JP2005089793A - Method for manufacturing thin film, method for manufacturing wire rod with thin film, and vapor deposition apparatus with pulsed laser - Google Patents
Method for manufacturing thin film, method for manufacturing wire rod with thin film, and vapor deposition apparatus with pulsed laser Download PDFInfo
- Publication number
- JP2005089793A JP2005089793A JP2003322406A JP2003322406A JP2005089793A JP 2005089793 A JP2005089793 A JP 2005089793A JP 2003322406 A JP2003322406 A JP 2003322406A JP 2003322406 A JP2003322406 A JP 2003322406A JP 2005089793 A JP2005089793 A JP 2005089793A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- target
- thin film
- axis
- substrate
- taken
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
- C23C14/24—Vacuum evaporation
- C23C14/28—Vacuum evaporation by wave energy or particle radiation
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N60/00—Superconducting devices
- H10N60/01—Manufacture or treatment
- H10N60/0268—Manufacture or treatment of devices comprising copper oxide
- H10N60/0296—Processes for depositing or forming superconductor layers
- H10N60/0521—Processes for depositing or forming superconductor layers by pulsed laser deposition, e.g. laser sputtering; laser ablation
Abstract
Description
本発明はレーザ光を用いた気相蒸着法により基板上に超電導物質等の薄膜を形成する薄膜の製造方法に関するものである。 The present invention relates to a thin film manufacturing method for forming a thin film such as a superconducting material on a substrate by vapor deposition using laser light.
超電導素子や超電導線材として、基板上に超電導物質の薄膜を形成した構造のものが開発されている。このような超電導薄膜の形成は、各種のスパッタリング法、レーザアブレーション法、MBE法などが知られており、レーザ光を用いたパルスレーザ蒸着法(PLD法)もその一つである。たとえば非特許文献1では、高温超電導薄膜線材の製造方法としてのPLD法を示している。 Superconducting elements and superconducting wires have been developed that have a structure in which a thin film of a superconducting material is formed on a substrate. For forming such a superconducting thin film, various sputtering methods, laser ablation methods, MBE methods and the like are known, and a pulse laser deposition method (PLD method) using laser light is one of them. For example, Non-Patent Document 1 shows a PLD method as a method for manufacturing a high-temperature superconducting thin film wire.
PLD法の概要を図7にて説明する。パルスレーザ10からのレーザ光11はレンズ12により集光されて、超電導物質であるターゲット13にを照射される。ここでレーザ光はレンズ等の光学系によってターゲット上に集光され円形あるいは矩形に焦点を結ぶように構成されている。レーザ光の照射されたターゲット面ではレーザ光のエネルギーによってターゲット物質がプラズマ化して飛散し、プルーム14と呼ばれる発光部分が形成される。プルーム14はレーザ光の照射点を基点にターゲット物質面の法線方向を軸として回転させた略紡錘形状となる。薄膜を堆積させたい基板15をプルーム内部かプルーム先端付近に配置することにより、飛散粒子を基板上にエピタキシャルに成長させ、薄膜を形成することができる。
The outline of the PLD method will be described with reference to FIG.
このようなPLDではレーザ光の照射された部分のターゲット物質は消耗してゆくため、継続して薄膜製造を行うには順次新しいターゲット物質を供給する必要がある。そのため、ターゲット上でのレーザ光の照射点を順次ずらすようにレーザ光を走査したり、ターゲットを移動することが行われている。ターゲットの移動としては円筒状のターゲットを回転させる方法も考えられている。
従来の方法では薄膜を形成したい基板をたとえばプルーム先端付近に配置する。しかしプルームが紡錘形状であるように飛散粒子の密度や活性の程度等は場所により違っており、実用上均一な薄膜形成の可能な範囲(以下本願では「薄膜形成領域」と呼ぶ)は限られているため、プルームの大きさに比べて基板面積の大きい場合には均一な膜が得られない。大面積の基板上に薄膜を形成するには、基板を走査する方法があるが、ターゲットの走査および基板の走査は飛散する物質の量および堆積する物質の量の制御が困難で、均一な大面積の膜を形成することは非常に難しい。また、長尺の薄膜線材を製造する場合は、テープ上の基板を順次送り込むことで連続的に薄膜を形成することが行われるが、幅広の線材の形成は困難である。 In the conventional method, a substrate on which a thin film is to be formed is disposed, for example, near the plume tip. However, as the plume has a spindle shape, the density of scattered particles and the degree of activity vary depending on the location, and the range where practically uniform thin film formation is possible (hereinafter referred to as “thin film formation region” in this application) is limited. Therefore, a uniform film cannot be obtained when the substrate area is larger than the plume size. In order to form a thin film on a large-area substrate, there is a method of scanning the substrate. However, it is difficult to control the amount of material to be scattered and the amount of material to be deposited in the target scanning and the substrate scanning. It is very difficult to form an area film. In the case of producing a long thin film wire, a thin film is continuously formed by sequentially feeding substrates on a tape, but it is difficult to form a wide wire.
さらに、照射点を順次変更するためのターゲットの走査においても問題がある。走査しながらレーザ光を照射したターゲット表面は溝状になるため、次にその隣接部分にレーザ光を照射する場合には溝と溝が重ならないように照射しないと一定の飛散を生じることができない。よって走査においてはある程度の間隔をあけてゆく必要が生じ、ターゲットの全面を有効に使用することは困難である。 Further, there is a problem in the scanning of the target for sequentially changing the irradiation point. Since the surface of the target irradiated with laser light while scanning is in the form of a groove, if the next adjacent part is irradiated with the laser light, a certain amount of scattering cannot be produced unless the groove is overlapped with the groove. . Therefore, it is necessary to leave a certain interval in scanning, and it is difficult to effectively use the entire surface of the target.
上記の問題点を解消するために、レーザ光を拡げて照射することによって、ターゲットの広い面積の材料を同時に使用する事が考えられる。ビームを拡げて照射すれば、形成されるプルーム自体も拡がって形成され、結果として大面積の基板に同時にあるいは均一に薄膜を形成することが可能となる。 In order to solve the above problems, it is conceivable to simultaneously use a material having a large area of the target by spreading and irradiating the laser beam. When the beam is expanded and irradiated, the plume itself is also expanded, and as a result, a thin film can be formed simultaneously or uniformly on a large-area substrate.
このため、レーザ光をターゲットに照射してプラズマ化したターゲット物質を基板上に堆積させることにより基板上に薄膜を形成するパルスレーザ蒸着法において、当該レーザ光は当該ターゲット上においてライン状に集光されており、該ターゲット上の照射位置における該ライン状のレーザ光の中心に原点をとり長辺方向にZ軸、短辺方向にX軸、ターゲット面の法線方向にY軸をとった場合に、Z方向から見てY軸から正負45度の範囲に配置した当該基板上に薄膜を形成することを特徴とする薄膜の製造方法とした。 For this reason, in the pulsed laser deposition method in which a thin film is formed on a substrate by depositing a target material that has been turned into plasma by irradiating the target with laser light, the laser light is focused in a line on the target. When the origin is set at the center of the line-shaped laser beam at the irradiation position on the target and the Z axis is taken in the long side direction, the X axis is taken in the short side direction, and the Y axis is taken in the normal direction of the target surface. In addition, a thin film manufacturing method is characterized in that a thin film is formed on the substrate disposed in a range of 45 degrees from the Y axis when viewed from the Z direction.
これにより、従来に比べて薄膜形成領域を飛躍的に広く確保することができ、薄膜製造の効率を向上することが可能である。また、ターゲット面を効率良く利用できる。 As a result, the thin film formation region can be remarkably widened as compared with the conventional case, and the efficiency of thin film production can be improved. Moreover, the target surface can be used efficiently.
ここでライン状とは、レーザ光がターゲット上の照射部分において短辺と長辺を有する略長方形の照射範囲であることをいい、楕円に近い形状であっても良い。レーザ光の照射方向に短辺、照射方向と直交する方向に長辺を有することが均等なプルーム形成の点で好ましい。 Here, the line shape means a substantially rectangular irradiation range having a short side and a long side in the irradiated portion on the target, and may be a shape close to an ellipse. It is preferable in terms of uniform plume formation to have a short side in the laser light irradiation direction and a long side in a direction orthogonal to the irradiation direction.
さらに、第2の課題解決手段は、レーザ光照射によってターゲットがプラズマ化して飛散することによりターゲット面上部に生じるプルームの、先端位置高さに基板を配置することとした。これにより比較的特性の良い薄膜が効率良く形成できる点で好ましい。 Further, the second problem solving means is to arrange the substrate at the tip position height of the plume generated in the upper part of the target surface when the target is turned into plasma by laser irradiation and scattered. This is preferable in that a thin film having relatively good characteristics can be formed efficiently.
また、第3の課題解決手段として、高温超電導薄膜線材を製造する場合には、基板としての線材(「線材基板」と呼ぶ。)を薄膜形成領域に順次送り込むことで連続的に線材基板上に薄膜を形成することが行われるが、上記のライン状のレーザ光照射を用いた製造方法においては、薄膜形成領域が広く確保できることを利用して、線材基板を複数同時に薄膜形成領域に送り込むことを特徴とする薄膜線材の製造方法とした。 As a third problem solving means, when a high-temperature superconducting thin film wire is manufactured, a wire rod (referred to as a “wire substrate”) as a substrate is successively fed into the thin film formation region to continuously form the substrate on the wire substrate. Although a thin film is formed, in the manufacturing method using the above-mentioned line-shaped laser light irradiation, a plurality of wire substrate substrates can be simultaneously fed into the thin film forming area by utilizing the fact that a thin film forming area can be secured widely. It was set as the manufacturing method of the thin film wire characterized.
これは薄膜形成領域が広く得られることに伴うものであり、薄膜線材の製造能力の向上、すなわち製造の時間短縮あるいは大量生産によるコスト削減に効果がある。 This is due to the fact that a thin film forming region is widely obtained, and is effective in improving the manufacturing capability of the thin film wire, that is, in reducing the manufacturing time or in mass production.
さらにこの応用として、第4の課題解決手段は、送り込まれる複数の線材は別個の線材ではなく、同一の線材を繰り返し送り込むことで、形成される薄膜の膜厚を厚く形成することができる。 In addition, as a fourth application, the fourth problem solving means can form a thick thin film by repeatedly feeding the same wire, not the plurality of wires to be fed, as separate wires.
これにより、同一の基板上に繰り返し薄膜形成を行うことで、厚膜を形成することができるため、超伝導線材のように膜の厚さに応じて通電できる電流を大きくすることが可能な用途においては製造効率を飛躍的に向上させることができる。 As a result, a thick film can be formed by repeatedly forming a thin film on the same substrate, so that the current that can be applied according to the thickness of the film, such as a superconducting wire, can be increased. The production efficiency can be dramatically improved.
以上は、製造方法に関して説明したが、パルスレーザ蒸着装置自体を上記の方法が可能なように構成することにより、当該装置を使用した薄膜および薄膜線材の製造を行うことができるのである。 Although the above has described the manufacturing method, the thin film and the thin film wire using the apparatus can be manufactured by configuring the pulse laser deposition apparatus itself so that the above method is possible.
上記のようなライン状のレーザ光を用いることによって超電導薄膜等の薄膜を基板上に形成する場合に、従来よりも広い面積に同時に、より均一な薄膜を作成することが容易になる。また、ターゲットを幅広く利用することにより、ターゲット上のレーザ光走査においてターゲット面を無駄なく利用することができ、効率的な製造が可能である。よって、いわゆる一般にRE123系と呼ばれるような希土類系の高温超電導薄膜素子や線材を製造する場合に、大面積の高温超電導薄膜素子や幅広の高温超電導薄膜線材を製造することができる点で特に効果的である。さらには、幅の狭い線材の製造においても、複数本の線材を同時に成膜することができる点で、製造時間の短縮等によるコスト低減においても特段の効果がある。また、同一の線材を繰り返し成膜することで膜厚の厚い薄膜線材を効率よく製造することが可能である。 When a thin film such as a superconducting thin film is formed on a substrate by using the above-described line-shaped laser light, it becomes easy to form a more uniform thin film simultaneously with a larger area than in the past. In addition, by using the target widely, the target surface can be used without waste in laser light scanning on the target, and efficient production is possible. Therefore, when manufacturing a rare earth-based high-temperature superconducting thin film element or wire generally called RE123, it is particularly effective in that a large-area high-temperature superconducting thin-film element or a wide high-temperature superconducting thin-film wire can be manufactured. It is. Furthermore, even in the manufacture of a narrow wire, a plurality of wires can be formed at the same time, so that there is a special effect in reducing the cost by shortening the manufacturing time. In addition, a thin film wire having a large thickness can be efficiently manufactured by repeatedly forming the same wire.
本発明者は、このような目的でレーザ光をライン状に拡げて照射し、ライン状に拡がったプルームを形成して幅の広い領域に成膜を行う技術を開発した。その中で、本発明者はレーザ光をライン状に拡げて平面ターゲットに照射することで形成されるプルームが、一点照射の場合に形成される紡錘形状のプルームを単に横に引き延ばした形状ではなく、特異な形状に形成されることに着目した。すなわち、レーザ光照射範囲の形状を略矩形として、照射範囲の中心に原点をとり、長辺方向にZ軸、短辺方向にX軸、ターゲット面の法線方向にY軸をとった場合に、ライン状に照射されたターゲットから生じるプルームは、Z軸方向からX−Y平面を見た場合に原点からの拡がりが点照射の場合よりも拡がっており、薄膜形成領域が広くとれるのである。 The inventor has developed a technique for forming a plume that expands in a line to form a plume that expands in a line and forms a film in a wide region. Among them, the present inventor does not have a plume that is formed by spreading laser light in a line shape and irradiating a planar target with a spindle-shaped plume formed in the case of single point irradiation. Focused on the formation of a unique shape. That is, when the shape of the laser beam irradiation range is substantially rectangular, the origin is at the center of the irradiation range, the Z axis is in the long side direction, the X axis is in the short side direction, and the Y axis is in the normal direction of the target surface In the plume generated from the target irradiated in a line shape, when viewed in the XY plane from the Z-axis direction, the spread from the origin is larger than that in the case of point irradiation, and the thin film formation region can be widened.
この様子を図1にて説明する。図1(a)は従来の点照射の場合、図1(b)はライン照射の場合である。それぞれにおいて、ターゲット21,31にレーザ光23,33を照射して生じたプルーム22,32を表す。図の(上面)は形成されるプルームをY軸方向からX−Z平面に見た形状を示す上面図、(側面)はプルームをZ軸方向からX−Y平面に見た形状を示す側面図、(ビーム)は照射点でのレーザ光の形状を示す図であり、それぞれ違いの説明のため概略形状として模式的に表している。図1(a)の点照射ではレーザ光が正方形に近い矩形状で1点に照射され、生じるプルームはY軸を中心とした紡錘形状である。よって、上面図では略円形となる。本発明にかかる図1(b)のライン照射では、レーザ光はライン状に照射される。ここでライン状とは、照射範囲のZ軸方向の幅(長辺)bとX軸方向の幅(短辺)aの比b/aが4以上のもの、好ましくは6以上のものであるとする。レーザ光33は側面図におけるθが30度以上の角度で照射される。図1(a)のプルーム22に比べて図1(b)のプルーム32は、Y軸からの拡がり角αが大きく、プルーム上部先端が平坦になっているという2つの特徴を持つことが側面図に示されている。もちろん上面図でのZ軸方向には照射範囲をbに延ばしたことに伴ってプルーム範囲が拡がっている。したがって、図1(b)から、薄膜形成領域がZ軸方向に拡がっているだけでなく、X軸方向にも拡がっているのである。結果として、側面図においてのY軸から左右に45度の範囲に基板をおくことによって、基板上にほぼ均一な成膜が可能となるのである。したがって点照射の場合に比べて、Z方向のみならずX方向にも薄膜形成領域を広くとることができ、大面積の成膜が可能となる。
This will be described with reference to FIG. FIG. 1A shows the case of conventional point irradiation, and FIG. 1B shows the case of line irradiation. In each case,
ライン状のレーザ光の形成方法例を図2に示す。図2はレーザ光をターゲット状に照射する光学系の構成を上面図と側面図によって示している。使用するパルスレーザ装置の出力40が矩形状のビーム(矩形ビーム)であるとする。このようなビームを単一の凸レンズにて集光すると、矩形ビームの縦横の拡がりが異なること等の要因により、いわゆる焦点ぼけが生じやすい。また、縦横比を任意に変更して所望の形状に集光することはできない。そこで、かかるビームを2枚のシリンドリカルレンズ42,43によってターゲット状に集光する。シリンドリカルレンズ43は、上面図で見る方向においてビーム40を集光し、側面図で見る方向においては集光しない。一方、シリンドリカルレンズ42は側面図で見る方向においてビーム40を集光し、上面図で見る方向においては集光しない。この2枚の組み合わせにおいて、それぞれのレンズの焦点距離、すなわち集光の角度を任意に選択することによって、矩形ビームの縦横を個別に集光し、ターゲット上での所望のビーム形状、すなわち照射位置での幅(図1におけるaとb)を作り出すことができるのである。ここで、パルスレーザから出力されるビーム形状が略円形の場合には、ターゲット上でのライン状ビームは楕円形状となるが、この場合には楕円の長径をb、短径をaとして図1に示される長方形のライン状と同等に扱うことができる。
An example of a method for forming a line-shaped laser beam is shown in FIG. FIG. 2 shows a configuration of an optical system for irradiating a laser beam in a target shape with a top view and a side view. Assume that the
さらに任意の集光を行う手段として、凹レンズと凸レンズを組み合わせることが可能である。図4はその構成を説明する図であり、矩形ビームのいずれか一方向を見たものである。レーザ光50は一旦凹レンズ51によって拡げられ、その後に凸レンズ52によって集光されてターゲット53に照射される。こうすることによって、集光の幅を変えることができるだけでなく、レンズからターゲットまでの距離も任意に設計することが可能となる。
Furthermore, a concave lens and a convex lens can be combined as a means for performing arbitrary light collection. FIG. 4 is a diagram for explaining the configuration, and shows one direction of the rectangular beam. The
図5はその応用を示したものである。図5において、ターゲット65は真空容器66に配置されている。パルスレーザ装置は真空容器外におかれるため、レーザ光は真空容器66に設けられた入射窓61を通して照射される必要がある。ここで、従来の集光方法であれば、容器の大きさと集光の度合いによっては図5(a)のように、真空容器内にレンズ62を配置する必要があった。しかし、図4にて説明したような光学系を使用することで、焦点距離を適切に設計することで、図5(b)のように凹レンズ63と凸レンズ64の組み合わせレンズ光学系を真空容器外に配置してターゲット上に集光することが容易となる。レンズの選択等の光学系設計は真空容器の大きさ、レーザ光のサイズ、使用可能なレンズの焦点距離、所望のターゲット上での集光サイズなどの条件から適切なものを選択すればよく、特に限定されるものではない。
FIG. 5 shows the application. In FIG. 5, the
図6は、本発明により薄膜線材を製造する方法を示したものである。レーザ光および光学系などは図示せず、複数の線材を薄膜形成領域に送り込む構成のみを説明する。図6において斜線で示される領域がターゲット71上部に生じた薄膜形成領域を表している。図の左側から送り込まれた線材基板70は薄膜形成領域を通過し、基板上に薄膜が形成される。当該線材基板は2つのローラ72,73により構成される送り機構によって、再び薄膜形成領域に送り込まれ、二度目の薄膜形成を行う。同様に三度目以降(図では4度目まで)の薄膜形成を繰り返した後、図の右側に送り出されるのである。このよう、一つのターゲットから生じる同一の薄膜形成領域に同一の線材基板を複数回送り込み、複数回の薄膜形成を繰り返すことで、効率よく膜厚の厚い薄膜が形成可能である。これは従来の製造方法に比べて飛躍的に薄膜形成領域を拡大することができる本発明において特に有効である。
FIG. 6 shows a method of manufacturing a thin film wire according to the present invention. Only a configuration in which a plurality of wires are fed into the thin film formation region will be described without showing a laser beam and an optical system. In FIG. 6, a region indicated by diagonal lines represents a thin film formation region generated on the
この構成とは別に、複数の線材基板を同一の薄膜形成領域に平行して送り込むこともできる。その場合は複数同時製造による効率的な製造、それによる低コストの製造が可能となる。 Apart from this configuration, a plurality of wire substrates can be fed in parallel to the same thin film formation region. In that case, efficient production by multiple simultaneous production and low-cost production by it are possible.
図3により本願発明を実施した実験例を説明する。図3(b)は本願発明の実施、図3(a)は比較のための従来例の実施を示す。基本的な装置構成は従来例として説明した図6の通りであり、以下それぞれの内容を示す。 An experimental example in which the present invention is implemented will be described with reference to FIG. FIG. 3B shows the implementation of the present invention, and FIG. 3A shows the implementation of a conventional example for comparison. The basic apparatus configuration is as shown in FIG. 6 described as a conventional example, and the contents of each are shown below.
[比較例]パルスレーザとしてKr−Fエキシマレーザを使用した。レーザ出力は40mm×15mmの矩形であり、レンズによりターゲット面上に6mm×4mmに集光した。高温超伝導物質としてのHoBCO(HoBa2Cu3Ox)ターゲットにレーザ光をエネルギー20W,エネルギー密度3J/cm2で照射して、アルミン酸ランタン基板上にHoBCO膜を形成した。ここで膜厚0.5μmになるように成膜時間を調整した。このとき生じるプルームの形状は図1(a)のようになり、プルーム先端の高さはY軸(法線)上でターゲットから80mm、Y軸40mm高さ位置でのプルーム半径は20mm(幅40mm)であった。
[Comparative Example] A Kr-F excimer laser was used as a pulse laser. The laser output was a rectangle of 40 mm × 15 mm, and was condensed to 6 mm × 4 mm on the target surface by a lens. A HoBCO (HoBa 2 Cu 3 O x ) target as a high-temperature superconductive material was irradiated with laser light at an energy of 20 W and an energy density of 3 J / cm 2 to form a HoBCO film on a lanthanum aluminate substrate. Here, the film formation time was adjusted so that the film thickness was 0.5 μm. The shape of the plume generated at this time is as shown in FIG. 1A. The height of the plume tip is 80 mm from the target on the Y axis (normal line), and the plume radius at the
ここで、図3(a)にa0からa7で示すようにプルーム先端高さでのX軸方向およびY軸上に測定点をとり、それぞれの場所に基板をおいて成膜した超電導薄膜の臨界電流密度を測定した結果が表1である。Y軸上ではプルーム内部に比べてプルーム先端部の方が良好な特性の薄膜が形成できており、プルーム先端高さではおよそ半径4cmの範囲で良好な特性の薄膜が得られていることがわかる。
[実施例]パルスレーザとしてKr−Fエキシマレーザを使用した。レーザ出力は40mm×15mmの矩形であり、シリンドリカルレンズ2枚によりターゲット面上に0.6mm×40mmに集光した。HoBCO(HoBa2Cu3Ox)ターゲットにレーザ光をエネルギー20W,エネルギー密度3J/cm2、角度45度で照射して、アルミン酸ランタン基板上にHoBCO膜を、膜厚0.5μmになるように成膜時間を調整して形成した。このとき生じるプルームの形状は図1(b)のようになり、プルーム先端のY軸(法線)上の位置はターゲットから60mmで、先端はX軸方向に略平坦に拡がりを持ち、そのX軸方向の幅は約60mmであった。 [Example] A Kr-F excimer laser was used as a pulse laser. The laser output was a rectangle of 40 mm × 15 mm, and was condensed to 0.6 mm × 40 mm on the target surface by two cylindrical lenses. A HoBCO (HoBa 2 Cu 3 O x ) target is irradiated with laser light at an energy of 20 W, an energy density of 3 J / cm 2 , and an angle of 45 degrees so that the HoBCO film has a thickness of 0.5 μm on the lanthanum aluminate substrate. The film formation time was adjusted. The shape of the plume generated at this time is as shown in FIG. 1B. The position of the plume tip on the Y axis (normal line) is 60 mm from the target, and the tip has a substantially flat extension in the X axis direction. The axial width was about 60 mm.
ここで、図3(b)にb0からb8で示すようにプルーム先端高さでのX軸方向に測定点をとり、それぞれの場所に基板をおいて成膜した超電導薄膜の臨界電流密度を測定した結果が表2である。比較例に比べて良好な特性の薄膜が得られる範囲が拡がっていることがわかる。すなわち、比較例でのプルーム先端位置での成膜に相当するレベルを良好な成膜と考えた場合、実施例ではX方向位置60mmであるb6の点までの広い範囲で良好な成膜ができている。これは、プルーム先端高さ位置での高さと同等の幅の範囲、あるいは照射点を基準に法線から±45度の範囲での成膜が適していることを示している。当該プルームはZ軸方向にはレーザ光照射幅である40mm+プルーム拡がりである両側各20mmの80mmの範囲で良好な成膜ができる。従って、薄膜形成領域は面積として4800mm2におよぶ。これは比較例での半径40mmの範囲、すなわち約1200mm2の範囲に比べ約4倍にも拡がっている。
10 パルスレーザ
11,23,33,40,50,60 レーザ光
12 レンズ
13,21,31,41,53,65,71 ターゲット
14,22,32 プルーム
15 基板
42,43 シリンドリカルレンズ
51,63 凹レンズ
52,64 凸レンズ
61 入射窓
66 真空容器
70 線材基板
72,73 ローラ
10
Claims (7)
当該レーザ光は当該ターゲット上においてライン状に集光されており、
該ターゲット上の照射位置における該ライン状のレーザ光の中心に原点をとり長辺方向にZ軸、短辺方向にX軸、ターゲット面の法線方向にY軸をとった場合に、Z方向から見てY軸から正負45度の範囲の薄膜形成領域に当該基板を配置すること
を特徴とする薄膜の製造方法。 In a pulsed laser deposition method in which a thin film is formed on a substrate by depositing a target material that has been turned into plasma by irradiating the target with laser light.
The laser beam is collected in a line on the target,
When the origin is set at the center of the line-shaped laser beam at the irradiation position on the target and the Z axis is taken in the long side direction, the X axis is taken in the short side direction, and the Y axis is taken in the normal direction of the target surface, the Z direction A method for producing a thin film, comprising: arranging the substrate in a thin film forming region in a range of 45 degrees from the Y axis as viewed from the Y axis.
当該レーザ光は当該ターゲット上においてライン状に集光されており、
該ターゲット上の照射位置における該ライン状のレーザ光の中心に原点をとり長辺方向にZ軸、短辺方向にX軸、ターゲット面の法線方向にY軸をとった場合に、Z方向から見てY軸から正負45度の範囲の薄膜形成領域に、
線材状の基板を複数本並行して送り込むことを特徴とする薄膜線材の製造方法。 In a pulsed laser deposition method in which a thin film is formed on a substrate by depositing a target material that has been turned into plasma by irradiating the target with laser light.
The laser beam is collected in a line on the target,
When the origin is set at the center of the line-shaped laser beam at the irradiation position on the target and the Z axis is taken in the long side direction, the X axis is taken in the short side direction, and the Y axis is taken in the normal direction of the target surface, the Z direction From the Y axis to the thin film formation region in the range of 45 degrees positive and negative,
A method of manufacturing a thin film wire, comprising feeding a plurality of wire-like substrates in parallel.
当該レーザ光は当該ターゲット上においてライン状に集光されており、
該ターゲット上の照射位置における該ライン状のレーザ光の中心に原点をとり長辺方向にZ軸、短辺方向にX軸、ターゲット面の法線方向にY軸をとった場合に、Z方向から見てY軸から正負45度の範囲の薄膜形成領域に、
線材状の基板を複数回繰り返して送り込むことを特徴とする薄膜線材の製造方法。 In a pulsed laser deposition method in which a thin film is formed on a substrate by depositing a target material that has been turned into plasma by irradiating the target with laser light.
The laser beam is collected in a line on the target,
When the origin is set at the center of the line-shaped laser beam at the irradiation position on the target and the Z axis is taken in the long side direction, the X axis is taken in the short side direction, and the Y axis is taken in the normal direction of the target surface, the Z direction From the Y axis to the thin film formation region in the range of 45 degrees positive and negative,
A method for producing a thin film wire, characterized in that a wire-like substrate is repeatedly sent in multiple times.
当該レーザ光を当該ターゲット上においてライン状に集光する手段を具え、
該ターゲット上の照射位置における該ライン状のレーザ光の中心に原点をとり長辺方向にZ軸、短辺方向にX軸、ターゲット面の法線方向にY軸をとった場合に、Z方向から見てY軸から正負45度の範囲の薄膜形成領域に当該基板が配置されていること
を特徴とするパルスレーザ蒸着装置。 In a pulse laser deposition apparatus for forming a thin film on a substrate by depositing a target material that has been converted into plasma by irradiating the target with laser light,
Means for condensing the laser beam in a line on the target;
When the origin is set at the center of the line-shaped laser beam at the irradiation position on the target and the Z axis is taken in the long side direction, the X axis is taken in the short side direction, and the Y axis is taken in the normal direction of the target surface, the Z direction A pulse laser deposition apparatus, wherein the substrate is disposed in a thin film forming region in a range of 45 degrees positive and negative from the Y axis as viewed from the top.
当該レーザ光を当該ターゲット上においてライン状に集光する手段を具え、
該ターゲット上の照射位置における該ライン状のレーザ光の中心に原点をとり長辺方向にZ軸、短辺方向にX軸、ターゲット面の法線方向にY軸をとった場合に、Z方向から見てY軸から正負45度の範囲の薄膜形成領域に、
線材状の基板を複数本並行して送り込む手段を具えることを特徴とするパルスレーザ蒸着装置。 In a pulsed laser deposition apparatus that forms a thin film on a substrate by depositing on the substrate a target material that has been turned into plasma by irradiating the target with laser light,
Means for condensing the laser beam in a line on the target;
When the origin is set at the center of the line-shaped laser beam at the irradiation position on the target and the Z axis is taken in the long side direction, the X axis is taken in the short side direction, and the Y axis is taken in the normal direction of the target surface, the Z direction From the Y axis to the thin film formation region in the range of 45 degrees positive and negative,
A pulse laser deposition apparatus comprising means for feeding a plurality of wire-like substrates in parallel.
当該レーザ光を当該ターゲット上においてライン状に集光する手段を具え、
該ターゲット上の照射位置における該ライン状のレーザ光の中心に原点をとり長辺方向にZ軸、短辺方向にX軸、ターゲット面の法線方向にY軸をとった場合に、Z方向から見てY軸から正負45度の範囲の薄膜形成領域に、
線材状の基板を複数回繰り返して送り込む手段を具えることを特徴とするパルスレーザ蒸着装置。 In a pulsed laser deposition apparatus that forms a thin film on a substrate by depositing on the substrate a target material that has been turned into plasma by irradiating the target with laser light,
Means for condensing the laser beam in a line on the target;
When the origin is set at the center of the line-shaped laser beam at the irradiation position on the target and the Z axis is taken in the long side direction, the X axis is taken in the short side direction, and the Y axis is taken in the normal direction of the target surface, the Z direction From the Y axis to the thin film formation region in the range of 45 degrees positive and negative,
A pulse laser vapor deposition apparatus comprising means for repeatedly feeding a wire-like substrate a plurality of times.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003322406A JP2005089793A (en) | 2003-09-16 | 2003-09-16 | Method for manufacturing thin film, method for manufacturing wire rod with thin film, and vapor deposition apparatus with pulsed laser |
PCT/JP2004/011680 WO2005028696A1 (en) | 2003-09-16 | 2004-08-06 | Production method for thin film and production method for thin film wire and pulse laser vapor deposition device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003322406A JP2005089793A (en) | 2003-09-16 | 2003-09-16 | Method for manufacturing thin film, method for manufacturing wire rod with thin film, and vapor deposition apparatus with pulsed laser |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2005089793A true JP2005089793A (en) | 2005-04-07 |
Family
ID=34372696
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2003322406A Pending JP2005089793A (en) | 2003-09-16 | 2003-09-16 | Method for manufacturing thin film, method for manufacturing wire rod with thin film, and vapor deposition apparatus with pulsed laser |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2005089793A (en) |
WO (1) | WO2005028696A1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE112008002463T5 (en) | 2007-09-14 | 2010-09-16 | International Superconductivity Technology Center, The Juridical Foundation | RE123-based oxide superconductor and process for its production |
JP2011060668A (en) * | 2009-09-11 | 2011-03-24 | Fujikura Ltd | Manufacturing method of long oxide superconductor by laser vapor deposition method |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FI126769B (en) | 2014-12-23 | 2017-05-15 | Picodeon Ltd Oy | Lighthouse type scanner with rotating mirror and annular focus |
EP4097271A1 (en) * | 2020-04-09 | 2022-12-07 | Max-Planck-Gesellschaft zur Förderung der Wissenschaften e.V. | Thermal laser evaporation system and method of providing a thermal laser beam at a source |
Family Cites Families (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DD252009A1 (en) * | 1986-08-07 | 1987-12-02 | Ardenne Forschungsinst | DEVICE FOR STEAMING THE WIRE |
DE3914476C1 (en) * | 1989-05-02 | 1990-06-21 | Forschungszentrum Juelich Gmbh, 5170 Juelich, De | |
JPH03104861A (en) * | 1989-05-26 | 1991-05-01 | Rockwell Internatl Corp | Device for use in laser abrasion |
JP3168579B2 (en) * | 1990-11-20 | 2001-05-21 | 松下電器産業株式会社 | Laser ablation equipment |
JP3245999B2 (en) * | 1992-10-22 | 2002-01-15 | 石川島播磨重工業株式会社 | Continuous wire coating equipment |
JP3255469B2 (en) * | 1992-11-30 | 2002-02-12 | 三菱電機株式会社 | Laser thin film forming equipment |
JPH10229053A (en) * | 1997-02-18 | 1998-08-25 | Toshiba Corp | Method and apparatus for burying and semiconductor device manufacturing apparatus |
JP2002012965A (en) * | 2000-06-29 | 2002-01-15 | Sumitomo Electric Ind Ltd | Method and target for laser vapor deposition |
-
2003
- 2003-09-16 JP JP2003322406A patent/JP2005089793A/en active Pending
-
2004
- 2004-08-06 WO PCT/JP2004/011680 patent/WO2005028696A1/en active Application Filing
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE112008002463T5 (en) | 2007-09-14 | 2010-09-16 | International Superconductivity Technology Center, The Juridical Foundation | RE123-based oxide superconductor and process for its production |
JP2011060668A (en) * | 2009-09-11 | 2011-03-24 | Fujikura Ltd | Manufacturing method of long oxide superconductor by laser vapor deposition method |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2005028696A1 (en) | 2005-03-31 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP7125678B2 (en) | Evaporation mask, organic EL substrate manufacturing method, and organic EL substrate | |
CN102233485B (en) | Destination object processing method and destination object treating apparatus | |
CN1200320C (en) | Process and mask projection system for laser crystallization processing of semiconductor film regions on substrate | |
CN101595572B (en) | System and method for deliverying laser beam and laser lift-off method using the same | |
JP2014041924A (en) | Method for cutting workpiece | |
JP2014041925A (en) | Method for cutting workpiece | |
US10515832B2 (en) | Laser processing apparatus and method for manufacturing the same | |
WO2014030520A1 (en) | Workpiece cutting method | |
WO2012165903A2 (en) | Semiconductor light-emitting device, method for manufacturing same, and semiconductor light-emitting device package and laser-processing apparatus comprising same | |
KR102417323B1 (en) | Partial shield processing method for semiconductor member | |
DE102007009924A1 (en) | Continuous coating apparatus comprises vacuum chamber containing PVD unit for coating surface of substrate and laser crystallization system which illuminates section being coated | |
JP2011060668A (en) | Manufacturing method of long oxide superconductor by laser vapor deposition method | |
US6037313A (en) | Method and apparatus for depositing superconducting layer onto the substrate surface via off-axis laser ablation | |
TW201414000A (en) | Selective and/or faster removal of a coating from an underlying layer, and solar cell applications thereof | |
JP2010194560A (en) | Laser machining method of solar battery panel | |
JP5306374B2 (en) | Laser processing apparatus, laser processing method, and method for manufacturing photovoltaic device | |
US8021913B2 (en) | Method and apparatus for forming the separating lines of a photovoltaic module with series-connected cells | |
JP2005089793A (en) | Method for manufacturing thin film, method for manufacturing wire rod with thin film, and vapor deposition apparatus with pulsed laser | |
CN211840637U (en) | Device for cutting pi net plate by laser imaging method | |
EP2297792A2 (en) | Solar cell chips with new geometry and method for the production thereof | |
US9024233B2 (en) | Side edge cleaning methods and apparatus for thin film photovoltaic devices | |
US20040096580A1 (en) | Film forming method and film forming device | |
JP2001140059A (en) | Film deposition method by laser evaporation | |
US9536696B1 (en) | Microstructured surface with low work function | |
EP0526331B1 (en) | Method for preparing a superconducting thin film of compound oxide |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
RD07 | Notification of extinguishment of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7427 Effective date: 20060421 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20060515 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20090602 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20091027 |