JPS63255364A - 薄膜作成装置 - Google Patents
薄膜作成装置Info
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- JPS63255364A JPS63255364A JP62089215A JP8921587A JPS63255364A JP S63255364 A JPS63255364 A JP S63255364A JP 62089215 A JP62089215 A JP 62089215A JP 8921587 A JP8921587 A JP 8921587A JP S63255364 A JPS63255364 A JP S63255364A
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- Japan
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- thin film
- thin
- multicomponent
- ions
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-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
- C23C14/24—Vacuum evaporation
- C23C14/32—Vacuum evaporation by explosion; by evaporation and subsequent ionisation of the vapours, e.g. ion-plating
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N60/00—Superconducting devices
- H10N60/01—Manufacture or treatment
- H10N60/0268—Manufacture or treatment of devices comprising copper oxide
- H10N60/0296—Processes for depositing or forming copper oxide superconductor layers
- H10N60/0381—Processes for depositing or forming copper oxide superconductor layers by evaporation, e.g. MBE
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- Superconductor Devices And Manufacturing Methods Thereof (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。
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）
この発明は、薄膜をより低温で且つ結晶化させながら成
長させる装置に関し、特に多成分からなる薄膜の成長に
適用して効果がある。その代表的な分野は、セラミック
スによる超伝導薄膜の成長、金属系の合金膜の成長など
である。
長させる装置に関し、特に多成分からなる薄膜の成長に
適用して効果がある。その代表的な分野は、セラミック
スによる超伝導薄膜の成長、金属系の合金膜の成長など
である。
（従来の技術と問題点）
多成分系の合金膜の結晶成長は、従来例えば、ＭＢＥ（
分子線エピタキシャル成長装置）などに・よる方法にみ
る如く、各成分をそれぞれの分子線源から蒸発させ、各
々制御して成分の組成比を所定の化学量論的組成に保っ
ている。この方法は、成分が２成分とか少ない場合には
有効であった。
分子線エピタキシャル成長装置）などに・よる方法にみ
る如く、各成分をそれぞれの分子線源から蒸発させ、各
々制御して成分の組成比を所定の化学量論的組成に保っ
ている。この方法は、成分が２成分とか少ない場合には
有効であった。
しかし例えば、最近の超、伝導膜（以下、５ＣＦ）に見
るように４成分系とか、更に酸化物などの化合物となる
と極めて困難な成膜法となる。
るように４成分系とか、更に酸化物などの化合物となる
と極めて困難な成膜法となる。
更に、結晶温度が通常高温く例えば、ＳＣＦの場合８０
０℃前後）で、その量産は極めて困難であった。
０℃前後）で、その量産は極めて困難であった。
（発明の目的）
本発明の目的は、これらの欠点を除き、低温で多成分系
の化学量論的組成を保った結晶薄膜を大量に成長させる
ことの出来る薄膜作成装置の提供にある。
の化学量論的組成を保った結晶薄膜を大量に成長させる
ことの出来る薄膜作成装置の提供にある。
（問題点を解決するための手段）
この発明は、前記の目的を達成する為に、薄膜にする材
料を化学量論的組成を保って気化する手段、更に気化し
たい材料を途中でイオン化などにより活性化し、これを
基板に向けてその一部（帯電体となったもの）を加速し
て衝突させ、その運動エネルギーを利用することにより
、より低温で薄膜を結晶成長させる。
料を化学量論的組成を保って気化する手段、更に気化し
たい材料を途中でイオン化などにより活性化し、これを
基板に向けてその一部（帯電体となったもの）を加速し
て衝突させ、その運動エネルギーを利用することにより
、より低温で薄膜を結晶成長させる。
（作用）
上記構成からなる本発明において、気化させた材料は化
学量論的組成を保って基板に向けて飛行、その途中で活
性化されるので、基板上では８度の良い結晶となった薄
膜を成長させることが出来る。
学量論的組成を保って基板に向けて飛行、その途中で活
性化されるので、基板上では８度の良い結晶となった薄
膜を成長させることが出来る。
特に、途中でイオン化し、これを更に加速する場合にお
いては、一層結晶成長を低温で容易に行なうことが出来
る。
いては、一層結晶成長を低温で容易に行なうことが出来
る。
（実施例）
次にこの発明の実施例を図を用いて詳論に説明する。
第１図の実施例において、１０は真空室、１１は薄膜成
長室、１２は予備排気室との間を遮断し両室の圧力を低
圧に保持するための弁、１４は予備排気室１３の内部に
基板２３を設置するための扉である。基板は図に示され
ていない各種の搬送系により矢印１５の方向に搬送され
基板保持機構の所定の装置にとりつけられる。１６およ
び１７は真空ポンプを取り付けるための排気口である。
長室、１２は予備排気室との間を遮断し両室の圧力を低
圧に保持するための弁、１４は予備排気室１３の内部に
基板２３を設置するための扉である。基板は図に示され
ていない各種の搬送系により矢印１５の方向に搬送され
基板保持機構の所定の装置にとりつけられる。１６およ
び１７は真空ポンプを取り付けるための排気口である。
２０は基板保持機構で２１は導入管、 （冷媒、ヒータ
ー、あるいは電位などの）、２２は基板保持板、２３は
基板、２４はヒーターである。２５は基板電源でイオン
の加速などに用いられる。
ー、あるいは電位などの）、２２は基板保持板、２３は
基板、２４はヒーターである。２５は基板電源でイオン
の加速などに用いられる。
３０は気化された材料の活性化機構で、３１がその活性
化帯である。４０は気化源で、基板上に作成された薄膜
において化学量論的組成（以下特にことわらない限り基
板上の薄膜における組成をいう）を保てるように薄膜と
したい材料を気化する手段で、４１が気化源、４２が導
入管、４３が気化源の電位を制御する電源である。５０
はガス導入系で、５１がバリアプルリーク、５２が流量
制御器、５３がボンベである。
化帯である。４０は気化源で、基板上に作成された薄膜
において化学量論的組成（以下特にことわらない限り基
板上の薄膜における組成をいう）を保てるように薄膜と
したい材料を気化する手段で、４１が気化源、４２が導
入管、４３が気化源の電位を制御する電源である。５０
はガス導入系で、５１がバリアプルリーク、５２が流量
制御器、５３がボンベである。
この装置は、２つの部屋を所定の圧力に排気後、基板が
所定の位置に設定されると、ヒーターを動作させ所定の
温度に加熱する。所定の時間加熱脱ガスが行なわれた後
、気化源を動作させ、材料を化学量論的組成を保ちなが
ら気化する。気化された材料は、活性化帯３１でイオン
化、ラジカル化・・・・・・などの活性化が行なわれ基
板に流入する。特にイオンは電Ｒ２５により好適な程度
と方法により加速され、基板に突入する。そのエネルギ
ーによって結晶化温度は激減され、一層の低温で結晶化
された薄膜を成長させる。
所定の位置に設定されると、ヒーターを動作させ所定の
温度に加熱する。所定の時間加熱脱ガスが行なわれた後
、気化源を動作させ、材料を化学量論的組成を保ちなが
ら気化する。気化された材料は、活性化帯３１でイオン
化、ラジカル化・・・・・・などの活性化が行なわれ基
板に流入する。特にイオンは電Ｒ２５により好適な程度
と方法により加速され、基板に突入する。そのエネルギ
ーによって結晶化温度は激減され、一層の低温で結晶化
された薄膜を成長させる。
第２図には別の実施例を、キーポイントについてのみ示
しである。この実施例において、３２は熱陰極、３１１
は電源、３３は陽極、３４は陽極電源である。３５は必
要により、より活性化を効果的に行なうために矢印３６
あるいは３７またはこれらの組合わせや交番あるいは回
転磁場（矢印３６あるいは３７を軸として回転する）を
設ける手段、４４はるつぼ４６を加熱するヒーター４５
の電源、４７．４８および４９は化学量論的組成になる
ように予め調合された材料の小粒子である。
しである。この実施例において、３２は熱陰極、３１１
は電源、３３は陽極、３４は陽極電源である。３５は必
要により、より活性化を効果的に行なうために矢印３６
あるいは３７またはこれらの組合わせや交番あるいは回
転磁場（矢印３６あるいは３７を軸として回転する）を
設ける手段、４４はるつぼ４６を加熱するヒーター４５
の電源、４７．４８および４９は化学量論的組成になる
ように予め調合された材料の小粒子である。
これらの小粒子は、るつぼに入る毎にフラッシュ蒸発さ
れるので、基板上では化学量論的組成が保たれる。第３
図には気化源の見取り図を示しである。
れるので、基板上では化学量論的組成が保たれる。第３
図には気化源の見取り図を示しである。
第４図には、他の実施例を示す。この実施例においては
、気化する手段にスパッタ源を用いている。即ち、成分
を化学量論的組成が実現出来るように調整されたターゲ
ット４１２をターゲットホルダ４１１に乗せ、ターゲッ
ト電源４１３でこれをスパッタさせる。スパッタされた
材料は、メツシュあるいは多孔板あるいは格子状に作ら
れた陽極３８２を通過して、基板２３に流入するが、基
板の全面に作られた活性帯３１を通過するときプラズマ
３日中で、イオン化あるいはラジカル化され低温で結晶
性に秀れた薄膜を成長する。３８１は陽極電源である。
、気化する手段にスパッタ源を用いている。即ち、成分
を化学量論的組成が実現出来るように調整されたターゲ
ット４１２をターゲットホルダ４１１に乗せ、ターゲッ
ト電源４１３でこれをスパッタさせる。スパッタされた
材料は、メツシュあるいは多孔板あるいは格子状に作ら
れた陽極３８２を通過して、基板２３に流入するが、基
板の全面に作られた活性帯３１を通過するときプラズマ
３日中で、イオン化あるいはラジカル化され低温で結晶
性に秀れた薄膜を成長する。３８１は陽極電源である。
通常接地電位で用いられるが、例えば、酸素のイオンの
ように負イオンが出来たり、他の気体のように正イオン
ができる場合をそれぞれ考え、このイオンをターゲット
あるいは基板あるいは陽極に流入させるか、その割合を
どうするかによって、電位が定められる。３５はコイル
で第２図の実施例に示すようにいろいろな磁場を作って
スパッタされた材料を活性化させる。このコイルは、更
にターゲット４１１の全面にも設け、スパッタのマグネ
トロン化などに使うことも出来る。４１４は補正材で化
学量論的組成が崩れやすいときに用いられるメツシュ、
格子、あるいは多孔板のようなものである。ターゲット
から電気的に絶縁して別の電位を用いることも出来る。
ように負イオンが出来たり、他の気体のように正イオン
ができる場合をそれぞれ考え、このイオンをターゲット
あるいは基板あるいは陽極に流入させるか、その割合を
どうするかによって、電位が定められる。３５はコイル
で第２図の実施例に示すようにいろいろな磁場を作って
スパッタされた材料を活性化させる。このコイルは、更
にターゲット４１１の全面にも設け、スパッタのマグネ
トロン化などに使うことも出来る。４１４は補正材で化
学量論的組成が崩れやすいときに用いられるメツシュ、
格子、あるいは多孔板のようなものである。ターゲット
から電気的に絶縁して別の電位を用いることも出来る。
ターゲットの表面すれすれに置いたり、陽極３８２の方
に近ずけたり、陽極そのものを補正板として用いること
も出来る。
に近ずけたり、陽極そのものを補正板として用いること
も出来る。
第５図には、更に他の実施例を示しである。この実施例
においては、所定の材料を真空室中で化学反応を用いて
気体化し、基板上に再び薄膜として成長させる例である
。図中３０は基板の直前に高周波イオンブレーティング
法と同様に大きな高周波コイル３９と同電源３９１によ
り気体を活性化する。 気化する手段４０において、
４２１と４２２は気化する材料でこれは必要なだけ多数
個用いる。（この実施例では２個だけ用いている）。
においては、所定の材料を真空室中で化学反応を用いて
気体化し、基板上に再び薄膜として成長させる例である
。図中３０は基板の直前に高周波イオンブレーティング
法と同様に大きな高周波コイル３９と同電源３９１によ
り気体を活性化する。 気化する手段４０において、
４２１と４２２は気化する材料でこれは必要なだけ多数
個用いる。（この実施例では２個だけ用いている）。
４２３．４２４は気化速度を調整するためのヒーター、
４２５，４２６は導入管、４２７は、材料４２１．４２
２を気化するためのガスで通常ハロゲン系のガスを用い
るが、材料に適したガスを用いる。そのガス系も材料４
２１，４２２． ・・・・・・などに適したガスを別
々に導入し、シールド４３２゜４３３．４３４により混
じり合わないようにしたり、全く別室、別排気系を用い
て行なうことも出来る。
４２５，４２６は導入管、４２７は、材料４２１．４２
２を気化するためのガスで通常ハロゲン系のガスを用い
るが、材料に適したガスを用いる。そのガス系も材料４
２１，４２２． ・・・・・・などに適したガスを別
々に導入し、シールド４３２゜４３３．４３４により混
じり合わないようにしたり、全く別室、別排気系を用い
て行なうことも出来る。
４２８は流量調節器、４２９はバリアプルリーク、４３
０はガスの流線、４３１はガスの活性化のためのヒータ
ーである。気化した材料の気体は孔４３５を通って真空
室１１内に導入され活性化されて基板２３の表面に薄膜
として析出する。
０はガスの流線、４３１はガスの活性化のためのヒータ
ーである。気化した材料の気体は孔４３５を通って真空
室１１内に導入され活性化されて基板２３の表面に薄膜
として析出する。
４３６は気化室、４３７は排気口である。反応気体がボ
ンベで得られる場合は、気体をガス導入系５３から導入
してもよい。その場合基板電源２５を動作させることに
より基板に流入する帯電体のエネルギーを適正な値に選
ぶことが出来、最適成膜条件で膜成長を行なうことが出
来る。
ンベで得られる場合は、気体をガス導入系５３から導入
してもよい。その場合基板電源２５を動作させることに
より基板に流入する帯電体のエネルギーを適正な値に選
ぶことが出来、最適成膜条件で膜成長を行なうことが出
来る。
第６図には別の実施例を示しである。この実施例の符号
は第４図の符号と同じである。この実施例では、スパッ
タの放電を第３の電極（この実施例では真空容器１１を
用いている）とターゲット４１２との間で放電を行なわ
せ放電空間を活性化の手段として用いている。他の実施
例においても同様であるが基Ｆｉ２３の電位や極性を電
源２５により自由に変化させることが出来るので、入射
帯電粒子のエネルギーを自由に変化させられ、最適の成
膜条件を設定することが出来る。
は第４図の符号と同じである。この実施例では、スパッ
タの放電を第３の電極（この実施例では真空容器１１を
用いている）とターゲット４１２との間で放電を行なわ
せ放電空間を活性化の手段として用いている。他の実施
例においても同様であるが基Ｆｉ２３の電位や極性を電
源２５により自由に変化させることが出来るので、入射
帯電粒子のエネルギーを自由に変化させられ、最適の成
膜条件を設定することが出来る。
第７図には他の実施例を示す。この実施例においては、
イオン銃あるいはプラズマ銃３１１を活性化手段として
用いターゲット４１２−１，４１２−２，４１２−３
（多数設定出来る）を同時に反応性スパッタを行ない、
基板２３の上に薄膜を成長させる。プラズマ３１２の中
から帯電体を取り出し、電源２５で加速、基板２３を衝
撃して秀れた薄膜を成長させる。
イオン銃あるいはプラズマ銃３１１を活性化手段として
用いターゲット４１２−１，４１２−２，４１２−３
（多数設定出来る）を同時に反応性スパッタを行ない、
基板２３の上に薄膜を成長させる。プラズマ３１２の中
から帯電体を取り出し、電源２５で加速、基板２３を衝
撃して秀れた薄膜を成長させる。
以上は何ら限定的な意味を持つものではなく多数の変更
が可能であることは言うまでもない。例えば、第２図、
第４図、第５図の活性化手段はそれぞれの実施例を他の
実施例に用いること（例えば、第５図のコイル３９を、
第２図、第４図の活性化帯に置くという具合いに・・・
・・・、他の場合も同じ）その他あらゆる放電を起こす
方式を用いることなどが可能である。基板ホルダー２２
も、多数の基板を接地する方法、あるいは球形ドーム、
自公転治具なと用いることが出来る。加熱方法も抵抗加
熱に加えて、高周波、マイクロ波、赤外線加熱などあり
とあらゆる方法を用いることが出来、必要により設計し
て装置化する。基板の真空室内への搬入についても、本
願の中には矢印にてのみ説明したが、これも適宜、その
システムに最適の方式を用いるとよい。
が可能であることは言うまでもない。例えば、第２図、
第４図、第５図の活性化手段はそれぞれの実施例を他の
実施例に用いること（例えば、第５図のコイル３９を、
第２図、第４図の活性化帯に置くという具合いに・・・
・・・、他の場合も同じ）その他あらゆる放電を起こす
方式を用いることなどが可能である。基板ホルダー２２
も、多数の基板を接地する方法、あるいは球形ドーム、
自公転治具なと用いることが出来る。加熱方法も抵抗加
熱に加えて、高周波、マイクロ波、赤外線加熱などあり
とあらゆる方法を用いることが出来、必要により設計し
て装置化する。基板の真空室内への搬入についても、本
願の中には矢印にてのみ説明したが、これも適宜、その
システムに最適の方式を用いるとよい。
（発明の効果）
本発明の薄膜作成装置のよれば、化学量論的組成を基板
上において実現出来るように調整された気体を大量に基
板に送ることが出来るので、薄膜の大量生産を行なうこ
とが出来る。更に気化する手段と基板の間に活性化する
手段を設けたことにより、基板の温度を飛躍的に下げる
ことが出来る。
上において実現出来るように調整された気体を大量に基
板に送ることが出来るので、薄膜の大量生産を行なうこ
とが出来る。更に気化する手段と基板の間に活性化する
手段を設けたことにより、基板の温度を飛躍的に下げる
ことが出来る。
例えば、セラミックス系超伝導薄膜は現在８００℃〜９
００℃で作成されているが、本発明を用いることにより
、材料の組成によっても異なるが６００℃〜４００℃以
下とすることが出来る。
００℃で作成されているが、本発明を用いることにより
、材料の組成によっても異なるが６００℃〜４００℃以
下とすることが出来る。
第１図、第２図、第３図、第４図、第５図、第６図、第
７図は、それぞれこの発明の実施例を示す図。 図中、ｌＯが真空室、２０が基板保持機構、２４が加熱
手段、４０が気化する手段、３０が気体を活性化する手
段である。 特許出願人 日電アネルバ株式会社 代理人 弁理士 村上 健次 手続補正書 （自発） 特許庁長官 黒１）明雄 殿 昭和６２年４月２８
Ｅｒ１、事件の表示 ３、補正をする者 事件との関係 特許出願人 住所 東京都府中市四谷 ５−８−１名称 日電ア
ネルバ株式会社 代表者 安１） 進 ４、代理人 住所 東京都府中市四谷 ５−８−１６、補正の対
象 明細書の発明の詳細な説明の欄、および７、補正の内容 （１）明細書を添付の「全文訂正明細書」のごとく補正
する。 なお、補正ケ所にはアンダーラインを付しである。 （２）図面のうち、第１図、第２図、第４図に補正を加
え、第１図、第２図、第３図、第４図を添付のものに補
正する。 以上。 全文訂正明細書 １、発明の名称 薄膜作成装置 ２、特許請求の範囲 （１）内部を所定の圧力まで排気することの出来る真空
室、前記真空室の内部に設けられ、少なくとも生成され
る薄膜を結晶化させるに十分な温度にまで加熱できる手
段を備えた基板保持機構、薄膜にするための材料を基板
上で所定の化学量論的組成になるように制御して気化す
る手段、前記気化する手段と基板保持機構の間に気体を
活性化する手段、を備えたことを特徴とする薄膜作成装
置。 ３、発明の詳細な説明 （産業上の利用分野） この発明は、薄膜をより低温で且つ結晶化させながら成
長させる装置に関し、特に多成分からなる薄膜の成長に
適用して効果がある。その代表的な分野は、セラミック
スによる超伝導薄膜の成長、金属系の合金膜の成長など
である。 （従来の技術と問題点） 多成分系の合金膜の結晶成長は、従来例えば、ＭＢＥ（
分子線エピタキシャル成長装置）などによる方法にみる
如く、各成分をそれぞれの分子線源から蒸発させ、各々
制御して成分の組成比を所定の化学量論的組成に保って
いる。この方法は、成分が２成分とか少ない場合には有
効であった。 しかし例えば、最近の超伝導膜（以下、５ＣＦ）に見る
ように４成分系とか、更に酸化物などの化合物となると
極めて困難な成膜法となる。 更に、結晶温度が通常高温（例えば、ＳＣＦの場合８０
０℃前後）で、その量産は極めて困難であった。 （発明の目的） ′ 本発明の目的は、これらの欠点を除き、低温で多成分系
の化学量論的組成を保った結晶薄膜を大量に成長させる
ことの出来る薄膜作成装置の提供にある。 （問題点を解決するための手段） この発明は、前記の目的を達成する為に、薄膜にする材
料を化学量論的組成を保って気化する手段、更に気化し
たい材料を途中でイオン化などにより活性化し、これを
基板に向けてその一部（帯電体となったもの）を加速し
て衝突させ、その運動エネルギーを利用することにより
、より低温で薄膜を結晶成長させる。 （作用） 上記構成からなる本発明において、気化させた材料は化
学量論的組成を保って基板に向けて飛行、°その途中で
活性化されるので、基板上では８度の良い結晶となった
薄膜を成長させることが出来る。 特に、途中でイオン化し、これを更に加速する場合にお
いては、一層結晶成長を低温で容易に行なうことが出来
る。 （実施例） 次にこの発明の実施例を図を用いて詳細に説明する。 第１図の実施例において、ｌＯは真空室、１・１は薄膜
成長室、１２は予備排気室との間を遮断し両室の圧力を
低圧に保持するための弁、１４は予備排気室１３の内部
に基板２３を設置するための扉である。基板は図に示さ
れていない各種の搬送系により矢印１５の方向に搬送さ
れ基板保持機構の所定の位置にとりつけられる。１６お
よび１７は真空ポンプを取り付けるための排気口である
。 ２０は基板保持機構で２１は導入管−（冷媒、ヒーター
、あるいは電位などの）、２２は基板保持板、２３は基
板、２４はヒーターである。２５は基板電源でイオンの
加速などに用いられる。 ３０は気化された材料の活性化機構で、３１がその活性
化帯である。４０は気化源で、基板上に作成された薄膜
において化学量論的組成（以下特にことわらない限り基
板上の薄膜における組成をいう）を保てるように薄膜と
したい材料を気化する手段で、４１が気化源、４２が導
入管、４３が気化源の電位を制御する電源である。６０
はガス導入系で、５１がバリアプルリーク、５２が流量
制御器、５３がボンベである。 この装置は、２つの部屋を所定の圧力に排気後、基板が
所定の位置に設定されると、ヒーターを動作させ所定の
温度に加熱する。所定の時間加熱脱ガスが行なわれた後
、気化源を動作させ、材料を化学量論的組成を保ちなが
ら気化する。気化された材料は、活性化帯３１でイオン
化、ラジカル化・・・・・・などの活性化が行なわれ基
板に流入する。特にイオンは電源２５により好適な程度
と方法により加速され、基板に突入する。そのエネルギ
ーによって結晶化温度は激減され、一層の低温で結晶化
された薄膜を成長させる。 第２図には別の実施例を、キーポイントについてのみ示
しである。この実施例において、３２は熱陰極、３１１
は電源、３３は陽極、３４は陽極電源である。３５は必
要により、より活性化を効果的に行なうために矢印３６
あるいは３７またはこれらの組合わせや交番あるいは回
転磁場（矢印３６あるいは３７を軸として回転する）を
設ける手段、４４はるつぼ４６を加熱するヒーター４５
の電源、４７．４８および４９は化学量論的組成になる
ように予め調合された材料の小粒子である。 これらの小粒子は、るつぼに入る毎にフラッシュ蒸発さ
れるので、基板上では化、学童論的組成が保たれる。第
３図には気化源の見取り図を示しである。 第４図には、他の実施例を示す。この実施例においては
、気化する手段にスパッタ源を用いている。即ち、成分
を化学量論的組成が実現出来るように調整されたターゲ
ット４１２をターゲットホルダ４１１に乗せ、ターゲッ
ト電源４１３でこれをスパッタさせる。スパッタされた
材料は、メツシュあるいは多孔板あるいは格子状に作ら
れた陽極３８２を通過して、基板２３に流入するが、基
板の全面に作られた活性帯３１を通過するときプラズマ
３８中で、イオン化あるいはラジカル化され低温で結晶
性に秀れた薄膜を成長する。３８１は陽極電源である。 ゛ １゛ζセーミ・・ いわゆる 店バ・・
ｔ ゛ こ ｉヱ上笠工量ｌぶ通常接地電位で用いられるが、例えば
、酸素のイオンのように負イオンが出来たり、他の気体
のように正イオンができる場合をそれぞれ考え、このイ
オンをターゲットあるいは基板あるいは陽極に流入させ
るか、その割合をどうするかによって、電位が定められ
る。３５はコイルで第２図の実施例に示すようにいろい
ろな磁場を作ってスパッタされた材料を活性化させる。 このコイルは、更にターゲット４１１の全面にも設け、
スパッタのマグネトロン化などに使うことも出来る。４
１４は補正材で化学量論的組成が崩れやすいときに用い
られるメツシュ、格子、あるいは多孔板のようなもので
ある。ターゲットから電気的に絶縁して別の電位を用い
ることも出来る。 ターゲットの表面すれすれに置いたり、陽極３８２の方
に近ずけたり、陽極そのものを補正板として用いること
も出来る。 第５図には、更に他の実施例を示しである。この実施例
においては、所定の材料を真空室中で化学反応を用いて
気体化し、基板上に再び薄膜として成長させる例である
。図中３０は基板の直前に高周波イオンブレーティング
法と同様に大きな高周波コイル３９と同電源３９１によ
り気体を活性化する。 気化する手段４０において、４
２１と４２２は気化する材料でこれは必要なだけ多数個
用いる。 （この実施例では２個だけ用いている）。 ４２３．４２４は気化速度を調整するためのヒーター、
４２５，４２６は導入管、４゛２７は、材料４２１．４
２２を気化するためのガスで通常ハロゲン系のガスを用
いるが、材料に適したガスを用いる。そのガス系も材料
４２１，４２２． ・・・・・・などに適したガスを別
々に導入し、シールド４３２゜４３３．４３４により混
じり合わないようにしたり、全く別室、別排気系を用い
て行なうことも出来る。 ４２８は流量調節器、４２９はバリアプルリーク、４３
０はガスの流線、４３１はガスの活性化のためのヒータ
ーである。気化した材料の気体は孔４３５を通って真空
室１１内に導入され活性化されて基板２３０表面に薄膜
として析出する。 ４３６は気化室、４３７は排気口である。反応気体がボ
ンベで得られる場合は、気体をガス導入系５３から導入
してもよい。その場合基板電源２５を動作させることに
より基板に流入する帯電体のエネルギーを適正な値に選
ぶことが出来、最適成膜条件で膜成長を行なうことが出
来る。 第６図には別の実施例を示しである。この実施例の符号
は第４図の符号と同じである。この実施例では、スパッ
タの放電を第３の電極（この実施例では真空容器１１を
用いている）とターゲット４１２との間で放電を行なわ
せ放電空間を活性化の手段として用いている。他の実施
例においても同様であるが基板２３の電位や極性を電源
２５により自由に一変化させることが出来るので、入射
帯電粒子のエネルギーを自由に変化させられ、最適の成
膜条件を設定することが出来る。 第７図には他の実施例を示す。この実施例においては、
イオン銃あるいはプラズマ銃３１１を活性化手段として
用いターゲラ）４１２−１，４１２−２，４１２−３
（多数設定出来る）を同時に反応性スパッタを行ない、
基板２３の上に薄膜を成長させる。プラズマ３１２の中
から帯電体を取り出し、電源２５で加速、基板２３を衝
撃して秀れた薄膜を成長させる。 −７３１１オン
、 や−ジ ル１、な゛を いるこがｍ五。 以上は何ら限定的な意味を持つものではなく多数の変更
が可能であることは言うまでもない。例えば、第２図、
第４図、第５図の活性化手段はそれぞれの実施例を他の
実施例に用いること（例えば、第６図のコイル３９を、
第２図、第４図の活性化帯に置くという具合いに・・・
・・・、他の場合も同じ）その他あらゆる放電を起こす
方式を用いることなどが可能である。基板ホルダー２２
も、多数の基板を接地する方法、あるいは球形ドーム、
自公転治具なと用いることが出来る。加熱方法も抵抗加
熱に加えて、高周波、マイクロ波、赤外線加熱などあり
とあらゆる方法を用いることが出来、必要により設計し
て装置化する。基板の真空室内への搬入についても、本
願の中には矢印にてのみ説明したが、これも適宜、その
システムに最適の方式を用いるとよい。 （発明の効果） 本発明の薄膜作成装置のよれば、化学量論的組成を基板
上において実現出来るように調整された気体を大量に基
板に送ることが出来るので、薄膜の大量生産を行なうこ
とが出来る。更に気化する手段と基板の間に活性化する
手段を設けたことにより、基板の温度を飛躍的に下げる
ことが出来る。 例えば、セラミックス系超伝導薄膜は現在８００℃〜９
００℃で作成されているが、本発明を用いることにより
、材料の組成によっても異なるが６００℃〜４００℃以
下とすることが出来る。 ４、図面の簡単な説明 第１図、第２図、第３図、第４図、第５図、第６図、第
７図は、それぞれこの発明の実施例を示す図。 図中、１０が真空室、２０が基板保持機構、２４が加熱
手段、４０が気化する手段、３０が気体を活性化する手
段である。 特許出願人 日電アネルバ株式会社 代理人 弁理士 村上 健次 −手続補正書く自
発） 昭和６２年６月 ８Ｈ
７図は、それぞれこの発明の実施例を示す図。 図中、ｌＯが真空室、２０が基板保持機構、２４が加熱
手段、４０が気化する手段、３０が気体を活性化する手
段である。 特許出願人 日電アネルバ株式会社 代理人 弁理士 村上 健次 手続補正書 （自発） 特許庁長官 黒１）明雄 殿 昭和６２年４月２８
Ｅｒ１、事件の表示 ３、補正をする者 事件との関係 特許出願人 住所 東京都府中市四谷 ５−８−１名称 日電ア
ネルバ株式会社 代表者 安１） 進 ４、代理人 住所 東京都府中市四谷 ５−８−１６、補正の対
象 明細書の発明の詳細な説明の欄、および７、補正の内容 （１）明細書を添付の「全文訂正明細書」のごとく補正
する。 なお、補正ケ所にはアンダーラインを付しである。 （２）図面のうち、第１図、第２図、第４図に補正を加
え、第１図、第２図、第３図、第４図を添付のものに補
正する。 以上。 全文訂正明細書 １、発明の名称 薄膜作成装置 ２、特許請求の範囲 （１）内部を所定の圧力まで排気することの出来る真空
室、前記真空室の内部に設けられ、少なくとも生成され
る薄膜を結晶化させるに十分な温度にまで加熱できる手
段を備えた基板保持機構、薄膜にするための材料を基板
上で所定の化学量論的組成になるように制御して気化す
る手段、前記気化する手段と基板保持機構の間に気体を
活性化する手段、を備えたことを特徴とする薄膜作成装
置。 ３、発明の詳細な説明 （産業上の利用分野） この発明は、薄膜をより低温で且つ結晶化させながら成
長させる装置に関し、特に多成分からなる薄膜の成長に
適用して効果がある。その代表的な分野は、セラミック
スによる超伝導薄膜の成長、金属系の合金膜の成長など
である。 （従来の技術と問題点） 多成分系の合金膜の結晶成長は、従来例えば、ＭＢＥ（
分子線エピタキシャル成長装置）などによる方法にみる
如く、各成分をそれぞれの分子線源から蒸発させ、各々
制御して成分の組成比を所定の化学量論的組成に保って
いる。この方法は、成分が２成分とか少ない場合には有
効であった。 しかし例えば、最近の超伝導膜（以下、５ＣＦ）に見る
ように４成分系とか、更に酸化物などの化合物となると
極めて困難な成膜法となる。 更に、結晶温度が通常高温（例えば、ＳＣＦの場合８０
０℃前後）で、その量産は極めて困難であった。 （発明の目的） ′ 本発明の目的は、これらの欠点を除き、低温で多成分系
の化学量論的組成を保った結晶薄膜を大量に成長させる
ことの出来る薄膜作成装置の提供にある。 （問題点を解決するための手段） この発明は、前記の目的を達成する為に、薄膜にする材
料を化学量論的組成を保って気化する手段、更に気化し
たい材料を途中でイオン化などにより活性化し、これを
基板に向けてその一部（帯電体となったもの）を加速し
て衝突させ、その運動エネルギーを利用することにより
、より低温で薄膜を結晶成長させる。 （作用） 上記構成からなる本発明において、気化させた材料は化
学量論的組成を保って基板に向けて飛行、°その途中で
活性化されるので、基板上では８度の良い結晶となった
薄膜を成長させることが出来る。 特に、途中でイオン化し、これを更に加速する場合にお
いては、一層結晶成長を低温で容易に行なうことが出来
る。 （実施例） 次にこの発明の実施例を図を用いて詳細に説明する。 第１図の実施例において、ｌＯは真空室、１・１は薄膜
成長室、１２は予備排気室との間を遮断し両室の圧力を
低圧に保持するための弁、１４は予備排気室１３の内部
に基板２３を設置するための扉である。基板は図に示さ
れていない各種の搬送系により矢印１５の方向に搬送さ
れ基板保持機構の所定の位置にとりつけられる。１６お
よび１７は真空ポンプを取り付けるための排気口である
。 ２０は基板保持機構で２１は導入管−（冷媒、ヒーター
、あるいは電位などの）、２２は基板保持板、２３は基
板、２４はヒーターである。２５は基板電源でイオンの
加速などに用いられる。 ３０は気化された材料の活性化機構で、３１がその活性
化帯である。４０は気化源で、基板上に作成された薄膜
において化学量論的組成（以下特にことわらない限り基
板上の薄膜における組成をいう）を保てるように薄膜と
したい材料を気化する手段で、４１が気化源、４２が導
入管、４３が気化源の電位を制御する電源である。６０
はガス導入系で、５１がバリアプルリーク、５２が流量
制御器、５３がボンベである。 この装置は、２つの部屋を所定の圧力に排気後、基板が
所定の位置に設定されると、ヒーターを動作させ所定の
温度に加熱する。所定の時間加熱脱ガスが行なわれた後
、気化源を動作させ、材料を化学量論的組成を保ちなが
ら気化する。気化された材料は、活性化帯３１でイオン
化、ラジカル化・・・・・・などの活性化が行なわれ基
板に流入する。特にイオンは電源２５により好適な程度
と方法により加速され、基板に突入する。そのエネルギ
ーによって結晶化温度は激減され、一層の低温で結晶化
された薄膜を成長させる。 第２図には別の実施例を、キーポイントについてのみ示
しである。この実施例において、３２は熱陰極、３１１
は電源、３３は陽極、３４は陽極電源である。３５は必
要により、より活性化を効果的に行なうために矢印３６
あるいは３７またはこれらの組合わせや交番あるいは回
転磁場（矢印３６あるいは３７を軸として回転する）を
設ける手段、４４はるつぼ４６を加熱するヒーター４５
の電源、４７．４８および４９は化学量論的組成になる
ように予め調合された材料の小粒子である。 これらの小粒子は、るつぼに入る毎にフラッシュ蒸発さ
れるので、基板上では化、学童論的組成が保たれる。第
３図には気化源の見取り図を示しである。 第４図には、他の実施例を示す。この実施例においては
、気化する手段にスパッタ源を用いている。即ち、成分
を化学量論的組成が実現出来るように調整されたターゲ
ット４１２をターゲットホルダ４１１に乗せ、ターゲッ
ト電源４１３でこれをスパッタさせる。スパッタされた
材料は、メツシュあるいは多孔板あるいは格子状に作ら
れた陽極３８２を通過して、基板２３に流入するが、基
板の全面に作られた活性帯３１を通過するときプラズマ
３８中で、イオン化あるいはラジカル化され低温で結晶
性に秀れた薄膜を成長する。３８１は陽極電源である。 ゛ １゛ζセーミ・・ いわゆる 店バ・・
ｔ ゛ こ ｉヱ上笠工量ｌぶ通常接地電位で用いられるが、例えば
、酸素のイオンのように負イオンが出来たり、他の気体
のように正イオンができる場合をそれぞれ考え、このイ
オンをターゲットあるいは基板あるいは陽極に流入させ
るか、その割合をどうするかによって、電位が定められ
る。３５はコイルで第２図の実施例に示すようにいろい
ろな磁場を作ってスパッタされた材料を活性化させる。 このコイルは、更にターゲット４１１の全面にも設け、
スパッタのマグネトロン化などに使うことも出来る。４
１４は補正材で化学量論的組成が崩れやすいときに用い
られるメツシュ、格子、あるいは多孔板のようなもので
ある。ターゲットから電気的に絶縁して別の電位を用い
ることも出来る。 ターゲットの表面すれすれに置いたり、陽極３８２の方
に近ずけたり、陽極そのものを補正板として用いること
も出来る。 第５図には、更に他の実施例を示しである。この実施例
においては、所定の材料を真空室中で化学反応を用いて
気体化し、基板上に再び薄膜として成長させる例である
。図中３０は基板の直前に高周波イオンブレーティング
法と同様に大きな高周波コイル３９と同電源３９１によ
り気体を活性化する。 気化する手段４０において、４
２１と４２２は気化する材料でこれは必要なだけ多数個
用いる。 （この実施例では２個だけ用いている）。 ４２３．４２４は気化速度を調整するためのヒーター、
４２５，４２６は導入管、４゛２７は、材料４２１．４
２２を気化するためのガスで通常ハロゲン系のガスを用
いるが、材料に適したガスを用いる。そのガス系も材料
４２１，４２２． ・・・・・・などに適したガスを別
々に導入し、シールド４３２゜４３３．４３４により混
じり合わないようにしたり、全く別室、別排気系を用い
て行なうことも出来る。 ４２８は流量調節器、４２９はバリアプルリーク、４３
０はガスの流線、４３１はガスの活性化のためのヒータ
ーである。気化した材料の気体は孔４３５を通って真空
室１１内に導入され活性化されて基板２３０表面に薄膜
として析出する。 ４３６は気化室、４３７は排気口である。反応気体がボ
ンベで得られる場合は、気体をガス導入系５３から導入
してもよい。その場合基板電源２５を動作させることに
より基板に流入する帯電体のエネルギーを適正な値に選
ぶことが出来、最適成膜条件で膜成長を行なうことが出
来る。 第６図には別の実施例を示しである。この実施例の符号
は第４図の符号と同じである。この実施例では、スパッ
タの放電を第３の電極（この実施例では真空容器１１を
用いている）とターゲット４１２との間で放電を行なわ
せ放電空間を活性化の手段として用いている。他の実施
例においても同様であるが基板２３の電位や極性を電源
２５により自由に一変化させることが出来るので、入射
帯電粒子のエネルギーを自由に変化させられ、最適の成
膜条件を設定することが出来る。 第７図には他の実施例を示す。この実施例においては、
イオン銃あるいはプラズマ銃３１１を活性化手段として
用いターゲラ）４１２−１，４１２−２，４１２−３
（多数設定出来る）を同時に反応性スパッタを行ない、
基板２３の上に薄膜を成長させる。プラズマ３１２の中
から帯電体を取り出し、電源２５で加速、基板２３を衝
撃して秀れた薄膜を成長させる。 −７３１１オン
、 や−ジ ル１、な゛を いるこがｍ五。 以上は何ら限定的な意味を持つものではなく多数の変更
が可能であることは言うまでもない。例えば、第２図、
第４図、第５図の活性化手段はそれぞれの実施例を他の
実施例に用いること（例えば、第６図のコイル３９を、
第２図、第４図の活性化帯に置くという具合いに・・・
・・・、他の場合も同じ）その他あらゆる放電を起こす
方式を用いることなどが可能である。基板ホルダー２２
も、多数の基板を接地する方法、あるいは球形ドーム、
自公転治具なと用いることが出来る。加熱方法も抵抗加
熱に加えて、高周波、マイクロ波、赤外線加熱などあり
とあらゆる方法を用いることが出来、必要により設計し
て装置化する。基板の真空室内への搬入についても、本
願の中には矢印にてのみ説明したが、これも適宜、その
システムに最適の方式を用いるとよい。 （発明の効果） 本発明の薄膜作成装置のよれば、化学量論的組成を基板
上において実現出来るように調整された気体を大量に基
板に送ることが出来るので、薄膜の大量生産を行なうこ
とが出来る。更に気化する手段と基板の間に活性化する
手段を設けたことにより、基板の温度を飛躍的に下げる
ことが出来る。 例えば、セラミックス系超伝導薄膜は現在８００℃〜９
００℃で作成されているが、本発明を用いることにより
、材料の組成によっても異なるが６００℃〜４００℃以
下とすることが出来る。 ４、図面の簡単な説明 第１図、第２図、第３図、第４図、第５図、第６図、第
７図は、それぞれこの発明の実施例を示す図。 図中、１０が真空室、２０が基板保持機構、２４が加熱
手段、４０が気化する手段、３０が気体を活性化する手
段である。 特許出願人 日電アネルバ株式会社 代理人 弁理士 村上 健次 −手続補正書く自
発） 昭和６２年６月 ８Ｈ
Claims (1)
- （１）内部を所定の圧力まで排気することの出来る真空
室、前記真空室の内部に設けられ、少なくとも生成され
る薄膜を結晶化させるに十分な温度にまで加熱できる手
段を備えた基板保持機構、薄膜にするための材料を基板
上で所定の化学量論的組成になるように制御して気化す
る手段、前記気化する手段と基板保持機構の間に気体を
活性化する手段、を備えたことを特徴とする薄膜作成装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62089215A JPS63255364A (ja) | 1987-04-10 | 1987-04-10 | 薄膜作成装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62089215A JPS63255364A (ja) | 1987-04-10 | 1987-04-10 | 薄膜作成装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63255364A true JPS63255364A (ja) | 1988-10-21 |
Family
ID=13964497
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62089215A Pending JPS63255364A (ja) | 1987-04-10 | 1987-04-10 | 薄膜作成装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63255364A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04161247A (ja) * | 1990-10-26 | 1992-06-04 | Res Dev Corp Of Japan | 微粒子などの結晶構造の制御方法 |
-
1987
- 1987-04-10 JP JP62089215A patent/JPS63255364A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04161247A (ja) * | 1990-10-26 | 1992-06-04 | Res Dev Corp Of Japan | 微粒子などの結晶構造の制御方法 |
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