JP2001107223A - パルスレーザーによる被膜形成方法および装置 - Google Patents
パルスレーザーによる被膜形成方法および装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 本発明は、円筒基板の内壁に密着性および緻
密性に優れた均一の被膜を厚膜に形成することができる
パルスレーザーによる被膜形成方法および装置を提供す
る。 【解決手段】 パルス幅が０．１〜２０msecの高パワー
密度のターゲット照射パルスＹＡＧレーザー光２１ａ，
２２ａを回転するターゲット４０に照射し、ターゲット
４０を加熱することにより溶融粒子４０ａを生成し飛散
させ、溶融粒子４０ａが、ターゲット４０の近傍に配置
され軸線を回転軸として回転数が１０００ｒｐｍ以上に
高速回転する円筒基板５０の内壁５０ａに付着されると
ともに、円筒基板５０の内壁５０ａの溶融粒子４０ａの
付着部に基板加熱用連続波ＹＡＧレーザー光３０ａを照
射して、上記付着部を加熱し、円筒基板５０の内壁５０
ａに膜厚が１００μｍ〜１ｍｍの被膜を形成してなる。
密性に優れた均一の被膜を厚膜に形成することができる
パルスレーザーによる被膜形成方法および装置を提供す
る。 【解決手段】 パルス幅が０．１〜２０msecの高パワー
密度のターゲット照射パルスＹＡＧレーザー光２１ａ，
２２ａを回転するターゲット４０に照射し、ターゲット
４０を加熱することにより溶融粒子４０ａを生成し飛散
させ、溶融粒子４０ａが、ターゲット４０の近傍に配置
され軸線を回転軸として回転数が１０００ｒｐｍ以上に
高速回転する円筒基板５０の内壁５０ａに付着されると
ともに、円筒基板５０の内壁５０ａの溶融粒子４０ａの
付着部に基板加熱用連続波ＹＡＧレーザー光３０ａを照
射して、上記付着部を加熱し、円筒基板５０の内壁５０
ａに膜厚が１００μｍ〜１ｍｍの被膜を形成してなる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、パルスレーザーに
よる被膜形成方法および装置に関する。
よる被膜形成方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、棒状または粉末状の金属、セラ
ミックス、プラスチックまたは金属とセラミックスとの
複合材料であるサーメットなどの被溶融材料を、燃焼
炎、アーク、プラズマまたはレーザーの加熱手段によっ
て加熱することにより溶融または半溶融状態にしたとき
の溶融粒子を溶射ガンによって基板に溶射・付着させ、
基板表面に被膜を形成する方法が知られている。
ミックス、プラスチックまたは金属とセラミックスとの
複合材料であるサーメットなどの被溶融材料を、燃焼
炎、アーク、プラズマまたはレーザーの加熱手段によっ
て加熱することにより溶融または半溶融状態にしたとき
の溶融粒子を溶射ガンによって基板に溶射・付着させ、
基板表面に被膜を形成する方法が知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記の如き
被膜の形成方法では、溶融粒子を溶射ガンによって基板
に溶射しているが、溶融粒子を基板の狭所に付着させる
ことは極めて困難であり、特に、基板が小型円筒形でそ
の内壁に被膜を形成する場合、溶射ガンの作動条件や溶
射距離・角度などを適宜調節しても、溶融粒子が円筒内
壁のような狭所には充分に付着されず厚膜の被膜が形成
されないという問題点がある。さらに、溶融粒子が付着
されても密着性および緻密性に優れた均一の被膜を形成
することができないという問題点がある。
被膜の形成方法では、溶融粒子を溶射ガンによって基板
に溶射しているが、溶融粒子を基板の狭所に付着させる
ことは極めて困難であり、特に、基板が小型円筒形でそ
の内壁に被膜を形成する場合、溶射ガンの作動条件や溶
射距離・角度などを適宜調節しても、溶融粒子が円筒内
壁のような狭所には充分に付着されず厚膜の被膜が形成
されないという問題点がある。さらに、溶融粒子が付着
されても密着性および緻密性に優れた均一の被膜を形成
することができないという問題点がある。
【０００４】本発明は、上記のような問題点に鑑みてな
されたものであって、その目的とするところは、円筒基
板の内壁に密着性および緻密性に優れた均一の被膜を厚
膜に形成することができるパルスレーザーによる被膜形
成方法および装置を提供することにある。本発明の上記
ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述
および添付図面から明らかになるであろう。
されたものであって、その目的とするところは、円筒基
板の内壁に密着性および緻密性に優れた均一の被膜を厚
膜に形成することができるパルスレーザーによる被膜形
成方法および装置を提供することにある。本発明の上記
ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述
および添付図面から明らかになるであろう。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成すべく、
本発明に係るパルスレーザーによる被膜形成方法は、パ
ルス幅が０．１〜２０msecの高パワー密度のパルスレー
ザー光を、回転するターゲットに照射し、上記ターゲッ
トを加熱することにより溶融粒子を生成し飛散させ、上
記溶融粒子が、上記ターゲットの近傍に配置され軸線を
回転軸として回転数が１０００ｒｐｍ以上に高速回転す
る円筒基板の内壁に付着されるとともに、上記円筒基板
の内壁の上記溶融粒子の付着部に基板加熱用レーザー光
を照射して上記付着部を加熱し、上記円筒基板の内壁に
膜厚が１００μｍ〜１ｍｍの被膜を形成することを特徴
とするものであり、上記円筒基板をその軸線方向に移動
することを特徴としている。さらに、上記パルスレーザ
ー光は、上記ターゲットの表面を加熱しその一部を溶融
状態にする長パルス幅の溶融パルスレーザー光と、上記
溶融パルスレーザー光によって溶融状態になった上記タ
ーゲットの表面を加熱しその一部を瞬間的に蒸発させ爆
発的な膨張による圧力で溶融粒子を生成し飛散させる短
パルス幅で高ピークパワーの飛散パルスレーザー光とか
らなり、上記飛散パルスレーザー光を上記溶融パルスレ
ーザー光の終端付近に同期・重畳させることを特徴とし
ている。
本発明に係るパルスレーザーによる被膜形成方法は、パ
ルス幅が０．１〜２０msecの高パワー密度のパルスレー
ザー光を、回転するターゲットに照射し、上記ターゲッ
トを加熱することにより溶融粒子を生成し飛散させ、上
記溶融粒子が、上記ターゲットの近傍に配置され軸線を
回転軸として回転数が１０００ｒｐｍ以上に高速回転す
る円筒基板の内壁に付着されるとともに、上記円筒基板
の内壁の上記溶融粒子の付着部に基板加熱用レーザー光
を照射して上記付着部を加熱し、上記円筒基板の内壁に
膜厚が１００μｍ〜１ｍｍの被膜を形成することを特徴
とするものであり、上記円筒基板をその軸線方向に移動
することを特徴としている。さらに、上記パルスレーザ
ー光は、上記ターゲットの表面を加熱しその一部を溶融
状態にする長パルス幅の溶融パルスレーザー光と、上記
溶融パルスレーザー光によって溶融状態になった上記タ
ーゲットの表面を加熱しその一部を瞬間的に蒸発させ爆
発的な膨張による圧力で溶融粒子を生成し飛散させる短
パルス幅で高ピークパワーの飛散パルスレーザー光とか
らなり、上記飛散パルスレーザー光を上記溶融パルスレ
ーザー光の終端付近に同期・重畳させることを特徴とし
ている。
【０００６】また、本発明に係るパルスレーザーによる
被膜形成装置は、所定の雰囲気に制御されたチャンバー
と、上記チャンバー内に設置されたターゲットと、上記
ターゲットを回転させるターゲット回転駆動手段と、上
記ターゲットの近傍に配置された円筒基板と、上記円筒
基板をその軸線を回転軸として回転させる基板回転駆動
手段と、上記円筒基板を軸線方向に移動させる基板移動
手段と、上記ターゲットを加熱することにより溶融粒子
を生成し飛散させるターゲット照射用パルスレーザー
と、上記円筒基板の内壁の上記溶融粒子の付着部を加熱
する基板加熱用レーザーとを具備したことを特徴とする
ものであり、上記ターゲット照射用パルスレーザーは、
上記ターゲットを加熱し照射部を溶融状態にする長パル
ス幅の溶融パルスレーザーおよび溶融状態になった上記
ターゲットの上記溶融パルスレーザー照射部を加熱し溶
融粒子を生成し飛散させる短パルス幅で高ピークパワー
の飛散パルスレーザーからなることを特徴としている。
被膜形成装置は、所定の雰囲気に制御されたチャンバー
と、上記チャンバー内に設置されたターゲットと、上記
ターゲットを回転させるターゲット回転駆動手段と、上
記ターゲットの近傍に配置された円筒基板と、上記円筒
基板をその軸線を回転軸として回転させる基板回転駆動
手段と、上記円筒基板を軸線方向に移動させる基板移動
手段と、上記ターゲットを加熱することにより溶融粒子
を生成し飛散させるターゲット照射用パルスレーザー
と、上記円筒基板の内壁の上記溶融粒子の付着部を加熱
する基板加熱用レーザーとを具備したことを特徴とする
ものであり、上記ターゲット照射用パルスレーザーは、
上記ターゲットを加熱し照射部を溶融状態にする長パル
ス幅の溶融パルスレーザーおよび溶融状態になった上記
ターゲットの上記溶融パルスレーザー照射部を加熱し溶
融粒子を生成し飛散させる短パルス幅で高ピークパワー
の飛散パルスレーザーからなることを特徴としている。
【０００７】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて詳細に説明する。実施の形態を説明するに当
たって、同一機能を奏するものは同じ符号を付して説明
する。図１は、本発明の一実施の形態に係るパルスレー
ザーによる被膜形成装置の断面図、図２は、本発明の一
実施の形態に係るパルスレーザーによる被膜形成装置の
一部を省略した平面図である。
に基づいて詳細に説明する。実施の形態を説明するに当
たって、同一機能を奏するものは同じ符号を付して説明
する。図１は、本発明の一実施の形態に係るパルスレー
ザーによる被膜形成装置の断面図、図２は、本発明の一
実施の形態に係るパルスレーザーによる被膜形成装置の
一部を省略した平面図である。
【０００８】図１、２に示すパルスレーザーによる被膜
形成装置において、略円筒状のケーシング１０は、円盤
状の仕切板１１によって、ターゲット照射パルスＹＡＧ
レーザー２０および基板加熱用連続波ＹＡＧレーザー３
０の取付け部と、大気圧程度の不活性ガス（たとえば、
アルゴン（Ａｒ））雰囲気に制御されたチャンバー１２
とに区分されている。
形成装置において、略円筒状のケーシング１０は、円盤
状の仕切板１１によって、ターゲット照射パルスＹＡＧ
レーザー２０および基板加熱用連続波ＹＡＧレーザー３
０の取付け部と、大気圧程度の不活性ガス（たとえば、
アルゴン（Ａｒ））雰囲気に制御されたチャンバー１２
とに区分されている。
【０００９】チャンバー１２内には、金属円板形状のタ
ーゲット４０および円筒基板５０がそれぞれ配設されて
いる。円筒基板５０は、その軸線が上下方向を向くよう
に配置され、有底円筒形の基板保持部５１にそれぞれの
軸線が一致するように保持固定されている。円筒基板５
０は、基板保持部５１の下部に連結された基板回転駆動
モーター５２によって軸線を回転軸として回転するとと
もに、基板回転駆動モーター５２の下部に連結された基
板上下移動駆動部５３によって軸線方向に上下動するよ
うになっている。なお、図中、５４は、基板回転駆動モ
ーター５２の回転軸である。
ーゲット４０および円筒基板５０がそれぞれ配設されて
いる。円筒基板５０は、その軸線が上下方向を向くよう
に配置され、有底円筒形の基板保持部５１にそれぞれの
軸線が一致するように保持固定されている。円筒基板５
０は、基板保持部５１の下部に連結された基板回転駆動
モーター５２によって軸線を回転軸として回転するとと
もに、基板回転駆動モーター５２の下部に連結された基
板上下移動駆動部５３によって軸線方向に上下動するよ
うになっている。なお、図中、５４は、基板回転駆動モ
ーター５２の回転軸である。
【００１０】ターゲット４０は、所定角度（たとえば、
４５°）斜めに傾けられ、円筒基板５０の中空部の直下
近傍でターゲット保持部（図示略す）によって保持され
ることにより、円筒基板５０が上下動する際、その中空
部内を相対的に移動できるようになっている。また、タ
ーゲット４０は、円筒基板５０の中空部を挿通するかさ
歯車を含む動力伝達機構４２を介してターゲット回転駆
動モーター４１に連結され回転するようになっている。
４５°）斜めに傾けられ、円筒基板５０の中空部の直下
近傍でターゲット保持部（図示略す）によって保持され
ることにより、円筒基板５０が上下動する際、その中空
部内を相対的に移動できるようになっている。また、タ
ーゲット４０は、円筒基板５０の中空部を挿通するかさ
歯車を含む動力伝達機構４２を介してターゲット回転駆
動モーター４１に連結され回転するようになっている。
【００１１】ターゲット照射パルスＹＡＧレーザー２０
は、長パルス幅の溶融パルスＹＡＧレーザー２１と、短
パルス幅で高ピークパワーの飛散パルスＹＡＧレーザー
２２とからなり、溶融パルスＹＡＧレーザー２１は、レ
ーザー光２１ａをターゲット４０に照射し、これを加熱
することで照射部を溶融状態にするものであり、飛散パ
ルスＹＡＧレーザー２２は、レーザー光２２ａを溶融状
態のターゲット４０の上記レーザー光２１ａ照射部に照
射し、これを加熱して溶融粒子４０ａを生成し飛散させ
るものである。基板加熱用連続波ＹＡＧレーザー３０
は、溶融粒子４０ａが円筒基板５０の内壁５０ａに付着
すると同時に、内壁５０ａにおける溶融粒子４０ａの付
着部を照射・加熱するものである。
は、長パルス幅の溶融パルスＹＡＧレーザー２１と、短
パルス幅で高ピークパワーの飛散パルスＹＡＧレーザー
２２とからなり、溶融パルスＹＡＧレーザー２１は、レ
ーザー光２１ａをターゲット４０に照射し、これを加熱
することで照射部を溶融状態にするものであり、飛散パ
ルスＹＡＧレーザー２２は、レーザー光２２ａを溶融状
態のターゲット４０の上記レーザー光２１ａ照射部に照
射し、これを加熱して溶融粒子４０ａを生成し飛散させ
るものである。基板加熱用連続波ＹＡＧレーザー３０
は、溶融粒子４０ａが円筒基板５０の内壁５０ａに付着
すると同時に、内壁５０ａにおける溶融粒子４０ａの付
着部を照射・加熱するものである。
【００１２】仕切板１１の中央部は、溶融パルスＹＡＧ
レーザー２１、飛散パルスＹＡＧレーザー２２および基
板加熱用連続波ＹＡＧレーザー３０のレーザー光２１
ａ，２２ａ，３０ａをチャンバー１２内に入射できるよ
うに石英窓１３になっている。また、溶融パルスＹＡＧ
レーザー２１、飛散パルスＹＡＧレーザー２２および基
板加熱用連続波ＹＡＧレーザー３０には、レーザー光２
１ａ，２２ａ，３０ａを集光する集光レンズ２３，２
４，３１が個別に内蔵されている。
レーザー２１、飛散パルスＹＡＧレーザー２２および基
板加熱用連続波ＹＡＧレーザー３０のレーザー光２１
ａ，２２ａ，３０ａをチャンバー１２内に入射できるよ
うに石英窓１３になっている。また、溶融パルスＹＡＧ
レーザー２１、飛散パルスＹＡＧレーザー２２および基
板加熱用連続波ＹＡＧレーザー３０には、レーザー光２
１ａ，２２ａ，３０ａを集光する集光レンズ２３，２
４，３１が個別に内蔵されている。
【００１３】ケーシング１０の両側壁には、チャンバー
１２内に不活性ガスを導入するガス導入ポート１４およ
び使用済みの不活性ガスをチャンバー１２より外部に排
気する排気ポート１５がそれぞれ設けられている。ケー
シング１０の正面および背面には、チャンバー１２内の
様子を観察する円形の観察窓１６，１７がそれぞれ設け
られ、特に正面の観察窓１６は開閉自在になっている。
１２内に不活性ガスを導入するガス導入ポート１４およ
び使用済みの不活性ガスをチャンバー１２より外部に排
気する排気ポート１５がそれぞれ設けられている。ケー
シング１０の正面および背面には、チャンバー１２内の
様子を観察する円形の観察窓１６，１７がそれぞれ設け
られ、特に正面の観察窓１６は開閉自在になっている。
【００１４】パルスレーザーによる被膜形成装置は、以
上の如く構成されているので、これを用いた被膜形成方
法は、まず、チャンバー１２内を真空排気した後、ガス
導入ポート１４より不活性ガス（Ａｒ）を１０〜３０リ
ットル／分で導入し、チャンバー１２内を１ａｔｍの気
圧に制御する。その後、パルス幅が０．１〜２０msec、
たとえば５〜２０msecでピーク出力が３〜１０ｋｗであ
る長パルスの溶融パルスＹＡＧレーザー２１のレーザー
光２１ａを、集光径がφ１ｍｍ程度になるように集光レ
ンズ２３で集光した後、石英窓１３を通して、ターゲッ
ト回転駆動モーター４１によって回転しているターゲッ
ト４０の表面に照射し、これを加熱することにより表面
の一部を溶融状態にする。
上の如く構成されているので、これを用いた被膜形成方
法は、まず、チャンバー１２内を真空排気した後、ガス
導入ポート１４より不活性ガス（Ａｒ）を１０〜３０リ
ットル／分で導入し、チャンバー１２内を１ａｔｍの気
圧に制御する。その後、パルス幅が０．１〜２０msec、
たとえば５〜２０msecでピーク出力が３〜１０ｋｗであ
る長パルスの溶融パルスＹＡＧレーザー２１のレーザー
光２１ａを、集光径がφ１ｍｍ程度になるように集光レ
ンズ２３で集光した後、石英窓１３を通して、ターゲッ
ト回転駆動モーター４１によって回転しているターゲッ
ト４０の表面に照射し、これを加熱することにより表面
の一部を溶融状態にする。
【００１５】次に、集光径がφ１ｍｍ以下になるように
集光レンズ２４によって集光され、パルス幅が１〜２ms
ecでピーク出力が１０〜５０ｋｗである短パルス高ピー
クの飛散パルスＹＡＧレーザー２２のレーザー光２２ａ
を、石英窓１３を通して溶融状態になったターゲット４
０の表面に照射し、これを加熱しその一部を瞬間的に蒸
発させ爆発的な膨張による圧力で溶融粒子４０ａを生成
すると同時に、飛散させる。その際、レーザー光２２ａ
をレーザー光２１ａの終端付近に同期・重畳させると、
溶融粒子４０ａが効果的に生成・飛散される。
集光レンズ２４によって集光され、パルス幅が１〜２ms
ecでピーク出力が１０〜５０ｋｗである短パルス高ピー
クの飛散パルスＹＡＧレーザー２２のレーザー光２２ａ
を、石英窓１３を通して溶融状態になったターゲット４
０の表面に照射し、これを加熱しその一部を瞬間的に蒸
発させ爆発的な膨張による圧力で溶融粒子４０ａを生成
すると同時に、飛散させる。その際、レーザー光２２ａ
をレーザー光２１ａの終端付近に同期・重畳させると、
溶融粒子４０ａが効果的に生成・飛散される。
【００１６】続いて、溶融粒子４０ａが、基板回転駆動
モーター５２によって１０００ｒｐｍ以上の回転数で高
速回転し、かつ基板上下移動駆動部５３によって軸線方
向に上下移動している円筒基板５０の内壁５０ａに付着
すると同時に、内壁５０ａにおける溶融粒子４０ａの付
着部に、集光レンズ３１によって集光された平均出力が
１〜５ｋｗの基板加熱用連続波ＹＡＧレーザー３０のレ
ーザー光３０ａを照射して、上記付着部を加熱する。こ
れにより、円筒基板５０の内壁５０ａに溶融粒子４０ａ
が堆積され、膜厚が１００μｍ〜１ｍｍの厚膜の被膜が
形成される。この場合、ターゲット４０は、（φ３０〜
φ４０）×（ｔ３〜ｔ５）ｍｍの円板であり、純度９
９．９％以上の鉄（Ｆｅ）、ニッケル（Ｎｉ）、クロム
（Ｃｒ）、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）ま
たはアルミニウム（Ａｌ）の金属からなり、円筒基板５
０は、鉄系またはアルミニウム系材料からなっている。
モーター５２によって１０００ｒｐｍ以上の回転数で高
速回転し、かつ基板上下移動駆動部５３によって軸線方
向に上下移動している円筒基板５０の内壁５０ａに付着
すると同時に、内壁５０ａにおける溶融粒子４０ａの付
着部に、集光レンズ３１によって集光された平均出力が
１〜５ｋｗの基板加熱用連続波ＹＡＧレーザー３０のレ
ーザー光３０ａを照射して、上記付着部を加熱する。こ
れにより、円筒基板５０の内壁５０ａに溶融粒子４０ａ
が堆積され、膜厚が１００μｍ〜１ｍｍの厚膜の被膜が
形成される。この場合、ターゲット４０は、（φ３０〜
φ４０）×（ｔ３〜ｔ５）ｍｍの円板であり、純度９
９．９％以上の鉄（Ｆｅ）、ニッケル（Ｎｉ）、クロム
（Ｃｒ）、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）ま
たはアルミニウム（Ａｌ）の金属からなり、円筒基板５
０は、鉄系またはアルミニウム系材料からなっている。
【００１７】このように、本実施の形態のパルスレーザ
ーによる被膜形成方法は、高パワー密度の溶融パルスＹ
ＡＧレーザー２１によってターゲット４０を溶融した
後、さらに飛散パルスＹＡＧレーザー２２によって溶融
粒子４０ａを飛散させ、溶融粒子４０ａが円筒基板５０
に付着したと同時に、円筒基板５０を基板加熱用連続波
ＹＡＧレーザー３０によって加熱するので、円筒基板５
０の内壁５０ａのように狭所であっても密着性および緻
密性に優れた厚膜の被膜を確実に形成することができ
る。さらに、このとき、円筒基板５０を回転数が１００
０ｒｐｍ以上に高速回転させるとともに、軸線方向に移
動するので、円筒基板５０の内壁５０ａに微細かつ均一
な被膜を形成することができる。また、チャンバー１２
内を不活性ガス（Ａｒ）雰囲気にしてレーザー光２１
ａ，２２ａ，３０ａをターゲット４０、円筒基板５０に
照射するので、膜質劣化の要因となる酸化物などの生成
を防止することができ、良質の被膜を形成することがで
きる。
ーによる被膜形成方法は、高パワー密度の溶融パルスＹ
ＡＧレーザー２１によってターゲット４０を溶融した
後、さらに飛散パルスＹＡＧレーザー２２によって溶融
粒子４０ａを飛散させ、溶融粒子４０ａが円筒基板５０
に付着したと同時に、円筒基板５０を基板加熱用連続波
ＹＡＧレーザー３０によって加熱するので、円筒基板５
０の内壁５０ａのように狭所であっても密着性および緻
密性に優れた厚膜の被膜を確実に形成することができ
る。さらに、このとき、円筒基板５０を回転数が１００
０ｒｐｍ以上に高速回転させるとともに、軸線方向に移
動するので、円筒基板５０の内壁５０ａに微細かつ均一
な被膜を形成することができる。また、チャンバー１２
内を不活性ガス（Ａｒ）雰囲気にしてレーザー光２１
ａ，２２ａ，３０ａをターゲット４０、円筒基板５０に
照射するので、膜質劣化の要因となる酸化物などの生成
を防止することができ、良質の被膜を形成することがで
きる。
【００１８】以上、本発明の実施の形態のパルスレーザ
ーによる被膜形成方法および装置について詳述したが、
本発明は、上記実施の形態記載のパルスレーザーによる
被膜形成方法および装置に限定されるものではなく、本
発明の特許請求の範囲に記載されている発明の精神を逸
脱しない範囲で、設計において種々の変更ができるもの
である。たとえば、本実施の形態のパルスレーザーによ
る被膜形成方法では、ターゲット４０に金属板を用いた
が、これに代えてセラミックス板または金属およびセラ
ミックスの混合粉体の焼結板を用いてもよい。また、本
実施の形態では、円筒基板５０を加熱するレーザーとし
て、基板加熱用連続波ＹＡＧレーザー３０を用いたが、
ＣＯ2レーザーを用いても同様の効果が期待できる。
ーによる被膜形成方法および装置について詳述したが、
本発明は、上記実施の形態記載のパルスレーザーによる
被膜形成方法および装置に限定されるものではなく、本
発明の特許請求の範囲に記載されている発明の精神を逸
脱しない範囲で、設計において種々の変更ができるもの
である。たとえば、本実施の形態のパルスレーザーによ
る被膜形成方法では、ターゲット４０に金属板を用いた
が、これに代えてセラミックス板または金属およびセラ
ミックスの混合粉体の焼結板を用いてもよい。また、本
実施の形態では、円筒基板５０を加熱するレーザーとし
て、基板加熱用連続波ＹＡＧレーザー３０を用いたが、
ＣＯ2レーザーを用いても同様の効果が期待できる。
【００１９】
【発明の効果】以上の説明から理解されるように、本発
明のパルスレーザーによる被膜形成方法および装置によ
れば、高パワー密度のターゲット照射用パルスレーザー
によってターゲットを溶融・飛散させ、溶融粒子が付着
した円筒基板を基板加熱用レーザーによって加熱するの
で、円筒基板の内壁のように狭所でも厚膜の被膜を確実
に形成することができ、被膜の密着性および緻密性を向
上することができる。また、円筒基板を回転数が１００
０ｒｐｍ以上に高速回転させるとともに、軸線方向に移
動させることで、円筒基板の内壁に微細かつ均一な被膜
を確実に形成することができる。
明のパルスレーザーによる被膜形成方法および装置によ
れば、高パワー密度のターゲット照射用パルスレーザー
によってターゲットを溶融・飛散させ、溶融粒子が付着
した円筒基板を基板加熱用レーザーによって加熱するの
で、円筒基板の内壁のように狭所でも厚膜の被膜を確実
に形成することができ、被膜の密着性および緻密性を向
上することができる。また、円筒基板を回転数が１００
０ｒｐｍ以上に高速回転させるとともに、軸線方向に移
動させることで、円筒基板の内壁に微細かつ均一な被膜
を確実に形成することができる。
【図１】本発明の一実施の形態であるパルスレーザーに
よる被膜形成装置の断面図。
よる被膜形成装置の断面図。
【図２】本発明の一実施の形態であるパルスレーザーに
よる被膜形成装置の一部を省略した平面図。
よる被膜形成装置の一部を省略した平面図。
１０ ケーシング １１ 仕切板 １２ チャンバー １３ 石英窓 １４ ガス導入ポート １５ 排気ポート １６，１７ 観察窓 ２０ ターゲット照射パルスＹＡＧレーザー ２１ 溶融パルスＹＡＧレーザー ２１ａ，２２ａ，３０ａ レーザー光 ２２ 飛散パルスＹＡＧレーザー ２３，２４，３１ 集光レンズ ３０ 基板加熱用連続波ＹＡＧレーザー ４０ ターゲット ４０ａ 溶融粒子 ４１ ターゲット回転駆動モーター ４２ 動力伝達機構 ５０ 円筒基板 ５０ａ 内壁 ５１ 基板保持部 ５２ 基板回転駆動モーター ５３ 基板上下移動駆動部 ５４ 回転軸
Claims (5)
- 【請求項１】パルス幅が０．１〜２０msecの高パワー密
度のパルスレーザー光を、回転するターゲットに照射
し、上記ターゲットを加熱することにより溶融粒子を生
成し飛散させ、上記溶融粒子が、上記ターゲットの近傍
に配置され軸線を回転軸として回転数が１０００ｒｐｍ
以上に高速回転する円筒基板の内壁に付着されるととも
に、上記円筒基板の内壁の上記溶融粒子の付着部に基板
加熱用レーザー光を照射して上記付着部を加熱し、上記
円筒基板の内壁に膜厚が１００μｍ〜１ｍｍの被膜を形
成することを特徴とするパルスレーザーによる被膜形成
方法。 - 【請求項２】上記円筒基板をその軸線方向に移動するこ
とを特徴とする請求項１記載のパルスレーザーによる被
膜形成方法。 - 【請求項３】上記パルスレーザー光は、上記ターゲット
の表面を加熱しその一部を溶融状態にする長パルス幅の
溶融パルスレーザー光と、上記溶融パルスレーザー光に
よって溶融状態になった上記ターゲットの表面を加熱し
その一部を瞬間的に蒸発させ爆発的な膨張による圧力で
溶融粒子を生成し飛散させる短パルス幅で高ピークパワ
ーの飛散パルスレーザー光とからなり、上記飛散パルス
レーザー光を上記溶融パルスレーザー光の終端付近に同
期・重畳させることを特徴とする請求項１または２記載
のパルスレーザーによる被膜形成方法。 - 【請求項４】所定の雰囲気に制御されたチャンバーと、 上記チャンバー内に設置されたターゲットと、 上記ターゲットを回転させるターゲット回転駆動手段
と、 上記ターゲットの近傍に配置された円筒基板と、 上記円筒基板をその軸線を回転軸として回転させる基板
回転駆動手段と、 上記円筒基板を軸線方向に移動させる基板移動手段と、 上記ターゲットを加熱することにより溶融粒子を生成し
飛散させるターゲット照射用パルスレーザーと、 上記円筒基板の内壁の上記溶融粒子の付着部を加熱する
基板加熱用レーザーと、 を具備したことを特徴とするパルスレーザーによる被膜
形成装置。 - 【請求項５】上記ターゲット照射用パルスレーザーは、
上記ターゲットを加熱し照射部を溶融状態にする長パル
ス幅の溶融パルスレーザーおよび溶融状態になった上記
ターゲットの上記溶融パルスレーザー照射部を加熱し溶
融粒子を生成し飛散させる短パルス幅で高ピークパワー
の飛散パルスレーザーからなることを特徴とする請求項
４記載のパルスレーザーによる被膜形成装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28783699A JP2001107223A (ja) | 1999-10-08 | 1999-10-08 | パルスレーザーによる被膜形成方法および装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28783699A JP2001107223A (ja) | 1999-10-08 | 1999-10-08 | パルスレーザーによる被膜形成方法および装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001107223A true JP2001107223A (ja) | 2001-04-17 |
Family
ID=17722406
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28783699A Pending JP2001107223A (ja) | 1999-10-08 | 1999-10-08 | パルスレーザーによる被膜形成方法および装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001107223A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112853278A (zh) * | 2019-11-12 | 2021-05-28 | 中国科学院微电子研究所 | 一种短脉冲激光沉积薄膜的制备方法 |
-
1999
- 1999-10-08 JP JP28783699A patent/JP2001107223A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112853278A (zh) * | 2019-11-12 | 2021-05-28 | 中国科学院微电子研究所 | 一种短脉冲激光沉积薄膜的制备方法 |
| CN112853278B (zh) * | 2019-11-12 | 2023-01-17 | 中国科学院微电子研究所 | 一种短脉冲激光沉积薄膜的制备方法 |
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