JPS61238958A - 複合薄膜形成法及び装置 - Google Patents

複合薄膜形成法及び装置

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JPS61238958A JP60079758A JP7975885A JPS61238958A JP S61238958 A JPS61238958 A JP S61238958A JP 60079758 A JP60079758 A JP 60079758A JP 7975885 A JP7975885 A JP 7975885A JP S61238958 A JPS61238958 A JP S61238958A
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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〕 本発明は複合薄膜形成法およびその装置に関し、複合ス
パッタ蒸気をイオン化し加速してメタライズする複合薄
膜形成法およびその装置に関する。
〔発明の背景〕
スノ！ツタメタライズ法はエレクトロエックス、光学、
装飾、精密機械などで広く利用されており、合金化、複
合化薄膜によシ新材料、機能素子への期待が大きく、内
外の研究機関で開発が進められている。
従来、複合薄膜を形成させる場合、ターゲットを形成薄
膜と同等の成分を用いてスパッタするのが一般的である
。しかし、この方式はターゲットを合金化、複合化でき
ないものもあり、また複合化できても加工性が悪くター
ゲットに作成できない場合も多い。
また本出願人の先行出願に係る第５図（ａ）　、　（ｂ
）に示されるスイッチングス・！ツタ法は多種類のター
グットに異なった通電比（ｔ□／　ｔ　１　＋　ｔ　ｘ
　）の電圧を交互に切り換えて供給し、放電干渉を防止
して任意組成の薄膜を簡便に精度良く形成できる特徴が
ある。
しかしながら、上記したいずれのスパッタ法もス・母ツ
タされター１’　ｙ　）から発生した蒸発粒子はほとん
ど中性でアシ、この中性粒子が基板に付着するため、密
着性、ち密性、結晶化が良くない。
また、上記スイッチングスパッタ法ではスイッチングし
て得られた複合薄膜は十分拡散せず合金化しない場合も
あるから、合金化のための熱処理を必要とすることもあ
る。
一方、密着性、ち密性を改善されたといわれるイオング
レーティング法がある。これは第６図に示すように蒸発
用金属を抵抗加熱あるいは電子ビームなどで蒸発させコ
イル８とるつぼ１２間で高周波放電し、金属蒸気の一部
を■イオンにし、そのイオンを加速電源１１で加速し該
イオンを基板２に付着する方式である。しかし、この方
式は複合薄膜を形成する場合、合金組成を溶融蒸発させ
ると、合金組成の蒸気圧が異なるため目的とする組成の
薄膜が形成できないという欠点がある。
〔発明の目的〕
本発明は上記した問題点を解決し、合金化あるいは複合
化の薄膜を任意の組成で精度良く簡便に作成できると共
だすぐれた密着性、ち密性、結晶制御性が得られる複合
薄膜形成法を提供するにある。
〔発明の概要〕
本方法発明は、ターｆ、）を分割し、分割ターグットに
それぞれ独立に開閉できるスイッチング素子を付け、分
割ターグットに供給する電力を合金化、複合化の組成な
どに応じ、それぞれのターグットの・マルス放電時間、
あるいはピーク電力を順次高速で切り換えて放電し、タ
ーダウト間のプラズマ放電干渉を防止して複合蒸気を発
生させ、その蒸気を熱電子あるいは高周波でイオン化す
るト共ニ、イオン加速電圧をターグットのスイッチング
周波数に同期させピーク電圧または・マルス幅を変えて
、それぞれのターゲットから蒸発しイオン化した粒子の
運動エネルギーを成分ごとに独立に任意に制御して複合
薄膜を形成することを特徴とする複合薄膜形成法である
。
また、本装置発明は、分割された少なくとも二種類のタ
ーｒ２トと、それぞれのターグットに供給する・マルス
電力のパルス幅、ピーク値を任意に変えられるスパッタ
電源と、ス・フッタでそれぞれのターグットから発生し
た蒸気をイオン化する手段と、ス・！ツタの切り換え周
波数に同期しイオン加速電圧のピーク値、・マルス幅を
任意に変えられる電源及びこれらを制御する制御装置と
を備えたことを特徴とする複合薄膜形成装置である。
〔発明の実施例〕
以下、本発明の実施例を第１図および第２図を参照して
詳細に説明する。
第１図は、本発明による複合薄膜形成装置の概要を示し
、同図中１はター’ｒ’　ツ）　４　、５　Ｋ・マルス
電力を供給する直流・！ルス電源、６，７は直流・９ル
スを交互にスイッチングし、各ターグット４゜５に電力
を供給するためのスイッチングトランジスタで、交互に
スイッチングされたターグットから発生した蒸気をフィ
ラメント加熱電源１３とフィラメント１６、および熱電
子加速電源１９からなるイオン化装置でイオン化するよ
うに構成されている。
また、本装置は、イオン化された粒子をターグットの切
り換えに同期させ加速電圧のピーク値あるいはノ９ルス
幅を任意変えて基板２に付着するための直流・ぐルス電
源１７、ス・？、タ室とイオン加速室の雰囲気圧力を調
整するための差動排気装置２０、及びこれらを制御する
ための制御装置１８などを備えている。
第２図は第１図に示す装置におけるス・母ツタ電圧、イ
オン加速電圧の波形を模式的に示すもので、例えばター
ｃ、トＡ、、ターｒヮ）Ｂで複合薄膜を形成する場合、
通電比ｔｓ／１１＋ｔ２変えて目的とする組成の蒸気を
発生させる。この発生蒸気は中性粒子であシ平均的には
混合組成と見なされるが、ミクロ的にはＡ、Ｈの蒸気が
交互に発生している＠この中性蒸発粒子にフィラメント
１６から発生した電子をあて該蒸発粒子をイオン化する
。
本発明においては、■イオンとなった粒子をターゲット
Ａ、ターダッ）Ｂの切り換え周波数に同期させイオン加
速電圧を変えイオンエネルギーを制御するととＫよジタ
ーグツトＡ１ターｆｆ、）Ｈのイオンの運動エネルギー
を独立に任意に変えることができ、これによυ複合薄膜
の密着性、ち密性、結晶制御性、合金化が改善できる。
例えば交互にターゲットＡ１ターグツ）Ｂのイオンが基
板２に付着しても、イオン化して活性化し、運動エネル
ギーを持っているため層状に付着することは少なく拡散
し合金化や化合が促進される。
さらに、本発明によればそれぞれのイオンの質量にあっ
た加速電圧を制御することによシ合金化と層状の混合物
の混合組成とすることができ新しい機能材料などの研究
にも活用できる。
また、一般にス・母ツタや真空蒸着法などで薄膜を形成
するときは、該薄膜が非晶質になる場合が多く、特に薄
膜抵抗体などでは蒸着後熱処理して結晶化して安定化す
ることが行なわれているが、本発明では加速されたイオ
ン粒子が衝撃的に付着するため結晶核が発生成長し易す
く、また結晶化と同時合金化できる。結晶化の制御はそ
れぞれのイオンの加速電圧をターゲットのスイッチング
周波数に同期しピーク電圧またはパルス幅を制御すれば
目的の特性の複合薄膜を形成することができ、該薄膜の
密着性、ち密性についても上記同様加速電圧を変えるこ
とによシ制御できる。
次に本発明をＣｒ−Ｎｉ薄膜抵抗体の形成に実施した例
について述べる。ＣｒとＮｉのに供給するピーク電圧を
５００Ｖの一定にし、平均電圧をＮ１＝２００　Ｖ、　
Ｃｒ＝３００　Ｖ、スイッチング周波数：６０　Ｈｚ　
、イオン加速電圧をＮｌ　＝　１　ｋＶ　、　Ｃｒ　＝
　１．５　ｋＶ、ス／４′ツタ室雰囲気圧力（Ａｒ）　
＝２Ｘ１０　　Ｔｏｒｒ１イオン加速室の圧力＝　８　
Ｘ　１０　　Ｔｏｒｒとした。比較のため第５図（ａ）
　、　（ｂ）に示す従来法においてもイオン化を除き同
じ条件でス・ヂッタした。
形成されたＣｒ−Ｎｉの複合薄膜についてしたＸ線回折
、電子顕微観察の結果、本発明の蒸着膜は完全に合金化
され、結晶化しち密でピンホールなどのない良好な薄膜
を示した。また膜のはく離試験では従来法の１．６倍の
強度が得られた。これに対し従来法は網状に付着し気密
性が悪く、合金化もあまり促進されず非晶質的特性を示
した。
以上、金属と金属の複合薄膜形成法を示したが、金属と
絶縁物の場合は第３図に示すように絶縁物の方を高周波
にすれば良い、また、絶縁物と絶縁物の複合化は第４図
に示すようにどちらも高周波波形とすることにより可能
である。
〔発明の効果〕
以上の説明から明らかなように本発明によれば、合金化
、あるいは混合層の複合薄膜を任意組成で形成できる。
また、基板にメタライズ後熱処理などを行なわなくとも
結晶化の制御が可能であると共にち密性、密着性も同時
に得られ、理想的な複合薄膜形成が可能である。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明による複合薄膜形成装置の概要説明図、
第２図、第３図および第４図は本発明におけるス・ぐツ
タ電圧、イオン加速電圧波形の模式図。第５図（ａ）　
、　（ｂ）は従来のス・ンツタメタライズ法を実施する
装置の説明図、第６図は従来のイオングレーティング法
を実施する装置の説明図である。 ｌ・・・ピーク電圧、・ンルス幅を任意て変えられる直
流パルス電源、　　　　２・・・基板、３・・・電極、 ４．５・・・成分の異なるターゲット、６．７・・・半
導体スイッチング素子、１３．１９．１５．１６・・・
イオン化機構、１７・・・ピーク電圧、・ぐルス幅を任
意に変えられる高圧・ぐルス電源、 １４・・・スパッタ率を向上させるためのマグネット。 代理人　　本　多　小　平　；、、１′ｌｊ　、−１，
、」 １−ｍ−」 第２図 第３図 第４図 時間

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １、少なくとも二種類のターゲットのそれぞれに供給す
    る電力を、合金化、複合化の組成などに応じ、それぞれ
    のターゲットの放電時間あるいはピーク電力を順次高速
    で切り換えて複合蒸発粒子を発生させ、その蒸気をイオ
    ン化すると共に、イオン加速電圧をターゲットの切り換
    え周波数に同期させ、ピーク電圧、またはパルス幅を変
    えて、それぞれのターゲットのイオン粒子の運動エネル
    ギーを成分ごとに独立に任意に制御して複合薄膜を形成
    することを特徴とする複合薄膜形成法。 ２、少なくとも二種類のターゲットと、それぞれのター
    ゲットに供給するパルス電力のパルス幅、ピーク値を任
    意に変えられるスパッタ電源と、スパッタでそれぞれの
    ターゲットから発生した蒸気をイオン化する手段と、ス
    パッタの切り換え周波数に同期しイオン加速電圧のピー
    ク値、パルス幅を任意に変えられる電源及びこれらを制
    御する制御装置とを備えたことを特徴とする複合薄膜形
    成装置。
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