JPH055854U - イオンビームスパツタ成膜装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ターゲットをスパッタして試料表面に薄膜を
形成するイオンビームスパッタ成膜装置において、形成
される薄膜の膜厚をできる限り均一にすることを目的と
する。 【構成】 イオンビームの照射軸をターゲットの中心点
からズラし、イオンビーム照射中ターゲットを首振り運
動させることを特徴としている。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、高機能薄膜の低温形成などに用いるイオンビームスパッタ成膜装置 に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

反応性イオンビームスパッタリングは、イオンエネルギ，イオン電流，反応性 ガス圧などの基本的な成膜プロセスパラメータを独立に制御でき、高真空化で高 機能薄膜の低温形成が可能で、近年では、例えば、超電導薄膜等の形成や数ナノ メートル厚の薄膜を多層膜として積層する手段等に用いられるようになってきて いる。

【０００３】 図３は、上述のようなスパッタリングを行うイオンビームスパッタ成膜装置の 一例を示す断面図で、図において、１はイオン銃、１ａはイオンビーム、３はタ ーゲット設置台、４ａ〜４ｃはそれぞれターゲット、５は試料、６は試料台、７ は試料回転機構を示す。

【０００４】 次に図３，図４を用いて、従来のイオンビームスパッタ成膜装置の動作につい て説明する。図に示すように、このイオンビームスパッタ成膜装置には、イオン 銃１，スパッタターゲット４ａ〜４ｃ，薄膜形成試料台６が備えられており、イ オン銃１からイオンビーム１ａがターゲット４ａに向けて照射され、ターゲット ４ａ表面がスパッタされる。 そして、ターゲット４ａがスパッタされることによって発生したスパッタ粒子 （このスパッタ粒子の流れを図３，図４の点線の矢印で示す）が、試料５へ付着 して試料５表面に薄膜が形成される。 例えば、出射されるイオンビーム１ａを酸素ビームとし、試料台６に試料５と して基板を置き、ターゲット４ａにビスマス等の超電導物質構成元素を用いるこ とにより、基板上に超電導薄膜を形成することができる。 なお、図３に示す装置では、スパッタターゲットはターゲット設置台３に３個 設置されており、設置台回転軸３ａを回転させて、４ａ〜４ｃのスパッタターゲ ットの何れかを選択することができるようになっている。 例えば、出射されるイオンビーム１ａをアルゴンビームとし、試料台６に試料 ５として基板を置き、ターゲット４ａ，４ｂ，４ｃに各々異なる薄膜素材を装着 し、所定時間ごとに区切ってビーム照射ターゲットを選択すれば、基板上に多層 膜を形成することができる。

【０００５】 また、薄膜の形成には均一性が要求されるため、図３の実線の矢印に示すよう に、試料回転機構７で試料台６を回転させながらイオン照射が行われる。

【０００６】

【考案が解決しようとする課題】

解決しようとする問題点は、図３に示す従来のイオンビームスパッタ成膜装置 では、試料を回転させながらイオン照射が行われているにも係わらず、均一な薄 膜を形成できない点にある。

【０００７】 すなわち、図４に示すように、イオン銃から出射されたイオンビーム１ａは、 ターゲット４上のｍ点からｎ点までの範囲に照射されるが、イオンビーム１ａ内 のイオンビーム電流密度は均一ではなく、多くの場合イオンビームの中心軸近傍 の方が、周辺部に比べてイオンビーム電流密度が大きく、すなわち、ｓ点に照射 されるイオンビームの照射量と、ｍ点やｎ点に照射される照射量とに差が生じ、 これが原因で形成される膜厚が不均一になる。

【０００８】 また、装置の構造上、通常イオンビームをターゲット表面に垂直に照射できな いため、イオン銃１にイオンビーム１ａ内のイオンビーム電流密度が均一な特殊 なイオン源を用いた場合でも、イオン源からの距離に依存してイオンビーム電流 密度が減衰するというイオンビームの基本的な性質のため、イオン銃１からの距 離がｔだけ遠いｎ点では、ｍ点よりもイオンビームの照射量が少なくなり、これ が原因で形成される膜厚が不均一になる。

【０００９】 さらに、ターゲット４と平行に試料５を対面させて設置できたとしても、スパ ッタ粒子の放出確率は放出角度に依存した変化を伴うために、ターゲット４上の ビーム照射面積が試料５の面積に比較して、小さいか又は同程度の場合には、こ れが原因で形成される膜厚が不均一になる等の問題点があった。

【００１０】 本考案はかかる課題を解決するためになされたもので、簡単な構造で従来の機 能を何ら損なうことなく、膜厚を可能な限り均一にできるイオンビームスパッタ 成膜装置を得ることを目的としている。

【００１１】

【課題を解決するための手段】

本考案に係わるイオンビームスパッタ成膜装置は、スパッタターゲットを試料 台と対面させて設置し、ターゲット表面の中心点から離れた点にイオンビームの 中心が照射されるようにイオンビームの照射軸を配設すると共に、ターゲットを 所定角度範囲内で往復回動させ、いわゆる首振り運動を行う手段を備えたことを 特徴としている。

【００１２】

【実施例】

以下、本考案の実施例を図面を用いて説明する。図１は本考案の一実施例を示 す部分断面図で、図において、１はイオン銃Ａ、２はイオン銃Ｂ、１ａ，２ａは それぞれイオンビームの照射軸、ｓはターゲット４の中心点、２０はターゲット ４の中心ｓとターゲット４に平行に対面する試料５の中心とを結ぶ線、θは設置 台回転軸３ａ（図１では省略する）が実線の矢印に示す方向で往復回動して首振 り運動を行う場合の回動角度範囲を示す。なお、これ以外の構成は図３に示す従 来の装置と同様である。

【００１３】 次に動作について説明する。本実施例におけるイオンビームスパッタ成膜装置 は、首振り運動を行わせていない場合には、イオンビームの各照射軸１ａ，１ｂ をターゲット４の中心点ｓからズラせてあるので、図２（Ａ）に示すような照射 分布を形成する。そして、各イオンビーム１ａ，１ｂをターゲット４へ照射しな がら、設置台回転軸３ａを角度θの範囲内で往復回動させると、１ａ，１ｂの分 布がターゲット４上を往復移動し、図２（Ｂ）に示すような照射分布を形成する 。従ってターゲット４上の全体に比較的均一にイオンを照射することができる。

【００１４】 なお上記実施例では、イオン銃を２台備えた装置について説明しているが、試 料台に試料面を連続回転させる機構を備えた装置であれば、イオン銃を片側１台 だけとしても、同様の効果を奏する。

【００１５】 また、線２０を対称軸として、この軸に対称な位置に複数個のイオン銃を配設 すれば、配設したイオン銃の数に比例して薄膜形成速度を速めることができる。

【００１６】

【考案の効果】

以上説明したように本考案のイオンビームスパッタ成膜装置は、試料台とスパ ッタターゲットを対向させて配置し、イオンビームの照射軸を試料表面の中心点 からズラせると共に、試料表面を首振り運動させることにより、簡単な構造で従 来の機能を何ら損なうことなく、膜厚を可能な限り均一に形成できるという効果 がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施例を示す部分断面図である。

【図２】本考案の動作を説明するための図である。

【図３】従来のイオンビームスパッタ成膜装置の一例を
示す断面図である。

【図４】従来の装置の動作を示す部分断面図である。

【符号の説明】

１ イオン銃Ａ ２ イオン銃Ｂ ３ ターゲット設置台 ３ａ 設置台回転軸 ４ａ〜４ｃ それぞれターゲット ５ 試料 ２０ ターゲットの中心と試料の中心とを結ぶ線

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 【請求項１】 イオン銃から出射されるイオンビームを
   スパッタターゲット上に照射し、該ターゲット表面をス
   パッタすることによって発生するスパッタ粒子を、該タ
   ーゲットに対面する位置に設置した試料表面に付着させ
   該試料表面に薄膜を形成するイオンビームスパッタ成膜
   装置において、 上記イオンビームの照射軸が上記スパッタターゲットの
   中心点からズレるように上記イオン銃を１台あるいは複
   数台設置する手段、 上記イオンビームを上記スパッタターゲット上に照射
   中、該スパッタターゲットを所定角度範囲内で往復回動
   させ、いわゆる首振り運動を行わせる手段、 を備えたことを特徴とするイオンビームスパッタ成膜装
   置。