(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
二元又はより高次の合金ターゲットを用いてアーク蒸着によって、金属および半金属成分の三元および／またはより高次の酸化物を含む層を製造する方法であって、
前記層の所望の結晶構造の選択的合成は、
該所望の結晶構造の合成に必要な形成温度を決定し、
前記二元又はより高次の合金ターゲットの組成物を、選択される前記組成物における前記成分の状態図を用いて、前記状態図が前記必要な形成温度に対応する温度で完全な液相から固体成分を含む相への転移を示すように選択する工程を行い、
前記層が、前記選択された合金ターゲットとしてアルミニウムおよび少なくとも１つの他の金属または半金属成分からなる少なくとも１つの合金ターゲットを用いることによって、コランダム構造中に７０原子％を超える割合の酸化アルミニウムを有し、前記合金が１０００℃〜１２００℃で完全な液相から固体成分を含む相へ転移することを特徴とする方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法において、
低温溶融ターゲット材料成分の融点を、具体的には前記合金ターゲット中に高温溶融金属または半金属成分を混合し、それによって前記酸化物の形成温度を調節することによって高めることを特徴とする方法。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の方法において、
前記層が、アルミニウムおよび少なくとも１つの他の金属または半金属成分からなる少なくとも１つの合金ターゲットを用いることによって、コランダム構造中に７０原子％を超える割合の酸化アルミニウムを有し、
前記ターゲットが、原子％で以下の組成であって、
以下の群からの１または複数であり、
Ａｕ：２０〜３０
Ｂ：３未満
Ｂｅ：２０〜３０
Ｃ：３未満
Ｃｒ：１０超〜２５
Ｆｅ：５〜１５
Ｈｆ：５〜１０
Ｉｒ：１０〜１５
Ｌａ：１０〜１５
Ｍｏ：２〜５
Ｎｂ：１〜３
Ｔａ：１〜３
Ｔｉ：２〜６
Ｖ：３〜８
Ｗ：５〜８
Ｙ：１２〜１６
Ｚｒ：２〜４
残りは本質的にＡｌが７０原子％以上である、組成のうちの１つを有することを特徴とする方法。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法において、
前記層が、少なくとも１つのアルミニウムターゲットを用い、１つもしくは複数の金属または半金属成分を混合することによって、コランダム構造中に７０原子％を超える割合の酸化アルミニウムを有することを特徴とし、その混合物が、高温溶融温度を有し、したがって、前記状態図によって少なくとも１０００℃の混合物溶融温度が達成されることを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１のプリアンブルに従って、アーク蒸着により所定の構造の金属酸化物層を製造するための方法に関する。
【０００２】
具体的には、本発明は、いわゆる「合金ターゲット」、すなわち少なくとも２つの金属および／または半金属成分からなり、陰極アーク蒸着における蒸発源として働くターゲットの製造、選択および稼働に関する。
【背景技術】
【０００３】
本発明は、大きく異なる溶融温度を有する金属を含む「合金ターゲット」のために特に重要である。
【０００４】
これらの合金ターゲットは、少なくとも２つの金属成分を有するものとして定義されるが、これらはまた、金属間化合物および／または混晶としても存在することができる。
【０００５】
この場合の粉末冶金ターゲットは、金属の粉末、半金属、金属間化合物、混晶から製造されるターゲットであって、その製造工程の後（例えば、熱間等静圧圧縮成形（hot isostatic pressing）（ＨＩＰ）工程において）でも、顕微鏡分解能内でその粉末粒子は依然として識別することができる。したがって、粉末冶金合金ターゲットは、金属および／または半金属粉末の混合物、金属間化合物の粉末、あるいは金属および／または半金属粉末および／または金属間化合物の混合物から製造することができる。これに対して、キャストボンディング法による（cast-bonded）冶金合金ターゲットは、主要金属または半金属が金属間相を形成するターゲットである。この特徴は、主要材料の粒子が、顕微鏡分解能の範囲内でもはや観察することができない、すなわち、それがもはや（粒子として）存在しないということである。
【０００６】
さらに、いわゆるプラズマアーク溶射ターゲットがある。これは、プラズマアーク溶射によって製造されるターゲットである。このターゲットにおいて、主要材料の金属間化合物の部分的または完全な形成が起こる。しかし、一般に、プラズマアーク溶射ターゲットは、粒子と金属間相の両方を含むことができる。
【０００７】
陰極アーク蒸着は、工具および構成要素のコーティングにおいて応用されており、それを用いて広範囲の金属層ならびに金属窒化物および金属窒化炭素を固着させる、長年にわたって確立されてきた方法である。これらすべての用途のために、このターゲットは、低電圧および大電流で稼働し、それを用いてターゲット（陰極）材料を蒸着させるスパーク放電の陰極である。直流電圧供給は、スパーク放電を稼働させるのに最も簡単で最も経済的な電力供給として使用される。
【０００８】
より大きな問題点は、アーク蒸着による金属酸化物の製造である。酸化物層（oxidic layer）を例えば工具または構成要素上に固着させるために、酸素または酸素を含む雰囲気において直流スパーク放電を稼働させることは困難である。直流放電の両方の電極（一方は、陰極としてのターゲット、他方は、しばしば地電位で稼働させる陽極）が絶縁層で被覆される恐れがある。これは、供給源の設計（磁場、ガス投入口の位置およびタイプ）に応じて、ターゲット（陰極）上に導電性区域をもたらし、その区域上でスパークが発生し、小さくなり（constricting）、最終的にはスパーク放電の中断となる。
【０００９】
Ｔ．  Ｄ．  シュメル、Ｒ．  Ｌ．  カニングハムおよびＨ．  ランダワ、Thin Solid Films 181 (1989) 597は、Ａｌ２Ｏ３のための高速コーティング法を記載している。スパークをフィルタリングにかけた後、基板の近傍に酸素ガスを導入した。基板の近傍のフィルターの後に酸素を導入することは、ターゲットの酸化を低減させ、スパーク放電を安定化するのに重要であると述べている。
【００１０】
酸化物層の製造は米国特許第５５１８５９７号にも記載されている。この特許は、高温での層の固着を含み、陽極も加熱され（８００℃〜１２００℃）、反応性ガスのターゲットへの直接導入はなされないという事実をもとにしている。高い陽極温度は、陽極を導電性に保持し、スパーク放電の安定的な稼働を可能にする。
【００１１】
米国特許出願公開第２００７／００００７７２Ａ１号、ＷＯ２００６／０９９７６０Ａ２およびＷＯ２００８／００９６１９Ａ１には、酸素雰囲気中でのスパーク放電の稼働が詳細に記載されており、陰極で直流（ＤＣ）を導通させない絶縁層による完全なコーティングを避けることが可能な方法が提案されている。
【００１２】
米国特許出願公開第２００７／００００７７２Ａ１号およびＷＯ２００６／０９９７６０Ａ２は主として、非導通性酸化被膜が付かないように陰極表面を保持し、安定したスパーク放電を確実にするための必須要素としてのパルス電流によるスパーク光源の稼働を記載している。そのために特別な電力供給を必要とするスパーク電流のパルス稼働により、スパークは、ターゲットの新たな経路上を継続的に進み、好ましい区域にだけ移動するのが阻止され、残るターゲット領域は厚い酸化物でコーティングされる（「ステアードアーク法」の場合のように）。
【００１３】
ＷＯ２００８／００９６１９Ａ１では、酸素雰囲気におけるスパーク放電の稼働が記載されており、その陰極には、ターゲット表面に対して垂直な好ましくは弱い磁場がかけられている。これは、ターゲット表面にわたる定常的なスパーク経路を可能にし、直流非導通性のターゲットの厚い酸化集積物ができるのを防止する。
【００１４】
これらの３つの先行技術文献に基づけば、高純度酸素雰囲気下で数時間にわたる安定したスパーク放電が確実に可能である。これらの方法は、元素ターゲットおよびボンドキャスト法で製造されたターゲットについて、安定で再現性のある形で機能する。
【００１５】
アーク蒸着で製造した層の特徴は、完全には酸化されず、層内で金属集合体が形成されるのが避けがたい金属の小滴である。合金ターゲットの場合、これらの小滴は、主に高温溶融性金属、または、ターゲットの組成物に本質的に対応する合金から形成される。そうした小滴を避けるためには巧妙な技術的手段、例えばフィルタリングによる手段がある。これは、アーク蒸着によって製造されるすべての層が小滴を有するわけではないことを意味する。しかし、小滴を有するすべての層はアーク蒸着により製造されてきた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１６】
【特許文献１】米国特許第５５１８５９７号明細書
【特許文献２】米国特許出願公開第２００７／００００７７２号明細書
【特許文献３】国際公開第２００６／０９９７６０号パンフレット
【特許文献４】国際公開第２００８／００９６１９号パンフレット
【非特許文献】
【００１７】
【非特許文献１】Ｔ．  Ｄ．  シュメル、Ｒ．  Ｌ．  カニングハムおよびＨ．  ランダワ、Thin Solid Films 181 (1989) 597
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
多種の金属酸化物のほとんどを製造するアーク蒸着の使用が増加してきているため、柔軟で費用効率の高いターゲットの製造が必要になってきている。多くのターゲットは、熱間等静圧圧縮成形（ＨＩＰ）によって当業者に周知の方法で製造される。例えばＡｌ−Ｃｒターゲットを製造する場合、元素（ここでは例えば非限定的な形で：ＡｌおよびＣｒ）からの所望の組成の粉末または粉末混合物を、粉末中の空気および水分を低減させるために真空下で高温にした容器中に封入する。次いで容器を密封し、高温高圧にかける。この方法は内部の空隙を減少させ、粉末のある種の結合をもたらす。得られる材料は、均一な粒度分布およびほぼ１００％の密度を有する。
【００１９】
本発明の目的は、それを用いて所定の結晶構造の金属酸化物層を信頼性高く固着させることができ、かつ、基板上に固着する金属酸化物の形成温度を望むように設定することができる、アーク蒸着により金属酸化物層を製造するための方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
この目的は、請求項１に記載の特徴を有する方法で達成される。
【００２１】
有利な他の展開は、上記請求項に従属する下位クレームに示されている。
【００２２】
他の目的は、それにより、所定の結晶構造の金属酸化物層を信頼性高く固着させることができ、かつ、基板上に固着する金属酸化物の形成温度を望むように設定することができる、金属酸化物層を製造するためのターゲットを提供することである。
【００２３】
合金ターゲットを用いて、アーク蒸着により基板上に合成された金属酸化物層は本質的に、驚くべきことではないが、合金ターゲットの組成に対応する金属部分に関係する組成物を有することが確認された。しかし、予想外に、固着した層の結晶構造も、合金ターゲットの組成によって、それ自体著しくかつ制御可能な形で影響を受ける。その場合、合金材料の個々の粒子が依然としてターゲット中に存在するので、これは、粉末冶金ターゲットについては特に驚くべきことであった。ターゲット合金組成に応じて基板上に合成された金属酸化物層の結晶構造および／または相組成の影響をさらに観察することができる。したがって、アーク蒸着によって金属酸化物層を形成する材料の合成は、むしろ基板上でのその材料の合成を想定する、物理的蒸着（ＰＶＤ）層の製造について一般に考えられていることとは完全に反するが、ターゲット表面上ですでに主要部分については起こっていると説明される。
【００２４】
本発明によれば、状態図を用いて、アークターゲットの組成によって、アーク蒸着の際に合成される酸化物のための形成温度を設定することが可能であるが、それは、原則として、そのターゲットが粉末冶金法（３００μｍ未満の小さい粒径を用いる）、または別の方法（鍛造またはプラズマアーク溶射によるボンドキャスト法）で製造されたかどうかに関係しない。
【００２５】
一般に、状態図は、高温で得られた液体混合物を冷却し、異なる相および相転移の形成を測定して得られる。
【００２６】
これに対して、アーク蒸着の方法は、それによって固体材料を気相に転換させる方法である。典型的なスパーク寿命は１μｓ未満であるかまたはｎｍ領域にあり、スパーククレーターの直径はμｍ領域であるかまたはｎｍの領域だけにある。アーク蒸着はまた非常に短いプロセスであり、スパークは、粉末冶金で製造したターゲット中の粒径と比べて小さい表面上の空間を見出す。したがって、アーク蒸着による金属酸化物層の形成の助けとして状態図上に描くという考え方はむしろおかしなことである。しかし、本発明によれば、アーク蒸着の際の酸化物の形成温度は、状態図で確認することができる、完全な液相から固体成分元素を含む相への転移をもとにして判定することができることが分かった。この処方をもとにして、酸化物の形成温度を具体的に選択することができる。酸化物の形成温度は、例えば、これらの酸化物と形成される層の結晶構造に対して相当に影響を及ぼすので、アーク蒸着による所望の結晶構造の具体的な合成が可能である。液相からのその転移がなぜこの形成温度を決定するのかについては、今のところ本発明者は説明できてきない。
【００２７】
説明において、２つの金属または半金属成分からなる合金ターゲットについて言及するが、上記したことはすべて、その製造方法に関係なく、３つ以上の成分を有するターゲット（「より高次の合金」）にも同様に適用される。
【００２８】
本発明を、以下の図面をもとにした例で説明することとする。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】Ａｌ−Ｃｒの二元状態図を示す図である。
【図２】Ａｌ−Ｃｒ−Ｏの三元状態図を示す図である。
【図３】Ａｌ−Ｎｂの二元状態図を示す図である。
【図４】Ａｌ−Ｎｂ−Ｏの三元状態図の一部を示す図である。
【図５】ミスラ（Misra）によるＡｌ−Ｎｂ−Ｏの修正三元状態図の一部を示す図である。
【図６】Ａｌ−Ｎｂ−Ｏ層での電子線回折による分析結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
本発明によれば、固着させる酸化物の構造は、それから酸化物が合成される金属または半金属成分の状態図をもとにして確認することができる。これは、例えば三元Ａｌ−Ｃｒ−Ｏについては、Ａｌ−Ｃｒの二元状態図を参考にすることを意味する。したがって、四元酸化物については、酸化物を形成する金属または半金属の三元状態図を参考にする。次いで、アーク蒸着のためのターゲットが、それから対応する構造の酸化物が形成される金属または半金属から形成される。ターゲット組成物を、状態図による液相への転移温度が、所望構造の酸化物の形成温度のための条件を満たすような仕方で選択する。次いで、蒸着したターゲットまたは蒸着させるターゲットを酸素と反応させることによって酸化物の形成を達成する。
【００３１】
これは、必要なら、特定の所望構造を得るために、状態図によって、対応する構造における酸化物としての合金ターゲットの主元素、例えば、コランダム構造のＡｌ２Ｏ３中の主元素としてのＡｌの固着を約束する合金ターゲットを具体的に製造することを意味する。
【００３２】
酸化物合成によって達成される結果は、合金ターゲットを構成する関連金属または半金属成分に依存することになる。Ａｌ−Ｃｒターゲットの場合、Ａｌ−Ｃｒ材料系の二元状態図（図１を参照されたい）と、図２で示されている三元Ａｌ−Ｃｒ−Ｏの状態図を比較することによって証明されるように、高濃度領域を通って混晶形成に達する。これをより詳細に説明することとする。
【００３３】
図２と図３を比較すると、７５原子％（at%）未満のＡｌを有するターゲットについて、液相に転移する温度（図１）は、対応するターゲット組成物での混晶形成のための温度を超えたところにあることが分かる。これから、本発明者は、７５原子％未満のＡｌを有するターゲットについて、酸化物のための形成温度（液相への転移）は、Ａｌ−Ｃｒ−Ｏ混晶を形成するのに必要な温度を常に超えると結論付けた（図２の曲線の上側の範囲）。
【００３４】
しかし、９０原子％Ａｌでは、これはもはや当てはまらない。この濃度では、二元状態図（図１）で示すように、液相への転移は１０００℃未満で起こる。しかし図２から、この合金比では、混晶は１１００℃超においてだけ存在することが分かる。９０原子％Ａｌおよび１０原子％Ｃｒからなる合金ターゲットからアーク蒸着させる間に混晶を全く形成しないが、Ａｌ−ＯおよびＣｒ−Ｏの別個の相からなる層が合成される。しかし、液相への転移の間の温度（図１）は、驚くべきことに、本発明者が発見したように、これらの個々の相についての結晶構造をも決定する。しかし、コランダム相における酸化アルミニウムの生成には１０００℃超が必要となるので、そうしたターゲット組成物は、酸化アルミニウムのコランダム相形成も全くもたらさない。
【００３５】
図１によれば、９０原子％未満のＡｌでは、液相への転移は１０００℃超のみで起こる。しかし、ターゲット中のＡｌの割合が７５原子％超に保持される限り、上記したように、混晶形成を達成することはできない。したがって、７５原子％〜９０原子％未満のＡｌのアルミニウム含量を有するアーク蒸着のための合金ターゲットを用いて、寄生的混晶形成なしで、コランダム構造の酸化アルミニウムを製造することができる。
【００３６】
３０／７０以下のアルミニウム含量のＡｌ／Ｃｒ組成物を用いた合金ターゲットをもとにしたコランダム構造のＡｌ２Ｏ３との混晶の製造が論じられている米国特許出願公開第２００８／００９００９９号とは対照的に、本発明の例では、それはまさに混晶の形成が効果的に回避される。
【００３７】
米国特許出願公開第２００８／００９００９９号の表１では、組成９０／１０を有する合金ターゲットＡｌ／Ｃｒについて言及されており、コランダム構造の対応する格子定数が示されている。この関連では、これらは実験値ではなく内挿された値であることを考慮すべきである。上記で詳細に論じたように、この濃度は正確にはコランダム構造のＡｌ２Ｏ３または混晶の形成をもたらさない。したがって、米国特許出願公開第２００８／００９００９９号は、全く間違った方向、すなわち、本発明から離れるように導くものである。
【００３８】
具体的には、本発明によれば、ターゲットにおいて８０原子％のＡｌ合金割合を用いることができる。この合金比で、液相への転移は約１１００℃で起こる。しかし、混晶酸化物を製造するためには、そうした合金比で１２００℃以上の温度が必要である（図２を参照されたい）。結果として、合金の酸化物は混晶としてではなく別個に合成され、さらに、この方法で生成する酸化アルミニウムは１１００℃で形成され、したがって熱力学的に安定なコランダム相で存在する。
【００３９】
これは、とりわけ８０％アルミニウム含量での混晶形成を公告している米国特許出願公開第２００８／００９００９９号の請求項６で請求されているのと対立するものである。
【００４０】
当業界で周知のように、結晶構造の証明は、Ｘ線回折を用いて実施することができる。しかし、いくつかの場合、特にしばしば望ましい低い基板温度では、Ｘ線回折のためには晶子サイズが小さ過ぎる。本発明の場合、分析は電子線回折で実施した。これらの手段を用いて、コランダム構造は確かに約１０ｎｍのサイズの晶子を示した。
【００４１】
さらに他の例を挙げると、金属または半金属成分に関して、Ａｌ−Ｃｒ−Ｏ系の場合、特に酸化物の相混合物が形成される場合のように、層合成の間に非自由混和性酸化物（混晶形成）がもたらされる。このためには、Ａｌ−Ｎｂ材料系を選択した。その二元状態図を図３に示す。ここでも、その金属および半金属成分に関してターゲットの組成が液相からの転移温度を決定している。したがって本発明者の考えによれば、その組成は金属酸化物の形成温度を規定することが示されている。
【００４２】
本発明および以下の処方により、どの結果を酸化物の合成がもたらすかは、やはり、合金ターゲットを構成する関連金属または半金属成分に依存する。それに１０原子％Ｎｂが混合されているＡｌターゲットの場合、基板上の合成金属酸化物の形成温度は、約６８０℃（元素Ａｌターゲット）から約１３００℃に変更される（１０原子％Ｎｂでの合金、図３）。この温度について、ミスラの三元Ａｌ−Ｎｂ−Ｏの状態図（図５）はＮｂ２Ｏ５およびＮｂＡｌＯ４の他にＡｌ２Ｏ３も含む相混合物を提供している。本発明によるこのＡｌ２Ｏ３は１３００℃で形成されるので、それはコランダム構造で存在する。これは、電子線回折によって実証することができる。
【００４３】
二元系の状態図は非常によく研究されているが、対応する三元酸化物の状態図はすべての温度範囲については研究されておらず、したがって、Ａｌ−Ｃｒ−Ｏ材料系の場合のようには手に入れることはできない。また、三元酸化物の状態図は、本質的に混晶形成の領域および別個の二元酸化物相を含む、Ａｌ−Ｃｒ−Ｏの状態図よりたいてい複雑である。しかし、近接する温度範囲から推定して状態図を描くことはできる。
【００４４】
Ａｌ−Ｎｂ−Ｏの場合、本発明者は、例えば８０原子％Ａｌおよび２０原子％Ｎｂのターゲット組成物を用いて、図３に示すようにして二元状態図から約１６００℃の酸化物形成温度を推定することができたが、この温度で三元系の状態図を見出すことはできなかった。
【００４５】
次に、図４（レイデン（Layden））は三元系について最大で１５００℃までの温度範囲を示す。同じ材料系についての２００５年の図（図５）からの三元系のミスラの修正状態図についても１３００℃でのみ測定した。
【００４６】
すでに説明したように、図３によれば、合金ターゲット中のＮｂ含量を増加させると、金属酸化物形成温度は約１６００℃に上昇する。しかし、三元系（図４および図５）についての入手可能な両方の状態図をもとにして、１６００℃では疑いなく、具体的には可能な割合（possible parts）のＮｂ２Ｏ５と少なくとも６０モル％の酸化アルミニウムでＡｌＮｂＯ４の形成が起こると推測することができる。酸化物形成温度が約１６００℃であるので、すべての酸化アルミニウムは本質的に高温相を有する、すなわち、コランダム構造で存在する。ここでも、合成された層の電子線回折を実施した。図６では、電子線回折ダイアグラムの測定強度分布を連続した太線で示す。これに対して、ＡｌＮｂＯ４（２つの顕著なピークを有する垂直な太い点線）、Ｎｂ２Ｏ５（約２．４ｎｍに１つだけの極大点を有する水平な点線）およびコランダム構造のＡｌ２Ｏ３（約６ｎｍの散乱長で極大点を有する点線）についての強度ピークの位置はシミュレーションした曲線である。非常に多くの仮定と関連するので、その強度を数学的にもシミュレートしようとすることは自制した。しかし、強度ピークの位置は、合成された層が本質的にはＡｌＮｂＯ４とコランダム構造の酸化アルミニウムの混合物からなることを明らかに示しており、これは、測定曲線の２つの局所的な強度極大点の位置が、ＡｌＮｂＯ４およびＡｌ２Ｏ３（コランダム）についてシミュレーションした（計算した）曲線の強度極大点がやはり位置している散乱長に現れているという点で理解することができる。これに対して、散乱長に対する計算したＮｂ２Ｏ５の強度極大点は若干シフトしているが、もちろん、Ｎｂ２Ｏ５の部分も合成された層に含まれるということは排除されない。
【００４７】
層合成の間の酸化物の形成温度を測定できること、および電子線回折の結果によって、低温溶融材料の高温酸化物を製造できる方法である上記に示した処方を用いて、設計の驚くべき可能性がもたらされる。言い換えれば：この方法を用いると、低温溶融材料の融点を、そうでない場合アーク蒸着の間に到達できない、特定の酸化物相を形成させるのに必要な温度に達するまで高めることができる。その理由は、低温溶融金属の融点が、高温酸化物の形成温度のずっと下方にあるからである。
【００４８】
これは一般的にすべてに適用されるが、我々は具体的に、かつ限定することなくコランダム構造の酸化アルミニウムの製造の重要な例の詳細に再び入って行くこととするが、その製造は、アルミニウムの融点６６０℃がコランダムの形成温度（約１０００℃）のずっと下方にあるため、元素アルミニウムターゲットのアーク蒸着によってはそれほど容易ではない。これまでの説明をもとにすると、手順は以下の通りである。
【００４９】
酸化アルミニウムの形成温度を約１０００℃に上げるために、適切な高温溶融材料を探し、合金ターゲットを製造する（製造方法は限定されない）のに使用する。高温溶融材料成分の含量％は、二元状態図に従って、少なくとも１０００℃の酸化物形成温度が達成されるように調整される。この方法では、ターゲットに非常に少量を混合するだけですでに、酸化物形成温度の上昇をもたらすことができている。Ｎｂの場合（図３）、約３原子％で十分である。ここでも、この方法で製造された層を、電子線回折で試験し、酸化アルミニウムのコランダム相を実証することができた。
【００５０】
本発明は、本質的に、合成される層にもさらに影響を及ぼすようにすることも可能にする。これは、金属酸化物の形成温度によって、１０ｎｍ〜５００ｎｍの晶子サイズに影響を及ぼすことを意味する。ＰＶＤ法は、とりわけ、層固着を、たいてい熱平衡から離れたところで、すなわちより低い基板温度で行うことを特徴としている。したがって、基板上に固着すると蒸着した材料は急速に冷却される。この急速な冷却は、層中に小さな晶子だけが形成される結果をもたらす。これは、非晶質層構造を製造するため、一部では望ましいことである。しかし、いくつかの場合、より大きな晶子が有利である。従来技術によれば、ＰＶＤ法では、次いで加熱により基板温度を上昇させるか、または、イオン衝撃による成長層中への追加的なエネルギーの導入が試みられることになる。しかし、本発明をもとにして、合金ターゲットの組成を、金属酸化物層のより高い形成温度が達成されように、すなわち、例えばＡｌ２Ｏ３が１１００℃ではなく１３００℃で形成されるように改変することができる。高い酸化物形成温度によって、次いで層へのエネルギーインプットも増大し、これによってより大きな結晶がもたらされる。この処方はここでもやはり作業の手順を提供する。
【００５１】
もちろん、上記したこれらの考察は、どの酸化被膜を合成しようとするかをもとにして、二元合金だけでなく三元、四元およびより高次の合金にも適用される。
【００５２】
最後に、本発明の処方を逆にすることができ、したがって、ある意味では、その分析が状態図を確立するのに寄与できる層を合成することもできることを挙げておく。これは、状態図を確立するための方法がここに開示されていることを意味する。
【００５３】
状態図によるターゲット組成物で高温酸化物を製造することについての洞察は、反応性陰極アーク蒸着だけでなく、反応性スパッターおよび反応性パルス型スパッター（高出力および変調パルス）にも適用されるが、そのプロセス管理は、陰極アーク蒸着（酸素制御）の場合のように単純ではない。
【図１】
0005876123.tif 000002
【図２】
0005876123.tif 000003
【図３】
0005876123.tif 000004
【図４】
0005876123.tif 000005
【図５】
0005876123.tif 000006
【図６】
0005876123.tif 000007