离子束辅助溅射装置及离子束辅助溅射方法

专利名称：离子束辅助溅射装置及离子束辅助溅射方法
技术领域：
本发明涉及一种用于制造氧化物超导体用基材的离子束辅助溅射装置及离子束辅助溅射方法。本申请主张基于2009年10月8日在日本提出的专利申请第2009-234352号的优先权，并将其内容引入本说明书中。
背景技术：
由于RE-123类氧化物超导体(REBa2Cu307_x =RE为任何一种含有Y的稀土元素) 在液氮温度以上显示优异的超导性，因此，被认为是在实际使用上有希望的材料，非常期待其能够加工成线材，用作电力供给用的导体。作为用于这样的RE-123类氧化物超导体的导体，已知有图7所示的在带状金属基材101上依次层叠通过IBAD(Ion-Beam -Assisted Deposition)法成膜而形成的中间层102、在其上面的覆盖层103和氧化物超导层104而成的结构(例如，可参见下述专利文献1)。在该氧化物超导体中，中间层102及覆盖层103是为控制氧化物超导层104的结晶取向性而设置的。即，氧化物超导体具有电异向性，容易在结晶轴的a轴方向和b轴方向上通电，而不易在c轴方向上通电。因此，用这种氧化物超导体构成导体时，在氧化物超导层104中，需要使a轴或b轴在通电方向上取向，使c轴在其他方向上取向。这里，作为形成这种氧化物超导体所用的中间层102的技术，广为人知的有IBAD 法。用该IBAD法形成的中间层由以下材料构成其热膨胀率和晶格常数等物理特性值显示为金属基材101与氧化物超导层104的中间值，例如有MgO、YSZ(钇稳定氧化锆)、SrTiO3 等。这样的中间层102起缓冲层的作用，缓和金属基材101与氧化物超导层104之间的物理特性差异。此外，通过用IBAD法成膜，中间层102的结晶具有高面内取向度，能够起控制覆盖层103取向性的取向控制膜的作用。下面就用IBAD法形成的中间层102的取向机制进行说明。如图8所示，采用IBAD法的中间层形成装置具有用于使金属基材101在其长度方向上移动的移动系统、其表面与金属基材1表面斜向对置的靶材201、向靶材201照射离子的溅射束照射装置202和从斜向向金属基材101表面照射离子(稀有气体离子与氧离子的混合离子)的离子源203。这些部件被配置在真空容器(图中未示出)内。用该中间层形成装置在金属基材101上形成中间层102时，需要使真空容器内部为减压环境，启动溅射束照射装置202及离子源203。由此，离子从溅射束照射装置202照射到靶材201上，靶材201的构成粒子被轰出，堆积在金属基材101上。与此同时，从离子源203上放射出稀有气体离子与氧离子的混合离子，以固定的入射角度(θ )入射到金属基材101表面。以这种方式将靶材201构成粒子堆积在金属基材101表面，并以固定的入射角度进行离子照射，所形成的溅射膜的特定结晶轴被固定在离子的入射方向上。由此，c轴在与金属基材表面垂直的方向上取向，且a轴及b轴在面内在一定方向上取向。这样，用IBAD法形成的中间层102便具有高面内取向度。另一方面，覆盖层103以膜状形成在面内结晶轴如上所述地取向的中间层102表面上，由会外延生长，然后在横向上晶粒生长，结晶粒可在面内方向上自我取向的材料(例如CeO2)构成。覆盖层103由于这样地会自我取向，因此，可以得到比中间层102更高的面内取向度。因此，若在金属基材101上借由这种中间层102及覆盖层103以膜状形成氧化物超导层104，则氧化物超导层104会以与面内取向度高的覆盖层103结晶取向一致的方式外延生长。这样，就可以得到面内取向性优异、临界电流密度大的氧化物超导层104。图9是表示实施前述IBAD法时的具体装置的示意结构例。该例中的IBAD装置 300的构成如下。长带状基材301多个来回卷绕在第1轧辊302与第2轧辊303之间。在与第1轧辊302和第2轧辊303之间的多列露出的基材301相对的位置上配置有长方形靶材305。在与该靶材305斜向相对的位置上配置有溅射离子源306。与在第1轧辊302和第2轧辊303之间的多列露出的基材301以规定的角度(例如，与基材301的成膜面的法线为45°或者55° )从斜向上相对的位置上配置有辅助离子源307。另外，作为其他的离子束溅射装置，已知有下述专利文献2所述的具有如下构成装置采用具有与多个靶材对应的多个离子枪的构成，在具有靶材的旋转夹具的对称位置上配置有2组离子枪。并且，还已知有设有多个离子枪的构成的装置。此外，还有下述专利文献3所示的相对于1个靶材，设置多个离子枪的离子束溅射装置。另外，还已知有如下述专利文献4所示的离子束溅射装置，其具有多个离子枪驱动器，用于将离子束照射到靶材的多个位置上，并根据每个离子束照射位置控制电流密度分布。专利文献专利文献1 日本国特开2004-71359号公报。专利文献2 日本国特开2004-027306号公报。专利文献3 日本国特开平8-74052号公报。专利文献4 日本国特开2004-285424号公报。

发明内容
在图9所示的IBAD装置300中，由于基材301在第1轧辊302和第2轧辊303之间多次往复，因而具有在想要形成厚的膜时有利、可以提高生产效率的特征。然而，在图9 所示的IBAD300中，为了使溅射粒子均勻地飞到架设在第1轧辊302和第2轧辊303之间的多列基材301上，将溅射靶材305制成大型的长方形。相应地，将溅射离子源306也制成长方形。这种长方形大型离子源306在半导体领域等一般的成膜领域中并不常用，属于特别订制的物品，因此存在价格极高的问题。进而，在图9所示的大型IBAD装置300中，为了保持膜厚及膜性质的均一性，必须使辅助离子束和溅射离子束之间保持强度平衡。在这种离子束溅射装置中，辅助离子枪和溅射离子枪通常各有1套，但当溅射束的离子源为1个时，要在大面积成膜的同时还调整膜厚，是极为困难的。本发明旨在提供一种可良好地用于制造氧化物超导体用基材的离子束辅助溅射装置及离子束辅助溅射方法，所述基材具有成为形成结晶取向性优异的氧化物超导层的基础的中间层，所述中间层的结晶取向性良好且膜厚均一。
为达到上述目的，本发明采用以下构成。在本发明的一实施方式中，所述离子束辅助溅射装置具有靶材；将溅射离子照射到该靶材上，轰击出所述靶材构成粒子一部分的溅射离子源；设置用于堆积从所述靶材上轰击出的粒子的基材的成膜区域；相对于设置在该成膜区域的所述基材的成膜面的法线方向，从斜向照射辅助离子束的辅助离子束照射装置。所述溅射离子源具有排列成可对所述靶材的一侧端部到另一侧端部照射溅射离子束的多个离子枪，用于产生所述多个离子枪的溅射离子束的电流值分别设定。所述多个离子枪中，配置在两端的离子枪的所述电流值可设得比在这些配置在两端的离子枪之间配置的其他离子枪的电流值高。所述靶材可形成为长方形，与所述成膜区域对应，所述多个离子枪可沿所述靶材长度方向配置。所述配置在两端的离子枪的电流值可设得比在这些配置在两端的离子枪之间配置的其他离子枪的电流值高4 100%。所述多个离子枪的电流值可单独进行调整。根据本发明的其它方式的一种离子束辅助溅射方法，其采用离子束辅助溅射装置，所述离子束辅助溅射装置具有靶材；具有排列成能从靶材一侧端部到另一侧端部照射用于轰击出靶材构成粒子一部分的溅射离子束的多个离子枪的溅射离子源；设置用于堆积从靶材上轰击出的粒子的基材的成膜区域；相对于设置在所述成膜区域的基材的成膜面的法线方向，从斜向照射辅助离子束的辅助离子束照射装置。所述离子束辅助溅射方法是一种用所述辅助离子束照射装置使所述靶材构成粒子堆积在设置在所述成膜区域上的基材上而形成膜的方法，其包含以下工序将多个离子枪中配置在两端的离子枪的用于产生前述溅射离子束的电流值设成高于在这些配置在两端的离子枪之间配置的其他离子枪的用于产生溅射离子束的电流值，进行离子束辅助溅射。在所述进行离子束辅助溅射的工序中，配置在两端的离子枪的电流值可设得比在这些配置在两端的离子枪之间配置的其他离子枪的电流值高4 100%。根据上述本发明的一实施方式的离子束辅助溅射装置及离子束辅助溅射方法，在与靶材对应地排列的离子枪中，将溅射束照射到靶材一侧端部的离子枪和将溅射束照射到靶材另一侧端部的离子枪相对于配置在这些离子枪之间的其他离子枪，其用于产生离子束的电流值设得更高。因此，在用该离子束辅助溅射方法在基材上形成结晶取向性良好的膜时，能从靶材的各个部位效率良好地、均一地产生溅射粒子。其结果，可以在基材上形成结晶取向性良好且膜厚偏差少的中间层。这样，即使是在基材上形成大面积的氧化物超导层膜时，也能得到结晶取向性优异、膜厚偏差少的氧化物超导层。此外，相对于在以往的矩形离子枪中不能对每个位置做上述调整，根据本发明的一实施方式，可低成本地提供这样一种离子束辅助溅射装置，其即使用大面积溅射用靶材进行大面积成膜处理，仍可在确保膜厚均一性的同时获得取向性良好的膜，，从而可以削减氧化物超导体的制造成本。进而，通过使施加在与靶材端部侧对应的离子枪的电流值比施加在与靶材中央侧对应的离子枪的电流值高4 100%，可以提高从靶材上轰击出的溅射粒子的均一性，形成均一厚度的膜。


图1是显示本发明一实施方式的氧化物超导体用基材及氧化物超导体的结构的示意结构图。图2是显示本发明第1实施方式的离子束辅助溅射装置的示意结构图。图3是显示同一实施方式的离子束辅助溅射装置的离子枪的示意结构图。图4是显示以往的离子束辅助溅射装置的离子枪的示意结构图。图5是显示图2所示离子束辅助溅射装置的应用例的示意结构图。图6是显示适用于本发明一实施方式的离子束辅助溅射装置的离子枪的结构的示意结构图。图7是显示用以往的离子束辅助溅射装置及以往的离子束辅助溅射方法制造的氧化物超导体用基材及氧化物超导体的结构的一个例子的示意结构图。图8是显示IBAD法中使用的中间层形成装置的一个例子的示意结构图。图9是显示在带状基材上通过IBAD法形成中间层的装置的示意结构图。
具体实施例方式下面对本发明的一实施方式进行说明。<氧化物超导体用基材及氧化物超导体>首先，下面对通过本发明一实施方式的离子束辅助溅射装置及离子束辅助溅射方法所制造的氧化物超导体用基材及使用该基材的氧化物超导体进行说明。图1是显示用本发明一实施方式的离子束辅助溅射方法所制造的氧化物超导体用基材及使用该基材的氧化物超导体的结构的纵向示意截面图。如图1所示，本实施方式的氧化物超导体用基材1具有多层结构，该多层结构包含在金属基材2上通过离子束辅助溅射方法以膜状形成的中间层3和在其上面以膜状形成的覆盖层4，氧化物超导体5具有在所述氧化物超导体用基材1的覆盖层4上形成氧化物超导层6而成的基本结构。另外，即使对于在金属基材2上先形成防扩散层、底层等后再形成中间层3的结构，也可无障碍地适用本发明。即使是在氧化物超导层6上层积稳定层的结构，也可无障碍地适用本发明。下面，对构成所述各层的材料进行详细说明。<金属基材>作为构成金属基材2的材料，可以使用强度及耐热性优异的Cu、Ni、Ti、Mo、Nb、Ta、 W、Mn、Fe、Ag等金属或者它们的合金。尤其优选在耐腐蚀性及耐热性方面优异的不锈钢、哈氏合金、其他镍合金。或者，除此之外，还可使用陶瓷基材、非晶态合金基材等。〈中间层〉中间层3是通过IBAD法形成的蒸镀膜，起缓和金属基材2和氧化物超导层6之间物理特性(热膨胀率和晶格常数等)差异的缓冲层的作用，并起对形成在其上面的覆盖层4 的取向性进行控制的取向控制膜的作用。以膜状形成该中间层3时，用本发明的离子束辅助溅射装置实施离子束辅助溅射方法，关于它们的说明将在后面进行。作为构成中间层3的材料，可以使用其物理特性显示金属基材2和氧化物超导体膜6之间的中间值的材料。作为此类中间层3的材料，例如可以是钇稳定氧化锆(YSZ)、MgO、SrTiO3, Gd2Zr2O7等。另外，也可使用具有焦绿石结构、稀土类-C结构、钙钛矿型结构或萤石型结构、岩盐结构的适宜化合物。其中，作为中间层3的材料，优选使用YSZ、Gd2Zr2O7或 MgO。尤其是，GdJr2O7和MgO能降低在IBAD法中表示取向度的指标Δ Φ (FWHM :半高宽)， 因而特别适合作为中间层的材料。中间层3的膜厚例如优选在5nm 2000nm的范围，更优选在50nm IOOOnm的范
围，但并不局限于这些范围。若中间层3的膜厚超过lOOOnm，则由于作为中间层3的成膜方法使用的IBAD法的成膜速度较低，中间层的成膜时间变长。若中间层3的膜厚超过2000nm，则中间层3的表面粗糙度变大，氧化物超导体5的临界电流密度可能变低。另一方面，若中间层3的膜厚小于5nm，则难以控制中间层自身的结晶取向性，且难以控制在其上面形成的覆盖层4的取向度，也难以控制在覆盖层4上形成的氧化物超导层6的取向度。这样，氧化物超导体5的临界电流可能不足。本实施方式的中间层3并非必须是1层结构，例如，在图1所示的例子中，是在基材2侧具有由MgO的第一层3A和层积在其上面的GdJr2O7的第二层3B构成的2层结构， 但也可以是其它多层结构。<覆盖层>覆盖层4具有控制设置在其上面的氧化物超导层6的取向性的功能，并具有抑制构成氧化物超导层6的元素向中间层3扩散和成膜时使用的气体与中间层3之间反应的功能。作为覆盖层4，优选经过以下过程成膜的层在中间层3表面外延生长，然后，在横向(面方向)上晶粒生长(过生长)，结晶粒在面内方向上选择性生长。这样选择性生长的覆盖层4可得到较中间层3高的面内取向度。作为构成覆盖层4的材料，只要能产生这种功能，就无特殊限制，例如优选使用 CeO]、Y2O3 。作为覆盖层4的构成材料而使用CeO2时，覆盖层4无需全部由CeO2构成，可以含有部分Ce被其他金属原子或金属离子取代的Ce-M-O类氧化物。覆盖层4的适宜膜厚视其构成材料而不同。例如，由CeO2构成覆盖层4时，覆盖层4的膜厚优选在50nm 5000nm的范围，更优选在IOOnm 5000nm。若覆盖层4的膜厚不在这些范围内，则可能不能获得充分的取向度。<氧化物超导层>作为氧化物超导层6的材料，可以使用RE-123类氧化物超导体(REBa2Cu307_x =RE 为Y、La、Nd、Sm、Eu、Gd等稀土类元素)。作为RE-123类氧化物，优选Y123 (YBa2Cu3O7^x)或 Gdl23 (GdBa2Cu307_x)。<氧化物超导体用基材及氧化物超导体的制造方法>接着，对前述结构的氧化物超导体用基材的制造方法进行说明。首先，准备由前述材料构成的带状等长的金属基材2，在该金属基材2上用IBAD法形成由前述材料构成的中间层3。在该中间层3上，通过采用金属靶材的反应性DC溅射法等形成覆盖层4。在本实施方式的说明中，下面对通过离子束辅助溅射装置和采用该装置的离子束辅助溅射方法以膜状形成中间层3的情况进行说明。<离子束辅助溅射装置>图2是显示本发明第1实施方式的离子束辅助溅射装置的示意结构图。图2所示的离子束辅助溅射装置10具有如下构成面向配置带状基材等的大致长方形的成膜区域11，配置长方形靶材12，在与该靶材12斜向上相对的位置配置溅射离子源 13，并在与成膜区域11的法线成规定角度(例如45°或55°等)在斜向上相对的位置上配置辅助离子源15。该例离子束辅助溅射装置10是一种以收纳在真空腔中的方式设置的成膜装置。 该装置的成膜区域11具体地例如如图5所示，是带状的基材17在相向配置的第1轧辊18 和第2轧辊19之间多次来回卷绕、在成膜区域11来回行走的结构等，但不局限于图5的装置结构。另外，在图5中，相对于图2的构成，靶材12的位置和成膜区域11的上下位置关系颠倒，但它们的上下关系可以是任意的。与靶材12和成膜区域11的上下位置关系相对应， 调整溅射离子源13与辅助离子源15的上下位置关系，使溅射离子源13与靶材12相向，并使辅助离子源15与成膜区域11相向，由此构成整个装置。在本实施方式中使用的真空腔是一种切割外部和成膜空间的容器，具有气密性， 并由于内部被置于高真空状态而具有耐压性。该真空腔与向真空腔内导入载气及反应气体的气体供给手段和排出真空腔内气体的排气手段相连。图2中略去了这些供给手段和排气手段，仅示出各装置的配置关系。这里使用的靶材12可以是具有适合形成前述材料的中间层3时的组成的靶材。在以往的装置中，如图4所示，溅射离子源14为长方形，而在本实施方式中，所使用的溅射离子源13具有将圆形离子枪16设置成4筒横向一列的结构。该离子枪16通过向例如图6所示的圆筒状容器内部导入进行离子化的气体、在正面具有引出电极而构成。并且是一种将气体的原子或分子部分离子化、将该离子化的粒子通过用引出电极产生的电场进行控制、作为离子束进行照射的装置。使气体离子化的方法有高频激发方式、灯丝式等各种方法。灯丝式是使钨灯丝通电加热、产生热电子，使其在高真空中与气体分子碰撞而进行离子化的方法。而高频激发方式是使高真空中的气体分子在高频电场作用下发生极化而进行离子化的方法。在本实施方式中，例如可以使用图6所示结构的离子枪16。该例离子枪16是在筒状容器27内部具有引出电极28、灯丝29及Ar气体等的导入管20，可从容器27的前端将离子以束状进行平行照射，且使照射区域为圆状。这4筒离子枪16通过4筒排成一列的方式而形成为可将离子束照射至具有与以往结构的长方形离子源14大致同等宽度及深度的区域的大小。例如，通过4筒排列，可配置成与以往结构的长方形离子源相比，可以覆盖90%左右以上的面积。这4筒离子枪16中，配置在排列方向内侧的所有离子枪可分别调整各自功率。这里，离子枪16的功率是指施加在引出电极28上的加速电压与离子束电流值的乘积。若将两端侧的2筒离子枪16产生离子束时的电流值设在较中央的2筒离子枪16 产生离子束时的电流值提高4 100%的范围，则可以良好状态从靶材12上均一地轰击出溅射粒子。
在4筒离子枪16上施加均等的电流值时，由于中央侧离子枪16向靶材12照射的离子束的扩散状态，中央侧离子枪16向靶材12照射的离子束重叠照射，其结果，靶材12产生溅射粒子的效率提高。另一方面，在两端侧离子枪16向靶材12端部侧照射的离子束的区域中，没有离子束的重叠，因此，溅射效率低下。这样会出现成膜速率下降的问题，无法期望产生均等的溅射粒子。对此，若像上述那样将两端侧的2筒离子枪16产生离子束时的电流值提高4 100%，则扩散的离子束的重叠少，可以防止两端的溅射粒子量下降。这样，两端侧的离子枪16就能从照射离子的区域的靶材12上效率良好且均等地产生溅射粒子。其结果，可在与靶材12端部侧对应的位置的成膜区域11堆积目标量的溅射粒子，从而可在与长方形靶材12对应的宽区域的成膜区域11堆积均一的粒子。这里，对启动图2所示结构的离子束辅助溅射装置10、通过离子束辅助溅射方法成膜的情况进行说明。将图1所示的基材2设置在成膜区域。在该状态下，启动4筒离子枪16，如上所述，将两侧端的2筒离子枪16产生离子束时的电流值设在较中央的2筒离子枪16产生离子束时的电流值高4 100%的范围，如图3所示，将溅射束照射到靶材12上进行溅射，轰击出溅射粒子。这样，使溅射粒子飞向成膜区域11，在设置在成膜区域11的基材2上进行溅射粒子的堆积，同时，如图2所示，从辅助离子源15将离子束以规定的角度斜向照射到成膜区域11的基材2，同时进行前述溅射粒子堆积。通过以上操作，可将从靶材12上生成的溅射粒子以良好的结晶取向性、均等的膜厚在基材2上成膜。这样，可以堆积结晶取向性优异的中间层3。在离子束辅助法中，基材2上的溅射粒子和辅助离子束的到达比率具有重要意义，由此，所得膜的取向性会发生改变。因此，大面积成膜时，需要在全部区域面积上接近最佳比例。上述所示情况为辅助离子束被均一照射时的情况，是溅射粒子也需要均一供给到整个成膜区域的情况。当然，当辅助离子束因某种原因而在不同位置分布有所不同时，通过本结构的装置，可以根据辅助离子束的强度分布适当控制溅射离子枪的功率比例。这样，可使成膜面积上的溅射粒子和辅助离子束的到达比率接近最佳比例。由此，可分别设定各个辅助离子枪的电流值也具有重要意义。此外，将两侧端的2筒离子枪16产生离子束时的电流值如上所述，设在较中央的 2筒离子枪16产生离子束时的电流值高4 100%的范围进行溅射，可以在设置在成膜区域11上的基材2的表面侧堆积均一厚度的膜。进而，若将本实施方式中使用的圆形的4筒离子枪16与长方形的大面积的离子枪14作对比，则为与靶材12的长方形区域相对应而使用大面积的离子枪14时，必须特别制造离子枪。另一方面，若是圆形离子枪，则可使用半导体领域等一般的成膜领域中使用的通用型离子枪。这样，可容易地将所用离子枪做成廉价结构。由此，相对于长方形离子枪需特别制造的以往结构的离子束辅助溅射装置，有降低离子束辅助溅射装置整体的成本的效果。而且，将两侧端的2筒离子枪16产生离子束时的电流值如上所述，设在较中央的2 筒离子枪16产生离子束时的电流值高4 100%的范围，还可提高生成的膜的取向性。取向性的提高有利于超导特性的提高。另外，在基材1上可以形成由MgO的第一层3A和GdJr2O7的第二层3B构成的2层结构的中间层3。此时，可在图2所示的离子束辅助溅射装置中，使用MgO作为靶材12进行1次成膜，用与图2所示结构同等结构的其他离子束辅助溅射装置，在第一层上进行成膜， 形成Gd2Zr2O7层。或者，在图2所示的离子束辅助溅射装置中，将MgO靶材换成生成Gd2Zr2O7 层用的其他靶材后同法成膜，形成第二层3B。此外，在第二层3上用IBAD法以膜状形成覆盖层4时，同样可通过采用4筒离子枪的离子束辅助溅射装置来形成覆盖层4。根据上述说明，例如，代替宽度Im左右的长方形大型离子枪14而将1/4左右大小的圆形的多个离子枪16的组合用于同等面积靶材的照射。此时，可以削减装置成本。而且， 相对于长方形大型离子枪14，用圆形的多个离子枪16的组合进行溅射，可确保更强大的溅射速率，提高成膜时的效率。另外，若为圆形离子枪，则可以由栅格形状将离子束聚集，提高离子束强度，因而是有利的。实施例下面对本发明的具体实施例进行说明，但本发明不仅限于这些实施例。(实施例1)首先，在长带状哈氏合金金属基材上，通过图2所示结构的离子束辅助溅射装置用30分钟形成厚250nm的Gd2Zr2O7膜。成膜时，用照射口径16cm的离子枪4筒横向排成一列的结构的装置在长度方向(离子枪的排列方向)测定4处样品。将这些离子枪的引出电极的加速电压设定为1500V。4筒离子枪中，将中央侧的2筒离子枪的电流值设定为200mA， 将两端侧的2筒离子枪的电流值设定为300mA。与此相对，使用具有宽16cm、长1. Im的长方形照射径的离子枪代替先前的4筒离子枪，将加速电压设定为1500V，电流值设定为1000mA，其他条件相等，以膜状形成中间层。此外，为了比较，在先前的4筒离子枪中，将加速电压设定为1500V，电流值全部设定为250mA，其他条件相等，以膜状形成中间层。对得到的各种膜，在与先前的例子相同的位置进行膜厚测定。将上述结果示于下表1。[表 1]离子枪形状 矩形离子枪(1筒)
电流值(均一)IOOOmA
膜厚313nm—520nm — 517nm—326nm
离子枪形状 圆形离子枪(4筒)
电流值(均等)250mAX4
膜厚530nm—710nm—702nm—552nm
离子枪形状 圆形离子枪(4筒)
电流值中央侧2筒250mA;两端侧2筒300mA
膜厚746nm—753nm—760nm—738nm
离子枪形状 圆形离子枪(4筒)
电流值中央侧2筒250mA;两端侧2筒280mA
膜厚632nm—718nm—722nm—625nm表1显示，用矩形离子枪成膜时，膜厚差异大。而用4筒圆形离子枪成膜时，在电流值均等的情况下，膜厚差异也仍然大。与此相对，使用4筒圆形离子枪，使其中的2筒在中央侧，电流值为250mA，使另2筒在两端侧，电流值为300mA或280mA，即，使两端侧的离子枪的电流值提高20%或12%，这样成膜时，可以得到均一性更高的膜。[表 2]
离子枪形状 圆形离子枪(4筒)
电流值中央侧2筒250mA;两端侧2筒600mA ( + 140%)
取向度(ΔΦ) 30.5° —15.3° —15.2° —22.3°
离子枪形状 圆形离子枪(4筒)
电流值中央侧2筒250mA;两端侧2筒500mA ( + 100%)
取向度(ΔΦ) 13.2° —13.3° —12.2° —13.4°
离子枪形状 圆形离子枪(4筒)
电流值中央侧2筒250mA;两端侧2筒280mA (+12%)
取向度(ΔΦ) 11.3° —10.1° —10.2° —11.0°离子枪形状 圆形离子枪(4筒)
电流值中央侧2筒250mA;两端侧2筒260mA (+4%)
取向度(ΔΦ) 11.9。—10.9。—10.8。—12.2。
离子枪形状 圆形离子枪(4筒)
电流值中央侧2筒250mA;两端侧2筒250mA
取向度(ΔΦ) 13.5° —11.3° —11.2° —14.2°
离子枪形状 圆形离子枪(4筒)
电流值中央侧2筒250mA;两端侧2筒300mA (+20%)
取向度(ΔΦ) 13.3。—10.9。—11.8。—12.2。从以上结果可知，提高两端侧的离子枪的数值对膜厚均一性及结晶取向性中的任一指标均有利。此外，从取向度指标ΔΦ的值可知，优选提高4 100%，更优选提高4 20%。符号说明1 氧化物超导体用基材2 基材3 中间层3A 第一层3B 第二层4 覆盖层5 氧化物超导体6 氧化物超导层10 离子束辅助溅射装置11 成膜区域12 靶材13 离子源15 辅助离子枪16 离子枪17 基材18 第1轧辊19 第2轧辊
权利要求
1.离子束辅助溅射装置，其具有 靶材；向该靶材照射溅射离子、轰击出所述靶材构成粒子一部分的溅射离子源； 设置用于堆积从所述靶材上轰击出的粒子的基材的成膜区域； 相对于设置在该成膜区域的所述基材的成膜面的法线方向，从斜向照射辅助离子束的辅助离子束照射装置；所述溅射离子源具有多个离子枪，它们排列成可对所述靶材的一侧端部到另一侧端部进行溅射离子束的照射，所述多个离子枪的产生所述溅射离子束的电流值分别设定。
2.根据权利要求1所述的离子束辅助溅射装置，其特征在于，所述多个离子枪中设置于两端的离子枪的所述电流值设定成高于在这些设置在两端的离子枪之间设置的其他离子枪的所述电流值。
3.根据权利要求1或2所述的离子束辅助溅射装置，其特征在于，所述靶材形成为与所述成膜区域对应的长方形，所述多个离子枪沿所述靶材的长度方向配置。
4.根据权利要求1 3中任一项所述的离子束辅助溅射装置，其特征在于，所述配置在两端的离子枪的所述电流值设定成比在这些设置在两端的离子枪之间设置的所述其他离子枪的所述电流值高4 100%。
5.根据权利要求1 4中任一项所述的离子束辅助溅射装置，其特征在于，所述多个离子枪的所述电流值分别调整。
6.离子束辅助溅射方法，其使用具有以下构成的离子束辅助溅射装置 靶材；具有排列成可对所述靶材的一侧端部到另一侧端部进行轰击出所述靶材构成粒子一部分的溅射离子束照射的多个离子枪的溅射离子源；设置用于堆积从所述靶材上轰击出的粒子的基材的成膜区域； 相对于设置在该成膜区域的所述基材的成膜面的法线方向，从斜向照射辅助离子束的辅助离子束照射装置；所述离子束溅射方法是用所述离子束辅助溅射装置在设置在所述成膜区域的所述基材上堆积所述靶材构成粒子、在所述基材上成膜的离子束辅助成膜方法，其包含以下工序将所述多个离子枪中设置于两端的离子枪的用于产生所述溅射离子束的电流值设定成高于在这些设置在两端的离子枪之间设置的其他离子枪的用于产生所述溅射离子束的电流值，进行离子束辅助溅射。
7.根据权利要求6所述的离子束辅助溅射方法，其特征在于，在所述离子束辅助溅射工序中，所述设置于两端的离子枪的所述电流值设定为比在这些设置在两端的离子枪之间设置的所述其他离子枪的所述电流值高4 100%。
全文摘要
本发明提供一种离子束辅助溅射装置，其具有靶材；向该靶材照射溅射离子、轰击出靶材构成粒子一部分的溅射离子源；设置用于堆积从靶材上轰击出的粒子的基材的成膜区域；相对于设置在该成膜区域的基材的成膜面的法线方向，从斜向照射辅助离子束的辅助离子束照射装置；所述溅射离子源具有多个离子枪，它们排列成可从所述靶材的一侧端部到另一侧端部照射溅射离子束，所述多个离子枪的用于产生溅射离子束的电流值分别设定。
文档编号C23C14/46GK102482769SQ201080039830
公开日2012年5月30日 申请日期2010年10月7日 优先权日2009年10月8日
发明者羽生智, 饭岛康裕 申请人:株式会社藤仓