JPH0140914B2 - - Google Patents
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- JPH0140914B2 JPH0140914B2 JP55167616A JP16761680A JPH0140914B2 JP H0140914 B2 JPH0140914 B2 JP H0140914B2 JP 55167616 A JP55167616 A JP 55167616A JP 16761680 A JP16761680 A JP 16761680A JP H0140914 B2 JPH0140914 B2 JP H0140914B2
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- Japan
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- 238000007737 ion beam deposition Methods 0.000 claims description 13
- 238000010884 ion-beam technique Methods 0.000 claims description 10
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- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 7
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
- C23C14/34—Sputtering
- C23C14/46—Sputtering by ion beam produced by an external ion source
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
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- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Physical Vapour Deposition (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、イオンビームデポジシヨンの方法に
関するイオンビームデポジシヨンでは、成膜中で
も試料室の真空度が10-4Torr以下に保たれ、し
かもプラズマにもさらされないため、残留ガスや
チヤンバー内壁からの放出ガスによる汚染の少な
い高純度膜を得ることができる。
関するイオンビームデポジシヨンでは、成膜中で
も試料室の真空度が10-4Torr以下に保たれ、し
かもプラズマにもさらされないため、残留ガスや
チヤンバー内壁からの放出ガスによる汚染の少な
い高純度膜を得ることができる。
また、個々の成膜条件を独立に制御でき、基板
温度を低く維持できるという大きな特徴がある。
温度を低く維持できるという大きな特徴がある。
さらに、近年大電流イオンビーム源や大口径イ
オン銃が開発されて、実用化に対する最大の障壁
であつた膜の付着速度の問題が解決されつつあ
る。しかし、イオンビームデポジシヨン装置は成
膜装置としての歴史が浅く、この内部構成につい
てはまだ十分な検討が行なわれるには至つていな
い。こうした１つの事項としてターゲツトと基板
ホルダーの位置関係がある。
オン銃が開発されて、実用化に対する最大の障壁
であつた膜の付着速度の問題が解決されつつあ
る。しかし、イオンビームデポジシヨン装置は成
膜装置としての歴史が浅く、この内部構成につい
てはまだ十分な検討が行なわれるには至つていな
い。こうした１つの事項としてターゲツトと基板
ホルダーの位置関係がある。
従来のイオンビームデポジシヨン方法を図面を
参照して説明する。第１図は基板ホルダー１１と
ターゲツト１２の代表的な幾何学的位置関係を示
す模式図で、ターゲツト１２に入射するイオンビ
ーム１３と基板ホルダー１１とが平行で、しかも
基板ホルダー１１の中心における法線がターゲツ
ト１２の中心を通るように基板ホルダー１１とタ
ーゲツト１２が配置されている。
参照して説明する。第１図は基板ホルダー１１と
ターゲツト１２の代表的な幾何学的位置関係を示
す模式図で、ターゲツト１２に入射するイオンビ
ーム１３と基板ホルダー１１とが平行で、しかも
基板ホルダー１１の中心における法線がターゲツ
ト１２の中心を通るように基板ホルダー１１とタ
ーゲツト１２が配置されている。
ターゲツト法線に対して入射イオンビーム１３
が成す角度（ビーム入射角）θ1は30゜〜60゜である。
この典型的な値として45゜が使われており、この
場合にはビーム入射角θ1と基板ホルダー１１の中
心とターゲツト１２の中心を結ぶ直線がターゲツ
ト法線に対して成す角度θ2は等しい。この構成は
両者の位置関係が単純であり、ターゲツト表面か
らのスパツタ粒子が基板ホルダー１１の方向に最
も放出され易いという考えに基づいて決められて
いる。こうした考えは、ターゲツト材料として低
密度金属や非金属を用いた場合にはほぼ正しい。
が成す角度（ビーム入射角）θ1は30゜〜60゜である。
この典型的な値として45゜が使われており、この
場合にはビーム入射角θ1と基板ホルダー１１の中
心とターゲツト１２の中心を結ぶ直線がターゲツ
ト法線に対して成す角度θ2は等しい。この構成は
両者の位置関係が単純であり、ターゲツト表面か
らのスパツタ粒子が基板ホルダー１１の方向に最
も放出され易いという考えに基づいて決められて
いる。こうした考えは、ターゲツト材料として低
密度金属や非金属を用いた場合にはほぼ正しい。
しかし、ターゲツト材料が結晶配向性を有する
金属の場合には、比較的大きな原子放出量が得ら
れる実用的なビーム入射角θ1の範囲で、スパツタ
原子の最大放出方向はターゲツト構成原子が最も
密に配列した方向（最密方向）となる。
金属の場合には、比較的大きな原子放出量が得ら
れる実用的なビーム入射角θ1の範囲で、スパツタ
原子の最大放出方向はターゲツト構成原子が最も
密に配列した方向（最密方向）となる。
このため、ターゲツト１２から見た基板ホルダ
ー１１の方向は必ずしもスパツタ原子の最大放出
方向と一致しない。
ー１１の方向は必ずしもスパツタ原子の最大放出
方向と一致しない。
この結果、(1)同一のデポジシヨン条件下でも最
適な付着速度が得られない。(2)基板内および基板
ホルダー内での膜厚の均一性が悪い、(3)基板に入
射するスパツタ原子の入射角制御ができないとい
つた問題を生じた。
適な付着速度が得られない。(2)基板内および基板
ホルダー内での膜厚の均一性が悪い、(3)基板に入
射するスパツタ原子の入射角制御ができないとい
つた問題を生じた。
一方、膜厚の均一性を改善するために、第２図
に示すような基板ホルダー２１とターゲツト２２
が平行となる構成が採用されている。
に示すような基板ホルダー２１とターゲツト２２
が平行となる構成が採用されている。
ビーム入射角θ1は25゜〜45゜である。
こうした構成によれば、基板ホルダー２１上の
任意の点がターゲツト２２に対して距離的に等価
となるため膜厚の均一性は改善される。しかし、
上述の他の問題点については解決されない。
任意の点がターゲツト２２に対して距離的に等価
となるため膜厚の均一性は改善される。しかし、
上述の他の問題点については解決されない。
そこで本発明の目的はこうした従来の欠点を解
決し、同一のデポジシヨン条件下で最適の付着速
度度と広範囲の膜厚の均一性が得られ、必要に応
じて基板に入射するスパツタ原子の入射角制御が
可能で、しかもターゲツト材料の浪費の少ないイ
オンビームデポジシヨン方法を提供することであ
る。
決し、同一のデポジシヨン条件下で最適の付着速
度度と広範囲の膜厚の均一性が得られ、必要に応
じて基板に入射するスパツタ原子の入射角制御が
可能で、しかもターゲツト材料の浪費の少ないイ
オンビームデポジシヨン方法を提供することであ
る。
すなわち、本発明はイオン源で生成および加速
したイオンビームをターゲツトに照射してターゲ
ツト粒子をターゲツト前方に設けた基板に付着さ
せるイオンビームデポジシヨン装置において、タ
ーゲツト材料として結晶性配向性を有する金属を
用い、その構成原子の最も密に配列した方向がタ
ーゲツトの中心から基板の中心へ向う方向と一致
するように基板ホルダーとターゲツトを配置する
ことを特徴とするものである。
したイオンビームをターゲツトに照射してターゲ
ツト粒子をターゲツト前方に設けた基板に付着さ
せるイオンビームデポジシヨン装置において、タ
ーゲツト材料として結晶性配向性を有する金属を
用い、その構成原子の最も密に配列した方向がタ
ーゲツトの中心から基板の中心へ向う方向と一致
するように基板ホルダーとターゲツトを配置する
ことを特徴とするものである。
以下、図面を参照しながら、本発明を詳細に説
明する。第３図は基板ホルダー３１とターゲツト
３２の位置関係を示す模式図で、両者はターゲツ
ト構成原子の最密方向がターゲツト３２の中心か
ら基板ホルダー３１の中心に向う方向と一致する
ように配置されている。結晶配向性を有する金属
では、スパツタ原子の角度分布３３に示すように
スパツタ原子の最大放出方向はターゲツト構成原
子の最密方向と一致する。
明する。第３図は基板ホルダー３１とターゲツト
３２の位置関係を示す模式図で、両者はターゲツ
ト構成原子の最密方向がターゲツト３２の中心か
ら基板ホルダー３１の中心に向う方向と一致する
ように配置されている。結晶配向性を有する金属
では、スパツタ原子の角度分布３３に示すように
スパツタ原子の最大放出方向はターゲツト構成原
子の最密方向と一致する。
この傾向は高密度金属ほど顕著である。ここ
で、結晶配向性を有する金属には、単結晶だけで
なく多結晶も含まれる。スパツタ原子の最大放出
方向は、ビーム入射角θ1の増加によりターゲツト
法線に対して入射イオンビームと反対側に数度増
加することがあるが、この変化はほとんど無視で
きる。
で、結晶配向性を有する金属には、単結晶だけで
なく多結晶も含まれる。スパツタ原子の最大放出
方向は、ビーム入射角θ1の増加によりターゲツト
法線に対して入射イオンビームと反対側に数度増
加することがあるが、この変化はほとんど無視で
きる。
次に代表的な実施例を示す。ターゲツト材料と
して１１１を優先配向面にもつAuを用いて、0.5
〜1.0KVで加速したAr+イオンビームによるスパ
ツタ原子の角度分布を測定したところ、スパツタ
原子の最大放出方向はターゲツト法線に対して約
35゜の角度を成しターゲツト原子の最密方向とよ
く一致した。この角度の変化はビーム入射角θ1＝
０〜60゜の範囲で１〜2゜程度であつた。基板ホル
ダー３１とターゲツト３２の位置は、両者の中心
を結ぶ直線がターゲツト法線に対して約35゜の角
度を成すように決める。
して１１１を優先配向面にもつAuを用いて、0.5
〜1.0KVで加速したAr+イオンビームによるスパ
ツタ原子の角度分布を測定したところ、スパツタ
原子の最大放出方向はターゲツト法線に対して約
35゜の角度を成しターゲツト原子の最密方向とよ
く一致した。この角度の変化はビーム入射角θ1＝
０〜60゜の範囲で１〜2゜程度であつた。基板ホル
ダー３１とターゲツト３２の位置は、両者の中心
を結ぶ直線がターゲツト法線に対して約35゜の角
度を成すように決める。
このとき、ビーム入射角ンθ1はターゲツト３２
から見た基板ホルダー３１方向のスパツタ放出量
を最大にする角度を選ぶことが望ましい。
から見た基板ホルダー３１方向のスパツタ放出量
を最大にする角度を選ぶことが望ましい。
また、ターゲツトが単結晶の場合にはスパツタ
原子の最密方向がターゲツト法線に対して３回対
称となる。このため、この最密方向の内一方向が
ターゲツト法線に対して入射イオンビームと反対
側となるようにターゲツトを配置することが必要
である。以上の説明から明らかなように、こうし
た構成により他のデポジシヨン条件を変えないま
まより大きな付着速度が得られる。また、目的に
応じてターゲツトに対する基板ホルダーの角度を
変化させて、基板ホルダー内および基板内の膜厚
の均一性、基板に対する所望のスパツタ原子の入
射角を得ることができる。
原子の最密方向がターゲツト法線に対して３回対
称となる。このため、この最密方向の内一方向が
ターゲツト法線に対して入射イオンビームと反対
側となるようにターゲツトを配置することが必要
である。以上の説明から明らかなように、こうし
た構成により他のデポジシヨン条件を変えないま
まより大きな付着速度が得られる。また、目的に
応じてターゲツトに対する基板ホルダーの角度を
変化させて、基板ホルダー内および基板内の膜厚
の均一性、基板に対する所望のスパツタ原子の入
射角を得ることができる。
第４図は、ターゲツト原子の最密方向とターゲ
ツトの法線方向が一致するターゲツトを用いた場
合の基板ホルダー４１とターゲツト４２の位置関
係を示す模式図である。基板ホルダー４１の中心
はターゲツト４２の中心の法線上にある。
ツトの法線方向が一致するターゲツトを用いた場
合の基板ホルダー４１とターゲツト４２の位置関
係を示す模式図である。基板ホルダー４１の中心
はターゲツト４２の中心の法線上にある。
次のこの実施例を示す。ターゲツト材料として
２２０を優先配向面にもつAuおよびPtを用いて、
0.5〜1.0KVで加速したAr+イオンビームによるス
パツタ原子の角度分布４３を測定したところ、ス
パツタ原子の最大放出方向は共にターゲツト法線
に対して0゜次に多い放出方向は60゜の角度を成し、
ターゲツト原子の最密方向とよく一致した。ター
ゲツト原子の最密方向がターゲツトの法線方向と
一致する場合には、ターゲツト法線方向の放出量
が他の最密方向に比べて著しく多くなり、スパツ
タ原子の角度分布４３はovercosに近い分布とな
る。この場合には、ビーム入射角θ1は基板ホルダ
ー４１が入射イオンビームを妨げない範囲で、ス
パツタ原子の放出量を最大にする0゜にできるだけ
近い角度を選ぶことが望ましい。このように、タ
ーゲツト原子の最密方向とターゲツトの法線方向
が一致するターゲツトを用いることによつて、付
着速度を高め、ターゲツト材料を節約することが
できる。これは、特にターゲツト材料としてAu
や白金などの貴金属を用いる場合にきわめて有効
である。
２２０を優先配向面にもつAuおよびPtを用いて、
0.5〜1.0KVで加速したAr+イオンビームによるス
パツタ原子の角度分布４３を測定したところ、ス
パツタ原子の最大放出方向は共にターゲツト法線
に対して0゜次に多い放出方向は60゜の角度を成し、
ターゲツト原子の最密方向とよく一致した。ター
ゲツト原子の最密方向がターゲツトの法線方向と
一致する場合には、ターゲツト法線方向の放出量
が他の最密方向に比べて著しく多くなり、スパツ
タ原子の角度分布４３はovercosに近い分布とな
る。この場合には、ビーム入射角θ1は基板ホルダ
ー４１が入射イオンビームを妨げない範囲で、ス
パツタ原子の放出量を最大にする0゜にできるだけ
近い角度を選ぶことが望ましい。このように、タ
ーゲツト原子の最密方向とターゲツトの法線方向
が一致するターゲツトを用いることによつて、付
着速度を高め、ターゲツト材料を節約することが
できる。これは、特にターゲツト材料としてAu
や白金などの貴金属を用いる場合にきわめて有効
である。
第５図は第４図と同様なターゲツトを用いて、
しかも基板ホルダー５１とターゲツト５２が互い
に平行な位置関係にある装置の模式図である。こ
うした構成により、さらに広範囲の膜厚の均一性
と、基板に入射するスパツタ原子の指向性を向上
させることができる。特に後者の性質はリフトオ
フを目的とする成膜に有用である。
しかも基板ホルダー５１とターゲツト５２が互い
に平行な位置関係にある装置の模式図である。こ
うした構成により、さらに広範囲の膜厚の均一性
と、基板に入射するスパツタ原子の指向性を向上
させることができる。特に後者の性質はリフトオ
フを目的とする成膜に有用である。
以上説明したように本発明によれば、同一のデ
ポジシヨン条件下でもより大きい付着速度と広範
囲にわたる膜厚の均一性が得られる。また、目的
に応じて基板に入射するスパツタ原子の入射角制
御が可能である。さらに、ターゲツト材料に効率
よく使用することができる。
ポジシヨン条件下でもより大きい付着速度と広範
囲にわたる膜厚の均一性が得られる。また、目的
に応じて基板に入射するスパツタ原子の入射角制
御が可能である。さらに、ターゲツト材料に効率
よく使用することができる。
尚、以上の説明においては、本発明をイオンビ
ームデポジシヨン装置に限つて述べた。しかしな
がら、ターゲツト原子の最密方向とターゲツトの
法線方向が一致するターゲツトはスパツタデポジ
シヨン装置に適用して有用なことは当然である。
ームデポジシヨン装置に限つて述べた。しかしな
がら、ターゲツト原子の最密方向とターゲツトの
法線方向が一致するターゲツトはスパツタデポジ
シヨン装置に適用して有用なことは当然である。
第１図と第２図は従来のイオンビームデポジシ
ヨン装置における基板ホルダーとターゲツトの幾
何学的位置関係を示す図、第３図、第４図、第５
図は本発明のイオンビームデポジシヨン方法にお
ける同様な構成を示す図である。 図において、１１，２１，３１，４１，５１は
基板ホルダー、１２，２２，３２，４２，５２は
ターゲツト、１３は入射イオンビーム、３３，４
３はスパツタ原子の角度分布である。
ヨン装置における基板ホルダーとターゲツトの幾
何学的位置関係を示す図、第３図、第４図、第５
図は本発明のイオンビームデポジシヨン方法にお
ける同様な構成を示す図である。 図において、１１，２１，３１，４１，５１は
基板ホルダー、１２，２２，３２，４２，５２は
ターゲツト、１３は入射イオンビーム、３３，４
３はスパツタ原子の角度分布である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ イオン源で生成および加速したイオンビーム
をターゲツトに照射してターゲツト粒子をターゲ
ツトの前方に設けた基板に付着させるイオンビー
ムデポジシヨン装置において、ターゲツト材料と
して結晶配向性を有する金属を用い、その構成原
子の最も密に配列した方向がターゲツトの中心か
ら基板の中心へ向う方向と一致するように基板ホ
ルダーとターゲツトを配置することを特徴とする
イオンビームデポジシヨン方法。 ２ ターゲツト構成原子の最も密に配列した方向
がターゲツトの法線方向と一致するターゲツトを
用いる特許請求の範囲第１項に記載のイオンビー
ムデポジシヨン方法。 ３ ターゲツトと基板ホルダーを互に平行に配置
した特許請求の範囲第２項に記載のイオンビーム
デポジシヨン方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP55167616A JPS5790937A (en) | 1980-11-27 | 1980-11-27 | Method of ion beam deposition |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP55167616A JPS5790937A (en) | 1980-11-27 | 1980-11-27 | Method of ion beam deposition |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5790937A JPS5790937A (en) | 1982-06-05 |
| JPH0140914B2 true JPH0140914B2 (ja) | 1989-09-01 |
Family
ID=15853080
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP55167616A Granted JPS5790937A (en) | 1980-11-27 | 1980-11-27 | Method of ion beam deposition |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5790937A (ja) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS52140480A (en) * | 1976-05-20 | 1977-11-24 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Sputtering evaporation apparatus by ion beam |
-
1980
- 1980-11-27 JP JP55167616A patent/JPS5790937A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS52140480A (en) * | 1976-05-20 | 1977-11-24 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Sputtering evaporation apparatus by ion beam |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5790937A (en) | 1982-06-05 |
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