JPH0211752A - 酸化物薄膜形成方法 - Google Patents

酸化物薄膜形成方法

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JPH0211752A
JPH0211752A JP16185088A JP16185088A JPH0211752A JP H0211752 A JPH0211752 A JP H0211752A JP 16185088 A JP16185088 A JP 16185088A JP 16185088 A JP16185088 A JP 16185088A JP H0211752 A JPH0211752 A JP H0211752A
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JP
Japan
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substrate
thin film
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vapor deposition
heated
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Application number
JP16185088A
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English (en)
Inventor
Katsuhiro Imada
勝大 今田
Yasuyuki Kawagoe
川越 康行
Kenichiro Yamanishi
山西 健一郎
Masaaki Tanaka
正明 田中
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、酸化物薄膜の形成方法、特に基板上に蒸着
された薄膜体の酸化処理に関するものである。
〔従来の技術〕
第8図は、例えば新超電導材料研究会第5回シンポジウ
ム(昭和68年4月g8日開催)で発表された従来の方
法で薄膜を形成する装置の断面?示す図である。この薄
膜形成装置は、蒸着すべき材料を酸素ガスなどの反応ガ
ス中で蒸発させて基板上[3着材料と反応ガスとの化合
物薄膜を形成する、所謂、反F5蒸着法を用いてY−B
a −Cu −0系の超電導薄膜を形成するものである
。図において、++011−を所定の真空度やガス雰囲
気に保つ真空密閉槽、す刀は蒸発材料rlla)+(l
lb)、(llc)が充填されたるつぼであり、るつぼ
は外部より加熱されるか電子ビーム発生器(1りの電子
ビーム照射などにより加熱される。rlaa)。
(18b)、 (18c)及びQ41は蒸着材料(ll
a) 〜(lie)が加熱されて蒸発した蒸気を遮断す
るシャッターである。1161は蒸着材料に対向して設
けられ、所ガスを導入する導入管、0乃は蒸着するとき
に基板圃を所定温度に加熱する加熱ヒータ、賭は蒸着状
態をモニタする暎厚モニタである。
次に、動作について説明する。筐ず、真空密閉槽(10
)内を所定の真空度ま/とは雰囲気に保持して、蒸着材
料(lla)〜(llc)を充填したるつぼを外部より
加熱するか!たけ電子ビームを照射して加熱しそれぞれ
の蒸着材料の蒸気を発生させる。このとき、蒸着速度を
膜厚モニタで監視しながら、基板a1ilを加熱ヒータ
f171により所定温度に加熱し、反応ガス導入管aυ
より酸素ガスを基板輛周辺に導入し、シャッター841
開いて蒸着を開始する。その後、所定の膜厚になれば、
シャッター[141閉じて蒸着を終了させる。このとき
、蒸着中に酸素圧?高くし過ぎると蒸着状態が悪くなる
ので、ある限度内に抑えておく必要があり、このため薄
膜中にとり込まれるべき酸素量が不充分になることがあ
る。従って、蒸着後に、導入管−より真空密閉槽(lO
1内1cg00mTOrr〜latmの酸素ガスを導入
し、これを活性化すべく基板a6を500℃以上に加熱
して酸化処理を行っている。この後、冷却して大気中へ
取り出し酸化物超電導薄膜を得ている。このように、酸
化処理は500℃以上の温度で行れるため、基板材料も
この温度域で使用できる必要がある。これに適する基板
材料は、例えば、マグネシア(MPO)、チタン酸スト
ロンチウム(srTios) 、イツトリウム安定化ジ
ルコニア(Y−5tabilized Zr02)など
に限られ、これらは高師なものである。
一方、比較的安価なシリコン基板(sios)などでは
、500℃以上で酸化処理を行えば蒸着された薄膜と基
板とが反応し超電導特性が悪くなってしまう。これに関
して、同一出願人は、特願昭62−32211g号にて
、捷ず第一工程として基板と薄膜との反応を避けるため
にマグネシア(MpO)などの中間層を形成し、第二工
程で中間層上にBa−Y−Cu−0などの化合物薄膜を
形成したあと、高温で酸化処理を行う薄膜形成方法を開
発している。
〔発明が解決しようとする課題〕
上記のような従来の薄膜形成方法では、蒸着などで成膜
された薄膜体を酸素ガス中で高温酸化処理する必要があ
ったので、適用できる基板材料が制限され、これらは高
価なものが多かった。一方、安価な基板材料などで基板
と薄膜とが反応するものでは、これ會避けるための中間
層全形成するなど成膜工程が増えるなどの課題があった
この発明は、かかる課題を解決するためになされたもの
で、蒸着された薄膜体を比較的低い温度で酸化処理でき
、従って安価な基板にも適用できる酸化物薄膜形成方法
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〕
この発明に係る酸化物薄膜形成方法は、密閉槽内で基板
上に酸化物薄膜体を蒸着する工程と上記薄膜体を活性度
が高い励起状態の酸化ガスの雰囲気中で酸化させる工程
とを備えたものである。
〔作用〕
この発明においては、活性度が高い励起状態にある酸化
ガスが薄膜体と結合する。
〔実施例〕
第1図は、この発明の方法を用いて酸化物薄膜を形成す
る装置の一実施例の断面図である。
この装置にY −Ba −Cu −0系の酸化物超電導
薄膜全形成する多元のクラスタイオンビーム(工OB)
蒸着装置であシ、図において、 101は従来と同様の
真空密閉槽、囚は蒸着材料(2υを蒸発・イオン化させ
たクラスタ(塊状原子集団を生成するIO3源であり、
上記の酸化物超電導薄膜を形成する場合にはY、Ba、
Cu用の三個設けられている。(nはY、Ba、Cuの
うち各元素毎の蒸着材料?11を充填したるつぼ、ツは
るつぼ器内の蒸着材料−全加熱する加熱用フィラメント
、(財)はるつぼv9上部に設けられたノズル四より噴
出した蒸着材料の蒸気が断熱膨張を起こすことにより生
成されたクラスタ會イオン化するだめの電子全放出する
イオン化フィラメント、竣はクラスタ・イオンを加速す
るための加速電極、額は上記のようなIOB源嶽で生成
され加速されたクラスタ・イオンである。■はこのよう
なりラスタ・イオン0群が蒸着する基板、6υは各クラ
スタ・イオンの基板端上への蒸着速度をモニタする蒸着
速度モニタ、(至)は基板間を所定の温度に加熱するだ
めの基板加熱ヒータである。(6)は反応ガスを基板□
□□周辺に導くだめの導入管で、蒸着後の酸化処理中に
はオゾンなどの活性度が高い励起状態にある酸化ガスが
導入される。
次に、上記装置を用いて蒸着する動作について説明する
まず、真空密閉槽(10)内を1xlOTorr以下の
真空度に保ち、その密閉槽(10)内に設置された三個
のるつぼC2+1内にそれぞれ蒸着材料−であるY、 
Ba。
Cu f入れ、るつぼt211 i 1000〜250
0℃程度に加熱された加熱用フィラメント’23からの
輻射熱または放射電子のエネルギーによって900〜2
000℃程度に加熱する。加熱された蒸着材料は蒸気化
し、るつぼt211内で0.1−10Torr 程度の
圧力の蒸気となる。この蒸気はるつぼ3υ上部に設けら
れたノズル+25から基板…の方向に噴射される。この
時、各蒸着材料+22の蒸気は断熱膨張してクラスタと
なり、このクラスタはイオン化フィラメント!24+か
ら放出される電子の衝撃によりイオン化きれ、さらに加
速電極例によって1OKvs度以下のエネルギーで加速
されて、イオン化Jれていない中性のクラスタとともに
基板−に到達する。このとき、基板間は、基板加軌ヒー
タ(至)により加熱されている。また、反応ガス導入管
(9)より反応ガスを導入し、基板周辺を比較的高濃度
の酸素ガス雰囲気に保っておく。このような状態で、蒸
着速度モニタ6υより蒸着速度を監視しながら蒸着する
蒸着過程において、基板に蒸着されたY 、 Ba 、
 Cuが酸化され、またクラスタ・イオンの運幼エネル
ギー及び基板加熱ヒータ(2)からの熱エネルギーによ
って結晶化し超電導構造であるペロプスカイト類似構造
になってゆく。一般に、Y −Ba −Cu −0系@
電導材料では、雰囲気温度が高温になる程、また雰囲気
中の酸素圧が低くなる程、ペロプスカイト類似構造より
酸素が抜けこれに伴って超電導転移温度(Tc)が低下
することばよく知られている。従って、上記蒸着過程で
は、従来技術で説明したように、蒸着後の薄膜体では酸
素が欠陥しTc が低いため、この後に酸素?とり込ま
せる酸化処理工程が必要になる。
この酸化処理のとき、例えばSin、基板の場合で基板
と薄膜とが反応しない温度である500°C以下の範囲
においても、活性度が高い励起状態にある酸化ガ素は薄
膜体と結合できる。このような酸化ガスとしては、オゾ
ンあるいはオゾンを分解することによって発生する酸素
原子を用いることができる。
ここで、オゾンを分解する一手段を第2図に示し、図に
おいて−が酸化処理手段である。これは、酸化処理中に
反応ガス導入管(財)よりオゾン全導入し、これをオゾ
ン分解用加熱ヒータ(6)中に流通させ、熱によって酸
素分子と酸素原子に分解して基板(ト)に吹き付けるよ
うにしたものである。
この場合、酸素原子はオゾンよりも酸化力が強いので、
酸化処理時間を短かくすることができる。
次VC1本発明の一実施例によるオゾンを用いた酸化処
理と従来の酸素ガスによる酸化処理との比較について説
明する。
次辰は、M70基板及びSin、基板上の愉化物超電導
薄膜体を約400℃でオゾン及び酸素ガス雰囲気中で酸
化処理した場合の超電導転移温度(Tc)を示したもの
である。
表 上記表に示すように、オゾンを利用した酸化処理では、
酸素ガスを使用した場合に比べ、明らかにTcが高く−
より酸化が進んだことを示している。一方、酸化処理温
度を500℃以上にすると、酸素ガスを用いての酸化処
理でもMyO基板の場合はTc が約80にと良好にな
るが、810 を基板の場合は基板と薄膜との反応が生
じ超電導転移しなかった。従って、高温では薄膜と反応
するような基板を使用する場合、酸化処理は低温で行う
必要があり、このときオゾンまたはオゾンを分解して生
成する酸素原子など活性度が悪い励起状態にある酸化ガ
スを使用することは極めて有効であるといえる。
上記実施例では、酸化物超電導薄膜の場合について示し
たが、他の材料の薄膜の場合でも良く、特に、酸化の過
程で高温にすることが不都合な材料、基板など全使用す
る場合に適用できる。
さらに、薄膜形成法としてIOB法を示したが、真空ま
たは適当な雰囲気の真空密閉槽内に容器に充填された 設置され)蒸発材料またはターゲットを熱またはイオン
ビーム等の作用により蒸気化またはスパッタリングして
上記密閉槽内に設置された基板上に薄膜を形成するもの
のうち、成膜後に酸化が不充分なもので後で酸化処理を
行う必要があるものには適用できることは言うまでもな
い。
〔発明の効果〕
この発明け、以上説明したとおり、密閉槽内で基板上に
薄膜体を蒸着する工程と、この薄膜体を活性度が高い励
起状態にある酸化ガスの雰囲気中で酸化させる工程とを
備えたので、蒸着された薄膜体を比較的低い温度で酸化
処理でき、従って安価な基板にも適用できる効果がある
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の方法を用−て酸化物薄膜全形成する
装置の一実施例の断面図、第2図はこの発明の方法を用
いて酸化物薄膜を形成する装置の他の実施例に利用する
酸化処理手段の一例を示す図、第8図は従来の方法によ
り酸化物薄膜全形成する装置の一例の断面図である。 図において、tlolは密閉槽(真空槽)、囚は蒸着手
段(IOB源)、(31は基板、(7)は酸化処理手段
、(財)は反Bガス導入管(高活性酸化ガス導入管)で
ある。 なお、各図中同一符号は同一または相当部分を示す。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 密閉槽内で基板上に酸化物薄膜体を蒸着する第一工程と
    、前記薄膜体を活性度が高い励起状態の酸化ガスの雰囲
    気中で酸化させる第二工程とを備えたことを特徴とする
    酸化物薄膜形成方法。
JP16185088A 1987-11-25 1988-06-28 酸化物薄膜形成方法 Pending JPH0211752A (ja)

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JP16185088A JPH0211752A (ja) 1988-06-28 1988-06-28 酸化物薄膜形成方法
DE19883844630 DE3844630C2 (ja) 1987-11-25 1988-11-25
DE19883839903 DE3839903A1 (de) 1987-11-25 1988-11-25 Verfahren und vorrichtung zum aufdampfen von duennschichten

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JP16185088A JPH0211752A (ja) 1988-06-28 1988-06-28 酸化物薄膜形成方法

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06101020A (ja) * 1992-09-21 1994-04-12 Mitsubishi Electric Corp 薄膜形成方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06101020A (ja) * 1992-09-21 1994-04-12 Mitsubishi Electric Corp 薄膜形成方法

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