JPH05331632A - レーザーアブレーション装置と薄膜形成方法 - Google Patents
レーザーアブレーション装置と薄膜形成方法Info
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- JPH05331632A JPH05331632A JP4140656A JP14065692A JPH05331632A JP H05331632 A JPH05331632 A JP H05331632A JP 4140656 A JP4140656 A JP 4140656A JP 14065692 A JP14065692 A JP 14065692A JP H05331632 A JPH05331632 A JP H05331632A
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
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- H01F41/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties
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Abstract
(57)【要約】 (修正有)
【目的】 比較的低温で成膜の結晶状態制御が可能で、
成膜の酸素欠陥を充分低減させることができ、酸化状態
改善のための高温アニールが不要な酸化物薄膜形成用の
レーザーアブレーション装置を提供する。 【構成】 排気手段5と酸化反応性ガスを導入するガス
導入口6と受光窓7とを備えた真空槽1と、この真空槽
1内に設置された、酸化物の成膜材料からなるターゲッ
ト2を保持するターゲットホルダー2′と、このターゲ
ットホルダー2′に対向する位置に設置されて被薄膜形
成体4を保持する被薄膜形成体ホルダー3と、前記真空
槽1の外部から前記受光窓7を通して、前記真空槽1内
の前記ターゲット2に短波長レーザー光13を照射する
短波長レーザー8とを有す。
成膜の酸素欠陥を充分低減させることができ、酸化状態
改善のための高温アニールが不要な酸化物薄膜形成用の
レーザーアブレーション装置を提供する。 【構成】 排気手段5と酸化反応性ガスを導入するガス
導入口6と受光窓7とを備えた真空槽1と、この真空槽
1内に設置された、酸化物の成膜材料からなるターゲッ
ト2を保持するターゲットホルダー2′と、このターゲ
ットホルダー2′に対向する位置に設置されて被薄膜形
成体4を保持する被薄膜形成体ホルダー3と、前記真空
槽1の外部から前記受光窓7を通して、前記真空槽1内
の前記ターゲット2に短波長レーザー光13を照射する
短波長レーザー8とを有す。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、短波長レーザー光を使
用した薄膜形成用のレーザーアブレーション装置に関
し、特に、酸化物の軟磁性薄膜形成用のレーザーアブレ
ーション装置に関するものである。
用した薄膜形成用のレーザーアブレーション装置に関
し、特に、酸化物の軟磁性薄膜形成用のレーザーアブレ
ーション装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】短波長レーザー光を使用した酸化物薄膜
形成用のレーザーアブレーション装置の従来例は、S.
Komura et al;Japanese Jou
rnal of Applied Physics,v
ol.27(1988)に示されているもので、図5に
基づいて、その構成を説明する。
形成用のレーザーアブレーション装置の従来例は、S.
Komura et al;Japanese Jou
rnal of Applied Physics,v
ol.27(1988)に示されているもので、図5に
基づいて、その構成を説明する。
【0003】図5において、従来例の薄膜形成用のレー
ザーアブレーション装置は、排気手段49とガス導入口
48と受光窓47とを備えた真空槽40内に、酸化物の
成膜材料であるNi−Zn−フェライトの焼結体からな
るターゲット41を保持するターゲットホルダー41′
と、このターゲットホルダー41′に対向する位置に設
置されて基板(被薄膜形成体)43を保持する基板ホル
ダー(被薄膜形成体ホルダー)42とを有し、真空槽4
0の外部にある可視光のQスイッチYAGレーザー44
の第2高調波レーザー光である短波長レーザー光(波長
532nm)45を、光学系46で集光し、前記受光窓
47を通して、前記ターゲット41上に照射する構成に
なっている。尚、基板ホルダー(被薄膜形成体ホルダ
ー)42内には、内蔵ヒーター42′が設けられてお
り、保持している基板(被薄膜形成体)43を所定温度
に加熱するようになっている。
ザーアブレーション装置は、排気手段49とガス導入口
48と受光窓47とを備えた真空槽40内に、酸化物の
成膜材料であるNi−Zn−フェライトの焼結体からな
るターゲット41を保持するターゲットホルダー41′
と、このターゲットホルダー41′に対向する位置に設
置されて基板(被薄膜形成体)43を保持する基板ホル
ダー(被薄膜形成体ホルダー)42とを有し、真空槽4
0の外部にある可視光のQスイッチYAGレーザー44
の第2高調波レーザー光である短波長レーザー光(波長
532nm)45を、光学系46で集光し、前記受光窓
47を通して、前記ターゲット41上に照射する構成に
なっている。尚、基板ホルダー(被薄膜形成体ホルダ
ー)42内には、内蔵ヒーター42′が設けられてお
り、保持している基板(被薄膜形成体)43を所定温度
に加熱するようになっている。
【0004】次に、その動作を図5に基づいて説明す
る。
る。
【0005】図5において、排気手段49によって真空
槽40内を真空排気し、ガス導入口48からO2 ガス又
はN2 Oガスを導入し、短波長レーザー光45をターゲ
ット41に照射する。このようにすると、短波長レーザ
ー光のエネルギによって、前記ターゲット41の構成材
料であるNi−Zn−フェライトの焼結体から、アブレ
ーション粒子が飛び出し、このアブレーション粒子が、
前記ターゲット41の対向位置にある基板ホルダー(被
薄膜形成体ホルダー)42が保持する基板(被薄膜形成
体)43上に、Ni−Zn−フェライトの薄膜を成膜す
る。
槽40内を真空排気し、ガス導入口48からO2 ガス又
はN2 Oガスを導入し、短波長レーザー光45をターゲ
ット41に照射する。このようにすると、短波長レーザ
ー光のエネルギによって、前記ターゲット41の構成材
料であるNi−Zn−フェライトの焼結体から、アブレ
ーション粒子が飛び出し、このアブレーション粒子が、
前記ターゲット41の対向位置にある基板ホルダー(被
薄膜形成体ホルダー)42が保持する基板(被薄膜形成
体)43上に、Ni−Zn−フェライトの薄膜を成膜す
る。
【0006】そして、この薄膜形成時に、基板ホルダー
(被薄膜形成体ホルダー)42の内蔵ヒーター42′が
基板(被薄膜形成体)43を所定温度に加熱すること
と、ガス導入口48から導入されたO2 ガス或いはN2
Oガス等の酸化反応性ガスが存在することとによって、
基板(被薄膜形成体)43上に形成されるNi−Zn−
フェライト薄膜を酸素と反応させ、Ni−Zn−フェラ
イト薄膜の酸素欠陥を低減させるようにしている。
(被薄膜形成体ホルダー)42の内蔵ヒーター42′が
基板(被薄膜形成体)43を所定温度に加熱すること
と、ガス導入口48から導入されたO2 ガス或いはN2
Oガス等の酸化反応性ガスが存在することとによって、
基板(被薄膜形成体)43上に形成されるNi−Zn−
フェライト薄膜を酸素と反応させ、Ni−Zn−フェラ
イト薄膜の酸素欠陥を低減させるようにしている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記の従来例
の構成では、Ni−Zn−フェライトに代表される多成
分酸化物に対しては、酸素の反応が不足し、形成された
薄膜の酸素欠陥を充分低減させることができず、高保磁
力の薄膜しかできないという問題点がある。
の構成では、Ni−Zn−フェライトに代表される多成
分酸化物に対しては、酸素の反応が不足し、形成された
薄膜の酸素欠陥を充分低減させることができず、高保磁
力の薄膜しかできないという問題点がある。
【0008】従って、従来のレーザーアブレーション装
置で成膜されたNi−Zn−フェライトのような多成分
酸化物薄膜を、低保磁力の軟磁性薄膜として使用するに
は、低保磁力化が必要であり、そのためには、薄膜の酸
化状態(価数等)を精密に再調整して酸素欠陥を充分に
低減させることが必要で、薄膜を形成した基板(被薄膜
形成体)43を、別工程で高温(例えば、800°C以
上)加熱して数時間アニールしている。このため、工程
数が増加しコスト高になるという問題点がある。
置で成膜されたNi−Zn−フェライトのような多成分
酸化物薄膜を、低保磁力の軟磁性薄膜として使用するに
は、低保磁力化が必要であり、そのためには、薄膜の酸
化状態(価数等)を精密に再調整して酸素欠陥を充分に
低減させることが必要で、薄膜を形成した基板(被薄膜
形成体)43を、別工程で高温(例えば、800°C以
上)加熱して数時間アニールしている。このため、工程
数が増加しコスト高になるという問題点がある。
【0009】そして、高温アニールは、薄膜ヘッドのよ
うに、使用材質の耐熱性に限界があり、低温(350°
C以下)でしか処理できないものについては使用でき
ず、従来の薄膜形成用のレーザーアブレーション装置
は、薄膜ヘッドの製造に使用できないという問題点があ
る。
うに、使用材質の耐熱性に限界があり、低温(350°
C以下)でしか処理できないものについては使用でき
ず、従来の薄膜形成用のレーザーアブレーション装置
は、薄膜ヘッドの製造に使用できないという問題点があ
る。
【0010】本発明は、上記の問題点を解決し、比較的
低温で成膜の結晶状態(酸化状態等を含む)の制御が可
能で、成膜の酸素欠陥を充分低減させることができ、酸
化状態改善のための高温アニールが不要なレーザーアブ
レーション装置を提供することを課題としている。
低温で成膜の結晶状態(酸化状態等を含む)の制御が可
能で、成膜の酸素欠陥を充分低減させることができ、酸
化状態改善のための高温アニールが不要なレーザーアブ
レーション装置を提供することを課題としている。
【0011】
【課題を解決するための手段】本願第1発明のレーザー
アブレーション装置は、排気手段と酸化反応性ガスを導
入するガス導入口と受光窓とを備えた真空槽と、この真
空槽内に設置された、酸化物の成膜材料からなるターゲ
ットを保持するターゲットホルダーと、このターゲット
ホルダーに対向する位置に設置されて被薄膜形成体を保
持する被薄膜形成体ホルダーと、前記真空槽の外部から
前記受光窓を通して、前記真空槽内の前記ターゲットに
短波長レーザー光を照射する短波長レーザーとを有する
薄膜形成用のレーザーアブレーション装置において、前
記ターゲットに照射される短波長レーザー光の1/10
以下の強度の短波長レーザー光を、前記真空槽の外部か
ら前記受光窓を通して、前記真空槽内の前記被薄膜形成
体ホルダーが保持する被薄膜形成体上に照射する短波長
レーザー光照射手段を有することを特徴とする。
アブレーション装置は、排気手段と酸化反応性ガスを導
入するガス導入口と受光窓とを備えた真空槽と、この真
空槽内に設置された、酸化物の成膜材料からなるターゲ
ットを保持するターゲットホルダーと、このターゲット
ホルダーに対向する位置に設置されて被薄膜形成体を保
持する被薄膜形成体ホルダーと、前記真空槽の外部から
前記受光窓を通して、前記真空槽内の前記ターゲットに
短波長レーザー光を照射する短波長レーザーとを有する
薄膜形成用のレーザーアブレーション装置において、前
記ターゲットに照射される短波長レーザー光の1/10
以下の強度の短波長レーザー光を、前記真空槽の外部か
ら前記受光窓を通して、前記真空槽内の前記被薄膜形成
体ホルダーが保持する被薄膜形成体上に照射する短波長
レーザー光照射手段を有することを特徴とする。
【0012】本願第2発明のレーザーアブレーション装
置は、排気手段と酸化反応性ガスを導入するガス導入口
と受光窓とを備えた真空槽と、この真空槽内に設置され
た、酸化物の成膜材料からなるターゲットを保持するタ
ーゲットホルダーと、このターゲットホルダーに対向す
る位置に設置されて被薄膜形成体を保持する被薄膜形成
体ホルダーと、前記真空槽の外部から前記受光窓を通し
て、前記真空槽内の前記ターゲットに短波長レーザー光
を照射する短波長レーザーとを有する薄膜形成用のレー
ザーアブレーション装置において、短波長レーザー光
を、前記真空槽の外部から前記受光窓を通して、前記真
空槽内の前記被薄膜形成体ホルダーが保持する被薄膜形
成体の表面近傍を被薄膜形成体と略平行に通過させる短
波長レーザー光照射手段を有することを特徴とする。
置は、排気手段と酸化反応性ガスを導入するガス導入口
と受光窓とを備えた真空槽と、この真空槽内に設置され
た、酸化物の成膜材料からなるターゲットを保持するタ
ーゲットホルダーと、このターゲットホルダーに対向す
る位置に設置されて被薄膜形成体を保持する被薄膜形成
体ホルダーと、前記真空槽の外部から前記受光窓を通し
て、前記真空槽内の前記ターゲットに短波長レーザー光
を照射する短波長レーザーとを有する薄膜形成用のレー
ザーアブレーション装置において、短波長レーザー光
を、前記真空槽の外部から前記受光窓を通して、前記真
空槽内の前記被薄膜形成体ホルダーが保持する被薄膜形
成体の表面近傍を被薄膜形成体と略平行に通過させる短
波長レーザー光照射手段を有することを特徴とする。
【0013】又、本願第1、第2発明のレーザーアブレ
ーション装置の短波長レーザー光照射手段は、短波長レ
ーザーからの短波長レーザー光を分岐する光学系である
ことが好適である。
ーション装置の短波長レーザー光照射手段は、短波長レ
ーザーからの短波長レーザー光を分岐する光学系である
ことが好適である。
【0014】本願第3発明の薄膜形成方法は、本願発明
のレーザーアブレーション装置を使用し、酸化物の軟磁
性材料をターゲットとして、被薄膜形成体上に薄膜を形
成することを特徴とする。
のレーザーアブレーション装置を使用し、酸化物の軟磁
性材料をターゲットとして、被薄膜形成体上に薄膜を形
成することを特徴とする。
【0015】
【作用】本願第1発明のレーザーアブレーション装置
は、排気手段と酸化反応性ガスを導入するガス導入口と
受光窓とを備えた真空槽と、この真空槽内に設置され
た、酸化物の成膜材料からなるターゲットを保持するタ
ーゲットホルダーと、このターゲットホルダーに対向す
る位置に設置されて被薄膜形成体を保持する被薄膜形成
体ホルダーと、前記真空槽の外部から前記受光窓を通し
て、前記真空槽内の前記ターゲットに短波長レーザー光
を照射する短波長レーザーとを有する薄膜形成用の従来
のレーザーアブレーション装置に、前記ターゲットに照
射される短波長レーザー光の1/10以下の強度の短波
長レーザー光を、前記真空槽の外部から前記受光窓を通
して、前記真空槽内の前記被薄膜形成体ホルダーが保持
する被薄膜形成体上に照射する短波長レーザー光照射手
段を付加しているので、酸化反応性ガスを導入した真空
槽内で、短波長レーザーを照射された真空槽内のターゲ
ットから、このターゲットを構成する成膜材料のアブレ
ーション粒子が飛び出し、このアブレーション粒子が、
被薄膜形成体ホルダーに保持された被薄膜形成体上をマ
イグレーション(移動して動き回る)して薄膜を形成し
ているときに、この被薄膜形成体上に、前記ターゲット
に照射される短波長レーザー光の1/10以下の強度の
短波長レーザー光を、前記受光窓を通して照射すること
によって、マイグレーションしているアブレーション粒
子を励起して、被薄膜形成体近傍の酸化反応性ガスと反
応し易くし、酸化反応を促進させ、成膜の酸化を促進
し、成膜の酸素欠陥を低減し、結晶性を改善する。
は、排気手段と酸化反応性ガスを導入するガス導入口と
受光窓とを備えた真空槽と、この真空槽内に設置され
た、酸化物の成膜材料からなるターゲットを保持するタ
ーゲットホルダーと、このターゲットホルダーに対向す
る位置に設置されて被薄膜形成体を保持する被薄膜形成
体ホルダーと、前記真空槽の外部から前記受光窓を通し
て、前記真空槽内の前記ターゲットに短波長レーザー光
を照射する短波長レーザーとを有する薄膜形成用の従来
のレーザーアブレーション装置に、前記ターゲットに照
射される短波長レーザー光の1/10以下の強度の短波
長レーザー光を、前記真空槽の外部から前記受光窓を通
して、前記真空槽内の前記被薄膜形成体ホルダーが保持
する被薄膜形成体上に照射する短波長レーザー光照射手
段を付加しているので、酸化反応性ガスを導入した真空
槽内で、短波長レーザーを照射された真空槽内のターゲ
ットから、このターゲットを構成する成膜材料のアブレ
ーション粒子が飛び出し、このアブレーション粒子が、
被薄膜形成体ホルダーに保持された被薄膜形成体上をマ
イグレーション(移動して動き回る)して薄膜を形成し
ているときに、この被薄膜形成体上に、前記ターゲット
に照射される短波長レーザー光の1/10以下の強度の
短波長レーザー光を、前記受光窓を通して照射すること
によって、マイグレーションしているアブレーション粒
子を励起して、被薄膜形成体近傍の酸化反応性ガスと反
応し易くし、酸化反応を促進させ、成膜の酸化を促進
し、成膜の酸素欠陥を低減し、結晶性を改善する。
【0016】本願第2発明のレーザーアブレーション装
置は、排気手段と酸化反応性ガスを導入するガス導入口
と受光窓とを備えた真空槽と、この真空槽内に設置され
た、酸化物の成膜材料からなるターゲットを保持するタ
ーゲットホルダーと、このターゲットホルダーに対向す
る位置に設置されて被薄膜形成体を保持する被薄膜形成
体ホルダーと、前記真空槽の外部から前記受光窓を通し
て、前記真空槽内の前記ターゲットに短波長レーザー光
を照射する短波長レーザーとを有する薄膜形成用の従来
のレーザーアブレーション装置に、短波長レーザー光
を、前記真空槽の外部から前記受光窓を通して、前記真
空槽内の前記被薄膜形成体ホルダーが保持する被薄膜形
成体の表面近傍を被薄膜形成体と略平行に通過させる短
波長レーザー光照射手段を付加しているので、酸化反応
性ガスを導入した真空槽内で、短波長レーザーを照射さ
れた真空槽内のターゲットから、このターゲットを構成
する成膜材料のアブレーション粒子が飛び出し、このア
ブレーション粒子が、被薄膜形成体ホルダーに保持され
た被薄膜形成体上をマイグレーション(移動して動き回
る)して薄膜を形成しているときに、短波長レーザー光
を、前記受光窓を通して、この被薄膜形成体の表面近傍
を被薄膜形成体と略平行に通過させることによって、こ
の短波長レーザー光に、被薄膜形成体上に到達する前の
前記アブレーション粒子を照射させて、このアブレーシ
ョン粒子を励起して、被薄膜形成体近傍の酸化反応性ガ
スと反応し易くし、その酸化反応を促進し、成膜の酸素
欠陥を低減し、且つ、この短波長レーザー光に、被薄膜
形成体近傍の酸化反応性ガスを照射させて解離しOラジ
カルを発生させ、前記アブレーション粒子との酸化反応
を促進して、成膜の酸化を促進し、成膜の酸素欠陥を低
減し、結晶性を改善する。
置は、排気手段と酸化反応性ガスを導入するガス導入口
と受光窓とを備えた真空槽と、この真空槽内に設置され
た、酸化物の成膜材料からなるターゲットを保持するタ
ーゲットホルダーと、このターゲットホルダーに対向す
る位置に設置されて被薄膜形成体を保持する被薄膜形成
体ホルダーと、前記真空槽の外部から前記受光窓を通し
て、前記真空槽内の前記ターゲットに短波長レーザー光
を照射する短波長レーザーとを有する薄膜形成用の従来
のレーザーアブレーション装置に、短波長レーザー光
を、前記真空槽の外部から前記受光窓を通して、前記真
空槽内の前記被薄膜形成体ホルダーが保持する被薄膜形
成体の表面近傍を被薄膜形成体と略平行に通過させる短
波長レーザー光照射手段を付加しているので、酸化反応
性ガスを導入した真空槽内で、短波長レーザーを照射さ
れた真空槽内のターゲットから、このターゲットを構成
する成膜材料のアブレーション粒子が飛び出し、このア
ブレーション粒子が、被薄膜形成体ホルダーに保持され
た被薄膜形成体上をマイグレーション(移動して動き回
る)して薄膜を形成しているときに、短波長レーザー光
を、前記受光窓を通して、この被薄膜形成体の表面近傍
を被薄膜形成体と略平行に通過させることによって、こ
の短波長レーザー光に、被薄膜形成体上に到達する前の
前記アブレーション粒子を照射させて、このアブレーシ
ョン粒子を励起して、被薄膜形成体近傍の酸化反応性ガ
スと反応し易くし、その酸化反応を促進し、成膜の酸素
欠陥を低減し、且つ、この短波長レーザー光に、被薄膜
形成体近傍の酸化反応性ガスを照射させて解離しOラジ
カルを発生させ、前記アブレーション粒子との酸化反応
を促進して、成膜の酸化を促進し、成膜の酸素欠陥を低
減し、結晶性を改善する。
【0017】本願第1、第2発明のレーザーアブレーシ
ョン装置は、短波長レーザー光照射手段を、短波長レー
ザーからの短波長レーザー光を分岐する光学系にするこ
とによって、1つの短波長レーザーで構成できる。
ョン装置は、短波長レーザー光照射手段を、短波長レー
ザーからの短波長レーザー光を分岐する光学系にするこ
とによって、1つの短波長レーザーで構成できる。
【0018】本願第3発明の薄膜形成方法は、本願発明
のレーザーアブレーション装置を使用し、酸化物の軟磁
性材料をターゲットとして、被薄膜形成体上に薄膜を形
成するので、上記のようにして、酸素欠陥が少なく、結
晶性が良い薄膜を形成でき、その結果として、低保磁力
の軟磁性薄膜を得る。
のレーザーアブレーション装置を使用し、酸化物の軟磁
性材料をターゲットとして、被薄膜形成体上に薄膜を形
成するので、上記のようにして、酸素欠陥が少なく、結
晶性が良い薄膜を形成でき、その結果として、低保磁力
の軟磁性薄膜を得る。
【0019】
【実施例】本願第1発明のレーザーアブレーション装置
の一実施例の構成を図1に基づいて説明する。
の一実施例の構成を図1に基づいて説明する。
【0020】図1において、本実施例は、排気手段5と
酸化反応性ガス(O2 ガス、N2 Oガス等)を導入する
ガス導入口6と受光窓7とを備えた真空槽1と、この真
空槽1内に設置された、酸化物の成膜材料であるNi−
Zn−フェライトの焼結体からなるターゲット2を保持
するターゲットホルダー2′(特にターゲットホルダー
を設けないで、ターゲットを置く場合もある)と、この
ターゲットホルダー2′に対向する位置に設置されて基
板(被薄膜形成体)4を保持する基板ホルダー(被薄膜
形成体ホルダー)3と、前記真空槽1の外部から前記受
光窓7を通して、前記真空槽1内の前記ターゲット2に
短波長レーザー光を照射する短波長レーザー8(この短
波長レーザー8からの短波長レーザー光をハーフミラー
11を通しミラー9で反射しレンズ10で集光し前記受
光窓7を通して短波長レーザー光13としてターゲット
2を照射させる光学系を有する)とを有する薄膜形成用
の従来例のレーザーアブレーション装置に付加して、前
記短波長レーザー8からの短波長レーザー光をハーフミ
ラー11とミラー12とで反射させて前記受光窓7を通
して短波長レーザー光14として被薄膜形成体4を照射
させる光学系とを有する。尚、基板ホルダー(被薄膜形
成体ホルダー)3内には、内蔵ヒーター3′が設けられ
ており、保持している基板(被薄膜形成体)4を所定温
度に加熱するようになっている。又、レンズ10で集光
された短波長レーザー光13がターゲット2に照射され
る位置は、図示していないが、短波長レーザー光13を
移動させたりターゲット2を移動させたりする機構があ
り、変更可能である。
酸化反応性ガス(O2 ガス、N2 Oガス等)を導入する
ガス導入口6と受光窓7とを備えた真空槽1と、この真
空槽1内に設置された、酸化物の成膜材料であるNi−
Zn−フェライトの焼結体からなるターゲット2を保持
するターゲットホルダー2′(特にターゲットホルダー
を設けないで、ターゲットを置く場合もある)と、この
ターゲットホルダー2′に対向する位置に設置されて基
板(被薄膜形成体)4を保持する基板ホルダー(被薄膜
形成体ホルダー)3と、前記真空槽1の外部から前記受
光窓7を通して、前記真空槽1内の前記ターゲット2に
短波長レーザー光を照射する短波長レーザー8(この短
波長レーザー8からの短波長レーザー光をハーフミラー
11を通しミラー9で反射しレンズ10で集光し前記受
光窓7を通して短波長レーザー光13としてターゲット
2を照射させる光学系を有する)とを有する薄膜形成用
の従来例のレーザーアブレーション装置に付加して、前
記短波長レーザー8からの短波長レーザー光をハーフミ
ラー11とミラー12とで反射させて前記受光窓7を通
して短波長レーザー光14として被薄膜形成体4を照射
させる光学系とを有する。尚、基板ホルダー(被薄膜形
成体ホルダー)3内には、内蔵ヒーター3′が設けられ
ており、保持している基板(被薄膜形成体)4を所定温
度に加熱するようになっている。又、レンズ10で集光
された短波長レーザー光13がターゲット2に照射され
る位置は、図示していないが、短波長レーザー光13を
移動させたりターゲット2を移動させたりする機構があ
り、変更可能である。
【0021】次に、本実施例の動作を図1、図2に基づ
いて説明する。
いて説明する。
【0022】図1、図2において、成膜材料であるNi
−Zn−フェライトの焼結体(焼結体に限らない)から
なるターゲット2を、ターゲットホルダー2′に保持さ
せる。基板ホルダー(被薄膜形成体ホルダー)3に基板
(被薄膜形成体)4を保持させる。排気手段5によって
真空槽1内を真空排気して所定の真空度に到達後、ガス
導入口6からO2 ガス或いはN2 Oガス等の酸化反応性
ガスを導入し所定の真空度に維持する。この状態で、短
波長レーザー8から短波長レーザー光を射出すると、こ
のレーザー光の一部はハーフミラー11を通りミラー9
で反射されレンズ10で集光され前記受光窓7を通って
短波長レーザー光13としてターゲット2を照射する。
前記レーザー光の残部はハーフミラー11とミラー12
とで反射され前記受光窓7を通して短波長レーザー光1
4として被薄膜形成体4を照射する。前記短波長レーザ
ー光13を照射されたターゲット2から、このターゲッ
ト2を構成する成膜材料であるNi−Zn−フェライト
の焼結体のアブレーション粒子15が飛び出し、このア
ブレーション粒子15が、基板ホルダー(被薄膜形成体
ホルダー)3に保持された基板(被薄膜形成体)4上を
マイグレーション(移動して動き回る)して薄膜16を
形成する。この薄膜16が形成されているときに、この
基板(被薄膜形成体)4上に、前記短波長レーザー光1
4が照射されると、マイグレーションしているアブレー
ション粒子17が励起され、基板(被薄膜形成体)4近
傍の酸化反応性ガスのO2 分子18等と酸化反応し易く
なる。
−Zn−フェライトの焼結体(焼結体に限らない)から
なるターゲット2を、ターゲットホルダー2′に保持さ
せる。基板ホルダー(被薄膜形成体ホルダー)3に基板
(被薄膜形成体)4を保持させる。排気手段5によって
真空槽1内を真空排気して所定の真空度に到達後、ガス
導入口6からO2 ガス或いはN2 Oガス等の酸化反応性
ガスを導入し所定の真空度に維持する。この状態で、短
波長レーザー8から短波長レーザー光を射出すると、こ
のレーザー光の一部はハーフミラー11を通りミラー9
で反射されレンズ10で集光され前記受光窓7を通って
短波長レーザー光13としてターゲット2を照射する。
前記レーザー光の残部はハーフミラー11とミラー12
とで反射され前記受光窓7を通して短波長レーザー光1
4として被薄膜形成体4を照射する。前記短波長レーザ
ー光13を照射されたターゲット2から、このターゲッ
ト2を構成する成膜材料であるNi−Zn−フェライト
の焼結体のアブレーション粒子15が飛び出し、このア
ブレーション粒子15が、基板ホルダー(被薄膜形成体
ホルダー)3に保持された基板(被薄膜形成体)4上を
マイグレーション(移動して動き回る)して薄膜16を
形成する。この薄膜16が形成されているときに、この
基板(被薄膜形成体)4上に、前記短波長レーザー光1
4が照射されると、マイグレーションしているアブレー
ション粒子17が励起され、基板(被薄膜形成体)4近
傍の酸化反応性ガスのO2 分子18等と酸化反応し易く
なる。
【0023】このことによって、前記薄膜16内の酸素
欠陥を低減することができ、又、マイグレーションして
いるアブレーション粒子17が励起されて堆積するの
で、形成される薄膜16の結晶性が改善され、300°
C前後の基板(被薄膜形成体)温度{基板ホルダー(被
薄膜形成体ホルダー)3の前記内蔵ヒーター3′の加熱
による}でも、スピネル単相構造のNi−Zn−フェラ
イト膜が形成される。
欠陥を低減することができ、又、マイグレーションして
いるアブレーション粒子17が励起されて堆積するの
で、形成される薄膜16の結晶性が改善され、300°
C前後の基板(被薄膜形成体)温度{基板ホルダー(被
薄膜形成体ホルダー)3の前記内蔵ヒーター3′の加熱
による}でも、スピネル単相構造のNi−Zn−フェラ
イト膜が形成される。
【0024】このように、アブレーションと同時に、基
板(被薄膜形成体)4に短波長レーザー光14を照射す
ることによって、Ni−Zn−フェライト膜の保磁力
は、照射無しの場合の100エルステッドから、20エ
ルステッド以下にまで改善できる。
板(被薄膜形成体)4に短波長レーザー光14を照射す
ることによって、Ni−Zn−フェライト膜の保磁力
は、照射無しの場合の100エルステッドから、20エ
ルステッド以下にまで改善できる。
【0025】この場合、基板(被薄膜形成体)4に照射
する短波長レーザー光14の強度は、レンズで集光して
いないので、レンズで集光した短波長レーザー光13の
1/10〜1/100程度であり、基板(被薄膜形成
体)4上で、再アブレーションは生じない。しかし、前
記短波長レーザー光14の強度が強過ぎる場合には、成
膜16からZn等が再アブレーションして成膜16の磁
気特性を低下させる。
する短波長レーザー光14の強度は、レンズで集光して
いないので、レンズで集光した短波長レーザー光13の
1/10〜1/100程度であり、基板(被薄膜形成
体)4上で、再アブレーションは生じない。しかし、前
記短波長レーザー光14の強度が強過ぎる場合には、成
膜16からZn等が再アブレーションして成膜16の磁
気特性を低下させる。
【0026】尚、短波長レーザー光14は、ハーフミラ
ーを使用して短波長レーザー光13と分割したが、基板
(被薄膜形成体)照射用の短波長レーザーを設け、前記
短波長レーザー8と略同時に発信させても同様の作用・
効果が得られる。
ーを使用して短波長レーザー光13と分割したが、基板
(被薄膜形成体)照射用の短波長レーザーを設け、前記
短波長レーザー8と略同時に発信させても同様の作用・
効果が得られる。
【0027】本願第2発明のレーザーアブレーション装
置の一実施例の構成を図3に基づいて説明する。
置の一実施例の構成を図3に基づいて説明する。
【0028】図3において、本実施例は、排気手段23
と酸化反応性ガス(O2 ガス、N2Oガス等)を導入す
るガス導入口24と受光窓25とを備えた真空槽19
と、この真空槽19内に設置された、成膜材料であるN
i−Zn−フェライトの焼結体からなるターゲット20
を保持するターゲットホルダー20′(特にターゲット
ホルダーを設けないで、ターゲットを置く場合もある)
と、このターゲットホルダー20′に対向する位置に設
置されて基板(被薄膜形成体)22を保持する基板ホル
ダー(被薄膜形成体ホルダー)21と、前記真空槽19
の外部から前記受光窓25を通して、前記真空槽19内
の前記ターゲット20に短波長レーザー光を照射する短
波長レーザー26(この短波長レーザー26からの短波
長レーザー光をハーフミラー29を通しミラー27で反
射しレンズ28で集光し前記受光窓25を通して短波長
レーザー光30としてターゲット20を照射させる光学
系を有する)とを有する薄膜形成用の従来例のレーザー
アブレーション装置に付加して、前記短波長レーザー2
6からの短波長レーザー光をハーフミラー29で反射さ
せて前記受光窓25を通して短波長レーザー光31とし
て被薄膜形成体21の近傍(30mm以内)を通過させ
る光学系とを有する。尚、基板ホルダー(被薄膜形成体
ホルダー)21内には、内蔵ヒーター21′が設けられ
ており、保持している基板(被薄膜形成体)22を所定
温度に加熱するようになっている。又、レンズ28で集
光された短波長レーザー光30がターゲット20に照射
される位置は、図示していないが、短波長レーザー光3
0を移動させたりターゲット20を移動させたりする機
構があり、変更可能である。
と酸化反応性ガス(O2 ガス、N2Oガス等)を導入す
るガス導入口24と受光窓25とを備えた真空槽19
と、この真空槽19内に設置された、成膜材料であるN
i−Zn−フェライトの焼結体からなるターゲット20
を保持するターゲットホルダー20′(特にターゲット
ホルダーを設けないで、ターゲットを置く場合もある)
と、このターゲットホルダー20′に対向する位置に設
置されて基板(被薄膜形成体)22を保持する基板ホル
ダー(被薄膜形成体ホルダー)21と、前記真空槽19
の外部から前記受光窓25を通して、前記真空槽19内
の前記ターゲット20に短波長レーザー光を照射する短
波長レーザー26(この短波長レーザー26からの短波
長レーザー光をハーフミラー29を通しミラー27で反
射しレンズ28で集光し前記受光窓25を通して短波長
レーザー光30としてターゲット20を照射させる光学
系を有する)とを有する薄膜形成用の従来例のレーザー
アブレーション装置に付加して、前記短波長レーザー2
6からの短波長レーザー光をハーフミラー29で反射さ
せて前記受光窓25を通して短波長レーザー光31とし
て被薄膜形成体21の近傍(30mm以内)を通過させ
る光学系とを有する。尚、基板ホルダー(被薄膜形成体
ホルダー)21内には、内蔵ヒーター21′が設けられ
ており、保持している基板(被薄膜形成体)22を所定
温度に加熱するようになっている。又、レンズ28で集
光された短波長レーザー光30がターゲット20に照射
される位置は、図示していないが、短波長レーザー光3
0を移動させたりターゲット20を移動させたりする機
構があり、変更可能である。
【0029】次に、本実施例の動作を図3、図4に基づ
いて説明する。
いて説明する。
【0030】図3、図4において、成膜材料であるNi
−Zn−フェライトの焼結体からなるターゲット20
を、ターゲットホルダー20′に保持させる。基板ホル
ダー(被薄膜形成体ホルダー)21に基板(被薄膜形成
体)22を保持させる。排気手段23によって真空槽1
9内を真空排気して所定の真空度に到達後、ガス導入口
24から酸化反応性ガスを導入し所定の真空度に維持す
る。この状態で、短波長レーザー26から短波長レーザ
ー光を射出すると、このレーザー光の一部はハーフミラ
ー29を通りミラー27で反射されレンズ28で集光さ
れ前記受光窓25を通って短波長レーザー光30として
ターゲット20を照射する。前記レーザー光30の残部
はハーフミラー29で反射され前記受光窓25を通して
短波長レーザー光31として被薄膜形成体22の近傍
(30mm以内)を通過する。前記短波長レーザー光3
0を照射されたターゲット20から、このターゲット2
0を構成する成膜材料であるNi−Zn−フェライトの
焼結体のアブレーション粒子32が飛び出し、このアブ
レーション粒子32が、基板ホルダー(被薄膜形成体ホ
ルダー)21に保持された基板(被薄膜形成体)22上
をマイグレーション(移動して動き回る)して薄膜33
を形成する。この薄膜33が形成されているときに、こ
の基板(被薄膜形成体)22近傍を短波長レーザー光3
1が通過すると、基板(被薄膜形成体)22に到達する
前のアブレーション粒子32が励起され反応性が向上し
て、基板(被薄膜形成体)22に到達し、基板(被薄膜
形成体)22近傍の酸化反応性ガスのO2 分子34等と
の反応が促進されて薄膜33の酸素欠陥を低減する。
又、基板(被薄膜形成体)22近傍のO2 分子34が、
短波長レーザー光31で励起されてOラジカル35にな
り、アブレーション粒子32や励起されたアブレーショ
ン粒子との反応が促進されて薄膜33の酸素欠陥を低減
する。
−Zn−フェライトの焼結体からなるターゲット20
を、ターゲットホルダー20′に保持させる。基板ホル
ダー(被薄膜形成体ホルダー)21に基板(被薄膜形成
体)22を保持させる。排気手段23によって真空槽1
9内を真空排気して所定の真空度に到達後、ガス導入口
24から酸化反応性ガスを導入し所定の真空度に維持す
る。この状態で、短波長レーザー26から短波長レーザ
ー光を射出すると、このレーザー光の一部はハーフミラ
ー29を通りミラー27で反射されレンズ28で集光さ
れ前記受光窓25を通って短波長レーザー光30として
ターゲット20を照射する。前記レーザー光30の残部
はハーフミラー29で反射され前記受光窓25を通して
短波長レーザー光31として被薄膜形成体22の近傍
(30mm以内)を通過する。前記短波長レーザー光3
0を照射されたターゲット20から、このターゲット2
0を構成する成膜材料であるNi−Zn−フェライトの
焼結体のアブレーション粒子32が飛び出し、このアブ
レーション粒子32が、基板ホルダー(被薄膜形成体ホ
ルダー)21に保持された基板(被薄膜形成体)22上
をマイグレーション(移動して動き回る)して薄膜33
を形成する。この薄膜33が形成されているときに、こ
の基板(被薄膜形成体)22近傍を短波長レーザー光3
1が通過すると、基板(被薄膜形成体)22に到達する
前のアブレーション粒子32が励起され反応性が向上し
て、基板(被薄膜形成体)22に到達し、基板(被薄膜
形成体)22近傍の酸化反応性ガスのO2 分子34等と
の反応が促進されて薄膜33の酸素欠陥を低減する。
又、基板(被薄膜形成体)22近傍のO2 分子34が、
短波長レーザー光31で励起されてOラジカル35にな
り、アブレーション粒子32や励起されたアブレーショ
ン粒子との反応が促進されて薄膜33の酸素欠陥を低減
する。
【0031】更に、アブレーション粒子32が励起され
て基板(被薄膜形成体)22上に堆積されるので、薄膜
33の結晶性が向上し、300°C前後の基板(被薄膜
形成体)温度{基板ホルダー(被薄膜形成体ホルダー)
3の前記内蔵ヒーター3′の加熱による}でも、スピネ
ル単相構造のNi−Zn−フェライト膜が形成され、第
1実施例と同様に磁気特性が改善される。
て基板(被薄膜形成体)22上に堆積されるので、薄膜
33の結晶性が向上し、300°C前後の基板(被薄膜
形成体)温度{基板ホルダー(被薄膜形成体ホルダー)
3の前記内蔵ヒーター3′の加熱による}でも、スピネ
ル単相構造のNi−Zn−フェライト膜が形成され、第
1実施例と同様に磁気特性が改善される。
【0032】尚、本実施例では、成膜材料としてNi−
Zn−フェライトを使用したが、Ni−Zn−フェライ
トに限らず、酸化物であれば、同様の酸化促進作用と結
晶性改善作用とが得られる。又、酸化反応性ガスはO2
ガスやN2 Oガスに限らない。又、短波長レーザー光3
1は、ハーフミラーを使用して短波長レーザー光30と
分割したが、基板(被薄膜形成体)照射用の短波長レー
ザーを設け、前記短波長レーザー26と略同時に発信さ
せても同様の作用・効果が得られる。
Zn−フェライトを使用したが、Ni−Zn−フェライ
トに限らず、酸化物であれば、同様の酸化促進作用と結
晶性改善作用とが得られる。又、酸化反応性ガスはO2
ガスやN2 Oガスに限らない。又、短波長レーザー光3
1は、ハーフミラーを使用して短波長レーザー光30と
分割したが、基板(被薄膜形成体)照射用の短波長レー
ザーを設け、前記短波長レーザー26と略同時に発信さ
せても同様の作用・効果が得られる。
【0033】
【発明の効果】本願第1発明のレーザーアブレーション
装置は、レーザー光のアブレーション作用によって酸化
物の薄膜を形成する場合に、被薄膜形成体上に、短波長
レーザー光を照射することによって、被薄膜形成体上を
マイグレーションしているアブレーション粒子を励起し
て、被薄膜形成体近傍の酸化反応性ガスと反応し易く
し、酸化反応を促進させ、成膜の酸素欠陥を低減し、結
晶性を改善できるので、酸化状態改善のための高温アニ
ールが不要になるという効果を奏する。
装置は、レーザー光のアブレーション作用によって酸化
物の薄膜を形成する場合に、被薄膜形成体上に、短波長
レーザー光を照射することによって、被薄膜形成体上を
マイグレーションしているアブレーション粒子を励起し
て、被薄膜形成体近傍の酸化反応性ガスと反応し易く
し、酸化反応を促進させ、成膜の酸素欠陥を低減し、結
晶性を改善できるので、酸化状態改善のための高温アニ
ールが不要になるという効果を奏する。
【0034】本願第2発明のレーザーアブレーション装
置は、レーザー光のアブレーション作用によって酸化物
の薄膜を形成する場合に、短波長レーザー光を、被薄膜
形成体の表面近傍を被薄膜形成体と略平行に通過させる
ことによって、被薄膜形成体上に到達する前の前記アブ
レーション粒子を励起し、且つ、被薄膜形成体近傍の酸
化反応性ガスを解離しOラジカルを発生させて、前記ア
ブレーション粒子とOラジカルとの酸化反応を促進し、
成膜の酸素欠陥を低減し、結晶性を改善できるので、酸
化状態改善のための高温アニールが不要になるという効
果を奏する。
置は、レーザー光のアブレーション作用によって酸化物
の薄膜を形成する場合に、短波長レーザー光を、被薄膜
形成体の表面近傍を被薄膜形成体と略平行に通過させる
ことによって、被薄膜形成体上に到達する前の前記アブ
レーション粒子を励起し、且つ、被薄膜形成体近傍の酸
化反応性ガスを解離しOラジカルを発生させて、前記ア
ブレーション粒子とOラジカルとの酸化反応を促進し、
成膜の酸素欠陥を低減し、結晶性を改善できるので、酸
化状態改善のための高温アニールが不要になるという効
果を奏する。
【0035】本願第1、第2発明のレーザーアブレーシ
ョン装置は、短波長レーザー光照射手段を、短波長レー
ザーからの短波長レーザー光を分岐する光学系にするこ
とによって、1つの短波長レーザーで構成できるという
効果を奏する。
ョン装置は、短波長レーザー光照射手段を、短波長レー
ザーからの短波長レーザー光を分岐する光学系にするこ
とによって、1つの短波長レーザーで構成できるという
効果を奏する。
【0036】本願第3発明の薄膜形成方法は、本願発明
のレーザーアブレーション装置を使用し、酸化物の軟磁
性材料をターゲットとして、被薄膜形成体上に薄膜を形
成するので、上記のようにして、酸素欠陥が少なく、結
晶性が良い薄膜を形成でき、その結果として、従来は低
保磁力化のために必要であった酸化状態改善のための高
温アニール工程を省略して低保磁力の軟磁性薄膜を得ら
れるという効果を奏する。
のレーザーアブレーション装置を使用し、酸化物の軟磁
性材料をターゲットとして、被薄膜形成体上に薄膜を形
成するので、上記のようにして、酸素欠陥が少なく、結
晶性が良い薄膜を形成でき、その結果として、従来は低
保磁力化のために必要であった酸化状態改善のための高
温アニール工程を省略して低保磁力の軟磁性薄膜を得ら
れるという効果を奏する。
【図1】本願第1発明の一実施例の構成図である。
【図2】図1の動作図である。
【図3】本願第2発明の一実施例の構成図である。
【図4】図3の動作図である。
【図5】従来例の構成図である。
1 真空槽 2 ターゲット 2′ ターゲットホルダー 3 基板ホルダー(被薄膜形成体ホルダー) 4 基板(被薄膜形成体) 5 排気手段 6 ガス導入口 7 受光窓 8 短波長レーザー 9 ミラー 10 レンズ 11 ハーフミラー(短波長レーザー光照射手段) 12 ミラー(短波長レーザー光照射手段) 13 短波長レーザー光 14 短波長レーザー光 15 アブレーション粒子 16 薄膜 17 マイグレーションしているアブレーション粒子 18 O2 分子 19 真空槽 20 ターゲット 20′ ターゲットホルダー 21 基板ホルダー(被薄膜形成体ホルダー) 22 基板(被薄膜形成体) 23 排気手段 24 ガス導入口 25 受光窓 26 短波長レーザー 27 ミラー 28 レンズ 29 ハーフミラー(短波長レーザー光照射手段) 30 短波長レーザー光 31 短波長レーザー光 32 アブレーション粒子 33 薄膜 34 O2 分子 35 Oラジカル
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 西川 幸男 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内
Claims (4)
- 【請求項1】 排気手段と酸化反応性ガスを導入するガ
ス導入口と受光窓とを備えた真空槽と、この真空槽内に
設置された、酸化物の成膜材料からなるターゲットを保
持するターゲットホルダーと、このターゲットホルダー
に対向する位置に設置されて被薄膜形成体を保持する被
薄膜形成体ホルダーと、前記真空槽の外部から前記受光
窓を通して、前記真空槽内の前記ターゲットに短波長レ
ーザー光を照射する短波長レーザーとを有する薄膜形成
用のレーザーアブレーション装置において、前記ターゲ
ットに照射される短波長レーザー光の1/10以下の強
度の短波長レーザー光を、前記真空槽の外部から前記受
光窓を通して、前記真空槽内の前記被薄膜形成体ホルダ
ーが保持する被薄膜形成体上に照射する短波長レーザー
光照射手段を有することを特徴とするレーザーアブレー
ション装置。 - 【請求項2】 排気手段と酸化反応性ガスを導入するガ
ス導入口と受光窓とを備えた真空槽と、この真空槽内に
設置された、酸化物の成膜材料からなるターゲットを保
持するターゲットホルダーと、このターゲットホルダー
に対向する位置に設置されて被薄膜形成体を保持する被
薄膜形成体ホルダーと、前記真空槽の外部から前記受光
窓を通して、前記真空槽内の前記ターゲットに短波長レ
ーザー光を照射する短波長レーザーとを有する薄膜形成
用のレーザーアブレーション装置において、短波長レー
ザー光を、前記真空槽の外部から前記受光窓を通して、
前記真空槽内の前記被薄膜形成体ホルダーが保持する被
薄膜形成体の表面近傍を被薄膜形成体と略平行に通過さ
せる短波長レーザー光照射手段を有することを特徴とす
るレーザーアブレーション装置。 - 【請求項3】 短波長レーザー光照射手段は、短波長レ
ーザーからの短波長レーザー光を分岐する光学系である
請求項1又は2に記載のレーザーアブレーション装置。 - 【請求項4】 請求項1、2又は3に記載のレーザーア
ブレーション装置を使用し、酸化物の軟磁性材料をター
ゲットとして、被薄膜形成体上に薄膜を形成することを
特徴とする薄膜形成方法。
Priority Applications (3)
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|---|---|---|---|
| JP4140656A JPH05331632A (ja) | 1992-06-01 | 1992-06-01 | レーザーアブレーション装置と薄膜形成方法 |
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|---|---|---|---|
| JP4140656A JPH05331632A (ja) | 1992-06-01 | 1992-06-01 | レーザーアブレーション装置と薄膜形成方法 |
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