JPS6176662A - 薄膜形成方法および装置 - Google Patents
薄膜形成方法および装置Info
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- JPS6176662A JPS6176662A JP19675484A JP19675484A JPS6176662A JP S6176662 A JPS6176662 A JP S6176662A JP 19675484 A JP19675484 A JP 19675484A JP 19675484 A JP19675484 A JP 19675484A JP S6176662 A JPS6176662 A JP S6176662A
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- film forming
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING 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
- C23C—COATING 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
- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/06—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the coating material
- C23C14/0641—Nitrides
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING 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
- C23C—COATING 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
- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
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- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (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。
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、基板上に被着する蒸着薄膜（以下、単に「薄
膜」という）の結晶性、純度、膜組成をコントロールで
きるとともに、優れた密着性で基板に被着できる薄膜の
形成方法および装置に関する。
膜」という）の結晶性、純度、膜組成をコントロールで
きるとともに、優れた密着性で基板に被着できる薄膜の
形成方法および装置に関する。
〈従来技術〉
所定の基板面に薄膜を被膜させる方法として、従来から
薄膜形成物質を真空加熱蒸着、ＲＦスパッタ蒸着、イオ
ンビームスパッタ蒸着、イオンブレーティング、化学蒸
着（以下ｒｃＶＤＪという）等で行うことが知られてい
る。しかし、これらの蒸着方法は、被膜と基板間の密着
力に問題があシ、不均一性、剥離等をおこしがちであシ
、また薄膜の結晶純度、結晶形、膜組成のコントロール
をおこなうことができないなどの問題があった。例えば
、窒化硼素膜の蒸着は、従来その殆んどがＣＶＤ法によ
って基板上に被膜させているが、得られる窒化硼素薄膜
の結晶は大方晶系のもののみで、他の結晶系のものを形
成させることはできなかった。しかも、この薄膜中に、
珍表のＢ２Ｏ３が混入する欠点があった。
薄膜形成物質を真空加熱蒸着、ＲＦスパッタ蒸着、イオ
ンビームスパッタ蒸着、イオンブレーティング、化学蒸
着（以下ｒｃＶＤＪという）等で行うことが知られてい
る。しかし、これらの蒸着方法は、被膜と基板間の密着
力に問題があシ、不均一性、剥離等をおこしがちであシ
、また薄膜の結晶純度、結晶形、膜組成のコントロール
をおこなうことができないなどの問題があった。例えば
、窒化硼素膜の蒸着は、従来その殆んどがＣＶＤ法によ
って基板上に被膜させているが、得られる窒化硼素薄膜
の結晶は大方晶系のもののみで、他の結晶系のものを形
成させることはできなかった。しかも、この薄膜中に、
珍表のＢ２Ｏ３が混入する欠点があった。
このような薄膜形成方法を改良する方法として、日本応
用物理学会発行の欧文学術雑誌「ジャパン・ソヤーナル
ーオグ・アプライド拳フイソックス誌（Ｊａｐａｎ Ｊ
ｏｕｒｎａｌｏｆ Ａｐｐｌｉｅｄ ｐｈｙｓｉｃｓ）
Ｊ第２２巻（１９８３年）第３号ｐｐ １７１〜１７２
において、佐藤守氏他１名によシ発表された論文［硼素
蒸着および窒ジオンビーム衝撃による立方晶窒化硼素薄
膜の形成（英文題名： ｐｏｒｍａｔｉｏｎｏｆ （：
ｕｂｉｃ Ｂｏｒｏｎ Ｎ１ｔｒｉｄｅ Ｆｉ＃ｎｓ
ｂｙ Ｂｏｒｏｎ Ｅ；ｖａｐｏｒａｔｉｏｎａｎｄ
Ｎｉｔｒｏｇｅｎ ｉｏｎ １３ｅａｍ １３ｏｍｂａ
ｒｄｍｅｎｔ ）Ｊにおいて、基板上に硼素を真空蒸着
させながら、３０キロ？ルトの高速イオンビームを照射
して六方晶系のウルツ鉱型（ｗｕｒｔｚｉｔｅ ５ｔｒ
ｕｃｔｕｒｅ ）および宜方晶糸の窒化硼素の混晶膜を
被着することが報告されている（以下、この方法による
蒸着薄膜形成方法を「イオンビーム照射方法」という）
。
用物理学会発行の欧文学術雑誌「ジャパン・ソヤーナル
ーオグ・アプライド拳フイソックス誌（Ｊａｐａｎ Ｊ
ｏｕｒｎａｌｏｆ Ａｐｐｌｉｅｄ ｐｈｙｓｉｃｓ）
Ｊ第２２巻（１９８３年）第３号ｐｐ １７１〜１７２
において、佐藤守氏他１名によシ発表された論文［硼素
蒸着および窒ジオンビーム衝撃による立方晶窒化硼素薄
膜の形成（英文題名： ｐｏｒｍａｔｉｏｎｏｆ （：
ｕｂｉｃ Ｂｏｒｏｎ Ｎ１ｔｒｉｄｅ Ｆｉ＃ｎｓ
ｂｙ Ｂｏｒｏｎ Ｅ；ｖａｐｏｒａｔｉｏｎａｎｄ
Ｎｉｔｒｏｇｅｎ ｉｏｎ １３ｅａｍ １３ｏｍｂａ
ｒｄｍｅｎｔ ）Ｊにおいて、基板上に硼素を真空蒸着
させながら、３０キロ？ルトの高速イオンビームを照射
して六方晶系のウルツ鉱型（ｗｕｒｔｚｉｔｅ ５ｔｒ
ｕｃｔｕｒｅ ）および宜方晶糸の窒化硼素の混晶膜を
被着することが報告されている（以下、この方法による
蒸着薄膜形成方法を「イオンビーム照射方法」という）
。
このイオンビーム照射方法は、イオンビーム照射時の電
流密度、硼素の真空蒸着速度をコントロールすることに
よシ、形成される薄膜の密着性、結晶純度、膜組成をコ
ントロールできる利点はあるが、形成される蒸着薄膜が
絶縁物質の場合はイオンビーム電荷によって絶縁破壊を
おこしたり、半導体物質の場合は荷電粒子に起因する界
面準位密度の上昇や損傷を与える欠点があった。
流密度、硼素の真空蒸着速度をコントロールすることに
よシ、形成される薄膜の密着性、結晶純度、膜組成をコ
ントロールできる利点はあるが、形成される蒸着薄膜が
絶縁物質の場合はイオンビーム電荷によって絶縁破壊を
おこしたり、半導体物質の場合は荷電粒子に起因する界
面準位密度の上昇や損傷を与える欠点があった。
く問題点を解決するための手段〉
＊発明者らは、従来の蒸着薄膜形成方法の欠点を除くべ
く種々研究を重ねた結果、イオン線照射方法におけるイ
オン線の代りに、薄膜の導電性と関係なく、薄膜の構成
原子に影響を与えることができる高速原子線を蒸着膜被
着時に照射すれば、その照射条件に応じて、蒸着膜の結
晶性、ＩＩス組氏等をコントロールできるとの考の下に
実験を重ねて木発明に達したものである。
く種々研究を重ねた結果、イオン線照射方法におけるイ
オン線の代りに、薄膜の導電性と関係なく、薄膜の構成
原子に影響を与えることができる高速原子線を蒸着膜被
着時に照射すれば、その照射条件に応じて、蒸着膜の結
晶性、ＩＩス組氏等をコントロールできるとの考の下に
実験を重ねて木発明に達したものである。
すなわち、本発明は薄膜形成物質を基板上に蒸着させる
とともに、基板蒸着膜面に高速原子線を照射し、蒸着膜
の膜特性をコントロールすることを特徴とするものであ
る。
とともに、基板蒸着膜面に高速原子線を照射し、蒸着膜
の膜特性をコントロールすることを特徴とするものであ
る。
木発明にかかる薄膜形成方法において、基板蒸着膜面に
照射する高速原子線は基板蒸着膜の構成原子の配列状態
、結晶性に影響を与える程度のエネルギを有する高速の
ものであることが望まし７く、通常の状態の原子線では
エネルギが低すぎ、 数十キロエレクトロン？ルト
以上に加速された高速原子線では、蒸着膜の結晶性にダ
メーゾを与えるので好ましくない。また、原子の種類と
しては、蒸着膜を構成する元素と反応しない不活性の、
飼えば窒素、アルゴン、クセノン、ヘリウム、ネオンな
どの原子が望ましい。
照射する高速原子線は基板蒸着膜の構成原子の配列状態
、結晶性に影響を与える程度のエネルギを有する高速の
ものであることが望まし７く、通常の状態の原子線では
エネルギが低すぎ、 数十キロエレクトロン？ルト
以上に加速された高速原子線では、蒸着膜の結晶性にダ
メーゾを与えるので好ましくない。また、原子の種類と
しては、蒸着膜を構成する元素と反応しない不活性の、
飼えば窒素、アルゴン、クセノン、ヘリウム、ネオンな
どの原子が望ましい。
また、基板蒸着膜の膜特性をコントロールするには１例
えば薄膜形成物質の蒸着速度、照射高速原子線の原子の
種類および励起条件（原子線励起時の電流密度、電圧条
件等）のうちの−又は二以上を調節することによって行
われる。
えば薄膜形成物質の蒸着速度、照射高速原子線の原子の
種類および励起条件（原子線励起時の電流密度、電圧条
件等）のうちの−又は二以上を調節することによって行
われる。
さらに、本発明にかかる薄膜形成方法を実施する装置は
、真空槽内に、薄膜形成用基板と、薄膜形成用基板面に
薄膜形成物質を蒸発する薄膜形成物質蒸発源と、薄膜形
成用基板面に原子線を加速放射する高速原子放射源を設
けたこと ゛を特徴とするものである。
、真空槽内に、薄膜形成用基板と、薄膜形成用基板面に
薄膜形成物質を蒸発する薄膜形成物質蒸発源と、薄膜形
成用基板面に原子線を加速放射する高速原子放射源を設
けたこと ゛を特徴とするものである。
本発明にかかる薄膜形成装置の薄膜形成物質蒸発源とし
て、真空槽内において高速のイオン線や原子線を薄膜形
成物質を含むターガントに照射してスパッタ蒸発させる
スパッタ蒸着装置や、薄膜形成物質を抵抗加熱、高周波
加熱あるいは電子ビーム加熱等による真空加熱蒸着装置
を用い、蒸着膜を形成しながら高速原子線を照射しなが
ら薄膜形成用基板に蒸着膜を形成することが好ましい。
て、真空槽内において高速のイオン線や原子線を薄膜形
成物質を含むターガントに照射してスパッタ蒸発させる
スパッタ蒸着装置や、薄膜形成物質を抵抗加熱、高周波
加熱あるいは電子ビーム加熱等による真空加熱蒸着装置
を用い、蒸着膜を形成しながら高速原子線を照射しなが
ら薄膜形成用基板に蒸着膜を形成することが好ましい。
さらに、高速原子放射源としては、真空槽内に一足ガス
圧で導入したガス状原子に、一定の。
圧で導入したガス状原子に、一定の。
電界を加えて高速化するとともに、原子線のみを薄膜形
成用基板に集束させるため、原子線放射路中に、イオン
線偏向電圧あるいは原子線集束電磁レンズを設けること
が望ましい。
成用基板に集束させるため、原子線放射路中に、イオン
線偏向電圧あるいは原子線集束電磁レンズを設けること
が望ましい。
＜＋２用〉
本発明の薄膜形成方法は、以上のように基板上にＵ膜形
成物質を蒸着するとともに高速原子線を蒸着面に照射す
るものであるから、以下にのべるようなメカニズムによ
って基板に対する密着性の向上、膜組成のコントロール
、結晶性が改善される。
成物質を蒸着するとともに高速原子線を蒸着面に照射す
るものであるから、以下にのべるようなメカニズムによ
って基板に対する密着性の向上、膜組成のコントロール
、結晶性が改善される。
たたし、簡単のため、窒化硼素ターグット（以下、ｆＢ
Ｎターゲット」という）をイオン線照射によシスパンタ
された硼素（Ｂ）、窒素（Ｎ）蒸着原子被着により形成
された蒸着膜面に高速窒素原子線照射による薄膜形成を
具体例として説明するが、他の蒸着粒子、高速原子線に
よる場合も、同様のメカニズムによって薄膜が形成され
る。
Ｎターゲット」という）をイオン線照射によシスパンタ
された硼素（Ｂ）、窒素（Ｎ）蒸着原子被着により形成
された蒸着膜面に高速窒素原子線照射による薄膜形成を
具体例として説明するが、他の蒸着粒子、高速原子線に
よる場合も、同様のメカニズムによって薄膜が形成され
る。
■ 基板に対する密着性の向上
薄膜形成の初期段階においては、ＢＮターｒノットらス
パッタされた硼素３および當素蒸着原子２は、基板照射
用の高速原子線から放射された窒素原子２ａとの衝突に
よる反跳で第１図に示すごとく基板内に侵入する。
パッタされた硼素３および當素蒸着原子２は、基板照射
用の高速原子線から放射された窒素原子２ａとの衝突に
よる反跳で第１図に示すごとく基板内に侵入する。
また、蟹素原子自身も基板ｌに注入され、基板と窒化硼
素の蒸着膜間に新しい混合相が形成される。この混合相
の形成によって、基板１と窒化硼素薄膜間の境界が瞬昧
となり、境界層が消滅することによって基板に対する密
着性が強くなる。
素の蒸着膜間に新しい混合相が形成される。この混合相
の形成によって、基板１と窒化硼素薄膜間の境界が瞬昧
となり、境界層が消滅することによって基板に対する密
着性が強くなる。
＠ 膜組成に対するコントロール
また、ＢＮターｒノットシ放出された硼素および窒素原
子のうち基板上に到達する原子数をそれぞれＮＴ およ
びＮＴ とする。また、基板照射用の高速原子線放射
源から放射された象累原子数をＮＢＮとする。また、硼
素および＆素原子の基板上での付着確率を１と丁れば膜
組Ｈ，ＢＸＮアは次式で表わせる。
子のうち基板上に到達する原子数をそれぞれＮＴ およ
びＮＴ とする。また、基板照射用の高速原子線放射
源から放射された象累原子数をＮＢＮとする。また、硼
素および＆素原子の基板上での付着確率を１と丁れば膜
組Ｈ，ＢＸＮアは次式で表わせる。
ｙ ＮＴＮ 十ＮＢＮ
Ｘ ＮＴ８
したがって、ＢＮターグントよシ放出される硼素および
窒素原子数を一足とすれば（スパッタリング条件を一足
とする）、基板照射用の高速原子線放射源よシ放射され
る窒素原子数ＮＢＮを変化させることによって、基板上
に被着される窒化硼界膜の化学組ＦＭ、をコントロール
することが可能となり、Ｂ：Ｎ＝１：１となる蒸着膜を
作ることができる。
窒素原子数を一足とすれば（スパッタリング条件を一足
とする）、基板照射用の高速原子線放射源よシ放射され
る窒素原子数ＮＢＮを変化させることによって、基板上
に被着される窒化硼界膜の化学組ＦＭ、をコントロール
することが可能となり、Ｂ：Ｎ＝１：１となる蒸着膜を
作ることができる。
（慢 結晶性の改善
正方晶窓化硼素（Ｃｕｂｉｃ Ｂａｒｏｎ Ｎ１ｔｒｉ
ｄｅ ）はダイヤモジ、ドとＰ］様に高厖高氏下て゛主
成′：？ハる七＼；第１図において、基板照射用の高速
原子線放射源よ）放射された原子線がＥ＝１（千ロエレ
クトロンボルト）のエネルギをもっているとすれば、次
式の関係によシ、この原子線は］ ０７（Ｋ）の等＠温
度Ｔをもっていることに゛なる。
ｄｅ ）はダイヤモジ、ドとＰ］様に高厖高氏下て゛主
成′：？ハる七＼；第１図において、基板照射用の高速
原子線放射源よ）放射された原子線がＥ＝１（千ロエレ
クトロンボルト）のエネルギをもっているとすれば、次
式の関係によシ、この原子線は］ ０７（Ｋ）の等＠温
度Ｔをもっていることに゛なる。
Ｅ＝に＠Ｔ（エレクトロンボルト）
ただし、ここにｋは、ポルツマン定数を表わすＯ
このようなエネルギをもった原子が固体中に照射される
と、固体の表層は局所的に、しかも短時間に急激に＠度
上昇すると考へらする。また、高速原子線が照射され念
固体表層の原子、分子は高圧を受けたと同様の振舞いを
する結果、硼素原子および窒素原子のスパッタ蒸着時に
、同時に高速原子線を照射することによりアモルファス
窒化硼素あるいは六方晶窒化硼素から立方晶屋化硼素へ
結晶性は改善できる。
と、固体の表層は局所的に、しかも短時間に急激に＠度
上昇すると考へらする。また、高速原子線が照射され念
固体表層の原子、分子は高圧を受けたと同様の振舞いを
する結果、硼素原子および窒素原子のスパッタ蒸着時に
、同時に高速原子線を照射することによりアモルファス
窒化硼素あるいは六方晶窒化硼素から立方晶屋化硼素へ
結晶性は改善できる。
〈実施例〉
以下、本発明の具体的実施態様について説明する。
第２図は、本発明の薄膜形成方法において使用する薄膜
形成装置の概略構成を示す。この装置は、Ｘ空排気ポン
プ５によって真空排気された真空槽４内に、薄膜形成用
基板 らと、薄膜形成物質からなるターゲット７、ター
ゲット７にイオン線を放射するイオン放射源８とからな
るスパッタ蒸着装置９と、薄膜形成用基板６蒸着面に高
速原子線を放射する高速原子線源（Ｏが設けられている
。
形成装置の概略構成を示す。この装置は、Ｘ空排気ポン
プ５によって真空排気された真空槽４内に、薄膜形成用
基板 らと、薄膜形成物質からなるターゲット７、ター
ゲット７にイオン線を放射するイオン放射源８とからな
るスパッタ蒸着装置９と、薄膜形成用基板６蒸着面に高
速原子線を放射する高速原子線源（Ｏが設けられている
。
イオン放射源８は、真空槽キの轟部に第３図（２）、
（Ｂ３に示すように取付フランツ８ａＫ、陰極壁８ｂと
、陰極壁８ｂで囲まれた室内に陽極８ｃを設け、さらに
陰極壁８ｂのターゲット側壁面にグラファイトメツシュ
８ｄを設けたものであって、図示しないガス供給源から
陰極壁８ｂ内に導入管１）を通してアルゴンガスを供給
できる構造になっている。
（Ｂ３に示すように取付フランツ８ａＫ、陰極壁８ｂと
、陰極壁８ｂで囲まれた室内に陽極８ｃを設け、さらに
陰極壁８ｂのターゲット側壁面にグラファイトメツシュ
８ｄを設けたものであって、図示しないガス供給源から
陰極壁８ｂ内に導入管１）を通してアルゴンガスを供給
できる構造になっている。
高速原子放射源１０は真空槽４の右側下部の轟部におい
て第４図に示すように、第３図（４）。
て第４図に示すように、第３図（４）。
（Ｂ）に示すイオン放射源８と同じ構造で、７ランソ１
０ａに陰極壁１０ｂと、陰極壁１０ｂで囲まれた室内に
陽極１０ｃを設けた上、陰極壁１０ｂのターゲット側壁
面にグラファイトメツシュ１０ｄを配設した構造を有し
ている。そして、導入管１３全通して、図示しないガス
供給源から導入管１３を通して陰極壁ｉｏｂ内へ原子ガ
スを供給する構造になっている。この高速原子線放射源
１０は、冷陰極タイプであるため、放射される高速エネ
ルギ線１６には、高速原子線の他に、イオン線も放射さ
れその比率はイオン線が９０チで残りの約１０％が高速
窒′Ｘ原子線にすぎないので、通常は第４図に示すよう
に高速原子線放射源１０のグラファイトメン７ユ１０ｄ
の原子線放射流の放射方向にスリット１７．１７を配設
するとともに、スリン）１７．１７間に偏向電極１８．
１８を設け、この偏向電極１８゜１８に電圧を加えてイ
オン線を薄膜形成用基板６側へ放射されるのを防止して
いる。
０ａに陰極壁１０ｂと、陰極壁１０ｂで囲まれた室内に
陽極１０ｃを設けた上、陰極壁１０ｂのターゲット側壁
面にグラファイトメツシュ１０ｄを配設した構造を有し
ている。そして、導入管１３全通して、図示しないガス
供給源から導入管１３を通して陰極壁ｉｏｂ内へ原子ガ
スを供給する構造になっている。この高速原子線放射源
１０は、冷陰極タイプであるため、放射される高速エネ
ルギ線１６には、高速原子線の他に、イオン線も放射さ
れその比率はイオン線が９０チで残りの約１０％が高速
窒′Ｘ原子線にすぎないので、通常は第４図に示すよう
に高速原子線放射源１０のグラファイトメン７ユ１０ｄ
の原子線放射流の放射方向にスリット１７．１７を配設
するとともに、スリン）１７．１７間に偏向電極１８．
１８を設け、この偏向電極１８゜１８に電圧を加えてイ
オン線を薄膜形成用基板６側へ放射されるのを防止して
いる。
ま九、高速原子線放射源１０を熱電子放射構造のタイプ
にすると、イオン線と高速原子線の放射比率を５０チず
つにすることができる。
にすると、イオン線と高速原子線の放射比率を５０チず
つにすることができる。
つぎに、上述の装置を用いて、薄膜形波用基板６に窒化
硼紫膜を蒸着する方法について説明する。
硼紫膜を蒸着する方法について説明する。
■ 先ず、真空排気ポンプ５を作動して、真空槽・を内
をＩ Ｘ ｌｏ−７〜Ｉ Ｘ １０−’ Ｔｏｒｒ
程度の真空にして、図示外のがス供給源からガス導入管
１）を通してアルゴンガスをイオン放射源８内に導き、
１０” 〜１０−” ’Ｉ’ｏｒｒ 程度のガス圧に
する。
をＩ Ｘ ｌｏ−７〜Ｉ Ｘ １０−’ Ｔｏｒｒ
程度の真空にして、図示外のがス供給源からガス導入管
１）を通してアルゴンガスをイオン放射源８内に導き、
１０” 〜１０−” ’Ｉ’ｏｒｒ 程度のガス圧に
する。
■ ついで、イオン放射源８の陰極８ｂと陽極８０間に
数１０ビルト乃至数１０キロゴルトの高電圧を加えて放
電をおこさせると、グラファイトメンシュ８ｄ越しにア
ルゴンイオン線１４がターゲット７に向って照射される
。
数１０ビルト乃至数１０キロゴルトの高電圧を加えて放
電をおこさせると、グラファイトメンシュ８ｄ越しにア
ルゴンイオン線１４がターゲット７に向って照射される
。
■ この結果、照射されたアルゴンイオン線の薗撃によ
って、ターゲット７の表面から窒素粒子および硼素粒子
１５がスパッタされ、薄膜形成用基板６上面に窒化硼素
の蒸着膜１２が被着する。
って、ターゲット７の表面から窒素粒子および硼素粒子
１５がスパッタされ、薄膜形成用基板６上面に窒化硼素
の蒸着膜１２が被着する。
■ 上述のイオン線放射源８の作動と同時に、高速原子
線放射源１０側のガス導入管１３を通して、図示外のガ
ス供給源から高速原子線放射源１０１７’Ｅへ窒素がス
を入れ、陰極１０ｂと陽極１０ｃ間に数１０ゴルト乃至
数１０キロゴルトの高電圧を加えて放電を生起させると
ともに、偏向電極１８．１８間に電圧を加えると、グラ
ファイトメツシュ１０ｄ越しに、薄膜形成用基板６上の
窒化硼素蒸着膜１２上に音素原子が照射され、蒸着膜１
２と基板６の密着性、膜組成、結晶性をコントロールす
ることができる。
線放射源１０側のガス導入管１３を通して、図示外のガ
ス供給源から高速原子線放射源１０１７’Ｅへ窒素がス
を入れ、陰極１０ｂと陽極１０ｃ間に数１０ゴルト乃至
数１０キロゴルトの高電圧を加えて放電を生起させると
ともに、偏向電極１８．１８間に電圧を加えると、グラ
ファイトメツシュ１０ｄ越しに、薄膜形成用基板６上の
窒化硼素蒸着膜１２上に音素原子が照射され、蒸着膜１
２と基板６の密着性、膜組成、結晶性をコントロールす
ることができる。
上述の方法で基板６上に被着した窒化硼素蒸着膜１２の
電子回折写真を第５図に示す（ただし、高速原子放射線
源１０から放射した窒素原子は約１キロエレクトロンゴ
ルトのエネルギを有するものであった。）。第５図には
明瞭な回折パターンが認められ、立方晶と六方晶の窒化
硼素が混在した雪化硼素膜であることを示している。
電子回折写真を第５図に示す（ただし、高速原子放射線
源１０から放射した窒素原子は約１キロエレクトロンゴ
ルトのエネルギを有するものであった。）。第５図には
明瞭な回折パターンが認められ、立方晶と六方晶の窒化
硼素が混在した雪化硼素膜であることを示している。
一方、窒化硼紫膜スパッタ蒸着時の条件（ＢＮクーｒノ
ット３キロエレクトロンゴルトで照射）は、上述の場合
と同じであるが、窒化硼素蒸着膜被着時に高速原子線を
照射しない場合に得られる薄膜の電子回折写真を第６図
に示す。この写真からハローパターンを呈し、無定形の
窒化硼素膜しか形成していないことが判る。
ット３キロエレクトロンゴルトで照射）は、上述の場合
と同じであるが、窒化硼素蒸着膜被着時に高速原子線を
照射しない場合に得られる薄膜の電子回折写真を第６図
に示す。この写真からハローパターンを呈し、無定形の
窒化硼素膜しか形成していないことが判る。
また、高速原子線照射によシ、蒸着膜中の不純物の除去
が可能であることを第７図の赤外吸収スペクトル曲線図
から明らかである。第７図の曲線ａは第２図の装置にお
いて、ＢＮターゲット７を高速原子線エネルギ約３−＃
ロエレクトロンざルトで照射し、硼素原子、窒素原子を
スパッタして蒸着膜１２に被膜したものであシ、曲線す
は曲線ａと同様に基板６を堆積させながら、ガス導入口
１３からＮ２ガスを導入して、高速原子線源１０から、
約１キロエレクトロンゴルトのエネルギーを有する窒素
の高速原子線を蒸着膜１２に照射したものである。
が可能であることを第７図の赤外吸収スペクトル曲線図
から明らかである。第７図の曲線ａは第２図の装置にお
いて、ＢＮターゲット７を高速原子線エネルギ約３−＃
ロエレクトロンざルトで照射し、硼素原子、窒素原子を
スパッタして蒸着膜１２に被膜したものであシ、曲線す
は曲線ａと同様に基板６を堆積させながら、ガス導入口
１３からＮ２ガスを導入して、高速原子線源１０から、
約１キロエレクトロンゴルトのエネルギーを有する窒素
の高速原子線を蒸着膜１２に照射したものである。
第７図の曲線ａでは、窒化硼素の吸収スペクトル（〜１
４００ｃｒｎ−１）の他にＢ２Ｏ３の吸収スペクト）ｖ
（３４Ｑ Ｑｍ−１，ｌ ２Ｑ ＱｃＩｒＬ−１）が
観察され、膜中に酸素が不純物として混入していること
がわかる。
４００ｃｒｎ−１）の他にＢ２Ｏ３の吸収スペクト）ｖ
（３４Ｑ Ｑｍ−１，ｌ ２Ｑ ＱｃＩｒＬ−１）が
観察され、膜中に酸素が不純物として混入していること
がわかる。
これに対し曲線すでは、Ｂ２Ｏ３の吸収スペクトルが消
滅している。すなわち、Ｂ２Ｏ３を高速原子線照射によ
シ分解して、Ｂ、Ｎ原子のみの膜とすることが明らかに
なつ九。
滅している。すなわち、Ｂ２Ｏ３を高速原子線照射によ
シ分解して、Ｂ、Ｎ原子のみの膜とすることが明らかに
なつ九。
また、高速原子線照射によシ、基板と蒸着膜間で界面を
形成することによシ密着性を改善で舞る効果も大である
。
形成することによシ密着性を改善で舞る効果も大である
。
本実施例において、窒化硼素を蒸着する場合は、スパッ
タ蒸着法を利用したが、被膜形成物質を真空加熱、高周
波加熱あるいは電子ビーム加熱などの方法で蒸着させて
もよく、また、化学蒸着法、高速原子線によるスパッタ
蒸着法を利用してもよい。
タ蒸着法を利用したが、被膜形成物質を真空加熱、高周
波加熱あるいは電子ビーム加熱などの方法で蒸着させて
もよく、また、化学蒸着法、高速原子線によるスパッタ
蒸着法を利用してもよい。
〈発明の効果〉
以上の説明から明らかなように、本発明にかかる薄膜形
成方法によると、 ■ 蒸着膜の表面電荷や絶縁性物質の絶縁破壊などを生
ずること結晶性のコントロール、膜中不純物の除去、膜
組成のコントロール、基板との密着性の高い薄膜を形成
することができる。
成方法によると、 ■ 蒸着膜の表面電荷や絶縁性物質の絶縁破壊などを生
ずること結晶性のコントロール、膜中不純物の除去、膜
組成のコントロール、基板との密着性の高い薄膜を形成
することができる。
■ さらに、本発明の薄膜形成は従来のイオンビーム照
射方法では不可能であった、金属膜、絶縁性膜、半導体
膜およびこれらの複合膜などに対しても応用できる利点
がある。
射方法では不可能であった、金属膜、絶縁性膜、半導体
膜およびこれらの複合膜などに対しても応用できる利点
がある。
■ 特に、窒化硼素膜など高温高圧を必要とする薄膜の
形成にも応用でき、機械的強度が大で、耐放射線容器を
始めとして各種機構部品に応用できる。
形成にも応用でき、機械的強度が大で、耐放射線容器を
始めとして各種機構部品に応用できる。
第１図は本発明にかかる薄膜形成方法による薄膜形成の
機構を説明するための模式図、第２図は本発明にかかる
薄膜形成方法の実施例に使用した装置の概略構成図、第
３回国および（Ｂはそれぞれ第２図の装置におけるイオ
ンビーム放射装置の要部断面図およびそのＸ−Ｘ矢視図
、第４図は第２図の装置における高速原子線放射装置の
ｔ＜部所面図、第５図は本発明にかかる薄膜形成方法に
よシ基板上に形成した窒化硼素蒸着薄膜の電子回折写真
、第６図は従来のイオンビーム照射方法によシ基板上に
形成した窒化硼素蒸着薄膜の電子回折写真、第７図は本
発明にかかる薄膜形成方法により基板上に形成した窒化
硼素蒸着薄膜の赤外吸収スペクトル線図である。 図面中、 ４は真空槽、 ６は被膜形成用基板、 ７はターグット、 ８はイオンビーム放射装置、 １０は高速原子線放射装置、 １２は蒸着薄膜。
機構を説明するための模式図、第２図は本発明にかかる
薄膜形成方法の実施例に使用した装置の概略構成図、第
３回国および（Ｂはそれぞれ第２図の装置におけるイオ
ンビーム放射装置の要部断面図およびそのＸ−Ｘ矢視図
、第４図は第２図の装置における高速原子線放射装置の
ｔ＜部所面図、第５図は本発明にかかる薄膜形成方法に
よシ基板上に形成した窒化硼素蒸着薄膜の電子回折写真
、第６図は従来のイオンビーム照射方法によシ基板上に
形成した窒化硼素蒸着薄膜の電子回折写真、第７図は本
発明にかかる薄膜形成方法により基板上に形成した窒化
硼素蒸着薄膜の赤外吸収スペクトル線図である。 図面中、 ４は真空槽、 ６は被膜形成用基板、 ７はターグット、 ８はイオンビーム放射装置、 １０は高速原子線放射装置、 １２は蒸着薄膜。
Claims (5)
- （１）薄膜形成物質を基板上に蒸着させるとともに、基
板蒸着面に高速原子線を照射し、蒸着膜の膜特性をコン
トロールしながら蒸着膜を被着させることを特徴とする
薄膜形成方法。 - （２）薄膜形成物質の蒸着速度、照射原子線の原子の種
類および放射条件のうちの少くとも一つをコントロール
することにより基板面に被着する蒸着膜の膜特性をコン
トロールすることを特徴とする特許請求の範囲第（１）
項記載の薄膜形成方法。 - （３）真空槽内に、薄膜形成用基板と、薄膜形成用基板
面に薄膜形成物質を蒸発する薄膜形成物質蒸発源と、薄
膜形成用基板面に原子線を加速放射する高速原子線放射
源を設けたことを特徴とする薄膜形成装置。 - （４）薄膜形成物質蒸発源として、ターゲットに高速の
イオン線若しくは原子線を当て薄膜形成用基板表面に薄
膜形成物質を蒸着させるスパッタ蒸着装置又は薄膜形成
物質を加熱蒸発させる真空加熱蒸発装置を設けたことを
特徴とする特許請求の範囲第（３）項記載の薄膜形成装
置。 - （５）高速原子放射源として、一定圧力で導入したガス
状原子に一定電界を加えて加速すると共に、加速原子線
の放射方向にイオン線偏向器を設けたことを特徴とする
特許請求の範囲第（３）項記載の薄膜形成装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19675484A JPS6176662A (ja) | 1984-09-21 | 1984-09-21 | 薄膜形成方法および装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19675484A JPS6176662A (ja) | 1984-09-21 | 1984-09-21 | 薄膜形成方法および装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6176662A true JPS6176662A (ja) | 1986-04-19 |
| JPH0582467B2 JPH0582467B2 (ja) | 1993-11-19 |
Family
ID=16363055
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19675484A Granted JPS6176662A (ja) | 1984-09-21 | 1984-09-21 | 薄膜形成方法および装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6176662A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6318050A (ja) * | 1986-07-11 | 1988-01-25 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Ｃｂｎ被覆法 |
| JPS63262457A (ja) * | 1987-04-20 | 1988-10-28 | Nissin Electric Co Ltd | 窒化ホウ素膜の作製方法 |
| JPH02236268A (ja) * | 1989-03-07 | 1990-09-19 | Nissin Electric Co Ltd | 窒化ホウ素膜の形成方法 |
| JPH04221059A (ja) * | 1990-12-20 | 1992-08-11 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 立方晶窒化ほう素膜の形成方法 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5617632A (en) * | 1979-07-20 | 1981-02-19 | Nec Corp | Converging method for ion |
-
1984
- 1984-09-21 JP JP19675484A patent/JPS6176662A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5617632A (en) * | 1979-07-20 | 1981-02-19 | Nec Corp | Converging method for ion |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6318050A (ja) * | 1986-07-11 | 1988-01-25 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Ｃｂｎ被覆法 |
| JPS63262457A (ja) * | 1987-04-20 | 1988-10-28 | Nissin Electric Co Ltd | 窒化ホウ素膜の作製方法 |
| JPH02236268A (ja) * | 1989-03-07 | 1990-09-19 | Nissin Electric Co Ltd | 窒化ホウ素膜の形成方法 |
| JPH04221059A (ja) * | 1990-12-20 | 1992-08-11 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 立方晶窒化ほう素膜の形成方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0582467B2 (ja) | 1993-11-19 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |