JPH0320456A - 結晶質酸化アルミニウム薄膜の形成方法 - Google Patents
結晶質酸化アルミニウム薄膜の形成方法Info
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- JPH0320456A JPH0320456A JP7145589A JP7145589A JPH0320456A JP H0320456 A JPH0320456 A JP H0320456A JP 7145589 A JP7145589 A JP 7145589A JP 7145589 A JP7145589 A JP 7145589A JP H0320456 A JPH0320456 A JP H0320456A
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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、結晶質酸化アルミニウム薄膜の形成方法に関
する。
する。
【従来の技術及び課）ＪＢ］
一般に、スパッタリングやイオンブレーティング又は金
属を蒸着しながら酸素ガスイオンを照射する方法等、い
わゆるＰＶＤ法により形戊された酸化アルミニウムを薄
膜の結晶形は、アモルファス状態であることがしられて
いる。このアモルファス相の酸化アルミニウムは、比較
的低温で耐蝕性、耐磨耗性、耐酸化性等の用途には適す
るが、５００℃付近でγの結晶形になることから、特性
が一定せず、しかもアモルファスからγに変態する際に
収縮を伴うことから、表面亀裂を生じることもある。そ
の結果、比較的高温雰囲気下に曝される状態での使用が
困難となる問題があった。
属を蒸着しながら酸素ガスイオンを照射する方法等、い
わゆるＰＶＤ法により形戊された酸化アルミニウムを薄
膜の結晶形は、アモルファス状態であることがしられて
いる。このアモルファス相の酸化アルミニウムは、比較
的低温で耐蝕性、耐磨耗性、耐酸化性等の用途には適す
るが、５００℃付近でγの結晶形になることから、特性
が一定せず、しかもアモルファスからγに変態する際に
収縮を伴うことから、表面亀裂を生じることもある。そ
の結果、比較的高温雰囲気下に曝される状態での使用が
困難となる問題があった。
一方、熱ＣＶＤ法によりα形の結晶質酸化アルミニウも
薄膜が得られることが知られている。しかしながら、か
かる方法では成膜時の温度が１０００℃近辺に加熱され
、基板の機械的特性を損なう問題があった。
薄膜が得られることが知られている。しかしながら、か
かる方法では成膜時の温度が１０００℃近辺に加熱され
、基板の機械的特性を損なう問題があった。
本発明は、上記従来の課題を解決するためになされたも
ので、基板への機械的特性劣化を招かない比較的低温に
て結晶質酸化アルミニウム薄膜を形成し得る方法を提供
しようとするものである。
ので、基板への機械的特性劣化を招かない比較的低温に
て結晶質酸化アルミニウム薄膜を形成し得る方法を提供
しようとするものである。
［課題を解決するための手段］
本発明は、真空容器中で酸素雰囲気にてアルミニウムを
基板上に蒸着するか、もしくはアルミニウムを基板上に
蒸着しながら低エネルギーの酸素イオンビームを該基板
に照射するかいずれかにより前記基板上に酸化アルミニ
ウム薄膜を形或する方法において、成膜中もしくは成膜
後に原子番号５〜３０までの元素から選ばれるいずれか
一つをイオン照射すると共に、該イオン照射時の加速電
圧値及び電流密度を前記基板の温度が１００℃以上とな
るように選定することを特徴とする結晶質酸化アルミニ
ウム薄膜の形或方法である。
基板上に蒸着するか、もしくはアルミニウムを基板上に
蒸着しながら低エネルギーの酸素イオンビームを該基板
に照射するかいずれかにより前記基板上に酸化アルミニ
ウム薄膜を形或する方法において、成膜中もしくは成膜
後に原子番号５〜３０までの元素から選ばれるいずれか
一つをイオン照射すると共に、該イオン照射時の加速電
圧値及び電流密度を前記基板の温度が１００℃以上とな
るように選定することを特徴とする結晶質酸化アルミニ
ウム薄膜の形或方法である。
上記イオン照射時の加速電圧値及び電流密度を前記基板
の温度が１００℃以上となるように選定した理由は、１
００℃未満にするとイオンビームヒーティング効果がな
く、相変態が容易に達成できないからである。なお、基
板温度の上限については結晶形の形態や基板の機械的性
質を考慮して決定すればよい。
の温度が１００℃以上となるように選定した理由は、１
００℃未満にするとイオンビームヒーティング効果がな
く、相変態が容易に達成できないからである。なお、基
板温度の上限については結晶形の形態や基板の機械的性
質を考慮して決定すればよい。
［作用］
真空容器中で酸素雰囲気にてアルミニウムを基板上に蒸
着するか、もしくはアルミニウムを基板上に蒸着しなが
ら低エネルギーの酸素イオンビームを該基板に照射する
かいずれかにより前記基板上にアモルファスの結晶形態
を有する酸化アルミニウム薄膜が形成される。かかるア
モルファス相を有する酸化アルミニウム薄膜の成膜中も
しくは或膜後に原子番号５〜３０までの元素から選ばれ
るいずれか一つをイオン照射すると共に、該イオン照射
時の加速電圧値及び電流密度を前記基板の温度がｌＯＯ
℃以上となるように選定することによって、基板への機
械的特性劣化を招かない比較的低温にて結晶質酸化アル
ミニウム薄膜を形成することができる。
着するか、もしくはアルミニウムを基板上に蒸着しなが
ら低エネルギーの酸素イオンビームを該基板に照射する
かいずれかにより前記基板上にアモルファスの結晶形態
を有する酸化アルミニウム薄膜が形成される。かかるア
モルファス相を有する酸化アルミニウム薄膜の成膜中も
しくは或膜後に原子番号５〜３０までの元素から選ばれ
るいずれか一つをイオン照射すると共に、該イオン照射
時の加速電圧値及び電流密度を前記基板の温度がｌＯＯ
℃以上となるように選定することによって、基板への機
械的特性劣化を招かない比較的低温にて結晶質酸化アル
ミニウム薄膜を形成することができる。
即ち、原子番号５〜３０までの元素から選ばれるいずれ
か一つを成膜中もしくは成膜後にイオン照射すると、そ
の入射粒子からアルミニウムと酸素とからなる標的原子
に移乗されるエネルギーが比較的大きいため、現象とし
てサーマルスパイク的な効果により前記アモルファスか
ら結晶質への相変態を促進する。この場合、原子番号が
３０を越える元素のイオンでは照射損傷が大きくなり、
最終的にはアモルファス状態となり、また原子番号が５
未満の元素のイオンでは非弾性衝突現象が顕著となり、
前記標的原子核へのエネルギー付与が小さく相変態に対
する効果が不十分となる。しかも、かかるイオン照射に
際しての加速電圧値及び電流密度を基板の温度が１００
℃以上となるように選定すると、イオンビームヒーティ
ング効果により前記アモルファスから結晶質への相変態
を促進する．従って、原子番号５〜３５までの元素から
選ばれるいずれか一つのイオン照射によるサーマルスパ
イク的な効果とイオンビームヒーティング効果との相乗
作用によって既述したように基板への機械的特性劣化を
招かない比較的低温にて結晶質酸化アルミニウム薄膜を
形成することができる。
か一つを成膜中もしくは成膜後にイオン照射すると、そ
の入射粒子からアルミニウムと酸素とからなる標的原子
に移乗されるエネルギーが比較的大きいため、現象とし
てサーマルスパイク的な効果により前記アモルファスか
ら結晶質への相変態を促進する。この場合、原子番号が
３０を越える元素のイオンでは照射損傷が大きくなり、
最終的にはアモルファス状態となり、また原子番号が５
未満の元素のイオンでは非弾性衝突現象が顕著となり、
前記標的原子核へのエネルギー付与が小さく相変態に対
する効果が不十分となる。しかも、かかるイオン照射に
際しての加速電圧値及び電流密度を基板の温度が１００
℃以上となるように選定すると、イオンビームヒーティ
ング効果により前記アモルファスから結晶質への相変態
を促進する．従って、原子番号５〜３５までの元素から
選ばれるいずれか一つのイオン照射によるサーマルスパ
イク的な効果とイオンビームヒーティング効果との相乗
作用によって既述したように基板への機械的特性劣化を
招かない比較的低温にて結晶質酸化アルミニウム薄膜を
形成することができる。
なお、上述したイオン照射の相変態に及ぼす効果は成膜
中でも或膜後でも同等であるが、アモルファス相から７
相、α相への変態は収縮を伴うので、成膜中に照射した
場合は成膜後に照射した場合に比べて薄膜内部の歪みを
小さくできる利点を有する。
中でも或膜後でも同等であるが、アモルファス相から７
相、α相への変態は収縮を伴うので、成膜中に照射した
場合は成膜後に照射した場合に比べて薄膜内部の歪みを
小さくできる利点を有する。
［実施例］
以下、本発明の実施例を第１図を参一照して詳細に説明
する。
する。
第１図は、本実施例に使用される真空蒸着とスパッタリ
ング蒸着の両方を行うことが可能な成膜装置を示す概略
図である。図中の１は、真空容器であり、この容器ｌに
は該容器ｌ内を所定の真空度とするための真空ボンプ２
が連結されている。
ング蒸着の両方を行うことが可能な成膜装置を示す概略
図である。図中の１は、真空容器であり、この容器ｌに
は該容器ｌ内を所定の真空度とするための真空ボンプ２
が連結されている。
前記真空容器ｌ内には、アルミニウムを蒸発させるため
の電子線加熱蒸発器３が設けられている。
の電子線加熱蒸発器３が設けられている。
前記真空容器ｌ内には、該容器ｌに設けられたＡ『イオ
ン源４からのＡｒイオンによりアルミニウムがスパッタ
リングされるＡｊ７ターゲット ５が配置されている。
ン源４からのＡｒイオンによりアルミニウムがスパッタ
リングされるＡｊ７ターゲット ５が配置されている。
前記真空容器１内には、基板ホルダ６が設けられている
。前記真空容器１には、前記ホルダ６に保持された基板
付近に酸素を供給するための酸素供給管７が設けられて
いる。また、前記真空容器１には前記ホルダ６に保持さ
れた基板に酸素イオンを照射するための酸素イオン源８
が設けられている。更に、図中の９は原子番号５〜３０
までの元素から選ばれるいずれか一つのイオンを照射す
るためのイオン源である。このイオン源９は、質量分離
マグネッ｝１０及び加速管１１を介して前記真空容器１
に連結されている。なお、前記加速管１１には真空ボン
ブｌ２が連結されている。
。前記真空容器１には、前記ホルダ６に保持された基板
付近に酸素を供給するための酸素供給管７が設けられて
いる。また、前記真空容器１には前記ホルダ６に保持さ
れた基板に酸素イオンを照射するための酸素イオン源８
が設けられている。更に、図中の９は原子番号５〜３０
までの元素から選ばれるいずれか一つのイオンを照射す
るためのイオン源である。このイオン源９は、質量分離
マグネッ｝１０及び加速管１１を介して前記真空容器１
に連結されている。なお、前記加速管１１には真空ボン
ブｌ２が連結されている。
実施例１
まず、前述した成膜装置の真空容器ｌに配置された基板
ホルダ６にアルミニウム基板１３を保持した後、真空ボ
ンプ２を作動して真空容器ｌ内を例えばＩＸ ｌＯ”ｔ
ｏｒｒ程度まで排気した。つづいて、電子線蒸発器３に
よりアルミニウムを３．５入／Ｓｅｅの条件で蒸発させ
、同時に酸素イオン源８から酸素イオンを加速電圧１ｋ
Ｖ，電流密度３４０μＡ／ｃ１の条件で、イオン源９か
らアルミニウムイオンを加速電圧１８０ｋＶ，電流密度
４．５μＡ／ｃｍ”の条件でそれぞれ前記アル．ミニウ
ムの成膜中の基板１３表面に照射して酸化アルミニウム
薄膜を形成した。かかるイオン照射時の基板温度を熱電
対で測定したところ、１２０℃であった。
ホルダ６にアルミニウム基板１３を保持した後、真空ボ
ンプ２を作動して真空容器ｌ内を例えばＩＸ ｌＯ”ｔ
ｏｒｒ程度まで排気した。つづいて、電子線蒸発器３に
よりアルミニウムを３．５入／Ｓｅｅの条件で蒸発させ
、同時に酸素イオン源８から酸素イオンを加速電圧１ｋ
Ｖ，電流密度３４０μＡ／ｃ１の条件で、イオン源９か
らアルミニウムイオンを加速電圧１８０ｋＶ，電流密度
４．５μＡ／ｃｍ”の条件でそれぞれ前記アル．ミニウ
ムの成膜中の基板１３表面に照射して酸化アルミニウム
薄膜を形成した。かかるイオン照射時の基板温度を熱電
対で測定したところ、１２０℃であった。
比較例
まず、前述した戊膜装置を用い、イオン源９からアルミ
ニウムイオンを加速電圧１８０ｋＶ，電流密度３，８μ
Ａ／ｃｍ２の条件で照射した以外、前記実施例１と同様
な方法によりアルミニウム基板上に酸化アルミニウム薄
膜を形成した。かかるイオン照射時の基板温度を熱電対
で測定したところ、９５℃であった。
ニウムイオンを加速電圧１８０ｋＶ，電流密度３，８μ
Ａ／ｃｍ２の条件で照射した以外、前記実施例１と同様
な方法によりアルミニウム基板上に酸化アルミニウム薄
膜を形成した。かかるイオン照射時の基板温度を熱電対
で測定したところ、９５℃であった。
本実施例１及び比較例で形成された薄膜をそれぞれＸ線
回折により結晶性を測定した。その結果、実施例１の薄
膜はγ型結晶質の酸化アルミニウムであった。これに対
し、比較例の薄膜はアモルファス相の酸化アルミニウム
であった。
回折により結晶性を測定した。その結果、実施例１の薄
膜はγ型結晶質の酸化アルミニウムであった。これに対
し、比較例の薄膜はアモルファス相の酸化アルミニウム
であった。
実施例２
まず、前述した成膜装置の真空容器ｌに配置された基板
ホルダＢにチタン基板ｌ３を保持した後、真空ボンブ２
を作動して真空容器ｌ内を例えばｔＸ １０”ｔｏｒｒ
程度まで排気した。つづいて、Ａ『イオン源４からＡｒ
イオンをＡｌターゲット ５に照射してスパッタリング
を行ってアルミニウムを１入／ｓｅｅの条件で蒸発させ
、同時に酸素ガス供給管７から酸素を１．４ Ｘ １０
−’ｔｏｒｒの分圧で供給した。膜厚が８０００λとな
った時点で、アルミニウムの蒸着を停止し、ひきつづき
イオン源９からアルミニウムイオンを加速電圧２０Ｏｋ
ＶＳｆｉ流密度２２μＡ ／ ｃ−２の条件で照射して
酸化アルミニウム薄膜を形戊した。かかるイオン照射時
の基板温度を熱電対で測定したところ、５ＢＯ℃であっ
た。
ホルダＢにチタン基板ｌ３を保持した後、真空ボンブ２
を作動して真空容器ｌ内を例えばｔＸ １０”ｔｏｒｒ
程度まで排気した。つづいて、Ａ『イオン源４からＡｒ
イオンをＡｌターゲット ５に照射してスパッタリング
を行ってアルミニウムを１入／ｓｅｅの条件で蒸発させ
、同時に酸素ガス供給管７から酸素を１．４ Ｘ １０
−’ｔｏｒｒの分圧で供給した。膜厚が８０００λとな
った時点で、アルミニウムの蒸着を停止し、ひきつづき
イオン源９からアルミニウムイオンを加速電圧２０Ｏｋ
ＶＳｆｉ流密度２２μＡ ／ ｃ−２の条件で照射して
酸化アルミニウム薄膜を形戊した。かかるイオン照射時
の基板温度を熱電対で測定したところ、５ＢＯ℃であっ
た。
本実施例２で形成された薄膜をＸ線回折により結晶性を
測定したところ、α型結晶質の酸化アルミニウムである
ことがわかった。
測定したところ、α型結晶質の酸化アルミニウムである
ことがわかった。
［発明の効果］
以上詳述した如く、本発明によれば基板への機械的特性
劣化を招かない比較的低温にて結晶質酸化アルミニウム
薄膜を形成でき、ひいては比較的高温で耐蝕性、耐磨耗
性、耐酸化性等が要求される用途などに有効に適用でき
る等顕著な効果を有する。
劣化を招かない比較的低温にて結晶質酸化アルミニウム
薄膜を形成でき、ひいては比較的高温で耐蝕性、耐磨耗
性、耐酸化性等が要求される用途などに有効に適用でき
る等顕著な効果を有する。
第１図は、本発明の実施例で使用した成膜装置の一形態
を示す概略図である。 １・・・真空容器、３・・・電子線加熱蒸発器、４・・
・Ａ『イオン源、５・・・ｌターゲット、６・・・基板
ホルダ、７・・・酸素供給管、８・・・酸素イオン源、
９・・・原子番号５〜３０までの元素のイオン源、ｌ３
・・・基板。
を示す概略図である。 １・・・真空容器、３・・・電子線加熱蒸発器、４・・
・Ａ『イオン源、５・・・ｌターゲット、６・・・基板
ホルダ、７・・・酸素供給管、８・・・酸素イオン源、
９・・・原子番号５〜３０までの元素のイオン源、ｌ３
・・・基板。
Claims (1)
- 真空容器中で酸素雰囲気にてアルミニウムを基板上に
蒸着するか、もしくはアルミニウムを基板上に蒸着しな
がら低エネルギーの酸素イオンビームを該基板に照射す
るかいずれかにより前記基板上に酸化アルミニウム薄膜
を形成する方法において、成膜中もしくは成膜後に原子
番号５〜３０までの元素から選ばれるいずれか一つをイ
オン照射すると共に、該イオン照射時の加速電圧値及び
電流密度を前記基板の温度が１００℃以上となるように
選定することを特徴とする結晶質酸化アルミニウム薄膜
の形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7145589A JPH06944B2 (ja) | 1989-03-13 | 1989-03-23 | 結晶質酸化アルミニウム薄膜の形成方法 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1-60292 | 1989-03-13 | ||
| JP6029289 | 1989-03-13 | ||
| JP7145589A JPH06944B2 (ja) | 1989-03-13 | 1989-03-23 | 結晶質酸化アルミニウム薄膜の形成方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0320456A true JPH0320456A (ja) | 1991-01-29 |
| JPH06944B2 JPH06944B2 (ja) | 1994-01-05 |
Family
ID=26401360
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7145589A Expired - Lifetime JPH06944B2 (ja) | 1989-03-13 | 1989-03-23 | 結晶質酸化アルミニウム薄膜の形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06944B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6285915B1 (en) | 1996-10-08 | 2001-09-04 | Fanuc Ltd. | Numerical control device, and screen display and data input and output method for numerical control device |
-
1989
- 1989-03-23 JP JP7145589A patent/JPH06944B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6285915B1 (en) | 1996-10-08 | 2001-09-04 | Fanuc Ltd. | Numerical control device, and screen display and data input and output method for numerical control device |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06944B2 (ja) | 1994-01-05 |
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