JPH04124261A - 化合物薄膜製造装置 - Google Patents
化合物薄膜製造装置Info
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- JPH04124261A JPH04124261A JP2243787A JP24378790A JPH04124261A JP H04124261 A JPH04124261 A JP H04124261A JP 2243787 A JP2243787 A JP 2243787A JP 24378790 A JP24378790 A JP 24378790A JP H04124261 A JPH04124261 A JP H04124261A
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- Physical Vapour Deposition (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】
[a業上の利用分野]
本発明は、複数の金属元素を含む化合物薄膜の製造装置
に関するものである。
に関するものである。
[従来の技術]
近年、YIBa2 Cu30t−6(o<δ< 0.5
)等の高温超伝導体、B14TisO+z等の強誘電体
、ITO等の透明導電体、PZT等の圧電体等、複数の
金属元素を含む、#!能性化合物が注目を集めており、
その素子化のための薄膜形成法が検討されている。
)等の高温超伝導体、B14TisO+z等の強誘電体
、ITO等の透明導電体、PZT等の圧電体等、複数の
金属元素を含む、#!能性化合物が注目を集めており、
その素子化のための薄膜形成法が検討されている。
薄膜形成法としては、スパッタ法、CVD法、レーザー
アブレーション等と共に、特に良質な薄膜を形成する方
法として、真空蒸着法及びそのバリエーションとしての
クラスター・イオンビーム蒸着法、イオンブレーティン
グ、MBE法、反応性蒸着法等が用いられている。これ
らの真空蒸着法及びそのバリエーションに属する方法で
、複数の金属元素を含む機能性化合物を成膜するために
は、以下のような装置が用いられていた。
アブレーション等と共に、特に良質な薄膜を形成する方
法として、真空蒸着法及びそのバリエーションとしての
クラスター・イオンビーム蒸着法、イオンブレーティン
グ、MBE法、反応性蒸着法等が用いられている。これ
らの真空蒸着法及びそのバリエーションに属する方法で
、複数の金属元素を含む機能性化合物を成膜するために
は、以下のような装置が用いられていた。
■ 1つのるつぼに、複数の金属元素を混合した合金、
又は化合物を混合したものを充てんして、1つの蒸発源
より複数の金属元素を同時に混合して蒸発させる1元蒸
着装置、 ■ 複数の金属元素を、各々独立の蒸発源から蒸発させ
る多元蒸着装置、 ■ 上記■、■を適宜組み合わせた装置[発明が解決し
ようとする課題] しかしながら、上記従来例の、1元蒸着装置及び多元蒸
着装置には、以下の様な問題点かあフた。
又は化合物を混合したものを充てんして、1つの蒸発源
より複数の金属元素を同時に混合して蒸発させる1元蒸
着装置、 ■ 複数の金属元素を、各々独立の蒸発源から蒸発させ
る多元蒸着装置、 ■ 上記■、■を適宜組み合わせた装置[発明が解決し
ようとする課題] しかしながら、上記従来例の、1元蒸着装置及び多元蒸
着装置には、以下の様な問題点かあフた。
■ 1元蒸着装置では、1つのるつぼに混合して充てん
した、各々蒸気圧の異なる複数の金属又は化合物を同時
に蒸発させるために、成膜した薄膜の深さ方向に大きな
組成分布を示す。−例として第4図に、Y−Ba−Cu
−0を成膜する際に、BaCO3とCuOを混合して1
つの蒸発源から蒸着した場合の、BaとCuの深さ方向
の組成分布を示す。
した、各々蒸気圧の異なる複数の金属又は化合物を同時
に蒸発させるために、成膜した薄膜の深さ方向に大きな
組成分布を示す。−例として第4図に、Y−Ba−Cu
−0を成膜する際に、BaCO3とCuOを混合して1
つの蒸発源から蒸着した場合の、BaとCuの深さ方向
の組成分布を示す。
■ 多元蒸着装置では、複数の蒸発源からの蒸発レート
を各々独立に制御する必要があり、得られた膜組成の再
現性が良くない。ざらにクラスター・イオンビーム蒸着
法として蒸発物質のイオン化、加速を行う装置とすると
、複数の蒸発源で別々にイオン化、加速を行うため、蒸
発物質の付着による汚れなどによる実効的なイオン化条
件の変動率が各蒸発源毎に大きく異なり、イオン化条件
の制御が困難で、再現性はさらに悪化する。
を各々独立に制御する必要があり、得られた膜組成の再
現性が良くない。ざらにクラスター・イオンビーム蒸着
法として蒸発物質のイオン化、加速を行う装置とすると
、複数の蒸発源で別々にイオン化、加速を行うため、蒸
発物質の付着による汚れなどによる実効的なイオン化条
件の変動率が各蒸発源毎に大きく異なり、イオン化条件
の制御が困難で、再現性はさらに悪化する。
[課題を解決するための手段及び作用]本発明において
は、るつぼ内に各々独立した開口部を有する複数個の蒸
発室を持つことを特徴とする化合物薄膜の製造装置とす
ることで、前述の問題点を解決することができる。
は、るつぼ内に各々独立した開口部を有する複数個の蒸
発室を持つことを特徴とする化合物薄膜の製造装置とす
ることで、前述の問題点を解決することができる。
本発明の装置を第1図を用いて説明する。第1図(a)
に、本発明の装置の蒸発源部の断面図を、第1図(b)
にその上面図を示す。本発明においては、るつぼを第1
蒸発室1と、第2蒸発室2に分け、るつぼ全体をヒータ
ー3で加熱することで、各々の蒸発室に充てんした蒸発
物質を、いずれも上方を向いた各蒸発室の開口部4,5
より同時に噴出させることによって、単一の蒸発源より
複数の金属元素あるいは金属化合物を各々一定の速度で
蒸発させることができるようにしたものである。さらに
本発明においては、開口部4.5にノズルを設け、その
d/λを適当に選ぶことで、組成の制御性を更に向上さ
せることができると共に、蒸発物質をクラスター化する
こともできる。
に、本発明の装置の蒸発源部の断面図を、第1図(b)
にその上面図を示す。本発明においては、るつぼを第1
蒸発室1と、第2蒸発室2に分け、るつぼ全体をヒータ
ー3で加熱することで、各々の蒸発室に充てんした蒸発
物質を、いずれも上方を向いた各蒸発室の開口部4,5
より同時に噴出させることによって、単一の蒸発源より
複数の金属元素あるいは金属化合物を各々一定の速度で
蒸発させることができるようにしたものである。さらに
本発明においては、開口部4.5にノズルを設け、その
d/λを適当に選ぶことで、組成の制御性を更に向上さ
せることができると共に、蒸発物質をクラスター化する
こともできる。
更に本発明においては蒸発物質のイオン化、加速を行う
場合でも複数の蒸発物質に対して、1ケ所で同時にイオ
ン化、加速を行うことができる。
場合でも複数の蒸発物質に対して、1ケ所で同時にイオ
ン化、加速を行うことができる。
本発明においては、るつぼの材質は、蒸発源との組み合
わせで相性の良いものを適当に選ぶことができ、第1蒸
発室1と第2蒸発室2に充てんする蒸発物質の組み合わ
せによって、341蒸発室1と第2蒸発N2を同一の材
質で構成することが困難な場合は、各々別の材料を用い
て構成することができる。また、各蒸発室に充てんする
蒸発物質の蒸気圧が異る場合、るつぼ内での各蒸発室の
位置を適当に選んで構成することで、各蒸発物質問に適
当な温度分布を持たせて、各蒸発物質の蒸発速度を制御
することもできる。
わせで相性の良いものを適当に選ぶことができ、第1蒸
発室1と第2蒸発室2に充てんする蒸発物質の組み合わ
せによって、341蒸発室1と第2蒸発N2を同一の材
質で構成することが困難な場合は、各々別の材料を用い
て構成することができる。また、各蒸発室に充てんする
蒸発物質の蒸気圧が異る場合、るつぼ内での各蒸発室の
位置を適当に選んで構成することで、各蒸発物質問に適
当な温度分布を持たせて、各蒸発物質の蒸発速度を制御
することもできる。
本発明においては、各蒸発室、及びその開口部の大きさ
、数、方向、形状は任意に選ぶことができる。
、数、方向、形状は任意に選ぶことができる。
[実施例]
[実施例1コ
本発明の第1の実施例の装置の概略を第1図に示す。図
中1は第1蒸発室、2は第2蒸発室、3は抵抗加熱用ヒ
ーター、4は第1蒸発室の開口部、5は第2蒸発室の開
口部、6はるつぼの支持棒である。
中1は第1蒸発室、2は第2蒸発室、3は抵抗加熱用ヒ
ーター、4は第1蒸発室の開口部、5は第2蒸発室の開
口部、6はるつぼの支持棒である。
るつぼは、全体をWで作製し、ヒーター3、支持棒6は
Cで作製した。尚、図では省略しているが、開口部4.
5から25cmの距離に基板を置き、さらに装置全体を
排気し、基板付近にはo2ガスを吹きつけることができ
るようにした。
Cで作製した。尚、図では省略しているが、開口部4.
5から25cmの距離に基板を置き、さらに装置全体を
排気し、基板付近にはo2ガスを吹きつけることができ
るようにした。
この装置の第1蒸発室1にBaOを、第2蒸発室2にT
iO2を各々充てんし、基板温度を600℃とし、基板
付近に3X10−’Torrの02ガスを吹きつけなが
ら蒸着を行ったところ、強認電性を示すペロブスカイト
型化合物であるBaTi0.の良質なfigが、再現性
良く得られた。この薄膜の深さ方向の組成分布をSIM
Sを用いて分析したところ、非常に平坦な組成分布であ
ることがわかった。
iO2を各々充てんし、基板温度を600℃とし、基板
付近に3X10−’Torrの02ガスを吹きつけなが
ら蒸着を行ったところ、強認電性を示すペロブスカイト
型化合物であるBaTi0.の良質なfigが、再現性
良く得られた。この薄膜の深さ方向の組成分布をSIM
Sを用いて分析したところ、非常に平坦な組成分布であ
ることがわかった。
[実施例2]
本発明の第2の実施例の装置の概略図を第2図(a)〜
(c)に示す。1は第1蒸発室、2は第2蒸発室、3は
抵抗加熱用ヒーター、4は第1蒸発室1の開口部、5は
第2蒸発室2の開口部、6はるつぼの支持棒である。本
実施例では、開口部4及び5をノズル状とし、蒸気圧の
大きく異なる蒸発物質を用いた場合でも、組成の制御を
正確に行えるようにしたと同時に、蒸発物質をクラスタ
ー化できるようにした。また、第2図(C)に示すよう
に、開口部4及び5の上部に、電子線放出フィラメント
7、電子引き出し用グリッド8、加速電極9を設け、イ
オン化、加速を行えるようにした。尚、イオン化電流は
最大300 mA、加速電圧は最大5KVまで印加でき
るようにした。
(c)に示す。1は第1蒸発室、2は第2蒸発室、3は
抵抗加熱用ヒーター、4は第1蒸発室1の開口部、5は
第2蒸発室2の開口部、6はるつぼの支持棒である。本
実施例では、開口部4及び5をノズル状とし、蒸気圧の
大きく異なる蒸発物質を用いた場合でも、組成の制御を
正確に行えるようにしたと同時に、蒸発物質をクラスタ
ー化できるようにした。また、第2図(C)に示すよう
に、開口部4及び5の上部に、電子線放出フィラメント
7、電子引き出し用グリッド8、加速電極9を設け、イ
オン化、加速を行えるようにした。尚、イオン化電流は
最大300 mA、加速電圧は最大5KVまで印加でき
るようにした。
また、本実施例では、るつぼは全体をWで作製し、ヒー
ター3、支持棒6はCで作製した。
ター3、支持棒6はCで作製した。
尚、図では省略しているが、開口部4及び5から25c
mの距離に基板を置き、さらに装置全体を排気し、基板
付近には02ガスを吹きつけることができるようにした
。
mの距離に基板を置き、さらに装置全体を排気し、基板
付近には02ガスを吹きつけることができるようにした
。
この装置を用いて、B i −T i −0薄膜を作成
した例について述べる。この装置の第1蒸発室1ニT
i O2を、N2蒸発室2にBiを各々充てんし、基板
温度を300tとし、基板付近に3×10”′4Tor
rのo2ガスを吹きつけながら蒸着を行った。
した例について述べる。この装置の第1蒸発室1ニT
i O2を、N2蒸発室2にBiを各々充てんし、基板
温度を300tとし、基板付近に3×10”′4Tor
rのo2ガスを吹きつけながら蒸着を行った。
このような成膜条件で開口部4のノズルをノズル径d=
0.8mm、ノズル長さl1=1. 5mm、開口部5
のノズルをノズル径d=1.5mm、ノズル長さJl=
1.5mmとして蒸着を行うと、Bi+zTiOz。薄
膜がエピタキシャル成長した。ざらに、開口部4及び5
のノズルをいずれもノズル径d=1.5mm、ノズル長
さ孟=1.5mmとして蒸着を行うと、Bf4Ti30
12薄膜がエピタキシャル成長した。いずれの場合もノ
ズルの個数は、開口部4が4個、開口部5が1個であり
、イオン化電流I 1 =150 m A %加速電圧
Va=5KVとしてイオン化、加速を行った。膜質の再
現性は非常に良好であり、これらいずれの薄膜において
も、蒸気圧の大きく異なる蒸発物質を用いたにもかかわ
らず、薄膜の深さ方向の組成分布は非常に平坦であった
。
0.8mm、ノズル長さl1=1. 5mm、開口部5
のノズルをノズル径d=1.5mm、ノズル長さJl=
1.5mmとして蒸着を行うと、Bi+zTiOz。薄
膜がエピタキシャル成長した。ざらに、開口部4及び5
のノズルをいずれもノズル径d=1.5mm、ノズル長
さ孟=1.5mmとして蒸着を行うと、Bf4Ti30
12薄膜がエピタキシャル成長した。いずれの場合もノ
ズルの個数は、開口部4が4個、開口部5が1個であり
、イオン化電流I 1 =150 m A %加速電圧
Va=5KVとしてイオン化、加速を行った。膜質の再
現性は非常に良好であり、これらいずれの薄膜において
も、蒸気圧の大きく異なる蒸発物質を用いたにもかかわ
らず、薄膜の深さ方向の組成分布は非常に平坦であった
。
[実施例3]
本発明の第3の実施例の装置の概略図を第3図(a)〜
(c)に示す。本実施例においては、第1蒸発室1をC
,第2蒸発室2をWと、異った材料で構成し、さらに開
口部4のみをノズル状としている。また実施例2と同様
に、イオン化、加速を行えるようにした。尚、実施例2
と同様に図では省略しているが、開口部4及び5から2
5cmの距離に基板を置き、さらに装置全体を排気し、
基板付近には02ガスを吹きつけることができるように
した。また、更に図では省略しているが、第3図で示し
た蒸発源とは別に、電子ビームによる蒸発源を1個設け
た。
(c)に示す。本実施例においては、第1蒸発室1をC
,第2蒸発室2をWと、異った材料で構成し、さらに開
口部4のみをノズル状としている。また実施例2と同様
に、イオン化、加速を行えるようにした。尚、実施例2
と同様に図では省略しているが、開口部4及び5から2
5cmの距離に基板を置き、さらに装置全体を排気し、
基板付近には02ガスを吹きつけることができるように
した。また、更に図では省略しているが、第3図で示し
た蒸発源とは別に、電子ビームによる蒸発源を1個設け
た。
この装置を用いて、Y−Ba−Cu−0薄膜を作成した
例について述べる。開口部4のノズルは、ノズル径d=
1mm、ノズル長さfL−1,5mmとして、4個設け
た。この装置の、第1蒸発室1にはCuを、第2蒸発室
2にはBaOを、さらに図示していない電子ビームによ
る蒸発源にはYを各々充てんし、基板温度を400tと
し、基板付近に、3xto−”rorrの02ガスを吹
きつけながら蒸着を行った。尚、イオン化電流Ii=2
00mA、加速電圧Va=3KVとして、イオン化、加
速を行った。
例について述べる。開口部4のノズルは、ノズル径d=
1mm、ノズル長さfL−1,5mmとして、4個設け
た。この装置の、第1蒸発室1にはCuを、第2蒸発室
2にはBaOを、さらに図示していない電子ビームによ
る蒸発源にはYを各々充てんし、基板温度を400tと
し、基板付近に、3xto−”rorrの02ガスを吹
きつけながら蒸着を行った。尚、イオン化電流Ii=2
00mA、加速電圧Va=3KVとして、イオン化、加
速を行った。
このようにして作成したY、Ba、Cu507−15(
0<δ<0.5)薄膜は、Tc=85に、Jc=5x
10’ A/Cm” (77K)と、良好な超伝導特
性が、極めて再現性良く得られ、薄膜の深さ方向の組成
分布は非常に平坦であった。
0<δ<0.5)薄膜は、Tc=85に、Jc=5x
10’ A/Cm” (77K)と、良好な超伝導特
性が、極めて再現性良く得られ、薄膜の深さ方向の組成
分布は非常に平坦であった。
[発明の効果]
本発明の装置によれば、複数の金属元素を含む化合物薄
膜を、深さ方向に均一な組成分布をもち、かつ良好な特
性で成膜することができる。また、本発明の装置によれ
ば、複数の金属元素を1個の蒸発源より蒸発させること
ができるため、装置構成が単純となり、安定性が向上し
、薄膜の特性の再現性が向上する。さらに、クラスター
イオンビーム蒸着法として、蒸発物質のイオン化。
膜を、深さ方向に均一な組成分布をもち、かつ良好な特
性で成膜することができる。また、本発明の装置によれ
ば、複数の金属元素を1個の蒸発源より蒸発させること
ができるため、装置構成が単純となり、安定性が向上し
、薄膜の特性の再現性が向上する。さらに、クラスター
イオンビーム蒸着法として、蒸発物質のイオン化。
加速を行う場合でも、複数の蒸発物質に対して1ケ所で
同時にイオン化、加速を行えるため、安定性が向上し、
薄膜の特性の再現性が向上する。
同時にイオン化、加速を行えるため、安定性が向上し、
薄膜の特性の再現性が向上する。
第1図は、本発明の第1の実施例を示す概略図で、第1
図(a)は断面図、(b)は上面図である。 第2図は、本発明の第2の実施例を示す概略図で、第2
図(a)はるつぼヒータ一部の断面図、(b)はるつぼ
ヒータ一部の上面図、(C)はイオン化、加速部まで含
めた全体図である。 第3図は、本発明の第3の実施例を示す概略図で、第3
図(a)はるつぼヒータ一部の断面図、(b)はるつぼ
ヒータ一部の上面図、(C)はイオン化、加速部まで含
めた全体図である。 第4図は、従来例の一元蒸着法における薄膜の深さ方向
の組成分布を示す一例である。 第1蒸発室 2.第2蒸発室 抵抗加熱ヒーター 第1蒸発室の開口部 第2蒸発室の開口部 るつぼの支持棒 電子線放出フィラメント 電子引籾出し用グリッド 加速電極
図(a)は断面図、(b)は上面図である。 第2図は、本発明の第2の実施例を示す概略図で、第2
図(a)はるつぼヒータ一部の断面図、(b)はるつぼ
ヒータ一部の上面図、(C)はイオン化、加速部まで含
めた全体図である。 第3図は、本発明の第3の実施例を示す概略図で、第3
図(a)はるつぼヒータ一部の断面図、(b)はるつぼ
ヒータ一部の上面図、(C)はイオン化、加速部まで含
めた全体図である。 第4図は、従来例の一元蒸着法における薄膜の深さ方向
の組成分布を示す一例である。 第1蒸発室 2.第2蒸発室 抵抗加熱ヒーター 第1蒸発室の開口部 第2蒸発室の開口部 るつぼの支持棒 電子線放出フィラメント 電子引籾出し用グリッド 加速電極
Claims (3)
- 1.るつぼ内に、各々独立した開口部を有する複数個の
蒸発室を持つことを特徴とする、化合物薄膜製造装置。 - 2.各蒸発室の開口部の一部又は全部をノズル状とした
ことを特徴とする、特許請求の範囲第1項記載の化合物
薄膜製造装置。 - 3.蒸発室開口部の上部に蒸発物質のイオン化加速を行
う手段を備えたことを特徴とする特許請求の範囲第1項
記載の化合物薄膜製造装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2243787A JPH04124261A (ja) | 1990-09-17 | 1990-09-17 | 化合物薄膜製造装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2243787A JPH04124261A (ja) | 1990-09-17 | 1990-09-17 | 化合物薄膜製造装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH04124261A true JPH04124261A (ja) | 1992-04-24 |
Family
ID=17108957
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2243787A Pending JPH04124261A (ja) | 1990-09-17 | 1990-09-17 | 化合物薄膜製造装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH04124261A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8051371B2 (en) | 2004-10-25 | 2011-11-01 | Nec Corporation | Document analysis system and document adaptation system |
-
1990
- 1990-09-17 JP JP2243787A patent/JPH04124261A/ja active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8051371B2 (en) | 2004-10-25 | 2011-11-01 | Nec Corporation | Document analysis system and document adaptation system |
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