JP2011195925A - イオンプレーティング法を用いた成膜方法およびそれに用いられる装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】真空容器内に置かれた成膜材料を蒸発させるとともに、前記真空容器内に反応ガス及びプラズマ電子流を導入し、成膜材料のカチオンをプラズマで活性化して基板に堆積させる際に、1種の薄膜を形成する複数の成膜材料をそれぞれ独立した蒸発源として配置し、これら蒸発源と対向する位置で基材を回転させながら、基材上に、複数の成膜材料を順次蒸着させる工程を繰り返す。
【選択図】図6
Description
そこで本発明は、イオンプレーティング法を用いた成膜において、従来技術よりさらに高品質の圧電体薄膜を製造することを目的とする。
本発明のイオンプレーティング成膜方法は、成膜材料として、ペロブスカイト型酸化物圧電体薄膜を形成する材料を用いる成膜方法に好適に適用される。
この成膜方法によれば、従来のイオンプレーティング法によって製造した薄膜より良質な薄膜を製造することができる。加えて、堆積工程は蒸発源の真上で行なわれるため、膜厚の均一性および組成の均一性が向上し、良質な薄膜を得ることができる。
なおジャマ板50は、蒸発源の数および配置に応じて、複数種類のものを用意し、真空チャンバー10内に取り外し可能に設置することが好ましい。
本実施形態では、上述した成膜装置を用いて、ペロブスカイト型酸化物圧電体の代表であるチタン酸ジルコン酸鉛(Pb(Zr1-xTix)O3)膜を製造する場合を説明するが、本発明の成膜方法に用いられる装置および本発明が対象とする膜はこれらに限定されるものではない。
各層の堆積の間隔および成膜時間は、前述したジャマ板の形状と大きさを制御すること、および基板回転速度を制御することにより調整することが可能である。
基板として表面にSiO2膜が形成されたシリコンウェハを用いるとともに、蒸着源としてPb、ZrおよびTiを用い、図1に示す構造の成膜装置にて、基板上にTi−Ptの二層構造の下部電極、PZT膜およびPtの上部電極をこの順に成膜し、圧電素子を作製した。ジャマ板としては、直径60cmのSUS製の板に図3に示すような開口(開口の径方向のサイズ:10cm、中心側の円弧の長さ:6cm、外側の円弧の長さ:17cm)を設けたジャマ板を用いた。成膜条件は以下のとおりとした。
(2)プラズマ条件:放電電流70A、放電電圧100V
(3)基板加熱温度:500℃
(4)基板回転数:10rpm
(5)PZT成膜時の蒸発源の蒸発比:Ti:Pb:Zr=1:1.5:2
Claims (7)
- 真空容器内に置かれた成膜材料を蒸発させるとともに、前記真空容器内に反応ガス及びプラズマ電子流を導入し、成膜材料のカチオンをプラズマで活性化して基板に堆積させるイオンプレーティング成膜方法において、
1種の薄膜を形成する複数の成膜材料をそれぞれ独立した蒸発源として配置し、これら蒸発源と対向する位置で基材を回転させながら、基材上に、複数の成膜材料を順次蒸着させる工程を繰り返し、複数の成膜材料を組成中に含む薄膜を形成することを特徴とするイオンプレーティング成膜方法。 - 請求項1記載のイオンプレーティング成膜方法において、
複数の成膜材料のうち1の成膜材料を蒸着させる工程と次の1の成膜材料を蒸着させる工程との間に、成膜材料を蒸着させない工程を含むことを特徴とするイオンプレーティング成膜方法。 - 請求項1または2に記載のイオンプレーティング成膜方法において、
複数の成膜材料の蒸発源とプラズマとの間に、前記複数の蒸発源から発生する成膜材料の移動を制御する制御板を配置したことを特徴とするイオンプレーティング成膜方法。 - 請求項1ないし3のいずれか1項に記載のイオンプレーティング成膜方法であって、
成膜材料として、ペロブスカイト型酸化物圧電体薄膜を形成する材料を用いることを特徴とするイオンプレーティング成膜方法。 - 請求項4に記載のイオンプレーティング成膜方法であって、
成膜材料が、Pb、ZrおよびTiを含み、前記反応ガスが酸素を含むことを特徴とするイオンプレーティング成膜方法。 - 真空容器と、当該真空容器内に設置され、複数の成膜材料をそれぞれ蒸発させる複数の蒸発源と、前記真空容器内に、前記蒸発源と対向して配置され、1ないし複数の基板を保持する基板保持手段と、前記真空容器内に反応ガスを導入するガス導入手段と、前記真空容器内にプラズマを導入するプラズマ導入手段とを備えたイオンプレーティング法による成膜装置であって、
前記基板保持手段を回転させる回転機構を有し、
前記基板上に、前記複数種の成膜材料を順次蒸着させる制御板を、前記基板保持手段と前記蒸発源との間であって、前記真空容器内に生成されるプラズマ流より前記蒸発源に近い位置に配置したことを特徴とする成膜装置。 - 請求項6に記載の成膜装置であって、
前記複数の蒸発源は、前記回転機構の回転軸と同軸上に中心を持つ同心円上に配置され、前記制御板は複数の開口を有し、当該複数の開口は前記回転軸と同軸上に中心を持つ同心円上に配置されていることを特徴とする成膜装置。
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