JPS5913067A - 薄膜生成方法 - Google Patents

薄膜生成方法

Info

Publication number
JPS5913067A
JPS5913067A JP12231082A JP12231082A JPS5913067A JP S5913067 A JPS5913067 A JP S5913067A JP 12231082 A JP12231082 A JP 12231082A JP 12231082 A JP12231082 A JP 12231082A JP S5913067 A JPS5913067 A JP S5913067A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
substrate
thin film
ion
electric field
residual stress
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP12231082A
Other languages
English (en)
Other versions
JPH0138871B2 (ja
Inventor
Hiroshi Takeuchi
寛 竹内
Yoshiaki Maruno
丸野 義明
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority to JP12231082A priority Critical patent/JPS5913067A/ja
Publication of JPS5913067A publication Critical patent/JPS5913067A/ja
Publication of JPH0138871B2 publication Critical patent/JPH0138871B2/ja
Granted legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/24Vacuum evaporation
    • C23C14/32Vacuum evaporation by explosion; by evaporation and subsequent ionisation of the vapours, e.g. ion-plating

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physical Vapour Deposition (AREA)

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 本発明はイオンブレーティング法、イオンビーム法など
のイオン化した粒子を用いる物理的気相成長法(以下p
vnと略す)によって基板上に所望の薄膜を生成する薄
膜生成法に関するものである0 従来例の構成とその問題点 一般に、PVD法はドライメッキ技術として無公害性1
作業性など種々の長所を有し、多くの産2ページ 業分野で応用されている薄膜生成技術として知られてい
る。中でも、粒子をイオン化して生成させる方法は、基
板との付着強度、膜質などの点で多くの長所、411F
徴を備えた薄膜生成法として注目され、実用が成されて
いる。このような方法で生成された薄膜には、格子欠陥
1表面張力、相転位など種々の要因によって内部応力が
発生する。また、この内部応力は生成膜の材料、膜厚の
他、生成条件によっても応力の強さ、方向が変化するこ
とが知られている。そして、このような応力を含んだ薄
膜を用いた場合、外部から加わる力や熱によって応力の
バランスが崩れ、薄膜の変形や割れ、剥離などの現象を
生じる問題があった0そこで、このような問題の発生を
防ぐため、従来から薄膜の生成条件の検討や生成後のア
ニール処理による残留応力の減少法が考えられている。
一方、残留応力を薄膜の用途に応じて積極的に利用する
ことが考えられている。例えば、生成薄膜の残留応力が
有効な用途ではスパッタ法が用いられている。これは、
スパッタ法で生成した薄膜には最終的に圧3ページ 縮応力が残留するためである。1〜かしながら、薄も生
成した薄膜に残留する応力は材料や生成法に−で決まっ
てしまうものであるため、任意の残留応力特性を有する
薄膜を得ることは非常にむずかしいものであった。
発明の目的 本発、明はこ9ような従来の欠点を解消するものであり
、基板上に生成した薄−に生じる残留応力を制御して輿
望の残留応力を備えた薄膜を得ることができる薄膜生成
、方法を提供することを目的とするものである。、゛ 発明の構成 本発明の薄膜生成□方法は、イオン化粒子を用いたpv
n法によって基板上に所望の薄膜を生成させるにあたり
、上記薄膜の生成中に、上記基板に入射するイオンのイ
オン価を限定しイオンの衝撃エネルギーを均一化したも
のである。かがる方法によれば、基板上に生成した薄膜
に蓄積される残留応力のベクトル、強さを基板に印加す
る電界強度によって制御することができるためにその残
留+力の方向、量を任意に付与することができ、もって
所望の残留応力特性を有する薄膜を得ることができる利
点を有する。ここで、イオンの価数及びイオンの運動エ
ネルギー量♀゛変化することによって2生成膜の残留応
力が制御されるメカニズムは次のような効果によるもの
と考えられる。その一つは生成膜中に入射するイオンの
運動エネルギーによってイオンが生成膜中に埋め込、ま
れる深さ。
生成膜に与えるダメージが膜厚と共に変化し、その分布
が生成膜全体として方向性を示す0また。
イオン衝撃のエネルギーは大手が熱となって消滅するの
で、ミクロ的に生成膜の表面を考えると。
イオン衝撃を受けた部分は非常に高いエネルギー密度で
熱衝撃を受けることにな九、薄膜の生成中に同時にア二
一リンクを施すことと等価になる。
そして、イオン粒子のイオン価を限定することによって
イオンの衝撃エネルギーは基板に印加する電界強度によ
って定まり、常に一定のエネルギーが付加されることに
よるアニール効果により残留6ページ 応力の量、方向性が決定されるものと考える。。
なお本発明により残留応力を制御する場合にはイオンの
イオン価が問題となるが同時にイオンの質量・−板″不
射時のり“ギー・イ17量などによ°1制御効果7゛変
化す、bg−’r、Qで化0方式、生成条件、生成物質
、基板材料、形状などに門って制御範囲が限定される。
次に本発明の骨子となる蒸発粒子のイオン価の制御につ
いて用いたイオンブレーティング法の原理と共に説明す
る。
第1図にブレーティング装置の原理図を示す。
第1図において、装置内のガス圧は10TOW台に保た
れているが、蒸発源4のどく表面ではほぼ蒸発材料の飽
和蒸気圧程度迄ガス圧が上昇する。また蒸発材の蒸発中
には蒸発粒子と共に、熱電子や2次電子などが蒸発源4
から放出される。このような状態で熱電子加速電極3に
正の直流電界を印加すると蒸発源4から放出される電子
は加速育れて熱電子加速電圧に入射する。このようにし
て加1−5 速された電子は10〜1o Towというオーダーの6
ページ ガス圧中を移動するため高い確立で蒸発粒子と衝突して
粒子を電離しイオン化するが蒸発粒子のイオン価は加速
電子の運動エネルギーによって決定するので熱電子加速
電極3に」加する直流電界の制御によってイオン化粒子
のイオン価が変化できる。蒸発材がポロンの場合、第一
イオン化ポテンシャルハs、aaV 、第二イオン化ポ
テンシャルは25.115V である。しかし、実際で
は上記イオン化ポテンシャルの2〜3倍程度のエネルギ
ーを加えなければイオン化は十分に成されないとされて
いる。
尚、第1図中、1はペルジャー、2は基板、3は熱電子
加速電極、4はルツボ、6は電子ビームガン、6は熱電
子加速電源、7はイオン加速電源(基板電圧源)である
実施例の説明 以下、本発明の実施例について説明する◇実施例−1 第1図に示したDCイオンブレーティング装置により、
電子ビーム蒸発源を用いて、1〜3X10−57ペーン Towのガス圧中でボロンを蒸発させた。この時、熱電
子加速電極3に+25Vを印加し、基板2には−1,0
ICvを印加して約1μm/minの蒸着速度でチタン
基板2」−に20μmのボロン膜を生成した。
実施例−2 第1図に示したDCイオンプレーテインク装置により、
電子ビーム蒸発源を用いて1〜3×1O−5TOW o
’fj ス圧中でボロンを蒸発させた。この時熱電子加
速電極3に+25Vを印加し、基板2には−1,2kv
を印加して約1μn/minの蒸着速度でチタン基板2
上に20μmのボロン膜を生成した。
実施例−3 第1図に示したDCイオンブレーティング装置により、
電子ビーム蒸発源を用いて、1〜3×165Towのガ
ス圧中でボロンを蒸発させた。この時熱電子加速電極3
に+25vを印加し、基板2には−1,5kVを印加し
て約1μn/minの蒸着速度でチタン基板2上に20
μmのボロン膜を生成した。
比較例−1 第1図に示したDCイオンブレーティング装置により、
電子ビーム蒸発源を用いて、1〜3×165Towのガ
ス圧中でボロンを蒸発させた。この時熱電子加速電極3
に+70Vを印加し、基板2には−0,1kVi印加し
て約171n 7m Inの蒸着゛速度でチタン・基板
2上に20μmのボロン膜を生成した。
比較例−2 第1図に示したDCイオンブレーティング装置により、
電子ビーム蒸発源を用いて1〜3×1O−5TOWノカ
ス圧中でボロンを蒸発させた。この時熱電子加速電極3
に+70Vを印加し、基板2には一〇、6kvヲ印加し
て約1μn/minの蒸着速度でチタン基板2上に20
μmのボロン膜を生成した。
比較例−3 第1図に示したDCイオンブレーティング装置により、
電子ビーム蒸発源を用いて1〜3×110−5Toのガ
ス圧中でボロンを蒸発させた。この時熱電子加速電極3
に+ToVt印加し、基板2には−1,○kvヲ印加し
て約1μn/minの蒸着速度でチタン基板2上に20
μmのボロン膜を生成した。
比較例−4 9ページ 第1図に示したDCイオンブレーティング装置により、
電子ビーム蒸発源を用いて1〜3×110−5Toのク
ス圧中でボ・ンを蒸発さ竺た・この時熱電子加速電極3
に+70Vi印加し、基板2には1.5kl:印加して
約1μn/minの蒸着速度でチタン基板2上に20p
mのボロン膜を生成した。
比較例−5 第1図に示したDCイオンブレーティング装置により、
電子ビーム蒸発源を用いて1〜3×10Towのガス圧
中でボロンを蒸発させた。この時熱電子加速電極3基板
4には電界を印加せず、真空蒸着法にて約1μn/mi
nの蒸着速度でチタン基板2上に20μmのボロン膜を
生成した。
実施例、比較例によって処理した基板を濃度0.6 w
t% のフッ酸溶液に浸してチタン基板をエッチオフし
、基板上に生成したボロン膜の形状(反り量)で評価し
た結果を第2図に示す。反り量は圧縮性(基板側に凹)
を十引張性(基板側に凸)を−として表示した0 第2図に示したように本実施例では基板に印加10ペー
ジ する電圧と生成膜に残留する応力(二反り)の量。
方向とに相関が見られ、基板に印加する電圧によって、
残留応力を制御できることがわかる。しかし、比較例1
〜3における残留応力の変化は、基板に印加する電圧の
変化に対し、ランダムな挙動を示し、残留する応力の強
度も実施例に比べて、高く、単にイオンの加速エネルギ
ーを変化させても応力の制御は不可能である。
発明の効果 以上、詳述したように本発明によれば、生成膜に残留す
る応力を任意にしかも容易に制御するこが可能となり、
使用目的に合致した生成膜を提供することが可能となる
。また従来より残留応力の緩和法として用いられていた
薄膜生成中の加熱工程、又は2次熱処理が不要となり、
設備、工程の簡略化とコストダウンが可能となる利点を
有する。
【図面の簡単な説明】
第1図はDCイオンブレーティング装置の概略構成図、
第2図は本発明の方法により得られた生成膜の残留応力
特性を示す図である。 11ベージ ト・・・・・ペルジャー、2・・・・・・基板、3・・
・・・・熱電子加速電極、4・・・・・・ボロンルツボ
、6・・・・・・を子ビームガン、6・・・・・・熱電
子加速電源、7・・・・・・イオン加速電源(基板電圧
電源)0 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか1名第 
11jl 、11PfL辰

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)低イオン化粒子を用いて物理的気相成長法によっ
    て基板上に薄膜を生成させることを特徴とする薄膜生成
    方法0 (2イオン化粒子のイオン価が2以下であることを特徴
    とする特許請求の範囲第1項記載の薄膜生成方法。
JP12231082A 1982-07-13 1982-07-13 薄膜生成方法 Granted JPS5913067A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP12231082A JPS5913067A (ja) 1982-07-13 1982-07-13 薄膜生成方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP12231082A JPS5913067A (ja) 1982-07-13 1982-07-13 薄膜生成方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS5913067A true JPS5913067A (ja) 1984-01-23
JPH0138871B2 JPH0138871B2 (ja) 1989-08-16

Family

ID=14832788

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP12231082A Granted JPS5913067A (ja) 1982-07-13 1982-07-13 薄膜生成方法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPS5913067A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6167767A (ja) * 1984-09-11 1986-04-07 Canon Inc 膜形成方法
JPS6191354A (ja) * 1984-10-11 1986-05-09 Canon Inc 耐摩耗性多層膜付き母材

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS50118978A (ja) * 1974-03-04 1975-09-18
JPS5322168A (en) * 1976-08-12 1978-03-01 Tsuneo Nishida Apparatus and process for ionic plating of hottcathode discharge type

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS50118978A (ja) * 1974-03-04 1975-09-18
JPS5322168A (en) * 1976-08-12 1978-03-01 Tsuneo Nishida Apparatus and process for ionic plating of hottcathode discharge type

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6167767A (ja) * 1984-09-11 1986-04-07 Canon Inc 膜形成方法
JPS6191354A (ja) * 1984-10-11 1986-05-09 Canon Inc 耐摩耗性多層膜付き母材
JPH0576537B2 (ja) * 1984-10-11 1993-10-22 Canon Kk

Also Published As

Publication number Publication date
JPH0138871B2 (ja) 1989-08-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE4336681C2 (de) Verfahren und Einrichtung zum plasmaaktivierten Elektronenstrahlverdampfen
DE3543316C2 (ja)
JPS6115967A (ja) 表面処理方法
JP3386175B2 (ja) ガスクラスターイオン援用による化合物薄膜の形成方法
US4474827A (en) Ion induced thin surface coating
Andoh et al. A new machine for film formation by ion and vapour deposition
JPS5913067A (ja) 薄膜生成方法
JPH0456761A (ja) 薄膜形成装置
WO1988002790A1 (en) Process and apparatus for film deposition utilizing volatile clusters
JPS58159843A (ja) 薄膜生成方法
JPS5489983A (en) Device and method for vacuum deposition compound
JPH03104881A (ja) 鉄‐窒化鉄薄膜形成方法
US20210134571A1 (en) Improvements in and relating to coating processes
JPS60251269A (ja) イオンプレ−テイング方法および装置
WO2014022075A1 (en) Device for the elimination of liquid droplets from a cathodic arc plasma source
JP2696987B2 (ja) 薄膜製造方法
JPS6199670A (ja) イオンプレ−テイング装置
JPH0663087B2 (ja) 窒化チタン膜の形成方法
JPH0158268B2 (ja)
JPS584920A (ja) 半導体の製造方法
JPH0390567A (ja) 薄膜形成装置
JPS61119669A (ja) イオンプレ−テイング装置
Metel A new method for synthesis of hard dielectric coatings
JPS62280357A (ja) 電子ビ−ム蒸発イオンプレ−テイングとその装置
JPH04236773A (ja) 電子ビーム加熱式真空蒸着装置