JPH05270830A - 蒸着膜作製法および蒸着膜作製装置 - Google Patents
蒸着膜作製法および蒸着膜作製装置Info
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Landscapes
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- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
- Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【構成】 目的とするセラミック化合物薄膜の金属比と
同一組成またはほぼ同じ組成のターゲットにエネルギー
ビームを照射して基板上にセラミック化合物薄膜を堆積
させる方法において、ターゲットの表面に蒸着雰囲気ガ
スを吹き付けることを特徴とする蒸着膜作製法およびそ
のための装置。 【効果】 極めて良好な電気特性、例えば極めて高い超
伝導転移温度や臨界電流密度等を有し、かつ粒子の生成
のない良好な膜形状をする酸化物超伝導薄膜が得られる
ため、酸化物超伝導薄膜の積層膜を形成し、デバイス化
することがすることが可能でる。
同一組成またはほぼ同じ組成のターゲットにエネルギー
ビームを照射して基板上にセラミック化合物薄膜を堆積
させる方法において、ターゲットの表面に蒸着雰囲気ガ
スを吹き付けることを特徴とする蒸着膜作製法およびそ
のための装置。 【効果】 極めて良好な電気特性、例えば極めて高い超
伝導転移温度や臨界電流密度等を有し、かつ粒子の生成
のない良好な膜形状をする酸化物超伝導薄膜が得られる
ため、酸化物超伝導薄膜の積層膜を形成し、デバイス化
することがすることが可能でる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ターゲットにエネルギ
ービームを照射して蒸発させ、所定の基板上に金属成分
及び酸素等からなるセラミック化合物薄膜を堆積させる
方法に関し、特に、通常レーザー蒸着法として知られて
いる方法を用いてセラミック化合物薄膜を堆積させる方
法に関する（例えば、特開平２−１７６８５号公報、Ａ
ｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ，第５
４巻，Ｎｏ．１１ 第８６１−８６３頁、参照）。
ービームを照射して蒸発させ、所定の基板上に金属成分
及び酸素等からなるセラミック化合物薄膜を堆積させる
方法に関し、特に、通常レーザー蒸着法として知られて
いる方法を用いてセラミック化合物薄膜を堆積させる方
法に関する（例えば、特開平２−１７６８５号公報、Ａ
ｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ，第５
４巻，Ｎｏ．１１ 第８６１−８６３頁、参照）。
【０００２】
【従来の技術】現在、超伝導遷移温度（Ｔｃ）が８０Ｋ
以上である超伝導金属化合物薄膜は一般に公知であり、
その成分は例えばイットリウム等の希土類元素、バリウ
ム等のアルカリ土金属、銅および酸素を主成分とするも
のである。また、超伝導金属化合物薄膜の超伝導特性を
変えるために、もとの結晶構造は保ったままで故意にこ
れらの元素の一部を他の元素で置換することも行われて
いる。
以上である超伝導金属化合物薄膜は一般に公知であり、
その成分は例えばイットリウム等の希土類元素、バリウ
ム等のアルカリ土金属、銅および酸素を主成分とするも
のである。また、超伝導金属化合物薄膜の超伝導特性を
変えるために、もとの結晶構造は保ったままで故意にこ
れらの元素の一部を他の元素で置換することも行われて
いる。
【０００３】このような超伝導金属化合物薄膜は、反応
性蒸着法、反応性ＭＢＥ法、反応性スパッタリング法等
により作製されている。この場合、所望の組成を有する
薄膜を基板上に堆積した後、熱処理を施して所望の超伝
導相を形成しているが、この方法では膜形状等に問題が
あった。近年、薄膜を堆積しつつ、酸化源を十分供給
し、かつ基板を加熱することにより、後からの熱処理を
施こすことなく所望の超伝導相を形成することが行われ
ている。この方法には基板まわりの雰囲気を自由に選択
することのできるレーザー蒸着法が有用であり、研究が
活発化してきている。また、レーザー蒸着法は、他の金
属元素と低沸点元素（Ｎ，Ｐ，Ｏ，Ｓ，Ｓｅ，Ｔｅ，
Ｆ，Ｃｌ，Ｂｒ，Ｉ）との化合物からなるセラミック薄
膜、他の酸化物薄膜やカルコゲナイド薄膜の作製にも適
用されつつある。
性蒸着法、反応性ＭＢＥ法、反応性スパッタリング法等
により作製されている。この場合、所望の組成を有する
薄膜を基板上に堆積した後、熱処理を施して所望の超伝
導相を形成しているが、この方法では膜形状等に問題が
あった。近年、薄膜を堆積しつつ、酸化源を十分供給
し、かつ基板を加熱することにより、後からの熱処理を
施こすことなく所望の超伝導相を形成することが行われ
ている。この方法には基板まわりの雰囲気を自由に選択
することのできるレーザー蒸着法が有用であり、研究が
活発化してきている。また、レーザー蒸着法は、他の金
属元素と低沸点元素（Ｎ，Ｐ，Ｏ，Ｓ，Ｓｅ，Ｔｅ，
Ｆ，Ｃｌ，Ｂｒ，Ｉ）との化合物からなるセラミック薄
膜、他の酸化物薄膜やカルコゲナイド薄膜の作製にも適
用されつつある。
【０００４】レーザー蒸着法、特にレーザーアブレーシ
ョンといわれる方法では、大きなレーザー密度を持った
レーザーパルスをターゲットに照射することによりター
ゲット材料を蒸発させて、基板上にターゲット組成に近
い組成を有する薄膜を作製することができる。図２は、
レーザー蒸着装置の一例を示す概略模式図である。図２
を用いてレーザー蒸着装置を説明しながらレーザー蒸着
法についてより詳しく説明する。
ョンといわれる方法では、大きなレーザー密度を持った
レーザーパルスをターゲットに照射することによりター
ゲット材料を蒸発させて、基板上にターゲット組成に近
い組成を有する薄膜を作製することができる。図２は、
レーザー蒸着装置の一例を示す概略模式図である。図２
を用いてレーザー蒸着装置を説明しながらレーザー蒸着
法についてより詳しく説明する。
【０００５】エキシマレーザー発生装置１からの紫外光
は、窒素パージされた光学ボックス２及び真空槽の窓５
を通って真空槽３内に入射される。この紫外光は、光学
ボックス内に配置された集光レンズ４によりターゲット
手前に集光されターゲット６に照射される。通常、集光
レンズの材料としては、人工石英が用いられ、真空槽の
窓材としては、１気圧の圧力差を支える程度の厚みを有
する人工石英単結晶、ＭｇＦ2 単結晶、サファイア等が
用いられる。ターゲットに照射された光は、ターゲット
表面を局所的に短時間加熱する（例えば、エキシマレー
ザーではパルス幅１０〜３０ｎｓｅｃが一般的であ
る。）。この加熱を受けターゲット表面から蒸発が始ま
り、ターゲット材料がターゲットに対向して配置された
基板８に向かって放出され、基板上に堆積される。レー
ザー蒸着装置のターゲットホルダー７は回転可能である
ことが好ましく、場合によってはターゲットホルダーに
複数のターゲットを配置し、各ターゲット自身を回転さ
せるとともに異なったターゲット間の位置交換が可能で
あるような機能を有していてもよい。基板ホルダー９
は、通常回転可能であり、加熱機能を有している。実際
に酸化物超伝導薄膜を作製するときには、真空槽には酸
素などの酸化ガスをガス導入口から供給する。また、タ
ーゲットと基板ホルダーの間には通常シャッター10が設
けられている。
は、窒素パージされた光学ボックス２及び真空槽の窓５
を通って真空槽３内に入射される。この紫外光は、光学
ボックス内に配置された集光レンズ４によりターゲット
手前に集光されターゲット６に照射される。通常、集光
レンズの材料としては、人工石英が用いられ、真空槽の
窓材としては、１気圧の圧力差を支える程度の厚みを有
する人工石英単結晶、ＭｇＦ2 単結晶、サファイア等が
用いられる。ターゲットに照射された光は、ターゲット
表面を局所的に短時間加熱する（例えば、エキシマレー
ザーではパルス幅１０〜３０ｎｓｅｃが一般的であ
る。）。この加熱を受けターゲット表面から蒸発が始ま
り、ターゲット材料がターゲットに対向して配置された
基板８に向かって放出され、基板上に堆積される。レー
ザー蒸着装置のターゲットホルダー７は回転可能である
ことが好ましく、場合によってはターゲットホルダーに
複数のターゲットを配置し、各ターゲット自身を回転さ
せるとともに異なったターゲット間の位置交換が可能で
あるような機能を有していてもよい。基板ホルダー９
は、通常回転可能であり、加熱機能を有している。実際
に酸化物超伝導薄膜を作製するときには、真空槽には酸
素などの酸化ガスをガス導入口から供給する。また、タ
ーゲットと基板ホルダーの間には通常シャッター10が設
けられている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】このようなレーザー蒸
着法によると極めて良好な電気特性例えば、極めて高い
超伝導転移温度や臨界電流密度等を有する酸化物超伝導
薄膜が得られることが報告されているが、従来のレーザ
ー蒸着法では、得られる酸化物超伝導薄膜表面に粒子が
生成し散在してしまうため、積層膜を形成してデバイス
化するのには不適当であった。このためレーザー蒸着法
は極めて有望な技術であるにもかかわらずデバイスの研
究には普及してはいなかった。
着法によると極めて良好な電気特性例えば、極めて高い
超伝導転移温度や臨界電流密度等を有する酸化物超伝導
薄膜が得られることが報告されているが、従来のレーザ
ー蒸着法では、得られる酸化物超伝導薄膜表面に粒子が
生成し散在してしまうため、積層膜を形成してデバイス
化するのには不適当であった。このためレーザー蒸着法
は極めて有望な技術であるにもかかわらずデバイスの研
究には普及してはいなかった。
【０００７】本発明者は、レーザー蒸着法によるセラミ
ック薄膜上の粒子の生成原因は、エネルギービーム照射
時にターゲット表面が局所加熱され、それが急冷される
時に形成されるターゲットの柱状隆起物（ツララ状）か
らの飛散物と考えた。しかし、ターゲットの柱状隆起物
自体の大きさは数百ｍｍのオーダーであり、これ自体が
飛散物の原因とは考えがたいが、柱状隆起物は極めて複
雑で微細な構造を有しており、この構造が分解するため
に飛散物が発生すると考えられる。
ック薄膜上の粒子の生成原因は、エネルギービーム照射
時にターゲット表面が局所加熱され、それが急冷される
時に形成されるターゲットの柱状隆起物（ツララ状）か
らの飛散物と考えた。しかし、ターゲットの柱状隆起物
自体の大きさは数百ｍｍのオーダーであり、これ自体が
飛散物の原因とは考えがたいが、柱状隆起物は極めて複
雑で微細な構造を有しており、この構造が分解するため
に飛散物が発生すると考えられる。
【０００８】これは、電子分光測定によるとターゲット
表面のレーザー照射部の酸素が減少していることや、蒸
着雰囲気ガス中の酸素分圧が極端に低くなるとターゲッ
トの劣化が著しくなり成膜される薄膜の形状が悪化した
り、短時間のレーザー照射で蒸着速度が極端に低下する
ことから、ターゲット表面が加熱されて酸素（酸化物の
場合）の脱離が起こり構造が脆くなることが一因である
と考えられる。
表面のレーザー照射部の酸素が減少していることや、蒸
着雰囲気ガス中の酸素分圧が極端に低くなるとターゲッ
トの劣化が著しくなり成膜される薄膜の形状が悪化した
り、短時間のレーザー照射で蒸着速度が極端に低下する
ことから、ターゲット表面が加熱されて酸素（酸化物の
場合）の脱離が起こり構造が脆くなることが一因である
と考えられる。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明者は、上記の問題
点について解明すべく鋭意検討したところ、ターゲット
表面のレーザー照射部を局所的に高酸化雰囲気にするこ
とにより、粒子の生成を妨げ、膜形状を改善できること
を見出し本発明に到達した。即ち、本発明の要旨は、目
的とするセラミック化合物薄膜の金属比と同一組成また
はほぼ同じ組成のターゲットにエネルギービームを照射
して基板上にセラミック化合物薄膜を堆積させる方法に
おいて、ターゲットの表面に蒸着雰囲気ガスを吹き付け
ることを特徴とする蒸着膜作製法およびターゲットにエ
ネルギービームを照射して基板上に薄膜を堆積させる蒸
着膜作製装置において、ターゲットの表面に蒸着雰囲気
ガスを吹きつける手段を設けていることを特徴とする蒸
着膜作製装置に存する。
点について解明すべく鋭意検討したところ、ターゲット
表面のレーザー照射部を局所的に高酸化雰囲気にするこ
とにより、粒子の生成を妨げ、膜形状を改善できること
を見出し本発明に到達した。即ち、本発明の要旨は、目
的とするセラミック化合物薄膜の金属比と同一組成また
はほぼ同じ組成のターゲットにエネルギービームを照射
して基板上にセラミック化合物薄膜を堆積させる方法に
おいて、ターゲットの表面に蒸着雰囲気ガスを吹き付け
ることを特徴とする蒸着膜作製法およびターゲットにエ
ネルギービームを照射して基板上に薄膜を堆積させる蒸
着膜作製装置において、ターゲットの表面に蒸着雰囲気
ガスを吹きつける手段を設けていることを特徴とする蒸
着膜作製装置に存する。
【００１０】結晶構造がペロブスカイトの構造に類似し
ている希土類元素、一種類のアルカリ土金属、遷移金属
元素からなる酸化物のうちＹＢａ2ＣｕＯ7型（１２３構
造）と称される結晶構造を持つ物質や（Ｌｎ,Ｍ)2Ｃｕ
Ｏ4（Ｌｎは希土類元素を示し、Ｍばアルカリ土金属を
示す。）型（２１４構造）と称される結晶構造を持つ物
質が多く知られている。これらの物質は希土類元素や銅
を他の元素で置換しても、電気特性は変化することがあ
るが蒸着特性はほとんど変化しないことが知られてい
る。例えばＹＢａ2ＣｕＯ7型の酸化物は、希土類元素や
銅を他の元素で置換すると適正基板温度には数十度の差
があるものの蒸着条件はほぼ同じである。したがって、
本発明の蒸着方法は、これらの種々の物質のレーザー蒸
着にも十分有効である。また、このことは、例えばＢｉ
2Ｓｒ2Ｃａ(n-1)Ｃｕ(n)Ｏ(2n+4+d)（ｎは１、２または
３であり、ｄは０＜ｄ＜１である。）で示されるＢｉ系
銅酸化物超伝導体でも同様である。さらに、本発明の蒸
着方法は、酸素を含む酸化物だけでなく酸素以外の窒素
等の低沸点元素を含む多くのセラミック薄膜作製にも十
分な効果があると考えられる。
ている希土類元素、一種類のアルカリ土金属、遷移金属
元素からなる酸化物のうちＹＢａ2ＣｕＯ7型（１２３構
造）と称される結晶構造を持つ物質や（Ｌｎ,Ｍ)2Ｃｕ
Ｏ4（Ｌｎは希土類元素を示し、Ｍばアルカリ土金属を
示す。）型（２１４構造）と称される結晶構造を持つ物
質が多く知られている。これらの物質は希土類元素や銅
を他の元素で置換しても、電気特性は変化することがあ
るが蒸着特性はほとんど変化しないことが知られてい
る。例えばＹＢａ2ＣｕＯ7型の酸化物は、希土類元素や
銅を他の元素で置換すると適正基板温度には数十度の差
があるものの蒸着条件はほぼ同じである。したがって、
本発明の蒸着方法は、これらの種々の物質のレーザー蒸
着にも十分有効である。また、このことは、例えばＢｉ
2Ｓｒ2Ｃａ(n-1)Ｃｕ(n)Ｏ(2n+4+d)（ｎは１、２または
３であり、ｄは０＜ｄ＜１である。）で示されるＢｉ系
銅酸化物超伝導体でも同様である。さらに、本発明の蒸
着方法は、酸素を含む酸化物だけでなく酸素以外の窒素
等の低沸点元素を含む多くのセラミック薄膜作製にも十
分な効果があると考えられる。
【００１１】本発明においては、上述したような目的と
するセラミック化合物薄膜の金属比と同一組成またはほ
ぼ同じ組成のターゲットを用いる。本発明は、上述した
ようなセラミック化合物薄膜をレーザー蒸着法により作
製する方法において、ターゲットの表面に蒸着雰囲気ガ
スを吹き付けることを特徴とする。
するセラミック化合物薄膜の金属比と同一組成またはほ
ぼ同じ組成のターゲットを用いる。本発明は、上述した
ようなセラミック化合物薄膜をレーザー蒸着法により作
製する方法において、ターゲットの表面に蒸着雰囲気ガ
スを吹き付けることを特徴とする。
【００１２】蒸着雰囲気ガスとしては、目的とするセラ
ミック化合物薄膜の成分元素ガス、例えば酸素、あるい
は窒素等の低沸点元素ガスが挙げられる。また、酸素を
用いる場合は、オゾンや二酸化窒素等の高酸化性ガスを
もちいることにより効果を高めることもできる。さら
に、上記の成分元素ガスをヘリウム、アルゴン、ネオン
等の不活性ガスと混合して用いてもよい。この場合、不
活性ガスを成分元素ガスに対して二倍以上混合すると目
的とするセラミック化合物薄膜の組成がずれたり、薄膜
の形状が悪化したりするため好ましくない。
ミック化合物薄膜の成分元素ガス、例えば酸素、あるい
は窒素等の低沸点元素ガスが挙げられる。また、酸素を
用いる場合は、オゾンや二酸化窒素等の高酸化性ガスを
もちいることにより効果を高めることもできる。さら
に、上記の成分元素ガスをヘリウム、アルゴン、ネオン
等の不活性ガスと混合して用いてもよい。この場合、不
活性ガスを成分元素ガスに対して二倍以上混合すると目
的とするセラミック化合物薄膜の組成がずれたり、薄膜
の形状が悪化したりするため好ましくない。
【００１３】蒸着雰囲気ガスをターゲットの表面に吹き
付ける方法としては、ターゲット表面のエネルギービー
ム照射部に十分蒸着雰囲気ガスが吹き付けられる方法で
あれば特に限定されず、通常は、例えば図１に示した装
置のように蒸着雰囲気ガス照射ノズルをターゲット表面
近傍に設けて吹き付ける。ノズルの噴出口を狭くして蒸
着雰囲気ガスをビーム状に絞って吹き付けても、広くし
てターゲット表面のエネルギービーム照射部を覆うよう
に吹き付けてもよい。また、ノズルの噴出口を二つに分
ける、またはノズルを二つ設ける等により、一方をター
ゲットに向け、他方を基板に向けていてもよい（図
３）。この場合、必要によっては二つのノズルから吹き
付ける蒸着雰囲気ガスの組成は異なっていてもよい。さ
らに、ターゲット表面の蒸着雰囲気ガス圧がより効果的
に高くなるような手段を設けてもよい。例えば、図５に
示したターゲットホルダーや図１、図３および図４に示
した装置のシュラウド11もこの効果を有している。
付ける方法としては、ターゲット表面のエネルギービー
ム照射部に十分蒸着雰囲気ガスが吹き付けられる方法で
あれば特に限定されず、通常は、例えば図１に示した装
置のように蒸着雰囲気ガス照射ノズルをターゲット表面
近傍に設けて吹き付ける。ノズルの噴出口を狭くして蒸
着雰囲気ガスをビーム状に絞って吹き付けても、広くし
てターゲット表面のエネルギービーム照射部を覆うよう
に吹き付けてもよい。また、ノズルの噴出口を二つに分
ける、またはノズルを二つ設ける等により、一方をター
ゲットに向け、他方を基板に向けていてもよい（図
３）。この場合、必要によっては二つのノズルから吹き
付ける蒸着雰囲気ガスの組成は異なっていてもよい。さ
らに、ターゲット表面の蒸着雰囲気ガス圧がより効果的
に高くなるような手段を設けてもよい。例えば、図５に
示したターゲットホルダーや図１、図３および図４に示
した装置のシュラウド11もこの効果を有している。
【００１４】
【実施例】次に、実施例を挙げて本発明をさらに詳細に
説明するが、本発明はその要旨を越えないかぎり実施例
により限定されるものではない。 比較例 1 純度９９．９％のＹＢａ2ＣｕＯ7の粉末を室温で２トン
の圧力を加えてプレスした後、空気中で９５０℃で１０
時間焼結して、ＹＢａ2ＣｕＯ7の焼結体ターゲットを作
製した。
説明するが、本発明はその要旨を越えないかぎり実施例
により限定されるものではない。 比較例 1 純度９９．９％のＹＢａ2ＣｕＯ7の粉末を室温で２トン
の圧力を加えてプレスした後、空気中で９５０℃で１０
時間焼結して、ＹＢａ2ＣｕＯ7の焼結体ターゲットを作
製した。
【００１５】図２に示したレーザー蒸着装置を用いて基
板上にＹＢａ2ＣｕＯ7薄膜を作製した。基板とターゲッ
ト間の距離は８ｃｍとした。ターゲットは室温に保持し
たターゲットホルダーに銀ペーストで固定した。基板を
７５０℃以上に加熱し、真空槽内の圧力を４×１０-6ｔ
ｏｒｒ以下にした後、酸素ガスを基板から約１５ｃｍ離
れたノズルから流量１５０ｓｃｃｍで８０ｍｔｏｒｒに
なるように導入した。この状態では基板の周りは他より
もやや酸素圧が高くなっており、また、基板とターゲッ
トはほぼ対向して配置されているので、ターゲット表面
には拡散していく酸素ガスのみが到達している。この状
態でレーザーからの出射出力をパルス当り２５０ｍＪ、
２Ｈｚで運転した。ターゲット上のレーザー照射部にお
けるパルス当りの平均エネルギー密度は約２．０Ｊ／ｃ
ｍ2 であった。蒸着時間は４分であった。
板上にＹＢａ2ＣｕＯ7薄膜を作製した。基板とターゲッ
ト間の距離は８ｃｍとした。ターゲットは室温に保持し
たターゲットホルダーに銀ペーストで固定した。基板を
７５０℃以上に加熱し、真空槽内の圧力を４×１０-6ｔ
ｏｒｒ以下にした後、酸素ガスを基板から約１５ｃｍ離
れたノズルから流量１５０ｓｃｃｍで８０ｍｔｏｒｒに
なるように導入した。この状態では基板の周りは他より
もやや酸素圧が高くなっており、また、基板とターゲッ
トはほぼ対向して配置されているので、ターゲット表面
には拡散していく酸素ガスのみが到達している。この状
態でレーザーからの出射出力をパルス当り２５０ｍＪ、
２Ｈｚで運転した。ターゲット上のレーザー照射部にお
けるパルス当りの平均エネルギー密度は約２．０Ｊ／ｃ
ｍ2 であった。蒸着時間は４分であった。
【００１６】形成されたＹＢａ2ＣｕＯ7薄膜は、膜厚が
約３０００Åであり、図６に示すように数ｍｍの粒子
（最大のものは１０ｍｍ程度）と１ｍｍ程度の粒子が散
在していた。 比較例２ 真空槽内に酸素ガスを基板から約１５ｃｍ離れたノズル
から流量１５０ｓｃｃｍで１５０ｍｔｏｒｒになるよう
に導入したこと以外は比較例１と同様にしてＹＢａ2Ｃ
ｕＯ7薄膜を作製した。
約３０００Åであり、図６に示すように数ｍｍの粒子
（最大のものは１０ｍｍ程度）と１ｍｍ程度の粒子が散
在していた。 比較例２ 真空槽内に酸素ガスを基板から約１５ｃｍ離れたノズル
から流量１５０ｓｃｃｍで１５０ｍｔｏｒｒになるよう
に導入したこと以外は比較例１と同様にしてＹＢａ2Ｃ
ｕＯ7薄膜を作製した。
【００１７】比較例１と比べて、ＹＢａ2ＣｕＯ7薄膜の
形状は改善されていたものの、蒸着速度は著しく低下し
（約半減）、薄膜組成のターゲット組成からのずれも大
きかった。 実施例１ 図１に示したレーザー蒸着装置を用いて基板上にＹＢａ
2ＣｕＯ7薄膜を作製した。基板とターゲット間の距離は
８ｃｍとした。比較例１と同様にして製造したターゲッ
トを室温に保持したターゲットホルダーに銀ペーストで
固定した。基板を７５０℃以上に加熱し、真空槽内の圧
力を４×１０-6ｔｏｒｒ以下にした後、酸素ガスをター
ゲットから約２ｃｍ離れたノズルから流量１５０ｓｃｃ
ｍで８０ｍｔｏｒｒになるように導入した。この状態で
レーザーからの出射出力をパルス当り２５０ｍＪ、２Ｈ
ｚで運転した。ターゲット上のレーザー照射部における
パルス当りの平均エネルギー密度は約２．０Ｊ／ｃｍ2
であった。蒸着時間は４分であった。
形状は改善されていたものの、蒸着速度は著しく低下し
（約半減）、薄膜組成のターゲット組成からのずれも大
きかった。 実施例１ 図１に示したレーザー蒸着装置を用いて基板上にＹＢａ
2ＣｕＯ7薄膜を作製した。基板とターゲット間の距離は
８ｃｍとした。比較例１と同様にして製造したターゲッ
トを室温に保持したターゲットホルダーに銀ペーストで
固定した。基板を７５０℃以上に加熱し、真空槽内の圧
力を４×１０-6ｔｏｒｒ以下にした後、酸素ガスをター
ゲットから約２ｃｍ離れたノズルから流量１５０ｓｃｃ
ｍで８０ｍｔｏｒｒになるように導入した。この状態で
レーザーからの出射出力をパルス当り２５０ｍＪ、２Ｈ
ｚで運転した。ターゲット上のレーザー照射部における
パルス当りの平均エネルギー密度は約２．０Ｊ／ｃｍ2
であった。蒸着時間は４分であった。
【００１８】形成されたＹＢａ2ＣｕＯ7薄膜は、膜厚が
約３０００Åであり、蒸着速度は比較例１と同程度であ
ったが、図７に示すように２ｍｍ程度の粒子が散在する
程度であり、粒子の数も減少しており、膜形状は比較例
１と比べて明らかに改善されていた。また、蛍光Ｘ線に
よる組成分析では、薄膜組成のターゲット組成からのず
れは２０％以内に抑えられていた。
約３０００Åであり、蒸着速度は比較例１と同程度であ
ったが、図７に示すように２ｍｍ程度の粒子が散在する
程度であり、粒子の数も減少しており、膜形状は比較例
１と比べて明らかに改善されていた。また、蛍光Ｘ線に
よる組成分析では、薄膜組成のターゲット組成からのず
れは２０％以内に抑えられていた。
【００１９】
【発明の効果】本発明は、極めて良好な電気特性、例え
ば極めて高い超伝導転移温度や臨界電流密度等を有し、
かつ粒子の生成のない良好な膜形状をする酸化物超伝導
薄膜が得られるため、酸化物超伝導薄膜の積層膜を形成
することが可能であり、デバイス化することができるた
め、工業上極めて有用である。
ば極めて高い超伝導転移温度や臨界電流密度等を有し、
かつ粒子の生成のない良好な膜形状をする酸化物超伝導
薄膜が得られるため、酸化物超伝導薄膜の積層膜を形成
することが可能であり、デバイス化することができるた
め、工業上極めて有用である。
【図１】 本発明のレーザー蒸着装置の一例を示す概略
模式図。
模式図。
【図２】 従来のレーザー蒸着装置の一例を示す概略模
式図。
式図。
【図３】 本発明のレーザー蒸着装置の他の例を示す概
略模式図。
略模式図。
【図４】 本発明のレーザー蒸着装置のその他の例を示
す概略模式図。
す概略模式図。
【図５】 本発明のレーザー蒸着装置に用いることので
きるターゲットホルダーの一例を示す概略模式図。
きるターゲットホルダーの一例を示す概略模式図。
【図６】 本発明の比較例１で得られたＹＢａ2ＣｕＯ7
薄膜の粒子の構造を示す写真。
薄膜の粒子の構造を示す写真。
【図７】 本発明の実施例１で得られたＹＢａ2ＣｕＯ7
薄膜の粒子の構造を示す写真。
薄膜の粒子の構造を示す写真。
１ エキシマレーザー発生装置 ２ 光学ボックス ３ 真空槽 ４ 集光レンズ ５ 紫外光透過窓 ６ ターゲット ７ ターゲットホルダー ８ 基板 ９ 基板ホルダー 10 シャッター 11 シュラウド
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｃ３０Ｂ 25/06 9040−4Ｇ
Claims (6)
- 【請求項１】 目的とするセラミック化合物薄膜の金属
比と同一組成またはほぼ同じ組成のターゲットにエネル
ギービームを照射して基板上にセラミック化合物薄膜を
堆積させる方法において、ターゲットの表面に蒸着雰囲
気ガスを吹き付けることを特徴とする蒸着膜作製法。 - 【請求項２】 ターゲットの原料が、（ａ）少なくとも
一種類の希土類元素、（ｂ）少なくとも一種類のアルカ
リ土類金属および（ｃ）少なくとも一種類の遷移金属元
素を主成分とする酸化物である請求項１記載の蒸着膜作
製法。 - 【請求項３】 ターゲットの原料が、（ａ）少なくとも
一種類の希土類元素、（ｂ）少なくとも一種類のアルカ
リ土類金属および（ｃ）少なくとも一種類の遷移金属元
素を主成分とする酸化物を焼結したのち粉砕した粉末で
ある請求項１記載の蒸着膜作製法。 - 【請求項４】 蒸着雰囲気ガスが酸素、または酸素と不
活性ガスを含有するものである請求項１記載の蒸着膜作
製法。 - 【請求項５】 エネルギービームが紫外レーザー光であ
る請求項１記載の蒸着膜作製法。 - 【請求項６】 ターゲットにエネルギービームを照射し
て基板上に薄膜を堆積させる蒸着膜作製装置において、
ターゲットの表面に蒸着雰囲気ガスを吹きつける手段を
設けていることを特徴とする蒸着膜作製装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9721692A JPH05270830A (ja) | 1992-03-24 | 1992-03-24 | 蒸着膜作製法および蒸着膜作製装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9721692A JPH05270830A (ja) | 1992-03-24 | 1992-03-24 | 蒸着膜作製法および蒸着膜作製装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05270830A true JPH05270830A (ja) | 1993-10-19 |
Family
ID=14186435
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9721692A Pending JPH05270830A (ja) | 1992-03-24 | 1992-03-24 | 蒸着膜作製法および蒸着膜作製装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05270830A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6451391B1 (en) | 1998-09-10 | 2002-09-17 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Thin film formation method |
-
1992
- 1992-03-24 JP JP9721692A patent/JPH05270830A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6451391B1 (en) | 1998-09-10 | 2002-09-17 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Thin film formation method |
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