JPS63317661A - イオン蒸着薄膜形成装置 - 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〕 この発明は、イオン照射と真空蒸着を併用することによ
って基板上に薄膜を形成するイオン蒸着薄膜形成装置に
関する。

〔従来の技術〕

第５図は、従来のイオン蒸Ｗｔｌ膜形成装置の一例を示
す側面図である。この装置は、真空容器２と、真空容器
２内に下向きに収納されたディスク状のものであってそ
の表面に複数枚の基板６を保持可能なホルダ４と、ホル
ダ４の下方に設けられていてホルダ４上の基板６に向け
て下側からイオン（例えば窒素イオン）１４を照射する
イオン源１２と、ホルダ４の下方に設けられていてホル
ダ４上の基板６に向けて下側から蒸発粒子（例えばＴｉ
　）　２６を蒸発させる蒸発源１６とを備えている１゜
蒸発源１６は電子ビーム蒸発源であり、電子銃１８から
の電子ビーム２０によってるつぼ２２内の蒸発材料２４
を加熱・溶解させて蒸発粒子２６を蒸発させる。なお、
１０は真空容器２外からフィードスルー８を介して例え
ばホルダ４を回転させるモータで、必要に応じて薄膜の
均一性を図るために設けられるものである。

上記のような構成によって、ホルダ４上の各基板６に対
して蒸発粒子２６の蒸着とイオン１４の照射とが交互舒
ζ行われ、それによって基板６上にイオン１４と蒸発粒
子２６との化合物であるＲ膜（例えばＴｉＮ薄膜）が被
着形成される。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところが上記のようなイオン蒸着薄膜形成装置において
は、蒸発源１６内の蒸発材料２４が溶解された時にそれ
がるつぼ２２からこぼれ出さないようにする必要がある
ため、下から上方に向けての蒸発しかできない、即ち基
板乙の下方にしか蒸発源１６を配置することができない
。

従ってイオン源１２もそれに伴って基板乙の下方に配置
する必要があり、この種イオン蒸着薄膜形成装置の設計
、製作に際し、皿々の制約を受けるといった不都合があ
った。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明は上述の点に鑑みて提案されたもので、アーク
放電を利用した蒸発源と、イオンを照射するイオン源と
を併用することを特徴とする。

〔作用〕

アーク放電を利用した蒸発源は、蒸発材からなるカソー
ドを、アーク放電により局部的に溶解させて蒸発粒子を
蒸発させるものであるから、任意の方向に配置すること
ができる。

〔実施例〕

第１図は、この発明の一実施例に係るイオン蒸着薄膜形
成装置を示す平面図であり、第２図は第１図の線ト」に
沿う縦断面図であり、第６図は第１図の線■−旧こ沿う
縦断面図である。なお、第５図と同じ符号を附した部分
は、同−又は対応する部分を示す。

この実施例の装置においては、真空容器２内に四面体の
ホルダ２８が収納されており、当該ホルダ２８は、その
４側面に基板６をそれぞれ保持可能であり、しかも真空
容器２外のモータ１０によってフィードスルー８を介し
て例えば矢印Ｂのように回転可能に形成されている。そ
してホルダ２８の対向する面上に取り付けられた二つの
基板６に向けて、何方からイオン（イオンビーム）１４
をそれぞれ照射するように二つのイオン源１２が配置さ
れており、かつ残りの対向する面上の二つの基板６に向
けで、側方から蒸発粒子６４をそれぞれ蒸発させるよう
に二つの蒸発源６０が配置されている。

上記各蒸発源６０は、トリガ［ｇｉ（図示省略）とカソ
ード６２との間にアーク放電を起こさせて当該カソード
３２を局部的に溶解させて蒸発粒子３４を蒸発させるも
のである。この場合、従来の電子ビーム蒸発源と異なり
、カソード３２は、電流密度が例えば１０６〜１０’Ａ
Ａ−と大きいので、放電点のみが局部的に溶解されるだ
けであるため、蒸発源６０の向きがどのようなものであ
っても溶解金属が落下等する恐れはない。従って蒸発源
３０はこの例のような横向き以外に、下向き等の任意の
向きに取り付けることができる。また、カソード６２か
らの蒸発粒子６４には、従来の蒸発源と異なり、アーク
放電によってイオン化されたものもある程度台まれてい
る。

各イオン源１２から引き出すイオン１４の種類は、基板
６上に形成しようとする薄膜の種類等に応じて、例えば
窒素イオン、炭素イオン、あるいはアルゴンイオン等が
選ばれる。また各蒸発源６゜のカソード６２の４類も、
当該薄膜の種類に応じて、例えばＴｉ、　Ｈｆ、　Ｚｒ
、　Ｃｒ等が選ばレル。

上記のような装置における膜形成手順の一例を説明する
。

■　まず真空容器２内を図示しない真空ポンプによって
所定の真空度（例えば１Ｏ−６Ｔｏｒｒ程度）にまで真
空引きをする。

■　そしてホルダ２８を回転させながら（以降も同様）
、ホルダ２８上の基板６にイオン源１２からイオン１４
を照射して、イオンボンバードによる加熱を行う。この
時、基板乙には負バイアスをかけても良いが、Ｏｖでも
ボンバードは可能である。またイオン１４のＮ類として
は、例えばアルゴン等の不活性ガスイオンあるいは成膜
に用いる窒素イオン等が採り得る。加熱温度は例えば数
百〜５００°Ｃ程度とする。

■　その後蒸発源３０において例えば数十〜１００Ａ程
度の電流でアーク放電を起こさせて、蒸発粒子３４を基
板６上に被着（蒸着）させる。

■　上記■と併せて、イオン源１２からのイオン１４を
基板６上に照射する。これによって、回転しているホル
ダ２８上の各基板６に対して、蒸発粒子６４の蒸着とイ
オン１４の照射とが交互に行われる。その場合の蒸着膜
厚は、蒸着粒子６４と注入イオン１４とが十分にミキシ
ングする程度のものとするのが好ましく、例えばイオン
１４のエネルギーが４０ＫｅＶ程度であれば１台当りの
１回の蒸着膜厚は６００Ａ程度にすることができる・以
上の結果、各基板６上にイオン１４と蒸着粒子３４との
化合物である薄膜（例えばＴｉＮ［膜）が被着形成され
る。

上述した実施例のイオン蒸着薄膜形成装置によれば、イ
オン源１２及び蒸発源３０を真空容器２の側壁に配置す
ることができるので、 ■　複数方向からイオン照射および蒸着が可能となり、
基板６に対する成膜面積や成膜レートが大きくとれる。

成膜レートは例えば、従来の装置では１μ／ｈｒ程度の
ものが、図示装置では２〜３μ／ｈｒ程度も可能である
。

■　基板６の下方にイオン源１２や蒸発ＷＡ３０を配置
する必要がないので、基板６からの剥離物（コンタミ）
がイオン源１２や蒸発源６０内に落下混入して、例えば
イオン源１２にアーキング現象等の不具合を引き起こす
というようなトラブルを排除することができる。

■　複数のイオン源１２を備えているので、それぞれの
イオン源１２を制御することによりボンバード時の基板
６の加熱（温度上昇）制御が容易であり、例えば基板６
の形状等に応じて各場所毎の加熱制御をしたりすること
もできる。また膜形成中においても、基板６はイオン１
４による加熱に加えてイオン化した蒸発粒子３４による
加熱が可能であるため、イオン源１２や蒸発源６０のパ
ワー、あるいは基板６のバイアス電圧を制御することに
より、成膜中の基板６の温度制御も容易である。

■　複数のイオン源１２におけるイオン種や複数の蒸発
源３０におけるカソード６２の皿類を色々と選定するこ
とができ、従って基板６上に各種の多層膜を形成するこ
ともできる。

■　蒸発粒子３４にはイオン化されたものも含まれてい
るため、イオン１４との反応が促進され、従来の場合よ
りも低温で膜形成が可能である。しかもイオン化した蒸
発粒子５４の押し込み（ノックオン）作用も期待できる
ため、薄膜の基板６に対する密着性も高まる。その場合
、基板６のバイアスはＯｖでも良いけれども、負のバイ
アス（例えば−１０００Ｖ程度）をかけると上記効果は
一層大きくなる。

第４図はこの発明の他の実施例を示す平面図で、この例
では、イオン源１２とアーク放電を利用した蒸発源３０
を一対にして、真空容器２の同一面側に配置し、基板乙
の同一面に角度を付けてイオン１４および蒸発粒子３４
が来るようにして、前述の実施例のようにイオン注入と
蒸着が交互でな（、同時にイオン注入と蒸着を行なうよ
うにしても良い。

この場合、前述の実施例のような角柱状のホルダを用い
、真空容器２の個々の面にそれぞれイオン源１２と蒸発
源６０を対にして配置し、同時に複数枚の基板に薄膜を
形成するようにしてもよいのは勿論である。

この実施例によれば、イオン源１２及び蒸発源６０を、
基板ｉζ対して角度を付け、しかも真空容器２の同一面
側に配置することができるので、ホルダ２８を特に回転
させる必要はない。

なお、この発明は上述した実施例に限られることなく、
ホルダ２８の構造・配置やイオン源１２および蒸発源３
０の数量・配置等は一例であり、目的等に応じてこれ以
外に種々のものが採り得る。

例えば、ホルダ２８の形状は多面体、円柱（円筒）等で
も良く、その向きは（即ち回転軸は）横向きでも良い。

しかもイオン源１２および蒸発源６０はホルダ２８の周
囲に３台以上づつ配置しても良く、また上下に複数段づ
つ配置しても良く、更にはこれらを組み合わせても良い
のは勿論である。

〔発明の効果〕

以上詳述したように、この発明によれば、イオン源およ
び蒸発源を任意の方向に配置することができるので、こ
の皿装置の設計、製作に際し、これらに基因する種々の
制約を受けることがなくなり、その自由度を増すことが
できるといった効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の一実施例に係るイオン蒸着薄膜形
成装置を示す平面図である。第２図は、第１図の線１−
１に沿う縦断面図である。第５図は、第１図の線ト１に
沿う縦断面図である。第４図は、この発明の他の実施例
に係るイオン蒸着薄膜形成装置を示す平面図である。第
５図は、従来のイオン蒸着薄膜形成装置の一例を示す側
面図である。 ２・・・真空容器、６・・・基板、１２・・・イオン源
、１４・・・イオン（イオンビーム）、２８・・・ホル
ダ、３０・・・蒸発源、６４・・・蒸発粒子。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）真空容器と、真空容器内に配設された基板に向け
   てイオンを照射するイオン源と、アーク放電を利用した
   ものであつて前記基板に向けて蒸発粒子を蒸発させる蒸
   発源とを備えることを特徴とするイオン蒸着薄膜形成装
   置。