JPH0372154B2 - - Google Patents
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- JPH0372154B2 JPH0372154B2 JP1689086A JP1689086A JPH0372154B2 JP H0372154 B2 JPH0372154 B2 JP H0372154B2 JP 1689086 A JP1689086 A JP 1689086A JP 1689086 A JP1689086 A JP 1689086A JP H0372154 B2 JPH0372154 B2 JP H0372154B2
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Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明は試料（主としてドリルや切削工具類
等）表面にスパツタリング蒸着とイオン注入を繰
り返し実施することにより、試料表面に任意の合
金層を任意の厚みで形成するイオンミキシング装
置の改良に関するものである。Detailed Description of the Invention (Field of Industrial Application) The present invention is capable of forming an arbitrary alloy layer on the surface of a sample (mainly drills, cutting tools, etc.) by repeatedly performing sputtering deposition and ion implantation on the surface of the sample. This invention relates to an improvement of an ion mixing device formed with a thickness of .
（従来の技術）
イオンミキシングによる試料の表面改質は、イ
オン注入と真空蒸着を併用することにより試料の
表面に試料の原子と蒸着金属原子、及び注入イオ
ンの混合層を形成し、最表面に新物質（例えば
TiN，BNetc）を形成する手法である。(Prior art) Surface modification of a sample by ion mixing involves forming a mixed layer of sample atoms, vapor-deposited metal atoms, and implanted ions on the surface of the sample by using ion implantation and vacuum evaporation together, and New substances (e.g.
This is a method to form TiN, BNetc).
従来は例えば特開昭60−141869号に記載されて
いるように、試料（ストリツプスチール）表面に
金属原子を蒸着するために蒸着金属物質を電子ビ
ームや加熱コイルを用いて加熱蒸発させ別配置さ
れたイオン源からイオン注入を行いイオンミキシ
ングを行つており、従来手法では蒸着金属加熱用
とイオン注入用の電源を別配置する必要があつた
ため、真空槽が大きくなり膜形成装置が大がかり
になり、装置の価格が高くなるという欠点があつ
た。 Conventionally, as described in JP-A No. 60-141869, in order to deposit metal atoms on the surface of a sample (strip steel), the deposited metal substance was heated and evaporated using an electron beam or a heating coil. Ion mixing is performed by implanting ions from a placed ion source, and in the conventional method, it was necessary to install separate power supplies for heating the deposited metal and for ion implantation, resulting in a large vacuum chamber and a large-scale film forming apparatus. However, the disadvantage was that the price of the device was high.
第３図に従来のイオンミキシング装置の構成例
を示す。真空ポンプ１にて真空引き（通常10-6〜
10-7Torr）された真空チヤンバー２の内に該チ
ヤンバー２外の回転駆動機構によつて回転する試
料ホルダー３を設置し、該試料ホルダー３に密着
するように試料４を固定する。イオン注入は、電
源装置６により制御され真空チヤンバー２内の下
方に試料４と対峙して設けられたイオン源５から
試料４に向かつてイオンを加速して成される。一
方試料４の表面への金属原子の蒸着は同じく真空
チヤンバー２内の下方に設けられた電子ビーム発
生装置７より電子ビーム偏向用電磁石８を用いて
蒸着金属１０の表面に電子ビームを照射して蒸着
金属１０の表面を加熱して試料４に向つて金属原
子を蒸発させて行う。電子ビームのエネルギーは
蒸着用電源装置９により制御が行なわれる。すな
わち本発明は第３図に示す電子ビーム発生装置
７、電磁石８、蒸着用電源装置９を不要としたも
のである。 FIG. 3 shows an example of the configuration of a conventional ion mixing device. Vacuum with vacuum pump 1 (usually 10 -6 ~
A sample holder 3 rotated by a rotational drive mechanism outside the chamber 2 is installed in a vacuum chamber 2 heated to a temperature of 10 -7 Torr), and a sample 4 is fixed in close contact with the sample holder 3. Ion implantation is performed by accelerating ions toward the sample 4 from an ion source 5 which is controlled by a power supply device 6 and is provided below in the vacuum chamber 2 facing the sample 4 . On the other hand, metal atoms are deposited on the surface of the sample 4 by irradiating the surface of the deposited metal 10 with an electron beam from an electron beam generator 7 provided below in the vacuum chamber 2 using an electron beam deflection electromagnet 8. This is done by heating the surface of the deposited metal 10 to evaporate metal atoms toward the sample 4. The energy of the electron beam is controlled by a vapor deposition power supply 9. That is, the present invention eliminates the need for the electron beam generator 7, electromagnet 8, and vapor deposition power supply 9 shown in FIG.
（発明が解決しようとする問題点）
本発明は、従来、イオンミキシングにおいて必
要であつた上記蒸着金属加熱用の電源を不要とす
る装置構成を提供するためになされたものであ
る。(Problems to be Solved by the Invention) The present invention has been made in order to provide an apparatus configuration that eliminates the need for a power source for heating the vapor-deposited metal, which was conventionally required in ion mixing.
（問題点の解決手段）
本発明は上記問題点を解決するために発明され
たものである。すなわち本発明は真空チヤンバー
内にイオン源と、該イオン源から引き出されるイ
オンの直進方向前方にイオン直進方向に対して任
意の傾斜角をもつて配置される蒸着金属物質と、
該イオン源と該蒸着金属物質との間に回動機構を
有する試料ホルダーとを配置して、前記イオン源
でイオン注入とスパツタリング蒸着とを行うこと
を特徴とするイオンミキシング装置にある。(Means for Solving Problems) The present invention was invented to solve the above problems. That is, the present invention includes an ion source in a vacuum chamber, a vapor-deposited metal material disposed in front of the ion source in the straight direction of the ions at an arbitrary inclination angle with respect to the straight direction of the ions;
The ion mixing apparatus is characterized in that a sample holder having a rotating mechanism is disposed between the ion source and the vapor-deposited metal material, and the ion source performs ion implantation and sputtering vapor deposition.
（作用）
以下図面を用いて本発明を実施するためのイオ
ンミキシング装置の構成例について詳細に説明す
る。(Function) Hereinafter, a configuration example of an ion mixing device for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
本発明装置構成例を第１図に示す。 An example of the configuration of the apparatus of the present invention is shown in FIG.
真空ポンプ１にて真空引きされた真空チヤンバ
ー２の中にイオン源５と蒸着金属１０を対向して
配置した間に試料４を保持して回動移動させるた
めの回動駆動付ホルダー３′を配置したものであ
る。一例として板状の試料４を回動駆動付ホルダ
ー３′に固定した場合について説明する。初めに
試料４を図のａの真空チヤンバー２のほぼ中央の
水平位置に固定し、電源装置６により真空チヤン
バー２内上方に設けたイオン源５の内部で発生さ
せたプラズマの中からイオン（例えばN+）を図
の破線に示すように試料４の表面に垂直に加速し
引き出す。 In a vacuum chamber 2 evacuated by a vacuum pump 1, an ion source 5 and a deposited metal 10 are placed facing each other, and a holder 3' with a rotation drive is provided for holding and rotating a sample 4. This is what was placed. As an example, a case will be described in which a plate-shaped sample 4 is fixed to a rotationally driven holder 3'. First, the sample 4 is fixed at a horizontal position approximately at the center of the vacuum chamber 2 as shown in the figure a, and ions (for example, N + ) is accelerated and drawn out perpendicularly to the surface of sample 4 as shown by the broken line in the figure.
加速されたイオン（矢印）は試料４の表面をス
パツタリングし、試料表面の不純物をはじき飛ば
し表面の清浄化を行うと共に表面下に注入され
る。その後試料４をのせたホルダー３′を図のｂ
の位置迄回動移動させ真空チヤンバー２内下方で
イオン源５から引き出されたイオンの進行方向前
方で垂直軸に対して任意の角度（θ）をもつて支
柱１２に固定配置された蒸着金属物質（例えば
Ti，Ｂ，Al等）１０と対向させる。イオン源５
で作られたイオンはイオン源５から引き出された
イオンは直進して蒸着金属物質１０の表面をスパ
ツタリングして蒸着金属原子を試料４表面に向け
放出させ試料４の表面に金属原子が蒸着される。 The accelerated ions (arrows) sputter the surface of the sample 4, repel impurities on the sample surface, clean the surface, and are implanted below the surface. After that, place the holder 3' with sample 4 on it as shown in Figure b.
A vapor-deposited metal substance is rotated and moved to the position below in the vacuum chamber 2 and fixedly arranged on the column 12 at an arbitrary angle (θ) with respect to the vertical axis in front of the traveling direction of the ions extracted from the ion source 5. (for example
(Ti, B, Al, etc.) 10. Ion source 5
The ions extracted from the ion source 5 travel straight and sputter the surface of the vapor-deposited metal substance 10, ejecting the vapor-deposited metal atoms toward the surface of the sample 4, so that the metal atoms are vapor-deposited on the surface of the sample 4. .
試料表面に金属原子の蒸着が行なわれた後、再
度試料４を保持した試料ホルダー３′の図のａの
水平位置迄回動移動させ、イオンの進行方向に対
して垂直の位置に固定し、再びイオン源５より加
速したイオンを引き出し金属原子が蒸着された試
料４の表面にイオンを注入する。この一連の動作
を繰り返すごとにより、試料４の表面には第２図
に示すように蒸着金属原子と試料原子及び注入イ
オンとの混合層が形成された最表面部には新物質
（第２図の場合はTiN）が形成される。このよう
に、試料４を保持したホルダー３′をイオン源５
と蒸着金属物質１０の間に配置して所定位置に回
動移動させることにより１個のイオン源で試料に
イオン注入とスパツタリング蒸着を行うことが出
来るものである。 After the metal atoms have been deposited on the sample surface, the sample holder 3' holding the sample 4 is rotated again to the horizontal position a in the figure, and fixed at a position perpendicular to the ion traveling direction. Accelerated ions are extracted again from the ion source 5 and implanted into the surface of the sample 4 on which metal atoms have been deposited. By repeating this series of operations, a mixed layer of evaporated metal atoms, sample atoms, and implanted ions is formed on the surface of sample 4, as shown in Figure 2.A new substance (see Figure 2) is formed on the outermost surface of sample 4. TiN) is formed. In this way, the holder 3' holding the sample 4 is moved to the ion source 5.
By placing the ion source between the ion source and the vapor-deposited metal material 10 and rotating it to a predetermined position, one ion source can perform ion implantation and sputtering vapor deposition into the sample.
金属原子の蒸着量は、第１図の１１に示すよう
に蒸着金属物質１０に対向して設けた薄膜検出器
（例えば水晶振動子）にて検出され、蒸着厚みの
制御は可能であり、イオン注入量は、第１図に示
すようにイオン源５の前方でイオン進行方向に対
して垂直位置に設けたイオン電流検出器１２及び
注入時間と試料表面積により制御可能である。 The amount of metal atoms deposited is detected by a thin film detector (for example, a crystal oscillator) placed opposite the deposited metal substance 10, as shown in 11 in FIG. 1, and the deposition thickness can be controlled. The implantation amount can be controlled by the ion current detector 12 installed in front of the ion source 5 at a position perpendicular to the ion traveling direction, the implantation time, and the sample surface area, as shown in FIG.
又、蒸着金属物質１０は試料４の大きさに合せ
て支柱１２に任意の角度で配置出来るようになつ
ており試料４を保持したホルダー３′は蒸着金属
物質１０に対峙する所定位置まで回動移動させれ
ばよい。さらに、試料４のサイズが大きい場合は
イオン源５を試料４のサイズに合せ複数個配置し
てもよい。 Further, the vapor-deposited metal substance 10 can be placed on the support 12 at any angle depending on the size of the sample 4, and the holder 3' holding the sample 4 is rotated to a predetermined position facing the vapor-deposited metal substance 10. Just move it. Furthermore, if the size of the sample 4 is large, a plurality of ion sources 5 may be arranged according to the size of the sample 4.
イオンミキシング装置の構成は図示の他、試料
ホルダー３′と蒸着金属物質１０を第１図とは左
右反対に配置してもよく、さらに、イオン源５か
ら加速して引き出されたイオンが真空チヤンバー
内を下方から上方に直進するように、又、水平方
向に直進するように、さらには斜め方向に直進す
るように装置配置を構成してもよく、要はイオン
源５からイオンが直進する前方に回動機構を有す
る試料ホルダー３′とイオンの進行方向に対して
任意の角度に設定出来る蒸直金属物質１０を配置
してイオンミキシング装置を構成すればよい。 The configuration of the ion mixing device is not limited to that shown in the figure, but the sample holder 3' and the vapor-deposited metal substance 10 may be arranged in the opposite left and right direction from that shown in FIG. The device arrangement may be configured so that the ions travel straight from the bottom to the top, horizontally, or even diagonally. An ion mixing device may be constructed by arranging a sample holder 3' having a rotating mechanism and a steamed metal material 10 that can be set at any angle with respect to the ion traveling direction.
（発明の効果）
以上説明したように本発明のイオンミキシング
装置機構によれば、１個のイオン源でイオン注入
と真空蒸着を行うことが出来るので装置がコンパ
クトになり、安価で操作も容易になる等効果を有
するものである。(Effects of the Invention) As explained above, according to the ion mixing device mechanism of the present invention, one ion source can perform ion implantation and vacuum deposition, making the device compact, inexpensive, and easy to operate. It has the following effects.
第１図は本発明のイオンミキシング装置の説明
図、第２図は蒸着金属原子と試料原子及び注入イ
オンとの混合層、最表面部の新物質の層の状態を
示す説明図、第３図は従来のイオンミキシング装
置の説明図である。
１…真空ポンプ、２…真空チヤンバー、３，
３′…試料ホルダー、４…試料、５…イオン源、
６…電源装置、７…電子ビーム発生、８…電子ビ
ーム偏向用電磁石、９…蒸着用電源装置、１０…
蒸着金属、１１…薄膜検出器、１２…支柱。
Fig. 1 is an explanatory diagram of the ion mixing device of the present invention, Fig. 2 is an explanatory diagram showing the state of a mixed layer of vapor-deposited metal atoms, sample atoms, and implanted ions, and the state of the new material layer at the outermost surface. is an explanatory diagram of a conventional ion mixing device. 1...Vacuum pump, 2...Vacuum chamber, 3,
3'...sample holder, 4...sample, 5...ion source,
6... Power supply device, 7... Electron beam generation, 8... Electromagnet for electron beam deflection, 9... Power supply device for vapor deposition, 10...
Vapor-deposited metal, 11... Thin film detector, 12... Strut.
Claims (1)
から引き出されるイオンの直進方向前方にイオン
直進方向に対して任意の傾斜角をもつて配置され
る蒸着金属物質と、該イオン源と該蒸着金属物質
との間に回動機構を有する試料ホルダーとを配置
して、前記イオン源でイオン注入とスパツタリン
グ蒸着とを行うことを特徴とするイオンミキシン
グ装置。1. An ion source in a vacuum chamber, a vapor-deposited metal material disposed in front of the ion source in the straight direction and at an arbitrary inclination angle with respect to the ion straight direction, and the ion source and the vapor-deposited metal material. and a sample holder having a rotating mechanism, and the ion source performs ion implantation and sputtering deposition.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1689086A JPS62177177A (en) | 1986-01-30 | 1986-01-30 | Ion mixing device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1689086A JPS62177177A (en) | 1986-01-30 | 1986-01-30 | Ion mixing device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62177177A JPS62177177A (en) | 1987-08-04 |
| JPH0372154B2 true JPH0372154B2 (en) | 1991-11-15 |
Family
ID=11928757
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1689086A Granted JPS62177177A (en) | 1986-01-30 | 1986-01-30 | Ion mixing device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62177177A (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| MX348741B (en) * | 2009-05-15 | 2017-06-22 | The Gillette Company * | Razor blade coating. |
-
1986
- 1986-01-30 JP JP1689086A patent/JPS62177177A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62177177A (en) | 1987-08-04 |
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