JPH02310363A - レーザ蒸着装置 - Google Patents
レーザ蒸着装置Info
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- JPH02310363A JPH02310363A JP1131807A JP13180789A JPH02310363A JP H02310363 A JPH02310363 A JP H02310363A JP 1131807 A JP1131807 A JP 1131807A JP 13180789 A JP13180789 A JP 13180789A JP H02310363 A JPH02310363 A JP H02310363A
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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
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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〕
この発明は基板上に化合物を蒸着するレーザ蒸着装置に
関するものである。
関するものである。
第５図は例えば特開昭５９−１１６３７３号公報に示さ
れた従来のレーザ蒸着装置を示す概略構成図である。
れた従来のレーザ蒸着装置を示す概略構成図である。
図において、（１）はレーザ光、（２）はレーザ光（１
）の方向を変える第１の平面鏡、（３）はレーザ光（１
）を集光するレンズ、（４）はレンズ（３）で集光され
たレーザ光（１）を内部に取り込むための透過窓（５）
を備えた真空チャンバ、（６）は真空チャンバ（４）内
にあって矢印ａの方向に回転する円筒形状の被照射材料
、（７）は真空チャンバ（４）内に設けられた第２の平
面鏡で、透過窓（５）を通って真空チャンバ（４）内に
入射したレーザ光（１）の方向を変えて、被照射材料（
６）表面を照射するようにする。（８）は被照射材料（
６）全体を加熱するヒータ、（９）は被照射材料（６）
に対向するように設けられた基板、α〔はシャッターで
ある。次に動作について説明する。レーザ光（１）は第
１の平面鏡（２）で水平方向に光路変換され、レンズ（
３）で集光された後、透過窓（５）を通して真空チャン
バ（４）内に導かれ、第２の平面鏡（７）により再び光
路変換された後、予めヒータ（８）で所定の温度に加熱
された被照射材料（６）表面に照射される。この時、集
光レンズ（３）は、被照射材料（６）上の照射点付近で
焦点が拮ばれるように、その焦点距離及び位置が調節さ
れる。
）の方向を変える第１の平面鏡、（３）はレーザ光（１
）を集光するレンズ、（４）はレンズ（３）で集光され
たレーザ光（１）を内部に取り込むための透過窓（５）
を備えた真空チャンバ、（６）は真空チャンバ（４）内
にあって矢印ａの方向に回転する円筒形状の被照射材料
、（７）は真空チャンバ（４）内に設けられた第２の平
面鏡で、透過窓（５）を通って真空チャンバ（４）内に
入射したレーザ光（１）の方向を変えて、被照射材料（
６）表面を照射するようにする。（８）は被照射材料（
６）全体を加熱するヒータ、（９）は被照射材料（６）
に対向するように設けられた基板、α〔はシャッターで
ある。次に動作について説明する。レーザ光（１）は第
１の平面鏡（２）で水平方向に光路変換され、レンズ（
３）で集光された後、透過窓（５）を通して真空チャン
バ（４）内に導かれ、第２の平面鏡（７）により再び光
路変換された後、予めヒータ（８）で所定の温度に加熱
された被照射材料（６）表面に照射される。この時、集
光レンズ（３）は、被照射材料（６）上の照射点付近で
焦点が拮ばれるように、その焦点距離及び位置が調節さ
れる。
また、このように条件が不安定な初期段階では、基板（
９）表面はシャッターａ１で遮蔽され、条件が安定した
後シャッターａ１が取り除かれて、基板（９）表面は被
照射材料（６）に直接対向する。レーザ光（１）が照射
された被照射材料（６）の表面層は急激に昇温して蒸発
し、蒸発粒子が基板（９）の方向へ飛び出して、基板（
９）上に蒸着して堆積する。被照射材料（６）は矢印方
向（ａ）に回転して、被照射材料（６）の表面層は照射
位置を変えて順に加熱され、蒸発を繰シ返して、蒸発粒
子は基板（９）上に堆積膜を形成する。上記の工程にお
いて、被照射材料（６）の表面層の一部が熱分解する。
９）表面はシャッターａ１で遮蔽され、条件が安定した
後シャッターａ１が取り除かれて、基板（９）表面は被
照射材料（６）に直接対向する。レーザ光（１）が照射
された被照射材料（６）の表面層は急激に昇温して蒸発
し、蒸発粒子が基板（９）の方向へ飛び出して、基板（
９）上に蒸着して堆積する。被照射材料（６）は矢印方
向（ａ）に回転して、被照射材料（６）の表面層は照射
位置を変えて順に加熱され、蒸発を繰シ返して、蒸発粒
子は基板（９）上に堆積膜を形成する。上記の工程にお
いて、被照射材料（６）の表面層の一部が熱分解する。
分解生成物の自重量の小さいものは残りのものよシ先に
被照射材料（６）の表面層より蒸発して真空チャンバ（
４）中に拡散したり、真空チャンバ（４）の排気口から
排気されてしまい、被照射材料（６）が回転してレーザ
光（１）の照射位置が移動して前の照射位置の温度が下
がって被照射材料（６）表面の熱分解が起らなくなって
も、被照射材料（６）のレーザ光（１）が照射された表
面層は元の化合物と異なる化合物に変化する。
被照射材料（６）の表面層より蒸発して真空チャンバ（
４）中に拡散したり、真空チャンバ（４）の排気口から
排気されてしまい、被照射材料（６）が回転してレーザ
光（１）の照射位置が移動して前の照射位置の温度が下
がって被照射材料（６）表面の熱分解が起らなくなって
も、被照射材料（６）のレーザ光（１）が照射された表
面層は元の化合物と異なる化合物に変化する。
従来のレーザ蒸着装置は以上のように構成されているの
で、被照射材料表面層のレーザ光吸収率や熱伝導率等の
物理的性質が変化して、被照射材料の蒸発速度や基板上
に蒸着する蒸着物の組成を継続して安定に維持できない
という問題点があった０ この発明は上記のような課題を解決するためになされた
もので、被照射材料の蒸着速度や基板上に蒸着する蒸着
物の組成を継続して安定に維持できるレーザ蒸着装置を
得ることを目的とする。
で、被照射材料表面層のレーザ光吸収率や熱伝導率等の
物理的性質が変化して、被照射材料の蒸発速度や基板上
に蒸着する蒸着物の組成を継続して安定に維持できない
という問題点があった０ この発明は上記のような課題を解決するためになされた
もので、被照射材料の蒸着速度や基板上に蒸着する蒸着
物の組成を継続して安定に維持できるレーザ蒸着装置を
得ることを目的とする。
この発明におけるレーザ蒸着装置は、被照射材料のレー
ザ光照射表面近傍に上記被照射材料の変質を防止するガ
スを供給するガス供給源を備えたものである。
ザ光照射表面近傍に上記被照射材料の変質を防止するガ
スを供給するガス供給源を備えたものである。
この発明におけるレーザ蒸着装置は、レーザ光を照射す
る被照射材料表面近傍にガスを供給して、被照射材料の
変質を防止する。
る被照射材料表面近傍にガスを供給して、被照射材料の
変質を防止する。
以下、この発明の一実施例を図について説明する。第１
図はこの発明によるレーザ蒸着装置を示す概略構成図、
第２図は被照射材料の形状に合わせたガス供給管の形状
を例示する平面図で、（ａ）は被照射材料が円板状、（
ｂ）は角板状の場合である。
図はこの発明によるレーザ蒸着装置を示す概略構成図、
第２図は被照射材料の形状に合わせたガス供給管の形状
を例示する平面図で、（ａ）は被照射材料が円板状、（
ｂ）は角板状の場合である。
第１図及び第２図において、（１）はａｏ２レーザ光、
（４）は排気口部より真空排気される真空チャンバ、（
６）は中心の位置を前後左右に移動しながら矢印方向（
１））に回転する円盤状の被照射材料で、ここでは酸化
物の例としてＣｕＯを用いた。（ロ）は被照射材料（６
）を取り囲むようにして、真空チャンバ（４）内に設け
られた被照射材料室、（２）は被照射材料室αηの排気
口、（至）は被照射材料（６）からの蒸発粒子が基板（
９）の方へ向かうように、被照射材料室（ロ）に設けら
れたオリフィス、α→は真空チャンバ（４）と被照射材
料室（ロ）に一体接合され、頂部に透過窓（５）を設け
てｃｏ２レーザ光（１）を被照射材料（６）まで導く入
射ノズル、（至）は真空チャンバ（４）の外から挿入さ
れたガス供給管で、被照射材料（６）表面にガスを放出
するための孔を有し、第２図（ａ）に示す平面図のよう
な形状で、ここでは放出ガスに０２ガスを用いた。他の
構成部分は第５図の従来装置と同様である。
（４）は排気口部より真空排気される真空チャンバ、（
６）は中心の位置を前後左右に移動しながら矢印方向（
１））に回転する円盤状の被照射材料で、ここでは酸化
物の例としてＣｕＯを用いた。（ロ）は被照射材料（６
）を取り囲むようにして、真空チャンバ（４）内に設け
られた被照射材料室、（２）は被照射材料室αηの排気
口、（至）は被照射材料（６）からの蒸発粒子が基板（
９）の方へ向かうように、被照射材料室（ロ）に設けら
れたオリフィス、α→は真空チャンバ（４）と被照射材
料室（ロ）に一体接合され、頂部に透過窓（５）を設け
てｃｏ２レーザ光（１）を被照射材料（６）まで導く入
射ノズル、（至）は真空チャンバ（４）の外から挿入さ
れたガス供給管で、被照射材料（６）表面にガスを放出
するための孔を有し、第２図（ａ）に示す平面図のよう
な形状で、ここでは放出ガスに０２ガスを用いた。他の
構成部分は第５図の従来装置と同様である。
次に動作について説明する。先ず、排気口（６）から真
空チャンバ（４）をＩ×１０″″４Ｔｏｒｒの真空度に
排気する。次いで、排気口０］）より大きな排気量で排
気口＠から排気しながら、被照射材料室αη内にあらか
じめ設置した被照射材料（６）表面に向かって、ガス供
給管（至）から０２ガスを放出する。次に、００２レー
ザ光＋１３を被照射材料（６）表面に照射し、被照射材
料（６）を蒸発させる。蒸発粒子はオリフィス（至）を
通して基板（９）上に付着して堆積し、被膜を形成する
。
空チャンバ（４）をＩ×１０″″４Ｔｏｒｒの真空度に
排気する。次いで、排気口０］）より大きな排気量で排
気口＠から排気しながら、被照射材料室αη内にあらか
じめ設置した被照射材料（６）表面に向かって、ガス供
給管（至）から０２ガスを放出する。次に、００２レー
ザ光＋１３を被照射材料（６）表面に照射し、被照射材
料（６）を蒸発させる。蒸発粒子はオリフィス（至）を
通して基板（９）上に付着して堆積し、被膜を形成する
。
この時、ｃｏ２レーザ光（１）の照射により昇温した被
照射材料（６）表面は一部熱的に分解し、分解生成物の
内酸素等の分子量の小さいものは、真空チャンバ（４）
中に拡散したり、真空チャンバ（４）の排気口０］）や
被照射材料室（ロ）の排気口（２）から排気され、被照
射材料（６）表面層の一部はＣｕ２Ｏ＋Ｏｕ等の酸素欠
損状態になるが、被照射材料（６）表面近傍にあるガス
供給管（至）から０２ガスが供給されるので、被照射材
料（６）が中心を移しながら回転してＯｏ２レーザ光（
１）の照射位置が移動し、元の照射位置の被照射材料（
６）表面は、温度が下がるとともに可逆反応が起こって
元の表面組成のＯｕＯに戻るので、再びａｏ２レーザ光
（１）が照射された時には、被照射材料（６）表面のレ
ーザ吸収率や熱伝導率等の物理的性質が変化していない
ので、被照射材料（６）表面層の蒸発を安定に維持する
ことができる。また、供給した０２ガスは、被照射材料
（６）表面での反応に使われる以外は瞬時に主に排気口
（６）から排出されるので、基板（９）上付近やそれに
至る蒸着雰囲気に洩れでることがない。そのため、基板
（９）上に形成される化合物の性質や蒸着速度にはほと
んど影響しない。
照射材料（６）表面は一部熱的に分解し、分解生成物の
内酸素等の分子量の小さいものは、真空チャンバ（４）
中に拡散したり、真空チャンバ（４）の排気口０］）や
被照射材料室（ロ）の排気口（２）から排気され、被照
射材料（６）表面層の一部はＣｕ２Ｏ＋Ｏｕ等の酸素欠
損状態になるが、被照射材料（６）表面近傍にあるガス
供給管（至）から０２ガスが供給されるので、被照射材
料（６）が中心を移しながら回転してＯｏ２レーザ光（
１）の照射位置が移動し、元の照射位置の被照射材料（
６）表面は、温度が下がるとともに可逆反応が起こって
元の表面組成のＯｕＯに戻るので、再びａｏ２レーザ光
（１）が照射された時には、被照射材料（６）表面のレ
ーザ吸収率や熱伝導率等の物理的性質が変化していない
ので、被照射材料（６）表面層の蒸発を安定に維持する
ことができる。また、供給した０２ガスは、被照射材料
（６）表面での反応に使われる以外は瞬時に主に排気口
（６）から排出されるので、基板（９）上付近やそれに
至る蒸着雰囲気に洩れでることがない。そのため、基板
（９）上に形成される化合物の性質や蒸着速度にはほと
んど影響しない。
また、被照射材料（６）の形状に特に制限はなく、被照
射材料（６）の形状に適した形状のガス供給管（ト）を
選べばよく、例えば被照射材料（６）の形状が角板状の
場合、ガス供給管αＧの形状は第２図（ｂ）に示すよう
なものとなる。
射材料（６）の形状に適した形状のガス供給管（ト）を
選べばよく、例えば被照射材料（６）の形状が角板状の
場合、ガス供給管αＧの形状は第２図（ｂ）に示すよう
なものとなる。
また、レーザ光はＣＯ２レーザ光の他にＹＡ（）レーザ
光やＡｒＦ或いはＫｒＦエキシマレーザ光等の高エネル
ギー光を用いてもよく、また、連続光でもパルス光でも
よい。
光やＡｒＦ或いはＫｒＦエキシマレーザ光等の高エネル
ギー光を用いてもよく、また、連続光でもパルス光でも
よい。
また、被照射材料（６）表面上のレーザ光照射位置を変
えるため、被照射材料（６）を回転させたりジグザグ移
動させてもよく、集光レンズ（３）を移動してレーザ光
を被照射材料（６）上でスキャンニングさせてもよい。
えるため、被照射材料（６）を回転させたりジグザグ移
動させてもよく、集光レンズ（３）を移動してレーザ光
を被照射材料（６）上でスキャンニングさせてもよい。
また、ここではガス供給管Ｑ！９から放出されるガスに
０２ガスを用いたが、Ｎ２０等酸化能のあるガスであれ
ばよい。
０２ガスを用いたが、Ｎ２０等酸化能のあるガスであれ
ばよい。
また、ここでは被照射材料（６）としてＯｕＯを用いた
が、Ｏｕを用いてもその表面層は酸化されて（ＵＯにな
っているので、被照射材料（６）にＯｕＯを用いた場合
と同様の化合物を基板（９）上に形成することができる
。
が、Ｏｕを用いてもその表面層は酸化されて（ＵＯにな
っているので、被照射材料（６）にＯｕＯを用いた場合
と同様の化合物を基板（９）上に形成することができる
。
また、上記実施例では、被照射材料（６）として酸化物
を例に説明したが、窒化物や炭化物等信の化合物の蒸着
物を形成する場合にも、ガス供給管（ト）から放出する
ガスに適当なものを選ぶことによって、上記実施例と同
様の効果を奏する。例えば、窒化物ではＮ２ガスを、炭
化物では０２Ｈ２、ａｃ１４ガス等を用いればよい。
を例に説明したが、窒化物や炭化物等信の化合物の蒸着
物を形成する場合にも、ガス供給管（ト）から放出する
ガスに適当なものを選ぶことによって、上記実施例と同
様の効果を奏する。例えば、窒化物ではＮ２ガスを、炭
化物では０２Ｈ２、ａｃ１４ガス等を用いればよい。
また、ガス供給管（至）から放出されるガスの反応性を
高めるために、第３図に示すように、レーザ透過窓Ｑｅ
を通して、例えば、ＡｒＦエキシマレーザやＫｒＦエキ
シマレーザ等のガス解離力のある別のレーザ光α力を、
被照射材料（６）表面近傍で上記ガスに照射してもよく
、また、ガス供給管ｏＦＪと被照射材料（６）との間に
、直流電界発生器や交流電界発生器等の電極を挿入して
、上記ガスに電圧を加えてそのガスをプラズマ化しても
よい。更に、ガス供給管（ト）でガスを供給する代わシ
に、イオンガンやオゾナイザを用いて被照射材料（６）
表面上にイオン化したガスを供給するようにしてもよい
。
高めるために、第３図に示すように、レーザ透過窓Ｑｅ
を通して、例えば、ＡｒＦエキシマレーザやＫｒＦエキ
シマレーザ等のガス解離力のある別のレーザ光α力を、
被照射材料（６）表面近傍で上記ガスに照射してもよく
、また、ガス供給管ｏＦＪと被照射材料（６）との間に
、直流電界発生器や交流電界発生器等の電極を挿入して
、上記ガスに電圧を加えてそのガスをプラズマ化しても
よい。更に、ガス供給管（ト）でガスを供給する代わシ
に、イオンガンやオゾナイザを用いて被照射材料（６）
表面上にイオン化したガスを供給するようにしてもよい
。
また、ガス供給管（至）を用いる代わりに、第４図に示
すように、入射ノズルαるにガス供給管（ト）を取シ付
けて、入射ノズルＱ→を介して被照射材料（６）表面に
ガスを供給してもよい。
すように、入射ノズルαるにガス供給管（ト）を取シ付
けて、入射ノズルＱ→を介して被照射材料（６）表面に
ガスを供給してもよい。
上記実施例では排気口（６）を有する被照射材料室（ロ
）を設けて供給ガスの余分なものを排気したが、上記の
ような被照射材料室（ロ）を設けなくても、真空チャン
バ（４）の排気口−を基板（９）から遠くガス供給管Ｑ
６に近い位置に設け、排気口（財）の排気量を大きくし
て、余分な供給ガスが基板（９）表面付近やそれに至る
蒸着雰囲気に洩れでることがないようにしても、上記実
施例と同様の効果が得られる。
）を設けて供給ガスの余分なものを排気したが、上記の
ような被照射材料室（ロ）を設けなくても、真空チャン
バ（４）の排気口−を基板（９）から遠くガス供給管Ｑ
６に近い位置に設け、排気口（財）の排気量を大きくし
て、余分な供給ガスが基板（９）表面付近やそれに至る
蒸着雰囲気に洩れでることがないようにしても、上記実
施例と同様の効果が得られる。
以上のように、この発明によればレーザ蒸着装置を、被
照射材料のレーザ光照射表面近傍に上記被照射材料の変
質を防止するガスを供給するガス供給源を備えるように
構成したので、上記被照射材料の蒸発速度や基板上に蒸
着する蒸着物の組成を継続して安定に維持できるレーザ
蒸着装置が得られる効果がある。
照射材料のレーザ光照射表面近傍に上記被照射材料の変
質を防止するガスを供給するガス供給源を備えるように
構成したので、上記被照射材料の蒸発速度や基板上に蒸
着する蒸着物の組成を継続して安定に維持できるレーザ
蒸着装置が得られる効果がある。
第１図はこの発明の一実施例によるレーザ蒸着装置を示
す概略構成図、第２図は被照射材料の形状に合わせたガ
ス供給管の形状を例示する平面図、第３図はガス供給管
から放出されるガスの反応性を高めるために、上記ガス
に別のレーザ光を照射するようにしたこの発明の他の実
施例によるレーザ蒸着装置を示す概略構成図、第４図は
ガス供給管を用いる代わシに、ガス供給管を入射ノズル
に取シ付け、入射ノズルを介して被照射材料表面にガス
を供給するようにしたこの発明の更に他の実施例による
レーザ蒸着装置を示す概略構成図である０ 図において、（１）はレーザ光、（４）は真空チャンバ
、（６）は被照射材料、（９）は基板、（至）はガス供
給源である。 なお、図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。
す概略構成図、第２図は被照射材料の形状に合わせたガ
ス供給管の形状を例示する平面図、第３図はガス供給管
から放出されるガスの反応性を高めるために、上記ガス
に別のレーザ光を照射するようにしたこの発明の他の実
施例によるレーザ蒸着装置を示す概略構成図、第４図は
ガス供給管を用いる代わシに、ガス供給管を入射ノズル
に取シ付け、入射ノズルを介して被照射材料表面にガス
を供給するようにしたこの発明の更に他の実施例による
レーザ蒸着装置を示す概略構成図である０ 図において、（１）はレーザ光、（４）は真空チャンバ
、（６）は被照射材料、（９）は基板、（至）はガス供
給源である。 なお、図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。
Claims (1)
- 被照射材料と基板を内部に収容する真空チャンバと、上
記被照射材料にレーザ光を照射して蒸発させ上記基板上
に蒸着させるレーザ照射源と、上記被照射材料のレーザ
光照射表面近傍に上記被照射材料の変質を防止するガス
を供給するガス供給源とを備えたことを特徴とするレー
ザ蒸着装置。
Priority Applications (3)
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|---|---|---|---|
| JP1131807A JPH02310363A (ja) | 1989-05-24 | 1989-05-24 | レーザ蒸着装置 |
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Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| JP1131807A JPH02310363A (ja) | 1989-05-24 | 1989-05-24 | レーザ蒸着装置 |
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|---|---|
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|---|---|---|---|
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- 1990-05-21 DE DE4016352A patent/DE4016352A1/de active Granted
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