JPH07216539A - 製膜装置およびこれを用いた薄膜の製造方法 - Google Patents
製膜装置およびこれを用いた薄膜の製造方法Info
- Publication number
- JPH07216539A JPH07216539A JP6008384A JP838494A JPH07216539A JP H07216539 A JPH07216539 A JP H07216539A JP 6008384 A JP6008384 A JP 6008384A JP 838494 A JP838494 A JP 838494A JP H07216539 A JPH07216539 A JP H07216539A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- target
- substrate
- film
- film forming
- forming apparatus
- Prior art date
- Legal status (The legal status 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 status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E40/00—Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
- Y02E40/60—Superconducting electric elements or equipment; Power systems integrating superconducting elements or equipment
Abstract
(57)【要約】
【構成】 集束したレーザ光をターゲットに照射してプ
ラズマ化し、発生させた粒子を基板上に堆積させるレー
ザ蒸着法に用いられる製膜装置において、前記ターゲッ
トが前記基板に対して平行かつ直線的に移動可能である
ことを特徴とする製膜装置。 【効果】 本発明によれば、長時間安定した蒸着速度を
保ち、膜厚不均衡の少ない大面積の製膜が可能になる。
また安定した蒸着条件を達成できるため質のよい膜が形
成できる。
ラズマ化し、発生させた粒子を基板上に堆積させるレー
ザ蒸着法に用いられる製膜装置において、前記ターゲッ
トが前記基板に対して平行かつ直線的に移動可能である
ことを特徴とする製膜装置。 【効果】 本発明によれば、長時間安定した蒸着速度を
保ち、膜厚不均衡の少ない大面積の製膜が可能になる。
また安定した蒸着条件を達成できるため質のよい膜が形
成できる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、例えばレーザ光を用
いてセラミックスなどを金属あるいはセラミックス基板
などに蒸着するレーザ蒸着製膜装置に関するものであ
る。
いてセラミックスなどを金属あるいはセラミックス基板
などに蒸着するレーザ蒸着製膜装置に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】レーザ蒸着法とは、大きなエネルギー密
度を持ったレーザ光をターゲットに照射することにより
ターゲット材料を蒸発させて、基板物質上にターゲット
組成に近い組成を有する膜を作製する方法である。
度を持ったレーザ光をターゲットに照射することにより
ターゲット材料を蒸発させて、基板物質上にターゲット
組成に近い組成を有する膜を作製する方法である。
【０００３】通常ターゲット材として、金属あるいはセ
ラミックス焼結体などが用いられ、表面が平坦になるよ
う磨かれた状態でセットされ、このターゲット上でレー
ザ光を集光し、ターゲット構成物質を飛び出させる。
ラミックス焼結体などが用いられ、表面が平坦になるよ
う磨かれた状態でセットされ、このターゲット上でレー
ザ光を集光し、ターゲット構成物質を飛び出させる。
【０００４】そのため集光されたところは、ターゲット
材の構成粒子が飛び出して行くため、えぐりとられ、蒸
着がすすむにつれて凹部が時間とともに大きくなってい
く。凹部が大きくなると最初にあわせたレーザ焦点から
ずれていくため、レーザ光のエネルギー密度が減少し、
プルームの大きさが小さくなっていく。またプルームは
通常ターゲット表面に対して法線方向に飛ぶが、凹部が
増えターゲット表面の凹凸が激しくなると、プルームが
所望の方向とは全く異なる方向へ飛んだり、法線方向だ
けでなく様々な方向に飛散するようになる。そのため時
間とともに蒸着速度が減少し、長時間の製膜では膜質が
落ちたり、またはプルームの方向がずれることによっ
て、膜厚に不均衡が生ずるという問題点があった。
材の構成粒子が飛び出して行くため、えぐりとられ、蒸
着がすすむにつれて凹部が時間とともに大きくなってい
く。凹部が大きくなると最初にあわせたレーザ焦点から
ずれていくため、レーザ光のエネルギー密度が減少し、
プルームの大きさが小さくなっていく。またプルームは
通常ターゲット表面に対して法線方向に飛ぶが、凹部が
増えターゲット表面の凹凸が激しくなると、プルームが
所望の方向とは全く異なる方向へ飛んだり、法線方向だ
けでなく様々な方向に飛散するようになる。そのため時
間とともに蒸着速度が減少し、長時間の製膜では膜質が
落ちたり、またはプルームの方向がずれることによっ
て、膜厚に不均衡が生ずるという問題点があった。
【０００５】これを防ぐために、特開平５−２４８０７
号公報では円板状ターゲットを回転、かつレーザ光光源
に沿って移動させ、集光部の位置を時間とともに変えて
いく機構が公開されているが、レーザ周波数が高く、エ
ネルギー強度の高い高速製膜時には、すぐに平坦な表面
を使ってしまい、頻繁に真空を破ってターゲットの交換
をしなければいけないという問題点があった。
号公報では円板状ターゲットを回転、かつレーザ光光源
に沿って移動させ、集光部の位置を時間とともに変えて
いく機構が公開されているが、レーザ周波数が高く、エ
ネルギー強度の高い高速製膜時には、すぐに平坦な表面
を使ってしまい、頻繁に真空を破ってターゲットの交換
をしなければいけないという問題点があった。
【０００６】またレーザ蒸着法では一般にプルームが小
さいため、せいぜい５ｍｍ角程度の面積にしか膜厚を均
等に製膜できないという問題点があった。
さいため、せいぜい５ｍｍ角程度の面積にしか膜厚を均
等に製膜できないという問題点があった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、従来
のレーザ蒸着法の上述した問題点を解決し、長時間一定
の蒸着速度を保ち、膜質の良い、大面積の薄膜が得られ
る製膜装置を提供することにある。
のレーザ蒸着法の上述した問題点を解決し、長時間一定
の蒸着速度を保ち、膜質の良い、大面積の薄膜が得られ
る製膜装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、この発明は集束したレーザ光をターゲットに照射し
てプラズマ化し、発生させた粒子を基板上に堆積させる
レーザ蒸着法に用いられる製膜装置において、前記ター
ゲットが前記基板に対して平行かつ直線的に移動可能で
あることを特徴とする製膜装置を提供する。以下、これ
を第１発明という。
に、この発明は集束したレーザ光をターゲットに照射し
てプラズマ化し、発生させた粒子を基板上に堆積させる
レーザ蒸着法に用いられる製膜装置において、前記ター
ゲットが前記基板に対して平行かつ直線的に移動可能で
あることを特徴とする製膜装置を提供する。以下、これ
を第１発明という。
【０００９】またこの第１発明において、移動の自由度
が２方向であることを特徴とする製膜装置を提供する。
以下、これを第２発明という さらにまた、集束したレーザ光をターゲットに照射して
プラズマ化し、発生させた粒子を基板上に堆積させるレ
ーザ蒸着法に用いられる製膜装置において、前記ターゲ
ットを支持するターゲットホルダが、多角柱形状であ
り、かつ該多角柱の中心を回転軸として回転することに
より多角柱の側面が基板と平行になるように設けられて
いることを特徴とする製膜装置を提供する。以下、これ
を第３発明という。
が２方向であることを特徴とする製膜装置を提供する。
以下、これを第２発明という さらにまた、集束したレーザ光をターゲットに照射して
プラズマ化し、発生させた粒子を基板上に堆積させるレ
ーザ蒸着法に用いられる製膜装置において、前記ターゲ
ットを支持するターゲットホルダが、多角柱形状であ
り、かつ該多角柱の中心を回転軸として回転することに
より多角柱の側面が基板と平行になるように設けられて
いることを特徴とする製膜装置を提供する。以下、これ
を第３発明という。
【００１０】また、集束したレーザ光をターゲットに照
射してプラズマ化し、発生させた粒子を基板上に堆積さ
せるレーザ蒸着法に用いられる製膜装置において、集束
したレーザ光を複数個ターゲットに照射する機構を有す
ることを特徴とする製膜装置を提供する。以下、これを
第４発明という。
射してプラズマ化し、発生させた粒子を基板上に堆積さ
せるレーザ蒸着法に用いられる製膜装置において、集束
したレーザ光を複数個ターゲットに照射する機構を有す
ることを特徴とする製膜装置を提供する。以下、これを
第４発明という。
【００１１】さらにまた、集束したレーザ光をターゲッ
トに照射してプラズマ化し、発生させた粒子を基板上に
堆積させるレーザ蒸着法に用いられる製膜装置におい
て、所定位置に２個以上のプルーム方向制御のためのセ
ンサを備えることを特徴とする製膜装置を提供する。以
下、これを第５発明という。
トに照射してプラズマ化し、発生させた粒子を基板上に
堆積させるレーザ蒸着法に用いられる製膜装置におい
て、所定位置に２個以上のプルーム方向制御のためのセ
ンサを備えることを特徴とする製膜装置を提供する。以
下、これを第５発明という。
【００１２】また第１〜５発明において、基板がターゲ
ットに対して平行な平面内で移動可能であることを特徴
とする製膜装置を提供するものである。以下、これを第
６発明という。
ットに対して平行な平面内で移動可能であることを特徴
とする製膜装置を提供するものである。以下、これを第
６発明という。
【００１３】第１発明と第２発明の装置ではターゲット
材を時間とともに動かしていくことによって、蒸着の進
行に従ってターゲット表面がえぐられて後退していくの
を補償することができ、ターゲット表面に照射されるエ
ネルギー密度を一定に保つことができる。これにより安
定したターゲット粒子の放出を長時間維持することがで
き、安定した製膜が可能になる。
材を時間とともに動かしていくことによって、蒸着の進
行に従ってターゲット表面がえぐられて後退していくの
を補償することができ、ターゲット表面に照射されるエ
ネルギー密度を一定に保つことができる。これにより安
定したターゲット粒子の放出を長時間維持することがで
き、安定した製膜が可能になる。
【００１４】また第３発明の装置では多角柱形状のター
ゲットホルダにターゲットを設置するため、１つの面の
ターゲットの表面を全て使いきった時、ホルダを回転さ
せ他の面のターゲットに切り換えることにより、さらに
長時間の安定した製膜が可能になる。
ゲットホルダにターゲットを設置するため、１つの面の
ターゲットの表面を全て使いきった時、ホルダを回転さ
せ他の面のターゲットに切り換えることにより、さらに
長時間の安定した製膜が可能になる。
【００１５】次にまた第４発明の装置では、１つのプル
ームでは５ｍｍ角程度しか一様に製膜できないため、レ
ーザ光の本数を増やし、複数個プラズマ化することによ
り、大面積の製膜ができるようになる。
ームでは５ｍｍ角程度しか一様に製膜できないため、レ
ーザ光の本数を増やし、複数個プラズマ化することによ
り、大面積の製膜ができるようになる。
【００１６】そのうえ第５発明の装置では、プルームの
方向を制御することにより、膜厚不均衡を減少させ、均
一で安定した製膜が可能になる。
方向を制御することにより、膜厚不均衡を減少させ、均
一で安定した製膜が可能になる。
【００１７】また第６発明の装置では基板を移動させる
ことにより、さらに大面積の製膜が可能になる。
ことにより、さらに大面積の製膜が可能になる。
【００１８】次に本発明の一例を図１に沿って説明す
る。図中符号１は真空槽を示し、この内部に基台６に設
置された基板２とターゲットホルダ３と雰囲気ガスの導
入ノズル４が設置されている。真空槽１は排気ラインを
介して図示略の真空排気装置に接続されて内部を真空排
気できるようになっている。
る。図中符号１は真空槽を示し、この内部に基台６に設
置された基板２とターゲットホルダ３と雰囲気ガスの導
入ノズル４が設置されている。真空槽１は排気ラインを
介して図示略の真空排気装置に接続されて内部を真空排
気できるようになっている。
【００１９】真空槽上部にヒータを備えた基台６が設け
られ、この基台６に基板２が設置される。備えられたヒ
ータにより、所望の温度にまで加熱することができる。
基台６は駆動装置によりその設置された平面内で移動可
能となっており、したがって、基板２はターゲット５に
対し平行な平面内で移動が可能である。例えば、プルー
ムに対して図２に示したように走査することにより、大
面積の製膜が可能になる。走査の方向は図２に示したも
のに限られず、また該平面内で回転する等曲線的であっ
てもよい。
られ、この基台６に基板２が設置される。備えられたヒ
ータにより、所望の温度にまで加熱することができる。
基台６は駆動装置によりその設置された平面内で移動可
能となっており、したがって、基板２はターゲット５に
対し平行な平面内で移動が可能である。例えば、プルー
ムに対して図２に示したように走査することにより、大
面積の製膜が可能になる。走査の方向は図２に示したも
のに限られず、また該平面内で回転する等曲線的であっ
てもよい。
【００２０】ターゲットホルダ３は基台６に対向した位
置に設置されている。ターゲットホルダ３は基板２に対
して常に平行になるように、かつ直線的に移動可能とな
っており、その移動の自由度は２方向である。図３のよ
うにターゲットを移動させることにより、一定の蒸着速
度を保ちつつ、ターゲット表面をくまなく使用すること
ができる。また、図１に示す装置では４角柱ターゲット
ホルダ３を使用しており、かつ該４角柱の中心を回転軸
として回転することにより４角柱の側面が基板と平行に
なるように設けられている。このターゲットホルダ上の
回転軸が通る面以外の４面にターゲットを設置すること
が可能である。もちろん、ターゲットホルダの形状は４
角柱に限らず、多角柱形状であればどのようなものを用
いてもかまわない。
置に設置されている。ターゲットホルダ３は基板２に対
して常に平行になるように、かつ直線的に移動可能とな
っており、その移動の自由度は２方向である。図３のよ
うにターゲットを移動させることにより、一定の蒸着速
度を保ちつつ、ターゲット表面をくまなく使用すること
ができる。また、図１に示す装置では４角柱ターゲット
ホルダ３を使用しており、かつ該４角柱の中心を回転軸
として回転することにより４角柱の側面が基板と平行に
なるように設けられている。このターゲットホルダ上の
回転軸が通る面以外の４面にターゲットを設置すること
が可能である。もちろん、ターゲットホルダの形状は４
角柱に限らず、多角柱形状であればどのようなものを用
いてもかまわない。
【００２１】同一の物質を長時間製膜するときは、同一
種のターゲットをターゲットホルダ３の数面あるホルダ
部に複数枚取り付け、１面の表面を使用し終わった後ホ
ルダを回転させ、次のターゲットを使うという操作をく
りかえすと良い。また、例えば異種物質を積層した多層
膜などを作成するときには、ホルダ部に所望の異種ター
ゲット５などをそれぞれ設置し、交互に切り換えて使用
してもかまわない。
種のターゲットをターゲットホルダ３の数面あるホルダ
部に複数枚取り付け、１面の表面を使用し終わった後ホ
ルダを回転させ、次のターゲットを使うという操作をく
りかえすと良い。また、例えば異種物質を積層した多層
膜などを作成するときには、ホルダ部に所望の異種ター
ゲット５などをそれぞれ設置し、交互に切り換えて使用
してもかまわない。
【００２２】多層膜を作製する際に、例えば膜厚計など
を用いて所望の膜厚になったら、次のターゲットに切り
換えるという操作をおこなうと良い。さらに正確な膜厚
制御を行うために、例えばコンピュータなどを用いたタ
ーゲットの駆動装置を用いることが好ましい。
を用いて所望の膜厚になったら、次のターゲットに切り
換えるという操作をおこなうと良い。さらに正確な膜厚
制御を行うために、例えばコンピュータなどを用いたタ
ーゲットの駆動装置を用いることが好ましい。
【００２３】前記したターゲット５は、形成しようとす
る膜と同等または近似した組成、あるいは、製膜中に逃
避しやすい成分を多く含有させた焼結体、または目的物
質のバルクまたは単結晶などから構成されていてもよ
い。
る膜と同等または近似した組成、あるいは、製膜中に逃
避しやすい成分を多く含有させた焼結体、または目的物
質のバルクまたは単結晶などから構成されていてもよ
い。
【００２４】ガス雰囲気導入ノズル４は製膜したい物質
に応じて、例えば酸化物の製膜時に強酸化条件が必要な
場合には近づけてもかまわない。また使用ガス種は所望
製膜化合物に応じて選定し、例えば酸化物なら酸素、オ
ゾン、Ｎ2 Ｏ、ＮＯ2 などが好適である。
に応じて、例えば酸化物の製膜時に強酸化条件が必要な
場合には近づけてもかまわない。また使用ガス種は所望
製膜化合物に応じて選定し、例えば酸化物なら酸素、オ
ゾン、Ｎ2 Ｏ、ＮＯ2 などが好適である。
【００２５】真空槽１の側方には、レーザ発光装置８と
集光レンズ９とプリズム１０が設けられている。レーザ
発光装置８から放射されたレーザ光をプリズム１０によ
って分岐し、数本のレーザ光に分けたのち、透明窓７を
介しターゲット５上に集光するようになっている。プリ
ズム１０の代わりにビームスプリッターを用いてもよ
い。
集光レンズ９とプリズム１０が設けられている。レーザ
発光装置８から放射されたレーザ光をプリズム１０によ
って分岐し、数本のレーザ光に分けたのち、透明窓７を
介しターゲット５上に集光するようになっている。プリ
ズム１０の代わりにビームスプリッターを用いてもよ
い。
【００２６】レーザ発光装置８はターゲット５から構成
粒子を叩き出すことのできるものであればよく、特に例
えばエキシマレーザ、ＹＡＧレーザ、炭酸ガスレーザな
どの高出力レーザが好適である。
粒子を叩き出すことのできるものであればよく、特に例
えばエキシマレーザ、ＹＡＧレーザ、炭酸ガスレーザな
どの高出力レーザが好適である。
【００２７】集光レンズ９は大面積の製膜を行う場合は
例えばシリンドリカルレンズを用い、小面積では通常の
レンズを用いるように、面積に応じて使い分けて良い。
例えばシリンドリカルレンズを用い、小面積では通常の
レンズを用いるように、面積に応じて使い分けて良い。
【００２８】図１ではビームを２つに分岐しているが、
蒸着したい面積に応じて複数であればいくつでもかまわ
ない。しかしながら、ビームのエネルギーは分岐するに
従い弱まっていくので、プラズマが起こる最低限のビー
ムエネルギーは確保することを考えて分岐しなければな
らない。またプリズム１０などを用いずに、レーザ発光
装置を複数台用意してレーザ光の本数を確保してもかま
わない。
蒸着したい面積に応じて複数であればいくつでもかまわ
ない。しかしながら、ビームのエネルギーは分岐するに
従い弱まっていくので、プラズマが起こる最低限のビー
ムエネルギーは確保することを考えて分岐しなければな
らない。またプリズム１０などを用いずに、レーザ発光
装置を複数台用意してレーザ光の本数を確保してもかま
わない。
【００２９】レーザ蒸着法では、前述したように、蒸着
が進行するにつれてターゲット表面の凹凸が激しくな
る。このように凹凸の激しくなったターゲット表面を、
やむを得ず用いる場合、この凹凸の具合によって、プル
ームの飛び出す方向が所望の方向とは異なったり、飛散
したりすることがあり、それが原因で膜厚むらが生じる
ことがある。これを解決するため、図４のように２つの
膜厚計センサを設置しておき、ターゲットが所望の方向
を向いた時の２つの膜厚計センサ１１が測定した時間当
たりの膜厚値変化量の比を覚えさせ、常にその比になる
ようにターゲットホルダ３の回転軸を制御しておくとよ
い。
が進行するにつれてターゲット表面の凹凸が激しくな
る。このように凹凸の激しくなったターゲット表面を、
やむを得ず用いる場合、この凹凸の具合によって、プル
ームの飛び出す方向が所望の方向とは異なったり、飛散
したりすることがあり、それが原因で膜厚むらが生じる
ことがある。これを解決するため、図４のように２つの
膜厚計センサを設置しておき、ターゲットが所望の方向
を向いた時の２つの膜厚計センサ１１が測定した時間当
たりの膜厚値変化量の比を覚えさせ、常にその比になる
ようにターゲットホルダ３の回転軸を制御しておくとよ
い。
【００３０】図４では膜厚計センサを用いたが、等価な
位置に窓材を介してフォトセンサをおいて、その光強度
変化量から制御を行っても良い。
位置に窓材を介してフォトセンサをおいて、その光強度
変化量から制御を行っても良い。
【００３１】このような製膜装置は、集束したレーザ光
をターゲットに照射してプラズマ化し、発生させた粒子
を基板上に堆積させるレーザ蒸着法により薄膜を製膜す
る場合に好適に用いられる。そのような薄膜としては、
セラミックスが代表例として挙げられるが、中でも銅酸
化物超電導体の薄膜を製造する場合に本発明は有効であ
る。
をターゲットに照射してプラズマ化し、発生させた粒子
を基板上に堆積させるレーザ蒸着法により薄膜を製膜す
る場合に好適に用いられる。そのような薄膜としては、
セラミックスが代表例として挙げられるが、中でも銅酸
化物超電導体の薄膜を製造する場合に本発明は有効であ
る。
【００３２】
実施例１、比較例１ Ｙ2 Ｏ3 、ＢａＣＯ3 、ＣｕＯの各粉末をＹ：Ｂａ：Ｃ
ｕがモル比で１：２：３となるように秤量し、それらを
混合したのち、その混合粉末を空気中にて７５０℃で１
０時間仮焼した。ついで、その焼結体を粉砕したのち板
状に成形し、空気中にて９５０℃で１０時間かけて焼結
し、徐冷した。その表面を研磨し平坦にしたのちターゲ
ットとした。このようなターゲットを２枚用意し、それ
ぞれ図１に示す製膜装置のターゲットホルダの２面に設
置した。
ｕがモル比で１：２：３となるように秤量し、それらを
混合したのち、その混合粉末を空気中にて７５０℃で１
０時間仮焼した。ついで、その焼結体を粉砕したのち板
状に成形し、空気中にて９５０℃で１０時間かけて焼結
し、徐冷した。その表面を研磨し平坦にしたのちターゲ
ットとした。このようなターゲットを２枚用意し、それ
ぞれ図１に示す製膜装置のターゲットホルダの２面に設
置した。
【００３３】また基板として６０ｍｍ角のＭｇＯ基板を
用意し、基台に設置した。次に真空槽内を１０-5Ｐａ以
下まで真空引きしたのち、酸素を１Ｐａまで導入し以後
その圧力で安定させ、基板温度７００℃に設定した。タ
ーゲット照射用のレーザ光には波長１９３ｎｍのＡｒＦ
レーザを用いた。
用意し、基台に設置した。次に真空槽内を１０-5Ｐａ以
下まで真空引きしたのち、酸素を１Ｐａまで導入し以後
その圧力で安定させ、基板温度７００℃に設定した。タ
ーゲット照射用のレーザ光には波長１９３ｎｍのＡｒＦ
レーザを用いた。
【００３４】上記条件でまず基板、ターゲットを動かさ
ず、かつプルームを１つにして製膜を行った。蒸着がす
すみターゲット表面の集光部の凹部が深くなるにつれ、
プルームは小さくなり、またプルームの飛び出す方向は
当初のものと大きくずれていった。そして製膜を初めて
１０分後プルームはほとんど見えなくなり、ほとんど蒸
着されなくなった。１５分製膜後真空を破り、基板を取
り出すと製膜された面積は１０×１０ｍｍ角程度であ
り、基板全域の製膜はできなかった。また膜厚むらから
なる、膜むらが生じており、被覆されたところだけ膜厚
分布をはかったところ膜厚変化は±５０％であった。ま
た試料の膜質を調べるために、超電導転移温度と臨界電
流密度を測ったところ、それぞれ、８８Ｋ、１×１０5
Ａ／ｃｍ2であった。
ず、かつプルームを１つにして製膜を行った。蒸着がす
すみターゲット表面の集光部の凹部が深くなるにつれ、
プルームは小さくなり、またプルームの飛び出す方向は
当初のものと大きくずれていった。そして製膜を初めて
１０分後プルームはほとんど見えなくなり、ほとんど蒸
着されなくなった。１５分製膜後真空を破り、基板を取
り出すと製膜された面積は１０×１０ｍｍ角程度であ
り、基板全域の製膜はできなかった。また膜厚むらから
なる、膜むらが生じており、被覆されたところだけ膜厚
分布をはかったところ膜厚変化は±５０％であった。ま
た試料の膜質を調べるために、超電導転移温度と臨界電
流密度を測ったところ、それぞれ、８８Ｋ、１×１０5
Ａ／ｃｍ2であった。
【００３５】次に基板を毎分０．３ｍｍ、ターゲットを
毎分０．５ｍｍ、それぞれ図２、図３に示した通りに移
動させた。またレーザ光を４つに分岐することによりプ
ルームを４つとした。また製膜中は２つの膜厚計により
プルームが、常に一定の方向を向くようにターゲットホ
ルダの回転軸を図４に示すセンサを用いて制御した。こ
のような条件下で約２時間製膜を行った。製膜中に１枚
のターゲット表面を使いきったので、もう１枚のターゲ
ットに切り替えたが、プルームの大きさ、または、その
方向ともほとんど変化はなく、終始安定したプラズマが
得られた。製膜後、真空槽を大気圧に開放し基板を取り
出したところ、６０×６０ｍｍ角の基板一面に黒色の膜
が製膜されていた。段差型膜厚計により、基板の対角線
上の膜厚分布をはかったところ、膜厚変化は±１０％以
下であった。また超電導転移温度と臨界電流密度を測っ
たところ、それぞれ、８８Ｋ、４×１０6 Ａ／ｃｍ2 で
あり、基板、ターゲットを動かさないものに対して特性
が向上した。
毎分０．５ｍｍ、それぞれ図２、図３に示した通りに移
動させた。またレーザ光を４つに分岐することによりプ
ルームを４つとした。また製膜中は２つの膜厚計により
プルームが、常に一定の方向を向くようにターゲットホ
ルダの回転軸を図４に示すセンサを用いて制御した。こ
のような条件下で約２時間製膜を行った。製膜中に１枚
のターゲット表面を使いきったので、もう１枚のターゲ
ットに切り替えたが、プルームの大きさ、または、その
方向ともほとんど変化はなく、終始安定したプラズマが
得られた。製膜後、真空槽を大気圧に開放し基板を取り
出したところ、６０×６０ｍｍ角の基板一面に黒色の膜
が製膜されていた。段差型膜厚計により、基板の対角線
上の膜厚分布をはかったところ、膜厚変化は±１０％以
下であった。また超電導転移温度と臨界電流密度を測っ
たところ、それぞれ、８８Ｋ、４×１０6 Ａ／ｃｍ2 で
あり、基板、ターゲットを動かさないものに対して特性
が向上した。
【００３６】
【発明の効果】第１発明と第２発明の装置ではターゲッ
ト材を時間とともに動かしていくことによって、蒸着の
進行に従ってターゲット表面がえぐられて後退していく
のを補償することができ、ターゲット表面に照射される
エネルギー密度を一定に保つことができる。これにより
安定したターゲット粒子の放出を長時間維持することが
でき、安定した製膜が可能になる。
ト材を時間とともに動かしていくことによって、蒸着の
進行に従ってターゲット表面がえぐられて後退していく
のを補償することができ、ターゲット表面に照射される
エネルギー密度を一定に保つことができる。これにより
安定したターゲット粒子の放出を長時間維持することが
でき、安定した製膜が可能になる。
【００３７】また第３発明の装置では多角柱形状のター
ゲットホルダにターゲットを設置するため、１つの面の
ターゲットの表面を全て使いきった時、ホルダを回転さ
せ他の面のターゲットに切り換えることにより、さらに
長時間の安定した製膜が可能になる。
ゲットホルダにターゲットを設置するため、１つの面の
ターゲットの表面を全て使いきった時、ホルダを回転さ
せ他の面のターゲットに切り換えることにより、さらに
長時間の安定した製膜が可能になる。
【００３８】次にまた第４発明の装置では、１つのプル
ームでは５ｍｍ角程度しか一様に製膜できないため、レ
ーザ光の本数を増やし、複数個プラズマ化することによ
り、大面積の製膜ができるようになる。
ームでは５ｍｍ角程度しか一様に製膜できないため、レ
ーザ光の本数を増やし、複数個プラズマ化することによ
り、大面積の製膜ができるようになる。
【００３９】そのうえ第５発明の装置では、プルームの
方向を制御することにより、膜厚不均衡を減少させ、均
一で安定した製膜が可能になる。
方向を制御することにより、膜厚不均衡を減少させ、均
一で安定した製膜が可能になる。
【００４０】また第６発明の装置では基板を移動させる
ことにより、さらに大面積の製膜が可能になる。
ことにより、さらに大面積の製膜が可能になる。
【００４１】したがって、これらにより長時間安定した
蒸着速度を保ち、膜厚不均衡の少ない大面積の製膜が可
能になる。また安定した蒸着条件を達成できるため質の
よい膜が形成できる。
蒸着速度を保ち、膜厚不均衡の少ない大面積の製膜が可
能になる。また安定した蒸着条件を達成できるため質の
よい膜が形成できる。
【図１】本発明にかかる製膜装置の一例を表す構成図で
ある。
ある。
【図２】本発明における基板の動作の一例を表す構成図
である。
である。
【図３】本発明におけるターゲットの動作の一例を表す
構成図である。
構成図である。
【図４】本発明にかかる製膜装置の他の例を表す構成図
である。
である。
１ 真空槽 ２ 基板 ３ ターゲットホルダ ４ ガス導入ノズル ５ ターゲット ６ 基台 ７ 透明窓 ８ レーザ発光装置 ９ 集光レンズ １０ プリズム １１ 膜厚計センサ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｂ 12/06 ＺＡＡ 13/00 ５６５ Ｄ
Claims (8)
- 【請求項１】 集束したレーザ光をターゲットに照射し
てプラズマ化し、発生させた粒子を基板上に堆積させる
レーザ蒸着法に用いられる製膜装置において、前記ター
ゲットが前記基板に対して平行かつ直線的に移動可能で
あることを特徴とする製膜装置。 - 【請求項２】 前記ターゲットの移動の自由度が２方向
であることを特徴とする請求項１記載の製膜装置。 - 【請求項３】 集束したレーザ光をターゲットに照射し
てプラズマ化し、発生させた粒子を基板上に堆積させる
レーザ蒸着法に用いられる製膜装置において、前記ター
ゲットを支持するターゲットホルダが、多角柱形状であ
り、かつ該多角柱の中心を回転軸として回転することに
より多角柱の側面が基板と平行になるように設けられて
いることを特徴とする製膜装置。 - 【請求項４】 集束したレーザ光をターゲットに照射し
てプラズマ化し、発生させた粒子を基板上に堆積させる
レーザ蒸着法に用いられる製膜装置において、集束した
レーザ光を複数個ターゲットに照射する機構を有するこ
とを特徴とする製膜装置。 - 【請求項５】 集束したレーザ光をターゲットに照射し
てプラズマ化し、発生させた粒子を基板上に堆積させる
レーザ蒸着法に用いられる製膜装置において、所定位置
に２個以上のプルーム方向制御のためのセンサを備える
ことを特徴とする製膜装置。 - 【請求項６】 基板がターゲットに対して平行な平面内
で移動可能であることを特徴とする請求項１〜５のいず
れかに記載の製膜装置。 - 【請求項７】 請求項１〜６のいずれかに記載の製膜装
置を用いて、集束したレーザ光をターゲットに照射して
プラズマ化し、発生させた粒子を基板上に堆積させるレ
ーザ蒸着法により製膜することを特徴とする薄膜の製造
方法。 - 【請求項８】 銅酸化物超電導体の薄膜を製造すること
を特徴とする請求項７記載の薄膜の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6008384A JPH07216539A (ja) | 1994-01-28 | 1994-01-28 | 製膜装置およびこれを用いた薄膜の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6008384A JPH07216539A (ja) | 1994-01-28 | 1994-01-28 | 製膜装置およびこれを用いた薄膜の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07216539A true JPH07216539A (ja) | 1995-08-15 |
Family
ID=11691730
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6008384A Pending JPH07216539A (ja) | 1994-01-28 | 1994-01-28 | 製膜装置およびこれを用いた薄膜の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07216539A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003105530A (ja) * | 2001-09-27 | 2003-04-09 | Vacuum Products Kk | レーザアブレーション装置 |
| JP2008531845A (ja) * | 2005-02-23 | 2008-08-14 | ピコデオン エルティーディー オイ | パルスレーザ蒸着方法 |
| JP2013147754A (ja) * | 1999-12-27 | 2013-08-01 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 成膜方法 |
-
1994
- 1994-01-28 JP JP6008384A patent/JPH07216539A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013147754A (ja) * | 1999-12-27 | 2013-08-01 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 成膜方法 |
| US8968823B2 (en) | 1999-12-27 | 2015-03-03 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Method of manufacturing a light emitting device |
| US9559302B2 (en) | 1999-12-27 | 2017-01-31 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Method of manufacturing a display device |
| JP2003105530A (ja) * | 2001-09-27 | 2003-04-09 | Vacuum Products Kk | レーザアブレーション装置 |
| JP2008531845A (ja) * | 2005-02-23 | 2008-08-14 | ピコデオン エルティーディー オイ | パルスレーザ蒸着方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CA1104093A (en) | Method for fabricating multi-layer optical films | |
| US5622567A (en) | Thin film forming apparatus using laser | |
| US5084300A (en) | Apparatus for the ablation of material from a target and coating method and apparatus | |
| Rao | Pulsed laser deposition—Ablation mechanism and applications | |
| US5019552A (en) | Long-laser-pulse method of producing thin films | |
| CA2156878A1 (en) | Method and apparatus for manufacturing superconducting components via laser ablation followed by laser material processing | |
| Scheibe et al. | Film deposition by laser-induced vacuum arc evaporation | |
| EP0265886B1 (en) | Process for forming an ultrafine-particle film | |
| JPH07216539A (ja) | 製膜装置およびこれを用いた薄膜の製造方法 | |
| JPWO2004042110A1 (ja) | 基板上への成膜方法 | |
| Joseph et al. | Preparation of thin film of CaZrO3 by pulsed laser deposition | |
| Manoravi et al. | Pulsed laser ablation—thin film deposition of polyethylene oxide | |
| JP3080096B2 (ja) | 大面積薄膜の作製方法 | |
| CA2044439C (en) | Process for preparing superconducting oxide thin films | |
| JPH03174306A (ja) | 酸化物超電導体の製造方法 | |
| JPH05320882A (ja) | 蒸着薄膜の作製法 | |
| KR100393184B1 (ko) | 펄스파레이저증착법을이용한고온초전도박막제조장치및그방법 | |
| EP0526331B1 (en) | Method for preparing a superconducting thin film of compound oxide | |
| KR100222581B1 (ko) | 대면적 다이아몬드 박막의 제조 장치 및 방법 | |
| JPH01255669A (ja) | ビームスパッタ法による多成分物質膜の形成方法 | |
| JPH0238302A (ja) | 超電導薄膜形成方法 | |
| JPH03174305A (ja) | 酸化物超電導体の製造方法 | |
| JPH04214862A (ja) | 成膜装置 | |
| RU2080692C1 (ru) | Способ изготовления сверхпроводящих пленок | |
| JP3884107B2 (ja) | 成膜方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |