JPH05139735A - Thin film forming device by laser ablation method - Google Patents

Thin film forming device by laser ablation method

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JPH05139735A
JPH05139735A JP3301794A JP30179491A JPH05139735A JP H05139735 A JPH05139735 A JP H05139735A JP 3301794 A JP3301794 A JP 3301794A JP 30179491 A JP30179491 A JP 30179491A JP H05139735 A JPH05139735 A JP H05139735A
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JP
Japan
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grid
target
thin film
substrate
laser ablation
Prior art date
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Pending
Application number
JP3301794A
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Japanese (ja)
Inventor
Jun Funatsu
準 船津
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Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
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Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
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Publication of JPH05139735A publication Critical patent/JPH05139735A/en
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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E40/00Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
    • Y02E40/60Superconducting electric elements or equipment; Power systems integrating superconducting elements or equipment

Abstract

PURPOSE:To provide a thin film forming device by the laser ablation method favorable to make a thin film composition uniform. CONSTITUTION:The device consists of a vacuum vessel 1, a target 20 (oxide superconductor), pulse laser generator 3 (excimer laser: ArF), a substrate 40, to which negative charge is given, a dome shaped grid 5 and a dome shaped screen 6. By irradiating the target 20 with pulse laser beam in a state that the target 20 is rotated by the motor 21 and the substrate 40 is rotated by the motor 41, laser abration which is explosive dissociation, is generated to form a ionized material high in speed and a neutralized material relatively slow in speed. The neutralized material flies in wide range and the ion is diffused in wide angle by electric field of the screen 6 and the grid 5 to film-form on the substrate 40.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明はレーザアブレーション法
による薄膜形成装置に関する。本発明は例えば酸化物超
伝導体の薄膜を形成する際に利用できる。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a thin film forming apparatus using a laser ablation method. The present invention can be used, for example, in forming a thin film of an oxide superconductor.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、レーザアブレーション法による薄
膜形成装置が開発されつつある。この装置は、極めて高
エネルギ密度のレーザビーム、一般的には、紫外域で高
出力のエキシマレーザのパルスレーザビームを用い、そ
のレーザビームを高真空状態で固体ターゲットに照射
し、その表面で爆発的な解離であるレーザアブレーショ
ンを発生させ、そして、レーザアブレーションで放出さ
れた原子、イオン等の粒子を基板上に堆積させ、薄膜を
成長させる方法である。
2. Description of the Related Art In recent years, a thin film forming apparatus using a laser ablation method has been developed. This equipment uses a laser beam with an extremely high energy density, generally a pulsed laser beam of an excimer laser with a high output in the ultraviolet region, irradiates the laser beam on a solid target in a high vacuum state, and explodes on its surface. Laser ablation, which is a typical dissociation, is generated, and particles such as atoms and ions emitted by the laser ablation are deposited on the substrate to grow a thin film.

【0003】上記したレーザアブレーションは、非熱的
な性質をもつとされており、熱的なレーザプロセスに比
較して、イオン化率、放出粒子の運動エネルギも極めて
大きい。上記したレーザアブレーション法による薄膜形
成装置で形成した薄膜は、その組成、厚みが不均一であ
った。その理由は次の様であると考えられている。即
ち、レーザアブレーションでは、ターゲット材料の表面
において、主として、イオン化された速度が速い物質
と、比較的速度の遅い中性物質とが生じ、両者が基板に
向けて飛来する。ここで、中性物質は、照射点の法線方
向に対してcosθの分布で放出されるので、かなり広
い範囲で基板に向けて飛来する。一方、イオン化された
物質は、照射点の法線方向に対してcosn θ(n>>
1)の分布で放出されるので、照射点からほとんど広が
らずに基板に向けて集中的に飛来する。そのため、基板
の薄膜形成面で形成された薄膜のうち、中央部ではイオ
ン化された物質が増し、周辺部では中性物質が相対的に
増し、薄膜の組成に不均一が生じる。
The above-mentioned laser ablation is said to have a non-thermal property, and the ionization rate and the kinetic energy of emitted particles are extremely large as compared with the thermal laser process. The thin film formed by the above-mentioned thin film forming apparatus by the laser ablation method had nonuniform composition and thickness. The reason is believed to be as follows. That is, in the laser ablation, an ionized substance having a high velocity and a neutral substance having a relatively low velocity are mainly generated on the surface of the target material, and both of them fly toward the substrate. Here, since the neutral substance is emitted with a distribution of cos θ with respect to the normal line direction of the irradiation point, the neutral substance flies toward the substrate in a considerably wide range. On the other hand, the ionized substance is cos n θ (n >>) with respect to the normal direction of the irradiation point.
Since it is emitted in the distribution of 1), it does not spread almost from the irradiation point and concentrates on the substrate. Therefore, in the thin film formed on the thin film formation surface of the substrate, the ionized substance is increased in the central part and the neutral substance is relatively increased in the peripheral part, resulting in nonuniform composition of the thin film.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記した実情
に鑑みなされたものであり、その目的は、膜の組成の均
一化に有利なレーザアブレーション法による薄膜形成装
置を提供することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above situation, and an object thereof is to provide a thin film forming apparatus by a laser ablation method which is advantageous for uniformizing the composition of a film. To do.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】本発明にかかるレーザア
ブレーション法による薄膜形成装置は、真空室をもつ真
空容器と、真空室に配置されターゲットを保持するター
ゲット保持部と、ターゲットにレーザアブレーションを
生じさせる高エネルギ密度のレーザビームを照射するレ
ーザ発振器と、真空室に配置され負の電位が与えられる
薄膜形成面をもつ基板を保持する基板保持部と、基板保
持部とターゲット保持部との間に位置しレーザアブレー
ションで生成した粒子が通る通路に配置され負の電位が
与えられるグリッドとで構成され、レーザアブレーショ
ンで生成されたイオンをグリッドで基板に向けて拡散飛
来させる様にしたことを特徴とするものである。
A thin film forming apparatus using a laser ablation method according to the present invention includes a vacuum container having a vacuum chamber, a target holding portion for holding a target arranged in the vacuum chamber, and laser ablation of the target. A laser oscillator that irradiates a high energy density laser beam, a substrate holding unit that holds a substrate having a thin film formation surface that is placed in a vacuum chamber and is given a negative potential, and between the substrate holding unit and the target holding unit. It is composed of a grid that is located in a passage through which particles generated by laser ablation pass and is given a negative potential. To do.

【0006】レーザ発振器は、一般に、紫外域で高出力
のエキシマレーザ、あるいは、Nd:YAGレーザをQ
−スイッチ等によりパルス的に発振するものとする。エ
キシマレーザはArF、KrF、XeClなどを採用で
きる。ターゲットとしては、金属、非金属、半導体、絶
縁体、多成分系の酸化物超伝導体を採用できる。多成分
系の酸化物超伝導体としては、YBa2 Cu3 7-x
Bi2 Sr2 Ca1 Cu2 8 がある。グリッドは、グ
リッド曲率半径の小さなものをターゲットに近接した位
置に配置することが好ましい。ターゲットに近い位置で
イオンを効果的に拡散できるため、イオンの拡散性を大
きくすることができるからである。但し、グリッドをタ
ーゲットに近接しすぎると、レーザビームでグリッドが
損傷する可能性が高くなるので、留意する必要がある。
The laser oscillator is generally a high-power excimer laser in the ultraviolet region or an Nd: YAG laser.
-Pulse oscillate with a switch. For the excimer laser, ArF, KrF, XeCl or the like can be adopted. As the target, a metal, a nonmetal, a semiconductor, an insulator, or a multi-component oxide superconductor can be adopted. As a multi-component oxide superconductor, YBa 2 Cu 3 07 -x ,
Bi 2 Sr 2 Ca 1 Cu 2 O 8 is present. It is preferable to arrange the grid having a small radius of curvature of the grid at a position close to the target. This is because the ions can be effectively diffused at a position close to the target, so that the diffusivity of the ions can be increased. However, it should be noted that if the grid is too close to the target, the laser beam may damage the grid.

【0007】[0007]

【作用】レーザアブレーションで生成されたイオン、中
性物質(クラスタも含む)は基板に向けて飛来するが、
イオンはグリッドで拡散される。そのため、イオンは広
範囲で基板に向けて飛来する。
[Operation] Ions and neutral substances (including clusters) generated by laser ablation fly toward the substrate,
Ions are diffused in the grid. Therefore, the ions fly to the substrate in a wide range.

【0008】[0008]

【実施例】以下本発明の実施例を説明する。本実施例に
かかる薄膜形成装置は、図1に示す様に、真空室10を
もつ真空容器1と、ターゲット20を保持するターゲッ
ト保持部2と、パルスレーザ発振器3と、ターゲット2
0の真上に位置して真空室10に配置され負の電位が与
えられる基板40を保持する基板保持部4と、基板保持
部4とターゲット保持部2との間に位置するドーム形状
のグリッド5と、グリッド5に近接するドーム形状のス
クリーン6とで構成されている。グリッド5の電位は可
変電圧源53により付与される。スクリーン6の電位は
可変電圧源63により付与される。グリッド5の開口と
スクリーン6の開口とは互いに対面する様に設定されて
いる。レーザアブレーションで発生したイオン、中性物
質の通過性を確保し、半球面状の電界を印加するため等
である。さらに、真空容器10には凸レンズ11、光学
窓12が設けられ、凸レンズ11、光学窓12を通して
レーザビームLがターゲット20に向けて照射される。
ターゲット20の材質は固体のYBa2 Cu3 7-x
ある。ターゲット保持部2はモータ21により回転され
る。基板保持部4はモータ41により回転される。
EXAMPLES Examples of the present invention will be described below. As shown in FIG. 1, the thin film forming apparatus according to the present embodiment includes a vacuum container 1 having a vacuum chamber 10, a target holding unit 2 holding a target 20, a pulse laser oscillator 3, and a target 2.
0, a substrate holder 4 for holding a substrate 40 that is placed in the vacuum chamber 10 and is provided with a negative potential, and a dome-shaped grid located between the substrate holder 4 and the target holder 2. 5 and a dome-shaped screen 6 close to the grid 5. The potential of the grid 5 is given by the variable voltage source 53. The potential of the screen 6 is applied by the variable voltage source 63. The openings of the grid 5 and the screen 6 are set to face each other. This is for ensuring the permeability of ions and neutral substances generated by laser ablation and applying a hemispherical electric field. Further, the vacuum container 10 is provided with a convex lens 11 and an optical window 12, and the laser beam L is irradiated toward the target 20 through the convex lens 11 and the optical window 12.
The material of the target 20 is solid YBa 2 Cu 3 O 7-x . The target holding unit 2 is rotated by the motor 21. The substrate holder 4 is rotated by the motor 41.

【0009】パルスレーザ発振器3は紫外域のエキシマ
レーザビーム(ArF、発振波長:193nm、パル
ス:10〜300Hz、ピーク出力:100W(300
mJ))を発振する。ここで本実施例では、スクリーン
6の中心Kとターゲット20との距離d0 は10〜30
mmとされている。スクリーン6の半径rは15〜30
0mmとされている。グリッド5とスクリーン6との間
隔距離は2〜10mmとされている。
The pulse laser oscillator 3 is an ultraviolet excimer laser beam (ArF, oscillation wavelength: 193 nm, pulse: 10 to 300 Hz, peak output: 100 W (300
mJ)) is oscillated. In this embodiment, the distance d 0 between the center K of the screen 6 and the target 20 is 10 to 30.
It is set to mm. The radius r of the screen 6 is 15 to 30
It is set to 0 mm. The distance between the grid 5 and the screen 6 is 2 to 10 mm.

【0010】本実施例では、スクリーン6はアースに対
し負のVSgの電位が付与され、グリッド5はアースに対
し負のV ag の電位が付与され、基板40はアースに対
し負のVsub (〜500V)の電位が付与される。ま
た、ターゲット保持部2はアースになる。そして成膜時
には、真空室10内を10-7から10-8Torrの超高
真空状態にし、モータ21によりターゲット20を回転
させるとともにモータ41により基板40を回転させ
る。その状態で、凸レンズ11、光学窓12を通してパ
ルスレーザ発振器3からパルスレーザビームLがターゲ
ット20に向けて照射される。レーザビームの最大強度
は108 W/cm2 程度である。これにより、ターゲッ
ト20の表面に爆発的な解離であるレーザアブレーショ
ンが発生し、イオン化された速度が速い物質と、比較的
速度の遅い中性物質とが飛来する。ここで、中性物質
は、グリッド5、スクリーン6の電位による吸引効果を
基本的には受けることがない。即ち、中性物質は、一部
がグリッド5、スクリーン6に付着するものの、残りの
大部分は広範囲で真っ直ぐ基板40の薄膜形成面40a
に向けて飛来する。
In this embodiment, the screen 6 is provided with a negative V Sg potential with respect to ground, the grid 5 is provided with a negative V ag potential with respect to ground, and the substrate 40 is provided with a negative V sub with respect to ground. A potential of (-500V) is applied. Further, the target holding unit 2 is grounded. At the time of film formation, the inside of the vacuum chamber 10 is brought to an ultrahigh vacuum state of 10 −7 to 10 −8 Torr, the target 20 is rotated by the motor 21, and the substrate 40 is rotated by the motor 41. In that state, the target 20 is irradiated with the pulse laser beam L from the pulse laser oscillator 3 through the convex lens 11 and the optical window 12. The maximum intensity of the laser beam is about 10 8 W / cm 2 . As a result, laser ablation, which is an explosive dissociation, occurs on the surface of the target 20, and the ionized substance having a high velocity and the neutral substance having a relatively low velocity fly in. Here, the neutral substance basically does not receive the suction effect due to the potentials of the grid 5 and the screen 6. That is, a part of the neutral substance adheres to the grid 5 and the screen 6, but most of the rest is wide in a wide range and is straight.
Fly towards.

【0011】一方、イオン化された物質(速度:〜3×
105 m/s程度)は、本来的にはレーザ照射位置の法
線Pにそって集中的に飛来するものであるが、本実施例
ではグリッド5、スクリーン6の電位による吸引を受け
て拡散し、ドーム形状のグリッド5方向に集まる。この
とき本実施例ではV ag =−10〜100Vとすること
により、効率よく、グリッド5を損傷することなく、グ
リッド5にイオンを集めることができる。また本実施例
では、V ag −VSg=−100〜−200Vの電位を付
与しているため、イオンはスクリーン6とグリッド5と
の電界により加速されつつ、広い角度に拡散される。そ
のため、中性物質と同様に、イオンも広範囲で基板40
に向けて飛来し、その結果、基板40の薄膜形成面40
a全体で堆積され、厚み1000Å程度の均一組成の薄
膜が形成される。
On the other hand, the ionized substance (velocity: up to 3 ×
Originally, about 10 5 m / s) is mainly scattered along the normal line P of the laser irradiation position, but in this embodiment, it is diffused by being attracted by the potential of the grid 5 and the screen 6. And then gather in the direction of the dome-shaped grid 5. At this time, in this embodiment, by setting V ag = -10 to 100 V, it is possible to efficiently collect the ions in the grid 5 without damaging the grid 5. Further, in this embodiment, since the potential of V ag -V Sg = -100 to -200 V is applied, the ions are diffused in a wide angle while being accelerated by the electric field between the screen 6 and the grid 5. Therefore, as in the case of the neutral substance, ions are widely spread over the substrate 40.
To the thin film formation surface 40 of the substrate 40 as a result.
A thin film of uniform composition with a thickness of about 1000Å is formed by being deposited on the whole a.

【0012】図2はイオン、中性物質の拡散の度合いを
示す。図2の横軸は角度θ、縦軸は相対数を示す。ここ
で、相対数とは、{(角度θにおいて飛来する粒子の数
nθ/(角度θ=0において飛来する粒子の数n0)}
を意味する。図2において○印は中性物質を示し、△印
はイオン(グリッド5なし)を示し、◇印はイオン(グ
リッド5あり、r=50mm、V ag =−150V)を
示し、□印はイオン(グリッド5あり、r=25mm、
ag =−200V)を示す。
FIG. 2 shows the degree of diffusion of ions and neutral substances. The horizontal axis of FIG. 2 represents the angle θ, and the vertical axis represents the relative number. Here, the relative number is {(number of particles flying at angle θ nθ / (number of particles flying at angle θ = 0 n0)}
Means In FIG. 2, ○ indicates a neutral substance, Δ indicates an ion (without grid 5), ⋄ indicates an ion (with grid 5, r = 50 mm, V ag = −150 V), and □ indicates an ion. (With grid 5, r = 25 mm,
V ag = -200 V) is shown.

【0013】図2の特性線A0に示す様に、中性物質の
場合には、角度θが大きくなっても相対数の低下は比較
的小さく、即ち中性物質は広範囲で飛来することがわか
る。またイオンの場合には、図2の特性線A1に示す様
に、グリッド5無しの場合には、角度θが大きくなるに
つれて相対数が小さくなる。即ちイオンは狭い範囲で飛
来する。また、図2の特性線A2に示す様に、グリッド
5有りの場合には、角度θが大きくなっても相対数の低
下は少なくなり、即ち、イオンは比較的広範囲に飛来す
ることがわかる。更にまた、図2の特性線A3に示す様
に、グリッド5有りで、しかもr=25mm、V ag
−200Vとした場合には、グリッド5の曲率半径が小
さく、かつ電位による吸引力が強いので、角度θが大き
くなっても相対数の低下は一層少なくなり、即ち、特性
線A3と特性線A0との比較で理解できる様に、イオン
は中性物質よりも広範囲に飛来できることがわかる。そ
のため、グリッド5を設けた場合には薄膜の組成比を均
一化するのに有利であることがわかる。なお、上記試験
例では、中性物質はYO2 -x、BaO1-x 、Cu2
1-x などであり、イオンはYBa2 Cu3 7-x -1、Y
-1 2-x などと考えられている。
As shown by the characteristic line A0 in FIG. 2, in the case of the neutral substance, the decrease in the relative number is relatively small even if the angle θ becomes large, that is, the neutral substance flies over a wide range. .. In the case of ions, as shown by the characteristic line A1 in FIG. 2, in the case of no grid 5, the relative number decreases as the angle θ increases. That is, the ions fly in a narrow range. Further, as shown by the characteristic line A2 in FIG. 2, in the case where the grid 5 is provided, the decrease in the relative number is small even if the angle θ is large, that is, it is understood that the ions fly in a relatively wide range. Furthermore, as shown by the characteristic line A3 in FIG. 2, there is a grid 5, and r = 25 mm, V ag =
In the case of −200 V, since the radius of curvature of the grid 5 is small and the attraction force by the electric potential is strong, the decrease in the relative number is further reduced even when the angle θ is increased, that is, the characteristic line A3 and the characteristic line A0. As can be understood by comparison with, it is understood that ions can fly over a wider range than neutral substances. Therefore, it can be seen that the provision of the grid 5 is advantageous for making the composition ratio of the thin film uniform. In the above test example, the neutral substances are YO 2 -x , BaO 1-x , Cu 2 O.
1-x, etc., and the ions are YBa 2 Cu 3 O 7-x -1 , Y
It is considered to be O -12 -x .

【0014】また図3に他の試験例を示す。この試験例
では基本的には前記した試験例と同じ条件で行った。こ
の場合には、ターゲット20は酸化物超伝導体(YBa
2 Cu3 7-x)である。したがって、ターゲット20
でレーザアブレーションが生じると、基本的には、Y原
子1個、Ba原子2個、Cu原子3個の割合でターゲッ
ト20から基板40の薄膜形成面40aに向けてイオ
ン、中性物質が飛来することになる。よって本来的に
は、薄膜中におけるCu/Yは3、Ba/Yは2、Cu
/Ba1.5の比率となるものである。なお、Y、C
u、Baともにイオン、中性物質になるものと考えられ
ている。この試験例では、レーザ強度は50J/c
2 、グリッド5の半径R=50mm、VSg=−50
V、V ag =−150V、Vsub =−100Vの条件で
行った。
FIG. 3 shows another test example. In this test example, basically, the same conditions as in the above-mentioned test example were used. In this case, the target 20 is an oxide superconductor (YBa).
2 Cu 3 07 -x ). Therefore, the target 20
When laser ablation occurs, basically, ions and neutral substances fly from the target 20 toward the thin film formation surface 40a of the substrate 40 at a ratio of 1 Y atom, 2 Ba atoms, and 3 Cu atoms. It will be. Therefore, originally, Cu / Y in the thin film is 3, Ba / Y is 2, Cu / Y
The ratio is /Ba1.5. In addition, Y, C
Both u and Ba are considered to be ions and neutral substances. In this test example, the laser intensity is 50 J / c.
m 2 , radius of the grid 5 R = 50 mm, V Sg = −50
It was performed under the conditions of V, V ag = -150V and V sub = -100V.

【0015】試験結果を図3に示す。ここで図3の縦軸
は組成比及び超伝導現象の臨界温度を示し、横軸は角度
θを示す。また、△印はグリッド5無しの場合のCu/
Yを示し、▲印はグリッド有りの場合のCu/Yを示
す。○印はグリッド5無しの場合のBa/Yを示し、●
印はグリッド5有りの場合のBa/Yを示す。□印はグ
リッド5無しの場合のCu/Baを示し、■印はグリッ
ド5有りの場合のCu/Baを示す。
The test results are shown in FIG. Here, the vertical axis of FIG. 3 represents the composition ratio and the critical temperature of the superconducting phenomenon, and the horizontal axis represents the angle θ. In addition, △ mark is Cu / when there is no grid 5.
Y represents, and ▲ represents Cu / Y with grid. ○ indicates Ba / Y without grid 5, ●
The mark indicates Ba / Y when the grid 5 is present. □ indicates Cu / Ba without the grid 5, and ■ indicates Cu / Ba with the grid 5.

【0016】Cu/Yについて説明する。即ち、グリッ
ド5無しの場合には、△印で示す様に、θが0から20
度程度の域ではCu/Yが3程度であるが、θが30
度、40度になると、Cu/Yが2.5程度に低下す
る。一方、グリッド5有りの場合には、▲印で示す様
に、θが30度程度の域であってもCu/Yが3程度で
あり、θが40度でもCu/Yは2.8程度に維持され
る。
Cu / Y will be described. That is, when the grid 5 is not provided, θ is 0 to 20 as indicated by a triangle mark.
Cu / Y is about 3 in the degree range, but θ is 30
At 40 degrees, Cu / Y decreases to about 2.5. On the other hand, in the case where the grid 5 is provided, as indicated by the triangle, Cu / Y is about 3 even in the region where θ is about 30 degrees, and even if θ is 40 degrees, Cu / Y is about 2.8. Maintained at.

【0017】Ba/Yについて説明する。即ち、グリッ
ド5無しの場合には、〇印に示す様に、θが0から20
度程度の域ではBa/Yが2程度であるが、θが30
度、40度になると、Ba/Yが1.6から1.5程度
に低下する。一方、グリッド5有りの場合には、●印で
示す様に、θが30度程度の域でもBa/Yが2程度で
あり、θが40度でもBa/Yは1.8〜1.9程度に
維持される。
Ba / Y will be described. That is, when the grid 5 is not provided, θ is 0 to 20 as indicated by the circle.
Ba / Y is about 2 in the range of degrees, but θ is 30
At 40 degrees, Ba / Y decreases from 1.6 to about 1.5. On the other hand, when the grid 5 is present, Ba / Y is about 2 even in the region where θ is about 30 degrees, and Ba / Y is 1.8 to 1.9 even when θ is 40 degrees, as shown by the mark ●. Maintained to a degree.

【0018】Cu/Baについて説明する。即ち、□印
に示すグリッド5無しの場合と、■印に示すグリッド5
有りの場合とは、Cu/Baともに1.5程度であり、
変わらない。その理由は、主としてCu、Baとも飛来
量が減少するためであると推定される。また、図3にお
いて特性線W1はグリッド5無しの場合における臨界温
度を示し、特性線W2はグリッド5有りの場合における
臨界温度を示す。特性線W1、特性線W1に示す様に、
角度θが20°程度までの領域では、グリッド5無しの
場合、グリッド5有りの場合ともに、臨界温度は大差な
いものの、角度θが30度、40度に至ると、組成比が
所定値からずれるグリツド5無しの場合には臨界温度は
大きく低下するものの、組成比のずれが少ないグリッド
5が有りの場合には臨界温度の低下は少ないことがわか
る。
Cu / Ba will be described. That is, there is no grid 5 shown by □, and grid 5 shown by ■
The case of presence is about 1.5 for both Cu / Ba,
does not change. It is presumed that the reason is mainly that the flying amounts of both Cu and Ba decrease. Further, in FIG. 3, the characteristic line W1 shows the critical temperature without the grid 5, and the characteristic line W2 shows the critical temperature with the grid 5. As shown by the characteristic line W1 and the characteristic line W1,
In the region where the angle θ is up to about 20 °, the composition ratio deviates from the predetermined value when the angle θ reaches 30 ° and 40 °, although the critical temperature is not so different between the case without the grid 5 and the case with the grid 5. It can be seen that when the grid 5 is not provided, the critical temperature is greatly reduced, but when the grid 5 having a small composition ratio deviation is provided, the critical temperature is not significantly reduced.

【0019】上記した試験結果からも理解できる様に、
グリッド5が無い場合には薄膜の組成比が所定の値から
ずれ、超伝導現象を示す臨界温度Tcも降下する。この
点、本実施例にかかるグリッド5によるイオン拡散作用
は、薄膜の組成比の均一化に有効であり、超伝導現象を
示す臨界温度を高温に維持するのに有利であることがわ
かる。
As can be understood from the above test results,
When the grid 5 is not provided, the composition ratio of the thin film deviates from a predetermined value, and the critical temperature Tc indicating the superconducting phenomenon also drops. In this respect, it is understood that the ion diffusion action by the grid 5 according to the present example is effective in making the composition ratio of the thin film uniform, and is advantageous in maintaining the critical temperature at which the superconducting phenomenon occurs at a high temperature.

【0020】なお図2に示す試験結果、図3に示す試験
結果ともに、薄膜中における元素の同定はオージェ電子
分光ESCA等により行った。 (他の実施例)真空室の別室に駆動モータを配置すると
ともに、駆動モータで移動する可動体にグリッド及びタ
ーゲットの一方を装備し、駆動モータにより可動体を移
動させ、これによりグリッドとターゲットとの間隔距離
を調整する構成にもできる。この場合には、グリッドと
ターゲットとの間隔距離を調整できるので、ターゲット
表面で発生したイオンをグリッドで拡散するイオン拡散
度合いを調整できる効果が得られる。
In both the test results shown in FIG. 2 and the test results shown in FIG. 3, the elements in the thin film were identified by Auger electron spectroscopy ESCA or the like. (Other Embodiments) A drive motor is arranged in a separate chamber of a vacuum chamber, and one of a grid and a target is equipped on a movable body that is moved by the drive motor, and the movable body is moved by the drive motor, whereby the grid and the target are moved. It is also possible to adopt a configuration in which the interval distance of is adjusted. In this case, since the distance between the grid and the target can be adjusted, the effect of adjusting the degree of ion diffusion that diffuses the ions generated on the target surface by the grid can be obtained.

【0021】[0021]

【発明の効果】本発明のレーザアブレーション法による
薄膜形成装置によれば、集中飛来しがちのイオンを拡散
できるので薄膜の組成の均一化に有利である。更に、拡
散作用をもつグリッドをターゲットに近接させれば、タ
ーゲット近くで拡散できるので、イオンの拡散の度合い
を大きくするのに有利であり、薄膜の組成の均一化に一
層有利である。本発明装置を超伝導材料からなる薄膜の
形成に適用すれば、超伝導材料の組成の均一化を図り
得、そのため超伝導現象を示す臨界温度を高温に維持す
るのに有利である。また、ITO(Indium Ti
n Oxide)膜のような多成分系の透明導電極に用
いた場合、光の透過率、膜の導電率の向上に寄与でき
る。
According to the thin film forming apparatus by the laser ablation method of the present invention, it is possible to diffuse the ions, which tend to be concentrated and fly, and therefore it is advantageous to make the composition of the thin film uniform. Furthermore, if a grid having a diffusing action is brought close to the target, it can diffuse near the target, which is advantageous in increasing the degree of ion diffusion, and is more advantageous in homogenizing the composition of the thin film. When the device of the present invention is applied to the formation of a thin film made of a superconducting material, the composition of the superconducting material can be made uniform, which is advantageous for maintaining the critical temperature at which the superconducting phenomenon occurs at a high temperature. In addition, ITO (Indium Ti
When used for a multi-component transparent conductive electrode such as a (n oxide) film, it can contribute to improvement of light transmittance and film conductivity.

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

【図1】装置の要部の構成図である。FIG. 1 is a configuration diagram of a main part of an apparatus.

【図2】グリッドを設けた場合と設けない場合とにおけ
るイオン及び中性物質の飛来の広がりの度合いを示すグ
ラフである。
FIG. 2 is a graph showing the degree of spread of ions and neutral substances when a grid is provided and when a grid is not provided.

【図3】他の試験例における組成比と角度との関係を示
すグラフである。
FIG. 3 is a graph showing a relationship between a composition ratio and an angle in another test example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

図中、10は真空室10、1は真空容器、20はターゲ
ット20、2はターゲット保持部、3はパルスレーザ発
振器、4は基板保持部、40は基板、5はグリッド、6
はスクリーンを示す。
In the figure, 10 is a vacuum chamber 10, 1 is a vacuum container, 20 is a target 20, 2 is a target holder, 3 is a pulse laser oscillator, 4 is a substrate holder, 40 is a substrate, 5 is a grid, 6
Indicates a screen.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 C30B 29/22 501 H 7821−4G // H01B 12/06 8936−5G ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 5 Identification code Internal reference number FI technical display location C30B 29/22 501 H 7821-4G // H01B 12/06 8936-5G

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 真空室をもつ真空容器と、該真空室に配
置されターゲットを保持するターゲット保持部と、該タ
ーゲットにレーザアブレーションを生じさせる高エネル
ギ密度のレーザビームを照射するレーザ発振器と、該真
空室に配置され負の電位が与えられる薄膜形成面をもつ
基板を保持する基板保持部と、該基板保持部と該ターゲ
ット保持部との間に位置しレーザアブレーションで生成
した粒子が通る通路に配置され負の電位が与えられるグ
リッドとで構成され、レーザアブレーションで生成され
たイオンを該グリッドで該基板に向けて拡散飛来させる
様にしたことを特徴とするレーザアブレーション法によ
る薄膜形成装置。
1. A vacuum container having a vacuum chamber, a target holding unit arranged in the vacuum chamber for holding a target, a laser oscillator for irradiating the target with a high energy density laser beam for causing laser ablation, and A substrate holding part, which is placed in a vacuum chamber and holds a substrate having a thin film forming surface to which a negative potential is applied, and a path through which particles generated by laser ablation are located between the substrate holding part and the target holding part. A thin film forming apparatus by a laser ablation method, characterized in that it is arranged with a grid to which a negative potential is applied, and ions generated by laser ablation are diffused and scattered toward the substrate by the grid.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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