JPH0730445B2 - 光励起精製を用いる高純度薄膜の製造方法 - Google Patents
光励起精製を用いる高純度薄膜の製造方法Info
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- JPH0730445B2 JPH0730445B2 JP23729389A JP23729389A JPH0730445B2 JP H0730445 B2 JPH0730445 B2 JP H0730445B2 JP 23729389 A JP23729389 A JP 23729389A JP 23729389 A JP23729389 A JP 23729389A JP H0730445 B2 JPH0730445 B2 JP H0730445B2
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- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
- C23C16/48—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating by irradiation, e.g. photolysis, radiolysis, particle radiation
- C23C16/483—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating by irradiation, e.g. photolysis, radiolysis, particle radiation using coherent light, UV to IR, e.g. lasers
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、従来の薄膜を製造するプロセスを改良し、特
性の優れた薄膜または純度の高い薄膜を製造する方法に
関わるものである。すなわち、原子または分子が持つ固
有の離散的エネルギー準位に着目し、レーザー光の波長
選択性とコヒーレント性を利用して、特定の不純物原子
または不純物分子を選択的に分離除去を行うか、また
は、薄膜生成に寄与する原子または分子だけを選択的に
取り出して高純度薄膜の製造を行わせる。
性の優れた薄膜または純度の高い薄膜を製造する方法に
関わるものである。すなわち、原子または分子が持つ固
有の離散的エネルギー準位に着目し、レーザー光の波長
選択性とコヒーレント性を利用して、特定の不純物原子
または不純物分子を選択的に分離除去を行うか、また
は、薄膜生成に寄与する原子または分子だけを選択的に
取り出して高純度薄膜の製造を行わせる。
薄膜の特性を向上させるための条件の一つとして、純度
の高い薄膜を生成することが要求されている。今後、さ
らに特性の高い薄膜を生成してゆく上ではより高純度な
材料が要求されるようになる。また、特性の高い薄膜に
おいては、ある特定の元素が薄膜全体の特性の低下に大
きく影響するということが予想される。このような場合
には、その特定の元素だけを除去することが必要とな
る。
の高い薄膜を生成することが要求されている。今後、さ
らに特性の高い薄膜を生成してゆく上ではより高純度な
材料が要求されるようになる。また、特性の高い薄膜に
おいては、ある特定の元素が薄膜全体の特性の低下に大
きく影響するということが予想される。このような場合
には、その特定の元素だけを除去することが必要とな
る。
これまでのところ、高純度の薄膜を生成するためには、
材料の段階ですでに高純度化されたものを用いている。
高純度な材料を造る精製法としては、従来から、溶媒抽
出法、ゾーンメルト法、蒸留法、など、数多くの方法が
用いられている。しかしながら、これらのいずれの方法
も、薄膜生成過程において目的とする原子分子を精製す
る方法として適用することはできない。より高精度の薄
膜を製造するためには、薄膜の生成の過程において特定
の不純物元素または不純物分子を除去する方法や高純度
化を行う方法が必要になるが、これまでの所、その様な
方法に関する報告はない。
材料の段階ですでに高純度化されたものを用いている。
高純度な材料を造る精製法としては、従来から、溶媒抽
出法、ゾーンメルト法、蒸留法、など、数多くの方法が
用いられている。しかしながら、これらのいずれの方法
も、薄膜生成過程において目的とする原子分子を精製す
る方法として適用することはできない。より高精度の薄
膜を製造するためには、薄膜の生成の過程において特定
の不純物元素または不純物分子を除去する方法や高純度
化を行う方法が必要になるが、これまでの所、その様な
方法に関する報告はない。
従来の精製技術では適用できなかった、薄膜製造過程で
の材料の原子または分子の高純度化を可能にし、高純度
の薄膜を製造できるようにすることにある。
の材料の原子または分子の高純度化を可能にし、高純度
の薄膜を製造できるようにすることにある。
気相状態にある原子または分子は、それらに特有の離散
的に存在するエネルギー準位を持っており、準位のエネ
ルギー差にちょうど一致する波長の光を吸収させること
により、上の準位に選択的に励起させることができる。
さらに、励起した原子が選択的に吸収することのできる
適当な波長の光を選んで照射することによって、さらに
上の準位に励起することができ、最終的には原子または
分子をイオン化まですることができる。
的に存在するエネルギー準位を持っており、準位のエネ
ルギー差にちょうど一致する波長の光を吸収させること
により、上の準位に選択的に励起させることができる。
さらに、励起した原子が選択的に吸収することのできる
適当な波長の光を選んで照射することによって、さらに
上の準位に励起することができ、最終的には原子または
分子をイオン化まですることができる。
また、励起状態にある原子や分子は基底状態にあるとき
に比べて活性化した状態にあることから反応性に富み、
他の原子や分子と反応しやすい状態にある。そこで、目
的とする原子や分子を選択的に適当な励起状態にし、反
応容器内に存在するまたは別に反応容器内に導入した原
子または分子と選択的に反応させることにより、特定の
原子または分子の反応生成物のみを創り出すことができ
る。
に比べて活性化した状態にあることから反応性に富み、
他の原子や分子と反応しやすい状態にある。そこで、目
的とする原子や分子を選択的に適当な励起状態にし、反
応容器内に存在するまたは別に反応容器内に導入した原
子または分子と選択的に反応させることにより、特定の
原子または分子の反応生成物のみを創り出すことができ
る。
本発明では、上述の原理に基づき、反応容器内で気相状
態にある原子または分子に対してレーザー光などの波長
選択性のよい光を照射して、目的とする原子または分子
をイオン化し、電場等を用いて選択的に除去、または、
取り出すことにより高純度化しながら薄膜製造を行うも
のである。
態にある原子または分子に対してレーザー光などの波長
選択性のよい光を照射して、目的とする原子または分子
をイオン化し、電場等を用いて選択的に除去、または、
取り出すことにより高純度化しながら薄膜製造を行うも
のである。
また、本発明では、反応容器内で気相状態にある原子ま
たは分子に対してレーザー光などの波長選択性のよい光
を照射して、目的とする原子または分子を選択的に励起
し、前記反応容器内に存在する原子または分子と、また
は別に導入した原子または分子と選択的に反応させてそ
の反応生成物を分離除去するか、または、その生成物に
より薄膜の製造を行わせるものである。本発明における
気相法とは、PVD、スパッターリング、イオンプレーテ
ィング等を使用した薄膜の製造をいう。また、気相法の
反応容器内に存在する原子や分子としては、例えば、材
料メタル等を抵抗加熱、電子ビーム加熱などして蒸発発
生させた原子や酸化物分子等、ガスとして導入されるシ
ランガスや水素ガスなどが含まれる。これらのことを以
下に詳細に説明する。
たは分子に対してレーザー光などの波長選択性のよい光
を照射して、目的とする原子または分子を選択的に励起
し、前記反応容器内に存在する原子または分子と、また
は別に導入した原子または分子と選択的に反応させてそ
の反応生成物を分離除去するか、または、その生成物に
より薄膜の製造を行わせるものである。本発明における
気相法とは、PVD、スパッターリング、イオンプレーテ
ィング等を使用した薄膜の製造をいう。また、気相法の
反応容器内に存在する原子や分子としては、例えば、材
料メタル等を抵抗加熱、電子ビーム加熱などして蒸発発
生させた原子や酸化物分子等、ガスとして導入されるシ
ランガスや水素ガスなどが含まれる。これらのことを以
下に詳細に説明する。
本発明の一つの方法は、反応容器内で蒸発発生させた気
相状態の原子または分子あるいは反応容器内にガスとし
て導入した原子または分子に対し、目的とする原子また
は分子とだけ選択的に反応するレーザー光を照射してそ
れらをイオン化し、特定の原子または分子だけを電場で
除去するか、または、薄膜製造に必要な原子または分子
だけを電場により取り出しながら薄膜製造することを特
徴とする高純度薄膜の製造方法に関するものである。特
に、特定の不純物元素を除去する場合には不純物元素を
イオン化して除去する方法が有利であり、また、除去す
べき不純物の種類が多くある場合には、少ない数のレー
ザーで高純度化できるという点で、薄膜製造に必要な原
子や分子だけをイオン化して取り出しながら高純度薄膜
を製造する方法は有利である。
相状態の原子または分子あるいは反応容器内にガスとし
て導入した原子または分子に対し、目的とする原子また
は分子とだけ選択的に反応するレーザー光を照射してそ
れらをイオン化し、特定の原子または分子だけを電場で
除去するか、または、薄膜製造に必要な原子または分子
だけを電場により取り出しながら薄膜製造することを特
徴とする高純度薄膜の製造方法に関するものである。特
に、特定の不純物元素を除去する場合には不純物元素を
イオン化して除去する方法が有利であり、また、除去す
べき不純物の種類が多くある場合には、少ない数のレー
ザーで高純度化できるという点で、薄膜製造に必要な原
子や分子だけをイオン化して取り出しながら高純度薄膜
を製造する方法は有利である。
また、本発明の他の方法は、反応容器内で蒸発発生させ
た気相状態の原子または分子あるいは反応容器内にガス
として導入した原子または分子に対してレーザー光を照
射し、特定の原子や分子だけを選択的に活性で反応性に
富む励起状態にまで励起し、前記反応容器内に存在する
原子や分子どうし、または、前記反応容器内に別に導入
した原子や分子と反応させて、特定の原子または分子の
反応生成物のみを分離除去するか、または、その生成物
だけにより薄膜を製造することを特徴とする高純度薄膜
の製造方法に関するものである。レーザー光により目的
とする特定の原子や分子を励起状態にまで励起し、そこ
に、例えば、ハロゲン元素を含むような反応性の高い分
子を導入すると、励起状態にある原子や分子だけが選択
的に反応する。このとき、例えば、別に導入する分子を
ビーム状にして分子ビームを照射するようにすれば、反
応生成物は別に照射された分子ビームの影響を受けてそ
の軌道が変化し、元々のビームの軌道からずれる。そこ
で、コリメータ等を設置することにより、材料の原子や
分子のビームと反応生成物のビームと分離することがで
きる。
た気相状態の原子または分子あるいは反応容器内にガス
として導入した原子または分子に対してレーザー光を照
射し、特定の原子や分子だけを選択的に活性で反応性に
富む励起状態にまで励起し、前記反応容器内に存在する
原子や分子どうし、または、前記反応容器内に別に導入
した原子や分子と反応させて、特定の原子または分子の
反応生成物のみを分離除去するか、または、その生成物
だけにより薄膜を製造することを特徴とする高純度薄膜
の製造方法に関するものである。レーザー光により目的
とする特定の原子や分子を励起状態にまで励起し、そこ
に、例えば、ハロゲン元素を含むような反応性の高い分
子を導入すると、励起状態にある原子や分子だけが選択
的に反応する。このとき、例えば、別に導入する分子を
ビーム状にして分子ビームを照射するようにすれば、反
応生成物は別に照射された分子ビームの影響を受けてそ
の軌道が変化し、元々のビームの軌道からずれる。そこ
で、コリメータ等を設置することにより、材料の原子や
分子のビームと反応生成物のビームと分離することがで
きる。
光励起精製の反応を起こさせるための光源としては、波
長の可変性および選択的な光吸収を行うのに充分狭いス
ペクトル幅と光強度を有していればよい。これら条件を
満たす光源としては、例えばキセノンランプからの光を
分光器により単色光にして使用することも考えられる
が、現在のところ、レーザーを用いることが最も有力な
且つ効率的な手段である。光励起精製における励起・イ
オン化は原子または分子に固有の励起準位間のエネルギ
ー差を利用し、レーザー光の波長選択性とコヒーレント
性を適用して、目的とする原子または分子を選択的に励
起・イオン化する方法であることから、原理的には全て
の原子または分子に対して適用することが可能である。
光励起精製をしながらイオン化まで行わせるためのスキ
ームとしては、一つのレーザー光波長で中間準位を経ず
にリドベルグ状態や自動イオン化レベルを利用して一段
階で選択的にイオン化する方法、一つの中間準位を経て
二段階でイオン化する方法、二つ以上の中間準位を経て
多段階でイオン化する方法などがある。選択的にイオン
化を行わせることのできる適当な準位と、適当な発振波
長を持つレーザーがあれば、任意の波長及び任意の光反
応段階によるｎ波長ｍ段階のイオン化が可能である。光
反応段階を上げれば各光吸収反応が選択的であることか
ら、光励起精製プロセス全体の選択性が向上することが
期待される。また、レーザー光により選択性を確保し、
他のエネルギーと組合せてイオン化することも可能であ
る。例えば、レーザー光により目的原子をリドベルグ準
位にまで選択的に励起し、電場または磁場によってイオ
ン化することもできる。同様に、励起状態にある目的と
する特定の原子または分子に対して、他の原子または分
子を選択的に反応させることもできる。この場合には、
選択的な励起は、選択的なイオン化のところで説明した
励起された中間準位にある原子または分子を反応させる
ことになる。
長の可変性および選択的な光吸収を行うのに充分狭いス
ペクトル幅と光強度を有していればよい。これら条件を
満たす光源としては、例えばキセノンランプからの光を
分光器により単色光にして使用することも考えられる
が、現在のところ、レーザーを用いることが最も有力な
且つ効率的な手段である。光励起精製における励起・イ
オン化は原子または分子に固有の励起準位間のエネルギ
ー差を利用し、レーザー光の波長選択性とコヒーレント
性を適用して、目的とする原子または分子を選択的に励
起・イオン化する方法であることから、原理的には全て
の原子または分子に対して適用することが可能である。
光励起精製をしながらイオン化まで行わせるためのスキ
ームとしては、一つのレーザー光波長で中間準位を経ず
にリドベルグ状態や自動イオン化レベルを利用して一段
階で選択的にイオン化する方法、一つの中間準位を経て
二段階でイオン化する方法、二つ以上の中間準位を経て
多段階でイオン化する方法などがある。選択的にイオン
化を行わせることのできる適当な準位と、適当な発振波
長を持つレーザーがあれば、任意の波長及び任意の光反
応段階によるｎ波長ｍ段階のイオン化が可能である。光
反応段階を上げれば各光吸収反応が選択的であることか
ら、光励起精製プロセス全体の選択性が向上することが
期待される。また、レーザー光により選択性を確保し、
他のエネルギーと組合せてイオン化することも可能であ
る。例えば、レーザー光により目的原子をリドベルグ準
位にまで選択的に励起し、電場または磁場によってイオ
ン化することもできる。同様に、励起状態にある目的と
する特定の原子または分子に対して、他の原子または分
子を選択的に反応させることもできる。この場合には、
選択的な励起は、選択的なイオン化のところで説明した
励起された中間準位にある原子または分子を反応させる
ことになる。
次に具体例をあげて、さらに詳細に説明する。
ここでは、ネオジム金属を材料物質とする高純度の薄膜
の製造を例に説明する。ネオジムは希土類元素に属する
が、希土類元素はその化学的性質が互いに類似すること
から、相互に分離して高純度のメタルを作ることが難し
い。励起用レーザーにはエキシマレーザーとエキシマレ
ーザー励起の色素レーサーを用い、反応容器内で電子ビ
ームによりネオジム金属の蒸気を発生させてコリメータ
により金属蒸気ビームを造る。このとき、金属蒸気中に
は元のネオジウム金属中に含まれる不純物も同時に蒸発
して含まれている。反応容器内で、金属蒸気ビームに上
述のレーザー光を照射し、波長を適当に選ぶことにより
選択的な励起とイオン化を起こさせる。このとき、不純
物として共存する希土類元素プラセオジム、サマリムな
どは励起エネルギーが異なるためにイオン化しない。レ
ーザー光により選択的にイオン化されたネオジム原子
は、反応容器内に電極を設置し、電極間に印加された電
場により取り出すことで中性の原子や分子と分離させ
て、基盤上に吸着して薄膜を形成する。ネオジムのイオ
ン化エネルギーは44562cm-1であることから、本発明に
用いられた実験系では、色素レーザーの発振可能波長の
制約から、ネオジムのイオン化のためには、適当な中間
準位を経る二段階以上の光吸収反応が必要である。ネオ
ジムを選択的に中間準位に励起するためのレーザー光の
選択は、中間準位として選択されるネオジムの励起準位
から適当に選ぶことができる。例えば、色素レーザーの
発振波長としてネオジム原子の０cm-1から17387cm-1の
遷移である574.97nmを選び、ネオジム原子だけを選択的
に17387cm-1準位に励起し、さらに、エキシマレーザー
光（308nm）を照射することにより、ネオジム原子を選
択的に二波長二段階でイオン化することができる。この
二つのレーザー光の波長のエネルギーの和は、ネオジム
をイオン化するのに十分であることが分かる。励起に用
いるレーザーには、連続発振レーザーまたはパルス発振
レーザーのどちらのレーザーを使用してもよい。パルス
発振レーザーを使用する場合には、二つのレーザー光を
照射するタイミングは全く同時でもよいし、また、中間
準位に励起された原子の励起寿命に比べて十分短い間隔
であれば両者の照射のタイミングをずらすこともでき
る。選択的な光イオン化の様子を示すマススペクトルを
第１図に示す。第１図は、ネオジム同位体（質量数14
2）の光励起イオン化スペクトルの状態を示し、横軸は
質量数を表し、質量数141から143までを示す。縦軸はオ
イン強度を任意単位で表している。図中（Ａ）がエキシ
マレーザー光と色素レーザー光を重畳した場合であり、
ネオジムのイオンが検出されている。しかし、図中
（Ｂ）のエキシマレーザー光単独照射の場合、および図
中（Ｃ）の色素レーザー光単独照射の場合は、いずれも
ネオジムイオンが検出されていない。すなわち、色素レ
ーザー光及びエキシマレーザー光だけではネオジムのイ
オンは生成されておらず、色素レーザー光とエキシマレ
ーザー光を重畳させた場合にのみ選択的にネオジムイオ
ンが生成されていることがわかる。また、ネオジムを励
起するレーザー光として1128cm-1から18436cm-1の遷移
に相当する577.61nmを照射した場合には、この一つの波
長により、二つの中間準位を経る選択的な三光子吸収反
応が起こり、一波長三段階でイオン化することができ
る。
の製造を例に説明する。ネオジムは希土類元素に属する
が、希土類元素はその化学的性質が互いに類似すること
から、相互に分離して高純度のメタルを作ることが難し
い。励起用レーザーにはエキシマレーザーとエキシマレ
ーザー励起の色素レーサーを用い、反応容器内で電子ビ
ームによりネオジム金属の蒸気を発生させてコリメータ
により金属蒸気ビームを造る。このとき、金属蒸気中に
は元のネオジウム金属中に含まれる不純物も同時に蒸発
して含まれている。反応容器内で、金属蒸気ビームに上
述のレーザー光を照射し、波長を適当に選ぶことにより
選択的な励起とイオン化を起こさせる。このとき、不純
物として共存する希土類元素プラセオジム、サマリムな
どは励起エネルギーが異なるためにイオン化しない。レ
ーザー光により選択的にイオン化されたネオジム原子
は、反応容器内に電極を設置し、電極間に印加された電
場により取り出すことで中性の原子や分子と分離させ
て、基盤上に吸着して薄膜を形成する。ネオジムのイオ
ン化エネルギーは44562cm-1であることから、本発明に
用いられた実験系では、色素レーザーの発振可能波長の
制約から、ネオジムのイオン化のためには、適当な中間
準位を経る二段階以上の光吸収反応が必要である。ネオ
ジムを選択的に中間準位に励起するためのレーザー光の
選択は、中間準位として選択されるネオジムの励起準位
から適当に選ぶことができる。例えば、色素レーザーの
発振波長としてネオジム原子の０cm-1から17387cm-1の
遷移である574.97nmを選び、ネオジム原子だけを選択的
に17387cm-1準位に励起し、さらに、エキシマレーザー
光（308nm）を照射することにより、ネオジム原子を選
択的に二波長二段階でイオン化することができる。この
二つのレーザー光の波長のエネルギーの和は、ネオジム
をイオン化するのに十分であることが分かる。励起に用
いるレーザーには、連続発振レーザーまたはパルス発振
レーザーのどちらのレーザーを使用してもよい。パルス
発振レーザーを使用する場合には、二つのレーザー光を
照射するタイミングは全く同時でもよいし、また、中間
準位に励起された原子の励起寿命に比べて十分短い間隔
であれば両者の照射のタイミングをずらすこともでき
る。選択的な光イオン化の様子を示すマススペクトルを
第１図に示す。第１図は、ネオジム同位体（質量数14
2）の光励起イオン化スペクトルの状態を示し、横軸は
質量数を表し、質量数141から143までを示す。縦軸はオ
イン強度を任意単位で表している。図中（Ａ）がエキシ
マレーザー光と色素レーザー光を重畳した場合であり、
ネオジムのイオンが検出されている。しかし、図中
（Ｂ）のエキシマレーザー光単独照射の場合、および図
中（Ｃ）の色素レーザー光単独照射の場合は、いずれも
ネオジムイオンが検出されていない。すなわち、色素レ
ーザー光及びエキシマレーザー光だけではネオジムのイ
オンは生成されておらず、色素レーザー光とエキシマレ
ーザー光を重畳させた場合にのみ選択的にネオジムイオ
ンが生成されていることがわかる。また、ネオジムを励
起するレーザー光として1128cm-1から18436cm-1の遷移
に相当する577.61nmを照射した場合には、この一つの波
長により、二つの中間準位を経る選択的な三光子吸収反
応が起こり、一波長三段階でイオン化することができ
る。
また逆に、不純物原子であるプラセオジムをイオン化し
て電場で分解除去する場合には、プラセオジムのイオン
化エネルギーが43730cm-1であることから、例えば二段
階イオン化のための中間準位として20190cm-1の励起準
位を選び、495.137nmのレーザー光により０cm-1から励
起し、さらに同じタイミングでエキシマレーザーからの
光（308nm）を照射してプラセオジムだけに選択的にイ
オン化させる。
て電場で分解除去する場合には、プラセオジムのイオン
化エネルギーが43730cm-1であることから、例えば二段
階イオン化のための中間準位として20190cm-1の励起準
位を選び、495.137nmのレーザー光により０cm-1から励
起し、さらに同じタイミングでエキシマレーザーからの
光（308nm）を照射してプラセオジムだけに選択的にイ
オン化させる。
１％のプラセオジムを含むネオジム金属を電子ビーム溶
解して金属蒸気ビームを作り、ネオジム原子だけを中間
準位に選択的に励起する波長574.97nmの色素レーザー光
と波長308nmのエキシナレーザー光を同時に照射するこ
とで、二波長二段階のイオン化によりネオジムのみをイ
オン化し、電場により取り出すことにより高純度化され
た薄膜を製造した。出発材料物質と得られた薄膜との質
量分析の結果をそれぞれ第２図と第３図に示す。第２図
は出発材料物質の質量分析結果を示し、横軸は質量を表
し、質量数140から150までを示す。縦軸はイオン強度を
任意単位で表している。質量数141はプラセオジムのピ
ークを示す。プラセオジムは単核元素なので141に位置
にひとつのピークが測定される。142から150にかけては
ネオジムの７つの同位体が測定される。
解して金属蒸気ビームを作り、ネオジム原子だけを中間
準位に選択的に励起する波長574.97nmの色素レーザー光
と波長308nmのエキシナレーザー光を同時に照射するこ
とで、二波長二段階のイオン化によりネオジムのみをイ
オン化し、電場により取り出すことにより高純度化され
た薄膜を製造した。出発材料物質と得られた薄膜との質
量分析の結果をそれぞれ第２図と第３図に示す。第２図
は出発材料物質の質量分析結果を示し、横軸は質量を表
し、質量数140から150までを示す。縦軸はイオン強度を
任意単位で表している。質量数141はプラセオジムのピ
ークを示す。プラセオジムは単核元素なので141に位置
にひとつのピークが測定される。142から150にかけては
ネオジムの７つの同位体が測定される。
第３図は、得られた薄膜の質量分析結果を示し、横軸は
質量を表し、質量数140から150までを示す。縦軸はイオ
ン強度を任意単位で表している。質量数141はプラセオ
ジムのスペクトル位置には、何のピークも測定されてお
らず、得られた薄膜にはプラセオジムが含まれていない
ことがわかる。142から150にかけてはネオジムの７つの
同位体が測定される。生成された薄膜は4N以上の純度と
なり、原材料に比べて200倍程度高純度化された。ま
た、同じ実験系において、プラセオジムを495.137nmの
レーザー光と波長308nmのエキシマレーザー光を同時に
照射することで、二波長二段階のイオン化によりイオン
化し、電場で除去しながら薄膜を製造した結果、4Nの薄
膜を製造することができた。
質量を表し、質量数140から150までを示す。縦軸はイオ
ン強度を任意単位で表している。質量数141はプラセオ
ジムのスペクトル位置には、何のピークも測定されてお
らず、得られた薄膜にはプラセオジムが含まれていない
ことがわかる。142から150にかけてはネオジムの７つの
同位体が測定される。生成された薄膜は4N以上の純度と
なり、原材料に比べて200倍程度高純度化された。ま
た、同じ実験系において、プラセオジムを495.137nmの
レーザー光と波長308nmのエキシマレーザー光を同時に
照射することで、二波長二段階のイオン化によりイオン
化し、電場で除去しながら薄膜を製造した結果、4Nの薄
膜を製造することができた。
本発明は、気相法による薄膜製造において、反応容器内
で蒸発発生させた気相状態の原子または分子あるいは反
応容器内にガスとして導入した原子または分子に対し
て、目的とする原子または分子の励起を起こさせるよう
に適当に選択したレーザー光を照射して選択的に励起及
びイオン化を行わせ、電場によりその他の原子または分
子と分離することにより、目的とする不純物元素を分離
除去するか、または、目的原子・分子を取り出して高純
度の薄膜を製造することができる。また、反応容器内で
選択的に励起された原子または分子と、前記反応容器内
に存在するまたは前記反応容器内に別に導入した原子分
子を選択的に反応させて、その反応生成物を分離除去す
るか、その反応生成物により薄膜を製造することによ
り、高純度の薄膜を製造することができる。
で蒸発発生させた気相状態の原子または分子あるいは反
応容器内にガスとして導入した原子または分子に対し
て、目的とする原子または分子の励起を起こさせるよう
に適当に選択したレーザー光を照射して選択的に励起及
びイオン化を行わせ、電場によりその他の原子または分
子と分離することにより、目的とする不純物元素を分離
除去するか、または、目的原子・分子を取り出して高純
度の薄膜を製造することができる。また、反応容器内で
選択的に励起された原子または分子と、前記反応容器内
に存在するまたは前記反応容器内に別に導入した原子分
子を選択的に反応させて、その反応生成物を分離除去す
るか、その反応生成物により薄膜を製造することによ
り、高純度の薄膜を製造することができる。
第１図はネオジム同位体（質量数142）の光励起イオン
化スペクトルの状態を示し、 横軸は質量数を表し、縦軸はイオン強度を任意単位で表
している。図中（Ａ）は色素レーザー光（574.97nm）と
エキシマレーザー光を重畳して照射した場合に得られる
マススペクトルを示し、（Ｂ）および（Ｃ）はそれぞれ
エキシマレーザー光の単独照射および色素レーザー光
（574.97nm）の単独照射の場合のマススペクトルを表わ
す。 第２図は出発材料物質の質量分析結果を示し、横軸は質
量を表し、縦軸はイオン強度を任意単位で表している。 第３図は得られた薄膜の質量分析結果を示し、横軸は質
量を表し、縦軸はイオン強度を任意単位で表している。
化スペクトルの状態を示し、 横軸は質量数を表し、縦軸はイオン強度を任意単位で表
している。図中（Ａ）は色素レーザー光（574.97nm）と
エキシマレーザー光を重畳して照射した場合に得られる
マススペクトルを示し、（Ｂ）および（Ｃ）はそれぞれ
エキシマレーザー光の単独照射および色素レーザー光
（574.97nm）の単独照射の場合のマススペクトルを表わ
す。 第２図は出発材料物質の質量分析結果を示し、横軸は質
量を表し、縦軸はイオン強度を任意単位で表している。 第３図は得られた薄膜の質量分析結果を示し、横軸は質
量を表し、縦軸はイオン強度を任意単位で表している。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 梅田 博司 神奈川県川崎市中原区井田1618番地 新日 本製鐵株式会社第１技術研究所内 (72)発明者 吉松 史朗 東京都目黒区中目黒２丁目３番12号 科学 技術庁金属材料技術研究所内 (72)発明者 小川 洋一 東京都目黒区中目黒２丁目３番12号 科学 技術庁金属材料技術研究所内 (72)発明者 尾崎 太 東京都目黒区中目黒２丁目３番12号 科学 技術庁金属材料技術研究所内
Claims (5)
- 【請求項１】気相法による薄膜の製造方法において、反
応容器内で蒸発発生させた気相状態の原子または分子に
対してレーザー光を照射し、薄膜製造に不要な特定の原
子または分子をイオン化し、電場で除去することを特徴
とする高純度薄膜の製造方法。 - 【請求項２】気相法による薄膜の製造方法において、反
応容器内で蒸発発生させた気相状態の原子または分子に
対してレーザー光を照射し、薄膜製造に必要な原子また
は分子だけを選択的にイオン化し、電場により取り出し
ながら薄膜製造することを特徴とする高純度薄膜の製造
方法。 - 【請求項３】気相法による薄膜の製造方法において、反
応容器内で蒸発発生させた気相状態の原子または分子に
対してレーザー光を照射し、特定の原子または分子を選
択的に励起し、前記反応容器内に存在するまたは前記反
応容器内に別に導入した原子または分子を前記の選択的
に励起した原子または分子と反応させて除去することを
特徴とする高純度薄膜の製造方法。 - 【請求項４】気相法による薄膜の製造方法において、反
応容器内で蒸発発生させた気相状態の原子または分子に
対してレーザー光を照射し、特定の原子または分子を選
択的に励起し、前記反応容器内に存在するまたは前記反
応容器内に別に導入した原子または分子を前記の選択的
に励起した原子または分子と反応させ、その反応生成物
により薄膜製造を行うことを特徴とする高純度薄膜の製
造方法。 - 【請求項５】反応容器内で蒸気発生させた気相状態の原
子または分子が反応容器内にガスとして導入した原子ま
たは分子である特許請求の範囲第１項、第２項、第３項
または第４項記載の高純度薄膜の製造方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23729389A JPH0730445B2 (ja) | 1989-09-14 | 1989-09-14 | 光励起精製を用いる高純度薄膜の製造方法 |
| EP19900310060 EP0418091A3 (en) | 1989-09-14 | 1990-09-13 | Preparation of high-purity thin film |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23729389A JPH0730445B2 (ja) | 1989-09-14 | 1989-09-14 | 光励起精製を用いる高純度薄膜の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03100170A JPH03100170A (ja) | 1991-04-25 |
| JPH0730445B2 true JPH0730445B2 (ja) | 1995-04-05 |
Family
ID=17013226
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23729389A Expired - Fee Related JPH0730445B2 (ja) | 1989-09-14 | 1989-09-14 | 光励起精製を用いる高純度薄膜の製造方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0418091A3 (ja) |
| JP (1) | JPH0730445B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6827824B1 (en) * | 1996-04-12 | 2004-12-07 | Micron Technology, Inc. | Enhanced collimated deposition |
| JP6087117B2 (ja) * | 2012-11-28 | 2017-03-01 | Ｊｘ金属株式会社 | 高純度ネオジムの製造方法、高純度ネオジム、高純度ネオジムを用いて製造したスパッタリングターゲット、高純度ネオジムを成分とする永久磁石 |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3914655A (en) * | 1973-06-28 | 1975-10-21 | Ibm | High brightness ion source |
| GB2164581A (en) * | 1982-04-13 | 1986-03-26 | Michael Paul Neary | Chemical method |
| US4685976A (en) * | 1985-04-10 | 1987-08-11 | Eaton Corporation | Multi-layer semiconductor processing with scavenging between layers by excimer laser |
| DE3817604C2 (de) * | 1987-05-27 | 2000-05-18 | Mitsubishi Electric Corp | Ionenstrahlgenerator |
-
1989
- 1989-09-14 JP JP23729389A patent/JPH0730445B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1990
- 1990-09-13 EP EP19900310060 patent/EP0418091A3/en not_active Withdrawn
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03100170A (ja) | 1991-04-25 |
| EP0418091A3 (en) | 1991-10-23 |
| EP0418091A2 (en) | 1991-03-20 |
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