JPH04214862A - 成膜装置 - Google Patents

成膜装置

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JPH04214862A
JPH04214862A JP3028909A JP2890991A JPH04214862A JP H04214862 A JPH04214862 A JP H04214862A JP 3028909 A JP3028909 A JP 3028909A JP 2890991 A JP2890991 A JP 2890991A JP H04214862 A JPH04214862 A JP H04214862A
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JP
Japan
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target
window
film
forming apparatus
film forming
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP3028909A
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English (en)
Inventor
Satoru Takano
悟 高野
Shigeru Okuda
奥田 繁
Noriyuki Yoshida
葭田 典之
Norikata Hayashi
憲器 林
Chikushi Hara
原 築志
Kiyoshi Okaniwa
岡庭 潔
Takahiko Yamamoto
隆彦 山本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sumitomo Electric Industries Ltd
Tokyo Electric Power Co Holdings Inc
Original Assignee
Tokyo Electric Power Co Inc
Sumitomo Electric Industries Ltd
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Publication date
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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E40/00Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
    • Y02E40/60Superconducting electric elements or equipment; Power systems integrating superconducting elements or equipment

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  • Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
  • Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
  • Physical Vapour Deposition (AREA)
  • Superconductor Devices And Manufacturing Methods Thereof (AREA)
  • Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)
  • Oxygen, Ozone, And Oxides In General (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。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、レーザアブレーショ
ン法を用いる成膜装置に関するもので、特に長時間連続
した成膜を可能とするための改良が図られた成膜装置に
関するものである。
【0002】
【従来の技術】レーザアブレーション法は、(1)ター
ゲットと析出された膜との間での組成のずれがない、(
2)低温でかつ高速の成膜が可能である、という特徴を
有しており、近年、酸化物超電導薄膜の製造方法として
注目されている。
【0003】レーザアブレーション法により成膜を行な
う場合、次のような成膜装置が用いられる。すなわち、
成膜装置は、レーザ光を通す窓が設けられた真空チャン
バを備える。真空チャンバ内には、ターゲットおよび基
板が互いに対向するように配置される。他方、真空チャ
ンバ外には、たとえばエキシマレーザ光を発生するレー
ザ発生装置が配置される。したがって、このような成膜
装置によれば、レーザ発生装置から放出されるレーザ光
を、窓を通してターゲットに照射することによって、タ
ーゲットからアブレーションにより粒子を飛散させる。 この飛散した粒子を基板上に堆積させることによって、
所定の膜が基板上に成膜される。たとえば、ターゲット
として、酸化膜超導電物質の成分を含むものを用いたと
き、酸化物超電導薄膜が基板上に成膜される。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上述したレーザアブレ
ーション法によって成膜するとき、アブレーションによ
ってターゲットから飛散した粒子が、窓にも付着し、窓
を汚染するという問題があった。
【0005】このような窓の汚染はレーザ光を吸収また
は散乱させる。このため、ターゲット面に到達するレー
ザ光のエネルギ密度およびその分布に変化を生じさせ、
その結果、得られた膜の性能も変化してしまう。したが
って、真空チャンバに設けられる窓は、頻繁に清浄なも
のと交換されなければならず、また、汚染された窓は、
研摩するなどして再使用できる状態としておかなければ
ならない。
【0006】しかしながら、上述したような窓の交換は
、比較的短時間の成膜をバッチ式で行なう場合には適用
可能であるが、比較的長時間の連続成膜や繰返し成膜を
行なわなければならない場合には、容易には適用するこ
とができない。したがって、比較的長時間の連続成膜や
繰返し成膜を行なう場合には、優れた特性を有する膜を
形成し得るエネルギ密度およびその分布を初期に設定し
ておいても、時間の経過とともに、得られた膜の特性が
変化するという問題があった。そのため、たとえば、長
尺の基板上に、その長手方向にわたって、連続的に成膜
を安定した品質をもって実施することが困難であった。
【0007】それゆえに、この発明の目的は、窓の汚れ
を防止し、それによって長時間、所定の特性を有する膜
を安定して得ることができる、成膜装置を提供すること
である。
【0008】
【課題を解決するための手段】この発明は、レーザアブ
レーション法を用いる成膜装置に向けられるものであっ
て、この成膜装置は、レーザ光を通す窓が設けられた真
空チャンバと、真空チャンバ内において互いに対向する
ように配置されるターゲットおよび基板と、真空チャン
バ外に配置されるレーザ発生装置とを備える。レーザ発
生装置から放出されるレーザ光は、窓を通して前記ター
ゲットに照射される。これによってターゲットにおける
レーザ光の照射スポットでアブレーションが生じ、この
アブレーションに基づきターゲットから飛散した粒子が
、基板上に堆積され、それによって成膜が達成される。
【0009】このような成膜装置において、この発明で
は上述した技術的課題を解決するため、ターゲット上の
レーザ光の照射スポットと窓との距離が600mm以上
とされることを特徴としている。
【0010】窓は、たとえば、真空チャンバの本体部分
から突き出たポートの先端部に取付けられる。この場合
、前述した600mm以上の距離のうち、200mm以
上の距離は、ポートの長さによって与えられることが好
ましい。
【0011】また、この発明による成膜装置は、酸化物
超電導薄膜の成膜に有利に適用されることができる。
【0012】
【作用】レーザアブレーションによってターゲット面か
ら飛散した粒子は、ターゲット面にほぼ垂直方向を中心
とする分布状態をとりながら飛散する。このように飛散
した粒子のうち、できるだけ多数のものが、基板に到達
するように設計される。しかしながら、飛散した粒子の
一部は、基板には到達せず、不可避的に真空チャンバ内
に漂い、その一部が窓に付着してしまう。
【0013】このような状況下でターゲット上のレーザ
光の照射スポットと窓との距離を600mm以上とすれ
ば、ターゲットから窓に向かって飛来しようとする粒子
が、窓に到達するまでの間に、真空チャンバ内の雰囲気
ガスによって衝突散乱される確率が高められ、それによ
って、粒子が窓にまで到達する確率を極めて低くするこ
とができる。
【0014】
【発明の効果】したがって、この発明によれば、窓が、
レーザアブレーションによって飛散した粒子のために汚
されることが防止されるので、窓を、長時間にわたって
清浄に保つことができる。そのため、この発明に係る成
膜装置を用いて、長時間連続的にまたは多数回成膜を行
なっても、同じまたは実質的に同じ品質の膜を安定して
得ることができる。
【0015】したがって、この発明による成膜装置を、
長尺の基板上に連続的に膜を形成する場合に適用したと
き、特に顕著な効果が発揮される。そのため、この発明
に係る成膜装置は、長尺の基板上に酸化物超電導薄膜を
形成して、酸化物超電導線材を得ようとする場合に適用
すれば、特に有利である。
【0016】なお、窓が、真空チャンバの本体部分から
突き出たポートの先端部に設けられる場合、前述した6
00mm以上の距離のうち、少なくとも200mmの距
離をポートの長さによって与えるようにすれば、真空チ
ャンバの本体部分が大きくなることを防止でき、成膜装
置の大型化を避けることができる。
【0017】
【実施例】図1は、この発明の一実施例としての成膜装
置1を示す説明図である。
【0018】図1を参照して、真空チャンバ2内は、た
とえば酸素を含む雰囲気とされる。このような真空チャ
ンバ2内には、互いに対向するようにターゲット3およ
び基板4が配置される。ターゲット3は、矢印5で示す
ように回転する回転軸6によって保持され、それによっ
て、ターゲット3の主面のできるだけ広い領域がレーザ
光7の照射部分として利用され得るようにされる。基板
4は、基板台8上に載せられている。基板台8は、基板
4を加熱するためのヒータを内蔵している。
【0019】真空チャンバ2の外部には、レーザ発生装
置9が配置される。レーザ発生装置9から放出されたレ
ーザ光7は、集光レンズ10および窓11を通って、タ
ーゲット3に照射される。窓11は、たとえば石英また
はスプラジルから構成される。窓11は、真空チャンバ
2の本体部分12から突き出たポート13の先端部に設
けられている。
【0020】以上述べた構成において、レーザ発生装置
9から放出されるレーザ光7が、窓11を通してターゲ
ット3に照射される。これによって、ターゲット3上の
レーザ光7の照射スポット14においてアブレーション
が生じ、ターゲット3から粒子が飛散する。この粒子は
、基板4上に堆積され、それによって、基板4上に所望
の膜が形成される。
【0021】この実施例では、ポート13の長さLが2
00mm以上と長くされ、それによって、照射スポット
14と窓11との距離Dが600mm以上とされる。こ
のように、距離Dを長くとることにより、ターゲット3
から飛散した粒子が、窓11に付着して、窓11が汚染
されることを防止しようとするものである。
【0022】次に、この発明の効果を確認するために、
YBa2 Cu3 O7−Xの組成を有する超電導薄膜
を成膜した実験例について説明する。
【0023】実験例1 YBa2 Cu3 O7−Xからなるターゲットを用い
、次の成膜条件により、酸化物超電導薄膜の成膜を行な
った。
【0024】 レーザ:KrF(248nm) エネルギ密度:2.3J/cm2  繰返し周波数:5Hz 酸素圧力:300mTorr 基板温度:650℃ ターゲット・基板間距離:45mm 成膜速度:33オングストローム/分 レーザ光入射角:45度 窓を交換せずに同じ成膜装置を用いながら、1回あたり
4時間の成膜時間で、複数回の成膜操作を繰返した。
【0025】まず、ターゲットのレーザ光照射スポット
と窓との距離が45cmの成膜装置を用いたとき、1回
目の成膜操作では、液体窒素(77.3K)中での臨界
電流密度が93×104 A/cm2 の値を示すサン
プルが得られたが、2回目の成膜操作で得られたサンプ
ルは、ゼロ抵抗温度が77.3K未満となり、液体窒素
中での臨界電流密度の測定が不可能であった。
【0026】これに対して、窓を取付けているポートを
20cm延ばして、ターゲットのレーザ光照射スポット
と窓との距離を60cmにまで延ばした成膜装置を用い
たところ、1回目の成膜操作で得られたサンプルは、1
50×104 A/cm2 の臨界電流密度を示し、3
回目の成膜操作によって得られたサンプルでも、130
×104 A/cm2 の臨界電流密度を示した。
【0027】実験例2 次の条件で、レーザアブレーション法により、Bi−P
b−Sr−Ca−Cu−O高温酸化物超電導薄膜を作製
した。
【0028】 ターゲット:Bi1.8 Pb0.6 Sr2 Ca2
 Cu3.4 Ox 焼結体 基板温度:200℃ レーザ:Q−スウィッチNd:YAGレーザ(1064
nm) エネルギ密度:2J/cm2  繰返し周波数:200Hz 酸素圧力:200mTorr ターゲット・基板間距離:35mm 成膜速度:200〜300オングストローム/分成膜時
間:1時間 上述したレーザアブレーション法により得られた膜は、
アモルファスで、4.2Kでも超電導特性を示さなかっ
た。
【0029】そこで、大気中において、850℃で60
時間の熱処理を実施した。入射窓のポートの長さを変え
ることにより、入射窓とターゲットとの間の距離を変え
て、成膜回数による臨界温度の変化を測定した。このと
き、集光レンズの焦点距離を変えて、ターゲット上での
エネルギ密度を一定とした。また、臨界温度は通常の4
端子法により測定した。
【0030】以下の表1に、入射窓とターゲット間の距
離を変えたときの、成膜回数による臨界温度の変化が示
されている。
【0031】
【表1】
【0032】上記表1からわかるように、入射窓とター
ゲット間の距離が「700mm」および「800mm」
とされた試料No.2および3において、「450mm
」とされた試料No.1に比べて、優れた結果が得られ
ている。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一実施例による成膜装置1を示す説
明図である。
【符号の説明】
1  成膜装置 2  真空チャンバ 3  ターゲット 4  基板 7  レーザ光 9  レーザ発生装置 11  窓 12  本体部分 13  ポート 14  照射スポット

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  レーザ光を通す窓が設けられた真空チ
    ャンバと、前記真空チャンバ内において互いに対向する
    ように配置されるターゲットおよび基板と、前記真空チ
    ャンバ外に配置されるレーザ発生装置とを備え、前記レ
    ーザ発生装置から放出されるレーザ光を前記窓を通して
    前記ターゲットに照射することによって前記ターゲット
    から飛散した粒子を、前記基板上に堆積させて成膜する
    、レーザアブレーション法を用いる成膜装置において、
    前記ターゲット上のレーザ光の照射スポットと前記窓と
    の距離を600mm以上としたことを特徴とする成膜装
    置。
  2. 【請求項2】  前記窓は、前記真空チャンバの本体部
    分から突き出たポートの先端部に設けられ、前記600
    mm以上の距離のうち、200mm以上の距離は、前記
    ポートの長さによって与えられる、請求項1に記載の成
    膜装置。
  3. 【請求項3】  前記ターゲットが、酸化物超電導物質
    の成分を含み、酸化物超電導薄膜の成膜に適用される、
    請求項1または2に記載の成膜装置。
JP3028909A 1990-02-23 1991-02-22 成膜装置 Withdrawn JPH04214862A (ja)

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JP3028909A JPH04214862A (ja) 1990-02-23 1991-02-22 成膜装置

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JP4349590 1990-02-23
JP2-43495 1990-02-23
JP3028909A JPH04214862A (ja) 1990-02-23 1991-02-22 成膜装置

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011060668A (ja) * 2009-09-11 2011-03-24 Fujikura Ltd レーザー蒸着法による長尺酸化物超電導導体の製造方法
US20170304951A1 (en) * 2016-04-20 2017-10-26 Samsung Display Co., Ltd. Laser etching apparatus and a method of laser etching using the same

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Effective date: 19980514