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携帯電話や携帯型パソコンの普及をはじめとしたIT技 術に関 わる材料の方向性は軽量化と小型化,そ して環境の維持であり, 21世 紀に向けた材料の開発において薄膜技術は益々重要性を増 している。このような状況の中で薄膜の高機能化 ・多機能化のた めの技術は,ウ エットプロセスや ドライプロセスに関わらず注目 されるところである。本稿ではドライプロセスの中でも特に真空 蒸着とイオンビームを組み合わせたイオンビーム ミキシング技術 について紹介する。最近では,イ オンビームを用いてDLCやG Nな どの新物質形成も行われており新たな展開が期待 されてい るD。 薄膜形成においてイオンビームを使う主な理由は次に示す2つ の効果からである。1つ は半導体の不純物注入に代表されるよう な元素の添加,も う1つ は加速イオンによるエネルギー輸送であ る。前者はイオンビームミキシングやダイナミツクイオンミキシ ングのように反応性元素をイオンとして添加し薄膜を作製する。 本稿のようにアシス トという意味では,イ オンビームにArや Heな どの不活性ガスを用いた後者のエネルギー付与のイメージ が強いと言えよう。ただし広義の意味では,イ オンビームを用い た手法を一般にイオンビームアシス ト法として表現することも多 いようである。 図1に イオンビームアシスト法の概念図を示す。膜形成初期段 階では加速したイオンにより蒸着原子が衝撃を受ける。この際, 蒸着原子の一部 はスパッタにより真空中に放出され,一 部はイオ ンとの弾性衝突によりエネルギーを受けとり基板中にノックオン される。基板と薄膜界面には基板原子と蒸着原子の混合層(ミキ シング層)が形成される。基板へ侵入した蒸着原子をアンカーと して薄膜が形成されると,基 板にくさびを打つような構造 となり, 形成薄膜は強い付着力を得ることができる。 ミキシング層形成後 は,蒸 着速度,イ オンエネルギーおよび照射量をコントロールす ることで目的の薄膜を作製する。イオンに反応性ガスを用いれば 当然のことながらイオンも膜の構成元素 となり,不 活性ガスであ れば膜は蒸着元素だけで構成される。ここでは,反 応性および不 活性ガスイオンをビームとして用いた最近の研究について述べる。

Formation of Functional Thin Films by Ion Beam Assisted Deposition