(57)【要約】【課題】高屈折率及び高透過性の新規な材料を提供する。【解決手段】チャンバー１内に炭化水素ガス及びＳＦ６ガスを導入し、高周波電源６より高周波電力をチャンバー１内に導入することにより、前記ガスを放電させプラズマ化するとともに、平行平板電極３の主面３Ａ上に設置された金属板５をスパッタリングし、基板４上に少なくとも炭素、硫黄及び金属元素を含み、前記金属元素は均一に分散してクラスターを構成していない化合物薄膜を形成する。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも炭素、硫黄及び金属元素を含み、前記金属元素は均一に分散してクラスターを構成していないことを特徴とする、化合物薄膜。
【請求項２】
前記金属元素はＡｕであることを特徴とする、請求項１に記載の化合物薄膜。
【請求項３】
前記金属元素はＣｕであることを特徴とする、請求項１に記載の化合物薄膜。
【請求項４】
前記金属元素の含有量が１原子％以上であることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一に記載の化合物薄膜。
【請求項５】
６２８ｎｍにおける屈折率が２以上であることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一に記載の化合物薄膜。
【請求項６】
６２８ｎｍにおける屈折率が２．６以上であることを特徴とする、請求項５に記載の化合物薄膜。
【請求項７】
所定のチャンバー内において一対の平行平板電極を準備する工程と、
前記一対の平行平板電極の一方の側の、前記一対の平行平板電極の他方の側と対向する主面上に基板を設置する工程と、
前記一対の平行平板電極の前記他方の側の主面上に前記基板と対向するようにして金属板を設置する工程と、
前記一対の平行平板電極間に炭化水素ガス及び水素ガスの少なくとも一方、並びにＳＦ６ガスを導入して放電させプラズマ化する工程と、
前記一対の平行平板電極間に所定の電圧を印加して、前記金属板をスパッタリングする工程と、
を含むことを特徴とする、化合物薄膜の作製方法。
【請求項８】
前記炭化水素ガス及び前記ＳＦ６ガスの放電と、前記金属板のスパッタリングとは同時に実施することを特徴とする、請求項７に記載の化合物薄膜の作製方法。
【請求項９】
前記炭化水素ガスと前記ＳＦ６ガスとの流量比は、（水素原子／フフッ素原子）比が０．２〜１．０となるように設定することを特徴とする、請求項７又は８に記載の化合物薄膜の作製方法。
【請求項１０】
前記チャンバー内の圧力が０．１Ｔｏｒｒ〜０．０１Ｔｏｒｒであることを特徴とする、請求項７〜９のいずれか一に記載の化合物薄膜の作製方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子工学分野及び光学分野などにおいて好適に用いることのできる、化合物薄膜及び化合物薄膜の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年においては、例えば金属及び有機物を含む種々の化合物薄膜が形成され、その物理特性を調べることにより、電子工学分野や光学分野などにおいて汎用されている従来の材料系を代替する試みがなされている。例えば、欧州特許出願０２０９００１６．３などにおいては、活性炭素の存在下において、銅を圧力１５−２０気圧の硫黄蒸気中で６５０―７００℃に加熱することによって、炭素、硫黄及び銅からなる化合物を作製し、この化合物が７７Ｋの温度において超伝導性を示すことが開示されている。
【０００３】
一方で、高屈折率及び高透過性の新規な材料開発も行なわれているが、今だ十分なものが得られていないのが現状である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、高屈折率及び高透過性の新規な材料を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成すべく、本発明は、少なくとも炭素、硫黄及び金属元素を含み、前記金属元素は均一に分散してクラスターを構成していないことを特徴とする、化合物薄膜に関する。
【０００６】
また、本発明は、所定のチャンバー内において一対の平行平板電極を準備する工程と、
前記一対の平行平板電極の一方の側の、前記一対の平行平板電極の他方の側と対向する主面上に基板を設置する工程と、
前記一対の平行平板電極の前記他方の側の主面上に前記基板と対向するようにして金属板を設置する工程と、
前記一対の平行平板電極間に炭化水素ガス及び水素ガスの少なくとも一方、並びにＳＦ６ガスを導入して放電させプラズマ化する工程と、
前記一対の平行平板電極間に所定の電圧を印加して、前記金属板をスパッタリングする工程と、
を含むことを特徴とする、化合物薄膜の作製方法に関する。
【０００７】
Ａｕなどの金属を有する化合物薄膜は、比較的高い屈折率を有することが従来より報告されているが、Ａｕを比較的多量に含むようになると、Ａｕはクラスターとして存在するようになるため、さらなる屈折率の向上は望めないという問題があった。一方、本発明者らは硫黄ガラスを初めとする硫黄化合物に着目し、比較的高い屈折率を有する炭素及び硫黄を含む化合物薄膜などの開発に成功した。
【０００８】
そこで、前記化合物薄膜中に金属元素を含有させることにより、さらなる屈折率の向上を試みたが、前述したように、比較的多量の金属元素は薄膜中で凝集してクラスターを形成するため、前記化合物薄膜の屈折率を十分に向上させることができなかった。
【０００９】
かかる問題に鑑み、本発明者らは炭素及び硫黄を含む化合物薄膜中に金属元素を均一に分散させるべく鋭意検討を実施した。その結果、上述した本発明の作製方法に従って化合物薄膜を作製することにより、均一に分散した比較的多量の金属元素を含んだ、炭素及び硫黄化合物薄膜が得られることを見出した。本発明の化合物薄膜は炭素及び硫黄に加えて均一に分散した比較的多量の金属元素を含んでいるので、高い屈折率を有するとともに、優れた透明性を呈するようになる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を発明の実施の形態に基づいて詳細に説明する。
図１は、本発明の作製方法に用いる装置を概略的に示す図である。図１に示す装置においては、チャンバー１内において、一対の平行平板電極２、３が互いに対向するようにして配置されている。平行平板電極２の、平行平板電極３と対向する側の主面２Ａ上には基板４が設置され、平行平板電極３の、平行平板電極２と対向する側のメッシュ状の主面３Ａ上には金属板５が設置されている。
【００１１】
平行平板電極３の後方にはガス供給路７が絶縁リング９を介してチャンバー１で保持されるようにして設けられている。炭化水素ガス及びＳＦ６ガスはガス供給路７を通って、平行平板電極３のメッシュ状に形成された主面３Ａからチャンバー１内に導入される。平行平板電極３の後方にはコンデンサＣを介して高周波電源６が接続されている。さらに、チャンバー１の下方には排気ポンプ８が設けられ、反応にあずからなかった炭化水素ガスなどを排気して、チャンバー１内を一定の雰囲気圧力に保持するようにしている。
【００１２】
図１に示す装置を用いた場合、炭化水素ガス及びＳＦ６ガスは、ガス供給路７より平行平板電極３のメッシュ状の主面３Ａを通じてチャンバー１内に導入する。次いで、高周波電源６より平行平板電極２、３間に所定の高周波電力を印加する。すると、前記炭化水素ガス及び前記ＳＦ６ガスの放電が生じ、これらのガスがプラズマ化される。一方、平行平板電極２、３間には自己バイアスによって所定の電圧が負荷されることになるから、平行平板電極３の主面３Ａ上に設けた金属板５がスパッタリングされる。
【００１３】
前記炭化水素ガス及び前記ＳＦ６ガスはプラズマ化されることによって、それぞれ構成元素に分解される。したがって、前記炭化水素ガスの炭素と前記ＳＦ６ガスの硫黄とが、スパッタリングされた金属元素と同時に基板４上に堆積されるようになる。この結果、前記金属元素は凝集してクラスターを形成することなく、得られた化合物薄膜中で均一に分散するようになる。
【００１４】
なお、本発明においては、前記炭化水素ガスと前記ＳＦ６ガスとの流量比は、（水素原子／フッ素原子）比が０．２〜１．０となるように設定することが好ましい。また、チャンバー１内の雰囲気圧力が０．１Ｔｏｒｒ〜０．０１Ｔｏｒｒであることが好ましい。これによって、目的とする化合物薄膜をより簡易に形成することができるようになる。
【００１５】
このようにして得た化合物薄膜中における金属元素の割合は１原子％以上であることが好ましい。これによって、目的とする化合物薄膜の屈折率をより向上させることができる。なお、本発明の作製方法によれば、前記金属元素を１０原子％、さらには２０原子％程度含む場合においても、前記クラスターを形成することなく、膜中に均一に分散するようになる。
【００１６】
なお、上記においてはＳＦ６ガスと炭化水素ガスを用いる場合について説明したが、前記炭化水素ガスに代えて、あるいは前記炭化水素ガスに加えて水素ガスを用いることもできる。
【００１７】
また、前記金属元素の種類は限定されないが、例えばＡｕやＣｕを例示することができる。
【００１８】
本発明の化合物薄膜は例えば波長６２８ｎｍの光で屈折率を計測した場合において、２以上の比較的大きな値を示すようになる。さらに、作製条件を種々選択することによって、同波長において２．６以上、さらには３．７以上の屈折率を有することもできる。
【００１９】
【実施例】
（実施例１）
図１に示すような装置を用い、炭素、硫黄及び銅からなる化合物薄膜の作製を試みた。図１に示す装置において、一対の平行平板電極２、３はグラファイトから構成し、それらの間の距離を１．５ｃｍとした。平行平板電極２の主面２Ａ上にガラス基板４を設置し、平行平板電極３の主面３Ａ上に５０×５０ｍｍ２の大きさの銅板５を設置した。次いで、ガス供給路７からＣＨ４ガス、ＳＦ６ガス及びＡｒガスをチャンバー１内に導入した。なお、ＣＨ４ガス及びＡｒガスの流量は１０ｓｃｃｍで一定とし、ＳＦ６ガスは２−２５ｓｃｃｍの間で変化させた。また、チャンバー１内の圧力は０．１Ｔｏｒｒに保持した。
【００２０】
次いで、高周波電源６からチャンバー１内に１００Ｗ、１３．５６ＭＨｚの高周波電力を導入し、前述したＣＨ４ガス、ＳＦ６ガス及びＡｒガスを放電させるとともに、銅板５をスパッタリングした。このような操作を３０分間実施したところ、基板４上には黄色透明な膜が形成されていることが判明した。前記堆積膜をＥＳＣＡにて分析したところ、炭素及び硫黄からなる薄膜中に銅元素が均一に分散し、炭素、硫黄及び銅元素からなる化合物薄膜であることが判明した。また、前記化合部薄膜は、ＳＦ６ガスの流量が２５ｓｃｃｍのときに、最大値２．６を示した。
【００２１】
（実施例２）
平行平板電極３の主面３Ａ上に設置した銅板を同サイズの金板に変更した以外は、実施例１と同様にして放電及びスパッタリング操作を実施した。得られた堆積膜は透明であり、ＥＳＣＡにて分析したところ、炭素及び硫黄からなる薄膜中に金元素が均一に分散し、炭素、硫黄及び金元素からなる化合物薄膜であることが判明した。
【００２２】
図２は、前記化合物薄膜における屈折率の、ＳＦ６ガス流量依存性を調べたグラフである。図２から明らかなように、ＳＦ６ガス流量の増大とともに屈折率が増大し、ＳＦ６ガスが２５ｓｃｃｍの場合において約３．７の屈折率を呈することが分かる。
【００２３】
以上実施例１及び実施例２より、本発明に従って得た化合物薄膜は透明であり、高い屈折率を有し、新規な光学系材料として有望であることが判明した。
【００２４】
以上、具体例を挙げながら発明の実施の形態に基づいて本発明を詳細に説明してきたが、本発明は上記内容に限定されるものではなく、本発明の範疇を逸脱しない限りにおいてあらゆる変形や変更が可能である。
【００２５】
例えば、上記においては、平行平板電極３の主面３Ａ上には金属板５を配置し、これをスパッタリングすることにより、金属元素を含有させた化合物薄膜を作製しているが、任意の元素を含む材料、例えば絶縁物などを設置した場合においては、金属元素に代えて任意の元素を含む化合物薄膜を作製することができる。
【００２６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、高屈折率及び高透過性の新規な材料を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の作製方法に用いる装置を概略的に示す図である。
【図２】本発明の化合物薄膜の一例における屈折率とＳＦ６ガス流量との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１　チャンバー
２　平行平板電極
３　平行平板電極
４　基板
５　金属板
６　高周波電源
７　ガス供給路
８　排気ポンプ
９　絶縁リング
【図１】
2004100012.tif 000003
【図２】
2004100012.tif 000004