JPH0677157A

JPH0677157A - 導電体層堆積方法及び装置

Info

Publication number: JPH0677157A
Application number: JP22309392A
Authority: JP
Inventors: Soichiro Ozawa; 聡一郎小澤
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1992-08-24
Filing date: 1992-08-24
Publication date: 1994-03-18

Abstract

(57)【要約】（修正有）【目的】レーザアブレーション（摩耗）現象を利用し
て、複数の基板上に一種類以上の物質を、同時または交
互に堆積する方法及び堆積装置を提供する。【構成】同一線上にある二個のレーザ光１１，１２を２
個の反射鏡２１，２２にそれぞれ入射させ、その反射光
により一種類以上のターゲット、即ち環状Ａｌターゲッ
ト３１と環状Ｔｉターゲット３２を照射する。各反射鏡
の回転軸５を入射レーザ光に平行に一本設定し、その回
転軸を中心とする円周上に二種類のターゲット３１，３
２を配置し、さらにターゲットに対応する二つの基板４
１，４２を円周上に配置する。反射鏡２１，２２を回転
軸５の周りに回転し、ターゲットからの飛来物質を対応
する基板面上に堆積させることにより、例えばＡｌＴｉ
合金層を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は，基板上に金属層及び超
伝導体層を形成する方法の改良に関し，特にレーザーア
ブレーション現象を利用する方法の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】図19は, レーザーアブレーション現象を
利用した従来の金属膜堆積方法を説明する図である。図
19(a) において, 112 はレーザー発振器, 122 はレン
ズ, 103は真空室, 84はレーザー光導入窓, 301 はター
ゲット, 401 は基板である。

【０００３】レーザー発振器112 から真空室103 に導入
されたレーザー光によりターゲット301 が照射されて,
基板401 の上にターゲット301 を構成する物質が堆積す
る。図19(b) は二つのレーザー発振器からのレーザー光
を二つのターゲット301, 302にそれぞれ照射し, 基板40
1 上にターゲット301 とターゲット302 を構成する物質
を同時又は交互に堆積する。

【０００４】このように，一つの基板に対し，一つ乃至
複数のターゲットを設けて堆積を行っていた。従って，
一つの基板に対して一種類以上の物質を同時に又は交互
に堆積することはできた。しかし複数の基板に同時に一
種類以上の物質を堆積することはできなかった。更に，
この方法ではターゲットからの飛来物質がレーザー光導
入窓の真空側にも堆積し，レーザー光導入窓のレーザー
光に対する透過率が低下する。このためターゲット上に
おけるレーザー光のエネルギー密度が低下し，一回のレ
ーザー光照射でターゲットより放出されるターゲット物
質の量が少なくなり，堆積速度が低下する。

【０００５】又，図19(c) はレーザーアブレーション現
象を利用した従来の他の金属膜堆積方法を示す図であ
る。図において, 701 はレーザー光を透過させる物質よ
り成る平板, 303 はレーザー光を透過させる物質より成
る平板の片方の面に堆積した金属層より成るターゲット
である。レーザー光はレーザー光を透過させる物質より
成る平板701 に入射し, 平板701 を透過してターゲット
303 を照射する。レーザーアブレーション現象によりタ
ーゲット表面に垂直な方向に, 金属粒子を放出させ, タ
ーゲット正面に置かれた基板401 の表面に金属を堆積さ
せる。この方法ではレーザー光導入窓へのターゲット物
質の堆積が防止される。しかしこの方法も一つの基板表
面に一種類の物質を堆積することはできるが, 複数の基
板に同時に一種類以上の物質を堆積することはできなか
った。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記のように, レーザ
ーアブレーション現象を利用する従来の堆積方法では,
複数の基板に, 同一の物質を同時に堆積すること, 並び
に一つの基板に, 複数の種類の物質を同時に，又は交互
に堆積することはできた。

【０００７】しかし，複数の基板に, 複数の種類の物質
を, 同時に又は交互に堆積することはできなかった。そ
こで本発明は, レーザーアブレーション現象を利用し
て, 複数の基板に, 複数の種類の物質を, 同時に又は交
互に堆積する方法, 並びに堆積装置を提供することを目
的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題は，下記の方法
及び装置によって解決される。同一線上にある一つ以上
のレーザー光を一つ以上の反射鏡に，それぞれ入射さ
せ，その反射光により一種類以上のターゲットを照射す
るステップと，該反射鏡の回転軸を該入射レーザー光に
平行に一本設定するステップと，該回転軸を中心とする
円周上に, ターゲットを配置するステップと，該回転軸
を中心とする円周上に，該ターゲットに対応する二つ以
上の基板を配置するステップと，該反射鏡を該回転軸の
回りに回転し，ターゲットからの飛来物質を対応する基
板面上に堆積させるステップとを有する導電体層堆積方
法。並びに，同一線上にある一つ以上のレーザー光を一
つ以上の反射鏡に，それぞれ入射させ，その反射光によ
り, 一種類以上のターゲットを照射する該一つ以上の反
射鏡と，該反射鏡を，入射レーザー光に平行な回転軸の
回りに回転させる回転機構と，該回転軸を中心とする
円周上に配置された一種類以上のターゲットと，該回転
軸を中心とする円周上に該ターゲットに対応して配置さ
れた二つ以上の基板とを有する導電体層堆積装置。

【０００９】反射鏡面への入射レーザー光の方向を回転
軸とし，該反射鏡を回転すると，レーザー光は一つの円
錐の母線方向に反射される。従って，反射鏡が回転する
と，反射レーザー光は，該回転軸に垂直な面内における
該回転軸との交点を中心とする円周を走査する。この円
周上に沿って金属ターゲットが配置されると，それらタ
ーゲットは順次反射レーザー光により照射される。レー
ザーアブレーション現象によって，それらのターゲット
に対応する基板上にそれぞれのターゲットから飛来する
物質が堆積する。

【００１０】従って，ターゲットの物質と数，基板の
数，レーザー光源の数を選定することにより，複数の基
板に, 複数の種類の物質を, 同時に又は交互に堆積させ
ることができる。

【００１１】

【作用】レーザーアブレーション現象を利用して基板上
に物質を堆積させる従来の方法は，本発明により，スル
ープットが格段に改良され，量産技術としての道が拓か
れることになる。

【００１２】それのみならず，本発明においては，回転
反射鏡によりレーザ光がターゲット面上を走査される機
構を持つことから，堆積層の円周方向，及び動径方向に
おける厚さの均一性が容易に改善される利点を有する。
例えば，ターゲットを環状にして（リングターゲット）
その中心を反射鏡の回転軸上に一致させることにより，
基板のどの部分の真上にもターゲットがあるという配置
になる。その結果，基板上では, 鏡の回転軸を中心とし
た円周方向にはターゲット物質が均等に堆積される。

【００１３】又, 回転軸上の反射鏡の位置, 或いは入射
レーザー光と鏡面とのなす角度, 或いはその両方を振動
させることにより, ターゲット上のレーザー光照射位置
が反射鏡の回転軸を中心とした動径方向振動する。その
結果, 基板上には反射鏡の回転軸を中心とした動径方向
にもターゲット物質が均等に堆積される。

【００１４】更に又，レーザーアブレーション現象を利
用した堆積工程において，ターゲットからの飛来物質に
よる反射鏡面の曇り等に起因する堆積速度の低下は，本
発明の変形においては容易に防止されて，定速度の堆積
が実現し，堆積層の制御が容易になる利点を有する。

【００１５】又，真空室内に設けられた駆動部分等から
発生する微粉末による基板表面の汚染は堆積される膜の
品質を低下させる。本発明の変形においては，かかる汚
染は防止されて，高品質の堆積膜が得られる。

【００１６】

【実施例】本発明の実施例について，以下に図を参照し
て説明する。図において，同一符号は，同一部材を表し
ている。第１の実施例図1 は, 本発明による一つの金属堆積装置の真空室内を
説明する模式図である。( 以下, 単に堆積装置と呼ぶ )
図において, 11, 12は二つのArF エキシマレーザ装置
( 図示せず) より出射するレーザ光で, 該ArF エキシマ
レーザー光の周波数は50Hz, パルス幅は15nsで, 1 パル
ス当たりのエネルギーは150mJ である。21, 22は反射
鏡, 41, 42は基板, 5 は反射鏡 21, 22 の回転軸であ
る。31, 32はそれぞれ直径が15乃至25cm, 幅10cm, 厚さ
5mm の環状Alターゲット及び環状Tiターゲットである。

【００１７】環状Alターゲット31と環状Tiターゲット 3
2 の中心は, 反射鏡 21, 22 の回転軸上にある。基板4
1, 42は回転軸5 から10cmの距離にある。反射鏡21, 22
の回転速度は360 °/secであるから, 鏡が7.2 °回転す
る毎にレーザー光パルスが照射される。反射鏡21と22
は, 回転軸5 を中心とし, 同じ動径方向にレーザー光が
反射されるように, 調整される。その結果, 基板41, 42
の上にはAlTiの合金層が堆積する。

【００１８】若し, 反対動径方向にレーザー光が反射さ
れるように, 鏡21, 22が調整されるならばその結果, 基
板41, 42の上にはAl層Ti層を交互に積み重ねた多層膜が
堆積する。第２の実施例図2 は, 図1 の変形で, 基板41, 42をリングターゲット
31, 32の外側に配置した金属堆積装置を説明する模式図
である。

【００１９】本金属堆積装置における反射鏡23はプリズ
ム型で, 反射鏡23の回転により, 基板41, 42の上にはAl
Tiの合金層が堆積する。レーザー光11とレーザー光12を
交互に反射鏡23へ入射させるならば, 基板41,42の上に
はAl層Ti層を交互に積み重ねた多層膜が堆積する。

【００２０】本装置では基板41, 42が, リングターゲッ
ト31, 32よりも外側にあるため, 堆積終了後の基板交換
が容易であるという特長がある。第３の実施例図３は金属多層膜堆積装置を説明する模式図である。図
において, 24は両面反射鏡である。

【００２１】レーザー光11が基板41にAlを堆積させる間
に，レーザー光12が基板42にTiを堆積させ, レーザー光
11が基板42にAlを堆積させる間に，レーザー光12が基板
41にTiを堆積させる。従って, 本実施例の場合には第２
の実施例の場合の2 倍の速度でAl層Ti層を交互に積み重
ねた多層膜が堆積する。第４の実施例図4 は, 図3 の変形で, 基板41, 42と反射鏡24を回転軸
5 に沿って移動させる機構を有する金属堆積装置を説明
する模式図である。図において, 33は, Alリングターゲ
ット31と同等な位置に配置されたW リングターゲット,
34は, Tiリングターゲット32と同等な位置に配置された
Moリングターゲットである。

【００２２】基板41, 42の上にAl層Ti層の二重層が形成
された時点において, 基板41, 42と反射鏡24を回転軸5
に沿ってA 位置( 最初の位置) よりB 位置( 点線で示さ
れる位置) へ移動させる。このB 位置において, 基板4
1, 42の上にWl層Mo層の二重層が形成されて, 結局基
板41, 42の上には, Al, Ti, W, Mo の金属4 層膜が堆積
される。第５の実施例図5 は, 図2 の変形で, 基板41, 42の上に, 同時に4 種
類の元素を飛来させる金属堆積装置を説明する模式図で
ある。

【００２３】図5(a)において, 35はAlの部分とTiの部分
の二つの部分とから成るリングターゲットで, 36はW の
部分とMoの部分の二つの部分とから成るリングターゲッ
トで, 25 は反射鏡である。

【００２４】図5(b)は拡大された反射鏡25を示す。本反
射鏡の反射面は, 僅かに方向の異なる二つの面から構成
されている。従って, レーザー光11, 12が, 該二つの面
の境界線に跨がって入射すると, 反射レーザー光はビー
ム拡がりを持ってそれぞれターゲット35, 36を照射す
る。それぞれのターゲットは二つの部分に跨がって照
射されるので, ターゲット35からはAlとTiが, ターゲッ
ト36からはW とMoが, 基板41, 42に飛来する。その結
果, 基板41, 42の上にはAl, Ti, W , Mo の4 元金属化
合物層が堆積される。第６の実施例図6(a)は, 反射鏡を回転軸にそって往復移動させる機構
を有する金属堆積装置を説明する模式図である。

【００２５】図6(b)は, 図6(a)の装置を用いて基板上に
Al膜61を堆積させた場合の，回転軸を中心とする動径方
向における, Al膜61及び基板41(42)の断面を示す模式図
である。反射鏡26は一回転毎に位置を変え, その結果,
リングターゲット31上でのレーザー光照射位置が1mm づ
つずれるようにし, これをリングターゲット31上で10cm
の範囲で往復させる。この場合, 基板上の全ての位置
の真上からAlが飛来するので, 動径方向には基板全体に
わたりAlが均一に堆積する。

【００２６】図6(c)は, 反射鏡を回転軸にそって移動さ
せない場合の, 回転軸を中心とする動径方向におけるAl
膜の断面を示す模式図である。この場合には, 基板中央
の真上のみからAlが飛来するために基板中央のAlの堆積
量が多くなっている。

【００２７】本実施例では，二つの基板にAlを堆積する
場合について説明しているが, 複数元素を同時又は交互
に堆積する場合に対しても同様のことが当てはまる。第７の実施例図7 (a) は, レーザー光と反射鏡面との成す角度 (θ)
を振動させる機構を有する金属堆積装置を説明する模式
図である。

【００２８】図7(b)は, 図7(a)の装置を用いて基板41(4
2)上にAl膜61を堆積させた場合の，回転軸を中心とする
動径方向における, Al膜61の断面を示す模式図である。
反射鏡26が一回転する毎にレーザー光11と反射鏡26の反
射面との成す角度( θ) を変え, その結果, リングター
ゲット31上でのレーザー光照射位置が1mm づつずれるよ
うにし, これをリングターゲット31上で10cm の範囲で
往復させる。この場合, 基板上の全ての位置の真上から
Alが飛来するので, 動径方向には基板全体にわたりAlが
均一に堆積する。

【００２９】図7(c)は, レーザー光11と反射鏡27の反射
面との成す角度( θ) を変えない場合の, 回転軸を中心
とする動径方向におけるAl膜の断面を示す模式図であ
る。この場合には, 基板中央の真上のみからAlが飛来す
るために基板中央のAlの堆積量が多くなっている。

【００３０】本実施例では，二つの基板にAlを堆積する
場合について説明しているが, 複数元素を同時又は交互
に堆積する場合に対しても同様のことが当てはまる。第８の実施例図8 は, 図3 の変形で, 鏡を二枚背中合わせに貼り合わ
せた反射鏡を用い, 背中合わせに配置された基板上に金
属元素を飛来させる金属堆積装置を説明する模式図であ
る。

【００３１】鏡を二枚背中合わせに貼り合わせた反射鏡
27へ，レーザー光11, 12を入射させ, それぞれの反射光
により, 二つのAlリングターゲット31, 32を照射させ
る。レーザーアブレーション現象により, 背中合わせに
配置された基板41,43 と42, 44の表面にはAlが飛来す
る。

【００３２】本実施例に, 前記第６の実施例, 又は第７
の実施例を組み合わせることにより，回転軸を中心とし
て動径方向にも均一な厚さのAl膜61を基板41, 42, 43,
44の上に堆積することができる。

【００３３】本実施例では，四つの基板にAlを堆積する
場合について説明しているが, 前記第４の実施例を組み
合わせることにより, 複数元素を同時又は交互に堆積す
るすることができる。第９の実施例図9(a)は, レーザー光を透過させる物質より成る板の一
方の面に金属層を堆積してターゲットとし, 他方の面か
ら該板を透過して金属層にレーザー光を照射し, レーザ
ーアブレーション現象によりターゲットから金属粒子を
放出させる方式の金属堆積装置を説明する模式図であ
る。

【００３４】使用するレーザー装置は, ArF エキシマレ
ーザー装置( 周波数50Hz, パルス幅15ns) で1 パルス当
たりのエネルギーは150mJ, ターゲット上のレーザー光
照射領域は1mm x 1mm となるようにレンズにより集光し
てある。

【００３５】図において, 28は反射鏡で, レーザー光11
に平行な回転軸の回りに1 回/ 秒の割合で回転し，又,
該回転軸方向に1cm/分の速度で移動する, 71は石英ガラ
ス等レーザー光11を透過させる物質より成る内径19cm,
外径20cmの円筒で, 中心軸は該反射鏡回転軸と一致して
いる, 37は該円筒71の外側面に形成された厚さ0.1 μm
のAl等の金属膜ターゲット, 41, 42, (43, 44 は図示さ
れない) は円筒型ターゲット37の外側に, 5cm 離れて配
置された四枚のSi基板で, それぞれの基板表面中心にお
ける法線と反射鏡回転軸は略直角に交わる。100 は反射
鏡28, レーザー光を透過させる物質より成る円筒71, 円
筒型ターゲット37, 基板41, 42 (43, 44) を収容する真
空室で, 真空度は1x10^-7 Torr に保持される, 81, 82
は, 真空室100 の外壁に設けられたレーザー光導入窓，
111 はレーザー装置, 121 はレンズである。

【００３６】図9(b)は, 図9(a)の装置を使用して20分
間,Al を基板上に堆積した時の, 反射鏡回転軸に垂直な
断面図を, 図9(c)は, 該回転軸を含み, 基板に垂直な断
面図を模式的に示している。

【００３７】本実施例の場合, 反射鏡面にAlの堆積は生
じない。本実施例では，四つの基板にAlを堆積する場合
について説明しているが, 例えば，円筒71の外側面に形
成された一種類以上の円筒膜より成る円筒型ターゲット
と，第４の実施例の機構を設けることにより，複数基板
上に，一種類以上の物質を交互に堆積することは容易に
可能である。第10の実施例本実施例は, 第９の実施例の変形で, 反射鏡として, 平
面反射鏡の代わりに曲面反射鏡を用いる。

【００３８】図10(a) は, 該曲面反射鏡29により反射さ
れたレーザー光が常にターゲット上において焦点を結ぶ
ような機構を有する金属堆積装置を説明する模式図であ
る。図10(b) は, 本装置を用いて, 20分間, Alを基板4
1, 42の上に堆積させた場合におけるAl膜61の, 回転軸5
を含み基板に垂直な断面図を模式的に示している。回
転軸5 方向のAl膜61の厚さは均一である。

【００３９】図10(c) は, 比較のために, 図9(a)の装置
で図10(b) を堆積した時と全く同様の条件のもとで堆積
したAl膜61の同様断面図を模式的に示している。図9(a)
の装置はレーザー光が反射鏡に入射する前に, 位置を固
定したレンズ121 によりレーザー光を集光するために,
鏡の位置が移動すると円筒型ターゲット37上において,
反射レーザー光は焦点を結ばなくなり, 該ターゲット37
上におけるレーザー光照射領域の広さが変化する。この
ために該ターゲット37上における照射レーザー光のエネ
ルギー密度が変化し, 該ターゲット37から放出されるAl
粒子の量が一定しなくなり基板上に均一な厚さのAl膜が
堆積しない。( 図9(c)の場合と同様の結果である) 第11の実施例本実施例は, 第10の実施例の変形で, 反射鏡として円錐
型反射鏡を用いる。

【００４０】図11(a) は, 円錐型反射鏡を備えたレーザ
ーアブレーション現象を利用した金属膜堆積装置を説明
する模式図である。図11(b) は, 円錐型反射鏡の拡大図
を示す。

【００４１】円錐型反射鏡20によって反射したレーザー
光は円筒型ターゲット37の中心軸に垂直な全ての方向に
反射される。従って, 一回のレーザー照射による金属粒
子の飛来位置は, ターゲット上の円周である。即ち一回
のレーザー光照射による金属粒子の飛来方向が増えるた
め, 基板上にはより均一なAl膜が堆積する。

【００４２】又, 円錐型反射鏡20を用いる場合には, こ
れを回転する必要はない。従って,反射鏡の回転機構が
不要になる分, 堆積装置の製作は簡単化される。第12の実施例本実施例は, 第11の実施例の変形で, 二種類の金属領域
から成る円筒型ターゲットを用いる。

【００４３】図12は, 円筒型ターゲットの中心軸に垂直
な円環断面において, Al領域( 38')とTi領域( 38" ) が
約5cm 毎に交互に配置されているような円筒型ターゲッ
ト38の斜視図を示す。

【００４４】このような円筒型ターゲット38を設けて,
第11の実施例と同様に堆積を行うことにより, 基板41,
42の上にはAlとTiの合金膜が堆積する。第13の実施例本実施例は, 同じく第11の実施例の変形で, 八つのレー
ザー装置を備えた金属膜堆積装置の場合である。

【００４５】図13は, 上下にそれぞれ四つづつのレーザ
ー装置を備えた金属膜堆積装置を説明する模式図であ
る。四つのレーザー装置の中, 二つは紙面に平行な面内
に配置され, 他の二つは紙面に垂直な面内に配置され(
図示されていない) る。一本のレーザー光は90°の範囲
に渡って反射され四本のレーザー光によって四方360 °
がカバーされる。

【００４６】従って, 実施例11の場合と比較すると, 約
4 分の一の時間で実施例11の場合とと同様なAl膜が堆積
される。第14の実施例本実施例は, 同じく第11の実施例の変形で, 円筒型ター
ゲットの代わりに角筒型ターゲットを用いる場合であ
る。

【００４７】図14(a) は, 四角筒型Alターゲットを示す
模式図である。四角筒の一辺の長さは10cm である。タ
ーゲットとして厚さ0.1 μm のAl膜39が, レーザー光を
透過させる石英ガラスの四角筒72の外面に堆積してい
る。

【００４８】図14(b) は, 本装置を用いて, 20分間, Al
を基板41, 42の上に堆積させた場合におけるAl膜61の,
回転軸5 に垂直な平面で切った断面図を模式的に示して
いる。基板41, 42を四角筒型Alターゲットの面に平行に
配置することにより, 基板41, 42と該ターゲット面との
距離は一定になるため, 堆積するAl膜の厚さは均一であ
る。

【００４９】図14(c) は, 比較のために, 円筒型Alター
ゲットを用いた場合の同様 Al 膜61の断面図である。
基板41, 42と該ターゲット面との距離は, 基板の両端で
は,中央部よりも大きくなるために, 基板両端部ではAl
粒子の飛来量が中央部よりも少ない。従って, Al膜の厚
さは中央部において厚く, 両端部において薄くなる。第15の実施例第９の実施例において，反射鏡28, レーザー光を透過さ
せる円筒71, 円筒型ターゲット37, 基板41, 42が一つの
真空室に収容される例が説明された。本実施例は，基板
とターゲットのみを一つの真空室に収容し，反射鏡及び
その駆動装置は真空室の外に配置する場合である。

【００５０】図15は, 基板とターゲットのみを一つの真
空室101 に収容した金属膜堆積装置を説明する模式図で
ある。レーザー光及びレーザー装置の仕様は前記実施例
におけるものと同様である。

【００５１】図15(a) において, 101は外径30cm, 内径
10cm, 高さ20cmの円筒型真空室, 31は外径25cm, 内径15
cmの環状型Alターゲット, 41, 42は, 4 インチのSi基板
で,ターゲット31よりの距離は5cm , 21は反射鏡で, 回
転数は1 回/ 秒, 回転軸に沿っての移動速度は1cm/分で
ある。83は石英ガラス等, 前記レーザー光に対し透明な
材料より成るレーザー光導入窓である。

【００５２】本装置を使用して, 基板上に厚さ0.1 μm
のAl膜を堆積させた時, Al膜表面に付着した微粉末の数
は2.9x10⁵個/mm²である。因みに, 基板とターゲットの
みならず反射鏡及びその駆動装置をも含めて一つの真空
室に収容した装置を使用した場合には, 微粉末の数は7.
5x10⁵個/mm²である。従って, 反射鏡及びその駆動装置
を真空室101 の外に配置することにより, Al膜表面に付
着した微粉末の数を60% も減少させることができる。

【００５３】図15(b) において, 71は外径20cm, 内径19
cmのレーザー光を透過させる円筒型物体, 37は, 円筒71
の外面に堆積した厚さ0.1 μm のAl膜ターゲットであ
る。円筒71の中心軸は, 真空室101 の中心軸と一致して
いる。

【００５４】本装置を使用して, 基板上に厚さ0.1 μm
のAl膜を堆積させた時, Al膜表面に付着した微粉末の数
は2.9x10⁵個/mm²である。この場合, 反射鏡及びその駆
動装置を真空室101 の外に配置することにより, Al膜表
面に付着した微粉末の数は50% も減少する。第16の実施例本実施例は, 第15の実施例の変形であるが, 装置のメイ
ンテナンスに関する。

【００５５】図16は, レーザー光導入窓83部を説明する
模式図である。図16において, 83は厚さ30mmの石英ガラ
ス等より成るレーザー光導入窓, 102は真空室101 ( 図
示されず) を構成する上下の金属製シール板である。レ
ーザー光導入窓83の真空室側面には, 長時間にわたる装
置稼働中に金属粒子の飛来により金属膜が形成され, そ
のためにレーザー光導入窓83のレーザー光に対する透過
率が低下し, 真空室へのレーザー光導入の障害を引き起
こす。これを防止するためには, しばしば, レーザー光
導入窓83を取り外し, レーザー光導入窓83の真空室側面
の蒸着物質を研磨して除去する作業が必要になる。

【００５６】従来, レーザー光導入窓83の厚さは高々10
mmであった。これを本実施例におけるように30mmとし,
シール板102 のフランジ部よりも厚くすることにより上
記作業の作業性が改善される。第17の実施例本実施例は, 第15の実施例の変形であって, レーザー光
導入窓83の真空室側面に蒸着膜形成を防止する例であ
る。

【００５７】図17は, レーザー光導入窓とターゲットの
間に石英ガラス等レーザー光を透過させる物質より成
る, 厚さ5mm の遮蔽板84を配置した堆積装置の模式図で
ある。この遮蔽板84は, 基板の交換時に, 合わせて交換
する。

【００５８】本実施例においては, レーザー光は, レー
ザー光導入窓83( 厚さ10mm) と, 遮蔽板84 (厚さ5mm)の
合計15mmの石英ガラス中を進むことになる。( 一方, 第
16の実施例では, レーザー光は30mmの石英ガラス中を進
む。) ターゲット上におけるレーザー光のエネルギー
は1 パルス当たり100mJ で, これに対して第16の実施例
では, 80mJである。従って, 同一時間のレーザー光照射
で, 本実施例の方が第16の実施例よりも厚いAl膜を堆積
することができる。第18の実施例本実施例は, 第15の実施例の変形であって, レーザー光
導入窓83の真空室側面にAl膜を堆積してターゲットとす
る場合である。

【００５９】図18は, レーザー光導入窓83の真空室側面
に堆積された厚さ0.1 μm のAl膜をターゲット37とする
堆積装置の模式図である。本実施例では, レーザー光導
入窓83とターゲット37を一体化したために, 図15(b) の
場合に比較して, 真空室内における微粉末の発生源が更
に少ない。図18の装置を使用して, 基板上に60分間堆積
させた Al 膜の表面に付着していた微粉末の数は2.1x10
⁵個/mm²で, 図15(b) の装置を使用する場合よりも約30
% 少ない。

【００６０】

【発明の効果】本発明によって, レーザーアブレーショ
ン現象を利用して, 複数の基板に, 一種類以上の物質
を, 同時に又は交互に堆積し, しかも高品質の堆積膜を
得る方法, 並びに堆積装置が提供される。その結果, レ
ーザーアブレーション現象を利用する堆積法の適用範囲
が拡大され, 且つスループットが大幅に向上し, 本技法
の実用化に大きい進歩がもたらされる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による一つの金属堆積装置の真空室内
を説明する模式図

【図２】基板をリングターゲットの外側に配置した金
属堆積装置を説明する模式図

【図３】金属多層膜堆積装置を説明する模式図

【図４】基板と反射鏡を回転軸に沿って移動させる機
構を有する金属堆積装置を説明する模式図

【図５】基板の上に, 同時に4 種類の元素を飛来させ
る金属堆積装置を説明する模式図

【図６】反射鏡を回転軸にそって往復移動させる機構
を有する金属堆積装置を説明する模式図

【図７】レーザー光と反射鏡面との成す角度 (θ) を
振動させる機構を有する金属堆積装置を説明する模式図

【図８】鏡を二枚背中合わせに貼り合わせた反射鏡を
用い, 背中合わせに配置された基板上に金属元素を飛来
させる金属堆積装置を説明する模式図

【図９】レーザー光を透過させる物質より成る円筒の
外側表面に金属層を堆積してターゲットとする金属堆積
装置を説明する模式図

【図10】反射鏡として, 平面反射鏡の代わりに曲面反
射鏡を用いる方式の金属堆積装置を説明する模式図

【図11】反射鏡として円錐型反射鏡用いる方式の金属
堆積装置を説明する模式図

【図12】二種類の金属領域から成る円筒型ターゲット
を用いる方式の金属堆積装置を説明する模式図

【図13】八つのレーザー装置を備えた金属膜堆積装置
を説明する模式図

【図14】円筒型ターゲットの代わりに角筒型ターゲッ
トを用いる方式の金属堆積装置を説明する模式図

【図15】基板とターゲットのみを一つの真空室に収容
し，反射鏡及びその駆動装置は真空室の外に配置する方
式の金属堆積装置を説明する模式図

【図16】レーザー光導入窓部を説明する模式図

【図17】レーザー光導入窓とターゲットの間に遮蔽板
84を配置した堆積装置の模式図

【図18】レーザー光導入窓の真空室側面に堆積された
Al膜をターゲットとする堆積装置の模式図

【図19】従来のレーザーアブレーション現象を利用す
る金属膜堆積装置の説明図

【符号の説明】 5 反射鏡回転軸 11, 12 レーザー光 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29 反射鏡 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38、39 ターゲッ
ト 41, 42, 43, 44, 401 基板 61 Al膜 71, 72, 701 レーザー光を透過させる物質より成る
板 81, 82, 83, 84 レーザー光導入窓 91 回転機構 100, 101, 102, 103 真空室 111, 112 レーザー装置 121, 122 レンズ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】レーザーアブレーション現象を利用し,
ターゲットを構成する物質を基板上に堆積させる, 導電
体層堆積方法において, 同一線上にある一つ以上のレーザー光を一つ以上の反射
鏡に，それぞれ入射させ，その反射光により一種類以上
のターゲットを照射するステップと，該反射鏡の回転軸を該入射レーザー光に平行に一本設定
するステップと，該回転軸を中心とする円周上に, 一種類以上のターゲッ
トを配置するステップと，該回転軸を中心とする円周上に，該ターゲットに対応す
る二つ以上の基板を配置するステップと，該反射鏡を該回転軸の回りに回転し，ターゲットからの
飛来物質を対応する基板面上に堆積させるステップとを
有することを特徴とする導電体層堆積方法。
【請求項２】前記導電体層堆積方法は更に，一つの円
周上に配置された前記基板面上に前記ターゲットからの
飛来物質の堆積が終了した後，前記反射鏡回転軸方向
に，該反射鏡と該基板とを同時に移動させるステップを
有することを特徴とする請求項１記載の導電体層堆積方
法。
【請求項３】前記レーザー光は，僅かに方向の異なる
二つの反射面を有する反射鏡により反射され，反射レー
ザー光は，境界において接触する二つの部分より成るタ
ーゲートの該境界に跨がる領域を照射することを特徴と
する請求項１記載の導電体層堆積方法。
【請求項４】前記基板上に該ターゲットからの飛来物
質を堆積させるステップは，更に，前記反射鏡の一回転
毎に該反射鏡を前記回転軸方向に移動させ，該反射鏡を
該回転軸上において往復移動させるステップを有するこ
とを特徴とする請求項１記載の導電体層堆積方法。
【請求項５】前記基板上に該ターゲットからの飛来物
質を堆積させるステップは，更に，前記反射鏡の一回転
毎に前記入射レーザー光と該反射鏡面との成す角度を変
化させ，該入射レーザー光と該反射鏡面との成す角度を
振動させるステップを有することを特徴とする請求項１
記載の導電体層堆積方法。
【請求項６】レーザーアブレーション現象を利用し,
ターゲットを構成する物質を基板上に堆積させる, 導電
体層堆積装置において, 同一線上にある一つ以上のレーザー光を一つ以上の反射
鏡に，それぞれ入射させ，その反射光により, 一種類以
上のターゲットを照射する該一つ以上の反射鏡と，該反射鏡を，入射レーザー光に平行な回転軸の回りに回
転させる回転機構と，該回転軸を中心とする円周上に配置された一種類以上の
ターゲットと，該回転軸を中心とする円周上に該ターゲットに対応して
配置された二つ以上の基板とを有することを特徴とする
導電体層堆積装置。
【請求項７】前記, 導電体層堆積装置は更に, 反射鏡
回転軸方向に，該反射鏡と該基板とを同時に移動させる
機構を有することを特徴とする請求項６記載の導電体層
堆積装置。
【請求項８】前記，反射鏡の反射面は僅かに方向の異
なる二つの面より構成されることを特徴とする請求項６
記載の導電体層堆積装置。
【請求項９】前記，導電体層堆積方法は更に，反射鏡
回転軸方向において，該反射鏡を往復移動させる機構を
有することを特徴とする請求項６記載の導電体層堆積装
置。
【請求項10】前記，導電体層堆積装置は更に，入射レ
ーザー光と反射鏡面との成す角度を振動させる機構を有
することを特徴とする請求項６記載の導電体層堆積装
置。
【請求項11】前記，ターゲットはレーザー光を透過さ
せる物質より成る円筒の外面上に形成された導電体層
で，該円筒の中心軸は該反射鏡の回転軸に一致している
ことを特徴とする請求項６記載の導電体層堆積装置。
【請求項12】前記，ターゲットは, 該円筒の母線に平
行な領域に分割され, 該領域は二種類以上の物質が配置
されていることを特徴とする請求項11記載の導電体層堆
積装置。
【請求項13】前記，反射鏡の反射面は, 反射レーザー
光が常に該ターゲット上に集光するような曲面であるこ
とを特徴とする請求項11記載の導電体層堆積装置。
【請求項14】前記，ターゲットはレーザー光を透過さ
せる物質より成る四角筒の外面上に形成された導電体層
で，該四角筒の中心軸は該反射鏡の回転軸に一致してい
ることを特徴とする請求項６記載の導電体層堆積装置。
【請求項15】前記, 導電体層堆積装置において, 中心
軸が前記反射鏡の回転軸に一致する円筒型レーザー光導
入窓を設けることにより, 前記基板と前記ターゲットの
みを一つの真空室内に収容することを特徴とする請求項
６記載の導電体層堆積装置。
【請求項16】前記, レーザー光導入窓とターゲットの
間に, レーザー光を透過させる物質より成る遮蔽板を配
置することを特徴とする請求項15記載の導電体層堆積装
置。
【請求項17】前記, レーザー光導入窓の真空室側表面
に形成された導電体層をターゲットとすることを特徴と
する請求項16記載の導電体層堆積装置。
【請求項18】前記, レーザー光導入窓の厚さが十分厚
く, レーザー光導入窓の外径が, 真空室シール板の外径
より大きいことを特徴とする請求項15記載の導電体層堆
積装置。
【請求項19】レーザーアブレーション現象を利用し,
ターゲットを構成する物質を基板上に堆積させる, 導電
体層堆積装置において, 一つ以上のレーザー光を反射さ
せ，一種類以上のターゲットを照射する一つ以上の円錐
型反射鏡を有することを特徴とする導電体層堆積装置。