JPH03126866A - 薄膜の形成方法 - 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１ 本発明は、たとえばセンサなどに利用できる薄膜を多孔
質基板上に形成する薄膜の形成方法に関する。

［従来の技術］ 従来、放電ガスの存在する減圧下の反応槽内に、薄膜材
料と薄膜の形成される基板とを相対向′して配置し、そ
れらの間に放電空間を形成して放電をおこなうことによ
り薄膜材料から放出された放出粒子を基板表面に堆積さ
せて薄膜を形成する技術が有用な成膜法の一つとして電
子部品、化学部品、磁気部品、車両部品、装飾分野にお
いて注目され実用化が図られている。

また近年半導体装置では、集積化がすずみ基板に形成さ
れたコンタクト開孔の高さと幅の比が大きくなろうとし
ている。しかしこのように基板の表面に開孔のある場合
は、従来のように薄膜材料と基板を平行に対向させて成
膜すると、放出粒子は基板表面に対し法線方向に多く入
射するため、多くの放出粒子は法線方向に堆積する。そ
のため開孔では、基板主面に対して斜め方向の表面堆積
速度が主面より遅いため薄膜が不連続となり易く好まし
くない。

また多孔質基板では表面に多数の細孔が存在し、従来の
方法ではその細孔が塞ぎにくく連続した均一な薄膜を得
るのが困離である。

この不具合を解決するために特開昭６３−１３７１６６
号公報には、第４図の構成図に示すように、反応槽内２
０の底部に平板型の薄膜材料２１を水平に設置し、薄膜
材料２１の粒子放出面２１ａより外側でかつ粒子放出面
２１ａより粒子放出方向に離れた位置の室内の側壁に、
薄膜材料２１の粒子放出面２１ａと薄膜を形成する基板
２２の面に対するそれぞれの法線が直角に交わる向きに
基板支持治具２３を回転可能に設置し、放出粒子２４を
基板２２に対して斜め方向から堆積させ段差の被覆性を
向上させるスパッタリング装置２０の開示がある。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら上記のスパッタリング装置では、薄膜材料
の粒子放出面の法線に対して基板が直角方向に配置され
ているため、薄ｖＡ材料面で発生する放出粒子のうち斜
め方向からくるものしか堆積できず、ｗＪｗＡ材料面の
利用効率が基板を平行に対向させた場合に比べて悪い。

そのため成膜速度を速くすることができず、所定の膜厚
とするのに時間がかかり過ぎることとなる。

本発明は上記の事情に鑑みてなされてもので比較的短時
間で均一で連続した薄膜を多孔質基板上に形成すること
を目的とする。

［課題を解決するための手段］ 本発明の薄膜の形成方法は、＠膜材料と多孔質基板とを
反応槽内に配置し該薄膜材料から放出される放出粒子を
該多孔質基板表面に堆積させて薄膜を形成する方法であ
って、 該多孔質基板の薄膜形成表面から延びる法線と、該薄膜
材料から延びる法線とがなす角度を一９０度〜＋９０度
の範囲内で変化させながら該放出粒子を該基多孔質板表
面に堆積させるようにしたことを特徴とする。

本発明の最大の特徴は、多孔質基板の薄膜形成表面から
延びる法線とＷＨＩＡ材料面から延びる法線とがなす角
度を一９０度〜＋９０度の範囲で変化させながら放出粒
子を多孔質基板上に堆積させ連続した薄膜を形成するこ
とにある。このため反応槽内には、基板または薄膜材料
を上記の範囲で自由に移動できる支持治具を設けて、基
板面と薄膜材料面とのそれぞれの法線のなす角度を変化
させる。特に基板を移動させる基板支持治具を用いてお
こなうのが装置の作製上好ましい。

この多孔質基板としては、通常のものが利用でき多孔質
の細孔径の大きさは、特に限定されるない。

この多孔質基板は、基板支持治具に係止され反応槽内を
薄膜材料面の中心から延びる法線と多孔質基板の薄膜形
成表面から延びる法線とがなす角度を一９０度〜＋９０
度の範囲で移動させる。基板支持治具としては、たとえ
ば薄膜形成材料の中心より延びる法線を含む面に円弧状
の支持治具を形成して薄膜材料面の上方で薄膜材料を覆
うようにしたものであることが好ましい。そして多孔質
基板は、上記の基板支持治具に設けられた移動手段、た
とえばモーターで駆動されるメタルテープに基板を固定
しメタルテープを移動させる等で、所定の位置へ順次移
動させるか、または連続的に往復移動させがら成膜させ
ることができる。この基板支持治具の両端、薄膜材料の
法線に対して一９０度および＋９０度の位置は、薄膜材
料から斜め方向へ飛出す粒子を効果的に利用するため薄
膜材料端面の外側であることが好ましい。

多孔質基板がこのように薄膜材斜面に対して角度位置を
変化して移動することにより薄膜材料より、種々の方向
へ飛散する放出粒子を角度を変えて多孔質基板上に堆積
させることができるので、多孔質基板表面に存在する細
孔が塞がれて連続した均一の薄膜が形成される。モして
成膜時に薄膜材料面から発生する放出粒子の利用効率が
向上し、成膜速度が速くなり成膜時間が短縮できる。

この薄膜の製造方法は、真空蒸着、スパッタリング、イ
オンプレーテング法などで多孔質基板に薄膜を形成する
際に適用することができる。真空蒸着やイオンプレーテ
ングなどでは基板付近での放出粒子の回りこみかないた
め細孔の側面までは堆積しがたい。したがって基板の薄
膜材料面に対する角度を変えて移動させることは有効で
ある。

またスパッタ粒子の場合はエネルギーが高く薄膜材ネ３
１面と９０度の角度でも基板に堆積できるが放出粒子の
理数する方向が規ア１［できないため成膜速度が遅くな
り放出粒子の利用効率が悪くなる、そこで基板を移動さ
せて角度位置を変えることでスパッタ粒子の堆積効率を
高め成膜時間を短縮することができる。

［作用］ 本発明の薄膜の形成方法は、薄膜材料面から延びる法線
と、基板面から延びる法線が交わる角度を＋９０度〜−
９０度の範囲で変化させながら放出粒子を堆積させて薄
膜にする。そのため多孔質基板には種々の方向からの放
出粒子を堆積できるので表面の細孔を塞いで均一で連続
した薄膜が形成できる。また多孔質基板の角度および位
置を変えて放出粒子を堆積させるので薄膜材料面の利用
効率が向上し、成膜速度が高まり多孔質の表面をもつ基
板であっても短時間で均一で連続した薄膜を形成するこ
とができる。

［実施例］ 以下実施例により具体的に説明する。

本実施例は第１図に示すスパッリング装置を用いて薄膜
の形成をおこなった。

内部が真空となるスパッタリング室１０内の底部中央に
薄膜材料（以下ターゲットという）のターゲット１が配
置されている。ターゲット１の中心の法線を含む面に円
弧状の基板支持治具３がターゲット１面を覆うように上
方に形成され、この基板支持治具３に支持された多孔質
基板２が円弧状に往復移動できるように設＠されている
。スパッタリング室１０内の側壁には真空排気系５とア
ルゴンガスの導入系６が設置され、ターゲット１面と多
孔質基板２面との間でスパッタリングかおこなわれるよ
うに電気系７が配置されている。

基板支持治具３は第２図に概略構成図に示すように、円
弧状の基板支持体８に多孔質基板２がセットされて基板
支持体８の周囲を移動するメタルテープ９が取付けられ
、基板支持体８の両端にはメタルテープ９の送りモータ
１１およびテープ支持ロール１２により基板２を所定の
位置に固定、移動させる構成である。なお、基板支持治
具３の円弧の半径は７０ｍでターゲット１面から基板支
持治具３の頂点までの距離は８０ｍである。

上記の装置を用い金属チタンを多孔質アルミナ基板２上
に薄膜の形成をおこなった。なお、多孔質アルミナ基板
２は、気孔率１０％、平均細孔直径０．５μｍのものを
使用した。ターゲット１は直径１００ｍの金属チタンを
用いた。

まず多孔質基板２をアセトンを用いて超音波洗浄した後
、基板支持治具３のターゲット１面にたいして８０度の
２ａの位置にセットした。

次いで真空排気系５でスパッタリング室１０内を１Ｘ１
０−’ＴＯｒｒまで真空排気した後、アルゴンガスを３
Ｘ１０−３Ｔｏｒｒ導入しターゲット１を電源系７を用
いて高周波スパッタリングをおこなった。このときの電
源の電流値は０．５八とした。スパッタリングによりタ
ーゲット１面を飛出したスパッタ粒子４を多孔質基板２
に堆積させる成膜をおこなった後、膜厚測定と膜表面の
観察をおこなった。

次ぎに多孔質基板２の移動条件を示す。多孔質基板２の
位置をターゲット１中心の法線１３に対して一８０度の
位置を２ａ、法線１４上の位置を２ｂ、法線１４に対し
て＋９０度の位置を２０、ただし２ａの位置と反対の位
置とし、多孔質基板２を２ａ→２ｂ→２ｃ→２ｂ→２ａ
の位置に順に移動させて２ａからスタートして２ａにも
どるまでの往復移動に費やした時間は３０分である。こ
の往復移動により膜厚が約２μｍのチタン１ｓ１４を多
孔質基板２上に形成した。　比較例として同じ多孔質基
板２をターゲット１面に対して一９０度の位置２ｄに固
定しく第４図の従来例の位置）、その位置２ｄで多孔質
基板２を１８０度回転させてスパッタリングをおこなっ
た。

成膜速度は本実施例では約６００＾／ｍｉｎであるのに
対して比較例では約４００Ａ／ｍｉｎであった。本実施
例では膜厚２μｍの薄膜を形成するのに３５５ｉであっ
たが、比較例では同じ基板で５０９を要した。したがっ
て本形成方法では、成膜速度が速くなり成膜時間を短縮
することができる。

また膜表面の１２察結果では第３図の構成模式図に示す
ように約２μｍの膜厚を有し細孔１３を塞いで均質で連
続したチタン薄膜１４を多孔質基板２上に形成していた
。

［効果］ 本発明の薄膜の形成方法においては、基板の被成膜面か
ら延びる法線と薄膜材料面から延びる法線のなす角度を
一９０度〜＋９０度の範囲内で移動させて成膜する。

このため薄膜材料よりの放出粒子が基板の表面に種々の
方向より飛来して堆積するので多孔質基板の表面の細孔
を寒さいで連続した薄膜を形成することができる。

また、従来の薄膜材料面の外側に薄膜材料面に対して直
角に基板の被成膜面を配置して斜め方向より放出粒子を
堆積させる方法に比べて放出粒子の利用効率、すなわち
薄膜材料の利用効率が向上し、成膜速度を速くすること
ができる。したがって、短時間で所定の膜厚の薄膜が容
易に形成できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本実施例に用いたスパッタリング装置の概略構
成図であり、第２図は第１図のスパッタリング装置の基
板支持治具の構成図であり、第３図は本実施例で形成し
た薄膜の構成模式図であり、第４図は従来のスパッタ装
置の構成模式図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）薄膜材料と多孔質基板とを反応槽内に配置し該薄
   膜材料から放出される放出粒子を該多孔質基板表面に堆
   積させて薄膜を形成する方法であって、 該多孔質基板の薄膜形成表面から延びる法線と、該薄膜
   材料から延びる法線とがなす角度を−９０度〜＋９０度
   の範囲内で変化させながら該放出粒子を該多孔質基板表
   面に堆積させるようにしたことを特徴とする薄膜の形成
   方法。