JPH04311567A - 薄膜形成装置および薄膜形成方法 - Google Patents

薄膜形成装置および薄膜形成方法

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JPH04311567A
JPH04311567A JP3076073A JP7607391A JPH04311567A JP H04311567 A JPH04311567 A JP H04311567A JP 3076073 A JP3076073 A JP 3076073A JP 7607391 A JP7607391 A JP 7607391A JP H04311567 A JPH04311567 A JP H04311567A
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JP
Japan
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substrate
opened
shutter
thin film
icb
Prior art date
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Pending
Application number
JP3076073A
Other languages
English (en)
Inventor
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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Publication of JPH04311567A publication Critical patent/JPH04311567A/ja
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  • Physical Vapour Deposition (AREA)
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  • Physical Deposition Of Substances That Are Components Of Semiconductor Devices (AREA)

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】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、基板面に多種物質か
らなる薄膜を蒸着する薄膜形成装置および薄膜形成方法
に関するものである。
【0002】
【従来の技術】図3は本出願人が先に出願した例えば特
願昭63−118762号明細書に記載された酸化物薄
膜の製造方法における薄膜形成装置の構成図であり、多
元のクラスタ・イオンビーム法(ICB法)によりY−
Ba −Cu −O系高温超電導薄膜を形成する場合を
示す。ICB法とは薄膜を作るべく生成した蒸発材料の
クラスタ(塊状原子集団)を途中でイオン化し、基板に
向って加速することによって基板上に薄膜を形成するも
のである。
【0003】図4は上記薄膜形成装置の膜蒸着動作を示
す一部破断斜視図である。図3及び図4において、1は
ポンプ1aにより排気される真空槽、2は蒸発材料3で
あるイットリウム(Y),バリウム(Ba ),及び銅
(Cu )を充填し加熱するためのるつぼ、5はるつぼ
2に設けられたノズル、4はるつぼ2を加熱するための
加熱用フィラメント、6はノズル5より噴出した蒸発材
料3の蒸気が断熱膨張を起こすことにより形成されたク
ラスタ、7はクラスタ6をイオン化するための電子を放
出するイオン化フィラメント、8は薄膜を形成するため
の基板、9はクラスタ・イオンを加速するための加速電
極、10は各蒸発材料3の基板8上への蒸着速度をモニ
ターするための蒸着速度モニター、11はオゾンを基板
8上へ照射するためのオゾン導入機構、12は基板8を
高温に加熱するための基板加熱ヒーター、13a,13
b,13cはクラスタ・イオンビーム(ICB)源、1
4は高気圧放電を用いたオゾン発生機構(オゾン発生源
)である。
【0004】図5は薄膜形成装置の各ICB源13a,
13b,13cのクラスタ噴出部近傍にサブシャッター
15,16,17をそれぞれ配設した構成図であり、図
6は薄膜形成装置の基板8の膜形成面近傍にメインシャ
ッター18を配設した構成図である。
【0005】次に動作について説明する。到達真空圧力
1×10−5Torr 以下に保たれた真空槽1内に設
置され、高融点金属又はグラファイト等で製作されたる
つぼ2内に各々蒸発材料3である金属イットリウム(Y
),バリウム(Ba )及び銅(Cu)を入れ、るつぼ
2を1000〜2500℃程度に加熱された加熱用フィ
ラメント4からの輻射熱又は放射電子のエネルギーによ
って900〜2000℃程度に加熱する。加熱された蒸
発材料3であるイットリウム・バリウム,及び銅は蒸気
化し、るつぼ2内で0.1〜10Torr 程度の圧力
の蒸気となる。この圧力の蒸気はるつぼ2に設けられた
ノズル5から基板8の方向に向って真空槽1内に噴射さ
れる。この時、各蒸発材料3の蒸気は断熱膨張によって
塊状原子集団(クラスタ)6となる。こうしてできた各
蒸発材料のクラスタ6にイオン化フィラメント7から放
出される電子を衝撃することによってクラスタ6の一部
をイオン化する。このイオン化したそれぞれのクラスタ
6は加速電極9によって10kV以下のエネルギーで加
速されて、イオン化されていない中性クラスタ6ととも
に基板8上に到達する。基板8上に到達し蒸着する各蒸
発材料3の蒸着速度は、各元素毎に設けられた蒸着速度
モニター10により計測される。この時、オゾン発生機
構14より発生したオゾンは、オゾン導入機構11によ
り基板8上に直接噴射されるため、基板8の近傍は高濃
度のオゾン雰囲気となる。更に基板8は基板加熱ヒータ
ー12により150〜900℃程度の高温となるため、
オゾンは基板8上で酸素原子と酸素分子に分解する。酸
素原子は酸素分子と比較した場合は言うまでもなくオゾ
ンと比べても反応活性である。これら酸素原子、オゾン
、酸素分子は、反応を起こし、基板8上にペロプスカイ
ト構造を有するYBa2Cu3O7−X の高温超電導
薄膜が形成される。 オゾンを導入した場合の、基板8周辺の圧力は高く保た
れるが、真空槽1内のるつぼ2周辺は4×10−4To
rr 以下の低い圧力に保たれている。
【0006】以上は同時蒸着でYBa2Cu3O7−X
 を蒸着形成する場合であるが、図5に示されている装
置を用い積層蒸着して形成する場合には、蒸着したい蒸
着物を噴出するICB源のサブシャッターのみを順次開
閉してCu ,Ba ,Yを順次蒸着し、Y/Ba /
Cu という3層膜を形成し、その後、アニール処理を
行いYBa2Cu3O7−X 単層膜を形成する。
【0007】一方、図6に示されている場合の装置には
、メインシャッターを閉じ蒸着したいICB源のみ、例
えばCu を立ち上げメインシャッターを開き、蒸着し
メインシャッターを閉じたのちICB源を立ち下げる。 その後、同様に次に蒸着したいBa のICB源を立ち
上げ、メインシャッターを開き蒸着しシャッターを閉じ
立ち下げる。そのあと同様にYを蒸着しY/Ba /C
u の3層膜を形成し、最後にアニール処理を行いYB
a2Cu3O7−X 単層膜を形成する。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】従来の薄膜形成装置は
以上のように構成されているので、ICB源にのみサブ
シャッターを設けた場合、シャッターの開放時にICB
源から膜厚モニターに入る輻射熱が増加し、これにより
モニターの値が変動し蒸着速度及び積算膜厚が不正確と
なる。また、メインシャッターのみを設置した場合には
、ICB源からの輻射熱の変動がないためモニター値の
変動はないが、蒸着しないICB源の電源はそのつど立
ち上げなければならず、また蒸着を始める場合にはその
つど立ち上げねばならず、その間、余分に時間を要し装
置の全運転時間が長くなるといった問題点があった。
【0009】この発明は上記のような問題点を解消する
ためになされたもので、シャッターを開放する際の蒸着
速度、積算膜厚の変動をなくし、また、多種の元素から
なる物質の積層蒸着する際の蒸着速度、膜厚の高精度制
御及び蒸着しない物質の蒸着源のスイッチを切らずにで
きることから、全蒸着時間の短縮を可能にした薄膜形成
装置および薄膜形成方法を得ることを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】この発明に係る薄膜形成
装置は、真空中またはガス雰囲気中でクラスタ・イオン
ビーム源から噴出させた蒸発材料を基板面に蒸着するよ
うにした薄膜形成装置において、上記基板の膜形成面近
傍に開閉自在のメインシャッターと、上記クラスタ・イ
オンビーム源の噴出部近傍に開閉自在のサブシャッター
とを備えたことを特徴とする。
【0011】また、この発明に係る薄膜形成方法は、真
空中またはガス雰囲気中でクラスタ・イオンビーム源か
ら噴出させた蒸発材料を基板面に蒸着するようにした薄
膜形成方法において、上記基板の膜形成面近傍に開閉自
在のメインシャッターと、上記クラスタ・イオンビーム
源の噴出部近傍にサブシャッターを有し、サブシャッタ
ーの開放後、クラスタ・イオンビーム源からの輻射熱の
変動による膜厚モニターの変動が収まるまで一定のディ
レイ時間ののち、メインシャッターを開放するようにし
たことを特徴とする。
【0012】
【作用】この発明においては、基板面への薄膜形成過程
でサブシャッターを開放し、その後、ディレイ時間のあ
とメインシャッターを開くことにより、蒸着しないクラ
スタ・イオンビーム源は動作させたまま、サブシャッタ
ーを開ける際の蒸着速度、積算膜厚の変動をなくし、多
種物質の積層蒸着の高精度制御及び全蒸着時間の短縮が
可能となる。
【0013】
【実施例】以下、この発明の一実施例を図について説明
する。図1はこの発明の一実施例による薄膜形成装置の
構成図を示すもので、図3と同一部分は同一符号を付し
て重複する説明は省略する。図において、19は基板8
の膜形成面近傍に開閉自在に配設したメインシャッター
、20,21,22はクラスタ・イオンビーム(ICB
)源13a,13b,13cの噴出部近傍にそれぞれ配
設した開閉自在のサブシャッターである。
【0014】次にこの発明の一実施例による薄膜形成装
置を用いて基板への薄膜の蒸着方法について説明する。 まず、始めに各サブシャッター20,21,22及びメ
インシャッター19を閉じ、ICB源のスイッチを入れ
蒸着作業を準備をする。その後、蒸着したいICB源1
3aのサブシャッター20を開き、このサブシャッター
20を開くことによるICB源から膜厚をモニターに入
射する輻射熱の変動による膜厚モニター値の変動が収ま
るまでの図2のタイミングチャートで示すディレイ時間
を経過したのち、メインシャッター19を開き基板8に
ICB源13aにより蒸着処理を行う。このICB源1
3aによる蒸着後、メインシャッター19及びサブシャ
ッター20を閉じ、その後、次に蒸着しようとするIC
B源13bのサブシャッター21を開き、上記と同様の
ディレイ時間ののちメインシャッター19を開き基板8
に蒸着処理する。以下、同様にICB源13cによる蒸
着処理を行う。また必要によって2つのICB源による
同時蒸着も可能である。かくして上記蒸着処理の後、ア
ニール処理を行い、YBa2Cu3O7−X 単層膜を
形成する。
【0015】以上のようにこの発明では、各ICB源を
動作させたまま、蒸着したいICB源のサブシャッター
を開き、膜厚モニターに入射する輻射熱の変動による蒸
着速度及び積算膜厚の変動が収まってのちメインシャッ
ターを開けることによって、蒸着しないICB源の電源
の立ち上げ、立ち下げの時間を節約でき、全蒸着時間の
短縮を可能とし、さらにサブシャッターを開ける際のモ
ニター値の変動が解消されることによる多種物質の積層
蒸着の際の蒸着速度及び積層膜厚の高精度制御が可能と
なる。
【0016】なお、実施例では、ICB源にサブシャッ
ターを設置し、このシャッターの開閉タイミングを制御
する場合について示したが、その他、真空蒸着装置やイ
オンビームスパッタ装置、レーザー蒸着装置などの薄膜
形成装置について用いても上記同様の効果を奏する。
【0017】また、実施例ではYBa2Cu3O7−X
 のY系高温超電導薄膜を形成する場合について説明し
たが、その他、Bi系やTl 系などの高温超電導薄膜
を形成する場合であってもよい。さらに、多元素酸化物
であるY−Ba −Cu −O系高温超電導薄膜形成へ
適用した例について示したが、PZT、PLZTなどの
多元素酸化物薄膜あるいはGaAs,InP などの多
元素化合物膜形成へも適用できる。
【0018】また、実施例ではYBa2Cu3O7−X
 の単層膜形成について説明したが、YBa2Cu3O
7−X /Mg O/YBa2Cu3O7−X などの
多層膜を形成する場合であっても上記と同様の効果を奏
する。
【0019】
【発明の効果】以上説明したようにこの発明によれば、
薄膜が形成される基板の膜形成面近傍にメインシャッタ
ーを設け、各ICB源の噴出部近傍にサブシャッターを
設け、蒸着しようとするICB源のサブシャッターの開
放後、輻射熱の変動による膜厚モニターの変動が収まっ
たのち、メインシャッターを開放するようにしたので、
シャッターを開ける際の蒸着速度や積算膜厚の変動をな
くすことができ、これによって、多種物質の積層蒸着の
際の高精度な制御及び全蒸着時間の短縮を行うことがで
きる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一実施例による薄膜形成装置の構成
図である。
【図2】メインシャッターとサブシャッターの開閉タイ
ミングのタイムチャート図である。
【図3】従来の薄膜形成装置の構成図である。
【図4】薄膜形成装置の膜蒸着動作を説明する一部破断
斜視図である。
【図5】ICB源側にサブシャッターを設けた従来の薄
膜形成装置の構成図である。
【図6】基板側にメインシャッターを設けた従来の薄膜
形成装置の構成図である。
【符号の説明】
1  真空槽 2  るつぼ 3  蒸発材料 4  加熱用フィラメント 5  ノズル 6  クラスタ 7  イオン化フィラメント 8  基板 9  加速電極 10  蒸着速度モニター 11  オゾン導入機構 12  基板加熱ヒーター 13a,13b,13c  ICB源 19  メインシャッター 20,21,22  サブシャッター

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  真空中またはガス雰囲気中でクラスタ
    ・イオンビーム源から噴出させた蒸発材料を基板面に蒸
    着するようにした薄膜形成装置において、上記基板の膜
    形成面近傍に開閉自在のメインシャッターと、上記クラ
    スタ・イオンビーム源の噴出部近傍に開閉自在のサブシ
    ャッターとを備えたことを特徴とする薄膜形成装置。
  2. 【請求項2】  真空中またはガス雰囲気中でクラスタ
    ・イオンビーム源から噴出させた蒸発材料を基板面に蒸
    着するようにした薄膜形成方法において、上記基板の膜
    形成面近傍に開閉自在のメインシャッターと、上記クラ
    スタ・イオンビーム源の噴出部近傍にサブシャッターを
    有し、サブシャッターの開放後、クラスタ・イオンビー
    ム源からの輻射熱の変動による膜厚モニターの変動が収
    まるまで一定のディレイ時間ののち、メインシャッター
    を開放するようにしたことを特徴とする薄膜形成方法。
JP3076073A 1991-04-09 1991-04-09 薄膜形成装置および薄膜形成方法 Pending JPH04311567A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101258252B1 (ko) * 2006-02-06 2013-04-26 엘지디스플레이 주식회사 증착 장치

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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