JPH0810609A - 薄膜作成方法および薄膜作成装置 - Google Patents

薄膜作成方法および薄膜作成装置

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JPH0810609A
JPH0810609A JP6148847A JP14884794A JPH0810609A JP H0810609 A JPH0810609 A JP H0810609A JP 6148847 A JP6148847 A JP 6148847A JP 14884794 A JP14884794 A JP 14884794A JP H0810609 A JPH0810609 A JP H0810609A
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forming chamber
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宜之 阿部
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    • 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
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • 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

Abstract

(57)【要約】 【目的】 膜質の制御性よく、かつ高速に薄膜を作成す
る。 【構成】 高重力場中で基板上に薄膜を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は半導体、超伝導体をはじ
めとする機能性新材料分野において重要な、材料薄膜作
成方法、あるいは膜状の材料の加工方法、およびそのた
めの装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】基板上に薄膜を作成したり、材料表面を
膜状にコーティングしたりする技術は、半導体材料、金
属材料、有機材料、複合材料などの機能性新材料開発に
とって、今や不可欠な手段となっており、真空蒸着やス
パッタリング等の物理的蒸着、化学的気相堆積法等の化
学的蒸着、溶射、塗布等のさまざまな作成プロセスおよ
び装置が開発されてきた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】これら作成プロセスに
おいて、作成されるべき薄膜と基板となる材料との親和
性、薄膜の物理的、化学的安定性、膜厚、膜質の制御
等、材料が多岐にわたり、要求される材料特性が厳しく
なるほど、未解決な問題も多岐にわたっているのが現状
である。
【０００４】本発明は上記問題を解決し、膜質の制御性
よく、かつ高速に薄膜を作成する方法およびそのための
装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明による方法は、高
重力場中で基板上に薄膜を形成することを特徴とする。
【０００６】本発明による装置は、基板および該基板上
に堆積すべき物質源を収容する薄膜形成室と、該薄膜形
成室を回転させて高重力場を発生する手段とを具えたこ
とを特徴とする。
【０００７】
【作用】本発明によれば、例えば化学的蒸着法の場合、
高重力の効果によって、基板での析出の核発生が促進さ
れるため、化学反応が重力を付加しない場合より速やか
に進行する。また、高重力によって対流が促進される結
果、きわめて短時間に成膜できる。さらに、通常の重力
場では拡散と自然対流が共存しているため、膜厚、膜質
にむらが生じ易いが、高重力場では圧倒的に自然対流支
配であるため、厚い膜を作成しても厚さの分布は均一で
あり、また膜質も均一なものが得られる。膜を形成する
結晶粒子の寸法は重力の増加とともに顕著な増加を示す
ため、高重力場によって巨大粒子膜を作成することもで
きるので、これまでの小さい粒子による薄膜とは異なっ
た新たな機能も期待される。重力の制御により、あるい
は基板の位置を重力方向に対して斜めにすることによ
り、粒子種、粒子寸法、厚さを傾斜機能化することも容
易に行うことができる。
【０００８】
【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細
に説明する。
【０００９】図１に本発明による薄膜作成装置の一例の
概要を示す。この装置は遠心力を利用する装置で、高速
回転ロータ１、アーム２、薄膜作成室３からなってい
る。アーム２はピン４によって旋回自由に高速回転ロー
タ１に軸止めされ、薄膜作成室３はピン５によって旋回
自由にアーム２に軸止めされている。薄膜作成室３内
は、回転中にもアーム２および高速回転ロータ１を介し
て排気およびガス供給が可能である。
【００１０】図２は真空蒸着用の薄膜作成室３の模式的
断面図である。薄膜作成室３内に設けられたホルダー６
に基板７が支持される。また、薄膜作成室３内には絶縁
体８を介して電極９が固定され、電極９はアーム２およ
び高速回転ロータ１を介して外部電源に接続されてい
る。電極９に接続されたタングステンフィラメント１０
によってフィラメント内に収容された蒸着物質１１を加
熱蒸発させる。必要に応じ、基板７も加熱可能である。
【００１１】石英ガラス基板上に金薄膜を作成した例を
説明する。タングステンフィラメント１０の漏斗状部１
０Ａに金を入れ、高速回転ロータ１を回転しながら薄膜
作成室３内を１０-4ｔｏｒｒに排気した。ついで、高速
回転ロータ１を回転しながらタングステンフィラメント
１０に通電して金を１１００℃に加熱蒸発させて、石英
基板上に蒸着した。薄膜作成室３に与えられる加速度
は、高速回転ロータ１の回転数とアーム２の長さによっ
て一義的に決まる。アーム２の長さを１ｍとし、回転数
を９４．５ｒｐｍとしたとき、加速度は通常の重力の加
速度の１０倍（１０Ｇ）となり、この時、単位時間あた
りの堆積量は約１μｍ／分であり、得られた膜の結晶寸
法は約０．２μｍであった。これは、通常の重力加速度
条件下での堆積と比較すると、単位時間あたりの堆積量
は約３倍、結晶寸法は約３倍である。膜の品質も良好で
あった。また物理的蒸着を加速度を変えた条件下で複数
回行うことによって、それぞれ結晶粒子の異なる層を形
成することができた。さらに、重力加速度の方向に対し
て傾斜した基板上に蒸着を行うことによって、基板上に
形成された結晶粒子の寸法、厚さを連続的に変化させる
ことができた。
【００１２】以上の実施例は物理的蒸着の例であるが、
化学的蒸着においても同様な効果が得られた。
【００１３】また、以上の実施例では高重力場を遠心力
によって発生させたが、衝撃によって与えても効果は変
わらない。
【００１４】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
従来では得られることができなかった速度で薄膜を作成
することが可能となり、また従来手法では得られない大
寸法の結晶粒子を析出させることが可能となった。これ
らは、それぞれ重力加速度の大きさをパラメータとする
ことのよって、自在に設計可能であり、また原理的に異
種の材料を基板上に連続的に分布させることも可能であ
る。従って、本発明は材料設計、特に薄膜材料設計にお
いて、斬新かつ有効である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による薄膜作成装置の一例の概要を示す
図である。
【図２】薄膜作成室の模式的断面図である。
【符号の説明】
１ 高速回転ロータ ２ アーム ３ 薄膜作成室 ４，５ ピン ６ ホルダー ７ 基板 ８ 絶縁体 ９ 電極 １０ タングステンフィラメント １１ 蒸着物質

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 高重力場中で基板上に薄膜を形成するこ
    とを特徴とする薄膜作成方法。
  2. 【請求項２】 前記高重力場を遠心力によって形成する
    ことを特徴とする請求項１に記載の薄膜作成方法。
  3. 【請求項３】 基板および該基板上に堆積すべき物質源
    を収容する薄膜形成室と、該薄膜形成室を回転させて高
    重力場を発生する手段とを具えたことを特徴とする薄膜
    作成装置。
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