JPH06299340A - 多層膜作製方法 - Google Patents
多層膜作製方法Info
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- JPH06299340A JPH06299340A JP8458893A JP8458893A JPH06299340A JP H06299340 A JPH06299340 A JP H06299340A JP 8458893 A JP8458893 A JP 8458893A JP 8458893 A JP8458893 A JP 8458893A JP H06299340 A JPH06299340 A JP H06299340A
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- Japan
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 材料物質同志が反応し易い物質であっても、
界面で反応しないようにすると共に多層膜の表面を滑ら
かで平坦にできる作製方法を実現させる。 【構成】 一般に、真空容器１内に配された半導体又は
金属基板８に、例えばモリブデンとタングステンをそれ
ぞれ気化させた物質４ａ，５ａを交互に入射させて凝縮
させることにより多層膜が得られる。この発明では、蒸
着中の膜厚に応じて、基板に入射する気化物質のエルギ
ーを可変する。そのため、基板８を接地すると共に、各
材料物質をイオン源１１，１２の容器内でイオン化さ
せ、かつその容器に印加する直流電圧を調整して内部イ
オンのエネルギーを可変し、そのイオンを基板に入射さ
せる。イオン源１１，１２内には材料物質のイオン以外
に不活性ガスのイオンも混じっているので、磁場型質量
分離器１３，１４を通して前者のイオンで所定の電荷を
もつイオンのみを選択して基板へ入射させる。
界面で反応しないようにすると共に多層膜の表面を滑ら
かで平坦にできる作製方法を実現させる。 【構成】 一般に、真空容器１内に配された半導体又は
金属基板８に、例えばモリブデンとタングステンをそれ
ぞれ気化させた物質４ａ，５ａを交互に入射させて凝縮
させることにより多層膜が得られる。この発明では、蒸
着中の膜厚に応じて、基板に入射する気化物質のエルギ
ーを可変する。そのため、基板８を接地すると共に、各
材料物質をイオン源１１，１２の容器内でイオン化さ
せ、かつその容器に印加する直流電圧を調整して内部イ
オンのエネルギーを可変し、そのイオンを基板に入射さ
せる。イオン源１１，１２内には材料物質のイオン以外
に不活性ガスのイオンも混じっているので、磁場型質量
分離器１３，１４を通して前者のイオンで所定の電荷を
もつイオンのみを選択して基板へ入射させる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、真空蒸着等によりシ
リコン基板等に多層薄膜を作製する方法に関し、特に基
板へ入射させる気化物質のエネルギーを可変にしたもの
である。
リコン基板等に多層薄膜を作製する方法に関し、特に基
板へ入射させる気化物質のエネルギーを可変にしたもの
である。
【０００２】
【従来の技術】図３に従来の多層膜作製方法として真空
蒸着法を示す。真空容器１内のルツボ２及び３には、多
層膜の構成材料４，５がそれぞれ入れられており、電気
的な方法等により加熱気化され、気化物質４′，５′と
されている。シャッタ６及び７を適当な時間間隔により
開閉させることにより、気化した材料４′又は５′は、
対向しておかれているシリコン又は金属基板８の方向へ
向かって飛び出していく。このとき、真空容器１内を充
分に真空に引いてあれば、飛び出した気化物質４ａ，５
ａは残留大気にじゃまされずに基板８へ入射する。シャ
ッタ６を適当な時間開けたあと閉じてシャッタ７を開け
てしかるべき時間の後再び閉じるという動作を繰り返す
ことにより、基板８上に材料４及び５の薄膜４ｂ，５ｂ
が交互に形成されて多層膜９を作ることができる。
蒸着法を示す。真空容器１内のルツボ２及び３には、多
層膜の構成材料４，５がそれぞれ入れられており、電気
的な方法等により加熱気化され、気化物質４′，５′と
されている。シャッタ６及び７を適当な時間間隔により
開閉させることにより、気化した材料４′又は５′は、
対向しておかれているシリコン又は金属基板８の方向へ
向かって飛び出していく。このとき、真空容器１内を充
分に真空に引いてあれば、飛び出した気化物質４ａ，５
ａは残留大気にじゃまされずに基板８へ入射する。シャ
ッタ６を適当な時間開けたあと閉じてシャッタ７を開け
てしかるべき時間の後再び閉じるという動作を繰り返す
ことにより、基板８上に材料４及び５の薄膜４ｂ，５ｂ
が交互に形成されて多層膜９を作ることができる。
【０００３】できた多層膜の膜質を決めるのは、成膜時
の各種条件である。一般に熱平衡状態で得られる膜質を
得たいときは、基板８の温度を制御して所望の膜質を得
る。非晶質状態などのように熱平衡状態では、得られな
い膜質を得たい時、あるいは膜の表面、界面を特に制御
したい時は、一般に、高いエネルギーの入射粒子を成膜
材料として用いる。これには一般に、スパッタリングと
呼ばれる方法を用いる。スパッタリングは、真空中にア
ルゴンなどの不活性ガスを導入し高電圧をかりて放電を
起こしアルゴンをイオン化させる。そしてそのイオンを
適当に加速して（イオンのエネルギーは１ｋｅＶ程
度）、材料物質にぶつけると材料物質表面から材料物質
原子がたたき出される。このたたき出された原子のエネ
ルギーは１０〜２０ｅＶ程度であり、加熱気化した材料
物質のエネルギー（０．５ｅＶ以下）に比較して大き
い。このたたき出された材料物質粒子を基板に入射させ
薄膜を形成させる。この時、材料物質を適当に真空容器
内で交換してやることにより多層膜構造を形成すること
ができる。この方法による薄膜は、基板温度にもよる
が、緻密で非晶質またはそれに近い膜質となる。
の各種条件である。一般に熱平衡状態で得られる膜質を
得たいときは、基板８の温度を制御して所望の膜質を得
る。非晶質状態などのように熱平衡状態では、得られな
い膜質を得たい時、あるいは膜の表面、界面を特に制御
したい時は、一般に、高いエネルギーの入射粒子を成膜
材料として用いる。これには一般に、スパッタリングと
呼ばれる方法を用いる。スパッタリングは、真空中にア
ルゴンなどの不活性ガスを導入し高電圧をかりて放電を
起こしアルゴンをイオン化させる。そしてそのイオンを
適当に加速して（イオンのエネルギーは１ｋｅＶ程
度）、材料物質にぶつけると材料物質表面から材料物質
原子がたたき出される。このたたき出された原子のエネ
ルギーは１０〜２０ｅＶ程度であり、加熱気化した材料
物質のエネルギー（０．５ｅＶ以下）に比較して大き
い。このたたき出された材料物質粒子を基板に入射させ
薄膜を形成させる。この時、材料物質を適当に真空容器
内で交換してやることにより多層膜構造を形成すること
ができる。この方法による薄膜は、基板温度にもよる
が、緻密で非晶質またはそれに近い膜質となる。
【０００４】
イ 多層構造の物質同志が反応し易い物質であるとき、
蒸着時その界面で反応し界面が乱れる。このような時、
０．５ｅＶ程度以下のなるべく低いエネルギーの入射粒
子で薄膜を形成する必要がある。 ロ 薄膜の表面をなるべく滑らかで平坦にするときは、
１００ｅＶ程度のイオンを基板に入射させると良いこと
が知られている。
蒸着時その界面で反応し界面が乱れる。このような時、
０．５ｅＶ程度以下のなるべく低いエネルギーの入射粒
子で薄膜を形成する必要がある。 ロ 薄膜の表面をなるべく滑らかで平坦にするときは、
１００ｅＶ程度のイオンを基板に入射させると良いこと
が知られている。
【０００５】従来の真空蒸着方法ではイは実現できる
が、ロは実現できない。一方、従来のスパッタリング法
では、基板へ入射させるイオン化物質のエネルギーは既
に述べたように１０〜２０ｅＶ程度であるので、前記イ
に対しては大きすぎ、ロに対しては小さすぎ、いずれも
実現できない。この発明の目的は、材料物質同志が反応
し易い物質であっても、多層膜形成時に界面で反応しな
いようにすると共に、多層膜の表面を滑らかで平坦にす
ることのできる多層膜作製方法を実現しようとするもの
である。
が、ロは実現できない。一方、従来のスパッタリング法
では、基板へ入射させるイオン化物質のエネルギーは既
に述べたように１０〜２０ｅＶ程度であるので、前記イ
に対しては大きすぎ、ロに対しては小さすぎ、いずれも
実現できない。この発明の目的は、材料物質同志が反応
し易い物質であっても、多層膜形成時に界面で反応しな
いようにすると共に、多層膜の表面を滑らかで平坦にす
ることのできる多層膜作製方法を実現しようとするもの
である。
【０００６】
（１）少くとも２種の気化された材料物質を真空槽内に
配された半導体又は金属基板に交互に入射させて凝縮さ
せる多層膜作製方法において、請求項１の発明では、そ
の多層膜を構成する所定の膜に対して、蒸着中の膜厚に
応じて、前記基板に入射する前記気化物質のエネルギー
を可変する。 （２）請求項２の発明では、前記（１）項に記載の多層
膜作製方法において、前記基板を接地すると共に、前記
各材料物質を各イオン源容器内でイオン化させ、かつそ
のイオン源容器に印加する直流電圧を調整して内部イオ
ンのエネルギーを可変し、そのイオンを前記真空槽内に
導入して前記基板に入射させるようにしている。 （３）請求項３の発明では、前記（２）項に記載の多層
膜作製方法において、前記各イオン源内のイオンを質量
分離器を通して所定の質量及び電荷をもつイオンのみを
選択して前記真空槽内に導入する。
配された半導体又は金属基板に交互に入射させて凝縮さ
せる多層膜作製方法において、請求項１の発明では、そ
の多層膜を構成する所定の膜に対して、蒸着中の膜厚に
応じて、前記基板に入射する前記気化物質のエネルギー
を可変する。 （２）請求項２の発明では、前記（１）項に記載の多層
膜作製方法において、前記基板を接地すると共に、前記
各材料物質を各イオン源容器内でイオン化させ、かつそ
のイオン源容器に印加する直流電圧を調整して内部イオ
ンのエネルギーを可変し、そのイオンを前記真空槽内に
導入して前記基板に入射させるようにしている。 （３）請求項３の発明では、前記（２）項に記載の多層
膜作製方法において、前記各イオン源内のイオンを質量
分離器を通して所定の質量及び電荷をもつイオンのみを
選択して前記真空槽内に導入する。
【０００７】
【実施例】図１に実施例を示す。図３と対応する部分に
同じ符号を付してある。本発明では、材料物質を気化す
るルツボのかわりに、イオン源１１，１２、質量分離器
１３，１４等を備えている。電源は、イオンを発生させ
るため、質量分離器を動作させるため等にも必要である
が、ここでは実施例を説明するのに必要な、イオン源電
位設定用電源１５，１６のみを描いてある。
同じ符号を付してある。本発明では、材料物質を気化す
るルツボのかわりに、イオン源１１，１２、質量分離器
１３，１４等を備えている。電源は、イオンを発生させ
るため、質量分離器を動作させるため等にも必要である
が、ここでは実施例を説明するのに必要な、イオン源電
位設定用電源１５，１６のみを描いてある。
【０００８】イオン源１１，１２の容器内にはアルゴン
などの不活性ガスと材料物質４又は５とが収容され、容
器内に配された電極間に高電圧を印加して放電を起こさ
せる。はじめに不活性ガスがプラズマ状態となり、イオ
ン化され、この不活性ガスのイオンにより材料物質がた
たかれて、材料物質もブラズマ状態となり、イオン化さ
れる。イオン源１１，１２の容器にはイオン源電位設定
用電源１５，１６から直流電圧がそれぞれ印加される。
一方、基板８は接地される。イオン化した材料物質
４′，５′はイオン源電位設定用電源１５，１６で決め
られた電位を持ち、例えば磁場型の質量分離器１３，１
４で所定の質量及び電荷を持つ材料物質のイオンのみを
選び基板に入射する。通常、プラスイオンをイオン源か
ら十分に引き出すために、質量分離器１３，１４および
導管１７，１８，２１，２２を負電位に設定することが
多い。イオン源内のイオンエネルギーＥは、イオン源内
のイオンの電位、つまりイオン源容器に印加する電圧と
基板８の電位との間の電位差と、イオンの電荷とで決ま
る。即ち、イオン源容器に印加する電圧をＶ、イオンの
電荷をｅとすれば、Ｅ≒ｅＶとなる。従って電源１５，
１６の電圧を調整して、イオンのエネルギーを可変す
る。
などの不活性ガスと材料物質４又は５とが収容され、容
器内に配された電極間に高電圧を印加して放電を起こさ
せる。はじめに不活性ガスがプラズマ状態となり、イオ
ン化され、この不活性ガスのイオンにより材料物質がた
たかれて、材料物質もブラズマ状態となり、イオン化さ
れる。イオン源１１，１２の容器にはイオン源電位設定
用電源１５，１６から直流電圧がそれぞれ印加される。
一方、基板８は接地される。イオン化した材料物質
４′，５′はイオン源電位設定用電源１５，１６で決め
られた電位を持ち、例えば磁場型の質量分離器１３，１
４で所定の質量及び電荷を持つ材料物質のイオンのみを
選び基板に入射する。通常、プラスイオンをイオン源か
ら十分に引き出すために、質量分離器１３，１４および
導管１７，１８，２１，２２を負電位に設定することが
多い。イオン源内のイオンエネルギーＥは、イオン源内
のイオンの電位、つまりイオン源容器に印加する電圧と
基板８の電位との間の電位差と、イオンの電荷とで決ま
る。即ち、イオン源容器に印加する電圧をＶ、イオンの
電荷をｅとすれば、Ｅ≒ｅＶとなる。従って電源１５，
１６の電圧を調整して、イオンのエネルギーを可変す
る。
【０００９】実施例では上記イオン源及び質量分離器等
を２組備えている。それぞれのイオン源１１又は１２で
別の物質をイオンとして出しておき適当な時間間隔でシ
ャッタ６，７を開閉させてイオン化物質４ａ，５ａを交
互に基板８上へ入射させて積層し、外層膜を作製するこ
とができる。このとき基板８への入射エネルギーは電源
１５，１６の電圧を可変して任意に設定できる。例えば
材料物質４，５がモリブデンとシリコンのようにお互い
に反応しやすいような物質の場合、一方の膜の上に他方
の膜をつけはじめた時は、図２に示すようにイオンのエ
ネルギーを０．５ｅＶ程度以下にできるだけ低く設定し
て下地の物質と混ざらないようにし、膜厚が厚くなるに
つれてイオンのエネルギーを次第に上げ、最大１００ｅ
Ｖ程度まで上げてやると、緻密でなめらかな組織構造を
持つ膜をつくることができる。電源１５，１６の電圧は
これらを満足させるように０〜１００Ｖの範囲で可変で
きるようにされている。
を２組備えている。それぞれのイオン源１１又は１２で
別の物質をイオンとして出しておき適当な時間間隔でシ
ャッタ６，７を開閉させてイオン化物質４ａ，５ａを交
互に基板８上へ入射させて積層し、外層膜を作製するこ
とができる。このとき基板８への入射エネルギーは電源
１５，１６の電圧を可変して任意に設定できる。例えば
材料物質４，５がモリブデンとシリコンのようにお互い
に反応しやすいような物質の場合、一方の膜の上に他方
の膜をつけはじめた時は、図２に示すようにイオンのエ
ネルギーを０．５ｅＶ程度以下にできるだけ低く設定し
て下地の物質と混ざらないようにし、膜厚が厚くなるに
つれてイオンのエネルギーを次第に上げ、最大１００ｅ
Ｖ程度まで上げてやると、緻密でなめらかな組織構造を
持つ膜をつくることができる。電源１５，１６の電圧は
これらを満足させるように０〜１００Ｖの範囲で可変で
きるようにされている。
【００１０】この発明では、イオン源１１，１２のイオ
ンを磁場型質量分離器１３，１４を通して所定の質量
と、電荷をもつ材料物質のイオンのみを選択して基板８
に入射させるようにしているので、入射イオンのエネル
ギーがそろい、より緻密で均一性に優れた膜が得られ
る。
ンを磁場型質量分離器１３，１４を通して所定の質量
と、電荷をもつ材料物質のイオンのみを選択して基板８
に入射させるようにしているので、入射イオンのエネル
ギーがそろい、より緻密で均一性に優れた膜が得られ
る。
【００１１】
【発明の効果】この発明によれば、イオン源電位設定用
電源１５，１６の電圧を調整することによって、気化さ
れた多層膜材料物質４′，５′の基板への入射時のエネ
ルギーを広範囲に可変することができる。一方の蒸着膜
上に他方の膜を蒸着するときには、はじめイオンのエネ
ルギーを低く設定して界面での反応を防ぎ、膜厚が厚く
なるにつれてイオンのエネルギーを上げることにより、
緻密でなめらかで平坦な組織構造をもつ膜を作ることが
できる。
電源１５，１６の電圧を調整することによって、気化さ
れた多層膜材料物質４′，５′の基板への入射時のエネ
ルギーを広範囲に可変することができる。一方の蒸着膜
上に他方の膜を蒸着するときには、はじめイオンのエネ
ルギーを低く設定して界面での反応を防ぎ、膜厚が厚く
なるにつれてイオンのエネルギーを上げることにより、
緻密でなめらかで平坦な組織構造をもつ膜を作ることが
できる。
【図１】本発明の実施例を示す原理的な構成図。
【図２】実施例での多層膜作成時のイオンエネルギーの
変化状態を示す図。
変化状態を示す図。
【図３】従来の多層膜作製方法の一例を示す図。
Claims (3)
- 【請求項１】 少くとも２種の気化された材料物質を真
空槽内に配された半導体又は金属基板に交互に入射させ
て凝縮させる多層膜作製方法において、その多層膜を構
成する所定の膜に対して、蒸着中の膜厚に応じて、前記
基板に入射する前記気化物質のエネルギーを可変するこ
とを特徴とする多層膜作製方法。 - 【請求項２】 請求項１記載の多層膜作製方法におい
て、前記基板を接地すると共に、前記各材料物質を各イ
オン源容器内でイオン化させ、かつそのイオン源容器に
印加する直流電圧を調整して内部イオンのエネルギーを
可変し、そのイオンを前記真空槽内に導入して前記基板
に入射させるようにしたことを特徴とする。 - 【請求項３】 請求項２記載の多層膜作製方法におい
て、前記各イオン源内のイオンを質量分離器を通して所
定の質量及び電荷をもつイオンのみを選択して前記真空
槽内に導入するようにしたことを特徴とする。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5084588A JP2756553B2 (ja) | 1993-04-12 | 1993-04-12 | 多層膜作製方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5084588A JP2756553B2 (ja) | 1993-04-12 | 1993-04-12 | 多層膜作製方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06299340A true JPH06299340A (ja) | 1994-10-25 |
| JP2756553B2 JP2756553B2 (ja) | 1998-05-25 |
Family
ID=13834838
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5084588A Expired - Fee Related JP2756553B2 (ja) | 1993-04-12 | 1993-04-12 | 多層膜作製方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2756553B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001521066A (ja) * | 1997-10-24 | 2001-11-06 | フィルプラス ヴァキューム テクノロジー ピーティーイー．リミテッド | 強化されたマクロ粒子フィルタおよび陰極アーク源 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03103308A (ja) * | 1989-09-14 | 1991-04-30 | Agency Of Ind Science & Technol | 酸化物超電導体薄膜用多元イオンビームスパッタ装置 |
| JPH0451445A (ja) * | 1990-06-20 | 1992-02-19 | Nec Kyushu Ltd | イオン注入装置 |
-
1993
- 1993-04-12 JP JP5084588A patent/JP2756553B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03103308A (ja) * | 1989-09-14 | 1991-04-30 | Agency Of Ind Science & Technol | 酸化物超電導体薄膜用多元イオンビームスパッタ装置 |
| JPH0451445A (ja) * | 1990-06-20 | 1992-02-19 | Nec Kyushu Ltd | イオン注入装置 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001521066A (ja) * | 1997-10-24 | 2001-11-06 | フィルプラス ヴァキューム テクノロジー ピーティーイー．リミテッド | 強化されたマクロ粒子フィルタおよび陰極アーク源 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2756553B2 (ja) | 1998-05-25 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 19980113 |
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| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |