JPS60223113A - Forming method of thin-film - Google Patents
Forming method of thin-filmInfo
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- JPS60223113A JPS60223113A JP60067804A JP6780485A JPS60223113A JP S60223113 A JPS60223113 A JP S60223113A JP 60067804 A JP60067804 A JP 60067804A JP 6780485 A JP6780485 A JP 6780485A JP S60223113 A JPS60223113 A JP S60223113A
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- Physical Deposition Of Substances That Are Components Of Semiconductor Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明はイオンビームデポジションと真空蒸着を組み合
わせて成る薄膜形成方法に関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Application Field] The present invention relates to a thin film forming method that combines ion beam deposition and vacuum evaporation.
本発明者等は特開昭58−2022号にイオン照射と真
空蒸着を組み合わせて成る新規な薄膜形成方法を提案し
た。The present inventors proposed a novel method for forming a thin film by combining ion irradiation and vacuum deposition in Japanese Patent Application Laid-Open No. 58-2022.
即ち、この方法はイオンビームデポジションによシ基体
表面に金属化合物薄膜を形成するに当シ、加速したイオ
ンを基体へ照射し、且つ金属物質の蒸気をこのイオンの
照射と同時に又は交互に基体に照射するというものであ
る。この方法によれば、加速されたイオンの活性エネル
ギーや運動エネルギーを利用して蒸着物質とイオンとを
化学的に結合させ、新規な材料を基体上に形成すること
ができる。That is, in this method, when forming a thin metal compound film on the surface of a substrate by ion beam deposition, the substrate is irradiated with accelerated ions, and the vapor of the metal substance is applied to the substrate simultaneously or alternately with the ion irradiation. The method is to irradiate the area. According to this method, the active energy and kinetic energy of accelerated ions are used to chemically bond the evaporation substance and the ions, thereby making it possible to form a new material on the substrate.
第2図はこの薄膜形成方法を実施するだめの典型的な装
置を示す概略図である。イオン化されるべきガス、例え
ば窒素はリークパルプ1を経てイオン源2に導入され、
ここでイオン化されたのち、加速器3で加速されて所定
のイオン加速エネルギーが付与される。イオンは次に分
析マグネット4に導入され、ここで必要とするイオン種
のみが磁気的に選択されて反応室5に供給される。FIG. 2 is a schematic diagram showing a typical apparatus for carrying out this thin film forming method. A gas to be ionized, for example nitrogen, is introduced into the ion source 2 via the leak pulp 1;
After being ionized here, they are accelerated by an accelerator 3 and given a predetermined ion acceleration energy. The ions are then introduced into the analysis magnet 4, where only the required ion species are magnetically selected and supplied to the reaction chamber 5.
反応室5は真空ポンプ(例えば夕゛−ボ分子ポンプ)6
によって10 Torr以下の高真空に維持される。基
体7は基体ホμダー8に固定され、ここに上記したイオ
ン種が照射される。照射に際しては基体7に均一にイオ
ン種を照射するために収束レンズ9にイオン種を通過さ
せることが望まれる。The reaction chamber 5 is equipped with a vacuum pump (for example, a vacuum molecular pump) 6.
The vacuum is maintained at a high vacuum of 10 Torr or less. The substrate 7 is fixed to a substrate holder 8, and is irradiated with the above-mentioned ion species. During irradiation, it is desirable to allow the ion species to pass through the converging lens 9 in order to uniformly irradiate the substrate 7 with the ion species.
10は基体7の下に配置された蒸着装置であって、この
装置の加熱方法は電子ビーム加熱、レーザー線加熱など
適宜な方法が用いられる。この中には例えばアルミニウ
ム(AI )を含有する蒸発源が収容されている。AI
を含有する蒸発源の蒸着量及び蒸着速度は、基体ホルダ
8の横に配設した例えば石英板使用の振動型膜厚計11
によって測定すればよい。Reference numeral 10 denotes a vapor deposition device disposed below the base 7, and an appropriate heating method such as electron beam heating or laser beam heating is used for heating this device. This contains, for example, an evaporation source containing aluminum (AI). AI
The amount and rate of evaporation of the evaporation source containing .
It can be measured by
また、イオン種の原子数、すなわち、イオン電流は、二
次電子追返し電極12を付設した電流積算計13によっ
て正確に測定することができる。Further, the number of atoms of the ion species, that is, the ion current can be accurately measured by a current integrator 13 equipped with a secondary electron repulsion electrode 12.
そして、基体7と二次電子追返し電極12の間に、基体
7に負のバイアス電圧されるように電圧の調節可能なバ
イアス電源14が接続されている。A bias power supply 14 whose voltage can be adjusted is connected between the base body 7 and the secondary electron repulsion electrode 12 so as to apply a negative bias voltage to the base body 7 .
このような装置において、基体7を所定位置に基体7に
所定量蒸着させ、且つそこに所定のイオン種を所定のイ
オン加速エネルギーで照射すると同時に、基体7に所定
の負のバイアス電圧を印加すれば、基体表面には、例え
ばAIN膜など金属化合物薄膜が形成される。In such an apparatus, a predetermined amount of vapor is deposited on the substrate 7 at a predetermined position, and a predetermined ion species is irradiated thereon with a predetermined ion acceleration energy, and at the same time, a predetermined negative bias voltage is applied to the substrate 7. For example, a metal compound thin film such as an AIN film is formed on the surface of the substrate.
しかしながら、この薄膜形成方法においてはイオン源2
よシ基体7へ向けて照射されるイオン種の進路と金属蒸
着装置よシ基体7へ向けて照射される蒸着物質の進路は
同じ方向にない。従って第2図の装置によれば蒸着物質
は基体7へ向けて傾斜した角度で投入し、基体7の表面
や膜形成面の微小な凹凸に起因して蒸着物質が照射され
ない影の箇所がミクロ的に発生し、均一な面照射が行な
われないという問題があった。However, in this thin film forming method, the ion source 2
The path of the ion species irradiated toward the substrate 7 and the path of the vapor deposition material irradiated toward the substrate 7 from the metal vapor deposition apparatus are not in the same direction. Therefore, according to the apparatus shown in FIG. 2, the vapor deposition material is injected at an inclined angle toward the substrate 7, and due to minute irregularities on the surface of the substrate 7 or the film forming surface, shadow areas where the vapor deposition material is not irradiated are microscopic. There was a problem that uniform surface irradiation was not performed.
またイオン種は基体7上で高励起レベlしに達するのは
容易であると考えられるが、他方の蒸着物質については
活性化が行なわれていない。従って蒸着物質が活性化エ
ネルギー状態を獲得して基体7上に蒸着するようにする
とイオン原子との反応結合の進行が行なわれ易くなるの
で好ましい。Further, it is considered that the ionic species easily reach a high excitation level on the substrate 7, but the other vapor deposited substance is not activated. Therefore, it is preferable that the vapor deposition substance acquires an activation energy state and is vapor deposited on the substrate 7, since this facilitates the progress of reactive bonding with ion atoms.
更に、従来の方法に基づく薄膜形成装置においては、イ
オン源のプラズマ発生領域にイオン生成用ガスを導入し
てイオンを発生させるのに伴って、同時に発生した電子
はすべてイオン源の壁面を通ってアースに流れておシ、
その結果、電子の高、エネルギーが無駄に排出していた
。Furthermore, in thin film forming apparatuses based on conventional methods, when ion generation gas is introduced into the plasma generation region of the ion source to generate ions, all the simultaneously generated electrons pass through the wall of the ion source. It flows to the earth,
As a result, a high amount of electron energy was being wasted.
本発明は叙上に鑑みて完成されたものであシ、その目的
はイオンビームデポジションと真空蒸着を組み合わせて
成る薄膜形成方法において、イオンビームの進路と蒸着
物質の進路を同じ方向にして影のない均一な面照射を行
なって所望の合成物薄膜を高品質にて製造できる薄膜形
成方法を提供することにある。The present invention has been completed in view of the above, and its purpose is to provide a method for forming a thin film by combining ion beam deposition and vacuum evaporation, in which the path of the ion beam and the path of the vapor deposited material are set in the same direction. It is an object of the present invention to provide a thin film forming method capable of producing a desired composite thin film with high quality by performing uniform surface irradiation without any surface irradiation.
本発明の他の目的は、イオンビームデポジションにおけ
る高エネルギーイオンの生成と同時に蒸着されるべき蒸
気物質の活性化も行われる薄膜形成方法を提供するにあ
る。Another object of the present invention is to provide a method for forming a thin film in which activation of the vapor material to be deposited is performed simultaneously with the generation of high-energy ions during ion beam deposition.
本発明によれば蒸着物質の蒸発手段、イオン生成用ガス
をイオンと電子とに解離させるためのプラズマ発生領域
、生成するイオンを加速して基体上に照射させるイオン
ビーム加速領域及びイオンビームが照射され且つ蒸着物
質が蒸着されるべき基体を、この順序に且つ実質上−直
線に整合して配置させ、蒸着物質の蒸気を前記プラズマ
発生領域及びイオンビーム加速領域を通して基体上に金
属化合物薄膜を形成することを特徴とする薄膜形成方法
が提供される。According to the present invention, there is provided an evaporation means for a deposition substance, a plasma generation region for dissociating an ion generation gas into ions and electrons, an ion beam acceleration region for accelerating the generated ions and irradiating them onto a substrate, and an ion beam irradiation region. and the substrates on which the deposition material is to be deposited are arranged in this order and in substantially linear alignment, and the vapor of the deposition material is passed through the plasma generation region and the ion beam acceleration region to form a thin metal compound film on the substrates. A method for forming a thin film is provided.
次に本発明を詳細に述べる。 Next, the present invention will be described in detail.
第1図は本発明の薄膜形成装置の概略配置図である。FIG. 1 is a schematic layout diagram of a thin film forming apparatus of the present invention.
図中、保持機構15によシ保持される蒸着物質16、イ
オン生成用ガスをイオンと電子とに解離させるためのプ
ラズマ発生領域17、生成するイオンを加速して基体1
8上に照射させるためのイオンビーム加速領域19及び
支持機構20によシ支持される基体18を、この順序で
しかも実質上−直線に整合して配置することが本発明の
顕著な特徴である。In the figure, a vapor deposition material 16 is held by a holding mechanism 15, a plasma generation region 17 for dissociating the ion generation gas into ions and electrons, and a substrate 1 for accelerating the generated ions.
It is a distinctive feature of the invention that the ion beam acceleration region 19 for irradiation onto the ion beam 8 and the substrate 18 supported by the support mechanism 20 are arranged in this order and in substantially-linear alignment. .
即ち、図において、プラズマ発生室29の最下部には、
例えば金属アルミニウム(kl )等の蒸着物質16を
納めた銅ハースのような保持機構15が設けられており
、その上方にプラズマ発生領域17があシ、このプラズ
マ発生領域17にイオン生成用ガス21を導入するため
のガス導入管22が設けられ、その周囲には熱電子放出
用のフィラメント23及びプラズマ発生用マグネットコ
イ1v24が配置される。プラズマ発生領域17 とそ
の上方のイオンビーム加速領域19との間には、 プラ
ズマ発生領域17で発生するイオンをイオンビーム加速
領域19に引出すだめの、例えばグリッド状或いは格子
状の引出し電極25が設けられる。That is, in the figure, at the bottom of the plasma generation chamber 29,
For example, a holding mechanism 15 such as a copper hearth containing a vapor deposition material 16 such as metal aluminum (kl) is provided, and a plasma generation region 17 is provided above it. A gas introduction pipe 22 for introducing the gas is provided, and a filament 23 for emitting thermionic electrons and a magnet coil 1v24 for plasma generation are arranged around the gas introduction pipe 22. Between the plasma generation region 17 and the ion beam acceleration region 19 above it, there is provided an extraction electrode 25 in the form of a grid or lattice, for example, for extracting ions generated in the plasma generation region 17 to the ion beam acceleration region 19. It will be done.
このイオンビーム加速領域19には引出されたイオンを
ビームの形で加速するための加速機構、所謂レンズ26
が配置される。このレンズ26は、図示していないが、
それ自体公知の引出レンズ、減速レンズ及び加速レンズ
の単独又は組合せから成っていてもよい。反応室27内
のこの加速領域19の上方には、支持機構20に支持さ
れて、イオン及び蒸気が照射される基体18が収容され
る。In this ion beam acceleration region 19, there is an acceleration mechanism, a so-called lens 26, for accelerating the extracted ions in the form of a beam.
is placed. Although this lens 26 is not shown,
It may consist of extraction lenses, deceleration lenses and acceleration lenses known per se, alone or in combination. Above this acceleration region 19 in the reaction chamber 27, a substrate 18 is supported by a support mechanism 20 and is irradiated with ions and steam.
反応室27の一端には、反応原子や分子の流れが基体1
8に直交するようにガス吸引用の真空ポンプ(図示せず
)に゛接続されるガス排出口28が設けられる。従って
、このガスの流れ方によシ、反応室27の内部に吸着し
ていたガス、例えば水、酸素、有機物などが基体18に
到達しないようになっている。At one end of the reaction chamber 27, a flow of reactant atoms and molecules is directed toward the substrate 1.
A gas outlet 28 connected to a vacuum pump (not shown) for gas suction is provided perpendicular to the gas outlet 8 . Therefore, depending on the way this gas flows, gases adsorbed inside the reaction chamber 27, such as water, oxygen, organic substances, etc., are prevented from reaching the substrate 18.
また、基体18と蒸着物質保持機構15とは、直流電源
30に対して、基体18が負極性、保持機構15が正極
性となるように接続される。図示した具体例では、この
直流電源30はアースを介在して直列に接続されたイオ
ン加速用可変負電源30aと電子加速用可変正電源30
bとから成っている。Further, the base body 18 and the vapor deposition substance holding mechanism 15 are connected to the DC power source 30 such that the base body 18 has a negative polarity and the holding mechanism 15 has a positive polarity. In the illustrated example, this DC power supply 30 includes a variable negative power supply 30a for ion acceleration and a variable positive power supply 30a for electron acceleration connected in series with each other via a ground.
It consists of b.
また、プラズマ発生室29は電子が流れ出さないように
抵抗を介して接地され、引出し電極25はイオンの取出
を可能にするバイアス゛電圧を印加する可変負電源31
に接続されている。The plasma generation chamber 29 is grounded via a resistor to prevent electrons from flowing out, and the extraction electrode 25 is connected to a variable negative power source 31 that applies a bias voltage to enable extraction of ions.
It is connected to the.
更に、プラズマ発生領域17と蒸着物質16との間には
、プラズマ発生領域で発生する電子を、ビームの形で蒸
着物質16へ向けて加速するための電子収束用マグネッ
トコイ/l’ 32が配置される。Furthermore, an electron focusing magnet coil/l' 32 is arranged between the plasma generation region 17 and the vapor deposition material 16 to accelerate the electrons generated in the plasma generation region toward the vapor deposition material 16 in the form of a beam. be done.
ガス導入管22を介して導かれたイオン生成用、fス2
1は、プラズマ発生領域17を有するプラズマ発生室2
9に入シ、次いでフィラメント23がら熱電子を放出さ
せることにょシ、プラズマを発生させるのに伴ってプラ
ズマ発生用マグネットコイlv2+KjDそのプラズマ
発生効率を高め、プラズマ発生領域17において解離し
たイオンと電子を生成する。f gas 2 for ion generation guided through the gas introduction pipe 22
1 is a plasma generation chamber 2 having a plasma generation region 17;
9, the filament 23 emits thermoelectrons, and as plasma is generated, the plasma generation magnet coil lv2+KjD increases the plasma generation efficiency and dissociates ions and electrons in the plasma generation region 17. generate.
生成したイオンは、負のバイアス電圧が印加された引出
し電極25の作用にょシ、プラズマ発生領域17外、即
ち真空ポンプによって10”−’ Torr以下の高真
空に維持されている反応室27内に取出され、 レンズ
26の作用にょシ集束され加速されて、負のバイアス電
圧が印加されている基体18にイオン加速ビームとして
照射される。Due to the action of the extraction electrode 25 to which a negative bias voltage is applied, the generated ions are moved outside the plasma generation region 17, that is, into the reaction chamber 27, which is maintained at a high vacuum of 10''-' Torr or less by a vacuum pump. The ions are taken out, focused and accelerated by the action of the lens 26, and irradiated as an ion accelerated beam onto the substrate 18 to which a negative bias voltage is applied.
本発明によれば、前記イオンの運動エネルギーは原子当
b O,01KeV 〜100 KeV 、好ましくは
0.1KeV〜40 Kevに設定するのがよく、かか
る設定によシ材料にもよるが、所望の合成物薄膜が形成
でき易くなる1、
また、本装置によればプラズマ発生領域17ノ電子は次
に述べる真空蒸着手段の加熱用電子ビームの供給源とし
て用いられる。According to the present invention, the kinetic energy of the ions is preferably set at b O,01 KeV to 100 KeV per atom, preferably from 0.1 KeV to 40 KeV, and depending on the material, the kinetic energy is set to a desired value. It becomes easier to form a composite thin film.1 Furthermore, according to this apparatus, the electrons in the plasma generation region 17 are used as a source of a heating electron beam for the vacuum evaporation means described below.
即ち、本発明の薄膜形成装置に設けられた真空蒸着手段
によれば、プラズマ発生室17の壁面の一部に蒸着物質
16が納められた銅ハースの保持機構15が付設されて
いる。更に電子加速用可変正電源30bによって保持機
構16と基体18の間を保持機構16が正になるように
印加することにょシ、プラズマ発生領域17の電子は電
子収束用マグネットコイ/l/32によってビーム状に
蒸着物質6へ照射し、これによシ蒸着物質16は加熱さ
れて蒸発し易くなる。そして、蒸発した金属物質はプラ
ズマ発生領域17を通過する際にイオン化が高度に活性
化されながら基体18上に蒸着され゛る。That is, according to the vacuum evaporation means provided in the thin film forming apparatus of the present invention, a holding mechanism 15 for a copper hearth in which the evaporation substance 16 is housed is attached to a part of the wall surface of the plasma generation chamber 17. Further, by applying voltage between the holding mechanism 16 and the base body 18 so that the holding mechanism 16 becomes positive by the variable positive power source 30b for electron acceleration, the electrons in the plasma generation region 17 are The evaporation material 6 is irradiated in the form of a beam, thereby heating the evaporation material 16 and making it easier to evaporate. When the evaporated metal material passes through the plasma generation region 17, its ionization is highly activated and is deposited on the substrate 18.
以上説明した本発明によれば、イオンビームと向
蒸気物質とを完全に同一方%・ら同時に基体に照射させ
ることが可能となシ、影のない均一な面照射を行い、均
質でしかも高品質の薄膜の形成が可能となる。According to the present invention described above, it is possible to irradiate the substrate with the ion beam and the vapor-promoting substance at the same time from completely the same %, and to perform uniform area irradiation without shadows, resulting in a homogeneous and highly It becomes possible to form high-quality thin films.
また、蒸気物質をプラズマ発生領域及びイオン加速領域
を通して、基体に照射させることにより、蒸気物質を高
度に活性化することが可能となシ、蒸着物質とイオンと
の反応を一層容易に行わせることが可能となる。In addition, by irradiating the substrate with the vapor material through the plasma generation region and the ion acceleration region, it is possible to highly activate the vapor material, and the reaction between the vapor deposition material and ions can more easily occur. becomes possible.
更に、プラズマ発生領域で発生する電子が蒸着物質の加
熱蒸発に有効に利用され、エネルギーコストの低減に連
なると共に、蒸着装置部の構成を簡略化することが可能
となる。Further, electrons generated in the plasma generation region are effectively used for heating and evaporating the vapor deposition material, leading to a reduction in energy costs and making it possible to simplify the configuration of the vapor deposition apparatus.
勿論、蒸着物質の加熱はこれに限定されず、レーザー線
加熱、ヒーターによる加熱を単独で或いは電子ビーム加
熱との併用で用いることもできる。Of course, the heating of the vapor deposition material is not limited to this, and laser beam heating and heating with a heater can be used alone or in combination with electron beam heating.
基体に印加するイオン加速用負電圧(El)はマイナス
0.01乃至29 KV 、特にマイナス0.1乃至1
0辞の範囲が適当であシ、一方引出し電極に印加する負
電圧(E2) バーr 4−i−ス0.01乃至100
KV 。The negative voltage (El) for ion acceleration applied to the substrate is from -0.01 to 29 KV, especially from -0.1 to 1.
The negative voltage (E2) applied to the extraction electrode is suitable in the range of 0.0 to 0.01 to 100.
K.V.
特にマイナス5乃至40 KVである。更に、蒸着物質
に印加する正電圧(E3)は1乃至20KV、特に4乃
至10Ω′の範囲が適当である。In particular, it is between minus 5 and 40 KV. Furthermore, the positive voltage (E3) applied to the deposition material is suitably in the range of 1 to 20 KV, particularly in the range of 4 to 10 Ω'.
このような装置を用いて、基体18を所定位置にセット
し、反応室27内を所定の真空度に保ち、蒸着装置を作
動してAIを含有する蒸着物質16から蒸気物質を飛ば
してプラズマ発生領域17を通過させ、基体18に所定
量蒸着させ、且つそこに少なくとも窒素を含むイオン種
を所定のイオン加速エネルギーで照射し、同時に基体1
8に所定の負バイアスを印加して基体18の表面には、
MN膜が形成される。Using such a device, the substrate 18 is set at a predetermined position, the interior of the reaction chamber 27 is maintained at a predetermined degree of vacuum, and the vapor deposition device is operated to blow off vapor material from the vapor deposition material 16 containing AI to generate plasma. A predetermined amount of vapor is deposited on the substrate 18 through the region 17, and ion species containing at least nitrogen are irradiated therewith with a predetermined ion acceleration energy, and at the same time the substrate 18 is evaporated with a predetermined ion acceleration energy.
By applying a predetermined negative bias to 8, the surface of the base 18 is
A MN film is formed.
尚、窒素ガスを用いた場合、主なイオン種は鱈、N+イ
オン°でアシ、そのイオンの照射量の測定は、第1図の
ファラデーカップ33a及びカロリーメーター331)
によシ行なう。また、膜厚の測定は第1図の水晶発振に
よる膜厚モニター計34によシ行なう。In addition, when using nitrogen gas, the main ion species are cod, N+ ions are reeds, and the irradiation amount of these ions can be measured using the Faraday cup 33a and calorimeter 331 in Fig. 1).
Let's do good. Further, the film thickness is measured using a film thickness monitor meter 34 using crystal oscillation shown in FIG.
そして、AIハの原子比の調節は、゛電子加速電圧(E
3)及び電子収束レンズ32への電流を変化させて、金
属アルミニウムの蒸発量を変えることにより行なうこと
ができる。The adjustment of the atomic ratio of AI is based on the electron acceleration voltage (E
3) and by changing the current to the electron converging lens 32 to change the amount of evaporation of metal aluminum.
膜中のAJ/N組成比は次の通シの方法によ請求められ
る。即ち、ラザフオードバックスキャタリング法により
sらかしめAJ/N組成比をめ、その結果をもとにして
膜厚モニター計34、並びにファラデーカップ33a及
びカロリーメーター331)のそれぞれの測定値との較
正曲線を形成して、膜中のAllIN組成比がめられる
。The AJ/N composition ratio in the film can be determined by the following method. That is, the AJ/N composition ratio is determined by the Rutherford feedback scattering method, and based on the results, calibration is performed with the measured values of the film thickness monitor 34, Faraday cup 33a, and calorimeter 331). A curve is formed to indicate the AllIN composition ratio in the film.
尚、基体18の加熱はセラミックヒータ−(図示せず)
によシ行なうことができる。The base 18 is heated using a ceramic heater (not shown).
You can do it well.
本発明によれば、窒素のイオン種は基体上でSP3混成
軌道の高エネルギーレベルに達するのは比較的容易であ
ると考えられる。従って、他方のMについてはその蒸気
アルミニウムはプラズマ発生領域17を通過する際にイ
オン化されながら活性化エネルギー状態を獲得して基体
上に蒸着するため窒素原子とSP”結合がし易くなる。According to the present invention, it is believed that it is relatively easy for the nitrogen ionic species to reach the high energy level of the SP3 hybrid orbital on the substrate. Therefore, regarding the other M, the vaporized aluminum is ionized while passing through the plasma generation region 17, acquires an activation energy state, and is deposited on the substrate, making it easier to form SP'' bonds with nitrogen atoms.
更に本発明によれば窒素のイオン種が基体に向かう進路
とAIが基体に向う進路は同じであって、そして基体に
概ね垂直の方向へ向かうため、影のない均一な面照射を
行なうことができる。Furthermore, according to the present invention, the path taken by the nitrogen ion species toward the substrate is the same as the path taken by the AI toward the substrate, and is generally perpendicular to the substrate, making it possible to perform uniform surface irradiation without shadows. can.
従って所望の薄膜を高い膜生成速度で効率的に形成する
ことができる。Therefore, a desired thin film can be efficiently formed at a high film formation rate.
前記基体には、セラミックス、超硬合金、サーメット又
は各種の金属若しくは合金など何であってもよく、その
材質は問わない。ただし、基体が電気絶縁体の場合には
、荷電している場所と荷電していない場所とではそこに
形成された蒸着膜の特性が異なシ膜全体の特性のバラツ
キが生じ易すくなるので、基体としては電気伝導体であ
ることが好ましい。しかし、電気絶縁体であってもその
表面に常法によシミ気伝導体の薄膜を形成すればよい。The substrate may be made of any material, such as ceramics, cemented carbide, cermet, or various metals or alloys. However, if the substrate is an electrical insulator, the properties of the deposited film formed there will be different between charged and uncharged locations, and variations in the properties of the entire film are likely to occur. The base is preferably an electrical conductor. However, even if the material is an electrical insulator, a thin film of a gas conductor may be formed on its surface by a conventional method.
また、前記蒸着物質には、例えばアルミニウム、シリコ
ン、ホウ素、チタン、タリウム、タングステン、クロム
や鉄などがある。Further, the vapor deposition materials include, for example, aluminum, silicon, boron, titanium, thallium, tungsten, chromium, and iron.
更にまた、前記イオン種としては、例えば窒素、水素、
酸素、へロゲン、炭素あるいけアルゴンなどの金属と化
合物を形成する又は不活性な物質源が使用される。Furthermore, the ion species include, for example, nitrogen, hydrogen,
Sources of substances that form compounds with metals or are inert, such as oxygen, halogens, carbon or argon, are used.
以下、本発明の実施例を述べる。 Examples of the present invention will be described below.
(例1)
第1図の装置を使用して、高品質なAlx膜の形成を行
った。(Example 1) A high quality Alx film was formed using the apparatus shown in FIG.
即ち、81基板を支持機構20に設置し、反応室27内
をあらかじめ2 X IQ Torrまでの真空度にし
た。次いで、高純度N2ガスをプラズマ発生室17に導
入し、N2+、 N+イオンを生成し、かかるイオンは
加速領域を経て基板に照射した。この時にプラズマ発生
室17で発生した電子を蒸発物質16である高純度AJ
に照射し加速することに高度に活性化して基板に蒸着さ
れる。That is, the 81 substrate was placed on the support mechanism 20, and the inside of the reaction chamber 27 was brought to a vacuum level of 2.times.IQ Torr in advance. Next, high purity N2 gas was introduced into the plasma generation chamber 17 to generate N2+ and N+ ions, and these ions were irradiated onto the substrate through the acceleration region. At this time, the electrons generated in the plasma generation chamber 17 are transferred to high-purity AJ, which is the evaporation material 16.
It is highly activated by irradiation and acceleration and is deposited on the substrate.
Alx膜の生成条件は次の通シである。The conditions for forming the Alx film are as follows.
反応室真空度 I X 10−’ Torr以下イオン
加速用負電圧 2KV
イオン加速エネルギー 20 KθV
1時開成膜したら9000゛λのAlx膜ができた。Reaction chamber vacuum degree I x 10-' Torr or less Negative voltage for ion acceleration 2 KV Ion acceleration energy 20 KθV When the film was opened for 1 hour, an Alx film of 9000゛λ was formed.
本実施例によれば、AI!原子も励起しているので、高
品質で緻密なAlx膜が得られ、基板との密着性に優れ
ている。According to this embodiment, AI! Since the atoms are also excited, a high-quality, dense Alx film can be obtained and has excellent adhesion to the substrate.
このAJN薄膜にくし形電極を形成し、その表面を伝搬
するレイリー波の音速を測定したら5700ff/Sで
あシ、SAW素子の優れた特性を有していることが判っ
た。When a comb-shaped electrode was formed on this AJN thin film and the sound speed of Rayleigh waves propagating on its surface was measured, it was found to be 5,700 ff/S, indicating that it has excellent characteristics of a SAW element.
蒸発物質16をAJに代えて、例えばTi、、Ta。For example, Ti, Ta can be used instead of AJ as the evaporative substance 16.
W、Orなどの金属を使用すると、同様にそれぞれの金
属の高純度窒化物薄膜が得られた。When metals such as W and Or were used, high purity nitride thin films of the respective metals were similarly obtained.
(例2)
上記例において、窒素ガスの代わシに水素ガス、Nの代
わシに81を用いた。ドーピングガスとして水素ガス中
にB2H6をi ppm混合したものを用いて価電子制
御が可能なアモルファスシリコンMができた。(Example 2) In the above example, hydrogen gas was used instead of nitrogen gas, and 81 was used instead of N. Amorphous silicon M capable of controlling valence electrons was produced using a mixture of i ppm of B2H6 in hydrogen gas as a doping gas.
(例3) 同様にTiC膜を得た。(Example 3) A TiC film was obtained in the same manner.
即ち、
基 体 1B−・超硬合金ドリル
蒸着物質16・・・T1金属
イオン生成用ガス21・・・CH4ガスによシ1時間行
って1μmのTiC膜をコーティングした。That is, substrate 1B--Cemented carbide drill vapor deposition material 16...T1 metal ion generating gas 21...CH4 gas was used for 1 hour to coat a 1 μm thick TiC film.
尚、ドリルは振動回転して行った。The drill was vibrated and rotated.
イオン照射によシ核発生密度が高くなり、Wk軸なTI
Cが成長し、加えてT1原子も高度に活性化された状態
で蒸着するので緻密性及び密着性が向上する。更に、2
成分が同一方向で照射するため、組成の均一な膜が形成
できる。本実施例で得られたドリルの寿命は、RFイオ
ンブレーティングに比較し、約2倍向上した。Ion irradiation increases the nuclear generation density and increases Wk-axis TI.
Since C grows and T1 atoms are also deposited in a highly activated state, the density and adhesion are improved. Furthermore, 2
Since the components are irradiated in the same direction, a film with uniform composition can be formed. The life of the drill obtained in this example was improved by about twice as compared to RF ion brating.
(例4)
基 体 18・・・S1単結晶
蒸着物賀16・・・Ad金金
属オン生成用ガス21 ・・・酸素ガス1時間蒸着させ
て6000λのAltos膜を形成した。(Example 4) Substrate 18...S1 single crystal deposited material 16...Ad gold metal ion generation gas 21...Oxygen gas was deposited for 1 hour to form an Altos film of 6000λ.
かかるAlzOa膜の電気絶縁性を測定したら、表面抵
抗が10 Ω・1であった。When the electrical insulation properties of this AlzOa film were measured, the surface resistance was 10 Ω·1.
また、この方法において、イオン生成用ガス21にCH
4ガスを用いることによ#) AlaCs膜が形成でき
た。In addition, in this method, CH
By using 4 gases, an AlaCs film was formed.
本発明の薄膜形成方法によれば、イオン電流及び蒸着物
質量が正確に測定できるので、合成される薄膜物質の組
成割合を所望に応じて任意に選択でき、任意の濃度分布
状態のものを製造できる。According to the thin film forming method of the present invention, since the ionic current and the amount of deposited material can be accurately measured, the composition ratio of the thin film material to be synthesized can be arbitrarily selected as desired, and a thin film material with an arbitrary concentration distribution can be manufactured. can.
従って、金属膜乃至サーメツト膜から誘電体膜までの化
学量論的組成比をもった任意の物質薄膜を製造すること
ができる。Therefore, thin films of any material having a stoichiometric composition ranging from metal films to cermet films to dielectric films can be manufactured.
また、本発明の方法によれば、結晶性膜及び非晶質膜の
いずれの製法にも適用でき、極めて高純度物質の薄膜を
容易且つ効果的に蟇造することができる。Further, the method of the present invention can be applied to both methods for producing crystalline films and amorphous films, and can easily and effectively produce thin films of extremely high purity substances.
加えて、本発明において、イオンビームのillと蒸着
物質の進路を同じ方向にして影のない均一な面照射を行
なうことができ、更にイオンビームデポジションにおけ
る高エネルギー°イオンの生成と同時に蒸着されるべき
蒸気物質の活性化が行われる。これにより一段と高品質
な金属合成物薄膜が提供できる。In addition, in the present invention, the illumination of the ion beam and the course of the evaporated material can be set in the same direction to perform uniform surface irradiation without shadows, and furthermore, the illumination of the ion beam and the course of the evaporated material can be performed in the same direction, and furthermore, the illumination of the ion beam and the material to be evaporated can be performed at the same time as high-energy ions are generated during ion beam deposition. Activation of the vapor substance to be performed takes place. This makes it possible to provide a metal composite thin film of even higher quality.
第1図は本発明の方法を実施するのに用いられる薄膜形
成装置の配置図、第2図は既に提案した薄膜形成装置の
配置図である。
16・・・蒸着物質 17・・・プラズマ発生領域7.
18・・・基体 19・・・イオンビーム加速領域25
・・・引出し電極
特許出願人 工業技術院長
指定代理人 速 水 諒 三
復代理人 弁理士田原勝彦
特許出願人 京セラ株式会社
代理人弁理士田原勝彦
第1図FIG. 1 is a layout diagram of a thin film forming apparatus used to carry out the method of the present invention, and FIG. 2 is a layout diagram of a thin film forming apparatus already proposed. 16... Vapor deposition material 17... Plasma generation region 7.
18...Base 19...Ion beam acceleration region 25
...Extractor electrode patent applicant Ryo Hayami, designated agent by the Director of the Agency of Industrial Science and Technology, Mifu agent, patent attorney Katsuhiko Tahara, patent applicant, Kyocera Corporation representative, patent attorney Katsuhiko Tahara Figure 1
Claims (1)
とに解離させるためのプラズマ発生領域、生成するイオ
ンを加速して基体上に照射させるイオンビーム加速領域
及びイオンビームが照射され且つ蒸着物質が蒸着される
べき基体を、この順序に且つ実質上−直線に整合して配
置させ、蒸着物質の蒸気を前記プラズマ発生領域及びイ
オンビー加速領域を通して基体上に金属化物薄膜を形成
することを特徴とする薄膜形成方法。A means for evaporating the evaporation material, a plasma generation region for dissociating the ion generation gas into ions and electrons, an ion beam acceleration region for accelerating the generated ions and irradiating them onto the substrate, and a means for evaporating the ion beam and the evaporation material. The substrates to be deposited are arranged in this order and in substantially-linear alignment, and the vapor of the deposition material is passed through the plasma generation region and the ion beam acceleration region to form a thin metallization film on the substrates. Thin film formation method.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60067804A JPS60223113A (en) | 1985-03-30 | 1985-03-30 | Forming method of thin-film |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60067804A JPS60223113A (en) | 1985-03-30 | 1985-03-30 | Forming method of thin-film |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59079231A Division JPS60221566A (en) | 1984-04-18 | 1984-04-18 | Thin film forming device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60223113A true JPS60223113A (en) | 1985-11-07 |
Family
ID=13355503
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60067804A Pending JPS60223113A (en) | 1985-03-30 | 1985-03-30 | Forming method of thin-film |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60223113A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6439730A (en) * | 1987-08-06 | 1989-02-10 | Mitsubishi Electric Corp | Gas ion source apparatus |
| JPH03136235A (en) * | 1989-10-21 | 1991-06-11 | Agency Of Ind Science & Technol | Formation of p-n junction |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS56137614A (en) * | 1980-03-31 | 1981-10-27 | Futaba Corp | Manufacture of amorphous silicon coat |
-
1985
- 1985-03-30 JP JP60067804A patent/JPS60223113A/en active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS56137614A (en) * | 1980-03-31 | 1981-10-27 | Futaba Corp | Manufacture of amorphous silicon coat |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6439730A (en) * | 1987-08-06 | 1989-02-10 | Mitsubishi Electric Corp | Gas ion source apparatus |
| JPH03136235A (en) * | 1989-10-21 | 1991-06-11 | Agency Of Ind Science & Technol | Formation of p-n junction |
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