JP3099153B2 - 皮膜加工装置 - Google Patents
皮膜加工装置Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本考案は、陰極スパッタリングに
より真空容器内に生じた粒子により試料に皮膜を形成す
るかあるいは試料表面の皮膜をエッチングする装置に関
するものである。
より真空容器内に生じた粒子により試料に皮膜を形成す
るかあるいは試料表面の皮膜をエッチングする装置に関
するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来の皮膜加工装置を図４（断面図）、
図５（Ｘ’−Ｙ’断面図）に沿って説明する。図面にお
いて、１はステンレス製の真空容器、２は該真空容器１
内に移動可能に設けられた円筒状の陽極、５は陽極リー
ドである。該陽極リード５は、その一端で前記陽極２を
支持し、他端は前記陽極２に電気エネルギーを供給する
ために設けられた図示しない直流高電圧電源に接続され
ている。３、４は、前記陽極２の円筒開口部方向中心線
に対して直角な位置に相対して前記真空容器１の内壁に
設けられた一対の対向陰極である。６は前記対向陰極の
うちの一方の陰極３に設けられた円形の透過孔である。
７は前記真空容器１内に組み込まれた導管で、該導管７
の中心は前記陰極３の透過孔６の中心と一致しており、
前記導管７の一端には形成しようとする膜形状あるいは
エッチング形状を制御するためのマスク８が取り付けら
れている。さらに、前記導管７はマスク８を試料１９に
密着性良く接触させるためにスプリング１２によって前
記試料１９方向に弾性的に圧接している。１５は前記真
空容器１の外部に取り付けられた磁石で、前記対向陰極
３、４に対して垂直に磁界がかかるように配置されてい
る。１１は前記試料１９との気密性を保持するために真
空容器１の端部に取り付けられた真空用シール材、１３
は真空容器１に設けられ、一端が図示しない真空排気装
置に接続された排気管である。１４は真空容器１に設け
られ、一端が図示しない不活性ガス導入管に接続された
ガス導入管である。９はベローズで、ツマミ１８を介し
て真空容器１に設けられたステー１６に螺合したねじ１
７を回転させることにより伸縮自在となるように設けら
れており、前記ベローズ９を伸縮させることにより前記
透過孔６に対する陽極２の位置を移動調整できるように
構成されている。
図５（Ｘ’−Ｙ’断面図）に沿って説明する。図面にお
いて、１はステンレス製の真空容器、２は該真空容器１
内に移動可能に設けられた円筒状の陽極、５は陽極リー
ドである。該陽極リード５は、その一端で前記陽極２を
支持し、他端は前記陽極２に電気エネルギーを供給する
ために設けられた図示しない直流高電圧電源に接続され
ている。３、４は、前記陽極２の円筒開口部方向中心線
に対して直角な位置に相対して前記真空容器１の内壁に
設けられた一対の対向陰極である。６は前記対向陰極の
うちの一方の陰極３に設けられた円形の透過孔である。
７は前記真空容器１内に組み込まれた導管で、該導管７
の中心は前記陰極３の透過孔６の中心と一致しており、
前記導管７の一端には形成しようとする膜形状あるいは
エッチング形状を制御するためのマスク８が取り付けら
れている。さらに、前記導管７はマスク８を試料１９に
密着性良く接触させるためにスプリング１２によって前
記試料１９方向に弾性的に圧接している。１５は前記真
空容器１の外部に取り付けられた磁石で、前記対向陰極
３、４に対して垂直に磁界がかかるように配置されてい
る。１１は前記試料１９との気密性を保持するために真
空容器１の端部に取り付けられた真空用シール材、１３
は真空容器１に設けられ、一端が図示しない真空排気装
置に接続された排気管である。１４は真空容器１に設け
られ、一端が図示しない不活性ガス導入管に接続された
ガス導入管である。９はベローズで、ツマミ１８を介し
て真空容器１に設けられたステー１６に螺合したねじ１
７を回転させることにより伸縮自在となるように設けら
れており、前記ベローズ９を伸縮させることにより前記
透過孔６に対する陽極２の位置を移動調整できるように
構成されている。
【０００３】この皮膜加工装置において、まず膜を形成
する場合、前記ツマミ１８を介してねじ１７を回転さ
せ、陽極２の位置を透過孔６の中心線が陽極２の外面の
外側を通るような位置Ａ’に移動させる。陽極移動後、
前記導管７の先端に設けられたシール材１１に試料１９
を密接させ、その後、真空排気装置にて真空容器１内を
真空に排気したうえで、図示しない不活性ガス供給装置
から真空容器１内に例えばアルゴンガス等の不活性ガス
を導入することにより、真空容器１内を１×10-2Paより
も低い不活性ガス雰囲気としたのち、陽極２と陰極３、
４との間に高電圧を印加する。この時、陽極２と陰極
３、４との間には冷陰極放電が生じ、これによって放電
空間内のアルゴン原子がイオン化される。このようにし
て生成されたアルゴン正イオンは陰極３、４の表面を衝
撃して、陰極３、４を構成する物質をスパッタリングす
る。スパッタされた陰極３、４の金属粒子は透過孔６、
導管７を通過し、導管７の端部に置かれた試料１９に付
着して膜が形成される。
する場合、前記ツマミ１８を介してねじ１７を回転さ
せ、陽極２の位置を透過孔６の中心線が陽極２の外面の
外側を通るような位置Ａ’に移動させる。陽極移動後、
前記導管７の先端に設けられたシール材１１に試料１９
を密接させ、その後、真空排気装置にて真空容器１内を
真空に排気したうえで、図示しない不活性ガス供給装置
から真空容器１内に例えばアルゴンガス等の不活性ガス
を導入することにより、真空容器１内を１×10-2Paより
も低い不活性ガス雰囲気としたのち、陽極２と陰極３、
４との間に高電圧を印加する。この時、陽極２と陰極
３、４との間には冷陰極放電が生じ、これによって放電
空間内のアルゴン原子がイオン化される。このようにし
て生成されたアルゴン正イオンは陰極３、４の表面を衝
撃して、陰極３、４を構成する物質をスパッタリングす
る。スパッタされた陰極３、４の金属粒子は透過孔６、
導管７を通過し、導管７の端部に置かれた試料１９に付
着して膜が形成される。
【０００４】また、この皮膜加工装置により膜をエッチ
ングする場合、ツマミ１８を介してねじ１７を回転さ
せ、陽極２の位置を透過孔６の中心線が陽極２の内面の
内側を通るような位置Ｂ’に移動させる。陽極移動後、
前述のごとくシール材１１に試料１９を当接し、真空容
器１内を真空に排気した後、ガスを導入し、電圧を印加
することによって冷陰極放電を発生させ、透過孔６、導
管７を通過したスパッタされた金属粒子、イオンを試料
１９の所定部分に衝突させ該試料１９のエッチングが行
われる。
ングする場合、ツマミ１８を介してねじ１７を回転さ
せ、陽極２の位置を透過孔６の中心線が陽極２の内面の
内側を通るような位置Ｂ’に移動させる。陽極移動後、
前述のごとくシール材１１に試料１９を当接し、真空容
器１内を真空に排気した後、ガスを導入し、電圧を印加
することによって冷陰極放電を発生させ、透過孔６、導
管７を通過したスパッタされた金属粒子、イオンを試料
１９の所定部分に衝突させ該試料１９のエッチングが行
われる。
【０００５】図８は、従来の皮膜加工装置によって直径
約３ｍｍの穴のあけられたマスク８を用い、３分間スパ
ッタし、膜を形成した部分の膜厚を触針式膜厚計によっ
て測定したもので、陽極２から離れているところほど膜
厚が厚くなっており、この時の、膜厚のばらつきは、約
±３０％であり、また、成膜速度は１分間に約１００Å
であった。
約３ｍｍの穴のあけられたマスク８を用い、３分間スパ
ッタし、膜を形成した部分の膜厚を触針式膜厚計によっ
て測定したもので、陽極２から離れているところほど膜
厚が厚くなっており、この時の、膜厚のばらつきは、約
±３０％であり、また、成膜速度は１分間に約１００Å
であった。
【０００６】図９は、従来の皮膜加工装置によって直径
約３ｍｍの穴のあけられたマスク８を用い、厚み約１５
００Åのチタンが成膜された試料１９を５分間エッチン
グした部分の膜厚を触針式膜厚計によって測定したもの
で、一部だけのエッチングしかできなかった。
約３ｍｍの穴のあけられたマスク８を用い、厚み約１５
００Åのチタンが成膜された試料１９を５分間エッチン
グした部分の膜厚を触針式膜厚計によって測定したもの
で、一部だけのエッチングしかできなかった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】従来の皮膜加工装置
は、膜形成およびエッチングはできるが、膜形成の場合
は、陽極の位置を透過孔６の中心線が陽極２の外面の外
側を通るような位置に移動させ成膜させるため、形成し
た膜の厚み分布が大きく、成膜速度が遅いという課題が
あった。また、エッチングの場合は、エッチングしよう
とする部分の大きさが大きくなると全体的にエッチング
ができないという課題があった。
は、膜形成およびエッチングはできるが、膜形成の場合
は、陽極の位置を透過孔６の中心線が陽極２の外面の外
側を通るような位置に移動させ成膜させるため、形成し
た膜の厚み分布が大きく、成膜速度が遅いという課題が
あった。また、エッチングの場合は、エッチングしよう
とする部分の大きさが大きくなると全体的にエッチング
ができないという課題があった。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記のような
課題を解決するため、導管の一端の一部あるいは陰極の
透過孔の周辺の一部を陽極側に突出させることにより直
径約３ｍｍ程度の範囲を全体的エッチングできるように
した。さらに、膜形成の場合は、導管または透過孔の内
壁をスパッタし成膜するようにしたものである。
課題を解決するため、導管の一端の一部あるいは陰極の
透過孔の周辺の一部を陽極側に突出させることにより直
径約３ｍｍ程度の範囲を全体的エッチングできるように
した。さらに、膜形成の場合は、導管または透過孔の内
壁をスパッタし成膜するようにしたものである。
【０００９】
【作用】上記の構成により、金属粒子及びイオンを集束
し易くし、エッチング可能範囲を大きくすると共に、導
管あるいは透過孔の内壁全体をスパッタすることにより
金属粒子の飛散に方向性がなくなり、形成される膜の均
一性がよく、成膜速度が向上する。
し易くし、エッチング可能範囲を大きくすると共に、導
管あるいは透過孔の内壁全体をスパッタすることにより
金属粒子の飛散に方向性がなくなり、形成される膜の均
一性がよく、成膜速度が向上する。
【００１０】
【実施例】本考案の皮膜加工装置を図１（断面図）、図
２（Ｘ−Ｙ断面図）及び図３（断面図）に沿って説明す
る。図面において、１はステンレス製の真空容器、２は
該真空容器１内に設けられた円筒状の陽極で、５は陽極
リードである。該陽極リード５は、その一端で前記陽極
２を支持し、他端は前記陽極２に電気エネルギーを供給
するために設けられた図示しない直流高電圧電源に接続
されている。３、４は、前記真空容器内壁の前記陽極２
の円筒開口部方向中心線に対して直角な位置に相対して
設けられた一対の対向陰極である。６は前記対向陰極の
うちの一方の陰極３に設けられた円形の透過孔である。
７は前記真空容器１内に組み込まれた導管で、該導管７
の中心は、前記陰極３の透過孔６の中心と一致してお
り、導管７の一端は陰極３の面より約１ｍｍ程度突出し
て配置されている。また、前記導管７の他の一端には試
料１９に対して形成すべき膜形状、あるいはエッチング
すべきエッチング形状を制御するためのマスク８が取り
付けられている。
２（Ｘ−Ｙ断面図）及び図３（断面図）に沿って説明す
る。図面において、１はステンレス製の真空容器、２は
該真空容器１内に設けられた円筒状の陽極で、５は陽極
リードである。該陽極リード５は、その一端で前記陽極
２を支持し、他端は前記陽極２に電気エネルギーを供給
するために設けられた図示しない直流高電圧電源に接続
されている。３、４は、前記真空容器内壁の前記陽極２
の円筒開口部方向中心線に対して直角な位置に相対して
設けられた一対の対向陰極である。６は前記対向陰極の
うちの一方の陰極３に設けられた円形の透過孔である。
７は前記真空容器１内に組み込まれた導管で、該導管７
の中心は、前記陰極３の透過孔６の中心と一致してお
り、導管７の一端は陰極３の面より約１ｍｍ程度突出し
て配置されている。また、前記導管７の他の一端には試
料１９に対して形成すべき膜形状、あるいはエッチング
すべきエッチング形状を制御するためのマスク８が取り
付けられている。
【００１１】さらに、前記導管７はマスク８を試料１９
に密着性良く接触させるため、スプリング１２によって
前記試料１９方向に弾性的に圧接されている。１５は前
記真空容器１の外部に取り付けられた磁石で、前記対向
陰極３、４に対して垂直に磁界がかかるよう配置されて
いる。１１は真空容器１の端部に取り付けられ、前記試
料との間で気密性を保持するための真空用シール材、１
３は真空容器１に設けられ、一端が図示しない真空排気
装置に接続された排気管である。１４は真空容器１に設
けられ、一端が図示しない不活性ガス導入管に接続され
たガス導入管である。９はベローズで、ツマミ１８を介
して真空容器１に設けられたステー１６に螺合したねじ
１７を回転させることにより伸縮自在となるように形成
されており、前記透過孔６に対して前記陽極２の位置を
移動調整できるように構成されている。
に密着性良く接触させるため、スプリング１２によって
前記試料１９方向に弾性的に圧接されている。１５は前
記真空容器１の外部に取り付けられた磁石で、前記対向
陰極３、４に対して垂直に磁界がかかるよう配置されて
いる。１１は真空容器１の端部に取り付けられ、前記試
料との間で気密性を保持するための真空用シール材、１
３は真空容器１に設けられ、一端が図示しない真空排気
装置に接続された排気管である。１４は真空容器１に設
けられ、一端が図示しない不活性ガス導入管に接続され
たガス導入管である。９はベローズで、ツマミ１８を介
して真空容器１に設けられたステー１６に螺合したねじ
１７を回転させることにより伸縮自在となるように形成
されており、前記透過孔６に対して前記陽極２の位置を
移動調整できるように構成されている。
【００１２】本実施例において、例えばこの皮膜加工装
置でチタン膜を形成する場合、陰極３、４および導管を
チタン材で形成し、前記ツマミ１８を介してねじ１７を
回転させ、陰極３の透過孔６中心が陽極２の内面の内側
を通るような位置Ａに陽極２を移動させ（本実施例にお
いては、陽極２の中心と透過孔６の中心とが一致する位
置とした）、陽極移動後、前記導管７の先端に設けられ
たシール材１１に試料１９を当接させ、その後、真空排
気装置にて真空容器１内を真空に排気したうえで、不活
性ガス供給装置から真空容器１内に例えばアルゴンガス
等の不活性ガスを導入することにより、真空容器１内を
１×10-2 Paよりも低い不活性ガス雰囲気としたのち、
陽極２と真空容器１、陰極３、４、導管７等の間に高電
圧を印加する。この時、陽極２と陰極３、４および導管
７との間には冷陰極放電が生じ、これによって放電空間
内のアルゴン原子がイオン化される。このようにして生
成されたアルゴン正イオンは陰極３、４の表面および導
管７の内壁を衝撃して、陰極３、４および導管７の内壁
の構成する物質をスパッタリングする。スパッタされた
陰極３、４および導管７の金属粒子はマスク８を透過
し、試料１９に付着して皮膜を形成する。
置でチタン膜を形成する場合、陰極３、４および導管を
チタン材で形成し、前記ツマミ１８を介してねじ１７を
回転させ、陰極３の透過孔６中心が陽極２の内面の内側
を通るような位置Ａに陽極２を移動させ（本実施例にお
いては、陽極２の中心と透過孔６の中心とが一致する位
置とした）、陽極移動後、前記導管７の先端に設けられ
たシール材１１に試料１９を当接させ、その後、真空排
気装置にて真空容器１内を真空に排気したうえで、不活
性ガス供給装置から真空容器１内に例えばアルゴンガス
等の不活性ガスを導入することにより、真空容器１内を
１×10-2 Paよりも低い不活性ガス雰囲気としたのち、
陽極２と真空容器１、陰極３、４、導管７等の間に高電
圧を印加する。この時、陽極２と陰極３、４および導管
７との間には冷陰極放電が生じ、これによって放電空間
内のアルゴン原子がイオン化される。このようにして生
成されたアルゴン正イオンは陰極３、４の表面および導
管７の内壁を衝撃して、陰極３、４および導管７の内壁
の構成する物質をスパッタリングする。スパッタされた
陰極３、４および導管７の金属粒子はマスク８を透過
し、試料１９に付着して皮膜を形成する。
【００１３】また、この皮膜加工装置において、試料１
９に形成された皮膜をエッチングする場合、前記ツマミ
１８を介してねじ１７を回転させ、透過孔６の中心が陽
極２の内面の内側を通るような位置Ｂに陽極２の位置を
移動させる。陽極移動後、前述のごとくシール材１１に
試料１９を当接し、真空容器１内を真空に排気した後、
ガスを導入し、電圧を印加することによって冷陰極放電
を発生させ、導管７をスパッタされた金属粒子、イオン
を試料１９の所定部分に衝突させ該試料１９表面の皮膜
をエッチングする。
９に形成された皮膜をエッチングする場合、前記ツマミ
１８を介してねじ１７を回転させ、透過孔６の中心が陽
極２の内面の内側を通るような位置Ｂに陽極２の位置を
移動させる。陽極移動後、前述のごとくシール材１１に
試料１９を当接し、真空容器１内を真空に排気した後、
ガスを導入し、電圧を印加することによって冷陰極放電
を発生させ、導管７をスパッタされた金属粒子、イオン
を試料１９の所定部分に衝突させ該試料１９表面の皮膜
をエッチングする。
【００１４】図６は、本発明のの皮膜加工装置によって
直径約３ｍｍの穴をあけたマスク８を用い、チタンを３
分間スパッタし、皮膜を形成した部分の膜厚を触針式膜
厚計によって測定したもので、この時の膜厚のばらつき
は、約±１０％であり、また、成膜速度は１分間に約１
０００Åであった。
直径約３ｍｍの穴をあけたマスク８を用い、チタンを３
分間スパッタし、皮膜を形成した部分の膜厚を触針式膜
厚計によって測定したもので、この時の膜厚のばらつき
は、約±１０％であり、また、成膜速度は１分間に約１
０００Åであった。
【００１５】図７は、本発明の皮膜加工装置によって直
径約３ｍｍの穴のあけられたマスク８を用い、厚み約１
５００Åのチタンが成膜された試料１９を５分間エッチ
ングした部分の膜厚を触針式膜厚計によって測定したも
ので、その結果、直径約３ｍｍのエッチングできた。
径約３ｍｍの穴のあけられたマスク８を用い、厚み約１
５００Åのチタンが成膜された試料１９を５分間エッチ
ングした部分の膜厚を触針式膜厚計によって測定したも
ので、その結果、直径約３ｍｍのエッチングできた。
【００１６】また、本実施例では、導管７の一端を陰極
の面から突出させる構造としたが、他の実施例として図
３（断面図）に示すように、陰極３を例えば皮膜材と同
様の材料で形成し、前記陰極３の透過孔６周辺の一部を
突出させた構造としてもよい。
の面から突出させる構造としたが、他の実施例として図
３（断面図）に示すように、陰極３を例えば皮膜材と同
様の材料で形成し、前記陰極３の透過孔６周辺の一部を
突出させた構造としてもよい。
【００１７】また、本実施例において、膜を形成する場
合の陽極２の位置が、陽極２の中心と透過孔６の中心と
を一致させて行ったが、陽極２の内面の内側であればこ
れに限定されるものではない。さらに、本実施例におい
ては、膜形成の材料、エッチングの試料の材料をチタン
としたが、他の材料でもよく、導入するガスをアルゴン
としたが酸素、窒素等のガスでもよい。
合の陽極２の位置が、陽極２の中心と透過孔６の中心と
を一致させて行ったが、陽極２の内面の内側であればこ
れに限定されるものではない。さらに、本実施例におい
ては、膜形成の材料、エッチングの試料の材料をチタン
としたが、他の材料でもよく、導入するガスをアルゴン
としたが酸素、窒素等のガスでもよい。
【００１８】
【発明の効果】本発明は、導管の一端または透過孔を形
成した陰極の一部を陽極側に突出させ、エッチング面に
衝突する金属粒子およびガスイオンを集束させることに
より直径約３ｍｍ程度の範囲を全体的エッチングできる
ようにし、さらに、膜形成の場合は、筒状の導管または
透過孔の内壁をスパッタするため、飛んでくる金属粒子
に方向性がなくなり、形成される膜の均一性がよく、成
膜速度を向上することができる等、種々の効果を有す
る。
成した陰極の一部を陽極側に突出させ、エッチング面に
衝突する金属粒子およびガスイオンを集束させることに
より直径約３ｍｍ程度の範囲を全体的エッチングできる
ようにし、さらに、膜形成の場合は、筒状の導管または
透過孔の内壁をスパッタするため、飛んでくる金属粒子
に方向性がなくなり、形成される膜の均一性がよく、成
膜速度を向上することができる等、種々の効果を有す
る。
【図１】本発明の皮膜加工装置の断面図である。
【図２】図１に示す皮膜加工装置のＸ−Ｙ断面図であ
る。
る。
【図３】本発明の皮膜加工装置の断面図である。
【図４】従来の皮膜加工装置の断面図である。
【図５】図４に示す皮膜加工装置のＸ’−Ｙ’断面図で
ある。
ある。
【図６】本発明の皮膜加工装置によって膜を形成した部
分の膜厚を示す説明図である。
分の膜厚を示す説明図である。
【図７】本発明の皮膜加工装置によって膜をエッチング
した部分を示す模式図である。
した部分を示す模式図である。
【図８】従来の皮膜加工装置によって膜を形成した部分
の膜厚を示す説明図である。
の膜厚を示す説明図である。
【図９】従来の皮膜加工装置によって膜をエッチングし
た部分を示す模式図である。
た部分を示す模式図である。
１ 真空容器 ２ 陽極 ３、４ 陰極 ６ 透過孔 ７ 導管 ８ マスク ９ ベローズ １５ 磁石 １９ 試料
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 実開 平３−53553（ＪＰ，Ｕ) 特公 平３−25509（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C23F 4/00 C23C 14/34 - 14/35
Claims (2)
- 【請求項１】陰極スパッタリングにより真空容器内に生
じた粒子を照射させて試料に皮膜を形成するかあるいは
試料表面の皮膜をエッチングする装置において、陽極リ
ードによって前記真空容器内に支持された筒状の陽極
と、該陽極の開口部中心に対して直角方向に設けられた
一対の対向陰極と、該対向陰極のうち、一方の陰極に設
けられた透過孔と、一端が前記真空容器内に連通し、か
つその中心線が前記陰極の透過孔中心線と一致するよう
に前記真空容器に保持される導管と、前記対向陰極に対
し、磁力線を垂直に作用させるための磁石とを具備し、
前記導管の一端の一部が前記透過孔を貫通して真空容器
内の陽極側に突出するか、あるいは前記陰極の透過孔周
辺の一部を前記真空容器の陽極側に突出させて前記陰極
の透過孔と前記導管とを連通させたことを特徴とする皮
膜加工装置。 - 【請求項２】請求項１記載の皮膜加工装置において、突
出した導管あるいは陰極の一部が前記皮膜材料の組成を
含んでいることを特徴とする皮膜加工装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP05049714A JP3099153B2 (ja) | 1993-03-10 | 1993-03-10 | 皮膜加工装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP05049714A JP3099153B2 (ja) | 1993-03-10 | 1993-03-10 | 皮膜加工装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06264271A JPH06264271A (ja) | 1994-09-20 |
| JP3099153B2 true JP3099153B2 (ja) | 2000-10-16 |
Family
ID=12838861
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP05049714A Expired - Fee Related JP3099153B2 (ja) | 1993-03-10 | 1993-03-10 | 皮膜加工装置 |
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