JPH0452271A - Laser vapor deposition device - Google Patents

Laser vapor deposition device

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Publication number
JPH0452271A
JPH0452271A JP16356790A JP16356790A JPH0452271A JP H0452271 A JPH0452271 A JP H0452271A JP 16356790 A JP16356790 A JP 16356790A JP 16356790 A JP16356790 A JP 16356790A JP H0452271 A JPH0452271 A JP H0452271A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
target
laser
vapor deposition
power
laser power
Prior art date
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Pending
Application number
JP16356790A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Akira Nushihara
主原 昭
Megumi Omine
大峯 恩
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.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric 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 Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
Priority to JP16356790A priority Critical patent/JPH0452271A/en
Publication of JPH0452271A publication Critical patent/JPH0452271A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To occasionally monitor a laser power and to uniformly consume a target by extending the distance at which the target moves back and forth to remove the target once from the laser beam. CONSTITUTION:The distance at which the target 4 moves back and forth is extended to remove the target once from the irradiation with the laser. The target 4 is not irradiated with the laser and the vapor deposition does not progress while the target 4 exists at the left end of the forward and backward motion. The laser is absorbed in a power monitor 11 behind the target 4 and the output thereof is recorded. The target 4 moves rightward while rotating and the vapor deposition is started simultaneously when the target begins to be irradiated with the laser beam 8. The laser power is not detected when the evaporation starts. The laser power can be detected again while the target 4 exists at the right end. The detection of the laser power is not required to be executed at every inversion of the target 4 and may be executed at every proper interval.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、レーザを熱源として薄膜形成を行う装置に
関するもので、特にそのターゲットの移動の仕方の改良
に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to an apparatus for forming a thin film using a laser as a heat source, and particularly relates to an improvement in the method of moving a target.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

第4図は例えば特願平1−118199号に示された従
来のレーザ蒸着装置を示す断面図である。
FIG. 4 is a sectional view showing a conventional laser evaporation apparatus disclosed in, for example, Japanese Patent Application No. 1-118199.

図において、レーザ透過窓1を備えた真空槽2には真空
排気設備3が取り付けられる。4は膜形成を行いたい材
料、例えばA110:+ S i O□などのセラミッ
クスで構成された円筒状のターゲットである。基板5の
後ろには加熱用のヒータ6が取り付けられている。7は
熱源となるレーザビーム8を放出するレーザ発振器で、
ターゲットとしてAffi、 O,を使用する場合であ
れば、Cot レーザ発振器が適当である。9はレーザ
ビーム8の光路を変えるミラー 10は集束レンズであ
る。
In the figure, a vacuum chamber 2 equipped with a laser transmission window 1 is equipped with evacuation equipment 3. 4 is a cylindrical target made of a material on which film formation is desired, for example, ceramics such as A110:+S i O□. A heater 6 for heating is attached to the back of the substrate 5. 7 is a laser oscillator that emits a laser beam 8 that serves as a heat source;
If Affi, O, is used as a target, a Cot laser oscillator is suitable. 9 is a mirror that changes the optical path of the laser beam 8; 10 is a focusing lens.

次に動作について説明する。Next, the operation will be explained.

真空槽2内の圧力は真空排気設備3によって通常10−
4〜10−’Torrの範囲に保たれている。
The pressure inside the vacuum chamber 2 is normally reduced to 10-
It is kept in the range of 4 to 10-' Torr.

ターゲット4は第5図に示した様に回転と往復運動を繰
り返している。往復運動する距離は図かられかるように
、ターゲットの幅よりも若干狭く設定しである。
The target 4 repeats rotation and reciprocation as shown in FIG. As you can see from the figure, the distance of the reciprocating movement is set to be slightly narrower than the width of the target.

回転および往復運動の速度は用いるターゲットの融点、
レーザパワーによって大きく異なるが、例えばターゲッ
トが5iOz、パワーが30Wの時、それぞれ5rpm
、50mm/分程度の比較的小さな値である。
The speed of rotation and reciprocation is determined by the melting point of the target used,
It varies greatly depending on the laser power, but for example, when the target is 5iOz and the power is 30W, each speed is 5 rpm.
, is a relatively small value of about 50 mm/min.

発振器7を出射したレーザビーム8は集束レンズ10に
よって集束され、透過窓1を通った後、ターゲット4を
照射する。ターケント4上でのビーム径はレンズ10の
焦点距離fによって異なるが、例えばf=400閣の時
、〜1閤程度である。
A laser beam 8 emitted from an oscillator 7 is focused by a focusing lens 10, passes through a transmission window 1, and then irradiates a target 4. The beam diameter on the Tarquent 4 varies depending on the focal length f of the lens 10, but for example, when f=400 mm, it is about 1 mm.

このようにスポット径が小さいためレーザ照射点では非
常に大きなパワー密度が発生し、SiO2やAAz03
などの高融点物質も容易に溶融し、蒸気となって飛散す
る。飛散した蒸気のうち、基板5に飛来したものは凝縮
し薄膜が形成される。
Because the spot diameter is small in this way, a very large power density is generated at the laser irradiation point, and SiO2 and AAz03
High-melting-point substances such as substances easily melt and become vapor and scatter. Among the scattered vapors, those that fly to the substrate 5 are condensed to form a thin film.

蒸発が起こればその点は次第に減っていくが、ターゲッ
ト4が回転・往復しているため、−点のみが消費される
ことはない。しかもターゲットが往復運動する距離はタ
ーゲットの幅よりも狭いためターゲットは常時レーザに
照射されていることになり、蒸着が跡切れることなく進
行する。
If evaporation occurs, the number of points will gradually decrease, but since the target 4 is rotating and reciprocating, only the - points will not be consumed. Furthermore, since the distance over which the target reciprocates is narrower than the width of the target, the target is constantly irradiated with the laser, and the deposition progresses without any trace.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problem to be solved by the invention]

ところで、ターゲット4からの蒸発粒子は量的には多く
ないにしても、透過窓1に付着するので、長時間蒸着を
行っていると、付着物に吸収される分だけ次第に蒸着に
実際に寄与できるレーザパワーは減少する。これに伴い
蒸着速度も減少する。
Incidentally, although the evaporated particles from the target 4 are not large in quantity, they adhere to the transmission window 1, so if evaporation is performed for a long time, the particles absorbed by the deposits will actually contribute to the evaporation. The available laser power is reduced. Along with this, the deposition rate also decreases.

このため、蒸発速度を一定にするために、レーザパワー
を随時モニターする必要があるが、従来の装置は以上の
ようにレーザがターゲットを常時照射しているため、モ
ニターすることが不可能であった。
Therefore, in order to keep the evaporation rate constant, it is necessary to constantly monitor the laser power, but with conventional equipment, the laser constantly irradiates the target, making it impossible to monitor. Ta.

また蒸着を跡切れさせないため、ターゲット4の両端に
はレーザが照射されていない。このため、ターゲット4
は第6図に示された様に、糸巻き状に減少することにな
り、高価なターゲットを一部利用しないまま捨てざるを
えなかった。
Furthermore, in order to prevent the vapor deposition from being cut, both ends of the target 4 are not irradiated with the laser. For this reason, target 4
As shown in Fig. 6, the number of targets decreased like a pincushion, and some expensive targets had to be discarded without being used.

この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、実際に蒸着に寄与するレーザパワーを随時モ
ニターでき、しかもターゲットを均一に消費できるレー
ザ蒸着装置を得ることを目的としている。
This invention was made to solve the above-mentioned problems, and aims to provide a laser evaporation apparatus that can monitor the laser power that actually contributes to evaporation at any time and that can consume the target uniformly.

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

この発明に係るレーザ蒸着装置は、ターゲットが往復運
動する距離を延ばすことによってターゲットが行き戻り
する際に必ず一旦はレーザからターゲットが外れるよう
にしたものである。
In the laser vapor deposition apparatus according to the present invention, the distance over which the target reciprocates is extended so that the target always comes off the laser once when the target moves back and forth.

〔作用〕[Effect]

この発明においては、レーザがターゲットを照射しない
時間が随時存在するため、このレーザパワーを随時モニ
ターすることが可能になる。
In this invention, since there is always a time when the laser does not irradiate the target, it is possible to monitor the laser power at any time.

〔実施例] 以下、この発明の一実施例を図について説明する。〔Example] An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

第1図は本発明の一実施例によるレーザ蒸着装置の重要
な部分のみを取り出して示した構成図である。
FIG. 1 is a configuration diagram showing only important parts of a laser deposition apparatus according to an embodiment of the present invention.

図において、11はレーザビーム8の光路上にターゲッ
ト4よりも後方に設けられたパワーモニタを示す。
In the figure, reference numeral 11 indicates a power monitor provided on the optical path of the laser beam 8 behind the target 4.

次に動作について説明する。Next, the operation will be explained.

蒸着が行われる原理は従来例と全く同じである。The principle of vapor deposition is exactly the same as in the conventional example.

実線で示されたターゲット4は往復運動の左端にいる状
態を示している。この状態ではターゲットにはレーザが
照射されていないため蒸着は進行しない。その代わりレ
ーザはパワーモニタ1工に吸収され、その出力が記録さ
れる。パワーモニタの出力が定常値を示すまでには通常
数秒を要する。
The target 4 indicated by a solid line is at the left end of the reciprocating motion. In this state, vapor deposition does not proceed because the target is not irradiated with the laser. Instead, the laser is absorbed by a power monitor and its output is recorded. It usually takes several seconds for the output of the power monitor to show a steady value.

左端にいるターゲットは回転しながら順次右方向に移動
し、レーザビーム8にあたり始めると同時に蒸着が開始
する。蒸着が始まればレーザパワーは検出されなくなる
The target at the left end rotates and sequentially moves to the right, and vapor deposition begins as soon as it starts to be hit by the laser beam 8. Once deposition begins, laser power is no longer detected.

点線で示されたターゲット4°は往復運動の右端にいる
ことを表わしている。この状態では再度レーザパワーの
検出が可能になる。以後、ターゲットは反転し、往復運
動を繰り返す。
The target 4° indicated by the dotted line indicates that the target is at the right end of the reciprocating motion. In this state, laser power can be detected again. Thereafter, the target turns around and repeats the reciprocating motion.

−往復に要する時間はターゲット4の幅、往復速度に依
存する0例えば幅50si、速度50閣/分とすれば一
往復に約2分を要することになる。
- The time required for a round trip depends on the width of the target 4 and the reciprocating speed. For example, if the width is 50 si and the speed is 50 km/min, one round trip will take about 2 minutes.

パワーの検出に要する時間は先に述べたようにlO秒程
度でよいから蒸着が行われない時間は数%程度でしかな
いため、蒸着が進行しないことによって生じる生産性の
低下はさほど大きくない。
As mentioned above, the time required to detect the power is about 10 seconds, so the time during which vapor deposition is not performed is only about a few percent, so the decrease in productivity caused by the lack of vapor deposition is not so large.

第2図に長時間蒸着した後に得られたターゲットの形状
を示す。レーザがターゲット表面を全域隈なく走査する
ため均一に消耗することになり、従来のように無駄に捨
てられる部分がない。
FIG. 2 shows the shape of the target obtained after long-term deposition. Since the laser scans the entire target surface, it is consumed evenly, and there is no waste as in the conventional method.

なお、上記実施例では、移動速度を一定にした場合につ
いて説明したが、レーザがターゲットを照射している時
の速度とそうでない時の速度は一定である必要はない。
In the above embodiment, the case where the moving speed is constant has been described, but the speed when the laser is irradiating the target and the speed when the laser is not irradiating the target need not be constant.

照射している時の速度を遅く、あるいは照射していない
時の速度を速くすれば、蒸着が進行しないために生じる
生産性の低下を抑えることが出来る。
By slowing the irradiation speed or increasing the irradiation speed when not irradiating, it is possible to suppress the decrease in productivity caused by the slow progress of vapor deposition.

また、ターゲットにレーザが照射されているかどうかを
検出するために、パワーモニタ11の出力を利用しても
よいが、レーザ照射時に生じる発光を光検出器で検出す
るようにしてもよい。
Further, in order to detect whether or not the target is irradiated with the laser, the output of the power monitor 11 may be used, but the light emission generated during laser irradiation may be detected with a photodetector.

第3図は光検出器としてフォトダイオードを利用した例
を示している。検出器に蒸気が付着することを防ぐため
に検出器は発光が観測できる範囲内でなるべく下方に置
くのがよい。
FIG. 3 shows an example in which a photodiode is used as a photodetector. In order to prevent vapor from adhering to the detector, it is preferable to place the detector as low as possible within the range where luminescence can be observed.

従来の装置のようにターゲットの端部が残るのであれば
、第3図における右側あるいは左側に検出器を置(と次
第に発光が観測されなくなる恐れがあったが、この方法
では端部が残らないためこのような心配はいらない。
If the edge of the target remained as in the conventional device, the detector would be placed on the right or left side in Figure 3 (there was a risk that the emission would gradually stop being observed, but with this method, the edge does not remain). There is no need to worry like this.

レーザパワーの検出はターゲットが反転する毎に行う必
要はなく、適当な間隔毎に行えば良いことは言うまでも
ない。レーザパワーの検出を行わない時は上記検出器で
レーザがターゲットを照射しなくなったことを確認次第
、瞬時にターゲットを反転することもできる。こうすれ
ば生産性の低下はほとんど無視できるようになる。
Needless to say, it is not necessary to detect the laser power every time the target is reversed, and it is sufficient to detect the laser power at appropriate intervals. When the laser power is not detected, the target can be instantly reversed as soon as the detector confirms that the laser is no longer irradiating the target. In this way, the drop in productivity becomes almost negligible.

なお、本発明は使用するレーザやターゲットの種類によ
って限定されるものではなく、YAGレーザやエキシマ
レーザと超電導物質との組み合わせにおいても同様の効
果を奏する。
Note that the present invention is not limited by the type of laser or target used, and similar effects can be achieved by a combination of a YAG laser or excimer laser and a superconducting material.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上のように、この発明に係るレーザ蒸着装置によれば
、ターゲットがレーザに照射されない時間が発生するよ
うに装置を構成したので、レーザパワーを随時モニタで
きるようになり、またターゲットを無駄なく使える効果
がある。
As described above, according to the laser vapor deposition apparatus according to the present invention, the apparatus is configured so that there is a time when the target is not irradiated with the laser, so the laser power can be monitored at any time, and the target can be used without wasting it. effective.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図はこの発明の一実施例によるレーザ蒸着装置の主
要部を示す構成図、第2図はこの発明の実施例における
ターゲットの減り方を示す平面図、第3図はこの発明の
他の実施例を示す構成図、第4図および第5図は従来の
装置を示す構成図、第6図は従来装置におけるターゲッ
トの減り方を示す平面図である。 図において、4は蒸着材料であるターゲット、7はレー
ザ発振器である。 なお図中同一符号は同−又は相当部分を示す。 第1図
FIG. 1 is a configuration diagram showing the main parts of a laser evaporation apparatus according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a plan view showing how the target is reduced in the embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a diagram showing another embodiment of the present invention. FIGS. 4 and 5 are block diagrams showing an embodiment of the present invention, FIGS. 4 and 5 are block diagrams showing a conventional apparatus, and FIG. 6 is a plan view showing how targets are reduced in the conventional apparatus. In the figure, 4 is a target which is a vapor deposition material, and 7 is a laser oscillator. Note that the same reference numerals in the figures indicate the same or equivalent parts. Figure 1

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)蒸着材料からなるターゲットを回転・往復運動さ
せ、該ターゲットに、レーザを照射させて蒸着を行う装
置において、 上記ターゲットがレーザの照射から必ず一旦は外れるこ
とがあるような往復運動を行うようにしたことを特徴と
するレーザ蒸着装置。
(1) In an apparatus that performs vapor deposition by rotating and reciprocating a target made of a vapor deposition material and irradiating the target with a laser, the target is subjected to such a reciprocating movement that it always comes off the laser irradiation. A laser evaporation device characterized by:
JP16356790A 1990-06-20 1990-06-20 Laser vapor deposition device Pending JPH0452271A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP16356790A JPH0452271A (en) 1990-06-20 1990-06-20 Laser vapor deposition device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP16356790A JPH0452271A (en) 1990-06-20 1990-06-20 Laser vapor deposition device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH0452271A true JPH0452271A (en) 1992-02-20

Family

ID=15776365

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP16356790A Pending JPH0452271A (en) 1990-06-20 1990-06-20 Laser vapor deposition device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH0452271A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020089180A3 (en) * 2018-10-31 2020-06-25 MAX-PLANCK-Gesellschaft zur Förderung der Wissenschaften e.V. Coating device, process chamber and method for coating a substrate and substrate coated with at least one material layer

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020089180A3 (en) * 2018-10-31 2020-06-25 MAX-PLANCK-Gesellschaft zur Förderung der Wissenschaften e.V. Coating device, process chamber and method for coating a substrate and substrate coated with at least one material layer

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