JPH05804A - 大面積複合酸化物超電導薄膜の成膜装置 - Google Patents
大面積複合酸化物超電導薄膜の成膜装置Info
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- JPH05804A JPH05804A JP3205526A JP20552691A JPH05804A JP H05804 A JPH05804 A JP H05804A JP 3205526 A JP3205526 A JP 3205526A JP 20552691 A JP20552691 A JP 20552691A JP H05804 A JPH05804 A JP H05804A
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- substrate
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- film forming
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- 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
- C23C14/28—Vacuum evaporation by wave energy or particle radiation
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N60/00—Superconducting devices
- H10N60/01—Manufacture or treatment
- H10N60/0268—Manufacture or treatment of devices comprising copper oxide
- H10N60/0296—Processes for depositing or forming superconductor layers
- H10N60/0521—Processes for depositing or forming superconductor layers by pulsed laser deposition, e.g. laser sputtering; laser ablation
Abstract
(57)【要約】
【目的】 レーザ蒸着法により大面積の複合酸化物超電
導薄膜を成膜する装置を提供する。 【構成】 ターゲット３の表面でレーザビームが走査す
るように、照射するレーザレーザビームの光路上に少な
くとも１つの走査光学系12を備える。
導薄膜を成膜する装置を提供する。 【構成】 ターゲット３の表面でレーザビームが走査す
るように、照射するレーザレーザビームの光路上に少な
くとも１つの走査光学系12を備える。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は複合酸化物超電導薄膜の
成膜装置に関する。より詳細には、本発明はレーザ蒸着
による複合酸化物超電導薄膜の成膜装置の新規な構成に
関する。
成膜装置に関する。より詳細には、本発明はレーザ蒸着
による複合酸化物超電導薄膜の成膜装置の新規な構成に
関する。
【０００２】
【従来の技術】電子の相転移であるといわれる超電導現
象は、長い間、液体ヘリウムによる冷却を必要とする極
低温下においてのみ観測される現象であるとされてい
た。しかしながら、1986年にベドノーツ、ミューラー等
によって、30Ｋで超電導状態を示す(La,Ba)2CuＯ4 が発
見され、更に、1987年は、チュー等によって、90Ｋ台の
超電導臨界温度Ｔc を有するＹBa2Cu3Ｏy が発見され、
続いて、1988年には前田等によって 100Ｋ以上の臨界温
度を示す所謂Bi系の複合酸化物系超電導材料が発見され
た。これらの複合酸化物系超電導材料は、廉価な液体窒
素による冷却でも超電導現象を実現することができるの
で、超電導技術の実用的な応用の可能性が取り沙汰され
るようになった。
象は、長い間、液体ヘリウムによる冷却を必要とする極
低温下においてのみ観測される現象であるとされてい
た。しかしながら、1986年にベドノーツ、ミューラー等
によって、30Ｋで超電導状態を示す(La,Ba)2CuＯ4 が発
見され、更に、1987年は、チュー等によって、90Ｋ台の
超電導臨界温度Ｔc を有するＹBa2Cu3Ｏy が発見され、
続いて、1988年には前田等によって 100Ｋ以上の臨界温
度を示す所謂Bi系の複合酸化物系超電導材料が発見され
た。これらの複合酸化物系超電導材料は、廉価な液体窒
素による冷却でも超電導現象を実現することができるの
で、超電導技術の実用的な応用の可能性が取り沙汰され
るようになった。
【０００３】上述のような高い臨界温度を示す複合酸化
物系超電導材料は、当初粉末冶金法により焼結体として
合成されていたが、焼結体材料では特に臨界電流密度等
の特性について好ましい特性が得られず、最近では薄膜
として作製する方法が広く研究されるようになってい
る。通常、複合酸化物系超電導薄膜は、SrTiＯ3 単結晶
基板、MgＯ単結晶基板等の上に、真空蒸着法、スパッタ
リング法等の各種蒸着法によって成膜される。
物系超電導材料は、当初粉末冶金法により焼結体として
合成されていたが、焼結体材料では特に臨界電流密度等
の特性について好ましい特性が得られず、最近では薄膜
として作製する方法が広く研究されるようになってい
る。通常、複合酸化物系超電導薄膜は、SrTiＯ3 単結晶
基板、MgＯ単結晶基板等の上に、真空蒸着法、スパッタ
リング法等の各種蒸着法によって成膜される。
【０００４】従来から知られている各種の蒸着法によっ
て作製された複合酸化物薄膜は、一般にはそのままでは
十分な超電導特性を示さず、有用な超電導薄膜を得るた
めには形成された複合酸化物薄膜に対してポストアニー
ル処理を行う必要がある。即ち、複合酸化物超電導材料
は、一般に大きな酸素不定比性を示すことが知られてお
り、また、一般に非化学量論性が低い程高い超電導特性
を発揮することが知られている。従来法による超電導薄
膜の作製においては、この酸素不定比性による酸素の不
足を補う目的でポストアニール処理が実施されていた。
て作製された複合酸化物薄膜は、一般にはそのままでは
十分な超電導特性を示さず、有用な超電導薄膜を得るた
めには形成された複合酸化物薄膜に対してポストアニー
ル処理を行う必要がある。即ち、複合酸化物超電導材料
は、一般に大きな酸素不定比性を示すことが知られてお
り、また、一般に非化学量論性が低い程高い超電導特性
を発揮することが知られている。従来法による超電導薄
膜の作製においては、この酸素不定比性による酸素の不
足を補う目的でポストアニール処理が実施されていた。
【０００５】しかしながら、基板上に形成された薄膜に
アニール処理を実施すると、アニール処理時の高熱下で
基板材料が薄膜中に拡散するために、基板近傍の領域で
は超電導薄膜の品質が大幅に低下することが知られてい
る。従って、このような処理を受けた薄膜は、その表面
付近を実験的に使用することはできても、これを加工し
て各種デバイスを作製する等の実用的な用途には供する
ことができない。このような状況に対して、従来あまり
顧みられることがなっかたレーザ蒸着法が俄に注目され
ている。
アニール処理を実施すると、アニール処理時の高熱下で
基板材料が薄膜中に拡散するために、基板近傍の領域で
は超電導薄膜の品質が大幅に低下することが知られてい
る。従って、このような処理を受けた薄膜は、その表面
付近を実験的に使用することはできても、これを加工し
て各種デバイスを作製する等の実用的な用途には供する
ことができない。このような状況に対して、従来あまり
顧みられることがなっかたレーザ蒸着法が俄に注目され
ている。
【０００６】即ち、レーザ蒸着法は、大出力レーザをタ
ーゲットに照射して蒸発させこれを基板上に堆積させる
方法であるが、ターゲットの加熱と基板の加熱とを各々
独立して制御することができ、また、蒸着雰囲気を必ず
しも高真空にする必要がないので、適切な条件を選択す
ることによって成膜速度を速くすることができる。更
に、化合物ターゲットを使用した場合に、ターゲットの
組成と薄膜の組成との組成ずれが少なく、複合酸化物超
電導材料の薄膜化に適した成膜技術であると考えられて
いる。更にまた、レーザ蒸着法によって成膜された酸化
物超電導薄膜は、前述のポストアニール処理無しに有効
な超電導特性を発揮することが確認されており、今後、
酸化物超電導薄膜の作製方法として主流をなすものと期
待されている。
ーゲットに照射して蒸発させこれを基板上に堆積させる
方法であるが、ターゲットの加熱と基板の加熱とを各々
独立して制御することができ、また、蒸着雰囲気を必ず
しも高真空にする必要がないので、適切な条件を選択す
ることによって成膜速度を速くすることができる。更
に、化合物ターゲットを使用した場合に、ターゲットの
組成と薄膜の組成との組成ずれが少なく、複合酸化物超
電導材料の薄膜化に適した成膜技術であると考えられて
いる。更にまた、レーザ蒸着法によって成膜された酸化
物超電導薄膜は、前述のポストアニール処理無しに有効
な超電導特性を発揮することが確認されており、今後、
酸化物超電導薄膜の作製方法として主流をなすものと期
待されている。
【０００７】上述のようなレーザ蒸着法において、ター
ゲットに対してレーザビームを照射すると、ターゲット
からはブルームと呼ばれる炎の如きものが発生する。こ
れはレーザビームの照射によってターゲットの表面から
発生した活性物質の集合体であり、これが基板上に堆積
されることによって薄膜が形成される。
ゲットに対してレーザビームを照射すると、ターゲット
からはブルームと呼ばれる炎の如きものが発生する。こ
れはレーザビームの照射によってターゲットの表面から
発生した活性物質の集合体であり、これが基板上に堆積
されることによって薄膜が形成される。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ブルー
ムの成膜に寄与する断面積は一般に基板の面積よりも小
さく、レーザ蒸着法により形成された薄膜は基板の成膜
面の一部にのみ形成される。従って、通常使用される20
mm×20mm程度の基板に対して、有効な超電導特性を発揮
する薄膜はせいぜい10mm径程度しか形成されず、このよ
うな小さな薄膜では、実用的な用途に供することができ
ない。
ムの成膜に寄与する断面積は一般に基板の面積よりも小
さく、レーザ蒸着法により形成された薄膜は基板の成膜
面の一部にのみ形成される。従って、通常使用される20
mm×20mm程度の基板に対して、有効な超電導特性を発揮
する薄膜はせいぜい10mm径程度しか形成されず、このよ
うな小さな薄膜では、実用的な用途に供することができ
ない。
【０００９】そこで、本発明は、上記従来技術の問題点
を解決し、基板上に、より面積の大きい酸化物超電導薄
膜を成膜することができる新規な成膜装置を提供するこ
とをその目的としている。
を解決し、基板上に、より面積の大きい酸化物超電導薄
膜を成膜することができる新規な成膜装置を提供するこ
とをその目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】即ち、本発明に従うと、
レーザビームを複合酸化物超電導材料からなるターゲッ
トに照射し、レーザ蒸着法により該ターゲットの組成に
対応した薄膜を基板上に形成する薄膜の成膜装置におい
て、該ターゲットの表面で該レーザビームを走査させる
ような走査光学系を、該レーザビームの光路上に少なく
とも１つ備えることを特徴とする複合酸化物超電導薄膜
を成膜装置が提供される。
レーザビームを複合酸化物超電導材料からなるターゲッ
トに照射し、レーザ蒸着法により該ターゲットの組成に
対応した薄膜を基板上に形成する薄膜の成膜装置におい
て、該ターゲットの表面で該レーザビームを走査させる
ような走査光学系を、該レーザビームの光路上に少なく
とも１つ備えることを特徴とする複合酸化物超電導薄膜
を成膜装置が提供される。
【００１１】
【作用】本発明に係る成膜装置は、レーザ蒸着法により
薄膜を作製するために使用する装置であって、成膜装置
としての基本的な設備と、例えば回転する多面鏡のよう
な走査光学系とを併せて備えていることをその主要な特
徴としている。
薄膜を作製するために使用する装置であって、成膜装置
としての基本的な設備と、例えば回転する多面鏡のよう
な走査光学系とを併せて備えていることをその主要な特
徴としている。
【００１２】即ち、本発明に係る装置では、回転多面鏡
によりレーザビームを走査させることにより、固定され
たレーザビームでは狭い範囲にした形成されない超電導
薄膜を広く形成することを実現している。
によりレーザビームを走査させることにより、固定され
たレーザビームでは狭い範囲にした形成されない超電導
薄膜を広く形成することを実現している。
【００１３】但し、走査光学系によるレーザビームの走
査範囲が一次元的なものであるときはレーザビームの走
査方向と直角に基板を移動させながら成膜を行うことが
好ましく、これにより任意の面積の超電導薄膜を製造す
ることが可能になる。一方、レーザビームが二次元的に
走査するように走査光学系を構成することもでき、この
場合は、基板を固定したまま大面積薄膜の成膜が可能と
なる。このような構成は、複数の走査光学系を組み合わ
せることにより実現できる。
査範囲が一次元的なものであるときはレーザビームの走
査方向と直角に基板を移動させながら成膜を行うことが
好ましく、これにより任意の面積の超電導薄膜を製造す
ることが可能になる。一方、レーザビームが二次元的に
走査するように走査光学系を構成することもでき、この
場合は、基板を固定したまま大面積薄膜の成膜が可能と
なる。このような構成は、複数の走査光学系を組み合わ
せることにより実現できる。
【００１４】走査光学系としては、回転多面鏡やガルバ
ノメータミラー等を使用することができる。
ノメータミラー等を使用することができる。
【００１５】本発明に係る成膜装置は、レーザ蒸着法が
適用できる成膜処理全般に利用できるが、特に複合酸化
物超電導薄膜の成膜に有利に使用することができる。よ
り具体的には、SrTiＯ3 単結晶、MgＯ単結晶等の基板上
でのLa−Ba−Cu系あるいはＹ−Ba−Cu系の他、Bi系やTl
系を含む酸化物超電導薄膜の成膜への利用を例示するこ
とができる。
適用できる成膜処理全般に利用できるが、特に複合酸化
物超電導薄膜の成膜に有利に使用することができる。よ
り具体的には、SrTiＯ3 単結晶、MgＯ単結晶等の基板上
でのLa−Ba−Cu系あるいはＹ−Ba−Cu系の他、Bi系やTl
系を含む酸化物超電導薄膜の成膜への利用を例示するこ
とができる。
【００１６】尚、上記のような複合酸化物超電導薄膜を
実際に成膜する場合は、複合酸化物超電導体の酸素不定
性等を補う目的で、ターゲットの組成を調整したり非酸
化物ターゲットを使用する場合があり、複合酸化物超電
導薄膜を成膜するためのターゲットが必ずしも超電導体
であるわけではない。また、同様の理由で、成膜時の成
膜室を酸素雰囲気とする等の補助的な処理を実施する場
合があり、このような処理を実施するための設備が成膜
装置に付加されることがある。
実際に成膜する場合は、複合酸化物超電導体の酸素不定
性等を補う目的で、ターゲットの組成を調整したり非酸
化物ターゲットを使用する場合があり、複合酸化物超電
導薄膜を成膜するためのターゲットが必ずしも超電導体
であるわけではない。また、同様の理由で、成膜時の成
膜室を酸素雰囲気とする等の補助的な処理を実施する場
合があり、このような処理を実施するための設備が成膜
装置に付加されることがある。
【００１７】以下、実施例を挙げて本発明をより具体的
に説明するが、以下の開示は本発明の一実施例に過ぎ
ず、本発明の技術的範囲を何ら限定するものではない。
に説明するが、以下の開示は本発明の一実施例に過ぎ
ず、本発明の技術的範囲を何ら限定するものではない。
【００１８】
〔実施例１〕図１は、本発明に従う成膜装置の具体的な
構成例を示す断面図である。
構成例を示す断面図である。
【００１９】同図に示すように、この装置は、基板１を
保持する基板ホルダ２とターゲット３を保持するターゲ
ットホルダ４とを収容し、排気孔５、酸素供給孔６およ
びレーザビーム入射窓７を備えた成膜室８と、光学系10
を備えレーザビームを発生するレーザ装置11および回転
多面鏡12からなるレーザ照射手段とから主に構成されて
いる。
保持する基板ホルダ２とターゲット３を保持するターゲ
ットホルダ４とを収容し、排気孔５、酸素供給孔６およ
びレーザビーム入射窓７を備えた成膜室８と、光学系10
を備えレーザビームを発生するレーザ装置11および回転
多面鏡12からなるレーザ照射手段とから主に構成されて
いる。
【００２０】ここで、基板ホルダ２は、後述する移送装
置20にセットされており、成膜中に図面の紙面に対して
垂直方向に移動できるように構成されている。また、酸
素供給孔６は、ノズル６ａに結合されており、基板１の
成膜面近傍に酸素ガスを吹きつけることができるように
構成されている。尚、光学系10は、レーザ装置11の発生
したレーザビームの出力を補うためにレーザビームを絞
ったり、逆に、レーザビームのビーム径を拡大したりす
るために使用することができ、必要な成膜条件に応じて
適切に設計される。
置20にセットされており、成膜中に図面の紙面に対して
垂直方向に移動できるように構成されている。また、酸
素供給孔６は、ノズル６ａに結合されており、基板１の
成膜面近傍に酸素ガスを吹きつけることができるように
構成されている。尚、光学系10は、レーザ装置11の発生
したレーザビームの出力を補うためにレーザビームを絞
ったり、逆に、レーザビームのビーム径を拡大したりす
るために使用することができ、必要な成膜条件に応じて
適切に設計される。
【００２１】図２は、図１に示した装置における基板ホ
ルダ２の移送装置20の構成例を示す図であり、移送装置
20を転倒させて基板１の成膜面側から描かれている。
ルダ２の移送装置20の構成例を示す図であり、移送装置
20を転倒させて基板１の成膜面側から描かれている。
【００２２】同図に示すように、この移送装置20は、一
定の断面形状を有するフレーム21と互いに対面した複数
対のガイドローラ22とから主に構成されている。
定の断面形状を有するフレーム21と互いに対面した複数
対のガイドローラ22とから主に構成されている。
【００２３】ここで、ガイドローラ22は、板状の基板ホ
ルダ２の両側面に切られた１対の案内溝２ａと嵌合する
ように配列されている。また、ガイドローラ22の内のい
くつかは、駆動手段24により強制的に駆動されている。
尚、駆動手段24を、逆転可能に構成することにより、移
送方向を反転できるように構成することもできる。
ルダ２の両側面に切られた１対の案内溝２ａと嵌合する
ように配列されている。また、ガイドローラ22の内のい
くつかは、駆動手段24により強制的に駆動されている。
尚、駆動手段24を、逆転可能に構成することにより、移
送方向を反転できるように構成することもできる。
【００２４】更に、フレーム21の内部には、ヒータ23が
配置されている。このヒータ23は、基板ホルダ２の移送
方向に対して直角に配列された複数の棒状発熱体23ａを
備えている。この棒状発熱体23ａは、各々独立に制御す
ることができるように構成されており、基板ホルダ２の
移送方向に温度分布を形成することもできる。
配置されている。このヒータ23は、基板ホルダ２の移送
方向に対して直角に配列された複数の棒状発熱体23ａを
備えている。この棒状発熱体23ａは、各々独立に制御す
ることができるように構成されており、基板ホルダ２の
移送方向に温度分布を形成することもできる。
【００２５】以上のように構成された移送装置20は以下
のように使用する。
のように使用する。
【００２６】即ち、基板１をセットした基板ホルダ２
を、ガイドローラ22と案内溝２ａとが嵌合するようにフ
レーム21に挿入する。この状態で、図１に示した成膜室
８の所定の位置にセットする。そして、駆動手段24を動
作させることにより、基板を直線状に移送することがで
きる。このとき、ヒータ23を動作させることにより、基
板１を任意の温度に加熱することができる。尚、基板１
の温度制御を正確にするために、基板ホルダ２は、熱伝
導性に優れた金属またはセラミックスによって構成する
ことが好ましい。
を、ガイドローラ22と案内溝２ａとが嵌合するようにフ
レーム21に挿入する。この状態で、図１に示した成膜室
８の所定の位置にセットする。そして、駆動手段24を動
作させることにより、基板を直線状に移送することがで
きる。このとき、ヒータ23を動作させることにより、基
板１を任意の温度に加熱することができる。尚、基板１
の温度制御を正確にするために、基板ホルダ２は、熱伝
導性に優れた金属またはセラミックスによって構成する
ことが好ましい。
【００２７】以上のように構成された薄膜製造装置は、
以下のように操作される。
以下のように操作される。
【００２８】基板ホルダ２およびターゲットホルダ４
に、それぞれ基板１およびターゲット３をセットした
後、成膜室８内を排気する。続いて、回転多面鏡12を回
転させながら、レーザ装置11を起動してターゲットにレ
ーザビームを照射する。更に、レーザビームの照射中
は、移送装置20を動作させ、基板１にターゲット３から
発生したブルーム９が隈無く照射されるようにする。ま
た、成膜中は、基板１の成膜面に対してノズル６ａより
酸素ガスを吹きつける。以上のような操作により、基板
１の表面全体に均一な薄膜を形成することができる。
に、それぞれ基板１およびターゲット３をセットした
後、成膜室８内を排気する。続いて、回転多面鏡12を回
転させながら、レーザ装置11を起動してターゲットにレ
ーザビームを照射する。更に、レーザビームの照射中
は、移送装置20を動作させ、基板１にターゲット３から
発生したブルーム９が隈無く照射されるようにする。ま
た、成膜中は、基板１の成膜面に対してノズル６ａより
酸素ガスを吹きつける。以上のような操作により、基板
１の表面全体に均一な薄膜を形成することができる。
【００２９】〔作製例〕図１および図２に示した構成の
成膜装置により、ＹＢＣＯ薄膜を作製した。
成膜装置により、ＹＢＣＯ薄膜を作製した。
【００３０】レーザ光源11としては、出力パワー密度が
２Ｊ／cm2 、周波数が10HzのArＦパルスレーザ発振器を
用いた。ターゲット３としては、15cm×３cm×１cmなる
大きさのＹBa2Cu3Ｏx 焼結体を用いた。また、基板１
は、図３に示すように、（１００）面を成膜面とした５
cm×５cmなる大きさの正方形のMgＯ単結晶基板を、２×
３＝15枚並べて使用した。
２Ｊ／cm2 、周波数が10HzのArＦパルスレーザ発振器を
用いた。ターゲット３としては、15cm×３cm×１cmなる
大きさのＹBa2Cu3Ｏx 焼結体を用いた。また、基板１
は、図３に示すように、（１００）面を成膜面とした５
cm×５cmなる大きさの正方形のMgＯ単結晶基板を、２×
３＝15枚並べて使用した。
【００３１】基板１とターゲット３との距離は５cmと
し、成膜室８内は200ｍTorrの真空とした上で、ノズル
６ａによって30cc／分の割合で酸素ガスを基板１に吹き
つけながら成膜処理を行った。成膜時の成膜温度は 700
℃とした。更に、12面の反射面を有する回転多面鏡12を
使用し、その回転数は５rpm とした。
し、成膜室８内は200ｍTorrの真空とした上で、ノズル
６ａによって30cc／分の割合で酸素ガスを基板１に吹き
つけながら成膜処理を行った。成膜時の成膜温度は 700
℃とした。更に、12面の反射面を有する回転多面鏡12を
使用し、その回転数は５rpm とした。
【００３２】以上のような成膜条件で50分の成膜処理を
行ない、得られた酸化物超電導薄膜の特性を、図３に示
すａ〜ｆの箇所についてそれぞれ測定した。測定項目
は、膜厚、臨界温度ＴC および臨界電流密度ＪCであ
る。測定結果は、下記の表１に併せて示す。尚、臨界電
流密度は、77Ｋで測定した。
行ない、得られた酸化物超電導薄膜の特性を、図３に示
すａ〜ｆの箇所についてそれぞれ測定した。測定項目
は、膜厚、臨界温度ＴC および臨界電流密度ＪCであ
る。測定結果は、下記の表１に併せて示す。尚、臨界電
流密度は、77Ｋで測定した。
【００３３】
【表１】
【００３４】本作製例によれば、本発明に従う成膜装置
を使用することにより、15×10cm程度の広い面積におい
ても、均一で良好な複合酸化物超電導薄膜を成膜できる
ことが判明した。
を使用することにより、15×10cm程度の広い面積におい
ても、均一で良好な複合酸化物超電導薄膜を成膜できる
ことが判明した。
【００３５】〔実施例２〕図４は、本発明の他の具体的
な構成例を示す模式的に図である。
な構成例を示す模式的に図である。
【００３６】同図に示すように、この成膜装置において
も、基板１が基板ホルダ２に保持されていること、ター
ゲット３がターゲットホルダ（不図示）に保持されてい
ること、これらがレーザビーム入射窓７を備えた成膜室
８に収容されていることについては、実施例１と同様で
ある。また、酸素供給用のノズル（不図示）が基板１の
近傍に設けられていること、および、レーザ光源11から
のレーザビームがレンズ10で集束されていることも、実
施例１と同じ構成となっている。
も、基板１が基板ホルダ２に保持されていること、ター
ゲット３がターゲットホルダ（不図示）に保持されてい
ること、これらがレーザビーム入射窓７を備えた成膜室
８に収容されていることについては、実施例１と同様で
ある。また、酸素供給用のノズル（不図示）が基板１の
近傍に設けられていること、および、レーザ光源11から
のレーザビームがレンズ10で集束されていることも、実
施例１と同じ構成となっている。
【００３７】本実施例に係る成膜装置と実施例１との相
違点は、以下の３点である。
違点は、以下の３点である。
【００３８】第１の相違点は、レーザビームの走査（タ
ーゲット３におけるｙ方向の走査）光学系として、回転
多面鏡ではなくガルバノメータミラー40、50が採用され
ているである。このガルバノメータミラー40、50は、レ
ーザビームの光路上に配置された平面鏡41、51と、平面
鏡41、51の中心に固定された軸芯42、52と、これに連結
された電磁駆動型の反転駆動装置43、53とを備えてお
り、反転駆動装置43、53を図中の矢印方向に一定範囲で
反転駆動させることにより平面鏡41、51に対するレーザ
ビームの入射角が変化しターゲット３上におけるレーザ
ビームの照射点が走査される。
ーゲット３におけるｙ方向の走査）光学系として、回転
多面鏡ではなくガルバノメータミラー40、50が採用され
ているである。このガルバノメータミラー40、50は、レ
ーザビームの光路上に配置された平面鏡41、51と、平面
鏡41、51の中心に固定された軸芯42、52と、これに連結
された電磁駆動型の反転駆動装置43、53とを備えてお
り、反転駆動装置43、53を図中の矢印方向に一定範囲で
反転駆動させることにより平面鏡41、51に対するレーザ
ビームの入射角が変化しターゲット３上におけるレーザ
ビームの照射点が走査される。
【００３９】第２の相違点は、１対のガルバノメータミ
ラー40、50を使用することにより、ターゲット３の表面
上で、レーザビームの照射点をｘ方向およびｙ方向の２
方向に走査させていることである。
ラー40、50を使用することにより、ターゲット３の表面
上で、レーザビームの照射点をｘ方向およびｙ方向の２
方向に走査させていることである。
【００４０】第３の相違点は、上記第２の相違点に対応
している。即ち、本実施例に係る装置では、１対のガル
バノメータミラー40、50により、ターゲット３上でのレ
ーザビームの照射点が２次元的に走査するので、実施例
１の装置において使用したような基板の移送装置を設け
ていないことである。
している。即ち、本実施例に係る装置では、１対のガル
バノメータミラー40、50により、ターゲット３上でのレ
ーザビームの照射点が２次元的に走査するので、実施例
１の装置において使用したような基板の移送装置を設け
ていないことである。
【００４１】以上のように構成された成膜装置は、以下
のように操作する。
のように操作する。
【００４２】即ち、ｙ方向走査用のミラー40を駆動しな
がら、ｘ方向偏向用のミラー50を相対的に低速で駆動す
る。この状態でレーザビームを照射することによりレー
ザビームはｘ方向およびｙ方向に走査され、ターゲット
３の表面上で広い範囲にレーザビームが照射される。従
って、成膜処理中に基板１を移動させなくても、基板１
上の広い範囲に薄膜が堆積される。また、ターゲット３
に対してレーザビームが広い範囲で照射されるので、タ
ーゲット３は全体に均一に消耗される。
がら、ｘ方向偏向用のミラー50を相対的に低速で駆動す
る。この状態でレーザビームを照射することによりレー
ザビームはｘ方向およびｙ方向に走査され、ターゲット
３の表面上で広い範囲にレーザビームが照射される。従
って、成膜処理中に基板１を移動させなくても、基板１
上の広い範囲に薄膜が堆積される。また、ターゲット３
に対してレーザビームが広い範囲で照射されるので、タ
ーゲット３は全体に均一に消耗される。
【００４３】以上のような操作により、静止している基
板１に対して、大面積で均一かつ良質の超電導薄膜を形
成できる。
板１に対して、大面積で均一かつ良質の超電導薄膜を形
成できる。
【００４４】本発明に係る成膜装置の構成は上記実施例
に限定されるものではなく、他にも種々の変形をなすこ
とが可能である。
に限定されるものではなく、他にも種々の変形をなすこ
とが可能である。
【００４５】例えば、レーザビームの走査光学系として
は、反射鏡を可動にした型式に限らず、光学的屈折率を
可変とした透過型のものを用いてもよい。具体的には、
LiNbＯ3 のような電気光学結晶は印加する電界によって
屈折率を変化させることができるので、電界印加用の電
極を設けた結晶中にレーザビームを透過させながら、電
極への印加電圧を変調することで、レーザビームを走査
させることができる。また、２方向の走査のうちの一
方、即ち、本実施例においてはｙ方向の走査に比べてｘ
方向の走査は相対的に低速なので、低速な方のレーザビ
ームの偏向は、レーザ光源そのものを移動させることに
よっても実現できる。
は、反射鏡を可動にした型式に限らず、光学的屈折率を
可変とした透過型のものを用いてもよい。具体的には、
LiNbＯ3 のような電気光学結晶は印加する電界によって
屈折率を変化させることができるので、電界印加用の電
極を設けた結晶中にレーザビームを透過させながら、電
極への印加電圧を変調することで、レーザビームを走査
させることができる。また、２方向の走査のうちの一
方、即ち、本実施例においてはｙ方向の走査に比べてｘ
方向の走査は相対的に低速なので、低速な方のレーザビ
ームの偏向は、レーザ光源そのものを移動させることに
よっても実現できる。
【００４６】要するに、本発明に係る成膜装置は、ター
ゲット３上の一方の方向（例えばｙ方向）に光学系によ
ってレーザビームの光軸を比較的高速で走査しながら、
ターゲット３上の他方の方向（ｘ方向）に、比較的低速
で、基板もしくはレーザビームの光軸を移動（または偏
向）させる点に特徴があり、その具体的手段は限定され
ていない。
ゲット３上の一方の方向（例えばｙ方向）に光学系によ
ってレーザビームの光軸を比較的高速で走査しながら、
ターゲット３上の他方の方向（ｘ方向）に、比較的低速
で、基板もしくはレーザビームの光軸を移動（または偏
向）させる点に特徴があり、その具体的手段は限定され
ていない。
【００４７】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る成膜
装置を使用するならば、面積が大きく且つ特性が均一な
複合酸化物超電導薄膜を成膜することが可能になる。前
述したように、複合酸化物超電導薄膜の成膜方法として
のレーザ蒸着法は、その作成プロセスにおいてポストア
ニール処理を省略することができるので、この成膜装置
を使用して作製された酸化物超電導薄膜は、下地基板材
料の超電導材料層への拡散が少ない良質な超電導薄膜で
ある。従って、種々の超電導薄膜素子や超電導量子干渉
計（ＳＱＵＩＤ）等の各種素子の作製基材として好まし
く使用することができる。
装置を使用するならば、面積が大きく且つ特性が均一な
複合酸化物超電導薄膜を成膜することが可能になる。前
述したように、複合酸化物超電導薄膜の成膜方法として
のレーザ蒸着法は、その作成プロセスにおいてポストア
ニール処理を省略することができるので、この成膜装置
を使用して作製された酸化物超電導薄膜は、下地基板材
料の超電導材料層への拡散が少ない良質な超電導薄膜で
ある。従って、種々の超電導薄膜素子や超電導量子干渉
計（ＳＱＵＩＤ）等の各種素子の作製基材として好まし
く使用することができる。
【図１】本発明に係る成膜装置の具体的な構成例を示す
断面図である。
断面図である。
【図２】図１に示した成膜装置において使用することが
できる基板移送装置の構成例を示す図である。
できる基板移送装置の構成例を示す図である。
【図３】図１に示した成膜装置を使用して作製例におい
て使用した基板の形態と、得られた複合酸化物超電導薄
膜の評価方法を示す図である。
て使用した基板の形態と、得られた複合酸化物超電導薄
膜の評価方法を示す図である。
【図４】本発明に従う成膜装置の他の構成例を模式的に
示す図である。
示す図である。
１ 基板、 ２ 基板ホル
ダ、３ ターゲット、 ４ ターゲットホルダ、５
排気孔、 ６ 酸素供給孔、
７ レーザビーム入射窓、 ８ 成膜室、９
ブルーム、 10 光学系、11 レーザ装置、
12 回転多面鏡、20 移送装置、
21 フレーム、22 ガイドロー
ラ、 23ヒータ、24 駆動手段、40、50
ガルバノメータミラー、 41、51 平面鏡、42、
52 軸芯、 43、53 反転駆動装
置
ダ、３ ターゲット、 ４ ターゲットホルダ、５
排気孔、 ６ 酸素供給孔、
７ レーザビーム入射窓、 ８ 成膜室、９
ブルーム、 10 光学系、11 レーザ装置、
12 回転多面鏡、20 移送装置、
21 フレーム、22 ガイドロー
ラ、 23ヒータ、24 駆動手段、40、50
ガルバノメータミラー、 41、51 平面鏡、42、
52 軸芯、 43、53 反転駆動装
置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 矢津 修示 兵庫県伊丹市昆陽北一丁目１番１号 住友 電気工業株式会社伊丹製作所内
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 【請求項１】レーザビームを複合酸化物超電導材料から
なるターゲットに照射し、レーザ蒸着法により該ターゲ
ットの組成に対応した薄膜を基板上に形成する薄膜の成
膜装置において、該ターゲットの表面で該レーザビーム
を走査させるような走査光学系を、該レーザビームの光
路上に少なくとも１つ備えることを特徴とする複合酸化
物超電導薄膜を成膜装置。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3205526A JPH05804A (ja) | 1990-08-01 | 1991-07-22 | 大面積複合酸化物超電導薄膜の成膜装置 |
| DE69132079T DE69132079T2 (de) | 1990-08-01 | 1991-08-01 | Einrichtung zur Bildung einer Dünnschicht aus Oxydverbundsupraleiter |
| EP91112948A EP0469603B1 (en) | 1990-08-01 | 1991-08-01 | A device for forming a compound oxide superconducting thin film |
| US08/194,809 US5478398A (en) | 1990-08-01 | 1994-02-14 | Device for forming a compound oxide superconductor thin film |
| US08/478,646 US5693146A (en) | 1990-08-01 | 1995-06-07 | Device for forming a compound oxide superconducting thin film |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20475890 | 1990-08-01 | ||
| JP2-204758 | 1990-08-01 | ||
| JP3205526A JPH05804A (ja) | 1990-08-01 | 1991-07-22 | 大面積複合酸化物超電導薄膜の成膜装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05804A true JPH05804A (ja) | 1993-01-08 |
Family
ID=26514629
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3205526A Pending JPH05804A (ja) | 1990-08-01 | 1991-07-22 | 大面積複合酸化物超電導薄膜の成膜装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (2) | US5478398A (ja) |
| EP (1) | EP0469603B1 (ja) |
| JP (1) | JPH05804A (ja) |
| DE (1) | DE69132079T2 (ja) |
Families Citing this family (19)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0532492A (ja) * | 1991-07-29 | 1993-02-09 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 複合酸化物超電導薄膜の成膜方法 |
| 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 |
| DE4405598C1 (de) * | 1994-02-22 | 1995-09-21 | Deutsche Forsch Luft Raumfahrt | Verfahren zum Beschichten und Beschichtungsvorrichtung |
| CN1134555C (zh) * | 1995-10-09 | 2004-01-14 | 社团法人高等技术研究院研究组合 | 大面积金钢石薄膜的制造装置及制造方法 |
| KR20000016139A (ko) * | 1996-05-31 | 2000-03-25 | 피터 무몰라 | 기판의 플라즈마 제트 처리 장치 |
| US5849371A (en) * | 1996-07-22 | 1998-12-15 | Beesley; Dwayne | Laser and laser-assisted free electron beam deposition apparatus and method |
| KR100218690B1 (ko) * | 1996-11-07 | 1999-09-01 | 정선종 | 대면적 산화물 박막용 레이저 증착 장치 |
| US5964769A (en) | 1997-08-26 | 1999-10-12 | Spinal Concepts, Inc. | Surgical cable system and method |
| US6082296A (en) * | 1999-09-22 | 2000-07-04 | Xerox Corporation | Thin film deposition chamber |
| DE50014083D1 (de) | 1999-11-26 | 2007-04-05 | Europ High Temperature Superco | Verfahren zur Erzeugung einer supraleitfähigen Schicht |
| JP3977038B2 (ja) * | 2001-08-27 | 2007-09-19 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | レーザ照射装置およびレーザ照射方法 |
| US20100181706A1 (en) * | 2005-07-13 | 2010-07-22 | Jari Ruuttu | Radiation Arrangement |
| FI20060177L (fi) * | 2006-02-23 | 2007-08-24 | Picodeon Ltd Oy | Menetelmä tuottaa hyvälaatuisia pintoja ja hyvälaatuisen pinnan omaava tuote |
| EP1993775A1 (en) * | 2006-02-23 | 2008-11-26 | Picodeon Ltd OY | Coating on a glass substrate and a coated glass product |
| US20090176034A1 (en) * | 2006-02-23 | 2009-07-09 | Picodeon Ltd. Oy | Surface Treatment Technique and Surface Treatment Apparatus Associated With Ablation Technology |
| FI20060181L (fi) * | 2006-02-23 | 2007-08-24 | Picodeon Ltd Oy | Menetelmä tuottaa pintoja ja materiaalia laserablaation avulla |
| FI20060178L (fi) * | 2006-02-23 | 2007-08-24 | Picodeon Ltd Oy | Pinnoitusmenetelmä |
| US7954627B2 (en) * | 2007-03-23 | 2011-06-07 | Btsystems, Llc | Bin transporter system |
| RU2561975C1 (ru) * | 2014-03-31 | 2015-09-10 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" | Устройство и способ для нанесения покрытий оболочек тепловыделяющих элементов |
Family Cites Families (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE272737C (ja) * | ||||
| LU52106A1 (ja) * | 1966-10-05 | 1968-05-07 | ||
| US4701592A (en) * | 1980-11-17 | 1987-10-20 | Rockwell International Corporation | Laser assisted deposition and annealing |
| US4423701A (en) * | 1982-03-29 | 1984-01-03 | Energy Conversion Devices, Inc. | Glow discharge deposition apparatus including a non-horizontally disposed cathode |
| US4518078A (en) * | 1982-05-24 | 1985-05-21 | Varian Associates, Inc. | Wafer transport system |
| FR2544752B1 (fr) * | 1983-04-25 | 1985-07-05 | Commissariat Energie Atomique | Procede de croissance amorphe d'un corps avec cristallisation sous rayonnement |
| JPS62174370A (ja) * | 1986-01-28 | 1987-07-31 | Mitsubishi Electric Corp | セラミツクスコ−テイング装置 |
| JPH01177367A (ja) * | 1988-01-06 | 1989-07-13 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | レーザ光または強光を用いた成膜装置 |
| JP2714833B2 (ja) * | 1988-12-18 | 1998-02-16 | 日本真空技術株式会社 | 仕込・取出室 |
| JP2822447B2 (ja) * | 1989-05-19 | 1998-11-11 | 住友電気工業株式会社 | 酸化物超電導線材の製造方法および装置 |
| CA2016354C (en) * | 1989-05-19 | 1998-12-08 | Noriki Hayashi | Method of fabricating oxide superconducting film |
| DE3938267C2 (de) * | 1989-11-17 | 1997-03-27 | Leybold Ag | Vorrichtung zum Heizen von Substraten |
| JPH03174307A (ja) * | 1989-11-30 | 1991-07-29 | Chiyoudendou Hatsuden Kanren Kiki Zairyo Gijutsu Kenkyu Kumiai | 酸化物超電導体の製造方法 |
| US5124310A (en) * | 1990-08-20 | 1992-06-23 | Energy Conversion Devices, Inc. | Laser ablation method for depositing fluorinated y-ba-cu-o superconducting film having basal plane alignment of the unit cells deposited on non-lattice-matched substrates |
-
1991
- 1991-07-22 JP JP3205526A patent/JPH05804A/ja active Pending
- 1991-08-01 EP EP91112948A patent/EP0469603B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1991-08-01 DE DE69132079T patent/DE69132079T2/de not_active Expired - Fee Related
-
1994
- 1994-02-14 US US08/194,809 patent/US5478398A/en not_active Expired - Fee Related
-
1995
- 1995-06-07 US US08/478,646 patent/US5693146A/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE69132079T2 (de) | 2000-09-14 |
| DE69132079D1 (de) | 2000-05-04 |
| EP0469603A3 (en) | 1992-06-03 |
| US5693146A (en) | 1997-12-02 |
| EP0469603A2 (en) | 1992-02-05 |
| US5478398A (en) | 1995-12-26 |
| EP0469603B1 (en) | 2000-03-29 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20010911 |