JPH01219162A - 酸化物薄膜の製造装置および製造方法 - Google Patents
酸化物薄膜の製造装置および製造方法Info
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- JPH01219162A JPH01219162A JP4221188A JP4221188A JPH01219162A JP H01219162 A JPH01219162 A JP H01219162A JP 4221188 A JP4221188 A JP 4221188A JP 4221188 A JP4221188 A JP 4221188A JP H01219162 A JPH01219162 A JP H01219162A
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- oxide thin
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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
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野］
本発明は、超伝導素子、光学素子、圧電素子。
表面弾性素子などに使用される各種酸化物薄膜の製造装
置および製造方法に関するものである。
置および製造方法に関するものである。
［従来の技術］
酸化物薄膜を作製する従来の最もすぐれた方法は、スパ
ッタリング法である。スパッタリング装置は第３図に示
すように対向する極板の間に放電によるプラズマを発生
させ、一方の極板上に置かれたターゲット１にイオンを
衝突させ、その際、ターゲット１よりスパッタされた原
子あるいは分子をターゲット１と対向して設置された極
板（基板ホルダ）２上の基板３に堆積させることにより
薄膜を製造する装置である。この際、Ａｒ等のスパッタ
ガスをガス導入口４から導入し排気口５から排気する。
ッタリング法である。スパッタリング装置は第３図に示
すように対向する極板の間に放電によるプラズマを発生
させ、一方の極板上に置かれたターゲット１にイオンを
衝突させ、その際、ターゲット１よりスパッタされた原
子あるいは分子をターゲット１と対向して設置された極
板（基板ホルダ）２上の基板３に堆積させることにより
薄膜を製造する装置である。この際、Ａｒ等のスパッタ
ガスをガス導入口４から導入し排気口５から排気する。
一般にターゲット材料に所望の酸化物を用い、スパッタ
ガスのＡｒ中に０２ガスを混入させることにより酸化物
薄膜が作製される。
ガスのＡｒ中に０２ガスを混入させることにより酸化物
薄膜が作製される。
しかし上述のスパッタ法においては酸素量の制御か酸素
分圧に依存し、また基板温度によっても大きく変わるた
め、酸素量の制御が十分でなく、またターゲット組成比
の経時変化等により再現性も十分でないという欠点があ
った。
分圧に依存し、また基板温度によっても大きく変わるた
め、酸素量の制御が十分でなく、またターゲット組成比
の経時変化等により再現性も十分でないという欠点があ
った。
またこのような酸素欠陥を含めた結晶欠陥が膜の密度を
低下させて、電気耐圧低下などの膜特性低下の原因とな
っていた。
低下させて、電気耐圧低下などの膜特性低下の原因とな
っていた。
スパッタ法め他に、第４図に示すようなカウフマン型な
どのイオン源６を蒸着装置に組み込み、酸素イオン照射
を蒸着と同時に行うことによって酸化膜を得る装置が公
表されている（例えば、Ｐ、Ｊ、Ｍａｒｔｉｎ； Ｊ、
Ｍａｔｅｒｉａｌ ５ｃｉｅｎｃｅ、 ２１巻、 １−
２５頁、 １９８５年参照）。この装置は装置内の下方
に蒸発源７を設けて極板（基板ホルダ）２に設置された
基板３に、蒸発源７からの物質を蒸着するものであり、
この際、イオン源６より酸素イオン照射を行って、酸素
欠陥のない酸化膜を製造せんとするものである。なお、
第４図において、４はガス導入口、５は排気口である。
どのイオン源６を蒸着装置に組み込み、酸素イオン照射
を蒸着と同時に行うことによって酸化膜を得る装置が公
表されている（例えば、Ｐ、Ｊ、Ｍａｒｔｉｎ； Ｊ、
Ｍａｔｅｒｉａｌ ５ｃｉｅｎｃｅ、 ２１巻、 １−
２５頁、 １９８５年参照）。この装置は装置内の下方
に蒸発源７を設けて極板（基板ホルダ）２に設置された
基板３に、蒸発源７からの物質を蒸着するものであり、
この際、イオン源６より酸素イオン照射を行って、酸素
欠陥のない酸化膜を製造せんとするものである。なお、
第４図において、４はガス導入口、５は排気口である。
このような装置においてはカウフマン型イオン源６にお
いて、プラズマを発生するための熱電子放出用としてタ
ングステンなどを材料とするフィラメント８が用いられ
る。イオン源動作時の酸素ガス圧は１ ｘ １０−’Ｔ
ｏｒｒより低真空となるため、フィラメントを用いてい
るとフィラメント断線によるイオン源動作停止までの寿
命が約数時間と短く、また断線に至るまでにフィラメン
ト径が時間と共に細くなっていくため、イオン電流値の
経時変化が大きくしかも不規則である。従って第４図の
ような装置においては、酸素の照射量を十分正確に制御
することは不可能であった。
いて、プラズマを発生するための熱電子放出用としてタ
ングステンなどを材料とするフィラメント８が用いられ
る。イオン源動作時の酸素ガス圧は１ ｘ １０−’Ｔ
ｏｒｒより低真空となるため、フィラメントを用いてい
るとフィラメント断線によるイオン源動作停止までの寿
命が約数時間と短く、また断線に至るまでにフィラメン
ト径が時間と共に細くなっていくため、イオン電流値の
経時変化が大きくしかも不規則である。従って第４図の
ような装置においては、酸素の照射量を十分正確に制御
することは不可能であった。
また第４図のような装置は蒸発源として抵抗加熱ボート
型蒸発源または電子ビーム蒸発源を用いており、特に蒸
発分子線強度の安定化機構も設けていないため、蒸発物
形状が蒸発中に経時変化することによる蒸発分子線強度
の不安定性が大きい。従って上述した酸素量の不正確さ
と合わせて酸素以外の蒸発元素組成も不正確となるため
製作された薄■摸の元素組成を十分制御することは不可
能であった。
型蒸発源または電子ビーム蒸発源を用いており、特に蒸
発分子線強度の安定化機構も設けていないため、蒸発物
形状が蒸発中に経時変化することによる蒸発分子線強度
の不安定性が大きい。従って上述した酸素量の不正確さ
と合わせて酸素以外の蒸発元素組成も不正確となるため
製作された薄■摸の元素組成を十分制御することは不可
能であった。
［発明が解決しようとする課題］
本発明は酸素量の制御が困難であり、膜組成の再現性が
十分でなく、かつ結晶欠陥が多いという従来の欠点を解
消し、結晶欠陥がなくバルクに近い密度をもち、組成ず
れのない酸化物薄膜を製造すること、およびそのための
装置を提供することを目的とする。
十分でなく、かつ結晶欠陥が多いという従来の欠点を解
消し、結晶欠陥がなくバルクに近い密度をもち、組成ず
れのない酸化物薄膜を製造すること、およびそのための
装置を提供することを目的とする。
［課題を解決するための手段］
このような目的を達成するために、本発明装置は成膜室
内に配設された基板を支持しかつ加熱するための基板ホ
ルダと、基板上に堆積させる物質を蒸発させる蒸発源と
、プラズマを生成し、かつプラズマより引出された酸素
イオンビームを基板上に堆積する薄膜に堆積と同様に照
射するためのイオン源とを具えたことを特徴とする。
内に配設された基板を支持しかつ加熱するための基板ホ
ルダと、基板上に堆積させる物質を蒸発させる蒸発源と
、プラズマを生成し、かつプラズマより引出された酸素
イオンビームを基板上に堆積する薄膜に堆積と同様に照
射するためのイオン源とを具えたことを特徴とする。
本発明方法は上述した酸化物薄膜の製造装置を用いて、
Ｉ Ｘ １Ｏ−３Ｔｏｒｒよりも高真空中において、酸
化物を構成する原料を蒸発させ、蒸発した原料を基板上
に堆積させると同時に、基板上の堆積物に酸素イオンビ
ームまたは中性酸素ビームをｌＯ〜５００ｅＶの範囲の
一定エネルギーに加速して、照射することを特徴とする
。
Ｉ Ｘ １Ｏ−３Ｔｏｒｒよりも高真空中において、酸
化物を構成する原料を蒸発させ、蒸発した原料を基板上
に堆積させると同時に、基板上の堆積物に酸素イオンビ
ームまたは中性酸素ビームをｌＯ〜５００ｅＶの範囲の
一定エネルギーに加速して、照射することを特徴とする
。
［作 用］
本発明による酸化物薄膜製造装置は、マイクロ波により
プラズマを生成し、そのプラズマよりｌθ〜５００ｅＶ
のエネルギーで酸素イオンを引出すためのイオン源を有
し、真空中で基板上に堆積する薄膜に蒸着と同時に酸素
イオンを照射できるようになっている。
プラズマを生成し、そのプラズマよりｌθ〜５００ｅＶ
のエネルギーで酸素イオンを引出すためのイオン源を有
し、真空中で基板上に堆積する薄膜に蒸着と同時に酸素
イオンを照射できるようになっている。
本発明によれば組成制御性がよい分子線蒸着によって基
板上に薄膜を堆積させるとともに、酸素イオンビームま
たは中性酸素ビームをｌθ〜５００ｅＶのエネルギーで
基板上の堆積膜に照射するため、真空中で結晶欠陥のな
い酸化物薄膜か製造できる。このため組成制御が良好で
、結晶欠陥のない酸化物１１９膜を得ることができる。
板上に薄膜を堆積させるとともに、酸素イオンビームま
たは中性酸素ビームをｌθ〜５００ｅＶのエネルギーで
基板上の堆積膜に照射するため、真空中で結晶欠陥のな
い酸化物薄膜か製造できる。このため組成制御が良好で
、結晶欠陥のない酸化物１１９膜を得ることができる。
第１図は本発明による酸化物薄膜の製造装置の−具体例
の概略図である。本発明の酸化物薄膜の製造装置は酸化
物薄１漠の原料となる薄膜原料を充填し、分子線によっ
て蒸発させるための分子線源であるクヌードセンセル（
ｋ−セル） １０．１０’ と、他の薄１漠原料を蒸
発させるための電子ヒーム蒸着源９を備えている。そし
て、マイクロ波源１３で発生したマイクロ波をプラズマ
室１４へ導いてプラズマ室に４５いて酸素プラズマを発
生させ、１０〜５００ｅＶのエネルギーで酸素イオンを
引出し基板ホルダ２上の基板３に酸素イオンを照射する
イオン源１２を具えている。ｋ−セルは２個のみを示し
たが、３個以上設けることも、もちろん可能である。
の概略図である。本発明の酸化物薄膜の製造装置は酸化
物薄１漠の原料となる薄膜原料を充填し、分子線によっ
て蒸発させるための分子線源であるクヌードセンセル（
ｋ−セル） １０．１０’ と、他の薄１漠原料を蒸
発させるための電子ヒーム蒸着源９を備えている。そし
て、マイクロ波源１３で発生したマイクロ波をプラズマ
室１４へ導いてプラズマ室に４５いて酸素プラズマを発
生させ、１０〜５００ｅＶのエネルギーで酸素イオンを
引出し基板ホルダ２上の基板３に酸素イオンを照射する
イオン源１２を具えている。ｋ−セルは２個のみを示し
たが、３個以上設けることも、もちろん可能である。
成膜室１１内には分子線の強度を監視するためのモニタ
１５、例えば水晶振動子またはイオンケージが備えられ
ており、またイオンをモニタするためのファラデーカッ
プ１６が設けられている。
１５、例えば水晶振動子またはイオンケージが備えられ
ており、またイオンをモニタするためのファラデーカッ
プ１６が設けられている。
またイオン源１２のイオン照射口と基板３の間には熱電
子フィラメントなどの電子放出源１７が設けられており
、基板３に絶縁膜を形成するときイオンまたは基板３に
電子を照射して、堆積された膜の帯電を防止できるよう
になっている。
子フィラメントなどの電子放出源１７が設けられており
、基板３に絶縁膜を形成するときイオンまたは基板３に
電子を照射して、堆積された膜の帯電を防止できるよう
になっている。
このような本発明による酸化物薄膜の製造装置は以下の
ように動作する。まず成膜室１１をクライオポンプなど
によって高真空（１ｘ １Ｏ−５Ｔｏｒｒよりも高真空
）とする。その後、イオンτ原１２のガス導入口４より
酸素ガスを導入し、プラズマ室１４内にプラズマを生成
するために必要なガス圧（ｌｘｌＯ−５からＩ Ｘ １
Ｏ−３Ｔｏｒｒまでの真空度）例えば２×１０−’Ｔｏ
ｒｒになるまで酸素ガスを導入する。そして酸素以外の
元素の蒸着を行う分子線蒸着においては、上述の真空（
例えば２ ｘ １０−’Ｔｏｒｒ）中で、ｋ−セル蒸着
源１０．１０’ または電子ビーム蒸着源９より基板
３に蒸着を行う。このとき分子線強度を水晶振動子また
はイオンゲージなどのモニタ１５によって監視し、これ
を蒸発源にフィードバックすることによって各蒸着源へ
の入力パワーを制御することができる。
ように動作する。まず成膜室１１をクライオポンプなど
によって高真空（１ｘ １Ｏ−５Ｔｏｒｒよりも高真空
）とする。その後、イオンτ原１２のガス導入口４より
酸素ガスを導入し、プラズマ室１４内にプラズマを生成
するために必要なガス圧（ｌｘｌＯ−５からＩ Ｘ １
Ｏ−３Ｔｏｒｒまでの真空度）例えば２×１０−’Ｔｏ
ｒｒになるまで酸素ガスを導入する。そして酸素以外の
元素の蒸着を行う分子線蒸着においては、上述の真空（
例えば２ ｘ １０−’Ｔｏｒｒ）中で、ｋ−セル蒸着
源１０．１０’ または電子ビーム蒸着源９より基板
３に蒸着を行う。このとき分子線強度を水晶振動子また
はイオンゲージなどのモニタ１５によって監視し、これ
を蒸発源にフィードバックすることによって各蒸着源へ
の入力パワーを制御することができる。
プラズマ室１４て発生し、１０〜５００ｅＶのエネルギ
ーで引出された酸素イオンビームは基板３に照射される
が、このとき酸素イオンビームはファラデーカップ１６
によって監視されマイクロ波源にフィードバックされて
イオン電流値が制御される。このとき照射される酸素イ
オンビームはｌＯ〜２０００ｐＡ／ｃｍ２で可変である
。
ーで引出された酸素イオンビームは基板３に照射される
が、このとき酸素イオンビームはファラデーカップ１６
によって監視されマイクロ波源にフィードバックされて
イオン電流値が制御される。このとき照射される酸素イ
オンビームはｌＯ〜２０００ｐＡ／ｃｍ２で可変である
。
酸素イオン照射においては、酸素イオンエネルギーの設
定が重要である。すなわちイオンエネルギーか１ｏｋｅ
Ｖ以上では得られた薄膜に結晶欠陥か残存し、５００ｃ
Ｖを超えて１０ｋｅＶまでの範囲ではスパッタ効果によ
る膜厚減少が著しく、また１０ｅＶ未満では、エネルギ
ーが低すぎて通常の真空蒸着と同様となり、結晶欠陥の
ないバルクに近い密度をもつ酸化物薄膜が作製できない
。このため酸素イオンエネルギーはｌＯ〜５００ｅＶに
設定される。
定が重要である。すなわちイオンエネルギーか１ｏｋｅ
Ｖ以上では得られた薄膜に結晶欠陥か残存し、５００ｃ
Ｖを超えて１０ｋｅＶまでの範囲ではスパッタ効果によ
る膜厚減少が著しく、また１０ｅＶ未満では、エネルギ
ーが低すぎて通常の真空蒸着と同様となり、結晶欠陥の
ないバルクに近い密度をもつ酸化物薄膜が作製できない
。このため酸素イオンエネルギーはｌＯ〜５００ｅＶに
設定される。
このような構成により、従来のスパッタ装置および蒸着
装置にカウフマン型イオン源を付加した装置と比較し、
て、分子線および酸素イオンビームをそれぞれ独立にか
つ安定に発生できるため、酸素を含めた各元素の組成を
独立にかつ正確に制御できる。
装置にカウフマン型イオン源を付加した装置と比較し、
て、分子線および酸素イオンビームをそれぞれ独立にか
つ安定に発生できるため、酸素を含めた各元素の組成を
独立にかつ正確に制御できる。
ｒ実施例］
以下に実施例によって木発明の詳細な説明する。
実施例１ （Ｂａ２ＹＣｕ３０６ｓ）
第１図のイオン源１２としてＥＣＲ型イオン７原を用い
ることにより、反応性の強い酸素ガスを用いてもイオン
源のメンテナンスなしに連続２０時間以上の膜形成が可
能であった。イオン源１２および成膜室１１の真空度を
まずＩ Ｘ １０−’Ｔｏｒｒまで排気後、ガス導入口
４より酸素ガスを導入し、イオン源１２および成膜室１
１の真空度をＩ Ｘ １０−’Ｔｏｒｒとした。このと
きプラズマ室１４で生成された酸素イオンを１００ｅＶ
のエネルギーで引出すと、基板３の位置で最高７００μ
Ａ／ｃｍ２のイオン電流値が得られ、しかもイオン電流
値の経時変化はｌＯ時間連続動作中も±２％と非常に小
さかった。
ることにより、反応性の強い酸素ガスを用いてもイオン
源のメンテナンスなしに連続２０時間以上の膜形成が可
能であった。イオン源１２および成膜室１１の真空度を
まずＩ Ｘ １０−’Ｔｏｒｒまで排気後、ガス導入口
４より酸素ガスを導入し、イオン源１２および成膜室１
１の真空度をＩ Ｘ １０−’Ｔｏｒｒとした。このと
きプラズマ室１４で生成された酸素イオンを１００ｅＶ
のエネルギーで引出すと、基板３の位置で最高７００μ
Ａ／ｃｍ２のイオン電流値が得られ、しかもイオン電流
値の経時変化はｌＯ時間連続動作中も±２％と非常に小
さかった。
基板として５ｒＴｉ０３（１１０）面および（１００）
面を用いた。ここであらかじめ３木用意しておいたに−
セル１０にそれぞれＢａ、Ｙ、Ｃｕを充填して、Ｂａ、
Ｙ、ＣＵをそれぞれ蒸発させ、基板３上に堆積した膜の
組成かＢａ：Ｙ：Ｃｕ−２＋１：３となるように、かつ
基板３上での蒸着レイトが０．８５人／ｓｅｃとなるよ
うに各に一セルの温度を制御し°、同時に酸素イオンビ
ームを１００ｃＶ、５０μＡ／ｃｍ２の条件で５ｒＴｉ
（ｈ （１１０）面または（１００）囲碁板上に照射す
ることによって、化学ｎ論比のＢａ２Ｙ（：Ｌｌ＋Ｏａ
、 ｓの多結晶または単結晶薄膜が得られた。特に基板
温度を４００℃から８００℃の間の一定温度に保持する
ことによりＢａ２ＹＣｕ３０Ｂ、 ｓの単結晶膜が得ら
れた。この時５ｒＴｉ０３（１００）面上にはＢａ２Ｙ
Ｃｕ３０６．５の（００１）面が、また５ｒＴｉＯｓ
（１１０）面上にはＢａ２ＹＣｕ３０Ｂ、 ５の（１１
０）面がそれぞれエピタキシャル成長した。このＢａ２
ＹＣｕ３０６．５ （１１０）面単結晶膜の蒸着後の超
伝導転移幅度Ｔｃ（抵抗がＯとなる点）は第２図に示す
ように８２に、と高く、超伝導転移幅も２にと小さい。
面を用いた。ここであらかじめ３木用意しておいたに−
セル１０にそれぞれＢａ、Ｙ、Ｃｕを充填して、Ｂａ、
Ｙ、ＣＵをそれぞれ蒸発させ、基板３上に堆積した膜の
組成かＢａ：Ｙ：Ｃｕ−２＋１：３となるように、かつ
基板３上での蒸着レイトが０．８５人／ｓｅｃとなるよ
うに各に一セルの温度を制御し°、同時に酸素イオンビ
ームを１００ｃＶ、５０μＡ／ｃｍ２の条件で５ｒＴｉ
（ｈ （１１０）面または（１００）囲碁板上に照射す
ることによって、化学ｎ論比のＢａ２Ｙ（：Ｌｌ＋Ｏａ
、 ｓの多結晶または単結晶薄膜が得られた。特に基板
温度を４００℃から８００℃の間の一定温度に保持する
ことによりＢａ２ＹＣｕ３０Ｂ、 ｓの単結晶膜が得ら
れた。この時５ｒＴｉ０３（１００）面上にはＢａ２Ｙ
Ｃｕ３０６．５の（００１）面が、また５ｒＴｉＯｓ
（１１０）面上にはＢａ２ＹＣｕ３０Ｂ、 ５の（１１
０）面がそれぞれエピタキシャル成長した。このＢａ２
ＹＣｕ３０６．５ （１１０）面単結晶膜の蒸着後の超
伝導転移幅度Ｔｃ（抵抗がＯとなる点）は第２図に示す
ように８２に、と高く、超伝導転移幅も２にと小さい。
蒸着後アニールをしない状態でこのような従来にない高
いＴＣを示しているので、木発明による酸化物薄膜の製
造装置および製造方法によれは酸化物薄膜の酸素を含め
た組成が十分制御されることが実証された。
いＴＣを示しているので、木発明による酸化物薄膜の製
造装置および製造方法によれは酸化物薄膜の酸素を含め
た組成が十分制御されることが実証された。
実施例２ （Ｌａ２−ｘｓｒｘｃｕ０４）ＳｒＴｉ０３
（１１０）而および（１００）面上にＬａ２−ｘｓｒ
）ＩＣｕ０４を成長させた。
（１１０）而および（１００）面上にＬａ２−ｘｓｒ
）ＩＣｕ０４を成長させた。
実施例１と同じ方法で１００ｅＶ 、５０ μＡ／ｃｍ
２の酸素イオンビームを得た後、あらかじめに−セル３
本に充填しておいたＬａ、Ｓｒ、Ｃｕをそれぞれ蒸発さ
せ、基板３上でＬａ：Ｓｒ：Ｃｕ−１，８５＋０．１５
：ｌとなるように、かつ基゛板３上での蒸着レイトが１
．５人／ｓｅｃになるようにに一セル温度を制御し、同
時に酸素イオンビームを５ｒＴｉ０３（１１０）面また
は（１００）而基板上に照射することによフて、化学量
論組成のＬａｌ Ａｓ５ｒｏ、 ＋５Ｃｕ０４の多結晶
または単結晶薄膜が得られた。特に基板温度を４００℃
から８００℃の間の一定温度に保持することにより５ｒ
Ｔｉ（ｈ （１１０）面上にはＬａ１ａ５Ｓｒｏ、 ｒ
５ｃｕＯａの（１０３）面が、また５ｒＴｉ０３（１０
０）面上にはＬａ、 ａ５ＳｒｏｌｓｃｕＯａの（００
１）面単結晶膜がエピタキシャル成長した。
２の酸素イオンビームを得た後、あらかじめに−セル３
本に充填しておいたＬａ、Ｓｒ、Ｃｕをそれぞれ蒸発さ
せ、基板３上でＬａ：Ｓｒ：Ｃｕ−１，８５＋０．１５
：ｌとなるように、かつ基゛板３上での蒸着レイトが１
．５人／ｓｅｃになるようにに一セル温度を制御し、同
時に酸素イオンビームを５ｒＴｉ０３（１１０）面また
は（１００）而基板上に照射することによフて、化学量
論組成のＬａｌ Ａｓ５ｒｏ、 ＋５Ｃｕ０４の多結晶
または単結晶薄膜が得られた。特に基板温度を４００℃
から８００℃の間の一定温度に保持することにより５ｒ
Ｔｉ（ｈ （１１０）面上にはＬａ１ａ５Ｓｒｏ、 ｒ
５ｃｕＯａの（１０３）面が、また５ｒＴｉ０３（１０
０）面上にはＬａ、 ａ５ＳｒｏｌｓｃｕＯａの（００
１）面単結晶膜がエピタキシャル成長した。
このＬａ、、 ８ＳｓｒＯ，＋５Ｃ１１０４単結晶膜の
Ｔｃは３０にと高く、超伝導転移幅ΔＴＣも１．５にと
小さい。蒸着後アニールをしない状態で、このようにほ
ぼバルクに近い高いＴｃを示しているので、本発明によ
る酸化物薄膜の製造装置および方法によれば酸化物薄膜
の、酸素を含めた組成が十分制御されることが実証され
た。
Ｔｃは３０にと高く、超伝導転移幅ΔＴＣも１．５にと
小さい。蒸着後アニールをしない状態で、このようにほ
ぼバルクに近い高いＴｃを示しているので、本発明によ
る酸化物薄膜の製造装置および方法によれば酸化物薄膜
の、酸素を含めた組成が十分制御されることが実証され
た。
実施例３ （ＬｉＮｂ０３）
サファイヤ０面基板上にＬｉＮｂＯ３膜を成長させた。
実施例１と同じ方法で１００ｅＶ、５０μＡ／ｃｍ２の
条件の酸素イオンビームを得た後、熱電子放出用フィラ
メント１７（中和フィラメント）を通電加熱し、酸素イ
オンビームに熱電子シャワーを当てることにより、中性
の酸素ビームを得た。またに−セル１０よりＬｉを、電
子ビーム蒸着源９よりＮｂを蒸発させて酸素ビームと同
時にサファイヤ０面基板上に照射することにより、Ｌｉ
ＮｂＯ３単結晶膜を得た。酸素イオンビームを中性化す
ることにより、絶縁体のＬｉＮｂ０：＋ｌ摸でも波長６
３３ｎｍの光に対する屈折率ｎ。
条件の酸素イオンビームを得た後、熱電子放出用フィラ
メント１７（中和フィラメント）を通電加熱し、酸素イ
オンビームに熱電子シャワーを当てることにより、中性
の酸素ビームを得た。またに−セル１０よりＬｉを、電
子ビーム蒸着源９よりＮｂを蒸発させて酸素ビームと同
時にサファイヤ０面基板上に照射することにより、Ｌｉ
ＮｂＯ３単結晶膜を得た。酸素イオンビームを中性化す
ることにより、絶縁体のＬｉＮｂ０：＋ｌ摸でも波長６
３３ｎｍの光に対する屈折率ｎ。
（通常光）は２．：１１．ｎ、（異常光）は２．１７で
バルクに近い密度のＬ ｉ Ｎ ｂ Ｏ３１１Ａが得ら
れていることを示している。
バルクに近い密度のＬ ｉ Ｎ ｂ Ｏ３１１Ａが得ら
れていることを示している。
［発明の効果］
以上説明したように、本発明による酸化物薄膜の製造装
置および製造方法によればバルクに近い密度を有する酸
化物単結晶薄膜が、酸素を含めて十分に組成制御され、
安定して形成できる。従って高い超伝導転移温度をもつ
酸化物超伝導薄膜が、薄膜形成後の酸化のための熱処理
なしで作製できるなど、プロセスの簡素化および膜特性
向上により酸化物薄１摸の各種応用範囲が広がるという
利点かある。
置および製造方法によればバルクに近い密度を有する酸
化物単結晶薄膜が、酸素を含めて十分に組成制御され、
安定して形成できる。従って高い超伝導転移温度をもつ
酸化物超伝導薄膜が、薄膜形成後の酸化のための熱処理
なしで作製できるなど、プロセスの簡素化および膜特性
向上により酸化物薄１摸の各種応用範囲が広がるという
利点かある。
第１図は本発明による酸化物薄膜製造装置の一実す八個
の構成を示す断面図、 第２図は前記実施例の装置を用いて製作したＩＩ ａ
２Ｙ Ｃｕ ３０６５膜の温度に対する抵抗率の特性を
示す特性図、 第３図は従来のスパッタ装置の構成を示す断面図、 第４図はカウフマン型などのイオン源を組み込んだ蒸着
装置の構成を示す断面図である。 １・・・ターケラト、 ２・・・基１反ホルダ、 ３・・・基板、 ４・・・ガス導入口、 ５・・・ガス排気口、 ６・・・イオン源、 ７・・・蒸着源、 ８・・・フィラメント、 ９・・・電子ビーム蒸着源、 １０、 ｔｏ’ ・・・クヌードセンセル、（ｋ−セル
）、１１・・・成膜室、 １２・・・イオン源、 １３・・・マイクロ波源、 １４・・・プラズマ室、 １５・・・膜厚計またはイオンケージ、１６・・・ファ
ラデーカップ、 １７・・・中和用フィラメント、 １８・・・基板加熱用ヒータ。 特許出願人 日本電信電話株式会社 代 理 人 弁理士 谷 義 − １ｓ、発明１：Ｊる敗イし物簿月菓の型士艷、ザＺａ嘴
爪を示す断ｍ１図第１図 温 Ｌ （Ｋ） 杏尤明ｒ＝ＪるＢｑ２ｙｃｕ３０６．５１のＸａｆ）
渇、炭俵？Ｂ’）ｉｎす′″＋＋支回 第２図 Ｊｖ米のスペッタ＆ｉ′の盪牟」凹 第３図 イ丈来の五着裂Ｉ０町囮図 第４図
の構成を示す断面図、 第２図は前記実施例の装置を用いて製作したＩＩ ａ
２Ｙ Ｃｕ ３０６５膜の温度に対する抵抗率の特性を
示す特性図、 第３図は従来のスパッタ装置の構成を示す断面図、 第４図はカウフマン型などのイオン源を組み込んだ蒸着
装置の構成を示す断面図である。 １・・・ターケラト、 ２・・・基１反ホルダ、 ３・・・基板、 ４・・・ガス導入口、 ５・・・ガス排気口、 ６・・・イオン源、 ７・・・蒸着源、 ８・・・フィラメント、 ９・・・電子ビーム蒸着源、 １０、 ｔｏ’ ・・・クヌードセンセル、（ｋ−セル
）、１１・・・成膜室、 １２・・・イオン源、 １３・・・マイクロ波源、 １４・・・プラズマ室、 １５・・・膜厚計またはイオンケージ、１６・・・ファ
ラデーカップ、 １７・・・中和用フィラメント、 １８・・・基板加熱用ヒータ。 特許出願人 日本電信電話株式会社 代 理 人 弁理士 谷 義 − １ｓ、発明１：Ｊる敗イし物簿月菓の型士艷、ザＺａ嘴
爪を示す断ｍ１図第１図 温 Ｌ （Ｋ） 杏尤明ｒ＝ＪるＢｑ２ｙｃｕ３０６．５１のＸａｆ）
渇、炭俵？Ｂ’）ｉｎす′″＋＋支回 第２図 Ｊｖ米のスペッタ＆ｉ′の盪牟」凹 第３図 イ丈来の五着裂Ｉ０町囮図 第４図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １）成膜室内に配設された基板を支持しかつ加熱するた
めの基板ホルダと、 前記基板上に堆積させる物質を蒸発させる蒸発源と、 プラズマを生成し、かつ該プラズマより引出された酸素
イオンビームを前記基板上に堆積する薄膜に堆積と同様
に照射するためのイオン源とを具えたことを特徴とする
酸化物薄膜製造装置。 ２）前記酸素イオンビームまたは前記基板に電子を照射
してイオンビーム電荷を中性化するための電子照射手段
を具えたことを特徴とする請求項１記載の酸化物薄膜製
造装置。 ３）前記成膜室内に酸素イオン照射量測定手段および分
子線照射量測定手段を具え、それぞれの測定結果を前記
イオン源および前記蒸発源に帰還して前記酸素イオンビ
ームの強度および前記蒸発の量を制御可能であることを
特徴とする請求項１または２記載の酸化物薄膜製造装置
。 ４）請求項１、２および３のいずれかに記載の酸化物薄
膜の製造装置を用いて、１×１０＾−＾３Ｔｏｒｒより
も高真空中において、酸化物を構成する原料を蒸発させ
、蒸発した原料を基板上に堆積させると同時に、前記基
板上の堆積物に酸素イオンビームまたは中性酸素ビーム
を１０〜５００ｅＶの範囲の一定エネルギーに加速して
、照射することを特徴とする酸化物薄膜の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4221188A JPH01219162A (ja) | 1988-02-26 | 1988-02-26 | 酸化物薄膜の製造装置および製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4221188A JPH01219162A (ja) | 1988-02-26 | 1988-02-26 | 酸化物薄膜の製造装置および製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01219162A true JPH01219162A (ja) | 1989-09-01 |
Family
ID=12629690
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4221188A Pending JPH01219162A (ja) | 1988-02-26 | 1988-02-26 | 酸化物薄膜の製造装置および製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01219162A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0475265A3 (en) * | 1990-09-12 | 1994-05-25 | Hitachi Ltd | Insulator for solid state device and its fabrication method |
| US5478400A (en) * | 1992-11-18 | 1995-12-26 | Fujitsu Limited | Apparatus for fabricating semiconductor devices |
| JP2006328437A (ja) * | 2005-05-23 | 2006-12-07 | Shimadzu Corp | 成膜装置および成膜方法 |
-
1988
- 1988-02-26 JP JP4221188A patent/JPH01219162A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0475265A3 (en) * | 1990-09-12 | 1994-05-25 | Hitachi Ltd | Insulator for solid state device and its fabrication method |
| US5478400A (en) * | 1992-11-18 | 1995-12-26 | Fujitsu Limited | Apparatus for fabricating semiconductor devices |
| JP2006328437A (ja) * | 2005-05-23 | 2006-12-07 | Shimadzu Corp | 成膜装置および成膜方法 |
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