JPH01319673A - レーザビームスパッタ法 - Google Patents
レーザビームスパッタ法Info
- Publication number
- JPH01319673A JPH01319673A JP15311888A JP15311888A JPH01319673A JP H01319673 A JPH01319673 A JP H01319673A JP 15311888 A JP15311888 A JP 15311888A JP 15311888 A JP15311888 A JP 15311888A JP H01319673 A JPH01319673 A JP H01319673A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- target
- laser beam
- cylindrical lens
- sputtering method
- film formation
- 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
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- 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
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Toxicology (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Physical Vapour Deposition (AREA)
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。
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）
本発明のレーザビートスパッタ法は、２成分以−１−か
らなる物質をｌ／−ザスバッタする方法の改良に関する
ものであり、例えば酸化物超伝導膜を得るのに使用され
るものである。
らなる物質をｌ／−ザスバッタする方法の改良に関する
ものであり、例えば酸化物超伝導膜を得るのに使用され
るものである。
（従来の技術）
薄膜の成膜方法としては従来から、マグネトロンスパッ
タリング法、蒸着法、イオンビームスパッタ法、１／−
ザスパッタ法などが知られている。
タリング法、蒸着法、イオンビームスパッタ法、１／−
ザスパッタ法などが知られている。
この中でレーザスパンク法は成膜速度が大きいことに特
徴がある。
徴がある。
しかし、Ｉ／−ザスパッタ法ではレーザエネルキ−が大
きいため、通常の固定ターケラトを用いたのでは、レー
ザを数ショットするだけでターゲットが変質したり、割
れたりして使用不能になる。
きいため、通常の固定ターケラトを用いたのでは、レー
ザを数ショットするだけでターゲットが変質したり、割
れたりして使用不能になる。
そこで近年は多丑に成膜するときは回転ターゲフトが用
いられている。
いられている。
（発明が解決しようとする課題）
回転ターゲットを使用することによりターゲットの寿命
が大幅に延びたが、一方においては、広い領域で化学量
論比が均一で且つ成膜の進行と共に組成がずれないよう
にすることか不可能となった。このため回転ターゲット
を使用すると、線材等のテープ状体への応用、或は３イ
ンチ、５インチウェーハー等への成膜が困難であり、工
業化への妨げとなっていた。
が大幅に延びたが、一方においては、広い領域で化学量
論比が均一で且つ成膜の進行と共に組成がずれないよう
にすることか不可能となった。このため回転ターゲット
を使用すると、線材等のテープ状体への応用、或は３イ
ンチ、５インチウェーハー等への成膜が困難であり、工
業化への妨げとなっていた。
これらの聞届を解決する方法として、ターゲットとそれ
と対向する基板との間の距離を大きくしたり、レーザの
パワーを下げたりすることが考えられるか、これでは成
膜速度が大幅に低下し、また真空チャンバーが大型化し
てしまい、工業化への現実的な解決策とはならなかった
。
と対向する基板との間の距離を大きくしたり、レーザの
パワーを下げたりすることが考えられるか、これでは成
膜速度が大幅に低下し、また真空チャンバーが大型化し
てしまい、工業化への現実的な解決策とはならなかった
。
（発明の目的）
本発明の目的は円柱形のターゲットを回転させると共に
、レーザビームをシリンドリカル−レンズによってター
ゲットの寸法に合わせて、楕円形成は長方形に整形して
ターゲットの周面に照射させて、点蒸発から面蒸発又は
線蒸発にかえることによって、広い領域にわたって化学
量論比が均一で且つ成膜中に時間的に組成ずれがおきず
、またり〜ゲットが長もちするレーザビームスパッタ法
を提供することにある。
、レーザビームをシリンドリカル−レンズによってター
ゲットの寸法に合わせて、楕円形成は長方形に整形して
ターゲットの周面に照射させて、点蒸発から面蒸発又は
線蒸発にかえることによって、広い領域にわたって化学
量論比が均一で且つ成膜中に時間的に組成ずれがおきず
、またり〜ゲットが長もちするレーザビームスパッタ法
を提供することにある。
（問題点を解決するだめの手段）
本発明のレーザビートスパッタ法は第１図のように、回
転する円柱形のターゲ・ント１の周面２にレーザビー１
・３を照射してターゲットｌからターケンｌ−原子４を
飛散させ、同原了４をターゲット１と対向して配置した
基板５に析出させるようにしたｌ／−ザビームスバッタ
法において、第２図Ａ部分のように断面円形の１７−ザ
ビーム３をシリンドリカル・レンズ６によって第２図Ｂ
部分のように断面楕円形に整形して、円柱形のターゲ・
ント１の周面２に照射するようにしたものである。
転する円柱形のターゲ・ント１の周面２にレーザビー１
・３を照射してターゲットｌからターケンｌ−原子４を
飛散させ、同原了４をターゲット１と対向して配置した
基板５に析出させるようにしたｌ／−ザビームスバッタ
法において、第２図Ａ部分のように断面円形の１７−ザ
ビーム３をシリンドリカル・レンズ６によって第２図Ｂ
部分のように断面楕円形に整形して、円柱形のターゲ・
ント１の周面２に照射するようにしたものである。
（発明の作用）
第１図、第２図は本発明のレーザビームスパッタ法の説
明図である。第１図において、ビーム源７からのレーザ
ビーム３がビームレンズ８を通して導入窓９からチャン
バー１０内に導入され、回転するディスク状のターゲッ
ト１の周面２に照射されると、同し−ザビーム３かター
ゲット１に吸収されてターゲット原子４が飛散し、基板
５に析出する。本発明ではこのとき、第２図のように断
面円形であるレーザビーム３がシリンドリカル・レンズ
５により断面楕円形に整形されてターゲット１の周面２
に照射されるため、レーザビーム３とターゲット１との
相互作用面積が増加し、ターゲット原子４（多成分物質
）が効率良く基板５に析出される。
明図である。第１図において、ビーム源７からのレーザ
ビーム３がビームレンズ８を通して導入窓９からチャン
バー１０内に導入され、回転するディスク状のターゲッ
ト１の周面２に照射されると、同し−ザビーム３かター
ゲット１に吸収されてターゲット原子４が飛散し、基板
５に析出する。本発明ではこのとき、第２図のように断
面円形であるレーザビーム３がシリンドリカル・レンズ
５により断面楕円形に整形されてターゲット１の周面２
に照射されるため、レーザビーム３とターゲット１との
相互作用面積が増加し、ターゲット原子４（多成分物質
）が効率良く基板５に析出される。
このときターゲットｌの周面２はターゲット原子４が飛
散することにより第３図のように凹凸になったり、変質
したりするので、本発明では回転中のターゲラ）１にｌ
／−ザビーム３を照射させると同時に、第２図のように
同ターゲット１の反対側にバイト等の切削工具ａを当て
るなどして、その凹凸１１や変質層１２を除去して、タ
ーゲットｌの周面２を第４図のようにほぼ平滑にするの
が望ましい。
散することにより第３図のように凹凸になったり、変質
したりするので、本発明では回転中のターゲラ）１にｌ
／−ザビーム３を照射させると同時に、第２図のように
同ターゲット１の反対側にバイト等の切削工具ａを当て
るなどして、その凹凸１１や変質層１２を除去して、タ
ーゲットｌの周面２を第４図のようにほぼ平滑にするの
が望ましい。
（実施例）
本発明の１７−ザビームスバツタ法の−・例を図面に基
づいて説明する。第１図はレーザビートスパッタ法のＭ
略説明ＩＡである。同図ではチャンバー１０内を真空に
するための排気系は省略されている。
づいて説明する。第１図はレーザビートスパッタ法のＭ
略説明ＩＡである。同図ではチャンバー１０内を真空に
するための排気系は省略されている。
第１図において１０は真空チャンバー、１は同チャンバ
ー内に設置されたターゲット、３はターゲット１と対向
して設置された基板である。
ー内に設置されたターゲット、３はターゲット１と対向
して設置された基板である。
ターケラ［１はディスク状であり、中心が回転軸に固定
されて任意のスピードで回転されるようにしである。
されて任意のスピードで回転されるようにしである。
基板５はホルダー１３に支持され、同ホルダー１３を必
要に応じてにＦ動又は回転することにより上ド動又は回
転できるようにしである。また、基板５はホールター１
３に内蔵され、必要温度に加熱される。
要に応じてにＦ動又は回転することにより上ド動又は回
転できるようにしである。また、基板５はホールター１
３に内蔵され、必要温度に加熱される。
第２図の６はシリンドリカル・レンズであり、これは断
面円形のビーム３（第２図Ａ部分）を断面楕円形（第２
図Ｂ部分）にして、ターゲット１の周面２に照射するも
のである。
面円形のビーム３（第２図Ａ部分）を断面楕円形（第２
図Ｂ部分）にして、ターゲット１の周面２に照射するも
のである。
次に本発明の具体的実施例を示す。第１図の設備を使用
して、次のような条件で酸化物超電導体（Ｙ＋ Ｂａ２
Ｃｕ：＋Ｏｘ ）の成膜を行った。
して、次のような条件で酸化物超電導体（Ｙ＋ Ｂａ２
Ｃｕ：＋Ｏｘ ）の成膜を行った。
チャンバー１０内を１０２ｔｏｒｒとし、ターゲット１
としてＹ：Ｂａ ：Ｃ，＝１・２：３（モル比）で混
合焼成した３０φ×［２ｏのディスクを用い、このター
ゲット１を６ Ｏｒ、ｐ、ｍで回転させた。
としてＹ：Ｂａ ：Ｃ，＝１・２：３（モル比）で混
合焼成した３０φ×［２ｏのディスクを用い、このター
ゲット１を６ Ｏｒ、ｐ、ｍで回転させた。
基板５としてＭ、０単結晶（１００）を用い、それを
ターゲｙ ｌ−１の上方４０ｍｍの位置に設は七つブロ
ックヒータにより６００°Ｃに加熱した。
ターゲｙ ｌ−１の上方４０ｍｍの位置に設は七つブロ
ックヒータにより６００°Ｃに加熱した。
ビーム源７としてＣ０２ｌ／−ザ（ＣＷｌ、２ Ｋ
讐）を用い、それから発生する１５φの断面円形のレー
ザビーム３を、ｆ＝１５１１のシリンドリカル・レンズ
６により長袖１５ｍｍ、短軸１ｍｍの断面楕円形に整形
して、ターゲラ）ｌに水平方向に１回転分の昨間だけ照
射した。
讐）を用い、それから発生する１５φの断面円形のレー
ザビーム３を、ｆ＝１５１１のシリンドリカル・レンズ
６により長袖１５ｍｍ、短軸１ｍｍの断面楕円形に整形
して、ターゲラ）ｌに水平方向に１回転分の昨間だけ照
射した。
この場合、ターゲフト１を図丞されていない上下機構に
より−１−下動させて、レーザビーム３が常にターゲッ
トｌの周面２に当たるようにした。
より−１−下動させて、レーザビーム３が常にターゲッ
トｌの周面２に当たるようにした。
前記実施例との比較のため、同実施例のビーム３と同じ
ビームを用い、同ビーム３をｆ＝１５１１の通常のレン
ズにより、１ｍｍφのスポットに同じエネルギー密度に
なるようにレーザパワーを調整して照射した。
ビームを用い、同ビーム３をｆ＝１５１１の通常のレン
ズにより、１ｍｍφのスポットに同じエネルギー密度に
なるようにレーザパワーを調整して照射した。
前記実施例及び比較例において、第５図のようにターゲ
ット１の真１−に基板５ａを置き、ターゲフト１の中心
から２０ｍｍと４０ｍｍの位置にも基板５ｂ、５Ｃを置
いて、夫々の基板５ａ、５ｂ、５Ｃへ成膜し、それらの
各膜の組成の均一性をＩ ＣＰ （ｉｎｄｕｃｔｉｖｅ
ｌｙ ｃｏｕｐｌｅｄ ｐｌａｓｍａ）分析法により調
べた。
ット１の真１−に基板５ａを置き、ターゲフト１の中心
から２０ｍｍと４０ｍｍの位置にも基板５ｂ、５Ｃを置
いて、夫々の基板５ａ、５ｂ、５Ｃへ成膜し、それらの
各膜の組成の均一性をＩ ＣＰ （ｉｎｄｕｃｔｉｖｅ
ｌｙ ｃｏｕｐｌｅｄ ｐｌａｓｍａ）分析法により調
べた。
次に、ターゲット】を交換せずに同様の実験を繰り返し
て、成膜進度と共に膜組成のずれを調べた。
て、成膜進度と共に膜組成のずれを調べた。
」−記実施例と比較例の結果を表１に示す。結果はＹを
１としだモル比で表わす。
１としだモル比で表わす。
上記実施例により臨界温度ＴＣ＝８２ｋ、臨界型Ｖｆｉ
Ｊｃ ＝ ４Ｘ １０’ Ａ／ｃｍ２（ａ ｔ ７７Ｋ
） 、組成Ｙｌ ： Ｂａ ： Ｃｕ ＝ １ ：
２．０ ： ３．１の酸化物超電導膜を作成するこ
とができた。
Ｊｃ ＝ ４Ｘ １０’ Ａ／ｃｍ２（ａ ｔ ７７Ｋ
） 、組成Ｙｌ ： Ｂａ ： Ｃｕ ＝ １ ：
２．０ ： ３．１の酸化物超電導膜を作成するこ
とができた。
なお、レーザのエネルギー密度を変えても、ターゲラ）
・１の組成を調整すれば同様な効果が得られることもわ
かった。
・１の組成を調整すれば同様な効果が得られることもわ
かった。
表１
（発明の効果）
本発明のレーザビームスパッタ法によれば、表１から明
らかなように、ターゲットの１回転１］も５０回転［１
も従来例に比してバラツキが少ない。
らかなように、ターゲットの１回転１］も５０回転［１
も従来例に比してバラツキが少ない。
従って広い領域に化学量論比が均一・で目−つ成膜中に
時間的に組成ずれをおこさない成膜を行なうことができ
る。
時間的に組成ずれをおこさない成膜を行なうことができ
る。
また、本発明によればターゲットｌの寿命も長くなる。
第１図は本発明のレーザビームスパッタ法の概略説明図
、第２図は同法におけるレーザビームのデフォーカスの
説明図、第３図はターゲットの周面の凹凸及び変質状態
を示す説明図、第４図はターゲットの凹凸及び変質部を
除去した状態の説明図、第５図は本発明の詳細な説明図
である。 １はターゲット ２は周面 ３はＩ／−ザビーム ４はターゲット原子 ５は基板 ６はシリンドリカル・レンズ
、第２図は同法におけるレーザビームのデフォーカスの
説明図、第３図はターゲットの周面の凹凸及び変質状態
を示す説明図、第４図はターゲットの凹凸及び変質部を
除去した状態の説明図、第５図は本発明の詳細な説明図
である。 １はターゲット ２は周面 ３はＩ／−ザビーム ４はターゲット原子 ５は基板 ６はシリンドリカル・レンズ
Claims (1)
- 回転するターゲット１の周面２にレーザビーム３を照射
してターゲット１からターゲット原子４を飛散させ、同
原子４をターゲット１と対向して配置された基板５に析
出させるようにしたレーザビームスパッタ法において、
レーザビーム３をシリンドリカル・レンズ６によって楕
円断面或は長方断面に整形集束してターゲット１の周面
２に照射させるようにしたことを特徴とするレーザビー
ムスパッタ法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15311888A JPH01319673A (ja) | 1988-06-21 | 1988-06-21 | レーザビームスパッタ法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15311888A JPH01319673A (ja) | 1988-06-21 | 1988-06-21 | レーザビームスパッタ法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01319673A true JPH01319673A (ja) | 1989-12-25 |
Family
ID=15555366
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15311888A Pending JPH01319673A (ja) | 1988-06-21 | 1988-06-21 | レーザビームスパッタ法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01319673A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5405659A (en) * | 1993-03-05 | 1995-04-11 | University Of Puerto Rico | Method and apparatus for removing material from a target by use of a ring-shaped elliptical laser beam and depositing the material onto a substrate |
| EP2159300A1 (en) * | 2008-08-25 | 2010-03-03 | Solmates B.V. | Method for depositing a material |
-
1988
- 1988-06-21 JP JP15311888A patent/JPH01319673A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5405659A (en) * | 1993-03-05 | 1995-04-11 | University Of Puerto Rico | Method and apparatus for removing material from a target by use of a ring-shaped elliptical laser beam and depositing the material onto a substrate |
| US5557471A (en) * | 1993-03-05 | 1996-09-17 | University Of Puerto Rico | Lens for depositing target material on a substrate |
| EP2159300A1 (en) * | 2008-08-25 | 2010-03-03 | Solmates B.V. | Method for depositing a material |
| WO2010023174A1 (en) * | 2008-08-25 | 2010-03-04 | Solmates B.V. | Method for depositing a material |
| JP2012500901A (ja) * | 2008-08-25 | 2012-01-12 | ソルマテス・ベスローテン・フェンノートシャップ | 材料を蒸着する方法 |
| KR101307592B1 (ko) * | 2008-08-25 | 2013-09-12 | 솔마이츠 비.브이. | 재료를 증착하기 위한 방법 |
| US9074282B2 (en) | 2008-08-25 | 2015-07-07 | Solmates B.V. | Method for depositing a material |
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