JPH02298254A - 窒化チタン膜形成方法 - Google Patents
窒化チタン膜形成方法Info
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- JPH02298254A JPH02298254A JP11945589A JP11945589A JPH02298254A JP H02298254 A JPH02298254 A JP H02298254A JP 11945589 A JP11945589 A JP 11945589A JP 11945589 A JP11945589 A JP 11945589A JP H02298254 A JPH02298254 A JP H02298254A
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- titanium
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- titanium nitride
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Links
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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】
〔発明の利用分野〕
本発明はイオンビームスパッタ装置によって、高品質で
高硬度な窒化チタン膜を形成する窒化チタン膜形成方法
に関するものである。
高硬度な窒化チタン膜を形成する窒化チタン膜形成方法
に関するものである。
窒化チタン膜は、高硬度で潤滑性に富むことなどから、
耐摩耗性被覆膜として広く実用化されている。また色が
黄金色であることから装飾などの用途にも利用されてい
る。
耐摩耗性被覆膜として広く実用化されている。また色が
黄金色であることから装飾などの用途にも利用されてい
る。
ＰＶＤ法の一つである、イオンビームスパッタ法による
窒化チタン膜形成方法には、窒素ガス雰囲気中で、不活
性なアルゴンイオンからなるイオンビームをチタンター
ゲットに照射し、チタン原子をスパッタして試料表面に
形成する方法と、試料表面でチタン原子を付着させると
同時に窒素イオンを照射し、イオンミキシングさせて形
成する方法とがある。形成された窒化チタン膜の試料へ
の密着力の強さから、一般には後者が多用されている。
窒化チタン膜形成方法には、窒素ガス雰囲気中で、不活
性なアルゴンイオンからなるイオンビームをチタンター
ゲットに照射し、チタン原子をスパッタして試料表面に
形成する方法と、試料表面でチタン原子を付着させると
同時に窒素イオンを照射し、イオンミキシングさせて形
成する方法とがある。形成された窒化チタン膜の試料へ
の密着力の強さから、一般には後者が多用されている。
しかし、成膜時、被膜表面がイオン照射により活性化す
るため、残留ガス中などの炭素や酸素を不純物として含
むことが多く、その混入量によって被膜の硬度低下など
の問題が起こり、不純物を減らす方法が求められている
。
るため、残留ガス中などの炭素や酸素を不純物として含
むことが多く、その混入量によって被膜の硬度低下など
の問題が起こり、不純物を減らす方法が求められている
。
本発明の目的は、上記した従来技術の欠点をなくし、イ
オンビームスパッタ法によって窒化チタン膜を形成する
際、窒素イオンと水素イオンを同時照射し、不純物酸素
の少ない、高硬度の窒化チタン膜を母材表面に形成する
ことである。
オンビームスパッタ法によって窒化チタン膜を形成する
際、窒素イオンと水素イオンを同時照射し、不純物酸素
の少ない、高硬度の窒化チタン膜を母材表面に形成する
ことである。
本発明は、２個のイオン銃とチタンターゲットを備えた
イオンビームスパッタ装置において、一方のイオン銃か
らアルゴンなどの不活性ガスイオンをターゲットに照射
し、ターゲットをスパッタしてチタン原子を母材に付着
させ、同時に別のイオン銃から窒素イオンを母材に照射
し窒化チタン膜を形成させる際、前記窒素イオンと水素
イオンを同時照射することによって、膜中に混入する不
純物酸素と水素イオンを反応させ、膜中から酸素を遊離
させることにより不純物酸素の少ない、高品質、高硬度
の窒化チタン膜を形成する方法である。
イオンビームスパッタ装置において、一方のイオン銃か
らアルゴンなどの不活性ガスイオンをターゲットに照射
し、ターゲットをスパッタしてチタン原子を母材に付着
させ、同時に別のイオン銃から窒素イオンを母材に照射
し窒化チタン膜を形成させる際、前記窒素イオンと水素
イオンを同時照射することによって、膜中に混入する不
純物酸素と水素イオンを反応させ、膜中から酸素を遊離
させることにより不純物酸素の少ない、高品質、高硬度
の窒化チタン膜を形成する方法である。
本発明の実施例を第１図で説明する。真空チャンバ１に
はアルゴンイオンを照射するイオン銃２、窒素イオン及
び水素イオンを照射するイオン銃３、被覆膜４が試料５
に均一に形成されるように回転機構がついた試料ホルダ
６及びターゲットホルダ７が設置されている。膜中への
不純物の混入を減らすために、成膜を行う前に、真空チ
ャンバ１内を１Ｏ−４（Ｐａ）のオーダーまで真空ポン
プで排気し、その後ガス導入口８からマスフローコンロ
トローラで流量制御されたアルゴンなどの不活性ガスを
イオン銃２内へ導入し、グロー放電などでイオン化した
後、２ｋｅＶ程度のエネルギを持ったアルゴンイオンを
チタンターゲット９に照射する。ターゲット９表面から
チタン原子がスパッタされ、試料５に付着する。一方、
アルゴンイオン照射と同時にガス導入口１０より、イオ
ン銃３内に窒素ガス及び水素ガスを導入する。窒素ガス
と水素ガスは、マスフローコントローラを経て導入され
るため、容易に流量比を制御できる。イオン銃２と同様
な原理でイオン化した後、窒素イオンと水素イオンを試
料５に照射す°ると、窒素イオンがチタンと反応し、窒
化チタンの被覆膜４が形成される。
はアルゴンイオンを照射するイオン銃２、窒素イオン及
び水素イオンを照射するイオン銃３、被覆膜４が試料５
に均一に形成されるように回転機構がついた試料ホルダ
６及びターゲットホルダ７が設置されている。膜中への
不純物の混入を減らすために、成膜を行う前に、真空チ
ャンバ１内を１Ｏ−４（Ｐａ）のオーダーまで真空ポン
プで排気し、その後ガス導入口８からマスフローコンロ
トローラで流量制御されたアルゴンなどの不活性ガスを
イオン銃２内へ導入し、グロー放電などでイオン化した
後、２ｋｅＶ程度のエネルギを持ったアルゴンイオンを
チタンターゲット９に照射する。ターゲット９表面から
チタン原子がスパッタされ、試料５に付着する。一方、
アルゴンイオン照射と同時にガス導入口１０より、イオ
ン銃３内に窒素ガス及び水素ガスを導入する。窒素ガス
と水素ガスは、マスフローコントローラを経て導入され
るため、容易に流量比を制御できる。イオン銃２と同様
な原理でイオン化した後、窒素イオンと水素イオンを試
料５に照射す°ると、窒素イオンがチタンと反応し、窒
化チタンの被覆膜４が形成される。
不純物酸素は、一般に、真空チャンバ内の残留ガス中に
存在しており、チタンターゲットの表面を酸化すること
によって、あるいは、成膜中に膜中のチタンと直接反応
することによって混入する。膜中の不純物酸素は、水素
イオンによる還元反応で膜から遊離する。
存在しており、チタンターゲットの表面を酸化すること
によって、あるいは、成膜中に膜中のチタンと直接反応
することによって混入する。膜中の不純物酸素は、水素
イオンによる還元反応で膜から遊離する。
第２図及び第３図は、水素イオンを用いずに作成した従
来の窒化チタン膜及び本実施例で作成した窒化チタン膜
のオージェ電子分光装置で分析して得られたオージェ−
スペクトルである。水素イオンを照射した窒化チタン膜
の酸素のオージェピーク強度が従来の水素イオンを照射
しないものに比べ、大幅に減少しているのがわかる。
来の窒化チタン膜及び本実施例で作成した窒化チタン膜
のオージェ電子分光装置で分析して得られたオージェ−
スペクトルである。水素イオンを照射した窒化チタン膜
の酸素のオージェピーク強度が従来の水素イオンを照射
しないものに比べ、大幅に減少しているのがわかる。
本実施例によると、従来の水素イオンを照射しないで得
られた膜厚２．０μｍの窒化チタン膜のヌープ硬さが１
８００ｋｇ／ｍ”（荷重１０ｇ）であるのに対し、水素
を３０８ ＣＣＭ導入し、水素イオンと窒素イオンを同
時照射し゛て作成した窒化チタン膜は、同じ膜厚２．０
μｍでヌープ硬さ２５００ｋｇ／ａｍ”（荷重１０ｇ）
であった、被膜の色彩は、従来のものに比べ、より黄金
色に近いものであった。
られた膜厚２．０μｍの窒化チタン膜のヌープ硬さが１
８００ｋｇ／ｍ”（荷重１０ｇ）であるのに対し、水素
を３０８ ＣＣＭ導入し、水素イオンと窒素イオンを同
時照射し゛て作成した窒化チタン膜は、同じ膜厚２．０
μｍでヌープ硬さ２５００ｋｇ／ａｍ”（荷重１０ｇ）
であった、被膜の色彩は、従来のものに比べ、より黄金
色に近いものであった。
本発明によれば、不活性ガスイオンでチタンターゲット
をスパッタして窒素チタン膜を試料表面に形成する際、
窒素イオンと水素イオンを同時照射する、ことによって
、膜中への酸素の混入量を減らし、高品質、高硬度の窒
化チタン膜を形成することができ、この結果従来よりも
高硬度化することによって、より耐摩耗性に優れた窒化
チタン膜被覆することができる。
をスパッタして窒素チタン膜を試料表面に形成する際、
窒素イオンと水素イオンを同時照射する、ことによって
、膜中への酸素の混入量を減らし、高品質、高硬度の窒
化チタン膜を形成することができ、この結果従来よりも
高硬度化することによって、より耐摩耗性に優れた窒化
チタン膜被覆することができる。
第１図は、本発明の形成方法に使用されるイオンビーム
スパッタ装置の一実施例を示す概略図で縦断面図、第２
図及び第３図は従来の形成方法で形成した窒化チタン膜
及び本発明により形成した窒化チタン膜のオージェスペ
クトルである。 図において、１は真空チャンバ、２，３はイオン銃、４
は被覆膜、５は試料、６は試料ホルダ、７はターゲット
ホルダ５８はガス導入口、９はチタンターゲット、１０
はガス導入口、１１はアルゴンイオンビーム、１２は窒
素・水素イオンビームである。 特許出願人の名称 日立工機株式会社 そ１２ ．２
スパッタ装置の一実施例を示す概略図で縦断面図、第２
図及び第３図は従来の形成方法で形成した窒化チタン膜
及び本発明により形成した窒化チタン膜のオージェスペ
クトルである。 図において、１は真空チャンバ、２，３はイオン銃、４
は被覆膜、５は試料、６は試料ホルダ、７はターゲット
ホルダ５８はガス導入口、９はチタンターゲット、１０
はガス導入口、１１はアルゴンイオンビーム、１２は窒
素・水素イオンビームである。 特許出願人の名称 日立工機株式会社 そ１２ ．２
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 真空容器内に設けたチタンターゲットをイオン銃から照
射される不活性ガスイオンでスパッタし、同時に、別の
イオン銃から窒素イオンを母材に照射し、チタン原子と
窒素イオンをミキシングして、母材表面に窒化チタン膜
を作成するイオンビームスパッタ装置において、 成膜の際、前記窒素イオンに水素イオンを同時照射させ
、窒化チタン膜に不純物として混入される酸素を前記水
素イオンと反応させて除去することを特徴とするイオン
ビームスパッタ法による窒化チタン膜形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11945589A JPH02298254A (ja) | 1989-05-12 | 1989-05-12 | 窒化チタン膜形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11945589A JPH02298254A (ja) | 1989-05-12 | 1989-05-12 | 窒化チタン膜形成方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02298254A true JPH02298254A (ja) | 1990-12-10 |
Family
ID=14761798
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11945589A Pending JPH02298254A (ja) | 1989-05-12 | 1989-05-12 | 窒化チタン膜形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02298254A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5338423A (en) * | 1992-11-06 | 1994-08-16 | Zilog, Inc. | Method of eliminating metal voiding in a titanium nitride/aluminum processing |
| WO2007114188A1 (ja) * | 2006-03-31 | 2007-10-11 | Hoya Corporation | イオン銃システム、蒸着装置、及びレンズの製造方法 |
-
1989
- 1989-05-12 JP JP11945589A patent/JPH02298254A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5338423A (en) * | 1992-11-06 | 1994-08-16 | Zilog, Inc. | Method of eliminating metal voiding in a titanium nitride/aluminum processing |
| WO2007114188A1 (ja) * | 2006-03-31 | 2007-10-11 | Hoya Corporation | イオン銃システム、蒸着装置、及びレンズの製造方法 |
| JPWO2007114188A1 (ja) * | 2006-03-31 | 2009-08-13 | Hoya株式会社 | イオン銃システム、蒸着装置、及びレンズの製造方法 |
| JP5235659B2 (ja) * | 2006-03-31 | 2013-07-10 | Ｈｏｙａ株式会社 | イオン銃システム、蒸着装置、及びレンズの製造方法 |
| US9074283B2 (en) | 2006-03-31 | 2015-07-07 | Hoya Corporation | Ion gun system, vapor deposition apparatus, and method for producing lens |
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