JPH05230632A - 無機誘電体薄膜の製造方法 - Google Patents

無機誘電体薄膜の製造方法

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JPH05230632A
JPH05230632A JP26678691A JP26678691A JPH05230632A JP H05230632 A JPH05230632 A JP H05230632A JP 26678691 A JP26678691 A JP 26678691A JP 26678691 A JP26678691 A JP 26678691A JP H05230632 A JPH05230632 A JP H05230632A
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laser beam
thin film
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vapor deposition
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仁 田畑
Osamu Murata
修 村田
Junzo Fujioka
順三 藤岡
Shunichi Namikata
俊一 南方
Tomoji Kawai
知二 川合
Nanao Kawai
七雄 河合
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 レーザビーム蒸着法による無機誘電体薄膜の
製造方法において、C軸配向した結晶化膜を低温条件に
て形成する。 【構成】 蒸着中に、基板4や蒸発気相に対してもレー
ザビームを照射する。基板4や蒸着気相への照射用レー
ザビームは、蒸着用レーザビームと比較して、成膜物質
や蒸発気相に対する吸収効率が同等又はそれよりも高い
レーザビームを使用するのが好ましい。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明はPb含有ペロブスカイ
ト等の無機誘電体薄膜の製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】センサヘッド部分、磁気記録媒体等に使
用されているPb含有ペロブスカイト等の無機誘電体薄
膜は、従来は、マグネトロンスパッタリング法、高周波
スパッタリング法、あるいはCVD(化学気相蒸着法)
等によって成膜されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところで上記従来の成
膜方法によって作成された無機誘電体薄膜は、ランダム
配向し易い傾向にあり、そのためアズ・デポ状態でC軸
配向した結晶化膜を得ようとすれば、基板温度を600
℃以上の高温にする必要があり、Si―CCD、MOS
−FET等のデバイスへの直接成膜が不可能であった。
【0004】この発明は上記従来の欠点を解決するため
になされたものであって、その目的は、低温でもってC
軸配向度が高く、結晶性の良い無機誘電体薄膜を形成す
ることが可能な無機誘電体薄膜の製造方法を提供するこ
とにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】そこで請求項1の無機誘
電体薄膜の製造方法は、高融点金属と低融点金属との複
合酸化物より成る無機誘電体薄膜を、生成した励起種等
を利用した蒸着法によって基板上に形成するための無機
誘電体薄膜の製造方法において、蒸着中に、基板に対し
てレーザビームを照射することを特徴としている。
【0006】請求項2の無機誘電体薄膜の製造方法は、
上記蒸着法が、レーザビームを利用した蒸着法であるこ
とを特徴としている。
【0007】請求項3の無機誘電体薄膜の製造方法は、
上記蒸着用レーザビームの強度が約1J/cmであ
り、また上記基板照射用レーザビームの強度が10〜8
0mJ/cm、好ましくは30〜50mJ/cm
あることを特徴としている。
【0008】請求項4の無機誘電体薄膜の製造方法は、
上記蒸着用レーザビームとして基板照射用レーザビーム
よりもエネルギの高いレーザビームを使用する一方、上
記基板照射用レーザビームとして上記蒸着用レーザビー
ムと比較して成膜物質に対する吸収効率が同等又はそれ
よりも高いレーザビームを用いることを特徴としてい
る。
【0009】請求項5の無機誘電体薄膜の製造方法は、
高融点金属と低融点金属との複合酸化物より成る無機誘
電体薄膜を、生成した励起種等を利用した蒸着法によっ
て基板上に形成するための無機誘電体薄膜の製造方法に
おいて、蒸発気相に対してレーザビームを照射すること
を特徴としている。
【0010】請求項6の無機誘電体薄膜の製造方法は、
上記蒸着法が、レーザビームを利用した蒸着法であるこ
とを特徴としている。
【0011】請求項7の無機誘電体薄膜の製造方法は、
上記蒸着用レーザビームとして気相照射用レーザビーム
よりもエネルギの高いレーザビームを使用する一方、上
記気相照射用レーザビームとして上記蒸着用レーザビー
ムと比較して蒸発気相に対する吸収効率が同等又はそれ
よりも高いレーザビームを用いることを特徴としてい
る。
【0012】
【作用】上記請求項1及び請求項5の無機誘電体薄膜の
製造方法によれば、基板温度を低温にしながらも、充分
なC軸配向をした結晶化膜が得られる。
【0013】また請求項2、請求項3、請求項4、請求
項6及び請求項7の無機誘電体薄膜の製造方法によれ
ば、上記よりも一段と低い基板温度においても、結晶化
の良好なC軸配向をした無機誘電体薄膜を形成すること
が可能となる。
【0014】
【実施例】次にこの発明の無機誘電体薄膜の製造方法の
具体的な実施例について、図面を参照しつつ詳細に説明
する。図1に実施装置の一例の概略構成を示す。同図に
おいて、1は成膜容器(真空チャンバ)、2はレーザ発
振器、3はターゲット、4は基板、5は酸素ガス導入路
をそれぞれ示している。この場合、レーザ発振器2から
は、紫外光であるArFエキシマレーザ(193nm)
が発振されるようなされており、このレーザビーム6
は、レンズ7及び成膜容器1に設けたレーザ導入口8を
それぞれ通過してターゲット3に照射される。そしてタ
ーゲット3から生成する励起種等が、上記ターゲッ卜3
と相対向して配置された基板4に蒸着し、これにより成
膜が行われる。この成膜装置は、エネルギ源(レーザ)
2と成膜容器(真空チャンバ)1とが分離しているとこ
ろに特徴があり、このため広範囲のガス圧力(10
−10Torr〜常圧)下での成膜が可能となる。また
同図において、9は上記とは別のレーザ発振器、10は
ミラーをそれぞれ示しており、レーザ発振器9から発振
された励起用レーザビーム11が、ミラー10によっ
て、上記とは別のレーザ導入口12から真空チャンバー
1内へと導入される。この場合、励起用レーザビーム1
1は、ミラー10の角度調整によって、図2(a)に示
すように基板4に向けて照射されたり、あるいは図2
(b)に示すように蒸発気相13に向けて照射される。
【0015】まず最初に励起用レーザビーム11を基板
4に照射する場合の実施例について説明する。
【0016】実施例1 レーザ強度 :1〜3J/cm 繰返し周波数 :5〜30Hz 基板温度(Ts):380℃ ターゲット :PbTiO ガス圧 :0.1Torr(O) 基板照射用レーザ強度:10mJ/cm
【0017】比較例1 レーザ強度 :1〜3J/cm 繰返し周波数 :5〜30Hz 基板温度(Ts):380℃ ターゲット :PbTiO ガス圧 :0・1Torr(O) 基板照射用レーザ:なし
【0018】比較例2 レーザ強度 :1〜3J/cm 繰返し周波数 :5〜30Hz 基板温度(Ts):450℃ ターゲット :PbTiO ガス圧 :0.1Torr(O) 基板照射用レーザ:なし
【0019】上記実施例1及び比較例1、2において作
成したPbTiO薄膜のX線回折パターンを図3に示
す。同図から明らかな通り、基板温度(Ts)が低温
(380℃)の場合、基板4へのレーザ照射があるとき
には(実施例1)、C軸配向を示す指数(001)(0
02)のX線強度が高く、結晶化した薄膜を形成し得る
ものの、基板4へのレーザ照射がないときには(比較例
1)、結晶化した薄膜は得られない。また基板4へのレ
ーザ照射がない条件において結晶化した薄膜を得ようと
すれば、比較例2のように、実施例1の場合よりも基板
温度(Ts)を約70℃程度上昇させる必要が生じるこ
とになる。
【0020】次に基板照射用レーザ強度の影響について
検討する。
【0021】実施例2 レーザ強度 :1〜3J/cm 繰返し周波数 :5〜30Hz 基板温度(Ts):380℃ ターゲット :PbTiO ガス圧 :0.1Torr(O) 基板照射用レーザ強度:30mJ/cm
【0022】上記によって得られたPbTiO薄膜の
X線回折パターンを図4に示す。なお図4には上記実施
例1(基板照射用レーザ強度:10mJ/cm)、及
び比較例1(基板照射用レーザ:なし)のX線回折パタ
ーンを併記した。同図から明らかなように、基板照射用
レーザ強度が上昇すると、結晶性は向上することにな
る。
【0023】実施例3 レーザ強度 :1〜3J/cm 繰返し周波数 :5〜30Hz 基板温度(Ts):380℃ ターゲット :PbTiO ガス圧 :0.1Torr(O) 基板照射用レーザ強度:80mJ/cm
【0024】この実施例3のように基板照射用レーザ強
度が過大であると、図5に示すX線回折パターンから明
らかな通り、膜の再蒸発等が生じて膜質が悪化する傾向
が生じるようになる。このように膜質が悪化する傾向
は、SEMイメージ画像によっても明瞭に認められた。
なお基板照射用レーザ強度は、30〜50mJ/cm
が最適領域であることを確認している。
【0025】次に図2(b)に示すように蒸発気相13
に励起用レーザビームを照射する場合の実施例について
説明する。
【0026】実施例4 レーザ強度 :1〜3J/cm 繰返し周波数 :5〜30Hz 基板温度(Ts):400℃ ターゲット :PbTiO ガス圧 :0.1Torr(O) 基板照射用レーザ強度:30mJ/cm
【0027】この実施例4において得られたPbTiO
薄膜のX線回折パターンを図6に示すが、この図か
ら、実施例4においても充分に結晶化した薄膜が得られ
ることが明らかである。なおこの気相照射レーザ強度
は、これよりもやや高い方が好ましく、また繰返し周波
数も100Hz以上にするのが効果的であることを確認
している。
【0028】上記において使用する蒸着用のレーザビー
ム強度についても種々検討したが、このレーザビーム強
度が0.5J/cm以下では組成ずれが生じ、結晶性
が悪くなり、また3〜4J/cm以上になると膜質が
悪化することから、1J/cm程度が最適であること
が確認された。
【0029】また上記蒸着用レーザビーム6と励起用レ
ーザビーム11とは、同種類の波長のものを用いるので
はなく、蒸着用には1光子当りのエネルギの高いArF
エキシマレーザを用い、励起用には励起する気相あるい
は物質の吸収効率の最も良好な波長のレーザ光を選択す
るのが好ましい。例えば、NOガス使用時にはArF
エキシマレーザを、Oガス使用にはKrFエキシマレ
ーザ(波長:249nm)を、またNOガス使用時に
はXeClレーザ(波長:308nm)やXeFレーザ
(波長:351nm)を用いればよく、さらにこれ以外
のYAG−THG(波長:355nm)等の紫外光レー
ザを使用するのも有効である。
【0030】なお上記各実施例においては、成膜物質と
してPbTiOを用いているが、これ以外のもの、例
えばPb(Zr,Ti)O、(Pb,La)(Zr,
Ti)O、(Pb,La)TiO、LiTaO
BaTiO、LiNbO、SrTiO等を使用す
ることが可能である。
【0031】
【発明の効果】以上のように請求項1及び請求項5の無
機誘電体薄膜の製造方法によれば、基板温度を従来より
も低温にしながらも、充分なC軸配向をした結晶化膜が
得られることになる。
【0032】また請求項2、請求項3、請求項4、請求
項6及び請求項7の無機誘電体薄膜の製造方法によれ
ば、C軸配向した結晶化膜が得られる基板温度を一段と
低下し得ることになる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の無機誘電体薄膜の製造方法を実施す
るための装置の一例を示す概略構成図である。
【図2】励起用レーザビームの照射状態の説明図で、同
図(a)は基板照射状態、同図(b)は気相照射状態を
それぞれ示している。
【図3】この発明の無機誘電体薄膜の製造方法の一実施
例において得られたPbTiO薄膜と、比較例のもの
とを対比して示すX線回折パターン図である。
【図4】この発明の無機誘電体薄膜の製造方法の他の実
施例において得られたPbTiO薄膜と、比較例のも
のとを対比して示すX線回折パターン図である。
【図5】この発明の無機誘電体薄膜の製造方法のさらに
他の実施例において得られたPbTiO薄膜と、比較
例のものとを対比して示すX線回折パターン図である。
【図6】この発明の無機誘電体薄膜の製造方法における
気相照射についての実施例において得られたPbTiO
薄膜と、比較例のものとを対比して示すX線回折パタ
ーン図である。
【符号の説明】
3 ターゲット 4 基板 6 蒸着用レーザビーム 11 励起用レーザビーム 13 蒸発気相
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 藤岡 順三 兵庫県明石市川崎町1番1号 川崎重工業 株式会社明石工場内 (72)発明者 南方 俊一 兵庫県明石市川崎町1番1号 川崎重工業 株式会社明石工場内 (72)発明者 川合 知二 大阪府箕面市小野原2494−615 (72)発明者 河合 七雄 大阪府吹田市千里山五丁目47―20

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 高融点金属と低融点金属との複合酸化物
    より成る無機誘電体薄膜を、生成した励起種等を利用し
    た蒸着法によって基板上に形成するための無機誘電体薄
    膜の製造方法において、蒸着中に、基板に対してレーザ
    ビームを照射することを特徴とする無機誘電体薄膜の製
    造方法。
  2. 【請求項2】 上記蒸着法が、レーザビームを利用した
    蒸着法であることを特徴とする請求項1の無機誘電体薄
    膜の製造方法。
  3. 【請求項3】 上記蒸着用レーザビームの強度が約1J
    /cmであり、また上記基板照射用レーザビームの強
    度が10〜80mJ/cm、好ましくは30〜50m
    J/cmであることを特徴とする請求項2の無機誘電
    体薄膜の製造方法。
  4. 【請求項4】 上記蒸着用レーザビームとして基板照射
    用レーザビームよりもエネルギの高いレーザビームを使
    用する一方、上記基板照射用レーザビームとして上記蒸
    着用レーザビームと比較して成膜物質に対する吸収効率
    が同等又はそれよりも高いレーザビームを用いることを
    特徴とする請求項2又は請求項3の無機誘電体薄膜の製
    造方法。
  5. 【請求項5】 高融点金属と低融点金属との複合酸化物
    より成る無機誘電体薄膜を、生成した励起種等を利用し
    た蒸着法によって基板上に形成するための無機誘電体薄
    膜の製造方法において、蒸発気相に対してレーザビーム
    を照射することを特徴とする無機誘電体薄膜の製造方
    法。
  6. 【請求項6】 上記蒸着法が、レーザビームを利用した
    蒸着法であることを特徴とする請求項5の無機誘電体薄
    膜の製造方法。
  7. 【請求項7】 上記蒸着用レーザビームとして気相照射
    用レーザビームよりもエネルギの高いレーザビームを使
    用する一方、上記気相照射用レーザビームとして上記蒸
    着用レーザビームと比較して蒸発気相に対する吸収効率
    が同等又はそれよりも高いレーザビームを用いることを
    特徴とする請求項6の無機誘電体薄膜の製造方法。
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GB9407946A GB2276393B (en) 1990-08-24 1994-04-21 Pyroelectric type of sensor
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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EP0752018A1 (en) * 1994-05-12 1997-01-08 Qqc, Inc. Surface treatment techniques
EP0739250A4 (en) * 1994-01-18 1998-09-02 Qqc Inc USE OF LASERS FOR THE PRODUCTION OF COATINGS ON SUBSTRATES

Cited By (3)

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EP0752018A4 (en) * 1994-05-12 1998-09-02 Qqc Inc METHOD FOR SURFACE TREATMENT

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