JPH0819518B2 - 薄膜形成方法および装置 - Google Patents
薄膜形成方法および装置Info
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- JPH0819518B2 JPH0819518B2 JP61127700A JP12770086A JPH0819518B2 JP H0819518 B2 JPH0819518 B2 JP H0819518B2 JP 61127700 A JP61127700 A JP 61127700A JP 12770086 A JP12770086 A JP 12770086A JP H0819518 B2 JPH0819518 B2 JP H0819518B2
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/58—After-treatment
- C23C14/5826—Treatment with charged particles
- C23C14/5833—Ion beam bombardment
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Description
【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は、スパッタリングにより低圧雰囲気下に薄膜
を形成する方法およびそれに使用する装置に関する。
を形成する方法およびそれに使用する装置に関する。
従来装置 スパッタリング等で、金属あるいは酸化物等の金属化
合物の薄膜を形成することが汎く行われている。しか
し、金属薄膜を形成する場合と比較して、スパッタによ
り酸化物のような金属化合物を形成する場合は、膜の堆
積速度が遅いという問題がある。金属をターゲットと
し、スパッタ雰囲気中に酸素を導入する反応性スパッタ
リングにより金属酸化物薄膜を成膜する場合も同様であ
り、酸素ガスを導入することによりスパッタ速度が著し
く低下してしまう。
合物の薄膜を形成することが汎く行われている。しか
し、金属薄膜を形成する場合と比較して、スパッタによ
り酸化物のような金属化合物を形成する場合は、膜の堆
積速度が遅いという問題がある。金属をターゲットと
し、スパッタ雰囲気中に酸素を導入する反応性スパッタ
リングにより金属酸化物薄膜を成膜する場合も同様であ
り、酸素ガスを導入することによりスパッタ速度が著し
く低下してしまう。
また、スパッタや真空蒸着などで得られる化合物薄膜
は、その構成元素が欠乏することもある。たとえば、Si
O2ターゲットをスパッタして薄膜を形成すると、SiO
X（Ｘ＜２）となってしまう。ArとO2との混合ガス雰囲
気にスパッタを行なうことにより酸素の欠乏は防止しう
るが、この場合には膜の付着速度が1/2〜1/3に低下して
しまう。
は、その構成元素が欠乏することもある。たとえば、Si
O2ターゲットをスパッタして薄膜を形成すると、SiO
X（Ｘ＜２）となってしまう。ArとO2との混合ガス雰囲
気にスパッタを行なうことにより酸素の欠乏は防止しう
るが、この場合には膜の付着速度が1/2〜1/3に低下して
しまう。
さらに、スパッタで薄膜を形成すると、膜の結晶性が
不十分であったり、膜中に応力が発生する場合が多い。
不十分であったり、膜中に応力が発生する場合が多い。
以上のような問題点は、薄膜を形成した後に空気中で
アニーリングすることなどにより解消できる場合もある
が、この場合も苛酷なアニーリング条件が必要であるこ
とが多い。
アニーリングすることなどにより解消できる場合もある
が、この場合も苛酷なアニーリング条件が必要であるこ
とが多い。
発明の目的 本発明は、膜の構成原子の欠乏、特性の制御、応力の
緩和等を行ないながら成膜する方法を提供するものであ
る。
緩和等を行ないながら成膜する方法を提供するものであ
る。
本発明は、また、金属ターゲットを用い高速で金属化
合物薄膜を成膜する薄膜形成方法を提供するものであ
る。
合物薄膜を成膜する薄膜形成方法を提供するものであ
る。
本発明は、また、金属をターゲットとして用い、膜の
堆積工程自体は金属として堆積し、多様な金属化合物薄
膜を形成する方法を提供するものである。
堆積工程自体は金属として堆積し、多様な金属化合物薄
膜を形成する方法を提供するものである。
また、本発明は、膜の厚さ方向に特性を制御すること
ができる成膜方法を提供するものである。
ができる成膜方法を提供するものである。
本発明は、さらに、上記の薄膜形成に好適に使用でき
る薄膜製造装置を提供するものである。
る薄膜製造装置を提供するものである。
発明の構成 本発明の第１の薄膜形成方法は、低圧雰囲気下で、超
薄膜を堆積する工程と、この超薄膜にイオンビームエネ
ルギー400eV以下のイオンビームを照射する工程とを繰
り返し、所望の膜厚の金属化合物薄膜とすることを特徴
とする。
薄膜を堆積する工程と、この超薄膜にイオンビームエネ
ルギー400eV以下のイオンビームを照射する工程とを繰
り返し、所望の膜厚の金属化合物薄膜とすることを特徴
とする。
本発明で、超薄膜とは、超薄膜が複数回堆積されて最
終的な薄膜となることから、この最終的な薄膜との混同
を防止するために用いた用語であり、最終的な薄膜より
も薄いという意味である。
終的な薄膜となることから、この最終的な薄膜との混同
を防止するために用いた用語であり、最終的な薄膜より
も薄いという意味である。
本発明の第２の薄膜形成方法の低圧雰囲気下で基板上
に金属の超薄膜を形成する工程と、この金属の超薄膜に
イオンビームエネルギー400eV以下の反応性ガスのイオ
ンビームを照射して金属化合物の超薄膜に変換する工程
とを繰り返し、所望の膜厚の金属化合物薄膜とすること
を特徴とする。
に金属の超薄膜を形成する工程と、この金属の超薄膜に
イオンビームエネルギー400eV以下の反応性ガスのイオ
ンビームを照射して金属化合物の超薄膜に変換する工程
とを繰り返し、所望の膜厚の金属化合物薄膜とすること
を特徴とする。
本発明の第１の薄膜製造装置は、 （Ａ） スパッタ電極と、 （Ｂ） イオンビームエネルギー400eV以下のイオンビ
ームを照射するイオン銃と、 （Ｃ） 外周面に基板を保持するようにした筒状の回転
基板ホルダーと、 （Ｄ） 該スパッタ電極、イオン銃および回転基板ホル
ダーを収納する真空室と、 （Ｅ） 該真空室に連結され、該真空室を排気する排気
装置 とを具え、前記（Ｃ）回転ホルダーにおける（Ａ）スパ
ッタ電極の対向面と、（Ｂ）イオン銃のイオンビーム照
射面とが重ならないように、（Ａ）スパッタ電極と
（Ｂ）イオン銃とを離間して、（Ｃ）回転ホルダーの外
周面の外側に配設したことを特徴とする。
ームを照射するイオン銃と、 （Ｃ） 外周面に基板を保持するようにした筒状の回転
基板ホルダーと、 （Ｄ） 該スパッタ電極、イオン銃および回転基板ホル
ダーを収納する真空室と、 （Ｅ） 該真空室に連結され、該真空室を排気する排気
装置 とを具え、前記（Ｃ）回転ホルダーにおける（Ａ）スパ
ッタ電極の対向面と、（Ｂ）イオン銃のイオンビーム照
射面とが重ならないように、（Ａ）スパッタ電極と
（Ｂ）イオン銃とを離間して、（Ｃ）回転ホルダーの外
周面の外側に配設したことを特徴とする。
本発明の第２の薄膜製造装置は、以下の（ａ）〜
（ｆ）を具えたことを特徴とする。
（ｆ）を具えたことを特徴とする。
（ａ） スパッタ電極。
（ｂ） イオンビームエネルギー400eV以下のイオンビ
ームを照射するイオン銃。
ームを照射するイオン銃。
（ｃ） （ａ）堆積装置と（ｂ）イオン銃との間に基板
を保持、移動させる移動基板ホルダー。
を保持、移動させる移動基板ホルダー。
（ｂ） （ａ）堆積装置と（ｂ）イオン銃および（ｃ）
移動基板ホルダーを収納する真空室。
移動基板ホルダーを収納する真空室。
（ｅ） （ｄ）真空室に連結され、（ｄ）真空室を排気
する排気装置。
する排気装置。
（ｆ） （ａ）堆積装置と（ｂ）イオン銃との間に配設
され、この両者を仕切ってそれぞれ膜堆積室とイオンビ
ーム照射室とを形成するとともに、この両者に圧力差を
生じせしめるコンダクタンス部材。
され、この両者を仕切ってそれぞれ膜堆積室とイオンビ
ーム照射室とを形成するとともに、この両者に圧力差を
生じせしめるコンダクタンス部材。
以下、添付図面に沿って本発明をさらに詳細に説明す
る。
る。
第１図および第２図は本発明の薄膜形成方法について
説明するための図である。まず、第１に示したように適
当な基板１上に超薄膜２を形成する。超薄膜２は最終的
に形成される薄膜３（第２図参照）よりも十分に薄い厚
さとする。この超薄膜２の形成は、スパッタリングによ
り行なわれる。ついで、この超薄膜２に、イオンビーム
を照射して膜を改質して、超薄膜２′とする（第２図参
照）。このように薄い膜厚の状態でイオンビームを照射
することにより、容易に膜の改質を可能であり、たとえ
ば、Arなどの不活性ガスのイオンビームを照射して膜の
内側応力を緩和したり、あるいは、膜の充填密度や結晶
性を制御できる。また、SiO2等の酸化物などの化合物薄
膜を形成した場合に生じる膜中の構成元素の欠乏（不
足）を回復できる。たとえば、膜の組成がSiOX（Ｘ＜
２）となった場合には、酸素ガスのイオンビームを照射
してSiO2の組成とする。
説明するための図である。まず、第１に示したように適
当な基板１上に超薄膜２を形成する。超薄膜２は最終的
に形成される薄膜３（第２図参照）よりも十分に薄い厚
さとする。この超薄膜２の形成は、スパッタリングによ
り行なわれる。ついで、この超薄膜２に、イオンビーム
を照射して膜を改質して、超薄膜２′とする（第２図参
照）。このように薄い膜厚の状態でイオンビームを照射
することにより、容易に膜の改質を可能であり、たとえ
ば、Arなどの不活性ガスのイオンビームを照射して膜の
内側応力を緩和したり、あるいは、膜の充填密度や結晶
性を制御できる。また、SiO2等の酸化物などの化合物薄
膜を形成した場合に生じる膜中の構成元素の欠乏（不
足）を回復できる。たとえば、膜の組成がSiOX（Ｘ＜
２）となった場合には、酸素ガスのイオンビームを照射
してSiO2の組成とする。
この超薄膜の改質において特に有用であるのは、金属
からなる超薄膜２を形成して、イオンビームの照射によ
り化合物からなる超薄膜２′とする場合である。TiO2の
ような金属酸化物は、金属（Ti）に比べてスパッタ速度
が極端に遅く生産性が悪い。また、金属Tiを酸化ガスの
共存下にスパッタしてTiO2薄膜とする反応性スパッタの
場合も同様である。以上の事情は、他の酸化物や、窒化
物などの他の化合物薄膜などについても同様である。さ
らに、化合物によっては均質なターゲットを製造するこ
とが困難で、金属ターゲットによる反応性スパッタリン
グによらざるを得ない場合もある。
からなる超薄膜２を形成して、イオンビームの照射によ
り化合物からなる超薄膜２′とする場合である。TiO2の
ような金属酸化物は、金属（Ti）に比べてスパッタ速度
が極端に遅く生産性が悪い。また、金属Tiを酸化ガスの
共存下にスパッタしてTiO2薄膜とする反応性スパッタの
場合も同様である。以上の事情は、他の酸化物や、窒化
物などの他の化合物薄膜などについても同様である。さ
らに、化合物によっては均質なターゲットを製造するこ
とが困難で、金属ターゲットによる反応性スパッタリン
グによらざるを得ない場合もある。
本発明によれば、まず金属の超薄膜を形成し、これに
酸素ガス、窒素ガスなどの反応性ガスのイオンビームを
照射して酸化物、窒化物などに変換することにより、大
きな成膜速度が実現できる。ここで、金属ターゲットと
しては、Al,Ti,Sn,Cr,Ta,Fe,Si,Te,Ni−Cr,In−Snなど
が用いられ、イオンビームの照射により、Al2O3,TiO2,T
a2O5,SiO2の光学膜ないし絶縁膜,Fe2O3などの磁性膜,Ti
N,CrNなどの超硬膜とされる。
酸素ガス、窒素ガスなどの反応性ガスのイオンビームを
照射して酸化物、窒化物などに変換することにより、大
きな成膜速度が実現できる。ここで、金属ターゲットと
しては、Al,Ti,Sn,Cr,Ta,Fe,Si,Te,Ni−Cr,In−Snなど
が用いられ、イオンビームの照射により、Al2O3,TiO2,T
a2O5,SiO2の光学膜ないし絶縁膜,Fe2O3などの磁性膜,Ti
N,CrNなどの超硬膜とされる。
このような超薄膜を繰り返して形成して積層すること
により、目的とする厚さの薄膜３とされる。
により、目的とする厚さの薄膜３とされる。
超薄膜２の厚さやイオンビームの照射条件は、超薄膜
を改質ないしは変化させえうる範囲で適当に選択され
る。イオンビームエッチングと異なり、本発明のイオン
ビーム照射は、超薄膜の酸化等を目的とするものである
ので、低エネルギーのイオンビーム、具体的には400eV
以下、好ましくは10〜200eVのものが用いられる。超薄
膜の厚さは、たとえば、Tiを酸化してTiO2とする場合に
は、５〜50Å程度が好適である。
を改質ないしは変化させえうる範囲で適当に選択され
る。イオンビームエッチングと異なり、本発明のイオン
ビーム照射は、超薄膜の酸化等を目的とするものである
ので、低エネルギーのイオンビーム、具体的には400eV
以下、好ましくは10〜200eVのものが用いられる。超薄
膜の厚さは、たとえば、Tiを酸化してTiO2とする場合に
は、５〜50Å程度が好適である。
第３図は、本発明の薄膜製造装置の横断面図であり、
筒状の回転基板ホルダー４が真空室５内に立設され、こ
の外周面に基板６が保持されている。この回転基板ホル
ダー４の外周面の外側には、スパッタ電極８およびイオ
ン銃７が離間して配設されている。基板６は、回転基板
ホルダー４の回転につれて、スパッタ電極８の対向面で
ターゲット９により超薄膜が形成され、ついで、イオン
銃７の前面でイオンビームを照射される。イオンビーム
の照射条件（圧力）は、通常スパッタ圧力よりも低めに
設定されるので、この場合は、排気口10をイオンビーム
側に設けて、圧力勾配を設けることが望ましい。12は排
気系を、14は隔離板を示す。
筒状の回転基板ホルダー４が真空室５内に立設され、こ
の外周面に基板６が保持されている。この回転基板ホル
ダー４の外周面の外側には、スパッタ電極８およびイオ
ン銃７が離間して配設されている。基板６は、回転基板
ホルダー４の回転につれて、スパッタ電極８の対向面で
ターゲット９により超薄膜が形成され、ついで、イオン
銃７の前面でイオンビームを照射される。イオンビーム
の照射条件（圧力）は、通常スパッタ圧力よりも低めに
設定されるので、この場合は、排気口10をイオンビーム
側に設けて、圧力勾配を設けることが望ましい。12は排
気系を、14は隔離板を示す。
第４図は本発明で用いられる装置の実施例を示す縦断
面図、第５図はその線II−IIに沿った断面図である。
面図、第５図はその線II−IIに沿った断面図である。
真空室11にはイオン銃13およびスパッタ電極21が設け
られており、両者の間はコンダクタンスプレート33で仕
切られ、それぞれイオンビーム照射室19、膜堆積室31が
形成されている。スパッタ電極21およびイオン銃13の上
部には、基板ホルダー43が設けられている。基板ホルダ
ー43には、基板45が支持されており、回転軸47を介して
モータ49により基板ホルダーを回転することにより、基
板43をスパッタ電極の上面からイオン銃13の上面へ、あ
るいはその逆に移動させることができる。コンダクタン
スプレート33は、このような基板ホルダー43の回転に支
障をきたさないように、基板ホルダー43面との間に適当
な間隙を置いて配設されている。イオンビーム照射室19
と膜堆積室31とにそれぞれ第１の排気口36および第２の
排気口38が設けられており、これらはそれぞれ第１の排
気系39、第２の排気系41に接続されている。35,37は、
それぞれ第１および第２の真空バルブである。また、１
つの排気系により第１の排気口36および第２の排気口38
から排気することもできる。
られており、両者の間はコンダクタンスプレート33で仕
切られ、それぞれイオンビーム照射室19、膜堆積室31が
形成されている。スパッタ電極21およびイオン銃13の上
部には、基板ホルダー43が設けられている。基板ホルダ
ー43には、基板45が支持されており、回転軸47を介して
モータ49により基板ホルダーを回転することにより、基
板43をスパッタ電極の上面からイオン銃13の上面へ、あ
るいはその逆に移動させることができる。コンダクタン
スプレート33は、このような基板ホルダー43の回転に支
障をきたさないように、基板ホルダー43面との間に適当
な間隙を置いて配設されている。イオンビーム照射室19
と膜堆積室31とにそれぞれ第１の排気口36および第２の
排気口38が設けられており、これらはそれぞれ第１の排
気系39、第２の排気系41に接続されている。35,37は、
それぞれ第１および第２の真空バルブである。また、１
つの排気系により第１の排気口36および第２の排気口38
から排気することもできる。
次に、この装置を用いて薄膜を形成する方法について
説明する。クライオポンプ、拡散ポンプ、メカニカルブ
ースター、ロータリーポンプ等から構成される第１およ
び第２の排気系39、41により真空室11を排気する。つい
で、膜堆積室31とイオンビーム照射室19の圧力雰囲気を
それぞれの所定値に調整する。通常、スパッタは10-4〜
10-2Torr、イオン銃によるイオンビーム照射は10-6〜10
-3Torrの範囲内で行われるが、一般にイオンビーム照射
の方が低圧力下で行われる場合が多い。いま、マグネト
ロンスパッタ法により10-3Torr台でスパッタし、一方、
10-4Torr台でイオンビーム照射して金属酸化物薄膜を形
成する場合について考える。膜堆積室31にバリアブルバ
ルブ27を介してガスボンベ25からArガスなどの不活性ス
パッタガスを導入し、第２の真空バルブ37の開度を調整
して膜堆積室31を10-3Torr台の圧力とする。一方、イオ
ンビーム照射室19は第１の真空バルブ35の開度を調整し
て10-4Torr台でイオンビームの照射が行われるようにす
る。
説明する。クライオポンプ、拡散ポンプ、メカニカルブ
ースター、ロータリーポンプ等から構成される第１およ
び第２の排気系39、41により真空室11を排気する。つい
で、膜堆積室31とイオンビーム照射室19の圧力雰囲気を
それぞれの所定値に調整する。通常、スパッタは10-4〜
10-2Torr、イオン銃によるイオンビーム照射は10-6〜10
-3Torrの範囲内で行われるが、一般にイオンビーム照射
の方が低圧力下で行われる場合が多い。いま、マグネト
ロンスパッタ法により10-3Torr台でスパッタし、一方、
10-4Torr台でイオンビーム照射して金属酸化物薄膜を形
成する場合について考える。膜堆積室31にバリアブルバ
ルブ27を介してガスボンベ25からArガスなどの不活性ス
パッタガスを導入し、第２の真空バルブ37の開度を調整
して膜堆積室31を10-3Torr台の圧力とする。一方、イオ
ンビーム照射室19は第１の真空バルブ35の開度を調整し
て10-4Torr台でイオンビームの照射が行われるようにす
る。
まず、スパッタ電源23からスパッタ電極21に電力を印
加し、ターゲット29をスパッタして基板45に超薄膜を堆
積する。
加し、ターゲット29をスパッタして基板45に超薄膜を堆
積する。
金属超薄膜を所定膜厚で堆積したのち、基板ホルダー
43を回転し、基板45をイオン照射室19に移送する（図で
は移送後の基板の位置を点線（45′）で示してある）。
ついで、イオン銃13によりガスイオンを金属超薄膜に照
射して、金属超薄膜を金属化合物超薄膜に変換せしめ
る。たとえば、SiO2超薄膜とする場合は、Si超薄膜に酸
素イオンが照射される。
43を回転し、基板45をイオン照射室19に移送する（図で
は移送後の基板の位置を点線（45′）で示してある）。
ついで、イオン銃13によりガスイオンを金属超薄膜に照
射して、金属超薄膜を金属化合物超薄膜に変換せしめ
る。たとえば、SiO2超薄膜とする場合は、Si超薄膜に酸
素イオンが照射される。
イオン銃としては、カウフマン型（Kaufmann）など、
適宜のものが使用できる。
適宜のものが使用できる。
金属酸化物薄膜としたのち、基板は再度スパッタ室に
移送され、この酸化物薄膜上に再び金属薄膜が堆積され
る。この操作を繰り返すことにより、金属酸化物薄膜の
厚さを、所定の厚さまで堆積することができる。
移送され、この酸化物薄膜上に再び金属薄膜が堆積され
る。この操作を繰り返すことにより、金属酸化物薄膜の
厚さを、所定の厚さまで堆積することができる。
このように、金属のスパッタにより必要膜厚よりも薄
い金属超薄膜を形成したのち、これを酸素イオンビーム
の照射により金属酸化物超薄膜に変換する工程を繰り返
して所定膜厚とすることにより、スパッタによる膜形成
自体は金属のスパッタとなるため、酸化物ターゲットを
スパッタする場合や、酸素雰囲気下で金属をスパッタす
る反応性スパッタリングと比較して、大きな速度で成膜
することができる。
い金属超薄膜を形成したのち、これを酸素イオンビーム
の照射により金属酸化物超薄膜に変換する工程を繰り返
して所定膜厚とすることにより、スパッタによる膜形成
自体は金属のスパッタとなるため、酸化物ターゲットを
スパッタする場合や、酸素雰囲気下で金属をスパッタす
る反応性スパッタリングと比較して、大きな速度で成膜
することができる。
さらに、得られる薄膜は一種の積層膜を見ることがで
きるので、各イオンビームの照射工程において、イオン
ビームの照射量に変化をつけることにより、膜厚方向で
酸素原子濃度に変化する薄膜を得ることができ、膜特性
を制御することもできる。
きるので、各イオンビームの照射工程において、イオン
ビームの照射量に変化をつけることにより、膜厚方向で
酸素原子濃度に変化する薄膜を得ることができ、膜特性
を制御することもできる。
なお、以上の説明では金属酸化物の場合を取り上げた
が、窒化物などの他の金属化合物についても同様であ
る。たとえば、窒化物の場合には、窒素イオンをイオン
銃により照射すればよい。
が、窒化物などの他の金属化合物についても同様であ
る。たとえば、窒化物の場合には、窒素イオンをイオン
銃により照射すればよい。
第４図に示した装置では、コンダクタンスプレートを
設けることにより、同じ真空室内に圧力雰囲気の異なる
スパッタ領域とイオンビーム照射領域を設けることがで
きるので、移動基板ホルダーを用いてスパッタとイオン
ビーム照射とを速みやかに交互に行うことができる。ま
た、イオンビーム照射室19の酸素ガスが膜堆積室31（ス
パッタ室）に拡散してくると、スパッタ速度が低下して
しまうが、スパッタの方が一般に設定圧力が高いので、
膜堆積室31のArガスがイオンビーム照射室19に拡散する
ことがあっても、その逆、即ち酸素ガスの膜堆積室31へ
の拡散は実質上問題とならない。
設けることにより、同じ真空室内に圧力雰囲気の異なる
スパッタ領域とイオンビーム照射領域を設けることがで
きるので、移動基板ホルダーを用いてスパッタとイオン
ビーム照射とを速みやかに交互に行うことができる。ま
た、イオンビーム照射室19の酸素ガスが膜堆積室31（ス
パッタ室）に拡散してくると、スパッタ速度が低下して
しまうが、スパッタの方が一般に設定圧力が高いので、
膜堆積室31のArガスがイオンビーム照射室19に拡散する
ことがあっても、その逆、即ち酸素ガスの膜堆積室31へ
の拡散は実質上問題とならない。
第６図は本発明の薄膜形成装置の他の実施例を示す縦
断面図、第７図はその線IV−IVに沿った断面図である。
真空室11に配設されたコンダクタンスプレート33′は、
スパッタ電極21とイオン銃13とを仕切るとともに、排気
口34を有する排気室32を形成している。コンダクタンス
プレート33′のうち、スパッタ電極21とイオン銃13とを
直接に仕切る第１の部分33′ａは、移動基板ホルダー43
の回転に支障をきたさない範囲で気密的に構成されてい
ることが望ましい。
断面図、第７図はその線IV−IVに沿った断面図である。
真空室11に配設されたコンダクタンスプレート33′は、
スパッタ電極21とイオン銃13とを仕切るとともに、排気
口34を有する排気室32を形成している。コンダクタンス
プレート33′のうち、スパッタ電極21とイオン銃13とを
直接に仕切る第１の部分33′ａは、移動基板ホルダー43
の回転に支障をきたさない範囲で気密的に構成されてい
ることが望ましい。
スパッタ電極21と排気室32の間、あるいはイオン銃13
と排気室32の間に設けられるコンダクタンスプレート3
3′の第２部分33′ｂまたは第３部分33′ｃは、開口度
の異なる開口板から構成されている。この開口比は、排
気系40により排気口34から真空槽11内を排気したとき
に、イオンビーム照射室19の膜堆積室31とがそれぞれ所
定の真空度となるように設定される。36,36′は穴を示
す。
と排気室32の間に設けられるコンダクタンスプレート3
3′の第２部分33′ｂまたは第３部分33′ｃは、開口度
の異なる開口板から構成されている。この開口比は、排
気系40により排気口34から真空槽11内を排気したとき
に、イオンビーム照射室19の膜堆積室31とがそれぞれ所
定の真空度となるように設定される。36,36′は穴を示
す。
また、この穴36,36′を可変バッフル構造としてコン
ダクタンスを調整可能とすることが望ましい。これによ
り、排気時には、排気能力を低下させないように、バッ
フルを全開とすることができる。
ダクタンスを調整可能とすることが望ましい。これによ
り、排気時には、排気能力を低下させないように、バッ
フルを全開とすることができる。
第６図に示した装置は、イオンビーム照射室19と膜堆
積室31とをそれぞれ所定圧に保つために、排気口および
コンダクタンスプレートの関係が異なる他は、第４図に
示した装置と同様の構成をとる。
積室31とをそれぞれ所定圧に保つために、排気口および
コンダクタンスプレートの関係が異なる他は、第４図に
示した装置と同様の構成をとる。
第６図に示した装置では第４図の装置に比較して排気
系の構成が簡単ですむ。一方、第４図の装置はスパッタ
室およびイオンビーム照射室の圧力雰囲気をそれぞれ別
個に制御できるので、汎用性が大きい。
系の構成が簡単ですむ。一方、第４図の装置はスパッタ
室およびイオンビーム照射室の圧力雰囲気をそれぞれ別
個に制御できるので、汎用性が大きい。
発明の効果 本発明の方法によれば、金属の超薄膜の形成とイオン
ビーム照射による酸化物等への変換等を交互に繰り返し
て行い所望の膜厚の金属化合物薄膜とすることにより、
薄膜の形成自体は金属として扱うことができ、スパッタ
リングにおいて大きな堆積速度が得られる等の効果を有
する。また、膜厚方向に酸素原子等の濃度を変化させる
ことが容易であるなど、膜特性の制御が可能であり、そ
の広い応用が期待される。
ビーム照射による酸化物等への変換等を交互に繰り返し
て行い所望の膜厚の金属化合物薄膜とすることにより、
薄膜の形成自体は金属として扱うことができ、スパッタ
リングにおいて大きな堆積速度が得られる等の効果を有
する。また、膜厚方向に酸素原子等の濃度を変化させる
ことが容易であるなど、膜特性の制御が可能であり、そ
の広い応用が期待される。
また、金属の薄膜に限らず他の化合物の薄膜において
も、超薄膜形成とイオンビームの照射とを繰り返して薄
膜とすることにより、膜中の欠乏原子の回復や、応力の
緩和、充填密度の制御、結晶性の改善を行ないながら、
成膜することができ、特性に優れた薄膜を得ることがで
きる、しかも、この方法によれば膜形成時の基板加熱や
膜形成後のアニール処理加熱などを省略ないし低温に抑
えることも可能となり、この工程を省くことができると
ともに基板の選択の上での制約も少なくなる。
も、超薄膜形成とイオンビームの照射とを繰り返して薄
膜とすることにより、膜中の欠乏原子の回復や、応力の
緩和、充填密度の制御、結晶性の改善を行ないながら、
成膜することができ、特性に優れた薄膜を得ることがで
きる、しかも、この方法によれば膜形成時の基板加熱や
膜形成後のアニール処理加熱などを省略ないし低温に抑
えることも可能となり、この工程を省くことができると
ともに基板の選択の上での制約も少なくなる。
本発明の第１番目の装置によれば簡単な構成により上
記の方法を実現でき、連続生産も可能なので工業的に極
めて有用である。
記の方法を実現でき、連続生産も可能なので工業的に極
めて有用である。
さらに、本発明の第２番目の装置によれば、コンダク
タンス部材を用いることにより膜堆積雰囲気およびイオ
ンビーム照射雰囲気の制御が容易となり、良質な薄膜を
安定して得ることができる。
タンス部材を用いることにより膜堆積雰囲気およびイオ
ンビーム照射雰囲気の制御が容易となり、良質な薄膜を
安定して得ることができる。
実験例 第５図に示した装置を用い、ターゲットとしてTiを用
い、下記の条件で高周波マグネトロンスパッタによる金
属Ti超薄膜の成膜と、カウフマン型イオン銃によるイオ
ンビーム照射による酸化とを繰り返し、厚さ0.25μｍの
TiO2薄膜を成膜した。この膜の屈折率は2.45（λ＝570n
m）であり、吸収もなく良好な特性を示した。
い、下記の条件で高周波マグネトロンスパッタによる金
属Ti超薄膜の成膜と、カウフマン型イオン銃によるイオ
ンビーム照射による酸化とを繰り返し、厚さ0.25μｍの
TiO2薄膜を成膜した。この膜の屈折率は2.45（λ＝570n
m）であり、吸収もなく良好な特性を示した。
スパッタ条件 圧力:1.5×10-3Torr（Ar） 投入電力:500W 基板温度：無加熱 膜厚:50Å イオンビーム照射条件 圧力:5×10-4Torr イオン種:Ar＋O2 イオンビームエネルギー:200eV
第１図および第２図は、本発明の膜形成方法を示す説明
図である。 第３図は本発明で用いられる薄膜製造装置の実施例を示
す横断面図である。 第４図は、本発明で用いられる他装置の実施例模式的に
示す縦断面図、第５図はその線Ａ−Ａに沿った断面図で
ある。 第６図は、本発明で用いられる装置のさらに他の実施例
を模式的に示す縦断面図、第７図はその線Ｂ−Ｂに沿っ
た断面図である。 ４……回転基板ホルダー、5,11……真空室 7,13……イオン銃、8,21……スパッタ電極 9,29……ターゲット、19……イオンビーム照射室 31……膜厚堆積、33……コンダクタンスプレート 43……基板ホルダー
図である。 第３図は本発明で用いられる薄膜製造装置の実施例を示
す横断面図である。 第４図は、本発明で用いられる他装置の実施例模式的に
示す縦断面図、第５図はその線Ａ−Ａに沿った断面図で
ある。 第６図は、本発明で用いられる装置のさらに他の実施例
を模式的に示す縦断面図、第７図はその線Ｂ−Ｂに沿っ
た断面図である。 ４……回転基板ホルダー、5,11……真空室 7,13……イオン銃、8,21……スパッタ電極 9,29……ターゲット、19……イオンビーム照射室 31……膜厚堆積、33……コンダクタンスプレート 43……基板ホルダー
Claims (4)
- 【請求項１】低圧雰囲気下で、基板上にスパッタリング
により超薄膜を堆積する工程と、この超薄膜にイオンビ
ームエネルギー400eV以下のイオンビームを照射する工
程とを繰り返し、所望の膜厚の薄膜とすることを特徴と
する薄膜形成方法。 - 【請求項２】低圧雰囲気下で基板上にスパッタリングに
より金属の超薄膜を形成する工程と、この金属の超薄膜
にイオンビームエネルギー400eV以下の反応性ガスのイ
オンビームを照射して金属化合物の超薄膜に変換する工
程とを繰り返し、所望の膜厚の金属化合物薄膜とするこ
とを特徴とする薄膜形成方法。 - 【請求項３】スパッタ電極と、 イオンビームエネルギー400eV以下のイオンビームを照
射するイオン銃と、 外周面に基板を保持するようにした筒状の回転基板ホル
ダーと、 該スパッタ電極、イオン銃および回転基板を収納する真
空室と、 該真空室に連結され、該真空室を排気する排気装置 とを具え、 前記回転基板ホルダーにおけるスパッタ電極の対向面
と、前記イオン銃のイオンビーム照射面とが重ならない
ように、前記スパッタ電極とイオン銃とを離間して、前
記回転基板ホルダーの外周面の外側に配設したことを特
徴とする薄膜形成装置。 - 【請求項４】スパッタ電極と イオンビームエネルギー400eV以下のイオンビームを照
射するイオン銃と、 該スパッタ電極とイオン銃の照射面との間に基板を保
持、移動させる移動基板ホルダーと、 該スパッタ電極、イオン銃および移動基板ホルダーを収
納する真空室と、 該真空室に連結され、該真空室を排気する排気装置と、 該スパッタ電極とイオン銃との間に配設され、この両者
を仕切ってそれぞれ膜堆積室とイオンビーム照射室とを
形成するとともに、 この両室に圧力差を生じせしめるコンダクタンス部材 とを具えたことを特徴とする薄膜形成装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61127700A JPH0819518B2 (ja) | 1986-06-02 | 1986-06-02 | 薄膜形成方法および装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61127700A JPH0819518B2 (ja) | 1986-06-02 | 1986-06-02 | 薄膜形成方法および装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62284076A JPS62284076A (ja) | 1987-12-09 |
| JPH0819518B2 true JPH0819518B2 (ja) | 1996-02-28 |
Family
ID=14966540
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61127700A Expired - Lifetime JPH0819518B2 (ja) | 1986-06-02 | 1986-06-02 | 薄膜形成方法および装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0819518B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011505316A (ja) * | 2007-12-03 | 2011-02-24 | ベネク・オサケユキテュア | ガラス及びガラス製品の耐久性を高める方法 |
| JP4769083B2 (ja) * | 2004-01-06 | 2011-09-07 | 株式会社イデアルスター | イオン注入方法、及び、イオン注入装置 |
| KR102562567B1 (ko) * | 2022-12-19 | 2023-08-01 | 백정훈 | Pcb 기판용 회전형 스퍼터링 증착장치 |
Families Citing this family (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4851095A (en) * | 1988-02-08 | 1989-07-25 | Optical Coating Laboratory, Inc. | Magnetron sputtering apparatus and process |
| US5618388A (en) * | 1988-02-08 | 1997-04-08 | Optical Coating Laboratory, Inc. | Geometries and configurations for magnetron sputtering apparatus |
| JPH02159362A (ja) * | 1988-12-13 | 1990-06-19 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 薄膜製造方法および装置 |
| JP2526182B2 (ja) * | 1991-05-24 | 1996-08-21 | 株式会社日本製鋼所 | 化合物薄膜の形成方法及び装置 |
| US5690796A (en) * | 1992-12-23 | 1997-11-25 | Balzers Aktiengesellschaft | Method and apparatus for layer depositions |
| DE4396720C1 (de) * | 1992-12-23 | 2003-07-17 | Unaxis Balzers Ag | Verfahren und Anlage zur Schichtabscheidung und Verwendung der Anlage |
| US6258218B1 (en) | 1999-10-22 | 2001-07-10 | Sola International Holdings, Ltd. | Method and apparatus for vacuum coating plastic parts |
| KR100720742B1 (ko) | 2005-12-01 | 2007-05-22 | 김명길 | 금속물질 코팅장치 및 코팅방법 |
| JP2014002293A (ja) * | 2012-06-20 | 2014-01-09 | Canon Inc | 金属酸化膜形成方法、金属酸化膜形成装置および反射防止膜付き光学素子の製造方法 |
| JP2020517832A (ja) * | 2017-04-27 | 2020-06-18 | エヴァテック・アーゲー | 軟磁性多層堆積装置、製造の方法、および磁性多層体 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS582022A (ja) * | 1981-06-27 | 1983-01-07 | Agency Of Ind Science & Technol | 薄膜形成方法 |
| JPH0726197B2 (ja) * | 1984-12-03 | 1995-03-22 | 日新電機株式会社 | 薄膜形成方法及びその装置 |
| JPS61174371A (ja) * | 1985-01-28 | 1986-08-06 | Hitachi Ltd | 薄膜作成装置 |
-
1986
- 1986-06-02 JP JP61127700A patent/JPH0819518B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4769083B2 (ja) * | 2004-01-06 | 2011-09-07 | 株式会社イデアルスター | イオン注入方法、及び、イオン注入装置 |
| JP2011505316A (ja) * | 2007-12-03 | 2011-02-24 | ベネク・オサケユキテュア | ガラス及びガラス製品の耐久性を高める方法 |
| KR102562567B1 (ko) * | 2022-12-19 | 2023-08-01 | 백정훈 | Pcb 기판용 회전형 스퍼터링 증착장치 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62284076A (ja) | 1987-12-09 |
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