JPH02240252A - プラズマ蒸着方法とその装置 - Google Patents
プラズマ蒸着方法とその装置Info
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- JPH02240252A JPH02240252A JP1057699A JP5769989A JPH02240252A JP H02240252 A JPH02240252 A JP H02240252A JP 1057699 A JP1057699 A JP 1057699A JP 5769989 A JP5769989 A JP 5769989A JP H02240252 A JPH02240252 A JP H02240252A
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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- Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)
- Oxygen, Ozone, And Oxides In General (AREA)
- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
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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］
この発明は、プラズマを用いて薄膜を作成する方法とそ
の装置に関し、特に、プラズマ中に粉末原料を送り込ん
でこれを気化することによって薄膜を作成する方法とそ
の装置に関する。
の装置に関し、特に、プラズマ中に粉末原料を送り込ん
でこれを気化することによって薄膜を作成する方法とそ
の装置に関する。
［従来の技術］
多元の酸化物で作られる高温超電導体のような複雑な複
合体や、その他の化合物、合金などの薄膜を作る手段と
して、プラズマ蒸着方法を利用することが知られている
。たとえば、次の文献には、プラズマ蒸着によって酸化
物超電導体の薄膜を高速で作成できることが記載されて
いる。
合体や、その他の化合物、合金などの薄膜を作る手段と
して、プラズマ蒸着方法を利用することが知られている
。たとえば、次の文献には、プラズマ蒸着によって酸化
物超電導体の薄膜を高速で作成できることが記載されて
いる。
Ａｐｐｌ、 Ｐｈｙｓ、 Ｌｅｔｔ、 ５２ （
１９８７） ｐ、 １２７４−１２７８Ｔｅｒａｓ
ｈｌｓ＋ａら、”ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ ｏｒ ｓｕ
ｐｅｒｃｏｎ−ｄｕｃＬｌｎｇ Ｙ−Ｂａ−Ｃｕ−Ｏ
ｒｌｌｓｓ ｂｙ ａ ｒｅａｃｔｌｖｅｐｌａ
ｓｍａ ｅｖａｐｏｒａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄこのよ
うな従来のプラズマ蒸着方法を第５図を参照して説明す
る。アルゴンと酸素の混合気体を矢印１２７のように導
入し、ガス拡散板１２８を通してプラズマ発生室１２１
に入れる。プラズマ発生室１２１の内部は大気圧である
。コイル１２５に高周波電源１３１から高周波電圧を印
加する（４ＭＨｚ、４５ｋＷ）と、プラズマ１２６が発
生する。石英二重管１２２の内部には冷却水１２３．１
２４を流しておく。
１９８７） ｐ、 １２７４−１２７８Ｔｅｒａｓ
ｈｌｓ＋ａら、”ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ ｏｒ ｓｕ
ｐｅｒｃｏｎ−ｄｕｃＬｌｎｇ Ｙ−Ｂａ−Ｃｕ−Ｏ
ｒｌｌｓｓ ｂｙ ａ ｒｅａｃｔｌｖｅｐｌａ
ｓｍａ ｅｖａｐｏｒａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄこのよ
うな従来のプラズマ蒸着方法を第５図を参照して説明す
る。アルゴンと酸素の混合気体を矢印１２７のように導
入し、ガス拡散板１２８を通してプラズマ発生室１２１
に入れる。プラズマ発生室１２１の内部は大気圧である
。コイル１２５に高周波電源１３１から高周波電圧を印
加する（４ＭＨｚ、４５ｋＷ）と、プラズマ１２６が発
生する。石英二重管１２２の内部には冷却水１２３．１
２４を流しておく。
この状態で、原料となる粉末１１３を上方からプラズマ
１２６に送り込む。粉末ＩＪ、３はプラズマ１２６内で
気化して、基板ホルダ１４２上の基板１４１の表面に堆
積する。アルゴンと酸素の混合気体は矢印１１７の方向
に出ていく。
１２６に送り込む。粉末ＩＪ、３はプラズマ１２６内で
気化して、基板ホルダ１４２上の基板１４１の表面に堆
積する。アルゴンと酸素の混合気体は矢印１１７の方向
に出ていく。
［発明が解決しようとする課題］
上述した従来のプラズマ蒸着方法では、プラズマを大気
圧で作っているために、次のような問題点がある。
圧で作っているために、次のような問題点がある。
（ａ）気体の平均自由行程が短いので、電子のエネルギ
ーを十分に高めるのに大電力を必要とする。
ーを十分に高めるのに大電力を必要とする。
（１））プラズマ発生室内に、導入気体以外の残留ガス
が残り、成膜に悪影響を与える。
が残り、成膜に悪影響を与える。
（Ｃ）プラズマの安定性に問題があり、成膜速度の制御
や、膜の成分と膜質の制御に難点がある。プラズマが不
安定なために、異音が発生することもある。
や、膜の成分と膜質の制御に難点がある。プラズマが不
安定なために、異音が発生することもある。
したがって、この発明の目的は、投入電力、成膜速度、
膜の成分、膜質などを高精度に制御できるプラズマ蒸着
方法とその装置を提供することにある。
膜の成分、膜質などを高精度に制御できるプラズマ蒸着
方法とその装置を提供することにある。
この発明の別の目的は、薄膜への残留ガスの影響を少な
くできるプラズマ蒸着方法とその装置を提供することに
ある。
くできるプラズマ蒸着方法とその装置を提供することに
ある。
［課題を解決するための手段］
上記の目的を達成するために、この出願の第一の発明に
係るプラズマ蒸着方法は次の特徴を有している。すなわ
ち、このプラズマ蒸着方法は、真空容器内に低圧高温プ
ラズマを作る段階と、前記プラズマ内に粉末原料を所定
量ずつ送り込んでこれを気化する段階とを有し、 気化した原料を基板上に堆積することによって薄膜を作
成することを特徴としている。
係るプラズマ蒸着方法は次の特徴を有している。すなわ
ち、このプラズマ蒸着方法は、真空容器内に低圧高温プ
ラズマを作る段階と、前記プラズマ内に粉末原料を所定
量ずつ送り込んでこれを気化する段階とを有し、 気化した原料を基板上に堆積することによって薄膜を作
成することを特徴としている。
真空容器内に低圧高温プラズマを発生させるには、適当
な気体を真空容器内に導入して、高周波電力を印加する
。導入する気体としては、作成すべき膜に応じて、アル
ゴン、酸素（原料の酸化物を作りたいとき）、窒素（原
料の窒化物を作りたいとき）、あるいはこれらの混合気
体などを利用する。０．０１〜ｌ Ｑ Ｑ Ｔｏｒｒの
低圧ツノ下でプラズマを作るには、印加する高周波の周
波数としては、１０〜３００ＭＨｚを利用するのが好ま
しい。
な気体を真空容器内に導入して、高周波電力を印加する
。導入する気体としては、作成すべき膜に応じて、アル
ゴン、酸素（原料の酸化物を作りたいとき）、窒素（原
料の窒化物を作りたいとき）、あるいはこれらの混合気
体などを利用する。０．０１〜ｌ Ｑ Ｑ Ｔｏｒｒの
低圧ツノ下でプラズマを作るには、印加する高周波の周
波数としては、１０〜３００ＭＨｚを利用するのが好ま
しい。
なお、この発明に利用できる周波数帯域は、上述の周波
数範囲をさらに上下に３倍程度広げても実用上問題ない
。高周波電力としては、０．５〜１０ｋＷを用いる。真
空容器内の圧力は、上述のように０．０１〜１００Ｔｏ
ｒｒを利用できるが、好ましくは、０．０５〜３０Ｔｏ
ｒｒとする。
数範囲をさらに上下に３倍程度広げても実用上問題ない
。高周波電力としては、０．５〜１０ｋＷを用いる。真
空容器内の圧力は、上述のように０．０１〜１００Ｔｏ
ｒｒを利用できるが、好ましくは、０．０５〜３０Ｔｏ
ｒｒとする。
粉末原料の送り速度は、必要とする成膜速度によって異
なるが、毎分０．０００１〜１０ｃｃの範囲とすること
ができる。また、単結晶膜の作成には、粉末原料の送り
速度を一定に制御することが重要となり、この場合、送
り速度の変動を±５％以内にするのが好ましい。
なるが、毎分０．０００１〜１０ｃｃの範囲とすること
ができる。また、単結晶膜の作成には、粉末原料の送り
速度を一定に制御することが重要となり、この場合、送
り速度の変動を±５％以内にするのが好ましい。
また、この出願の第二の発明に係るプラズマ蒸着方法で
は、上述の第一の発明の特徴に加えて、前記粉末原料が
酸化物超電導体の構成元素を含むことを特徴としている
。
は、上述の第一の発明の特徴に加えて、前記粉末原料が
酸化物超電導体の構成元素を含むことを特徴としている
。
さらに、この出願の第三の発明に係るプラズマ蒸着装置
は、 真空容器内に低圧高温プラズマを作るプラズマ発生装置
と、 前記プラズマ内に粉末原料を所定量ずつ送り込む原料供
給装置と、 前記プラズマの近くに基板を保持する基板ホルダと、 前記真空容器を排気する排気装置と、 前記真空容器内に気体を導入して真空容器内を所定の圧
力に保つ圧力調整装置 とを有している。
は、 真空容器内に低圧高温プラズマを作るプラズマ発生装置
と、 前記プラズマ内に粉末原料を所定量ずつ送り込む原料供
給装置と、 前記プラズマの近くに基板を保持する基板ホルダと、 前記真空容器を排気する排気装置と、 前記真空容器内に気体を導入して真空容器内を所定の圧
力に保つ圧力調整装置 とを有している。
［作用］
真空容器内を排気装置で排気してから、所定の気体を導
入して、真空容器内に低圧高温プラズマを発生させる。
入して、真空容器内に低圧高温プラズマを発生させる。
このプラズマ内に粉末原料を送り込んで、原料を気化さ
せる。この気化した原料を基板上に堆積して所望の薄膜
を作成する。
せる。この気化した原料を基板上に堆積して所望の薄膜
を作成する。
［実施例］
次に、この発明の実施例を図面を参照して説明する。
第１図は、この発明の一実施例の構成を示す正面図であ
る。このプラズマ蒸着装置は、大きく分けて、粉末原料
供給装置１０、プラズマ発生部２０、高周波発生装置３
０、基板保持装置４０、予備排気室５０、主排気系６０
からなる。
る。このプラズマ蒸着装置は、大きく分けて、粉末原料
供給装置１０、プラズマ発生部２０、高周波発生装置３
０、基板保持装置４０、予備排気室５０、主排気系６０
からなる。
粉末原料供給装置１０は、真空容器１１と、その内部の
ロート１４と樋１５によって構成される。
ロート１４と樋１５によって構成される。
真空容器１１の上面には粉末原料を補充するための扉１
２がある。ロート１４には粉末原料１３が充填され、ロ
ート１４の下端から落下した粉末原料１３は、樋１５に
載るようになっている。樋１５は振動袋＠１６によって
振動が加えられ、粉末原料１３は樋１５の先端から落下
するようになっている。振動装置１６０周波数や強度を
調節することによって粉末の送り速度を制御することが
できる。また、必要に応じて、ロート１４にも同様の振
動装置を取り付けてもよい。
２がある。ロート１４には粉末原料１３が充填され、ロ
ート１４の下端から落下した粉末原料１３は、樋１５に
載るようになっている。樋１５は振動袋＠１６によって
振動が加えられ、粉末原料１３は樋１５の先端から落下
するようになっている。振動装置１６０周波数や強度を
調節することによって粉末の送り速度を制御することが
できる。また、必要に応じて、ロート１４にも同様の振
動装置を取り付けてもよい。
粉末を送り出す方法については、いろいろな技術が知ら
れており、たとえば、次の刊行物に各種の例が記載され
ている。
れており、たとえば、次の刊行物に各種の例が記載され
ている。
（１）麻蒔立男「薄膜作製の基礎」第２版、昭５９年、
日刊工業新聞社、ｐ、 １４．１、第６．２７図（２）
［粉流体のバルクハンドリング技術］昭和６０年、日刊
工業新聞社、“４．供給機′ｐ、 １８７−２３１ プラズマ発生部２０は、粉末原料供給装置１０の下方に
あって、プラズマ管２１の内部に低圧高温プラズマを発
生させる。プラズマ管２１は石英で作られ、冷媒を矢印
２３．２４の方向に通過させる二重管２２となっている
。二重管２２の外側にはコイル２５が巻かれている。プ
ラズマ管２１には、矢印２７の方向から流［１調節弁２
９を通して気体が導入される。気体は、ガス拡散板２８
を通過してプラズマ室に入る。ガス拡散板２８は、導入
気体を下方に拡散させるための板である。この実施例で
は、ガス拡散板２８は、落下する粉末原料１３を導入気
体が吹き飛ばさないようにする役目も果たしている。ガ
ス拡散板としては、多数の孔のあいた板などを用いても
よく、気体の拡散を助けるものならばどのような形状、
寸法でもよい。なお、気体は、真空容器１１の上部から
導入しても良い。
日刊工業新聞社、ｐ、 １４．１、第６．２７図（２）
［粉流体のバルクハンドリング技術］昭和６０年、日刊
工業新聞社、“４．供給機′ｐ、 １８７−２３１ プラズマ発生部２０は、粉末原料供給装置１０の下方に
あって、プラズマ管２１の内部に低圧高温プラズマを発
生させる。プラズマ管２１は石英で作られ、冷媒を矢印
２３．２４の方向に通過させる二重管２２となっている
。二重管２２の外側にはコイル２５が巻かれている。プ
ラズマ管２１には、矢印２７の方向から流［１調節弁２
９を通して気体が導入される。気体は、ガス拡散板２８
を通過してプラズマ室に入る。ガス拡散板２８は、導入
気体を下方に拡散させるための板である。この実施例で
は、ガス拡散板２８は、落下する粉末原料１３を導入気
体が吹き飛ばさないようにする役目も果たしている。ガ
ス拡散板としては、多数の孔のあいた板などを用いても
よく、気体の拡散を助けるものならばどのような形状、
寸法でもよい。なお、気体は、真空容器１１の上部から
導入しても良い。
コイル２５の一端は、高周波発生装置３０の高周波電源
３１に接続され、コイル２５の他端は接地されている。
３１に接続され、コイル２５の他端は接地されている。
この実施例では、高周波電源３１０周波数は１３．５６
ＭＨｚである。
ＭＨｚである。
基板保持装置４０としては基板ホルダ４１があり、基板
４２を保持する。基板ホルダ４１の内部にはヒータ４３
があり、基板４２を所望の温度に加熱できる。基板ホル
ダ４１は導入管４４によって真空容器４５の内部に導入
されている。
４２を保持する。基板ホルダ４１の内部にはヒータ４３
があり、基板４２を所望の温度に加熱できる。基板ホル
ダ４１は導入管４４によって真空容器４５の内部に導入
されている。
真空容器４５の側面には、仕切弁５１を介して予備排気
室５０が設置されている。この予備排気室５０には、基
板搬送機構（矢印５２で示す）と、真空扉５３と、排気
系５４とがある。
室５０が設置されている。この予備排気室５０には、基
板搬送機構（矢印５２で示す）と、真空扉５３と、排気
系５４とがある。
真空容器４５には主排気系６０が接続されている。主排
気系６０は、弁６１とポンプ系６２とを備えている。ポ
ンプ系６２は、高真空が得られて、かつ、大量の処理気
体を流すことのできる真空ポンプを備えるのが望ましく
、たとえば、ターボ分子ポンプを採用できる。具体的な
排気系の構成は、処理気体や成膜条件などを考慮して、
目的に適合した構成を選択すればよい。
気系６０は、弁６１とポンプ系６２とを備えている。ポ
ンプ系６２は、高真空が得られて、かつ、大量の処理気
体を流すことのできる真空ポンプを備えるのが望ましく
、たとえば、ターボ分子ポンプを採用できる。具体的な
排気系の構成は、処理気体や成膜条件などを考慮して、
目的に適合した構成を選択すればよい。
次に、この装置を使用して酸化物超電導体の薄膜を作成
する方法を説明する。
する方法を説明する。
まず、主排気系６０により、真空容器４５／とプラズマ
管２１の内部を十分低い圧力、たとえば１Ｏ−７Ｔｏｒ
ｒまで排気する。この排気作業は、真空容器内に残留す
る水蒸気をできるだけ少なくするために特に必要である
。酸化物超電導体薄膜のように単結晶膜や強く配向した
膜を作る場合には、特にこの残留水蒸気が悪影響を及ぼ
すことになり、とりわけ、水蒸気の中にある水素が悪影
響を及ぼす。
管２１の内部を十分低い圧力、たとえば１Ｏ−７Ｔｏｒ
ｒまで排気する。この排気作業は、真空容器内に残留す
る水蒸気をできるだけ少なくするために特に必要である
。酸化物超電導体薄膜のように単結晶膜や強く配向した
膜を作る場合には、特にこの残留水蒸気が悪影響を及ぼ
すことになり、とりわけ、水蒸気の中にある水素が悪影
響を及ぼす。
次に、必要な気体をプラズマ管２１に導入する。
Ｙ−Ｂａ−Ｃｕ−０系の酸化物超電導体を作成する場合
には、アルゴンと酸素の比を１対１にして、圧力が０．
２Ｔｏｒｒとなるように調節する。
には、アルゴンと酸素の比を１対１にして、圧力が０．
２Ｔｏｒｒとなるように調節する。
次に、高周波電源３１を動作させ、低圧高温プラズマ２
６を発生させる。そして、粉末原料１３を微量ずつプラ
ズマ２６中に落下させる。プラズマ２６中で気化した原
料は矢印４６のように進行して、基板４１に到達し、薄
膜を作る。
６を発生させる。そして、粉末原料１３を微量ずつプラ
ズマ２６中に落下させる。プラズマ２６中で気化した原
料は矢印４６のように進行して、基板４１に到達し、薄
膜を作る。
具体的なプラズマ発生条件を述べると、プラズマ管２１
の内径が約１２ｍｍ、圧力０．２Ｔｏｒｒ。
の内径が約１２ｍｍ、圧力０．２Ｔｏｒｒ。
高周波電力４ｋＷ、酸素流ｆｆｉ２００ｓｃｃｍ、の条
件で、安定したプラズマが得られた。高周波電力は０．
５〜１０ｋＷの範囲で変化させることができる。圧力
も、０．０５〜３ Ｑ Ｔｏｒｒの範囲で良好な薄膜を
得ることができた。このとき、薄膜に対する残留気体の
影響もなく、良質の薄膜を得ることができた。
件で、安定したプラズマが得られた。高周波電力は０．
５〜１０ｋＷの範囲で変化させることができる。圧力
も、０．０５〜３ Ｑ Ｔｏｒｒの範囲で良好な薄膜を
得ることができた。このとき、薄膜に対する残留気体の
影響もなく、良質の薄膜を得ることができた。
粉末原料の粒度はできるだけ小さいのが好ましいが、実
際に使用した粉末の粒度は、０．５〜２μｍである。粉
末原料の代表的な送り速度は、毎分０．０１ｃｃであり
、この送り速度の変動は±５％の範囲内にするのが好ま
しい。粉末原料の化学状態としては、作るべき膜と同一
組成割合の化合物でも、構成元素のそれぞれの酸化物の
混合物でも、構成元素単体の混合物でも良い。実施例で
使用したものは、構成元素のそれぞれの酸化物の混合物
である。
際に使用した粉末の粒度は、０．５〜２μｍである。粉
末原料の代表的な送り速度は、毎分０．０１ｃｃであり
、この送り速度の変動は±５％の範囲内にするのが好ま
しい。粉末原料の化学状態としては、作るべき膜と同一
組成割合の化合物でも、構成元素のそれぞれの酸化物の
混合物でも、構成元素単体の混合物でも良い。実施例で
使用したものは、構成元素のそれぞれの酸化物の混合物
である。
基板温度は、作成すべき膜質によって定められる。基板
温度制御手段としては、従来の薄膜作成技術で公知の技
術を利用できる。実施例では、基板温度は４００℃に設
定した。
温度制御手段としては、従来の薄膜作成技術で公知の技
術を利用できる。実施例では、基板温度は４００℃に設
定した。
粉末原料としてＢｉｇ ５ｒ２Ｃａ２Ｃｕ、ＯＸを用い
た場合は、超電導臨界温度（抵抗が零となる温度）が１
０５にの薄膜が得られた。また、粉末原料として、Ｂ
ｉ４ Ｓ ｒ３ Ｃａ、Ｃｕ４０Ｘを用いた場合は、超
電導臨界温度が７５にの薄膜が得られた。後者の場合の
抵抗と絶対温度との関係の測定結果を第３図に示す。
た場合は、超電導臨界温度（抵抗が零となる温度）が１
０５にの薄膜が得られた。また、粉末原料として、Ｂ
ｉ４ Ｓ ｒ３ Ｃａ、Ｃｕ４０Ｘを用いた場合は、超
電導臨界温度が７５にの薄膜が得られた。後者の場合の
抵抗と絶対温度との関係の測定結果を第３図に示す。
この発明のプラズマ蒸着方法によって、このような良好
な酸化物超電導薄膜が得られたのは、次の理由による。
な酸化物超電導薄膜が得られたのは、次の理由による。
（ａ）プラズマを作る前に真空容器を高真空に排気する
ので、水素などの残留ガスの影響を少な（できる。
ので、水素などの残留ガスの影響を少な（できる。
（ｂ）導入気体を低圧にして、かつ、高い周波数の電力
を印加するので、プラズマをピンチすることができ、安
定なプラズマを得ることができる。このプラズマは、大
電力を投入しても、異常放電をすることもなく、静かで
安定であり、制御性に極めて優れている。
を印加するので、プラズマをピンチすることができ、安
定なプラズマを得ることができる。このプラズマは、大
電力を投入しても、異常放電をすることもなく、静かで
安定であり、制御性に極めて優れている。
このプラズマ蒸着装置において、プラズマ中の気体温度
は主として圧力に依存している。第２図は、この気体温
度と圧力との関係を示したものである。プラズマ中の気
体温度は、高温に加熱された気体の放射光から測定でき
る。
は主として圧力に依存している。第２図は、この気体温
度と圧力との関係を示したものである。プラズマ中の気
体温度は、高温に加熱された気体の放射光から測定でき
る。
第２図において、圧力を０．０１Ｔｏｒｒ以下にしてプ
ラズマを発生させると、低温プラズマの領域の低い気体
温度が観測される（領域Ｃ）。ここから圧力を上げてい
くと、プラズマはピンチされ、突然高温のプラズマが発
生する（領域Ｆ）。さらに圧力を上げると、Ｇの曲線に
沿って気体温度が上昇する。このＧの領域では、通常の
低温プラズマ（Ｃから！に至る領域）の領域と比較して
、気体温度が数倍以上になる。さらに圧力を上げていく
と、この実施例の装置では、１００ Ｔｏｒｒ付近から
放電にまばたきが見られたり、著しいときには異音が発
生したりして、プラズマが不安定になる（領域Ｄ）。単
結晶薄膜を作る場合のように精密なプラズマ制御が必要
な場合には、この領域りのプラズマを利用することは避
けなければならない。
ラズマを発生させると、低温プラズマの領域の低い気体
温度が観測される（領域Ｃ）。ここから圧力を上げてい
くと、プラズマはピンチされ、突然高温のプラズマが発
生する（領域Ｆ）。さらに圧力を上げると、Ｇの曲線に
沿って気体温度が上昇する。このＧの領域では、通常の
低温プラズマ（Ｃから！に至る領域）の領域と比較して
、気体温度が数倍以上になる。さらに圧力を上げていく
と、この実施例の装置では、１００ Ｔｏｒｒ付近から
放電にまばたきが見られたり、著しいときには異音が発
生したりして、プラズマが不安定になる（領域Ｄ）。単
結晶薄膜を作る場合のように精密なプラズマ制御が必要
な場合には、この領域りのプラズマを利用することは避
けなければならない。
反対に領域りから圧力を下げていくと、Ｇ、Ｈを経て、
Ｃに至る。すなわち、圧力上昇時にはＦを通過し、圧力
下降時にはＨを通過するようなヒシテリシス特性を示す
。
Ｃに至る。すなわち、圧力上昇時にはＦを通過し、圧力
下降時にはＨを通過するようなヒシテリシス特性を示す
。
結局、この装置において、低圧高温プラズマ発生のため
の圧力範囲としては、第２図のＡの圧力範囲が最も望ま
しく、この範囲において低圧高温プラズマを安定につく
りだすことができる。なお、Ｂの圧力範囲においても、
注意すれば低圧高温プラズマをつくりだすことができる
。この圧力と気体温度との関係は、プラズマ中に粉末原
料を送り込んでも大きく変化することはなく、低圧高温
プラズマ中で粉末原料を気化して良好な蒸着源とするこ
とができた。この低圧高温プラズマは、安定性に極めて
優れているので、例えば酸化物超電導体などのような複
雑な構造の祠料でも薄膜にすることができた。
の圧力範囲としては、第２図のＡの圧力範囲が最も望ま
しく、この範囲において低圧高温プラズマを安定につく
りだすことができる。なお、Ｂの圧力範囲においても、
注意すれば低圧高温プラズマをつくりだすことができる
。この圧力と気体温度との関係は、プラズマ中に粉末原
料を送り込んでも大きく変化することはなく、低圧高温
プラズマ中で粉末原料を気化して良好な蒸着源とするこ
とができた。この低圧高温プラズマは、安定性に極めて
優れているので、例えば酸化物超電導体などのような複
雑な構造の祠料でも薄膜にすることができた。
なお、第２図のＣの領域の低温プラズマ中に粉末原料を
送り込んでも、原料は気化せずに、そのほとんどは粉末
のまま基板の上に落ちてしまう。
送り込んでも、原料は気化せずに、そのほとんどは粉末
のまま基板の上に落ちてしまう。
第２図の圧力・気体温度の関係は、使用する気体の種類
、投入電力とその周波数、プラズマ管２１の内径や形状
によって大きく変化する。したがって、これらの条件を
定めてから第２図の圧力・温度曲線を実験的に求め、こ
れによって低圧高温プラズマの発生する領域を確認する
ことが必要である。この低圧高温プラズマの放電状態に
ついては、この出願の発明者の一人である関口らによっ
て詳しく調べられており、その結果は下記の論文中で報
告されている（論文では、高温非平衡プラズマなどと呼
ばれている）。この発明のプラズマ蒸着装置を実際に設
計する上では、これらの論文が重要な資料となる。
、投入電力とその周波数、プラズマ管２１の内径や形状
によって大きく変化する。したがって、これらの条件を
定めてから第２図の圧力・温度曲線を実験的に求め、こ
れによって低圧高温プラズマの発生する領域を確認する
ことが必要である。この低圧高温プラズマの放電状態に
ついては、この出願の発明者の一人である関口らによっ
て詳しく調べられており、その結果は下記の論文中で報
告されている（論文では、高温非平衡プラズマなどと呼
ばれている）。この発明のプラズマ蒸着装置を実際に設
計する上では、これらの論文が重要な資料となる。
（１） Ｊｏｕｒｎａｌ Ｖａｃｕｕ＋ｓ ５ｉｅｎ
ｃｅ ＆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ＾第４巻、（１９８Ｂ
） １１． Ｍｌｔｏ ａｎｄ Ａ、 Ｓｅｋ１ｇｕｃ
ｈｌ’１ｎｄｕｃｔ１ｏｎ ｈｅａｔｅｄ ｐｌａｓｍ
ａ ａｓｓｉｓｔｅｄ ｃｈｅｍ−１ｃａｌ ｖａｐｏ
ｒ ｄｅｐｏｓｌｔｉｏｎ ｏｆ ＳＩＮ″ ｐ、４７
５−４７８（２）真空、３１ ［４］ （１９８ｇ）二
戸、関口ｐ、 ２７１−２７８ 第４図は、基板保持装置の変更例を示す。この例は、フ
ィルム状の基板４９の上に薄膜を作るものである。ロー
ル４７からフィルム基板４９を巻き出し、ロール４８で
巻き取るようにしている。
ｃｅ ＆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ＾第４巻、（１９８Ｂ
） １１． Ｍｌｔｏ ａｎｄ Ａ、 Ｓｅｋ１ｇｕｃ
ｈｌ’１ｎｄｕｃｔ１ｏｎ ｈｅａｔｅｄ ｐｌａｓｍ
ａ ａｓｓｉｓｔｅｄ ｃｈｅｍ−１ｃａｌ ｖａｐｏ
ｒ ｄｅｐｏｓｌｔｉｏｎ ｏｆ ＳＩＮ″ ｐ、４７
５−４７８（２）真空、３１ ［４］ （１９８ｇ）二
戸、関口ｐ、 ２７１−２７８ 第４図は、基板保持装置の変更例を示す。この例は、フ
ィルム状の基板４９の上に薄膜を作るものである。ロー
ル４７からフィルム基板４９を巻き出し、ロール４８で
巻き取るようにしている。
気化した粉末原料４６はフィルム基板４９上に堆積する
。
。
以上好ましい実施例を説明したが、この発明はこの実施
例に限定されるものではなく、多数の変形が可能である
。たとえば、粉末原料を制御するためには、気体による
撹拌を利用することができ、また磁性体粉末の場合は磁
場を利用することもできる。また、プラズマ管２１の材
質も石英に限らず絶縁物ならば何でもよいが、特にサフ
ァイヤを用いた場合は化学的安定性に優れている。
例に限定されるものではなく、多数の変形が可能である
。たとえば、粉末原料を制御するためには、気体による
撹拌を利用することができ、また磁性体粉末の場合は磁
場を利用することもできる。また、プラズマ管２１の材
質も石英に限らず絶縁物ならば何でもよいが、特にサフ
ァイヤを用いた場合は化学的安定性に優れている。
［発明の効果］
この出願の第一の発明に係るプラズマ蒸着方法は、低圧
高温プラズマ中に粉末原料を送り込んでこれを気化する
ことによって基板上に薄膜を堆積しているので、次の効
果がある。
高温プラズマ中に粉末原料を送り込んでこれを気化する
ことによって基板上に薄膜を堆積しているので、次の効
果がある。
（１）安定な低圧高温プラズマを利用しているので、成
膜条件を高精度に制御できる。
膜条件を高精度に制御できる。
（２）真空中でプラズマを発生させるので、大気圧プラ
ズマの場合と比較して、残留ガスの影響の少ない良質の
薄膜を作ることができる。
ズマの場合と比較して、残留ガスの影響の少ない良質の
薄膜を作ることができる。
この出願の第二の発明に係るプラズマ蒸着方法は、粉末
原料として酸化物超電導体の構成元素を含むものを利用
しているので、第一の発明に係るプラズマ蒸着方法によ
って良質の酸化物超電導体薄膜を作成することができる
。酸化物超電導体は構造が複雑であって、成膜条件を精
密に制御することが必要で、かつ、残留ガスの混入を防
ぐことが重要であるが、第一の発明に係るプラズマ蒸着
方法は、このような酸化物超電導体を作成するのに効果
的である。
原料として酸化物超電導体の構成元素を含むものを利用
しているので、第一の発明に係るプラズマ蒸着方法によ
って良質の酸化物超電導体薄膜を作成することができる
。酸化物超電導体は構造が複雑であって、成膜条件を精
密に制御することが必要で、かつ、残留ガスの混入を防
ぐことが重要であるが、第一の発明に係るプラズマ蒸着
方法は、このような酸化物超電導体を作成するのに効果
的である。
この出願の第三の発明に係るプラズマ蒸着装置は、第一
の発明に係るプラズマ蒸着方法を実施するための装置を
提供するものであり、基本的な効果は第一の発明と同様
である。
の発明に係るプラズマ蒸着方法を実施するための装置を
提供するものであり、基本的な効果は第一の発明と同様
である。
第１図は、この発明の一実施例の正面図、第２図は、プ
ラズマの圧力と気体温度との関係を示すグラフ、 第３図は、作成した薄膜の温度会抵抗曲線を示すグラフ
、 第４図は、基板保持装置の変更例の正面図、第５図は、
従来のプラズマ蒸着装置の正面図である。 １０・・・粉末原料供給装置 １３・・・粉末原料 ２０・・・プラズマ発生部 ２６・・・低圧高温プラズマ ３０・・・高周波発生装置 ４０・・・基板保持装置 ４１・・・基板 ６０・・・主排気系
ラズマの圧力と気体温度との関係を示すグラフ、 第３図は、作成した薄膜の温度会抵抗曲線を示すグラフ
、 第４図は、基板保持装置の変更例の正面図、第５図は、
従来のプラズマ蒸着装置の正面図である。 １０・・・粉末原料供給装置 １３・・・粉末原料 ２０・・・プラズマ発生部 ２６・・・低圧高温プラズマ ３０・・・高周波発生装置 ４０・・・基板保持装置 ４１・・・基板 ６０・・・主排気系
Claims (3)
- （１）真空容器内に低圧高温プラズマを作る段階と、前
記プラズマ内に粉末原料を所定量ずつ送り込んでこれを
気化する段階とを有し、 気化した原料を基板上に堆積することによって薄膜を作
成することを特徴とするプラズマ蒸着方法。 - （２）前記粉末原料が酸化物超電導体の構成元素を含む
ことを特徴とする請求項１記載のプラズマ蒸着方法。 - （３）真空容器内に低圧高温プラズマを作るプラズマ発
生装置と、 前記プラズマ内に粉末原料を所定量ずつ送り込む原料供
給装置と、 前記プラズマの近くに基板を保持する基板ホルダと、 前記真空容器を排気する排気装置と、 前記真空容器内に気体を導入して真空容器内を所定の圧
力に保つ圧力調整装置 とを有するプラズマ蒸着装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1057699A JPH02240252A (ja) | 1989-03-13 | 1989-03-13 | プラズマ蒸着方法とその装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1057699A JPH02240252A (ja) | 1989-03-13 | 1989-03-13 | プラズマ蒸着方法とその装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02240252A true JPH02240252A (ja) | 1990-09-25 |
Family
ID=13063183
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1057699A Pending JPH02240252A (ja) | 1989-03-13 | 1989-03-13 | プラズマ蒸着方法とその装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02240252A (ja) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5588843A (en) * | 1978-12-27 | 1980-07-04 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Production of amorphous body |
| JPH02129024A (ja) * | 1988-11-09 | 1990-05-17 | Mitsubishi Metal Corp | プラズマを用いた超電導セラミックス膜の製造法 |
-
1989
- 1989-03-13 JP JP1057699A patent/JPH02240252A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5588843A (en) * | 1978-12-27 | 1980-07-04 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Production of amorphous body |
| JPH02129024A (ja) * | 1988-11-09 | 1990-05-17 | Mitsubishi Metal Corp | プラズマを用いた超電導セラミックス膜の製造法 |
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