JPH04346658A - 真空薄膜蒸着装置 - Google Patents
真空薄膜蒸着装置Info
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- JPH04346658A JPH04346658A JP14665491A JP14665491A JPH04346658A JP H04346658 A JPH04346658 A JP H04346658A JP 14665491 A JP14665491 A JP 14665491A JP 14665491 A JP14665491 A JP 14665491A JP H04346658 A JPH04346658 A JP H04346658A
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Landscapes
- 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
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、真空薄膜蒸着装置に関
するものであり、窒化物、酸化物、特に酸化物超電導体
薄膜を形成するのに適した真空薄膜蒸着装置に関するも
のである。
するものであり、窒化物、酸化物、特に酸化物超電導体
薄膜を形成するのに適した真空薄膜蒸着装置に関するも
のである。
【0002】
【従来の技術】従来、各種の基板上に薄膜を形成するの
に、通常、スパッタリング法や、蒸着法を用いる。しか
し、酸化物超電導体薄膜を形成するに当たって、スパッ
タリング法では、成膜中の基板温度を700℃、あるい
はそれ以上の温度に設定する必要があり、基板の材料に
制限を受ける上に、通常は酸化物超電導体の焼結体のタ
ーゲットを用いるため、ターゲット表面の経年変化によ
り薄膜中の組成比の再現性がよくないという欠点があっ
た。
に、通常、スパッタリング法や、蒸着法を用いる。しか
し、酸化物超電導体薄膜を形成するに当たって、スパッ
タリング法では、成膜中の基板温度を700℃、あるい
はそれ以上の温度に設定する必要があり、基板の材料に
制限を受ける上に、通常は酸化物超電導体の焼結体のタ
ーゲットを用いるため、ターゲット表面の経年変化によ
り薄膜中の組成比の再現性がよくないという欠点があっ
た。
【0003】従来の蒸着法では、膜厚モニタを使用して
付着速度を制御することにより、薄膜中の組成比を再現
性よく形成することができ、また成膜速度もスパッタリ
ング法の2倍以上が得られる。しかし、従来の蒸着法で
は、YBaCuO系酸化物高温超電導体薄膜を形成する
場合、薄膜の結晶性の面から一般に基板温度を700℃
以上に上げる必要があり、基板材料と薄膜との熱膨張係
数の関係、薄膜の結晶成長方向の制御性等の理由により
、上記超電導体の格子定数に近い数値をもつ単結晶基板
、例えばMgO(100)、SrTiO3 (110)
等の基板が使用され、その他の材料の基板については耐
熱性、熱膨張係数の差による熱応力のために使用するの
が困難であった。また、各蒸発源の相互間距離と、蒸発
源と基板との距離の関係から、一様な膜厚分布が得られ
る有効基板面積は数cm角程度であった。
付着速度を制御することにより、薄膜中の組成比を再現
性よく形成することができ、また成膜速度もスパッタリ
ング法の2倍以上が得られる。しかし、従来の蒸着法で
は、YBaCuO系酸化物高温超電導体薄膜を形成する
場合、薄膜の結晶性の面から一般に基板温度を700℃
以上に上げる必要があり、基板材料と薄膜との熱膨張係
数の関係、薄膜の結晶成長方向の制御性等の理由により
、上記超電導体の格子定数に近い数値をもつ単結晶基板
、例えばMgO(100)、SrTiO3 (110)
等の基板が使用され、その他の材料の基板については耐
熱性、熱膨張係数の差による熱応力のために使用するの
が困難であった。また、各蒸発源の相互間距離と、蒸発
源と基板との距離の関係から、一様な膜厚分布が得られ
る有効基板面積は数cm角程度であった。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】従来の蒸着法における
問題点は、上記のように基板温度を700℃以上に加熱
する必要があるため、700℃以下の温度においてもM
gO、SrTiO3 、ガラス、ステンレス等の基板上
に膜厚分布が一様な例えばYBaCuO系の酸化物超電
導体膜厚を形成するのが困難であるという点である。
問題点は、上記のように基板温度を700℃以上に加熱
する必要があるため、700℃以下の温度においてもM
gO、SrTiO3 、ガラス、ステンレス等の基板上
に膜厚分布が一様な例えばYBaCuO系の酸化物超電
導体膜厚を形成するのが困難であるという点である。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明の真空薄膜蒸着装
置は、接地電位に維持された真空槽を有し、該真空槽内
に薄膜が形成される基板を保持する基板ホルダーと、基
板を所定温度に加熱する基板加熱用ヒータと、上記薄膜
を形成するのに必要な材料の多元蒸発源と、上記基板に
ガスイオンを供給するイオン源と、上記基板と蒸発源と
の間に設けられていて、成膜処理期間中、上記基板に対
する実際の成膜時間を制御する開閉シャッタとが配置さ
れている。また、蒸発源からの材料の蒸発速度をモニタ
して基板に対する蒸発材料の付着速度を制御する制御手
段とが設けられている。
置は、接地電位に維持された真空槽を有し、該真空槽内
に薄膜が形成される基板を保持する基板ホルダーと、基
板を所定温度に加熱する基板加熱用ヒータと、上記薄膜
を形成するのに必要な材料の多元蒸発源と、上記基板に
ガスイオンを供給するイオン源と、上記基板と蒸発源と
の間に設けられていて、成膜処理期間中、上記基板に対
する実際の成膜時間を制御する開閉シャッタとが配置さ
れている。また、蒸発源からの材料の蒸発速度をモニタ
して基板に対する蒸発材料の付着速度を制御する制御手
段とが設けられている。
【0006】
【作用】ヒータにより所定温度に加熱された基板に対し
てイオン源より酸素ガスイオンを供給すると同時に、付
着速度制御手段により所望の付着速度が得られるよう多
元蒸着源の各蒸発率を制御する。この薄膜形成中、シャ
ッタを例えば4秒間開き、4秒間閉じることにより、制
御性よく基板上の平均付着速度を下げることができ、シ
ャッタ閉の時には反応の促進をはかることができるため
、上記基板上に均一な所定の膜厚をもった薄膜、例えば
酸化物超電導体薄膜が形成される。
てイオン源より酸素ガスイオンを供給すると同時に、付
着速度制御手段により所望の付着速度が得られるよう多
元蒸着源の各蒸発率を制御する。この薄膜形成中、シャ
ッタを例えば4秒間開き、4秒間閉じることにより、制
御性よく基板上の平均付着速度を下げることができ、シ
ャッタ閉の時には反応の促進をはかることができるため
、上記基板上に均一な所定の膜厚をもった薄膜、例えば
酸化物超電導体薄膜が形成される。
【0007】
【実施例】図1は、本発明による真空薄膜蒸着装置の一
実施例の内部構造を概略的に示す斜視図である。同図で
、1は真空槽、2は排気系で、真空槽1内の低部には電
子銃3と、該電子銃3からの電子ビームによる衝撃によ
って蒸発される金属を銅製3元用ルツボ31に収容して
構成された蒸発源4、5、6が配置されている。32は
電子銃磁極である。蒸発源4には例えばBa、蒸発源5
には例えばCu、蒸発源6には例えばYが収容されてい
る。これらの各蒸発源の蒸発用金属材料は電子銃3から
の電子ビームによって順次衝撃されて蒸発される。蒸発
源4乃至6を電子ビームによって蒸発させる代わりに、
各蒸発源を抵抗加熱手段によって加熱蒸発させてもよい
。
実施例の内部構造を概略的に示す斜視図である。同図で
、1は真空槽、2は排気系で、真空槽1内の低部には電
子銃3と、該電子銃3からの電子ビームによる衝撃によ
って蒸発される金属を銅製3元用ルツボ31に収容して
構成された蒸発源4、5、6が配置されている。32は
電子銃磁極である。蒸発源4には例えばBa、蒸発源5
には例えばCu、蒸発源6には例えばYが収容されてい
る。これらの各蒸発源の蒸発用金属材料は電子銃3から
の電子ビームによって順次衝撃されて蒸発される。蒸発
源4乃至6を電子ビームによって蒸発させる代わりに、
各蒸発源を抵抗加熱手段によって加熱蒸発させてもよい
。
【0008】真空槽1内の上方部には基板ホルダー7、
該基板ホルダー7内に設置された被蒸着基板(図示せず
)を加熱するヒータ8が設けられている。基板の温度は
基板ホルダー7に設けられた例えば熱電対9をセンサー
とする温度調節装置22で検知され、該温度調節装置2
2の出力によって基板の温度が所定の一定温度、例えば
560℃に維持されるようにヒータ用交流電源10の電
圧を制御する。11は基板用直流電源で、基板に対して
例えば0Vの電圧を印加する。
該基板ホルダー7内に設置された被蒸着基板(図示せず
)を加熱するヒータ8が設けられている。基板の温度は
基板ホルダー7に設けられた例えば熱電対9をセンサー
とする温度調節装置22で検知され、該温度調節装置2
2の出力によって基板の温度が所定の一定温度、例えば
560℃に維持されるようにヒータ用交流電源10の電
圧を制御する。11は基板用直流電源で、基板に対して
例えば0Vの電圧を印加する。
【0009】12は酸素イオン源で、陽極13、陰極と
して作用する熱フィラメント14、磁極15、16、酸
素ガス導入用SUS配管17からなっている。陽極13
には直流電源18によって約60Vの直流電圧が印加さ
れ、熱フィラメント14には交流電源19によって約3
5Aの電流が流れている。熱フィラメント14にはまた
直流電源20によって−30Vの直流電圧が重畳されて
いる。酸素ガス供給用SUS配管17による酸素ガスの
供給量は酸素ガス用マスフローコントローラ21によっ
て設定され、例えば真空槽圧力が2×10−4Torr
の圧力になるように酸素イオン源12に酸素ガスが供給
される。磁極15、16は約150ガウス程度の磁束を
発生する。
して作用する熱フィラメント14、磁極15、16、酸
素ガス導入用SUS配管17からなっている。陽極13
には直流電源18によって約60Vの直流電圧が印加さ
れ、熱フィラメント14には交流電源19によって約3
5Aの電流が流れている。熱フィラメント14にはまた
直流電源20によって−30Vの直流電圧が重畳されて
いる。酸素ガス供給用SUS配管17による酸素ガスの
供給量は酸素ガス用マスフローコントローラ21によっ
て設定され、例えば真空槽圧力が2×10−4Torr
の圧力になるように酸素イオン源12に酸素ガスが供給
される。磁極15、16は約150ガウス程度の磁束を
発生する。
【0010】24、25、26は膜厚モニタ検出器で、
蒸発源4、5、6の各材料の蒸発速度をモニタして、こ
れから付着速度を知るものである。各膜厚モニタ24、
25、26と基板ホルダー7との間にはシャッタ27が
設けられており、該シャッタの開閉は外部から電気信号
によって行われる。シャッタ27は酸素イオン源12か
らの酸素ガスイオンがおよび酸素ラジカルが基板に到達
するのを妨げない位置に設置されている。
蒸発源4、5、6の各材料の蒸発速度をモニタして、こ
れから付着速度を知るものである。各膜厚モニタ24、
25、26と基板ホルダー7との間にはシャッタ27が
設けられており、該シャッタの開閉は外部から電気信号
によって行われる。シャッタ27は酸素イオン源12か
らの酸素ガスイオンがおよび酸素ラジカルが基板に到達
するのを妨げない位置に設置されている。
【0011】膜厚モニタ検出器24〜26は図2に示す
ような蒸発量制御系中に配置されている。例えば、蒸発
源4の蒸発速度は膜厚モニタ検出器24で検出され、該
膜厚モニタ検出器24の出力は付着速度信号を表わし、
この信号は水晶振動子式膜厚モニタ28に供給される。 膜厚モニタ28において、検出された付着速度信号は設
定された希望の付着速度信号と比較され、差信号に相当
する制御信号は電子ビーム制御器29に供給される。電
子ビーム制御器29の出力信号によって電子ビーム電源
30から電子銃3に供給される電力を制御して、電子銃
3の電子ビームのエネルギを調整し、蒸発源4の蒸発速
度を所望の付着速度が得られるように制御する。
ような蒸発量制御系中に配置されている。例えば、蒸発
源4の蒸発速度は膜厚モニタ検出器24で検出され、該
膜厚モニタ検出器24の出力は付着速度信号を表わし、
この信号は水晶振動子式膜厚モニタ28に供給される。 膜厚モニタ28において、検出された付着速度信号は設
定された希望の付着速度信号と比較され、差信号に相当
する制御信号は電子ビーム制御器29に供給される。電
子ビーム制御器29の出力信号によって電子ビーム電源
30から電子銃3に供給される電力を制御して、電子銃
3の電子ビームのエネルギを調整し、蒸発源4の蒸発速
度を所望の付着速度が得られるように制御する。
【0012】上記の装置において、基板ホルダー7に被
蒸着基板として、例えばMgO単結晶基板をセットし、
またBa、Cu、Yのを銅製3元用ルツボ31上の所定
位置にセットした後、排気系2を動作させて真空槽1を
10−6Torr程度にまで排気する。また、ヒータ用
交流電源10を調節して、ヒータ8により基板560℃
の一度温度で約40分間加熱した後、シャッタ27を閉
位置にした状態で、電子銃3で蒸発源4、5、6を順次
くり返し衝撃して、Ba、Cu、Yを加熱して蒸発させ
る。蒸発速度は図2の制御系で所定の値となるように調
整される。また、これと同時にマスフローコントローラ
21を操作して、酸素ガス供給用SUS配管17を通し
て酸素ガスを真空槽圧力が2×10−4Torrの圧力
になるように酸素イオン源12に供給する。このとき、
前述のように、磁極15、16が作る150ガウス程度
の磁場中で、陽極13に直流電源18により60Vを印
加し、陰極として作用する熱フィラメント14に交流電
源19を用いて35Aの電流を流す。また、直流電源2
0によって熱フィラメント14に−30Vの直流電圧を
重畳させる。これによって陽極13に約2Aの放電電流
が流れる。前述のように、基板ホルダー7内に設置され
た被蒸着基板には基板用直流電源11によって0Vの電
位が印加される。
蒸着基板として、例えばMgO単結晶基板をセットし、
またBa、Cu、Yのを銅製3元用ルツボ31上の所定
位置にセットした後、排気系2を動作させて真空槽1を
10−6Torr程度にまで排気する。また、ヒータ用
交流電源10を調節して、ヒータ8により基板560℃
の一度温度で約40分間加熱した後、シャッタ27を閉
位置にした状態で、電子銃3で蒸発源4、5、6を順次
くり返し衝撃して、Ba、Cu、Yを加熱して蒸発させ
る。蒸発速度は図2の制御系で所定の値となるように調
整される。また、これと同時にマスフローコントローラ
21を操作して、酸素ガス供給用SUS配管17を通し
て酸素ガスを真空槽圧力が2×10−4Torrの圧力
になるように酸素イオン源12に供給する。このとき、
前述のように、磁極15、16が作る150ガウス程度
の磁場中で、陽極13に直流電源18により60Vを印
加し、陰極として作用する熱フィラメント14に交流電
源19を用いて35Aの電流を流す。また、直流電源2
0によって熱フィラメント14に−30Vの直流電圧を
重畳させる。これによって陽極13に約2Aの放電電流
が流れる。前述のように、基板ホルダー7内に設置され
た被蒸着基板には基板用直流電源11によって0Vの電
位が印加される。
【0013】上記の状態で、真空槽外に設けられたシャ
ッタ開閉制御回路(図示せず)を動作せさて、シャッタ
27を4秒間開、4秒間閉のくり返し開閉動作を行って
約70分間蒸着によるコーティングを行う。コーティン
グ終了後、マスフローコントローラ21を動作させて、
真空槽圧力が1×10−3Torrになる酸素圧力でイ
オン源放電電流が2A、基板温度560℃の条件で配素
処理を約10分間行った後、酸素ガスの供給を止めてイ
オン源等の電源をすべてオフにして、10−6Torr
台の真空状態で約1時間冷却すると、基板上に膜厚が約
0.5μm乃至1.0μmのイットリウム系(YBaC
uO)の超電導体薄膜が形成された。
ッタ開閉制御回路(図示せず)を動作せさて、シャッタ
27を4秒間開、4秒間閉のくり返し開閉動作を行って
約70分間蒸着によるコーティングを行う。コーティン
グ終了後、マスフローコントローラ21を動作させて、
真空槽圧力が1×10−3Torrになる酸素圧力でイ
オン源放電電流が2A、基板温度560℃の条件で配素
処理を約10分間行った後、酸素ガスの供給を止めてイ
オン源等の電源をすべてオフにして、10−6Torr
台の真空状態で約1時間冷却すると、基板上に膜厚が約
0.5μm乃至1.0μmのイットリウム系(YBaC
uO)の超電導体薄膜が形成された。
【0014】図3は上記のようにしてMgO単結晶基板
上に形成されたイットリウム系超電導体薄膜の電気抵抗
と温度との関係を示す図である。この図から明らかなよ
うに、抵抗値の下がり初めは84K(−189.15℃
)で、抵抗値0を示す温度は60K(−213.15℃
)である。図4はこの装置によって形成された超電導体
薄膜のX線回析パターンを示す。この図から明らかなよ
うに、メインピークがJCPDSカードよりBa2 C
u3 YO6.56の(101)に強く優先配向した超
電導体薄膜になっていることがわかる。
上に形成されたイットリウム系超電導体薄膜の電気抵抗
と温度との関係を示す図である。この図から明らかなよ
うに、抵抗値の下がり初めは84K(−189.15℃
)で、抵抗値0を示す温度は60K(−213.15℃
)である。図4はこの装置によって形成された超電導体
薄膜のX線回析パターンを示す。この図から明らかなよ
うに、メインピークがJCPDSカードよりBa2 C
u3 YO6.56の(101)に強く優先配向した超
電導体薄膜になっていることがわかる。
【0015】図5はこの発明の装置を使用して、シヤッ
タ27を開閉して蒸着を行った場合と、シヤッタを開い
たままで蒸着を行った場合のMgO基板上に形成された
薄膜のX線回折パターンを示す図である。同図から明ら
かなように、シヤッタ27を開いたままで蒸着を行った
場合のX線回折パターンBのメインピークを示す組成は
Y2 Cu2 O5 である。これは基板温度が560
℃と低く、基板上での付着速度が速すぎるために生ずる
ものである。シヤッタを用いない従来の装置で安定した
再現性のある付着速度には限界があり、また各膜厚モニ
タによる付着速度の設定値は0.1nm/秒が限界であ
り、ほぼこの限界近くの付着速度で蒸着を行っているた
め、膜厚モニタ基板上の付着速度を低下させることは実
際には不可能である。そこで、この発明の装置ではシヤ
ッタ27を開閉することにより見掛けの付着速度を低下
させ、また、シヤッタ27が閉の期間中は、基板には蒸
着用金属の上記は供給されず、酸素イオン源12から酸
素ガスイオンおよび酸素ラジカルのみが供給されるので
、適当なシヤッタ開閉時間を設定することにより(例え
ば、4秒間開、4秒間閉をくり返す)、MgO基板上に
図5のX線回折パターンAに示すようにYBa2 Cu
3 O6.56にメインピークをもつイットリウム系超
導電薄膜が形成された。
タ27を開閉して蒸着を行った場合と、シヤッタを開い
たままで蒸着を行った場合のMgO基板上に形成された
薄膜のX線回折パターンを示す図である。同図から明ら
かなように、シヤッタ27を開いたままで蒸着を行った
場合のX線回折パターンBのメインピークを示す組成は
Y2 Cu2 O5 である。これは基板温度が560
℃と低く、基板上での付着速度が速すぎるために生ずる
ものである。シヤッタを用いない従来の装置で安定した
再現性のある付着速度には限界があり、また各膜厚モニ
タによる付着速度の設定値は0.1nm/秒が限界であ
り、ほぼこの限界近くの付着速度で蒸着を行っているた
め、膜厚モニタ基板上の付着速度を低下させることは実
際には不可能である。そこで、この発明の装置ではシヤ
ッタ27を開閉することにより見掛けの付着速度を低下
させ、また、シヤッタ27が閉の期間中は、基板には蒸
着用金属の上記は供給されず、酸素イオン源12から酸
素ガスイオンおよび酸素ラジカルのみが供給されるので
、適当なシヤッタ開閉時間を設定することにより(例え
ば、4秒間開、4秒間閉をくり返す)、MgO基板上に
図5のX線回折パターンAに示すようにYBa2 Cu
3 O6.56にメインピークをもつイットリウム系超
導電薄膜が形成された。
【0016】また、この発明の装置によれば、図6に示
すように、バッフア層を用いることなくMgOの単結晶
基板のみならず、7059ガラス(米国コーニング社の
商品番号)、SUS304(JIS)ステンレス上にも
同様にYBa2 Cu3 O6.56の所望のイットリ
ウム系超電導体薄膜を形成することができた。さらに、
この発明の装置によれば、図7に示すように、酸素イオ
ン源12の放電電流を調整することにより、イットリウ
ム系酸化物超電導体薄膜中の酸素量の制御ができる。例
えば放電電流2Aのとき、優先配向がa−b軸(YBa
2 Cu3 O6.56に相当)からc−軸(YBa2
Cu3 O6.80に相当)に変化することが確かめ
られた。よって、酸素イオン源12のパラメータになる
電源18、19、20を適当に調整することでイットリ
ウム系超電導体薄膜中の酸素量を制御することができる
。
すように、バッフア層を用いることなくMgOの単結晶
基板のみならず、7059ガラス(米国コーニング社の
商品番号)、SUS304(JIS)ステンレス上にも
同様にYBa2 Cu3 O6.56の所望のイットリ
ウム系超電導体薄膜を形成することができた。さらに、
この発明の装置によれば、図7に示すように、酸素イオ
ン源12の放電電流を調整することにより、イットリウ
ム系酸化物超電導体薄膜中の酸素量の制御ができる。例
えば放電電流2Aのとき、優先配向がa−b軸(YBa
2 Cu3 O6.56に相当)からc−軸(YBa2
Cu3 O6.80に相当)に変化することが確かめ
られた。よって、酸素イオン源12のパラメータになる
電源18、19、20を適当に調整することでイットリ
ウム系超電導体薄膜中の酸素量を制御することができる
。
【0017】この発明の装置における酸素イオン源12
について言えば、酸素ガスの導入圧力が上述の実施例に
おける2×10−4Torrでは、陽極13と熱フィラ
メント14のみでは放電が不安定になるが、陽極13の
近傍に設けられた磁極15、16による磁界と、陽極1
3の電圧、熱フィラメント14の電圧、マスフローコン
トローラ21による酸素ガスの流量をそれぞれ適性に設
定し、さらに酸素ガスの吹き出し口を熱フィラメント1
4の近傍に配置することにより、酸素イオン源12の局
在的な圧力が上昇し、安定な放電が維持されて均一性の
ある薄膜イオン源の存在により、従来は700℃以上の
基板温度が必要であったのに対し、500℃程度の比較
的低温でも成膜が可能となり、基板を真空槽からとり出
すことなく比較的低温の500℃での酸素処理で超電導
性をもった薄膜の成膜が可能になった。
について言えば、酸素ガスの導入圧力が上述の実施例に
おける2×10−4Torrでは、陽極13と熱フィラ
メント14のみでは放電が不安定になるが、陽極13の
近傍に設けられた磁極15、16による磁界と、陽極1
3の電圧、熱フィラメント14の電圧、マスフローコン
トローラ21による酸素ガスの流量をそれぞれ適性に設
定し、さらに酸素ガスの吹き出し口を熱フィラメント1
4の近傍に配置することにより、酸素イオン源12の局
在的な圧力が上昇し、安定な放電が維持されて均一性の
ある薄膜イオン源の存在により、従来は700℃以上の
基板温度が必要であったのに対し、500℃程度の比較
的低温でも成膜が可能となり、基板を真空槽からとり出
すことなく比較的低温の500℃での酸素処理で超電導
性をもった薄膜の成膜が可能になった。
【0018】
【発明の効果】以上のように、本発明の真空薄膜蒸着装
置によれば、700℃以下の基板温度で薄膜の成膜が可
能であるから、MgO(100)やSrTiO3 (1
10)の耐熱性に富む単結晶基板は勿論、ガラスその他
の耐熱性の比較的低い基板に対しても薄膜を成膜するこ
とができる。また、放電電流を変化させると共にシヤッ
タを所定の周期で開閉させることにより薄膜の結晶性並
びに優先配向を制御することができ、MgO単結晶基板
の他にガラスやステンレス等の非結晶性の基板に対して
もバッファ層なしで所望の組成、結晶の優先配向をもっ
た薄膜を形成することができる。さらに、シヤッタの作
用により、蒸発物質の見かけの付着速度を低下させると
共に、シヤッタが閉のときも酸素ガスイオン、酸素ラジ
カルが供給され、成膜後の酸素雰囲気中における熱処理
を行うことなく均一な特性の結晶性の高い薄膜を成膜す
ることができる。この発明の真空層薄膜蒸着装置は、実
施例で説明した超電導体薄膜の他に、蒸発源4、5、6
の蒸発材料を適当に選択することにより、酸化物、窒化
物等の任意の反応性薄膜を成膜することができる。
置によれば、700℃以下の基板温度で薄膜の成膜が可
能であるから、MgO(100)やSrTiO3 (1
10)の耐熱性に富む単結晶基板は勿論、ガラスその他
の耐熱性の比較的低い基板に対しても薄膜を成膜するこ
とができる。また、放電電流を変化させると共にシヤッ
タを所定の周期で開閉させることにより薄膜の結晶性並
びに優先配向を制御することができ、MgO単結晶基板
の他にガラスやステンレス等の非結晶性の基板に対して
もバッファ層なしで所望の組成、結晶の優先配向をもっ
た薄膜を形成することができる。さらに、シヤッタの作
用により、蒸発物質の見かけの付着速度を低下させると
共に、シヤッタが閉のときも酸素ガスイオン、酸素ラジ
カルが供給され、成膜後の酸素雰囲気中における熱処理
を行うことなく均一な特性の結晶性の高い薄膜を成膜す
ることができる。この発明の真空層薄膜蒸着装置は、実
施例で説明した超電導体薄膜の他に、蒸発源4、5、6
の蒸発材料を適当に選択することにより、酸化物、窒化
物等の任意の反応性薄膜を成膜することができる。
【図1】本発明の真空薄膜蒸着装置の一実施例の概略構
成図である。
成図である。
【図2】図1に示す本発明の薄膜蒸着装置で使用される
膜厚モニタを含む蒸発速度制御系を示す図である。
膜厚モニタを含む蒸発速度制御系を示す図である。
【図3】図1に示す本発明の薄膜蒸着装置によって成膜
された超電導体薄膜の一例の特性を示す図である。
された超電導体薄膜の一例の特性を示す図である。
【図4】図1に示す本発明の薄膜蒸着装置によって成膜
されたYBaCuO系超電導体薄膜のX線回折パターン
を示す図である。
されたYBaCuO系超電導体薄膜のX線回折パターン
を示す図である。
【図5】図1に示す本発明の薄膜蒸着装置を用いて、シ
ヤッタを開閉して成膜された超電導体薄膜のX線回折パ
ターンとシヤッタを開いたままの状態で成膜された超電
導体薄膜のX線回折パターンを示す図である。
ヤッタを開閉して成膜された超電導体薄膜のX線回折パ
ターンとシヤッタを開いたままの状態で成膜された超電
導体薄膜のX線回折パターンを示す図である。
【図6】図1に示す本発明の薄膜蒸着装置を用いてMg
O単結晶基板、ガラス、SUS304ステンレス上にそ
れぞれ成膜された超電導体薄膜のX線回折パターンを示
す図である。
O単結晶基板、ガラス、SUS304ステンレス上にそ
れぞれ成膜された超電導体薄膜のX線回折パターンを示
す図である。
【図7】図1に示す本発明の薄膜蒸着装置を用いて、酸
素イオン源の放電電流を1A、2Aに設定したときに成
膜される超電導体薄膜の各X線回折パターンを示す図で
ある。
素イオン源の放電電流を1A、2Aに設定したときに成
膜される超電導体薄膜の各X線回折パターンを示す図で
ある。
1 真空槽
2 排気系
3 電子銃
4、5、6 蒸発源
7 基板ホルダー
8 ヒータ
10 ヒータ用交流電源
11 基板用直流電源
12 酸素イオン源
13 陽極
14 熱フィラメント
15、16 磁極
17 酸素ガス供給用配管
24、25、26 膜厚モニタ検出器27 シヤッ
タ
タ
Claims (1)
- 【請求項1】 接地電位に維持され、排気系によって
内部が所定の圧力に排気される真空槽と、該真空槽内の
底部に設けられた薄膜を形成するのに必要な材料の多元
蒸発源と、上記真空槽内の上方部に配置された基板を保
持する基板ホルダーと、上記基板を所定温度に加熱する
ための基板加熱用ヒータと、該基板に真空槽の電位を基
準として0V乃至マイナス数百Vの電圧を印加する基板
用直流電源と、上記基板にガスイオンを供給するイオン
源と、上記蒸発源と基板との間に設けられていて成膜処
理中の各蒸発源の蒸発速度を検出する膜厚モニタ検出器
と、該膜厚モニタ検出器の出力信号に基づいて上記基板
に対する蒸着速度を制御するために上記各蒸発源の蒸発
速度を制御する制御手段と、上記基板と膜厚モニタ検出
器との間であって、上記イオン源から基板へのイオンの
供給の妨げにならない位置に配置されていて、真空槽外
から開閉が制御されるシャッタとからなり、上記イオン
源は陽極、陰極、該陰極の近傍に気体供給源より気体を
送り込むための気体供給用配管、および上記陽極の近傍
に設けられた磁界発生手段を有している、真空薄膜蒸着
装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP14665491A JP3162423B2 (ja) | 1991-05-21 | 1991-05-21 | 真空薄膜蒸着装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP14665491A JP3162423B2 (ja) | 1991-05-21 | 1991-05-21 | 真空薄膜蒸着装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH04346658A true JPH04346658A (ja) | 1992-12-02 |
JP3162423B2 JP3162423B2 (ja) | 2001-04-25 |
Family
ID=15412615
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP14665491A Expired - Fee Related JP3162423B2 (ja) | 1991-05-21 | 1991-05-21 | 真空薄膜蒸着装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3162423B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102080214B (zh) * | 2009-11-30 | 2013-06-05 | 鸿富锦精密工业(深圳)有限公司 | 镀膜装置 |
-
1991
- 1991-05-21 JP JP14665491A patent/JP3162423B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP3162423B2 (ja) | 2001-04-25 |
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Date | Code | Title | Description |
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A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
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