JPH01222046A - 薄膜形成方法 - Google Patents
薄膜形成方法Info
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- JPH01222046A JPH01222046A JP4826688A JP4826688A JPH01222046A JP H01222046 A JPH01222046 A JP H01222046A JP 4826688 A JP4826688 A JP 4826688A JP 4826688 A JP4826688 A JP 4826688A JP H01222046 A JPH01222046 A JP H01222046A
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Landscapes
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- Oxygen, Ozone, And Oxides In General (AREA)
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- Physical Vapour Deposition (AREA)
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。
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〕
本発明はクラスタ・イオン・ビーム法を利用してＰｂＴ
ｉ０ｚ （チタン酸鉛） 、ＢａＴｉ０＋ （チタン酸
バリウム）等の強誘電性の薄膜を基板上に形成する薄膜
形成方法に関する。
ｉ０ｚ （チタン酸鉛） 、ＢａＴｉ０＋ （チタン酸
バリウム）等の強誘電性の薄膜を基板上に形成する薄膜
形成方法に関する。
ＰｂＴｉＯｓ、ＢａＴ ｉ Ｏ３等の強誘電体は、圧電
素子の代表的原料とされている。
素子の代表的原料とされている。
従来、強誘電体を用いた基板上への薄膜形成は、主とし
て、高周波スパッタリング法により行われていた。例え
ば、ＰｂＯとＴｉ０１との混合粉末からなる材料をター
ゲットとして、基板等の試料上にＰｂＴｉＯ３の薄膜を
形成する方法が提案されている（特開昭５６−４５８２
７）。
て、高周波スパッタリング法により行われていた。例え
ば、ＰｂＯとＴｉ０１との混合粉末からなる材料をター
ゲットとして、基板等の試料上にＰｂＴｉＯ３の薄膜を
形成する方法が提案されている（特開昭５６−４５８２
７）。
この従来方法は、蒸着材料であるｐｂｏとＴｉ０ｚとを
所定の組成比で含有するターゲットを基板に対向して配
し、該ターゲットにスパッタ用ガスを衝突させてこれら
を蒸発させ、基板上に蒸着膜を形成する方法である。
所定の組成比で含有するターゲットを基板に対向して配
し、該ターゲットにスパッタ用ガスを衝突させてこれら
を蒸発させ、基板上に蒸着膜を形成する方法である。
斯かる従来の方法にあっては、ＰｂＯ及びＴｉＯ２から
なる材料をターゲットとし、該ターゲット中のｐｂｏと
Ｔｉ０１との組成比を変更することにより、基板上に所
定組成の薄膜を形成していた。従って、ＰｂとＴｉとの
組成を異にする強誘電性薄膜を得るためには、その種類
に応じて複数のターゲットを用意する必要があり、また
、その都度、ターゲットの交換を必要とする。このため
、製造上の経済性、作業性等の点で種々の問題が指摘さ
れていた。
なる材料をターゲットとし、該ターゲット中のｐｂｏと
Ｔｉ０１との組成比を変更することにより、基板上に所
定組成の薄膜を形成していた。従って、ＰｂとＴｉとの
組成を異にする強誘電性薄膜を得るためには、その種類
に応じて複数のターゲットを用意する必要があり、また
、その都度、ターゲットの交換を必要とする。このため
、製造上の経済性、作業性等の点で種々の問題が指摘さ
れていた。
本発明は以上の事情に鑑みてなされたものであって、種
々の組成の強誘電性薄膜を容易に基板上に形成し得る薄
膜形成方法を提供することを目的とする。
々の組成の強誘電性薄膜を容易に基板上に形成し得る薄
膜形成方法を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明の薄膜形成方法にお
いては、蒸気化された複数の蒸着材料をクラスタ・イオ
ン・ビーム法により基板に蒸着させて薄膜を形成し１、
次いでこの蒸着膜に熱処理を施して加熱酸化し、強誘電
性薄膜に変成することを特徴とする。
いては、蒸気化された複数の蒸着材料をクラスタ・イオ
ン・ビーム法により基板に蒸着させて薄膜を形成し１、
次いでこの蒸着膜に熱処理を施して加熱酸化し、強誘電
性薄膜に変成することを特徴とする。
上記の如き本発明の薄膜形成方法においては、薄膜形成
工程において蒸気化された複数の蒸着材料が基板に分散
蒸着して薄膜を形成し、次いで、熱処理工程においてこ
の薄膜が加熱酸化され強誘電性の薄膜に変成される。
工程において蒸気化された複数の蒸着材料が基板に分散
蒸着して薄膜を形成し、次いで、熱処理工程においてこ
の薄膜が加熱酸化され強誘電性の薄膜に変成される。
以下、本発明の実施例についてＰｂＴｉＯｓ薄膜の形成
方法を一例として図面を参照して説明する。第１図は、
本発明の実施に用いる薄膜形成装置の模式図である。図
において、■は真空槽であり、該真空槽１の内部には上
部壁に噴出孔を有する蒸気発生器２，２が噴出方向を交
差せしめるように内側に傾斜して配されており、該蒸気
発生器２．２には、蒸着材料として一方にｐｂ粉末６が
、また、他方にＴｉ粉末７が収容された密閉型のルツボ
３，３が収納′されている。ルツボ３，３には蒸着材料
を蒸気化するために図示しない蒸着材料加熱用フィラメ
ントが巻回されている。また、各々の蒸気発生器２，２
に対向して蒸着蒸気の流路途中にイオン加速電極８．８
が設けられており、イオン加速電極８．８及び蒸気発生
器２，２には図示しない直流電源により高電圧が、前者
を負側、また、後者を正側として印加されている。また
、両者間には、クラスタ（塊状原子集団）をイオン化す
るための電子を放射するリング状の電子放射用フィラメ
ント９．９が配されている。真空槽Ｉの上方空間には基
板４が、拡散イオンビームの交会位置に薄着板面を水平
且つ下方に向けて配されている。そして、これら蒸気発
生器２，２、基板４，４、イオン加速電極８．８及び電
子放射用フィラメント９，９は図示しない保持手段によ
り真空槽１の内壁に固定されており、また、真空槽１の
槽内は図示しない減圧排気手段により、高真空に保持さ
れる。
方法を一例として図面を参照して説明する。第１図は、
本発明の実施に用いる薄膜形成装置の模式図である。図
において、■は真空槽であり、該真空槽１の内部には上
部壁に噴出孔を有する蒸気発生器２，２が噴出方向を交
差せしめるように内側に傾斜して配されており、該蒸気
発生器２．２には、蒸着材料として一方にｐｂ粉末６が
、また、他方にＴｉ粉末７が収容された密閉型のルツボ
３，３が収納′されている。ルツボ３，３には蒸着材料
を蒸気化するために図示しない蒸着材料加熱用フィラメ
ントが巻回されている。また、各々の蒸気発生器２，２
に対向して蒸着蒸気の流路途中にイオン加速電極８．８
が設けられており、イオン加速電極８．８及び蒸気発生
器２，２には図示しない直流電源により高電圧が、前者
を負側、また、後者を正側として印加されている。また
、両者間には、クラスタ（塊状原子集団）をイオン化す
るための電子を放射するリング状の電子放射用フィラメ
ント９．９が配されている。真空槽Ｉの上方空間には基
板４が、拡散イオンビームの交会位置に薄着板面を水平
且つ下方に向けて配されている。そして、これら蒸気発
生器２，２、基板４，４、イオン加速電極８．８及び電
子放射用フィラメント９，９は図示しない保持手段によ
り真空槽１の内壁に固定されており、また、真空槽１の
槽内は図示しない減圧排気手段により、高真空に保持さ
れる。
以上のような薄膜形成装置において、真空槽１の槽内を
減圧排気手段により３ Ｘ １０−’Ｔｏｒｒ程度の高
真空になす一方、蒸着材料加熱用フィラメントによりル
ツボ３，３内のｐｂ粉末及びＴｉ粉末をルツボ内の蒸気
圧が１Ｏ−２程度になるように加熱する。そうすると、
ルツボ３，３の炉内のｐｂ及びＴｉが１気化するため、
炉内外に圧力差が生じ、蒸気化したｐｂ及びＴｉは勢い
よく噴出孔に向かって射突する。射突したこれらの蒸着
用蒸気は、噴出孔を通過しその出口近傍で流路が急拡大
するため断熱膨張する。
減圧排気手段により３ Ｘ １０−’Ｔｏｒｒ程度の高
真空になす一方、蒸着材料加熱用フィラメントによりル
ツボ３，３内のｐｂ粉末及びＴｉ粉末をルツボ内の蒸気
圧が１Ｏ−２程度になるように加熱する。そうすると、
ルツボ３，３の炉内のｐｂ及びＴｉが１気化するため、
炉内外に圧力差が生じ、蒸気化したｐｂ及びＴｉは勢い
よく噴出孔に向かって射突する。射突したこれらの蒸着
用蒸気は、噴出孔を通過しその出口近傍で流路が急拡大
するため断熱膨張する。
このため、過冷却状態が生じ、蒸着用蒸気が凝縮して原
子同士がファン・デル・ワールスカにより凝集し、多数
のクラスタを形成する。クラスタは中性原子が原子間引
力により結合した構成原子数が数千の原子集団であり、
構成原子数が１０！〜１０３程度のものが安定であると
言われている。噴出孔出口近傍で生成したクラスタの一
部は基板４に向けて進行する途中において、電子放射用
フィラメント９から放射された電子の衝突により塊状原
子集団の中の１個の原子が陽電荷を帯びたクラスタイオ
ンとなる。このｐｂクラスタイオン及びＴｉクラスタイ
オン（いずれも正イオン）は、負高圧に印加されたイオ
ン加速電極８．８の電磁力により基板４方向に加速され
、拡散ビーム状に基板４に照射される。照射された各ク
ラスタイオンは構成原子単位に分裂して基Ｆｉ、４の表
面に分散蒸着し、ｐｂ及びＴｉの混合薄膜を形成する。
子同士がファン・デル・ワールスカにより凝集し、多数
のクラスタを形成する。クラスタは中性原子が原子間引
力により結合した構成原子数が数千の原子集団であり、
構成原子数が１０！〜１０３程度のものが安定であると
言われている。噴出孔出口近傍で生成したクラスタの一
部は基板４に向けて進行する途中において、電子放射用
フィラメント９から放射された電子の衝突により塊状原
子集団の中の１個の原子が陽電荷を帯びたクラスタイオ
ンとなる。このｐｂクラスタイオン及びＴｉクラスタイ
オン（いずれも正イオン）は、負高圧に印加されたイオ
ン加速電極８．８の電磁力により基板４方向に加速され
、拡散ビーム状に基板４に照射される。照射された各ク
ラスタイオンは構成原子単位に分裂して基Ｆｉ、４の表
面に分散蒸着し、ｐｂ及びＴｉの混合薄膜を形成する。
なお、蒸着速度は６０人／分程度である。次に、図示し
ない加熱炉にて５００〜９００°Ｃで熱処理を施す。そ
うすると、基板４上の薄膜はペロブスカイト構造のＰｂ
ＴｉＯ３薄膜に変成される。なお、ルツボ３，３の加熱
温度を各別に制御することにより、容易に所望の組成の
ＰｂＴｔＯｉ薄膜が得られる。例えば、ｐｂとＴｉとの
組成比が１＝１であるＰｂＴｉ０ｚ薄膜を形成する場合
は、ｐｂを９５０℃前後に、また、Ｔｉを２０００″Ｃ
＠後に加熱する。
ない加熱炉にて５００〜９００°Ｃで熱処理を施す。そ
うすると、基板４上の薄膜はペロブスカイト構造のＰｂ
ＴｉＯ３薄膜に変成される。なお、ルツボ３，３の加熱
温度を各別に制御することにより、容易に所望の組成の
ＰｂＴｔＯｉ薄膜が得られる。例えば、ｐｂとＴｉとの
組成比が１＝１であるＰｂＴｉ０ｚ薄膜を形成する場合
は、ｐｂを９５０℃前後に、また、Ｔｉを２０００″Ｃ
＠後に加熱する。
なお、以上の実施例では強誘電性薄膜としてＰｂＴｉＯ
ｓ薄膜の形成方法について説明したが、木発明はこれに
限られず、他の強誘電性薄膜例えばＢａＴｉ０＋薄膜等
の形成にも用い得ることは勿論である。また、以上の実
施例では、蒸気発生器２を真空槽１の下方に、また、基
板４を上方に配した装置を用いて薄膜形成を行ったが、
本発明はこれに限られず、例えば両者をこれとは逆に配
置した装置を用いることも可能であることは言うまでも
ない。但し、この場合は、蒸気化した蒸着材料のみが噴
出孔から噴射され、熔融状態の蒸着材料が噴出孔から漏
洩しないような構造の蒸気発生器を用いる必要がある。
ｓ薄膜の形成方法について説明したが、木発明はこれに
限られず、他の強誘電性薄膜例えばＢａＴｉ０＋薄膜等
の形成にも用い得ることは勿論である。また、以上の実
施例では、蒸気発生器２を真空槽１の下方に、また、基
板４を上方に配した装置を用いて薄膜形成を行ったが、
本発明はこれに限られず、例えば両者をこれとは逆に配
置した装置を用いることも可能であることは言うまでも
ない。但し、この場合は、蒸気化した蒸着材料のみが噴
出孔から噴射され、熔融状態の蒸着材料が噴出孔から漏
洩しないような構造の蒸気発生器を用いる必要がある。
本発明は以上説明したように構成されているので、種々
の組成の強誘電性薄膜を容易に基板上に形成することが
できる。
の組成の強誘電性薄膜を容易に基板上に形成することが
できる。
第１図は薄膜形成装置の模式図である。
Claims (1)
- １．基板に複数の蒸着材料をクラスタ・イオン・ビーム
法により蒸着させる薄膜形成工程と、該蒸着膜を加熱酸
化して強誘電性薄膜に変成する熱処理工程とを有する薄
膜形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4826688A JPH01222046A (ja) | 1988-02-29 | 1988-02-29 | 薄膜形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4826688A JPH01222046A (ja) | 1988-02-29 | 1988-02-29 | 薄膜形成方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01222046A true JPH01222046A (ja) | 1989-09-05 |
Family
ID=12798635
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4826688A Pending JPH01222046A (ja) | 1988-02-29 | 1988-02-29 | 薄膜形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01222046A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0597408A (ja) * | 1991-10-07 | 1993-04-20 | Fujikura Ltd | イオン伝導体薄膜の製造方法 |
| US5993901A (en) * | 1993-01-20 | 1999-11-30 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Production of thin films of a lead titanate system |
-
1988
- 1988-02-29 JP JP4826688A patent/JPH01222046A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0597408A (ja) * | 1991-10-07 | 1993-04-20 | Fujikura Ltd | イオン伝導体薄膜の製造方法 |
| JP2625053B2 (ja) * | 1991-10-07 | 1997-06-25 | 株式会社フジクラ | イオン伝導体薄膜の製造方法 |
| US5993901A (en) * | 1993-01-20 | 1999-11-30 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Production of thin films of a lead titanate system |
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