JPH07216540A - 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
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- JPH07216540A JPH07216540A JP6008385A JP838594A JPH07216540A JP H07216540 A JPH07216540 A JP H07216540A JP 6008385 A JP6008385 A JP 6008385A JP 838594 A JP838594 A JP 838594A JP H07216540 A JPH07216540 A JP H07216540A
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- Japan
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- film
- target
- substrate
- laser
- lens
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- 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
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-
- 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
Landscapes
- Physical Vapour Deposition (AREA)
- Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)
- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
- Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
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、前記レーザ光
を集光するレンズが移動可能であり、該レンズの移動に
よりレーザ光の光路を変更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、大面積の製膜が可能にな
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、前記レーザ光
を集光するレンズが移動可能であり、該レンズの移動に
よりレーザ光の光路を変更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、大面積の製膜が可能にな
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】本方法の一般的な構成図を図２に示す。同
図において１はレーザ発振器、２はレンズ、３は透明
窓、４は真空槽、５はターゲットホルダ、６はターゲッ
ト、７はプルーム、８は基台、９は基板である。
図において１はレーザ発振器、２はレンズ、３は透明
窓、４は真空槽、５はターゲットホルダ、６はターゲッ
ト、７はプルーム、８は基台、９は基板である。
【０００４】以上のように構成されたレーザ蒸着装置に
ついて、以下その動作について説明する。レーザ発振器
１から発振されたレーザ光は、レンズ２によって集光さ
れ、透明窓３を介して、真空槽４内に入りターゲットホ
ルダ５に支持されたターゲット６上に照射される。ター
ゲット６のレーザ照射部からはプラズマ状のプルーム７
が発生し、基台８に固定された基板９上にターゲット構
成物質が製膜される。蒸着面積はこのプルームの大きさ
によって決まってくるが、レーザ蒸着法ではプルームが
小さく、せいぜい５ｍｍ角程度の面積にしか製膜できな
いという問題点があった。
ついて、以下その動作について説明する。レーザ発振器
１から発振されたレーザ光は、レンズ２によって集光さ
れ、透明窓３を介して、真空槽４内に入りターゲットホ
ルダ５に支持されたターゲット６上に照射される。ター
ゲット６のレーザ照射部からはプラズマ状のプルーム７
が発生し、基台８に固定された基板９上にターゲット構
成物質が製膜される。蒸着面積はこのプルームの大きさ
によって決まってくるが、レーザ蒸着法ではプルームが
小さく、せいぜい５ｍｍ角程度の面積にしか製膜できな
いという問題点があった。
【０００５】
【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、大面積の製
膜ができ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、大面積の製
膜ができる製膜装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本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、前記レーザ光を集光するレンズが移動可
能であり、該レンズの移動によりレーザ光の光路を変更
可能であることを特徴とする製膜装置を提供する。
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、前記レーザ光を集光するレンズが移動可
能であり、該レンズの移動によりレーザ光の光路を変更
可能であることを特徴とする製膜装置を提供する。
【０００７】この構成によってターゲット上のプルーム
を移動させることができるため、大面積の基板を被覆で
きるようになる。ここでいうプルームとは、レーザ光を
ターゲット上に集光照射することにより発生するターゲ
ットに固有のプラズマをいい、プラスイオンと電子が共
存した状態をいう。
を移動させることができるため、大面積の基板を被覆で
きるようになる。ここでいうプルームとは、レーザ光を
ターゲット上に集光照射することにより発生するターゲ
ットに固有のプラズマをいい、プラスイオンと電子が共
存した状態をいう。
【０００８】次に本発明の一例を図１に沿って説明す
る。図中符号４は真空槽を示し、この内部に基台８に設
置された基板９とターゲットホルダ５に設置されたター
ゲット６と雰囲気ガスの導入ノズル１０が設置されてい
る。真空槽４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４は真空槽を示し、この内部に基台８に設
置された基板９とターゲットホルダ５に設置されたター
ゲット６と雰囲気ガスの導入ノズル１０が設置されてい
る。真空槽４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。
【０００９】真空槽上部にヒータを備えた基台８が設け
られ、この基台８に基板９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。
られ、この基台８に基板９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。
【００１０】基台８に対向した位置にターゲットホルダ
５が設置されている。ターゲットホルダ５は直方体であ
り、４面にターゲット６を取り付けることができる。
５が設置されている。ターゲットホルダ５は直方体であ
り、４面にターゲット６を取り付けることができる。
【００１１】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６をターゲットホルダ５に４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６を使うという操作
をくりかえすと良い。
種のターゲット６をターゲットホルダ５に４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６を使うという操作
をくりかえすと良い。
【００１２】また２種の物質を互いに積層した、例えば
多層膜などを作製するときには、ホルダに２種のターゲ
ットをそれぞれ設置し、一方の物質を所望の厚さ製膜し
た後、ホルダを回転させてもう一方のターゲットに切り
替え製膜するという操作を繰り返しおこなってもよい。
多層膜などを作製するときには、ホルダに２種のターゲ
ットをそれぞれ設置し、一方の物質を所望の厚さ製膜し
た後、ホルダを回転させてもう一方のターゲットに切り
替え製膜するという操作を繰り返しおこなってもよい。
【００１３】前記したターゲット６は、形成しようとす
る膜と同等または近似した組成を用いるが、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かま
わない。
る膜と同等または近似した組成を用いるが、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かま
わない。
【００１４】ガス雰囲気導入ノズル１０は基板−ノズル
間距離が変えられる調整式になっている。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
な場合には近づけたりしてもかまわない。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。
間距離が変えられる調整式になっている。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
な場合には近づけたりしてもかまわない。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。
【００１５】真空槽４の側方には、レンズ駆動装置１１
と集光レンズ２とレーザ発振器１が設けられている。
と集光レンズ２とレーザ発振器１が設けられている。
【００１６】レンズ駆動装置１１は、集光レンズ２を光
軸に対して垂直な平面内の上下、左右の２方向の移動と
光軸に沿った１方向、計３方向へ移動させることがで
き、該レンズの移動によりレーザ光の光路を変更するこ
とができる。プルーム光照射部の移動には光軸に対して
垂直な平面内の上下、左右の２方向が用いられ、それに
伴なうターゲット−レンズ間距離と焦点距離とのズレを
光軸方向の移動で補正する。図３にこの構成を上方から
みた図を示す。レンズを２から２´へ移動させることに
より、ターゲット上のプルームが７から７´へ移動し、
その結果大面積の製膜が可能となる。またこれに紙面に
垂直な方向の移動も加え、ターゲット上を走査すること
により、効率よくターゲット表面を使用することができ
る。
軸に対して垂直な平面内の上下、左右の２方向の移動と
光軸に沿った１方向、計３方向へ移動させることがで
き、該レンズの移動によりレーザ光の光路を変更するこ
とができる。プルーム光照射部の移動には光軸に対して
垂直な平面内の上下、左右の２方向が用いられ、それに
伴なうターゲット−レンズ間距離と焦点距離とのズレを
光軸方向の移動で補正する。図３にこの構成を上方から
みた図を示す。レンズを２から２´へ移動させることに
より、ターゲット上のプルームが７から７´へ移動し、
その結果大面積の製膜が可能となる。またこれに紙面に
垂直な方向の移動も加え、ターゲット上を走査すること
により、効率よくターゲット表面を使用することができ
る。
【００１７】集光レンズ２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というように、面積に応じて使い分
けて良い。
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というように、面積に応じて使い分
けて良い。
【００１８】レーザ発振器１はターゲット６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。
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。
【００１９】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、発生した粒子を
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、発生した粒子を
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。
【００２０】
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。このターゲットを図１に示す製膜装置のタ
ーゲットホルダに設置した。
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。このターゲットを図１に示す製膜装置のタ
ーゲットホルダに設置した。
【００２１】また基板として２０ｍｍ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。
【００２２】上記条件でまずレンズ駆動装置を動かさず
に製膜を行った。３０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５×５ｍｍ角程度であった。
に製膜を行った。３０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５×５ｍｍ角程度であった。
【００２３】次に図４に示した通りにターゲット上をプ
ルームが移動するように、レンズを毎分０．３ｍｍの速
度で移動させた。３０分製膜後、真空槽を大気圧に開放
し基板を取り出したところ、２０×２０ｍｍの基板一面
に黒色の膜が製膜されていた。
ルームが移動するように、レンズを毎分０．３ｍｍの速
度で移動させた。３０分製膜後、真空槽を大気圧に開放
し基板を取り出したところ、２０×２０ｍｍの基板一面
に黒色の膜が製膜されていた。
【００２４】
【発明の効果】本発明によれば、大面積の製膜が可能に
なる。
なる。
【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】従来のレーザ蒸着装置を表す構成図である。
【図３】本発明におけるレンズの移動の一例を表す構成
図である。
図である。
【図４】本発明におけるターゲット上のプルームの移動
の一例を表す構成図である。
の一例を表す構成図である。
１ レーザ発振器 ２ レンズ ３ 透明窓 ４ 真空槽 ５ ターゲットホルダ ６ ターゲット ７ プルーム ８ 基台 ９ 基板 １０ ガス導入ノズル １１ レンズ駆動装置
───────────────────────────────────────────────────── 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
Claims (4)
- 【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、前記レー
ザ光を集光するレンズが移動可能であり、該レンズの移
動によりレーザ光の光路を変更可能であることを特徴と
する製膜装置。 - 【請求項２】 前記レンズの移動の自由度が３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】 請求項１または２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、発生し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４】 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３記載の薄膜の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6008385A JPH07216540A (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 |
|---|---|---|---|
| JP6008385A JPH07216540A (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 |
|---|---|
| JPH07216540A true JPH07216540A (ja) | 1995-08-15 |
Family
ID=11691755
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6008385A Pending JPH07216540A (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) | JPH07216540A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108261991A (zh) * | 2016-12-30 | 2018-07-10 | 亚申科技研发中心（上海）有限公司 | 反应器 |
-
1994
- 1994-01-28 JP JP6008385A patent/JPH07216540A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108261991A (zh) * | 2016-12-30 | 2018-07-10 | 亚申科技研发中心（上海）有限公司 | 反应器 |
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