JP4580945B2 - 透明な薄膜を堆積し、パターン構造を直接堆積する方法及び装置 - Google Patents
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Description
LIFTでは、まず金属薄膜を透明なターゲット基板の片面に被覆する。ターゲット基板の別の面(即ち被覆されていない面)からパルスレーザビームを入射させ、表面(即ち被覆された面)上に集光させる。レーザによって金属膜が融除され、この金属蒸気が、ターゲット基板に非常に近接配置されている(10μm以下)被堆積基板の表面へ送られる。様々な形態のLIFTが提案されており、これらは、本出願で引用又は参照しているいくつかの米国特許に記載されている。
したがって、本発明の同時添加技術によって、この技術を用いなければ作製できないp型ZnOが得られることが分かる。
Claims (20)
- 透明な薄膜を堆積し、パターン構造を直接堆積する方法であって、
パルスレーザ源を提供し、
前記パルスレーザ源が出射するレーザを透明な基板を介してターゲット上に集光させて、前記レーザのエネルギーを使用して前記ターゲットの部分を融除又は蒸発させ、
前記基板を前記ターゲットに対して並進運動させることで、前記基板が前記ターゲットからの第1距離に位置している時に、前記融除又は蒸発された前記ターゲットの材料が前記基板上に大面積の薄膜を形成できるようにし、前記基板が、前記第1距離よりも短い前記ターゲットからの第2距離に位置している時に、前記融除又は蒸発された前記ターゲットの材料が前記基板上にパターン構造を形成できるようにする
ことを特徴とする方法。 - 前記パターン構造の寸法は、前記レーザのビーム直径とほぼ同じであることを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記大面積の薄膜は、前記基板が横方向に並進移動している間に成膜されることを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記ターゲットとして、異なるターゲット材料を交互に使用して、前記基板上に多層膜を成膜することを更に含むことを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記基板を前記ターゲットからの第2距離に位置決めし、横方向に並進運動させることで、前記基板上に二次元的なパターン構造を形成することを更に含むことを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記ターゲットと前記基板間の長い距離と、前記ターゲットと前記基板間の短い距離にて成膜プロセスを交互に行い、前記ターゲットとして、異なるターゲット材料を使用することで、多層構造を形成することを更に含むことを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記基板を前記ターゲットまでの第2距離に位置決めして横方向に並進運動させることで、前記基板上に直接描画を行うことにより、ドット及び/又はライン配列を備える二次元的なパターン構造を形成することを更に含むことを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記基板と前記ターゲットの間の距離を制御し、前記基板を横方向へ並進運動させることで、ドット及び/又はライン配列と薄膜層との組み合わせを備えている三次元的なパターン構造を堆積することを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記基板は、サファイア、SiC、石英、石英ガラス、ガラス、透明な重合体のうち少なくとも1つを備えていることを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記ターゲットは、アルミナ(Al2O3)、シリカ(SiO2)、酸化金属(MgO、ZnO、TiO2、ZrO2、Nb2O5)、透明な伝導性酸化物(TCOs)、ワイドバンドギャップIII−V族化合物半導体及びII−VI族化合物半導体、更にその合金(GaN、AlN、ZnS、ZnSe、ZnTe)、及び重合体のうち少なくとも1つを備えていることを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 基板上に透明な薄膜を堆積し、パターン構造を直接堆積する装置であって、
パルスレーザ源と、
前記基板を介して前記レーザを導入し、これをターゲット上に集光させるビーム照射システムと、
前記ターゲットから融除又は蒸発された材料が上に堆積される透明な基板と、
前記基板が前記ターゲットからの第1距離に位置している時に、前記融除又は蒸発された前記ターゲットの材料が前記基板上に大面積の薄膜を形成できるようにし、前記基板が、前記第1距離よりも短い前記ターゲットからの第2距離に位置している時に、前記融除又は蒸発された前記ターゲットの材料が前記基板上にパターン構造を形成できるように、前記基板を前記ターゲットに対して移動させる並進運動システム
とを備えることを特徴とする装置。 - CW赤外線加熱レーザを装備した基板加熱システムを更に備えることを特徴とする請求項11に記載の装置。
- 前記ターゲットはターゲットホルダに取り付けられており、前記ターゲットホルダは、複数のターゲットをターゲット位置へ連続的に移動させることが可能なマルチターゲット装置であることを特徴とする請求項11に記載の装置。
- 前記並進運動システムは、前記基板を前記ターゲットから可変距離にて離れた場所に位置決めし、前記可変距離は10μmから30cmの範囲内であることを特徴とする請求項11に記載の装置。
- 前記ターゲットが、亜鉛、酸素、リン、アルカリ金属元素からなり、
前記パルスレーザ源が、 前記ターゲットを蒸発又は融除して高温蒸気及び/又はプラズマを生成するレーザを出射し、前記高温蒸気及び/又はプラズマを前記基板上に付着させ、前記薄膜を形成することを特徴とし、
前記薄膜を熱処理して、前記リンと前記アルカリ金属元素を含有したp型ZnO膜を得ること
を更に含む請求項1に記載の方法。 - 亜鉛、酸素、リン、アルカリ金属元素からなる前記ターゲットと、前記基板とを収容する真空室と、
前記リンと前記アルカリ金属元素を含有したp型ZnO膜を製造するべく、前記薄膜を熱処理するための熱源
とを更に備え、前記パルスレーザ源が、前記ターゲットを蒸発又は融除して高温蒸気及び/又はプラズマを生成するレーザを出射し、前記高温蒸気及び/又はプラズマが前記基板上に付着して前記薄膜を形成することを特徴とする請求項11に記載の装置。 - 前記パルスレーザ源が、10フェムト秒〜100ナノ秒の間のパルス幅を有するパルスレーザビームを出射することを特徴とする請求項16に記載の装置。
- 前記パルスレーザ源が、10フェムト秒〜1ピコ秒のパルス幅と、2μJ〜100mJのパルスエネルギーとを有するフェムト秒パルスレーザビームを出射することを特徴とする請求項16に記載の装置。
- 前記ターゲットが、亜鉛、酸素、リン、アルカリ金属元素からなり、
前記パルスレーザ源が、10fs〜1psのパルス幅と、2μJ〜100mJのパルスエネルギーと、1〜5J/cm2よりも高い最小フルエンスの高エネルギーパルスを出射し、 該高エネルギーパルスが前記ターゲットを蒸発又は融除し、高温蒸気及び/又はプラズマを生成し、
該高温蒸気及び/又はプラズマを前記基板上に付着させ、前記薄膜として、前記リンと前記アルカリ金属元素が同時添加されたZnO膜を形成することを特徴とし、
前記薄膜を熱処理して、前記リンと前記アルカリ金属元素を含有したp型ZnO膜を得ること
を更に含む請求項1に記載の方法。 - 前記パルスレーザ源が、10フェムト秒〜100ピコ秒のパルス幅と、2μJ〜100mJのパルスエネルギーとを有するパルスレーザビームを出射することを特徴とする請求項16に記載の装置。
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