JPH03199370A - パルスビーム蒸着装置 - Google Patents
パルスビーム蒸着装置Info
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- JPH03199370A JPH03199370A JP33674089A JP33674089A JPH03199370A JP H03199370 A JPH03199370 A JP H03199370A JP 33674089 A JP33674089 A JP 33674089A JP 33674089 A JP33674089 A JP 33674089A JP H03199370 A JPH03199370 A JP H03199370A
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Landscapes
- 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〉
本発明は、各種材料の薄膜形成に用いられるパルスビー
ム蒸着装置に関するものである。
ム蒸着装置に関するものである。
〈従来の技術〉
従来、金属や化合物の薄膜形成方法としては、真空蒸着
法やスパッタリング法等の物理蒸着法（ＰＶＤ法）と化
学蒸着法（ＣＶＤ法）が多く用いられている。特に、低
温で薄膜を形成する技術として、スパッタリングを中心
としたＰＶＤ技術が多用されている。
法やスパッタリング法等の物理蒸着法（ＰＶＤ法）と化
学蒸着法（ＣＶＤ法）が多く用いられている。特に、低
温で薄膜を形成する技術として、スパッタリングを中心
としたＰＶＤ技術が多用されている。
近年、誘電体薄膜、光学薄膜や超電導薄膜などの開発が
さかんに行われているが、これら薄膜の特性はバルクの
特性に比較して、かなり劣っている。その原因としては
、結晶性が悪く、組成制御が難しいことなどがあげられ
る。特性向上や実用化に向けて特に単結晶に近いより結
晶性の優れた薄膜が望まれている。
さかんに行われているが、これら薄膜の特性はバルクの
特性に比較して、かなり劣っている。その原因としては
、結晶性が悪く、組成制御が難しいことなどがあげられ
る。特性向上や実用化に向けて特に単結晶に近いより結
晶性の優れた薄膜が望まれている。
〈発明が解決しようとする問題点〉
する方法が一般的であるが、基板材料と薄膜材料の反応
が問題になることが多い。
が問題になることが多い。
そこで、低温で薄膜を形成する方法として、スパッタリ
ング法を中心としたＰＶＤ法が蒸着粒子の運動エネルギ
ーが高く、膜質が優れていることから多用されている。
ング法を中心としたＰＶＤ法が蒸着粒子の運動エネルギ
ーが高く、膜質が優れていることから多用されている。
しかし、蒸着粒子の速度には分布があり、低速の粒子で
の膜形成では結晶性が悪く、一方、高速の粒子は、形成
された結晶を乱したり欠陥を発生させるなど問題がある
。
の膜形成では結晶性が悪く、一方、高速の粒子は、形成
された結晶を乱したり欠陥を発生させるなど問題がある
。
〈問題点の解決に係わる着眼点、知見〉この発明は、低
速粒子はマイグレーションが少なく、また、反応性に劣
るなどのため結晶性が悪く、一方、高速粒子は、基板に
衝突することで形成した結晶を乱すことから、これら低
速粒子及び高速粒子を除き、蒸着粒子の速度を制御する
ことにより、結晶性の良い薄膜の形成を可能としようと
するものである。
速粒子はマイグレーションが少なく、また、反応性に劣
るなどのため結晶性が悪く、一方、高速粒子は、基板に
衝突することで形成した結晶を乱すことから、これら低
速粒子及び高速粒子を除き、蒸着粒子の速度を制御する
ことにより、結晶性の良い薄膜の形成を可能としようと
するものである。
〈問題を解決するための手段〉
この発明は、蒸着用原料と基板との間にスリットをもっ
たチョッパーと、チョッパーを回転させる装置と、スリ
ット、基板、蒸着用粒子の発生部が一直線に並ぶ位置に
くる時刻の所定時間前に蒸着粒子発生用のパルス状エネ
ルギーを発生させる装置、及び蒸着用原料を含んでいる
。
たチョッパーと、チョッパーを回転させる装置と、スリ
ット、基板、蒸着用粒子の発生部が一直線に並ぶ位置に
くる時刻の所定時間前に蒸着粒子発生用のパルス状エネ
ルギーを発生させる装置、及び蒸着用原料を含んでいる
。
く作用〉
スリット、基板、蒸着粒子の発生部が一直線上に並ぶ時
刻の所定時間前に、パルス状のエネルギーを蒸着用原料
に与え、蒸着粒子を発生させる。
刻の所定時間前に、パルス状のエネルギーを蒸着用原料
に与え、蒸着粒子を発生させる。
所定時間内にスリットへ到達した粒子、即ち、所定の速
度範囲内にある粒子のみがスリットを通って基板へ到達
し、薄膜を形成する。また、チョッパーの回転速度、蒸
着用原料とチョッパーとの距離、及び、基板、スリット
、蒸着用材料の粒子発生部が一直線になる時刻とパルス
発生時刻の間隔のうち少なくとも一つの要因を変えるこ
とで、粒子の速度を制御できる。また、それらの要因に
加えスリット幅を変えることで粒子の速度分布の範囲を
制御し、低速粒子と高速粒子を除いた蒸着ができる。
度範囲内にある粒子のみがスリットを通って基板へ到達
し、薄膜を形成する。また、チョッパーの回転速度、蒸
着用原料とチョッパーとの距離、及び、基板、スリット
、蒸着用材料の粒子発生部が一直線になる時刻とパルス
発生時刻の間隔のうち少なくとも一つの要因を変えるこ
とで、粒子の速度を制御できる。また、それらの要因に
加えスリット幅を変えることで粒子の速度分布の範囲を
制御し、低速粒子と高速粒子を除いた蒸着ができる。
〈実施例〉
第１図はこの発明に係わる装置の一実施例を示す原理図
である。
である。
１は蒸着粒子を発生させるパルスビーム源、例Ｎｄ−Ｙ
ＡＧパルスレーザ−１２は１のパルスレーザ−があたり
蒸着粒子を発生させる原料、例えばＡ１、Ｆｅ等の金属
やＡ１２０３ 、Ｆｅ３０４等の化合物をターゲットに
加工したもので、安定して発生させるために回転を行う
ことが望ましい。
ＡＧパルスレーザ−１２は１のパルスレーザ−があたり
蒸着粒子を発生させる原料、例えばＡ１、Ｆｅ等の金属
やＡ１２０３ 、Ｆｅ３０４等の化合物をターゲットに
加工したもので、安定して発生させるために回転を行う
ことが望ましい。
３は円盤状のチョッパーで、３ａは蒸着粒子が通過する
蒸着用スリット、３ｂはレーザーのパルスを発生させる
基準時刻を決めるための位置設定用スリット、４ａ、４
ｂは位置設定用スリットが通過したことを検出するため
の各々、発光素子（発光ダイオード：ＬＥＤ、レーザー
ダイオード：ＬＤ）と受光素子（フォトダイオード：Ｐ
Ｄ）である。これらチョッパー上のスリットは１組に限
らス、チョッパーのバランスを取る場合やパルスビーム
源を含んだ蒸着粒子発生源を複数個設ける場合などスリ
ットを複数組設けてもよい。５は膜を形成する基板で、
まくあつ等特性の均一性を増すためには回転させてもよ
い。６は膜形成を行うためノ真空チャンバー、７はレー
ザーを真空チャンバーへ導入するための窓、８はチャン
バーを排気する真空ポンプ、９は雰囲気または反応ガス
の導入口である。
蒸着用スリット、３ｂはレーザーのパルスを発生させる
基準時刻を決めるための位置設定用スリット、４ａ、４
ｂは位置設定用スリットが通過したことを検出するため
の各々、発光素子（発光ダイオード：ＬＥＤ、レーザー
ダイオード：ＬＤ）と受光素子（フォトダイオード：Ｐ
Ｄ）である。これらチョッパー上のスリットは１組に限
らス、チョッパーのバランスを取る場合やパルスビーム
源を含んだ蒸着粒子発生源を複数個設ける場合などスリ
ットを複数組設けてもよい。５は膜を形成する基板で、
まくあつ等特性の均一性を増すためには回転させてもよ
い。６は膜形成を行うためノ真空チャンバー、７はレー
ザーを真空チャンバーへ導入するための窓、８はチャン
バーを排気する真空ポンプ、９は雰囲気または反応ガス
の導入口である。
つぎに上記実施例の装置の操作について説明すまず、位
置設定用スリット３ｂと、それに近い蒸着用スリット３
ａの端の間の角度、または、チョッパーを回転させた時
、その角度を通過する時間（ｔｌ）を測定または計算で
求め（第２図）、つぎに、基板５及びターゲット２をチ
ャンバー６内にセットし、パルスレーザ−のあたるター
ゲット上の点と蒸着用スリット、基板が一直線に並ぶよ
うに調整し、真空チャンバー６を真空ポンプで引く。つ
ぎに、スリット幅と蒸着粒子の速度の幅からチョッパー
の回転速度を決める。ただし、ターゲットとチョッパー
間隔が可変の場合はこれを変えてもよい。以上のように
、チョッパーの回転数とターゲットとチョッパーの間隔
が決まると、パルスレーザ−の発生後、蒸着スリットを
高速蒸着粒子が通過し始める時間（ｔ２）が求まり、先
に測定した時間とから、第２図の受光素子が信号を受は
取った後に、パルスレーザ−を発生させる時間（ｔｌ
ｔ２）が求まる。この結果から、受光素子が信号を受
は取った後、所定の時間（１１−ｔ２）後、パルスレー
ザ−が発信するように設定する。以上述べた条件で蒸着
することにより、運動速度が限られた蒸着粒子により薄
膜形成ができる。さらに、この装置に酸素ガスや酸素イ
オンを連続または間欠的に供給する装置を組み込んで酸
化膜の形成を行うことも可能である。
置設定用スリット３ｂと、それに近い蒸着用スリット３
ａの端の間の角度、または、チョッパーを回転させた時
、その角度を通過する時間（ｔｌ）を測定または計算で
求め（第２図）、つぎに、基板５及びターゲット２をチ
ャンバー６内にセットし、パルスレーザ−のあたるター
ゲット上の点と蒸着用スリット、基板が一直線に並ぶよ
うに調整し、真空チャンバー６を真空ポンプで引く。つ
ぎに、スリット幅と蒸着粒子の速度の幅からチョッパー
の回転速度を決める。ただし、ターゲットとチョッパー
間隔が可変の場合はこれを変えてもよい。以上のように
、チョッパーの回転数とターゲットとチョッパーの間隔
が決まると、パルスレーザ−の発生後、蒸着スリットを
高速蒸着粒子が通過し始める時間（ｔ２）が求まり、先
に測定した時間とから、第２図の受光素子が信号を受は
取った後に、パルスレーザ−を発生させる時間（ｔｌ
ｔ２）が求まる。この結果から、受光素子が信号を受
は取った後、所定の時間（１１−ｔ２）後、パルスレー
ザ−が発信するように設定する。以上述べた条件で蒸着
することにより、運動速度が限られた蒸着粒子により薄
膜形成ができる。さらに、この装置に酸素ガスや酸素イ
オンを連続または間欠的に供給する装置を組み込んで酸
化膜の形成を行うことも可能である。
〈発明の効果〉
この発明に係わるパルスビーム蒸着装置は、運動速度を
そろえた蒸着粒子を発生させることが可能であり、これ
ら速度を最適化することで、従来の表面処理装置ではで
きなかった、結晶性等の優れた高機能性の成膜ができる
等顕著な効果を有する。
そろえた蒸着粒子を発生させることが可能であり、これ
ら速度を最適化することで、従来の表面処理装置ではで
きなかった、結晶性等の優れた高機能性の成膜ができる
等顕著な効果を有する。
第１図は、本発明に係わる装置の一実施例を示す原理図
、第２図、は受光素子で受は取る信号、パルスレーザ−
を発生させる信号、蒸着粒子がチョッパーを通過する時
間等の関係を示す図である。 １：パルスレーザ−，２：蒸着用原料、３：チョッパー
、３ａ：蒸着用スリット、３ｂ：位置設定用スリット、
４ａ：発光素子、４ｂ：受光素子、５：基板、６：真空
チャンバー、７：窓、８：真空排気口、９：ガス導入口
、１０：発光素子から出た光がチョッパーを通過し受光
素子で受は取る信号、１１：パルスレーザ−を発生させ
る信号、１２：蒸着粒子がチョッパーを通過する時間、
１３： ｉｔ、１４： ｔ２．１５：蒸着用ビームがチ
ョッパーを通過している時間、１６：低速粒子がカット
されている時間
、第２図、は受光素子で受は取る信号、パルスレーザ−
を発生させる信号、蒸着粒子がチョッパーを通過する時
間等の関係を示す図である。 １：パルスレーザ−，２：蒸着用原料、３：チョッパー
、３ａ：蒸着用スリット、３ｂ：位置設定用スリット、
４ａ：発光素子、４ｂ：受光素子、５：基板、６：真空
チャンバー、７：窓、８：真空排気口、９：ガス導入口
、１０：発光素子から出た光がチョッパーを通過し受光
素子で受は取る信号、１１：パルスレーザ−を発生させ
る信号、１２：蒸着粒子がチョッパーを通過する時間、
１３： ｉｔ、１４： ｔ２．１５：蒸着用ビームがチ
ョッパーを通過している時間、１６：低速粒子がカット
されている時間
Claims (2)
- （１）蒸着する粒子が通過するためのスリットのついた
チョッパーと、チョッパーを回転させるための装置と、
スリットの位置と所定の関係に基づいてパルス状に原料
粒子を発生させる装置を含むことを特徴とするパルスビ
ーム蒸着装置。 - （２）上記パルス状に原料粒子を発生させる装置として
、パルス状イオンビーム、電子ビーム、レーザービーム
を用いることを特徴とするパルスビーム蒸着装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33674089A JPH03199370A (ja) | 1989-12-27 | 1989-12-27 | パルスビーム蒸着装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33674089A JPH03199370A (ja) | 1989-12-27 | 1989-12-27 | パルスビーム蒸着装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03199370A true JPH03199370A (ja) | 1991-08-30 |
Family
ID=18302286
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP33674089A Pending JPH03199370A (ja) | 1989-12-27 | 1989-12-27 | パルスビーム蒸着装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03199370A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11140633A (ja) * | 1997-11-06 | 1999-05-25 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 薄膜堆積装置と堆積方法 |
| JP2011193288A (ja) * | 2010-03-15 | 2011-09-29 | Seiko Instruments Inc | パターン形成方法、パターン形成装置、圧電振動子、圧電振動子の製造方法、発振器、電子機器および電波時計 |
| EP3919650A1 (en) * | 2020-06-04 | 2021-12-08 | Solmates B.V. | Device for pulsed laser deposition |
-
1989
- 1989-12-27 JP JP33674089A patent/JPH03199370A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11140633A (ja) * | 1997-11-06 | 1999-05-25 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 薄膜堆積装置と堆積方法 |
| JP2011193288A (ja) * | 2010-03-15 | 2011-09-29 | Seiko Instruments Inc | パターン形成方法、パターン形成装置、圧電振動子、圧電振動子の製造方法、発振器、電子機器および電波時計 |
| EP3919650A1 (en) * | 2020-06-04 | 2021-12-08 | Solmates B.V. | Device for pulsed laser deposition |
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