JPS5920748B2 - イオン・ビ−ム堆積装置 - Google Patents
イオン・ビ−ム堆積装置Info
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- JPS5920748B2 JPS5920748B2 JP6110079A JP6110079A JPS5920748B2 JP S5920748 B2 JPS5920748 B2 JP S5920748B2 JP 6110079 A JP6110079 A JP 6110079A JP 6110079 A JP6110079 A JP 6110079A JP S5920748 B2 JPS5920748 B2 JP S5920748B2
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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
- C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
- C23C14/24—Vacuum evaporation
- C23C14/32—Vacuum evaporation by explosion; by evaporation and subsequent ionisation of the vapours, e.g. ion-plating
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Description
【発明の詳細な説明】
この発明は、高純度被膜を形成することのできるイオン
・ビーム堆積装置に関するもので、特にイオン化電極と
金属蒸発源との間で金属蒸気を通して行われる放電によ
つてイオン化された金属のイオン化粒子を磁界あるいは
電界によつて偏向することによ杉、所望のイオン化粒子
のみを選択的に被膜形成基板に導くことにより高純度の
被膜を形成することのできるイオン・ビーム堆積装置に
関するものである。
・ビーム堆積装置に関するもので、特にイオン化電極と
金属蒸発源との間で金属蒸気を通して行われる放電によ
つてイオン化された金属のイオン化粒子を磁界あるいは
電界によつて偏向することによ杉、所望のイオン化粒子
のみを選択的に被膜形成基板に導くことにより高純度の
被膜を形成することのできるイオン・ビーム堆積装置に
関するものである。
従来、比較的厚いイオン堆積被膜を形成する装置として
、１０−４〜１０−２トール程度の不活性ガス雰囲気中
でグロー放電を起こさせ、生成され’ たガスイオンに
より蒸発源から蒸発する金属蒸気をイオン化させ、これ
を被膜しようとする材料の表面に堆積するものが知られ
ている。
、１０−４〜１０−２トール程度の不活性ガス雰囲気中
でグロー放電を起こさせ、生成され’ たガスイオンに
より蒸発源から蒸発する金属蒸気をイオン化させ、これ
を被膜しようとする材料の表面に堆積するものが知られ
ている。
しかしこの装置では、材料の表面に堆積する金属蒸気の
１０数％以下しかイオン化させ得ないために、堆積被；
膜の強度に難点があり、かつその堆積被膜に蒸発源や
その他の電極材料から持込まれる不純物が混入する難点
があつた。また、一方では、質量分析機の原理を応用し
て純粋な金属イオンだけを材料表面に導く装置が知ｏ
られているが、材料表面に到達できる金属イオンの量が
僅少なため、非常に薄い被膜を形成する場合や、半導体
材料に不純物イオンを注入する場合にしか使用できなか
つた。
１０数％以下しかイオン化させ得ないために、堆積被；
膜の強度に難点があり、かつその堆積被膜に蒸発源や
その他の電極材料から持込まれる不純物が混入する難点
があつた。また、一方では、質量分析機の原理を応用し
て純粋な金属イオンだけを材料表面に導く装置が知ｏ
られているが、材料表面に到達できる金属イオンの量が
僅少なため、非常に薄い被膜を形成する場合や、半導体
材料に不純物イオンを注入する場合にしか使用できなか
つた。
この発明は、蒸発源から蒸発した金属蒸気を通ｓ して
行う放電により、金属蒸気の大部分をイオン化し、その
上で質量分析の原理に基くイオンの選別を行うことによ
り、強度が大で、かつ純粋度が高い堆積被膜を能率よく
生成することを目的とする。
行う放電により、金属蒸気の大部分をイオン化し、その
上で質量分析の原理に基くイオンの選別を行うことによ
り、強度が大で、かつ純粋度が高い堆積被膜を能率よく
生成することを目的とする。
以下図示の実施例によつてこの発明を詳細に説明する。
第１図は磁界によるイオン化粒子選別装置を使用した実
施例である。
施例である。
１は金属の蒸発装置で、２は蒸発される金属３が仕込ま
れたるつぼ、４は電子ビーム発生源である。
れたるつぼ、４は電子ビーム発生源である。
実施例では蒸発装置１はアースされている。５はイオン
化電極で、これにはイオン化電源６により２５〜３００
Ｖの正電圧が印加されている。
化電極で、これにはイオン化電源６により２５〜３００
Ｖの正電圧が印加されている。
イオン化電極５と蒸発装置１との間にあつて、上記イオ
ン化電極５の近くには熱フイラメント７が装置されてい
る。この熱フイラメント７は、金属３の蒸発温度が低く
、これから十分な量の熱電子が放射されない場合に使用
する。９は遮蔽板、１０は該遮蔽板に形成されたイオン
化粒子の通過孔である。
ン化電極５の近くには熱フイラメント７が装置されてい
る。この熱フイラメント７は、金属３の蒸発温度が低く
、これから十分な量の熱電子が放射されない場合に使用
する。９は遮蔽板、１０は該遮蔽板に形成されたイオン
化粒子の通過孔である。
１１は磁界による偏向作用を利用したイオン化粒子選別
装置で、図では紙面に垂直な方向の磁界が形成されてい
る。
装置で、図では紙面に垂直な方向の磁界が形成されてい
る。
１２は基板マスク、１３は被膜形成基板、１４は基板ホ
ルダである。
ルダである。
基板ホルダ１４には基板用電源１５により実施例では負
の電圧が印加されてお虱これによ勺被膜形成基板１３は
蒸発装置１に対して負の電圧が印加されている。１６は
基板加熱ヒータ、１７は基板加熱用電源である。
の電圧が印加されてお虱これによ勺被膜形成基板１３は
蒸発装置１に対して負の電圧が印加されている。１６は
基板加熱ヒータ、１７は基板加熱用電源である。
上記の装置は通常１０−５乃至１０−１トールの真空中
に設置されている。
に設置されている。
電子ビーム発生源４よシ発生した電子ビーム１８はるつ
ぼ２中の蒸発金属３に衝突し、これを蒸発させる。蒸発
して生じた金属粒子はイオン化電極５と金属３または熱
フイラメント７との間の金属蒸気を通しての放電によつ
てその９０９６前後までがイオン化されるのであり１金
属３または熱フイラメント７が放射する熱電子がその放
電を助ける。イオン化された金属粒子１９はイオン・ビ
ームとして遮蔽板９の通気孔１０を通つてイオン化粒子
選別装置１１に侵入する。イオン化粒子選別装置１１で
は磁界の作用によつて各イオン化粒子は偏向される。こ
の場合、その偏向量は粒子の質量によつて決定されるか
ら、所定の質量をもつた金属のイオン化粒子のみが選別
され、基板マスク１２を通つて被膜形成基板１３に到達
し、これに堆積される。図示の実施例のように基板１３
に負電圧を印加すると、イオン化粒子はこの負電圧によ
つてさらに加速されて高エネルギーをもつて基板に衝突
し、強力な被膜を形成することができる。基板１３に衝
突するイオン化粒子により基板が損傷を受けるのを防止
する必要がある場合には、基板１３に正電圧を印加する
か、あるいはアース電位に維持する。基板加熱ヒータ１
６は基板１３上に形成される被膜の成長状態を制御する
ためのもので、この加熱温度と上記基板電圧とを適当に
制御することにより基板１３上に例えばシリコンの単結
晶を成長させることもできる。ところで、第１図ａに示
すような磁界による偏向作用を利用したときのイオン化
粒子の偏向距離は第１図ｂを参照して次式によつて表わ
すことができる。
ぼ２中の蒸発金属３に衝突し、これを蒸発させる。蒸発
して生じた金属粒子はイオン化電極５と金属３または熱
フイラメント７との間の金属蒸気を通しての放電によつ
てその９０９６前後までがイオン化されるのであり１金
属３または熱フイラメント７が放射する熱電子がその放
電を助ける。イオン化された金属粒子１９はイオン・ビ
ームとして遮蔽板９の通気孔１０を通つてイオン化粒子
選別装置１１に侵入する。イオン化粒子選別装置１１で
は磁界の作用によつて各イオン化粒子は偏向される。こ
の場合、その偏向量は粒子の質量によつて決定されるか
ら、所定の質量をもつた金属のイオン化粒子のみが選別
され、基板マスク１２を通つて被膜形成基板１３に到達
し、これに堆積される。図示の実施例のように基板１３
に負電圧を印加すると、イオン化粒子はこの負電圧によ
つてさらに加速されて高エネルギーをもつて基板に衝突
し、強力な被膜を形成することができる。基板１３に衝
突するイオン化粒子により基板が損傷を受けるのを防止
する必要がある場合には、基板１３に正電圧を印加する
か、あるいはアース電位に維持する。基板加熱ヒータ１
６は基板１３上に形成される被膜の成長状態を制御する
ためのもので、この加熱温度と上記基板電圧とを適当に
制御することにより基板１３上に例えばシリコンの単結
晶を成長させることもできる。ところで、第１図ａに示
すような磁界による偏向作用を利用したときのイオン化
粒子の偏向距離は第１図ｂを参照して次式によつて表わ
すことができる。
である。
この式から明らかなように、偏向距離ｔはイオン化粒子
の質量によつて決定されるから、磁場の強さＨ１イオン
化電極の加速電圧Ｖ１あるいは基板１３の設置位置を適
当に定めることによ）、基板１３上に所定の質量をもつ
たイオン化粒子、さらに具体的に言えば所望材料のイオ
ン化粒子のみを被着させることができ、高純度で高強度
の被膜を成長させることができる。
の質量によつて決定されるから、磁場の強さＨ１イオン
化電極の加速電圧Ｖ１あるいは基板１３の設置位置を適
当に定めることによ）、基板１３上に所定の質量をもつ
たイオン化粒子、さらに具体的に言えば所望材料のイオ
ン化粒子のみを被着させることができ、高純度で高強度
の被膜を成長させることができる。
しかも、蒸発した金属粒子はその大部分がイオン化され
ているために、基板１３に到達することができるから、
極めて高能率に被膜の堆積が行われる。第２図はこの発
明の第２の実施例で、選別装置１１５として電界による
偏向手段を利用したものである。
ているために、基板１３に到達することができるから、
極めて高能率に被膜の堆積が行われる。第２図はこの発
明の第２の実施例で、選別装置１１５として電界による
偏向手段を利用したものである。
この選別装置１「は２枚の偏向板２１，２２からなＶ１
偏向用電源２３によつて一方の偏向板２１には正電圧が
、他方の偏向板２２には負電圧が印加されている。他の
部分の構造は第１図の装置と全く同様であるから、それ
らに関する説明を省略する。この実施例では、イオン化
粒子をその質量によつて選別する能力は小さいが、イオ
ン化された粒子のみを偏向して基板１３に導くことがで
きるから、所望のイオン・プレーテイングあるいはイオ
ン化蒸着を簡単に行なうことができる。以上の説明から
明らかなように、この発明によるイオン・ビーム堆積装
置では、金属の蒸発粒子を通して放電を行うことによる
高能率のイオン化手段に加えて、蒸発イオン化粒子を質
量分析の原理を応用して選別して基板に導いているため
、基板上に堆積する粒子はすべてイオン化された純粋な
金属からなつている。
偏向用電源２３によつて一方の偏向板２１には正電圧が
、他方の偏向板２２には負電圧が印加されている。他の
部分の構造は第１図の装置と全く同様であるから、それ
らに関する説明を省略する。この実施例では、イオン化
粒子をその質量によつて選別する能力は小さいが、イオ
ン化された粒子のみを偏向して基板１３に導くことがで
きるから、所望のイオン・プレーテイングあるいはイオ
ン化蒸着を簡単に行なうことができる。以上の説明から
明らかなように、この発明によるイオン・ビーム堆積装
置では、金属の蒸発粒子を通して放電を行うことによる
高能率のイオン化手段に加えて、蒸発イオン化粒子を質
量分析の原理を応用して選別して基板に導いているため
、基板上に堆積する粒子はすべてイオン化された純粋な
金属からなつている。
従つて堆積された金属被膜は、高密度となつて高い強度
を示し、しかも極めて高純度であり１かつ、金属の蒸発
粒子の大部分が基板に到達できるので極めて高能率で被
膜を成長させることができる。
を示し、しかも極めて高純度であり１かつ、金属の蒸発
粒子の大部分が基板に到達できるので極めて高能率で被
膜を成長させることができる。
第１図ａはこの発明によるイオン・ビーム堆積装置の第
１の実施例の概略構成図、第１図ｂは第１図ａのイオン
化粒子選別装置の動作を説明する図、第２図はこの発明
によるイオン・ビーム堆積装置の第２の実施例の概略構
成図である。 １・・・金属蒸発装置、５・・・イオン化電極、１１・
・・イオン化金属選別装置、１３・・・基板。
１の実施例の概略構成図、第１図ｂは第１図ａのイオン
化粒子選別装置の動作を説明する図、第２図はこの発明
によるイオン・ビーム堆積装置の第２の実施例の概略構
成図である。 １・・・金属蒸発装置、５・・・イオン化電極、１１・
・・イオン化金属選別装置、１３・・・基板。
Claims (1)
- １ 事実上雰囲気ガスによる放電を起こさない高真空を
維持する真空槽と、該真空槽中に配置された金属の蒸発
源と、該蒸発源の近傍に配置され、上記蒸発源が発生し
た金属蒸気を通して上記蒸発源またはこれに併設した熱
陰極との間で放電を行うようにこれら蒸発源または熱陰
極に対して正電圧に維持されたイオン化電極と、上記放
電によりイオン化された金属蒸気粒子の通路中に配設さ
れ、偏向作用によつて所望の質量のイオン化粒子のみを
選別するイオン化粒子選別装置と、該イオン化粒子選別
装置によつて選別されたイオン化金属蒸気粒子のみが被
着される基板とからなるイオン・ビーム堆積装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6110079A JPS5920748B2 (ja) | 1979-05-17 | 1979-05-17 | イオン・ビ−ム堆積装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6110079A JPS5920748B2 (ja) | 1979-05-17 | 1979-05-17 | イオン・ビ−ム堆積装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS55152177A JPS55152177A (en) | 1980-11-27 |
| JPS5920748B2 true JPS5920748B2 (ja) | 1984-05-15 |
Family
ID=13161320
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6110079A Expired JPS5920748B2 (ja) | 1979-05-17 | 1979-05-17 | イオン・ビ−ム堆積装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5920748B2 (ja) |
-
1979
- 1979-05-17 JP JP6110079A patent/JPS5920748B2/ja not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS55152177A (en) | 1980-11-27 |
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