JPH0625834A

JPH0625834A - 気相膜の形成方法

Info

Publication number: JPH0625834A
Application number: JP20320192A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiro Oka; 一宏岡
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1992-07-08
Filing date: 1992-07-08
Publication date: 1994-02-01

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明の目的は、例えば高エネルギービー
ムによる蒸発を用いた真空蒸着法による気相膜の形成に
際して、粗大粒子の発生または粗大粒子の堆積を主体と
する膜形成によりピンホールなどの欠陥が形成されるの
を抑制し、気相膜を緻密化することにある。【構成】本発明に係る気相膜の形成方法は、高エネル
ギービームによる蒸発を用いた真空蒸着法による気相膜
の形成方法において、粗大粒子が発生し易い物質を蒸着
する際に、ターゲットとして異なる構成成分の前記粗大
粒子が発生し易い物質及び完全に蒸気化する物質とを使
用することを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、高エネルギービームに
よる蒸発を用いた真空蒸着法による気相膜の形成方法に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、スパッタリング法や電子ビーム蒸
着法などの物理的蒸着法(ＰＶＤ法)では、蒸発させるタ
ーゲット材は高純度が要求され、高純度パウダーなどの
焼結で作製されたものが一般に用いられている。このた
め、高エネルギービームによる蒸発を用いた真空蒸着法
においても、ターゲット材には焼結材が一般に用いられ
ている。高エネルギービームとして、例えばレーザを用
いた場合にも、例えば特公昭62−230号公報に示される
ように焼結材がターゲットに用いられている。図４は、
このレーザ蒸着装置の概略構成図である。図において、
(1)はターゲット、(2)はレーザ光、(3)はレーザ光を集
光するレンズ、(4)は蒸発物を蒸着する基板、(5)はヒー
タである。なお、(3)はレンズ光を集光するミラーでも
よい。また、(8)はレーザの透過窓、(9)は真空チャン
バ、(10)はレーザの光路を変換・調整するミラー、(11)
はシャッターである。

【０００３】次に、動作について説明する。レーザ光
(2)は、レンズ(3)によって集光され、ターゲット(1)に
照射される。ターゲット(1)は、高エネルギービームで
あるレーザ光(2)により加熱され、ターゲット(1)からは
蒸発物が発生する。その結果、発生した蒸発物が基板
(4)に蒸着される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来の高エネルギービ
ームを用いた真空蒸着法を以下に高エネルギービームと
してレーザ光を用いるレーザ蒸着法を例に説明する。従
来のレーザ蒸着法は以上のように構成されていおり、タ
ーゲットに焼結材が用いられている。しかし、ターゲッ
トとなる焼結材によっては、焼結材の焼結粒径と同等の
大きさ(１ｍｍ〜０.１μｍ)あるいは一桁〜二桁小さい
大きさ(０.０１〜０.１μｍ)のいわゆる粗大粒子が発生
し易い。例えば焼結にバインダーを用いてない高純度の
ＳｉＣ焼結材では、粒径１μｍ以下程度の微細粒(粗大
粒子)が発生する。この原因としては、高エネルギービ
ームの照射によって急速に蒸発粒子が発生したり分解し
てガスが発生したりすることで圧力が急速に高まるた
め、焼結強度が弱い焼結粒界が分断されて爆発的に焼結
粒子が飛散することなどが考えられている。このような
粗大粒子が発生し、膜に付着・堆積すると、膜表面の平
坦さが損なわれたり、膜に隙間(いわゆるピンホール)が
残存したポーラスな構造となり易くなるため膜の強度や
基板との付着力が損なわれたりする。

【０００５】このため、膜特性に影響を与えない組成の
バインダーを添加して焼結したターゲット材を用いたり
することなどで粗大粒子の発生を抑制するよう試みられ
ているが、粗大粒子発生を完全に抑制することはできな
い。これは、現在用いられているバインダーの材質や添
加量では発生を抑制するという考え方で粗大粒子を少な
くするのには限界があることを示している。

【０００６】本発明は、係る問題点を解決するためにな
されたもので、例えば高エネルギービームによる蒸発を
用いた真空蒸着法による気相膜の形成に際して、粗大粒
子の発生または粗大粒子の堆積を主体とする膜形成によ
りピンホールなどの欠陥が形成されるのを抑制し、気相
膜を緻密化することを目的とするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明に係る気相膜の形
成方法は、高エネルギービームによる蒸発を用いた真空
蒸着法による気相膜の形成方法において、粗大粒子が発
生し易い物質を蒸着する際に、ターゲットとして異なる
構成成分の前記粗大粒子が発生し易い物質及び完全に蒸
気化する物質とを使用することを特徴とする。

【０００８】更に、本発明に係る別の気相膜の形成方法
は、高エネルギービームによる蒸発を用いた真空蒸着法
による気相膜の形成方法において、粗大粒子が発生し易
い物質を蒸着する際に、前記粗大粒子が発生し易い物質
と完全に蒸気化する物質とを混合して作製した蒸発用タ
ーゲットを使用することを特徴とする。

【０００９】また、本発明に係る更に別の気相膜の形成
方法は、高エネルギービームによる蒸発を用いた真空蒸
着法による気相膜の形成方法において、粗大粒子が発生
し易い状態に形成された蒸発用ターゲットを用いて蒸着
する際に、主に同じ物質で構成され、かつ完全に蒸気化
し易い状態に形成された蒸発用ターゲットを同時に蒸着
することを特徴とする。

【００１０】

【作用】上記のように本発明により、高エネルギービー
ムの照射による粗大粒子の発生または粗大粒子の堆積を
主体とする気相膜の形成によりピンホールなどの欠陥が
形成されるのを抑制して膜を緻密化でき、気相膜の強度
や基板との付着力を向上できる。

【００１１】更に、粗大粒子が発生し易い物質を蒸着す
る際に、粗大粒子が発生し易い物質を完全に蒸気化する
物質と混合して作製した蒸発用ターゲットを用いれば、
蒸発用ターゲットを別々に容易して蒸発させる場合２本
必要な照射ビームが１本で済み、かつ蒸着する構成も簡
略化できるので、装置作製のコストやランニングコスト
が低減することもできる。

【００１２】また、完全に蒸気化し易い状態の蒸発用タ
ーゲットを形成する製造コストが高い物質(例えばＳｉ
Ｃ、ＣｕＯ、ＴｉＯ₂、ＳｒＴｉＯ₃などの単結晶)を蒸
着する際に、製造コストが低い粗大粒子が発生し易い状
態に形成された蒸発用ターゲットを主に用い、かつ完全
に蒸気化し易い状態の蒸発用ターゲットを補助的に用い
ることができるので、気相膜の強度や基板との付着力の
高い気相膜をより安く製造できる。

【００１３】

【実施例】以下、本発明方法を詳述する。実施例１．図１は、本発明の一実施例を示す気相膜の形
成方法を示す図であり、即ち、高エネルギービームに例
えばレーザを用いた場合に、真空中でレーザを粗大粒子
が発生し易い物質の蒸発用ターゲットに照射して蒸発さ
せ蒸着する際に、前記ターゲットと異なる構成成分の完
全に蒸気化する物質の蒸発用ターゲットにも同時に照射
して同時に蒸着する方法の一例を示す図であり、(1-a)
は粗大粒子が発生し易い物質の蒸発用ターゲット、(1-
b)は完全に蒸気化する物質の蒸発用ターゲットを示す図
である。図において、(2-a)は蒸発用ターゲット(1-a)に
照射するレーザ光、(2-b)は蒸発用ターゲット(1-b)に照
射するレーザ光を示す。また、(12-a)はターゲット(1-
a)から発生する粗大粒子、(13-a)はターゲット(1-a)か
ら発生する粗大粒子以外の主に蒸気化した蒸発粒子、(1
3-b)はターゲット(1-b)から発生する主に完全に蒸気化
した蒸発粒子を示す。なお、(14)は基板(4)上に形成さ
れる気相膜である。

【００１４】図１に示すように、蒸発用ターゲット(1-
a)から発生した粗大粒子が多い蒸発粒子と同時に蒸発用
ターゲット(1-b)から発生する蒸気化した蒸発粒子を堆
積させるので、気相膜を緻密化することができる。

【００１５】この場合、レーザ光(2-a)とレーザ光(2-b)
の照射条件は独立に設定できるので、膜の緻密度をより
最適化するために、それぞれの蒸発用ターゲット(1-
a)、(1-b)からの蒸発量や蒸発時間を任意に設定でき
る。この蒸発量や蒸発時間の設定は連続的でも間欠的で
もよい。この結果として、成膜初期のみ膜を緻密化して
膜の付着力を高め、膜の上層は粗大粒子を主体とするポ
ーラスな膜にすることも可能である。あるいは、その繰
り返しや逆の積み重ねにより、緻密度を多層化させた膜
や傾斜させた膜の形成も可能である。

【００１６】また、この方法によれば、緻密度だけでな
く膜の組成分布なども制御できるので、組成の傾斜膜の
形成も可能である。

【００１７】更に、レーザ光(2-a)とレーザ光(2-b)の種
類を変えてもよく、また、レーザ光以外の高エネルギー
ビーム、例えば電子ビームやイオンビームを用いること
もできる。

【００１８】なお、蒸発用ターゲット(1-a)の材質すな
わち粗大粒子の発生し易い物質としては、ＳｉＣ、Ｓｉ
₃Ｎ₄、ＡｌＮ、ＴｉＮなどの分解・昇華性物質や酸化銅
(ＣｕＯ)、酸化ビスマス(Ｂｉ₂Ｏ₃)、酸化チタン(Ｔｉ
Ｏ₂)などの分解時にガスを発生し易い物質(２ＣｕＯ→
Ｃｕ₂Ｏ＋１／２Ｏ₂など)が挙げられる。また、これら
の物質を主成分とする混合物あるいは多成分の化合物の
焼結体でも粗大粒子が発生し易い(例えばＳｒＴｉＯ₃、
ＢａＴｉＯ₃、ＰＺＴなど)。また、どのような物質で
も、焼結体でその結合強度が弱い場合、例えばバインダ
ーを混ぜない高純度の場合には粗大粒子が発生し易い。
また、焼結粒子が細かい場合にも粗大粒子が発生し易
い。

【００１９】また、蒸発用ターゲット(1-b)の材質すな
わち完全に蒸気化し易いものとしては、ＳｉＯ₂、Ａｌ₂
Ｏ₃、ＭｇＯ、ＺｎＯなどが挙げられる。特に、高エネ
ルギービームの照射を受けても結晶粒のない溶融体の状
態で安定に存在できるＳｉＯ₂では完全に緻密な膜が形
成できる。また、金属単体または金属複組成物は、完全
に蒸気化し易い。

【００２０】上述のような実施態様によれば、例えばＳ
ｉＣとＳｉＯ₂の組み合わせ、Ｓｉ₃Ｎ₄とＳｉＯ₂の組み
合わせ、ＣｕＯとＡｌ₂Ｏ₃の組み合わせ、ＡｌＮとＡｌ
₂Ｏ₃の組み合わせ、ＴｉＮとＴｉの組み合わせ、Ｂｉ₂
Ｏ₃とＺｎＯの組み合わせ等、様々な組み合わせで緻密
な気相膜が形成できる。

【００２１】更に、高エネルギービームに例えばレーザ
を用いた場合に、粗大粒子が発生し易い状態に形成され
た蒸発用ターゲット(1-a)と、主に蒸発用ターゲット(1-
a)と同じ物質で構成されかつ完全に蒸気化し易い状態に
形成された蒸発用ターゲット(1-b)とを同時に蒸着する
ことによっても、蒸発用ターゲット(1-a)から発生した
粗大粒子が多い蒸発粒子と同時に蒸発用ターゲット(1-
b)から発生する完全に蒸気化した蒸発粒子を堆積させる
ことができるので、得られる気相膜を緻密化することが
できる。

【００２２】このため、蒸発用ターゲット(1-b)の製造
が難しい場合や製造コストの高い場合、蒸発用ターゲッ
ト(1-b)のみを用いなくても、蒸発用ターゲット(1-b)に
比べて製造が容易または製造コストの低い蒸発用ターゲ
ット(1-a)を主に用い、蒸発用ターゲット(1-b)を補助的
に用いて成膜を行って気相膜を緻密化できるので、気相
膜の強度や基板との付着力の高い気相膜をより安く製造
できる。

【００２３】例えば、ＳｉＣの単結晶ターゲットであれ
ば、粗大粒子は発生しにくいが製造はきわめて困難であ
る。そこで、ＳｉＣの焼結ターゲットを蒸発用ターゲッ
ト(1-a)とし、ＳｉＣの単結晶を蒸発用ターゲット(1-b)
として併用し、蒸発用ターゲット(1-b)を補助的に使用
することにより上記のような効果が得られる。

【００２４】更に、焼結ターゲットで比較的蒸気化し易
いＡｌ₂Ｏ₃やＭｇＯでも高価な単結晶ターゲットや溶融
凝固ターゲットを蒸発用ターゲット(1-b)として用いる
ことで、安価に気相膜の緻密化が実現できるなど上記の
ような効果が得られる。

【００２５】実施例２．図２は、本発明の更に他の実施
例を示す気相膜の形成方法を示す図であり、即ち、高エ
ネルギービームに例えばレーザ光を用いた場合に、粗大
粒子が発生し易い物質に完全に蒸気化する物質を混合し
て作製した蒸発用ターゲットを用いる方法の一例を示す
図である。図において、(1-c)は粗大粒子が発生し易い
物質に完全に蒸気化する物質を混合して作製した蒸発用
ターゲットを示す。また、(12-c)はターゲット(1-c)か
ら発生する粗大粒子、(13-c)はターゲット(1-c)から発
生する粗大粒子以外の主に蒸気化した蒸発粒子を示す。

【００２６】図２に示すように、蒸発用ターゲット(1-
c)からは、発生した粗大粒子が多い蒸発粒子(12-c)と同
時に、完全に蒸気化したものが多い蒸発粒子(13-c)を堆
積させるので、膜を緻密化することができる。

【００２７】また、例えば蒸気化し易い成分の比率が多
い場合や粗大粒子化し易い物質に対して蒸気化し易い成
分がバインダー的作用を有する場合など蒸発用ターゲッ
ト(1-c)の作製条件によっては、完全に蒸気化し易い成
分を混合していることで粗大粒子の発生を抑制する場合
があり、この場合には、ピンホールなどの欠陥が形成さ
れにくくなるので、膜をより一層緻密化することができ
る。

【００２８】更に、粗大粒子が発生し易い物質のターゲ
ットは、焼結粒の焼結強度が低い場合が多いため、照射
する高エネルギービームのエネルギー密度が大きすぎる
と熱衝撃などによりターゲットが破壊してしまうことが
あった。しかし、本発明により蒸気化し易い物質を混合
したターゲットでは、例えば粒界の結合強度を上げるた
めに適温、適圧下で焼結する場合のように、蒸発用ター
ゲット(1-c)の作製条件によっては完全に蒸気化し易い
成分が混合していることでターゲットが破壊されにくく
なる場合があり、この場合にはより大きなエネルギー密
度の照射により蒸着速度を大きくでき、成膜の高速化が
可能となる。

【００２９】図３(ａ)は、例えばＳｉＣにＳｉＯ₂を重
量パーセントでＳｉＣとＳｉＯ₂の比率が１：１になる
ように混合し、例えば１５００〜１９００℃の温度で例
えば常圧あるいは加圧しながら焼結した蒸発用ターゲッ
ト(1-c)として、ＣＯ₂レーザ光を１００Ｗの出力、０.
６ｍｍのスポット径で集光照射して蒸着した場合に得ら
れる膜の断面(研磨面)の走査電子顕微鏡写真である。

【００３０】図３において、層Ｉが蒸着膜であり、下部
の領域IIは膜を形成した基板である。図３(ｂ)は、例え
ばＳｉＣのみの蒸発用ターゲットに、例えば図３(ａ)の
場合と同様の条件で蒸着した場合に得られる膜の断面
(研磨面)の走査電子顕微鏡写真の一例である。図におい
て、図３(ｂ)の層IIIがＳｉＣの蒸着膜で、この場合に
は膜の付着力を確保するために別の物質の層IVをバッフ
ァー膜として形成してある。下部の領域IIは膜を形成し
た基板である。更に、下部の領域IIは、図３(ａ)と同じ
く膜を形成した基板である。

【００３１】図３に示すように、粗大粒子の発生し易い
物質ＳｉＣに完全に蒸気化する物質ＳｉＯ₂を混合し焼
結した蒸発用ターゲットを用いて膜を蒸着すれば［図３
(ａ)、層Ｉ］、粗大粒子の発生し易い物質ＳｉＣのみで
膜を蒸着した場合［図３(ｂ)、層III］に比べて膜が緻
密にできる。

【００３２】本実施例では、ＳｉＣとＳｉＯ₂の比率が
１：１の場合の膜を一例に示したが、通常１：５〜５：
１の範囲内例えば１：５、１：２、２：１、５：１など
でも、同様の効果の傾向が得られる。この場合、比率に
よって膜の緻密さも異なるので、比率を変えることで所
望の緻密度を得ることもできる。なお、ＳｉＣ：ＳｉＯ
₂＝１：５に近い程蒸着速度は速くなり、膜強度は５：
１に近くなる程大きくなる。

【００３３】更に、ここではＳｉＣとＳｉＯ₂の組み合
わせの一例のみを示したが、他の物質の組み合わせでも
同様の効果が得られる。例えばＳｉ₃Ｎ₄とＳｉＯ₂、Ｔ
ｉＮとＴｉ、ＡｌＮとＡｌ₂Ｏ₃、ＭｏＳ₂とＭｏなど様
々な組み合わせで同様の効果が得られる。

【００３４】

【発明の効果】本発明は、以上説明したように構成され
ているので、以下に記載するような効果を有する：高エ
ネルギービームの照射による蒸着では膜を緻密化できに
くい物質でも、膜を緻密化できるので、膜の強度や基板
との付着力を向上できる。更に、その場合に完全に蒸気
化する物質と混合して作製した蒸発用ターゲットを用い
れば、照射ビーム数が１本で済み、かつ蒸着する構成も
簡略化できるので、装置作製のコストやランニングコス
トが低減できる。また、完全に蒸気化し易い状態の蒸発
用ターゲットの製造コストが高い物質の場合に、製造コ
ストが低い粗大粒子が発生し易い状態に形成された蒸発
用ターゲットを主に用い、かつ完全に蒸気化し易い状態
の蒸発用ターゲットを補助的に用いても緻密な膜が形成
できるので、膜の強度や基板との付着力の高い膜をより
安く製造できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１を示す気相膜の形成方法を示
す図であり、高エネルギービームに例えばレーザ光を用
い、粗大粒子が発生し易い物質を蒸着する際に、完全に
蒸気化する物質を同時に蒸着することを示す図である。

【図２】本発明の実施例２を示す気相膜の形成方法を示
す図であり、高エネルギービームに例えばレーザ光を用
い、粗大粒子が発生し易い物質を蒸着する際に、完全に
蒸気化する物質と混合して作製した蒸発用ターゲットを
用いることを示す図である。

【図３】本発明の実施例２において、粗大粒子の発生し
易い物質ＳｉＣに完全に蒸気化する物質ＳｉＯ₂を混合
し焼結したＳｉＣとＳｉＯ₂の比率が１：１の蒸発用タ
ーゲットを用いて蒸着した膜の断面(研磨面)の走査電子
顕微鏡写真の一例を示す図である。

【図４】従来の高エネルギービームを用いた蒸着法の一
例で、例えば高エネルギービームに例えばレーザ光を用
いたレーザ蒸着装置の概略構成図である。

【符号の説明】

１ａ、１ｂ、１ｃ蒸発用ターゲット２ａ、２ｂ、２ｃレーザ光４基板１４気相膜

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成５年２月１日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】発明の詳細な説明

【補正方法】変更

【補正内容】

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【０００２】

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来の高エネルギービ
ームを用いた真空蒸着法を以下に高エネルギービームと
してレーザ光を用いるレーザ蒸着法を例に説明する。従
来のレーザ蒸着法は以上のように構成されていおり、タ
ーゲットに焼結材が用いられている。しかし、ターゲッ
トとなる焼結材によっては、焼結材の焼結粒径と同等の
大きさ(１ｍｍ〜０.１μｍ)あるいは一桁〜二桁小さい
大きさ(０.０１〜０.１μｍ)のいわゆる粗大粒子が発生
し易い。例えば焼結にバインダーを用いていない高純度
のＳｉＣ焼結材では、粒径１μｍ以下程度の微細粒(粗
大粒子)が発生する。この原因としては、高エネルギー
ビームの照射によって急速に蒸発粒子が発生したり分解
してガスが発生したりすることで圧力が急速に高まるた
め、焼結強度が弱い焼結粒界が分断されて爆発的に焼結
粒子が飛散することなどが考えられている。このような
粗大粒子が発生し、膜に付着・堆積すると、膜表面の平
坦さが損なわれたり、膜に隙間(いわゆるピンホール)が
残存したポーラスな構造となり易くなるため膜の強度や
基板との付着力が損なわれたりする。

【０００７】

【００１０】

【００１１】更に、粗大粒子が発生し易い物質を蒸着す
る際に、粗大粒子が発生し易い物質を完全に蒸気化する
物質と混合して作製した蒸発用ターゲットを用いれば、
蒸発用ターゲットを別々に容易して蒸発させる場合２本
必要な照射ビームが１本で済み、かつ蒸着する構成も簡
略化できるので、装置作製のコストやランニングコスト
を低減することもできる。

【００１３】

【００１９】また、蒸発用ターゲット(1-b)の材質すな
わち完全に蒸気化し易いものとしては、ＳｉＯ₂、Ａｌ₂
Ｏ₃、ＭｇＯ、ＺｎＯなどが挙げられる。特に、高エネ
ルギービームの照射を受けても結晶粒のない溶融体の状
態で安定に存在できるＳｉＯ₂では完全に緻密な膜が形
成できる。また、金属単体または金属複組成物例えばＡ
ｌ−Ｓｉ、Ａｌ−Ｔｉ、Ｓｉ−Ｔｉ、Ｔｉ−Ｐｔなど
は、完全に蒸気化し易い。

【００２１】例えば、ＳｉＣとＳｉＯ₂の組み合わせで
は、ＳｉＣに対してＳｉＯ₂の重量比率(パーセント)が
０.２〜２０倍の範囲になるように蒸発させて形成する
ことができる。

【００２２】更に、高エネルギービームに例えばレーザ
を用いた場合に、粗大粒子が発生し易い状態に形成され
た蒸発用ターゲット(1-a)と、主に蒸発用ターゲット(1-
a)と同じ物質で構成されかつ完全に蒸気化し易い状態に
形成された蒸発用ターゲット(1-b)とを同時に蒸着する
ことによっても、蒸発用ターゲット(1-a)から発生した
粗大粒子が多い蒸発粒子と同時に蒸発用ターゲット(1-
b)から発生する完全に蒸気化した蒸発粒子を堆積させる
ことができるので、得られる気相膜を緻密化することが
できる。

【００２３】このため、蒸発用ターゲット(1-b)の製造
が難しい場合や製造コストの高い場合、蒸発用ターゲッ
ト(1-b)のみを用いなくても、蒸発用ターゲット(1-b)に
比べて製造が容易または製造コストの低い蒸発用ターゲ
ット(1-a)を主に用い、蒸発用ターゲット(1-b)を補助的
に用いて成膜を行って気相膜を緻密化できるので、気相
膜の強度や基板との付着力の高い気相膜をより安く製造
できる。ここで、補助的というのは、例えば膜の厚さや
組織などは蒸発用ターゲット(1-a)の蒸発物質で形成
し、その際形成される粗大粒子間の隙間などを蒸発用タ
ーゲット(1-b)の蒸発粒子で埋めて構成していくという
ことである。

【００２４】例えば、ＳｉＣの単結晶ターゲットであれ
ば、粗大粒子は発生しにくいが製造はきわめて困難であ
る。そこで、ＳｉＣの焼結ターゲットを蒸発用ターゲッ
ト(1-a)とし、ＳｉＣの単結晶を蒸発用ターゲット(1-b)
として併用し、蒸発用ターゲット(1-b)を補助的に使用
することにより上記のような効果が得られる。

【００２５】更に、焼結ターゲットで比較的蒸気化し易
いＡｌ₂Ｏ₃やＭｇＯでも高価な単結晶ターゲットや溶融
凝固ターゲットを蒸発用ターゲット(1-b)として用いる
ことで、安価に気相膜の緻密化が実現できるなど上記の
ような効果が得られる。

【００２６】実施例２．図２は、本発明の更に他の実施
例を示す気相膜の形成方法を示す図であり、即ち、高エ
ネルギービームに例えばレーザ光を用いた場合に、粗大
粒子が発生し易い物質に完全に蒸気化する物質を混合し
て作製した蒸発用ターゲットを用いる方法の一例を示す
図である。図において、(1-c)は粗大粒子が発生し易い
物質に完全に蒸気化する物質を混合して作製した蒸発用
ターゲットを示す。また、(12-c)はターゲット(1-c)か
ら発生する粗大粒子、(13-c)はターゲット(1-c)から発
生する粗大粒子以外の主に蒸気化した蒸発粒子を示す。

【００２７】図２に示すように、蒸発用ターゲット(1-
c)からは、発生した粗大粒子が多い蒸発粒子(12-c)と同
時に、完全に蒸気化したものが多い蒸発粒子(13-c)を堆
積させるので、膜を緻密化することができる。

【００２８】また、例えば蒸気化し易い成分の比率が多
い場合や粗大粒子化し易い物質に対して蒸気化し易い成
分がバインダー的作用を有する場合など蒸発用ターゲッ
ト(1-c)の作製条件によっては、完全に蒸気化し易い成
分を混合していることで粗大粒子の発生を抑制する場合
があり、この場合には、ピンホールなどの欠陥が形成さ
れにくくなるので、膜をより一層緻密化することができ
る。

【００２９】更に、粗大粒子が発生し易い物質のターゲ
ットは、焼結粒の焼結強度が低い場合が多いため、照射
する高エネルギービームのエネルギー密度が大きすぎる
と熱衝撃などによりターゲットが破壊してしまうことが
あった。しかし、本発明により蒸気化し易い物質を混合
したターゲットでは、例えば粒界の結合強度を上げるた
めに適温、適圧下で焼結する場合のように、蒸発用ター
ゲット(1-c)の作製条件によっては完全に蒸気化し易い
成分が混合していることでターゲットが破壊されにくく
なる場合があり、この場合にはより大きなエネルギー密
度の照射により蒸着速度を大きくでき、成膜の高速化が
可能となる。

【００３０】図３(ａ)は、例えばＳｉＣにＳｉＯ₂を重
量パーセントでＳｉＣとＳｉＯ₂の比率が１：１になる
ように混合し、例えば１５００〜１９００℃の温度で例
えば常圧あるいは加圧(例えば１気圧)しながら焼結した
蒸発用ターゲット(1-c)として、ＣＯ₂レーザ光を１００
Ｗの出力、０.６ｍｍのスポット径で３分間集光照射し
て蒸着した場合に得られる膜の断面(研磨面)の走査電子
顕微鏡写真である。なお、基板としては黄銅板あるいは
Ｓｉ板を使用し、基板の温度を２５０℃とし、得られた
気相膜の厚さは６μｍであった。

【００３１】図３において、層Ｉが蒸着膜であり、下部
の領域IIは膜を形成した基板である。図３(ｂ)は、例え
ばＳｉＣのみの蒸発用ターゲットに、例えば図３(ａ)の
場合と同様の条件で蒸着した場合に得られる膜の断面
(研磨面)の走査電子顕微鏡写真の一例である。図におい
て、図３(ｂ)の層IIIがＳｉＣの蒸着膜で、この場合に
は膜の付着力を確保するために別の物質の層IVをバッフ
ァー膜として形成してある。下部の領域IIは膜を形成し
た基板である。更に、下部の領域IIは、図３(ａ)と同じ
く膜を形成した基板である。

【００３２】図３に示すように、粗大粒子の発生し易い
物質ＳｉＣに完全に蒸気化する物質ＳｉＯ₂を混合し焼
結した蒸発用ターゲットを用いて膜を蒸着すれば［図３
(ａ)、層Ｉ］、粗大粒子の発生し易い物質ＳｉＣのみで
膜を蒸着した場合［図３(ｂ)、層III］に比べて膜が緻
密にできる。

【００３３】本実施例では、ＳｉＣとＳｉＯ₂の比率が
１：１の場合の膜を一例に示したが、通常１：５〜５：
１の範囲内例えば１：５、１：２、２：１、５：１など
でも、同様の効果の傾向が得られる。この場合、比率に
よって膜の緻密さも異なるので、比率を変えることで所
望の緻密度を得ることもできる。なお、ＳｉＣ：ＳｉＯ
₂＝１：５に近い程蒸着速度は速くなり、膜強度は５：
１に近くなる程大きくなる。

【００３４】この実施態様において、蒸発用ターゲット
(1-c)として使用できる焼結体としてはＳｉＣとＳｉ
Ｏ₂、ＳｉＮ₃とＳｉＯ₂、ＴｉＮとＴｉ、ＡｌＮとＡｌ₂
Ｏ₃、ＭｏＳ₂とＭｏの組み合わせなどにより得られた焼
結体を例示することができる。例えば、ＳｉＣとＳｉＯ
₂の組み合わせでは、ＳｉＣに対するＳｉＯ₂の重量比率
(パーセント)が０.１〜１０倍の範囲になるように焼結
体を作製することが好ましい。

【００３５】なお、実施例１においても、例えば次のよ
うな条件で膜を形成すると、図３(ａ)と同様の膜が得ら
れた。例えば、ターゲット(1-a)としてＳｉＣを、ター
ゲット(1-b)としてＳｉＯ₂を用い、ターゲット(1-a)に
はＣＯ₂レーザ光を１００Ｗの出力で、ターゲット(1-b)
にはＣＯ₂レーザ光を５０Ｗの出力でそれぞれスポット
径０.６ｍｍと０.８ｍｍで２分間集光照射して蒸着し
た。この場合、基板は黄銅板またはＳｉ板で、基板温度
は２５０℃とした。得られた膜は７μｍであり、様相は
図３(ａ)と同様であった。

【００３６】更に、ここではＳｉＣとＳｉＯ₂の組み合
わせの一例のみを示したが、他の物質の組み合わせでも
同様の効果が得られる。例えばＳｉ₃Ｎ₄とＳｉＯ₂、Ｔ
ｉＮとＴｉ、ＡｌＮとＡｌ₂Ｏ₃、ＭｏＳ₂とＭｏなど様
々な組み合わせで同様の効果が得られる。

【００３７】

【発明の効果】本発明は、以上説明したように構成され
ているので、以下に記載するような効果を有する：高エ
ネルギービームの照射による蒸着では膜を緻密化できに
くい物質でも、膜を緻密化できるので、膜の強度や基板
との付着力を向上できる。更に、その場合に完全に蒸気
化する物質と混合して作製した蒸発用ターゲットを用い
れば、照射ビーム数が１本で済み、かつ蒸着する構成も
簡略化できるので、装置作製のコストやランニングコス
トが低減できる。また、完全に蒸気化し易い状態の蒸発
用ターゲットの製造コストが高い物質の場合に、製造コ
ストが低い粗大粒子が発生し易い状態に形成された蒸発
用ターゲットを主に用い、かつ完全に蒸気化し易い状態
の蒸発用ターゲットを補助的に用いても緻密な膜が形成
できるので、膜の強度や基板との付着力の高い膜をより
安く製造できる。 ─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成５年３月５日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】図面の簡単な説明

【補正方法】変更

【補正内容】

【図面の簡単な説明】

【図３】本発明の実施例２において、粗大粒子の発生し
易い物質ＳｉＣに完全に蒸気化する物質ＳｉＯ₂を混合
し焼結したＳｉＣとＳｉＯ₂の比率が１：１の蒸発用タ
ーゲットを用いて蒸着した膜の断面(研磨面)の粒子構造
を示す走査電子顕微鏡写真の一例を示す図である。

【符号の説明】１ａ、１ｂ、１ｃ蒸発用ターゲット２ａ、２ｂ、２ｃレーザ光４基板１４気相膜

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】高エネルギービームによる蒸発を用いた
真空蒸着法による気相膜の形成方法において、粗大粒子
が発生し易い物質を蒸着する際に、ターゲットとして異
なる構成成分の前記粗大粒子が発生し易い物質及び完全
に蒸気化する物質とを使用することを特徴とする気相膜
の形成方法。
【請求項２】高エネルギービームによる蒸発を用いた
真空蒸着法による気相膜の形成方法において、粗大粒子
が発生し易い物質を蒸着する際に、前記粗大粒子が発生
し易い物質と完全に蒸気化する物質とを混合して作製し
た蒸発用ターゲットを使用することを特徴とする気相膜
の形成方法。
【請求項３】高エネルギービームによる蒸発を用いた
真空蒸着法による気相膜の形成方法において、粗大粒子
が発生し易い状態に形成された蒸発用ターゲットを用い
て蒸着する際に、主に同じ物質で構成され、かつ完全に
蒸気化し易い状態に形成された蒸発用ターゲットを同時
に蒸着することを特徴とする気相膜の形成方法。