JPH06944B2 - 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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- JPH06944B2 JPH06944B2 JP7145589A JP7145589A JPH06944B2 JP H06944 B2 JPH06944 B2 JP H06944B2 JP 7145589 A JP7145589 A JP 7145589A JP 7145589 A JP7145589 A JP 7145589A JP H06944 B2 JPH06944 B2 JP H06944B2
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Landscapes
- Physical Vapour Deposition (AREA)
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。
［従来の技術及び課題］ 一般に、スパッタリングやイオンプ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法により形成された酸化アルミニウム薄膜
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
低温で耐食性、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法により形成された酸化アルミニウム薄膜
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
低温で耐食性、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ム
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℃以上に加熱され、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℃以上に加熱され、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、100℃
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、100℃
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か形成される。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か形成される。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５〜30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。
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５〜30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
中でも成膜後でも同等であるが、アモルファス相からγ
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。
中でも成膜後でも同等であるが、アモルファス相からγ
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図を参照して詳細に説明す
る。
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１に
は該容器１内を所定の真空度とするための真空ポンプ２
が連結されている。前記真空容器１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。前記真空容器１内には、該容器１に設けられたＡ
ｒ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Ａｌ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
離マグネット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には真空ポンプ
12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１に
は該容器１内を所定の真空度とするための真空ポンプ２
が連結されている。前記真空容器１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。前記真空容器１内には、該容器１に設けられたＡ
ｒ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Ａｌ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
離マグネット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には真空ポンプ
12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１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、真空ポン
プ２を作動して真空容器１内を例えば１×10-6torr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3.5Å／sec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１ｋＶ、電流密度340
μＡ／cm2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／cm2の条件で
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、真空ポン
プ２を作動して真空容器１内を例えば１×10-6torr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3.5Å／sec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１ｋＶ、電流密度340
μＡ／cm2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／cm2の条件で
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、前述した成膜装置を用い、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3.6μＡ／cm
2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3.6μＡ／cm
2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
回析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。
回析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１に配置された基板
ホルダ６にチタン基板13を保持した後、真空ポンプ２を
作動して真空容器１内を例えば１×10-6torr程度まで排
気した。つづいて、Ａｒイオン源４からＡｒイオンをＡ
ｌ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１Å／secの条件で蒸発させ、同時に酸素ガ
ス供給管７から酸素を１．４×10-6torrの分圧で供給し
た。膜厚が8000Å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200ｋＶ、電流密度22μＡ／cm2の条件で照
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、560℃で
あった。
ホルダ６にチタン基板13を保持した後、真空ポンプ２を
作動して真空容器１内を例えば１×10-6torr程度まで排
気した。つづいて、Ａｒイオン源４からＡｒイオンをＡ
ｌ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１Å／secの条件で蒸発させ、同時に酸素ガ
ス供給管７から酸素を１．４×10-6torrの分圧で供給し
た。膜厚が8000Å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200ｋＶ、電流密度22μＡ／cm2の条件で照
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、560℃で
あった。
本実施例２で形成された薄膜をＸ線回析により結晶性を
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…Ａｒイオン
源、５…Ａｌ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
素イオン源、13…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…Ａｒイオン
源、５…Ａｌ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
素イオン源、13…基板。
Claims (1)
- 【請求項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 JPH0320456A (ja) | 1991-01-29 |
| JPH06944B2 true 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) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH10171516A (ja) | 1996-10-08 | 1998-06-26 | Fanuc Ltd | 数値制御装置および数値制御装置の画面表示，データ入出力方法 |
-
1989
- 1989-03-23 JP JP7145589A patent/JPH06944B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0320456A (ja) | 1991-01-29 |
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