JPH07133192A - 成膜装置および成膜方法 - Google Patents
成膜装置および成膜方法Info
- Publication number
- JPH07133192A JPH07133192A JP5299028A JP29902893A JPH07133192A JP H07133192 A JPH07133192 A JP H07133192A JP 5299028 A JP5299028 A JP 5299028A JP 29902893 A JP29902893 A JP 29902893A JP H07133192 A JPH07133192 A JP H07133192A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- substrate
- film forming
- film
- evaporation source
- thin film
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 30
- 239000010408 film Substances 0.000 claims abstract description 150
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 136
- 239000010409 thin film Substances 0.000 claims abstract description 76
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 claims abstract description 66
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims abstract description 18
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 claims description 63
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 14
- 238000000151 deposition Methods 0.000 claims description 6
- 238000007740 vapor deposition Methods 0.000 claims description 6
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims description 4
- 230000008021 deposition Effects 0.000 claims description 4
- 238000010030 laminating Methods 0.000 claims description 3
- 239000007789 gas Substances 0.000 abstract description 10
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 8
- 238000005192 partition Methods 0.000 abstract description 6
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 abstract description 4
- 239000007788 liquid Substances 0.000 abstract description 2
- 238000002003 electron diffraction Methods 0.000 abstract 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 14
- 239000002887 superconductor Substances 0.000 description 11
- 229910002367 SrTiO Inorganic materials 0.000 description 10
- 238000010549 co-Evaporation Methods 0.000 description 6
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 6
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 3
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 2
- 229910015901 Bi-Sr-Ca-Cu-O Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910002480 Cu-O Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910009203 Y-Ba-Cu-O Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 description 1
- 238000000608 laser ablation Methods 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- 238000002128 reflection high energy electron diffraction Methods 0.000 description 1
- 238000009751 slip forming Methods 0.000 description 1
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 1
- 238000009834 vaporization Methods 0.000 description 1
- 230000008016 vaporization Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/06—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the coating material
- C23C14/08—Oxides
- C23C14/087—Oxides of copper or solid solutions thereof
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/06—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the coating material
- C23C14/08—Oxides
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
- C23C14/24—Vacuum evaporation
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
- C23C14/50—Substrate holders
- C23C14/505—Substrate holders for rotation of the substrates
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
- C23C14/56—Apparatus specially adapted for continuous coating; Arrangements for maintaining the vacuum, e.g. vacuum locks
- C23C14/568—Transferring the substrates through a series of coating stations
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B23/00—Single-crystal growth by condensing evaporated or sublimed materials
- C30B23/02—Epitaxial-layer growth
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B29/00—Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
- C30B29/10—Inorganic compounds or compositions
- C30B29/16—Oxides
- C30B29/22—Complex oxides
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B29/00—Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
- C30B29/10—Inorganic compounds or compositions
- C30B29/16—Oxides
- C30B29/22—Complex oxides
- C30B29/225—Complex oxides based on rare earth copper oxides, e.g. high T-superconductors
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N60/00—Superconducting devices
- H10N60/01—Manufacture or treatment
- H10N60/0268—Manufacture or treatment of devices comprising copper oxide
- H10N60/0296—Processes for depositing or forming copper oxide superconductor layers
- H10N60/0381—Processes for depositing or forming copper oxide superconductor layers by evaporation, e.g. MBE
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10S505/00—Superconductor technology: apparatus, material, process
- Y10S505/725—Process of making or treating high tc, above 30 k, superconducting shaped material, article, or device
- Y10S505/73—Vacuum treating or coating
- Y10S505/732—Evaporative coating with superconducting material
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Physical Vapour Deposition (AREA)
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
- Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)
- Physical Deposition Of Substances That Are Components Of Semiconductor Devices (AREA)
- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【構成】 隔壁23を挟んで左右に配置された互いに対称
的な成膜室100および200を備える真空チャンバ２で主に
構成された反応性共蒸着法による成膜に適した装置。各
成膜室は、主排気系１と、複数のＫセル３と、基板４を
保持するための基板ホルダ５とを具備する。基板ホルダ
５は一体に隔壁23の軸線を中心に回転可能に構成されて
おり、成膜室100および200のいずれにも移動することが
でき、基板４を加熱するためのヒータ５ａが内蔵され
る。成膜室の中程には、基板４近傍に酸化ガスを供給す
る給気系７、試料導入部10、成膜中の薄膜表面を観測す
るためのＲＨＥＥＤ８等が装備され、底部には、Ｋセル
冷却用の液化窒素シュラウド６が備えられている。基板
４の直前およびＫセル３の直前にはそれぞれシャッタ９
および19が設けられている。
的な成膜室100および200を備える真空チャンバ２で主に
構成された反応性共蒸着法による成膜に適した装置。各
成膜室は、主排気系１と、複数のＫセル３と、基板４を
保持するための基板ホルダ５とを具備する。基板ホルダ
５は一体に隔壁23の軸線を中心に回転可能に構成されて
おり、成膜室100および200のいずれにも移動することが
でき、基板４を加熱するためのヒータ５ａが内蔵され
る。成膜室の中程には、基板４近傍に酸化ガスを供給す
る給気系７、試料導入部10、成膜中の薄膜表面を観測す
るためのＲＨＥＥＤ８等が装備され、底部には、Ｋセル
冷却用の液化窒素シュラウド６が備えられている。基板
４の直前およびＫセル３の直前にはそれぞれシャッタ９
および19が設けられている。
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、成膜装置および成膜方
法に関する。より詳細には、本発明は、酸化物超電導薄
膜の成膜および酸化物超電導薄膜を含む積層膜の成膜に
特に適する成膜装置の構成およびこの装置を用いた成膜
方法に関する。
法に関する。より詳細には、本発明は、酸化物超電導薄
膜の成膜および酸化物超電導薄膜を含む積層膜の成膜に
特に適する成膜装置の構成およびこの装置を用いた成膜
方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】酸化物超電導体は、従来の金属系超電導
体に比較して臨界温度が高く、実用性がより高いと考え
られている。例えば、Ｙ−Ba−Cu−Ｏ系酸化物超電導体
の臨界温度は80Ｋ以上であり、Bi−Sr−Ca−Cu−Ｏ系酸
化物超電導体およびTl−Ba−Ca−Cu−Ｏ系酸化物超電導
体の臨界温度は 100Ｋ以上と発表されている。
体に比較して臨界温度が高く、実用性がより高いと考え
られている。例えば、Ｙ−Ba−Cu−Ｏ系酸化物超電導体
の臨界温度は80Ｋ以上であり、Bi−Sr−Ca−Cu−Ｏ系酸
化物超電導体およびTl−Ba−Ca−Cu−Ｏ系酸化物超電導
体の臨界温度は 100Ｋ以上と発表されている。
【０００３】酸化物超電導体を超電導素子、超電導集積
回路等いわゆる超電導エレクトロニクス技術に応用する
場合、一般には酸化物超電導体を薄膜化して使用しなけ
ればならない。酸化物超電導体を薄膜化する方法として
は、各種のスパッタリング法、レーザアブレーション
法、反応性共蒸着法等が好ましいとされている。特に、
反応性共蒸着法は、原子層を一層ずつ積層して成膜する
ことが可能で、積層状態をその場でモニターできるので
高品質の酸化物超電導薄膜が成膜可能である。
回路等いわゆる超電導エレクトロニクス技術に応用する
場合、一般には酸化物超電導体を薄膜化して使用しなけ
ればならない。酸化物超電導体を薄膜化する方法として
は、各種のスパッタリング法、レーザアブレーション
法、反応性共蒸着法等が好ましいとされている。特に、
反応性共蒸着法は、原子層を一層ずつ積層して成膜する
ことが可能で、積層状態をその場でモニターできるので
高品質の酸化物超電導薄膜が成膜可能である。
【０００４】酸化物超電導薄膜を反応性共蒸着法で成膜
する場合には、酸化物超電導体の酸素以外の成分元素を
Ｋセル（クヌーセンセル）蒸発源から供給し、また、酸
化ガスを基板近傍に供給して、基板表面で材料を酸化さ
せて成膜する。酸化ガスとしては、Ｏ3を含むＯ2、Ｎ2
Ｏ、ＮＯ2等が使用される。また、この方法によれば、
酸化物超電導薄膜だけでなく、SrTiＯ3等の誘電体酸化
膜やPr1Ba2Cu3Ｏ7-y 等の非超電導酸化物薄膜も高品質
のものが成膜できる。さらに、蒸発源を切り換えること
により、異なる種類の酸化物薄膜を連続して成膜し、積
層膜を成膜することもできる。
する場合には、酸化物超電導体の酸素以外の成分元素を
Ｋセル（クヌーセンセル）蒸発源から供給し、また、酸
化ガスを基板近傍に供給して、基板表面で材料を酸化さ
せて成膜する。酸化ガスとしては、Ｏ3を含むＯ2、Ｎ2
Ｏ、ＮＯ2等が使用される。また、この方法によれば、
酸化物超電導薄膜だけでなく、SrTiＯ3等の誘電体酸化
膜やPr1Ba2Cu3Ｏ7-y 等の非超電導酸化物薄膜も高品質
のものが成膜できる。さらに、蒸発源を切り換えること
により、異なる種類の酸化物薄膜を連続して成膜し、積
層膜を成膜することもできる。
【０００５】図４に、反応性共蒸着法で酸化物超電導薄
膜を成膜する際に使用される従来の装置の概略図を示
す。図４の装置は、本件特許出願人による特願平４−35
1724号に開示されている装置である。この装置は、主排
気系１を備えた真空チャンバ２と、この真空チャンバ２
の底部に装着された蒸発源であるＫセル３および真空チ
ャンバ２の頂部に装着された基板４または基板を取り付
けた治具を保持するための基板ホルダ５とを具備する。
基板ホルダ５には、基板４を加熱するためのヒータ５ａ
が設けられている。また、真空チャンバ２の中程には、
基板４近傍に酸化ガスを供給する給気系７、試料導入部
10、成膜中の薄膜を観測するための反射高速電子線回折
装置（以下、ＲＨＥＥＤと記載する）８等が装備され、
真空チャンバ２の底部には、蒸発源の周囲にコールドト
ラップを構成するための液化窒素シュラウド６が備えら
れている。基板４の直前には、成膜処理の断続を制御す
るためのシャッタ９が設けられている。Ｋセル３は、供
給する分子線に合わせ複数設けられ、各Ｋセルには分子
線を断続するためのシャッタ19が設けられている。ま
た、Ｋセル３の代わりに電子銃11を装着する場合もあ
る。
膜を成膜する際に使用される従来の装置の概略図を示
す。図４の装置は、本件特許出願人による特願平４−35
1724号に開示されている装置である。この装置は、主排
気系１を備えた真空チャンバ２と、この真空チャンバ２
の底部に装着された蒸発源であるＫセル３および真空チ
ャンバ２の頂部に装着された基板４または基板を取り付
けた治具を保持するための基板ホルダ５とを具備する。
基板ホルダ５には、基板４を加熱するためのヒータ５ａ
が設けられている。また、真空チャンバ２の中程には、
基板４近傍に酸化ガスを供給する給気系７、試料導入部
10、成膜中の薄膜を観測するための反射高速電子線回折
装置（以下、ＲＨＥＥＤと記載する）８等が装備され、
真空チャンバ２の底部には、蒸発源の周囲にコールドト
ラップを構成するための液化窒素シュラウド６が備えら
れている。基板４の直前には、成膜処理の断続を制御す
るためのシャッタ９が設けられている。Ｋセル３は、供
給する分子線に合わせ複数設けられ、各Ｋセルには分子
線を断続するためのシャッタ19が設けられている。ま
た、Ｋセル３の代わりに電子銃11を装着する場合もあ
る。
【０００６】図４の装置では、真空チャンバ２のほぼ中
央付近に絞り手段21およびゲートバルブ22が設けられ、
ゲートバルブ22の基板側に副排気系20が装着されてい
る。絞り手段21は、中央に貫通孔を有する板状の部材に
より構成されている。この貫通孔は、Ｋセル３および電
子銃11から基板４に向かって照射される分子線を妨げな
いように設けられている。この絞り手段21により、真空
チャンバ２内の基板４側と蒸発源側との間の実効的な口
径が小さくなり、基板４側と蒸発源側との間に差圧を発
生させ易くしている。
央付近に絞り手段21およびゲートバルブ22が設けられ、
ゲートバルブ22の基板側に副排気系20が装着されてい
る。絞り手段21は、中央に貫通孔を有する板状の部材に
より構成されている。この貫通孔は、Ｋセル３および電
子銃11から基板４に向かって照射される分子線を妨げな
いように設けられている。この絞り手段21により、真空
チャンバ２内の基板４側と蒸発源側との間の実効的な口
径が小さくなり、基板４側と蒸発源側との間に差圧を発
生させ易くしている。
【０００７】ゲートバルブ22は、絞り手段21に設けられ
た貫通孔21を閉塞することができるように構成されてお
り、閉じた状態では、真空チャンバ２の基板側と蒸発源
側とを気密に遮断することができるように構成されてい
る。尚、図示されていないが、ゲートバルブ22は真空チ
ャンバ２の外部からその開閉を操作できるように構成さ
れている。
た貫通孔21を閉塞することができるように構成されてお
り、閉じた状態では、真空チャンバ２の基板側と蒸発源
側とを気密に遮断することができるように構成されてい
る。尚、図示されていないが、ゲートバルブ22は真空チ
ャンバ２の外部からその開閉を操作できるように構成さ
れている。
【０００８】また、副排気系20は、絞り手段21およびゲ
ートバルブ22に対して基板４側に設けられており、熱処
理後迅速に真空チャンバ２の基板側を排気することがで
きる。副排気系20としてはターボポンプやクライオポン
プ等が好ましい。尚、絞り手段21およびゲートバルブ22
に対して蒸発源側に設けられる主排気系１としては、拡
散ポンプ等を使用することが好ましい。
ートバルブ22に対して基板４側に設けられており、熱処
理後迅速に真空チャンバ２の基板側を排気することがで
きる。副排気系20としてはターボポンプやクライオポン
プ等が好ましい。尚、絞り手段21およびゲートバルブ22
に対して蒸発源側に設けられる主排気系１としては、拡
散ポンプ等を使用することが好ましい。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】上記従来の装置では、
単一の酸化物薄膜のみを成膜する場合には、結晶性、超
電導特性共に高品質のものが得られる。しかしながら、
例えば、酸化物超電導薄膜と誘電体酸化膜との積層膜の
ような、異なる種類の薄膜が積層されて構成される積層
膜を作製する場合には、問題が生ずることがある。
単一の酸化物薄膜のみを成膜する場合には、結晶性、超
電導特性共に高品質のものが得られる。しかしながら、
例えば、酸化物超電導薄膜と誘電体酸化膜との積層膜の
ような、異なる種類の薄膜が積層されて構成される積層
膜を作製する場合には、問題が生ずることがある。
【００１０】すなわち、上記の装置において、薄膜の組
成は、Ｋセルからの各元素の蒸発量で制御される。従っ
て、酸化物超電導体等の多元系の酸化物を成膜する場合
には、それぞれの蒸発源からの元素の蒸発量の比を調整
しなければならない。蒸発源からの元素の蒸発量はＫセ
ルの温度により制御されるので、蒸発源を切り換える際
には、各Ｋセルの温度の精密な調整が必要である。蒸着
材料の残量、雰囲気は蒸発量に影響し、また、シャッタ
19の開閉によりＫセル内の温度分布が変化するので、こ
の調整は各成膜に先立って実施せねばならず、時間を要
する作業であり、このため、上記の装置を使用して成膜
したある酸化物薄膜上に異なる種類の酸化物薄膜を成膜
するために蒸発源を切り換える際に、成膜直後の下層の
薄膜が高温のままの状態で放置される。このとき、真空
チャンバ内の異物が下層の薄膜の表面に付着することが
あり、下層の薄膜の表面が汚染される。
成は、Ｋセルからの各元素の蒸発量で制御される。従っ
て、酸化物超電導体等の多元系の酸化物を成膜する場合
には、それぞれの蒸発源からの元素の蒸発量の比を調整
しなければならない。蒸発源からの元素の蒸発量はＫセ
ルの温度により制御されるので、蒸発源を切り換える際
には、各Ｋセルの温度の精密な調整が必要である。蒸着
材料の残量、雰囲気は蒸発量に影響し、また、シャッタ
19の開閉によりＫセル内の温度分布が変化するので、こ
の調整は各成膜に先立って実施せねばならず、時間を要
する作業であり、このため、上記の装置を使用して成膜
したある酸化物薄膜上に異なる種類の酸化物薄膜を成膜
するために蒸発源を切り換える際に、成膜直後の下層の
薄膜が高温のままの状態で放置される。このとき、真空
チャンバ内の異物が下層の薄膜の表面に付着することが
あり、下層の薄膜の表面が汚染される。
【００１１】また、真空チャンバ内は高真空に保たれて
いるので、下層の酸化物薄膜中の酸素が離脱して組成が
変化することがある。これらの不都合を避けるために、
下層の薄膜を成膜して蒸発源を切り換える際に、Ｋセル
の温度調整が終わるまで下層薄膜の加熱を停止し、放冷
することも考えられる。しかしながら、この場合には、
下層の薄膜が昇温／降温を繰り返されるため、熱履歴が
大きくなり歪みや割れを生ずる。また、時間が余分にか
かり効率を落とす。そこで本発明の目的は、上記従来技
術の問題点を解決した新規な構成の成膜装置および成膜
方法を提供することにある。
いるので、下層の酸化物薄膜中の酸素が離脱して組成が
変化することがある。これらの不都合を避けるために、
下層の薄膜を成膜して蒸発源を切り換える際に、Ｋセル
の温度調整が終わるまで下層薄膜の加熱を停止し、放冷
することも考えられる。しかしながら、この場合には、
下層の薄膜が昇温／降温を繰り返されるため、熱履歴が
大きくなり歪みや割れを生ずる。また、時間が余分にか
かり効率を落とす。そこで本発明の目的は、上記従来技
術の問題点を解決した新規な構成の成膜装置および成膜
方法を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明に従うと、複数の
蒸発源と、蒸発源の容器と内部が連通した真空チャンバ
と、真空チャンバ内を高真空まで排気できる主排気系
と、真空チャンバ内で基板を保持する基板ホルダと、基
板を加熱する手段とを具備した成膜装置において、真空
チャンバが、互いに独立し、それぞれ蒸発源を備えた複
数の成膜室を備え、基板ホルダが、成膜室と同数の基板
を保持して各基板を全ての成膜室に移動可能に構成さ
れ、基板を加熱する手段が各基板を独立して加熱可能に
構成されていることを特徴とする成膜装置が提供され
る。
蒸発源と、蒸発源の容器と内部が連通した真空チャンバ
と、真空チャンバ内を高真空まで排気できる主排気系
と、真空チャンバ内で基板を保持する基板ホルダと、基
板を加熱する手段とを具備した成膜装置において、真空
チャンバが、互いに独立し、それぞれ蒸発源を備えた複
数の成膜室を備え、基板ホルダが、成膜室と同数の基板
を保持して各基板を全ての成膜室に移動可能に構成さ
れ、基板を加熱する手段が各基板を独立して加熱可能に
構成されていることを特徴とする成膜装置が提供され
る。
【００１３】本発明の成膜装置は、複数の蒸発源と、蒸
発源の容器と内部が連通した真空チャンバと、真空チャ
ンバ内を高真空まで排気できる主排気系と、真空チャン
バ内で基板を保持する基板ホルダと、基板を加熱する手
段とを具備した成膜装置において、蒸発源が、互いに異
なる蒸着方向および焦点を有する複数の組に別れ、基板
ホルダが、蒸発源の焦点と同数の基板を保持し、各基板
を全ての焦点に移動可能に構成され、基板を加熱する手
段が各基板を独立して加熱可能に構成されていることを
特徴とする成膜装置であってもよい。この構成の本発明
の成膜装置においては、基板ホルダが、各基板の周囲に
基板に入射する分子線の角度を制限するシールドを備え
ていてもよい。
発源の容器と内部が連通した真空チャンバと、真空チャ
ンバ内を高真空まで排気できる主排気系と、真空チャン
バ内で基板を保持する基板ホルダと、基板を加熱する手
段とを具備した成膜装置において、蒸発源が、互いに異
なる蒸着方向および焦点を有する複数の組に別れ、基板
ホルダが、蒸発源の焦点と同数の基板を保持し、各基板
を全ての焦点に移動可能に構成され、基板を加熱する手
段が各基板を独立して加熱可能に構成されていることを
特徴とする成膜装置であってもよい。この構成の本発明
の成膜装置においては、基板ホルダが、各基板の周囲に
基板に入射する分子線の角度を制限するシールドを備え
ていてもよい。
【００１４】上記本発明の成膜装置は、さらに、成膜時
の基板の位置と蒸発源との間での気体の流通を低減でき
るような絞り手段と、成膜時の基板の位置と蒸発源との
間を気密に遮断することができる開閉可能なゲートバル
ブと、基板側の領域に気体を供給することができる給気
系と、ゲートバルブを閉じた状態で基板側の領域を高真
空まで排気できる副排気系とを具備し、前記主排気系
が、ゲートバルブの蒸発源側に設けられていることが好
ましい。
の基板の位置と蒸発源との間での気体の流通を低減でき
るような絞り手段と、成膜時の基板の位置と蒸発源との
間を気密に遮断することができる開閉可能なゲートバル
ブと、基板側の領域に気体を供給することができる給気
系と、ゲートバルブを閉じた状態で基板側の領域を高真
空まで排気できる副排気系とを具備し、前記主排気系
が、ゲートバルブの蒸発源側に設けられていることが好
ましい。
【００１５】また、本発明では、上記本発明の成膜装置
を使用した成膜方法の第１の態様として、ある成膜室で
基板上に第１層の薄膜を成膜し、その間に隣接する成膜
室で第２層の薄膜が成膜できるよう蒸発源の温度を調整
し、第１層の薄膜の成膜が終了したら基板を直ちに隣接
する成膜室に移動して第２層の薄膜の成膜を行うことを
特徴とする方法が提供される。
を使用した成膜方法の第１の態様として、ある成膜室で
基板上に第１層の薄膜を成膜し、その間に隣接する成膜
室で第２層の薄膜が成膜できるよう蒸発源の温度を調整
し、第１層の薄膜の成膜が終了したら基板を直ちに隣接
する成膜室に移動して第２層の薄膜の成膜を行うことを
特徴とする方法が提供される。
【００１６】さらに、本発明では、上記本発明の成膜装
置を使用した成膜方法の第２の態様として、ある蒸着源
の組の焦点で基板上に第１層の薄膜を成膜し、その間に
隣接する蒸着源の組の焦点で第２層の薄膜が成膜できる
よう蒸発源の温度を調整し、第１層の薄膜の成膜が終了
したら基板を直ちに隣接する蒸着源の焦点に移動して第
２層の薄膜の成膜を行うことを特徴とする方法が提供さ
れる。
置を使用した成膜方法の第２の態様として、ある蒸着源
の組の焦点で基板上に第１層の薄膜を成膜し、その間に
隣接する蒸着源の組の焦点で第２層の薄膜が成膜できる
よう蒸発源の温度を調整し、第１層の薄膜の成膜が終了
したら基板を直ちに隣接する蒸着源の焦点に移動して第
２層の薄膜の成膜を行うことを特徴とする方法が提供さ
れる。
【００１７】
【作用】本発明の成膜装置は、それぞれ蒸発源を備えた
複数の独立した成膜室を備え、複数の基板それぞれが全
ての成膜室に移動可能に構成されているところにその主
要な特徴がある。本発明の成膜装置において、各成膜室
は、異なる種類の薄膜のＭＢＥ法または反応性共蒸着法
による成膜を互いに影響を及ぼさずに同時に行える程度
に独立していればよい。従って、各成膜室が断面積の小
さい開口部で連通していてもよく、この場合には、排気
系を各成膜室で共通なものとすることができる。
複数の独立した成膜室を備え、複数の基板それぞれが全
ての成膜室に移動可能に構成されているところにその主
要な特徴がある。本発明の成膜装置において、各成膜室
は、異なる種類の薄膜のＭＢＥ法または反応性共蒸着法
による成膜を互いに影響を及ぼさずに同時に行える程度
に独立していればよい。従って、各成膜室が断面積の小
さい開口部で連通していてもよく、この場合には、排気
系を各成膜室で共通なものとすることができる。
【００１８】本発明の成膜装置の第２の構成では、互い
に異なる蒸着方向および焦点を有する複数の組の蒸発源
を備え、複数の基板それぞれが全ての焦点に移動可能に
構成されていてもよい。また、この場合に、複数の基板
全ての周囲に基板に入射する分子線の角度を制限するシ
ールドを備えていてもよい。
に異なる蒸着方向および焦点を有する複数の組の蒸発源
を備え、複数の基板それぞれが全ての焦点に移動可能に
構成されていてもよい。また、この場合に、複数の基板
全ての周囲に基板に入射する分子線の角度を制限するシ
ールドを備えていてもよい。
【００１９】本発明の成膜装置においては、基板ホルダ
は成膜室または蒸発源の焦点と同数の基板が各成膜室ま
たは蒸発源の焦点を移動可能に構成されているが、具体
的には複数の基板ホルダが１つの軸を中心に回転可能に
配置されている構成とすることができる。また、各基板
ホルダ内にヒータが内蔵されていれば、各基板を独立に
加熱することができる。
は成膜室または蒸発源の焦点と同数の基板が各成膜室ま
たは蒸発源の焦点を移動可能に構成されているが、具体
的には複数の基板ホルダが１つの軸を中心に回転可能に
配置されている構成とすることができる。また、各基板
ホルダ内にヒータが内蔵されていれば、各基板を独立に
加熱することができる。
【００２０】本発明の成膜装置では、成膜室ごとまたは
蒸発源の組ごとに異なる種類の薄膜を成膜することがで
きる。従って、基板上に異なる種類の薄膜を積層して積
層膜を作製する場合に、ある成膜室または蒸発源の組の
焦点で基板上に第１層の薄膜を成膜し、基板を別の成膜
室または蒸発源の組の焦点に移動して第２層の薄膜を第
１層の薄膜上に成膜する方法を実現することができる。
特に、第１層の薄膜を成膜中に、別の成膜室または蒸発
源の組の焦点で第２層の薄膜が成膜できるよう蒸発源の
温度を調整しておけば、第１層の薄膜を成膜した直後
に、基板温度を調整するだけで第２層の薄膜を積層する
ことができる。
蒸発源の組ごとに異なる種類の薄膜を成膜することがで
きる。従って、基板上に異なる種類の薄膜を積層して積
層膜を作製する場合に、ある成膜室または蒸発源の組の
焦点で基板上に第１層の薄膜を成膜し、基板を別の成膜
室または蒸発源の組の焦点に移動して第２層の薄膜を第
１層の薄膜上に成膜する方法を実現することができる。
特に、第１層の薄膜を成膜中に、別の成膜室または蒸発
源の組の焦点で第２層の薄膜が成膜できるよう蒸発源の
温度を調整しておけば、第１層の薄膜を成膜した直後
に、基板温度を調整するだけで第２層の薄膜を積層する
ことができる。
【００２１】上記の方法で薄膜を作製すると、下層の薄
膜が成膜後に長時間放置されず、すぐに上層の薄膜が積
層されるので、下層の薄膜が汚染されたり、下層の薄膜
の組成が変化してしまうことがない。従って、従来より
も高品質の積層膜が作製可能である。
膜が成膜後に長時間放置されず、すぐに上層の薄膜が積
層されるので、下層の薄膜が汚染されたり、下層の薄膜
の組成が変化してしまうことがない。従って、従来より
も高品質の積層膜が作製可能である。
【００２２】本発明の成膜装置では、真空チャンバが複
数の成膜室に別れている場合に、各成膜室が、図４に示
した従来の成膜装置のように、基板側と蒸発源側に圧力
差を発生し易くする構成とすれば、反応性共蒸着法によ
る高品質な酸化物超電導薄膜および誘電体酸化膜等の成
膜に適する。特に、酸化物超電導薄膜および誘電体酸化
膜を積層して各種の超電導素子を作製する際に、この構
成の本発明の成膜装置は有効である。
数の成膜室に別れている場合に、各成膜室が、図４に示
した従来の成膜装置のように、基板側と蒸発源側に圧力
差を発生し易くする構成とすれば、反応性共蒸着法によ
る高品質な酸化物超電導薄膜および誘電体酸化膜等の成
膜に適する。特に、酸化物超電導薄膜および誘電体酸化
膜を積層して各種の超電導素子を作製する際に、この構
成の本発明の成膜装置は有効である。
【００２３】以下、本発明を実施例によりさらに詳しく
説明するが、以下の開示は本発明の単なる実施例に過ぎ
ず、本発明の技術的範囲をなんら制限するものではな
い。
説明するが、以下の開示は本発明の単なる実施例に過ぎ
ず、本発明の技術的範囲をなんら制限するものではな
い。
【００２４】
【実施例】図１に本発明の成膜装置の一例の概略図を示
す。図１の成膜装置は、隔壁23を挟んで左右に配置され
た互いに対称的な成膜室100および200を備える真空チャ
ンバ２で主に構成されている。隔壁23には連通口24があ
り、成膜室100および200が連通している。成膜室100お
よび200は、各部が対称的に配置されている以外は全く
等しい構成である。
す。図１の成膜装置は、隔壁23を挟んで左右に配置され
た互いに対称的な成膜室100および200を備える真空チャ
ンバ２で主に構成されている。隔壁23には連通口24があ
り、成膜室100および200が連通している。成膜室100お
よび200は、各部が対称的に配置されている以外は全く
等しい構成である。
【００２５】各成膜室はそれぞれ、実質的に図４に示し
た従来の成膜装置と等しい構成であり、主排気系１と、
底部に装着された蒸発源を収容するためのＫセル３およ
び頂部に装着された基板４を保持するための基板ホルダ
５とを具備する。基板ホルダ５には、基板４を加熱する
ためのヒータ５ａが設けられている。各成膜室に配置さ
れたそれぞれの基板ホルダ５は、一体に隔壁23の軸線を
中心に回転可能に構成されており、成膜室100および200
のいずれにも移動することができる。また、成膜室の中
程には、基板４近傍に酸化ガスを供給する給気系７、試
料導入部10、成膜中の薄膜を観測するためのＲＨＥＥＤ
８等が装備され、底部には、蒸発源の周囲にコールドト
ラップを構成するための液化窒素シュラウド６が備えら
れている。基板４の直前には、成膜処理の断続を制御す
るためのシャッタ９が設けられている。Ｋセル３は、供
給する分子線に合わせ複数設けられ、各Ｋセルには分子
線を断続するためのシャッタ19が設けられている。
た従来の成膜装置と等しい構成であり、主排気系１と、
底部に装着された蒸発源を収容するためのＫセル３およ
び頂部に装着された基板４を保持するための基板ホルダ
５とを具備する。基板ホルダ５には、基板４を加熱する
ためのヒータ５ａが設けられている。各成膜室に配置さ
れたそれぞれの基板ホルダ５は、一体に隔壁23の軸線を
中心に回転可能に構成されており、成膜室100および200
のいずれにも移動することができる。また、成膜室の中
程には、基板４近傍に酸化ガスを供給する給気系７、試
料導入部10、成膜中の薄膜を観測するためのＲＨＥＥＤ
８等が装備され、底部には、蒸発源の周囲にコールドト
ラップを構成するための液化窒素シュラウド６が備えら
れている。基板４の直前には、成膜処理の断続を制御す
るためのシャッタ９が設けられている。Ｋセル３は、供
給する分子線に合わせ複数設けられ、各Ｋセルには分子
線を断続するためのシャッタ19が設けられている。
【００２６】各成膜室のほぼ中央付近に絞り手段21およ
びゲートバルブ22が設けられ、ゲートバルブ22の基板側
に副排気系20が装着されている。絞り手段21により、真
空チャンバ２内の基板４側と蒸発源側との間の実効的な
口径が小さくなり、基板４側と蒸発源側との間に差圧を
発生させ易くしている。ゲートバルブ22は、絞り手段21
に設けられた貫通孔21を閉塞することができるように構
成されており、閉じた状態では、真空チャンバ２の基板
側と蒸発源側とを気密に遮断することができるように構
成されている。尚、図示されていないが、ゲートバルブ
22は各成膜室のの外部からそれぞれ独立にその開閉を操
作できるように構成されている。
びゲートバルブ22が設けられ、ゲートバルブ22の基板側
に副排気系20が装着されている。絞り手段21により、真
空チャンバ２内の基板４側と蒸発源側との間の実効的な
口径が小さくなり、基板４側と蒸発源側との間に差圧を
発生させ易くしている。ゲートバルブ22は、絞り手段21
に設けられた貫通孔21を閉塞することができるように構
成されており、閉じた状態では、真空チャンバ２の基板
側と蒸発源側とを気密に遮断することができるように構
成されている。尚、図示されていないが、ゲートバルブ
22は各成膜室のの外部からそれぞれ独立にその開閉を操
作できるように構成されている。
【００２７】尚、本実施例の成膜装置は成膜室を２個備
えるが、本発明の成膜装置では、成膜室は２個に限定さ
れるものではなく、２個以上の任意の数の成膜室を備え
る構成とすることができる。
えるが、本発明の成膜装置では、成膜室は２個に限定さ
れるものではなく、２個以上の任意の数の成膜室を備え
る構成とすることができる。
【００２８】図２に本発明の成膜装置の他の例を示す。
図２の成膜装置は、基本的に図４に示した従来の装置と
同様の構成であるが、真空チャンバ２頂部に、基板４を
保持するための基板ホルダ５を２個備え、それぞれの基
板ホルダ５に保持された基板４に焦点を結ぶよう配置さ
れた２組のＫセル31および32を備える。それぞれの基板
ホルダ５には、基板４を加熱するためのヒータ５ａおよ
び対応しないＫセルからの分子線を妨げるためのシール
ド５ｂが設けられている。それぞれの基板ホルダ５は、
一体にチャンバ２の軸線を中心に回転可能に構成されて
おり、基板４をＫセル31および32の焦点のいずれにも移
動できる。この構成の成膜装置は、図１の装置に比較し
て小型化が容易である。
図２の成膜装置は、基本的に図４に示した従来の装置と
同様の構成であるが、真空チャンバ２頂部に、基板４を
保持するための基板ホルダ５を２個備え、それぞれの基
板ホルダ５に保持された基板４に焦点を結ぶよう配置さ
れた２組のＫセル31および32を備える。それぞれの基板
ホルダ５には、基板４を加熱するためのヒータ５ａおよ
び対応しないＫセルからの分子線を妨げるためのシール
ド５ｂが設けられている。それぞれの基板ホルダ５は、
一体にチャンバ２の軸線を中心に回転可能に構成されて
おり、基板４をＫセル31および32の焦点のいずれにも移
動できる。この構成の成膜装置は、図１の装置に比較し
て小型化が容易である。
【００２９】図３に本発明の成膜装置のさらに他の例を
示す。図３の成膜装置も、基本的に図４に示した従来の
装置と同様の構成であり、図２の装置と同じく真空チャ
ンバ２頂部に、基板４を保持するための基板ホルダ５を
２個備える。基板ホルダ５は、基板４の成膜面がそれぞ
れ水平および垂直に保持するよう構成されている。ま
た、図３の成膜装置も２組のＫセル31および32を備える
が、Ｋセル31および32は、それぞれの基板ホルダ５に保
持された基板４に焦点を結ぶよう、チャンバ２の底部と
側壁部に配置されている。それぞれの基板ホルダ５に
は、基板４を加熱するためのヒータ５ａが設けられてい
る。それぞれの基板ホルダ５は、一体にチャンバ２の軸
線に対し45°の角度をなす軸を中心に回転可能に構成さ
れており、基板４をＫセル31および32の焦点のいずれに
も移動できる。この構成の成膜装置は、Ｋセル31および
32の分子線の方向が、互いに直角をなすようかなり異な
るので、図２の装置のように基板ホルダ５がシールドを
備える必要がない。
示す。図３の成膜装置も、基本的に図４に示した従来の
装置と同様の構成であり、図２の装置と同じく真空チャ
ンバ２頂部に、基板４を保持するための基板ホルダ５を
２個備える。基板ホルダ５は、基板４の成膜面がそれぞ
れ水平および垂直に保持するよう構成されている。ま
た、図３の成膜装置も２組のＫセル31および32を備える
が、Ｋセル31および32は、それぞれの基板ホルダ５に保
持された基板４に焦点を結ぶよう、チャンバ２の底部と
側壁部に配置されている。それぞれの基板ホルダ５に
は、基板４を加熱するためのヒータ５ａが設けられてい
る。それぞれの基板ホルダ５は、一体にチャンバ２の軸
線に対し45°の角度をなす軸を中心に回転可能に構成さ
れており、基板４をＫセル31および32の焦点のいずれに
も移動できる。この構成の成膜装置は、Ｋセル31および
32の分子線の方向が、互いに直角をなすようかなり異な
るので、図２の装置のように基板ホルダ５がシールドを
備える必要がない。
【００３０】図１に示した本発明の成膜装置を使用し
て、本発明の方法により、SrTiＯ3（１００）基板上に
Ｙ1Ba2Cu3Ｏ7-X酸化物超電導薄膜と、SrTiＯ3 誘電体酸
化膜との積層膜を形成した。以下にその工程を説明す
る。
て、本発明の方法により、SrTiＯ3（１００）基板上に
Ｙ1Ba2Cu3Ｏ7-X酸化物超電導薄膜と、SrTiＯ3 誘電体酸
化膜との積層膜を形成した。以下にその工程を説明す
る。
【００３１】最初に成膜室100でSrTiＯ3（１００）基板
上にｃ軸配向のＹ1Ba2Cu3Ｏ7-X酸化物超電導薄膜を成膜
した。SrTiＯ3（１００）基板４を成膜室100の基板ホル
ダ５に、金属Ｙ、金属Baおよび金属Cuの蒸発源を成膜室
100のＫセル３にそれぞれセットした。成膜室200の基板
ホルダ５にはダミー基板をセットし、金属Tiおよび金属
Srの蒸発源を成膜室200のＫセル３にそれぞれセットし
た。、真空チャンバ２を閉塞し、主排気系１および副排
気系20により、１×10-10 Torr程度まで真空チャンバ２
内を排気した。続いて、成膜室100のヒータ５ａおよび
Ｋセル３により、SrTiＯ3（１００）基板および金属
Ｙ、金属Baおよび金属Cuの蒸発源をそれぞれ所定の温度
まで加熱した。同時に給気系７から、Ｏ3を70体積％以
上含んだＯ2の酸化ガスを供給し、基板近傍の圧力を３
×10-5Torrとした。
上にｃ軸配向のＹ1Ba2Cu3Ｏ7-X酸化物超電導薄膜を成膜
した。SrTiＯ3（１００）基板４を成膜室100の基板ホル
ダ５に、金属Ｙ、金属Baおよび金属Cuの蒸発源を成膜室
100のＫセル３にそれぞれセットした。成膜室200の基板
ホルダ５にはダミー基板をセットし、金属Tiおよび金属
Srの蒸発源を成膜室200のＫセル３にそれぞれセットし
た。、真空チャンバ２を閉塞し、主排気系１および副排
気系20により、１×10-10 Torr程度まで真空チャンバ２
内を排気した。続いて、成膜室100のヒータ５ａおよび
Ｋセル３により、SrTiＯ3（１００）基板および金属
Ｙ、金属Baおよび金属Cuの蒸発源をそれぞれ所定の温度
まで加熱した。同時に給気系７から、Ｏ3を70体積％以
上含んだＯ2の酸化ガスを供給し、基板近傍の圧力を３
×10-5Torrとした。
【００３２】金属Ｙ、金属Baおよび金属Cuの各蒸発源の
温度が所定の温度に達し、シャッタ19を開いて蒸発量を
モニタし、分子線が安定に発生し、正確な組成で薄膜が
成膜可能となった時点でシャッタ９を開いて成膜を開始
した。ＲＨＥＥＤ８により薄膜の成長状態を観察しなが
ら、成膜を行った。主な成膜条件を以下に示す。 基板温度 700℃ 圧力 ３×10-5Torr（基板近傍） （Ｏ3を70体積％以上含んだＯ2） 蒸着源およびるつぼ温度 Ｙ： 1220 ℃ Ba： 620 ℃ Cu： 1000 ℃ 膜厚 50nm
温度が所定の温度に達し、シャッタ19を開いて蒸発量を
モニタし、分子線が安定に発生し、正確な組成で薄膜が
成膜可能となった時点でシャッタ９を開いて成膜を開始
した。ＲＨＥＥＤ８により薄膜の成長状態を観察しなが
ら、成膜を行った。主な成膜条件を以下に示す。 基板温度 700℃ 圧力 ３×10-5Torr（基板近傍） （Ｏ3を70体積％以上含んだＯ2） 蒸着源およびるつぼ温度 Ｙ： 1220 ℃ Ba： 620 ℃ Cu： 1000 ℃ 膜厚 50nm
【００３３】成膜室100でＹ1Ba2Cu3Ｏ7-X 酸化物超電導
薄膜１の成膜を行っている間に、成膜室200の金属Tiお
よび金属Srの蒸発源をＫセル３により所定の温度まで加
熱し、分子線が安定に発生し、正確な組成で薄膜が成膜
可能になるよう調整した。同時に成膜室200の給気系７
からも酸化ガスを供給し、成膜室200の基板近傍の圧力
も調整した。
薄膜１の成膜を行っている間に、成膜室200の金属Tiお
よび金属Srの蒸発源をＫセル３により所定の温度まで加
熱し、分子線が安定に発生し、正確な組成で薄膜が成膜
可能になるよう調整した。同時に成膜室200の給気系７
からも酸化ガスを供給し、成膜室200の基板近傍の圧力
も調整した。
【００３４】Ｙ1Ba2Cu3Ｏ7-X酸化物超電導薄膜１の成膜
が完了したら、直ちに基板ホルダ５を回転させ、Ｙ1Ba2
Cu3Ｏ7-X 酸化物超電導薄膜１が成膜されたSrTiＯ3（１
００）基板を成膜室200へ移動した。基板温度を調整
し、Ｙ1Ba2Cu3Ｏ7-X 酸化物超電導薄膜１上にSrTiＯ3薄
膜を成膜した。主な成膜条件を以下に示す。 基板温度 480℃ 圧力 ３×10-5Torr（基板近傍） （Ｏ3を70体積％以上含んだＯ2） 蒸着源およびるつぼ温度 Sr： 600 ℃ Ti： 1500 ℃ 膜厚 250nm
が完了したら、直ちに基板ホルダ５を回転させ、Ｙ1Ba2
Cu3Ｏ7-X 酸化物超電導薄膜１が成膜されたSrTiＯ3（１
００）基板を成膜室200へ移動した。基板温度を調整
し、Ｙ1Ba2Cu3Ｏ7-X 酸化物超電導薄膜１上にSrTiＯ3薄
膜を成膜した。主な成膜条件を以下に示す。 基板温度 480℃ 圧力 ３×10-5Torr（基板近傍） （Ｏ3を70体積％以上含んだＯ2） 蒸着源およびるつぼ温度 Sr： 600 ℃ Ti： 1500 ℃ 膜厚 250nm
【００３５】以上、本発明の成膜装置を使用して本発明
の方法により作製した積層膜は、表面が極めて平滑性で
あり、下層のＹ1Ba2Cu3Ｏ7-X薄膜および上層のSrTiＯ3
薄膜いずれの結晶性も優れ、また、Ｙ1Ba2Cu3Ｏ7-X薄膜
およびSrTiＯ3 薄膜の境界面も明瞭に形成されていた。
の方法により作製した積層膜は、表面が極めて平滑性で
あり、下層のＹ1Ba2Cu3Ｏ7-X薄膜および上層のSrTiＯ3
薄膜いずれの結晶性も優れ、また、Ｙ1Ba2Cu3Ｏ7-X薄膜
およびSrTiＯ3 薄膜の境界面も明瞭に形成されていた。
【００３６】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に従えば、
新規な構成の成膜装置および成膜方法が提供される。本
発明の成膜装置を使用して本発明の方法で積層膜を作製
すると、極めて高品質のものが得られる。従って、本発
明を酸化物超電導体を使用した超電導素子の作製に応用
することにより、従来よりも優れた性能の超電導素子を
作製することが可能になる。
新規な構成の成膜装置および成膜方法が提供される。本
発明の成膜装置を使用して本発明の方法で積層膜を作製
すると、極めて高品質のものが得られる。従って、本発
明を酸化物超電導体を使用した超電導素子の作製に応用
することにより、従来よりも優れた性能の超電導素子を
作製することが可能になる。
【図１】本発明の成膜装置の一例の概略図である。
【図２】本発明の成膜装置の他の一例の概略図である。
【図３】本発明の成膜装置のさらに他の一例の概略図で
ある。
ある。
【図４】従来の成膜装置の概略図である。
１ 主排気系 ２ 真空チャンバ ３、31、32 クヌードセンセル（Ｋセル） ４ 基板 ５ 試料保持部 ５ａ ヒータ ５ｂ シールド ６ 液体窒素シュラウド ７ 給気系 ８ 反射高速電子線回折装置（ＲＨＥＥＤ） ９ シャッタ 10 試料交換用ポート 19 シャッタ 20 副排気系 21 絞り手段 22 ゲートバルブ 23 隔壁 24 連通口
Claims (6)
- 【請求項１】 複数の蒸発源と、蒸発源の容器と内部が
連通した真空チャンバと、真空チャンバ内を高真空まで
排気できる主排気系と、真空チャンバ内で基板を保持す
る基板ホルダと、基板を加熱する手段とを具備した成膜
装置において、真空チャンバが、互いに独立し、それぞ
れ蒸発源を備えた複数の成膜室を備え、基板ホルダが、
成膜室と同数の基板を保持して各基板を全ての成膜室に
移動可能に構成され、基板を加熱する手段が各基板を独
立して加熱可能に構成されていることを特徴とする成膜
装置。 - 【請求項２】 複数の蒸発源と、蒸発源の容器と内部が
連通した真空チャンバと、真空チャンバ内を高真空まで
排気できる主排気系と、真空チャンバ内で基板を保持す
る基板ホルダと、基板を加熱する手段とを具備した成膜
装置において、蒸発源が、互いに異なる蒸着方向および
焦点を有する複数の組に別れ、基板ホルダが、蒸発源の
焦点と同数の基板を保持し、各基板を全ての焦点に移動
可能に構成され、基板を加熱する手段が各基板を独立し
て加熱可能に構成されていることを特徴とする成膜装
置。 - 【請求項３】 請求項２に記載の成膜装置において、基
板ホルダが、各基板の周囲に基板に入射する分子線の角
度を制限するシールドを備えることを特徴とする成膜装
置。 - 【請求項４】 請求項１〜３のいずれか１項に記載の成
膜装置において、さらに、成膜時の基板の位置と蒸発源
との間での気体の流通を低減できるような絞り手段と、
成膜時の基板の位置と蒸発源との間を気密に遮断するこ
とができる開閉可能なゲートバルブと、基板側の領域に
気体を供給することができる給気系と、ゲートバルブを
閉じた状態で基板側の領域を高真空まで排気できる副排
気系とを具備し、前記主排気系が、ゲートバルブの蒸発
源側に設けられていることを特徴とする成膜装置。 - 【請求項５】 請求項１または４に記載の成膜装置を使
用して基板上に異なる種類の薄膜を積層する方法におい
て、ある成膜室で基板上に第１層の薄膜を成膜し、その
間に隣接する成膜室で第２層の薄膜が成膜できるよう蒸
発源の温度を調整し、第１層の薄膜の成膜が終了したら
基板を直ちに隣接する成膜室に移動して第２層の薄膜の
成膜を行うことを特徴とする方法。 - 【請求項６】 請求項２〜４のいずれか１項に記載の成
膜装置を使用して基板上に異なる種類の薄膜を積層する
方法において、ある蒸着源の組の焦点で基板上に第１層
の薄膜を成膜し、その間に隣接する蒸着源の組の焦点で
第２層の薄膜が成膜できるよう蒸発源の温度を調整し、
第１層の薄膜の成膜が終了したら基板を直ちに隣接する
蒸着源の焦点に移動して第２層の薄膜の成膜を行うこと
を特徴とする方法。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5299028A JPH07133192A (ja) | 1993-11-04 | 1993-11-04 | 成膜装置および成膜方法 |
| US08/335,397 US5423914A (en) | 1993-11-04 | 1994-11-03 | Film depositing apparatus and process for preparing layered structure including oxide superconductor thin film |
| EP94402486A EP0655514B1 (en) | 1993-11-04 | 1994-11-03 | Film depositing apparatus and process for preparing layered structure including oxide superconductor thin film |
| DE69416494T DE69416494T2 (de) | 1993-11-04 | 1994-11-03 | Vorrichtung um Schichten zu erzeugen und Verfahren um eine Schichtenstruktur mit dünnen Schichten aus supraleitendem Oxyd herzustellen |
| CA002135125A CA2135125A1 (en) | 1993-11-04 | 1994-11-04 | Film depositing apparatus and process for preparing layered structure including oxide superconductor thin film |
| US08/679,997 US5674813A (en) | 1993-11-04 | 1996-07-15 | Process for preparing layered structure including oxide super conductor thin film |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5299028A JPH07133192A (ja) | 1993-11-04 | 1993-11-04 | 成膜装置および成膜方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07133192A true JPH07133192A (ja) | 1995-05-23 |
Family
ID=17867287
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5299028A Pending JPH07133192A (ja) | 1993-11-04 | 1993-11-04 | 成膜装置および成膜方法 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (2) | US5423914A (ja) |
| EP (1) | EP0655514B1 (ja) |
| JP (1) | JPH07133192A (ja) |
| CA (1) | CA2135125A1 (ja) |
| DE (1) | DE69416494T2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108456856A (zh) * | 2017-02-22 | 2018-08-28 | 萨特隆股份公司 | 用于基材、特别是眼镜镜片的真空涂布的箱式涂布设备 |
Families Citing this family (25)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0897147A (ja) * | 1994-09-29 | 1996-04-12 | Mitsubishi Electric Corp | エピタキシャル結晶成長装置 |
| JP2912842B2 (ja) * | 1995-01-17 | 1999-06-28 | 株式会社エイコー・エンジニアリング | 薄膜形成装置 |
| CA2212473C (en) * | 1996-08-08 | 2001-12-11 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Method for preparing layered structure including oxide superconductor thin film |
| US6013134A (en) | 1998-02-18 | 2000-01-11 | International Business Machines Corporation | Advance integrated chemical vapor deposition (AICVD) for semiconductor devices |
| US6051113A (en) * | 1998-04-27 | 2000-04-18 | Cvc Products, Inc. | Apparatus and method for multi-target physical-vapor deposition of a multi-layer material structure using target indexing |
| US20010036214A1 (en) * | 2000-01-28 | 2001-11-01 | Ivan Bozovic | Method and apparatus for in-situ deposition of epitaxial thin film of high-temperature superconductors and other complex oxides under high-pressure |
| US6527866B1 (en) * | 2000-02-09 | 2003-03-04 | Conductus, Inc. | Apparatus and method for deposition of thin films |
| US6693033B2 (en) * | 2000-02-10 | 2004-02-17 | Motorola, Inc. | Method of removing an amorphous oxide from a monocrystalline surface |
| JP2001279429A (ja) | 2000-03-30 | 2001-10-10 | Idemitsu Kosan Co Ltd | 素子用薄膜層の成膜方法及び有機エレクトロルミネッセンス素子 |
| US20020096683A1 (en) * | 2001-01-19 | 2002-07-25 | Motorola, Inc. | Structure and method for fabricating GaN devices utilizing the formation of a compliant substrate |
| US6709989B2 (en) | 2001-06-21 | 2004-03-23 | Motorola, Inc. | Method for fabricating a semiconductor structure including a metal oxide interface with silicon |
| US20020195057A1 (en) * | 2001-06-21 | 2002-12-26 | Motorola, Inc. | Apparatus for fabricating semiconductor structures and method of forming the same |
| US6693298B2 (en) | 2001-07-20 | 2004-02-17 | Motorola, Inc. | Structure and method for fabricating epitaxial semiconductor on insulator (SOI) structures and devices utilizing the formation of a compliant substrate for materials used to form same |
| US7019332B2 (en) * | 2001-07-20 | 2006-03-28 | Freescale Semiconductor, Inc. | Fabrication of a wavelength locker within a semiconductor structure |
| US6639249B2 (en) * | 2001-08-06 | 2003-10-28 | Motorola, Inc. | Structure and method for fabrication for a solid-state lighting device |
| US20030026310A1 (en) * | 2001-08-06 | 2003-02-06 | Motorola, Inc. | Structure and method for fabrication for a lighting device |
| US6673667B2 (en) * | 2001-08-15 | 2004-01-06 | Motorola, Inc. | Method for manufacturing a substantially integral monolithic apparatus including a plurality of semiconductor materials |
| US7556695B2 (en) * | 2002-05-06 | 2009-07-07 | Honeywell International, Inc. | Apparatus to make nanolaminate thermal barrier coatings |
| FR2840925B1 (fr) * | 2002-06-18 | 2005-04-01 | Riber | Chambre d'evaporation de materiaux sous vide a pompage differentiel |
| US7169619B2 (en) * | 2002-11-19 | 2007-01-30 | Freescale Semiconductor, Inc. | Method for fabricating semiconductor structures on vicinal substrates using a low temperature, low pressure, alkaline earth metal-rich process |
| US6806202B2 (en) | 2002-12-03 | 2004-10-19 | Motorola, Inc. | Method of removing silicon oxide from a surface of a substrate |
| US6963090B2 (en) | 2003-01-09 | 2005-11-08 | Freescale Semiconductor, Inc. | Enhancement mode metal-oxide-semiconductor field effect transistor |
| JP2005126821A (ja) * | 2003-09-30 | 2005-05-19 | Fuji Photo Film Co Ltd | 真空蒸着装置および真空蒸着の前処理方法 |
| US7439208B2 (en) | 2003-12-01 | 2008-10-21 | Superconductor Technologies, Inc. | Growth of in-situ thin films by reactive evaporation |
| US8778081B2 (en) | 2012-01-04 | 2014-07-15 | Colorado State University Research Foundation | Process and hardware for deposition of complex thin-film alloys over large areas |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6013068A (ja) * | 1983-07-04 | 1985-01-23 | Murata Mfg Co Ltd | スパツタ装置 |
| JPS62214169A (ja) * | 1986-03-17 | 1987-09-19 | Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd | 成膜装置 |
| KR910007382B1 (ko) * | 1987-08-07 | 1991-09-25 | 가부시기가이샤 히다찌세이사꾸쇼 | 초전도 재료 및 초전도 박막의 제조방법 |
| US5004721A (en) * | 1988-11-03 | 1991-04-02 | Board Of Regents, The University Of Texas System | As-deposited oxide superconductor films on silicon and aluminum oxide |
| DE69125425T2 (de) * | 1990-07-16 | 1997-10-23 | Sumitomo Electric Industries | Verfahren zum Herstellen einer supraleitenden Einrichtung aus supraleitendem Material und dadurch hergestellte supraleitende Einrichtung |
| US5154810A (en) * | 1991-01-29 | 1992-10-13 | Optical Coating Laboratory, Inc. | Thin film coating and method |
| JPH069297A (ja) * | 1991-12-09 | 1994-01-18 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 成膜装置 |
| GB2273110B (en) * | 1992-12-03 | 1996-01-24 | Gec Marconi Avionics Holdings | Depositing different materials on a substrate |
-
1993
- 1993-11-04 JP JP5299028A patent/JPH07133192A/ja active Pending
-
1994
- 1994-11-03 EP EP94402486A patent/EP0655514B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1994-11-03 DE DE69416494T patent/DE69416494T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1994-11-03 US US08/335,397 patent/US5423914A/en not_active Expired - Fee Related
- 1994-11-04 CA CA002135125A patent/CA2135125A1/en not_active Abandoned
-
1996
- 1996-07-15 US US08/679,997 patent/US5674813A/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108456856A (zh) * | 2017-02-22 | 2018-08-28 | 萨特隆股份公司 | 用于基材、特别是眼镜镜片的真空涂布的箱式涂布设备 |
| CN108456856B (zh) * | 2017-02-22 | 2021-10-22 | 萨特隆股份公司 | 用于基材的真空涂布的箱式涂布设备 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE69416494D1 (de) | 1999-03-25 |
| US5674813A (en) | 1997-10-07 |
| EP0655514B1 (en) | 1999-02-10 |
| CA2135125A1 (en) | 1996-05-05 |
| DE69416494T2 (de) | 1999-09-16 |
| US5423914A (en) | 1995-06-13 |
| EP0655514A1 (en) | 1995-05-31 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JPH07133192A (ja) | 成膜装置および成膜方法 | |
| US5650378A (en) | Method of making polycrystalline thin film and superconducting oxide body | |
| US5501175A (en) | Process for preparing high crystallinity oxide thin film | |
| US10115888B2 (en) | Method for manufacturing crystal film | |
| JPH069297A (ja) | 成膜装置 | |
| US5350738A (en) | Method of manufacturing an oxide superconductor film | |
| US5480861A (en) | Layered structure comprising insulator thin film and oxide superconductor thin film | |
| JPH0867968A (ja) | 酸化物薄膜の作製方法 | |
| JPH06157035A (ja) | 高品質な酸化物超電導薄膜の作製方法 | |
| JPH07268612A (ja) | 酸化物薄膜の作製方法 | |
| US6194353B1 (en) | Process for preparing superconducting thin film formed of oxide superconductor material | |
| US5438037A (en) | Method for depositing another thin film on an oxide thin film having perovskite crystal structure | |
| CA2117411C (en) | Layered structure comprising insulator thin film and oxide superconductor thin film | |
| JP3111779B2 (ja) | 酸化物超電導薄膜の作製方法 | |
| JPH03253559A (ja) | 酸化物薄膜製造装置 | |
| JPH03218906A (ja) | 酸化物超伝導薄膜形成装置及びその装置を用いた酸化物超伝導薄膜形成方法 | |
| JP3413888B2 (ja) | 酸化物薄膜の成膜方法 | |
| JPH05170448A (ja) | セラミックス薄膜の製造方法 | |
| KR970005159B1 (ko) | 박막제조장치 | |
| JPH069216A (ja) | 酸化物超電導薄膜の作製方法 | |
| JPH04116164A (ja) | 酸化物超電導薄膜製造装置 | |
| JPH07101796A (ja) | 高品質な酸化物誘電体薄膜の成膜方法およびその応用 | |
| JPH04323367A (ja) | 酸化物超電導薄膜のスパッタリング方法 | |
| CA2152718A1 (en) | Process for preparing high crystallinity oxide thin film | |
| JPH04240105A (ja) | 酸化物超電導体薄膜の製造方法及び酸化物超電導体薄膜の製造装置 |