JP2709233B2 - レーザ蒸着膜作製装置 - Google Patents
レーザ蒸着膜作製装置Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、レーザ蒸着法により平
滑膜を得るためのレーザ蒸着膜作製装置に関するもので
ある。
滑膜を得るためのレーザ蒸着膜作製装置に関するもので
ある。
【０００２】
【従来の技術】１９８６年に発見されたＬａ1-x Ｍx Ｃ
ｕＯ4-y （Ｍ：Ｓｒ、Ｂａ、０＜ｘ＜１）は、超伝導転
移温度が３０〜４０Ｋと従来の金属超伝導体のＴｃと比
較して著しく高いことから、酸化物超伝導体の探索が進
められ、Ｔｃ〜９０Ｋを有するＬｎＢａ2 Ｃｕ3 Ｏ7-y
酸化物超伝導体（Ｌｕ：Ｙおよびランタニド元素）、Ｔ
ｃ〜１１０Ｋを有するＢｉＳｒＣａＣｕＯx 系酸化物超
伝導体、Ｔｃ〜１２０Ｋを有するＴｌＢａＣａＣｕＯx
系酸化物超伝導体の発見が相次いだ。これらの新しい、
いわゆる高温超伝導体の出現とともに、エレクトロニク
スデバイスの応用にむけて、上にあげた高温超伝導体薄
膜の研究が活発化した。超伝導薄膜の作製方法の一つに
レーザ蒸着法がある。このレーザ蒸着法に付いて図３を
もって説明する。
ｕＯ4-y （Ｍ：Ｓｒ、Ｂａ、０＜ｘ＜１）は、超伝導転
移温度が３０〜４０Ｋと従来の金属超伝導体のＴｃと比
較して著しく高いことから、酸化物超伝導体の探索が進
められ、Ｔｃ〜９０Ｋを有するＬｎＢａ2 Ｃｕ3 Ｏ7-y
酸化物超伝導体（Ｌｕ：Ｙおよびランタニド元素）、Ｔ
ｃ〜１１０Ｋを有するＢｉＳｒＣａＣｕＯx 系酸化物超
伝導体、Ｔｃ〜１２０Ｋを有するＴｌＢａＣａＣｕＯx
系酸化物超伝導体の発見が相次いだ。これらの新しい、
いわゆる高温超伝導体の出現とともに、エレクトロニク
スデバイスの応用にむけて、上にあげた高温超伝導体薄
膜の研究が活発化した。超伝導薄膜の作製方法の一つに
レーザ蒸着法がある。このレーザ蒸着法に付いて図３を
もって説明する。
【０００３】図中、１はレーザ光、３はターゲット、５
は基板、６は雰囲気の酸素分子、１０はレンズ、１１は
蒸着チャンバー、１２はビューポート、１３は基板ヒー
タである。例えば、レーザ光１としてエキシマレーザ光
をレンズ１０で集光し、蒸着チャンバー１１のビューポ
ート１２を通して、例えば、ＹＢａ2 Ｃｕ3 Ｏx 燒結体
のターゲット３に照射する。照射されたターゲット３の
一部はレーザ光１により励起されて、酸素分子６中でプ
ラズマ化し、対向する基板ヒータ１３上で熱せられてい
る基板５上に堆積される。これにより超伝導薄膜を得
る。このレーザ蒸着法は、高酸素圧力中で蒸着が可能、
かつ薄膜の組成がターゲット組成からズレないという特
徴があり、容易に高超伝導転移温度を持つ超伝導薄膜が
実現できるという利点を有する。
は基板、６は雰囲気の酸素分子、１０はレンズ、１１は
蒸着チャンバー、１２はビューポート、１３は基板ヒー
タである。例えば、レーザ光１としてエキシマレーザ光
をレンズ１０で集光し、蒸着チャンバー１１のビューポ
ート１２を通して、例えば、ＹＢａ2 Ｃｕ3 Ｏx 燒結体
のターゲット３に照射する。照射されたターゲット３の
一部はレーザ光１により励起されて、酸素分子６中でプ
ラズマ化し、対向する基板ヒータ１３上で熱せられてい
る基板５上に堆積される。これにより超伝導薄膜を得
る。このレーザ蒸着法は、高酸素圧力中で蒸着が可能、
かつ薄膜の組成がターゲット組成からズレないという特
徴があり、容易に高超伝導転移温度を持つ超伝導薄膜が
実現できるという利点を有する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、レーザ
蒸着法には、レーザ光１の照射によりターゲット３から
発生した直径１μｍぐらいの粒が薄膜上に付着するとい
う欠点がある。この粒は、ターゲット３に高エネルギー
のレーザ光１が照射されたために、ターゲット３の被照
射部の一部が融け、この溶融物が飛散して基板５上に到
達した結果、形成されることを本発明者は初めて解析し
た。この粒は、下部超伝導薄膜，絶縁膜，上部超伝導薄
膜からなる超伝導接合を作製する場合には、下部超伝導
薄膜上に発生した粒が絶縁膜作製時に絶縁膜を突き抜け
て上部電極部分にまで達する。このような接合の場合、
動作時に電流がこの粒を通って漏れ、接合としての機能
を全く果たさないという致命的な問題点があった。
蒸着法には、レーザ光１の照射によりターゲット３から
発生した直径１μｍぐらいの粒が薄膜上に付着するとい
う欠点がある。この粒は、ターゲット３に高エネルギー
のレーザ光１が照射されたために、ターゲット３の被照
射部の一部が融け、この溶融物が飛散して基板５上に到
達した結果、形成されることを本発明者は初めて解析し
た。この粒は、下部超伝導薄膜，絶縁膜，上部超伝導薄
膜からなる超伝導接合を作製する場合には、下部超伝導
薄膜上に発生した粒が絶縁膜作製時に絶縁膜を突き抜け
て上部電極部分にまで達する。このような接合の場合、
動作時に電流がこの粒を通って漏れ、接合としての機能
を全く果たさないという致命的な問題点があった。
【０００５】本発明は、レーザ蒸着法における平滑膜を
容易に得ることができるレーザ蒸着膜作成装置を提供す
ることを目的とする。
容易に得ることができるレーザ蒸着膜作成装置を提供す
ることを目的とする。
【０００６】本発明では、レーザ蒸着法において、レー
ザ光のターゲット上の焦点から直接基板が見えない位置
に障害物を設置することを最も主要な特徴とする。従来
の作製技術では、ターゲットから発生した粒の原因とな
るターゲットの融けた液滴が基板まで到達する点が異な
る。
ザ光のターゲット上の焦点から直接基板が見えない位置
に障害物を設置することを最も主要な特徴とする。従来
の作製技術では、ターゲットから発生した粒の原因とな
るターゲットの融けた液滴が基板まで到達する点が異な
る。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明にかかるレーザ蒸
着膜作製装置は、収束したレーザ光をターゲットに照射
してプラズマ化し、基板上に堆積させるレーザ蒸着膜作
製装置において、ＹＢａ ２ Ｃｕ ３ Ｏ ｘ からなるターゲッ
トを装着する手段と、堆積室の圧力を０．１Ｔｏｒｒ以
上に保つ手段とを備え、レーザ光のターゲット上の焦点
と基板との間に焦点から基板が直接光学的に見えないよ
うにする大きさで、かつ前記ターゲットの溶融により発
生するプラズマを通さない障害物を配置したものであ
る。また、収束したレーザ光をターゲットに照射してプ
ラズマ化し、基板上に堆積させるレーザ蒸着膜作製装置
において、ＹＢａ ２ ＣＵ ３ Ｏ ｘ からなるターゲットを装
着する手段と、堆積室の圧力を０．１Ｔｏｒｒ以上に保
つ手段とを備え、前記レーザ光のターゲット上の焦点と
前記基板との間に複数の格子状の板状体の障害物を前記
焦点から前記基板が直接光学的に見えないように格子を
互いにずらせるとともに、障害物の間隔を前記プラズマ
がガス分子と衝突することなく飛行できる平均的距離
（以下、平均自由行程という）以上としたものである。
着膜作製装置は、収束したレーザ光をターゲットに照射
してプラズマ化し、基板上に堆積させるレーザ蒸着膜作
製装置において、ＹＢａ ２ Ｃｕ ３ Ｏ ｘ からなるターゲッ
トを装着する手段と、堆積室の圧力を０．１Ｔｏｒｒ以
上に保つ手段とを備え、レーザ光のターゲット上の焦点
と基板との間に焦点から基板が直接光学的に見えないよ
うにする大きさで、かつ前記ターゲットの溶融により発
生するプラズマを通さない障害物を配置したものであ
る。また、収束したレーザ光をターゲットに照射してプ
ラズマ化し、基板上に堆積させるレーザ蒸着膜作製装置
において、ＹＢａ ２ ＣＵ ３ Ｏ ｘ からなるターゲットを装
着する手段と、堆積室の圧力を０．１Ｔｏｒｒ以上に保
つ手段とを備え、前記レーザ光のターゲット上の焦点と
前記基板との間に複数の格子状の板状体の障害物を前記
焦点から前記基板が直接光学的に見えないように格子を
互いにずらせるとともに、障害物の間隔を前記プラズマ
がガス分子と衝突することなく飛行できる平均的距離
（以下、平均自由行程という）以上としたものである。
【０００８】
【作用】本発明においては、レーザ光のターゲット上の
焦点から直接基板が見えないように障害物が設けられて
いるので、ターゲットから発生した飛散粒子が基板まで
到達しない。また、障害物が格子状の板状体の複数枚で
作成されているので、堆積速度が大きくなる。
焦点から直接基板が見えないように障害物が設けられて
いるので、ターゲットから発生した飛散粒子が基板まで
到達しない。また、障害物が格子状の板状体の複数枚で
作成されているので、堆積速度が大きくなる。
【０００９】
【実施例】図１は本発明の一実施例を説明する図であっ
て、図中、１はレーザ光、２はレーザ光の焦点、３はタ
ーゲット、４は障害物、５は基板、６は雰囲気の酸素分
子、７はプラズマ状原子（低級酸化物）、８は粒の原因
となるターゲットから発生した液滴、９は前記レーザ光
１の焦点２と基板５の陵とを直線で結んだ線である。
て、図中、１はレーザ光、２はレーザ光の焦点、３はタ
ーゲット、４は障害物、５は基板、６は雰囲気の酸素分
子、７はプラズマ状原子（低級酸化物）、８は粒の原因
となるターゲットから発生した液滴、９は前記レーザ光
１の焦点２と基板５の陵とを直線で結んだ線である。
【００１０】次に、この装置を動作させるには、例え
ば、レーザ光１としてＡｒＦエキシマレーザ光をレンズ
を用いて集光させ、その焦点２となるところにターゲッ
ト３を配置する。本実施例では、ＹＢａ2 Ｃｕ3 Ｏx タ
ーゲットを用いた。ターゲット３上に集光したレーザ光
１は、ターゲット３をプラズマ状原子７、ＹＯ、Ｂａ
Ｏ，ＣｕＯ等の低級酸化物もしくはそれらのラジカル、
イオン等に励起する。このとき、一部でターゲット３が
融かされるため、上述のプラズマと一緒にターゲット３
の融けた液滴８の粒が放出される。ここで、プラズマ内
は原子オーダーの非常に小さなものと、数μｍ程度の大
きなものとが混在した状態となっている。非常に小さな
原子オーダーのプラズマ状原子７は、途中雰囲気の酸素
分子６に衝突し、いろいろな角度に散乱されて、レーザ
光１の焦点２から障害物４の陰となるレーザ光１の焦点
２と基板５の陵とを結んだ線９よりも基板５の中央側に
入る。ところが、数μｍ程度の大きさの液滴８は、酸素
分子６と衝突しても酸素分子６との質量比が大きく違う
ために、その飛行方向を変えることがない。そのため、
基板５上にはプラズマ化された原子、低級酸化物、ラジ
カル、イオン等が堆積し、粒の原因となる液滴８が堆積
しない。これにより、得られた薄膜は粒のない薄膜とな
る。
ば、レーザ光１としてＡｒＦエキシマレーザ光をレンズ
を用いて集光させ、その焦点２となるところにターゲッ
ト３を配置する。本実施例では、ＹＢａ2 Ｃｕ3 Ｏx タ
ーゲットを用いた。ターゲット３上に集光したレーザ光
１は、ターゲット３をプラズマ状原子７、ＹＯ、Ｂａ
Ｏ，ＣｕＯ等の低級酸化物もしくはそれらのラジカル、
イオン等に励起する。このとき、一部でターゲット３が
融かされるため、上述のプラズマと一緒にターゲット３
の融けた液滴８の粒が放出される。ここで、プラズマ内
は原子オーダーの非常に小さなものと、数μｍ程度の大
きなものとが混在した状態となっている。非常に小さな
原子オーダーのプラズマ状原子７は、途中雰囲気の酸素
分子６に衝突し、いろいろな角度に散乱されて、レーザ
光１の焦点２から障害物４の陰となるレーザ光１の焦点
２と基板５の陵とを結んだ線９よりも基板５の中央側に
入る。ところが、数μｍ程度の大きさの液滴８は、酸素
分子６と衝突しても酸素分子６との質量比が大きく違う
ために、その飛行方向を変えることがない。そのため、
基板５上にはプラズマ化された原子、低級酸化物、ラジ
カル、イオン等が堆積し、粒の原因となる液滴８が堆積
しない。これにより、得られた薄膜は粒のない薄膜とな
る。
【００１１】図中、障害物４は基板５とターゲット３と
の中央部に配置したが、ターゲット３近傍に配置して
も、基板５付近に配置しても、散乱されたプラズマ状原
子７、低級酸化物等が基板５に到達し、膜が付着できれ
ば構わないことはいうまでもない。
の中央部に配置したが、ターゲット３近傍に配置して
も、基板５付近に配置しても、散乱されたプラズマ状原
子７、低級酸化物等が基板５に到達し、膜が付着できれ
ば構わないことはいうまでもない。
【００１２】本実施例では、レーザ光１としてＡｒエキ
シマレーザ、ターゲット３としてＹＢａ2 Ｃｕ3 Ｏx を
用いて説明したが、レーザ光１，ターゲット３の種類は
レーザ光１によりターゲット３からプラズマ状原子７等
が放出される組み合わせであれば、本装置により同じ効
果が得られることはいうまでもない。
シマレーザ、ターゲット３としてＹＢａ2 Ｃｕ3 Ｏx を
用いて説明したが、レーザ光１，ターゲット３の種類は
レーザ光１によりターゲット３からプラズマ状原子７等
が放出される組み合わせであれば、本装置により同じ効
果が得られることはいうまでもない。
【００１３】図２は本発明の他の実施例を説明する図で
あって、図中、１〜９は図１と同じである。
あって、図中、１〜９は図１と同じである。
【００１４】ここで、図中、障害物４は２枚で、それぞ
れが格子状（またはメッシュ状）になっている点が実施
例１と異なるのみで、その他の配置、動作方法は同一で
ある。このような装置においても、障害物４により直接
レーザ光１の焦点２から基板５が見えなければ、粒が堆
積しないことは実施例１と同じである。しかしながら、
このように２枚以上の障害物４を用いた方が障害物４が
１枚のときより基板５の中心部に到達するプラズマ状原
子７、低級酸化物などが増えるため、基板５内の膜圧の
均一化という附加的な効果が生ずる。本実施例におい
て、膜形成速度を高めるには、１番目の格子状の障害物
４を通った後、散乱される確率を増すため、２番目の障
害物４との距離を雰囲気の平均自由行程以上にする必要
がある。例えば、酸化物超伝導体をつくるときは、通常
０．１Ｔｏｒｒ以上を用いるので、平均自由行程は１ｍ
ｍ以下となる。また、障害物４の格子の断面は、例え
ば、三角形とし、基板５側に向かって細くなるようにし
ておけば、膜形成速度を大きくすることができる。
れが格子状（またはメッシュ状）になっている点が実施
例１と異なるのみで、その他の配置、動作方法は同一で
ある。このような装置においても、障害物４により直接
レーザ光１の焦点２から基板５が見えなければ、粒が堆
積しないことは実施例１と同じである。しかしながら、
このように２枚以上の障害物４を用いた方が障害物４が
１枚のときより基板５の中心部に到達するプラズマ状原
子７、低級酸化物などが増えるため、基板５内の膜圧の
均一化という附加的な効果が生ずる。本実施例におい
て、膜形成速度を高めるには、１番目の格子状の障害物
４を通った後、散乱される確率を増すため、２番目の障
害物４との距離を雰囲気の平均自由行程以上にする必要
がある。例えば、酸化物超伝導体をつくるときは、通常
０．１Ｔｏｒｒ以上を用いるので、平均自由行程は１ｍ
ｍ以下となる。また、障害物４の格子の断面は、例え
ば、三角形とし、基板５側に向かって細くなるようにし
ておけば、膜形成速度を大きくすることができる。
【００１５】本実施例では障害物４を２枚として説明し
たが、必ずしも２枚でなく２枚以上であっても効果が同
じことはいうまでもない。
たが、必ずしも２枚でなく２枚以上であっても効果が同
じことはいうまでもない。
【００１６】
【発明の効果】以上説明したように、本発明にかかる請
求項１の発明においては、収束したレーザ光をターゲッ
トに照射してプラズマ化し、基板上に堆積させるレーザ
蒸着膜作製装置において、レーザ光のターゲット上の焦
点と基板との間に焦点から基板が直接光学的に見えない
ようにする大きさの障害物を配置したので、レーザ光の
焦点から基板が見えないため、雰囲気の酸素分子と衝突
して、その飛行方向を変える酸素分子とほぼ同等の質量
を持つ原子、低級酸化物よりなるプラズマは障害物の陰
に回り込み基板に到達するが、その飛行方法を変えない
酸素分子の質量に対して大きい質量を持つもの、すなわ
ち、粒の原因となるターゲットから飛来する直径１μｍ
ほどの飛散粒子は障害物の陰にある基板に到達できない
ため、このような直径１μｍほどの粒のない膜を実現で
きるという利点がある。また、本発明にかかる請求項２
の発明においては、複数の格子状の板状体の障害物を前
記焦点から前記基板が直接光学的に見えないように格子
を互いにずらせるとともに、障害物の間隔を前記プラズ
マがガス分子と衝突することなく飛行できる平均的距離
以上としたので、障害物の加熱がなくても堆積速度を大
とすることができる利点がある。
求項１の発明においては、収束したレーザ光をターゲッ
トに照射してプラズマ化し、基板上に堆積させるレーザ
蒸着膜作製装置において、レーザ光のターゲット上の焦
点と基板との間に焦点から基板が直接光学的に見えない
ようにする大きさの障害物を配置したので、レーザ光の
焦点から基板が見えないため、雰囲気の酸素分子と衝突
して、その飛行方向を変える酸素分子とほぼ同等の質量
を持つ原子、低級酸化物よりなるプラズマは障害物の陰
に回り込み基板に到達するが、その飛行方法を変えない
酸素分子の質量に対して大きい質量を持つもの、すなわ
ち、粒の原因となるターゲットから飛来する直径１μｍ
ほどの飛散粒子は障害物の陰にある基板に到達できない
ため、このような直径１μｍほどの粒のない膜を実現で
きるという利点がある。また、本発明にかかる請求項２
の発明においては、複数の格子状の板状体の障害物を前
記焦点から前記基板が直接光学的に見えないように格子
を互いにずらせるとともに、障害物の間隔を前記プラズ
マがガス分子と衝突することなく飛行できる平均的距離
以上としたので、障害物の加熱がなくても堆積速度を大
とすることができる利点がある。
【図１】本発明の一実施例を示す要部の構成略図であ
る。
る。
【図２】本発明の他の実施例を示す要部の構成略図であ
る。
る。
【図３】従来のレーザ蒸着法を説明する図である。
１ レーザ光 ２ レーザ光の焦点 ３ ターゲット ４ 障害物 ５ 基板 ６ 雰囲気の酸素分子 ７ プラズマ状原子 ８ 粒の原因となるターゲットから発生した液滴 ９ レーザ光の焦点と基板の陵とを直線で結んだ線 １０ レンズ １１ 蒸着チャンバー １２ ビューポート １３ 基板ヒータ
Claims (2)
- 【請求項１】 収束したレーザ光をターゲットに照射し
てプラズマ化し、基板上に堆積させるレーザ蒸着膜作製
装置において、ＹＢａ ２ Ｃｕ ３ Ｏ ｘ からなるターゲット
を装着する手段と、堆積室の圧力を０．１Ｔｏｒｒ以上
に保つ手段とを備え、前記レーザ光のターゲット上の焦
点と前記基板との間に前記焦点から前記基板が直接光学
的に見えないようにする大きさで、かつ前記ターゲット
の溶融により発生するプラズマを通さない障害物を配置
したことを特徴とする薄膜作製装置。 - 【請求項２】 収束したレーザ光をターゲットに照射し
てプラズマ化し、基板上に堆積させるレーザ蒸着膜作製
装置において、ＹＢａ ２ Ｃｕ ３ Ｏ ｘ からなるターゲット
を装着する手段と、堆積室の圧力を０．１Ｔｏｒｒ以上
に保つ手段とを備え、前記レーザ光のターゲット上の焦
点と前記基板との間に複数の格子状の板状体の障害物を
前記焦点から前記基板が直接光学的に見えないように格
子を互いにずらせるとともに、障害物の間隔を前記プラ
ズマがガス分子と衝突することなく飛行できる平均的距
離以上としたことを特徴とする薄膜作製装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4102338A JP2709233B2 (ja) | 1992-03-30 | 1992-03-30 | レーザ蒸着膜作製装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4102338A JP2709233B2 (ja) | 1992-03-30 | 1992-03-30 | レーザ蒸着膜作製装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05271914A JPH05271914A (ja) | 1993-10-19 |
| JP2709233B2 true JP2709233B2 (ja) | 1998-02-04 |
Family
ID=14324726
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4102338A Expired - Fee Related JP2709233B2 (ja) | 1992-03-30 | 1992-03-30 | レーザ蒸着膜作製装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2709233B2 (ja) |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6125175A (ja) * | 1984-07-13 | 1986-02-04 | Canon Inc | 像担持ベルトを有する画像形成装置 |
-
1992
- 1992-03-30 JP JP4102338A patent/JP2709233B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05271914A (ja) | 1993-10-19 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20071017 Year of fee payment: 10 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
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