JPS6230871A - ハロゲンガス含有薄膜の作製法 - Google Patents
ハロゲンガス含有薄膜の作製法Info
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- JPS6230871A JPS6230871A JP60169706A JP16970685A JPS6230871A JP S6230871 A JPS6230871 A JP S6230871A JP 60169706 A JP60169706 A JP 60169706A JP 16970685 A JP16970685 A JP 16970685A JP S6230871 A JPS6230871 A JP S6230871A
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- halogen
- gas
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- halogen gas
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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、ハロゲンガスおよびハロゲン化合物ガスを反
応性ガスとして使用し、ハロゲンガスを含有する薄膜を
製造する方法に関し、各種結晶構造(アモルファス、ア
モルファス+結晶相、結晶相、準安定相)を有する*a
および各種磁性材料(強磁性体、最も多い反強磁性体、
メタ磁性体、絶縁性強磁性体等)や透光性薄膜を製造す
る方法に関する。
応性ガスとして使用し、ハロゲンガスを含有する薄膜を
製造する方法に関し、各種結晶構造(アモルファス、ア
モルファス+結晶相、結晶相、準安定相)を有する*a
および各種磁性材料(強磁性体、最も多い反強磁性体、
メタ磁性体、絶縁性強磁性体等)や透光性薄膜を製造す
る方法に関する。
[従来の技術]
各種成膜技術による各種化合物薄膜は、近年大幅な需要
増を示しており、水素化物、ホウ化物、炭化物、窒化物
、酸化物、硫化物などの化合物薄膜も各種ガス雰囲気中
、各種化合物ターゲットを使用して容易につくられ、で
いる。
増を示しており、水素化物、ホウ化物、炭化物、窒化物
、酸化物、硫化物などの化合物薄膜も各種ガス雰囲気中
、各種化合物ターゲットを使用して容易につくられ、で
いる。
金属、合金の成膜は、使用する原料、ターゲットの形状
の加工が容易であり、どのような装置を使用しても広く
行イ≧われでいるが、化合物の成膜技術は含有されろ)
J’−)、丸索1)3よび軽元素の種類により、その作
製方法は全<1Ir1.なる。
の加工が容易であり、どのような装置を使用しても広く
行イ≧われでいるが、化合物の成膜技術は含有されろ)
J’−)、丸索1)3よび軽元素の種類により、その作
製方法は全<1Ir1.なる。
化合物の成膜技術の中でも代表的な「rスパッタリング
を例に取ると、長所としては、Si 02 、Al 2
03、Si 3 N4 、Ti 02、ガラスなど各種
ターゲットを使用して蒸気圧の低い絶縁体の薄膜が作製
でき、また、反応性スパッタリングが容易であることで
ある。
を例に取ると、長所としては、Si 02 、Al 2
03、Si 3 N4 、Ti 02、ガラスなど各種
ターゲットを使用して蒸気圧の低い絶縁体の薄膜が作製
でき、また、反応性スパッタリングが容易であることで
ある。
[発明が解決しようとする問題点]
しかしながら、ガス元素および軽元素を含有する際の問
題点としては、第一にターゲットの作製と、その加工性
と価格である。ターゲットは相当の面積と厚さを必要と
し、さらに形状も制約される。化合物には多種多様の性
質を持っているものが多く、目的とする形状に成形する
ことは、必ずしも容易でないし、製作費も高価である。
題点としては、第一にターゲットの作製と、その加工性
と価格である。ターゲットは相当の面積と厚さを必要と
し、さらに形状も制約される。化合物には多種多様の性
質を持っているものが多く、目的とする形状に成形する
ことは、必ずしも容易でないし、製作費も高価である。
第二には成膜時における組成の変動である。成膜の過程
で、化合物は原子分子に分解されることが多く、その時
蒸気圧の高い分子、活性度の異なる分子は1JIl!の
中に全部組み込まれることにはならず、ある組成(主に
ガス元素であるが)が欠乏することになる。
で、化合物は原子分子に分解されることが多く、その時
蒸気圧の高い分子、活性度の異なる分子は1JIl!の
中に全部組み込まれることにはならず、ある組成(主に
ガス元素であるが)が欠乏することになる。
ところで、ハロゲン元素は以前からフッ化物として冶金
の融剤に使用されていたが、金属中に含有することはほ
とんどなかった元素である。
の融剤に使用されていたが、金属中に含有することはほ
とんどなかった元素である。
ハロゲン元素は電気陰性度、電子親和度が高く、あらゆ
る元素の中で最も化学的に活性である。
る元素の中で最も化学的に活性である。
その強力な酸化力はすべての元素とさまざまな化合物を
つくることができ、Xe 、 Krなどの不活性ガスと
も化合物をつくることができる。
つくることができ、Xe 、 Krなどの不活性ガスと
も化合物をつくることができる。
そのため、それ自身の毒性は勿論であるが、激しい反応
性のために起る爆発、発火などが使用上問題となり、ハ
ロゲンガス単体の使用はほとんど行なわれていない。そ
のため、本発明によるハロゲンガス含有薄膜の作製方法
が見出された。
性のために起る爆発、発火などが使用上問題となり、ハ
ロゲンガス単体の使用はほとんど行なわれていない。そ
のため、本発明によるハロゲンガス含有薄膜の作製方法
が見出された。
[問題点を解決するための手段]
本発明は、各種成膜法において、反応性ガスとしてハロ
ゲンガスを用い、該ハロゲンガスをハロゲンおよび1」
、N、O,He 、Ne 、 Ar、)(r 、 Xe
SRn以外の元素の1種又は2種以上のイオンと反応
させて、サブストレート上に下記組成の7a膜を成膜さ
せることを特徴とするハロゲンガス含有:a膜の作製法
である。
ゲンガスを用い、該ハロゲンガスをハロゲンおよび1」
、N、O,He 、Ne 、 Ar、)(r 、 Xe
SRn以外の元素の1種又は2種以上のイオンと反応
させて、サブストレート上に下記組成の7a膜を成膜さ
せることを特徴とするハロゲンガス含有:a膜の作製法
である。
RXMloo−X
(ただし、Rはハロゲン元素であり、F、CI、Sr、
Iのいずれか1種又は2種以上、Mは、ハロゲンおよび
H,N、O、ト1e SNe SAr、Kr 、Xe、
Rn以外の元素の1種又は2種以上であり、0.1≦X
≦80a t%である。)すなわち、本発明は、ハロゲ
ンガスを使った反応性成膜法ということができ、ハロゲ
ン化合物の組成比を適当に制御して目的とする結晶構造
、物性を得るものである。
Iのいずれか1種又は2種以上、Mは、ハロゲンおよび
H,N、O、ト1e SNe SAr、Kr 、Xe、
Rn以外の元素の1種又は2種以上であり、0.1≦X
≦80a t%である。)すなわち、本発明は、ハロゲ
ンガスを使った反応性成膜法ということができ、ハロゲ
ン化合物の組成比を適当に制御して目的とする結晶構造
、物性を得るものである。
ここで反応性成膜法を定義すると「それによって生成さ
れる化合物薄膜の少なくとも1つの組成は気相となって
いる状態で行なわれる成膜技術」となる。
れる化合物薄膜の少なくとも1つの組成は気相となって
いる状態で行なわれる成膜技術」となる。
本発明になるハロゲンガス反応性成膜法の中でも代表的
なスパッタリングについて説明する。
なスパッタリングについて説明する。
反応性スパッタリングの金属原子と反応性ガスが化合す
る場所は、一般にはターゲットと基板上で起こると考え
られている。ターゲット上でのスパッタリングは物理ス
パッタリングと化学スパッタリングに分けられる。物理
スパッタリングとは、数+eV以上の運動エネルギーを
持つ入射粒子により、固体表面近傍の試料原子が入射イ
オンの持つエネルギーの一部を得て、空間に放出される
ことを言う。化学スパッタリングは入射粒子がターゲッ
ト物質と反応を生じ、ターゲットから飛び出す物質が入
射粒子とターゲット物質との化合物になる現染を呼ぶ。
る場所は、一般にはターゲットと基板上で起こると考え
られている。ターゲット上でのスパッタリングは物理ス
パッタリングと化学スパッタリングに分けられる。物理
スパッタリングとは、数+eV以上の運動エネルギーを
持つ入射粒子により、固体表面近傍の試料原子が入射イ
オンの持つエネルギーの一部を得て、空間に放出される
ことを言う。化学スパッタリングは入射粒子がターゲッ
ト物質と反応を生じ、ターゲットから飛び出す物質が入
射粒子とターゲット物質との化合物になる現染を呼ぶ。
本発明になる反応性成膜法では、上記の物理、化学スパ
ッタの双方が生じていると考えられる。もちろん、放電
空間中での衝突、化合も発生するが、3次元空間内の衝
突となり、基板面上での移動原子の衝突のような2次元
空間での衝突や、ターゲットのイオン等の衝突などと比
較して、頻度が小さいことや、プラズマの温度が高く、
たとえクラスター同士や原子同士の衝突がおこっても、
化合により生じた熱エネルギーの逃げ揚がなく、結局、
リ−ぐに分解することになる。
ッタの双方が生じていると考えられる。もちろん、放電
空間中での衝突、化合も発生するが、3次元空間内の衝
突となり、基板面上での移動原子の衝突のような2次元
空間での衝突や、ターゲットのイオン等の衝突などと比
較して、頻度が小さいことや、プラズマの温度が高く、
たとえクラスター同士や原子同士の衝突がおこっても、
化合により生じた熱エネルギーの逃げ揚がなく、結局、
リ−ぐに分解することになる。
もらろん、この衝突と化合、分解のプロセスで原子の飛
翔するエネルギーが減少すると考えて差しつかえない。
翔するエネルギーが減少すると考えて差しつかえない。
そのため、基板への原子の衝突エネルギーも未反応に比
較すると弱くなる。
較すると弱くなる。
つまり、高速粒子が堆積膜内に格子間原子として入り込
んだり、堆積膜の表面原子をはじきとばして内側の結晶
に格子間原子として押し込む釘打ら効果(peenin
g effect )が弱くなる。
んだり、堆積膜の表面原子をはじきとばして内側の結晶
に格子間原子として押し込む釘打ら効果(peenin
g effect )が弱くなる。
その結果、圧縮または引張応力などの内部応力が変化す
ることが挙げられる。
ることが挙げられる。
次に反応性ガスとして使用するハロゲンガスについて説
明する。ハロゲンガスプラズマを用いた技術は半導体な
どのドライエツチング技術とCVD(化学気相成長)法
による成膜技術がある。
明する。ハロゲンガスプラズマを用いた技術は半導体な
どのドライエツチング技術とCVD(化学気相成長)法
による成膜技術がある。
プラズマエツチングはシリコンを基板とする各種半導体
デバイス、集積回路、特にLSI。
デバイス、集積回路、特にLSI。
ff1ls+の基本技術として広く実用化されている。
この反応は、いわゆる非平衡状態での化学反応が主反応
であり、エツチング対象となる材料と、反応ガスのみな
らず、材料の微視的表面状態が、エツチング特性に大き
く影響する。これらのエツチングでは不活性ガス(Ar
、 Nc 。
であり、エツチング対象となる材料と、反応ガスのみな
らず、材料の微視的表面状態が、エツチング特性に大き
く影響する。これらのエツチングでは不活性ガス(Ar
、 Nc 。
He等)を用いるものと、反応性ガスラジカルとしてC
FJ 、CF4 +02 、CF4+H2、C3Fl
、CCI a 、BCI 3を用いるものがある。
FJ 、CF4 +02 、CF4+H2、C3Fl
、CCI a 、BCI 3を用いるものがある。
プラズマエツチングの基本反応としては、減圧雰囲気内
において反応性ガスを導入して高周波電力を印加すると
グローM電を生じ、低温の非平衡ガスプラズマが発生す
る。このプラズマ中には基本構成粒子である電子、イオ
ンがあり、大部分は電気的に中性の原子や分子である。
において反応性ガスを導入して高周波電力を印加すると
グローM電を生じ、低温の非平衡ガスプラズマが発生す
る。このプラズマ中には基本構成粒子である電子、イオ
ンがあり、大部分は電気的に中性の原子や分子である。
多くの場合、励起状態にあり、化学的に活性度が高く、
容易に化学反応をおこす。プラズマエツチングで使用さ
れる基本ガスの一例としてCF4ガスは共有結合的性格
で熱的に安定であり、紫外線、放射線照射に対しては高
い抵抗性を示す、CF4を用いたグロー放電プラズマ中
ではCF4は次のように解離して化学的に活性度の高い
励起状態にあるF原子が生じる。
容易に化学反応をおこす。プラズマエツチングで使用さ
れる基本ガスの一例としてCF4ガスは共有結合的性格
で熱的に安定であり、紫外線、放射線照射に対しては高
い抵抗性を示す、CF4を用いたグロー放電プラズマ中
ではCF4は次のように解離して化学的に活性度の高い
励起状態にあるF原子が生じる。
CF4 +e−+CF3+F’+e 4C+CF4 ’
(F”:活性度の高い励起状態にあるF原子)このよう
に、プラズマ中に生成された活性なハロゲン原子は、エ
ツチングされる材料と化学的に反応して揮発性または蒸
気圧の高い反応生成物をつくることでエツチングが生じ
る。
(F”:活性度の高い励起状態にあるF原子)このよう
に、プラズマ中に生成された活性なハロゲン原子は、エ
ツチングされる材料と化学的に反応して揮発性または蒸
気圧の高い反応生成物をつくることでエツチングが生じ
る。
次にCVD法について説明する。CVD法は成膜させる
ようと16薄膜材料を構成する元素からなる1F!また
はそれ以上の化合物、単体のガスを基板上に供給し、気
相または基板表面での化学反応により、目的とする薄膜
を成膜させる方法である。本発明は、PVD (物理気
相成長)法に属するが、最近、CVD法にもプラズマC
VD法が開発されているが、本発明はこの方法とは全く
異なるものである。CVD反応の形式としては、余尺な
どの生成に適用されている水素還元、化学輸送反応など
である。さらに熱分解、酸化、アンモニアとの反応、プ
ラズマ励起(プラズマCVD)光励起によるCVDも提
案され、それぞれ実用化されているものもある。これら
の中で、ハロゲン化合物を使う代表的な例としては、例
えば化学輸送反応では、高温部に置かれた材料がハロゲ
ン化合物あるいはハロゲンとの反応でいったん低次のハ
ロゲン化合物となり、低温部に輸送され、そこで不均等
化反応により基板上に薄膜が形成される。この反応は封
管内でサイクル的に行なわれるのが通常である。いまシ
リコンを例に取ると、まず高温側で、 3i (s )+Iz (++ )→3i 12 (!
J )となり、低温側では、 3i Iz ((J )→ 1/ 2Si (s ) + 1/ 2Si 14
(Q )の反応が起きて3iを形成する。反応は全
体として のように進行する。
ようと16薄膜材料を構成する元素からなる1F!また
はそれ以上の化合物、単体のガスを基板上に供給し、気
相または基板表面での化学反応により、目的とする薄膜
を成膜させる方法である。本発明は、PVD (物理気
相成長)法に属するが、最近、CVD法にもプラズマC
VD法が開発されているが、本発明はこの方法とは全く
異なるものである。CVD反応の形式としては、余尺な
どの生成に適用されている水素還元、化学輸送反応など
である。さらに熱分解、酸化、アンモニアとの反応、プ
ラズマ励起(プラズマCVD)光励起によるCVDも提
案され、それぞれ実用化されているものもある。これら
の中で、ハロゲン化合物を使う代表的な例としては、例
えば化学輸送反応では、高温部に置かれた材料がハロゲ
ン化合物あるいはハロゲンとの反応でいったん低次のハ
ロゲン化合物となり、低温部に輸送され、そこで不均等
化反応により基板上に薄膜が形成される。この反応は封
管内でサイクル的に行なわれるのが通常である。いまシ
リコンを例に取ると、まず高温側で、 3i (s )+Iz (++ )→3i 12 (!
J )となり、低温側では、 3i Iz ((J )→ 1/ 2Si (s ) + 1/ 2Si 14
(Q )の反応が起きて3iを形成する。反応は全
体として のように進行する。
以上のようにハロゲンガスはプラズマエツチングおよび
CVD法の領域では広く使われているが、PVDの反応
性ガスつまり、成膜中にハロゲンガスを含有する試みは
まだ行なわれていない。
CVD法の領域では広く使われているが、PVDの反応
性ガスつまり、成膜中にハロゲンガスを含有する試みは
まだ行なわれていない。
反応性成膜法としては、活性な純ハロゲンガスをチャン
バー内に導入することも考えられるが、問題点としては
ガス自体が非常に活性であり、腐食、火事、人体への吸
入などの事故を未然に防ぐことができれば、反応性成膜
法は当然成立する。しかしながら、純ハロゲンガスのボ
ンベの製造は困難であり、さらにAr等の混合ガスにお
いても、低濃度のボンベしか作り得す、しかもボンベの
寿命は腐食により約6ケ月程度しか保障されないなど、
多くの問題がある。
バー内に導入することも考えられるが、問題点としては
ガス自体が非常に活性であり、腐食、火事、人体への吸
入などの事故を未然に防ぐことができれば、反応性成膜
法は当然成立する。しかしながら、純ハロゲンガスのボ
ンベの製造は困難であり、さらにAr等の混合ガスにお
いても、低濃度のボンベしか作り得す、しかもボンベの
寿命は腐食により約6ケ月程度しか保障されないなど、
多くの問題がある。
それ故、本発明になるハロゲンガス含有薄膜の作製方法
は、以上のような活性なハロゲンガスを安全に含有する
方法としてはこれまでなかったものである。
は、以上のような活性なハロゲンガスを安全に含有する
方法としてはこれまでなかったものである。
次に本発明になる反応性成膜法で作製された膜の応用分
野について説明する。ハロゲンガスを含有する化合物は
非常に多く、磁性材料(ハロゲン化物磁性体)、光電材
料(エレク1〜ロルミネッセンス、フォトクロミック)
、光学材料(フッ化物ガラス)があり、有機フッ素化合
物としてはフッ素界面活性物質(フッ素系プラスチック
)、生物活性物質(農薬、医薬、色素、毒素)があり、
非常に活性な分野から安定な分野まで、多岐に渡ってい
る。
野について説明する。ハロゲンガスを含有する化合物は
非常に多く、磁性材料(ハロゲン化物磁性体)、光電材
料(エレク1〜ロルミネッセンス、フォトクロミック)
、光学材料(フッ化物ガラス)があり、有機フッ素化合
物としてはフッ素界面活性物質(フッ素系プラスチック
)、生物活性物質(農薬、医薬、色素、毒素)があり、
非常に活性な分野から安定な分野まで、多岐に渡ってい
る。
ここで−例として磁性材料の分野について、更に詳細に
説明すると、ハロゲン化物の磁性体として、代表的なフ
ロライド[MF2 、MF3、AMFI (プロペス
カイト型、六方晶系)A2MFa]の結合形態があり、
その中でMF2、MF3は結晶構造が三方晶系のように
ひずんだものが多く、磁性は反強磁性が主流であるが、
その他にメタ磁性体、無色透明強磁性体、絶縁性磁性体
があり、M F 3は透明でフェリ磁性を示すものが多
い。
説明すると、ハロゲン化物の磁性体として、代表的なフ
ロライド[MF2 、MF3、AMFI (プロペス
カイト型、六方晶系)A2MFa]の結合形態があり、
その中でMF2、MF3は結晶構造が三方晶系のように
ひずんだものが多く、磁性は反強磁性が主流であるが、
その他にメタ磁性体、無色透明強磁性体、絶縁性磁性体
があり、M F 3は透明でフェリ磁性を示すものが多
い。
フッ化物を作っている結合様式にはイオン結合と、共有
結合があり、更に元素の電子に対する電気陰性度は、ハ
ロゲン元素の中でFが最大である。鉄族の遷移金属元素
は、はぼ電気陰性度1.6〜1.7程度のところに集ま
っており、磁性化合物は、その相手の陰イオンの電気陰
性度が大きい程、より強くイオン結晶的に結合し、電気
的に絶縁体の結晶となる。実際、鉄族の化合物では、特
に電気抵抗値の高く、絶縁体とみなぜるのは、O,Fの
二つの化合物だけである。
結合があり、更に元素の電子に対する電気陰性度は、ハ
ロゲン元素の中でFが最大である。鉄族の遷移金属元素
は、はぼ電気陰性度1.6〜1.7程度のところに集ま
っており、磁性化合物は、その相手の陰イオンの電気陰
性度が大きい程、より強くイオン結晶的に結合し、電気
的に絶縁体の結晶となる。実際、鉄族の化合物では、特
に電気抵抗値の高く、絶縁体とみなぜるのは、O,Fの
二つの化合物だけである。
次にFなどのハロゲン元素は1価の陰イオンであるため
、必ず21+I以上の価数になる鉄族磁性イオンと化合
すると、鉄族イオンの成分比濃度が1:2以下に薄まっ
てしまう。そのため、磁気臨界温度は常温以下になり、
応用上重要な磁性材料は少なかった。
、必ず21+I以上の価数になる鉄族磁性イオンと化合
すると、鉄族イオンの成分比濃度が1:2以下に薄まっ
てしまう。そのため、磁気臨界温度は常温以下になり、
応用上重要な磁性材料は少なかった。
上記のハロゲン化合物は主に単結晶が作製され、各種応
用に供されている。ハロゲン化物磁性体の一般的特性と
しては、フッ化物は一般に水に難溶で硬度が大きく加工
が容易であるが、化学的に活性なフッ素イオンを含むた
め、結晶の育成では困難な面がある。結晶育成法として
はHF中のゾーンメルト法、ブリッヂマン法さらに高温
中でのフラックスとフッ化物を製作するフラックス法、
引き上げ法などがある。
用に供されている。ハロゲン化物磁性体の一般的特性と
しては、フッ化物は一般に水に難溶で硬度が大きく加工
が容易であるが、化学的に活性なフッ素イオンを含むた
め、結晶の育成では困難な面がある。結晶育成法として
はHF中のゾーンメルト法、ブリッヂマン法さらに高温
中でのフラックスとフッ化物を製作するフラックス法、
引き上げ法などがある。
このように各種結晶作製法があるが、プラズマ中での反
応性成膜法は、まだなされておらず、本発明の意義は大
きい。さらに、本発明では、上記ハロゲン元素の含有l
の多い分野から、少ない分野まで、自由に変えることが
でき、それに伴なって、各種結晶構造の膜も作製でき、
これまでにない結晶構造を有する材料も成膜できるので
、応用分野が広がる。
応性成膜法は、まだなされておらず、本発明の意義は大
きい。さらに、本発明では、上記ハロゲン元素の含有l
の多い分野から、少ない分野まで、自由に変えることが
でき、それに伴なって、各種結晶構造の膜も作製でき、
これまでにない結晶構造を有する材料も成膜できるので
、応用分野が広がる。
[実施例]
第1図には本発明に使用した対向ターゲットDCスパッ
タ装置とハロゲンガス発生装置の一例の模式図を示した
。すなわち、同一チャンバー1の中にDC対向ターゲッ
ト2と塞板3、さらにハロゲン化合物をターゲット 4
とするrf電極5が配置される。ガス人口6よりArガ
スが導入され、適当な真空度でrf電極5上の八〇ゲン
化合物ターゲット4よりハロゲンガスが分解されて発生
する。DC対向ターゲット 2では電極にセットされた
ターゲットよりAr+ハロゲン元素の衝撃により元素が
飛び出し、基板3への飛翔中にハロゲン元素と反応を起
こし、活性な元素同士は容易に結びつく。基板への付着
時には未反応性スパッタに比較すると大きな変化が生ず
る。
タ装置とハロゲンガス発生装置の一例の模式図を示した
。すなわち、同一チャンバー1の中にDC対向ターゲッ
ト2と塞板3、さらにハロゲン化合物をターゲット 4
とするrf電極5が配置される。ガス人口6よりArガ
スが導入され、適当な真空度でrf電極5上の八〇ゲン
化合物ターゲット4よりハロゲンガスが分解されて発生
する。DC対向ターゲット 2では電極にセットされた
ターゲットよりAr+ハロゲン元素の衝撃により元素が
飛び出し、基板3への飛翔中にハロゲン元素と反応を起
こし、活性な元素同士は容易に結びつく。基板への付着
時には未反応性スパッタに比較すると大きな変化が生ず
る。
実施例1
かかる装置に対向ターゲット 2にFe90B[1(a
t%)を取り付ける。rfツタ−ットにはFeF3ハロ
ゲン化合物をプレス成型して使用する。真空層内を5x
10’ T orrまで真空引きした後、Arガスを
導入し、層内が2x10−3Torrになるように調節
する。ハロゲンガス発生用rf出力を例えば300Wに
して、DC出力を変更させると、第2図に示すように容
易にBとFの含有量を変動させることが可能である。「
の含有量はこの場合20at%ではアモルファス構造を
示すが、25at%以上ではフッ化物の生成が始まる。
t%)を取り付ける。rfツタ−ットにはFeF3ハロ
ゲン化合物をプレス成型して使用する。真空層内を5x
10’ T orrまで真空引きした後、Arガスを
導入し、層内が2x10−3Torrになるように調節
する。ハロゲンガス発生用rf出力を例えば300Wに
して、DC出力を変更させると、第2図に示すように容
易にBとFの含有量を変動させることが可能である。「
の含有量はこの場合20at%ではアモルファス構造を
示すが、25at%以上ではフッ化物の生成が始まる。
作製された各種組成の反応性スパッタ膜どFeqoBc
の未反応性スパッタ膜の磁気特性を振動型磁力C1およ
び直流磁化測定装置を用いて測定すると表1のようにな
った。
の未反応性スパッタ膜の磁気特性を振動型磁力C1およ
び直流磁化測定装置を用いて測定すると表1のようにな
った。
表1
この磁気特性を有する膜は飽和磁化BSが高く、角形比
Br /Bs (x 100)が良く、保持力1−1
cが低いのでトランス材料などに使用することができる
。
Br /Bs (x 100)が良く、保持力1−1
cが低いのでトランス材料などに使用することができる
。
実施例2
実施例1と同様、対向ターゲットに
Co Zr Nbを取り付ける。rfツタ−ットも
同様FeF3を使用する。実施例1と同様に未反応性ス
パッタ膜と反応性スパッタ膜の磁気特性を振動型磁力計
および直流磁化測定装置を用いて測定すると表2のよう
になった。この磁気特性を有する膜は保持力、角型比が
良く、かつFを含有する薄膜なので高周波特性に優れて
。おり、磁気記録用の各種薄膜磁気ヘッドに応用が可能
である。
同様FeF3を使用する。実施例1と同様に未反応性ス
パッタ膜と反応性スパッタ膜の磁気特性を振動型磁力計
および直流磁化測定装置を用いて測定すると表2のよう
になった。この磁気特性を有する膜は保持力、角型比が
良く、かつFを含有する薄膜なので高周波特性に優れて
。おり、磁気記録用の各種薄膜磁気ヘッドに応用が可能
である。
表2
s
O)
[発明の効果1
ハロゲンガスを使用した反応性成膜法において、特徴的
な効果が4つ上げられる。
な効果が4つ上げられる。
A)ハロゲンガス含有によるアモルファス構造の形成効
果。
果。
B)ハロゲンガスによる金属プラズマイオンのm鍾効果
。
。
C)ハロゲンガスによる金属プラズマイオンのサブスト
レートへのソフトランディング効果。
レートへのソフトランディング効果。
D)ハロゲンガスによるスパッタリングレートおよびデ
ポジションレートの向上効果(高速スパッタ)。
ポジションレートの向上効果(高速スパッタ)。
A)について説明する。ハロゲンガス、F、C1、Br
、■を含有することにより、Fe。
、■を含有することにより、Fe。
COをベースとしたアモルファス構造を有する磁性7i
JWAが作製される。基本的な成分組成は次の式および
含有量により限定される。
JWAが作製される。基本的な成分組成は次の式および
含有量により限定される。
RX L Z Q<too−x −z>常識でRはハロ
ゲン元素であり、F、CI、Br、Iのいずれか1種ま
たは2種以上の組成を示し、その含有量はXで示され、
0.1〜25at%で限定される。LはB、C,AI
、Si 、P、Ti 、VSCr 、Mn 、Ni 、
Zr 、Nb、MOのいずれか1種または2種以上の組
み合わせからなり、その含有量は2で示され、X十Zは
10at%以上の含有量を示さなければアモルフアス構
造にはならない3.また、ハロゲンガスの含有量は0.
Iat%以下ではハロゲンガス含有の効果がなく、25
〜80a[%ではハロゲン化合物の形成が始まるので、
ハロゲンガスの含有量は0.1〜25at%が適当であ
る。また、81C,△1.3i 、p、Ti 、V、C
,r、Mn1Ni、7r、 Nb 、MOはアモルファ
ス形成元素と磁性薄膜の磁気特性の向上に必要なので、
本発明の元素に加えた。QはFeとCOのいずれか1種
または2種の組み合せからなり、磁性材料の基本元素で
ある。
ゲン元素であり、F、CI、Br、Iのいずれか1種ま
たは2種以上の組成を示し、その含有量はXで示され、
0.1〜25at%で限定される。LはB、C,AI
、Si 、P、Ti 、VSCr 、Mn 、Ni 、
Zr 、Nb、MOのいずれか1種または2種以上の組
み合わせからなり、その含有量は2で示され、X十Zは
10at%以上の含有量を示さなければアモルフアス構
造にはならない3.また、ハロゲンガスの含有量は0.
Iat%以下ではハロゲンガス含有の効果がなく、25
〜80a[%ではハロゲン化合物の形成が始まるので、
ハロゲンガスの含有量は0.1〜25at%が適当であ
る。また、81C,△1.3i 、p、Ti 、V、C
,r、Mn1Ni、7r、 Nb 、MOはアモルファ
ス形成元素と磁性薄膜の磁気特性の向上に必要なので、
本発明の元素に加えた。QはFeとCOのいずれか1種
または2種の組み合せからなり、磁性材料の基本元素で
ある。
第2にB)ハロゲンガスによる金属プラズマイオンの精
錬効果について説明する。−例として第1図のような対
向タ=グツトDCスパッタ装置を使用する。対向ターゲ
ットには F e q□ B [+の組成のものを、Fガス供給源
はFeF3粉末のプレス体である。対向ターゲットDC
スパッタリングではプラズマの流れが、対向しているタ
ーゲット間からサブストレートへ一方通行であり、ター
ゲット上およびターゲラl−からりブス1へレートへ原
子移動する間に各種反応が進行する。ハロゲンガスの中
でも「は電気陰性度、電子親和度が最大である。ターゲ
ットとサブストレート間に進行したFは、曳゛)(より
電気陰性度、電子親和度の大きい、B、C1O原子とC
OF、J5よびB−F。
錬効果について説明する。−例として第1図のような対
向タ=グツトDCスパッタ装置を使用する。対向ターゲ
ットには F e q□ B [+の組成のものを、Fガス供給源
はFeF3粉末のプレス体である。対向ターゲットDC
スパッタリングではプラズマの流れが、対向しているタ
ーゲット間からサブストレートへ一方通行であり、ター
ゲット上およびターゲラl−からりブス1へレートへ原
子移動する間に各種反応が進行する。ハロゲンガスの中
でも「は電気陰性度、電子親和度が最大である。ターゲ
ットとサブストレート間に進行したFは、曳゛)(より
電気陰性度、電子親和度の大きい、B、C1O原子とC
OF、J5よびB−F。
8−0−Fの形で各原子と結びついて蒸気圧の高いガス
になる。このようにFe −8ターゲツトに含有される
B、C,0がFにより減少するので、Fe −8イオン
のプラズマ精錬が行なわれ、Bの少ない、Fガスを含有
したア七ルフ1ス膜が形成される。第2図にFガスの発
生に用いるr「パワーとスパッタ膜に含有されるB、F
の変化を示すグラフを示した。Fの含有量の増加と反対
にBが減少しているのが解る。ざらにFが増加するにつ
れて、スパッタ膜の表面が化学的に強化され、塩Mなど
の耐酸性、湿気などの耐酸化性が向上するのが確認され
た。
になる。このようにFe −8ターゲツトに含有される
B、C,0がFにより減少するので、Fe −8イオン
のプラズマ精錬が行なわれ、Bの少ない、Fガスを含有
したア七ルフ1ス膜が形成される。第2図にFガスの発
生に用いるr「パワーとスパッタ膜に含有されるB、F
の変化を示すグラフを示した。Fの含有量の増加と反対
にBが減少しているのが解る。ざらにFが増加するにつ
れて、スパッタ膜の表面が化学的に強化され、塩Mなど
の耐酸性、湿気などの耐酸化性が向上するのが確認され
た。
第3としてC)ソフトランディング効果について説明す
る。
る。
通常のrfスパッタ、DCスパッタにおいては、△「イ
オンの衝撃によるターゲットからの金属イオンの飛び出
しとサブストレートへの飛翔が生じる。その際のエネル
ギー源は各種イオンと電子であり、これらのエネルギー
がサブストレートに直接到達するくハードランディング
)ことにJ:す、サブストレート上に方向性を有するコ
ラムが成長する。
オンの衝撃によるターゲットからの金属イオンの飛び出
しとサブストレートへの飛翔が生じる。その際のエネル
ギー源は各種イオンと電子であり、これらのエネルギー
がサブストレートに直接到達するくハードランディング
)ことにJ:す、サブストレート上に方向性を有するコ
ラムが成長する。
ハロゲンガス反応性スパッタにおいてはFガスを使用し
た場合、ターゲラ1へとサブストレート間に侵入したF
ガスによりFCと8のプラズマイオンがFイオンと結合
、wImを繰り返し、FOとBイオンの飛翔が妨げられ
、エネルギーをロスする。その結果、サブストレート上
のコラムの成長が起らず、サブストレー1〜に平行な層
状組織が形成される。このように、前記のプラズマ精錬
と同時に金属イオンのサブストレートへのソフトランデ
ィングが行なわれる。この現象は、次の実験結果から推
測された。
た場合、ターゲラ1へとサブストレート間に侵入したF
ガスによりFCと8のプラズマイオンがFイオンと結合
、wImを繰り返し、FOとBイオンの飛翔が妨げられ
、エネルギーをロスする。その結果、サブストレート上
のコラムの成長が起らず、サブストレー1〜に平行な層
状組織が形成される。このように、前記のプラズマ精錬
と同時に金属イオンのサブストレートへのソフトランデ
ィングが行なわれる。この現象は、次の実験結果から推
測された。
すなわち、同一条件で作成された未反応性と反応性スパ
ッタ膜の破断面の組織写真でみると、未反応性は明瞭な
コラム組織を示すのに対して、反応性は層状組織を持っ
ている。次にこの膜の磁気特性は第3図に示す様に反応
性スパッタ膜の方がBr/Bs(角型比)、HCに顕茗
な変化が見られ、サブストレートに平行方向に角型比の
大幅な向上があった。このことは膜に組織的な異方性が
あることを示している。さらに未反応性では容易に剥離
しやすい膜が、反応性とすることで剥離しないことを考
えると、膜自体に入る歪が変化していると考えられる。
ッタ膜の破断面の組織写真でみると、未反応性は明瞭な
コラム組織を示すのに対して、反応性は層状組織を持っ
ている。次にこの膜の磁気特性は第3図に示す様に反応
性スパッタ膜の方がBr/Bs(角型比)、HCに顕茗
な変化が見られ、サブストレートに平行方向に角型比の
大幅な向上があった。このことは膜に組織的な異方性が
あることを示している。さらに未反応性では容易に剥離
しやすい膜が、反応性とすることで剥離しないことを考
えると、膜自体に入る歪が変化していると考えられる。
以上のことからハロゲンガスを反応性ガスとすることで
、その組織構造は層状構造になり、その構造に起因した
物性は、膜面に平行方向に異方性を示している。
、その組織構造は層状構造になり、その構造に起因した
物性は、膜面に平行方向に異方性を示している。
第4としてD)高速スパッタつまりスパッタリングレー
トの向上効果がある。対向ターゲットDCスパッタ装置
の場合を一例にすると、対向しているターケト間にFガ
スが侵入するが、その際、Ar十Fイオンはターゲラ1
〜面に打ちつりられる、、FイオンはFea3よびBと
容易に結合しやすいので、[イオンの衝撃により、ター
グツ[−1−での反応は急速に進行する。そのため、ス
パッタリングレートが向上し、デポジションレートが増
え、高速スパッタ化する。このデポジションレーi〜の
向上は第4図にその一例を示した。スパッタリング中の
真空度によりデポジションレートは変化する。
トの向上効果がある。対向ターゲットDCスパッタ装置
の場合を一例にすると、対向しているターケト間にFガ
スが侵入するが、その際、Ar十Fイオンはターゲラ1
〜面に打ちつりられる、、FイオンはFea3よびBと
容易に結合しやすいので、[イオンの衝撃により、ター
グツ[−1−での反応は急速に進行する。そのため、ス
パッタリングレートが向上し、デポジションレートが増
え、高速スパッタ化する。このデポジションレーi〜の
向上は第4図にその一例を示した。スパッタリング中の
真空度によりデポジションレートは変化する。
第1図は対向ターゲットDCスパッタ装置とハロゲンガ
ス発生装置の一例の模式図、第2図はDC出ツノ変化に
よるBとFの組成変化を示ずグラフ、第3図はハロゲン
ガス反応性・未反応性スパッタ膜の磁気特性を示すグラ
フ、第4図はハロゲンガス発生用Rr出力と反応性対向
ターゲットDCスパッタのデポジションレートを示すグ
ラフである。 1・・・チャンバー、2・・・DC対向ターゲット、3
・・・基板、4・・・ターゲット、 5・・・ r「電
極、6・・・ガス入口。 十I図
ス発生装置の一例の模式図、第2図はDC出ツノ変化に
よるBとFの組成変化を示ずグラフ、第3図はハロゲン
ガス反応性・未反応性スパッタ膜の磁気特性を示すグラ
フ、第4図はハロゲンガス発生用Rr出力と反応性対向
ターゲットDCスパッタのデポジションレートを示すグ
ラフである。 1・・・チャンバー、2・・・DC対向ターゲット、3
・・・基板、4・・・ターゲット、 5・・・ r「電
極、6・・・ガス入口。 十I図
Claims (2)
- (1)各種成膜法において、反応性ガスとしてハロゲン
ガスを用い、該ハロゲンガスをハロゲンおよびH、N、
O、He、Ne、Ar、Kr、Xe、Rn以外の元素の
1種又は2種以上のイオンと反応させて、サブストレー
ト上に下記組成の薄膜を成膜させることを特徴とするハ
ロゲンガス含有薄膜の作製法。 RxM_1_0_0−x (ただし、Rはハロゲン元素であり、F、Cl、Br、
Iのいずれか1種又は2種以上、Mは、ハロゲンおよび
H、N、O、He、Ne、Ar、Kr、Xe、Rn以外
の元素の1種又は2種以上であり、0.1≦x≦80a
t%である。) - (2)ハロゲンガスはハロゲン化合物の分解により発生
せしめたものである特許請求の範囲第(1)項記載のハ
ロゲンガス含有薄膜の作製法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60169706A JPS6230871A (ja) | 1985-08-02 | 1985-08-02 | ハロゲンガス含有薄膜の作製法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60169706A JPS6230871A (ja) | 1985-08-02 | 1985-08-02 | ハロゲンガス含有薄膜の作製法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6230871A true JPS6230871A (ja) | 1987-02-09 |
Family
ID=15891360
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60169706A Pending JPS6230871A (ja) | 1985-08-02 | 1985-08-02 | ハロゲンガス含有薄膜の作製法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6230871A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01223708A (ja) * | 1988-03-03 | 1989-09-06 | Tokin Corp | ノイズ防止素子 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5098447A (ja) * | 1973-12-29 | 1975-08-05 | ||
| JPS5888115A (ja) * | 1981-11-17 | 1983-05-26 | Canon Inc | 光導電部材 |
-
1985
- 1985-08-02 JP JP60169706A patent/JPS6230871A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5098447A (ja) * | 1973-12-29 | 1975-08-05 | ||
| JPS5888115A (ja) * | 1981-11-17 | 1983-05-26 | Canon Inc | 光導電部材 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01223708A (ja) * | 1988-03-03 | 1989-09-06 | Tokin Corp | ノイズ防止素子 |
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