JPH07224376A - レーザアブレーション法による薄膜の作製方法 - Google Patents
レーザアブレーション法による薄膜の作製方法Info
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- JPH07224376A JPH07224376A JP6039142A JP3914294A JPH07224376A JP H07224376 A JPH07224376 A JP H07224376A JP 6039142 A JP6039142 A JP 6039142A JP 3914294 A JP3914294 A JP 3914294A JP H07224376 A JPH07224376 A JP H07224376A
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- Y02E40/60—Superconducting electric elements or equipment; Power systems integrating superconducting elements or equipment
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- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
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- Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【構成】 酸化物超電導薄膜をレーザアブレーション法
で作製する場合に、ターゲット上におけるビーム断面の
アスペクト比が0.2以下のレーザビームを使用する。 【効果】 膜厚分布の均一性および対称性が高い酸化物
超電導薄膜が作製可能である。
で作製する場合に、ターゲット上におけるビーム断面の
アスペクト比が0.2以下のレーザビームを使用する。 【効果】 膜厚分布の均一性および対称性が高い酸化物
超電導薄膜が作製可能である。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、薄膜の作製方法に関す
る。より詳細には、本発明は、レーザアブレーション法
により、膜厚分布の対称性が高い薄膜を作製する方法に
関する。
る。より詳細には、本発明は、レーザアブレーション法
により、膜厚分布の対称性が高い薄膜を作製する方法に
関する。
【０００２】
【従来の技術】薄膜の作製には、各種の方法が使用され
るが、レーザアブレーション法は、組成の制御がやり易
く、成膜速度が高い等の利点がある。また、一切の電磁
場を必要としないので、プラズマあるいはイオン等の荷
電粒子となった原料が電磁場の影響を受けず、高品質の
薄膜を作製するのに適した方法と考えられている。一
方、酸化物超電導体は多元系の複合酸化物であり、組成
比が僅かでも適正値から外れると超電導特性が大幅に低
下する。レーザアブレーション法では、成膜する薄膜の
組成の制御が容易であるので、レーザアブレーション法
を使用して特性の優れた酸化物超電導薄膜を作製するこ
とが研究されている。
るが、レーザアブレーション法は、組成の制御がやり易
く、成膜速度が高い等の利点がある。また、一切の電磁
場を必要としないので、プラズマあるいはイオン等の荷
電粒子となった原料が電磁場の影響を受けず、高品質の
薄膜を作製するのに適した方法と考えられている。一
方、酸化物超電導体は多元系の複合酸化物であり、組成
比が僅かでも適正値から外れると超電導特性が大幅に低
下する。レーザアブレーション法では、成膜する薄膜の
組成の制御が容易であるので、レーザアブレーション法
を使用して特性の優れた酸化物超電導薄膜を作製するこ
とが研究されている。
【０００３】レーザアブレーション法で薄膜を作製する
場合は、内部を高真空に排気可能で、任意の雰囲気ガス
を導入できるチャンバ内に基板およびターゲットを配置
し、チャンバ外部に配置したレーザ装置の発するレーザ
光を光学手段により誘導し、必要に応じて集光してター
ゲットに照射していた。レーザ光がターゲットに照射さ
れると、プルームと呼ばれる火炎状のプラズマが発生
し、その先端部分近傍に配置された基板上に薄膜が成長
する。レーザ装置としては、一般にエキシマレーザ等の
高出力、高エネルギのものが使用されることが多い。
場合は、内部を高真空に排気可能で、任意の雰囲気ガス
を導入できるチャンバ内に基板およびターゲットを配置
し、チャンバ外部に配置したレーザ装置の発するレーザ
光を光学手段により誘導し、必要に応じて集光してター
ゲットに照射していた。レーザ光がターゲットに照射さ
れると、プルームと呼ばれる火炎状のプラズマが発生
し、その先端部分近傍に配置された基板上に薄膜が成長
する。レーザ装置としては、一般にエキシマレーザ等の
高出力、高エネルギのものが使用されることが多い。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上記のレーザアブレー
ション法により作製された薄膜は、レーザ光のビーム断
面の形状に対応して、その厚さに分布を有する。図６お
よび図７を参照して従来のレーザアブレーション法で作
成された薄膜の膜厚分布と、レーザ光のビーム断面の形
状との関係を説明する。図６(a)は、ターゲット６にビ
ーム断面が長方形のレーザ光10が照射されている様子を
表した斜視図であり、図６(b)は、図６(a)の矢印Ｂの方
から見た立面図であり、図６(c)は、図６(a)の矢印Ｃの
方から見た立面図である。図６(a)〜(c)に示すよう、タ
ーゲット６に照射されたレーザ光10により発生するプラ
ズマ60は、レーザ光10のビーム断面の長辺側ではその広
がりが小さく、レーザ光10のビーム断面の短辺側ではそ
の広がりが大きい。
ション法により作製された薄膜は、レーザ光のビーム断
面の形状に対応して、その厚さに分布を有する。図６お
よび図７を参照して従来のレーザアブレーション法で作
成された薄膜の膜厚分布と、レーザ光のビーム断面の形
状との関係を説明する。図６(a)は、ターゲット６にビ
ーム断面が長方形のレーザ光10が照射されている様子を
表した斜視図であり、図６(b)は、図６(a)の矢印Ｂの方
から見た立面図であり、図６(c)は、図６(a)の矢印Ｃの
方から見た立面図である。図６(a)〜(c)に示すよう、タ
ーゲット６に照射されたレーザ光10により発生するプラ
ズマ60は、レーザ光10のビーム断面の長辺側ではその広
がりが小さく、レーザ光10のビーム断面の短辺側ではそ
の広がりが大きい。
【０００５】図７に、上記のビーム断面が長方形のレー
ザ光10を照射する従来のレーザアブレーション法により
作製された薄膜の概形を示す。図７(a)は、従来のレー
ザアブレーション法により基板４上に作製された薄膜40
の斜視図であり、図７(b)は平面図であり、図７(c)は図
７(a)の矢印の方向から見た立面図である。図７(a)〜
(c)に示すよう、ビーム断面が長方形のレーザ光を使用
したレーザアブレーション法により作製された薄膜40
は、プルームの先端に当たる部分が最も厚く、周辺部が
薄くなる。また、等しい膜厚の部分はほぼ楕円形の平面
形状をなす。一方、レーザ光のビーム断面が正方形の場
合は、等しい膜厚の部分は円形に近い平面形状をなす
が、プルームの先端に当たる部分と周辺部との膜厚の差
が極めて大きいものとなる。
ザ光10を照射する従来のレーザアブレーション法により
作製された薄膜の概形を示す。図７(a)は、従来のレー
ザアブレーション法により基板４上に作製された薄膜40
の斜視図であり、図７(b)は平面図であり、図７(c)は図
７(a)の矢印の方向から見た立面図である。図７(a)〜
(c)に示すよう、ビーム断面が長方形のレーザ光を使用
したレーザアブレーション法により作製された薄膜40
は、プルームの先端に当たる部分が最も厚く、周辺部が
薄くなる。また、等しい膜厚の部分はほぼ楕円形の平面
形状をなす。一方、レーザ光のビーム断面が正方形の場
合は、等しい膜厚の部分は円形に近い平面形状をなす
が、プルームの先端に当たる部分と周辺部との膜厚の差
が極めて大きいものとなる。
【０００６】薄膜は、薄膜それ自体で使用されることは
少なく、素子等に加工されて使用される。しかしなが
ら、上記のような対称性の悪い膜厚分布を有する薄膜
は、素子等に加工する場合に特性の揃った素子を多数作
製できない等効率が悪かった。また、作製可能な素子の
形状に制限を受けることもあった。
少なく、素子等に加工されて使用される。しかしなが
ら、上記のような対称性の悪い膜厚分布を有する薄膜
は、素子等に加工する場合に特性の揃った素子を多数作
製できない等効率が悪かった。また、作製可能な素子の
形状に制限を受けることもあった。
【０００７】そこで、本発明の目的は、レーザアブレー
ション法により対称性が高く、膜厚分布が小さい薄膜を
作製する方法を提供することにある。
ション法により対称性が高く、膜厚分布が小さい薄膜を
作製する方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明に従うと、真空チ
ャンバ内でターゲットにレーザ光を照射して、前記ター
ゲットに対向して配置した基板上に薄膜を成長させるレ
ーザアブレーション法により薄膜を作製する方法におい
て、レーザ光の前記ターゲット上におけるビーム断面が
偏平なレーザ光を使用することを特徴とする薄膜の作製
方法が提供される。
ャンバ内でターゲットにレーザ光を照射して、前記ター
ゲットに対向して配置した基板上に薄膜を成長させるレ
ーザアブレーション法により薄膜を作製する方法におい
て、レーザ光の前記ターゲット上におけるビーム断面が
偏平なレーザ光を使用することを特徴とする薄膜の作製
方法が提供される。
【０００９】
【作用】本発明の方法は、従来よりも偏平なビーム断面
を有するレーザ光を使用するところにその主要な特徴が
ある。従来上記のレーザアブレーション法に使用されて
いたレーザ光のビーム断面は通常矩形であり、アスペク
ト比（長辺と短辺の比）が1.0〜0.3程度であった。この
レーザ光を使用したレーザアブレーション法により作製
された薄膜は、アスペクト比が1.0に近いときは円形の
膜厚分布を有し、また、アスペクト比が0.3に近いとき
はターゲットに照射されたレーザ光のビーム断面の短辺
に対応する側が長く、長辺に対応する側が短いほぼ楕円
形の膜厚分布を有し、膜厚の均一性も悪いものであっ
た。
を有するレーザ光を使用するところにその主要な特徴が
ある。従来上記のレーザアブレーション法に使用されて
いたレーザ光のビーム断面は通常矩形であり、アスペク
ト比（長辺と短辺の比）が1.0〜0.3程度であった。この
レーザ光を使用したレーザアブレーション法により作製
された薄膜は、アスペクト比が1.0に近いときは円形の
膜厚分布を有し、また、アスペクト比が0.3に近いとき
はターゲットに照射されたレーザ光のビーム断面の短辺
に対応する側が長く、長辺に対応する側が短いほぼ楕円
形の膜厚分布を有し、膜厚の均一性も悪いものであっ
た。
【００１０】本発明の方法では、従来よりもターゲット
上におけるビーム断面がさらに偏平なレーザ光を使用す
るので、作製される薄膜の膜厚分布が改善される。即
ち、図３(a)に示すよう、ターゲット６に照射されたレ
ーザ光10のビーム断面の長辺側においては、プラズマ60
の拡がりは小さいが、長辺の長さの範囲において、基板
４上に堆積する薄膜40の膜厚分布は均一である。一方、
ターゲット６に照射されたレーザ光10のビーム断面の短
辺側においては、図３(b)に示すよう、プラズマ60の発
散角が大きくなるので基板４上に堆積する薄膜40の膜厚
分布の均一性が高くなる。本発明の方法で使用するレー
ザ光のターゲット上におけるビーム断面は、アスペクト
比が0.2 以下であることが好ましく、特に0.001〜0.1の
範囲であることが好ましい。このようなアスペクト比の
ビーム断面を有するレーザ光を実現するために、本発明
の方法では、集光レンズにシリンドリカルレンズを使用
する、またはビームの長辺方向のレーザ光のターゲット
への入射角を浅くすることが好ましい。
上におけるビーム断面がさらに偏平なレーザ光を使用す
るので、作製される薄膜の膜厚分布が改善される。即
ち、図３(a)に示すよう、ターゲット６に照射されたレ
ーザ光10のビーム断面の長辺側においては、プラズマ60
の拡がりは小さいが、長辺の長さの範囲において、基板
４上に堆積する薄膜40の膜厚分布は均一である。一方、
ターゲット６に照射されたレーザ光10のビーム断面の短
辺側においては、図３(b)に示すよう、プラズマ60の発
散角が大きくなるので基板４上に堆積する薄膜40の膜厚
分布の均一性が高くなる。本発明の方法で使用するレー
ザ光のターゲット上におけるビーム断面は、アスペクト
比が0.2 以下であることが好ましく、特に0.001〜0.1の
範囲であることが好ましい。このようなアスペクト比の
ビーム断面を有するレーザ光を実現するために、本発明
の方法では、集光レンズにシリンドリカルレンズを使用
する、またはビームの長辺方向のレーザ光のターゲット
への入射角を浅くすることが好ましい。
【００１１】本発明の方法は、任意の薄膜の成膜に対し
て適用可能であるが、特にＹ1Ba2Cu3Ｏ7-X、Bi2Sr2Ca2C
u3Ｏx 、Tl2Ba2Ca2Cu3Ｏx 等の酸化物超電導薄膜に適用
することが好ましい。
て適用可能であるが、特にＹ1Ba2Cu3Ｏ7-X、Bi2Sr2Ca2C
u3Ｏx 、Tl2Ba2Ca2Cu3Ｏx 等の酸化物超電導薄膜に適用
することが好ましい。
【００１２】以下、本発明を実施例によりさらに詳しく
説明するが、以下の開示は本発明の単なる実施例に過ぎ
ず、本発明の技術的範囲をなんら制限するものではな
い。
説明するが、以下の開示は本発明の単なる実施例に過ぎ
ず、本発明の技術的範囲をなんら制限するものではな
い。
【００１３】
実施例１ 図１に、本発明の方法を実施するレーザアブレーション
装置の一例の概略図を示す。図１のレーザアブレーショ
ン装置は、レーザ入射窓12、酸素導入口13および排気口
11を具備し、排気口11から内部を高真空に排気可能なチ
ャンバ３と、チャンバ３内に配置された内部に基板加熱
用のヒータ（不図示）を備える基板ホルダ５と、モータ
16で回転されるターゲットホルダ７とを具備する。チャ
ンバ３の外部には、エキシマレーザ装置１、エキシマレ
ーザ装置１の発振するレーザ光10のビーム断面のアスペ
クト比を変更し、レーザ光10を集光する凹シリンドリカ
ルレンズ20、凸シリンドリカルレンズ21および22が配置
されている。各シリンドリカルレンズの配置がわかるよ
う図１の下方に、各シリンドリカルレンズを下側から見
た形状を示した。尚、シリンドリカルレンズ20および21
は、レーザ光の長辺側をさらに広げるために配置されて
おり、シリンドリカルレンズ22が集光用のレンズとなっ
ている。
装置の一例の概略図を示す。図１のレーザアブレーショ
ン装置は、レーザ入射窓12、酸素導入口13および排気口
11を具備し、排気口11から内部を高真空に排気可能なチ
ャンバ３と、チャンバ３内に配置された内部に基板加熱
用のヒータ（不図示）を備える基板ホルダ５と、モータ
16で回転されるターゲットホルダ７とを具備する。チャ
ンバ３の外部には、エキシマレーザ装置１、エキシマレ
ーザ装置１の発振するレーザ光10のビーム断面のアスペ
クト比を変更し、レーザ光10を集光する凹シリンドリカ
ルレンズ20、凸シリンドリカルレンズ21および22が配置
されている。各シリンドリカルレンズの配置がわかるよ
う図１の下方に、各シリンドリカルレンズを下側から見
た形状を示した。尚、シリンドリカルレンズ20および21
は、レーザ光の長辺側をさらに広げるために配置されて
おり、シリンドリカルレンズ22が集光用のレンズとなっ
ている。
【００１４】レーザ装置１で発振されたレーザ光10は、
凹シリンドリカルレンズ20、凸シリンドリカルレンズ21
および22でアスペクト比が変更されると同時に集光さ
れ、チャンバ３のレーザ入射窓12に入射し、ターゲット
ホルダ７に固定された原料ターゲット６を照射する。レ
ーザ光10はターゲット６の中心からやや外れた位置を照
射するようになされている。ターゲット６は、モータ16
により回転されるので、この装置においては、ターゲッ
ト６の一部だけがレーザ光に照射されることがない。
凹シリンドリカルレンズ20、凸シリンドリカルレンズ21
および22でアスペクト比が変更されると同時に集光さ
れ、チャンバ３のレーザ入射窓12に入射し、ターゲット
ホルダ７に固定された原料ターゲット６を照射する。レ
ーザ光10はターゲット６の中心からやや外れた位置を照
射するようになされている。ターゲット６は、モータ16
により回転されるので、この装置においては、ターゲッ
ト６の一部だけがレーザ光に照射されることがない。
【００１５】上記のレーザアブレーション装置を使用し
て本発明の方法により、酸化物超電導薄膜を作製した。
酸化物超電導体にはＹ1Ba2Cu3Ｏ7-X酸化物超電導体を使
用した。また、基板４には、直径約75mm（３インチ）の
LaAlＯ3単結晶基板を使用し、ターゲット６には、直径5
0mmのＹ1Ba2Cu3Ｏ7-Xの焼結体を使用した。以下、作製
工程を説明する。
て本発明の方法により、酸化物超電導薄膜を作製した。
酸化物超電導体にはＹ1Ba2Cu3Ｏ7-X酸化物超電導体を使
用した。また、基板４には、直径約75mm（３インチ）の
LaAlＯ3単結晶基板を使用し、ターゲット６には、直径5
0mmのＹ1Ba2Cu3Ｏ7-Xの焼結体を使用した。以下、作製
工程を説明する。
【００１６】ターゲット６をターゲットホルダ７に、基
板４を基板ホルダ５にセットし、チャンバ３の内部を１
×10-6Torrに排気してからＯ2 を導入し、圧力を400ｍT
orrに調整した。基板４とターゲット６との間の距離は8
0mmとし、基板温度が700℃となるよう加熱した。レーザ
装置１には、波長193nmまたは248nmのエキシマレーザを
使用した（波長が異なっても得られた結果は等しかっ
た）。レーザ光のビーム断面は30mm×10mmの長方形であ
り、レーザ出力はパルス当たり0.8Ｊ（光学系を通過
後、ターゲット上では0.3Ｊ）である。凹シリンドリカ
ルレンズ20および凸シリンドリカルレンズ21でビームの
長辺を30mmから50mmに拡大し、凸シリンドリカルレンズ
22によりターゲット上におけるビームの短辺を0.6mm に
なるよう集光した。即ち、アスペクト比0.012で、レー
ザ光の照射面積は50×0.6mm2でエネルギ密度は１Ｊ／cm
2であり、パルス周波数は10Hzとした。ターゲット６お
よび基板４は、20回転／分で回転させながら５分間成膜
を行った。
板４を基板ホルダ５にセットし、チャンバ３の内部を１
×10-6Torrに排気してからＯ2 を導入し、圧力を400ｍT
orrに調整した。基板４とターゲット６との間の距離は8
0mmとし、基板温度が700℃となるよう加熱した。レーザ
装置１には、波長193nmまたは248nmのエキシマレーザを
使用した（波長が異なっても得られた結果は等しかっ
た）。レーザ光のビーム断面は30mm×10mmの長方形であ
り、レーザ出力はパルス当たり0.8Ｊ（光学系を通過
後、ターゲット上では0.3Ｊ）である。凹シリンドリカ
ルレンズ20および凸シリンドリカルレンズ21でビームの
長辺を30mmから50mmに拡大し、凸シリンドリカルレンズ
22によりターゲット上におけるビームの短辺を0.6mm に
なるよう集光した。即ち、アスペクト比0.012で、レー
ザ光の照射面積は50×0.6mm2でエネルギ密度は１Ｊ／cm
2であり、パルス周波数は10Hzとした。ターゲット６お
よび基板４は、20回転／分で回転させながら５分間成膜
を行った。
【００１７】比較のために、シリンドリカルレンズ21お
よび22に代えて球面レンズを使用し、レーザ光断面のア
スペクト比を0.73として同様の成膜を行った。ターゲッ
ト上でのレーザ光のエネルギは0.3 Ｊ、ターゲット上で
のビームサイズは、5.5 mm×4.0 mmとなるよう集光し
た。エネルギ密度を1.4Ｊ／cm2、パルス周波数は10Hzと
し、ターゲット６および基板４を、20回転／分で回転さ
せながら５分間成膜を行った。
よび22に代えて球面レンズを使用し、レーザ光断面のア
スペクト比を0.73として同様の成膜を行った。ターゲッ
ト上でのレーザ光のエネルギは0.3 Ｊ、ターゲット上で
のビームサイズは、5.5 mm×4.0 mmとなるよう集光し
た。エネルギ密度を1.4Ｊ／cm2、パルス周波数は10Hzと
し、ターゲット６および基板４を、20回転／分で回転さ
せながら５分間成膜を行った。
【００１８】上記本発明の方法で作製した酸化物超電導
薄膜の膜厚分布を図４に示す。図４に示すよう、本発明
の方法で作製した酸化物超電導薄膜は、レーザ光のビー
ム長辺の側もビーム短辺の側も同様の膜厚分布を有す
る。図５に、上記本発明の方法および上記の比較例の方
法でそれぞれ作製した酸化物超電導薄膜の膜厚分布を示
す。図５に示すよう、本発明の方法で作製した酸化物超
電導薄膜の膜厚分布は、比較例方法で作製されたものよ
りもはるかに優れている。
薄膜の膜厚分布を図４に示す。図４に示すよう、本発明
の方法で作製した酸化物超電導薄膜は、レーザ光のビー
ム長辺の側もビーム短辺の側も同様の膜厚分布を有す
る。図５に、上記本発明の方法および上記の比較例の方
法でそれぞれ作製した酸化物超電導薄膜の膜厚分布を示
す。図５に示すよう、本発明の方法で作製した酸化物超
電導薄膜の膜厚分布は、比較例方法で作製されたものよ
りもはるかに優れている。
【００１９】実施例２ 図２に本発明の方法を実施するレーザアブレーション装
置の別の例の概略図を示す。図２のレーザアブレーショ
ン装置は、図１に示した装置と光学系の配置が異なる。
即ち、図２の装置では、エキシマレーザ装置１とチャン
バ３の入射窓12との間には、順に、レーザビームの一辺
を拡大するための凹シリンドリカルレンズ20および凸シ
リンドリカルレンズ21、レーザ光10のターゲットへの入
射角度を変更するための全反射鏡24および25およびレー
ザ光10を集光する凸レンズ23が配置されている。凸レン
ズ23および全反射鏡24、25は光学定板の上に磁気的に固
定されておりターゲットへの入射角度を自由に変更可能
である。
置の別の例の概略図を示す。図２のレーザアブレーショ
ン装置は、図１に示した装置と光学系の配置が異なる。
即ち、図２の装置では、エキシマレーザ装置１とチャン
バ３の入射窓12との間には、順に、レーザビームの一辺
を拡大するための凹シリンドリカルレンズ20および凸シ
リンドリカルレンズ21、レーザ光10のターゲットへの入
射角度を変更するための全反射鏡24および25およびレー
ザ光10を集光する凸レンズ23が配置されている。凸レン
ズ23および全反射鏡24、25は光学定板の上に磁気的に固
定されておりターゲットへの入射角度を自由に変更可能
である。
【００２０】上記のレーザアブレーション装置を使用し
て本発明の方法により、酸化物超電導薄膜を作製した。
酸化物超電導体にはＹ1Ba2Cu3Ｏ7-X酸化物超電導体を使
用した。また、基板４には、直径約75mm（３インチ）の
LaAlＯ3単結晶基板を使用し、ターゲット６には、直径5
0mmのＹ1Ba2Cu3Ｏ7-Xの焼結体を使用した。以下、作製
工程を説明する。
て本発明の方法により、酸化物超電導薄膜を作製した。
酸化物超電導体にはＹ1Ba2Cu3Ｏ7-X酸化物超電導体を使
用した。また、基板４には、直径約75mm（３インチ）の
LaAlＯ3単結晶基板を使用し、ターゲット６には、直径5
0mmのＹ1Ba2Cu3Ｏ7-Xの焼結体を使用した。以下、作製
工程を説明する。
【００２１】ターゲット６をターゲットホルダ７に、基
板４を基板ホルダ５にセットし、チャンバ３の内部を１
×10-6Torrに排気してからＯ2 を導入し、圧力を 400ｍ
Torrに調整した。基板４とターゲット５との間の距離は
80mmとし、基板温度が 700℃となるよう加熱した。レー
ザ装置１には、波長 193nmまたは 248nmのエキシマレー
ザを使用し、レーザ出力は光学系を通過後、ターゲット
上で 0.3Ｊとした。凹シリンドリカルレンズ20および凸
シリンドリカルレンズ21によりターゲット位置において
ビームサイズを辺の長さで0.06倍に縮小し、さらに、全
反射鏡24、25および凸レンズ23の配置によりレーザ光の
ターゲットへの入射角度を 5.5°に調整し、実施例１と
同様にターゲット上でのレーザビームサイズが50mm×0.
6mm となるようにした。レーザ光照射面積のアスペクト
比は 0.012であり、ターゲット上でのレーザエネルギー
密度は１Ｊ／cm2 であり、パルス周波数は10Hzとした。
ターゲット６および基板４は20回転／分で回転させなが
ら５分間成膜を行った。
板４を基板ホルダ５にセットし、チャンバ３の内部を１
×10-6Torrに排気してからＯ2 を導入し、圧力を 400ｍ
Torrに調整した。基板４とターゲット５との間の距離は
80mmとし、基板温度が 700℃となるよう加熱した。レー
ザ装置１には、波長 193nmまたは 248nmのエキシマレー
ザを使用し、レーザ出力は光学系を通過後、ターゲット
上で 0.3Ｊとした。凹シリンドリカルレンズ20および凸
シリンドリカルレンズ21によりターゲット位置において
ビームサイズを辺の長さで0.06倍に縮小し、さらに、全
反射鏡24、25および凸レンズ23の配置によりレーザ光の
ターゲットへの入射角度を 5.5°に調整し、実施例１と
同様にターゲット上でのレーザビームサイズが50mm×0.
6mm となるようにした。レーザ光照射面積のアスペクト
比は 0.012であり、ターゲット上でのレーザエネルギー
密度は１Ｊ／cm2 であり、パルス周波数は10Hzとした。
ターゲット６および基板４は20回転／分で回転させなが
ら５分間成膜を行った。
【００２２】上記本実施例で作製した酸化物超電導薄膜
の膜厚分布も、図３に示したものとほぼ同様であった。
従って、実施例１と同様レーザビームのアスペクト比を
小さくすることにより膜厚分布が改善されることが示さ
れた。
の膜厚分布も、図３に示したものとほぼ同様であった。
従って、実施例１と同様レーザビームのアスペクト比を
小さくすることにより膜厚分布が改善されることが示さ
れた。
【００２３】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の方法に従
えば、成膜速度が速いレーザアブレーション法により膜
厚分布の均一性および対称性が高い酸化物超電導薄膜を
作製することができる。本発明の方法で作製した酸化物
超電導薄膜を使用することにより、従来よりも効率良く
超電導素子を作製することが可能である。
えば、成膜速度が速いレーザアブレーション法により膜
厚分布の均一性および対称性が高い酸化物超電導薄膜を
作製することができる。本発明の方法で作製した酸化物
超電導薄膜を使用することにより、従来よりも効率良く
超電導素子を作製することが可能である。
【図１】本発明の方法を実施する装置の例の概略図であ
る。
る。
【図２】本発明の方法を実施する別の装置の例の概略図
である。
である。
【図３】本発明の方法で酸化物超電導薄膜を成膜する際
のプラズマの拡がりと、本発明の方法で成膜された酸化
物超電導薄膜の膜厚分布を示した概念図である。
のプラズマの拡がりと、本発明の方法で成膜された酸化
物超電導薄膜の膜厚分布を示した概念図である。
【図４】本発明の方法で作製した酸化物超電導薄膜の膜
厚分布を示すグラフである。
厚分布を示すグラフである。
【図５】本発明の方法で作製した酸化物超電導薄膜の膜
厚分布と比較例で作製した酸化物超電導薄膜の膜厚分布
を示すグラフである。
厚分布と比較例で作製した酸化物超電導薄膜の膜厚分布
を示すグラフである。
【図６】従来の方法で酸化物超電導薄膜を作製する場合
のプラズマの拡がりを示した概念図である。
のプラズマの拡がりを示した概念図である。
【図７】(a)は、従来のレーザアブレーション法により
作製された薄膜の斜視図であり、(b)は平面図であり、
(c)は(a)の矢印の方向から見た正面図である。
作製された薄膜の斜視図であり、(b)は平面図であり、
(c)は(a)の矢印の方向から見た正面図である。
１ エキシマレーザ ３ チャンバ ４ 基板 ５ 基板ホルダ ６ ターゲット ７ ターゲットホルダ 10 レーザ光 11 排気口 12 レーザ入射窓 13 酸素導入口 20 凹シリンドリカルレンズ 21、22、23 凸シリンドリカルレンズ 24、25 全反射鏡
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｂ 12/06 ＺＡＡ 13/00 ５６５ Ｄ Ｈ０１Ｌ 39/24 ＺＡＡ Ｂ
Claims (2)
- 【請求項１】 真空チャンバ内でターゲットにレーザ光
を照射して、前記ターゲットに対向して配置した基板上
に薄膜を成長させるレーザアブレーション法により薄膜
を作製する方法において、レーザ光の前記ターゲット上
におけるビーム断面が偏平なレーザ光を使用することを
特徴とする薄膜の作製方法。 - 【請求項２】 前記レーザ光の前記ターゲット上におけ
るビーム断面形状が矩形であり、該矩形のアスペクト比
が0.2以下であることを特徴とする請求項１に記載の薄
膜の作製方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6039142A JPH07224376A (ja) | 1994-02-14 | 1994-02-14 | レーザアブレーション法による薄膜の作製方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6039142A JPH07224376A (ja) | 1994-02-14 | 1994-02-14 | レーザアブレーション法による薄膜の作製方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07224376A true JPH07224376A (ja) | 1995-08-22 |
Family
ID=12544864
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6039142A Withdrawn JPH07224376A (ja) | 1994-02-14 | 1994-02-14 | レーザアブレーション法による薄膜の作製方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07224376A (ja) |
-
1994
- 1994-02-14 JP JP6039142A patent/JPH07224376A/ja not_active Withdrawn
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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: 20010508 |