JPH10121239A

JPH10121239A - 薄膜の製造方法

Info

Publication number: JPH10121239A
Application number: JP8272607A
Authority: JP
Inventors: Yasuhiro Iijima; 康裕飯島; Mariko Hosaka; 真理子保坂; Nobuyuki Sadakata; 伸行定方; Takashi Saito; 隆斉藤
Original assignee: Fujikura Ltd
Current assignee: Fujikura Ltd
Priority date: 1996-10-15
Filing date: 1996-10-15
Publication date: 1998-05-12
Anticipated expiration: 2016-10-15
Also published as: JP3856879B2

Abstract

(57)【要約】【課題】フィラメント型イオンソース内のフィラメン
トが消耗されにくくし、薄膜の製造効率を向上させるこ
とができる薄膜の製造方法の提供。【解決手段】真空排気可能な成膜処理容器４０内に設
けた第一のフィラメント型イオンソース３８から発生さ
せたイオンビームをターゲット３６に照射し、該ターゲ
ット３６の構成粒子を叩き出して基材２２上に堆積させ
る際に、第二のフィラメント型イオンソース３９から発
生させたイオンビームを基材２２の成膜面に対して斜め
方向から照射しつつ堆積させ、基材２２上に薄膜を形成
する方法において、前記第一及び第二のフィラメント型
イオンソース３８，３９内の各フィラメント（カソー
ド）４１とアノード４２間に印加するイオン化電圧値
（Ｖ_A）を、発生させるイオンのスパッタリングしきい
値（Ｖ_C）以下にする薄膜の製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はフィラメント型イオ
ンソースを用いてスパッタリング法や真空蒸着法などの
物理的蒸着法（ＰＶＤ法）により基材上に薄膜を形成す
る方法に係わり、特に、フィラメント型イオンソース内
のフィラメントが消耗されにくくし、薄膜の製造効率を
向上できるようにした薄膜の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、酸化物系超電導体を製造する方法
として、真空蒸着法、スパッタリング法、レーザ蒸着
法、ＭＢＥ法（分子線エピタキシー法）、ＣＶＤ法（化
学気相成長法）、ＩＶＤ法（イオン気相成長法）などの
成膜法が知られているが、これらの各種の成膜法におい
て、均質で超電導特性の良好な酸化物超電導薄膜を製造
できる方法として、真空成膜プロセスを用い、ターゲッ
トから発生させた粒子を対向基材上に堆積させるスパッ
タリング法、レーザ蒸着法などの物理蒸着法が主流とな
っている。

【０００３】ところで、酸化物超電導薄膜を形成する基
材が金属製である場合、該基材上に酸化物超電導薄膜を
直接形成すると、基材自体が多結晶体でその結晶構造も
酸化物超電導体と大きく異なるために、結晶配向性の良
好な酸化物超電導薄膜が形成できないという問題があっ
た。そこで本発明者らは、ハステロイテープなどの金属
テープからなる基材の上にイットリウム安定化ジルコニ
ア（ＹＳＺ）などの多結晶薄膜を物理的蒸着法により形
成し、この多結晶薄膜上に、酸化物超電導体の中でも臨
界温度が約９０Ｋであり、液体窒素（７７Ｋ）中で用い
ることができる安定性に優れたＹ1Ｂａ₂Ｃｕ ₃Ｏx系の超
電導層を形成することで超電導特性の優れた超電導導体
を製造する試みを種々行なっている。このような試みの
中から本発明者らは先に、結晶配向性に優れた多結晶薄
膜を形成するために、あるいは、超電導特性の優れた超
電導テープを得るために、特願平３ー１２６８３６号、
特願平３ー１２６８３７号、特願平３ー２０５５５１
号、特願平４ー１３４４３号、特願平４ー２９３４６４
号などにおいて特許出願を行なっている。

【０００４】これらの特許出願に記載された技術によれ
ば、真空排気可能な成膜処理容器内に設けた第一のフィ
ラメント型イオンソースから発生させたイオンビームを
薄膜原料からなるターゲットに照射し、該ターゲットの
構成粒子を叩き出してハステロイテープなどのテープ状
の基材上に堆積させる際に、第二のフィラメント型イオ
ンソースから発生させたイオンビームを基材の成膜面に
対して斜め方向から照射しつつ堆積させ、基材上に薄膜
を製造する方法（イオンビームアシストスパッタリング
法）により、結晶配向性に優れた多結晶薄膜を形成する
ことができるものである。この方法によれば、多結晶薄
膜を形成する多数の結晶粒のそれぞれの結晶格子のａ軸
あるいはｂ軸で形成する粒界傾角を３０度以下に揃える
ことができ、結晶配向性に優れた多結晶薄膜を形成する
ことができる。そして更に、この配向性に優れた多結晶
薄膜上にＹＢａＣｕＯ系の超電導層をレーザー蒸着法等
により成膜するならば、酸化物超電導層の結晶配向性も
優れたものになり、これにより臨界電流密度が高い酸化
物超電導体を製造することができる。

【０００５】ところで、従来の薄膜の製造方法で使用さ
れている第一及び第二のフィラメント型イオンソース
は、イオン化室内部に設けられたカソードであるタング
ステン製のフィラメントとアノード間に高真空中でイオ
ン化電圧をかけて前記フィラメントから発生させた熱電
子を加速し、該熱電子を蒸発源から発生したＡｒなどの
蒸発粒子と衝突させてこれら蒸発粒子の一部をイオン化
し、このイオン化した粒子をグリッドで発生させた電界
で制御することによりイオンビームを発生するようにな
っているものである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら前述のよ
うなフィラメント型イオンソースを使用して多結晶薄膜
を形成する従来の薄膜の製造方法においては、イオン化
室内に設けられたフィラメントが以下の〜の理由で
徐々に細くなって消耗し最後には切れてしまうため、例
えば、イオン化室内に酸素ガスがある場合にフィラメン
ト型イオンソースを最大出力で運転すると、数時間ごと
にフィラメントを交換しなければならならず、このため
フィラメント型イオンソースを長時間連続運転すること
ができず、多結晶薄膜の製造効率が悪いという問題があ
った。前記フィラメントは熱電子を発生させるために通電加
熱されて高温になるため少しずつ熱蒸発する。フィラメントはイオン化室内でカソードになるため、
発生したＡｒ⁺などのイオンによって叩出されて徐々に
スパッタリング蒸発する。イオン化室内にフィラメントをなす材料と反応する酸
素ガスなどの反応ガスがある場合、フィラメントが酸化
して少しずつ蒸発する。

【０００７】本発明は前記課題を解決するためになされ
たもので、フィラメント型イオンソース内のフィラメン
トが消耗されにくくし、薄膜の製造効率を向上させるこ
とができる薄膜の製造方法を提供することを目的とす
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
真空排気可能な成膜処理容器内に設けたフィラメント型
イオンソースから発生させたイオンビームを薄膜原料に
照射して該薄膜原料を蒸発させるか又は薄膜原料の構成
粒子を叩き出して基材上に堆積させ、基材上に薄膜を形
成する方法において、前記フィラメント型イオンソース
内のカソードであるフィラメントとアノード間に印加す
るイオン化電圧値（Ｖ_A）を、発生させるイオンのスパ
ッタリングしきい値（Ｖ_C）以下にすることを特徴とす
る薄膜の製造方法を前記課題の解決手段とした。

【０００９】また、請求項２記載の発明は、薄膜原料の
構成粒子を叩き出す手段がスパッタリングであることを
特徴とする請求項１記載の薄膜の製造方法を前記課題の
解決手段とした。

【００１０】また、請求項３記載の発明は、真空排気可
能な成膜処理容器内に設けた第一のフィラメント型イオ
ンソースから発生させたイオンビームを薄膜原料に照射
し、該薄膜原料の構成粒子を叩き出して基材上に堆積さ
せる際に、第二のフィラメント型イオンソースから発生
させたイオンビームを基材の成膜面に対して斜め方向か
ら照射しつつ堆積させ、基材上に多結晶薄膜を形成する
方法において、前記第一及び第二のフィラメント型イオ
ンソース内のカソードであるフィラメントとアノード間
に印加するイオン化電圧値（Ｖ_A）を、発生させるイオ
ンのスパッタリングしきい値（Ｖ_C）以下にすることを
特徴とする多結晶薄膜の製造方法を前記課題の解決手段
とした。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の薄膜の製造方法を
酸化物超電導導体の製造方法においてテープ状の基材上
に配向制御多結晶薄膜を形成する方法に適用した一実施
形態について説明する。図１は、本発明の一実施形態の
配向制御多結晶薄膜の製造方法を実施する際に用いる配
向制御多結晶薄膜の製造装置の一例を示す概略構成図で
ある。この配向制御多結晶薄膜の製造装置は、テープ状
の基材２２を支持するとともに所望温度に加熱すること
ができる基材ホルダ２３と、基材ホルダ２３上にテープ
状の基材２２を送り出すための基材送出ボビン２４と、
配向制御多結晶薄膜が形成されたテープ状の基材２２を
巻き取るための基材巻取ボビン２５と、この基材ホルダ
２３の斜め上方に所定間隔をもって対向配置された板状
のターゲット３６と、このターゲット３６の斜め上方に
おいてターゲット３６の下面に向けて配置された第一の
フィラメント型イオンソース（スパッタ手段）３８と、
前記基材ホルダ２３の側方に所定間隔をもって対向さ
れ、かつ、前記ターゲット３６と離間して配置された第
二のフィラメント型イオンソース（アシスト手段）３９
とが真空排気可能な成膜処理容器４０内に収納された概
略構成となっている。

【００１２】前記基材ホルダ２３は、内部に加熱ヒータ
を備え、基材ホルダ２３の上に送り出されたテープ状の
基材２２を必要に応じて所望の温度に加熱できるように
なっている。この基材ホルダ２３はピン等により支持体
２３ａに回動自在に取り付けられており、傾斜角度を調
整できるようになっている。このような基材ホルダ２３
は、成膜処理容器４０内の第二のフィラメント型イオン
ソース３９から照射されるイオンビームの最適照射領域
（最適蒸着領域）に配設されている。テープ状の基材２
２の構成材料としては、ステンレス鋼、銅、または、ハ
ステロイなどのニッケル合金などの合金各種金属材料か
ら適宜選択される長尺の金属テープを用いることができ
る。

【００１３】この例の製造装置においては、前記基材送
出ボビン２４から基材ホルダ２３上にテープ状の基材２
２を連続的に送り出し、前記最適照射領域で配向制御多
結晶薄膜が形成された基材２を基材巻取ボビン２５で巻
き取ることで基材２２上に連続成膜することができるよ
うになっている。

【００１４】前記ターゲット３６は、目的とする配向制
御多結晶薄膜を形成するためのものであり、目的の組成
の配向制御多結晶薄膜と同一組成あるいは近似組成のも
のなどを用いる。ターゲット３６として具体的には、Ｍ
ｇＯあるいはＹ₂Ｏ₃で安定化したジルコニア（ＹＳ
Ｚ）、ＭｇＯ、ＳｒＴｉＯ₃などを用いるがこれに限る
ものではなく、形成しようとする配向制御多結晶薄膜に
見合うターゲットを適宜用いれば良い。このようなター
ゲット３６は、ピン等によりターゲット支持体３６ａに
回動自在に取り付けられており、傾斜角度を調整できる
ようになっている。

【００１５】前記第一のフィラメント型イオンソース
（スパッタ手段）３８は、図２に示すようにカソードで
あるフィラメント４１と、アノード４２と、これらフィ
ラメント４１とアノード４２の近傍に配設されるグリッ
ド４３とが筒状のイオン化室４５内に備えられ、さらに
蒸発源（図示略）から発生させたＡｒガスなどの蒸発粒
子を供給するための導入管４８が前記イオン化室４５に
接続されることにより概略構成されてなるものである。
また、フィラメント４１を通電加熱して熱電子を発生さ
せるため交流電源４９が前記フィラメント４１に接続さ
れており、さらに、前記フィラメント４１と前記アノー
ド４２との間にイオン化電圧を印加するための直流電源
５０が前記フィラメント４１と前記アノード４２に接続
されている。この直流電源５０は、前記フィラメント４
１と前記アノード４２との間に印加するイオン化電圧値
（Ｖ_A）を前記発生させるイオンのスパッタリングしき
い値（Ｖ_C）に応じて変更できる可変電源を用いること
が好ましい。前記フィラメント４１をなす材料として
は、タングステン線、アルミナ分散タングステン線など
が挙げられる。

【００１６】また、前記フィラメント４１と交流電源４
９との間には、カソード電流を測定するための電流計Ａ
₁が介在されている。また、前記フィラメント４１と前
記アノード４２との間には、イオン化電圧値（Ｖ_A）を
測定するための電圧計Ｖ₁と、イオン化電流を測定する
ための電流計Ａ₂が介在されている。

【００１７】このような構成の第一のフィラメント型イ
オンソース３８は、イオン化室４５内部に設けられたフ
ィラメント４１とアノード４２間に高真空中でイオン化
電圧をかけて前記フィラメント４１から発生させた熱電
子を加速し、該熱電子を蒸発源から供給されたＡｒなど
の蒸発粒子と衝突させてこれら蒸発粒子の一部をイオン
化し、このイオン化した粒子をグリッド４３で発生させ
た電界で制御することによりイオン化室４５の先端から
イオンをビーム状に平行に照射できるようになってお
り、イオン化室４５の先端から発生させたイオンビーム
をターゲット３６に照射することによりターゲット３６
の構成粒子を基材２２に向けて叩き出すことができるも
のである。

【００１８】前記第二のフィラメント型イオンソース
（アシスト手段）３９は、図２に示したフィラメント型
イオンソース（スパッタ手段）３８と略同様の構成のも
のであり、図１に示すようにその中心軸線Ｓを基材２２
の成膜面に対して入射角度θ（基材２２の垂線（法線）
と中心線Ｓとのなす角度）でもって傾斜させて対向され
ている。この入射角度θは５０〜６０度の範囲が好まし
い。従って第二のフィラメント型イオンソース３９はイ
オン化室４５の先端から発生させたイオンビームを基材
２２の成膜面に対して入射角度θでもって照射できるよ
うに配置されている。なお、前記第二のフィラメント型
イオンソース３９によって基材２２に照射するイオンビ
ームは、Ｈｅ⁺、Ｎｅ⁺、Ａｒ⁺、Ｘｅ⁺、Ｋｒ⁺などの希
ガスのイオンビーム、あるいは、それらと酸素イオンの
混合イオンビームなどで良い。

【００１９】また、前記成膜処理容器４０には、この容
器４０内を真空などの低圧状態にするためのロータリー
ポンプ５１およびクライオポンプ５２と、ガスボンベな
どの雰囲気ガス供給源がそれぞれ接続されていて、成膜
処理容器４０の内部を真空などの低圧状態で、かつ、ア
ルゴンガスあるいはその他の不活性ガス雰囲気または酸
素を含む不活性ガス雰囲気にすることができるようにな
っている。また、前記成膜処理容器４０は、第一のフィ
ラメント型イオンソース３８とターゲットと間と、第二
のフィラメント型イオンソース３９と基材２２間にそれ
ぞれ電圧をかけるための電源（図示略）が備えられてい
る。また、前記成膜処理容器４０には、第一及び第二の
フィラメント型イオンソース３８，３９から発生するイ
オンビームの電流密度をそれぞれ測定するための電流計
測装置（図示略）が備えられており、また、第一のフィ
ラメント型イオンソース３８とターゲット３６間の電圧
と、第二のフィラメント型イオンソース３９と基材２２
間の電圧をそれぞれ測定するための電圧計測装置（図示
略）が備えられている。

【００２０】さらに、前記成膜処理容器４０には、前記
容器４０内の圧力を測定するための圧力計５５が備えら
れている。なお、この例の製造装置では基材ホルダ２３
をピン等により支持体２３ａに回動自在に取り付けるこ
とにより傾斜角度を調整できるようしたが、第二のフィ
ラメント型イオンソース３９の支持部分に角度調整機構
を取り付けて第二のフィラメント型イオンソース３９の
傾斜角度を調整し、イオンビームの入射角度を調整する
ようにしても良く、また、角度調整機構はこの例に限る
ものではなく、種々の構成のものを採用することができ
るのは勿論である。

【００２１】次に前記構成の製造装置を用いてテープ状
の基材２２上にＹＳＺの配向制御多結晶薄膜を形成する
場合について説明する。テープ状の基材２２上に配向制
御多結晶薄膜を形成するには、ＹＳＺからなるターゲッ
ト３６を用いるとともに、基材ホルダ２３を最適照射領
域に配置するとともに傾斜角度を調節して第二のフィラ
メント型イオンソース３９から照射されるイオンビーム
を基材ホルダ２３上に移動してきた基材２２の成膜面に
５０〜６０度の範囲の角度で照射できるようにする。ま
た、テープ状の基材２２が巻かれた基材送出ボビン２４
を成膜処理容器４０内に配置し、基材送出ボビン２４か
らテープ状の基材２２を基材ホルダ２３上に連続的に送
り出し、薄膜形成後のテープ状の基材２２を基材巻取ボ
ビン２５で巻き取れるようにセットする。ついで、成膜
処理容器４０の内部を真空引きして減圧雰囲気とする。
また、基材２２を負に帯電させておく。

【００２２】そして、第一のフィラメント型イオンソー
ス３８と第二のフィラメント型イオンソース３９を作動
させる。このとき、これら第一及び第二のフィラメント
型イオンソース３８，３９にそれぞれ備えられたフィラ
メント４１とアノード４２間に印加するイオン化電圧値
（Ｖ_A）を、発生させる希ガスのイオンのスパッタリン
グしきい値（Ｖ_C）以下にする。ここでイオン化電圧値
（Ｖ_A）を、発生させる希ガスのイオンのスパッタリン
グしきい値（Ｖ_C）以下にする理由は、フィラメント４
１とアノード４２間に印加するイオン化電圧値（Ｖ_A）
が、発生させるＡｒイオンなどの希ガスのイオンのスパ
ッタリングしきい値（Ｖ_C）より大きいと、フィラメン
ト４１が発生したＡｒイオンなどの希ガスのイオンによ
って叩出されてスパッタリング蒸発し易く、フィラメン
ト４１の寿命を長くすることができないからである。

【００２３】具体例を挙げると、第一及び第二のフィラ
メント型イオンソース３８，３９からアルゴンイオンビ
ームを発生させる場合、アルゴンイオンのスパッタリン
グしきい値（Ｖ_C）は、５０〜６０Ｖ程度であるため、
イオン化電圧値（Ｖ_A）は６０Ｖ以下、好ましくは４０
〜５０Ｖ程度とすることが好ましい。また、イオン化電
圧値（Ｖ_A）が３０Ｖ未満ではイオン化効率が悪くな
り、Ｉ_Aが大きくなって逆にフィラメント寿命が短くな
ってしまう。

【００２４】第一のフィラメント型イオンソース３８か
らターゲット３６にイオンビームを照射すると、ターゲ
ット３６の構成粒子が叩き出されて基材２２上に飛来す
る。そして、最適照射領域内にある基材ホルダ２３上に
送り出された基材２２上にターゲット３６から叩き出し
た構成粒子を堆積させると同時に第二のフィラメント型
イオンソース３９からＡｒイオンなどの希ガスのイオン
と酸素イオンの混合イオンビームを照射して所望の厚み
の配向制御多結晶薄膜を形成し、続いて薄膜形成後のテ
ープ状の基材２２を基材巻取ボビン２５に巻き取る。こ
こでイオン照射する際の入射角度θは、５０〜６０度の
範囲が好ましく、５５〜６０度の範囲が最も好ましい。
前記のような好ましい範囲の角度でイオンビーム照射す
るならば多結晶薄膜の結晶の（１００）面が立つように
なる。このような入射角度でイオンビーム照射を行ない
ながらスパッタ粒子の堆積を行なうことで、基材２２上
に形成されるＹＳＺの配向制御多結晶薄膜の結晶軸のａ
軸とｂ軸とを配向させることができるが、これは、堆積
されている途中のスパッタ粒子に対して適切な角度でイ
オンビーム照射されたことによるものと思われる。

【００２５】前述の実施形態の配向制御多結晶薄膜の製
造方法あっては、真空排気可能な成膜処理容器４０内に
設けた第一のフィラメント型イオンソース３８から発生
させたイオンビームをターゲット３６に照射し、該ター
ゲット３６の構成粒子を叩き出して基材２２上に堆積さ
せる際に、第二のフィラメント型イオンソース３９から
発生させたイオンビームを基２２材の成膜面に対して斜
め方向から照射しつつ堆積させ、基材２２上に薄膜を形
成する方法において、前記第一及び第二のフィラメント
型イオンソース３８，３９にそれぞれ備えられたフィラ
メント４１とアノード４２間に印加するイオン化電圧値
（Ｖ_A）を、発生させる気ガスのイオンのスパッタリン
グしきい値（Ｖ_C）以下にすることにより、発生したＡ
ｒイオンなどの希ガスのイオンによってフィラメント４
１が叩出されてスパッタリング蒸発することに起因する
フィラメント４１の消耗を防止できるので、従来の配向
制御多結晶薄膜の製造方法と比べてフィラメント４１が
消耗しにくくなり、フィラメント４１の寿命が長くな
る。従って、イオン化室４５内に酸素ガスがある場合に
フィラメント型イオンソース３８，３９を最大出力で運
転しても従来と比べてフィラメント４１の寿命が長いの
で、フィラメント型イオンソース３８，３９を長時間連
続運転することができ、これによって配向制御多結晶薄
膜を長時間連続的に形成することができるので、配向制
御多結晶薄膜の製造効率を大幅に向上させることができ
る。

【００２６】前述の実施形態の製造方法では、スパッタ
手段およびアシスト手段の両方にフィラメント型イオン
ソースを用いる場合に二台のフィラメント型イオンソー
スのそれぞれのフィラメントとアノード間に印加するイ
オン化電圧値（Ｖ_A）を、発生させるイオンのスパッタ
リングしきい値（Ｖ_C）以下にした例について説明した
が、スパッタ手段とアシスト手段のいずれか一方にフィ
ラメント型イオンソースを用い、他方に直流放電型など
の他の型のイオンソースを用いる場合には、一台のフィ
ラメント型のイオンソースのフィラメントとアノード間
に印加するイオン化電圧値（Ｖ_A）を、発生させるイオ
ンのスパッタリングしきい値（Ｖ_C）以下にすればよ
い。また、前述の実施形態の製造方法では、本発明の薄
膜の製造方法を酸化物超電導導体の製造方法においてテ
ープ状の基材上に配向制御多結晶薄膜を形成する方法
（イオンビームアシストスパッタリング法）に適用した
場合について説明したが、必ずしもこれに限られず、フ
ィラメント型イオンソースを用いてスパッタリング法や
真空蒸着法などの物理的蒸着法（ＰＶＤ法）により薄膜
を形成する方法にも適用することができる。

【００２７】

【実施例】

（実施例１）第一及び第二のフィラメント型イオンソー
スとして図２に示したような構成のフィラメント型イオ
ンソースを備えた配向制御多結晶薄膜の製造装置を使用
し、テープ状の基材が巻かれた基材送出ボビンを成膜処
理容器内に配置し、基材送出ボビンからテープ状の基材
を基材ホルダ上に連続的に送り出し、薄膜形成後のテー
プ状の基材２２を基材巻取ボビンで巻き取れるようにセ
ットした。テープ状の基材としては、幅１０ｍｍ、厚さ
０．１ｍｍ、長さ１０ｃｍのハステロイＣ２７６テープ
を使用した。また、ターゲットとしてはＹＳＺ（安定化
ジルコニア）製のものを用いた。そして、この配向制御
多結晶薄膜の製造装置の成膜処理容器内部をクライオポ
ンプおよびロータリーポンプで真空引きして３.０×１
０^-4トールに減圧し、また、基材を負に帯電させた。

【００２８】さらに、スパッタ電圧１２００Ｖ、スパッ
タ電流２４０ｍＡのアルゴンイオンと酸素イオンの混合
イオンビームを第一のフィラメント型イオンソースから
発生させる際、フィラメントとアノード間に印加するイ
オン化電圧値（Ｖ_A）を５０Ｖとし、一方、アシスト電
圧２００Ｖ、アシスト電流１００ｍＡのアルゴンイオン
と酸素イオンの混合イオンビームを第二のフィラメント
型イオンソースから発生させる際、フィラメントとアノ
ード間に印加するイオン化電圧値（Ｖ_A）を５０Ｖと
し、基材の成膜面上にＹＳＺの粒子を堆積させると同時
にイオンビームを照射して成膜処理することで厚さ０．
７μｍのＹＳＺ配向制御多結晶薄膜を形成し、続いて薄
膜形成後のテープ状の基材をスリットからカバー内に導
入し、基材巻取ボビンに巻き取るようにして配向制御結
晶薄膜を連続的に製造したときのフィラメントを交換す
るまでの時間を調べた。その結果を下記表１に示す。こ
こでの第二のフィラメント型イオンソースから発生させ
る混合イオンビームの入射角度は５５度に設定した。な
お、前記スパッタ電圧は第一のフィラメント型イオンソ
ースとターゲット間の電圧であり、前記スパッタ電流は
第一のフィラメント型イオンソースから発生したイオン
量であり、前記アシスト電圧は第二のフィラメント型イ
オンソースと基材間の電圧であり、前記アシスト電流は
第二のフィラメント型イオンソースから発生したイオン
量である。前記イオン化電圧値（Ｖ_A）は、第一及び第
二のフィラメント型イオンソースのフィラメントとアノ
ード間にそれぞれ設けられた電圧計で測定した値であ
る。

【００２９】（実施例２）第一及び第二のフィラメント
型イオンソースのフィラメントとアノード間に印加する
イオン化電圧値（Ｖ_A）をそれぞれ６０Ｖとした以外は
実施例１と同様にして配向制御結晶薄膜を連続的に製造
したときのフィラメントを交換するまでの時間を調べ
た。その結果を下記表１に示す。

【００３０】（比較例１）第一及び第二のフィラメント
型イオンソースのフィラメントとアノード間に印加する
イオン化電圧値（Ｖ_A）をそれぞれ７０Ｖとした以外は
実施例１と同様にして配向制御結晶薄膜を連続的に製造
したときのフィラメントを交換するまでの時間を調べ
た。その結果を下記表１に示す。（比較例２）第一及び第二のフィラメント型イオンソー
スのフィラメントとアノード間に印加するイオン化電圧
値（Ｖ_A）をそれぞれ８０Ｖとした以外は実施例１と同
様にして配向制御結晶薄膜を連続的に製造したときのフ
ィラメントを交換するまでの時間を調べた。その結果を
下記表１に示す。

【００３１】（比較例３）第一及び第二のフィラメント
型イオンソースのフィラメントとアノード間に印加する
イオン化電圧値（Ｖ_A）をそれぞれ９０Ｖとした以外は
実施例１と同様にして配向制御結晶薄膜を連続的に製造
したときのフィラメントを交換するまでの時間を調べ
た。その結果を下記表１に示す。（比較例４）第一及び第二のフィラメント型イオンソー
スのフィラメントとアノード間に印加するイオン化電圧
値（Ｖ_A）をそれぞれ１００Ｖとした以外は実施例１と
同様にして配向制御結晶薄膜を連続的に製造したときの
フィラメントを交換するまでの時間を調べた。その結果
を下記表１に示す。

【００３２】

【表１】

【００３３】前記表１に示した結果から明らかなように
イオン化電圧値（Ｖ_A）が７０Ｖ以上になるとフィラメ
ントの寿命は２〜８時間程度と短いが、イオン化電圧値
（Ｖ _A）が６０Ｖ以下ではフィラメントの寿命は２０〜
３０時間であり、寿命が大幅に長いことが分った。それ
は、アルゴンイオンのスパッタリングしきい値（Ｖ_c）
は５０〜６０Ｖ程度であるので、このスパッタリングし
きい値よりイオン化電圧値が低いときは、発生したアル
ゴンイオンによるフィラメントのスパッタ蒸発が防止さ
れ、フィラメントの消耗が大幅に軽減され、その結果、
寿命が長くなったためであると考えられる。

【００３４】

【発明の効果】以上説明したように本発明の請求項１〜
３記載の薄膜の製造方法によれば、前述の構成としたこ
とにより、フィラメント型イオンソースから発生したイ
オンによってフィラメントが叩出されてスパッタリング
蒸発することに起因するフィラメントの消耗を防止でき
るので、従来の薄膜の製造方法と比べてフィラメントが
消耗しにくくなり、フィラメントの寿命が長くなる。従
って、フィラメント型イオンソースのイオン化室内に酸
素ガスがある場合にフィラメント型イオンソースを最大
出力で運転しても従来と比べてフィラメントの寿命が長
いので、フィラメント型イオンソースを長時間連続運転
することができ、これによって薄膜を長時間連続的に形
成することができるので、薄膜の製造効率を大幅に向上
させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の薄膜の製造方法の一実施形態の配向
制御多結晶の製造方法の実施に用いられる配向制御多結
晶薄膜の製造装置を示す概略構成図である。

【図２】図１の配向制御多結晶薄膜の製造装置に備え
られるフィラメント型イオンソースを示す概略構成図で
ある。

【符号の説明】

２２・・・テープ状の基材、３８・・・第一のフィラメント型
イオンソース（スパッタ手段）、３９・・・第二のフィラ
メント型イオンソース、４０・・・成膜処理容器、４１・・・
フィラメント（カソード）、４２・・・アノード、４３・・・
グリッド、４５・・・イオン化室。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者斉藤隆東京都江東区木場１丁目５番１号株式会社フジクラ内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】真空排気可能な成膜処理容器内に設け
たフィラメント型イオンソースから発生させたイオンビ
ームを薄膜原料に照射して該薄膜原料を蒸発させるか又
は薄膜原料の構成粒子を叩き出して基材上に堆積させ、
基材上に薄膜を形成する方法において、前記フィラメン
ト型イオンソース内のカソードであるフィラメントとア
ノード間に印加するイオン化電圧値（Ｖ_A）を、発生さ
せるイオンのスパッタリングしきい値（Ｖ_C）以下にす
ることを特徴とする薄膜の製造方法。
【請求項２】薄膜原料の構成粒子を叩き出す手段がス
パッタリングであることを特徴とする請求項１記載の薄
膜の製造方法。
【請求項３】真空排気可能な成膜処理容器内に設けた
第一のフィラメント型イオンソースから発生させたイオ
ンビームを薄膜原料に照射し、該薄膜原料の構成粒子を
叩き出して基材上に堆積させる際に、第二のフィラメン
ト型イオンソースから発生させたイオンビームを基材の
成膜面に対して斜め方向から照射しつつ堆積させ、基材
上に薄膜を形成する方法において、前記第一及び第二の
フィラメント型イオンソース内のカソードであるフィラ
メントとアノード間に印加するイオン化電圧値（Ｖ_A）
を、発生させるイオンのスパッタリングしきい値
（Ｖ_C）以下にすることを特徴とする薄膜の製造方法。