JPH01172563A - 高純度膜の形成方法 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、被加工物表面に、混入不純物が極めて少な
く、しかも強い付着力を有する高純度膜を形成する方法
に関するものである。

〔従来の技術〕

第２図は例えば、金属表面技術第３０巻第５号２２５頁
〜２３１頁（１９７９年）に示された真空蒸着法の概要
図で、図において１は基板、即ち被加工物、２は基板支
持台、４はるつぼ、５は蒸着用原料、１０は排気系、１
１は各部材を収容する真空容器、１２はヒータである。

次に動作について説明する。

まず真空容器１１内を排気系１０にて真空にした後、る
つぼ４を加熱し、蒸着用原料５を蒸発させて被加工物１
上に堆積させる。この時必要に応じてヒータ１２にて被
加工物１を加熱して膜形成することもある。

〔発明が解決しようとする問題点〕

従来の方法では、真空容器内の雰囲気中に残留している
不純物質を巻込みながら蒸着が行われるため膜形成中に
不純物が取り込まれ、形成膜の純度が高くならないとい
う問題が゛あった。また蒸着粒子の基板に対する衝突エ
ネルギーが低く、膜の付着力が弱いことにより、形成膜
が基板から剥離するという問題があった。さらに−付着
力を増すために蒸着中の基板温度を上げると、形成膜中
の残留応力が増加したり、基板自体の材質が変化したり
して形状精度を保つことが困難になる、物理的特性が低
下する等の問題があった。

この発明は上記のような問題点を解決するためになされ
たもので、強い付着力を有する高純度膜の形成方法を得
ることを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明にかかる高純度膜の形成方法は、真空中で金属
を被加工物表面に１〜２００Å／ｓｅｃ等の速度で蒸着
すると同時に、蒸着している被加工物表面に不活性元素
イオンを加速電圧５〜８０に■で加速し、照射ｉｔｌ　
Ｘ　１０′２〜３　Ｘ　１０”ｔｏｎ／ｍｍｚｓｅｃで
照射し、高純度の膜を形成するようにしたものである。

〔作用〕

この発明においては、金属の蒸着と同時に、不活性元素
イオンを被加工物表面に照射することにより、成長途上
にある膜表面に存在する酸素等の不純物質をイオンビー
ムのスパッタ効果によって除去しながら膜形成を行うの
で、高純度の金属被膜を形成することができる。

〔実施例〕

、以下この発明の一実施例を図とともに説明する。

第１図はこの発明の一実施例による高純度膜の形成方法
を実施するための成膜装置の断面構成図で、図において
１，２，４．５．１０及び１１は第２図で示した従来装
置と同−又は相当部分である。３は蒸着用原料５の加熱
用Ｅ　Ｂ　（ＥｌｅｃｔｒｏｎＢｅａｍ）ガン、６はイ
オン加速電極、７は不活性元素をイオン化するための電
子放射源である。

次に上記装置を用いた高純度膜の形成方法について、チ
タンの蒸着を例にとって説明する。

まず真空容器１１内を１０−ｈＴｏ　ｒ　ｒオーダにま
で真空引きした後、ガス導入口８からアルゴンガスを導
入し、１０−’Ｔｏ　ｒ　ｒオーダに保つ。このアルゴ
ンガス粒子を電子放射源７からの電子シャワーを浴びせ
ることによってプラスイオン化した後、加速電極６に負
電圧を印加することによって加速して基板１表面に照射
する。この時るつぼ４内に収容されたチタン材料５をＥ
Ｂガン３を使って加熱・蒸発させて基板１の表面に堆積
させることによって、チタンの蒸着とアルゴンの照射と
を同時に行う。−例として、チタンの蒸着速度を３０Å
／ｓｅｃ、アルゴンイオン照射量を２．２Ｘ１０　”ｔ
ｏｎｓ／ｍｍ２ｓｅｃ　、アルゴンイオンの加速電圧を
１０ｋＶとすると、被加工物表面部に形成されるチタン
膜中に含まれる酸素濃度はアルゴンイオンの照射を行わ
ずにチタンの蒸着のみを蒸着速度３０Å／ｓｅｃで行っ
て形成したチタン膜中に含まれる酸素濃度の５分の１以
下という低い値であることを確認した。なお、チタンの
蒸着速度は、水晶振動子式の膜厚計によって常時モニタ
し、るつぼ入熱量の調整を行うことによって常に一定値
に保ちながら膜形成を行った。また、成膜開始直前の真
空容器１１内の到達真空度は３×１０−’Ｔｏｒｒであ
った。このときのアルゴンイオンの照射量（電子放射源
７の調整により制御できる）は１×１０　”〜３　Ｘ　
１０１４ｔｏｎｓ／ｍｍ”ｓｅｃ　、　７　／Ｌ／ゴン
イオンの加速電圧は５〜６０ｋＶ程度が適当である。

アルゴンイオンの照射量を１×１０′２以下にするとア
ルゴンイオンの絶対量が少ないことからアルゴンイオン
による清浄化の効果が薄れ、高純度化が達成されない。

逆に照射量を３×１０′４以上にすると基板温度が上が
り過ぎ、基板の形状精度を損なうことになり、また材料
の変質、劣化、膜の付着力の低下を招き好ましくない。

アルゴンイオンの加速電圧を５ｋＶ以下にすると、アル
ゴンイオンによるスパッタ効率が低下し、蒸着表面清浄
化の効果が薄れ、膜の高純度化が達成できない。

逆に加速電圧を６０ｋＶ以上にすると被加工物の温度上
昇による形状精度の低下、材料の変質、劣化、および堆
積したチタンを激しくスパッタすることによる膜表面の
荒れをひき起こし、また大規模なイオン源が必要となり
、実用的ではない。

なお、上記実施例では蒸着用原料にチタンを用いる場合
を示したが、これはアルミニウムや銅などの他の金属を
使用しても同様の効果が得られる。

また不活性元素ガスとしてアルゴン１００％ガスを使用
する場合を示したが、他の不活性元素ガス（Ｎ、、に、
、Ｘｅ）や、それらの混合ガスを用いても良い。また蒸
着用原料の蒸着には、真空蒸着法、スパッタ蒸着法、イ
オンブレーティング法。

原料をクラスタイオン化させるイオンガンを使用する方
法などを利用しても良い。

〔発明の効果〕

以上説明したように、この発明にかかる高純度膜の形成
方法によれば、真空中で金属を被加工物表面に蒸着する
と同時に、蒸着している被加工物表面に不活性元素イオ
ンを、加速電圧５〜６０に■で加速し、照射量１×１０
′２〜３×１０目ｉｏｎ／ｍｍ２ｓｅｃで照射するよう
にしたので、非常に純度の高い金属被膜を形成すること
ができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例による高純度膜の形成方法
に使用する成膜装置の断面構成図、第２図は従来の成膜
装置の断面構成図である。 １は被加工物、３はＥＢガン、４はるつぼ、５は蒸着用
原料、６は加速電極、７は電子放射源、８はガス導入口
、１１は真空容器である。 なお図中同一符号は同−又は相当部分を示す。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）真空中で金属を被加工物表面に蒸着すると同時に
   、蒸着している被加工物表面に不活性元素イオンを加速
   電圧５〜６０ｋＶで加速し、照射量１×１０＾１＾２〜
   ３×１０＾１＾４ｉｏｎｓ／ｍｍ＾２ｓｅｃで照射する
   ことを特徴とする高純度膜の形成方法。
2. （２）上記金属の蒸着を１〜２００Å／ｓｅｃの速度で
   行うことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の高純
   度膜の形成方法。
3. （３）蒸着金属としてＴｉ、Ａｌを、不活性元素イオン
   としてＮａ、Ａｒ、Ｋｒ、Ｘｅを用いたことを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項または第２項に記載の高純度膜
   の形成方法。
4. （４）金属の蒸着に、真空蒸着法、スパッタ蒸着法、イ
   オンブレーティング法のいずれかを用いたことを特徴と
   する特許請求の範囲第１項ないし第３項のいずれかに記
   載の高純度膜の形成方法。
5. （５）金属の蒸着に金属をクラスタイオン化させるイオ
   ンガンを使用したことを特徴とする特許請求の範囲第１
   項ないし第３項のいずれかに記載の高純度膜の形成方法
   。