JPH04224672A - レーザ蒸着装置 - Google Patents
レーザ蒸着装置Info
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- JPH04224672A JPH04224672A JP40670390A JP40670390A JPH04224672A JP H04224672 A JPH04224672 A JP H04224672A JP 40670390 A JP40670390 A JP 40670390A JP 40670390 A JP40670390 A JP 40670390A JP H04224672 A JPH04224672 A JP H04224672A
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- laser
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- laser beam
- rotary plate
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Links
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- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 23
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 11
- 238000007740 vapor deposition Methods 0.000 claims description 8
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 claims description 6
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 claims description 6
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 4
- 239000010408 film Substances 0.000 description 5
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 description 4
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
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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
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、超電導薄膜などを形
成するのに用いるレーザ蒸着装置に関する。
成するのに用いるレーザ蒸着装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来のレーザ蒸着装置は、例えば「三浦
忠雄：放電研究 Ｎｏ．１２０（１９８８）Ｐ．１〜
Ｐ．１０」に示されるように、真空チャンバに設けるレ
ーザ光の入射窓とチャンバ内に配置するターゲットとの
間に何も設置しておらず、ターゲットからの蒸発物がチ
ャンバ内の全域に拡散する構造になっている。
忠雄：放電研究 Ｎｏ．１２０（１９８８）Ｐ．１〜
Ｐ．１０」に示されるように、真空チャンバに設けるレ
ーザ光の入射窓とチャンバ内に配置するターゲットとの
間に何も設置しておらず、ターゲットからの蒸発物がチ
ャンバ内の全域に拡散する構造になっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】パルスレーザ光の発生
装置からターゲットに向けてレーザ光を打込むとターゲ
ットの照射部が急激に熱せられて蒸発する。この蒸発物
の多くはターゲットの近くに配した成膜用の基板に向か
うが、残りの一部は他の方位に向けて飛散し、レーザ光
路を逆進して入射窓に向かうものが出てくる。ところが
、従来のこの種の装置はこれを阻止する手段を有してい
ないため、時間の経過に伴い入射窓が汚れて窓の透光率
が低下し、これが原因で得られる蒸着膜の膜質が変化し
たり、窓の再生、交換、そのための装置の停止が必要に
なったりすると云う課題があった。
装置からターゲットに向けてレーザ光を打込むとターゲ
ットの照射部が急激に熱せられて蒸発する。この蒸発物
の多くはターゲットの近くに配した成膜用の基板に向か
うが、残りの一部は他の方位に向けて飛散し、レーザ光
路を逆進して入射窓に向かうものが出てくる。ところが
、従来のこの種の装置はこれを阻止する手段を有してい
ないため、時間の経過に伴い入射窓が汚れて窓の透光率
が低下し、これが原因で得られる蒸着膜の膜質が変化し
たり、窓の再生、交換、そのための装置の停止が必要に
なったりすると云う課題があった。
【０００４】
【課題を解決するための手段】この発明は、上記の課題
を解決するため、ターゲットと入射窓との間に、レーザ
光の通過穴と回転駆動源を有する回転板を設け、この回
転板を一定速度で回転させ、チャンバ内レーザ光路を一
時的に横切る上記通過穴がレーザ光路上にきたときにタ
ーゲットに向けてレーザ光を照射する構成を採用する（
以下、第１の手段と云う）。
を解決するため、ターゲットと入射窓との間に、レーザ
光の通過穴と回転駆動源を有する回転板を設け、この回
転板を一定速度で回転させ、チャンバ内レーザ光路を一
時的に横切る上記通過穴がレーザ光路上にきたときにタ
ーゲットに向けてレーザ光を照射する構成を採用する（
以下、第１の手段と云う）。
【０００５】また、もうひとつの策として、ターゲット
と入射窓との間に、一部又は全体が使用レーザ光を透過
させる材料で作られた回転板を設け、さらに、必要に応
じて回転板とターゲットとの間にレーザ光の通過穴を有
する蒸発物の遮蔽板を設置し、チャンバ内レーザ光路上
に位置する回転板のレーザ光透光部を汚染状況に応じて
回転板の所定角度の回転で光路外に待機しているレーザ
光透光部と入れ替える構成を採用する（以下、第２の手
段と云う）。
と入射窓との間に、一部又は全体が使用レーザ光を透過
させる材料で作られた回転板を設け、さらに、必要に応
じて回転板とターゲットとの間にレーザ光の通過穴を有
する蒸発物の遮蔽板を設置し、チャンバ内レーザ光路上
に位置する回転板のレーザ光透光部を汚染状況に応じて
回転板の所定角度の回転で光路外に待機しているレーザ
光透光部と入れ替える構成を採用する（以下、第２の手
段と云う）。
【０００６】
【作用】第１の手段によれば、ターゲットからの蒸発物
が回転板に到達するまでの間に回転板に設けたレーザ光
の通過穴が回転板の回転により光路から外れ、その穴が
光路上に戻るまでの間又は別の通過穴が光路上にくるま
での間、光路が回転板によって遮られるため、光路を逆
進する蒸発物は回転板に当って入射窓に届かない。
が回転板に到達するまでの間に回転板に設けたレーザ光
の通過穴が回転板の回転により光路から外れ、その穴が
光路上に戻るまでの間又は別の通過穴が光路上にくるま
での間、光路が回転板によって遮られるため、光路を逆
進する蒸発物は回転板に当って入射窓に届かない。
【０００７】一方、第２の手段によれば、レーザ光を透
過させる回転板が常時光路を塞いでいるので、蒸発物は
光路上に位置している回転板のレーザ光透光部に当たっ
て入射窓に届かない。また、この場合には、付着した蒸
発物によって回転板のレーザ光透光部が次第に汚れてく
るが、透光率が規定レベル以下になったときに回転板を
所定角度回転させて光路上のレーザ光透光部を光路外に
待機している透光部と入れ替えればレーザ光の入力パワ
ーが回復する。
過させる回転板が常時光路を塞いでいるので、蒸発物は
光路上に位置している回転板のレーザ光透光部に当たっ
て入射窓に届かない。また、この場合には、付着した蒸
発物によって回転板のレーザ光透光部が次第に汚れてく
るが、透光率が規定レベル以下になったときに回転板を
所定角度回転させて光路上のレーザ光透光部を光路外に
待機している透光部と入れ替えればレーザ光の入力パワ
ーが回復する。
【０００８】なお、この第２の手段の回転板とターゲッ
トの間にレーザ光の通過穴を有する遮蔽板が付加されて
いると、光路外に待機しているレーザ光透光部が待機中
に汚れることがなく、入力パワーの回復率がより高まる
。
トの間にレーザ光の通過穴を有する遮蔽板が付加されて
いると、光路外に待機しているレーザ光透光部が待機中
に汚れることがなく、入力パワーの回復率がより高まる
。
【０００９】
【実施例】図１に第１の手段の実施例を示す。図中１は
パルスレーザ光発生装置、２は集光レンズ、３は真空チ
ャンバ、４はチャンバ３に設けた入射窓である。パルス
レーザ光５はレンズ２で集光され、入射窓４を通してチ
ャンバ内のターゲット６に照射される。７は蒸着膜を生
じさせる基板とそのホルダである。
パルスレーザ光発生装置、２は集光レンズ、３は真空チ
ャンバ、４はチャンバ３に設けた入射窓である。パルス
レーザ光５はレンズ２で集光され、入射窓４を通してチ
ャンバ内のターゲット６に照射される。７は蒸着膜を生
じさせる基板とそのホルダである。
【００１０】図のように入射窓４とターゲット６との間
に回転板１０が設置されている。この回転板１０はレー
ザ光を透過する材料、しない材料のいずれで形成しても
よいが、パルスレーザ光５は回転板１０にレーザ光路を
周期的に横切る通過穴１１を設けて回転板の回転中に必
ずその穴を通してターゲットに当てる。そのために、回
転板の回転軸１２をモータ及び回転角読み取り装置９に
接続し、装置１、９間には制御装置８を設けてある。
に回転板１０が設置されている。この回転板１０はレー
ザ光を透過する材料、しない材料のいずれで形成しても
よいが、パルスレーザ光５は回転板１０にレーザ光路を
周期的に横切る通過穴１１を設けて回転板の回転中に必
ずその穴を通してターゲットに当てる。そのために、回
転板の回転軸１２をモータ及び回転角読み取り装置９に
接続し、装置１、９間には制御装置８を設けてある。
【００１１】装置９は、レーザ蒸着装置の稼動中に回転
板１０を定速で回転させ、通過穴１１の位置情報を制御
装置８に送る。また、制御装置８は内蔵カウンタで回転
板の回転数を数え、設定回転数に達し、かつレーザ光路
上に通過穴１１がきたときにパルスレーザ光発生装置１
に対してそこからレーザ光が発射されるようにトリガー
信号を送る。
板１０を定速で回転させ、通過穴１１の位置情報を制御
装置８に送る。また、制御装置８は内蔵カウンタで回転
板の回転数を数え、設定回転数に達し、かつレーザ光路
上に通過穴１１がきたときにパルスレーザ光発生装置１
に対してそこからレーザ光が発射されるようにトリガー
信号を送る。
【００１２】このようにしてレーザ光発生装置から発射
されたレーザ光は、レンズ２、入射窓４、回転板の通過
穴１１を通ってターゲット６を加熱し、これによりター
ゲットの一部が蒸発して蒸着が行われる。この際、蒸発
物の一部は飛散して光路を逆進するが、回転板１０を飛
散した蒸発物が到達するまでに穴１１が光路上から外れ
る速度で回転させておけば、回転板がそこから先への移
動を止めるため、入射窓の蒸発物による汚染が起こり難
くなる。
されたレーザ光は、レンズ２、入射窓４、回転板の通過
穴１１を通ってターゲット６を加熱し、これによりター
ゲットの一部が蒸発して蒸着が行われる。この際、蒸発
物の一部は飛散して光路を逆進するが、回転板１０を飛
散した蒸発物が到達するまでに穴１１が光路上から外れ
る速度で回転させておけば、回転板がそこから先への移
動を止めるため、入射窓の蒸発物による汚染が起こり難
くなる。
【００１３】図２、図３は、図１のレーザ蒸着装置に用
いる回転板の一例である。図２の回転板１０は、半径ｒ
２ ＝３２ｃｍ、回転中心から円形の通過穴１１の中心
までの距離ｒ１ ＝３０ｃｍ、穴１１の半径ｒ３ ＝０
．５ｃｍとし、ターゲット６から４０ｃｍ離れた位置に
配置した。レーザ光５の回転板上でのスポット径は０．
４ｃｍとなるようにしてある。また、レーザ光のパルス
幅は３０ｎｓｅｃ、回転板１０の回転速度は８００ｒ．
ｐ．ｍとして蒸着を行うと結果、ターゲットからの噴出
速度が１０００ｍ／ｓｅｃ以下の蒸発物の大半は回転板
に遮られ、入射窓への付着が大巾に減少する。
いる回転板の一例である。図２の回転板１０は、半径ｒ
２ ＝３２ｃｍ、回転中心から円形の通過穴１１の中心
までの距離ｒ１ ＝３０ｃｍ、穴１１の半径ｒ３ ＝０
．５ｃｍとし、ターゲット６から４０ｃｍ離れた位置に
配置した。レーザ光５の回転板上でのスポット径は０．
４ｃｍとなるようにしてある。また、レーザ光のパルス
幅は３０ｎｓｅｃ、回転板１０の回転速度は８００ｒ．
ｐ．ｍとして蒸着を行うと結果、ターゲットからの噴出
速度が１０００ｍ／ｓｅｃ以下の蒸発物の大半は回転板
に遮られ、入射窓への付着が大巾に減少する。
【００１４】図３の回転板１０は、円形の穴に代えて一
辺の長さｒ３ が１ｃｍの正方形の通過穴１１を設けた
ものである。この回転板も、例えばｒ２ ＝３３ｃｍ、
ｒ１ ＝３０．５ｃｍ、回転板上でのレーザ光のスポッ
ト径を１×１ｃｍの正方形として上と同じ条件で使用す
ると、１０００ｍ／ｓｅｃ以下の速さで入射窓に向かう
蒸発物は大半が途中で遮られることになる。なお、穴１
１は１つの回転板に複数設けてもよい。例えばこの穴を
１８０度ピッチで計２個設けて回転板の回転速度を１／
２に落すことができる。
辺の長さｒ３ が１ｃｍの正方形の通過穴１１を設けた
ものである。この回転板も、例えばｒ２ ＝３３ｃｍ、
ｒ１ ＝３０．５ｃｍ、回転板上でのレーザ光のスポッ
ト径を１×１ｃｍの正方形として上と同じ条件で使用す
ると、１０００ｍ／ｓｅｃ以下の速さで入射窓に向かう
蒸発物は大半が途中で遮られることになる。なお、穴１
１は１つの回転板に複数設けてもよい。例えばこの穴を
１８０度ピッチで計２個設けて回転板の回転速度を１／
２に落すことができる。
【００１５】図４は第２の手段の実施例である。図１と
同一符号は同一要素を示している。図の２０は回転板、
２３は遮蔽板である。ここで用いた回転板２０は図５に
示すもの、即ち、全体が使用レーザ光を透過する材料で
作られたもの又は図６に示すように遮光性材料から成る
円板に複数個の穴をあけ、その部分を透光性材料で埋め
て透光部２１を作り出したものである。図６の透光部２
１は、回転軸２２と同心円上に周方向に一定ピッチで設
けてある。
同一符号は同一要素を示している。図の２０は回転板、
２３は遮蔽板である。ここで用いた回転板２０は図５に
示すもの、即ち、全体が使用レーザ光を透過する材料で
作られたもの又は図６に示すように遮光性材料から成る
円板に複数個の穴をあけ、その部分を透光性材料で埋め
て透光部２１を作り出したものである。図６の透光部２
１は、回転軸２２と同心円上に周方向に一定ピッチで設
けてある。
【００１６】遮蔽板２３は、回転板２０とターゲット６
との間に配置して固定してあり、回転板の透光部を透過
したレーザ光５は遮蔽板に設けた通過穴２４を通ってタ
ーゲット６に当るようになっている。２５は、回転軸２
２に取付けた回転操作用のノブである。
との間に配置して固定してあり、回転板の透光部を透過
したレーザ光５は遮蔽板に設けた通過穴２４を通ってタ
ーゲット６に当るようになっている。２５は、回転軸２
２に取付けた回転操作用のノブである。
【００１７】図７に各部品の光路方向の配置を示す。こ
の図において、今、Ｓ１ ＝１７ｃｍ、Ｓ２ ＝４ｃｍ
、Ｓ３ ＝１ｃｍ、Ｓ４ ＝２０ｃｍ、レンズ２の焦点
距離ｆ＝４２ｃｍ、穴２４の半径ｒ４ ＝０．５ｃｍ、
レンズ２の直前におけるレーザ光のスポット半径Ｒ＝０
．８ｃｍとする。また、ここでは図５の回転板を用いる
としてその回転中心から回転板上のレーザ光のスポット
中心までの距離ｒ１ ＝１５ｃｍ、回転板の半径ｒ２
＝１７．５ｃｍとすると、回転板上のレーザ光のスポッ
ト半径は０．４ｃｍであり、ターゲットからの蒸発物は
光路上の回転板の透光部に対して半径０．５３ｃｍの円
状に付着する。この付着量が設定レベルに達したときに
回転板を最低で１０度回転させると付着物の無い透光部
が光路上に移ってレーザ光の透過率がほゞ元通りに回復
する。
の図において、今、Ｓ１ ＝１７ｃｍ、Ｓ２ ＝４ｃｍ
、Ｓ３ ＝１ｃｍ、Ｓ４ ＝２０ｃｍ、レンズ２の焦点
距離ｆ＝４２ｃｍ、穴２４の半径ｒ４ ＝０．５ｃｍ、
レンズ２の直前におけるレーザ光のスポット半径Ｒ＝０
．８ｃｍとする。また、ここでは図５の回転板を用いる
としてその回転中心から回転板上のレーザ光のスポット
中心までの距離ｒ１ ＝１５ｃｍ、回転板の半径ｒ２
＝１７．５ｃｍとすると、回転板上のレーザ光のスポッ
ト半径は０．４ｃｍであり、ターゲットからの蒸発物は
光路上の回転板の透光部に対して半径０．５３ｃｍの円
状に付着する。この付着量が設定レベルに達したときに
回転板を最低で１０度回転させると付着物の無い透光部
が光路上に移ってレーザ光の透過率がほゞ元通りに回復
する。
【００１８】なお、このケースでの透光部の入れ替えは
、１０度づつの回転であると３５回繰り返すことができ
る。また、図６の回転板は、透光部２１を２４個所設け
てあるので２３回の交換が可能であり、これによって入
力パワーの回復に要する手間、時間が大巾に削減され、
良質の蒸着膜を効率良く作成することができる。
、１０度づつの回転であると３５回繰り返すことができ
る。また、図６の回転板は、透光部２１を２４個所設け
てあるので２３回の交換が可能であり、これによって入
力パワーの回復に要する手間、時間が大巾に削減され、
良質の蒸着膜を効率良く作成することができる。
【００１９】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれば
、ターゲットと入射窓との間に回転板を配置し、その回
転板がレーザ光の通過穴を設けて一定速度で回転させる
ものである場合には回転板の穴の無い部分でターゲット
からの蒸発物を受け止め、一方、回転板が透光性材料か
ら成るレーザ光の透光部を設けたものである場合には光
路上に停止させた透光部で蒸発物を受け止めて汚染した
透光部を光路外に待機している未汚染の透光部と順次入
れ替えるようにしたので、入射窓に対する蒸発物の付着
を効果的に防止することができ、透光率の回復に要する
手間と時間を大巾に減少させて入力パワーを一定させ、
品質の安定した蒸着膜を効率的に作成することができる
と云う効果が得られる。なお、超電導薄膜は均質性の要
求が厳しいので、このような膜を作る分野で利用すると
特に効果的である。
、ターゲットと入射窓との間に回転板を配置し、その回
転板がレーザ光の通過穴を設けて一定速度で回転させる
ものである場合には回転板の穴の無い部分でターゲット
からの蒸発物を受け止め、一方、回転板が透光性材料か
ら成るレーザ光の透光部を設けたものである場合には光
路上に停止させた透光部で蒸発物を受け止めて汚染した
透光部を光路外に待機している未汚染の透光部と順次入
れ替えるようにしたので、入射窓に対する蒸発物の付着
を効果的に防止することができ、透光率の回復に要する
手間と時間を大巾に減少させて入力パワーを一定させ、
品質の安定した蒸着膜を効率的に作成することができる
と云う効果が得られる。なお、超電導薄膜は均質性の要
求が厳しいので、このような膜を作る分野で利用すると
特に効果的である。
【図１】この発明のレーザ蒸着装置の一例を示す斜視図
【図２】同上の装置に用いる回転板の一例を示す正面図
【図３】同上の装置に用いる回転板の他の例を示す正面
図
図
【図４】この発明のレーザ蒸着装置の他の例を示す斜視
図
図
【図５】同上の装置に用いる回転板の一例を示す正面図
【図６】同上の装置に用いる回転板の他の例を示す正面
図
図
【図７】図４の装置における部品の光路方向配置図
１ パルスレーザ光発生装置
２ 集光レンズ
３ 真空チャンバ
４ 入射窓
５ パルスレーザ光
６ ターゲット
７ 基板とそのホルダ
８ 制御装置
９ モータ及び回転角読み取り装置
１０ 回転板
１１ 通過穴
１２ 回転軸
２０ 回転板
２１ 透光部
２２ 回転軸
２３ 遮蔽板
２４ 通過穴
２５ ノブ
Claims (3)
- 【請求項１】 真空チャンバに設けた入射窓を通して
チャンバ内のターゲットにレーザ光を照射し、ターゲッ
トからの蒸発物を基板に付着させるレーザ蒸着装置にお
いて、上記ターゲットと入射窓との間に、レーザ光の通
過穴と回転駆動源を有する回転板を設け、この回転板を
一定速度で回転させ、チャンバ内レーザ光路を一時的に
横切る上記通過穴がレーザ光路上にきたときにターゲッ
トに向けてレーザ光を照射するようにしたことを特徴と
するレーザ蒸着装置。 - 【請求項２】 真空チャンバに設けた入射窓を通して
チャンバ内のターゲットにレーザ光を照射し、ターゲッ
トからの蒸発物を基板に付着させるレーザ蒸着装置にお
いて、上記ターゲットと入射窓との間に、一部又は全体
が使用レーザ光を透過させる材料で作られた回転板を設
け、チャンバ内レーザ光路上に位置する回転板のレーザ
光透光部を回転板の所定角度の回転で光路外に待機して
いるレーザ光透光部と入れ替え可能となしたことを特徴
とするレーザ蒸着装置。 - 【請求項３】 上記回転板とターゲットとの間にレー
ザ光の通過穴を有する蒸発物の遮蔽板を設けた請求項２
記載のレーザ蒸着装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP40670390A JPH04224672A (ja) | 1990-12-26 | 1990-12-26 | レーザ蒸着装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP40670390A JPH04224672A (ja) | 1990-12-26 | 1990-12-26 | レーザ蒸着装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04224672A true JPH04224672A (ja) | 1992-08-13 |
Family
ID=18516324
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP40670390A Pending JPH04224672A (ja) | 1990-12-26 | 1990-12-26 | レーザ蒸着装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04224672A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100745610B1 (ko) * | 2006-04-11 | 2007-08-02 | 한국전기연구원 | 레이저윈도우 오염 방지를 위한 레이저 증착 장치 |
| CN115302113A (zh) * | 2022-08-17 | 2022-11-08 | 北京大学 | 一种激光打靶防溅射装置及方法 |
| CN117265485A (zh) * | 2023-08-17 | 2023-12-22 | 兰州空间技术物理研究所 | 一种基于微观输运机理的激光窗口抗污染装置及方法 |
| WO2024129621A3 (en) * | 2022-12-14 | 2025-09-12 | Lam Research Corporation | Reducing particle contamination of a laser entrance window in a pulsed laser deposition tool |
-
1990
- 1990-12-26 JP JP40670390A patent/JPH04224672A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100745610B1 (ko) * | 2006-04-11 | 2007-08-02 | 한국전기연구원 | 레이저윈도우 오염 방지를 위한 레이저 증착 장치 |
| CN115302113A (zh) * | 2022-08-17 | 2022-11-08 | 北京大学 | 一种激光打靶防溅射装置及方法 |
| CN115302113B (zh) * | 2022-08-17 | 2025-04-11 | 北京大学 | 一种激光打靶防溅射装置及方法 |
| WO2024129621A3 (en) * | 2022-12-14 | 2025-09-12 | Lam Research Corporation | Reducing particle contamination of a laser entrance window in a pulsed laser deposition tool |
| CN117265485A (zh) * | 2023-08-17 | 2023-12-22 | 兰州空间技术物理研究所 | 一种基于微观输运机理的激光窗口抗污染装置及方法 |
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