JP2721595B2

JP2721595B2 - 多結晶薄膜の製造方法

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Publication number: JP2721595B2
Application number: JP3126837A
Authority: JP
Inventors: 康裕飯島; 信夫田辺
Original assignee: Fujikura Ltd
Current assignee: Fujikura Ltd
Priority date: 1991-04-30
Filing date: 1991-04-30
Publication date: 1998-03-04
Anticipated expiration: 2013-03-04
Also published as: JPH04331795A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は結晶方位の整った多結晶
薄膜を形成する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年になって発見された酸化物超電導体
は、液体窒素温度を超える臨界温度を示す優れた超電導
体であるが、現在、この種の酸化物超電導体を実用的な
超電導体として使用するためには、種々の解決するべき
問題点が存在している。その問題点の１つが、酸化物超
電導体の臨界電流密度が低いという問題である。

【０００３】前記酸化物超電導体の臨界電流密度が低い
という問題は、酸化物超電導体の結晶自体に電気的な異
方性が存在することが大きな原因となっており、特に酸
化物超電導体はその結晶軸のａ軸方向とｂ軸方向には電
気を流し易いが、ｃ軸方向には電気を流しにくいことが
知られている。このような観点から酸化物超電導体を基
材上に形成してこれを超電導体として使用するために
は、基材上に結晶配向性の良好な状態の酸化物超電導体
を形成し、しかも、電気を流そうとする方向に酸化物超
電導体の結晶のａ軸あるいはｂ軸を配向させ、その他の
方向に酸化物超電導体のｃ軸を配向させる必要がある。

【０００４】そこで従来、基板や金属テープなどの基材
上に結晶配向性の良好な酸化物超電導層を形成するため
に種々の手段が試みられてきた。その１つの方法とし
て、酸化物超電導体と結晶構造の類似したＭｇＯあるい
はＳｒＴｉＯ₃などの単結晶基材を用い、これらの単結
晶基材上にスパッタリングなどの成膜法により酸化物超
電導層を形成する方法が実施されている。

【０００５】前記ＭｇＯやＳｒＴｉＯ₃の単結晶基材を
用いてスパッタリングなどの成膜法を行なえば、酸化物
超電導層の結晶が単結晶基材の結晶を基に結晶成長する
ために、その結晶配向性を良好にすることが可能であ
り、これらの単結晶基材上に形成された酸化物超電導層
は、数十万〜数百万Ａ／ｃｍ²程度の十分に高い臨界電
流密度を発揮することが知られている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、酸化物超電
導体を導体として使用するためには、テープ状などの長
尺の基材上に結晶配向性の良好な酸化物超電導層を形成
する必要がある。ところが、金属テープなどの基材上に
酸化物超電導層を直接形成すると、金属テープ自体が多
結晶体でその結晶構造も酸化物超電導体と大きく異なる
ために、結晶配向性の良好な酸化物超電導層は到底形成
できないものである。しかも、酸化物超電導層を形成す
る際に行なう熱処理によって金属テープと酸化物超電導
層との間で拡散反応が生じて酸化物超電導層の結晶構造
が崩れ、超電導特性が劣化する問題がある。

【０００７】そこで従来、金属テープなどの基材上に、
ＭｇＯやＳｒＴｉＯ₃などの中間層を被覆し、この中間
層上に酸化物超電導層を形成することが行なわれてい
る。ところがこの種の中間層上に形成した酸化物超電導
層は、単結晶基材上に形成された酸化物超電導層よりも
かなり低い臨界電流密度（例えば数千〜一万Ａ／ｃ
ｍ²）程度しか示さないという問題があった。これは、
以下に説明する理由によるものと考えられる。

【０００８】図１６は、金属テープなどの基材１上に中
間層２を形成し、この中間層２上に酸化物超電導層３を
形成した酸化物超電導導体の断面構造を示すものであ
る。ここで図１６に示す構造において、酸化物超電導層
３は多結晶状態であり、多数の結晶粒４が無秩序に結合
した状態となっている。これらの結晶粒４の１つ１つを
個々に見ると各結晶粒４の結晶のｃ軸は基材表面に対し
て垂直に配向しているものの、ａ軸とｂ軸は無秩序な方
向を向いていると考えられる。このように酸化物超電導
層の結晶粒毎にａ軸とｂ軸の向きが無秩序になると、結
晶配向性の乱れた結晶粒界において超電導状態の量子的
結合性が失われる結果、超電導特性、特に臨界電流密度
の低下を引き起こすものと思われる。また、前記酸化物
超電導体がａ軸およびｂ軸配向していない多結晶状態と
なるのは、その下に形成された中間層２がａ軸およびｂ
軸配向していない多結晶状態であるために、酸化物超電
導層３を成膜する場合に、中間層２の結晶に整合するよ
うに酸化物超電導層３が成長するためであると思われ
る。

【０００９】ところで、前記酸化物超電導体の応用分野
以外において、多結晶体の基材上に各種の配向膜を形成
する技術が利用されている。例えば光学薄膜の分野、光
磁気ディスクの分野、配線基板の分野、高周波導波路や
高周波フィルタ、空洞共振器などの分野であるが、いず
れの技術においても基材上に膜質の安定した配向性の良
好な多結晶薄膜を形成することが課題となっている。即
ち、多結晶薄膜の結晶配向性が良好であるならば、その
上に形成される光学薄膜、磁性薄膜、配線用薄膜などの
質が向上するわけであり、更に基材上に結晶配向性の良
好な光学薄膜、磁性薄膜、配線用薄膜などを直接形成で
きるならば、なお好ましいものである。

【００１０】また、高周波数帯域で使用される磁気ヘッ
ドのコア材として、高透磁率を有し、熱的にも安定なパ
ーマロイ、あるいは、センダストなどの磁性薄膜が実用
化されている。これらの磁性薄膜は、従来、蒸着やスパ
ッタにより所定の基板上に形成されるが、これらの磁性
薄膜の結晶方位の配向性が低いものであると、磁性薄膜
の磁気異方性の制御が困難になり、膜面内では結晶粒の
方位が無秩序になり、透磁率の高周波特性が損なわれる
問題があった。また、膜面内での結晶軸の軸方向が無秩
序であると、面内磁化にスキューやリップルと呼ばれる
局所的なゆらぎが発生し、前述のように透磁率の高周波
特性が損なわれることになる。

【００１１】本発明は前記課題を解決するためになされ
たもので、基材の成膜面に対して直角向きに結晶軸のｃ
軸を配向させることができると同時に、成膜面と平行な
面に沿って多結晶薄膜の結晶軸のａ軸およびｂ軸をも揃
えることができ、結晶配向性に優れた多結晶薄膜を形成
することができる方法の提供を目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は前
記課題を解決するために、スパッタリングによりターゲ
ットの構成粒子を叩き出して基材上に堆積させ、基材上
に多結晶薄膜を形成する方法において、前記構成粒子を
基材上に堆積させる際に、ターゲットから叩き出して基
材上の成膜面に堆積させる構成粒子の他に、イオン源が
発生させたイオンを基材の成膜面に対して斜め方向から
照射しつつ前記構成粒子を堆積させるとともに、前記タ
ーゲットとして、イットリウム安定化ジルコニア、Ｍｇ
Ｏ、ＳｒＴｉＯ ₃ のいずれかからなるものを用いるもの
である。

【００１３】請求項２記載の発明は前記課題を解決する
ために、請求項１記載の基材に対してイオンを照射する
際の照射角度を基材の成膜面に対して４０〜６０度の範
囲とするものである。

【００１４】請求項３記載の発明は前記課題を解決する
ために、請求項１記載のイオンとして、不活性ガスイオ
ン、あるいは、不活性ガスと多結晶薄膜構成元素の少な
くとも１種を含む反応ガスの混合イオンを用いることを
特徴とする多結晶薄膜の製造方法。

【００１５】

【作用】スパッタリングによりターゲットから叩き出し
た構成粒子を基材の成膜面に堆積する際に、斜め方向か
らイオンも同時に照射するので、構成粒子が効率的に活
性化される結果、基材の成膜面に対してｃ軸配向性に加
えてａ軸配向性とｂ軸配向性も向上する。その結果、結
晶粒界が多数形成された多結晶薄膜であっても、結晶粒
ごとのａ軸配向性とｂ軸配向性とｃ軸配向性のいずれも
が良好になり、膜質の向上した多結晶薄膜が得られる。

【００１６】また、このような配向性の良好な多結晶薄
膜を形成するには、イオンの照射角度を４５度にするこ
とが最も好ましい。更に、構成粒子を活性化するには、
アルゴンイオンと酸素イオンが好ましい。

【００１７】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例につい
て説明する。図１は、本発明方法を実施する際に用いる
装置の一例を示すものであり、この例の装置は、スパッ
タ装置にイオンビームアシスト用のイオン源を設けた構
成となっている。

【００１８】本実施例の装置は、基材Ａを保持する基材
ホルダ１１と、この基材ホルダ１１の斜め上方に所定間
隔をもって対向配置された板状のターゲット１２と、前
記基材ホルダ１１の斜め上方に所定間隔をもって対向さ
れ、かつ、ターゲット１２と離間して配置されたイオン
源１３と、前記ターゲット１２の下方においてターゲッ
ト１２の下面に向けて配置されたスパッタビーム照射装
置１４を主体として構成されている。また、図中符号１
５は、ターゲット１２を保持したターゲットホルダを示
している。

【００１９】また、本実施例の装置は図示略の真空容器
に収納されていて、基材Ａの周囲を真空雰囲気に保持で
きるようになっている。更に前記真空容器には、ガスボ
ンベなどの雰囲気ガス供給源が接続されていて、真空容
器の内部を真空などの低圧状態で、かつ、アルゴンガス
あるいはその他の不活性ガス雰囲気または酸素を含む不
活性ガス雰囲気にすることができるようになっている。

【００２０】前記基材Ａは、例えば板材、線材、テープ
材などの種々の形状のもので、基材Ａは、銀、白金、ス
テンレス鋼、銅などの金属材料や合金、あるいは、各種
ガラスあるいは各種セラミックスなどからなるものであ
る。なお、基材Ａとして長尺の金属テープ（ハステロイ
製あるいはステンレス製などのテープ）を用いる場合
は、真空容器の内部に金属テープの送出装置と巻取装置
を設け、送出装置から連続的に基材ホルダ１１に基材Ａ
を送り出し、続いて巻取装置で巻き取ることでテープ状
の基材上に多結晶薄膜を連続成膜することができるよう
に構成することが好ましい。

【００２１】前記基材ホルダ１１は内部に加熱ヒータを
備え、基材ホルダ１１の上に位置された基材Ａを所用の
温度に加熱できるようになっている。前記ターゲット１
２は、目的とする多結晶薄膜を形成するためのものであ
り、目的の組成の多結晶薄膜と同一組成あるいは近似組
成のものなどを用いる。ターゲット１２として具体的に
は、ＭｇＯあるいはＹ₂Ｏ₃で安定化したジルコニア（Ｙ
ＳＺ）、ＭｇＯ、ＳｒＴｉＯ₃などを用いるがこれに限
るものではなく、形成しようとする多結晶薄膜に見合う
ターゲッを用いれば良い。

【００２２】前記イオン源１３は、容器の内部に、蒸発
源を収納し、蒸発源の近傍に引き出し電極を備えて構成
されている。そして、前記蒸発源から発生した原子また
は分子の一部をイオン化し、そのイオン化した粒子を引
き出し電極で発生させた電界で制御してイオンビームと
して照射する装置である。粒子をイオン化するには直流
放電方式、高周波励起方式、フィラメント式、クラスタ
イオンビーム方式などの種々のものがある。フィラメン
ト式はタングステン製のフィラメントに通電加熱して熱
電子を発生させ、高真空中で蒸発粒子と衝突させてイオ
ン化する方法である。また、クラスタイオンビーム方式
は、原料を入れたるつぼの開口部に設けられたノズルか
ら真空中に出てくる集合分子のクラスタを熱電子で衝撃
してイオン化して放射するものである。本実施例におい
ては、図２に示す構成の内部構造のイオン源１３を用い
る。このイオン源１３は、筒状の容器１６の内部に、引
出電極１７とフィラメント１８とＡｒガスなどの導入管
１９とを備えて構成され、容器１６の先端からイオンを
ビーム状に平行に照射できるものである。

【００２３】前記イオン源１３は、図１に示すようにそ
の中心軸Ｓを基材Ａの上面（成膜面）に対して傾斜角度
θでもって傾斜させて対向されている。この傾斜角度θ
は４０〜６０度の範囲が好ましいが、特に４５度前後が
最も好ましい。従ってイオン源１３は基材Ａの上面に対
して傾斜角θでもってイオンを照射できるように配置さ
れている。なお、イオン源１３によって基材Ａに照射す
るイオンは、Ｈｅ⁺、Ｎｅ⁺、Ａｒ⁺、Ｘｅ⁺、Ｋｒ⁺など
の希ガスのイオン、または、それらと酸素の混合イオン
でも良い。

【００２４】前記スパッタビーム照射装置１４は、イオ
ン源１３と同等の構成をなし、ターゲット１２に対して
イオンを照射してターゲット１２の構成粒子を叩き出す
ことができるものである。なお、本発明方法ではターゲ
ット１３の構成粒子を叩き出すことができることが重要
であるので、ターゲット１２に高周波コイルなどで電圧
を印可してターゲット１２の構成粒子を叩き出し可能な
ように構成し、スパッタビーム照射装置１４を省略して
も良い。

【００２５】次に前記構成の装置を用いて基材Ａ上にＹ
ＳＺの多結晶薄膜を形成する方法について説明する。基
材Ａ上に多結晶薄膜を形成するには、ＹＳＺのターゲッ
トを用いるとともに、基材Ａを収納している容器の内部
を真空引きして減圧雰囲気とする。そして、イオン源１
３とスパッタビーム照射装置１４を作動させる。スパッ
タビーム照射装置１４からターゲット１２にイオンを照
射すると、ターゲット１２の構成粒子が叩き出されて基
材Ａ上に飛来する。そして、基材Ａ上に、ターゲット１
２から叩き出した構成粒子を堆積させると同時に、イオ
ン源１３からＡｒイオンと酸素イオンの混合イオンを照
射する。このイオン照射する際の照射角度θは、４５度
が最も好ましく、４０〜６０度の範囲ならば好適であ
る。ここでθを９０度とすると、多結晶薄膜のｃ軸は基
材Ａの成膜面に対して直角に配向するものの、基材Ａの
成膜面上に（１１１）面が立つので好ましくない。ま
た、θを３０度とすると、多結晶薄膜はｃ軸配向すらし
なくなる。前記の角度でイオン照射するならば、多結晶
薄膜の結晶の（１００）面が立つようになる。

【００２６】このような照射角度でイオン照射を行ない
ながらスパッタリングを行なうことで、基材Ａ上に形成
されるＹＳＺの多結晶薄膜の結晶軸のａ軸とｂ軸とを配
向させることができるが、これは、堆積されている途中
のスパッタ粒子が適切な角度でイオン照射されたことに
より、効率的に活性化された結果によるものと思われ
る。

【００２７】図３に、前記の方法でＹＳＺの多結晶薄膜
Ｂが堆積された基材Ａを示す。図３に示す多結晶薄膜Ｂ
は、立方晶系の結晶構造を有する微細な結晶粒２０が、
多数、結晶粒界を介して接合一体化されてなり、各結晶
粒２０の結晶軸のｃ軸は基材Ａの上面（成膜面）に対し
て直角に向けられ、各結晶粒２０の結晶軸のａ軸どうし
およびｂ軸どうしは、互いに同一方向に向けられて面内
配向されている。また、各結晶粒２０のｃ軸が基材Ａの
（上面）成膜面に対して直角に配向されている。そし
て、各結晶粒２０のａ軸（あるいはｂ軸）どうしは、そ
れらのなす角度（図２に示す粒界傾角Ｋ）を３０度以内
にして接合一体化されている。

【００２８】前記のように基材Ａ上にＹＳＺの多結晶薄
膜Ｂを形成したならば、この多結晶薄膜Ｂ上に酸化物超
電導層を形成する。酸化物超電導層を多結晶薄膜Ｂ上に
形成するには、目的の酸化物超電導体と近似組成あるい
は同一組成のターゲットを用い、酸素ガス雰囲気中など
においてスパッタリングを行なって多結晶薄膜Ｂ上に酸
化物超電導層を形成しても良いし、前記ターゲットにレ
ーザビームを照射して構成粒子をえぐり出して蒸着する
レーザ蒸着法などを実施しても良い。

【００２９】前記の多結晶薄膜Ｂにおいては、ｃ軸が基
材Ａの成膜面に対して垂直な方向に配向し、成膜面と平
行な面に沿ってａ軸どうしおよびｂ軸どうしが良好な配
向性を有するので、スパッタリングやレーザ蒸着で多結
晶薄膜Ｂの上に積層される酸化物超電導層も多結晶薄膜
Ｂの配向性に整合するように堆積して結晶成長する。

【００３０】よって前記多結晶薄膜Ｂ上に形成された酸
化物超電導層は、多結晶状態の酸化物超電導層となる
が、この酸化物超電導層の結晶粒の１つ１つにおいて
は、基材Ａの厚さ方向に電気を流しにくいｃ軸が配向
し、基材Ａの長手方向にａ軸どうしあるいはｂ軸どうし
が配向している。従って得られた酸化物超電導層は結晶
粒界における量子的結合性に優れ、結晶粒界における超
電導特性の劣化が少ないので、基材Ａの長手方向に電気
を流し易く、臨界電流密度の優れたものが得られる。

【００３１】（製造例）図１に示す構成の装置を使用
し、この装置を収納した容器内部を真空ポンプで真空引
きして３.０×１０^-4トールに減圧した。基材は、幅１
０ｍｍ、厚さ０.５ｍｍ、長さ１０ｃｍのハステロイＣ
２７６テープを使用した。ターゲットはＹＳＺ（安定化
ジルコニア）製のものを用い、スパッタ電圧１０００
Ｖ、スパッタ電流１００ｍＡ、イオン源のビームの照射
角度を４５度あるいは９０度に設定し、イオン源のアシ
スト電圧を３００Ｖ、５００Ｖ、７００Ｖにそれぞれ設
定するとともに、イオン源の電流を１５〜５０ｍＡにそ
れぞれ設定して基材上にスパッタリングと同時にイオン
照射を行なって厚さ０.３μｍの膜状のＹＳＺ層を形成
した。

【００３２】得られた各ＹＳＺの多結晶薄膜についてＣ
ｕＫα線を用いたθ-２θ法によるＸ線回折試験を行な
った。図５〜図７は、イオン源の入射角４５度でイオン
ビーム電圧とイオンビーム電流を適宜変更して測定した
試料の回折強さを示す図である。図５〜図７に示す結果
から、ＹＳＺの（２００）面あるいは（４００）面のピ
ークが認められ、ＹＳＺの多結晶薄膜の（１００）面が
基材表面と平行な面に沿って配向しているものと推定す
ることができ、ＹＳＺの多結晶薄膜がそのＣ軸を基材上
面に垂直に配向させて形成されていることが判明した。
なお、図５〜図７に示された各ピークの大きさの比較か
ら、ビーム電流が多く、ビーム電圧が小さい方が、即
ち、イオンを低い速度で大量に照射した方が多結晶薄膜
のｃ軸配向性を向上できることが判明した。

【００３３】図８〜図１０は、イオン源の入射角度９０
度でイオンビーム電圧とイオンビーム電流を適宜変更し
て測定した試料の回折強さを示す図である。図８〜図１
０に示す結果から、イオン源の入射角度を９０度にして
もｃ軸配向性に関しては十分な配向性が認められた。

【００３４】次に、前記のようにｃ軸配向された試料に
おいて、ＹＳＺ多結晶薄膜のａ軸あるいはｂ軸が配向し
ているか否かを測定した。その測定のためには、図１１
に示すように、基材Ａ上に形成されたＹＳＺの多結晶薄
膜にＸ線を角度θで照射するとともに、入射Ｘ線を含む
鉛直面において、入射Ｘ線に対して２θの角度の位置に
Ｘ線カウンター２５を設置し、入射Ｘ線を含む鉛直面に
対する水平角度φの値を適宜変更して、即ち、基材Ａを
図１１において矢印に示すように回転角φだけ回転させ
ることにより得られる回折強さを測定することにより多
結晶薄膜Ｂのａ軸どうしまたはｂ軸どうしの配向性を計
測した。その結果を図１２と図１３に示す。

【００３５】図１２に示すようにイオンビームの入射角
度を４５度に設定して製造した試料の場合、φを９０度
と０度とした場合、即ち、回転角φに対して９０度おき
にＹＳＺの（３１１）面のピークが現われている。これ
は、基板面内におけるＹＳＺの（０１１）ピークに相当
しており、ＹＳＺ多結晶薄膜のａ軸どうしまたはｂ軸ど
うしが配向していることが明らかになった。これに対
し、図１３に示すように、イオンビーム入射角度を９０
度に設定して製造した試料の場合、特別なピークが見ら
れず、ａ軸とｂ軸の方向は無秩序になってることが判明
した。

【００３６】以上の結果から本発明方法によって製造さ
れた試料の多結晶薄膜は、ｃ軸配向は勿論、ａ軸どう
し、および、ｂ軸どうしも配向していることが明らかに
なった。よって本発明方法を実施することにより、配向
性に優れたＹＳＺなどの多結晶薄膜を製造できることが
明らかになった。

【００３７】一方、図１４は、図１２で用いたＹＳＺ多
結晶薄膜の試料を用い、この試料の多結晶層の各結晶粒
における結晶配向性を試験した結果を示す。この試験で
は、図１１を基に先に説明した方法でＸ線回折を行なう
場合、φの角度を−１０度〜４５度まで５度刻みの値に
設定した際の回折ピークを測定したものである。図１４
に示す結果から、得られたＹＳＺの多結晶薄膜の回折ピ
ークは、粒界傾角３０度以内では表われるが、４５度で
は消失していることが明らかである。従って、得られた
多結晶薄膜の結晶粒の粒界傾角は、３０度以内に収まっ
ていることが判明し、良好な配向性を有することが明ら
かになった。

【００３８】図１５は、本発明方法を実施する際に用い
て好適な装置の他の例を示すものである。この例の装置
において図１に記載した装置と同等の構成部分には同一
符号を付してそれらの説明を省略する。この例の装置に
おいて図１に示す装置と異っているのは、ターゲット１
２を３個設け、スパッタビーム照射装置１４を３個設
け、基材Ａとターゲット１２に高周波電源３０を接続し
た点である。

【００３９】この例の装置では、３個のターゲット１
２、１２、１２から、それぞれ別種の粒子を叩き出して
基材Ａ上に複合膜を形成することができるので、より複
雑な組成の多結晶膜でも製造できる特徴がある。また、
高周波電源３０を作動させてターゲット１２からスパッ
タすることもできる。この例の装置を用いて本発明方法
を実施する場合も図１に示す装置の場合と同様に配向性
に優れた多結晶薄膜を得ることができる。

【００４０】ところで、図１または図１５に示す構成の
装置を用いて本発明方法を実施すれば、配向性の良好な
光学薄膜、配向性の良好な光磁気ディスクの磁性薄膜、
配向性の良好な集積回路用微細配線用薄膜、高周波導波
路や高周波フィルタおよび空洞共振器などに用いられる
誘電体薄膜のいずれでも形成することができる。即ち、
結晶配向性の良好な多結晶薄膜Ｂ上に、これらの薄膜を
スパッタリング、レーザ蒸着、真空蒸着、ＣＶＤ（化学
蒸着）などの成膜法で形成するならば、多結晶薄膜Ｂと
良好な整合性でこれらの薄膜が堆積または成長するの
で、配向性が良好になる。

【００４１】これらの薄膜を本発明方法で製造すること
で、配向性の良好な高品質の薄膜が得られるので、光学
薄膜においては光学特性に優れ、磁性薄膜においては磁
気特性に優れ、配線用薄膜においてはマイグレーション
の生じない、誘電体薄膜においては誘電特性の良好な薄
膜が得られる。

【００４２】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、ス
パッタリングによりイットリウム安定化ジルコニア、Ｍ
ｇＯ、ＳｒＴｉＯ ₃ のいずれかのターゲットから叩き出
した構成粒子を基材の成膜面に堆積する際に、ターゲッ
トから叩き出して基材上の成膜面に堆積させる構成粒子
の他に、斜め方向からイオンビームを照射するので、構
成粒子を効率的に活性化できる結果、基材の成膜面に対
してｃ軸配向性に加えてａ軸配向性とｂ軸配向性も向上
させることができる。よって本発明方法を実施すること
で、結晶粒界が多数形成された多結晶薄膜であっても、
結晶粒ごとのａ軸配向性とｂ軸配向性とｃ軸配向性のい
ずれもが良好になっている多結晶薄膜を形成することが
できる。

【００４３】また、イオンを照射する際の角度を４５度
に設定し、照射するイオンをアルゴンと酸素の混合イオ
ンとするならば、最も好適に配向性の整った多結晶薄膜
を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明方法を実施する際に用いる装置の
一例を示す構成図である。

【図２】図２は本発明の実施に用いるイオン源の一例を
示す断面図である。

【図３】図３は本発明方法を実施して得られた多結晶薄
膜を示す説明図である。

【図４】図４は図３に示す多結晶薄膜の拡大平面図であ
る。

【図５】図５はビーム電圧３００Ｖで製造した本発明試
料のＸ線回折結果を示すグラフである。

【図６】図６はビーム電圧５００Ｖで製造した本発明試
料のＸ線回折結果を示すグラフである。

【図７】図７はビーム電圧７００Ｖで製造した本発明試
料のＸ線回折結果を示すグラフである。

【図８】図８はビーム電圧３００Ｖで製造した比較例試
料のＸ線回折結果を示すグラフである。

【図９】図９はビーム電圧５００Ｖで製造した比較例試
料のＸ線回折結果を示すグラフである。

【図１０】図１０はビーム電圧７００Ｖで製造した比較
例試料のＸ線回折結果を示すグラフである。

【図１１】図１１はａ軸配向性を調べるために行なった
試験方法を説明するための構成図である。

【図１２】図１２は本発明例の多結晶薄膜の（３１１）
面の回折ピークを示すグラフである。

【図１３】図１３は比較例の多結晶薄膜における（３１
１）面の回折ピークを示すグラフである。

【図１４】図１４は本発明例の多結晶薄膜の（３１１）
面の回折ピークを回転角５度おきに測定した結果を示す
グラフである。

【図１５】図１５は本発明方法を実施する場合に用いて
好適な装置の他の例を示す構成図である。

【図１６】図１６は従来の方法で製造された多結晶薄膜
を示す構成図である。

【符号の説明】

Ａ・・・基材、Ｂ・・・多結晶薄膜、θ・・・傾斜角
度、ｗ・・・回転角、１１・・・基材ホルダ、１２・・
・ターゲット、１３・・・イオン源、１４・・・スパッ
タビーム照射装置、１５・・・ターゲットホルダ、

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】スパッタリングによりターゲットの構成
粒子を叩き出して基材上に堆積させ、基材上に多結晶薄
膜を形成する方法において、前記構成粒子を基材上に堆
積させる際に、ターゲットから叩き出して基材上の成膜
面に堆積させる構成粒子の他に、イオン源が発生させた
イオンを基材の成膜面に対して斜め方向から照射しつつ
前記構成粒子を堆積させるとともに、前記ターゲットと
して、イットリウム安定化ジルコニア、ＭｇＯ、ＳｒＴ
ｉＯ ₃ のいずれかからなるものを用いることを特徴とす
る多結晶薄膜の製造方法。
【請求項２】請求項１記載の基材に対してイオンを照
射する際の照射角度を基材の成膜面に対して４０〜６０
度の範囲とすることを特徴とする多結晶薄膜の製造方
法。
【請求項３】請求項１記載のイオンとして、不活性ガ
スイオン、あるいは、不活性ガスと多結晶薄膜構成元素
の少なくとも１種を含む反応ガスの混合イオンを用いる
ことを特徴とする多結晶薄膜の製造方法。