JPH0788573B2 - 膜形成方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は、イオンミーリング技術を用いた膜形成方法に
関する。

〔発明の技術的背景〕

従来、イオン銃を用いた膜形成方法は、例えば第１図に
示す如く行なわれている。先ず、イオン銃１から例えば
Arイオン２を放出し、イオン銃１に対向して設けられた
ターゲット３に衝突させる。Arイオン２は、ターゲット
３からスパッタ粒子４を叩き出す。スパッタ粒子４は、
ターゲット３に対向して設けられた基板５に堆積し、所
定の薄膜を形成する。

〔背景技術の問題点〕

このような従来方法によるものでは、ターゲット３のス
パッタ粒子放出面は、イオン銃１及び基板５の表面、即
ち膜形成面の何れに対しても、対向して配置される必要
がある。この場合、Arイオン２によって、ターゲット３
で叩き出されたスパッタ粒子４を基板５の表面に確実に
堆積させるため、ターゲット３のスパッタ粒子放出面に
対するArイオン２の入射角度、及びスパッタ粒子４の放
出角度を適切にとる必要がある。このため、ターゲット
３、イオン銃１、基板５の配置空間を小さくできない。
特に、第１図に示す如く、イオン銃１及び基板５は、一
定の距離を隔てて配置せざるを得ない。その結果、装置
が大型になる問題があった。

また、従来の方法では、ターゲット３のスパッタ粒子放
出面に対向してイオン銃が設けられているため、叩き出
されたスパッタ粒子がイオン銃１内に入り込み、汚染や
電気的なショートを引き起こし易い。その結果、高品質
の薄膜を形成できないという問題があった。特に、この
問題点は、イオン銃１及び基板２の配置空間の縮小化を
も妨げている。

〔発明の目的〕

本発明は、高品質の薄膜を小型の装置で容易に形成でき
る膜形成方法を提供することをその目的とするものであ
る。

〔発明の概要〕

本発明は、イオンを偏向させながらターゲットに衝突さ
せることにより、スパッタ粒子のみを基板に堆積させる
手段を採用して、高品質の薄膜を小型の装置で容易に形
成できるようにした膜形成方法である。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の実施例について図面を参照して説明す
る。

先ず、第２図に示す如く、形成しようとする薄膜10の材
質で形成されたターゲット11を用意し、ターゲット11の
周囲にイオン銃12を設置する。ターゲット11のスパッタ
粒子放出面に対向して、被処理体である基板13を設置す
る。スパッタ粒子放出面と背合わせの基板13の裏面側後
方には、電磁石14を配置する。

而して、イオン銃12からスパッタ粒子15を叩き出すため
のイオンとして例えばArイオン16を放出する。次いで、
電磁石14に所定の電流を制御しながら通電し、電磁界を
発生させる。この電磁界の強さを電流の制御によって変
化させることにより、Arイオン16の流れを偏向し、ター
ゲット11のスパッタ粒子放出面上にArイオン16を走査す
るようにして衝突させる。ここで、Arイオン16の加速電
圧は、スパッタ効率を考慮して400〜500Vの範囲で設定
するのが望ましい。Arイオン16がスパッタ粒子放出面に
衝突すると、ターゲット11からターゲット粒子15が叩き
出され、叩き出されたターゲット粒子15は基板13の表面
に堆積して薄膜10を形成する。

このように、この薄膜形成方法によれば、Arイオン16を
偏向してターゲット11に衝突させるので、スパッタ粒子
15の飛散方向とターゲット11へ流れ込むArイオン16の流
れとを逆方向に設定することができる。その結果、スパ
ッタ粒子15がイオン銃12内に入り込んで汚染や電気的な
ショートが起きるのを阻止して、極めて高品質の薄膜10
を形成することができる。

また、図示の如く、Arイオン16の流れを180゜程度偏向
させたことによって、ターゲット11は、基板13とだけ対
向させれば良く、ターゲット11とイオン銃12を並列して
配置することができる。このため、ターゲット11、基板
13、イオン銃12、電磁石14の配置空間を可能な限り小さ
くして、小型の膜形成装置を提供することができる。

なお、第３図に示す如く、Arイオン16の流れを偏向させ
る手段として、電磁石14の代りに、偏向板17をターゲッ
ト11と基板13の間を囲むように設けて、これに陽極電圧
を印加して電界を変化させるようにしたものを用いても
良い。

また、第４図に示す如く、ターゲット18を囲むようにイ
オン銃19aを設けると共に、ターゲット18の中心部にも
イオン銃19bを設けて、このターゲット18に対向して基
板13を設置し、スパッタ粒子15の堆積処理とArイオン20
によるエッチング処理とを同時に行ない、極めて高品質
の薄膜10を形成するようにしても良い。すなわち、外側
のイオン銃19aから放出したArイオン16を、電磁石14に
より偏向させながらターゲット18に衝突させ、スパッタ
粒子15を叩き出して、ターゲット18に対設された基板13
に堆積させる。この堆積処理の際に、同時に中心部のイ
オン銃19bから例えばArイオン20を基板13に向けて放出
し、スパッタ粒子15による堆積層をエッチングさせる。
この際、堆積速度とエッチング速度とを適宜設定するこ
とにより、表面が凹凸の基板13上に良好なステップカバ
レイジで高品質の薄膜10を形成することができる。堆積
速度とエッチング速度の比は、形成する薄膜10の種類、
膜厚、基板13の表面の凹凸度合等に応じて設定するのが
望ましい。例えば、表面に１μｍ前後の凹凸がある基板
13にSiO₂膜を形成する場合、堆積速度とエッチング速度
の比を10:1に設定するのが望ましい。

また、第５図に示す如く、ターゲット21を異なる材質を
用いて、例えば中心部はＷターゲット22とし、その周囲
をAlターゲット23としたものに設定し、イオン銃12から
放出される例えばArイオン16の流れを順次偏向させるこ
とによって、基板13上に材質の異なる薄膜10a,10b,10a
を複数層形成させるようにしても良い。すなわち、先
ず、大きな偏向角でArイオン16を偏向させながらターゲ
ト21の外周部、すなわちAlターゲット23に衝突させ、Al
のスパッタ粒子15を叩き出し、基板13上にAl膜10aを形
成する。次いで、偏向角を小さくしてArイオン16をター
ゲット21の中心部に衝突させ、Ｗのスパッタ粒子15′を
叩き出し、Al膜10a上にＷ膜10bを形成する。然る後、再
び偏向角を大きくしてターゲット21の外周部23にArイオ
ン16を衝突させて、Alのスパッタ粒子15をＷ膜10b上に
堆積して、三層構造の薄膜10を基板13上に形成する。

また、スパッタ粒子15の流れ方向は、垂直方向、水平方
向等、如何なる方向に設定しても良い。更に、ターゲッ
ト11,21の形状についても、如何なるものを用いても良
い。

〔発明の効果〕

以上説明した如く、本発明に係る膜形成方法は、高品質
の薄膜を小型の装置で容易に形成できる等の顕著な効果
を有するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の膜形成方法を示す説明図、第２図は偏向
手段として電磁石を用いた本発明の一実施例を示す説明
図、第３図は偏向手段として偏向板を用いた本発明の実
施例を示す説明図、第４図はターゲットをイオン銃で囲
むようにした本発明の実施例を示す説明図、第５図は異
なる材料からなるターゲットを用いた本発明の実施例を
示す説明図である。 10……薄膜、11,18,21……ターゲット、12,19a,19b……
イオン銃、13……基板、14……電磁石、15……スパッタ
粒子、16,20……Arイオン、17……偏向板、22……Alタ
ーゲット、23……Ｗターゲット。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】イオン銃から所定のイオンを放出し、該イ
   オンの流れをターゲットに衝突させ、該イオンの衝突に
   よって前記ターゲットから叩き出されたスパッタ粒子を
   前記ターゲットから所定間隔を置いて対設された基板上
   に堆積させる膜形成方法において、 前記イオン銃を前記ターゲットの端部に近接させて配置
   すると共に、前記ターゲットの表面に対する法線と実質
   的に平行な方向で且つ前記ターゲットから遠ざかる向き
   に前記所定のイオンを放出し、放出されたイオンの流れ
   を偏向させて前記ターゲットの表面に衝突させることを
   特徴とする膜形成方法。
2. 【請求項２】イオンの流れを偏向させる手段が電磁界で
   あり、該イオンの流れを走査しながら前記ターゲットに
   衝突させる特許請求の範囲第１項に記載の膜形成方法。
3. 【請求項３】複数の前記イオン銃を、前記ターゲットを
   囲むように配置して用いることを特徴とする特許請求の
   範囲第１項または第２項に記載の膜形成方法。
4. 【請求項４】組成または材料の異なる複数の前記ターゲ
   ットを用いる特許請求の範囲第１項、第２項または第３
   項に記載の膜形成方法。