JPH06264238A - イオンプレーティング装置及びイオンプレーティングによる蒸着膜の膜厚と組成分布を制御する方法 - Google Patents
イオンプレーティング装置及びイオンプレーティングによる蒸着膜の膜厚と組成分布を制御する方法Info
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- JPH06264238A JPH06264238A JP5262593A JP5262593A JPH06264238A JP H06264238 A JPH06264238 A JP H06264238A JP 5262593 A JP5262593 A JP 5262593A JP 5262593 A JP5262593 A JP 5262593A JP H06264238 A JPH06264238 A JP H06264238A
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Abstract
て照射させると共に、蒸発物質のイオン、反応ガスイオ
ン、プラズマの分布を任意に制御して被処理物に付着す
る成膜材料の付着効率を損なうことなくしかも任意の膜
厚分布で膜を形成でき、化合物膜の場合には組成が均一
な膜を形成できるイオンプレーティング装置と方法を提
供する 【構成】 集束コイル7、8、13で制御した電子ビー
ム9により直流バイアスをかけながらイオンプレーティ
ングを行なう装置に於いて、該電子ビーム発生装置5を
複数個設け、これらの各電子ビーム発生装置から夫々独
立に電子ビームを発生させるための電源14を該各電子
ビーム発生装置に接続した 【効果】 電子ビームを成膜材料の任意の位置に照射で
きると同時に被処理物の被着面に任意の磁場を形成する
ことができ、任意の膜厚分布で付着効率良く成膜を行な
え、化合物膜の場合には組成が均一な膜を形成できる
Description
飾的価値、電磁気的特性、光学的特性を要求される金属
あるいは非金属の物体の表面に、例えばTiN、TiC
N、Al2O3、c−BN、Si3N4、SiO2等を形成
するイオンプレーティング装置に関する。
ム発生装置を備えたイオンプレーティング装置として、
図1或いは図2に示すように、真空室a内に被処理物b
と成膜材料cとの間にバイアス電源dによりバイアスを
かけ、両者の間に電離空間eを形成させると共に、その
電離空間eに対向させてホローカソード型電子銃fを設
け、該電子銃fの外周と成膜材料cを収めたハースgの
周囲とに夫々集束コイルh,iを設けた構成のものが知
られている(特公昭51−20170号、特公昭51−
13471号公報参照)。図1、図2に於いて、jは反
応ガスを真空室a内へ導入する導入口を示し、電子銃f
から供給される電子ビームkをハースg内の成膜材料c
に照射して該成膜材料cを蒸発させると共にその蒸発物
をイオン化又は活性化し、同時にイオン化又は活性化し
た反応ガスと共に電離空間e中を輸送して被処理物bに
膜として付着させる。
の集束コイルhとハースgの周囲の集束コイルiにより
集束され、電子ビームkが成膜材料cに照射されるよう
に軌道が決定される。また、蒸発しイオン化された成膜
材料cおよび反応ガスのイオンとプラズマは、集束コイ
ルh,iにより形成される磁場によって拘束され、電離
空間eを通って被処理物bへ輸送される。
於いて、集束コイルhは、電子銃fの電子放出面から安
定した電子放出を行なわせることと、電子銃fから放出
された電子ビームkを成膜材料cの直上にまで輸送する
役割を営み、また、集束コイルiは、電子ビームkを適
度に集束させ、ビームを効率よく成膜材料cに入射させ
ることと、電子銃fの集束コイルhとの合成磁場により
電子ビームkを成膜材料cに偏向させる役割を営む。こ
れらの役割は、成膜材料cを効率よく安定して蒸発させ
ることを主目的としている。集束コイルh,iによって
形成される磁場の磁束線を図3に示す。
ィング装置では、集束コイルh,iは、上記のように成
膜材料cを効率よく安定して蒸発させることを主目的と
して設計されているため、電子ビームkは成膜材料cの
一定位置に照射され、蒸発しイオン化した成膜材料cの
イオン、反応ガスのイオン及びそのプラズマは、集束コ
イルh,iによって形成された磁場によりハースgの中
心軸のまわりに拘束されるものの、任意に上記イオン及
びプラズマの分布を制御できない欠点があった。そのた
め、被処理物bに付着する成膜材料cの効率を損なうこ
となく任意の膜厚分布の膜や化合物膜の場合には組成が
均一な膜を形成することが困難であった。
の集束性及び軌道に影響を及ぼすことなく集束コイル
h,iによる磁場を大きくすると、Aで示すように被処
理物bへの付着効率が40%程度と大きくなるが、その
膜厚分布は±50%程度の不均一さを生じ、一方、集束
コイルh,iによる磁場を小さくすると、Bで示すよう
に膜厚分布は±15%程度に均一になるが、付着効率は
5%程度の小さなものになる。更に、化合物膜形成に必
要な十分高い密度のプラズマを均一に被処理物bの近傍
に形成できないため、例えばTiN膜をFeの被処理物
bに形成した場合、場所により、図5に示すように、T
iN膜のX線回折強度が被処理物bのFeに比べて非常
に小さい膜が形成される場合がある。
ング装置の欠点を解決するもので、電子ビームを成膜材
料の任意の位置に揺動して照射させると共に、蒸発しイ
オン化された蒸発物質のイオン、反応ガスイオン及びそ
のプラズマの分布を任意に制御することにより、被処理
物に付着する成膜材料の付着効率を損なうことなくしか
も任意の膜厚分布で膜を形成でき、化合物膜の場合には
組成が均一な膜を形成できるイオンプレーティング装置
を提供すること、及びイオンプレーティングにより形成
される蒸着膜の膜厚と組成分布を制御する方法を提案す
ることを目的とするものである。
に、蒸着膜が形成される被処理物と、該真空室内の下方
に設けられた成膜材料を溶解させるハースと、ガス導入
口とを設け、該被処理物にはこれに直流バイアスをかけ
る直流バイアス装置が接続され、更に、該ハースに向け
て電子ビームを供給する電子ビーム発生装置と、該電子
ビーム発生装置から供給される電子を効率よく成膜材料
へ照射させると共に蒸発する成膜材料と導入ガスをイオ
ン化するための磁場を形成する集束コイルを備えたイオ
ンプレーティング装置に於いて、該電子ビーム発生装置
を複数個設け、これらの各電子ビーム発生装置から夫々
独立に電子ビームを発生させるための電源を該各電子ビ
ーム発生装置に接続することにより、上記の第1の目的
を達成するようにした。本発明の第2の目的は、真空室
内に、蒸着膜が形成される被処理物と、該真空室内の下
方に設けられた成膜材料を溶解させるハースと、ガス導
入口とを設け、該被処理物にはこれに直流バイアスをか
ける直流バイアス装置が接続され、更に、該ハースに向
けて電子ビームを供給する電子ビーム発生装置を複数個
設けてその各電子ビーム発生装置に夫々電源を接続し、
該電子ビーム発生装置から供給される電子を効率よく成
膜材料へ照射させると共に蒸発する成膜材料と導入ガス
をイオン化するための磁場を形成する集束コイルを備
え、該ハースから蒸発する成膜材料のイオンと該ガス導
入口から導入したガスのイオン及びプラズマを揺動させ
る第2集束コイルを備えたイオンプレーティング装置に
於いて、該電源の出力を制御して該電子ビームの該成膜
材料への照射位置を揺動させながら、第2集束コイルの
電流を制御することにより該ハースから蒸発する成膜材
料のイオンと導入ガスのイオン及びプラズマを該電子ビ
ームと同期して揺動させながら該被処理物に向けて誘導
し、該被処理物の表面に形成される反応蒸着膜の組成分
布を制御することにより、達成される。
イルにより誘導されてハース内の成膜材料を照射する
と、該成膜材料が蒸発してイオン化すると共に真空室内
に導入した不活性ガス或いは反応ガスのプラズマとイオ
ンが発生し、これらのイオンとプラズマはバイアスがか
けられた被処理物の表面に蒸着膜或いは反応蒸着膜とし
て付着する。複数個の電子ビーム発生装置には夫々電子
ビーム発生用の電源が接続されており、各電源の出力を
制御することにより該電子ビームを揺動させると同時に
該被処理物の背後に設けた第2集束コイルを該電源と同
期させて制御することにより、成膜材料のイオン、導入
ガスのイオン及びそのプラズマの分布を任意に制御する
磁場を形成することが出来、被処理物に付着する成膜材
料の付着効率を損なわずに任意の膜厚分布で成膜し、化
合物膜の場合は組成が均一な膜を成膜することが出来
る。
図6及び図7に於いて、符号1は真空室を示し、該真空
室1内の上方には蒸着膜が形成される被処理物2が適当
な手段で設けられ、該被処理物2の下方にはこれとの間
で直流バイアス装置3により直流バイアスがかけられた
ハース4が設けられる。更に、該真空室1内には、成膜
材料10を収めたハース4に向けて電子を照射するホロ
ーカソード電子銃で構成された電子ビーム発生装置5
と、不活性ガス或いは反応ガスを導入するガス導入口6
とが設けられる。該電子ビーム発生装置5の近傍には集
束コイル7が設けられ、ハース4の周囲と上方には集束
コイル8、13が設けられる。11は真空ポンプに接続
される真空排気口、12は電離空間である。
子ビーム発生装置5からの電子ビーム9は集束コイル7
によりハース4の直上へと誘導され、ハース4の周囲の
集束コイル8により集束されてハース4内の成膜材料1
0を蒸発させ、その蒸発材料は該ハース4の上方に発生
するガス導入口6からのガスによるプラズマによりイオ
ン化され、該ガスが反応ガスの場合には該蒸発材料が反
応して被処理物2に膜状に付着するが、本発明に於いて
は、該電子ビーム9を成膜材料10の任意の位置に揺動
して照射させるために、該電子ビーム発生装置5を複数
個設け、各発生装置5に夫々独立に電子ビーム9を発生
させるための電源14を接続し、該ハース4から発生す
る成膜材料10のイオンと導入ガスのイオン及びプラズ
マを電子ビーム9と同期して揺動させながら被処理物2
に向けて誘導することにより該被処理物2の表面での蒸
着膜の膜厚分布を制御する第2集束コイル15を設け
た。16は該電源14の出力制御装置である。
ル7と同心に4個配置され、電子ビーム9により成膜材
料10を蒸発させる時に集束コイル7、8、13を夫々
調整して図8に示すような磁場を形成することができ
る。イオンは磁場の強さに反比例した回転半径(ラーマ
ー半径)で回転しながら磁束線に沿って運動することが
知られているが、電子ビーム発生装置5からの電子ビー
ム9は、集束コイル7、8、13により形成される磁場
により拘束される。従って、図6、図7に示すように、
電子ビーム発生用電源14aにより電子ビーム発生装置
5aから放射される電子ビームは9aの軌道をもって成
膜材料10へ照射される。他の電子ビーム発生装置5
b、5c、5dから放射される電子ビームも同様に各々
9b、9c、9dの軌道をもって成膜材料10へ照射さ
れる。例えば、各電子ビーム発生用電源14の出力を制
御して各電子ビーム発生装置5から放射する電子ビーム
電流を図9に示すように変化させると、最大電流の電子
ビームを発生する電子ビーム発生装置5は、時間t=t
1、t2、t3、t4の夫々の瞬間に5a、5b、5c、5
dと連続的に変化し、電子ビームの軌道もそれに対応し
て9a、9b、9c、9dと変化する。
上を任意の速度で揺動する。このとき、成膜材料10に
於いて電子ビーム9が照射されている位置からは電子ビ
ーム9のエネルギーに対応した量の成膜材料10が蒸発
し、イオン化される。更に、第2集束コイル15は図
6、図7の例では4個設けるようにし、図10のよう
に、各第2集束コイル15a、15b、15c、15d
の電流を制御してその各磁場を夫々電子ビーム軌道9
a、9b、9c、9dに同期して変化させると、ハース
4から蒸発したイオン化された成膜材料10のイオン、
導入ガスイオン、及びこれらのプラズマは、集束コイル
13及び第2集束コイル15により形成される磁場によ
り拘束される。例えば、図10に於ける時間t1の瞬間
に於いては、成膜材料10のイオン等は図8、図9のよ
うに被処理物2の第2集束コイル15aの真下に向かっ
て誘導され、同様にt=t2、t3、t4の各瞬間に於い
ては、図9に1例を示したように夫々第2集束コイル1
5bの真下、或いは第2集束コイル15c、15dの真
下に向かって誘導される。
であっても、電子ビーム発生用電源14及び第2集束コ
イル15の電流波形を適当に選ぶことにより、被処理物
2に付着する成膜材料10の付着効率を損なうことなく
厚さが均一な膜を形成することができ、反応ガスを導入
して化合物膜を形成するときには膜厚のみでなく組成も
均一な膜を形成することができる。
により成膜材料10としてTiを用意し、ガス導入口6
からN2ガスを導入してFeの被処理物2に形成したT
iN膜の膜厚分布とX線回折強度を夫々図11、図12
に示した。これにより明らかなように、膜厚分布は±5
%程度、付着効率は約50%で、X線回折強度の大きい
ものが得られる。
場合や、膜を被処理物2の一部分に局所的に形成したい
場合には、必要な電子ビーム発生装置と第2集束コイル
を適当に選んで運転することにより、成膜材料のイオン
や導入ガスのイオン、及びそれらのプラズマを必要な方
向に誘導することも可能である。
制御した電子ビームにより直流バイアスをかけながらイ
オンプレーティングを行なう装置に於いて、電子ビーム
発生装置を複数個設け、各発生装置にこれより夫々独立
に電子ビームを発生させるための電源を夫々接続してそ
の出力の制御により各電子ビームの揺動を制御し、ハー
スから蒸発する成膜材料のイオンと導入ガスのイオン及
びプラズマを上記電子ビームと同期して揺動させながら
これらを被処理物に向けて誘導する第2集束コイルを設
けたので、電子ビームを成膜材料の任意の位置に照射で
きると同時に被処理物の被着面に任意の磁場を形成する
ことができ、任意の膜厚分布で付着効率良く成膜を行な
え、化合物膜の場合には組成が均一な膜を形成できる等
の効果があり、また本発明の方法によれば各電源と第2
集束コイルを制御することにより電子ビームとイオンや
プラズマを同期して揺動させ得られ、形成される膜の膜
厚分布と組成を任意に制御できる等の効果がある。
図
ルにより形成される磁場の線図
速度分布図
N膜の形成不良状態を示すX線回折強度の線図
の截断面図
第2集束コイル電流の制御状態を示す線図
強度の線図
バイアス装置 4 ハース 5、5a、5b、5c、5d 電子
ビーム発生装置 6 ガス導入口 7、8、13 集束コイル 9、9a、9b、9c、9d 電子ビーム 10 成膜材料 12 電離空間 14、14a、14b、14c、14d 電子ビーム発
生用電源 15、15a、15b、15c、15d 第2集束コイ
ル 16 出力制御装置
Claims (5)
- 【請求項1】 真空室内に、蒸着膜が形成される被処理
物と、該真空室内の下方に設けられた成膜材料を溶解さ
せるハースと、ガス導入口とを設け、該被処理物にはこ
れに直流バイアスをかける直流バイアス装置が接続さ
れ、更に、該ハースに向けて電子ビームを供給する電子
ビーム発生装置と、該電子ビーム発生装置から供給され
る電子を効率よく成膜材料へ照射させると共に蒸発する
成膜材料と導入ガスをイオン化するための磁場を形成す
る集束コイルを備えたイオンプレーティング装置に於い
て、該電子ビーム発生装置を複数個設け、これらの各電
子ビーム発生装置から夫々独立に電子ビームを発生させ
るための電源を該各電子ビーム発生装置に接続したこと
を特徴とするイオンプレーティング装置。 - 【請求項2】 上記複数個の電子ビーム発生装置の電源
に、該電子ビーム発生装置から発生する電子ビームの発
生位置を変化させて電子ビームの軌道を変化させ、上記
成膜材料への電子ビーム照射位置を変化させるための出
力制御装置を設けたことを特徴とする請求項1に記載の
イオンプレーティング装置。 - 【請求項3】 上記複数個の電子ビーム発生装置の電源
に、電子ビームの上記成膜材料への照射位置を揺動させ
るための出力制御装置を設け、上記ハースから蒸発する
成膜材料のイオンと上記導入ガスのイオン及びプラズマ
を該電子ビームと同期して揺動させながら上記被処理物
の表面での蒸着膜の膜厚分布を制御する第2の集束コイ
ルを設けたことを特徴とする請求項1に記載のイオンプ
レーティング装置。 - 【請求項4】 上記第2の集束コイルを上記被処理物の
背後に設けたことを特徴とする請求項3に記載のイオン
プレーティング装置。 - 【請求項5】 真空室内に、蒸着膜が形成される被処理
物と、該真空室内の下方に設けられた成膜材料を溶解さ
せるハースと、ガス導入口とを設け、該被処理物にはこ
れに直流バイアスをかける直流バイアス装置が接続さ
れ、更に、該ハースに向けて電子ビームを供給する電子
ビーム発生装置を複数個設けてその各電子ビーム発生装
置に夫々電源を接続し、該電子ビーム発生装置から供給
される電子を効率よく成膜材料へ照射させると共に蒸発
する成膜材料と導入ガスをイオン化するための磁場を形
成する集束コイルを備え、該ハースから蒸発する成膜材
料のイオンと該ガス導入口から導入したガスのイオン及
びプラズマを揺動させる第2集束コイルを備えたイオン
プレーティング装置に於いて、該電源の出力を制御して
該電子ビームの該成膜材料への照射位置を揺動させなが
ら、第2集束コイルの電流を制御することにより該ハー
スから蒸発する成膜材料のイオンと導入ガスのイオン及
びプラズマを該電子ビームと同期して揺動させながら該
被処理物に向けて誘導し、該被処理物の表面に形成され
る反応蒸着膜の組成分布を制御することを特徴とするイ
オンプレーティング装置による蒸着膜の膜厚と組成分布
を制御する方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP05262593A JP3464998B2 (ja) | 1993-03-12 | 1993-03-12 | イオンプレーティング装置及びイオンプレーティングによる蒸着膜の膜厚と組成分布を制御する方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP05262593A JP3464998B2 (ja) | 1993-03-12 | 1993-03-12 | イオンプレーティング装置及びイオンプレーティングによる蒸着膜の膜厚と組成分布を制御する方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH06264238A true JPH06264238A (ja) | 1994-09-20 |
JP3464998B2 JP3464998B2 (ja) | 2003-11-10 |
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ID=12920001
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP05262593A Expired - Fee Related JP3464998B2 (ja) | 1993-03-12 | 1993-03-12 | イオンプレーティング装置及びイオンプレーティングによる蒸着膜の膜厚と組成分布を制御する方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3464998B2 (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2014129039A1 (ja) * | 2013-02-21 | 2014-08-28 | 中外炉工業株式会社 | 成膜方法及び成膜装置 |
CN113174564A (zh) * | 2021-04-26 | 2021-07-27 | 绍兴市辰丰家居有限公司 | 一种铝材真空镀膜装置 |
-
1993
- 1993-03-12 JP JP05262593A patent/JP3464998B2/ja not_active Expired - Fee Related
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2014129039A1 (ja) * | 2013-02-21 | 2014-08-28 | 中外炉工業株式会社 | 成膜方法及び成膜装置 |
JP2014162931A (ja) * | 2013-02-21 | 2014-09-08 | Chugai Ro Co Ltd | 成膜方法及び成膜装置 |
CN113174564A (zh) * | 2021-04-26 | 2021-07-27 | 绍兴市辰丰家居有限公司 | 一种铝材真空镀膜装置 |
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