JPS61133376A - 薄膜形成方法及びその装置 - Google Patents
薄膜形成方法及びその装置Info
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- JPS61133376A JPS61133376A JP25633184A JP25633184A JPS61133376A JP S61133376 A JPS61133376 A JP S61133376A JP 25633184 A JP25633184 A JP 25633184A JP 25633184 A JP25633184 A JP 25633184A JP S61133376 A JPS61133376 A JP S61133376A
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Landscapes
- Physical Vapour Deposition (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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この廃明は、真空中で試料に対して蒸発物質を蒸着させ
ると共に当該試料に対してイオンを照射する薄膜形成方
法及びその装置に関する。
ると共に当該試料に対してイオンを照射する薄膜形成方
法及びその装置に関する。
第３図は、従来の薄膜形成方法に用いられる装置を示す
概略図である。固定したホルダ２に試料４を取り付け、
真空中において、下方の蒸発源６より蒸発物質（例えば
Ｔｉ（チタン））を試料４に蒸着させ、片やイオン源８
より試料４に所定のエネルギーのイオン（例えばＮ“（
窒素イオン））を蒸着と交互に又は同時に照射して、試
料４の表面に薄膜を形成している。
概略図である。固定したホルダ２に試料４を取り付け、
真空中において、下方の蒸発源６より蒸発物質（例えば
Ｔｉ（チタン））を試料４に蒸着させ、片やイオン源８
より試料４に所定のエネルギーのイオン（例えばＮ“（
窒素イオン））を蒸着と交互に又は同時に照射して、試
料４の表面に薄膜を形成している。
上述のような薄膜形成方法においては、試料と蒸着物と
の界面を強固にするためにはイオンのエネルギーは高い
方が（例えば４０ＫｅＶ程度が）良いけれども、逆に、
薄膜の厚みを増す（デポジットする）ためにはイオンの
エネルギーは低い方が（例えばＩＫｅＶ程度が）良いと
いう矛盾がある。その理由は、イオンのエネルギーが高
いと試料と蒸着物質とイオンとのミキシング層が厚く形
成されて界面が強固になるからであり、イオンのエネル
ギーが低いとスパッタリングが小さくなり、かつ試料表
面に元素組成比が一定の薄膜が形成されるからである。
の界面を強固にするためにはイオンのエネルギーは高い
方が（例えば４０ＫｅＶ程度が）良いけれども、逆に、
薄膜の厚みを増す（デポジットする）ためにはイオンの
エネルギーは低い方が（例えばＩＫｅＶ程度が）良いと
いう矛盾がある。その理由は、イオンのエネルギーが高
いと試料と蒸着物質とイオンとのミキシング層が厚く形
成されて界面が強固になるからであり、イオンのエネル
ギーが低いとスパッタリングが小さくなり、かつ試料表
面に元素組成比が一定の薄膜が形成されるからである。
もしエネルギーが高いと、表面ではなく表層（表面より
少し深さ方向に入った所）に薄膜が形成される。
少し深さ方向に入った所）に薄膜が形成される。
従ってこの発明は、上記矛盾を解決することができる薄
膜形成方法及びその装置を提供することを目的とする。
膜形成方法及びその装置を提供することを目的とする。
この発明の薄膜形成方法は、試料に蒸発物質を蒸着させ
る第１の工程と、第１の工程の後に試料に高エネルギー
のイオンを照射する第２の工程と、第２の工程の後に試
料に蒸発物質を蒸着させる第３の工程と、第３の工程の
後に試料に低エネルギーのイオンを照射する第４の工程
とを備えている。
る第１の工程と、第１の工程の後に試料に高エネルギー
のイオンを照射する第２の工程と、第２の工程の後に試
料に蒸発物質を蒸着させる第３の工程と、第３の工程の
後に試料に低エネルギーのイオンを照射する第４の工程
とを備えている。
又、この発明の薄膜形成装置は、複数の試料を外側に取
り付けて回転する回転ホルダと、第１の方向から回転ホ
ルダ上の試料に順次蒸発物質を蒸着させる蒸発源と、第
２の方向から回転ホルダ上の試料に順次高エネルギーの
イオンを照射する高エネルギーイオン源と、第３の方向
から回転ホルダ上の試料に順次低エネルギーのイオンを
照射する低エネルギーイオン源とを備えている。
り付けて回転する回転ホルダと、第１の方向から回転ホ
ルダ上の試料に順次蒸発物質を蒸着させる蒸発源と、第
２の方向から回転ホルダ上の試料に順次高エネルギーの
イオンを照射する高エネルギーイオン源と、第３の方向
から回転ホルダ上の試料に順次低エネルギーのイオンを
照射する低エネルギーイオン源とを備えている。
この薄膜形成方法においては、第１の工程で試料の表面
に蒸着物質が蒸着され、第２の工程で試料と蒸着物質と
イオンとのミキシング層が厚く形成されて試料と蒸着物
質との界面が強固になり、第３の工程でその上に蒸着物
質が蒸着され、第４の工程で試料表面に所望の元素組成
の薄膜が厚く形成される。
に蒸着物質が蒸着され、第２の工程で試料と蒸着物質と
イオンとのミキシング層が厚く形成されて試料と蒸着物
質との界面が強固になり、第３の工程でその上に蒸着物
質が蒸着され、第４の工程で試料表面に所望の元素組成
の薄膜が厚く形成される。
又この薄膜形成装置においては、回転ホルダ上の各々の
試料に対して、蒸着物質の蒸着と、高エネルギーのイオ
ン照射と、低エネルギーのイオン照射とが交互にしかも
連続して行われる。
試料に対して、蒸着物質の蒸着と、高エネルギーのイオ
ン照射と、低エネルギーのイオン照射とが交互にしかも
連続して行われる。
第１図は、この発明の薄膜形成装置の一実施例。
を示す概略図である。回転ホルダ１０は、例えば四角形
をしており、その外側の４面にはそれぞれ試料４ａ、４
ｂ、４ｃ、４ｄが取り付けられており、例えば図の矢印
Ｒの方向に回転する。又回転ホルダ１０は冷却機構（図
示省略）を備えており、これによって試料４ ａ−４ｂ
１４ ｃｓ ４ ｄを冷却する。回転ホルダ１０の下方
には蒸発源６が設けられており、これによって下方から
試料４ａ１４ｂ、４Ｃ１４ｄに順次蒸発物質を蒸着させ
る。又回転ホルダ１０の上方には例えば高エネルギーイ
オン源８Ａが設けられており、これによって上方から試
料４ａ、４ｂ、４Ｃ１４ｄに順次高エネルギーのイオン
を照射する。更に回転ホルダ１０の側方には例えば低エ
ネルギーイオン源８Ｂが設けられており、これによって
側方から試料４ａ５４ｂ、４ｃ、４ｄに順次低エネルギ
ーのイオンを照射する。高エネルギーイオン源８Ａより
引出されるイオンのエネルギーは例えば４０ＫｅＶ程度
であり、低エネルギーイオン源８Ｂより引出されるイオ
ンのエネルギーは例えばＩＫｅＶ程度である。
をしており、その外側の４面にはそれぞれ試料４ａ、４
ｂ、４ｃ、４ｄが取り付けられており、例えば図の矢印
Ｒの方向に回転する。又回転ホルダ１０は冷却機構（図
示省略）を備えており、これによって試料４ ａ−４ｂ
１４ ｃｓ ４ ｄを冷却する。回転ホルダ１０の下方
には蒸発源６が設けられており、これによって下方から
試料４ａ１４ｂ、４Ｃ１４ｄに順次蒸発物質を蒸着させ
る。又回転ホルダ１０の上方には例えば高エネルギーイ
オン源８Ａが設けられており、これによって上方から試
料４ａ、４ｂ、４Ｃ１４ｄに順次高エネルギーのイオン
を照射する。更に回転ホルダ１０の側方には例えば低エ
ネルギーイオン源８Ｂが設けられており、これによって
側方から試料４ａ５４ｂ、４ｃ、４ｄに順次低エネルギ
ーのイオンを照射する。高エネルギーイオン源８Ａより
引出されるイオンのエネルギーは例えば４０ＫｅＶ程度
であり、低エネルギーイオン源８Ｂより引出されるイオ
ンのエネルギーは例えばＩＫｅＶ程度である。
この発明において、イオン源として高エネルギーイオン
源８Ａと低エネルギーイオン源８Ｂの２種類を設けるの
は次の理由による。即ち、１台のイオン源の電圧制御領
域には限界があり、せいぜい１０〜１００％（例えば４
〜４０ＫＶ）程度で ”ある。この理由は、引出し電
圧が小さ過ぎたり大き過ぎたりすると、イオンビームの
発散が大きくなり引出し部の電極等に当たる割合が多く
なりビーム量が大幅に減少するからである。又、そのよ
うなことがなくてもビーム量は電圧に比例するので、単
に電圧を下げるだけではビーム量（即ち照耐量）が電圧
に比例して減り、照射に時間がかかってしまう、そこで
この発明は、高エネルギーイオン８Ａと低エネルギーイ
オン源８Ｂとを設けて薄膜形成の能率を上げている。
源８Ａと低エネルギーイオン源８Ｂの２種類を設けるの
は次の理由による。即ち、１台のイオン源の電圧制御領
域には限界があり、せいぜい１０〜１００％（例えば４
〜４０ＫＶ）程度で ”ある。この理由は、引出し電
圧が小さ過ぎたり大き過ぎたりすると、イオンビームの
発散が大きくなり引出し部の電極等に当たる割合が多く
なりビーム量が大幅に減少するからである。又、そのよ
うなことがなくてもビーム量は電圧に比例するので、単
に電圧を下げるだけではビーム量（即ち照耐量）が電圧
に比例して減り、照射に時間がかかってしまう、そこで
この発明は、高エネルギーイオン８Ａと低エネルギーイ
オン源８Ｂとを設けて薄膜形成の能率を上げている。
次に第２図を参照しながら、第１図の装置を用いて薄膜
形成を行う方法を説明する。ただし第２図において薄膜
部分は拡大して示しである。
形成を行う方法を説明する。ただし第２図において薄膜
部分は拡大して示しである。
■まず、高エネルギーイオン源８Ａで試料（例えば試料
４ａ）をクリーニングする（第２図の工程（ａ））。た
だし、この工程は省略してもよい。
４ａ）をクリーニングする（第２図の工程（ａ））。た
だし、この工程は省略してもよい。
■次に、回転ホルダ１０を回転させて蒸発源６で試料４
ａに３００Ａ程度蒸発物を蒸着させる（第２図の工程（
ｂ））。これによって試料４ａの表面に薄膜Ｆｌが形成
される。
ａに３００Ａ程度蒸発物を蒸着させる（第２図の工程（
ｂ））。これによって試料４ａの表面に薄膜Ｆｌが形成
される。
０次に、回転ホルダ１０を回転させて高エネルギーイオ
ン源８Ａで４０Ｋ１３Ｖ程度のイオンを試料４ａに照射
する（第２図の工程（Ｃ））。これによって試料４ａの
表面付近に、試料と蒸着物質とイオンとのミキシング層
Ｍが厚く形成されて試料と蒸着物質との界面が強固にさ
れる。尚、第２図の工程（ｃ）を示す図における点線は
試料の元の表面を示す。
ン源８Ａで４０Ｋ１３Ｖ程度のイオンを試料４ａに照射
する（第２図の工程（Ｃ））。これによって試料４ａの
表面付近に、試料と蒸着物質とイオンとのミキシング層
Ｍが厚く形成されて試料と蒸着物質との界面が強固にさ
れる。尚、第２図の工程（ｃ）を示す図における点線は
試料の元の表面を示す。
■次に、回転ホルダ１０を回転させて蒸発［６で試料４
ａに適当な厚みだけ蒸発物質を蒸着させる（第２図の工
程（ｄ））、これによって薄膜Ｆ１の上に薄膜Ｆ２を形
成する。
ａに適当な厚みだけ蒸発物質を蒸着させる（第２図の工
程（ｄ））、これによって薄膜Ｆ１の上に薄膜Ｆ２を形
成する。
０次に、回転ホルダ１０を回転させて低エネルギーイオ
ン源８ＢでＩＫｅＶ程度のイオンを試料４ａに照射する
（第２図の工程（ｅ））。これによって試料４ａの表面
に所望の元素組成の薄膜Ｆ２が形成される。
ン源８ＢでＩＫｅＶ程度のイオンを試料４ａに照射する
（第２図の工程（ｅ））。これによって試料４ａの表面
に所望の元素組成の薄膜Ｆ２が形成される。
０以上で薄膜形成を終了してもよいが、必要に応じて、
回転ホルダ１０を連続回転させ、蒸発源６と低エネルギ
ーイオン源８Ｂとを連続的に運転し、試料４ａに対して
Ｍｉと低エネルギーのイすン照射とを交互に適当な回数
だけ行ってもよい。
回転ホルダ１０を連続回転させ、蒸発源６と低エネルギ
ーイオン源８Ｂとを連続的に運転し、試料４ａに対して
Ｍｉと低エネルギーのイすン照射とを交互に適当な回数
だけ行ってもよい。
この時高エネルギーイオン源８Ａは休止している。
以上のようにこの発明においては、試料に初期
、（薄膜を形成する際には蒸発源６及び高エネルギ
ーイオン源８Ａを併用し、これによってミキシング層を
形成して試料と薄膜との界面を強固にしている。そして
その後試料に薄膜を形成してその厚みを増していく際に
は蒸発源６と低エネルギーイオン源８Ｂとを併用してい
る。この場合、薄膜形成は低エネルギーで行うので、試
料の温度上昇を低く抑えることができ、又試料の極表面
に元素組成比が一定な（例えば蒸発物をＴｉ、イオンを
Ｎ６とした場合に形成されるＴｉＮのＴｉとＮとの比が
一定な）薄膜を形成することができる。更に、低エネル
ギーなのでスパッタ率が低減される。
、（薄膜を形成する際には蒸発源６及び高エネルギ
ーイオン源８Ａを併用し、これによってミキシング層を
形成して試料と薄膜との界面を強固にしている。そして
その後試料に薄膜を形成してその厚みを増していく際に
は蒸発源６と低エネルギーイオン源８Ｂとを併用してい
る。この場合、薄膜形成は低エネルギーで行うので、試
料の温度上昇を低く抑えることができ、又試料の極表面
に元素組成比が一定な（例えば蒸発物をＴｉ、イオンを
Ｎ６とした場合に形成されるＴｉＮのＴｉとＮとの比が
一定な）薄膜を形成することができる。更に、低エネル
ギーなのでスパッタ率が低減される。
更に、第１図に示したようにホルダ１０に試料を複数個
取り付け、かつホルダ１０を回転させているので、複数
の試料に対して高エネルギーによるイオン照射と低エネ
ルギーによるイオン照射とを交互にしかも連続して行う
ことができる。従って薄膜形成の能率が非常に良い。し
かもホルダ１０に冷却機構を設けると、試料はイオンや
蒸発物質にさらされていない時に冷却され、高温になる
ことによって試料の物性が変化することが防止される。
取り付け、かつホルダ１０を回転させているので、複数
の試料に対して高エネルギーによるイオン照射と低エネ
ルギーによるイオン照射とを交互にしかも連続して行う
ことができる。従って薄膜形成の能率が非常に良い。し
かもホルダ１０に冷却機構を設けると、試料はイオンや
蒸発物質にさらされていない時に冷却され、高温になる
ことによって試料の物性が変化することが防止される。
以上説明したようにこの発明の薄膜形成方法によれば、
蒸着と合わせて高エネルギーのイオン照射と低エネルギ
ーのイオン照射の両方を実現でき、これによって試料と
蒸着物との界面を強固にし、かつ試料表面に元素組成比
が一定な薄膜を厚く形成することができる。
蒸着と合わせて高エネルギーのイオン照射と低エネルギ
ーのイオン照射の両方を実現でき、これによって試料と
蒸着物との界面を強固にし、かつ試料表面に元素組成比
が一定な薄膜を厚く形成することができる。
又この発明の薄膜形成装置によれば、高エネルギーイオ
ン源と低エネルギーイオン源の２種類を設けており、し
かも回転ホルダに複数の試料を取り付けているので、試
料と蒸着物との界面が強固でしかも試料表面の元素組成
比が一定の薄膜を、短時間に能率良く形成することがで
きる。
ン源と低エネルギーイオン源の２種類を設けており、し
かも回転ホルダに複数の試料を取り付けているので、試
料と蒸着物との界面が強固でしかも試料表面の元素組成
比が一定の薄膜を、短時間に能率良く形成することがで
きる。
第１図は、この発明の薄膜形成装置の一実施例を示す概
略図である。第２図は、この発明の薄膜形成方法の一実
施例を示す工程図である。第３図は、従来の薄膜形成方
法に用いられる装置を示す概略図である。
略図である。第２図は、この発明の薄膜形成方法の一実
施例を示す工程図である。第３図は、従来の薄膜形成方
法に用いられる装置を示す概略図である。
Claims (2)
- （１）真空中で試料に対して蒸発物質を蒸着させ、かつ
当該試料に対してイオンを照射する薄膜形成方法におい
て、 試料に蒸発物質を蒸着させる第１の工程と、第１の工程
の後に試料に高エネルギーのイオンを照射する第２の工
程と、 第２の工程の後に試料に蒸発物質を蒸着させる第３の工
程と、 第３の工程の後に試料に低エネルギーのイオンを照射す
る第４の工程とを備えることを特徴とする薄膜形成方法
。 - （２）真空中で試料に対して蒸発物質を蒸着させる蒸発
源と、当該試料に対してイオンを照射するイオン源とを
備える薄膜形成装置において、複数の試料を外側に取り
付けて回転する回転ホルダと、 第１の方向から回転ホルダ上の試料に順次蒸発物質を蒸
着させる蒸発源と、 第２の方向から回転ホルダ上の試料に順次高エネルギー
のイオンを照射する高エネルギーイオン源と、 第３の方向から回転ホルダ上の試料に順次低エネルギー
のイオンを照射する低エネルギーイオン源とを備えるこ
とを特徴とする薄膜形成装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25633184A JPH0726197B2 (ja) | 1984-12-03 | 1984-12-03 | 薄膜形成方法及びその装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25633184A JPH0726197B2 (ja) | 1984-12-03 | 1984-12-03 | 薄膜形成方法及びその装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61133376A true JPS61133376A (ja) | 1986-06-20 |
| JPH0726197B2 JPH0726197B2 (ja) | 1995-03-22 |
Family
ID=17291185
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25633184A Expired - Fee Related JPH0726197B2 (ja) | 1984-12-03 | 1984-12-03 | 薄膜形成方法及びその装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0726197B2 (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61217571A (ja) * | 1985-03-25 | 1986-09-27 | Hitachi Ltd | 薄膜形成装置 |
| JPS62284076A (ja) * | 1986-06-02 | 1987-12-09 | Shinku Kikai Kogyo Kk | 薄膜形成方法および装置 |
| JPS63100179A (ja) * | 1986-10-16 | 1988-05-02 | Nissin Electric Co Ltd | 膜形成装置 |
| US4870284A (en) * | 1987-11-17 | 1989-09-26 | Hitachi, Ltd. | Ion source and method of drawing out ion beam |
| JPH02159362A (ja) * | 1988-12-13 | 1990-06-19 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 薄膜製造方法および装置 |
| US9028923B2 (en) | 2006-05-27 | 2015-05-12 | Korea Atomic Energy Research Institute | Coating and ion beam mixing apparatus and method to enhance the corrosion resistance of the materials at the elevated temperature using the same |
-
1984
- 1984-12-03 JP JP25633184A patent/JPH0726197B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61217571A (ja) * | 1985-03-25 | 1986-09-27 | Hitachi Ltd | 薄膜形成装置 |
| JPS62284076A (ja) * | 1986-06-02 | 1987-12-09 | Shinku Kikai Kogyo Kk | 薄膜形成方法および装置 |
| JPS63100179A (ja) * | 1986-10-16 | 1988-05-02 | Nissin Electric Co Ltd | 膜形成装置 |
| US4870284A (en) * | 1987-11-17 | 1989-09-26 | Hitachi, Ltd. | Ion source and method of drawing out ion beam |
| JPH02159362A (ja) * | 1988-12-13 | 1990-06-19 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 薄膜製造方法および装置 |
| US9028923B2 (en) | 2006-05-27 | 2015-05-12 | Korea Atomic Energy Research Institute | Coating and ion beam mixing apparatus and method to enhance the corrosion resistance of the materials at the elevated temperature using the same |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0726197B2 (ja) | 1995-03-22 |
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