JP2002038257A

JP2002038257A - クラスター銃

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Publication number: JP2002038257A
Application number: JP2000221979A
Authority: JP
Inventors: Yasutsugu Iwata; 康嗣岩田; Akira Fukuda; 昭福田; Manabu Kiyama; 学木山; Makiko Muto; 麻紀子武藤; Shiro Sawada; 嗣郎澤田; Akio Komura; 明夫小村; Toshio Takitani; 俊夫滝谷; Koichiro Nakajima; 琥一郎中島
Original assignee: KOSHIEN KINZOKU KK; Hitachi Zosen Corp; National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Current assignee: KOSHIEN KINZOKU KK; Hitachi Zosen Corp; National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Priority date: 2000-07-24
Filing date: 2000-07-24
Publication date: 2002-02-06
Anticipated expiration: 2020-07-24
Also published as: JP4505112B2

Abstract

(57)【要約】【課題】サイズの揃ったクラスターを生成する。さら
に、レーザー光源を、ターゲット蒸発ガスのクラスター
ビーム出射方向と異なる方向に設置することができ、基
板の設置自由度の大きい状態で薄膜生成をする。【解決手段】クラスター銃は、クラスター生成室111
を有するクラスター生成本体13と、クラスターターゲッ
トＴをその蒸発面Ｖがクラスター生成室111に臨ませら
れるように保持するターゲットホルダー55と、蒸発面Ｖ
にレーザを照射してターゲットＴを蒸発ガス化させると
ともに、ターゲットＴの蒸発により衝撃波を発生させる
レーザー発生器37と、蒸発面Ｖに対し相対させられかつ
発生させられた衝撃波を反射させる反射面112と、蒸発
ガスを不活性ガスの流れにのせて反射面112に導くよう
に蒸発面Ｖから反射面112に向かう不活性ガスの流れを
生じさせる不活性ガス手段とを備えている。蒸発面Ｖに
対するレーザー入射方向は、不活性ガスの流れ方向に対
し所定の角度に保持されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、基板上にクラスタ
ーを堆積させて薄膜を形成するために用いられ、レーザ
ーアブレーションによる原子クラスター銃に関わる。

【０００２】

【従来の技術】従来のクラスター銃としては、図７に示
されているように、一般に大出力パルスレーザー201
と、ターゲット材料202と、ターゲットホルダー203と、
ヘリウム等不活性ガス供給源204と、スキマー205とを備
えており、これら全体は、真空チャンバー内に収められ
ているものが知られている。

【０００３】パルスレーザーをターゲット材料202に照
射することによってターゲット材料102を蒸発させる。
蒸発原子は不活性ガス中でクラスターを形成し、不活性
ガス源と真空との圧力差によって生ずる流れによって、
クラスタービームとなる。下流に設置されたスキマー20
5は、軸方向速度を持つクラスターだけを取り出す機能
を持っている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来のクラスター銃で
は、ターゲット202がパルスレーザーに照射される時間
は有限であり、ターゲット202から蒸発する時刻の相違
によって成長したクラスターサイズが異なるという欠点
があった。質量分析実験によると、クラスターサイズ分
布の広がりは観測時間の長さの影響を受け、観測時間が
長いほどサイズ分布の広がりは大きくなる。したがっ
て、レーザー照射後に、クラスターをサンプリングする
時間を短く制限すればサイズの揃ったクラスターを得る
ことができるが、従来の装置のままでは、均一なクラス
タービームの十分なフラックスが得られなかった（図７
において、生成した大小の粒径のクラスターＣが模式的
に示されている）。

【０００５】図８は、クラスター粒子の滞留時間と生成
粒子サイズ分布の関係を示すものである。これは、上記
従来装置で実施した実験により得られたものである。図
８によると、滞留時間が大きい範囲で、クラスター粒子
分布はほぼ一定になることが分かる。一方、滞留時間が
短い範囲では、滞留時間が短いほど粒子分布は小さくな
る。したがって、粒子分布の小さなクラスター、すなわ
ち、サイズの揃ったクラスターを得るためには、クラス
ターの生成過程を時間的に規定する必要が生じることが
理解できる。

【０００６】したがって、十分なフラックスを持つ、サ
イズの揃ったクラスタービームを得るクラスター銃が必
要となる。

【０００７】今、得ようとしているクラスターのサイ
ズ、内部エネルギー及び電子状態は、クラスターが生成
する場の初期熱力学状態及びその後のクラスターの成長
過程における熱力学状態によって一意的に決まる。した
がって、サイズの揃った大フラックスのクラスタービー
ムを発生さクラスター生成本体には、クラスターが生成
する場の熱力学条件を均一にするとともに、そのような
場を一定時間持続さクラスター生成本体ことが必要とな
る。

【０００８】本発明の目的は、上述のように、時間的及
び空間的に均一な熱力学条件を実現する具体的なクラス
ター銃を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明によるクラスター
銃は、クラスター生成室を有するクラスター生成本体
と、クラスターターゲットをその蒸発面がクラスター生
成室に臨ませられるように保持するターゲットホルダー
と、蒸発面にレーザーを照射してターゲットを蒸発ガス
化させるとともに、ターゲットの蒸発により衝撃波を発
生させるレーザー光源と、蒸発面に対し相対させられか
つ発生させられた衝撃波を反射させる反射面を有する反
射手段と、蒸発ガスを不活性ガスの流れにのせて反射面
に導くように蒸発面から反射面に向かう不活性ガスの流
れを生じさせる不活性ガス手段とを備えており、蒸発面
に対するレーザー入射方向が、不活性ガスの流れ方向に
対し所定の角度に保持されているものである。

【００１０】本発明によれば、ターゲット材料にレーザ
を照射してターゲット材料を蒸発させ、この時に発生す
る衝撃波を反射面で反射させてターゲット生成空間内で
停滞させ、これにより、クラスター発生に関わる熱力学
的条件を時間的および空間的に均一化し、このような条
件下でクラスターを発生させているから、サイズの揃っ
たクラスターを生成することができる。

【００１１】さらに、蒸発面に対するレーザー入射方向
が、不活性ガスの流れ方向に対し所定の角度に保持され
ているから、レーザー光源を、ターゲット蒸発ガスのク
ラスタービーム出射方向と異なる方向に設置することが
でき、基板の設置自由度の大きい状態で薄膜生成ができ
る。

【００１２】また、レーザー入射軸上に反射ミラーがそ
の反射面を蒸発面に向けるように配置されており、レー
ザー光源からのレーザーが反射ミラーを介して蒸発面に
照射されるようにレーザー光源が配置されていると、レ
ーザー光源の設置自由度が大きくなる。

【００１３】また、レーザー光源から蒸発面までのレー
ザー軸上に少なくとも１つのレーザー収束レンズが配置
されていると、レーザビームを面形状にして面形状のク
ラスタービームを出射し、生膜速度を向上させることが
できる。

【００１４】また、レーザー収束レンズが、シリンドリ
カルレンズであると、レーザビームの断面形状を矩形状
にすることができる。

【００１５】また、レーザー収束レンズをレーザー軸方
向に移動させる移動手段を備えていると、レーザー光源
の焦点調整により、ターゲット蒸発エネルギーを調整可
能となり、あらゆるターゲット材料に対応することがで
きる。

【００１６】また、ターゲットを不活性ガスの流れ方向
に移動させる移動手段を備えていると、ターゲットの損
耗に対応してレーザー焦点を常に合わせることができ
る。

【００１７】また、ターゲットを不活性ガスの流れ方向
を中心として回転させる回転手段を備えていると、ター
ゲツトの蒸発面全体に均一にレーザーを照射でき、ター
ゲット蒸発面の平滑性を長時間維持できる。

【００１８】また、ターゲットが、一端面を蒸発面とす
る不活性ガス流れ方向にのびた丸棒状のものであり、ク
ラスター生成本体が、同流れ方向貫通状保持孔を有する
ボディと、保持孔に他方の側からはめ入れられたホルダ
受けとを備えており、ホルダ受けが、球面を一方の側に
向けた半球体よりなり、ホルダ受けに嵌合凹部が他方の
側を向くように形成され、凹部の底から球面の頂点に達
するようにターゲット挿入孔が同流れ方向貫通状に形成
され、ターゲットホルダーが、凹部にはめ入れられてい
る筒体と、筒体にはめ入れられかつ中空部を有する回転
体と、中空部にはめ入れられている摺動体とを備えてお
り、中空部の一端壁にターゲットが貫通させられ、摺動
体にターゲットの他端部が連結され、ターゲット挿入孔
にターゲットの一方側突出部が挿入されていると、簡単
な機構でもって、ターゲットに移動運動および回転運動
をさせることができる。

【００１９】また、凹部に対し筒体が着脱自在である
と、ターゲットとともにターゲットホルダーをクラスタ
ー生成本体から取り外すことができ、ターゲットの交換
を簡単にすることができる。

【００２０】また、クラスター生成本体が、保持孔に一
方の側からはめ入れられた反射板ブロックを備えてお
り、反射板ブロックが、クラスター生成室を他端開口有
底孔とするように形成しており、ターゲット挿入孔の一
端開口にクラスター生成室の他端開口が相対させられて
おり、反射面が、クラスター生成室の底に形成されてお
り、反射面を貫通するようにクラスター導出孔が形成さ
れていると、クラスター生成本体内にクラスター生成室
および反射面を簡単な構造でもって形成することがで
き、しかも、クラスター生成室から生成されたクラスタ
ーをスムースに導出することができる。

【００２１】また、保持孔に対し反射板ブロックが着脱
自在であると、保持孔から反射板ブロックを取り外した
状態で、クラスターの蒸発面の点検をすることができ
る。

【００２２】また、ボディに、レーザー光源から蒸発面
に向かわせるレーザーを通過させるレーザー導入孔が保
持孔周壁を内外に貫通するように形成され、不活性ガス
の流れ方向に関して、レーザー導入孔と対称となるよう
に覗き孔が形成されていると、レーザー軸の焦点および
アライメントをクラスター生成本体の外から確認するこ
とができる。

【００２３】

【発明の実施の形態】この発明の実施の形態を図１〜図
６を参照してつぎに説明する。

【００２４】以下の説明において、左右とは、図１を基
準として、図１の左側を左、その右側を右というものと
する。

【００２５】図１を参照すると、クラスター銃は、真空
チャンバ11と、チャンバ11内に左から右にかけて順次収
容されている水平円筒状サポート12、水平丸棒状クラス
ター生成本体13、水平円錐状スキマー14および右端開口
垂直皿状クラスター生膜室15とを備えている。クラスタ
ー生膜室15内には基板Ｐが収容されている。

【００２６】チャンバ11は、水平円筒状外筒21と、外筒
21の左右両端開口をそれぞれ閉鎖している左フランジ22
および右フランジ23とを備えている。

【００２７】外筒21の頂部には右斜め上に立上がった枝
管24が設けられている。枝管24には覗き窓25がはめられ
ている。外筒21の底部にはポンピングポート26が設けら
れている。ポンピングポート26は、真空ポンプ27で塞が
れている。

【００２８】左フランジ22の中央には水平取付ポート31
が設けられている。取付ポート31の先端にはモータ32が
右向きに着脱自在に搭載されている。モータ32の出力軸
は、内外二重構造のもので、外中空回転軸33および内中
実回転軸34よりなる（図２参照）。中空回転軸33および
中実回転軸34は、ともに回転するが、中空回転軸33に対
し中実回転軸34は、軸方向に進退自在となっている。左
フランジ22の下端近くにはレーザー用ビューポート35が
設けられている。レーザー用ビューポート35にはフラッ
トガラス36がはめられている。レーザー用ビューポート
35の近くには、詳しく図示しないレーザ発信器37が配備
されている。レーザ発信器37は、ＸＹＺ軸の３方向に移
動自在かつロール角およびピッチ角を調節自在である。
レーザ発信器37からレーザビームがレーザー用ビューポ
ート35を通じて水平右向きにチャンバ11内に導入される
ようになつている。

【００２９】レーザー用ビューポート35と同レベルであ
って、クラスター生成本体13の右下に位置するように反
射ミラー39が配置されている。反射ミラー39は、左斜め
上向き反射面を有しかつホルダ38で受けられている。

【００３０】レーザー用ビューポート35のすぐ左側には
上流側レンズ41が、反射ミラー39のすぐ左側には下流側
レンズ42がそれぞれ配置されている。上流側レンズ41
は、詳しく図示しない移動機構43によって左右方向に移
動させられる。

【００３１】図２に、クラスター生成本体13およびその
周辺部が詳細に示されている。

【００３２】クラスター生成本体13は、左右方向貫通状
保持孔51を有するボディ52と、保持孔51に左側からはめ
入れられているホルダ受け53と、保持孔51に右側からは
め入れられている反射板ブロック54とを備えている。

【００３３】ホルダ受け53には、シリコン製クラスター
ターゲットＴを保持しているターゲットホルダー55が受
けられている。ターゲットＴは、右端面を蒸発面Ｖとす
る左右方向にのびた水平丸棒状のものである。

【００３４】保持孔51は、その長さの中程を挟んでその
左側にクラスター生成領域51aおよびその右側にクラス
ター射出領域51bを形成している。

【００３５】クラスター生成領域51aには左から右にか
けて、凹球面部61、ガス溜め壁面62およびガス室壁面63
が順次形成されている。ガス室壁面63の左端には環状内
方突出ガス路スキマ壁面64が設けられている。クラスタ
ー射出領域51bには右から左にかけて、ネジ部65、段付
き円筒66およびガスシーリング内筒67が順次設けられて
いる。

【００３６】ボディ52の頂部左端近くから下向きにクラ
スター生成領域51aのガス溜め壁面62に向かってガス導
入孔71が形成されている。ボディ52の底部右端から左斜
め上向きにレーザー導入孔72がクラスター射出領域51b
のガスシーリング内筒67に向かって形成されるととも
に、ボディ52の頂部右端から左斜め下向きに覗き孔73が
クラスター射出領域51bのガスシーリング内筒67に向か
って形成されている。レーザー導入孔72および覗き孔73
は、保持孔51の軸線に関して、軸対称となっていて、保
持孔51の軸線上で交差させられている。レーザー導入孔
72および覗き孔73の外端開口にはビューポート74、75が
それぞれはめられている。また、覗き孔73は、枝管24と
同一直線上に位置させられている。

【００３７】ホルダ受け53は、半球状のもので、その球
面を右に向けてクラスター生成領域51aの凹球面部61に
当接させかつ球面押え81によって固定されている。この
状態で、ホルダ受け53の軸線は、保持孔51の軸線と同軸
であり、その球面の頂点は、レーザー導入孔72および覗
き孔73の交差点と一致させられている。そして、ガス溜
め壁面62とホルダ受け53球面の間に環状ガス溜り82が形
成されるとともに、ガス路スキマ壁面64とホルダ受け53
球面の間に流量制限スキマ83が形成されている。

【００３８】ホルダ受け53の左側面には嵌合凹部91が形
成されている。凹部91の周面には外拡がりのテーパ部92
が形成されている。凹部91の底からホルダ受け球面の頂
点に向かって水平ターゲット挿入孔93が保持孔51と同軸
状に形成されている。

【００３９】反射板ブロック54は、クラスター射出領域
51bのガスシーリング内筒67にはめ入れられた水平丸棒
状のもので、外面右端部にフランジ101を有している。
フランジ101は、円筒66の段に当接させられている。ね
じ部65にねじ付押えリング102がねじ入れられ、これに
より、反射板ブロック54が固定されている。レーザー導
入孔72および覗き孔73の内端開口は、反射板ブロック54
の外面によって塞がれている。

【００４０】反射板ブロック54の軸中心には左端開口ク
ラスター生成室111が形成されている。クラスター生成
室111は、左端の一部を欠いた回転楕円面状の周面およ
び底面をもつ有底孔のような形をしている。クラスター
生成室111の壁面の底は、衝撃波反射面112を形成してい
る。衝撃波反射面112の中心を貫通するようにクラスタ
ー導出孔113が形成されている。クラスター生成室111の
周壁には、レーザー導入孔72の軸線と一致させられたレ
ーザー連通孔114が形成されている。

【００４１】ターゲットホルダー55は、嵌合凹部91には
め入れられている筒体121と、筒体121にはめ入れられか
つ中空部122を有する回転体123と、中空部122に左右動
自在にはめ入れられている摺動体124とを備えている。

【００４２】筒体121の外面には、凹部91のテーパ部92
と合致させられたテーパ部131が形成されている。筒体1
21内面の左縁部には雌ねじ132が形成されている。筒体1
21と回転体123の間には軸受133が介在させられている。
軸受133の左側にはパッキン134が挿入され、これを雌ね
じ132にねじ入れられたネジリング135が押さえている。
摺動体124の右側面には凹状嵌合部136が設けられてい
る。

【００４３】ターゲットＴは、その長さの中程で中空部
122の右端壁に貫通させられている。ターゲットＴの左
半分は、中空部122内に進入させられ、その右半分は、
中空部122内から突出させられている。ターゲットＴの
左端部は、摺動体124の嵌合部136にきつくはめ込まれて
いる。摺動体124と中空部122の右端壁の間には、ターゲ
ットＴを取り囲んだ圧縮コイルばね137が介在させられ
ている。ターゲットＴの右方突出部は、ターゲット挿入
孔93に挿入されている。ターゲットＴの蒸発面Ｖは、ホ
ルダ受け53球面とほぼ面一となっていて、レーザー導入
孔72および覗き孔73の交差点に位置させられている。

【００４４】回転体123にはモータ32の中空回転軸33右
端部が連結固定され、摺動体124にはモータ32の中実回
転軸34右端部が連結固定されている。

【００４５】クラスターを生成するに際し、クラスター
生成室111にはガス導入孔71を通じて不活性ガスが供給
される。不活性ガスをクラスター生成室111に供給する
にあたって、不活性ガスの流入量と流出量を等しくする
ことによって、同チャンバ111内の状態を乱さないよう
にし、均一な熱力学条件を維持する必要がある。この目
的は、流量制限スキマ83によって達成される。クラスタ
ー生成室111内には、不活性ガスが定常的に流入するこ
とにより、その内部は１〜１０Torr程度の圧力に保持さ
れている。クラスター生成室111外は真空が維持されて
いる。

【００４６】一方、モータ32によってターゲットＴは、
回転体123とともに一定速度で回転させられる。

【００４７】レーザ発信器37からレーザが照射される。
レーザーの照射はパルス状であり、照射時間は数ナノ秒
から数十ナノ秒のオーダーである。照射されたレーザ
は、レーザー用ビューポート35を通じて真空チャンバ11
内に導入される。導入されたレーザは、反射ミラー39に
よってその向きを変えられ、レーザー導入孔72および連
通孔114を通じてターゲットＴの蒸発面Ｖに照射され
る。

【００４８】図３に詳細に示すように、上流側レンズ41
および下流側レンズ42は、ともに、シリンドリカルレン
ズである。上流側レンズ41は縦に置かれ、下流側レンズ
42は、横に置かれている。レーザ発信器37から発信され
た円形のレーザ光束は、これを上流側レンズ41によって
幅方向に収束して下流側レンズ42上にこれを縦に横断す
るように縦長の細い帯状のレーザ光束を結び、これを下
流側レンズ42が縦に収束して蒸発面Ｖ上に方形状のレー
ザ光束を結ぶ。

【００４９】レーザーが照射されると、ターゲット材料
が急激に蒸発・膨張し、クラスタービームが発生し、か
つ、クラスター生成室111内に衝撃波が発生する。衝撃
波は、蒸発直後では球面の一部として広がるが、反射面
の近くまで達すると、ほぼ垂直な平面となる。この衝撃
波は反射面112で反射して反射衝撃波となり、進行方向
を反転させる。衝撃波の後方には、ターゲット材料の蒸
発ガスと不活性ガスの境界である接触面が続いている
が、この接触面は反射衝撃波と干渉して一定時間定在す
る。この時、接触面近傍で蒸発ガスと不活性ガスの混合
領域が形成され、この領域で蒸発ガスは急冷却を受けて
結晶化しクラスターとなる。しかも、この混合領域は高
速気流によって作られているため拡散現象に支配され
ず、均一な熱力学条件を持つ閉じ込め領域となってい
る。したがって、この領域からは均一サイズの結晶核が
生成され、さらに膨張過程を経過する間にも均一なクラ
スター成長をする。

【００５０】生成されたクラスターは、クラスタービー
ムとして、導出孔113を通じてクラスター生成室111外に
導かれ、そこに待機させられている基板Ｐ上に堆積させ
られる。

【００５１】ここで、図４を参照して、クラスター生成
室111の詳細形状について検討する。

【００５２】クラスター生成室111のなす楕円の一方の
焦点Ａは、ターゲット蒸発面Ｖ上にあり、その他方の焦
点Ｂは、反射衝撃波の収束点にある。

【００５３】このように形成した反射面112は、レーザ
ーアブレーションによって発生した衝撃波を反射させ、
効率良く閉じ込め領域を形成するために、反射面112で
反射した衝撃波は回転楕円体の焦点Ｂに収束しようと
し、後方に続く接触面と干渉して三次元的な閉じ込め領
域を作る。均一なサイズを持つクラスターはこの領域で
集中的に作られる。

【００５４】回転楕円体の大きさは、つぎの観点から決
定される。楕円は、二つの焦点間距離２a0と、焦点から
楕円の頂点までの距離s0によって決まる。距離２a0と
は、ターゲットＴ表面から反射衝撃波の収束点までの軸
方向距離である。s0は、反射面112の導出孔113内端開口
縁から反射衝撃波の収束点までの距離である。これらの
数値を指定すると、軸と直角方向の大きさは自動的に決
定される。s0が小さすぎると楕円の短軸が非常に小さく
なり、クラスター生成に寄与する反射衝撃波の強度が小
さくなる。

【００５５】基本的に回転楕円面は、平面波として入射
してきた衝撃波を焦点に収束させるものである。したが
って、楕円の短軸が長すぎると入射してくる衝撃波波面
の曲率が無視できなくなり、結局反射衝撃波の収束は弱
まってしまうことになる。

【００５６】ターゲットＴにレーザを照射する前に、レ
ーザの焦点およびアライメント等を確認する必要がある
が、この手順が図５に示されている。

【００５７】チャンバ11から右フランジ23を取り外し、
チャンバ11内からスキマー14およびクラスター生膜室15
を取り去る。これらの部材は、詳しく説明しないが、ボ
ルト等によつて簡単に着脱される。そして、保持孔51か
ら押えリング102を抜き取り、つづいて、反射板ブロッ
ク54を抜き去る。このようしておいて、レーザを照射す
れば、照射されたレーザは、ターゲット蒸発面Ｖでその
向きを変え、覗き孔73および枝管24に導かれる。そうす
ると、これをチャンバ11の外から観察することができ
る。

【００５８】クラスター生成時間の経過とともに、ター
ゲットＴの蒸発面Ｖは消耗していくが、これに応じて、
モータ32の中実回転軸34を右動させることにより、ター
ゲットＴを長期間使用することができる。

【００５９】ターゲットＴが使用限度を超えて消耗する
と、これを新品と交換する必要がある。この手順が図６
に示されている。

【００６０】モータ32を取付ポート31から取外し、モー
タ32の軸を引き抜くようにすれば、ホルダ受け53の嵌合
凹部91からターゲットホルダー55が引出される。そのま
ま、ターゲットホルダー55を取付ポート31を介してチャ
ンバ11から引出せばよい。そして、摺動体124の嵌合部1
36からターゲットＴを強制的に引抜き、別のターゲット
Ｔを嵌合部136にはめ込めばよい。

【００６１】上記において、クラスタービーム出射方向
は、水平であるが、これに限定されることなく、その方
向は、例えば、上下方向であってもよい。

【００６２】

【発明の効果】本発明によれば、サイズの揃ったクラス
ターを生成することができる。

【００６３】さらに、レーザー光源を、ターゲット蒸発
ガスのクラスタービーム出射方向と異なる方向に設置す
ることができ、基板の設置自由度の大きい状態で薄膜生
成ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明によるクラスター銃の垂直縦断面図で
ある。

【図２】同装置の要部を拡大して示す断面図である。

【図３】同装置のレーザ収束レンズの作用説明図であ
る。

【図４】同装置のクラスター生成室の説明図である。

【図５】同装置のレーザーセッティング動作説明図であ
る。

【図６】クラスターターゲットの交換動作説明図であ
る。

【図７】従来のクラスター銃を示す構成図である。

【図８】クラスター粒子の大きさと滞留時間との関係を
示すグラフである。

【符号の説明】

13 クラスター生成本体 37 レーザー発生器 55 ターゲットホルダー 71 ガス導入孔 111 クラスター生成室 112 反射面ＴターゲットＶ蒸発面

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成１２年８月８日（２０００．８．８）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００７

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００７】今、得ようとしているクラスターのサイ
ズ、内部エネルギー及び電子状態は、クラスターが生成
する場の初期熱力学状態及びその後のクラスターの成長
過程における熱力学状態によって一意的に決まる。した
がって、サイズの揃った大フラックスのクラスタービー
ムを発生させるには、クラスターが生成する場の熱力学
条件を均一にするとともに、そのような場を一定時間持
続させることが必要となる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (74)上記２名の代理人 100060874 弁理士岸本瑛之助（外４名） (72)発明者岩田康嗣茨城県つくば市梅園１丁目１番４工業技術院電子技術総合研究所内 (72)発明者福田昭茨城県つくば市梅園１丁目１番４工業技術院電子技術総合研究所内 (72)発明者木山学茨城県つくば市梅園１丁目１番４工業技術院電子技術総合研究所内 (72)発明者武藤麻紀子茨城県つくば市梅園１丁目１番４工業技術院電子技術総合研究所内 (72)発明者澤田嗣郎東京都荒川区南千住６−37−２−504 (72)発明者小村明夫大阪市住之江区南港北１丁目７番89号日立造船株式会社内 (72)発明者滝谷俊夫大阪市住之江区南港北１丁目７番89号日立造船株式会社内 (72)発明者中島琥一郎兵庫県西宮市津門大塚町８番２号甲子園金属株式会社内Ｆターム(参考） 4K029 CA01 DB20

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】クラスター生成室を有するクラスター生
成本体と、クラスターターゲットをその蒸発面がクラス
ター生成室に臨ませられるように保持するターゲットホ
ルダーと、蒸発面にレーザを照射してターゲットを蒸発
ガス化させるとともに、ターゲットの蒸発により衝撃波
を発生させるレーザー光源と、蒸発面に対し相対させら
れかつ発生させられた衝撃波を反射させる反射面を有す
る反射手段と、蒸発ガスを不活性ガスの流れにのせて反
射面に導くように蒸発面から反射面に向かう不活性ガス
の流れを生じさせる不活性ガス手段とを備えており、蒸
発面に対するレーザー入射方向が、不活性ガスの流れ方
向に対し所定の角度に保持されているクラスター銃。
【請求項２】レーザー入射軸上に反射ミラーがその反
射面を蒸発面に向けるように配置されており、レーザー
光源からのレーザーが反射ミラーを介して蒸発面に照射
されるようにレーザー光源が配置されている請求項１に
記載のクラスター銃。
【請求項３】レーザー光源から蒸発面までのレーザー
軸上に少なくとも１つのレーザー収束レンズが配置され
ている請求項１または２に記載のクラスター銃。
【請求項４】レーザー収束レンズが、シリンドリカル
レンズである請求項３に記載のクラスター銃。
【請求項５】レーザー収束レンズをレーザー軸方向に
移動させる移動手段を備えている請求項３または４に記
載のクラスター銃。
【請求項６】ターゲットを不活性ガスの流れ方向に移
動させる移動手段を備えている請求項１〜５のいずれか
１つに記載のクラスター銃。
【請求項７】ターゲットを不活性ガスの流れ方向を中
心として回転させる回転手段を備えている請求項１〜６
のいずれか１つに記載のクラスター銃。
【請求項８】ターゲットが、一端面を蒸発面とする不
活性ガス流れ方向にのびた丸棒状のものであり、クラスター生成本体が、同流れ方向貫通状保持孔を有す
るボディと、保持孔に他方の側からはめ入れられたホル
ダ受けとを備えており、ホルダ受けが、球面を一方の側に向けた半球体よりな
り、ホルダ受けに嵌合凹部が他方の側を向くように形成
され、凹部の底から球面の頂点に達するようにターゲッ
ト挿入孔が同流れ方向貫通状に形成され、ターゲットホルダーが、凹部にはめ入れられている筒体
と、筒体にはめ入れられかつ中空部を有する回転体と、
中空部にはめ入れられている摺動体とを備えており、中
空部の一端壁にターゲットが貫通させられ、摺動体にタ
ーゲットの他端部が連結され、ターゲット挿入孔にター
ゲットの一方側突出部が挿入されている、請求項１〜７
のいずれか１つに記載のクラスター銃。
【請求項９】凹部に対し筒体が着脱自在である請求項
８に記載のクラスター銃。
【請求項１０】クラスター生成本体が、保持孔に一方
の側からはめ入れられた反射板ブロックを備えており、反射板ブロックが、クラスター生成室を他端開口有底孔
とするように形成しており、ターゲット挿入孔の一端開
口にクラスター生成室の他端開口が相対させられてお
り、反射面が、クラスター生成室の底に形成されてお
り、反射面を貫通するようにクラスター導出孔が形成さ
れている請求項８または９に記載のクラスター銃。
【請求項１１】保持孔に対し反射板ブロックが着脱自
在である請求項１０に記載のクラスター銃。
【請求項１２】ボディに、レーザー光源から蒸発面に
向かわせるレーザーを通過させるレーザー導入孔が保持
孔周壁を内外に貫通するように形成され、不活性ガスの
流れ方向に関して、レーザー導入孔と対称となるように
覗き孔が形成されている請求項８〜１１のいずれか１つ
に記載のクラスター銃。