JPS60149768A - 高密着性メタライズ膜 - Google Patents

高密着性メタライズ膜

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JPS60149768A
JPS60149768A JP197884A JP197884A JPS60149768A JP S60149768 A JPS60149768 A JP S60149768A JP 197884 A JP197884 A JP 197884A JP 197884 A JP197884 A JP 197884A JP S60149768 A JPS60149768 A JP S60149768A
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pulse
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glow
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JP197884A
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Masayasu Nihei
二瓶 正恭
Fumio Taguchi
田口 文夫
Satoshi Ogura
小倉 慧
Eiji Ashida
栄次 芦田
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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    • 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
    • C23C14/34Sputtering
    • C23C14/3435Applying energy to the substrate during sputtering
    • C23C14/345Applying energy to the substrate during sputtering using substrate bias
    • 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
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    • C23C14/35Sputtering by application of a magnetic field, e.g. magnetron sputtering
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32917Plasma diagnostics
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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
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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】 〔発明の利用分野〕 本発明はパルスエネルギーを利用したスパッタメタライ
ズ法に係り、特に高着密性の膜が得られ・かつ、高能率
なメタライズ法に関するものである。
〔発明の背景〕
スパッタメタライズ法は加速されたイオンがターゲット
に衝突し・そのエネルギーによりターゲット表面の原子
や分子が外部に放出される現象を利用したものである。
第1図に一般的な直流二極スパッタ法の原理を示す。直
流高圧電源1.陽極2、基板3、陰(愼4、チャンバー
5から構成されている。一般にチャンバー5の雰囲気ば
Arガス雰囲気で行われ、その圧力は10−’〜10−
3Torrでスパッタされる。雰囲気圧力を一定にし電
圧を上げて行くと、ターゲット4からの蒸発1増加して
行く、さらに増加させるとグロー放電からアーク放電に
移行し、電流は突起物などの電流の流れ易すいところに
集中しターゲットや基板を損傷し使用できなくなる。ま
た、電圧の増加と共に基板の温度が増加するため・一般
に直流二極スパッタ法では3KV前後、マグネトロンス
パッタでは0.6KV前後でスパッタ蒸着が行われてい
る。そのため・高能率で密着性の良い膜が得られないな
どの欠点がある。また、上記の変形として放電を間歇的
にして膜を形成する方式がある。これは。
間歇的に放電することにより基板の温度上昇を軽減しプ
ラスチックにメタライズすることを目的としている。膜
質を向上させるには低厚中で放電した方が良いことが知
られている。しかし、間歇的に放電するため低圧中の放
電が不安定とがる。また、間歇的に放電するため能率が
悪いなどの欠点がある。
〔発明の目的〕
本発明の目的I″iと記した間順を解決し、高能率高密
着性の膜が得られ、低圧中でも安定した放電が得られる
パルスメタライズ法全提供するにある。
〔発明の概要〕
本発明は低圧中の放電現象が第2図に示す宵、圧、ル流
曲線を示すことに注目した。一般にスパッタメタライズ
法は正視クロー放電、異常クロー放電域で行われている
。本発明は加速電圧をパルス化[7、このパルス7[圧
を異常グロー放電の最高値付近、またはグロー・アーク
域にし高能率化すると共に・高周波パルスを変調して低
パルス化するたd)・低圧中でも容易にパルス放電、が
できるようにI〜て高品質化すること全特徴とする。第
3図に本発明のパルス放1.波形の模式図を示す。[2
1のように高周波パルスを変調し低パルス化している。
電圧V4iま高周波パルスのピーク電圧、v3は時間゛
r1における高周波パルス爾、圧の平均値で、これを低
周波に訃けるピーク電圧とする。また・■1け時間T 
2における高周波パルスのパルス幅を小さくし平均詐圧
を下げて低周波に2けるベース電圧としている。v2は
低周波に訃ける平均用土で周波におけるピーク電圧、ベ
ース電圧の設定は高周波のパルス幅を変えることにより
行っているため低圧雰囲気での低パルス放電が容鴇とな
る。
〔発明の実施例〕
以下、実施例を第4〜第7図を用いて説明する。
2代4図は本発明の模式図である。トランス1により昇
圧された交流電、圧を繋、7肛スタツク7で直流にし、
直流にされた電圧をパルス化するため、パルス発掘回路
10でピークパルス値とベース値に設定され、さらに高
周波に変調される。設定された値は電流検出器9で検出
された値と差動増幅器11で比較増幅され、1鳩差信号
により電力制御トランジスタ8を制御し設定されたパル
スが圧になるよう高周波のパルス幅を調整している。な
お、異常グロー放電域では電圧と電流は比例関係にある
ので電流で制御した。定電圧制御にすると、なんらかの
原因でアーク放電域に入ると大電流が流れトランジスタ
を破壊するためである。また、スパッタ方式はマグネト
ロン方式とした。磁石12をターゲット4の裏面に取付
けArイオンがターゲットに効率良くあたるようにした
。熱電対13は幕板の温度全測定するものである。
スパッタ条件は、ターゲット:銅(150X50X1t
)、基板−刀うス、ターゲットから基板オでの距離:3
5mm、雰囲気圧力ニ 8 X 10−3Torr (
A、r ) 、ペースTAR: 0. L A一定、ピ
ーク放電1時間(T 1 )十ベース放屯時間(T2)
=10mSeC一定、高周波パルス周波数: 500 
KHz。
平均電流:0.5A一定にし、パルスピーク電流(電圧
)全変化(平均電流が0.5 A一定の条件であるため
ピーク値を変えるとパルス幅も変わる)させて1・膜厚
とビークル流(電圧)との関係を第5図に示す。平均′
電流を0,5A一定にし、ピーク電流を増加させると、
それに供って膜厚は増加し、12Aで直流方式(直流方
式は直流マグネトロン方式)Q、5Aの1,7倍となっ
た。12Aの放電域はグローアーク移行域で電流が増加
し電圧が異常グロー・アーク域での最大m流6A時の電
圧1800Vより500V低下している。しかし、アー
クが集中することなく、はぼ、ターゲット全域で放電し
、ターゲットを破]1↓させることはなかった。しかし
、30Aになるとアークの集中がh3められた。すなわ
ち、パルスピークI直i−を異常グロー族πの最大値か
、り゛ローアーク移行城の初)υ]段階が望ましい。一
方、30分放電後の基板温度は直流方式は96′C・本
発明はパルスピーク“R流6Aで100 ’c、12A
で103 ’Cで直流方式と大差ない。しかし、本発明
は膜厚が1.7倍になっている。また、膜厚を直流方式
の膜厚1.3μm 1m i nと同じにするため本発
明でVi6A、30分放電を15分にし、はぼ直流方式
の膜厚にした場合について調べた。その結果、45℃と
なり、同じjIQ厚であれば基板温度を1/2にするこ
とがでへた。
また、上記の条件で密着強度を調べた。試験方法は薄嘆
の上にエポキシ接着剤で円筒ロットを接着しロットを引
張って倒し付着強度を調べた。その結果、本発明は55
g/w’−直流方式は36g/mm2で、従来法より本
発明は40係と増加した。
これに、平均電流(電圧)が直流方式と同じでもピーク
エネルギーが大きいため密着強度が増加したものと考え
られる。上記の結果からパルスピーク値は異常グロー放
電の最高値、またはグロー・アーク初1υ1段階にする
ことが有効であることが明らかとなったので、ピーク値
t−I3異常グローの最向値付近の6への一定値にし、
また、ベース電流、[1: (]、 I A (一定)
、T1+T2=10m5ec (一定)として、ピーク
電流のパルス幅比:を変化させ膜厚と電流(電圧)との
関係を直流方式と比較した、結果を図6に示す。変均電
流が0.5〜3Aの範囲では直流方式に比べ1.4〜1
.8倍の膜厚が得られる。しかし・3A以上では平均電
流の増加と共に差は少なくなり約5Aで同じ値となる。
すなわち、ピーク電流のパルス幅T1は’1’l+’I
’2の80%以下であることが望ましい。
これらの傾向はAt、AHなどの金属にも見られた。
また、第7図に拡散接合などのインサート材などに用い
られる3、c+Bt−Nr金合金例である。直流方式は
電流が3A、本発明は3.5Aになると3.9Br−N
+金合金ターゲットは熱歪により割れが生じそれ以上の
実験はできなかった。しかし5本発明は0.5〜3への
範囲で直流方式の1.6〜2倍の膜厚が得られる。この
ように特に脆いターゲットに対し本発明が有効であるこ
とが明らかである。
また、従来法のパルス放電式で同様な実験をしたが、雰
囲気圧力9 X 10−2Torr以下でのパルス放雷
、は安定せず良好な膜を形成で微ず密着強度などの評価
ができなかった。しかし、本発明は3×10−”l’o
rrまで安定したパルス放心が得られ、密度が高く密着
性の良い膜が形成された。また、本発明は直流パルスば
かりでなく高周波交流にすれば不導体ターゲット高速高
品質でメタライズでき4)。さらにターゲット部をウェ
ハに変えることによりドライエツチングに利用で久高速
ドライエツチングが可能となる。
〔発明の効果〕
以上の実施例から明らかなように、パルス放電電圧を異
常クロー放電の最高電圧あるいはグロー・アーク移行[
或にすることにより、平均電圧が低くても、パルス放電
時のイオンエネルギーが大微いため密着性が良く、従来
直流法(直流マグネトロン方式)より密着強度が40係
増加する。また、低パルス放電でも高周波パルスを変調
し低パルス化しているので低圧中の放電が容易となり、
膜にガスの吸着が少々く密度の高い膜が得られる。一方
、上記の理由などにより膜厚速度は従来法に比べ1.5
〜2倍の膜厚速度が得られる。直流法と膜厚を同じにす
れば基板の温度を172にすることができるので基板の
損傷やターゲットの破損を防止できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来法の直流二極スパッタ法の原理図、第2図
は低圧雰囲気における放電現象を示す線図、第3図は本
発明と従来法の放電波形の比較図、第4図は本発明の原
理図、第5図は本発明の効果の一例でビーク喧と膜厚と
の関係の説明図、第6゜第7図は本発明の効果の一例で
ピーク値を異常グロー放電の備高値にしピーク値のパル
ス幅ヲ変工た場合の膜厚との関係の線図である。 2・・・陽極、3・・・基板、4・・・ターゲット、6
・・・昇圧トランス、9・・・電流検出器、10・・・
パルス発振器、第1図 第4区 八0ルズビ−2零圧電:t/

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1、パルスピーク値を異常グロー放電域又はグロー・ア
    ーク移行域としてメタライズされたことを特徴とする高
    密着性メタライズ膜。
JP197884A 1984-01-11 1984-01-11 高密着性メタライズ膜 Pending JPS60149768A (ja)

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JP197884A JPS60149768A (ja) 1984-01-11 1984-01-11 高密着性メタライズ膜

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JP197884A JPS60149768A (ja) 1984-01-11 1984-01-11 高密着性メタライズ膜

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JPS60149768A true JPS60149768A (ja) 1985-08-07

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ID=11516624

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JP (1) JPS60149768A (ja)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6199672A (ja) * 1984-04-12 1986-05-17 ラモツト・ユニヴア−シテイ・オ−ソリテイ−・フオ−・アプライド・リサ−チ・エンド・インダストリアル・デイヴエロプメント・リミテツド 被加工物の表面処理方法
JPH07126889A (ja) * 1993-11-04 1995-05-16 Honda Motor Co Ltd 摺動部構成体
JPH0824809B2 (ja) * 1988-12-20 1996-03-13 スパークラー フィルターズ インコーポレーテッド ヌッチェ処理フィルタの駆動装置

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6199672A (ja) * 1984-04-12 1986-05-17 ラモツト・ユニヴア−シテイ・オ−ソリテイ−・フオ−・アプライド・リサ−チ・エンド・インダストリアル・デイヴエロプメント・リミテツド 被加工物の表面処理方法
JPH0824809B2 (ja) * 1988-12-20 1996-03-13 スパークラー フィルターズ インコーポレーテッド ヌッチェ処理フィルタの駆動装置
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