JPH01225770A - レーザー光加熱による真空蒸着装置と蒸着膜の製造法 - Google Patents
レーザー光加熱による真空蒸着装置と蒸着膜の製造法Info
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- JPH01225770A JPH01225770A JP4948188A JP4948188A JPH01225770A JP H01225770 A JPH01225770 A JP H01225770A JP 4948188 A JP4948188 A JP 4948188A JP 4948188 A JP4948188 A JP 4948188A JP H01225770 A JPH01225770 A JP H01225770A
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- Physical Vapour Deposition (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明は、レーザー光加熱による真空蒸装置と、蒸着膜
の製造法に関する。
の製造法に関する。
（従来技術及びその問題点）
近年薄膜の応用分野は、電子産業を中心として各方面に
拡がっており、磁気記録用合金薄膜、コンデンサー電極
用の金属薄膜等がその代表例である。これらの薄膜はこ
れから益々その需要が増大すると予測されており、薄膜
の品質同上、コスト低減の要請から高速、安定性の高い
成膜法の開発が望まれている。
拡がっており、磁気記録用合金薄膜、コンデンサー電極
用の金属薄膜等がその代表例である。これらの薄膜はこ
れから益々その需要が増大すると予測されており、薄膜
の品質同上、コスト低減の要請から高速、安定性の高い
成膜法の開発が望まれている。
従来、薄膜の形成方法として代表的なものには、抵抗加
熱法、電子ビーム加熱法がある。抵抗加熱法においては
加熱可能な温度が低く、特に高融点の金属、酸化物の蒸
着は困難である。また電子ビーム加熱法においては真空
槽内でしばしばアーク放電が発生し、蒸発源の加熱が寸
断されて薄膜の製造効率が低下する。特に長尺のフィル
ム上に連続的に薄膜を製造する時大きな問題になる。
熱法、電子ビーム加熱法がある。抵抗加熱法においては
加熱可能な温度が低く、特に高融点の金属、酸化物の蒸
着は困難である。また電子ビーム加熱法においては真空
槽内でしばしばアーク放電が発生し、蒸発源の加熱が寸
断されて薄膜の製造効率が低下する。特に長尺のフィル
ム上に連続的に薄膜を製造する時大きな問題になる。
−４、レーザー光加熱による真空蒸着においては、レー
ザー光の集光による局所の高温（数千度〜１万度）加熱
ができるため、抵抗加熱や電子ビ−ム加熱では困難であ
った高融点、低蒸気圧物質の蒸着が可能である。また電
子ビーム加熱法におけるアーク放電の問題は発生せず、
長尺のフィルム上に、連続的に薄膜を製造する場合大変
有利である。
ザー光の集光による局所の高温（数千度〜１万度）加熱
ができるため、抵抗加熱や電子ビ−ム加熱では困難であ
った高融点、低蒸気圧物質の蒸着が可能である。また電
子ビーム加熱法におけるアーク放電の問題は発生せず、
長尺のフィルム上に、連続的に薄膜を製造する場合大変
有利である。
レーザー光加熱は、これまで主として金属、プラスチッ
ク、セラミックス等の溶断、表面改質などに使われてき
た。レーザーとしては、炭酸ガスレーザー（波長１０．
６ａｍ） 、ＹＡＧＬ／−ザー（波長１．０６μｍ）等
の高出力レーザーが通常用いられる。
ク、セラミックス等の溶断、表面改質などに使われてき
た。レーザーとしては、炭酸ガスレーザー（波長１０．
６ａｍ） 、ＹＡＧＬ／−ザー（波長１．０６μｍ）等
の高出力レーザーが通常用いられる。
従って、電工ビーム加熱による真空蒸着で高融点物質の
高速成膜が困難であったのが、高融点の金属、セラミッ
クス等の溶断も容易である出力の強大なレーザー光を使
えば高速成膜が可能である。
高速成膜が困難であったのが、高融点の金属、セラミッ
クス等の溶断も容易である出力の強大なレーザー光を使
えば高速成膜が可能である。
第３図、第４図はこれまでに報告されている（Ｊａｐａ
ｎｅａｓｅ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ａｐｐｌｉｅｄ
Ｐｈｙｓｉｃｓ 、 ２０巻、１９８１年、レターの
１９４ページと２６巻、１９８７年、レターの１４８７
ページ）レーザー真空蒸着装置を示す。第３図において
炭酸ガスレーザー発振器１より発生したレーザー光は、
Ｚｎ５ｅ製の透過窓レンズ２を通して真空？：６内に導
入される。導入されたレーザー光はＢｅＣｕＷの凹面鏡
３によって反射され、蒸発源４の上で焦点を結ぶ。蒸発
源４は凹面鏡３によって集光されたレーザー光によって
加熱され蒸発し、蒸発Ｂ４と相対する位置にある基体５
の表面に薄膜を形成する。第４図においてＸｅ−Ｃｌレ
ーザー発振器１より発生したレーザー光は、レシズ７に
よって集光され、石英製の透過窓レンズ２を通して真空
槽６内に導入される。真空槽６内に導入されたレーザー
光は回転する蒸発源４の上に焦点を結び蒸発源４を加熱
、蒸気化する。蒸気化された蒸発源４は、蒸発源４と相
対する位置にある基体５の表面に堆積し、薄膜を形成す
る。
ｎｅａｓｅ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ａｐｐｌｉｅｄ
Ｐｈｙｓｉｃｓ 、 ２０巻、１９８１年、レターの
１９４ページと２６巻、１９８７年、レターの１４８７
ページ）レーザー真空蒸着装置を示す。第３図において
炭酸ガスレーザー発振器１より発生したレーザー光は、
Ｚｎ５ｅ製の透過窓レンズ２を通して真空？：６内に導
入される。導入されたレーザー光はＢｅＣｕＷの凹面鏡
３によって反射され、蒸発源４の上で焦点を結ぶ。蒸発
源４は凹面鏡３によって集光されたレーザー光によって
加熱され蒸発し、蒸発Ｂ４と相対する位置にある基体５
の表面に薄膜を形成する。第４図においてＸｅ−Ｃｌレ
ーザー発振器１より発生したレーザー光は、レシズ７に
よって集光され、石英製の透過窓レンズ２を通して真空
槽６内に導入される。真空槽６内に導入されたレーザー
光は回転する蒸発源４の上に焦点を結び蒸発源４を加熱
、蒸気化する。蒸気化された蒸発源４は、蒸発源４と相
対する位置にある基体５の表面に堆積し、薄膜を形成す
る。
第３図、第４図から明らかなように、これまでレーザー
真空蒸着法においては、レーザー光を導入、及び集光す
るため導入窓の光学部品及び反射鏡が必要であったが、
蒸発物質がそれらに堆積し易い。蒸発物質の堆積が増加
すると導入窓のレーザー光の透過率、反射鏡のレーザー
光の反射率がそれぞれ低下する。因って、蒸発源の加熱
効率、即ち薄膜の生産性が著しく低いという問題があっ
た。
真空蒸着法においては、レーザー光を導入、及び集光す
るため導入窓の光学部品及び反射鏡が必要であったが、
蒸発物質がそれらに堆積し易い。蒸発物質の堆積が増加
すると導入窓のレーザー光の透過率、反射鏡のレーザー
光の反射率がそれぞれ低下する。因って、蒸発源の加熱
効率、即ち薄膜の生産性が著しく低いという問題があっ
た。
（問題点屑決のための技術的手段）
本発明者等は、上記問題点を解決するために鋭意研究を
行った結果、従来のレーザー光による真空蒸着装置の欠
点を解決し、長時間安定に成膜を行うことのできる装置
、及びこの装置を使用する膜の製造方法を見出した。
行った結果、従来のレーザー光による真空蒸着装置の欠
点を解決し、長時間安定に成膜を行うことのできる装置
、及びこの装置を使用する膜の製造方法を見出した。
本発明は、（１）窓レンズを通して導入されたレーザー
光によって蒸発源を加熱し、基体上に蒸着膜を製造する
真空蒸着装置において、 該蒸発源と相対する該窓レンズの間に、該窓レンズを覆
うシャッター板と、 該シャッター板の駆動装置と を備えたレーザー光加熱による真空蒸着装置と、（２）
前記装置を使用し、前記窓レンズのシャッター板の開い
ている時間を、蒸発物質が前記蒸発源から該窓レンズに
到達する時間より短くすることを特徴とするレーザー光
加熱による蒸着膜の製造法である。
光によって蒸発源を加熱し、基体上に蒸着膜を製造する
真空蒸着装置において、 該蒸発源と相対する該窓レンズの間に、該窓レンズを覆
うシャッター板と、 該シャッター板の駆動装置と を備えたレーザー光加熱による真空蒸着装置と、（２）
前記装置を使用し、前記窓レンズのシャッター板の開い
ている時間を、蒸発物質が前記蒸発源から該窓レンズに
到達する時間より短くすることを特徴とするレーザー光
加熱による蒸着膜の製造法である。
（実施例）
以下に本発明の装置及び製造法を、図面に示す実施例に
基づいて、具体的に説明する。
基づいて、具体的に説明する。
第１図は本発明の実施例に係るレーザー真空蒸着装置及
び、レーザー発振器付きレーザー照射装置の概略図であ
る。
び、レーザー発振器付きレーザー照射装置の概略図であ
る。
本実施例装置は、主としてレーザー光透過用の窓レンズ
２が設けられた真空槽６、真空槽６内に蒸発源４、蒸発
源冷却装置９及び移動装置１０、基体５、基体移動装置
１１、蒸発源４と相対する窓レンズ２との間に設けられ
たシャッター板１２及びシャッター駆動装置１３より構
成されている。
２が設けられた真空槽６、真空槽６内に蒸発源４、蒸発
源冷却装置９及び移動装置１０、基体５、基体移動装置
１１、蒸発源４と相対する窓レンズ２との間に設けられ
たシャッター板１２及びシャッター駆動装置１３より構
成されている。
レーザー発振器１より発生したレーザー光は、光ファイ
バー８によって凸レンズ７に導かれる。
バー８によって凸レンズ７に導かれる。
凸レンズ７によって集光されたレーザー光は、透過窓レ
ンズ２を通して真空槽６内に導入される。
ンズ２を通して真空槽６内に導入される。
導入されたレーザー光は、開いた状態にある回転シャッ
ター板１２を通過し、蒸発源４の上で焦点を拮ぶ。レー
ザー光加熱で蒸発した蒸発物質は、回転ドラム１４上を
連続的に移動して（る基体５上に堆積し薄膜を形成する
。蒸発速度は原子吸光型のモニター１５によって検出し
、蒸発源４を蒸発源移動装置１０によって上下に移動さ
せ、蒸発速度を調節する。また蒸発と４は先端の一部分
のみが加熱されるように、蒸発源４を冷却装置９（水冷
された洞ブロック）によって囲んでいる。
ター板１２を通過し、蒸発源４の上で焦点を拮ぶ。レー
ザー光加熱で蒸発した蒸発物質は、回転ドラム１４上を
連続的に移動して（る基体５上に堆積し薄膜を形成する
。蒸発速度は原子吸光型のモニター１５によって検出し
、蒸発源４を蒸発源移動装置１０によって上下に移動さ
せ、蒸発速度を調節する。また蒸発と４は先端の一部分
のみが加熱されるように、蒸発源４を冷却装置９（水冷
された洞ブロック）によって囲んでいる。
遮著坂１６は基体５への蒸発物質の堆積範囲を制限する
ためのものである。
ためのものである。
レーザー光加熱で蒸発した蒸発物質は透過窓２の方向に
も飛散するが、蒸発物質がシャッター板１２に到達する
までにシャッター駆動装置１３により窓レンズ２がシャ
ッター板１２によって覆われ、蒸発物質の窓レンズ２へ
の飛散は、シャッターＦｉ１２よって遮断される。
も飛散するが、蒸発物質がシャッター板１２に到達する
までにシャッター駆動装置１３により窓レンズ２がシャ
ッター板１２によって覆われ、蒸発物質の窓レンズ２へ
の飛散は、シャッターＦｉ１２よって遮断される。
シャッター板１２によって窓レンズ２が覆われているあ
σ）だは、レーザー光のパルス発振を中断してレーザー
光を照射しないようにすれば、レーザー光エネルギーの
利用効率を高めることができるので、より好ましい。
σ）だは、レーザー光のパルス発振を中断してレーザー
光を照射しないようにすれば、レーザー光エネルギーの
利用効率を高めることができるので、より好ましい。
蒸発物質が蒸発源４からシャッター板１２へ到達時間は
、蒸発源４及びレーザー光の種層、強度、シ→・ンター
板１２と蒸発源４との距離等によって決まるが、一方窓
レンズ２のシャッター板１２が開いている時間は、シャ
ッター板１２の回転速度、シャッターＶｉ１２の切れ込
み面積を適当りこ選ふことＳこよって前記到達時間より
短く調節できる。
、蒸発源４及びレーザー光の種層、強度、シ→・ンター
板１２と蒸発源４との距離等によって決まるが、一方窓
レンズ２のシャッター板１２が開いている時間は、シャ
ッター板１２の回転速度、シャッターＶｉ１２の切れ込
み面積を適当りこ選ふことＳこよって前記到達時間より
短く調節できる。
本発明において用いることができる基体５としては、ポ
リイミド、ポリエステル等の有殿高分子材料や、アルミ
ニウム板、ガラス板等の黙殺材料が挙げられる。
リイミド、ポリエステル等の有殿高分子材料や、アルミ
ニウム板、ガラス板等の黙殺材料が挙げられる。
蒸発源４として特に制限はないが、低融点の元素、その
化合物、合金はもとより従来電子ビーム加熱では高速蒸
着が困難であった、タンタル、タングステン、チタン等
の高融点の元素、その化合物、合金、セラミックスを蒸
発源４として用いることも可能である。
化合物、合金はもとより従来電子ビーム加熱では高速蒸
着が困難であった、タンタル、タングステン、チタン等
の高融点の元素、その化合物、合金、セラミックスを蒸
発源４として用いることも可能である。
レーザー真空蒸着は、真空槽６の真空度を１０４〜１０
−’Ｐａの範囲内にして行うことができる。
−’Ｐａの範囲内にして行うことができる。
本実施例においては、レーザー光としてＹＡＧレーザ−
、蒸発源４としてＣｏを用いた。シャッター板１２と蒸
発源４との距離を１０００ｍｍ。
、蒸発源４としてＣｏを用いた。シャッター板１２と蒸
発源４との距離を１０００ｍｍ。
シャッター板１２の固転数を毎分６０００回転、ＹＡＧ
レーザーの発振繰り返し周波数を６０回／秒、パルス幅
を１ミリ秒、レーザーの平均出力を５００Ｗとした。基
体５と蒸発源４との距離を２００ｍｍとし、この時、基
体５上での蒸着速度は０．５μｍ／秒であった。基体５
として、幅１００ｍｍ、厚さ４０μｍ、長さ５０ｍのポ
リイミドフィルムを用いた。遮蔽板１６の開口部の幅を
１０ｃｍ、フィルム送り速度を１０ｃｍ／秒とした時、
フィルム上に厚さ０．５μｍ１長さ５０ｍのＣｏ薄膜が
９分間程の安定した操作で形成された。
レーザーの発振繰り返し周波数を６０回／秒、パルス幅
を１ミリ秒、レーザーの平均出力を５００Ｗとした。基
体５と蒸発源４との距離を２００ｍｍとし、この時、基
体５上での蒸着速度は０．５μｍ／秒であった。基体５
として、幅１００ｍｍ、厚さ４０μｍ、長さ５０ｍのポ
リイミドフィルムを用いた。遮蔽板１６の開口部の幅を
１０ｃｍ、フィルム送り速度を１０ｃｍ／秒とした時、
フィルム上に厚さ０．５μｍ１長さ５０ｍのＣｏ薄膜が
９分間程の安定した操作で形成された。
薄膜作成中の真空度は、７Ｘ１０−’Ｐａであった。
（発明の効果）
本発明のレーザー光加熱による真空蒸着装置においては
、真空槽６内の蒸発源４と、蒸発源４と相対するレーザ
ー光導入のための窓レンズ２との闇に、窓レンズ２を覆
う樋溝が設けられているので、窓レンズ２への蒸発物質
の付着を防止し、長時間にわたる蒸発ａ４の効率的なレ
ーザー加熱が可能になった。また窓レンズ２の覆いが開
いている時間だけパルスでレーザー光エネルギーを与え
、それ以外のときはレーザー光照射を垢ち、レーザー光
エネルギーを効率的に利用できた。
、真空槽６内の蒸発源４と、蒸発源４と相対するレーザ
ー光導入のための窓レンズ２との闇に、窓レンズ２を覆
う樋溝が設けられているので、窓レンズ２への蒸発物質
の付着を防止し、長時間にわたる蒸発ａ４の効率的なレ
ーザー加熱が可能になった。また窓レンズ２の覆いが開
いている時間だけパルスでレーザー光エネルギーを与え
、それ以外のときはレーザー光照射を垢ち、レーザー光
エネルギーを効率的に利用できた。
第１図は本発明の実施例で使用したレーザー真空蒸着お
よびレーザー照射装置の概略図である。 第２図は、第１図においてシャッター板及びシ〜ヤ・ン
ター駆動装置のへ方向の平面図である。 第３図及び第４図は公知のレーザー真空蒸着装置の概略
図である。 １・・・レーザー発振器、 ２・・・レーザー透過窓、 ４・・・蒸発源、 ５・・・基体、 ６・・・真空槽、 ｌ・・・レーザー集光用の凸レンズ、 ８・・・光ファイバー、 ９・・・冷却装置、 １０・・・蒸発源移動装置、 １１・・・基体移動装置、 １２・・・シャッター板、 １３・・・シャッター板駆動装置、 １４・・・基体回転移動ドラム、 １５・・・原子吸光型のモニター。
よびレーザー照射装置の概略図である。 第２図は、第１図においてシャッター板及びシ〜ヤ・ン
ター駆動装置のへ方向の平面図である。 第３図及び第４図は公知のレーザー真空蒸着装置の概略
図である。 １・・・レーザー発振器、 ２・・・レーザー透過窓、 ４・・・蒸発源、 ５・・・基体、 ６・・・真空槽、 ｌ・・・レーザー集光用の凸レンズ、 ８・・・光ファイバー、 ９・・・冷却装置、 １０・・・蒸発源移動装置、 １１・・・基体移動装置、 １２・・・シャッター板、 １３・・・シャッター板駆動装置、 １４・・・基体回転移動ドラム、 １５・・・原子吸光型のモニター。
Claims (2)
- （１）窓レンズを通して導入されたレーザー光によって
蒸発源を加熱し、基体上に蒸着膜を製造する真空蒸着装
置において、 該蒸発源と相対する該窓レンズの間に、該窓レンズを覆
うシャッター板と、 該シャッター板の駆動装置と を備えたレーザー光加熱による真空蒸着装置。 - （２）特許請求の範囲第１項に記載の装置を使用し、前
記窓レンズのシャッター板の開いている時間を、蒸発物
質が前記蒸発源から該シャッター板に到達する時間より
短くすることを特徴とするレーザー光加熱による蒸着膜
の製造法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4948188A JPH01225770A (ja) | 1988-03-04 | 1988-03-04 | レーザー光加熱による真空蒸着装置と蒸着膜の製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4948188A JPH01225770A (ja) | 1988-03-04 | 1988-03-04 | レーザー光加熱による真空蒸着装置と蒸着膜の製造法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01225770A true JPH01225770A (ja) | 1989-09-08 |
Family
ID=12832350
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4948188A Pending JPH01225770A (ja) | 1988-03-04 | 1988-03-04 | レーザー光加熱による真空蒸着装置と蒸着膜の製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01225770A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02166277A (ja) * | 1988-12-21 | 1990-06-26 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | レーザースパッタリング装置 |
| JPH05507965A (ja) * | 1990-06-21 | 1993-11-11 | ドイチェ フォルシュングスアンシュタルト フュアルフト―ウント ラウムファールト エー．ファウ | 基材材料を被覆するための方法及び装置 |
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1988
- 1988-03-04 JP JP4948188A patent/JPH01225770A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02166277A (ja) * | 1988-12-21 | 1990-06-26 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | レーザースパッタリング装置 |
| JPH05507965A (ja) * | 1990-06-21 | 1993-11-11 | ドイチェ フォルシュングスアンシュタルト フュアルフト―ウント ラウムファールト エー．ファウ | 基材材料を被覆するための方法及び装置 |
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