JPH05279844A - Laser abrasion device - Google Patents
Laser abrasion deviceInfo
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- JPH05279844A JPH05279844A JP7645692A JP7645692A JPH05279844A JP H05279844 A JPH05279844 A JP H05279844A JP 7645692 A JP7645692 A JP 7645692A JP 7645692 A JP7645692 A JP 7645692A JP H05279844 A JPH05279844 A JP H05279844A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は薄膜デバイスに利用され
る超伝導体や強誘電体等の膜形成に用いるレーザーアブ
レーション装置に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a laser ablation apparatus used for forming films such as superconductors and ferroelectrics used in thin film devices.
【0002】[0002]
【従来の技術】以下に、従来のレーザーアブレーション
装置について説明する。2. Description of the Related Art A conventional laser ablation device will be described below.
【0003】従来のレーザーアブレーション装置は真空
槽内に置かれた被加工物にしきい値以上のエネルギー密
度のレーザー光を照射すると物質が飛び出し、この物質
を基板に付着させるものであった。レーザーは一般に短
波長のパルスレーザー光を高エネルギー密度に集光して
照射している。In the conventional laser ablation apparatus, when a work piece placed in a vacuum chamber is irradiated with a laser beam having an energy density higher than a threshold value, a substance jumps out and adheres this substance to a substrate. A laser generally irradiates a short-wavelength pulsed laser beam with a high energy density.
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】しかし、このような方
法では、被加工物が局所的に短時間で高温になるため
に、数μm以下の熔けた粒塊(一般に、ドロプレットと
言う)が飛び出し、これが薄膜中に混在するために、薄
膜デバイスの基本条件である平滑な表面が得られないと
いう課題があった。However, in such a method, since the workpiece is locally heated to a high temperature in a short time, molten agglomerates (generally called droplets) of several μm or less pop out. However, since this is mixed in the thin film, there is a problem that a smooth surface which is a basic condition of the thin film device cannot be obtained.
【0005】そこで本発明は、上記課題に鑑み、レーザ
ー光照射時に発生する粒塊を電気的に吸着させたり、ま
たは、反発させたりして、粒塊が基板に到達することの
ないレーザーアブレーション装置の提供を目的とする。In view of the above problems, the present invention is directed to a laser ablation apparatus which does not reach the substrate by electrically adsorbing or repelling the agglomerates generated during laser light irradiation. For the purpose of providing.
【0006】[0006]
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は、レーザー発振器と、レーザー光を集光す
るレンズと、真空槽と、前記真空槽に設けられたレーザ
ー入射窓と、前記真空槽内にありレーザーが照射される
ターゲットと、前記ターゲット上にある基板ホルダーと
を備え、ターゲットと基板ホルダーとの間の側面に設け
られた正電位の電極の間をレーザー光照射により蒸発し
たターゲット物質が通過するレーザーアブレーション装
置である。In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides a laser oscillator, a lens for condensing a laser beam, a vacuum chamber, and a laser entrance window provided in the vacuum chamber. It is equipped with a target in the vacuum chamber to be irradiated with laser and a substrate holder on the target, and vaporizes by laser light irradiation between positive potential electrodes provided on the side surface between the target and the substrate holder. It is a laser ablation device that allows the target material to pass through.
【0007】[0007]
【作用】この構成によりレーザー照射によって生成され
たプラズマで負の電位になった粒塊を取り除き薄膜中に
混入する粒塊を除去できる。With this configuration, the agglomerates having a negative potential due to the plasma generated by the laser irradiation can be removed and the agglomerates mixed in the thin film can be removed.
【0008】[0008]
【実施例】以下、本発明の一実施例を添付図面にもとづ
いて説明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
【0009】図1において、例えば、エキシマレーザー
1から発振されたレーザー光2は、レンズ3で集光され
真空封じ用窓4を通過して、真空槽5に入射される。真
空槽5には、真空排気用ポンプ6が付けてある。レーザ
ー光2は、真空槽5内に設置されたターゲット7に照射
される。ターゲット7と基板ホルダー8との間には例え
ば20mm×80mmの一対の平板電極9a,9bが設置さ
れており、電極9aと電極9bの例えば20mmの間を通
って電極9aと電極9bの中央にレーザー光2が照射さ
れるようになっている。In FIG. 1, for example, a laser beam 2 oscillated from an excimer laser 1 is condensed by a lens 3, passes through a vacuum sealing window 4, and enters a vacuum chamber 5. A vacuum exhaust pump 6 is attached to the vacuum chamber 5. The laser light 2 is applied to the target 7 installed in the vacuum chamber 5. A pair of flat plate electrodes 9a and 9b of, for example, 20 mm × 80 mm are installed between the target 7 and the substrate holder 8, and pass through between the electrodes 9a and 9b, for example, 20 mm, and are placed at the center of the electrodes 9a and 9b. The laser light 2 is irradiated.
【0010】このような構造において、シリンドリカル
レンズ3によりターゲット7上で、例えば1.5mm×2
0mmに集光されたレーザー光2によりターゲット7の物
質はたたき出され、図2に示すように、ターゲット7の
構成物質のイオン10、中性原子11、粒塊12等が生
成され、基板13には薄膜が形成される。このとき、電
極9に電源14より例えば+1KVを印加すると、レー
ザー照射によりターゲット上に発生したプラズマ15に
よって負の電位にチャージアップされた粒塊12は電極
9に吸着される。In such a structure, for example, 1.5 mm × 2 on the target 7 by the cylindrical lens 3.
The substance of the target 7 is knocked out by the laser beam 2 focused to 0 mm, and as shown in FIG. 2, ions 10, neutral atoms 11, agglomerates 12, etc. of the substance constituting the target 7 are generated, and the substrate 13 A thin film is formed on. At this time, when, for example, +1 KV is applied to the electrode 9 from the power source 14, the agglomerates 12 charged to a negative potential by the plasma 15 generated on the target by laser irradiation are adsorbed to the electrode 9.
【0011】なお、電極9は一対の平板としたが円筒形
でも同じ効果を奏する。次に本発明の第2の実施例につ
いて説明する。Although the electrodes 9 are a pair of flat plates, the same effect can be obtained if they are cylindrical. Next, a second embodiment of the present invention will be described.
【0012】図3は第2の実施例を示しており、例え
ば、エキシマレーザー21から発振されたレーザー光2
2は、レンズ23で集光され真空封じ用窓24を通過し
て、真空槽25に入射される。真空槽25には、真空排
気用ポンプ26が付けてある。レーザー光22は、真空
槽25内に設置されたターゲット27に照射される。基
板ホルダー28は真空槽25とは電気的に絶縁されてい
る。FIG. 3 shows a second embodiment, for example, a laser beam 2 oscillated from an excimer laser 21.
The light 2 is condensed by the lens 23, passes through the vacuum sealing window 24, and enters the vacuum chamber 25. A vacuum exhaust pump 26 is attached to the vacuum chamber 25. The laser light 22 is applied to a target 27 installed in the vacuum chamber 25. The substrate holder 28 is electrically insulated from the vacuum chamber 25.
【0013】このような構造において、レンズ23によ
りターゲット27上で、例えば1.5mm×2mmに集光さ
れたレーザー光22によりターゲット27の物質はたた
き出される。基板ホルダー28に電源29より例えば−
100Vを印加すると、レーザー照射によりターゲット
上に発生したプラズマ30によって負の電位にチャージ
アップされた粒塊31は基板ホルダー28の近傍で反発
される。In such a structure, the substance of the target 27 is knocked out on the target 27 by the lens 23, for example, by the laser beam 22 focused to 1.5 mm × 2 mm. From the power supply 29 to the substrate holder 28
When 100 V is applied, the agglomerates 31 charged to a negative potential by the plasma 30 generated on the target by laser irradiation are repelled in the vicinity of the substrate holder 28.
【0014】次に本発明の第3の実施例について説明す
る。図4は第3の実施例を示しており、例えば、エキシ
マレーザー41から発振されたレーザー光42は、レン
ズ43で集光され真空封じ用窓44を通過して、真空槽
45に入射される。真空槽45には、ガス導入口46と
真空排気用ポンプ47が付けてある。レーザー光42
は、真空槽45内に設置されたターゲット48に照射さ
れる。基板ホルダー49は真空槽45とは電気的に絶縁
されている。Next, a third embodiment of the present invention will be described. FIG. 4 shows a third embodiment. For example, a laser beam 42 oscillated from an excimer laser 41 is condensed by a lens 43, passes through a vacuum sealing window 44, and enters a vacuum chamber 45. .. The vacuum tank 45 is provided with a gas inlet 46 and a vacuum exhaust pump 47. Laser light 42
Is irradiated on the target 48 installed in the vacuum chamber 45. The substrate holder 49 is electrically insulated from the vacuum chamber 45.
【0015】このような構造において、レンズ43によ
りターゲット48上で、例えば1.5mm×2mmに集光さ
れたレーザー光42によりターゲット48の物質はたた
き出される。基板ホルダー49に高周波電源50より例
えば13.56MHzを印加し、ガス導入口46から例え
ば酸素ガスを供給すると基板ホルダー49の周辺に酸素
プラズマ51が発生する。また、レーザー照射によりタ
ーゲット上に発生したプラズマ52によって負の電位に
チャージアップされた粒塊53は基板ホルダー49のプ
ラズマシース54で反発される。In such a structure, the substance of the target 48 is knocked out on the target 48 by the lens 43 and by the laser beam 42 condensed to, for example, 1.5 mm × 2 mm. When, for example, 13.56 MHz is applied to the substrate holder 49 from the high frequency power supply 50 and oxygen gas is supplied from the gas inlet 46, oxygen plasma 51 is generated around the substrate holder 49. Further, the agglomerates 53 charged to a negative potential by the plasma 52 generated on the target by the laser irradiation are repelled by the plasma sheath 54 of the substrate holder 49.
【0016】次に本発明の第4の実施例について説明す
る。図5は第4の実施例を示しており、この実施例は、
基板ホルダー49の周辺のプラズマ発生手段が第3の実
施例と大きく異なる所である。基板ホルダー49の近傍
にマイクロ波放射手段55がある。Next, a fourth embodiment of the present invention will be described. FIG. 5 shows a fourth embodiment, which is
The plasma generating means around the substrate holder 49 is largely different from that of the third embodiment. A microwave radiating means 55 is provided near the substrate holder 49.
【0017】次に本発明の第5の実施例について説明す
る。図6は第5の実施例を示しており、例えば、エキシ
マレーザー61から発振されたレーザー光62は、レン
ズ63で集光され真空封じ用窓64を通過して、真空槽
65に入射される。真空槽65には、真空排気用ポンプ
66が付けてある。レーザー光62は、真空槽65内に
設置されたターゲット67に照射される。基板ホルダー
68には絶縁物基板69が取り付けてある。電子ビーム
発生源70は電子ビーム71を基板69に照射できるよ
うになっている。Next, a fifth embodiment of the present invention will be described. FIG. 6 shows a fifth embodiment. For example, laser light 62 oscillated from an excimer laser 61 is condensed by a lens 63, passes through a vacuum sealing window 64, and enters a vacuum chamber 65. .. A vacuum exhaust pump 66 is attached to the vacuum chamber 65. The laser light 62 is applied to the target 67 installed in the vacuum chamber 65. An insulating substrate 69 is attached to the substrate holder 68. The electron beam generation source 70 can irradiate the substrate 69 with the electron beam 71.
【0018】このような構造において、レンズ63によ
りターゲット67上で、例えば1.5mm×2mmに集光さ
れたレーザー光62によりターゲット67の物質はたた
き出される。このとき、例えば、10Hzのパルスで基板
69全体に電子ビーム71を照射すると、基板69は負
の電位にチャージアップされる。レーザー照射によりタ
ーゲット上に発生したプラズマ72によって負の電位に
チャージアップされた粒塊73は基板69の近傍で反発
される。In such a structure, the substance of the target 67 is knocked out on the target 67 by the lens 63 by the laser beam 62 condensed to, for example, 1.5 mm × 2 mm. At this time, for example, when the electron beam 71 is applied to the entire substrate 69 with a pulse of 10 Hz, the substrate 69 is charged up to a negative potential. The agglomerates 73 charged up to a negative potential by the plasma 72 generated on the target by the laser irradiation are repelled in the vicinity of the substrate 69.
【0019】[0019]
【発明の効果】本発明のレーザーアブレーション装置に
よれば、ターゲットと基板との間に電界を発生させるこ
とにより、レーザー照射によって生成されたプラズマで
負の電位になった粒塊を取り除き、薄膜中に混入する粒
塊を除去することができ、高品質の薄膜を基板上に形成
することができた。According to the laser ablation apparatus of the present invention, by generating an electric field between the target and the substrate, the agglomerates having a negative potential due to the plasma generated by the laser irradiation are removed, and It was possible to remove the agglomerates mixed in the powder, and to form a high quality thin film on the substrate.
【図1】本発明の実施例のレーザーアブレーション装置
の断面図FIG. 1 is a sectional view of a laser ablation device according to an embodiment of the present invention.
【図2】同動作説明図FIG. 2 is an explanatory diagram of the same operation.
【図3】同第2の実施例のレーザーアブレーション装置
の断面図FIG. 3 is a sectional view of the laser ablation device according to the second embodiment.
【図4】同第3の実施例のレーザーアブレーション装置
の断面図FIG. 4 is a sectional view of a laser ablation device according to the third embodiment.
【図5】同第4の実施例のレーザーアブレーション装置
の断面図FIG. 5 is a sectional view of a laser ablation device according to the fourth embodiment.
【図6】第5の実施例のレーザーアブレーション装置の
断面図FIG. 6 is a sectional view of a laser ablation device according to a fifth embodiment.
1 エキシマレーザー 2 レーザー光 3 レンズ 4 窓 5 真空槽 7 ターゲット 8 基板ホルダー 9 電極 1 Excimer laser 2 Laser light 3 Lens 4 Window 5 Vacuum chamber 7 Target 8 Substrate holder 9 Electrode
Claims (11)
るレンズと、真空槽と、前記真空槽に設けられたレーザ
ー入射窓と、前記真空槽内にありレーザーが照射される
ターゲットと、前記ターゲット上にある基板ホルダーと
を備え、前記ターゲットと基板ホルダーとの間の側面に
設けられた正電位の電極の間をレーザー光照射により蒸
発したターゲット物質が通過するレーザーアブレーショ
ン装置。1. A laser oscillator, a lens for condensing laser light, a vacuum chamber, a laser entrance window provided in the vacuum chamber, a target in the vacuum chamber and irradiated with laser, and the target. A laser ablation device comprising: a substrate holder above; and a target substance evaporated by laser light irradiation passes between positive potential electrodes provided on a side surface between the target and the substrate holder.
る請求項1記載のレーザーアブレーション装置。2. The laser ablation device according to claim 1, wherein the laser oscillator is an excimer laser.
載のレーザーアブレーション装置。3. The laser ablation device according to claim 1, wherein the positive potential electrode has a cylindrical shape.
置され一対の平板である請求項1記載のレーザーアブレ
ーション装置。4. The laser ablation apparatus according to claim 1, wherein the positive potential electrode is a pair of flat plates arranged on the side surface of the target.
な方向に短冊形となるように絞られている請求項4記載
のレーザーアブレーション装置。5. The laser ablation device according to claim 4, wherein the laser beam is focused so as to form a strip shape in a direction parallel to the pair of plate electrodes.
るレンズと、真空槽と、前記真空槽に設けられたレーザ
ー入射窓と、前記真空槽内にありレーザーが照射される
ターゲットと、前記ターゲット上にある基板ホルダー
と、基板ホルダーに負電位を印加できる手段とを備えた
レーザーアブレーション装置。6. A laser oscillator, a lens for condensing a laser beam, a vacuum chamber, a laser entrance window provided in the vacuum chamber, a target in the vacuum chamber and irradiated with laser, and the target. A laser ablation device equipped with a substrate holder above and means for applying a negative potential to the substrate holder.
るレンズと、真空槽と、前記真空槽に設けられたレーザ
ー入射窓と、ガス導入口と、ガス排気口と、前記真空槽
内にありレーザーが照射されるターゲットと、前記ター
ゲット上にある基板ホルダーと、基板ホルダーに高周波
を印加できる手段を備え、基板ホルダー近傍にプラズマ
を発生する事が出来るレーザーアブレーション装置。7. A laser oscillator, a lens for condensing a laser beam, a vacuum chamber, a laser entrance window provided in the vacuum chamber, a gas inlet, a gas exhaust port, and inside the vacuum chamber. A laser ablation device capable of generating plasma in the vicinity of a substrate holder, comprising a target irradiated with a laser, a substrate holder on the target, and means for applying high frequency to the substrate holder.
記載のレーザーアブレーション装置。8. The high frequency is 13.56 MHz.
The laser ablation device described.
るレンズと、真空槽と、前記真空槽に設けられたレーザ
ー入射窓と、ガス導入口と、ガス排気口と、前記真空槽
内にありレーザーが照射されるターゲットと、前記ター
ゲット上にある基板ホルダーと、マイクロ波発生手段を
備え、基板ホルダー近傍にプラズマを発生する事が出来
るレーザーアブレーション装置。9. A laser oscillator, a lens for converging laser light, a vacuum chamber, a laser entrance window provided in the vacuum chamber, a gas inlet, a gas exhaust port, and inside the vacuum chamber. A laser ablation device that includes a target irradiated with a laser, a substrate holder on the target, and microwave generation means, and is capable of generating plasma in the vicinity of the substrate holder.
求項9記載のレーザーアブレーション装置。10. The laser ablation device according to claim 9, wherein the microwave is 2.45 GHz.
するレンズと、真空槽と、前記真空槽に設けられたレー
ザー入射窓と、前記真空槽内にありレーザーが照射され
るターゲットと、前記ターゲット上にある基板ホルダー
と、前記基板ホルダーに取り付けられた絶縁物基板と、
電子ビーム発生源と、前記電子ビームを基板に照射でき
る手段とを備え、基板を負にチャージアップさせること
ができるレーザーアブレーション装置。11. A laser oscillator, a lens for condensing laser light, a vacuum chamber, a laser entrance window provided in the vacuum chamber, a target in the vacuum chamber and irradiated with laser, and the target. An upper substrate holder, and an insulating substrate attached to the substrate holder,
A laser ablation device comprising an electron beam generation source and means for irradiating the substrate with the electron beam, and capable of negatively charging up the substrate.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7645692A JPH05279844A (en) | 1992-03-31 | 1992-03-31 | Laser abrasion device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7645692A JPH05279844A (en) | 1992-03-31 | 1992-03-31 | Laser abrasion device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH05279844A true JPH05279844A (en) | 1993-10-26 |
Family
ID=13605660
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP7645692A Pending JPH05279844A (en) | 1992-03-31 | 1992-03-31 | Laser abrasion device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH05279844A (en) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2000013201A1 (en) * | 1998-08-26 | 2000-03-09 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Device and method for coating substrates in a vacuum |
US6558757B1 (en) | 1998-08-26 | 2003-05-06 | Fraunhofer-Gesellschaft Zur Forderung Der Angewandten Forschung E.V. | Method and device for coating substrates in a vacuum |
US6799531B2 (en) * | 2001-01-17 | 2004-10-05 | Research Foundation Of The City Of University Of New York | Method for making films utilizing a pulsed laser for ion injection and deposition |
US20100083901A1 (en) * | 2007-04-23 | 2010-04-08 | Carl Friedrich Meyer | Arrangement for Producing Coatings on Substrates in Vacuo |
WO2015190617A1 (en) * | 2014-06-14 | 2015-12-17 | イマジニアリング株式会社 | Analysis method and analysis device |
-
1992
- 1992-03-31 JP JP7645692A patent/JPH05279844A/en active Pending
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