JPS63176462A - レ−ザ蒸着装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、レーザを利用してセラミック等を基板に蒸
着させるレーザ蒸着装置に関し、特に真空チャンバー内
に収容されている光学系の蒸発物質による汚染問題の解
決に関するものである。

〔従来の技術〕

第２図は、例えば特開昭５６−１１６３７３号公報に示
された従来のレーザ蒸着装置を示す概略構成図である。

同図において、１は図示しないレーザ発振器から放射さ
れる平行なレーザ光であって、このレーザ光１は平面鏡
２によって水平方向に光路変換された後、集光レンズ３
および透過窓４を介して真空チャンバー５内に導入され
る。

このようにして、真空チャンバー５内に導入されレーザ
光は、平面鏡６により再び光路変換された後に、リング
状に形成された被照射物７の外周面に対して、その接線
方向に照射される。従って、集光レンズ３は、被照射物
７における照射点付近において焦点が結ばれるように、
その焦点距離および配置位置が選定されている。また、
リング状の被照射物７は、その中心部分を軸として任意
の速度で回転し、更に中心軸方向に被照射物７の厚みだ
け揺動する構造とすることによって、外周面全域にレー
ザ光ｌの一様な照射を受けるようになっている。

このように構成されたレーザ蒸着装置は、図示しないレ
ーザ光源から発射されるレーザ光１が、平面鏡−２にお
いて水平方向に光路変換されると、この部分に位置する
集光レンズ３によって集光される。そして、この集光さ
れたレーザ光は、透過窓４を介して真空チャンバー５内
に導入されることにより、その内部に位置する平面鏡６
によって再び光路変換されて、被照射物７の外周面に照
射される。ここで、被照射物７の外周面に収束されて高
エネルギーとなったレーザ光１が照射されると、この照
射領域が蒸発してこの蒸発粒子が基板８の方向へ飛び出
し、基板８上に蒸着して堆積する。また、被照射物７が
極めて熱剥れの生じやすい材料である場合には、被照射
物７の外周部近傍に予熱ヒータ１０を設け、この予熱ヒ
ータ１０によって被照射物７の予熱を行うことにより、
被照射物７の破損を防ぐように構成されている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

従来のレーザ蒸着装置は以上のように構成されているの
で、被照射物７から蒸発する蒸発粒子の一部が、透過窓
４および反射鏡６等の光学部品に付着することになる。

この結果、レーザ光が吸収あるいは散乱されて、被照射
物７に照射されるレーザ光の強度が低下し、これに伴っ
て蒸着条件が変化することから、安定した蒸着作業が行
えなくなる問題点を有している。

この発明は、上記のような問題点を解消するためになさ
れたもので、被照射物に照射されるレーザ光の強度を一
定に保って、常に安定した蒸着が行えるレーザ蒸着装置
を得ることを目的とするものである。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明に係るレーザ蒸着装置は、真空チャンバー内に
導かれたレーザ光の強度を必要に応じて検出し、このレ
ーザ光の強度が常に一定となるように制御するものであ
る。

〔作用〕

この発明におけるレーザ蒸着装置は、真空チャンバ内に
導かれたレーザ光の強度を一定値に制御するものである
ことから、光学系に蒸発粒子の一部が付着しても、被照
射物に照射されるレーザ光の強度を一定値に保持するよ
うに、入射レーザ光の強度をフィードバック制御するこ
とから、常に適性な蒸着条件が維持されて安定な蒸着膜
が得られることになる。

〔発明の実施例〕

以下、この発明の一実施例を図について説明する。第１
図において、１１はレーザ検出センサであって、真空チ
ャンバ５に設けられている透過窓４の下側内壁部分に固
定されている。そして、この場合における平面鏡６とレ
ーザ検出センサ１１との間の距離は、平面鏡６と被照射
物７との間の距離よりも十分に短く設定することによっ
て、レーザ光１がレーザ検出センサ１１に収束されるこ
とによる高エネルギー化に伴って、このレーザ検出セン
サ１１を破損するのを防止している。１２は平面鏡６を
回動させる平面鏡駆動機構であって、透過窓４を介して
供給されるレーザ光ｌを被照射物７とレーザ検出センサ
１１に反射供給するものであって、通常時はレーザ光１
を被照射物７に向かうように反射させており、必要によ
りレーザ検出センサ１１に向けて反射するように回動制
御させる。１３は平面鏡駆動機構を制御する駆動制御器
、１４は制御装置であって、例えば作業が終了する毎の
３０分から１時間毎に、駆動制御器１３に制御信号を所
定時間供給することにより、平面鏡駆動機構１２゛によ
り平面鏡６を回動させてレーザ光１をレーザ検出センサ
１１に向けて反射させて、このレーザ光ｌの強度を測定
する測定制御を実行する。また、この制御装置１４はレ
ーザ検出センサ１１の出力に応じたレーザ発振器制御信
号１５を発生して図示しないレーザ発振器に供給するこ
とにより、フィードバック制御によって平面鏡６から反
射されるレーザ光の強度を一定に制御する制御を実行す
る。

このように構成されたレーザ蒸着装置において、通常時
における平面鏡６は第１図に示す状態に位置しており、
透過窓４を介して真空チャンバー５の内部に進入するレ
ーザ光は、平面鏡６により反射されて被照射物７の表面
に供給される。このよウニして、集光レンズ３によって
集光されたレーザ光１が被照射物７の表面における微少
範囲に集中して供給されることになる。そして、被照射
物７の表面には、集光により高エネルギーとなったレー
ザ光が照射されることから、この部分における被照射物
が蒸発し、この蒸発粒子が基板８の表面に付着堆積する
ことにより蒸着が行われることになる。

そして、このような蒸着作業を続けると、被照射物７か
ら蒸発する蒸発粒子が透過窓４および平面鏡６に付着し
て堆積することから、この付着堆積物によってレーザ光
１が吸収および散乱されることになる。この結果、被照
射物７に照射されるレーザ光１のエネルギーが低下する
ことから、被照射物を十分に蒸発させることが出来なく
なって、蒸着膜の特性が劣化することになる。

ここで、制御装置１４は蒸着作業が終了する毎に、レー
ザ光測定モードを実行する。このレーザ光測定モードに
おいては、制御装置１４が駆動制御器１３に制御信号を
一定時間供給することにより、平面鏡駆動機構１２を駆
動させて平面鏡６をレーザ検出センサ１１側に回動させ
る。すると、透過窓４を介して進入するレーザ光１は、
平面鏡６に反射されてレーザ検出センサ１１に点線で示
すように向かうことになり、レーザ検出センサ１１は、
十分に集光される前の低エネルギー状態のレーザ光を受
光して、受光エネルギーに対応したレベルの検出信号を
出力する。従って、このレーザ検出センサ１１から出力
される検出信号は、被照射物７に照射されるレーザ光の
エネルギーに対応したものとなることから、この検出信
号の値が一定となるようにレーザ光の発振出力を制御す
れば良いことになる。そして、この検出信号は制御装置
１４において基準値と比較され、その差値がレーザ発振
出力制御信号１５として、図示しないレーザ発振器に供
給される。この結果、レーザ発振器はその発振出力がレ
ーザ検出センサ１１の出力に応じてフィードバック制御
されることから、被照射体７に照射されるレーザ光１の
強度は常に一定に保たれることになり、これに伴って光
学系に付着する蒸着物の影響を無くすことが出来る。

なお、上記実施例においては、真空チャンバー内の光学
系を通過したレーザ光の強度を測定するレーザ光強度測
定手段として、平面鏡を回動させてその反射レーザ光を
レーザ検出センサに供給する場合について説明したが、
光学系を通過したレーザ光の強度を必要により検出する
ことができる構成であれば、いかなる構成であっても良
いことは言うまでも無い。また、上記実施例においては
、各蒸着作業が終了する３０分から１時間毎にオフライ
ンによってレーザ光の強度を測定した場合について説明
したが、平面鏡駆動機構を高速で制御するとともに、レ
ーザ光をパルス制御することによって、測定時間間隔を
更に短くすることにより、被照射物に対するレーザ光の
照射強度を更に高精度に一定化することが可能になる。

更に、上記実施例においては、レーザ発振器の発振出力
を制御した場合についてのみ説明したが、レーザ光の光
路に挿入されている減衰器の減衰量を制御することによ
って真空チャンバーに入射するレーザ光の強度を制御し
ても良い。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明によるレーザ蒸着装置によれば
、真空チャンバー内の光学系を通過したレーザ光の強度
を必要に応じて測定し、この測定値が予め定められた値
に保たれるように制御するものであるために蒸着作業が
安定になり、これに伴って安定した特性の蒸着膜が得ら
れる優れた効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明によるレーザ蒸着装置の一実施例を示
し概略構成図、第２図は従来のレーザ蒸着装置を示す概
略構成図である。 ｌはレーザ光、２，６は平面鏡、３は集光レンズ、４は
透過窓、５は真空チャンバー、７は被照射体、８は基板
、１０は予熱ヒータ、１１はレーザ検出センサ、１２は
平面鏡駆動機構、１３は駆動制御器、１４は制御装置。 なお、図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。 才１図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）真空チャンバーと、この真空チャンバー内に設置
   された被照射物と、前記真空チャンバー内でかつ前記被
   照射物のレーザ光照射領域から放射される前記被照射物
   の蒸着粒子が蒸着される位置に配置された基板と、レー
   ザ発振器から放射されるレーザ光を収束して前記真空チ
   ャンバーの一部に設けられた透過窓を介してその内部に
   入射させる光学系と、前記真空チャンバー内に配置され
   て前記透過窓を介し入射するレーザ光を前記被照射物に
   導く光学系とを備えたレーザ蒸着装置において、前記真
   空チャンバー内に配置された光学系を通過したレーザ光
   の強度を必要により検出するレーザ光強度測定手段と、
   このレーザ光強度測定手段の出力が予め定められた値に
   一定化されるように入射レーザ光の強度を制御する手段
   とを備えたことを特徴とするレーザ蒸着装置。
2. （２）真空チャンバー内に配置された光学系を通過した
   レーザ光の強度を必要により検出するレーザ光強度測定
   手段は、真空チャンバーの一部に設けられた透過窓を介
   して供給されるレーザ光を被照射物に導く平面鏡と、真
   空チャンバー内に設けられたレーザ光検出センサと、前
   記平面鏡を回動させてレーザ光を前記被照射物とレーザ
   光検出センサに選択供給するように回動させる平面鏡駆
   動機構とによって構成されることを特徴とする特許請求
   の範囲第１項記載のレーザ蒸着装置。
3. （３）平面鏡駆動機構は、蒸着工程の終了毎に必要に応
   じて駆動されてレーザ光の強度を検出することを特徴と
   する特許請求の範囲第２項記載のレーザ蒸着装置。