JPH04214864A - 成膜方法 - Google Patents

成膜方法

Info

Publication number
JPH04214864A
JPH04214864A JP3028910A JP2891091A JPH04214864A JP H04214864 A JPH04214864 A JP H04214864A JP 3028910 A JP3028910 A JP 3028910A JP 2891091 A JP2891091 A JP 2891091A JP H04214864 A JPH04214864 A JP H04214864A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
target
laser beam
film
window
laser
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.)
Withdrawn
Application number
JP3028910A
Other languages
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
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tokyo Electric Power Co Inc, Sumitomo Electric Industries Ltd filed Critical Tokyo Electric Power Co Inc
Priority to JP3028910A priority Critical patent/JPH04214864A/ja
Publication of JPH04214864A publication Critical patent/JPH04214864A/ja
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • 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

Landscapes

  • Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
  • Oxygen, Ozone, And Oxides In General (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)

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
ンを用いる成膜方法に関するもので、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により成膜を行なう
場合、真空チャンバが用意され、真空チャンバ内には、
ターゲットおよびこれと対向して成膜されるべき基板が
配置される。真空チャンバの外部には、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、レー
ザ発生装置からのレーザ光は、真空チャンバの外部に配
置された集光レンズおよび真空チャンバに設けられた石
英またはスプラジルからなる窓を通って、ターゲットに
照射される。  通常、ターゲットに対するレーザ光の
入射角(レーザ光のターゲット面への入射方向とターゲ
ット面に垂直な法線とがなす角度)は、45度に選ばれ
ている。
【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
、研磨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
尺体からなる基板上に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、成膜方法を提供しようと
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
レーションを用いる成膜方法に向けられるものであって
、上述した技術的課題を解決するため、ターゲットに対
するレーザ光の入射角が60度以上とされることを特徴
としている。
【0009】この発明は、好ましくは、酸化物超電導薄
膜の成膜に適用される。また、ターゲットに対するレー
ザ光の入射角は、70度以上とされることがさらに好ま
しい。
【0010】
【作用】レーザアブレーションによってターゲット表面
から飛散した粒子は、ターゲット面にほぼ垂直方向を中
心として分布しながら飛散する。この粒子の飛散方向は
、レーザ光の照射方向すなわちターゲット面への入射角
にほとんど依存しない。
【0011】本件発明者は、図2に示すようにターゲッ
ト1の主面2上にレーザ光3を照射し、粒子の飛散方向
を調査した。その結果、大部分の粒子は、主面2上のレ
ーザスポット4から仰角5を有する円錐6の中に収まり
、このときの仰角5の大きさが140度であることが判
明した。
【0012】なお、飛散粒子の分布状態は、真空チャン
バ内に与えられる種々の条件、特に酸素ガス圧によって
影響される。一般的に言えば、酸素ガス圧が高いと、ア
ブレーションによって飛散した粒子の飛散方向が広がる
傾向がある。通常使用されている酸素ガス圧である10
mTorrの場合には、ターゲットと窓とが30cm以
上離れていれば、窓の位置において、飛散粒子は、仰角
5が120度の円錐6内に大部分収まる。そのため、こ
の場合には、仰角5が120度の円錐6の外側に窓を配
置すれば、窓が飛散粒子によって汚染されることが防止
される。仰角5が120度の円錐6の外側に窓を配置し
ようとしたとき、この窓を通ってレーザ光3がターゲッ
ト1に向かって照射されるので、ターゲット1に対する
レーザ光3の入射角を60度以上とすればよいことにな
る。
【0013】他方、酸素ガス圧をより高くし、たとえば
、100〜1000mTorrとした場合は、粒子の飛
散領域を示す円錐6の仰角5がより大きくなり、この仰
角5が120度の円錐6の外側近傍においても、若干の
粒子の飛散が認められる。しかしながら、仰角5が14
0度の円錐6の範囲内であれば、ほとんどの粒子がその
中に収まる。したがって、酸度ガス圧を高める場合をも
考慮して窓の汚染をより完全に防止するためには、ター
ゲット1に対するレーザ光3の入射角が70度以上とさ
れるのが好ましい。
【0014】
【発明の効果】このように、この発明によれば、ターゲ
ットに対するレーザ光の入射角を、このレーザ光を通す
窓への粒子の飛散がほとんどないように選んでいるので
、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方法を、
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
に係る成膜方法は、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】
【実施例】図1は、この発明の一実施例を実施するため
のレーザアブレーション装置7を示す説明図である。
【0017】図1を参照して、真空チャンバ8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8内には、ターゲット9が配置される。ターゲット
9は、矢印10で示すように回転する回転軸11によっ
て保持され、それによって、ターゲット9の主面のでき
るだけ広い領域がレーザ光12の照射部分として利用さ
れ得るようにされる。
【0018】真空チャンバ8の外部には、レーザ発生装
置13が配置される。レーザ発生装置13によって発生
されたレーザ光12は、集光レンズ14および窓15を
通って、ターゲット9に照射される。窓15は、たとえ
ば石英またはスプラジルから構成される。窓15は、真
空チャンバ8の本体部分から突き出たポート16の先端
部に取付けられている。
【0019】ターゲット9と対向する位置には、基板台
17が設けられており、基板台17上には、基板18が
載せられている。基板台17は、基板18を加熱するた
めのヒータを内蔵している。
【0020】上述のようなレーザアブレーション装置7
において、レーザ光12をターゲット9に照射したとき
、ターゲット9から基板18にかけて、プルーム19が
発生する。「プルーム」とは、レーザアブレーションに
固有のプラズマを言い、イオンと原子、分子、イオン、
電子および励起状態の粒子等が併存した状態を言う。こ
のプルーム19によって、基板18上に薄膜が形成され
る。
【0021】この実施例では、ターゲット9に対するレ
ーザ光12の入射角20が、60度以上、より好ましく
は70度以上とされる。これによって、レーザアブレー
ションによりターゲット9から飛散した粒子が、窓15
に付着して、窓15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、この発明に従って実施した実験例に
ついて説明する。 実験例1 直径5cmのYBa2 Cu3 O7−Xからなる焼結
ディスクをターゲットとし、以下の表に示すような条件
で成膜を繰返した。基板としては、(100)面のMg
O単結晶基板を使用した。また、1回当たりの成膜時間
を、4時間とした。また、ターゲット上のレーザスポッ
ト位置と窓との距離は、40〜50cmであった。なお
、表1において、条件No.に*を付したものは比較例
である。
【0023】
【表1】
【0024】成膜操作を1回行なう毎に、液体窒素温度
(77.3K)での臨界電流密度を測定したところ、図
3に示すような結果が得られた。図3に示すように、こ
の発明の範囲内にあるNo.2およびNo.3では、成
膜操作を繰返しても、初期の臨界電流密度をほぼ維持す
ることができた。これに対して、この発明の範囲外であ
るNo.1およびNo.4では、2回目の成膜操作にお
いて、既に液体窒素温度では臨界電流密度を測定できな
いほど超電導特性の悪い膜しか得られなかった。
【0025】実験例2 次の条件で、レーザアブレーション法によりの、Bi−
Pb−Sr−Ca−Cu−O高温酸化物超電導薄膜を作
製した。
【0026】 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:40〜60オングストローム/分成膜時間:
1時間 上述の条件におけるレーザアブレーション法により得ら
れた膜は、アモルファスであり、4.2Kでも超電導特
性を示さなかった。
【0027】そこで、大気中において、850℃で60
時間の熱処理を実施した。レーザ光の入射角を変えて、
成膜回数による臨界温度の変化を測定した。このとき、
レーザ光の入射角を変えると同時に、エネルギを変えて
、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。
【0028】表2には、レーザ光の入射角を変えたとき
の、成膜合計時間の増加による臨界温度に対する影響が
示されている。なお、実験時間の短縮のため、臨界温度
の測定を実施するときだけ、一旦、成膜操作を停止して
、真空を解除し、新たな基板を設置して、1時間の成膜
を実施し、途中においては、基板を使用せず、連続して
成膜操作を行なった。
【0029】
【表2】
【0030】上記の表2からわかるように、レーザ光の
入射角が「60゜」および「70゜」である試料No.
2および3においては、「50゜」である試料No.1
に比べて、優れた結果が得られている。また、特に、「
70゜」である試料No.3においては、「60゜」で
ある試料No.2に比べて、さらに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を実施するためのレーザア
ブレーション装置7を示す説明図である。
【図2】レーザアブレーションによってターゲット1か
ら飛散する粒子の方向を図解的に示す斜視図である。
【図3】この発明による効果を確認するために実施した
実験により得られた超電導薄膜の臨界電流密度と成膜回
数との関係を示す図である。
【符号の説明】
7  レーザアブレーション装置 9  ターゲット 12  レーザ光 15  窓 18  基板 20  入射角

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】レーザアブレーションを用いる成膜方法に
    おいて、ターゲットに対するレーザ光の入射角が60度
    以上とされることを特徴とする、成膜方法。
  2. 【請求項2】前記ターゲットが、酸化物超電導物質の成
    分を有し、酸化物超電導薄膜の成膜に適用される、請求
    項1に記載の成膜方法。
  3. 【請求項3】前記入射角が70度以上とされる、請求項
    1または2に記載の成膜方法。
JP3028910A 1990-02-23 1991-02-22 成膜方法 Withdrawn JPH04214864A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP3028910A JPH04214864A (ja) 1990-02-23 1991-02-22 成膜方法

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2-43497 1990-02-23
JP4349790 1990-02-23
JP3028910A JPH04214864A (ja) 1990-02-23 1991-02-22 成膜方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH04214864A true JPH04214864A (ja) 1992-08-05

Family

ID=26367059

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP3028910A Withdrawn JPH04214864A (ja) 1990-02-23 1991-02-22 成膜方法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH04214864A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8062020B2 (en) 2003-02-25 2011-11-22 Panasonic Electric Works Co., Ltd. Three dimensional structure producing device and producing method
US11065723B2 (en) 2016-04-20 2021-07-20 Samsung Display Co., Ltd. Laser etching apparatus and a method of laser etching using the same

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8062020B2 (en) 2003-02-25 2011-11-22 Panasonic Electric Works Co., Ltd. Three dimensional structure producing device and producing method
US8562897B2 (en) 2003-02-25 2013-10-22 Panasonic Corporation Method of and apparatus for making a three-dimensional object
US11065723B2 (en) 2016-04-20 2021-07-20 Samsung Display Co., Ltd. Laser etching apparatus and a method of laser etching using the same
US11370065B2 (en) 2016-04-20 2022-06-28 Samsung Display Co., Ltd. Laser etching apparatus and a method of laser etching using the same

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Sato et al. Diamond-like carbon films prepared by pulsed-laser evaporation
Alvisi et al. HfO2 films with high laser damage threshold
Sonnenberg et al. Preparation of biaxially aligned cubic zirconia films on pyrex glass substrates using ion‐beam assisted deposition
Blank et al. High Tc thin films prepared by laser ablation: material distribution and droplet problem
JPH04214864A (ja) 成膜方法
Foltyn et al. Influence of beam and target properties on the excimer laser deposition of YBa2Cu3O7− X thin films
Mikhailov et al. Electrical properties of epitaxial tungsten films grown by laser ablation deposition
JPH01202700A (ja) X線ミラー及びその製造方法
Sung et al. The morphology and mechanical properties of Al2O3, ZrO2 and SiC laser-assisted physically vapour deposited films
JPH04331795A (ja) 多結晶薄膜の製造方法
JP3080096B2 (ja) 大面積薄膜の作製方法
JPH0524996A (ja) 酸化物超電導導体およびその製造方法
Greer et al. Uniformity Considerations for “In-Situ” Laser‐Ablated Y1Ba2Cu3O7‐x Films Over Three Inch Substrates
JPH04214862A (ja) 成膜装置
Hess et al. Vapor deposition of platinum using cw laser energy
Manoravi et al. Pulsed laser ablation—thin film deposition of polyethylene oxide
JPH04212214A (ja) 酸化物超電導薄膜の製造方法
CN1389590A (zh) 可制备平整的薄膜材料的脉冲激光沉积方法及其装置
JPH0254757A (ja) 多結晶薄膜の形成方法
JP4396885B2 (ja) マグネトロンスパッタ装置
JP2890686B2 (ja) レーザ・スパッタリング装置
JP2525910B2 (ja) レ―ザ励起薄膜形成法
JPH04329865A (ja) 多結晶薄膜
Scheibe et al. Investigation of surface topography, morphology and structure of amorphous carbon films by AFM and TEM
JPH02311307A (ja) 超伝導物質薄膜製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
A300 Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300

Effective date: 19980514