JPH09209143A - Film forming device and method therefor - Google Patents

Film forming device and method therefor

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JPH09209143A
JPH09209143A JP8046628A JP4662896A JPH09209143A JP H09209143 A JPH09209143 A JP H09209143A JP 8046628 A JP8046628 A JP 8046628A JP 4662896 A JP4662896 A JP 4662896A JP H09209143 A JPH09209143 A JP H09209143A
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film forming
target
forming apparatus
film
energy beam
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雅規 畠山
Yasushi Taima
康 當間
Katsunori Ichiki
克則 一木
Yotaro Hatamura
洋太郎 畑村
Masayuki Nakao
政之 中尾
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To forms films of arbitrary shapes on the arbitrary surfaces or places of microparts with a film forming device by integrating an energy particle source and a target forming sputtered particles. SOLUTION: This device is formed by providing the front end of a large- diameter pipe 1 with a plasma holding chamber 2 which is a capillary, installing an electrode 3 to its base end 3 and opening a target holding part 4 at the front end. The target T is held to incline at a prescribed angle with the axial line of the capillary 2 and is formed with a very small release port 5 on the side facing the holding part 4 to release the sputtered particles. The positive ions among the charge particles in the plasma P are accelerated by an electric field when the high-frequency electric field is impressed on the electrode 3 by a power source 6 and a relatively negative high voltage is impressed on the target T by a power source 7. These positive ions come into bombardment against the target T and the sputtered particles of the atoms and molecules constituting the target material are released. As a result, a sample A is subjected to the film formation of the patterns of the size nearly the same as the size of the release port 5.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、種々の試料の表面
の微小領域に特定パターン形状の成膜を行うための成膜
方法及び装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a film forming method and an apparatus for forming a film having a specific pattern on a minute area on the surface of various samples.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、電子部品・精密機械部品・医療部
品などの微小部品に成膜を行なうには、真空蒸着やスパ
ッタ成膜で行われることが一般的である。スパッタ加熱
は、図13に示すごとく、真空容器51中で、ビーム源
52からのイオンビームなどの高エネルギービームを成
膜材料からなるターゲットTに照射し、そのターゲット
Tから二次的に放出されるスパッタ粒子を被加工物Aの
表面に衝突させて付着、堆積を行う。
2. Description of the Related Art Conventionally, in order to form a film on a minute part such as an electronic part, a precision machine part and a medical part, it is generally performed by vacuum vapor deposition or sputter film formation. As shown in FIG. 13, the sputter heating is performed by irradiating a target T made of a film forming material with a high energy beam such as an ion beam from a beam source 52 in a vacuum container 51, and the target T is secondarily emitted. The sputtered particles are caused to collide with the surface of the workpiece A to be attached and deposited.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
真空蒸着又はスパッタ成膜による成膜方法では、いずれ
も被加工物の特定の表面のみを全体的に均一に成膜を行
うものであって、被加工物の任意の面あるいは位置に、
任意のパターン形状の成膜を行うことはできない。この
ため、複数の微小部品を組み合わせて高機能部品を作製
したり、複雑な形状の部品に成膜を行うことはきわめて
困難であった。
However, in all of the conventional film forming methods by vacuum vapor deposition or sputter film formation, only a specific surface of the workpiece is formed uniformly. On any surface or position of the work piece,
It is not possible to form a film in an arbitrary pattern. Therefore, it has been extremely difficult to combine a plurality of minute parts to manufacture a high-performance part or to form a film on a part having a complicated shape.

【0004】従って、本発明の目的は、微小部品の任意
の表面や場所に任意のパターン形状の成膜を行うこと及
び複数の微小物の境界部に成膜を行い接着・接合を行う
ことができる装置及び方法を提供することにある。
Therefore, an object of the present invention is to perform film formation in an arbitrary pattern shape on an arbitrary surface or place of a minute component, and to perform film formation on a boundary portion of a plurality of minute substances for adhesion / bonding. An object of the present invention is to provide a device and a method capable of doing so.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】請求項1に記載の発明
は、エネルギー粒子を生成するエネルギー粒子源と、該
エネルギー粒子の照射によってスパッタ粒子を生成する
ターゲットが一体となっていることを特徴とする成膜装
置である。これにより、装置全体を移動しても粒子源と
ターゲットの位置ずれがなく、これらの取り合いの調整
が不要であり、狭い空間での微小な試料への成膜作業に
好適である。このような小型の成膜装置をマニュピレー
ターや並進・回転移動ステージにとりつけて、試料・タ
ーゲットとの相対位置を制御しながら、もしくは、移動
しながらの成膜加工や成膜による接着・接合を行うこと
ができる。
The invention according to claim 1 is characterized in that an energetic particle source for producing energetic particles and a target for producing sputter particles by irradiation of the energetic particles are integrated. It is a film forming apparatus. As a result, there is no positional deviation between the particle source and the target even when the device is moved as a whole, and the adjustment of these components is not necessary, which is suitable for film formation work on a minute sample in a narrow space. By attaching such a small film forming device to a manipulator or a translation / rotational moving stage, the film forming process or the adhesion / joining by film forming can be performed while controlling the relative position to the sample / target or moving. be able to.

【0006】請求項2に記載の発明は、内部にプラズマ
を保持するプラズマ保持室に、該プラズマを受けてスパ
ッタ粒子を放出するターゲットを取り付けるターゲット
取付部が開口して設けられ、該保持室の上記ターゲット
取付部に対向する位置にはターゲットから発生するスパ
ッタ粒子を放出するスパッタ粒子放出孔が設けられてい
ることを特徴とする請求項1に記載の成膜装置である。
According to a second aspect of the present invention, the plasma holding chamber for holding the plasma therein is provided with a target mounting portion for mounting a target that receives the plasma and discharges sputtered particles, and the target mounting portion is provided. The film forming apparatus according to claim 1, wherein a sputtered particle emission hole for emitting sputtered particles generated from the target is provided at a position facing the target attachment portion.

【0007】この装置では、ターゲットと電極を有する
微小管等を用いて、微小領域にプラズマを形成し、ター
ゲットのスパッタ粒子を試料の微小領域に到達させ、成
膜を行う。細管などを用いて微小領域にプラズマを形成
することにより、試料の成膜対象部付近までスパッタ粒
子発生源を近付けることができる。また、細管の先端に
ターゲットが設置されているが、ターゲット付近に微小
穴が開けられており、その穴よりスパッタ粒子が放出さ
れ、試料の微小領域に成膜ができる。
In this apparatus, a microtube having a target and an electrode is used to form plasma in a micro area, and sputtered particles of the target reach the micro area of the sample to form a film. By forming plasma in a minute region using a thin tube or the like, the sputtered particle generation source can be brought close to the vicinity of the film formation target portion of the sample. Further, although the target is installed at the tip of the thin tube, minute holes are made in the vicinity of the target, and sputtered particles are emitted from the holes so that a film can be formed in a minute area of the sample.

【0008】請求項3に記載の発明は、上記保持室には
プラズマを生成するプラズマ発生室が付設されているこ
とを特徴とする請求項2に記載の成膜装置である。細管
部においてプラズマが発生しにくい様な場合では、ター
ゲットの他に電極を2つ以上使用し、それらの電極に、
高周波電界や直流電圧を印加して、プラズマを形成し、
その影響によって、下流部の細管部にも、プラズマの形
成や荷電粒子が存在し、ターゲットの衝撃を行いスパッ
タ粒子の発生を行うことを容易にすることができる。ま
た、このとき、上述以外の方法、例えば、マイクロ波の
導入によりプラズマ発生が可能である。
The invention according to claim 3 is the film forming apparatus according to claim 2, wherein the holding chamber is provided with a plasma generating chamber for generating plasma. If plasma is unlikely to be generated in the thin tube, use two or more electrodes in addition to the target,
Applying a high frequency electric field or DC voltage to form plasma,
Due to the influence, the formation of plasma and the presence of charged particles also exist in the thin tube portion in the downstream portion, and it is possible to easily generate the sputtered particles by impacting the target. At this time, plasma can be generated by a method other than the above, for example, introduction of microwaves.

【0009】請求項4に記載の発明は、エネルギービー
ム源のビーム出口の先端に、ターゲットが表面を該エネ
ルギービームのビームラインに交差するように取り付け
られ、ビーム照射により該ターゲットから生成するスパ
ッタ粒子を試料の微小領域に導くようにした請求項1に
記載の成膜装置である。
According to a fourth aspect of the present invention, the target is attached to the tip of the beam outlet of the energy beam source so that the surface intersects the beam line of the energy beam, and sputtered particles generated from the target by beam irradiation. The film forming apparatus according to claim 1, wherein the film is guided to a minute region of the sample.

【0010】この装置では、エネルギービーム源を用い
てターゲットに照射し、スパッタ粒子による成膜を行
う。エネルギービーム源としては、例えば、特願平7−
53231号に記載のエネルギービーム源などを用い
る。エネルギービーム放出口下流部に、ターゲット保持
部を細管状に形成すれば、試料の成膜部付近までターゲ
ットを近ずけることができ、ターゲットからのスパッタ
粒子を試料の特定の位置の微小領域に成膜することがで
き、また、微小物相互の境界部に成膜して接着・接合が
できる。
In this apparatus, a target is irradiated with an energy beam source to form a film by sputtering particles. As an energy beam source, for example, Japanese Patent Application No. 7-
For example, the energy beam source described in No. 53231 is used. If the target holding part is formed in a thin tubular shape downstream of the energy beam emission port, the target can be brought close to the sample deposition part, and sputtered particles from the target can be made to a minute area at a specific position of the sample. It is possible to form a film, or to form a film on the boundary between minute objects for adhesion and bonding.

【0011】さらに、ターゲット接続用の細管等に、上
流側に穴を開ければ、エネルギーの低いガス粒子を真空
容器中に拡散することができる。これにより、ビームが
ターゲットに照射される間に、低エネルギーのガス粒子
と衝突する確率が減少し、ターゲットを効率よく衝撃で
きて、スパッタ粒子の放出も効率的に行える。
Further, by forming a hole on the upstream side in the target connecting thin tube or the like, gas particles having low energy can be diffused into the vacuum container. As a result, the probability of collision with the low-energy gas particles while the beam is being applied to the target is reduced, the target can be bombarded efficiently, and sputtered particles can be released efficiently.

【0012】請求項5に記載の発明は、エネルギービー
ム源のビーム出口部に成膜・接着材料を付着させる材料
付着部が形成され、該エネルギービーム源内部で発生す
るエネルギー粒子を上記付着材料に照射してスパッタ放
出又は加熱蒸発し、該出口部より放出して試料の微小領
域に導くことを特徴とする請求項1に記載の成膜装置で
ある。
According to a fifth aspect of the present invention, a material adhering portion for adhering a film forming / adhesive material is formed at a beam exit portion of the energy beam source, and energetic particles generated inside the energy beam source are applied to the adhering material. 2. The film forming apparatus according to claim 1, wherein the film is formed by irradiating and is sputtered or heated and evaporated, and is discharged from the outlet to be guided to a minute region of the sample.

【0013】エネルギービーム源のビーム放出用電極の
内面に、接着用材料や成膜用材料を塗布もしくは付着さ
せておき、プラズマを発生させると、それらの接着性材
料や成膜用材料が加熱・スパッタ等により蒸気が発生
し、その蒸気が、ビーム放出孔より放出され、試料の任
意の場所の微小領域に成膜を行うことができる。
When an adhesive material or a film forming material is applied or attached to the inner surface of the beam emitting electrode of the energy beam source and plasma is generated, the adhesive material or the film forming material is heated or Vapor is generated by sputtering or the like, and the vapor is emitted from the beam emission hole, so that a film can be formed on a minute region at an arbitrary position of the sample.

【0014】プラズマの発生をより効率よくするため、
また、より高密度のプラズマを生成するため、高周波電
界の印加をおこなったり、収束用の陰極・陽極以外に高
周波用電界を印可するための別の電極を用いることがで
きる。また、高周波ではなく、マイクロ波の導入を行っ
て、プラズマの発生を容易にすることもできる。
In order to make plasma generation more efficient,
Further, in order to generate higher-density plasma, a high-frequency electric field can be applied, or another electrode for applying a high-frequency electric field can be used in addition to the focusing cathode / anode. Further, instead of high frequency, microwaves can be introduced to facilitate plasma generation.

【0015】請求項6に記載の発明は、上記ビーム出口
部が狭隘部を有するノズル状であることを特徴とする請
求項5に記載の成膜装置である。請求項7に記載の発明
は、上記エネルギービーム源が収束性ビームを発生する
ことを特徴とする請求項4ないし6のいずれかに記載の
成膜装置である。請求項8に記載の発明は、上記エネル
ギービーム源の、陽極及び陰極の少なくとも一方が、曲
面形状もしくは円錐形状を有することを特徴とする請求
項7に記載の成膜装置である。
According to a sixth aspect of the present invention, there is provided the film forming apparatus according to the fifth aspect, wherein the beam outlet has a nozzle shape having a narrow portion. The invention according to claim 7 is the film forming apparatus according to any one of claims 4 to 6, wherein the energy beam source generates a convergent beam. The invention according to claim 8 is the film forming apparatus according to claim 7, wherein at least one of the anode and the cathode of the energy beam source has a curved surface shape or a conical shape.

【0016】請求項9に記載の発明は、上記エネルギー
ビーム源は、高周波電界を陽極もしくは陰極のどちらか
に印加することを特徴とする請求項4ないし8のいずれ
かに記載の成膜装置である。請求項10に記載の発明
は、上記エネルギービーム源は、陽極及び陰極の間に、
高周波電界を印加するための中間電極を有することを特
徴とする請求項4ないし8のいずれかに記載の成膜装置
である。
According to a ninth aspect of the present invention, in the film forming apparatus according to any one of the fourth to eighth aspects, the energy beam source applies a high frequency electric field to either the anode or the cathode. is there. According to a tenth aspect of the invention, in the energy beam source, between the anode and the cathode,
9. The film forming apparatus according to claim 4, further comprising an intermediate electrode for applying a high frequency electric field.

【0017】請求項11に記載の発明は、ターゲットに
相対的に負の電圧を印加することを特徴とする請求項1
ないし10のいずれかに記載の成膜装置である。エネル
ギービーム放出電極の電位に比べ、相対的に負の電圧を
ターゲットに印加し、ビームの中のイオン成分をさらに
加速し、ターゲットからのスパッタ流試料を増やすこと
ができる。請求項12に記載の発明は、上記スパッタ粒
子を放出する放出孔が所定のパターンを有して形成され
ていることを特徴とする請求項1ないし11のいずれか
に記載の成膜装置である。
The invention according to claim 11 is characterized in that a relatively negative voltage is applied to the target.
The film forming apparatus as described in any one of 1 to 10. A relatively negative voltage compared to the potential of the energy beam emitting electrode can be applied to the target to further accelerate the ion component in the beam and increase the sputter flow sample from the target. The invention according to claim 12 is the film forming apparatus according to any one of claims 1 to 11, characterized in that the emission holes for emitting the sputtered particles are formed to have a predetermined pattern. .

【0018】請求項13に記載の発明は、エネルギービ
ームをターゲットに導き、ターゲットから放出されたス
パッタ粒子を被成膜基材に当てて成膜を行う成膜方法に
おいて、上記ターゲットを被成膜基材の近傍に該ターゲ
ットの表面が基材の被成膜箇所に向くように配置し、ス
パッタ粒子を該基材に局所的に曝して成膜を行なうこと
を特徴とする成膜方法である。これにより、スパッタ粒
子を不要箇所に発散させることなく、微小な基材に対し
て必要箇所のみに成膜を施すことができる。
According to a thirteenth aspect of the present invention, in the film forming method of forming a film by directing an energy beam to the target and applying the sputtered particles emitted from the target to the film forming substrate, the target is formed. A film forming method characterized in that the surface of the target is arranged in the vicinity of the base material so as to face the film forming portion of the base material, and the sputtered particles are locally exposed to the base material to form the film. . Thereby, it is possible to form a film only on a necessary portion on a minute base material without dispersing sputtered particles to an unnecessary portion.

【0019】請求項14に記載の発明は、成膜装置とし
て請求項4ないし12のいずれかに記載の成膜装置を用
いることを特徴とする請求項13に記載の成膜方法であ
る。ビーム源とターゲットが一体となっており、ビーム
とターゲットの取り合い調整が不要であるとともに、必
要箇所への迅速な移動が可能である。
According to a fourteenth aspect of the present invention, there is provided a film forming method according to the thirteenth aspect, wherein the film forming apparatus according to any one of the fourth to twelfth aspects is used as the film forming apparatus. Since the beam source and the target are integrated, it is not necessary to adjust the beam and the target, and it is possible to quickly move to the necessary place.

【0020】請求項15に記載の発明は、エネルギービ
ーム源とターゲットを別体として用いることを特徴とす
る請求項14に記載の成膜方法である。この場合は、タ
ーゲットとビーム源を別々に保持して位置調整すること
により、必要箇所のみに成膜を行なうことができる。請
求項16に記載の発明は、上記エネルギービーム源は収
束性エネルギービームを生成するものであることを特徴
とする請求項15に記載の成膜方法である。小型のエネ
ルギービーム源では、プラズマの発生機構を大きくでき
ないので、発生するビームを収束させ、ターゲットに照
射されるビーム量の効率を上げると、スパッタ粒子の量
も多くなり、効率の良いビームスパッタ成膜ができる。
The fifteenth aspect of the present invention is the film forming method according to the fourteenth aspect, wherein the energy beam source and the target are used separately. In this case, by separately holding the target and the beam source and adjusting the positions, the film formation can be performed only on the necessary portions. The invention according to claim 16 is the film forming method according to claim 15, characterized in that the energy beam source generates a convergent energy beam. With a small energy beam source, the plasma generation mechanism cannot be made large. Therefore, if the generated beam is converged and the efficiency of the beam amount irradiated to the target is increased, the amount of sputtered particles also increases, resulting in efficient beam sputtering. A film is formed.

【0021】請求項17に記載の発明は、エネルギービ
ーム源をターゲット及び/又は被成膜試料に対して移動
させつつ成膜を行なうことを特徴とする請求項13又は
14に記載の成膜方法である。請求項18に記載の発明
は、上記移動を並進・回転移動ステージにより行なうこ
とを特徴とする請求項17に記載の成膜方法である。請
求項19に記載の発明は、上記移動をマニピュレータに
より行なうことを特徴とする請求項17に記載の成膜方
法である。
The invention according to claim 17 is characterized in that the film formation is carried out while moving the energy beam source with respect to the target and / or the sample to be film-formed. Is. The invention according to claim 18 is the film forming method according to claim 17, wherein the movement is performed by a translation / rotation movement stage. The invention according to claim 19 is the film forming method according to claim 17, wherein the movement is performed by a manipulator.

【0022】請求項20に記載の発明は、エネルギービ
ーム源が複数であることを特徴とする請求項13ないし
19のいずれかに記載の成膜方法である。請求項21に
記載の発明は、ターゲットとエネルギービーム源と複数
の微小試料の相対位置移動を行い、該試料相互の境界部
に成膜して接合・接着を行うことを特徴とする請求項1
3ないし20のいずれかに記載の成膜方法である。
The invention according to claim 20 is the film forming method according to any one of claims 13 to 19, characterized in that a plurality of energy beam sources are provided. According to a twenty-first aspect of the present invention, the relative positions of the target, the energy beam source, and the plurality of minute samples are moved, and a film is formed at the boundary between the samples to bond and bond the samples.
The film forming method as described in any one of 3 to 20.

【0023】請求項22に記載の発明は、ターゲットと
試料との間に遮蔽物を設置することを特徴とする請求項
13ないし21のいずれかに記載の成膜方法である。こ
れにより、ターゲットから発生したスパッタ粒子がパタ
ーン形状を転写し、試料表面上にパターン形状の成膜が
できる。また、より微小な領域の成膜を行うため、放射
されるエネルギービームの径を制限して、ターゲットに
照射する流域を微小とすることもできる。
The invention according to claim 22 is the film forming method according to any one of claims 13 to 21, characterized in that a shield is provided between the target and the sample. As a result, the sputtered particles generated from the target transfer the pattern shape, and the patterned film can be formed on the sample surface. In addition, since the film is formed in a smaller area, the diameter of the energy beam emitted can be limited to make the flow area for irradiating the target minute.

【0024】請求項23に記載の発明は、ターゲットが
金属材料・樹脂材料・セラミック・半導体材料等、あら
ゆる材料をターゲットとして用いることができることを
特徴とする請求項13ないし22のいずれかに記載の成
膜方法である。特に、エネルギービーム源として高速原
子発生源が用いられるとき、ターゲットが金属・半導体
・絶縁物・それらの複合物のどんな材料であっても、チ
ャージアップがあっても、電気的に中性なビームなの
で、ターゲットへの照射ができ従って、成膜が可能とな
る。
The invention according to claim 23 is characterized in that the target can use any material such as a metal material, a resin material, a ceramic, a semiconductor material, etc. as the target. It is a film forming method. In particular, when a fast atom source is used as the energy beam source, no matter if the target is any material of metal, semiconductor, insulator, or composite thereof, even if there is charge up, an electrically neutral beam Therefore, the target can be irradiated and therefore the film can be formed.

【0025】[0025]

【実施例】この発明の第1の実施例の成膜装置を図1に
示す。この図に示すように、この装置は、微小領域にプ
ラズマPを発生するためのもので、大径管1の先端に、
内部にプラズマを保持する細管(プラズマ保持室)2が
設けられている。その基端に電極3が設置され、先端に
はターゲットTを保持するターゲット保持部4が開口し
て形成されている。ターゲットTは、細管2の軸線に対
して所定の角度傾斜して保持され、保持部4に対向する
側にはスパッタ粒子を放出する微小な放出孔5が形成さ
れている。このように、細管2の先端を斜面にしてター
ゲットTを設置すると、スパッタ粒子の、飛散方向と微
小穴位置を一致させやすいので、より効率的である。こ
の放出孔5は円形穴に限らず長穴やスリットでもよい。
円形穴の直径やスリットの幅は、1μmから100μm
とする。
EXAMPLE FIG. 1 shows a film forming apparatus according to a first example of the present invention. As shown in this figure, this device is for generating plasma P in a minute area, and is provided at the tip of the large-diameter tube 1.
A thin tube (plasma holding chamber) 2 for holding plasma is provided inside. The electrode 3 is installed at the base end thereof, and the target holding portion 4 for holding the target T is opened and formed at the tip end. The target T is held by being inclined at a predetermined angle with respect to the axis of the thin tube 2, and a minute emission hole 5 for emitting sputtered particles is formed on the side facing the holding portion 4. As described above, when the target T is installed with the tip end of the thin tube 2 inclined, the scattering direction of the sputtered particles and the position of the minute hole are easily matched, which is more efficient. The discharge hole 5 is not limited to a circular hole, but may be an elongated hole or a slit.
The diameter of the circular hole and the width of the slit are from 1 μm to 100 μm
And

【0026】この構成の成膜装置において、成膜を行な
うには、電極3に電源6により誘導結合型高周波電界や
容量結合型高周波電界を印加し、ターゲットTに電源7
により相対的に負の500V〜約5kV程度の高電圧を
印加する。すると、プラズマP中の荷電粒子の内、正の
イオンが電界によって加速され、ターゲットTに衝撃
し、ターゲットTからターゲット材料を構成する原子や
分子のスパッタ粒子が放出される。これにより、試料A
にはおおよそスリットや円形穴と同様の寸法のパターン
の成膜が成される。
In the film forming apparatus having this structure, in order to form a film, an inductively coupled high frequency electric field or a capacitively coupled high frequency electric field is applied to the electrode 3 by the power source 6 and the power source 7 is applied to the target T.
Therefore, a relatively negative high voltage of about 500 V to about 5 kV is applied. Then, among the charged particles in the plasma P, positive ions are accelerated by the electric field and bombard the target T, and sputtered particles of atoms and molecules that form the target material are emitted from the target T. As a result, sample A
A film having a pattern approximately similar to a slit or a circular hole is formed on.

【0027】このとき、試料AとターゲットTとの位置
関係は、固定である必要はなく、マニュピレータや回転
・並進ステージにビーム源もしくは試料Aを設置して、
試料Aの任意の面や場所に成膜を行うこともできる。
At this time, the positional relationship between the sample A and the target T does not have to be fixed, and the beam source or the sample A is installed on a manipulator or a rotation / translation stage.
The film can be formed on any surface or place of the sample A.

【0028】図2は、細管2にプラズマPを発生させに
くい場合に好適な実施例である。すなわち、上流側の大
径管1内に他の電極8を設け、細管2よりも大きい体積
領域でプラズマPを発生させる。これによって荷電粒子
が大量に発生するため、細管2内にもプラズマPが発生
しやすくするものである。図の例では、上流電極8に電
源9により高周波電圧を印加し、下流電極3をアース
し、ターゲットTに負の高電圧を印加する。
FIG. 2 shows a preferred embodiment when it is difficult to generate plasma P in the thin tube 2. That is, another electrode 8 is provided in the large diameter tube 1 on the upstream side, and the plasma P is generated in a volume region larger than that of the thin tube 2. As a result, a large amount of charged particles are generated, so that the plasma P is easily generated in the thin tube 2. In the illustrated example, a high frequency voltage is applied to the upstream electrode 8 by the power source 9, the downstream electrode 3 is grounded, and a high negative voltage is applied to the target T.

【0029】図3は、この発明の他の実施例の成膜装置
を示す。筒状ビーム源10の先端にターゲットTが、ビ
ーム源10のビーム放出電極側に一体にして設置されて
いる。図3の例では、(b)に示すように、ビーム放出
電極11に細管12が取り付けられており、その細管1
2の先端に微小なターゲットTが設置されている。ビー
ム源10は周知のものでよく、また、発明者らの発明し
た特願平7−53231号に記載のビーム源と同様であ
っても良い。
FIG. 3 shows a film forming apparatus according to another embodiment of the present invention. A target T is integrally installed at the tip of the cylindrical beam source 10 on the beam emission electrode side of the beam source 10. In the example of FIG. 3, a thin tube 12 is attached to the beam emitting electrode 11 as shown in FIG.
A minute target T is installed at the tip of 2. The beam source 10 may be a well-known one and may be the same as the beam source described in Japanese Patent Application No. 7-53231 invented by the inventors.

【0030】このとき、細管12が絶縁物の場合と導電
物である場合が考えられる。導電物である場合は、細管
12及びターゲットTがビーム放出電極11と同電位に
なる。このときは、ビーム放出電極11によって加速さ
れ、エネルギーを増したビームがターゲットTを衝撃
し、ターゲット構成粒子がスパッタされる。
At this time, the thin tube 12 may be an insulator or a conductor. When it is a conductive material, the thin tube 12 and the target T have the same potential as the beam emission electrode 11. At this time, the beam that has been accelerated by the beam emission electrode 11 and has increased energy bombards the target T, and the target constituent particles are sputtered.

【0031】一方、細管12が絶縁物の場合は、ターゲ
ットTは、ビーム放出電極11と同電位である必要はな
いので、例えば、ビーム放出電極11よりも相対的に負
の電位を印加することができる。このときは、ビームの
内、正のイオンビームはさらにエネルギーの高い状態で
ターゲットTを衝撃することができ、それにより、効率
的にスパッタ粒子を大量に放出することができる。
On the other hand, when the thin tube 12 is an insulator, the target T does not have to have the same potential as the beam emission electrode 11, so that a relatively negative potential is applied to the target T, for example. You can At this time, of the beams, the positive ion beam can strike the target T in a state where the energy is even higher, whereby a large amount of sputtered particles can be efficiently emitted.

【0032】細管12の先端部には、(b)に示すよう
に、ターゲットT付近にスリットや円形穴の放出孔13
が開いており、スパッタ粒子を試料Aの局所領域に到達
させて成膜する。この様に、スパッタ粒子を放出する先
端部が微小であるので、微小な試料Aのごく近傍までス
パッタ粒子源が接近することができ、より精度の高い成
膜や成膜接着ができる。
At the tip of the thin tube 12, as shown in (b), a discharge hole 13 having a slit or a circular hole near the target T is formed.
Is opened, and the sputtered particles reach the local region of the sample A to form a film. In this way, since the tip end portion for emitting the sputtered particles is minute, the sputtered particle source can be brought close to the minute sample A, and more precise film formation and film formation adhesion can be performed.

【0033】ターゲットTの材料としては、アルミ、
銅、クロム、タングステン、ニッケルなどの導電物、樹
脂、接着剤、セラミック、テフロンなどの絶縁物、若し
くはSi、GaAs、SiO2などの半導体材料やMo
2などの潤滑材料、又はそれらの複合材料などを用い
ることができる。
The material of the target T is aluminum,
Conductive materials such as copper, chromium, tungsten and nickel, insulating materials such as resins, adhesives, ceramics, Teflon, etc., or semiconductor materials such as Si, GaAs, SiO 2 and Mo.
A lubricating material such as S 2 or a composite material thereof can be used.

【0034】図4は、図3の場合と、おおよそ同様であ
るが、ターゲットT自体をビーム放出電極として用いて
いる場合である。例えば、銅やアルミな導電性材料を先
端が細くなるように形成し、ビーム源10の下流部に設
置してある。この装置において放電を行なうと、ビーム
がターゲット電極14を衝撃し、先端部の放出孔15か
らスパッタされた粒子が放出され、試料Aの微小領域に
成膜や接着を行う。
FIG. 4 is similar to the case of FIG. 3 except that the target T itself is used as a beam emitting electrode. For example, a conductive material such as copper or aluminum is formed to have a thin tip and is installed in the downstream portion of the beam source 10. When discharge is performed in this apparatus, the beam impacts the target electrode 14, and the sputtered particles are emitted from the emission hole 15 at the tip portion to form a film or adhere to a minute area of the sample A.

【0035】穴径やスリット幅は、1μm〜100μm
程度である。従って、試料Aに成膜される幅や径が1μ
m〜100μmのパターンの成膜が達成される。図3及
び図4に共通のことであるが、細管12やターゲット電
極14にガス抜き用の穴を設けておくと、先端部の圧力
を下げることができ、ビームが失活される度合いを減少
することができる。
The hole diameter and slit width are 1 μm to 100 μm
It is a degree. Therefore, the width and diameter of the film formed on sample A is 1μ.
A film having a pattern of m to 100 μm is achieved. As is common to FIG. 3 and FIG. 4, when the thin tube 12 and the target electrode 14 are provided with holes for degassing, the pressure at the tip can be lowered, and the degree of deactivation of the beam can be reduced. can do.

【0036】図5は、この発明のさらに他の実施例であ
る。この例では、ビーム源10の下流側電極20に、入
口と出口の間が狭隘部21となったジェットノズルの形
状をした放出孔22が設けられている。そして、(b)
に示すように、放出孔22の狭隘部21の手前側のビー
ムが衝撃する部分21aに、成膜や接着用の材料23を
付着させておく。このような構成においては、ビームに
よってスパッタされた粒子や、衝撃加熱によって蒸気と
なったガス粒子が、アルゴンなどの導入気体と混合され
て下流に放出される。そして、試料Aの微小領域に成膜
や接着を行なうことができる。
FIG. 5 shows still another embodiment of the present invention. In this example, the downstream electrode 20 of the beam source 10 is provided with an emission hole 22 in the shape of a jet nozzle having a narrow portion 21 between the inlet and the outlet. And (b)
As shown in, a material 23 for film formation or adhesion is attached to a portion 21a on the front side of the narrow portion 21 of the emission hole 22 where the beam impacts. In such a configuration, particles sputtered by the beam and gas particles turned into vapor by impact heating are mixed with an introduction gas such as argon and discharged downstream. Then, film formation and adhesion can be performed on the minute area of the sample A.

【0037】この場合は、ガス状態の噴流となって試料
Aに照射されるので、スパッタ粒子による成膜よりも低
エネルギー粒子の成膜となる。また、図には示していな
いが、成膜領域をさらに小さくするため、下流電極と試
料Aの間にパターン穴の開いたマスクを設置してもよ
い。例えば、穴径が0.5mmのノズルで、穴径が10
μmのマスクを用いると、径が約10μm程度の成膜が
できる。
In this case, since the sample A is irradiated with a jet flow in a gas state, the low energy particles are formed as compared with the film formed by the sputtered particles. Although not shown in the figure, a mask having a pattern hole may be provided between the downstream electrode and the sample A in order to further reduce the film formation area. For example, a nozzle with a hole diameter of 0.5 mm and a hole diameter of 10
If a mask of μm is used, a film having a diameter of about 10 μm can be formed.

【0038】上記の実施例は、いずれもビーム発生源と
ターゲットTを一体としたものであるが、以下に示すの
は、ビーム発生源とターゲットTを別体とした実施例で
ある。すなわち、ターゲットTを被成膜試料Aの近傍に
その表面が試料Aの被成膜箇所に向くように配置し、こ
のターゲットTから離れた位置にビーム発生源30を配
置してエネルギービームを照射し、生成するスパッタ粒
子を試料Aに局所的に当てて成膜を行なうものである。
このようにすると、ビーム発生源30がスパッタにより
汚染することがなく、長期に安定な稼動が行われる。
In each of the above embodiments, the beam generating source and the target T are integrated, but the following is an embodiment in which the beam generating source and the target T are separate. That is, the target T is arranged in the vicinity of the sample A to be film-formed so that the surface thereof faces the film-formation site of the sample A, and the beam generation source 30 is arranged at a position distant from the target T to irradiate the energy beam. Then, the sputtered particles generated are locally applied to the sample A to form a film.
By doing so, the beam generation source 30 is not contaminated by the spatter, and stable operation is performed for a long period of time.

【0039】図6ないし図9は、ビーム発生源30がタ
ーゲットTの上に焦点を結ぶように収束ビームを発生す
るものである。これらの例では、上流側の電極31及び
ビーム放出電極32の形状を工夫しているものである。
例えば、図6では、収束点を中心とする球面状に電極表
面の形状を加工し、その表面にビーム放出孔33を設け
てある。このような構成においては、荷電粒子が平行に
加速されてビームとして取り出される場合に比べて、タ
ーゲットT上に照射されるビームの密度を高くすること
ができる。従って、スパッタ粒子密度も高くできるた
め、局所的な成膜や接着を効率的に行なうことが可能と
なる。
6 to 9 show that the beam generation source 30 generates a convergent beam so that the beam is focused on the target T. In these examples, the shapes of the electrode 31 and the beam emission electrode 32 on the upstream side are devised.
For example, in FIG. 6, the shape of the electrode surface is processed into a spherical shape centered on the convergence point, and the beam emission hole 33 is provided on the surface. In such a configuration, the density of the beam with which the target T is irradiated can be increased as compared with the case where the charged particles are accelerated in parallel and extracted as a beam. Therefore, since the sputtered particle density can be increased, local film formation and adhesion can be efficiently performed.

【0040】また、収束性ビームであることの他の作用
効果として、ビーム放出電極32とターゲットTとの間
隔を調整することにより、ビームがターゲットTに照射
される領域や密度を制御することができる。従って、ス
パッタ率の異なる材料や成膜領域を制御したい場合には
有効である。実際には、例えば、石英やパイレックスの
放電管に、ステンレスやグラファイト製の電極を設置す
る。このとき、放電管内径が、0.1mm〜10mmの
ものを用いることができる。
Further, as another function and effect of being a convergent beam, by adjusting the distance between the beam emitting electrode 32 and the target T, it is possible to control the area or density at which the beam is irradiated on the target T. it can. Therefore, it is effective when it is desired to control materials having different sputter rates or film forming regions. Actually, for example, an electrode made of stainless steel or graphite is installed in a quartz or Pyrex discharge tube. At this time, a discharge tube having an inner diameter of 0.1 mm to 10 mm can be used.

【0041】図6において、ビーム放出電極32の球面
状表面の作製が困難である場合は、図7に示すように、
ビーム放出電極32aを先鋭化することもできる。これ
によっても、電界が集中しやすくなって、イオンの加速
方向が、先鋭化した部分に集中し、ビームが収束する。
In FIG. 6, when it is difficult to form the spherical surface of the beam emitting electrode 32, as shown in FIG.
The beam emission electrode 32a can be sharpened. This also makes it easier for the electric field to concentrate, the ion acceleration direction is concentrated in the sharpened portion, and the beam is converged.

【0042】図8は、上流側電極に電源34により高周
波電界を印加する場合である。これは、前述の収束性小
型ビーム源30の放電が起こりにくい場合に、高周波電
圧を上流側電極に印加することによって、放電を起こし
易くするものである。そのとき、ビーム放出電極には、
プラズマP電位に比べ相対的に負の高電圧を印加する
と、プラズマP中の正イオンは、ビーム放出電極方向に
加速され、収束性ビーム発生することができる。
FIG. 8 shows a case where a high frequency electric field is applied to the upstream electrode by the power source 34. This is to facilitate the occurrence of discharge by applying a high frequency voltage to the upstream electrode when the above-mentioned convergent small beam source 30 is unlikely to discharge. At that time, the beam emission electrode
When a high voltage relatively negative to the plasma P potential is applied, the positive ions in the plasma P are accelerated toward the beam emission electrode and a convergent beam can be generated.

【0043】図9も、同様に放電が起こりにくい場合
に、新たに中間電極35を設け、電源36により誘導結
合型高周波電圧や容量結合型高周波電圧を印加して放電
が起こり易くするものである。なお、これら高周波電圧
の代わりに、マイクロ波を導入することにより、放電を
起こしやすくすることもできる。
Similarly, in FIG. 9, when discharge is unlikely to occur, an intermediate electrode 35 is newly provided and a power source 36 applies an inductively coupled high frequency voltage or a capacitively coupled high frequency voltage to facilitate discharge. . It should be noted that it is possible to facilitate the occurrence of discharge by introducing microwaves instead of these high frequency voltages.

【0044】図10は、図6ないし図9で説明したよう
な小型のビーム源30を用いてターゲットTや試料Aに
対して相対移動を容易にしたもので、試料A、ターゲッ
トT及びビーム発生源をそれぞれ適当な手段で回転、並
進等を行ないながらビームを照射して成膜を行なう。従
って、微小ターゲットTを試料Aの近傍に設置して、試
料Aの任意の場所や面に任意のパターンの成膜を容易に
行うことができる。また、図に示すように、複数のマイ
クロ部品の接合部や境界部に成膜を行って、固着や接着
を行うことができる。例えば、径が10nm〜1mm程
度のタングステンやステンレスやチタンなどのマイクロ
円柱部品A1をポリイミドやシリコン基板A2に密着させ
て、その境界部に、成膜接着を行うことができる。
FIG. 10 shows an example in which the small beam source 30 as described with reference to FIGS. 6 to 9 is used to facilitate relative movement with respect to the target T and the sample A. A film is formed by irradiating a beam while rotating and translating each source by an appropriate means. Therefore, the minute target T can be installed in the vicinity of the sample A to easily form a film with an arbitrary pattern on an arbitrary place or surface of the sample A. Further, as shown in the drawing, a film can be formed on a joint portion or a boundary portion of a plurality of micro components for fixation or adhesion. For example, a micro columnar component A 1 such as tungsten, stainless steel, or titanium having a diameter of about 10 nm to 1 mm can be brought into close contact with the polyimide or silicon substrate A 2 , and film-forming adhesion can be performed at the boundary portion.

【0045】このとき、基板A2に、組立用の穴を予め
開けておき、組立を行ってから成膜接着を行うこともあ
る。また、この様な作業を効率的に行うために、ターゲ
ットT・ビーム源30・試料Aの相対位置関係を、マニ
ュピレータや回転・並進ステージによって位置制御して
もよい。また、光学顕微鏡・操作型電子顕微鏡・レーザ
ー顕微鏡等によって、相対位置関係や成膜状況を観察で
きるようなシステムを用いることによってより効率的に
作業が行える。
At this time, a hole for assembling may be preliminarily formed in the substrate A 2 , and the film may be bonded after the assembling. Further, in order to perform such work efficiently, the relative positional relationship between the target T, the beam source 30, and the sample A may be position-controlled by a manipulator or a rotation / translation stage. Further, the work can be performed more efficiently by using a system capable of observing the relative positional relationship and the film formation state with an optical microscope, an operation electron microscope, a laser microscope, or the like.

【0046】図11は、小型のビーム源40の下流に微
小ターゲットTを設置して、スパッタ成膜を行うとき、
試料AとターゲットTの間に、パターン穴のあいたマス
ク41を設置することにより、微小パターン形状の成膜
を達成するものである。例えば、ビーム径を10nm〜
1mmとして、クロムの微小ターゲットTを用い、Si
2の微小試料Aの多面にパターン成膜を行うとき、あ
るいは複数の微小部品の成膜接着を行うときには、ター
ゲットTと試料Aとの間にパターン穴の開いたマスクを
設置してパターン成膜を行う。また、例えば複数のマイ
クロ半導体デアイス部品の表面に金のパターン成膜を行
い、これらの部品どうしを密着させ、加熱して、拡散接
合を行ったり、デバイス間の回路接合を行うことができ
る。
FIG. 11 shows that when a small target T is installed downstream of the small beam source 40 and sputtering film formation is performed,
By providing a mask 41 having a pattern hole between the sample A and the target T, a film having a fine pattern shape is achieved. For example, the beam diameter is 10 nm
1 mm, using a fine target T of chromium, Si
When performing pattern film formation on the multiple surfaces of the minute sample A of O 2 or when performing film formation adhesion of a plurality of minute parts, a mask with a pattern hole is set between the target T and the sample A to form a pattern. Do the membrane. Further, for example, a gold pattern film may be formed on the surfaces of a plurality of micro-semiconductor deice parts, and these parts may be brought into close contact with each other and heated to perform diffusion bonding or circuit bonding between devices.

【0047】図12は、3次元微小構造物の局所にマイ
クロパターン形状の配線成膜を行う実施例である。これ
には、図3、図4及び図5に示す小型ビーム源10を用
いた方式を利用する。ターゲットTからのスパッタ粒子
を放出孔13,15が配線パターンとなっており、その
パターン穴を通過したスパッタ粒子が、微小平行平板構
造の試料A3に成膜される。この素子は微小力歪みセン
サ機能を持つ。この場合、試料A3は、ワイヤカットで
作製された微小構造体で、幅100μm,長さ400μ
m,厚さ10μmである。
FIG. 12 shows an embodiment in which the wiring of a micropattern is formed locally on the three-dimensional microstructure. For this, the method using the small beam source 10 shown in FIGS. 3, 4 and 5 is used. The emission holes 13 and 15 for emitting sputtered particles from the target T form a wiring pattern, and the sputtered particles that have passed through the pattern holes are deposited on the sample A 3 having a fine parallel plate structure. This element has a micro force strain sensor function. In this case, the sample A 3 is a microstructure manufactured by wire cutting and has a width of 100 μm and a length of 400 μm.
m, thickness 10 μm.

【0048】このような平行平板構造の試料A3におい
ては、微小力によって微小歪みが生じると、成膜された
銅やアルミなどの導電性成膜配線が歪み抵抗線として作
用し、微小歪みによる抵抗変化を示す。その出力をと
り、平行平板構造に加えられた微小力と歪み抵抗変化の
関係を予め校正しておくと、微小力センサとして用いる
ことができるのである。
In the sample A 3 having such a parallel plate structure, when a minute force causes a minute strain, the formed conductive wiring of copper or aluminum acts as a strain resistance wire, and the minute strain causes the strain. Shows resistance change. By taking the output and calibrating the relationship between the minute force applied to the parallel plate structure and the strain resistance change in advance, it can be used as a minute force sensor.

【0049】[0049]

【発明の効果】以上、説明したように、本発明による
と、小型のエネルギービーム源と微小試料を一体にし
て、もしくはターゲットのみを試料近傍に設置して、試
料の近傍において、スパッタ粒子を微小領域に供給し
て、微小領域の成膜を実現できるため、上述したよう
な、試料の任意の面や場所における微小パターン成膜や
複数の微小部品の接合部や密着境界部に成膜を行い、効
率的に成膜接着を行うことができる。
As described above, according to the present invention, a small energy beam source and a micro sample are integrated or only a target is installed in the vicinity of the sample, and sputtered particles are reduced in the vicinity of the sample. Since it can be supplied to an area to realize film formation in a minute area, it is possible to perform film formation in a minute pattern on an arbitrary surface or place of a sample as described above, or at a joint or a contact boundary of a plurality of minute parts. Thus, film formation and adhesion can be efficiently performed.

【0050】従って、従来のスパッタ成膜装置では、困
難であった微小試料の任意の面や場所の3次元・多面に
おけるパターン状の成膜や、微小試料の接着や固着、接
合等の加工を実現することができ、半導体の補修や回路
素子の配線修復・接合やマイクロマシニング技術・産業
分野において大変有意義である。
Therefore, in the conventional sputtering film forming apparatus, it is difficult to perform the pattern-like film forming on the three-dimensional / multi-face of an arbitrary surface or place of a minute sample, and the processing such as adhesion, fixing or joining of the minute sample. It can be realized and is very significant in semiconductor repair, wiring repair / bonding of circuit elements, micromachining technology, and industrial fields.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】この発明の、第1実施例の成膜装置を部分的に
示す断面図である。
FIG. 1 is a sectional view partially showing a film forming apparatus according to a first embodiment of the present invention.

【図2】この発明の、第2実施例の成膜装置を部分的に
示す断面図である。
FIG. 2 is a sectional view partially showing a film forming apparatus according to a second embodiment of the present invention.

【図3】この発明の、第3実施例の成膜装置を示す断面
図である。
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a film forming apparatus of a third embodiment of the present invention.

【図4】この発明の、第4実施例の成膜装置を示す断面
図である。
FIG. 4 is a sectional view showing a film forming apparatus of a fourth embodiment of the present invention.

【図5】この発明の、第5実施例の成膜装置を示す断面
図である。
FIG. 5 is a sectional view showing a film forming apparatus of a fifth embodiment of the present invention.

【図6】この発明の、第6実施例の成膜装置を示す断面
図である。
FIG. 6 is a sectional view showing a film forming apparatus of a sixth embodiment of the present invention.

【図7】この発明の、第7実施例の成膜装置を示す断面
図である。
FIG. 7 is a sectional view showing a film forming apparatus of a seventh embodiment of the present invention.

【図8】この発明の、第8実施例の成膜装置を示す断面
図である。
FIG. 8 is a sectional view showing a film forming apparatus of an eighth embodiment of the present invention.

【図9】この発明の、第9実施例の成膜装置を示す断面
図である。
FIG. 9 is a sectional view showing a film forming apparatus of a ninth embodiment of the present invention.

【図10】この発明の成膜方法の実施例を示す斜視図で
ある。
FIG. 10 is a perspective view showing an embodiment of the film forming method of the present invention.

【図11】この発明の成膜方法の他の実施例を示す断面
図である。
FIG. 11 is a cross-sectional view showing another embodiment of the film forming method of the present invention.

【図12】この発明の成膜方法のさらに他の実施例を示
す斜視図である。
FIG. 12 is a perspective view showing still another embodiment of the film forming method of the present invention.

【図13】従来のスパッタ成膜の方法を示す図である。FIG. 13 is a diagram showing a conventional sputtering film forming method.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 大径管 2,12 細管(プラズマ保持室) 3,8,20,31 電極 4 保持部 5,13,15,22 放出孔 6,7,9,34,36 電源 10,30,40 ビーム源 11,32,32a ビーム放出電極 14 ターゲット電極 21 狭隘部 21a 材料付着部 23 接着材料 33 ビーム放出孔 35 中間電極 41 マスク A 試料 T ターゲット P プラズマ 1 large diameter tube 2,12 thin tube (plasma holding chamber) 3,8,20,31 electrode 4 holding part 5,13,15,22 emission hole 6,7,9,34,36 power supply 10,30,40 beam source 11, 32, 32a Beam emission electrode 14 Target electrode 21 Narrow part 21a Material adhering part 23 Adhesive material 33 Beam emission hole 35 Intermediate electrode 41 Mask A Sample T Target P Plasma

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H05H 1/26 H05H 1/26 (72)発明者 一木 克則 神奈川県藤沢市本藤沢4丁目2番1号 株 式会社荏原総合研究所内 (72)発明者 畑村 洋太郎 東京都文京区小日向2丁目12番11号 (72)発明者 中尾 政之 千葉県松戸市新松戸4−272 D−805─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification number Internal reference number FI Technical display location H05H 1/26 H05H 1/26 (72) Inventor Katsunori Ichiki 4-chome, Fujisawa, Kanagawa Prefecture No. 1 Incorporated EBARA Research Institute (72) Inventor Yotaro Hatamura 2-12-11 Kohinata, Bunkyo-ku, Tokyo (72) Inventor Masayuki Nakao 4-272 Shin-Matsudo, Matsudo-shi, Chiba D-805

Claims (23)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 エネルギー粒子を生成するエネルギー粒
子源と、該エネルギー粒子の照射によってスパッタ粒子
を生成するターゲットが一体となっていることを特徴と
する成膜装置。
1. A film forming apparatus, wherein an energetic particle source for producing energetic particles and a target for producing sputter particles by irradiation of the energetic particles are integrated.
【請求項2】 内部にプラズマを保持するプラズマ保持
室に、該プラズマを受けてスパッタ粒子を放出するター
ゲットを取り付けるターゲット取付部が開口して設けら
れ、該保持室の上記ターゲット取付部に対向する位置に
はターゲットから発生するスパッタ粒子を放出するスパ
ッタ粒子放出孔が設けられていることを特徴とする請求
項1に記載の成膜装置。
2. A plasma holding chamber for holding plasma therein is provided with a target mounting portion for mounting a target that receives the plasma and emits sputtered particles, and faces the target mounting portion of the holding chamber. The film forming apparatus according to claim 1, wherein a sputtered particle emission hole for emitting sputtered particles generated from the target is provided at the position.
【請求項3】 上記保持室にはプラズマを生成するプラ
ズマ発生室が付設されていることを特徴とする請求項2
に記載の成膜装置。
3. The plasma generating chamber for generating plasma is attached to the holding chamber.
3. The film forming apparatus according to item 1.
【請求項4】 エネルギービーム源のビーム出口の先端
に、ターゲットが表面を該エネルギービームのビームラ
インに交差するように取り付けられ、ビーム照射により
該ターゲットから生成するスパッタ粒子を試料の微小領
域に導く導出部が設けられていることを特徴とする請求
項1に記載の成膜装置。
4. A target is attached to the tip of the beam outlet of the energy beam source so that the surface intersects the beam line of the energy beam, and the sputtered particles generated from the target by the beam irradiation are guided to a minute region of the sample. The film forming apparatus according to claim 1, further comprising a lead-out section.
【請求項5】 エネルギービーム源のビーム出口部に成
膜・接着材料を付着させる材料付着部が形成され、該エ
ネルギービーム源内部で発生するエネルギー粒子を上記
付着材料に照射してスパッタ放出又は加熱蒸発し、該出
口部より放出して試料の微小領域に導くことを特徴とす
る請求項1に記載の成膜装置。
5. A material adhering portion for adhering a film forming / adhesive material is formed at a beam exit portion of the energy beam source, and the adhering material is irradiated with energetic particles generated inside the energy beam source to sputter or heat. The film forming apparatus according to claim 1, wherein the film forming apparatus is vaporized and discharged from the outlet to be guided to a minute area of the sample.
【請求項6】 上記ビーム出口部が狭隘部を有するノズ
ル状であることを特徴とする請求項5に記載の成膜装
置。
6. The film forming apparatus according to claim 5, wherein the beam outlet has a nozzle shape having a narrow portion.
【請求項7】 上記エネルギービーム源が収束性ビーム
を発生することを特徴とする請求項4ないし6のいずれ
かに記載の成膜装置。
7. The film forming apparatus according to claim 4, wherein the energy beam source generates a convergent beam.
【請求項8】 上記エネルギービーム源の、陽極及び陰
極の少なくとも一方が、曲面形状もしくは円錐形状を有
することを特徴とする請求項7に記載の成膜装置。
8. The film forming apparatus according to claim 7, wherein at least one of the anode and the cathode of the energy beam source has a curved surface shape or a conical shape.
【請求項9】 上記エネルギービーム源は、高周波電界
を陽極もしくは陰極のどちらかに印加することを特徴と
する請求項4ないし8のいずれかに記載の成膜装置。
9. The film forming apparatus according to claim 4, wherein the energy beam source applies a high frequency electric field to either the anode or the cathode.
【請求項10】 上記エネルギービーム源は、陽極及び
陰極の間に、高周波電界を印加するための中間電極を有
することを特徴とする請求項4ないし8のいずれかに記
載の成膜装置。
10. The film forming apparatus according to claim 4, wherein the energy beam source has an intermediate electrode for applying a high frequency electric field between an anode and a cathode.
【請求項11】 ターゲットに相対的に負の電圧を印加
することを特徴とする請求項1ないし10のいずれかに
記載の成膜装置。
11. The film forming apparatus according to claim 1, wherein a relatively negative voltage is applied to the target.
【請求項12】 上記スパッタ粒子を放出する放出孔が
所定のパターンを有して形成されていることを特徴とす
る請求項1ないし11のいずれかに記載の成膜装置。
12. The film forming apparatus according to claim 1, wherein the emission holes for emitting the sputtered particles are formed to have a predetermined pattern.
【請求項13】 エネルギービームをターゲットに導
き、ターゲットから放出されたスパッタ粒子を被成膜基
材に当てて成膜を行う成膜方法において、 上記ターゲットを被成膜基材の近傍に該ターゲットの表
面が基材の被成膜箇所に向くように配置し、スパッタ粒
子を該基材に局所的に曝して成膜を行なうことを特徴と
する成膜方法。
13. A film forming method for forming a film by directing an energy beam to a target and applying sputtered particles emitted from the target to the film forming substrate, wherein the target is provided near the film forming substrate. The film forming method is characterized in that the surface of the substrate is arranged so as to face the film formation site of the base material, and the sputtered particles are locally exposed to the base material to form the film.
【請求項14】 成膜装置として請求項4ないし12の
いずれかに記載の成膜装置を用いることを特徴とする請
求項13に記載の成膜方法。
14. The film forming method according to claim 13, wherein the film forming apparatus according to any one of claims 4 to 12 is used as the film forming apparatus.
【請求項15】 エネルギービーム源とターゲットを別
体として用いることを特徴とする請求項14に記載の成
膜方法。
15. The film forming method according to claim 14, wherein the energy beam source and the target are used as separate bodies.
【請求項16】 上記エネルギービーム源は収束性エネ
ルギービームを生成するものであることを特徴とする請
求項15に記載の成膜方法。
16. The film forming method according to claim 15, wherein the energy beam source generates a convergent energy beam.
【請求項17】 エネルギービーム源をターゲット及び
/又は被成膜試料に対して移動させつつ成膜を行なうこ
とを特徴とする請求項13又は14に記載の成膜方法。
17. The film forming method according to claim 13, wherein the film formation is performed while moving the energy beam source with respect to the target and / or the sample to be formed.
【請求項18】 上記移動を並進・回転移動ステージに
より行なうことを特徴とする請求項17に記載の成膜方
法。
18. The film forming method according to claim 17, wherein the movement is performed by a translation / rotation movement stage.
【請求項19】 上記移動をマニピュレータにより行な
うことを特徴とする請求項17に記載の成膜方法。
19. The film forming method according to claim 17, wherein the moving is performed by a manipulator.
【請求項20】 エネルギービーム源が複数であること
を特徴とする請求項13ないし19のいずれかに記載の
成膜方法。
20. The film forming method according to claim 13, wherein there are a plurality of energy beam sources.
【請求項21】 ターゲットとエネルギービーム源と複
数の微小試料の相対位置移動を行い、該試料相互の境界
部に成膜して接合・接着を行うことを特徴とする請求項
13ないし20のいずれかに記載の成膜方法。
21. The target, the energy beam source, and a plurality of micro-samples are moved relative to each other, and a film is formed at the boundary between the samples to bond and bond them. The film-forming method as described in 1.
【請求項22】 ターゲットと試料との間に遮蔽物を設
置することを特徴とする請求項13ないし21のいずれ
かに記載の成膜方法。
22. The film forming method according to claim 13, wherein a shield is provided between the target and the sample.
【請求項23】 ターゲットが金属材料・樹脂材料・セ
ラミック・半導体材料等、あらゆる材料をターゲットと
して用いることができることを特徴とする請求項13な
いし22のいずれかに記載の成膜方法。
23. The film forming method according to claim 13, wherein the target can be any material such as a metal material, a resin material, a ceramic material, or a semiconductor material.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2000079843A1 (en) * 1999-06-23 2000-12-28 Skion Corporation Apparatus for plasma treatment using capillary electrode discharge plasma shower
WO2002071438A3 (en) * 2001-03-02 2003-03-06 Plasmion Corp Capillary discharge plasma apparatus and method for surface treatment using the same
JP2017091898A (en) * 2015-11-13 2017-05-25 株式会社日本製鋼所 Plasma generation unit and plasma sputtering device

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