JPH0681133A - 多元電子ビームによる蒸着膜製造方法とその装置 - Google Patents

多元電子ビームによる蒸着膜製造方法とその装置

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JPH0681133A
JPH0681133A JP34999291A JP34999291A JPH0681133A JP H0681133 A JPH0681133 A JP H0681133A JP 34999291 A JP34999291 A JP 34999291A JP 34999291 A JP34999291 A JP 34999291A JP H0681133 A JPH0681133 A JP H0681133A
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JP
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cryostat
electron
vacuum chamber
electron beam
vapor
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JP34999291A
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Hirotoshi Hayakawa
博敏 早川
Hisayuki Kako
久幸 加来
Etsuji Fujii
悦司 藤井
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Yaskawa Electric Corp
Original Assignee
Yaskawa Electric Corp
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Abstract

(57)【要約】 【構成】 一つの真空チャンバー1の中に複数の電子銃
2を備え、単元素からなる複数の蒸発源3を各電子銃2
のフィラメント21から放射される電子ビーム4を偏向
磁石22により偏向させて加熱し、真空チャンバー1内
の基板6に合金薄膜を形成する多元電子ビームによる蒸
着膜製造方法において、一つの電子銃2と他の電子銃
2’との間に板状の高温酸化物超電導体からなる磁気シ
ールド板8を設け、磁気シールド板8が超電導特性を持
つ温度に冷却した状態で、基板6に蒸着膜を形成する。 【効果】 互いに他の電子銃の漏洩磁場の影響は除か
れ、組成の均一な薄膜を作成できるとともに、電子銃間
の距離を小さくすることができ、蒸着装置全体を小形化
できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、高温酸化物超電導薄
膜、磁性薄膜および半導体薄膜など二つ以上の元素から
構成される材料の薄膜を作製する方法とその製造装置に
関する。
【0002】
【従来の技術】従来、酸化物超電導体や合金など複数の
元素からなる薄膜の製造は、複数の電子銃を有する薄膜
製造装置によって、各元素を個別の電子銃から加熱蒸発
させ、基板上に付着させていた(例えば、特開平2−9
7402号、特開平3−36268号公報)。すなわ
ち、図3は従来の2元電子ビーム蒸着装置の構成を示し
たもので、真空チャンバー1に二つの電子銃2、2’を
設置し、単元素からなる二つの蒸発源3、3’は各々の
電子銃2、2’のフィラメント21、21’から放射さ
れる電子ビーム4、4’により加熱される。電子ビーム
4、4’は電子銃2、2’の偏向磁石22、22’によ
って蒸発源3、3’にスポット状に照射するようにして
あるが、加熱された各々の蒸発源3、3’は原子状ある
いはクラスターの蒸発粒子5、5’として蒸発し、基板
6に付着することにより薄膜が得られていた。さらに、
蒸発粒子5、5’の各々のフラックス密度を水晶振動式
膜厚計7、7’でモニターし、電子銃2、2’のエミッ
ション電流をフィードバックコントロールすることによ
り、一定のフラックス密度に制御することが行われてお
り、これにより膜厚方向に均一な組成の薄膜が得られて
いた。また、YBaCuOやBiSrCaCuOなどの
高温酸化物超電導体薄膜を作製する場合、各材料の原料
金属元素の種類の数と等しい数の電子銃を真空チャンバ
ー内に設置し、酸素またはオゾンを金属原子の蒸着と同
時に真空チャンバー内に導入し、金属原子を酸化させる
ことにより上記の超電導体薄膜を得ている。また、偏向
された電子ビームを加熱源とし、蒸発源の周囲に液体窒
素により冷却されたシュラウドを有する真空蒸着装置に
おいて、蒸着物質の蒸気の通路となるシュラウドの開口
部の周囲に環状の超電導体を配置して、蒸発源からの漏
洩磁場の影響を軽減するものが開示されている(例え
ば、特開平3−39466号公報)。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上記のよう
に、複数の電子銃を一つの真空チャンバー内に設置する
場合、図3に点線で示すように、電子銃の電子ビームの
進行方向を偏向させる偏向磁石からの漏洩磁界が互いに
隣の電子銃に影響を及ぼし、蒸発源に照射される電子ビ
ームの形状がスポット状にならなかったり、電子ビーム
照射点が蒸発源以外の所に偏向されるという問題があっ
た。例えば図3に示した方法のように、寸法が14×1
1×10cmの大きさの電子銃2、2’間の間隔L1
5cm程度で設置した場合は、電子銃1の電子ビームの
偏向電磁石22から20ガウス程度の漏洩磁界が隣の電
子銃1’に影響を及ぼしていた。理想的なスポットを得
るためには各電子銃からの漏洩磁場をほぼ1ガウス以下
にする必要があるが、隣の電子銃の影響を受けないよう
にするためには、各々の電子銃間の距離を大きくすると
いう方法がある。しかし、図3の例では電子銃2、2’
の間隔L1 を25cm以上にする必要があるため、基板
6上で離れた点では各蒸発源からの距離が異なるので、
薄膜の組成が均一にならないという欠点があった。すな
わち、図4に示すように、基板のA点とB点とでは各蒸
発源3,3’からの距離が異なるので、それぞれ組成が
異なる蒸発源から基板上の各点に蒸着した材料の蒸着量
が均一にならない。通常、一つの電子銃から蒸発する材
料の蒸発流の分布は、微小平面からの蒸発流の場合、余
弦分布をしていると考えられている。すなわち、蒸発源
から真上の水平の基板までの距離をH、真上の点におけ
る膜厚をt0 、基板上の任意の点における膜厚をt、膜
厚t0 の点からこの任意の点までの距離をrとすると、
t/t0 とr/Hとの間の関係は、図5に示すようにな
る。例えば、図3に示すように、電子銃2、2’の間隔
1 が25cm、蒸発源3、3’の間隔L2 が約30c
m離れた従来型の多元電子ビーム蒸着装置において、1
辺の寸法Sが10cmの正方形の基板6を用い、基板6
と蒸発源3までの垂直距離hが30cmの場合、蒸発源
3から蒸発した材料からみると、基板6のA点ではr/
Hが0.33、B点では0.66であるため、t/t0
はそれぞれ約0.80、0.55となり、蒸発源3’か
ら蒸発した材料は逆にそれぞれ約0.55と0.80と
なる。このため、基板のA点とB点での組成の差は30
%にも達していた。また、蒸着物質の蒸気の通路となる
シュラウドの開口部の周囲に環状の超電導体を配置し
て、蒸発源からの漏洩磁場の影響を軽減するものでは、
隣接する電子銃どうしの漏洩磁場の影響を除くことはで
きないという問題があった。本発明は、基板面内におけ
る薄膜の組成の均一性を向上させることを目的とするも
のである。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明は、一つの真空チ
ャンバーの中に複数の電子銃を備え、前記各電子銃のフ
ィラメントから放射される電子ビームを偏向磁石により
偏向させて単元素からなる複数の蒸発源を加熱し、前記
真空チャンバー内の基板に蒸発した元素を成分とする薄
膜を形成する多元電子ビームによる蒸着膜製造方法にお
いて、一つの電子銃と他の電子銃との間に板状の高温酸
化物超電導体からなる磁気シールド板を設け、前記磁気
シールド板が超電導特性を持つ温度に冷却した状態で、
前記基板に蒸着膜を形成する方法である。また、一つの
真空チャンバーの中に、単元素からなる複数の蒸発源
と、加熱されるフィラメントから放射される電子ビーム
を偏向磁石により偏向させて前記蒸発源を加熱する複数
の電子銃とを備え、前記真空チャンバー内の基板に蒸発
した元素を成分とする薄膜を形成する多元電子ビームに
よる蒸着膜製造装置において、一つの電子銃と他の電子
銃との間に設けた板状の高温酸化物超電導体からなる磁
気シールド板と、前記磁気シールド板を超電導特性を持
つ温度に冷却するクライオスタットとを備えたものであ
る。
【0005】
【作用】複数の電子銃の間に超電導体からなる磁気シー
ルド体を設置してあるので、互いに他の電子銃の漏洩磁
場は遮蔽されて、その影響は除かれ、電子銃間の距離を
超電導体の厚みまで近付けることができる。これによ
り、基板面内のいずれの位置においても薄膜の組成は均
一とすることができる。また、クライオスタットを液体
窒素により冷却する場合は、真空チャンバー内の残留ガ
スがクライオスタット内板に吸収されて、極めてクリー
ンな真空状態を形成し、不純物の少ない蒸着膜を得るこ
とができる。
【0006】
【実施例】本発明を図に示す実施例について説明する。
図1は本発明の実施例の多元電子ビーム蒸着装置を模式
的に示した側断面図で、従来例と同じ構成要素について
は同じ名称と番号を付して説明を省略する。真空チャン
バー1の中には二つの電子銃2、2’を設け、電子銃
2、2’の間に酸化物超電導体からなる磁気シールド板
8を設置してある。磁気シールド板8は板状の超電導板
81とクライオスタット9からなり、クライオスタット
9は壁面をクライオスタット内板91で箱状に構成し、
その外側をクライオスタット外板92で覆って二重と
し、その間に真空部93を構成して、電子銃2、2’か
らの輻射熱を遮断している。クライオスタット9の内部
には液体窒素導入口94を通じて液体窒素95を導入
し、超電導板81を冷却して、気体になった窒素を蒸発
窒素噴出口96から排出するようにしてある。本実施例
では、超電導板81を(BiPb)2 Sr2 Ca2 Cu
3x の厚さDが9mmの板状焼結体で構成し、磁気シ
ールド板8を電子銃に最も近付けた時に、電子銃からの
約150ガウスの漏洩磁界を完全にシールドでき、互い
に電子銃の漏洩磁界の影響を受けずに蒸着できた。な
お、図1に示した、電子銃2、2’の間隔L1 が25c
m、蒸発源3、3’の間隔L2 が約30cm離れた多元
電子ビーム蒸着装置を使用し、電子銃2、2’の間に磁
気シールド板8を設置して、1辺の寸法Sが10cmの
正方形の基板を用い、基板と蒸発源までの垂直距離Hを
30cmで蒸着を行ったところ、薄膜組成の不均一性は
10%以下であり、従来の1/3に軽減された。さら
に、基板と蒸発源との垂直距離Hを60cm以上にした
ところ、基板面内で組成がほぼ均一な薄膜を作成でき
た。
【0007】また、図1に示したクライオスタット外板
92を取り除いて、その磁気シールド効果を確認した。
その結果、磁気シールド効果は全く減少していなかっ
た。その上、クライオスタット内板91が液体窒素95
により冷却されているため、真空チャンバー1内の残留
ガスがクライオスタット内板91に吸収されて、極めて
クリーンな真空状態を形成しており、不純物の少ない蒸
着膜を得ることができた。また、本発明では液体窒素と
超電導体の入ったクライオスタットを真空チャンバー内
に配置しなければならないことはなく、図2に示すよう
に、液体窒素95の入ったクライオスタット9を真空チ
ャンバー1外に置き、液体窒素95により冷却した熱伝
導性の高いCu材などの冷却部材97をクライオスタッ
ト9から突出させて真空チャンバー1内に配置した超電
導板81に接合して超電導板81を冷却するようにして
もよい。この場合、電子銃2、2’からの輻射熱によっ
て冷却部材が加熱されるのを防ぐために、真空チャンバ
ーの内部に前記冷却部材の表面に空隙を介して対向させ
た遮熱板98を設けてもよい。これによりクライオスタ
ット9のメンテナンスが極めて容易になる。なお、本実
施例では2基の電子銃を用いたが、3基以上の電子銃を
用いても同様の効果があることは、本実施例から明らか
である。また、本実施例ではBi系の酸化物超電導体を
磁気シールド板に使用したが、超電導体はこの材料に限
定されるものではなく、Y系などの酸化物超電導材料あ
るいはNb−TiやNb3 Snなどの液体He冷却の金
属系超電導材料を用いても本実施例と同じ効果が得られ
ることは明らかである。
【0008】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、複
数の電子銃の間に超電導体からなる磁気シールド体を設
置してあるので、互いに他の電子銃の漏洩磁場の影響は
除かれ、組成の均一な薄膜を作成できるとともに、電子
銃間の距離を小さくすることができ、蒸着装置全体を小
形化できる効果がある。また、クライオスタットを液体
窒素により冷却することにより、不純物の混入が少な
い、高純度の蒸着膜を形成できる薄膜製造法を提供でき
る効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例を示す側断面図である。
【図2】本発明の他の実施例を示す側断面図である。
【図3】従来例を示す側断面図である。
【図4】基板面上の薄膜組成分布を示す説明図である。
【図5】一つの電子銃から蒸着された膜厚の分布図であ
る。
【符号の説明】
1 真空チンバー 2、2’ 電
子銃 21、21’ フィラメント 22、22’
偏向磁石 3、3’ 蒸発源 4、4’ 電
子ビーム 5、5’ 蒸発粒子 6 基板 7 水晶振動式膜厚計 8 磁気シー
ルド板 81 超電導板 9 クライオ
スタット 91 クライオスタット内板 92 クライ
オスタット外板 93 真空部 94 液体窒
素導入口 95 液体窒素 96 蒸発窒
素噴出口 97 冷却部材 98 遮熱板

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 一つの真空チャンバーの中に複数の電子
    銃を備え、前記各電子銃のフィラメントから放射される
    電子ビームを偏向磁石により偏向させて単元素からなる
    複数の蒸発源を加熱し、前記真空チャンバー内の基板に
    蒸発した元素を成分とする薄膜を形成する多元電子ビー
    ムによる蒸着膜製造方法において、一つの電子銃と他の
    電子銃との間に板状の高温酸化物超電導体からなる磁気
    シールド板を設け、前記磁気シールド板が超電導特性を
    持つ温度に冷却した状態で、前記基板に蒸着膜を形成す
    ることを特徴とする多元電子ビームによる蒸着膜製造方
    法。
  2. 【請求項2】 一つの真空チャンバーの中に、単元素か
    らなる複数の蒸発源と、加熱されるフィラメントから放
    射される電子ビームを偏向磁石により偏向させて前記蒸
    発源を加熱する複数の電子銃とを備え、前記真空チャン
    バー内の基板に蒸発した元素を成分とする薄膜を形成す
    る多元電子ビームによる蒸着膜製造装置において、一つ
    の電子銃と他の電子銃との間に設けた板状の高温酸化物
    超電導体からなる磁気シールド板と、前記磁気シールド
    板を超電導特性を持つ温度に冷却するクライオスタット
    とを備えたことを特徴とする多元電子ビームによる蒸着
    膜製造装置。
  3. 【請求項3】 前記磁気シールド板が、箱状の内壁を構
    成するクライオスタット内板とその外側を覆うクライオ
    スタット外板との間に真空部を備え、前記クライオスタ
    ット内板で囲まれた内部に通じる液体窒素導入口と蒸発
    窒素噴出口とを備えたクライオスタットと、前記クライ
    オスタットの内部に収納した板状の高温酸化物超電導体
    とから構成された請求項2記載の多元電子ビームによる
    蒸着膜製造装置。
  4. 【請求項4】 前記磁気シールド板が、前記クライオス
    タットを前記真空チャンバーの外部に設置し、前記クラ
    イオスタットの内部から外部に熱良導体からなる冷却部
    材を突出させ、前記冷却部材を前記高温酸化物超電導体
    に接合し、前記真空チャンバーの内部に前記冷却部材の
    表面に空隙を介して対向させた遮熱板を設けた請求項2
    記載の多元電子ビームによる蒸着膜製造装置。
JP34999291A 1991-12-09 1991-12-09 多元電子ビームによる蒸着膜製造方法とその装置 Pending JPH0681133A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7233218B2 (en) 2003-04-18 2007-06-19 Samsung Electronics Co., Ltd. Air-gap type FBAR, and duplexer using the FBAR

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7233218B2 (en) 2003-04-18 2007-06-19 Samsung Electronics Co., Ltd. Air-gap type FBAR, and duplexer using the FBAR

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