JPH01172564A - 高速被膜形成方法 - Google Patents
高速被膜形成方法Info
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- JPH01172564A JPH01172564A JP33117387A JP33117387A JPH01172564A JP H01172564 A JPH01172564 A JP H01172564A JP 33117387 A JP33117387 A JP 33117387A JP 33117387 A JP33117387 A JP 33117387A JP H01172564 A JPH01172564 A JP H01172564A
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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〕
この発明は電子２情報、光学１機械などの薄膜形成をそ
の工程に有する産業に広く用いることが可能な高速被膜
形成方法に関するものである。
の工程に有する産業に広く用いることが可能な高速被膜
形成方法に関するものである。
第２図は例えば金属表面技術、第３０巻、第５号、２２
５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は被膜、２は基板、すなわち
被加工物、４はるつぼ、５は蒸着用原料、１０は排気系
、１１は各部材を収容する真空容器、３はヒータである
。
５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は被膜、２は基板、すなわち
被加工物、４はるつぼ、５は蒸着用原料、１０は排気系
、１１は各部材を収容する真空容器、３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２上に堆積させる。この時、
必要に応じてヒータ１３にて被加工物２を加熱して膜形
成することもある。
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２上に堆積させる。この時、
必要に応じてヒータ１３にて被加工物２を加熱して膜形
成することもある。
従来の方法では、成膜速度は蒸着用原料の温度、即ち蒸
気圧によって一義的に定められていた。高速で蒸着を行
うためにはるつぼへの入熱を増やす必要があり、蒸着源
に加わるエネルギーが大きくなり、るつぼ等の蒸発源の
寿命が短くなるという問題があった。
気圧によって一義的に定められていた。高速で蒸着を行
うためにはるつぼへの入熱を増やす必要があり、蒸着源
に加わるエネルギーが大きくなり、るつぼ等の蒸発源の
寿命が短くなるという問題があった。
この発明は上記のような従来の問題点を解決するために
なされたもので、るつぼ等の蒸着源に無理な入力を加え
ることなく、高速で成膜できる方法を得ることを目的と
している。
なされたもので、るつぼ等の蒸着源に無理な入力を加え
ることなく、高速で成膜できる方法を得ることを目的と
している。
この発明にかかる高速被膜形成方法は真空中で単数また
は複数個の構成原子よりなる金属蒸気を５〜２００Å／
ｓの蒸着速度で被加工物上に堆積させ、不活性ガスイオ
ンビームを加速電圧１〜８０ｋＶで加速し、照射量ｌＸ
ｌ０”〜ｌＸｌ０”１ｏｎｓ／ＬｌｌＩＩ１２・ｓｅｃ
で照射し、成膜速度を高めるようにしたものである。
は複数個の構成原子よりなる金属蒸気を５〜２００Å／
ｓの蒸着速度で被加工物上に堆積させ、不活性ガスイオ
ンビームを加速電圧１〜８０ｋＶで加速し、照射量ｌＸ
ｌ０”〜ｌＸｌ０”１ｏｎｓ／ＬｌｌＩＩ１２・ｓｅｃ
で照射し、成膜速度を高めるようにしたものである。
〔作用〕
この発明においては、金属蒸気の蒸着と同時に、不活性
ガスイオンビームを被加工物上に照射するので、イオン
ビームが金属及び被膜表面を励起し、核形成、成長のた
めの活性なサイトを多数作り出すため、高速で成膜する
ことができる。
ガスイオンビームを被加工物上に照射するので、イオン
ビームが金属及び被膜表面を励起し、核形成、成長のた
めの活性なサイトを多数作り出すため、高速で成膜する
ことができる。
以下、この発明の一実施例による高速被膜形成方法をチ
タンの蒸着を例にとって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速被膜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及び１０〜１１は第２図に示した従来の装
置と同−又は相当部分を示す。３はチタン材料５の蒸発
用Ｅ Ｂ （Ｅｌｅｃ−ｔｒｏｎ Ｂｅａｍ）ガン、４
はるつぼ、６はイオン加速電極、７はアルゴンガスをイ
オン化するための電子放射源である。
タンの蒸着を例にとって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速被膜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及び１０〜１１は第２図に示した従来の装
置と同−又は相当部分を示す。３はチタン材料５の蒸発
用Ｅ Ｂ （Ｅｌｅｃ−ｔｒｏｎ Ｂｅａｍ）ガン、４
はるつぼ、６はイオン加速電極、７はアルゴンガスをイ
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速被膜形成方法について説明す
る。まず真空容器１１内をＩ Ｏ−’Ｔｏｒｒ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−’Ｔｏｒｒオーダに保つ。
る。まず真空容器１１内をＩ Ｏ−’Ｔｏｒｒ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−’Ｔｏｒｒオーダに保つ。
次いで、電子放射源７からの電子シャワーを浴びせるこ
とによってアルゴンガス粒子を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２表面にアルゴンイオンを照射する。この時るっぽ４
内に収容されたチタン材料５をＥＢガン３を使って加熱
、蒸発させて基板２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。
とによってアルゴンガス粒子を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２表面にアルゴンイオンを照射する。この時るっぽ４
内に収容されたチタン材料５をＥＢガン３を使って加熱
、蒸発させて基板２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。
ここで、従来の真空蒸着法（即ちアルゴンイオンの照射
なし）による成膜速度と本発明による成膜速度とを被加
工物に堆積した膜厚を測ることによって比較してみる。
なし）による成膜速度と本発明による成膜速度とを被加
工物に堆積した膜厚を測ることによって比較してみる。
−例として、チタンの蒸着速度３０人八へｃ、蒸着時間
１０００秒を一定とし、アルゴンイオンの照射なしと、
アルゴンイオンの加速電圧１０ｋＶ、照射ｆｆｉ ３．
ｌＸ １０ ”１ｏｎｓ／ｍ１１１２・ｓｅｃの照射を
行いつつチタンを蒸着した場合について次の結果を得た
。なおチタンの蒸着速度３０Å／ｓは水晶振動式の膜厚
計１４によって藤着中常にモニタし、るつぼ人熱情を制
御することによって行った。アルゴン照射なしの場合に
は、堆積したチタンの膜厚が３μｍであった。これに対
してアルゴン照射を行った場合には膜厚が３．６μｍと
なり、アルゴン照射なしに対して約２０％も蒸着速度が
大きくなったことが確認された。このときのチタンの蒸
着速度は５〜２００人八ｅｃ、へルゴンイオンの照射量
（電子放射源７の調節により制御できる）はＩ Ｘ １
０ ”〜１ ×１０ ”１ｏｎｓ／ｍが・５ｅＣｓアル
ゴンイオンの加速電圧は１〜８０ｋＶ程度が適当でこの
範囲内で成膜条件を変化させることによって成膜速度を
制御することができる。チタンの蒸着速度を５人／ｓｅ
ｃ以下にすると処理速度が遅く、工業的意味が薄く、ま
た不純物の混入割合も高くなる。逆にチタンの蒸着速度
を２００人／ｓｅｃ以上とすることは蒸着源として極め
て大がかりな装置が必要となり、これまた実用的でなく
、さらにこのような高速成膜を実施すると、膜そのもの
のバッキング密度が低下し、真空蒸着膜の本来の特徴で
ある膜の緻密さが損なわれてしまう、アルゴンイオンの
照射量に関しては、１×１０１２以下とすると、アルゴ
ンイオンの絶対量がチタン原子に対して不足し、高速化
が達成されない。逆に、１×１０′５以上とすると、被
加工物温度が上がり過ぎ、形状精度を損なう材料の変質
劣化をきたす等の不具合を生じ好ましくない。アルゴン
イオンの加速エネルギーを１ｋＶ以下とすると、実効的
にチタンの表面の励起を行えなくなり、逆に加速エネル
ギーを８０ｋＶ以上とすると、被加工物の温度上昇によ
る形状精度の低下、および堆積したチタンのスパッタが
激しくなることによる表面荒れを引き起こし、好ましく
ない。
１０００秒を一定とし、アルゴンイオンの照射なしと、
アルゴンイオンの加速電圧１０ｋＶ、照射ｆｆｉ ３．
ｌＸ １０ ”１ｏｎｓ／ｍ１１１２・ｓｅｃの照射を
行いつつチタンを蒸着した場合について次の結果を得た
。なおチタンの蒸着速度３０Å／ｓは水晶振動式の膜厚
計１４によって藤着中常にモニタし、るつぼ人熱情を制
御することによって行った。アルゴン照射なしの場合に
は、堆積したチタンの膜厚が３μｍであった。これに対
してアルゴン照射を行った場合には膜厚が３．６μｍと
なり、アルゴン照射なしに対して約２０％も蒸着速度が
大きくなったことが確認された。このときのチタンの蒸
着速度は５〜２００人八ｅｃ、へルゴンイオンの照射量
（電子放射源７の調節により制御できる）はＩ Ｘ １
０ ”〜１ ×１０ ”１ｏｎｓ／ｍが・５ｅＣｓアル
ゴンイオンの加速電圧は１〜８０ｋＶ程度が適当でこの
範囲内で成膜条件を変化させることによって成膜速度を
制御することができる。チタンの蒸着速度を５人／ｓｅ
ｃ以下にすると処理速度が遅く、工業的意味が薄く、ま
た不純物の混入割合も高くなる。逆にチタンの蒸着速度
を２００人／ｓｅｃ以上とすることは蒸着源として極め
て大がかりな装置が必要となり、これまた実用的でなく
、さらにこのような高速成膜を実施すると、膜そのもの
のバッキング密度が低下し、真空蒸着膜の本来の特徴で
ある膜の緻密さが損なわれてしまう、アルゴンイオンの
照射量に関しては、１×１０１２以下とすると、アルゴ
ンイオンの絶対量がチタン原子に対して不足し、高速化
が達成されない。逆に、１×１０′５以上とすると、被
加工物温度が上がり過ぎ、形状精度を損なう材料の変質
劣化をきたす等の不具合を生じ好ましくない。アルゴン
イオンの加速エネルギーを１ｋＶ以下とすると、実効的
にチタンの表面の励起を行えなくなり、逆に加速エネル
ギーを８０ｋＶ以上とすると、被加工物の温度上昇によ
る形状精度の低下、および堆積したチタンのスパッタが
激しくなることによる表面荒れを引き起こし、好ましく
ない。
このように、本実施例によれば、不活性ガスイオンビー
ムを被加工物上に照射することにより、金属及び被膜表
面を励起するようにしたので、従来に比し高速で成膜を
行うことができる。
ムを被加工物上に照射することにより、金属及び被膜表
面を励起するようにしたので、従来に比し高速で成膜を
行うことができる。
また上記実施例方法により成膜を行うと、金属の蒸着と
同時にある成膜条件の範囲内では不活性元素イオンを被
加工物表面に照射しているため、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こととなり、高
純度の金属被膜を形成することができるものである。即
ち、上記実施例で高純度の膜を得られる場合についてチ
タンの蒸着を例にとって説明する。
同時にある成膜条件の範囲内では不活性元素イオンを被
加工物表面に照射しているため、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こととなり、高
純度の金属被膜を形成することができるものである。即
ち、上記実施例で高純度の膜を得られる場合についてチ
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−’Ｔｏｒｒ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ｉ人し
、１０−’Ｔｏｒｒ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２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ＥＢガン３
を使って加熱・蒸発させて基板２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。ここまでは上述の成膜動作と同様である。
空引きした後、ガス導入口８からアルゴンガスをｉ人し
、１０−’Ｔｏｒｒ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２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ＥＢガン３
を使って加熱・蒸発させて基板２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。ここまでは上述の成膜動作と同様である。
−例として、チタンの蒸着速度を３０人八へｃ。
アルゴンイオン照射量を２．２Ｘ Ｉ Ｏｌ３ｔｏｎｓ
／ｍｍ２・５１３Ｃ−、アルゴンイオンの加速電圧を１
０ｋＶ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３０人／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。
／ｍｍ２・５１３Ｃ−、アルゴンイオンの加速電圧を１
０ｋＶ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３０人／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 Ｘ １
０−’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ｌＸ
ｌ０”〜３Ｘ１０１４ｉｏｎｓ７ｍｍ” ’ ｓｅｃ
、アル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ｌＸｌ０”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。
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 Ｘ １
０−’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ｌＸ
ｌ０”〜３Ｘ１０１４ｉｏｎｓ７ｍｍ” ’ ｓｅｃ
、アル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ｌＸｌ０”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。
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
引き起こし、また大規模なイオン源が必要となり、実用
的ではない。
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
引き起こし、また大規模なイオン源が必要となり、実用
的ではない。
また上記実施例では金属上記にチタンを用いる場合を示
したが、アルミニウムを使用しても同様の効果が得られ
る。また不活性ガスとしてアルゴン１００％ガスを使用
する例を示したが、この他にアルゴンと他の不活性ガス
（Ｎｅ、Ｋｒ、Ｘｅ）との混合ガスを用いてもよい。な
おこれらの点は上述の高純度膜を形成する際にも適用で
きる。但し高速成膜の場合アルゴン：不活性ガス＝４０
〜１００％：６０〜Ｏ％とするのが実用上好ましい。
したが、アルミニウムを使用しても同様の効果が得られ
る。また不活性ガスとしてアルゴン１００％ガスを使用
する例を示したが、この他にアルゴンと他の不活性ガス
（Ｎｅ、Ｋｒ、Ｘｅ）との混合ガスを用いてもよい。な
おこれらの点は上述の高純度膜を形成する際にも適用で
きる。但し高速成膜の場合アルゴン：不活性ガス＝４０
〜１００％：６０〜Ｏ％とするのが実用上好ましい。
またアルゴン以外の不活性ガスでも同様の効果が期待で
きる。
きる。
また金属上記の発生には、真空蒸着法、スパッタ法、イ
オンブレーティング法、クラスタイオンビーム法などを
利用してもよく、この点も上記高純度膜形成に利用でき
る。
オンブレーティング法、クラスタイオンビーム法などを
利用してもよく、この点も上記高純度膜形成に利用でき
る。
以上説明したように、この発明にかかる高連破膜形成方
法によれば、真空中で単数または複数個の構成原子より
なる金属蒸気を５〜２００Å／ｓの蒸着速度で被加工物
上に蒸着すると同時に、蒸着したいる被加工物上にアル
ゴンを含む不活性ガスイオンビームを加速電圧１〜８０
ｋＶで加速し、照射ｆ１×１０１２〜１×１０′５ｉｏ
ｎｓ／ｌｌｌｌ１１！・ｓｅｃで照射するようにしたの
で、るつぼ等の金属蒸気発生源に無理な負荷を加えるこ
となく、高速で蒸着することができる効果がある。
法によれば、真空中で単数または複数個の構成原子より
なる金属蒸気を５〜２００Å／ｓの蒸着速度で被加工物
上に蒸着すると同時に、蒸着したいる被加工物上にアル
ゴンを含む不活性ガスイオンビームを加速電圧１〜８０
ｋＶで加速し、照射ｆ１×１０１２〜１×１０′５ｉｏ
ｎｓ／ｌｌｌｌ１１！・ｓｅｃで照射するようにしたの
で、るつぼ等の金属蒸気発生源に無理な負荷を加えるこ
となく、高速で蒸着することができる効果がある。
第１図はこの発明の一実施例による高速被膜形成方法に
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は被膜、２は被加工物、１０は真空排気、１１は真空
容器、１５はチタン蒸気、１６はアルゴンを含む不活性
ガ不イオンビームである。 なお図中同一符号は同−又は相当部分を示す。
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は被膜、２は被加工物、１０は真空排気、１１は真空
容器、１５はチタン蒸気、１６はアルゴンを含む不活性
ガ不イオンビームである。 なお図中同一符号は同−又は相当部分を示す。
Claims (3)
- （１）真空中にて単数または複数個の構成原子よりなる
金属蒸気を５〜２００Å／ｓの蒸着速度で被加工物上に
蒸着すると同時に、蒸着している被加工物上に不活性ガ
スイオンビームを加速電圧１〜８０ｋＶで加速し、照射
量１×１０＾１＾２〜１×１０＾１＾５ｉｏｎｓ／ｍｍ
＾２・ｓｅｃで照射することを特徴とする高速被膜形成
方法。 - （２）金属蒸気としてＴｉ、Ａｌを、不活性ガスとして
Ａｒ、Ｎｅ、Ｋｒ、Ｘｅを用いることを特徴とする特許
請求の範囲第１項記載の高速被膜形成方法。 - （３）金属蒸気の蒸着に、真空蒸着法、スパッタ法、イ
オンブレーティング法、クラスタイオンビーム法のいず
れかを用いることを特徴とする特許請求の範囲第１項又
は第２項記載の高速被膜形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33117387A JPH01172564A (ja) | 1987-12-26 | 1987-12-26 | 高速被膜形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33117387A JPH01172564A (ja) | 1987-12-26 | 1987-12-26 | 高速被膜形成方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01172564A true JPH01172564A (ja) | 1989-07-07 |
Family
ID=18240698
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP33117387A Pending JPH01172564A (ja) | 1987-12-26 | 1987-12-26 | 高速被膜形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01172564A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2705834C1 (ru) * | 2018-10-29 | 2019-11-12 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом") | Способ нанесения покрытий на изделия из материалов, интенсивно окисляющихся в атмосфере воздуха, и установка для его реализации |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6196721A (ja) * | 1984-10-17 | 1986-05-15 | Agency Of Ind Science & Technol | 被膜形成方法 |
| JPS61201772A (ja) * | 1985-03-04 | 1986-09-06 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 薄膜形成方法および装置 |
-
1987
- 1987-12-26 JP JP33117387A patent/JPH01172564A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6196721A (ja) * | 1984-10-17 | 1986-05-15 | Agency Of Ind Science & Technol | 被膜形成方法 |
| JPS61201772A (ja) * | 1985-03-04 | 1986-09-06 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 薄膜形成方法および装置 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2705834C1 (ru) * | 2018-10-29 | 2019-11-12 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом") | Способ нанесения покрытий на изделия из материалов, интенсивно окисляющихся в атмосфере воздуха, и установка для его реализации |
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