JPH08144051A - レーザ・アブレーションを用いた薄膜形成法およびレーザ・アブレーション装置 - Google Patents
レーザ・アブレーションを用いた薄膜形成法およびレーザ・アブレーション装置Info
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- JPH08144051A JPH08144051A JP6286597A JP28659794A JPH08144051A JP H08144051 A JPH08144051 A JP H08144051A JP 6286597 A JP6286597 A JP 6286597A JP 28659794 A JP28659794 A JP 28659794A JP H08144051 A JPH08144051 A JP H08144051A
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- 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
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- Laser Beam Processing (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 薄膜の構造制御が可能なレーザ・アブレーシ
ョンを用いた薄膜形成法および装置を提供する。 【構成】 真空槽６内で平行移動が可能なターゲット保
持装置１１上に設けた取り付け高さが異なる複数のター
ゲット８と、焦点距離の異なるレンズを回転機構１４に
取り付けたパルス・レーザ発振器１から出射したレーザ
光２をターゲット８表面に照射するための集光光学装置
と、ターゲット８からの生成物を堆積させる基板９とか
ら構成され、薄膜形成中にターゲット８と基板９との相
対距離を変化させるために、薄膜形成中にターゲット８
を平行移動させるとともに回転機構１４によりレンズを
交換してレーザ光を照射する。
ョンを用いた薄膜形成法および装置を提供する。 【構成】 真空槽６内で平行移動が可能なターゲット保
持装置１１上に設けた取り付け高さが異なる複数のター
ゲット８と、焦点距離の異なるレンズを回転機構１４に
取り付けたパルス・レーザ発振器１から出射したレーザ
光２をターゲット８表面に照射するための集光光学装置
と、ターゲット８からの生成物を堆積させる基板９とか
ら構成され、薄膜形成中にターゲット８と基板９との相
対距離を変化させるために、薄膜形成中にターゲット８
を平行移動させるとともに回転機構１４によりレンズを
交換してレーザ光を照射する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は薄膜の構造制御が可能な
レーザー・アブレーションを用いた薄膜形成法およびレ
ーザー・アブレーション装置に関するものである。
レーザー・アブレーションを用いた薄膜形成法およびレ
ーザー・アブレーション装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、薄膜形成分野においてレーザ光を
用いたレーザ・アブレーション法が盛んに研究されてい
る。以下に従来のレーザ・アブレーションを用いた薄膜
形成法および装置について説明する。
用いたレーザ・アブレーション法が盛んに研究されてい
る。以下に従来のレーザ・アブレーションを用いた薄膜
形成法および装置について説明する。
【０００３】図６は従来のレーザ・アブレーションを用
いた薄膜形成法および装置の構成図を示すものである。
図６において、５１はパルス・レーザ発振器、５２はレ
ーザ光、５３は反射鏡、５４は集光レンズ、５５は光透
過窓、５６は真空槽、５７は排気装置、５８はターゲッ
ト、５９は基板、６０はプルーム、６１は基板保持具で
ある。パルス・レーザ発振器５１から出射したレーザ光
５２は反射鏡５３によって誘導され、集光レンズ５４に
よって集光されるとともに光透過窓５５を通過して真空
槽５６内のターゲット５８に照射され、生成物質から構
成されたプルーム６０が発生し、基板５９上に薄膜が形
成される。
いた薄膜形成法および装置の構成図を示すものである。
図６において、５１はパルス・レーザ発振器、５２はレ
ーザ光、５３は反射鏡、５４は集光レンズ、５５は光透
過窓、５６は真空槽、５７は排気装置、５８はターゲッ
ト、５９は基板、６０はプルーム、６１は基板保持具で
ある。パルス・レーザ発振器５１から出射したレーザ光
５２は反射鏡５３によって誘導され、集光レンズ５４に
よって集光されるとともに光透過窓５５を通過して真空
槽５６内のターゲット５８に照射され、生成物質から構
成されたプルーム６０が発生し、基板５９上に薄膜が形
成される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
の構成では、直径数μｍ以下の球状粒子が混入すること
が知られており、この球状粒子の低減も含め、所定の特
性を得るための膜構造制御技術の開発が必要となってき
ている。
の構成では、直径数μｍ以下の球状粒子が混入すること
が知られており、この球状粒子の低減も含め、所定の特
性を得るための膜構造制御技術の開発が必要となってき
ている。
【０００５】本発明は上記従来の問題点を解決するもの
で、薄膜の構造制御が可能なレーザ・アブレーションを
用いた薄膜形成法およびレーザ・アブレーション装置を
提供することを目的とする。
で、薄膜の構造制御が可能なレーザ・アブレーションを
用いた薄膜形成法およびレーザ・アブレーション装置を
提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明のレーザ・アブレーションを用いた薄膜形成法
は、薄膜形成中にターゲットと基板との相対距離を変化
させるものである。
に本発明のレーザ・アブレーションを用いた薄膜形成法
は、薄膜形成中にターゲットと基板との相対距離を変化
させるものである。
【０００７】本発明の第１のレーザ・アブレーション装
置は、真空槽内で平行移動が可能なターゲット保持装置
に設けた取り付け高さが異なる複数のターゲットと、パ
ルス・レーザ発振器と、焦点距離の異なるレンズを回転
機構に取り付けた前記パルス・レーザ発振器から出射し
たレーザ光を前記ターゲット表面に照射するための集光
光学装置と、前記ターゲットからの生成物を堆積させる
基板とから構成され、薄膜形成中に前記ターゲットを平
行移動させるとともに前記回転機構によりレンズを交換
してレーザ光を照射するものである。
置は、真空槽内で平行移動が可能なターゲット保持装置
に設けた取り付け高さが異なる複数のターゲットと、パ
ルス・レーザ発振器と、焦点距離の異なるレンズを回転
機構に取り付けた前記パルス・レーザ発振器から出射し
たレーザ光を前記ターゲット表面に照射するための集光
光学装置と、前記ターゲットからの生成物を堆積させる
基板とから構成され、薄膜形成中に前記ターゲットを平
行移動させるとともに前記回転機構によりレンズを交換
してレーザ光を照射するものである。
【０００８】本発明の第２のレーザ・アブレーション装
置は、真空槽内で平行移動が可能なターゲット保持装置
上に設けた取り付け高さが異なる複数のターゲットと、
パルス・レーザ発振器と、前記パルス・レーザ発振器か
ら出射したレーザ光を前記ターゲット表面に照射するた
めの集光レンズが光軸方向に平行移動させる機構に取り
付けられた集光光学装置と、前記ターゲットからの生成
物を堆積させる基板とから構成され、薄膜形成中に前記
ターゲットを平行移動させるとともに集光レンズを光軸
方向に移動させてレーザ光を照射するものである。
置は、真空槽内で平行移動が可能なターゲット保持装置
上に設けた取り付け高さが異なる複数のターゲットと、
パルス・レーザ発振器と、前記パルス・レーザ発振器か
ら出射したレーザ光を前記ターゲット表面に照射するた
めの集光レンズが光軸方向に平行移動させる機構に取り
付けられた集光光学装置と、前記ターゲットからの生成
物を堆積させる基板とから構成され、薄膜形成中に前記
ターゲットを平行移動させるとともに集光レンズを光軸
方向に移動させてレーザ光を照射するものである。
【０００９】本発明の第３のレーザ・アブレーション装
置は、真空槽内に設けた取り付け高さが異なる複数のタ
ーゲットと、パルス・レーザ発振器と、前記パルス・レ
ーザ発振器から出射したレーザ光を前記ターゲット表面
に照射するための集光レンズが光軸方向に平行移動させ
る機構に取り付けられた集光光学装置と、前記レーザ光
を走査させる光学装置と、前記ターゲットからの生成物
を堆積させる基板とから構成され、薄膜形成中に集光レ
ンズを光軸方向に移動させるとともに走査光学装置によ
ってレーザ光を移動させ取り付け高さが異なるターゲッ
ト表面に照射するものである。
置は、真空槽内に設けた取り付け高さが異なる複数のタ
ーゲットと、パルス・レーザ発振器と、前記パルス・レ
ーザ発振器から出射したレーザ光を前記ターゲット表面
に照射するための集光レンズが光軸方向に平行移動させ
る機構に取り付けられた集光光学装置と、前記レーザ光
を走査させる光学装置と、前記ターゲットからの生成物
を堆積させる基板とから構成され、薄膜形成中に集光レ
ンズを光軸方向に移動させるとともに走査光学装置によ
ってレーザ光を移動させ取り付け高さが異なるターゲッ
ト表面に照射するものである。
【００１０】本発明の第４のレーザ・アブレーション装
置は、真空槽内に設けた少なくとも一方が上下移動可能
であるターゲットとその保持装置および基板とその保持
装置と、パルス・レーザ発振器と、前記パルス・レーザ
発振器から出射したレーザ光を前記ターゲット表面に照
射するための集光光学装置とから構成され、薄膜形成中
にターゲットまたは基板を上下移動させるものである。
置は、真空槽内に設けた少なくとも一方が上下移動可能
であるターゲットとその保持装置および基板とその保持
装置と、パルス・レーザ発振器と、前記パルス・レーザ
発振器から出射したレーザ光を前記ターゲット表面に照
射するための集光光学装置とから構成され、薄膜形成中
にターゲットまたは基板を上下移動させるものである。
【００１１】本発明の第５のレーザ・アブレーション装
置は、真空槽内に設けたレーザ・アブレーション用のタ
ーゲットおよび他の方法による薄膜形成物質の発生源
と、パルス・レーザ発振器と、前記パルス・レーザ発振
器から出射したレーザ光を前記ターゲット表面に照射す
るための集光光学装置とから構成され、前記ターゲット
および前記薄膜形成物質の発生源からの生成物を基板に
堆積させるものである。
置は、真空槽内に設けたレーザ・アブレーション用のタ
ーゲットおよび他の方法による薄膜形成物質の発生源
と、パルス・レーザ発振器と、前記パルス・レーザ発振
器から出射したレーザ光を前記ターゲット表面に照射す
るための集光光学装置とから構成され、前記ターゲット
および前記薄膜形成物質の発生源からの生成物を基板に
堆積させるものである。
【００１２】本発明の第６のレーザ・アブレーション装
置は、真空槽内に設けたターゲットおよび基板と、薄膜
形成用のパルス・レーザ発振器ならびに集光光学装置
と、基板照射用のレーザ発振器ならびに光学装置とから
構成され、前記薄膜形成用のパルス・レーザ発振器から
出射したレーザ光を前記集光光学装置によって前記ター
ゲットに照射することで生成した物質を前記基板上に堆
積させると同時に、前記基板照射用のレーザ発振器から
出射したレーザ光を前記光学装置によって前記真空槽に
設けた導入窓に対する入射角が４０度以下で基板に照射
するものである。
置は、真空槽内に設けたターゲットおよび基板と、薄膜
形成用のパルス・レーザ発振器ならびに集光光学装置
と、基板照射用のレーザ発振器ならびに光学装置とから
構成され、前記薄膜形成用のパルス・レーザ発振器から
出射したレーザ光を前記集光光学装置によって前記ター
ゲットに照射することで生成した物質を前記基板上に堆
積させると同時に、前記基板照射用のレーザ発振器から
出射したレーザ光を前記光学装置によって前記真空槽に
設けた導入窓に対する入射角が４０度以下で基板に照射
するものである。
【００１３】上記構成において、基板照射用の光学装置
のレンズは光軸方向に平行移動できることが好ましい。
また、前記光学装置のレンズは凸レンズであることが好
ましい。
のレンズは光軸方向に平行移動できることが好ましい。
また、前記光学装置のレンズは凸レンズであることが好
ましい。
【００１４】本発明の第７のレーザ・アブレーション装
置は、真空槽内に設けた基板とその保持角度が可変であ
る基板保持装置およびターゲットと、パルス・レーザ発
振器と、前記パルス・レーザ発振器から出射したレーザ
光を前記ターゲット表面に照射するための集光光学装置
とから構成され、薄膜形成中に基板の保持角度を変える
ものである。
置は、真空槽内に設けた基板とその保持角度が可変であ
る基板保持装置およびターゲットと、パルス・レーザ発
振器と、前記パルス・レーザ発振器から出射したレーザ
光を前記ターゲット表面に照射するための集光光学装置
とから構成され、薄膜形成中に基板の保持角度を変える
ものである。
【００１５】本発明の第８のレーザ・アブレーション装
置は、真空槽内に設けた複数のターゲットと、前記ター
ゲット間の表面から突き出るように設けた仕切り板と、
基板と、パルス・レーザ発振器と、前記パルス・レーザ
発振器から出射したレーザ光を前記ターゲット表面に照
射するための集光光学装置とから構成され、前記レーザ
光が照射された前記複数のターゲットからの生成物を基
板上に堆積させるものである。
置は、真空槽内に設けた複数のターゲットと、前記ター
ゲット間の表面から突き出るように設けた仕切り板と、
基板と、パルス・レーザ発振器と、前記パルス・レーザ
発振器から出射したレーザ光を前記ターゲット表面に照
射するための集光光学装置とから構成され、前記レーザ
光が照射された前記複数のターゲットからの生成物を基
板上に堆積させるものである。
【００１６】上記構成において、仕切り板の頂点とレー
ザ光の照射点のなす角度はターゲット表面の法線に対し
て３０度以上であることが好ましい。
ザ光の照射点のなす角度はターゲット表面の法線に対し
て３０度以上であることが好ましい。
【００１７】
【作用】この構成によって、レーザ・アブレーションに
よって生成した物質は飛行中に分解したり励起状態を変
化させるため、ターゲットと基板の距離を変えることで
所定の大きさの球状粒子や励起状態の原子状粒子を堆積
させることで薄膜の表面形態や内部構造の制御が可能で
ある。
よって生成した物質は飛行中に分解したり励起状態を変
化させるため、ターゲットと基板の距離を変えることで
所定の大きさの球状粒子や励起状態の原子状粒子を堆積
させることで薄膜の表面形態や内部構造の制御が可能で
ある。
【００１８】また、薄膜形成物質の発生手段として、レ
ーザ・アブレーション法と他の手段を併用することで基
板に堆積する物質の状態を大きく変化させることがで
き、構造制御がより容易に可能である。
ーザ・アブレーション法と他の手段を併用することで基
板に堆積する物質の状態を大きく変化させることがで
き、構造制御がより容易に可能である。
【００１９】また、レーザ光を薄膜形成中の基板に照射
すると、前記した球状粒子を低減したり、温度上昇効果
により薄膜の構造を変化させることができる。このと
き、レーザ光を導入窓に対し入射角が４０度以下で照射
すると、導入窓の入射面での反射率も１０％以下で、レ
ーザ光を効率良く用いることができる。
すると、前記した球状粒子を低減したり、温度上昇効果
により薄膜の構造を変化させることができる。このと
き、レーザ光を導入窓に対し入射角が４０度以下で照射
すると、導入窓の入射面での反射率も１０％以下で、レ
ーザ光を効率良く用いることができる。
【００２０】また、ターゲットと基板との距離が同一の
場合には、基板の保持角度を変化させると、基板が垂直
に近づくほど球状粒子の量や原子状粒子の入射エネルギ
ーが減る。さらに、薄膜の成長方向も変化し、薄膜の構
造制御が可能である。
場合には、基板の保持角度を変化させると、基板が垂直
に近づくほど球状粒子の量や原子状粒子の入射エネルギ
ーが減る。さらに、薄膜の成長方向も変化し、薄膜の構
造制御が可能である。
【００２１】また、レーザ光を照射したターゲットから
は欠片がレーザ光照射部周辺に散乱することが判明した
が、特に複数のターゲットを用いる場合には、ターゲッ
ト間を仕切ることでターゲット間で相互に欠片の混入す
ることを防げ、組成の異なる複数のターゲットを用いる
場合にも高純度の薄膜を形成することが可能である。
は欠片がレーザ光照射部周辺に散乱することが判明した
が、特に複数のターゲットを用いる場合には、ターゲッ
ト間を仕切ることでターゲット間で相互に欠片の混入す
ることを防げ、組成の異なる複数のターゲットを用いる
場合にも高純度の薄膜を形成することが可能である。
【００２２】
（実施例１）本発明のレーザ・アブレーションを用いた
薄膜形成法を実現するレーザ・アブレーション装置の第
１の実施例を図１を参照しながら説明する。図１は本発
明のレーザ・アブレーション装置の第１の実施例を示す
構成図である。
薄膜形成法を実現するレーザ・アブレーション装置の第
１の実施例を図１を参照しながら説明する。図１は本発
明のレーザ・アブレーション装置の第１の実施例を示す
構成図である。
【００２３】図１において、１はパルス・レーザ発振
器、２はレーザ光、３は反射鏡、４は焦点距離が異なる
複数の凸レンズからなる集光レンズ、５は光透過窓、６
は真空槽、７は排気装置、８はターゲット、９は基板、
１０はプルーム、１１はターゲット保持装置、１２は駆
動装置、１３はレール、１４は凸レンズを回転させる回
転機構、１５は蝶番、１６は基板保持具、１７は角度調
整棒である。
器、２はレーザ光、３は反射鏡、４は焦点距離が異なる
複数の凸レンズからなる集光レンズ、５は光透過窓、６
は真空槽、７は排気装置、８はターゲット、９は基板、
１０はプルーム、１１はターゲット保持装置、１２は駆
動装置、１３はレール、１４は凸レンズを回転させる回
転機構、１５は蝶番、１６は基板保持具、１７は角度調
整棒である。
【００２４】以上のように構成された本実施例につい
て、以下その動作を説明する。まず、パルス・レーザ発
振器１から出射したレーザ光２は、反射鏡３により誘導
され、集光レンズ４によって集光される。さらに集光さ
れたレーザ光は光透過窓５を通過して真空槽６内のター
ゲット８に照射され、構成物質が明るく発光するプルー
ム１０となって噴出し、基板９上に薄膜が形成される。
ターゲット保持装置１１は駆動装置１２の回転棒１２ａ
の回転によってレール１３上を平行移動でき、それによ
り複数のターゲット８にレーザ光の照射が可能である。
このとき、焦点距離の異なる集光レンズ４を回転機構１
４によって交換することで、ターゲット表面でのレーザ
強度を一定にすることが可能である。
て、以下その動作を説明する。まず、パルス・レーザ発
振器１から出射したレーザ光２は、反射鏡３により誘導
され、集光レンズ４によって集光される。さらに集光さ
れたレーザ光は光透過窓５を通過して真空槽６内のター
ゲット８に照射され、構成物質が明るく発光するプルー
ム１０となって噴出し、基板９上に薄膜が形成される。
ターゲット保持装置１１は駆動装置１２の回転棒１２ａ
の回転によってレール１３上を平行移動でき、それによ
り複数のターゲット８にレーザ光の照射が可能である。
このとき、焦点距離の異なる集光レンズ４を回転機構１
４によって交換することで、ターゲット表面でのレーザ
強度を一定にすることが可能である。
【００２５】レーザ照射状態が一定であると、ターゲッ
ト８と基板９の距離が離れるにつれて基板に到達する球
状粒子は分解して小さくなり、原子状粒子の励起状態は
低くなるため、薄膜の構造を制御できる。また、角度調
整棒１７は蝶番１５ａによって基板保持具１６に取り付
けられており、これを真空槽６内に挿入すると、蝶番１
５ｂによって基板保持具１６は傾き、基板保持具１６に
取り付けられた基板９も傾く。基板９が垂直に近づくに
つれて球状粒子の数は少なくなり、また原子状粒子の入
射エネルギーも小さくなり、薄膜の成長方向も変化する
ため、形成した薄膜の構造を制御することができる。
ト８と基板９の距離が離れるにつれて基板に到達する球
状粒子は分解して小さくなり、原子状粒子の励起状態は
低くなるため、薄膜の構造を制御できる。また、角度調
整棒１７は蝶番１５ａによって基板保持具１６に取り付
けられており、これを真空槽６内に挿入すると、蝶番１
５ｂによって基板保持具１６は傾き、基板保持具１６に
取り付けられた基板９も傾く。基板９が垂直に近づくに
つれて球状粒子の数は少なくなり、また原子状粒子の入
射エネルギーも小さくなり、薄膜の成長方向も変化する
ため、形成した薄膜の構造を制御することができる。
【００２６】（実施例２）次に本発明のレーザ・アブレ
ーション装置の第２の実施例を図２を参照しながら説明
する。図２において、図１に示した第１の実施例の構成
と異なる主な点は、集光レンズ４を移動機構１８によっ
て光軸に平行移動可能としたことである。
ーション装置の第２の実施例を図２を参照しながら説明
する。図２において、図１に示した第１の実施例の構成
と異なる主な点は、集光レンズ４を移動機構１８によっ
て光軸に平行移動可能としたことである。
【００２７】これにより、本実施例では取り付け高さの
異なるターゲットに対しても同一の集光レンズ４で照射
スポット形状を一定に保つことができる。また、基板保
持具１６は棒状の回転機構１９により回転可能であるた
め、基板９の高さを変えずに基板９の保持角度を変更で
き、ターゲット８と基板９との距離の調整が容易であ
る。
異なるターゲットに対しても同一の集光レンズ４で照射
スポット形状を一定に保つことができる。また、基板保
持具１６は棒状の回転機構１９により回転可能であるた
め、基板９の高さを変えずに基板９の保持角度を変更で
き、ターゲット８と基板９との距離の調整が容易であ
る。
【００２８】（実施例３）次に本発明のレーザ・アブレ
ーション装置の第３の実施例を図３を参照しながら説明
する。図３において、第１または第２の実施例の構成と
異なる点は、集光レンズ４を移動機構２１によって光軸
に平行移動させるとともに、ガルバノ・メータ２０によ
って反射鏡３を回転させてレーザ光を走査させること
で、ターゲット８の表面に対して任意の位置に所定の照
射スポットの形状のレーザ光を照射できることである。
また、支持棒２２によって基板保持具１６またはターゲ
ット保持具２３の少なくとも一方が上下移動可能で、こ
れによってターゲット８と基板９との距離を設定するこ
とができる。
ーション装置の第３の実施例を図３を参照しながら説明
する。図３において、第１または第２の実施例の構成と
異なる点は、集光レンズ４を移動機構２１によって光軸
に平行移動させるとともに、ガルバノ・メータ２０によ
って反射鏡３を回転させてレーザ光を走査させること
で、ターゲット８の表面に対して任意の位置に所定の照
射スポットの形状のレーザ光を照射できることである。
また、支持棒２２によって基板保持具１６またはターゲ
ット保持具２３の少なくとも一方が上下移動可能で、こ
れによってターゲット８と基板９との距離を設定するこ
とができる。
【００２９】（実施例４）次に本発明のレーザ・アブレ
ーション装置の第４の実施例を図４を参照しながら説明
する。図４において、２４は加熱ヒータ、２５は蒸発源
である。この第４の実施例が第１、第２または第３の実
施例の構成と異なる点は、薄膜形成物質の発生源として
レーザー・アブレーション法と真空蒸着法を用いたこと
である。
ーション装置の第４の実施例を図４を参照しながら説明
する。図４において、２４は加熱ヒータ、２５は蒸発源
である。この第４の実施例が第１、第２または第３の実
施例の構成と異なる点は、薄膜形成物質の発生源として
レーザー・アブレーション法と真空蒸着法を用いたこと
である。
【００３０】レーザ・アブレーションは原子状粒子の運
動エネルギーが数ｅＶから数１００ｅＶと高く、また多
結晶の球状粒子も発生するため、結晶性の高い薄膜が形
成されやすい。一方、真空蒸着法は運動エネルギーが
０．５ｅＶ以下と小さいため、低い基板温度で形成した
薄膜は非晶質になりやすい。そのため、両者を併用し、
交互に薄膜形成すれば結晶質と非晶質の混合された薄膜
を容易に形成できる。その結果、特開昭６３−１６９４
４０号公報に示されているような非晶質誘電体薄膜中に
安定結晶相誘電体が分散する高誘電体薄膜などを容易に
形成することができる。真空蒸着法以外にスパッタリン
グ法やイオン・ビームなどの他の方法を用いても良いこ
とは言うまでもない。
動エネルギーが数ｅＶから数１００ｅＶと高く、また多
結晶の球状粒子も発生するため、結晶性の高い薄膜が形
成されやすい。一方、真空蒸着法は運動エネルギーが
０．５ｅＶ以下と小さいため、低い基板温度で形成した
薄膜は非晶質になりやすい。そのため、両者を併用し、
交互に薄膜形成すれば結晶質と非晶質の混合された薄膜
を容易に形成できる。その結果、特開昭６３−１６９４
４０号公報に示されているような非晶質誘電体薄膜中に
安定結晶相誘電体が分散する高誘電体薄膜などを容易に
形成することができる。真空蒸着法以外にスパッタリン
グ法やイオン・ビームなどの他の方法を用いても良いこ
とは言うまでもない。
【００３１】（実施例５）次に本発明のレーザ・アブレ
ーション装置の第５の実施例を図５を参照しながら説明
する。図５において、第１、第２、第３または第４の実
施例の構成と異なる点は、基板９に基板照射用のレーザ
光２８を照射することと、ターゲット間に仕切り板３３
を設けたことである。
ーション装置の第５の実施例を図５を参照しながら説明
する。図５において、第１、第２、第３または第４の実
施例の構成と異なる点は、基板９に基板照射用のレーザ
光２８を照射することと、ターゲット間に仕切り板３３
を設けたことである。
【００３２】本実施例では、レーザ発振器２７から出射
した基板照射用のレーザ光２８を反射鏡２９により導入
窓３２を通過させ基板９に照射する。このとき導入窓３
２に対する入射角を０度以上で４０度以下とすること
で、ターゲットに平行に設けた基板に対して照射が可能
なだけでなく、反射による損失は１０％以下となり効率
的な照射ができる。さらに、移動機構３１によってレン
ズ３０を光軸に平行に移動させることで基板に照射され
るスポットの形状を変化させレーザ強度を調整できる。
レンズは凸レンズの方が設定位置によってスポット形状
を大きくも小さくもできるため、凹レンズを用いた場合
よりも自由度は大きい。
した基板照射用のレーザ光２８を反射鏡２９により導入
窓３２を通過させ基板９に照射する。このとき導入窓３
２に対する入射角を０度以上で４０度以下とすること
で、ターゲットに平行に設けた基板に対して照射が可能
なだけでなく、反射による損失は１０％以下となり効率
的な照射ができる。さらに、移動機構３１によってレン
ズ３０を光軸に平行に移動させることで基板に照射され
るスポットの形状を変化させレーザ強度を調整できる。
レンズは凸レンズの方が設定位置によってスポット形状
を大きくも小さくもできるため、凹レンズを用いた場合
よりも自由度は大きい。
【００３３】また、レーザ・アブレーションではターゲ
ット材料が欠片となって、レーザ照射部周辺に散乱する
ことが判明した。組成の異なる複数のターゲットを用い
る場合には、これらの欠片が他のターゲット上に散乱し
た場所にレーザ光が照射されると、一緒にアブレーショ
ンされ、薄膜中に不純物が混入することになる。そこ
で、仕切り板３３を設けると、このような欠片が他のタ
ーゲット上に散乱することを防ぐことができる。レーザ
・アブレーション法ではターゲットの放線方向に対して
３０度以内にほとんどの物質が噴出するため、仕切り板
３３の頂点とレーザ光の照射点のなす角度θをターゲッ
ト表面の法線に対して３０度以上とすることで、仕切り
板３３は薄膜形成の障害とはならない。
ット材料が欠片となって、レーザ照射部周辺に散乱する
ことが判明した。組成の異なる複数のターゲットを用い
る場合には、これらの欠片が他のターゲット上に散乱し
た場所にレーザ光が照射されると、一緒にアブレーショ
ンされ、薄膜中に不純物が混入することになる。そこ
で、仕切り板３３を設けると、このような欠片が他のタ
ーゲット上に散乱することを防ぐことができる。レーザ
・アブレーション法ではターゲットの放線方向に対して
３０度以内にほとんどの物質が噴出するため、仕切り板
３３の頂点とレーザ光の照射点のなす角度θをターゲッ
ト表面の法線に対して３０度以上とすることで、仕切り
板３３は薄膜形成の障害とはならない。
【００３４】
【発明の効果】以上のように本発明は、レーザ・アブレ
ーションによって生成した物質が飛行中に分解したり励
起状態を変化させることを利用し、ターゲットと基板の
距離を変えることで所定の大きさの球状粒子や励起状態
の原子状粒子を堆積させることで薄膜の表面形態や内部
構造の制御が可能である。また、薄膜形成物質の発生手
段として、レーザ・アブレーション法と他の手段を併用
することで基板に堆積する物質の状態を変化させること
ができ、構造制御がより容易に可能である。
ーションによって生成した物質が飛行中に分解したり励
起状態を変化させることを利用し、ターゲットと基板の
距離を変えることで所定の大きさの球状粒子や励起状態
の原子状粒子を堆積させることで薄膜の表面形態や内部
構造の制御が可能である。また、薄膜形成物質の発生手
段として、レーザ・アブレーション法と他の手段を併用
することで基板に堆積する物質の状態を変化させること
ができ、構造制御がより容易に可能である。
【００３５】また、レーザ光を薄膜形成中の基板に照射
すると、前記した球状粒子を低減したり、温度上昇効果
により薄膜の構造を変化させることができる。このと
き、レーザ光を導入窓に対し入射角が４０度以下で照射
すると、導入窓の入射面での反射率も１０％以下で、レ
ーザ光を効率良く用いることができる。また、ターゲッ
トと基板との距離が同一の場合には、基板の保持角度を
変化させると、基板が垂直に近づくほど球状粒子の量や
原子状粒子の入射エネルギーが減る。さらに、薄膜の成
長方向も変化し、薄膜の構造制御が可能である。
すると、前記した球状粒子を低減したり、温度上昇効果
により薄膜の構造を変化させることができる。このと
き、レーザ光を導入窓に対し入射角が４０度以下で照射
すると、導入窓の入射面での反射率も１０％以下で、レ
ーザ光を効率良く用いることができる。また、ターゲッ
トと基板との距離が同一の場合には、基板の保持角度を
変化させると、基板が垂直に近づくほど球状粒子の量や
原子状粒子の入射エネルギーが減る。さらに、薄膜の成
長方向も変化し、薄膜の構造制御が可能である。
【００３６】また、レーザ光を照射したターゲットから
は欠片がレーザ光照射部周辺に散乱することが判明した
が、特に複数のターゲットを用いる場合には、ターゲッ
ト間を仕切ることでターゲット間で相互に欠片の混入す
ることを防げ、組成の異なる複数のターゲットを用いる
場合にも高純度の薄膜を形成することが可能である。
は欠片がレーザ光照射部周辺に散乱することが判明した
が、特に複数のターゲットを用いる場合には、ターゲッ
ト間を仕切ることでターゲット間で相互に欠片の混入す
ることを防げ、組成の異なる複数のターゲットを用いる
場合にも高純度の薄膜を形成することが可能である。
【図１】本発明のレーザ・アブレーション装置の第１の
実施例を示す構成図
実施例を示す構成図
【図２】本発明のレーザ・アブレーション装置の第２の
実施例を示す構成図
実施例を示す構成図
【図３】本発明のレーザ・アブレーション装置の第３の
実施例を示す構成図
実施例を示す構成図
【図４】本発明のレーザ・アブレーション装置の第４の
実施例を示す構成図
実施例を示す構成図
【図５】本発明のレーザ・アブレーション装置の第５の
実施例を示す構成図
実施例を示す構成図
【図６】従来のレーザ・アブレーションを用いた薄膜形
成装置の構成図
成装置の構成図
１ パルス・レーザ発振器 ２ レーザ光 ３ 反射鏡 ４ 集光レンズ ５ 光透過窓 ６ 真空槽 ７ 排気装置 ８ ターゲット ９ 基板 １０ プルーム １１ ターゲット保持装置 １２ 駆動装置 １３ レール １４ 回転機構 １５ 蝶番 １６ 基板保持具 １７ 角度調整棒 １８ 移動機構 １９ 回転機構 ２０ ガルバノ・メータ ２１ 移動機構 ２２ 支持棒 ２３ ターゲット保持具 ２４ 加熱ヒータ ２５ 蒸発源 ２６ 保持台 ２７ レーザ発振器 ２８ レーザ光 ２９ 反射鏡 ３０ レンズ ３１ 移動機構 ３２ 導入窓 ３３ 仕切り板 ５１ パルス・レーザ発振器 ５２ レーザ光 ５３ 反射鏡 ５４ 集光レンズ ５５ 光透過窓 ５６ 真空槽 ５７ 排気装置 ５８ ターゲット ５９ 基板 ６０ プルーム ６１ 基板保持具
Claims (12)
- 【請求項１】レーザ光を真空槽内に設けたターゲットの
表面に照射して、前記ターゲットからの生成物を堆積さ
せる基板と前記ターゲットとの相対距離を薄膜形成中に
変化させることを特徴とするレーザ・アブレーションを
用いた薄膜形成法。 - 【請求項２】真空槽内で平行移動が可能なターゲット保
持装置上に設けた取り付け高さが異なる複数のターゲッ
トと、パルス・レーザ発振器と、焦点距離の異なるレン
ズを回転機構に取り付け、前記パルス・レーザ発振器か
ら出射したレーザ光を前記ターゲット表面に照射するた
めの集光光学装置と、前記ターゲットからの生成物を堆
積させる基板とから構成され、薄膜形成中に前記ターゲ
ットを平行移動させるとともに前記回転機構によりレン
ズを交換してレーザ光を照射することを特徴とするレー
ザ・アブレーション装置。 - 【請求項３】真空槽内で平行移動が可能なターゲット保
持装置上に設けた取り付け高さが異なる複数のターゲッ
トと、パルス・レーザ発振器と、前記パルス・レーザ発
振器から出射したレーザ光を前記ターゲット表面に照射
するための集光レンズが光軸方向に平行移動させる機構
に取り付けられた集光光学装置と、前記ターゲットから
の生成物を堆積させる基板とから構成され、薄膜形成中
に前記ターゲットを平行移動させるとともに集光レンズ
を光軸方向に移動させてレーザ光を照射することを特徴
とするレーザ・アブレーション装置。 - 【請求項４】真空槽内に設けた取り付け高さが異なる複
数のターゲットと、パルス・レーザ発振器と、前記パル
ス・レーザ発振器から出射したレーザ光を前記ターゲッ
ト表面に照射するための集光レンズが光軸方向に平行移
動させる機構に取り付けられた集光光学装置と、前記レ
ーザ光を走査させる光学装置と、前記ターゲットからの
生成物を堆積させる基板とから構成され、薄膜形成中に
集光レンズを光軸方向に移動させるとともに走査光学装
置によってレーザ光を移動させ取り付け高さが異なるタ
ーゲット表面に照射することを特徴とするレーザ・アブ
レーション装置。 - 【請求項５】真空槽内に設けた少なくとも一方が上下移
動可能であるターゲットとその保持装置および基板と基
板の保持装置と、パルス・レーザ発振器と、前記パルス
・レーザ発振器から出射したレーザ光を前記ターゲット
表面に照射するための集光光学装置とから構成され、薄
膜形成中にターゲットまたは基板を上下移動させること
を特徴とするレーザ・アブレーション装置。 - 【請求項６】真空槽内に設けたレーザ・アブレーション
用のターゲットおよび他の方法による薄膜形成物質の発
生源と、パルス・レーザ発振器と、前記パルス・レーザ
発振器から出射したレーザ光を前記ターゲット表面に照
射するための集光光学装置とから構成され、前記ターゲ
ットおよび前記薄膜形成物質の発生源からの生成物を基
板に堆積させることを特徴とするレーザ・アブレーショ
ン装置。 - 【請求項７】真空槽内に設けたターゲットおよび基板
と、薄膜形成用のパルス・レーザ発振器ならびに集光光
学装置と、基板照射用のレーザ発振器ならびに光学装置
とから構成され、前記薄膜形成用のパルス・レーザ発振
器から出射したレーザ光を前記集光光学装置によって前
記ターゲットに照射することで生成した物質を前記基板
上に堆積させると同時に、前記基板照射用のレーザ発振
器から出射したレーザ光を前記光学装置によって前記真
空槽に設けた導入窓に対する入射角が４０度以下で基板
に照射することを特徴とするレーザ・アブレーション装
置。 - 【請求項８】基板照射用の光学装置において、レンズが
光軸方向に平行移動することを特徴とする請求項７記載
のレーザ・アブレーション装置。 - 【請求項９】レンズは凸レンズであることを特徴とする
請求項８記載のレーザ・アブレーション装置。 - 【請求項１０】真空槽内に設けた基板とその保持角度が
可変である基板保持装置およびターゲットと、パルス・
レーザ発振器と、前記パルス・レーザ発振器から出射し
たレーザ光を前記ターゲット表面に照射するための集光
光学装置とから構成され、薄膜形成中に基板の保持角度
を変えることを特徴とするレーザ・アブレーション装
置。 - 【請求項１１】真空槽内に設けた複数のターゲットと、
前記ターゲット間の表面から突き出るように設けた仕切
り板と、基板と、パルス・レーザ発振器と、前記パルス
・レーザ発振器から出射したレーザ光を前記ターゲット
表面に照射するための集光光学装置とから構成され、前
記レーザ光が照射された前記複数のターゲットからの生
成物を基板上に堆積させることを特徴とするレーザ・ア
ブレーション装置。 - 【請求項１２】仕切り板の頂点とレーザ光の照射点のな
す角度はターゲット表面の法線に対して３０度以上であ
ることを特徴とする請求項１０記載のレーザ・アブレー
ション装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6286597A JPH08144051A (ja) | 1994-11-21 | 1994-11-21 | レーザ・アブレーションを用いた薄膜形成法およびレーザ・アブレーション装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6286597A JPH08144051A (ja) | 1994-11-21 | 1994-11-21 | レーザ・アブレーションを用いた薄膜形成法およびレーザ・アブレーション装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08144051A true JPH08144051A (ja) | 1996-06-04 |
Family
ID=17706481
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6286597A Pending JPH08144051A (ja) | 1994-11-21 | 1994-11-21 | レーザ・アブレーションを用いた薄膜形成法およびレーザ・アブレーション装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08144051A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20020057248A (ko) * | 2000-12-30 | 2002-07-11 | 현대엘씨디주식회사 | 유기전계발광 액정표시장치의 제조방법 |
| KR20020057040A (ko) * | 2000-12-30 | 2002-07-11 | 현대엘씨디주식회사 | 유기전계발광 디스플레이의 제조방법 |
| WO2002063063A1 (fr) * | 2001-02-08 | 2002-08-15 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Procede filmogene et dispositif filmogene |
| KR100758694B1 (ko) * | 2006-05-24 | 2007-09-13 | 세메스 주식회사 | 유기발광소자 박막 제작을 위한 선형증발원 |
| JP2010037615A (ja) * | 2008-08-06 | 2010-02-18 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 薄膜の製造方法および薄膜製造装置 |
| CN108165934A (zh) * | 2018-01-19 | 2018-06-15 | 武汉华美晨曦光电有限责任公司 | 一种蒸镀设备 |
| CN110592541A (zh) * | 2019-10-22 | 2019-12-20 | 武汉奥亿特科技有限公司 | 一种大面积均匀的脉冲激光溅射镀膜装置 |
| CN110592547A (zh) * | 2019-10-22 | 2019-12-20 | 武汉奥亿特科技有限公司 | 一种方向性可控的磁控溅射镀膜装置 |
-
1994
- 1994-11-21 JP JP6286597A patent/JPH08144051A/ja active Pending
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20020057248A (ko) * | 2000-12-30 | 2002-07-11 | 현대엘씨디주식회사 | 유기전계발광 액정표시장치의 제조방법 |
| KR20020057040A (ko) * | 2000-12-30 | 2002-07-11 | 현대엘씨디주식회사 | 유기전계발광 디스플레이의 제조방법 |
| WO2002063063A1 (fr) * | 2001-02-08 | 2002-08-15 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Procede filmogene et dispositif filmogene |
| KR100819719B1 (ko) * | 2001-02-08 | 2008-04-07 | 스미토모덴키고교가부시키가이샤 | 성막 방법 및 성막 장치 |
| KR100758694B1 (ko) * | 2006-05-24 | 2007-09-13 | 세메스 주식회사 | 유기발광소자 박막 제작을 위한 선형증발원 |
| JP2010037615A (ja) * | 2008-08-06 | 2010-02-18 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 薄膜の製造方法および薄膜製造装置 |
| CN108165934A (zh) * | 2018-01-19 | 2018-06-15 | 武汉华美晨曦光电有限责任公司 | 一种蒸镀设备 |
| CN108165934B (zh) * | 2018-01-19 | 2020-06-16 | 武汉华美晨曦光电有限责任公司 | 一种蒸镀设备 |
| CN110592541A (zh) * | 2019-10-22 | 2019-12-20 | 武汉奥亿特科技有限公司 | 一种大面积均匀的脉冲激光溅射镀膜装置 |
| CN110592547A (zh) * | 2019-10-22 | 2019-12-20 | 武汉奥亿特科技有限公司 | 一种方向性可控的磁控溅射镀膜装置 |
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