JP3286761B2 - 薄膜の製造方法 - Google Patents
薄膜の製造方法Info
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- JP3286761B2 JP3286761B2 JP23010092A JP23010092A JP3286761B2 JP 3286761 B2 JP3286761 B2 JP 3286761B2 JP 23010092 A JP23010092 A JP 23010092A JP 23010092 A JP23010092 A JP 23010092A JP 3286761 B2 JP3286761 B2 JP 3286761B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】レーザーアブレーション法を用い
た薄膜の製造方法に関する。
た薄膜の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術と発明が解決しようとする課題】レーザー
アブレーション法による成膜装置は、レーザー、ターゲ
ットとこれに対向する基板とが設けられた主チェンバ
ー、およびこの主チェンバーからレーザー方向に突出し
たレーザー光導入窓により構成されている。このような
装置を用いて基板上に成膜を行なう場合、パルスレーザ
ー光をターゲットに集光することにより発生するプラズ
マの大部分はターゲットと垂直の方向に放出されて基板
上に堆積するが、一部はレーザー光導入窓の方向に放出
されて窓に付着する。この窓への付着を防止するため、
通常はレーザー光導入窓付近にガス導入口を設け、ここ
からＯ２ガス等を一定流量で導入している。
アブレーション法による成膜装置は、レーザー、ターゲ
ットとこれに対向する基板とが設けられた主チェンバ
ー、およびこの主チェンバーからレーザー方向に突出し
たレーザー光導入窓により構成されている。このような
装置を用いて基板上に成膜を行なう場合、パルスレーザ
ー光をターゲットに集光することにより発生するプラズ
マの大部分はターゲットと垂直の方向に放出されて基板
上に堆積するが、一部はレーザー光導入窓の方向に放出
されて窓に付着する。この窓への付着を防止するため、
通常はレーザー光導入窓付近にガス導入口を設け、ここ
からＯ２ガス等を一定流量で導入している。
【０００３】しかしながら、成膜速度が速い（０．１μ
ｍ／分以上）場合にはプラズマの発生量が多いため、ま
た、主チェンバー内の成膜圧力が低い（１０−３〜１０
−４Ｔｏｒｒ）場合にはレーザー光導入窓方向へのプラ
ズマの進行を阻止できないため、いずれの場合にもレー
ザー光導入窓へのターゲット材料の付着を有効に防止す
ることができず、レーザー光の透過率が急激に低下す
る。
ｍ／分以上）場合にはプラズマの発生量が多いため、ま
た、主チェンバー内の成膜圧力が低い（１０−３〜１０
−４Ｔｏｒｒ）場合にはレーザー光導入窓方向へのプラ
ズマの進行を阻止できないため、いずれの場合にもレー
ザー光導入窓へのターゲット材料の付着を有効に防止す
ることができず、レーザー光の透過率が急激に低下す
る。
【０００４】レーザー光の透過率が低下すると、成膜速
度が低下する。さらに透過率が下がると、レーザー光導
入窓が破壊される危険性がある。そのため、ターゲット
材料が付着したレーザー光導入窓は、取換えて研磨する
必要があり、長時間の連続運転ができないだけでなく、
研磨にも多大の費用がかかる。
度が低下する。さらに透過率が下がると、レーザー光導
入窓が破壊される危険性がある。そのため、ターゲット
材料が付着したレーザー光導入窓は、取換えて研磨する
必要があり、長時間の連続運転ができないだけでなく、
研磨にも多大の費用がかかる。
【０００５】本発明の課題は、上記のような従来法の欠
点を解消し、レーザー光導入窓へのターゲット材料の付
着を有効に防止し得る方法を提供する処にある。
点を解消し、レーザー光導入窓へのターゲット材料の付
着を有効に防止し得る方法を提供する処にある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明の薄膜の製造方法
は、レーザーアブレーション法を用いて薄膜を製造する
方法であって、パルスレーザー光の発振信号に同期して
ターゲットとレーザー光導入窓との間の光路にガスパル
スを噴射し、レーザー光導入窓へのターゲット材料の付
着を防止することを特徴とする。
は、レーザーアブレーション法を用いて薄膜を製造する
方法であって、パルスレーザー光の発振信号に同期して
ターゲットとレーザー光導入窓との間の光路にガスパル
スを噴射し、レーザー光導入窓へのターゲット材料の付
着を防止することを特徴とする。
【０００７】パルスレーザー光の発振信号に同期させて
Ｏ２ガス等のガスパルスを噴射すれば、レーザー光導入
窓方向へプラズマが飛んでくる瞬間における光路のガス
圧が、ガスを一定流量で導入している場合に比べ、非常
に大きくなるから、ターゲット材料のレーザー光導入窓
への付着を有効に防止することができる。
Ｏ２ガス等のガスパルスを噴射すれば、レーザー光導入
窓方向へプラズマが飛んでくる瞬間における光路のガス
圧が、ガスを一定流量で導入している場合に比べ、非常
に大きくなるから、ターゲット材料のレーザー光導入窓
への付着を有効に防止することができる。
【０００８】すなわち、通常、エキシマレーザーの発振
周波数は１００Ｈｚ程度であり、パルス幅は１０ｎｓ程
度であるから、発振信号に同期させて例えば１ｍｓのガ
スパルスを噴射すれば、主チェンバー内のガス圧を一定
に保ったままで、レーザー光導入窓近傍のガス圧を、定
常的にガスを導入する場合の１０倍にすることができ
る。このように、レーザー光導入窓近傍のガス圧が、プ
ラズマが飛んでくる瞬間に非常に大きくなるため、レー
ザー光導入窓方向へのプラズマの進行が阻止される。
周波数は１００Ｈｚ程度であり、パルス幅は１０ｎｓ程
度であるから、発振信号に同期させて例えば１ｍｓのガ
スパルスを噴射すれば、主チェンバー内のガス圧を一定
に保ったままで、レーザー光導入窓近傍のガス圧を、定
常的にガスを導入する場合の１０倍にすることができ
る。このように、レーザー光導入窓近傍のガス圧が、プ
ラズマが飛んでくる瞬間に非常に大きくなるため、レー
ザー光導入窓方向へのプラズマの進行が阻止される。
【０００９】ガスパルスの噴射時間の合計は、全成膜時
間の０．１〜２０％とする。０．１％未満だと、レーザ
ーとガスパルスのタイミングのずれの制御が困難とな
る。２０％を超えると、ターゲット材料の付着防止効果
が、定常的にガスを導入する場合と大差なくなる。
間の０．１〜２０％とする。０．１％未満だと、レーザ
ーとガスパルスのタイミングのずれの制御が困難とな
る。２０％を超えると、ターゲット材料の付着防止効果
が、定常的にガスを導入する場合と大差なくなる。
【００１０】本発明の方法に用いるレーザー光の波長
は、２００〜３５０ｎｍであるのが好ましい。２００ｎ
ｍ未満だと、利用できるレーザー光導入窓の材質がきわ
めて特殊なものとなり、実用的ではない。３５０ｎｍを
超えると、ターゲットからプラズマと同時に液滴が放出
され、この液滴がレーザー光導入窓へ付着するのを有効
に防止することができない。
は、２００〜３５０ｎｍであるのが好ましい。２００ｎ
ｍ未満だと、利用できるレーザー光導入窓の材質がきわ
めて特殊なものとなり、実用的ではない。３５０ｎｍを
超えると、ターゲットからプラズマと同時に液滴が放出
され、この液滴がレーザー光導入窓へ付着するのを有効
に防止することができない。
【００１１】また、成膜速度（薄膜の厚さ方向の成長速
度）は、０．１〜１００μｍ／分とする。０．１μｍ／
分未満だと、プラズマの発生量が少なく、レーザー光導
入窓方向へのプラズマの放出量もきわめて少ないため、
本発明の方法を採用する必要性が乏しい。１００μｍ／
分を超えると、ガスでプラズマの進行を阻止することは
難しくなる。
度）は、０．１〜１００μｍ／分とする。０．１μｍ／
分未満だと、プラズマの発生量が少なく、レーザー光導
入窓方向へのプラズマの放出量もきわめて少ないため、
本発明の方法を採用する必要性が乏しい。１００μｍ／
分を超えると、ガスでプラズマの進行を阻止することは
難しくなる。
【００１２】
【実施例】実施例１ 図１に示す装置を用いてレーザーアブレーション法によ
り薄膜を製造した。
り薄膜を製造した。
【００１３】図１において、１０は主チェンバーであ
り、この中にターゲット１２とこのターゲット１２に対
向する基板１４とが設けられている。主チェンバー１０
から離れてレーザー１６が設けられており、主チェンバ
ー１０のレーザー１６側にはレーザー光導入部１８がレ
ーザー１６に向けて突設されている。このレーザー光導
入部１８の先端には透明なレーザー光導入窓２０が設け
られている。レーザー光導入部１８と主チェンバー１０
とはオリフィス２２により連通しており、レーザー１６
から照射されたレーザー光は、破線で示すレーザー光路
２４のように進み、レーザー光導入窓２０およびオリフ
ィス２２を通過してターゲット１２に集光する。レーザ
ー光が集光したターゲット１２からはプラズマ２６が発
生し、基板１４上に堆積する。２８は、主チェンバー１
０内を一定の減圧に維持するための排気ポンプである。
り、この中にターゲット１２とこのターゲット１２に対
向する基板１４とが設けられている。主チェンバー１０
から離れてレーザー１６が設けられており、主チェンバ
ー１０のレーザー１６側にはレーザー光導入部１８がレ
ーザー１６に向けて突設されている。このレーザー光導
入部１８の先端には透明なレーザー光導入窓２０が設け
られている。レーザー光導入部１８と主チェンバー１０
とはオリフィス２２により連通しており、レーザー１６
から照射されたレーザー光は、破線で示すレーザー光路
２４のように進み、レーザー光導入窓２０およびオリフ
ィス２２を通過してターゲット１２に集光する。レーザ
ー光が集光したターゲット１２からはプラズマ２６が発
生し、基板１４上に堆積する。２８は、主チェンバー１
０内を一定の減圧に維持するための排気ポンプである。
【００１４】ターゲット１２から発生したプラズマの一
部はレーザー光導入部１８に向かって進むが、この時に
レーザー光導入部１８の側壁に設けられたＯ２ガス導入
口３０からＯ２ガスパルスが噴射され、レーザー光導入
部１８内の圧力が瞬間的に急上昇する。そのため、レー
ザー光導入部１８内でのプラズマの進行が阻止され、レ
ーザー光導入窓２０へのターゲット材料の付着が防止さ
れる。
部はレーザー光導入部１８に向かって進むが、この時に
レーザー光導入部１８の側壁に設けられたＯ２ガス導入
口３０からＯ２ガスパルスが噴射され、レーザー光導入
部１８内の圧力が瞬間的に急上昇する。そのため、レー
ザー光導入部１８内でのプラズマの進行が阻止され、レ
ーザー光導入窓２０へのターゲット材料の付着が防止さ
れる。
【００１５】３２は、高速タイミングバルブであり、瞬
間的に開いてＯ２ガスを噴射する。また、３４は、ディ
レイパルサーであり、レーザー１６および高速タイミン
グバルブ３２のタイムラグを調整して、レーザー光の発
射とガスパルスの噴射のタイミングを合せる働きをす
る。これらにより、パルスレーザー光の発振信号に同期
してガスパルスが噴射される。
間的に開いてＯ２ガスを噴射する。また、３４は、ディ
レイパルサーであり、レーザー１６および高速タイミン
グバルブ３２のタイムラグを調整して、レーザー光の発
射とガスパルスの噴射のタイミングを合せる働きをす
る。これらにより、パルスレーザー光の発振信号に同期
してガスパルスが噴射される。
【００１６】このような装置を用い、下記の条件で成膜
実験を行なった。 レーザー： ＫｒＦエキシマレーザー（波長２４８
ｎｍ）、１Ｊ／パルス、１００Ｈｚ、パルス幅１０ｎｓ ターゲット： ＬａＣｒＯ３ 主チェンバー内ガス： Ｏ２、１．０×１０−２Ｔ
ｏｒｒ ターゲットとレーザー光導入窓との間の距離： １
５０ｍｍ レーザー光導入窓の材質： 合成石英 成膜速度： １０μｍ／分 Ｏ２ガスの噴射条件： パルスレーザー光の発振信
号をトリガーとして１Ｎｃｃ／分の流量（従来の約１０
倍量）で１ｍｓ噴射し、９ｍｓ噴射しないようにした。
実験を行なった。 レーザー： ＫｒＦエキシマレーザー（波長２４８
ｎｍ）、１Ｊ／パルス、１００Ｈｚ、パルス幅１０ｎｓ ターゲット： ＬａＣｒＯ３ 主チェンバー内ガス： Ｏ２、１．０×１０−２Ｔ
ｏｒｒ ターゲットとレーザー光導入窓との間の距離： １
５０ｍｍ レーザー光導入窓の材質： 合成石英 成膜速度： １０μｍ／分 Ｏ２ガスの噴射条件： パルスレーザー光の発振信
号をトリガーとして１Ｎｃｃ／分の流量（従来の約１０
倍量）で１ｍｓ噴射し、９ｍｓ噴射しないようにした。
【００１７】１００分間連続で成膜実験を行なった後で
も、レーザー光導入窓におけるレーザー光の透過率は９
２％から８６％に低下したにとどまった。
も、レーザー光導入窓におけるレーザー光の透過率は９
２％から８６％に低下したにとどまった。
【００１８】比較例１ 高速タイミングバルブを用いずに、Ｏ２ガスの導入を定
常流（０．１Ｎｃｃ／分）で行なった以外は実施例１と
同様にして、成膜実験を行なった。レーザー光導入窓に
おけるレーザー光の透過率は、１０分間で９２％から７
９％に低下した。
常流（０．１Ｎｃｃ／分）で行なった以外は実施例１と
同様にして、成膜実験を行なった。レーザー光導入窓に
おけるレーザー光の透過率は、１０分間で９２％から７
９％に低下した。
【００１９】
【発明の効果】レーザー光導入窓へのターゲット材料の
付着が有効に防止されることにより、レーザー光の透過
率が下がらず、長時間の連続成膜が可能である。また、
レーザー光導入窓を研磨する費用が大幅に減少する。
付着が有効に防止されることにより、レーザー光の透過
率が下がらず、長時間の連続成膜が可能である。また、
レーザー光導入窓を研磨する費用が大幅に減少する。
【００２０】特に、成膜速度が速い場合には、プラズマ
量が多いため、本発明の技術的価値はきわめて大きい。
量が多いため、本発明の技術的価値はきわめて大きい。
【図１】本発明の一実施例の説明図である。
１０ 主チェンバー １２ ターゲット １４ 基板 １６ レーザー １８ レーザー光導入部 ２０ レーザー光導入窓 ２２ オリフィス ２４ レーザー光路 ２６ プラズマ ２８ 排気ポンプ ３０ Ｏ２ガス導入口 ３２ 高速タイミングバルブ ３４ ディレイパルサー
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鈴木 稔 大阪市中央区平野町四丁目１番２号 大 阪瓦斯株式会社内 (72)発明者 梶村 敦子 滋賀県草津市草津２丁目５番12−904 (72)発明者 杉浦 のぞみ 神戸市東灘区向洋町中１丁目４−121− 406 (56)参考文献 特開 平２−298261（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−187761（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−42770（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−219066（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−214007（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−194164（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−51731（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C23C 14/00 - 14/58 H01L 21/205 H01S 3/00
Claims (2)
- 【請求項１】 レーザーアブレーション法を用いて、成
膜速度０．１〜１００μｍ／分で薄膜を製造する方法で
あって、パルスレーザー光の発振信号に同期してターゲ
ットとレーザー光導入窓との間の光路にガスパルスを噴
射し、レーザー光導入窓へのターゲット材料の付着を防
止する方法において、ガスパルスの噴射時間の合計を、
全成膜時間の０．１〜２０％とすることを特徴とする薄
膜の製造方法。 - 【請求項２】 レーザー光の波長が２００〜３５０ｎｍ
であることを特徴とする請求項１に記載の薄膜の製造方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23010092A JP3286761B2 (ja) | 1992-08-28 | 1992-08-28 | 薄膜の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23010092A JP3286761B2 (ja) | 1992-08-28 | 1992-08-28 | 薄膜の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0673535A JPH0673535A (ja) | 1994-03-15 |
| JP3286761B2 true JP3286761B2 (ja) | 2002-05-27 |
Family
ID=16902559
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23010092A Expired - Fee Related JP3286761B2 (ja) | 1992-08-28 | 1992-08-28 | 薄膜の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3286761B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5879751A (en) * | 1995-12-18 | 1999-03-09 | The Procter & Gamble Company | Method and apparatus for making absorbent structures having divided particulate zones |
| WO2005075700A1 (en) * | 2004-02-09 | 2005-08-18 | Paul Scherrer Institut | Pulsed protection window for applications in pulsed laser deposition |
-
1992
- 1992-08-28 JP JP23010092A patent/JP3286761B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0673535A (ja) | 1994-03-15 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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