JPS6270572A - イオンビ−ムスパツタリング装置 - Google Patents

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） 本発明はイオンビームスパッタリンク装置の改良に関す
る。

（従来の技術とその問題点） 薄膜作製法のひとつにイオンビームスパッタリング法が
ある。この方法はプラズマを形成しないため成膜した薄
膜へのプラズマによるダメージがなく、また真空度が高
い状態で成膜するため比較的膜の純度が高い特徴があり
、近年、この特徴を生かして磁気特性の優れた軟磁性薄
膜やダイヤモンド膜などの作製が行われている。

このイオンビームスパッタリング法を実施する装置とし
て、従来一般に第４図のような構成のものが使用されて
いる。図中冨はイオンガン、２はターゲット、３は基板
、４はチャンバー、５は真空排気装置であり、イオンガ
ン１によって発生したイオンビーム（Ａｒイオン、０イ
オン、Ｎイオン）をターゲット２に入射し、基板３上に
イオンによりスパッタされた粒子を堆積させ、ターゲッ
ト２と同じ成分の薄膜を形成する。このときチャンバー
内の雰囲気純度は真空排気装置５により１０−４〜１０
　　Ｔｏｒｒ程度の高純度に保ち、真空排気装置も、真
空装置用油の逆流を抑制するため液体Ｎ１トラップを有
する油拡散ポンプや、ターボ分子ポンプ、クライオソー
プションポンプなどが用いられている。

しかし、従来では上記のような十分な配慮を施して薄膜
形成を形成しても、作製された薄膜にターゲットに含ま
れていないＣがｌａｔ慢程度合有されるのを避けられな
かった、このＣ量は形成された薄膜の特性に影響を及ぼ
す竜であり、純度の高い薄膜形成の観点から好ましくな
かった。

（問題点を解決するための手段） 本発明は前記のような従来の問題点を解消するために研
究して創案されたもので、その目的とするところは、比
較的簡単な構造により、形成する薄膜の純度を向上し、
良質の薄膜材料の作製が可能なイオンビームスパッタリ
ング装置を提供することにある。

この目的を達成するため本発明は、イオンビームを発生
させるイオンガン円の生成イオンを加速しビーム径を制
御するグリッドの化学成分を、ターゲットを構成する化
学成分元素のみで構成したものである。

（作　用） イオンビームスパッタリング装置のイオンガンは通常カ
ウフマン型イオンガンと呼ばわるものが使用される。本
発明者らは、薄膜の純度向上のためＣの汚染源を調査し
た結果、イオンガンに使用されるグリッド（多孔板）に
その源があることをつきとめた。

すなわち、従来グリッドは焼結されたグラファイトで構
成されており、生成したイオンビームがグリッドに衝突
することによりグリッドが徐々に摩滅する現象があった
。しかしながら、従来では、グラファイトがイオンビー
ムｔこより摩滅してもターゲットへは到達せず、従って
基板への取り、込みも極めて少なく、無視できるものと
考えら稍、てぃた。ところが、本発明者らの調査ｌこよ
れば、このグラファイトが、実はＣ汚染の主要因であり
、この傾向は、イオンガンとターゲットと基板上の距離
が短くなればなるほど著しくなることが見出された。

そこで本発明は、この知見から、グリッドの化学成分を
夕〜ゲットを構成する化学成分元素のみで構成したもの
であり、これ？こよりグリッドの摩滅ζこよる汚染元素
の基板への取込みが回避され、良質の薄膜形成が可能と
なる。

グリッドをｍ成する化学成分については、たとえばパー
マロイ合金の薄膜形成を目的とする場合、グリッド材質
をパーマロイ組成のもので作製するものであり、または
純Ｆｅ、純Ｎｉあるいは種々の組成のＦｅ　−Ｎｉ合金
で作製してもよい。いずれの場合も、Ｃ汚染の回避に有
効であり、異種元素の取込みも避けられる。

（実施例） 以下本発明の実施例を添付図面に基づいて説明する。

第１図と第２図は本発明を適用したイオンビームスパッ
タリング装置の一例を示すもので、１はイオンガン、１
′はセカンドイオンガン、２はターゲットで、パーマロ
イ合金で作製されている。３は基板で、ガラスからなっ
ている。４はチャンバー、５は真空排気装置である。

イオンガン１とセカンドイオンガン１は、イオン化する
ガスの導入手段６と、これの前方に配されたカソードフ
ィラメント７と、カソードフィラメント７を外囲するア
ノード８と、アノード８の外周のマグネット９と、これ
らの前方に配置されたグリッドＮＯとを備えており、こ
のグリッド１０がパーマロイ合金で作製されている。

イオン化すべきガスは導入手段６により送られ、カソー
ドフィラメント７からγノード８間に流れる電子流によ
り、マグネット９により作られる磁界で効率的にイオン
化され、グリッド１０に負電圧をかけてイオンを加速す
ることでイオンビームが生成され、同時にビーム径が制
御される。

上記装置において、セカンドビーム１′を非作動とし、
ロータリポンプ、クライオポンプからなる真空排気装置
うで７　Ｘ　１０””　Ｔｏｒｒまでチャンバー内を排
気した後、イオンガン１に精製したＡｒガスを微量流し
、６０ｍｋの出方電流でアルゴンイオンビームを発生し
、６０分間スパッタを行った。膜形成速度は約１５０Ａ
／分であった 形成された膜を化学分析したところ、Ｃｉｌは０．０１
ａｔ％以下であった。なお、セカンドイオンガン１′を
用いたところ、グリッドがパーマロイ合金で作製されて
いるため、Ｃ汚染Ｉこ対し同様の効果が確認された。

第３図はグラファイトグリッド（従来装置）とパーマロ
イグリッド（本発明装置）を使用し、同一条件で形成し
た薄膜の保磁力を比較して示す。この第３図から本発明
の場合、優れた軟磁気特性が得られることがわかる。

（発明の効果） 以上説明した本発明のイオンビームスパッタリング装置
によるときには、純度の高い良質の薄膜を形成すること
ができ、しかも装置の大幅な改造を要さず簡易に実施す
ることができるなどのすぐれた効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を適用したイオンビームスパッタリング
装置の一例を示す模式的平面口、第２図は第１図の装置
におけるイオンガンの概略説明図、第３図は本発明装置
と従来装置による薄膜の保磁力を示すグラフ、第４図は
慣用のイオンビームスパッタリング装置の模式的平面図
である。 １・・・イオンガン、２・・・ターゲット、ＩＱ・・・
ターゲット。 特許出願人　　日本鋼管株式会社 発　　明　　者　　　中　　　　岡　　　−秀同　　　
　　　　　　　高　　　１）　　芳　　　−岡　　　　
　　　　　　１）　　　中　　　　　　　　　端代理人
弁理士　　　吉　　　原　　　省　　　三同　　　同　
　　　　　高　　　構　　　　　　　　清同　　弁護士
　　　吉　　　原　　　弘　　　子第　１　　図 第　　２　　　図 第　　３　　図 第　　４　　図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 イオンビームを発生させるイオンガン内 の生成イオンを加速しビーム径を制御する グリッドの化学成分を、ターゲットを構成 する化学成分元素のみで構成することを特 徴とするイオンビームスパッタリング装置。