JP2000103607A - Apparatus and method for generating excited nitrogen - Google Patents

Apparatus and method for generating excited nitrogen

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JP2000103607A
JP2000103607A JP10276680A JP27668098A JP2000103607A JP 2000103607 A JP2000103607 A JP 2000103607A JP 10276680 A JP10276680 A JP 10276680A JP 27668098 A JP27668098 A JP 27668098A JP 2000103607 A JP2000103607 A JP 2000103607A
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nitrogen
laser
ablation
excited
generator
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Takashi Ishiguro
孝 石黒
Yasushi Hiroshima
安 広島
Kenichi Fukatsu
憲一 深津
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LASER OYO KOGAKU KENKYUSHO KK
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LASER OYO KOGAKU KENKYUSHO KK
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide both an apparatus for generating an excited nitrogen so that the object of a reaction can freely be selected by generating a pure excited nitrogen-containing nitrogen without mixing an impurity from a wall surface of a vacuum container or a discharge electrode therein and solely feeding the resultant nitrogen and a method therefor. SOLUTION: Nitrogen gas fed from a gas introduction port 10 is solidified on the surface of a gas cooling surface 9 provided in a vacuum container 2 to form a nitrogen aggregate layer 20 and a laser 12 for exciting the nitrogen and a laser 13 for ablasion are introduced through a laser introduction window 11 in the order mentioned into the vacuum container 2 to irradiate the nearly same position of the solid nitrogen layer 20. Thereby, nitrogen ablasion particles 21 containing a large amount of the excited nitrogen are released.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、窒素化合物薄膜の
形成や材料表面の窒化反応等に用いることができるイオ
ン状態あるいはラジカル状態の励起窒素を生成する装置
と方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an apparatus and a method for producing excited ionic or radical nitrogen that can be used for forming a thin film of a nitrogen compound or for nitriding a material surface.

【0002】[0002]

【従来の技術】ホウ素、ニオブ、シリコン等と窒素を反
応させながら基板上に堆積させて窒素化合物薄膜を得た
り、表面に窒素を含浸させて好ましい特性を有する材料
を得ることができる。窒素は不活性な気体であり反応性
が低いため、窒素化合物薄膜の形成や材料表面の窒化反
応に用いるときは、イオン状態やラジカル状態の活性な
励起窒素にした上で反応場に供給して反応プロセスを促
進させることが好ましい。
2. Description of the Related Art A nitrogen compound thin film can be obtained by depositing on a substrate while reacting nitrogen with boron, niobium, silicon or the like, or a material having preferable characteristics can be obtained by impregnating the surface with nitrogen. Since nitrogen is an inert gas and has low reactivity, when it is used for forming a nitrogen compound thin film or nitriding reaction of the material surface, it is converted into active excited nitrogen in ionic or radical state and then supplied to the reaction field. It is preferred to accelerate the reaction process.

【0003】このような励起窒素を生成する方法とし
て、高周波放電やマイクロ波放電等により窒素ガスをプ
ラズマ化する方法が広く用いられており、プラズマ化に
より生成した励起窒素を基板近傍に導入し窒化反応を促
進して窒素化合物薄膜を形成している。しかし、プラズ
マを用いた方法では、励起窒素の発生する領域が広がる
ため、真空容器の壁面や放電電極に作用してこれら材料
からの不純物が混入しやすい欠点があった。
As a method of generating such excited nitrogen, a method of converting nitrogen gas into plasma by high-frequency discharge, microwave discharge, or the like has been widely used. The reaction is promoted to form a nitrogen compound thin film. However, the method using plasma has a drawback that the region where excited nitrogen is generated is widened, so that impurities from these materials tend to be mixed by acting on the wall surface of the vacuum vessel and the discharge electrode.

【0004】また、窒素ガス雰囲気中で構成物質をレー
ザアブレーションすることにより窒化物薄膜を得る方法
があるが、比較的高い窒素分圧中で成膜を行っても窒素
欠損は十分補償することができず、成膜装置内に僅かに
残存する酸素や炭素などの不純物が膜中に混入し、膜質
の点でも問題が残る。
There is also a method of obtaining a nitride thin film by laser ablation of a constituent material in a nitrogen gas atmosphere. However, nitrogen deficiency can be sufficiently compensated even if film formation is performed at a relatively high nitrogen partial pressure. However, impurities such as oxygen and carbon slightly remaining in the film forming apparatus are mixed into the film, and a problem remains in terms of film quality.

【0005】特開平6−248438号公報には、窒素
ガスを吸着させたII-VI族半導体構成元素をターゲット
としてレーザアブレーションを行って基板上に半導体薄
膜を形成する方法が開示されている。この方法は、半導
体構成元素でできたターゲットを真空容器内で冷却しそ
の表面に窒素を吸着させて、これにレーザを照射して半
導体構成元素をアブレーションする。するとレーザで活
性化した窒素が半導体構成元素ターゲットのアブレーシ
ョン粒子に伴って飛散し、基板上にアブレーション粒子
と活性窒素が同時に供給され、窒素ドーピングした半導
体薄膜が形成される。
Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-248438 discloses a method of forming a semiconductor thin film on a substrate by performing laser ablation using a II-VI group semiconductor element adsorbed with nitrogen gas as a target. In this method, a target made of a semiconductor constituent element is cooled in a vacuum vessel, nitrogen is adsorbed on the surface thereof, and a laser is irradiated to the target to ablate the semiconductor constituent element. Then, the nitrogen activated by the laser is scattered along with the ablation particles of the semiconductor constituent element target, and the ablation particles and the active nitrogen are simultaneously supplied on the substrate to form a nitrogen-doped semiconductor thin film.

【0006】この方法では基板の近傍で活性化した窒素
を発生させるので、基板上に堆積する化合物に活性窒素
が失活しないうちに作用して高濃度の窒素を添加するこ
とが出来る。同様の方法は窒素化合物薄膜の形成にも使
用することができる。しかし、窒素吸着体をターゲット
にしてレーザアブレーションする方法は、活性化した窒
素を得ることはできるが、ターゲットのアブレーション
物質と混合した状態で飛散するため励起窒素の反応条件
に制約があり、反応対象を自由に選択することができな
い。
In this method, activated nitrogen is generated in the vicinity of the substrate, so that a high concentration of nitrogen can be added to the compound deposited on the substrate by acting before the active nitrogen is deactivated. A similar method can be used for forming a nitrogen compound thin film. However, the laser ablation method using a nitrogen adsorbent as a target can obtain activated nitrogen.However, the reaction conditions of the excited nitrogen are limited due to the scattering of the mixed nitrogen with the target ablation substance. Cannot be freely selected.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明が解決
しようとする課題は、真空容器の壁面や放電電極からの
不純物が混入しない純粋な励起窒素含有窒素を発生させ
て、これを単独に供給することにより反応対象物を自由
に選択して窒化反応を行わせる励起窒素発生装置および
方法を提供することである。
The problem to be solved by the present invention is to generate pure excited nitrogen-containing nitrogen in which impurities from the wall surface of the vacuum vessel and from the discharge electrode are not mixed, and supply it alone. Accordingly, it is an object of the present invention to provide an excited nitrogen generator and a method for performing a nitridation reaction by freely selecting a reaction target.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明の励起窒素発生装置は、真空容器と窒素励起
用レーザ発生装置とアブレーション用レーザ発生装置を
備え、真空容器内に設けたガス冷却面の表面にガス導入
口から供給される窒素ガスを凝固して固体窒素層を生成
し、窒素励起用レーザとアブレーション用レーザをレー
ザ導入窓を介して真空容器内に導入し、固体窒素層のほ
ぼ同じ位置に照射するようにすることを特徴とする。な
お、窒素励起用レーザ発生装置は紫外光領域のレーザを
発生するものであることが好ましく、特にエキシマレー
ザ装置であることがより好ましい。また、アブレーショ
ン用レーザ発生装置は可視光ないし紫外光領域のパルス
レーザを発生するものであることが好ましく、特にYA
Gレーザ装置であることがより好ましい。
In order to solve the above-mentioned problems, an excited nitrogen generator according to the present invention comprises a vacuum vessel, a laser generator for exciting nitrogen and a laser generator for ablation, and a gas provided in the vacuum vessel. The nitrogen gas supplied from the gas inlet is solidified on the surface of the cooling surface to form a solid nitrogen layer, and a laser for nitrogen excitation and a laser for ablation are introduced into the vacuum vessel through a laser introduction window, and a solid nitrogen layer is formed. Irradiation is performed at substantially the same position. The nitrogen excitation laser generator preferably generates a laser in the ultraviolet light range, and more preferably an excimer laser. Further, it is preferable that the ablation laser generator generates a pulse laser in a visible light region or an ultraviolet light region.
More preferably, it is a G laser device.

【0009】また、上記課題を解決するため、本発明の
励起窒素発生方法は、真空にした真空容器内に窒素ガス
を供給し、窒素ガスを冷却面上に凝固させて固体窒素層
を形成し、この固体窒素層に窒素励起用レーザを照射
し、その後にその照射位置にアブレーション用レーザを
照射して窒素成分をアブレーションさせることを特徴と
する。なお、固体窒素層の厚さはアブレーション用レー
ザにより冷却面の材料が浸食されない程度にすることが
好ましい。また、窒素励起用レーザは紫外光領域のレー
ザであることが好ましく、アブレーション用レーザは可
視光ないし紫外光領域のパルスレーザであることが好ま
しい。なお、アブレーション用レーザとしてYAGレー
ザの2倍高調波を主体とするものを利用することができ
る。
In order to solve the above-mentioned problems, a method for generating excited nitrogen according to the present invention comprises supplying a nitrogen gas into a evacuated vacuum vessel and solidifying the nitrogen gas on a cooling surface to form a solid nitrogen layer. The solid nitrogen layer is irradiated with a laser for exciting nitrogen, and then the irradiation position is irradiated with a laser for ablation to ablate the nitrogen component. Note that the thickness of the solid nitrogen layer is preferably set to such an extent that the material of the cooling surface is not eroded by the laser for ablation. Preferably, the laser for nitrogen excitation is a laser in the ultraviolet region, and the laser for ablation is a pulse laser in the visible or ultraviolet region. It should be noted that an ablation laser mainly having a second harmonic of a YAG laser can be used.

【0010】さらに、第2のアブレーション用レーザ発
生装置を備え、別のレーザ導入窓とターゲット支持盤と
薄膜堆積用基板とをさらに備えて、第2アブレーション
用レーザ発生装置で発生するレーザを別のレーザ導入窓
を介してターゲット支持盤を照射することができるよう
にしてもよい。上記構成によると、励起窒素の発生と共
にその近くで反応対象物のアブレーション粒子が発生し
て窒素反応物が基板上に堆積するので、良質な薄膜を形
成することができる。
Furthermore, a second ablation laser generator is provided, and another laser introduction window, a target support board, and a thin film deposition substrate are further provided, and a laser generated by the second ablation laser generator is separated. Irradiation on the target support board may be performed through a laser introduction window. According to the above configuration, ablation particles of the reaction target are generated near the excited nitrogen and the nitrogen reactant is deposited on the substrate, so that a high-quality thin film can be formed.

【0011】本発明の励起窒素発生法は、従来レーザア
ブレーションにより窒化膜形成する場合に雰囲気ガスと
して捉えていた窒素を、単体で極低温に冷却して凝集・
固化しターゲットとして利用する新しい手法である。本
発明の励起窒素発生装置および方法によれば、真空容器
中に設けた極低温化した局所的な冷却面上に窒素が適当
な厚みで凝集層を形成したところに、効率的に窒素励起
させるレーザを照射し励起窒素を発生させて凝集体内に
蓄積し、励起状態が持続している間に励起化した窒素凝
集層の部分にアブレーション用レーザを照射して窒素凝
集体のみをアブレーションするので、励起窒素を多量に
含む窒素凝集体がアブレーション粒子として放出され、
残存気体や壁から発生する不純物の混入も少ない励起窒
素を反応位置に供給することができる。さらに、窒素と
反応する対象物のターゲットと薄膜堆積する基板を真空
容器内に設けて、窒素成分をアブレーションすると共に
反応対象物をアブレーションして、生成する窒素反応物
を基板上に堆積させるようにすることもできる。
According to the excited nitrogen generation method of the present invention, nitrogen, which has conventionally been regarded as an atmospheric gas when forming a nitride film by laser ablation, is cooled to a very low temperature by itself and aggregated.
This is a new method of solidifying and using it as a target. According to the excited nitrogen generating apparatus and method of the present invention, nitrogen is efficiently excited when a condensed layer is formed with an appropriate thickness on a cryogenic local cooling surface provided in a vacuum vessel. Irradiate laser to generate excited nitrogen, accumulate in the aggregate, and irradiate the ablation laser to the part of the nitrogen aggregate layer that is excited while the excited state is maintained, so that only the nitrogen aggregate is ablated, Nitrogen aggregates containing a large amount of excited nitrogen are released as ablation particles,
Excited nitrogen with less contamination of residual gas and impurities generated from walls can be supplied to the reaction site. Furthermore, a target of an object reacting with nitrogen and a substrate on which a thin film is deposited are provided in a vacuum vessel, and a nitrogen component is ablated and the reaction object is ablated, so that a generated nitrogen reactant is deposited on the substrate. You can also.

【0012】本発明者等は、紫外光領域のエキシマレー
ザなど光子エネルギーの大きいレーザビームを凝集体窒
素に照射することにより基底状態の窒素分子が原子状態
に解離し励起されることを見出した。また、同じレーザ
により励起状態の窒素分子も発生することが分かってい
る。しかしながら通常使用される紫外線レーザによって
は励起窒素が窒素凝集体中に生成されるだけで、凝集体
の外に取り出すことはできない。一方、余り熱的作用の
大きくない可視光領域で大きなピーク強度を有するパル
スレーザを照射することにより、窒素凝集体をアブレー
ションして放出させることができることが本発明者等に
よって確認されている。しかし、可視光レーザを窒素凝
集体に照射しても光子エネルギーが小さいため窒素を励
起する能力は低い。
The present inventors have found that when a laser beam having a large photon energy, such as an excimer laser in the ultraviolet region, is irradiated on the aggregated nitrogen, nitrogen molecules in a ground state are dissociated into an atomic state and excited. It is also known that the same laser also generates excited state nitrogen molecules. However, depending on the commonly used ultraviolet laser, excited nitrogen is only generated in the nitrogen aggregate and cannot be taken out of the aggregate. On the other hand, it has been confirmed by the present inventors that nitrogen aggregates can be ablated and emitted by irradiating a pulse laser having a large peak intensity in a visible light region where the thermal effect is not so large. However, even when a visible light laser is applied to the nitrogen aggregate, the ability to excite nitrogen is low because the photon energy is small.

【0013】本発明者等は、鋭意研究の結果得られた上
のような知見に基づいて、窒素ガスを冷却して凝集させ
適当な厚みの窒素凝集層を形成し、形成された窒素凝集
層に紫外線エキシマレーザなど励起用レーザビームを照
射して窒素を励起し、励起窒素が失活する前に励起窒素
の多い部分にピーク強度の強い可視光レーザを照射して
窒素凝集層部分のみをアブレーションすることにより、
励起状態の窒素割合が大きく不純物を余り含まない窒素
をより多く得ることができる装置と方法の発明に至った
のである。
On the basis of the above findings obtained as a result of earnest studies, the present inventors cooled and aggregated nitrogen gas to form a nitrogen-aggregated layer having an appropriate thickness. Irradiates an excitation laser beam such as an ultraviolet excimer laser to excite nitrogen to excite it, and before extinguishing the excited nitrogen, irradiates a portion with much excited nitrogen with a visible light laser with strong peak intensity to ablate only the nitrogen aggregation layer portion By doing
The invention of an apparatus and a method capable of obtaining a large amount of nitrogen containing a large amount of nitrogen in an excited state and containing few impurities has been achieved.

【0014】なお、一旦励起状態になった窒素凝集体は
励起用レーザの照射が終了しても所定の時定数をもって
失活するので、適当な時間以内にアブレーションするこ
とによって励起割合が十分高い窒素分子窒素原子混合体
を得ることができる。また、酸素等の不純物は高真空下
で残存量自体が少なくなると共に、その高真空下で励起
窒素を発生させるため、従来に比べて成膜過程における
障害になりにくく、純度の高い薄膜製品を得ることがで
きる。
Incidentally, the nitrogen aggregate once in an excited state is deactivated with a predetermined time constant even after the irradiation of the excitation laser is completed. A mixture of molecular nitrogen atoms can be obtained. In addition, the amount of impurities such as oxygen remaining under a high vacuum is reduced, and excited nitrogen is generated under the high vacuum. Obtainable.

【0015】[0015]

【発明の実施の形態】以下、本発明について実施例に基
づき図面を参照して詳細に説明する。図1は本発明の励
起窒素発生装置の1実施例を表すブロック図、図2は本
実施例の主要部を表す透視図、図3は本発明における窒
素励起用レーザの作用を説明するグラフ、図4はアブレ
ーション用レーザの作用を示すグラフ、第5図は本発明
の効果を説明するグラフ、第6図は本実施例の第2の態
様を表すブロック図、図7は本実施例の第3の態様を表
すブロック図である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be described in detail based on embodiments with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing one embodiment of the excited nitrogen generator of the present invention, FIG. 2 is a perspective view showing a main part of the present embodiment, FIG. 3 is a graph explaining the operation of the laser for nitrogen excitation in the present invention, FIG. 4 is a graph showing the operation of the laser for ablation, FIG. 5 is a graph illustrating the effect of the present invention, FIG. 6 is a block diagram showing a second embodiment of the present embodiment, and FIG. It is a block diagram showing the 3rd aspect.

【0016】[0016]

【実施例】図1は本発明の1実施例である励起窒素発生
装置の構成を表すブロック図、図2は本実施例の主要な
部分を表す透視図である。図1および図2に示すよう
に、励起窒素発生装置1の真空チャンバー2は、真空ポ
ンプ3に接続されていて真空排気することができ、真空
チャンバー2上部より挿入された排気用冷凍機4と真空
チャンバー2側面から挿入される凝固用冷凍機5の2基
の小型冷凍機を取り付けて極低温冷却ができるようにな
っている。
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an excited nitrogen generator according to one embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a perspective view showing a main part of the present embodiment. As shown in FIGS. 1 and 2, the vacuum chamber 2 of the excited nitrogen generator 1 is connected to a vacuum pump 3 and can be evacuated. Two small refrigerators, that is, a coagulation refrigerator 5 inserted from the side of the vacuum chamber 2 are attached to perform cryogenic cooling.

【0017】励起窒素発生装置1の主要部は真空チャン
バー2の中央部に設置されたクライオパネル8の内部に
配設されている。排気用冷凍機4には約80Kまで冷却
される第1ステージ6および約10Kまで冷却される第
2ステージ7が設けられ、第1ステージ6には銅製のク
ライオパネル8が取り付けられる。クライオパネル8は
周囲からの熱をシールドし、水分や酸素等の不純物残留
ガスを吸着して、真空チャンバー2内の環境を整備す
る。
The main part of the excited nitrogen generator 1 is disposed inside a cryopanel 8 installed at the center of the vacuum chamber 2. The exhaust refrigerator 4 is provided with a first stage 6 which is cooled to about 80K and a second stage 7 which is cooled to about 10K, and a cryopanel 8 made of copper is attached to the first stage 6. The cryopanel 8 shields heat from the surroundings, adsorbs residual gas such as moisture and oxygen, and maintains the environment in the vacuum chamber 2.

【0018】凝固用冷凍機5の先端は第2ステージ7近
くに配設されその先端部に約10Kまで冷却される第3
のステージ9が設けられている。また窒素ガスノズル1
0が第3ステージ9の近くまで延びていてステージ表面
近くに窒素ガスを供給できるようになっている。また、
真空チャンバー2はレーザ導入窓11が付いていて、こ
こから窒素励起用レーザ12とアブレーション用レーザ
13の2種類のレーザビームが導入され、クライオパネ
ル8に設けられたレーザ透過孔30を通って、凝固用冷
凍機5の第3ステージ9面上に照射するようになってい
る。
The distal end of the coagulation refrigerator 5 is disposed near the second stage 7 and cooled to about 10K at the distal end thereof.
Stage 9 is provided. In addition, nitrogen gas nozzle 1
0 extends near the third stage 9 so that nitrogen gas can be supplied near the stage surface. Also,
The vacuum chamber 2 has a laser introduction window 11, from which two types of laser beams, a laser 12 for nitrogen excitation and a laser 13 for ablation, are introduced, and pass through a laser transmission hole 30 provided in the cryopanel 8, Irradiation is performed on the surface of the third stage 9 of the coagulation refrigerator 5.

【0019】窒素励起用レーザ12は第1のレーザ発生
装置14から放射されミラー15で垂直に反射してレン
ズ16で集光してレーザ導入窓11を透過し真空チャン
バー2内の第3ステージ9面上に焦点を結ぶ。また、ア
ブレーション用レーザ13は第2のレーザ発生装置17
から放射され全反射ミラー18で垂直に反射してミラー
15を透過し窒素励起用レーザ12と同じ光路を通って
第3ステージ9面上に焦点を結ぶ。これらのレーザの照
射タイミングは制御装置19によって制御される。
The nitrogen excitation laser 12 is emitted from the first laser generator 14, reflected vertically by the mirror 15, condensed by the lens 16, transmitted through the laser introduction window 11, and passed through the third stage 9 in the vacuum chamber 2. Focus on the surface. The ablation laser 13 is a second laser generator 17.
Then, the light is vertically reflected by the total reflection mirror 18, passes through the mirror 15, passes through the same optical path as the nitrogen excitation laser 12, and is focused on the surface of the third stage 9. The irradiation timing of these lasers is controlled by the control device 19.

【0020】本実施例の励起窒素発生装置1により励起
窒素を発生するときは、排気用冷凍機4と真空ポンプ3
を作動させて、真空チャンバー2内を例えば20K程度
まで十分冷却しまた1×10-7Torr程度まで真空排気す
ると共に、凝固用冷凍機5を稼働し、その先端部の第3
ステージ9を例えば20K以下に冷却する。次に窒素ガ
スノズル10から窒素ガスを供給すると第3ステージ9
の表面が十分低温になっているので、面上に窒素凝集体
20が形成する。窒素凝集体層20が適当に発達したと
ころで、適当なパルス時間長を有する窒素励起用レーザ
12を適当回数照射すると、励起状態の窒素が凝集体内
に生成する。
When the excited nitrogen is generated by the excited nitrogen generator 1 of the present embodiment, the exhaust refrigerator 4 and the vacuum pump 3
Is operated, the inside of the vacuum chamber 2 is sufficiently cooled to, for example, about 20K, and the vacuum chamber 2 is evacuated to about 1 × 10 −7 Torr, and the coagulation refrigerator 5 is operated.
The stage 9 is cooled to, for example, 20K or less. Next, when nitrogen gas is supplied from the nitrogen gas nozzle 10, the third stage 9 is started.
Since the temperature of the surface is sufficiently low, nitrogen aggregates 20 are formed on the surface. When the nitrogen agglomerate layer 20 is appropriately developed, if the nitrogen excitation laser 12 having an appropriate pulse time length is irradiated an appropriate number of times, nitrogen in an excited state is generated in the agglomerate.

【0021】その後励起窒素が生成している場所にアブ
レーション用レーザ13を照射すると、励起状態の窒素
原子と窒素分子がアブレーション粒子21として窒素凝
集体から放出される。窒素が放出された部分は窒素凝集
体の厚さが減少して凹みが生ずるが、新しい窒素ガスが
凝集して補填してから次回のレーザ照射を行うようにす
ればよいが、第3ステージ9をわずかに移動させたりレ
ーザ照射位置を光学的にずらせることにより、短時間で
レーザ照射を繰り返すようにすることもできる。
Thereafter, when the ablation laser 13 is irradiated to the place where excited nitrogen is generated, nitrogen atoms and nitrogen molecules in the excited state are released from the nitrogen aggregate as ablation particles 21. Although the thickness of the nitrogen aggregate is reduced in the portion where the nitrogen is released, a dent is generated. The next laser irradiation may be performed after new nitrogen gas is aggregated and compensated. By slightly moving the laser or optically shifting the laser irradiation position, the laser irradiation can be repeated in a short time.

【0022】窒素励起用レーザ12としては紫外光領域
の光を発生するエキシマレーザが好ましく、例えば波長
193nm、パルス幅14nsecのArFエキシマレーザ
や、例えば波長248nm、パルス幅14nsecのKrF
エキシマレーザを用いることができる。図3は、窒素励
起用レーザとして波長193nmのArFエキシマレー
ザと波長248nmのKrFエキシマレーザを用い、そ
れぞれのレーザを窒素凝集体に照射しながら励起窒素の
量変化を観察した結果である。励起窒素量は励起窒素原
子が基底状態に遷移するときに発生するα発光として知
られている波長523nmの緑色光の発光強度を測定し
て示した。
The nitrogen excitation laser 12 is preferably an excimer laser that generates light in the ultraviolet region, for example, an ArF excimer laser having a wavelength of 193 nm and a pulse width of 14 nsec, or a KrF having a wavelength of 248 nm and a pulse width of 14 nsec.
An excimer laser can be used. FIG. 3 shows the results of observing a change in the amount of excited nitrogen while irradiating a nitrogen aggregate with each laser using a 193 nm wavelength ArF excimer laser and a 248 nm wavelength KrF excimer laser as nitrogen excitation lasers. The amount of excited nitrogen is shown by measuring the emission intensity of green light having a wavelength of 523 nm, which is known as α emission and is generated when the excited nitrogen atom transitions to the ground state.

【0023】図3から分かるように、窒素励起用レーザ
を窒素凝集体に照射すると指数関数的に励起窒素の量が
増大する。このときのArFエキシマレーザの照射エネ
ルギー密度は1.2J/cm2で、KrFエキシマレーザの
3.0J/cm2より小さいにもかかわらず光子エネルギー
が高いためより多くの窒素を励起していることが分か
る。窒素励起用レーザを照射後、励起窒素が残っている
うちにアブレーション用レーザを同じ場所に照射する。
上記知見によると、レーザ照射を中断すると指数関数状
の緩和曲線に従って励起窒素量が減少する。半減期は約
20秒と見積もられ、60秒経過しても利用できる程度
の励起窒素量を確保することは容易である。
As can be seen from FIG. 3, when the nitrogen excitation laser is irradiated on the nitrogen aggregate, the amount of the excited nitrogen increases exponentially. At this time, the irradiation energy density of the ArF excimer laser was 1.2 J / cm 2 , and even though it was smaller than 3.0 J / cm 2 of the KrF excimer laser, the photon energy was high, so that more nitrogen was excited. I understand. After the irradiation with the nitrogen excitation laser, the ablation laser is applied to the same place while the excited nitrogen remains.
According to the above findings, when laser irradiation is interrupted, the amount of excited nitrogen decreases in accordance with an exponential relaxation curve. The half-life is estimated to be about 20 seconds, and it is easy to secure an amount of excited nitrogen that can be used even after 60 seconds have elapsed.

【0024】なお、窒素励起を中断した後で励起レーザ
照射を再開すると、一旦減少していた励起窒素量が極め
て短時間で元の水準まで回復する現象が観察されてい
る。これは長い寿命を有する安定な中間生成物が窒素凝
集体中に残存していて、僅かな励起エネルギーで励起状
態に遷移するためであると考えられる。本実施例におけ
る窒素励起方法は、窒素を凝集体として高密度に集合さ
せて局在化した場所に励起用レーザを照射するため、レ
ーザの光子エネルギーを効率的に利用することが可能と
なり、窒素分子が多光子吸収過程を経て容易に励起・解
離できるようになった。
Incidentally, when the excitation laser irradiation is restarted after the nitrogen excitation is interrupted, a phenomenon has been observed in which the once reduced amount of excited nitrogen recovers to the original level in a very short time. It is considered that this is because a stable intermediate product having a long lifetime remains in the nitrogen aggregate and transitions to an excited state with a small amount of excitation energy. The nitrogen excitation method in the present embodiment irradiates a laser for excitation to a localized area where nitrogen is aggregated at high density as an aggregate, so that the photon energy of the laser can be efficiently used. Molecules can be easily excited and dissociated through multiphoton absorption processes.

【0025】アブレーション用レーザ13はピーク強度
の大きいパルスレーザであることが求められる。アブレ
ーション用レーザ13の波長は赤外光領域にあると熱影
響によりアブレーションが適切に行われないため、堆積
すべき窒化物の生成反応や冷却した薄膜表層への窒素侵
入過程が効率的に行われなくなる。そこで、アブレーシ
ョン用レーザ13として可視光ないし紫外光領域のレー
ザを選択することが好ましい。
The ablation laser 13 is required to be a pulse laser having a high peak intensity. If the wavelength of the ablation laser 13 is in the infrared region, the ablation is not performed properly due to thermal effects, so that the reaction of forming nitride to be deposited and the process of injecting nitrogen into the cooled thin film surface are efficiently performed. Disappears. Therefore, it is preferable to select a laser in the visible or ultraviolet region as the laser 13 for ablation.

【0026】アブレーション用レーザとして2倍高調波
を主体としたYAGレーザを使用し、例えば波長532
nm、パルス幅5〜8nsecのYAGレーザを用いて、効
率的に励起状態の窒素凝集体をアブレーションできるこ
とが実験により確認された。YAGレーザの基本波は
1.064μmで赤外光領域にあるため、2倍高調波で
ある532nmの波長を用いることにより熱的影響を避
けて多量のアブレーション粒子を得るようにするのであ
る。
As a laser for ablation, a YAG laser mainly composed of double harmonics is used.
It was confirmed by experiments that the excited state nitrogen agglomerates can be efficiently ablated using a YAG laser having a nm and a pulse width of 5 to 8 nsec. Since the fundamental wave of the YAG laser is in the infrared light region at 1.064 μm, a large amount of ablation particles can be obtained by using a wavelength of 532 nm, which is the second harmonic, to avoid thermal effects.

【0027】図4は横軸に照射ピーク強度をとり縦軸に
窒素凝集体のアブレーション粒子発生量をとって、両者
の関係を示したグラフである。図から分かるように照射
ピーク強度が125MW/cm2より小さいと窒素凝集体の
アブレーションが発生しない。一方、1250MW/cm2
より大きいと窒素の発生量は増大するが凝集体を載せる
下地物質が一緒にアブレーションされて、発生する窒素
に不純物が含まれるようになる。この結果から、YAG
レーザの照射ピーク強度を125〜1250MW/cm2
範囲で選択することが好ましいことが分かった。
FIG. 4 is a graph showing the relationship between the irradiation peak intensity on the horizontal axis and the ablation particle generation amount of nitrogen aggregates on the vertical axis. As can be seen from the figure, when the irradiation peak intensity is smaller than 125 MW / cm 2 , ablation of the nitrogen aggregate does not occur. On the other hand, 1250 MW / cm 2
If it is larger, the amount of generated nitrogen increases, but the underlying material on which the aggregates are placed is ablated together, so that the generated nitrogen contains impurities. From this result, YAG
It has been found that it is preferable to select the laser irradiation peak intensity in the range of 125 to 1250 MW / cm 2 .

【0028】また、窒素凝集体層20の厚さは、アブレ
ーション用レーザを照射した時にレーザ光が第3ステー
ジ9の表面まで到達しない程度であることが必要で、照
射強度にもよるが例えば1mm以上であることが好まし
い。なお、窒素凝集体20の層厚をあまり大きくすると
凝集体密度の小さい部分が表面に付着して、励起および
アブレーションの効率がむしろ劣化する現象が生じる場
合がある。
The thickness of the nitrogen agglomerate layer 20 needs to be such that the laser beam does not reach the surface of the third stage 9 when irradiating the laser for ablation. It is preferable that it is above. If the layer thickness of the nitrogen aggregate 20 is too large, a portion where the aggregate density is small adheres to the surface, which may cause a phenomenon that the efficiency of excitation and ablation is rather deteriorated.

【0029】図5は、本実施例において窒素励起用レー
ザを照射した後にアブレーション用レーザを照射して発
生させた窒素アブレーション粒子量を、アブレーション
用レーザだけを照射したときと比較して示したグラフで
ある。窒素励起用レーザとしてKrFエキシマレーザ
を、またアブレーション用レーザとしてYAGレーザを
用いた。窒素励起用レーザを照射した後にYAGレーザ
でアブレーションした場合は、窒素原子と窒素分子のい
ずれの量もYAGレーザのみを照射した場合より多くな
っていることが分かる。
FIG. 5 is a graph showing the amount of nitrogen ablation particles generated by irradiating the laser for ablation and then irradiating the laser for ablation in the present embodiment, as compared with the case of irradiating only the laser for ablation. It is. A KrF excimer laser was used as a laser for exciting nitrogen, and a YAG laser was used as a laser for ablation. It can be seen that in the case of ablation with a YAG laser after irradiation with a laser for nitrogen excitation, the amounts of both nitrogen atoms and nitrogen molecules are larger than in the case of irradiation with only a YAG laser.

【0030】上記のようにして、冷却により生成した窒
素凝集体層に窒素励起用レーザを照射し、励起窒素が失
活する前にアブレーション用レーザを照射して励起窒素
含有割合の大きい窒素アブレーション粒子を放出させ、
これを反応場に供給することによって効率良く窒素化合
物薄膜や窒化反応体を作製することができる。なお、薄
膜生成基板や窒化反応対象体を同じ真空チャンバー内に
セットしてより効率の良い反応を行わせるようにするこ
ともできる。また、本実施例の励起窒素発生装置によれ
ば、窒素供給量の制御が容易であり、なかんずく励起窒
素の割合までも制御することが可能となる。
As described above, the nitrogen agglomerate layer formed by cooling is irradiated with a laser for exciting nitrogen, and is irradiated with a laser for ablation before the excited nitrogen is deactivated. Release
By supplying this to a reaction field, a nitrogen compound thin film and a nitriding reactant can be efficiently produced. The thin film forming substrate and the object of the nitriding reaction can be set in the same vacuum chamber so that a more efficient reaction can be performed. Further, according to the excited nitrogen generator of the present embodiment, it is easy to control the nitrogen supply amount, and in particular, it is possible to control even the ratio of the excited nitrogen.

【0031】図6は、本実施例の別の態様を示すブロッ
ク図である。図1に示した態様と異なるのは、窒素励起
用レーザとアブレーション用レーザをそれぞれ別のレー
ザ導入窓から導入するようにした点だけであるので、相
違する点のみを説明する。なお、図中、図1と同じ機能
を有する要素については同じ参照番号を付すことにより
説明を省略する。
FIG. 6 is a block diagram showing another embodiment of the present embodiment. The only difference from the embodiment shown in FIG. 1 is that the laser for nitrogen excitation and the laser for ablation are introduced from different laser introduction windows, respectively. Therefore, only the differences will be described. Note that, in the figure, elements having the same functions as those in FIG.

【0032】本態様の励起窒素発生装置1では、窒素励
起用レーザ12はレンズ16により収束され第1のレー
ザ導入窓11を透過して窒素凝集体層20に照射され
る。また、アブレーション用レーザ13はそれ用のレン
ズ23で収束して第2のレーザ導入窓22を透過して窒
素凝集体層20に照射される。このように二つのレーザ
を独立した異なる光学系により導光し収束するので、二
つのレーザを窒素凝集体の同じ位置に当てる工夫が必要
になるが、第1の実施態様におけるような相互間の光路
調整を必要とせず、それぞれにとって最も良い光学系を
組み立てればよいので、総合的に見ると設計や調整が容
易になる利点がある。
In the excited nitrogen generator 1 of this embodiment, the nitrogen excitation laser 12 is converged by the lens 16, passes through the first laser introduction window 11, and irradiates the nitrogen aggregate layer 20. The ablation laser 13 is converged by the lens 23 for the ablation, passes through the second laser introduction window 22, and irradiates the nitrogen aggregate layer 20. As described above, since the two lasers are guided and focused by different optical systems independent of each other, it is necessary to devise a method of applying the two lasers to the same position of the nitrogen aggregate. Since it is sufficient to assemble the best optical system for each without the need for optical path adjustment, there is an advantage that the design and adjustment are easy when viewed comprehensively.

【0033】図7は、本実施例のさらに別の態様を示す
ブロック図である。図1に示した態様と異なるのは、真
空チャンバーの内部にさらに堆積すべき反応対象物のタ
ーゲットを設置して、該ターゲットをアブレーションす
るもう一つのアブレーション用レーザを照射することが
できるようにした点で、励起窒素の発生と共にターゲッ
ト物質をアブレーションして、真空チャンバー内で直ち
に窒素化合物薄膜の形成を行うことができる。本態様に
ついても、相違する点のみを説明するものとし、図1と
同じ機能を有する要素については同じ参照番号を付すこ
とにより説明を省略する。
FIG. 7 is a block diagram showing still another embodiment of the present embodiment. The difference from the embodiment shown in FIG. 1 is that a target of a reaction target to be further deposited is set inside a vacuum chamber, and another ablation laser for ablating the target can be irradiated. At this point, the target material can be ablated together with the generation of excited nitrogen, and a nitrogen compound thin film can be formed immediately in a vacuum chamber. Also in this embodiment, only the differences will be described, and the description of the elements having the same functions as those in FIG. 1 will be omitted by retaining the same reference numerals.

【0034】本態様の励起窒素発生装置1は、真空チャ
ンバー2の中に窒素凝集体を積層する第3ステージ9の
他に、ターゲット支持盤24と薄膜堆積用基板25を備
え、さらに第2のアブレーション用レーザ26を導入す
る第3のレーザ導入窓27を備えている。第2アブレー
ション用レーザ26は第3のレーザ発生装置28で発生
して集束レンズ29で収束し第3レーザ導入窓27を透
過してターゲット支持盤24の上に焦点を結ぶように調
整されている。第3ステージ9とターゲット支持盤24
はいずれも薄膜堆積用基板25と対向する位置に配置さ
れる。
The excited nitrogen generator 1 of this embodiment includes a target support board 24 and a thin film deposition substrate 25 in addition to the third stage 9 for stacking nitrogen aggregates in the vacuum chamber 2. A third laser introduction window 27 for introducing an ablation laser 26 is provided. The second ablation laser 26 is adjusted so that it is generated by the third laser generator 28, converged by the focusing lens 29, passes through the third laser introduction window 27, and is focused on the target support board 24. . Third stage 9 and target support board 24
Are arranged at positions facing the thin film deposition substrate 25.

【0035】本態様の励起窒素発生装置1を用いてNb
N膜を形成する場合は、ターゲット支持盤24上に窒化
反応対象物質であるニオブNbを貼付して、前記した手
順により形成した励起窒素凝集体20と反応対象物質を
それぞれのアブレーション用レーザ13、26を用いて
同時にアブレーションする。すると両物質をアブレーシ
ョン粒子として例えばシリコンSiからなる薄膜堆積用
基板25上に供給することができ、基板上にNbN膜が
形成される。
Using the excited nitrogen generator 1 of this embodiment, Nb
In the case of forming an N film, niobium Nb, which is a substance to be subjected to a nitridation reaction, is adhered onto the target support plate 24, and the excited nitrogen aggregate 20 and the substance to be reacted formed by the above-described procedure are respectively subjected to the ablation laser 13, 26 to ablate simultaneously. Then, both substances can be supplied as ablation particles onto the thin film deposition substrate 25 made of, for example, silicon Si, and an NbN film is formed on the substrate.

【0036】Nbはゲッター作用が強く残留ガス中の酸
素や水分など不純物を大量に吸蔵するため良質なNbN
膜を得ることは難しいとされていた。しかし本実施態様
によれば、窒素を凝集体にして取り扱うため成膜装置内
の雰囲気を極く低圧に維持しながら、大量の励起窒素が
存在する中でNbの窒化反応を行わせる。したがって、
本実施例により形成されたNbN膜は、窒素雰囲気中で
Nbをアブレーションする従来法により得られたNbN膜
と比較すると、酸素や炭素など不純物の含有量が極めて
少なく窒素量が多く、満足すべき高品位の膜質を実現す
ることができた。
Since Nb has a strong gettering action and absorbs a large amount of impurities such as oxygen and moisture in the residual gas, Nb
Obtaining a membrane was said to be difficult. However, according to this embodiment, since nitrogen is handled as an aggregate, the nitridation reaction of Nb is performed in the presence of a large amount of excited nitrogen while maintaining the atmosphere in the film forming apparatus at an extremely low pressure. Therefore,
The NbN film formed according to the present embodiment has an extremely small content of impurities such as oxygen and carbon and a large amount of nitrogen as compared with an NbN film obtained by a conventional method of ablating Nb in a nitrogen atmosphere. High quality film quality was achieved.

【0037】本態様の励起窒素発生装置1を用いて窒化
ホウ素BN膜を形成することもできる。従来法によりB
N膜を形成するときは、成膜中のレーザ照射によりター
ゲット表面で窒素が解離してホウ素のみが基板上に再凝
固する傾向があるため、ホウ素に対して窒素の割合が小
さいいわゆる窒素抜けした黒色のBN膜しか得られなか
った。本態様の励起窒素発生装置1を用いてBN膜を形
成する場合は、ターゲット支持盤24上にホウ素Bまた
は窒化ホウ素BNを貼付して、励起窒素凝集体20とB
またはBNターゲットをそれぞれのアブレーション用レ
ーザ13、26を用いて同時にアブレーションする。す
るとBまたはBNが基板25上に再凝固するときに励起
窒素が反応に寄与するため窒素欠損が改善して透明性の
ある良質なBN膜が形成される。
A boron nitride BN film can also be formed by using the excited nitrogen generator 1 of this embodiment. B by conventional method
When the N film is formed, nitrogen is dissociated on the target surface due to laser irradiation during the film formation, and only boron tends to re-solidify on the substrate. Only a black BN film was obtained. When a BN film is formed by using the excited nitrogen generator 1 of this embodiment, boron B or boron nitride BN is attached on the target support plate 24, and the excited nitrogen aggregate 20 and B
Alternatively, the BN targets are simultaneously ablated using the respective ablation lasers 13 and 26. Then, when B or BN re-coagulates on the substrate 25, the excited nitrogen contributes to the reaction, so that nitrogen deficiency is improved and a high-quality transparent BN film is formed.

【0038】このように、本実施例の励起窒素発生装置
において、窒素凝集位置に対向する位置に薄膜堆積用基
板を配置して、その基板表面に装置により発生させた高
純度高密度の励起窒素を供給すると、より高品質の窒素
混合物薄膜を作製することができる。なお、実施例にお
いては窒素励起用レーザとしてArFエキシマレーザや
KrFエキシマレーザを用いた例を取り上げたが、窒素
を励起しやすい成分が含まれるレーザであれば他のもの
でも良いことはいうまでもない。また、アブレーション
用レーザについても同様にアブレーションするのに十分
な性能を有するレーザであれば適用が可能である。さら
に、窒素が反応して形成する薄膜や窒化反応物について
も上記の他、Si34やCNxなど、各種の物質が対象と
なることはいうまでもない。
As described above, in the excited nitrogen generating apparatus of this embodiment, the thin film deposition substrate is disposed at a position opposite to the nitrogen aggregation position, and the high purity and high density excited nitrogen generated by the apparatus is disposed on the substrate surface. Is supplied, a higher quality nitrogen mixture thin film can be produced. In the embodiment, an example is described in which an ArF excimer laser or a KrF excimer laser is used as the nitrogen excitation laser. However, it is needless to say that other lasers may be used as long as they include components that easily excite nitrogen. Absent. Further, the laser for ablation can be similarly applied as long as the laser has sufficient performance for ablation. Further, it goes without saying that various substances such as Si 3 N 4 and CN x are also applicable to the thin film and the nitriding reactant formed by the reaction of nitrogen.

【0039】[0039]

【発明の効果】以上説明した通り、本発明の励起窒素発
生装置および励起窒素発生方法により、薄膜生成工程や
窒化反応用に従来より格段に高純度高密度の励起窒素を
供給することができる。
As described above, the excited nitrogen generating apparatus and the excited nitrogen generating method of the present invention make it possible to supply much higher purity and higher density of excited nitrogen for the thin film forming step and the nitridation reaction.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の励起窒素発生装置の1実施例を表すブ
ロック図である。
FIG. 1 is a block diagram showing one embodiment of an excited nitrogen generator according to the present invention.

【図2】本実施例の主要部を表す透視図である。FIG. 2 is a perspective view illustrating a main part of the present embodiment.

【図3】本発明において窒素励起用レーザを窒素凝集体
に照射したときの励起窒素の量変化を表すグラフであ
る。
FIG. 3 is a graph showing a change in the amount of excited nitrogen when a nitrogen excitation laser is irradiated on a nitrogen aggregate in the present invention.

【図4】本発明においてアブレーション用レーザの照射
ピーク強度と窒素凝集体のアブレーション粒子発生量の
関係を示すグラフである。
FIG. 4 is a graph showing a relationship between an irradiation peak intensity of an ablation laser and an ablation particle generation amount of a nitrogen aggregate in the present invention.

【図5】本発明において窒素励起用レーザとアブレーシ
ョン用レーザを用いたときとアブレーション用レーザだ
けを用いたときの窒素アブレーション粒子量を比較した
グラフである。
FIG. 5 is a graph comparing nitrogen ablation particle amounts when a nitrogen excitation laser and an ablation laser are used and when only an ablation laser is used in the present invention.

【図6】本実施例の第2の態様を表すブロック図であ
る。
FIG. 6 is a block diagram illustrating a second mode of the present embodiment.

【図7】本実施例の第3の態様を表すブロック図であ
る。
FIG. 7 is a block diagram illustrating a third mode of the present embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 励起窒素発生装置 2 真空チャンバー 3 真空ポンプ 4 排気用冷凍機 5 凝固用冷凍機 6 第1ステージ 7 第2ステージ 8 クライオパネル 9 第3ステージ 10 窒素ガスノズル 11、22、27 レーザ導入窓 12 窒素励起用レーザ 13 アブレーション用レーザ 14 第1レーザ発生装置 15 ミラー 16、23、29 レンズ 17 第2レーザ発生装置 18 全反射ミラー 19 制御装置 20 窒素凝集体層 21 アブレーション粒子 24 ターゲット支持盤 25 薄膜堆積用基板 26 第2アブレーション用レーザ 28 第3レーザ発生装置 30 レーザ透過孔 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Excited nitrogen generator 2 Vacuum chamber 3 Vacuum pump 4 Exhaust refrigerator 5 Coagulation refrigerator 6 First stage 7 Second stage 8 Cryopanel 9 Third stage 10 Nitrogen gas nozzle 11, 22, 27 Laser introduction window 12 Nitrogen excitation Laser 13 ablation laser 14 first laser generator 15 mirror 16, 23, 29 lens 17 second laser generator 18 total reflection mirror 19 controller 20 nitrogen aggregate layer 21 ablation particles 24 target support plate 25 thin film deposition substrate 26 Second Ablation Laser 28 Third Laser Generator 30 Laser Transmission Hole

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 深津 憲一 新潟県長岡市深沢町上ノ山2085番地16 株 式会社レーザ応用工学研究所内 Fターム(参考) 4K029 BA58 CA04 DB20 5F103 AA10 BB09 BB23 DD30 NN01 NN07 RR06  ──────────────────────────────────────────────────の Continued on the front page (72) Inventor Kenichi Fukatsu 2085-16 Uenoyama, Fukasawa-cho, Nagaoka City, Niigata Prefecture F-term in Laser Application Engineering Laboratory Co., Ltd. 4K029 BA58 CA04 DB20 5F103 AA10 BB09 BB23 DD30 NN01 NN07 RR06

Claims (12)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 レーザ導入窓とガス導入口とガス冷却面
を備えた真空容器と、窒素励起用レーザ発生装置と、ア
ブレーション用レーザ発生装置とを備えた励起窒素発生
装置であって、前記ガス冷却面が前記真空容器内にあっ
て前記ガス導入口から供給される窒素ガスを凝固して窒
素凝集体層を生成し、前記窒素励起用レーザ発生装置と
前記アブレーション用レーザ発生装置でそれぞれ発生す
るレーザが前記レーザ導入窓を介して前記窒素凝集体層
のほぼ同じ位置に照射するように配設することを特徴と
する励起窒素発生装置。
1. An excited nitrogen generator comprising: a vacuum container having a laser introduction window, a gas inlet, and a gas cooling surface; a nitrogen excitation laser generator; and an ablation laser generator. The cooling surface is in the vacuum vessel and solidifies nitrogen gas supplied from the gas inlet to form a nitrogen aggregate layer, which is generated by the laser generator for nitrogen excitation and the laser generator for ablation, respectively. An excited nitrogen generator, wherein a laser is arranged to irradiate substantially the same position of the nitrogen aggregate layer through the laser introduction window.
【請求項2】 前記窒素励起用レーザ発生装置が紫外光
領域のレーザを発生するものであることを特徴とする請
求項1記載の励起窒素発生装置。
2. The excited nitrogen generator according to claim 1, wherein the laser generator for exciting nitrogen emits a laser in an ultraviolet light region.
【請求項3】 前記窒素励起用レーザ発生装置がエキシ
マレーザ装置であることを特徴とする請求項1記載の励
起窒素発生装置。
3. The excited nitrogen generator according to claim 1, wherein said nitrogen excitation laser generator is an excimer laser device.
【請求項4】 前記アブレーション用レーザ発生装置が
可視光ないし紫外光領域のパルスレーザを発生するもの
であることを特徴とする請求項1から3のいずれかに記
載の励起窒素発生装置。
4. The excited nitrogen generator according to claim 1, wherein the laser generator for ablation generates a pulse laser in a visible light range or an ultraviolet light range.
【請求項5】 前記アブレーション用レーザ発生装置が
YAGレーザ装置であることを特徴とする請求項1から
4のいずれかに記載の励起窒素発生装置。
5. The excited nitrogen generator according to claim 1, wherein the laser generator for ablation is a YAG laser device.
【請求項6】 第2のアブレーション用レーザ発生装置
と、前記真空容器に設けるさらに別のレーザ導入窓と、
前記真空容器内に設けるターゲット支持盤と薄膜堆積用
基板とをさらに備えて、前記第2アブレーション用レー
ザ発生装置で発生するレーザが前記さらに別のレーザ導
入窓を介して前記ターゲット支持盤を照射するように配
設することを特徴とする請求項1から5のいずれかに記
載の励起窒素発生装置。
6. A second laser generator for ablation, and another laser introduction window provided in the vacuum vessel;
The apparatus further includes a target support board provided in the vacuum vessel and a thin film deposition substrate, and a laser generated by the second ablation laser generator irradiates the target support board via the further laser introduction window. The excited nitrogen generator according to any one of claims 1 to 5, wherein the apparatus is arranged as follows.
【請求項7】 真空にした真空容器内に窒素ガスを供給
し、該窒素ガスを冷却面上に凝固させて窒素凝集体層を
形成し、該窒素凝集体層に窒素励起用レーザを照射し、
その後にその照射位置にアブレーション用レーザを照射
して窒素成分をアブレーションさせることを特徴とする
励起窒素発生方法。
7. A nitrogen gas is supplied into a vacuum container evacuated, and the nitrogen gas is solidified on a cooling surface to form a nitrogen aggregate layer. The nitrogen aggregate layer is irradiated with a laser for exciting nitrogen. ,
Thereafter, the irradiation position is irradiated with an ablation laser to ablate the nitrogen component, thereby producing an excited nitrogen.
【請求項8】 前記窒素凝集体層の厚さを前記アブレー
ション用レーザにより前記冷却面の材料が浸食されない
程度にすることを特徴とする請求項7記載の励起窒素発
生方法。
8. The excited nitrogen generating method according to claim 7, wherein the thickness of the nitrogen aggregate layer is set so that the material of the cooling surface is not eroded by the ablation laser.
【請求項9】 前記窒素励起用レーザが紫外光領域のレ
ーザであることを特徴とする請求項7または8記載の励
起窒素発生方法。
9. The method according to claim 7, wherein the laser for exciting nitrogen is a laser in an ultraviolet light region.
【請求項10】 前記アブレーション用レーザが可視光
ないし紫外光領域のパルスレーザであることを特徴とす
る請求項7から9のいずれかに記載の励起窒素発生方
法。
10. The method for generating excited nitrogen according to claim 7, wherein the laser for ablation is a pulse laser in a visible light region or an ultraviolet light region.
【請求項11】 前記アブレーション用レーザがYAG
レーザの2倍高調波を主体とするものであることを特徴
とする請求項7から10のいずれかに記載の励起窒素発
生方法。
11. The ablation laser is a YAG laser.
The method according to any one of claims 7 to 10, wherein the method mainly comprises a second harmonic of a laser.
【請求項12】 窒素と反応する対象物のターゲットと
薄膜堆積する基板を前記真空容器内に設けて、窒素成分
をアブレーションすると共に第2のアブレーション用レ
ーザで前記ターゲットをアブレーションして、生成する
窒素反応物を前記基板上に堆積させることを特徴とする
請求項7から11のいずれかに記載の励起窒素発生方
法。
12. Nitrogen produced by providing a target of an object reacting with nitrogen and a substrate on which a thin film is to be deposited in the vacuum vessel, ablating a nitrogen component and ablating the target with a second ablation laser. The method according to any one of claims 7 to 11, wherein a reactant is deposited on the substrate.
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