JPH01139758A - 薄膜蒸着方法および薄膜蒸着装置 - 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】 ［産業上の利用分野コ 本発明は、薄膜蒸着方法および薄膜蒸着装置、とくにク
ラスターイオンビーム法等により蒸着形成される化合物
薄膜の特性向上に関するものである。

［従来の技術］ 従来この種の装置として例えは実公昭５８−４９２０号
公報に記載された第２図及び第３図に示すものがあった
。第２図は従来の化合物薄膜蒸着Ｈ置を模式的に示す概
念構成図、第３図は従来の化合物薄膜蒸着装置の主要部
を一部切り欠いて内部を示すＭ視図である。

図において（１）は真空槽（１０）内を所定の真空度に
保持する真空排気装置、（２）は例えば酸素などの反応
ガスが充満されているガスボンベ、（３）は反応ガスを
真空槽（１０）に導入するためのリークバルブ、（４）
はノズル（１８）を有する密閉型るつぼで、中に基板（
９）に蒸着すべき蒸着物質（１１）、例えは亜鉛等が装
填されている。（５）はるつぼ加熱用フィラメント、（
６）はイオン化用フィラメントであり、２０００°Ｃ位
にラバせられ、ここから放出される電子（１２）はグリ
ッド（７）により加速され、物Ｎ蒸気のクラスタ（１４
）をｉｆｊ撃し、その一部をイオン化する。（８）はイ
オン化されたクラスタイオン（１３）を加速し、イオン
化されていない中性クラスタ（１４）と共に基板（９）
に衝突させる加速電極、（１５ａ）及び（１５ｂ）は熱
シールド板である。なお（１６）は基板に蒸着すべき蒸
着物質の蒸気を真空槽（１０）内に噴出して、蒸着物質
（１１）のクラスタを発生する蒸気発生源で、上記密閉
型るつぼ（４）及びるつぼ加納用フィラメント（５）よ
りなる。（１７）はクラスタをイオン化するイオン化手
段て、イオン化用フィラメンＩ・（６）及びグリッド（
７）よりなる。

次に動作について説明する。

真空排気装置（１）によって真空槽内力月０−６Ｔｏｒ
ｒ台の真空度になるまで排気した後、リークバルブ（３
）を開き、反応ガス（ここでは酸素）を導入する。次い
て、るつぼ（４）内の蒸気圧が数Ｔｏ口・になる温度（
蒸着物質（ＩＩ）がＺｎの場合５００′Ｃ位）までるつ
ぼ加熱用フィラメント（５）から放出される電子をるつ
ぼ（４）に衝撃することによって加熱すると、蒸着物質
（１１）は蒸気化し、ノズル穴（１８）から真空中に噴
射する。この噴射する物質蒸気はノズル穴（１８）を通
過する際に凝縮し、クラスタ（１４）と呼はれる塊状集
団が形成される。このクラスタ（１４）状の物質蒸気は
次いてイオン化用フィラメント（６）から放出される電
子（１２）によって部分的にイオン化され、クラスタイ
オン（１３）となり、さらに電界による加速を受けてイ
オン化されていない中性クラスタ（１４）と共に基板（
９）に衝突する。一方、基板（９）付近には反応カスが
存在し、基板（９）付近で物質蒸気とカスとの反応が進
行するため、反応生成物である化合物（ここではＺｎ○
）か基板（９）上に蒸着することになる。

［発明か解決しようとする問題点コ １に来の薄膜蒸着装置を用いて、以上のような方法によ
り例えは酸化物超電導薄膜を形成した場合、真空槽内の
カスは分子状帖であり、活性度が低いために膜密度が低
く、超電導特性が得られない、あるいは超電導特性が得
られても良好な特性ではない、超電導特性が持続しない
等の問題点があった。上記問題点を補う手段として、蒸
着後の薄膜を酸素プラズマにさらすことここよる超電導
特性の向上および持続化が計られているが、上記手段の
効果は薄膜表面に限定されるため、完全な解決法；こ（
ｉ至っていない。また上記問題点の解決法として、尊前
の際、反応カスをイオン化及び加速して法板面へ衝突さ
せろ方法があるが、反応カスイオンの１原子あたりのエ
ネルギーが高いため、基板表面及び薄膜に損（ηを与え
、超電導特性を低下、あるいは消失させる恐れがあった
。

本発明は上記のような問題点を解決するためになされた
ものであり、膜密度が高く、高品質の薄膜が形成できる
方法及び装置を提供することを目的とする。

［問題点を解決するための手段］ 本発明に係わる薄膜蒸着方法は、真空槽内に設けられた
蒸着物質の蒸発源より上記蒸着物質の蒸気を基板に向け
て噴射させると共に、この時反応ガスを励起中性原子と
して上記基板に向けて噴射させ、薄膜を形成するもので
ある。

また本発明の別の発明に係わる薄膜蒸着装置は、真空槽
、この真空槽内に設置された蒸着物質の蒸発源、上記真
空槽内に反応ガスを供給する反応ガス供給手段、及び上
記真空槽内に設けられ、上記反応ガスを励起中性原子に
励起する励起手段を備えたものである。

［作用］ 本発明における薄膜蒸着方法は、反応ガスを励起中性原
子として蒸着物質の蒸気と共に基板に噴射させるので、
活性度の高い反応ガスを蒸着膜の内部まで供給し、高密
度で、高品質の薄膜かえられろ。また励起中性原子状の
反応カスの噴射は、運動量か小さく、基板及び薄膜の損
傷を抑制する。

また、本発明の別の発明における薄膜蒸着装置は、蒸着
物質の蒸発源と反応ガスの励起手段を真空槽内に備えて
いるので、上記のような高品質の薄膜が容易に得られる
。

［実施例コ 以下、本発明の一実施例による薄膜蒸着方法および薄膜
蒸着装置を図について説明する。

第１図は本発明の一実施例による薄膜蒸着装置を模式的
に示す概念構成図であり、図において（１）から（１８
）は従来と同一または相当部分を示す。本発明の実施例
では、蒸気発生源（１６）、イオン化手段（１７）、及
び加速電極（８）よりなる蒸発源は複数個あり（図では
省略）、各々のるつぼ（４）内にはイトリウム、バリウ
ム、及び銅が装填されている。（１９）は真空槽（ｌＯ
）内に設けられ、蒸着物質（１１）の蒸着時に、基板（
９）にむけて、酸素ガスを励起中性原子としてノズル（
２０）を通じて噴射する反応ガス励起源であり、第１図
では無声放電による反応カス励起源を用いた場合を示し
ている。（２１）は放電管、（２２ａ）（２２ｂ）　（
聡称するときは（２２））は無声放電の放電電極、（２
３）はピラニ真空計である。

次に動作について説明する。

真空排気装置（１）により真空槽（１０）内が１Ｏ−６
Ｔｏｒｒ台の真空度になるまで排気する一方で、反応ガ
ス励起源（１９）の放電管（２１）内に酸素ガスを導入
し、ビラニ真空計（２３）の計測により、放電管（２１
）の圧力か１〜２Ｔｏｒｒとなるように調節する。その
後、ノズル側電極（２２ａ）を低圧側、ガス導入口１目
す電極（２２ｂ）を高圧側として両電極間に高周波電圧
を印加することにより放電管（２１）内に無声放電か生
じ、この放電により酸素ガスは励起され、オゾン（０３
）及び原子状酸素（Ｏ）等の励起中性原子が発生する。

励起された酸素ガス（２４）はノズル（２０）を通じて
基板（９）に向けて噴射される。一方、第１図に示され
るように基板（９）面に対し傾斜し、真空槽（１０）内
に固定されたるつぼ（４）から噴射される蒸着物質（１
１）のクラスタ（１３）及び（１４）を従来法と同様な
動作によって基板（９）とへ衝突させろと、基板（９）
付近では蒸着物質のクラスタ（１３）及び（１４）と、
励起酸素ガス（２４）との反応が進行する。この励起酸
素ガス（２’ｌ）は化学的に非常に活性度が高いことか
ら、基板（９）上ここは膜密度か高く、超電導特性が良
好で、しかも上記特性が長期間持続する酸化物超電導薄
膜が形成されろことになる。

ん゛お、上記実施例では蒸着法としてイオンクラスタビ
ーム法を用いたものを示したが、他の蒸着法を用いても
同様の効果が得られる。

また上記実施例では、反応ガス励起源（１９）を真空槽
（ｔｏ）内に設けたものを示したが、これを真空槽（，
１０）の外壁に設けて、励起反応ガスのみを真空槽（１
０）内に導入して基板（９）面に照射しても同様の効果
が得られる。

さらにと記実施例では、反応ガス励起源（１９）に無声
放電を用いたものを示したか、励起反応ガスが得られる
ものであれは他の形式の励起源を用いてもよい。

また上記実施例ではろつぼ（４）及び放電管（２１）は
基板（９）面に対して傾斜させたものを示したか、いず
れかが基板（９）面の真下にあってもよい。

また蒸着物質は上記実施例に揚げたものの他、ランタノ
イド系元素、バリウム、ストロンチウム、ないし銅のう
ちのいずれかであってもよい。

また上記実施例では反応ガスは酸素ガスであったが他の
ガスであってもよい。

また上記実施例では超電導薄膜について示したが、他の
薄膜であってもよい。

［発明の効果コ 以上のように、本発明によれは真空槽内に設けられた蒸
着物質の蒸発源より上記蒸着物質の蒸気を基板に向けて
噴射させると共に、この時反応カスを励起中性原子とし
て上記基板に向けて噴射させ、薄膜を形成するようにし
たので、蒸着膜内に活性度の高い励起反応ガスが供給さ
れ、膜密度か高く、高品質の化合物薄膜が製造できろ効
果かある。

また本発明の別の発明によれは真空槽、この真空槽内に
設置された蒸着物質の蒸発源、上記真空槽内に反応ガス
を供給する反応ガス供給手段、及び真空槽内に設けられ
、上記反応ガスを励起中性原子に励起する励起手段によ
り薄膜蒸着装置を構成したので、上記のような高品質の
薄膜が容易にえられる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例による薄膜蒸着装置を模式的
ｔこ示す概念構成図、第２図は従来の化合物薄膜蒸着装
置を模式的に示す概念構成図、及び第３図は従来の化合
物薄膜蒸着装置の主要部を一部切り欠いて内部を示す斜
視図である。 図において、（２）はガスボンノ＼、（８）は加速電極
、（９）は基板、（１０）は真空槽、（１１）は蒸着物
質、（１Ｇ）は蒸気発生源、（１７）はイオン化手段、
（１９）は反応カス励起源、（２１）は放電管、（２２
）は放電電極である。 なお、図中、同一符号は同一または相当部分を示す。

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. （１）真空槽内に設けられた蒸着物質の蒸発源より上記
   蒸着物質の蒸気を基板に向けて噴射させると共に、この
   時反応ガスを励起中性原子として上記基板に向けて噴射
   させ、薄膜を形成する薄膜蒸着方法。
2. （２）蒸着物質の蒸気をイオン化し、加速した特許請求
   の範囲第１項記載の薄膜蒸着方法。
3. （３）励起中性原子は、無声放電によって発生されたも
   のである特許請求の範囲第１項または第２項記載の薄膜
   蒸着方法。
4. （４）蒸着物質は、少なくともランタノイド系元素、バ
   リウム、ストロンチウム、ないし銅のうちのいずれかよ
   りなる特許請求の範囲第１項ないし第３項のいずれかに
   記載の薄膜蒸着方法。
5. （５）反応ガスは、酸素ガスである特許請求の範囲第１
   項ないし第４項のいずれかに記載の薄膜蒸着方法。
6. （６）真空槽、この真空槽内に設置された蒸着物質の蒸
   発源、上記真空槽内に反応ガスを供給する反応ガス供給
   手段、及び上記真空槽内に設けられ、上記反応ガスを励
   起中性原子に励起する励起手段を備えた薄膜蒸着装置。
7. （７）蒸発源は複数個ある特許請求の範囲第６項記載の
   薄膜蒸着装置。