電子線蒸着法とスパッタ法

 金属膜の成長には様々な手法がありますが、当グループが主に用いている手法は、電子線蒸着法とスパッタ法です。いずれの成膜法も、基本は真空装置のなかでターゲット(被堆積物)を気化させ、基板面に導くというもので、高品質な金属膜、および多層膜を形成することができます。

電子線蒸着法

 水を加熱すると蒸発するように、金属や絶縁体も加熱することで蒸発させることができます。この手法を成膜法に用いたのが蒸着法です。一般的にはボート形状のるつぼの上にターゲットを置き、ヒーターで加熱して気化させます。しかし、この方法ではターゲット全体を加熱してしまうため、蒸着速度の制御が困難です。また、るつぼに用いてる金属材料(Wが用いられることが多い)の融点に対して、十分に融点が低い材料しか蒸着することができません。

 電子線蒸着法では、Wフィラメントに電流を流す事で、熱電子を放出させ、それを加速し、磁場によって偏向することで、ターゲットに導きます。この際、電子線は非常に細く収束しており、ターゲットの一部のみが加熱されます。その結果として、高精度の成膜速度の制御が可能となるばかりでなく、融点の高いものを含む、全ての材料の成膜が可能となります。この手法は、成膜中でも高い真空度を維持する事ができるため、不純物の混入の少ない高品質な膜の成長が可能になるのも特徴の一つです。

スパッタ法

 電子線蒸着法が熱電子の加速でターゲットをたたくのに対して、スパッタ法ではプラズマ化したアルゴンを電界によって加速し、ターゲットをたたき、気化させます。 主にプラズマの発生手法の違いから、マグネトロンスパッタ、ECRスパッタ、イオンビームスパッタなど、様々な種類のスパッタ法が存在します。