JPH03104861A - レーザアブレーションに使用するための装置 - Google Patents

レーザアブレーションに使用するための装置

Info

Publication number
JPH03104861A
JPH03104861A JP2133677A JP13367790A JPH03104861A JP H03104861 A JPH03104861 A JP H03104861A JP 2133677 A JP2133677 A JP 2133677A JP 13367790 A JP13367790 A JP 13367790A JP H03104861 A JPH03104861 A JP H03104861A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
target
cylindrical surface
longitudinal axis
laser ablation
laser beam
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2133677A
Other languages
English (en)
Inventor
Jeffrey T Cheung
ジェフリー・ティー・チェング
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Boeing North American Inc
Original Assignee
Rockwell International Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Rockwell International Corp filed Critical Rockwell International Corp
Publication of JPH03104861A publication Critical patent/JPH03104861A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING 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
    • C23CCOATING 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
    • C23C14/00Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/24Vacuum evaporation
    • C23C14/28Vacuum evaporation by wave energy or particle radiation

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • 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。

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 この発明は、薄膜形成のレーザアブレーション工程に関
するものであり、特定的には、パルスレーザアプレーシ
ョンの飛散効果(splashing a[Icct)
を低減する方法および装置に関するものである。
発明の背景 レーザアプレーションの工程は基板上に材料の薄膜を形
成する技術において知られており、かつたとえば「レー
ザ補助成膜およびアニーリング」(“Laser A…
sjed DeposHion and Annexl
ingつと称される米国特許番号第4.701.592
号において説明される。′592特許はまた“飛散(s
plashing )”と呼ばれるパルスレーザアブレ
ーションの望ましくない副作用を説明し、そこでレーザ
ターゲットの表面から放出された固体粒子および溶解し
た小滴は形或された膜の乏しい形態および低い結晶品質
の原因となる。
飛散は2個の主な原因、表面下の沸騰およびデフォリエ
ーション(deloliation )に帰するもので
あるとされてきた。デフォリエーションはレーザターゲ
ットの荒い表面からの弱く結合された凹凸の放出を説明
するために使用される用語である。
表面下の沸騰はほとんどの工程で回避されることができ
る、なぜならばそれは包括的に非常に高い電力密度にお
いてのみ起こるからである。しかしながら、デフォリエ
ーションはより深刻な問題である、なぜならば深い亀裂
および針晶の形成のような不均一の表面特徴は、平面タ
ーゲット表面が集光レーザビームによってラスターパタ
ーンで走査されるとき必然的に発生されるからである。
実験を通して、新しく磨かれたターゲットが最初に使用
されるとき、飛散は最小化され、かつこのように滑らか
な膜が形成されるということがわかった。しかしながら
、ターゲットがラスターパターンで集光レーザビームに
より繰返し走査されるとき、ターゲットの表面には亀裂
ができ、かつ基板上に形成される膜の形態は悪くなる。
それゆえ、デフォリエーションによる望ましくない飛散
はレーザアブレーションの間滑らかなターゲット表面を
維持することにより最小化され得るということは明らか
である。
発明の概要 この発明は基板上に薄膜を形戊するパルスレーザアプレ
ーション工程の間起こる飛散効果を低減するための方法
および装置を含む。この発明は、滑らかなターゲット表
面を維持することにより、飛散効果を低減するレーザ集
光レンズおよびターゲットの円柱形状を含む。滑らかな
ターゲット表面は集光レーザビームによるデフオリエー
ションにさらされたより少ない数の荒い表面の凹凸のた
めに、飛散効果を最小化する。
この発明において、ターゲット材料は長手方向軸を有す
る円柱固体の形で形或される。ターゲットは容器の上の
真空チャンバに装着され、その結果ターゲットはそれが
その軸に沿って同時に並進させられる間その軸の回りで
回転させられることができる。レーザビームは、円柱レ
ンズによって、ターゲットの長手方向軸に包括的に平行
なラインでターゲットの円柱表面に集光される。集光レ
ーザビームの入射角は、より一見性のあるジオメトリを
提供するため円柱表面に直角以外でもよい。
この発明の円柱ターゲットおよびレーザビーム集光レン
ズの実験はパルスレーザアブレーションの飛散効果の大
きな減少を示した。ターゲットの表面は滑らかなままで
、かつ実際にアブレーションとともにより滑らかになる
かもしれない。さらに、この形状はターゲット材料の容
器なしの保持を許容し、このように不純物の混入を減少
し、かつターゲット材料の使用の効率を増加させる。
好ましい実施例の説明 この発明はレーザアブレーションの装置および工程にお
ける改良を含む。この発明は、特に、ターゲット材料の
レーザアプレーションの間起こる望ましくない飛散効果
を低減することにより基板上に均一の薄膜を形成する際
に有用である。
図面を参照すると、この発明は簡略化された概略形式で
図示される。この発明の構成要素は、一般に利用可能な
装着および位置決め手段(図示せず)を使用して典型的
な真空チャンバに位置決めされてもよい。レーザアブレ
ーションにさらされたターゲット材料10は円柱表面1
2を有するように形成される。一般に、ターゲット10
は長手方向軸14を有する円柱固体として形成されても
よい。Nd : YAGレーザのようなレーザ16はレ
ーザビーム18を発生する。レーザビーム18は、軸1
4に包括的に平行なライン24に沿って表面12にビー
ム22を集光する円柱レンズ20を通して向けられる。
集光ビーム22の入射角は、表面12に集光ビーム22
の入射の幾分一見できる入射角を与えるため表面12に
関し直角以外であってもよい。ターゲット10は矢印2
6により示されるように軸14の回りを一方または両方
の方向に回転できるように装着される。さらに、夕一ゲ
ット10は矢印28により示されるように軸14に沿っ
てどちらかの方向に並進できるように装着される。代替
的にライン24の位置は、当該技術においてよく知られ
るようにレーザビーム集光および方向付けシステムによ
って、回転する表面12を介して並進されてもよい。
真空チャンバの制御された環境におけるパルスレーザア
ブレーションの工程において(図示せず)、ビーム22
はターゲット10の表面12の上にライン24で集光さ
れる。表面12のアブレーションの間、ターゲット10
は軸14の回りを回転させられる。ターゲット10の回
転は表面12が滑らかなままであるようにし、それによ
って不均一なターゲット表面のデフォリエーションによ
り起こされる飛散効果を低減する。回転と同時に、ター
ゲット10はまた軸14に沿って並進させられてもよい
。並進はこの発明の必要条件ではないが、ターゲット1
0の並進またはレーザビーム方向付けシステムによるラ
イン24の代替的な並進は全表面12の均一なアブレー
ションを提供し、かつそれがビーム22を再集光する必
要がある前にターゲットの使用のより長い持続時間を許
容する。表面12を介してビーム22を並進させるより
もむしろ固定レーザビーム22に関し夕一ゲット10を
並進させることの1つの有利な点は、固定ビームおよび
並進するターゲットは、基板30に関し安定し、かつ空
間に実質的に固定されたままである蒸発プルームを生じ
るということである。この発明の好ましい実施例におい
て、アブレーションされたターゲット材料のレーザ誘起
されたプルームは非常に安定で、それによって基板30
上に改良された薄膜形成を生じる。
この発明の形態は、約20度のビーム22の入射角で、
かつ約10−15rpmのターゲット10の回転でパル
スレーザアブレーションにおいて使用されてきた。超伝
導材料YBaCuOを形成する実験において、1ミクロ
ンの厚さの薄膜の層の上の1−10ミクロンの粒子寸法
のための粒子密度は、従来のレーザビームおよびターゲ
ット形状を使用して1cd当たり10’−108粒子の
範囲にあった。対照的に、同じ形成速度でこの発明の形
状を使用することは、1al当たり105粒子またはそ
れより少ない粒子まで減少された密度でずっと小さい粒
子を発生した。この改良は、表面の凹凸がほとんどなく
滑らかなままである表面12からの粒子の飛散が低減さ
れたことに帰することができる。事実、実験は表面12
がレーザアブレーションの数回の行程の後、より滑らか
になることを示した。円柱ターゲット形状の結果として
起こる低減された飛散、低減された不純物の混入および
改良された効率に加えて、この発明により発生された安
定したレーザ誘起されたプルームは反応性デポジション
のために酸素またはほかのガス注入の効率を改良する。
この発明はその特定の実施例に関し説明されてきたが、
様々な変化および変更は当業者に示唆されてもよい。し
たがって、この発明は前掲の特許請求の範囲の中に収ま
るような変化および変更を含むということが意図される
【図面の簡単な説明】
図面はこの発明のレーザビームおよびターゲット形態の
概略図を示す。 図において、lOはターゲット、12は表面、14は軸
、16はレーザ、18はレーザビーム、22は集光ビー
ムを示す。 図面の浄書(内容に変更なし)

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)円柱表面および長手方向軸を有する材料のターゲ
    ットを含み、前記円柱表面は前記材料のレーザアブレー
    ションの間前記長手方向軸の回りで回転可能であり、 前記長手方向軸に実質的に平行なラインで前記円柱表面
    にレーザビームを集光するための手段をさらに含む、レ
    ーザアブレーションに使用するための装置。
  2. (2)前記ターゲットが円柱固体を含む、請求項1記載
    の装置。
  3. (3)前記集光手段が円柱レンズを含む、請求項1記載
    の装置。
  4. (4)前記円柱表面が前記材料のレーザアブレーション
    の間前記長手方向軸に沿って並進できる、請求項1記載
    の装置。
  5. (5)前記集光手段が前記円柱表面に直角以外の入射角
    で前記円柱表面に前記レーザビームを集光する、請求項
    1記載の装置。
  6. (6)基板上に薄膜を形成するレーザアブレーション工
    程に使用するための装置であって、円柱表面および長手
    方向軸を有する材料のターゲットと、 前記長手方向軸に実質的に平行なラインで前記円柱表面
    にレーザビームを集光し、それによって前記ターゲット
    材料のレーザアブレーションを起こすためのレンズとを
    含み、 前記ターゲットは、前記ターゲット材料のレーザアブレ
    ーションの間前記長手方向軸の回りで回転可能である、
    装置。
  7. (7)前記レンズが前記円柱表面に直角以外の入射角で
    前記円柱表面に前記レーザビームを集光する、請求項6
    記載の装置。
  8. (8)前記レンズが円柱レンズを含む、請求項7記載の
    装置。
  9. (9)前記ターゲットが前記ターゲット材料のレーザア
    ブレーションの間前記長手方向軸に沿って並進すること
    ができる、請求項8記載の装置。
  10. (10)円柱表面および長手方向軸を有するターゲット
    材料を提供し、 前記長手方向軸に実質的に平行なラインで前記円柱表面
    にレーザビームを集光し、それによって前記ターゲット
    材料のレーザアブレーションを起こし、 前記ターゲット材料のレーザアブレーションの間前記長
    手方向軸の回りで前記ターゲット材料を回転させる段階
    を含む、レーザアブレーションの方法。
  11. (11)集光の段階が前記円柱表面に直角以外の入射角
    で前記円柱表面に前記レーザビームを集光することを含
    む、請求項10記載の方法。
  12. (12)前記ターゲット材料のレーザアブレーションの
    間前記長手方向軸に沿って前記ターゲット材料を並進さ
    せる段階をさらに含む、請求項11記載の方法。
JP2133677A 1989-05-26 1990-05-23 レーザアブレーションに使用するための装置 Pending JPH03104861A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US35900589A 1989-05-26 1989-05-26
US359,005 1989-05-26

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH03104861A true JPH03104861A (ja) 1991-05-01

Family

ID=23411934

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2133677A Pending JPH03104861A (ja) 1989-05-26 1990-05-23 レーザアブレーションに使用するための装置

Country Status (2)

Country Link
US (1) US5049405A (ja)
JP (1) JPH03104861A (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2005028696A1 (ja) * 2003-09-16 2005-03-31 Sumitomo Electric Industries, Ltd. 薄膜の製造方法ならびに薄膜線材の製造方法およびパルスレーザ蒸着装置

Families Citing this family (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5578350A (en) * 1990-07-03 1996-11-26 Fraunhofer-Gesellschaft Method for depositing a thin layer on a substrate by laser pulse vapor deposition
DE4022817C1 (ja) * 1990-07-18 1991-11-07 Deutsche Forschungsanstalt Fuer Luft- Und Raumfahrt Ev, 5300 Bonn, De
US5145713A (en) * 1990-12-21 1992-09-08 Bell Communications Research, Inc. Stoichiometric growth of compounds with volatile components
US5203925A (en) * 1991-06-20 1993-04-20 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Apparatus for producing a thin film of tantalum oxide
US5227204A (en) * 1991-08-27 1993-07-13 Northeastern University Fabrication of ferrite films using laser deposition
JP3255469B2 (ja) * 1992-11-30 2002-02-12 三菱電機株式会社 レーザ薄膜形成装置
US5405659A (en) * 1993-03-05 1995-04-11 University Of Puerto Rico Method and apparatus for removing material from a target by use of a ring-shaped elliptical laser beam and depositing the material onto a substrate
US5406906A (en) * 1994-01-18 1995-04-18 Ford Motor Company Preparation of crystallographically aligned films of silicon carbide by laser deposition of carbon onto silicon
US5411772A (en) * 1994-01-25 1995-05-02 Rockwell International Corporation Method of laser ablation for uniform thin film deposition
DE4405598C1 (de) * 1994-02-22 1995-09-21 Deutsche Forsch Luft Raumfahrt Verfahren zum Beschichten und Beschichtungsvorrichtung
US5660746A (en) * 1994-10-24 1997-08-26 University Of South Florida Dual-laser process for film deposition
US5887324A (en) * 1996-08-30 1999-03-30 The Whitaker Corporation Electrical terminal with integral capacitive filter
JPH11186432A (ja) 1997-12-25 1999-07-09 Canon Inc 半導体パッケージ及びその製造方法
AU1915600A (en) * 1998-11-20 2000-06-13 Felix E. Fernandez Apparatus and method for pulsed laser deposition of materials on wires and pipes
US20020084455A1 (en) 1999-03-30 2002-07-04 Jeffery T. Cheung Transparent and conductive zinc oxide film with low growth temperature
KR100324499B1 (ko) * 2000-02-16 2002-02-16 김종일 레이저 애블레이션법, 고전압 방전 플라즈마 cvd법과 두 방법의 혼합방식에 의한 박막 형성방법
US7235736B1 (en) 2006-03-18 2007-06-26 Solyndra, Inc. Monolithic integration of cylindrical solar cells
PL2159300T3 (pl) * 2008-08-25 2012-06-29 Solmates Bv Sposób osadzania materiału
WO2014131043A1 (en) 2013-02-25 2014-08-28 Solan, LLC Methods for fabricating graphite-based structures and devices made therefrom
FI20155578A (fi) * 2015-08-10 2017-02-11 Picodeon Ltd Oy Menetelmä ohutkalvojen valmistamiseksi laserablaatiolla käyttämällä moniosaisia laserpulsseja rengasmaisen pyörivän kohtion kanssa
EP3540090A1 (en) * 2018-03-12 2019-09-18 Solmates B.V. Method for pulsed laser deposition

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CH491509A (fr) * 1967-07-19 1970-05-31 Raffinage Cie Francaise Procédé pour déposer sur un support une couche mince d'un électrolyte solide céramique pour pile à combustible
US3538298A (en) * 1968-07-17 1970-11-03 Gen Electric Method for balancing rotating objects with laser radiation
US4065656A (en) * 1975-06-30 1977-12-27 Corning Glass Works Electrical resistor and method of production
US4200382A (en) * 1978-08-30 1980-04-29 Polaroid Corporation Photographic processing roller and a novel method which utilizes a pulsed laser for manufacturing the roller
US4304978A (en) * 1978-10-05 1981-12-08 Coherent, Inc. Heat treating using a laser
US4281030A (en) * 1980-05-12 1981-07-28 Bell Telephone Laboratories, Incorporated Implantation of vaporized material on melted substrates
US4701592A (en) * 1980-11-17 1987-10-20 Rockwell International Corporation Laser assisted deposition and annealing
US4427723A (en) * 1982-02-10 1984-01-24 Rockwell International Corporation Method and apparatus for laser-stimulated vacuum deposition and annealing technique
US4566936A (en) * 1984-11-05 1986-01-28 North American Philips Corporation Method of trimming precision resistors
US4816293A (en) * 1986-03-27 1989-03-28 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Process for coating a workpiece with a ceramic material
US4874741A (en) * 1988-04-14 1989-10-17 The Research Foundation Of State University Of New York Non-enhanced laser evaporation of oxide superconductors

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2005028696A1 (ja) * 2003-09-16 2005-03-31 Sumitomo Electric Industries, Ltd. 薄膜の製造方法ならびに薄膜線材の製造方法およびパルスレーザ蒸着装置

Also Published As

Publication number Publication date
US5049405A (en) 1991-09-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JPH03104861A (ja) レーザアブレーションに使用するための装置
US5084300A (en) Apparatus for the ablation of material from a target and coating method and apparatus
US7297944B2 (en) Ion beam device and ion beam processing method, and holder member
KR20030045082A (ko) 레이저 제거 방법을 이용한 박막의 증착
JP3096943B2 (ja) ダイヤモンドのレーザ研磨方法および装置ならびにそれを利用したダイヤモンド製品
JPH042353B2 (ja)
US5403627A (en) Process and apparatus for treating a photoreceptor coating
JP2798223B2 (ja) レーザ切断方法
JPH05255842A (ja) レーザ・スパッタリング装置
JPH04176859A (ja) レーザアブレーションの方法
JP2000054105A (ja) 表面の前処理および被覆方法
Gorbunov et al. Carbon films deposited from UV laser plasma
JPH09306403A (ja) 試料処理装置
JPH04200888A (ja) レーザ切断方法
JP3080096B2 (ja) 大面積薄膜の作製方法
US5485935A (en) Capture system employing diverter fluid nozzle
JPH06291035A (ja) ビームアニール装置
JP2533510B2 (ja) 配線形成方法
JPH01319673A (ja) レーザビームスパッタ法
JP3361607B2 (ja) 三次元物体加工装置
JPH0544022A (ja) レーザーアブレーシヨン装置
JPS58115741A (ja) 複合ビ−ム照射装置
JP2000144386A (ja) レーザ蒸着法による薄膜形成方法、及び、この薄膜形成方法で使用されるレーザ蒸着装置
JPH04165070A (ja) 成膜装置
JPS6054839B2 (ja) 光線加工方法およびその装置