JPH01503151A - 薄層フィルム蒸着法 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 Ｓ　フィルム　゛ 本発明は１層フィルム蒸着法に関する０本発明は、特に電気的用途での種々の誘 電体層を薄層フィルム蒸着するために用いることができるそのような方法に関す る。

本発明は、酸化物又は窒化物を基にした薄層フィルム誘電体材料を領域選択的に 蒸着するのに用いることができる低温法を与えようとする試みの中で発明された ものである。１択された方法は、基体上に有機金属化合物の蒸気を通過させなが ら紫外線を基体に照射し、有機金属化合物がその入射した光を吸収し、光分裂を 受け、基体表面上に付着する生成物を形成する方法である。

そのような方法は既に広い範囲の金属含有化合物を付着させるのに用いられてき ており、利用できる前駆物質、材料中に、必要な水準の光吸収を行なわせるため 、非常に短い波長〔約２００ナノメーター（ｎｍ）：ｌの輻射線を生ずる光源を 用いることが屡々必要であった。そのような光源は屡々容易には入手できず、そ れを与えることは比較的コストが高くつくものである。それは高価な光学装置を 必要としたり、或は光路中に酸素が存在しなくなるようにすることが必要になっ たりする。

従って、もっと自由に入手でき、長い波長（例えば、２５０〜４００ｎｓ）の輻 射線を生ずる異なった種類の輻射線源を用いるのが一層便利であろう、しかし、 アルコキシド化合物である金属酸化物の付着に一般に用いられている前駆物質は 、２００ｎｍより大きな波長の光はあまり吸収しないことが見出だされている。

従って、本発明の目的は、金属酸化物付着のための前駆物質化合物で、長い波長 の光に対し満足すべき吸収帯を有する化合物を与えることである。

本発明によれば、有機金属前駆物質化合物が金属アルコキシ置換β−ジフトネー トである金属酸化物蒸着法が与えられる。β−ジケトネートでは、酸素原子に対 しα−置換基がアルキル、フッ素化アルキル、アルコキシ又はアリールから個々 に選択され、酸素原子に対しβ−置換基は水素、ハロゲン又は低級アルキルから 選択される。

その化合物は、２４０〜４００ｎｍの波長範囲の光を吸収することができるのが 好ましい、一層好ましい範囲は２５０〜３００ｎ論である。

ジケトネートはアルミニウム　ジイソプロポキシドアセチル　アセトネートでも よい。

更に別の態様によれば、比較的低い温度で基体表面上に誘電体層が形成される薄 層フィルム蒸着法において、２４０〜４００ｎｍの波長範囲の光を吸収すること ができる有機金属化合物を蒸気状でとり、その蒸気の存在下でその化合物の熱分 解温度より低い温度へ基体を加熱し、予め定められた波長の光を基体の方へ送り 前記蒸気分子の光化学的分裂を起こさせ、その反応によって前記基体上に必要な 酸化物を付着させる諸工程からなる蒸着法が与えられる。

有機金属化合物は、アルミニウム　ジイソプロポキシド　アセチル　アセトネー トの如き金属アルコキシ置換β−ジケトネートでよい。

本発明は、更に上述の方法により付着された薄い酸化物層を含む電気装置を含む ものである。

図面の簡単な説明 例として本発明の特別な態様を付図に関連して次に記述する０図中、 第１図は、本発明の有機アルミニウム化合物の一つの種類の一般式及び構造を示 し、 第２図は４本発明の方法を実施するための装置を示し、そして 第３図は、付着した金属酸化物層を支持する基体を示す。

第１図の有機アルミニウム化合物では、Ｒは好ましくは水素であるが、それは別 法としてハロゲン又は低分子量アルキルでもよい、基Ｒ，及びＲ２は、アルキル 、アルコキシ、アリール又はフッ素化アルキルからなる群から個々に選択するこ とができる。

入れるのに好ましい置換基は、用いようとする目的の光源に依存する。フィルタ ーのない水銀ランプによって照射する場合、好ましい化合物は、Ｒ＝Ｈ及びＲ， ＝Ｒ２”　ＣＨｓである化合物であろう、なぜならこの化合物は、２４０〜３０ Ｇａｍの波長で光を強く吸収し、大きな揮発性を有するからである。

最大吸収が起きる波長は３８０ｎ−で、この化合物はこの種の前駆物質の中で最 も揮発性の化合物であることが見出だされている０周波数二重（ｆｒｅｑｕｅｎ ｃｙ　ｄｏｕｂｌｅｄ）アルゴンイオンレーザ−からの２５７ｎｍ線の如き単色 発光源が用いられた場合、吸収ピークが、その線と一致する所にくるようにして もよい０例えば、２５７ｎｍに対しては、好ましい化合物はＲ＝Ｈ及びＲ＋　＝ 　Ｒ２＝　ＯＣｚ　Ｈｓであろう。

何故ならこの化合物は、２５７ｎｍで光吸収ピークを有し、合理的な揮発性を有 するからである。別の化合物、Ｒ１＝　ＯＣＨ３，Ｒｚ＝　ＣＨｓの場合、これ は蒸気で２６１０−の光吸収ピークを有する。Ｒ＝Ｈ及びＲ，＝Ｒ，＝ＣＨ３と して、これら種々の金属酸化物前駆物質の合成のための一般的方法は後で記述す る。

第２図に示したように、蒸着装置は石英の紫外線透過窓（２）を具え、ステンレ ス鋼蒸着室（１）を有する。室（１）にはテーブル（３）が入っており、それは 電気供給導線（６）を有する鋼ヒーターブロック（４）を支えている。

ヒーターブロック（４）は基体（７）と接触しており、その基体の上表面の上に 必要な金属酸化物層が付着される。

窓（２）の外側には、光源（５）が配置されている。

室（１）へのキャリヤーガスの供給は、アルゴンガス供給源（８）によって与え られ、その供給源は、ガス流量計（１１）に接続されたニードル弁（９）を通し 、次に加熱用オイルジャケット（１３）によって取り巻かれた気泡発生管（１２ ）を通してガス流を送る。気泡発生管には室（１）中で付着させるのに必要な金 属化合物の揮発性液体状前駆物質が満たされている。

気泡発生管（１２）から出たガス流は、加熱用ジャケット（１４）によって取り 巻かれた別の管を通過し、次に室（１）中へ入る。

室（１）から出たガスは、ある長さの可撓性の真空の管（１６）を通過し、その 管によって排気ガスとしてガラスのデユワ−フラスコ（１７）の壁の間へ導びか れ、そこから真空装置（１８）へ行く、デユワ−フラスコ（１７）には液体窒素 冷却剤（１９）が満たされている。

金属酸化物フィルムを付着させるための、この装置の使用方法は、一つの前駆物 質化合物ジイソプロポキシアルミニウム　アセチル　アセトネートの合成を記述 した後簡単に説明する。

前駆物質を調製するためにペンタン−２，４−ジオン（６，５６ｇ）を、ベンゼ ン（１２０ｍｌ）中のアルミニウム　イソプロポキシド（１３，４ｇ）に添加し 、混合物を還流条件下で２時間加熱した。得られた溶液を、蒸気温度が８０℃に 上昇するまでゆっくり蒸留した。残りのベンゼンを急速に蒸留除去した。得られ た油を真空中で蒸留し、淡黄色の油としてジイソプロポキシ　アルミニウム　ア セチル　アセトネートを生じ、それを７日間放置して再結晶させた。

必要な金属酸化物を付着させるため、全記述した前駆物質化合物を気泡発生管（ １２）中へ入れ、それをオイルジャケット（１３）で１２５℃へ加熱した。蒸着 室（１）及び気泡発生管（１２）を、真空装置（１８）によって減圧に維持した 。

その真空装置は大きな容量のロータリーポンプとその後の油拡散ポンプから精成 されていた。キャリヤーガスを気泡としてアルミニウム化合物に通し、アルゴン を用いて室の窓を清浄にし、約０，５ミリバールの室内圧力を与えた。揮発性反 応物及び反応生成物を、デユワ−フラスコ（１７）によって形成された液体窒素 冷却トラップ中で凝縮させ、然る後、凝縮しなかった蒸気を真空装！　（１８） へ入れた。

光源（５）は電力１ｋＷの水銀アークランプによって形成されていた。光を窓（ ２）を通して、加熱器（４）によって２００℃の温度に維持された基体（７）の 上に焦点を結ばせた。

これらの工程条件を用いることにより、基体（７）の表面上に酸化アルミニウム フィルム（２１）（第３図）の形成がもたらされた。照射がない場合には付着は 起きないことが判明したが、付着は基体温度を５００℃へ上昇させる工程により 行なわせることができた。

酸化物付着のために金属ジケトネートを使用する利点には、金属酸化物前駆物質 の光吸収を適切な置換により、用いられる輻射線源に一致させることができると 言う特徴が含まれる。実験室で合成された可能な化合物の成る範囲の物を、幾つ かの物理的特性と共に次の表に示す。

化合ジイソプロポキシ　物理的　１２０”Ｃで最大吸収物番アルミニウムジヶ　 特　性　の蒸気圧の波長Ｉ　Ｒ＝Ｈ室温で極めＴ　Ｏ，５３２５７／２５６ＲＩ ＝ＯＣ，Ｈ５粘稠な無色の Ｒ，＝Ｃ（、Ｈ５液体（ガラス） ２　Ｒ＝Ｈ室温で無色＋７）　１．８０　２６７／２６６Ｒ１＝　ＯＣ２Ｈｓ　 粘稠な液体 Ｒｚ　＝　ＣＨｓ ３　Ｒ＝Ｈ室温で黄色ノ１．３０　２６９／２６１Ｒ，＝ＯＣＨ，結晶質固体 Ｒ２＝　ＣＨ３１１１）、約６０’Ｃ ４Ｒ＝Ｈ室温で黄色ノ３．００　２８７／２８４Ｒ＋　＝ＣＨｘ　結晶質固体 Ｒ２＝ｃＨｉ　ｍｐ、約１０５℃ ５　Ｒ＝Ｈ無色の液体　−２９３７− Ｒ１＝　Ｃ（ＣＨ３）３　熱的に不安定Ｒ２＝　Ｃ（ＣＨ５）ｓ ６　Ｒ＝Ｈ褐色の液体　−２９７７− Ｒ，＝Ｃ（ＣＨ，）コ　熱的に不安定 Ｒ２＝　ＣＦ　ｘ 与えられた最大吸収波長の値について、最初の数字はクロロホルム溶液中の化合 物についての値であり、第二の数字は化合物の蒸気についての最大値を与えてい る。

必要な金属酸化物の付着について、化合物１は周波数二重アルゴンレーザー光（ ２５７ｎｅｗ）で照射したのに対し、化合物３及び４はキセノン水銀ランプで２ ５０〜３００ｎｍの範囲で照射した。

このように本発明の前駆物質及び方法では、非光化学的方法を用いた付着よりも ２００〜３００℃低い温度で酸化物の付着を行なうことができる。好ましい前駆 物質は、高価な光学的装置を必要としたり、或は光路から酸素を除去したりする 必要のない波長でコストの低い光源を用いることを可能にしている。

本発明の態様についての前記記述は単に例として与えられているのであって、請 求の範囲に規定した本発明の範囲から離れることなく多くの修正を行なうことが できるであろう０例えば、この方法は本質的にアルミニウム化合物だけに適用さ れるのではなく、チタン、ジルコニウム、ストロンチウムの如き他の金属にも適 している。

更に、アルコキシ基として一つより多くのジケトンの置換も可能である０選択し た領域への酸化物層の付着は、例えば窓（２）を通して送られる光ビームを適当 な形にするとか、或はレーザービームを動かして必要な酸化物領域に描くことに より行なうことができる。

本方法は、窒化物の如き別の誘電体材料を付着させるのにも適していると考えら れる。

ＦｔＧ、Ｊ。

国際調査報告 １．ゆＩｍＭＩ　Ａｅｍｔａｕ工Ｍ＠、　？Ｃτ／ＧＢ　８８１００２２８国際 調査報告 ＧＢ　８８００２２８

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. １．酸化物のための有機金属前駆物質化合物が金属アルコキシ置換β−ジケトネ ートである金属酸化物蒸着法。
2. ２．β−ジケトネート中の酸素原子に対するα−置換基がアルキル、フッ素化ア ルキル、アルコキシまたはアリールから個々に選択され、酸素原子に対するβ− 置換基が水素、ハロゲン又は低級アルキルから選択される請求項１に記載の方法 。
3. ３．ジケトネート化合物が２４０〜４００ｎｍの波長範囲の光を吸収することが できる請求項１又は２に記載の方法。
4. ４．波長範囲が２５０〜３００ｎｍである請求項３に記載の方法。
5. ５．前駆物質化合物がアルミニウムジイソプロポキシドアセチルアセトネートで ある請求項１〜４のいずれか１項に記載の方法。
6. ６．比較的低い温度で基体表面上に誘電体層が形成される薄層フイルム蒸着法に おいて、２４０〜４００ｎｍの波長範囲の光を吸収することができる有機金属化 合物を蒸気状でとり、その蒸気の存在下でその化合物の熱分解温度より低い温度 へ基体を加熱し、予め定められた波長の光を基体の方へ送り前記蒸気分子の光化 学的分裂を起こさせ、その反応によって前記基体上に必要な酸化物を付着させる 諸工程からなる薄層フイルム蒸着法。
7. ７．有機金属化合物が、アルミニウムジイソプロポキシドアセチルアセトネート の如き金属アルコキシ置換β−ジケトネートである請求項６に記載の方法。
8. ８．これまで記述してきたのと実質的に同じ薄層フイルム蒸着法。
9. ９．請求項１〜８のいずれか１項に記載の方法により付着された、基体上に支持 された金属酸化物層。