JP2003306764A - Method and system for depositing oxide compound thin film by laser assisted vapor deposition method - Google Patents
Method and system for depositing oxide compound thin film by laser assisted vapor deposition methodInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、レーザ蒸着法によ
る酸化物化合物薄膜の生成法および生成装置に関する。
さらに詳述すると、本発明は例えば誘電体材料、燃料電
池用電極材料あるいは超電導材料などとして利用される
酸化物化合物薄膜を生成する手段の改良に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method and an apparatus for forming an oxide compound thin film by a laser deposition method.
More specifically, the present invention relates to improvement of means for producing an oxide compound thin film used as, for example, a dielectric material, a fuel cell electrode material, a superconducting material, or the like.
【０００２】[0002]
【従来の技術】誘電体材料、燃料電池用電極材料、超電
導材料などとしての酸化物化合物薄膜を生成する手段と
して、例えば焼結体等の蒸着材（本明細書ではこれを
「ターゲット」と呼ぶ）を蒸発させ、結晶基板に付着・
堆積させるようにしたレーザ蒸着法による生成法が利用
されている。これは、レーザ光をターゲットに照射する
ことによりプラズマ状態で蒸発させ（本明細書ではこれ
を「アブレート」あるいは「アブレーション」と呼
ぶ）、各成分が原子レベルで分離したもの（本明細書で
はこれを「プルーム」と呼ぶ）を結晶基板に衝突させ、
焼結体とほぼ同一の組成で結晶基板の格子構造に近い薄
膜結晶を生成するというものである。結晶基板やターゲ
ットが設置されるチャンバー内には、結晶基板上に堆積
した薄膜を酸化する蒸着媒体ガスが導入される。2. Description of the Related Art As a means for producing an oxide compound thin film as a dielectric material, an electrode material for a fuel cell, a superconducting material, etc., for example, a vapor deposition material such as a sintered body (this is called a "target" in this specification). ) Is evaporated and adheres to the crystal substrate.
A production method using a laser vapor deposition method for depositing is used. This is what is vaporized in a plasma state by irradiating a target with laser light (this is referred to as “ablate” or “ablation” in this specification), and each component is separated at the atomic level (here Is called a "plume"), which collides with the crystal substrate,
This is to produce a thin film crystal having almost the same composition as the sintered body and close to the lattice structure of the crystal substrate. A vapor deposition medium gas that oxidizes the thin film deposited on the crystal substrate is introduced into the chamber in which the crystal substrate and the target are installed.
【０００３】ところで、この蒸着媒体ガスの酸化能力は
ガスの酸化作用の強さ及びチャンバー内での圧力に依存
しており、酸化力が強いほど、また圧力が高いほど、目
的とする薄膜結晶が得られやすくなる。このような蒸着
媒体ガスとして用いられるものの一つに酸素ガス(O2)が
あるが、酸素ガスは酸化作用が極めて弱いことからこれ
を補うため高めに設定された圧力、例えば10-2Pa以上、
典型的値としては１Pa程度の圧力が必要となる。By the way, the oxidizing ability of the vapor deposition medium gas depends on the strength of the oxidizing action of the gas and the pressure in the chamber. The stronger the oxidizing power and the higher the pressure, the more the desired thin film crystal is formed. It will be easier to obtain. Oxygen gas (O 2 ) is one of those used as the vapor deposition medium gas, but since oxygen gas has an extremely weak oxidizing action, a pressure set to a high value to compensate for this, for example, 10 -2 Pa or more. ,
A pressure of about 1 Pa is required as a typical value.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、例えば
リチウムを含んだ酸化物をこのような高圧力下でアブレ
ートして結晶成長させる場合、プルームが結晶基板に到
達するまでの間に蒸着媒体ガス（酸素ガス）に衝突して
散乱が起きやすいことから、リチウムがかなり欠損した
薄膜となってしまう問題があった。この場合、欠損を補
うため、例えばターゲットにリチウムを過剰に加える
（例えば、LiNbO3の生成に当たってLiとNbの比を理想的
な1:1ではなく2:1というLi過剰な組成にするなど）とい
った操作が行われている。したがって、このような環境
下で酸化物化合物薄膜を生成する場合、薄膜結晶におい
てターゲットの化学組成が十分に保持されないという点
で不利であり、また余分な操作が増えるという点でも不
利となっていた。However, when an oxide containing lithium, for example, is ablated under such a high pressure for crystal growth, a vapor deposition medium gas (oxygen) is generated until the plume reaches the crystal substrate. Since it is apt to collide with (gas) and cause scattering, there is a problem that a thin film in which lithium is considerably lost is formed. In this case, in order to make up for the defect, for example, an excessive amount of lithium is added to the target (for example, when LiNbO 3 is produced, the ratio of Li to Nb is set to 2: 1 rather than the ideal 1: 1 ratio). Such an operation is being performed. Therefore, when an oxide compound thin film is produced in such an environment, it is disadvantageous in that the chemical composition of the target is not sufficiently retained in the thin film crystal, and it is also disadvantageous in that extra operations are increased. .
【０００５】一方、チャンバー内の酸素ガスを低圧とす
ればプルームの散乱を少なくして欠損を減少させうる
が、LiNbO3を生成する場合、従来知られている圧力の下
限は１Pa程度であり、それより低圧とした場合の結晶成
長は現在のところ不可能である。このため、酸素ガスを
用いた場合には圧力を１Paよりも高くせざるを得ない。On the other hand, if the oxygen gas in the chamber is set to a low pressure, the scattering of plumes can be reduced to reduce defects, but in the case of producing LiNbO 3 , the lower limit of the pressure conventionally known is about 1 Pa, Crystal growth at lower pressures is not currently possible. Therefore, when oxygen gas is used, the pressure must be higher than 1 Pa.
【０００６】本発明は、結晶基板に付着する元素の欠損
を減少させ、ターゲットの化学組成がそのまま保持され
た酸化物薄膜結晶を生成できるようにしたレーザ蒸着法
による酸化物化合物薄膜の生成法および生成装置を提供
することを目的とする。The present invention is directed to a method for producing an oxide compound thin film by a laser vapor deposition method, which is capable of producing an oxide thin film crystal in which the deficiency of an element attached to a crystal substrate is reduced and the chemical composition of a target is maintained as it is. An object is to provide a generator.
【０００７】[0007]
【課題を解決するための手段】本発明者らは、かかる目
的を達成するため種々の検討を行った結果、以下の知見
を得るに至った。即ち、薄膜結晶における元素含有量
（例えばリチウム元素の含有量）は、この元素がプルー
ムとなって結晶基板に到達するまでの散乱の有無に左右
される。そして、レーザ光によってターゲットから飛び
出したプルームが基板に到達するまでにどの程度の割合
で蒸着媒体ガスと衝突するかは、蒸着媒体ガスの圧力と
密接に関係しており、蒸着媒体ガスの強い酸化作用を維
持しながら低圧力を実現することがターゲットの化学組
成を保持した酸化物薄膜結晶の生成に結びつく。このよ
うな考えに基づき、本発明者らは高い酸化作用を発揮す
るオゾンガスに着目し、これにより所望の酸化物薄膜結
晶が得られることを知見するに至った。Means for Solving the Problems As a result of various investigations for achieving the above object, the present inventors have obtained the following findings. That is, the element content (for example, the content of lithium element) in the thin film crystal depends on the presence or absence of scattering before this element becomes a plume and reaches the crystal substrate. The rate at which the plume ejected from the target by the laser light collides with the vapor deposition medium gas until it reaches the substrate is closely related to the pressure of the vapor deposition medium gas, and the strong oxidation of the vapor deposition medium gas occurs. Achieving low pressure while maintaining the action leads to the formation of oxide thin film crystals that retain the chemical composition of the target. Based on such an idea, the present inventors have paid attention to ozone gas exhibiting a high oxidizing action, and have found that a desired oxide thin film crystal can be obtained by this.
【０００８】本発明はかかる知見に基づくもので、請求
項１記載の発明は、酸化物化合物からなるターゲットと
結晶基板とをチャンバー内に対向配置し、ターゲットに
レーザ光を照射してプルームを発生させ、このプルーム
を結晶基板に付着させて薄膜結晶を作成するレーザ蒸着
法による酸化物化合物薄膜の生成法において、チャンバ
ー内の蒸着媒体ガスとして高純度のオゾンガスを導入し
てからこのチャンバー内圧力を10-2Pa以下の範囲に保持
し、レーザ光をターゲットに照射してプルームを発生さ
せることを特徴としている。The present invention is based on this finding. According to the first aspect of the invention, a target made of an oxide compound and a crystal substrate are arranged to face each other in a chamber, and a laser beam is irradiated to the target to generate a plume. Then, in the method of producing an oxide compound thin film by the laser deposition method in which the plume is adhered to a crystal substrate to form a thin film crystal, a high-purity ozone gas is introduced as a vapor deposition medium gas in the chamber, and then the pressure in the chamber is adjusted. It is characterized in that it is maintained within a range of 10 -2 Pa or less and a plume is generated by irradiating the target with laser light.
【０００９】オゾンガスは酸素ガス(O2)よりも酸化作用
が強く、３〜４桁ほど低い圧力でも同程度の強さの酸化
作用を実現できることから、チャンバー内を10-2Pa以下
の低圧としても必要十分な酸化力が得られる。例えばリ
チウム元素を含む酸化物化合物薄膜を生成する場合、こ
のように低圧とすると、ターゲット上でアブレートされ
たプルームのチャンバー内での平均衝突時間が増え、平
均自由行程が増えることから、途中で進路を邪魔されな
いようになり、散乱する割合が減る結果、結晶基板へ到
達する量が増える。したがって、基板上で成長する結晶
においてターゲット組成がそのまま保持されるようにな
る。この場合、ターゲット組成を十分に保持するために
は、リチウム等の元素の平均自由行程が、好ましくは結
晶基板−ターゲットの設置間隔の１０倍以上、さらに好
ましくは１００倍以上となるようにする。こうした場
合、ターゲットから飛び出した元素すべてが結晶基板に
到達して薄膜結晶になることも可能となる。Ozone gas has a stronger oxidizing action than oxygen gas (O 2 ), and even if a pressure as low as 3 to 4 orders of magnitude can realize an oxidizing action of the same strength, the inside of the chamber is set to a low pressure of 10 −2 Pa or less. Also, the necessary and sufficient oxidizing power can be obtained. For example, when an oxide compound thin film containing elemental lithium is produced, such low pressure increases the average collision time in the chamber of the plume ablated on the target and increases the mean free path, so the course of the course As a result, the amount of light that reaches the crystal substrate increases as a result of the reduction of the scattering rate. Therefore, the target composition is maintained as it is in the crystal grown on the substrate. In this case, in order to sufficiently maintain the target composition, the mean free path of the element such as lithium is preferably 10 times or more, more preferably 100 times or more the installation interval of the crystal substrate-target. In such a case, it is possible that all the elements jumping out of the target reach the crystal substrate and become a thin film crystal.
【００１０】請求項２記載の発明では、酸化物化合物と
してリチウムを含むものを用いている。リチウム元素は
酸素元素よりも軽い（原子量が小さい）ことから、アブ
レートされてプルームとなっている場合、チャンバー中
の蒸着媒体ガス（オゾン）と衝突して強く弾かれ散乱し
てしまうが、この発明によれば、リチウムを含む酸化物
化合物をアブレートした場合に散乱するプルームの割合
が減少する。According to the second aspect of the invention, an oxide compound containing lithium is used. Since lithium element is lighter (smaller in atomic weight) than oxygen element, when it is ablated to form a plume, it collides with the vapor deposition medium gas (ozone) in the chamber and is strongly repelled and scattered. According to this, the proportion of plumes scattered when the oxide compound containing lithium is ablated is reduced.
【００１１】また、請求項３記載のように、オゾンガス
として少なくとも純度９８％以上のものを用いることが
好ましい。この場合、蒸着媒体ガスとして強い酸化作用
が発揮される。このため、必要十分な酸化作用を維持し
つつチャンバー内を低圧とすることが可能となる。Further, as described in claim 3, it is preferable to use ozone gas having a purity of at least 98% or more. In this case, a strong oxidizing action is exhibited as the vapor deposition medium gas. Therefore, it is possible to reduce the pressure in the chamber while maintaining the necessary and sufficient oxidizing action.
【００１２】請求項４記載の発明は、酸化物化合物から
なるターゲットにレーザ光を照射してプルームを発生さ
せ該プルームを結晶基板に付着させ薄膜結晶を生成する
レーザ蒸着法による薄膜結晶生成装置において、結晶基
板およびターゲットが内部に対向配置されるとともに蒸
着媒体ガスとして高純度のオゾンガスを導入可能かつ内
部圧力を10-2Pa以下の範囲に保持可能なチャンバーと、
ターゲットを加熱してプルームを発生させるレーザ照射
手段と、チャンバーに併設されこのチャンバーにオゾン
ガスを供給するオゾン供給手段とを備えたことを特徴と
するものである。According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a thin film crystal production apparatus by a laser vapor deposition method for irradiating a target made of an oxide compound with a laser beam to generate a plume and adhering the plume to a crystal substrate to produce a thin film crystal. A chamber capable of introducing a high-purity ozone gas as a vapor deposition medium gas and holding an internal pressure within a range of 10 -2 Pa or less, in which a crystal substrate and a target are arranged to face each other,
A laser irradiation means for heating the target to generate a plume, and an ozone supply means provided adjacent to the chamber for supplying ozone gas to the chamber are provided.
【００１３】チャンバー内に導入されるオゾンガスは酸
素ガス(O2)よりも酸化作用が強く、３〜４桁ほど低い圧
力でも同程度の強さの酸化作用を実現できることから、
チャンバー内を10-2Pa以下の低圧としても必要十分な酸
化力が得られる。例えばリチウム元素を含む酸化物化合
物薄膜を生成する場合、このように低圧とすると、ター
ゲット上でアブレートされたプルームのチャンバー内で
の平均衝突時間が増え、平均自由行程が増えることか
ら、途中で進路を邪魔されないようになり、散乱する割
合が減る結果、結晶基板へ到達する量が増える。したが
って、基板上で成長する結晶においてターゲット組成が
そのまま保持されるようになる。Ozone gas introduced into the chamber has a stronger oxidizing action than oxygen gas (O 2 ), and can achieve an oxidizing action of a similar strength even at a pressure as low as 3 to 4 orders of magnitude.
The necessary and sufficient oxidizing power can be obtained even if the pressure in the chamber is set to 10 -2 Pa or less. For example, when an oxide compound thin film containing elemental lithium is produced, such low pressure increases the average collision time in the chamber of the plume ablated on the target and increases the mean free path, so the course of the course As a result, the amount of light that reaches the crystal substrate increases as a result of the reduction of the scattering rate. Therefore, the target composition is maintained as it is in the crystal grown on the substrate.
【００１４】[0014]
【発明の実施の形態】以下、本発明の構成を図面に示す
実施の形態の一例に基づいて詳細に説明する。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The structure of the present invention will be described below in detail based on an example of an embodiment shown in the drawings.
【００１５】図１〜図２に本発明の一実施形態を示す。
本発明にかかる酸化物化合物薄膜の生成法は、結晶基板
２の表面にターゲット３の粒子を蒸着させることにより
光学素子等の薄膜結晶を生成するもので、焼結体からな
るターゲット３と結晶基板２とをチャンバー４内に配置
し、ターゲット３にレーザ光を照射してプルーム９を発
生させ、このプルーム９を結晶基板２に付着させて薄膜
結晶を作成する。本実施形態ではチャンバー４内にオゾ
ンガスを導入し、チャンバー４内の圧力を10-2Pa以下の
範囲に保持し、この状態でレーザ光をターゲット３に照
射するようにしている。1 and 2 show an embodiment of the present invention.
The method for producing an oxide compound thin film according to the present invention is to produce thin film crystals of an optical element or the like by depositing particles of the target 3 on the surface of the crystal substrate 2, and the target 3 made of a sintered body and the crystal substrate. 2 is placed in the chamber 4, the target 3 is irradiated with laser light to generate a plume 9, and the plume 9 is attached to the crystal substrate 2 to form a thin film crystal. In the present embodiment, ozone gas is introduced into the chamber 4, the pressure inside the chamber 4 is maintained within a range of 10 −2 Pa or less, and the target 3 is irradiated with laser light in this state.
【００１６】ここで、本実施形態において対象とし得る
物質（酸化物化合物薄膜の生成法を適用することにより
生成可能な物質）は酸化物化合物、中でもリチウム元素
を含む多元酸化物であり、具体的にはLiNbO3（誘電体材
料）、LiTaO3（誘電体材料）、二者の固溶体 Li(Nb1-xT
ax)O3 (O<x<1)（誘電体材料）、LiCoO2（燃料電池用電
極材料）、LiTi2O4（超伝導材料）などの材料への適用
が好ましい。ただし、ただの気体酸素を用いても結晶成
長可能な物質であって敢えて取り扱いの難しいオゾンガ
スを使用する利点がないか少ないものについては対象と
なる物質から除いて構わない。Here, the substances (substances that can be produced by applying the method for producing an oxide compound thin film) that can be used in the present embodiment are oxide compounds, especially multi-element oxides containing lithium element. LiNbO 3 (dielectric material), LiTaO 3 (dielectric material), and the two solid solutions Li (Nb 1-x T
It is preferably applied to materials such as a x ) O 3 (O <x <1) (dielectric material), LiCoO 2 (fuel cell electrode material), and LiTi 2 O 4 (superconducting material). However, substances that are capable of crystal growth even with simple gaseous oxygen and have little or no advantage in using ozone gas, which is difficult to handle, may be excluded from the target substances.
【００１７】また本実施形態では、結晶基板２の表面に
蒸着させるターゲット３の蒸発熱源としてArFエキシマ
レーザ、KrFエキシマレーザ、YAGレーザ等のレーザ光を
用いる。この場合、レーザエネルギーはKrF換算で１０
０ｍＪ以上とし、繰り返し周波数は１Ｈｚ以上とする。In the present embodiment, laser light such as ArF excimer laser, KrF excimer laser, YAG laser is used as the evaporation heat source of the target 3 to be vapor-deposited on the surface of the crystal substrate 2. In this case, the laser energy is 10 in terms of KrF.
The repetition frequency is 0 mJ or more and the repetition frequency is 1 Hz or more.
【００１８】レーザ光は、ターゲット３に対して相対回
転移動しながら照射されることが好適である。これによ
ると、定点から照射した場合に比べてターゲット３の周
囲をむらなく照射でき、表面に孔が形成され難い。よっ
て、蒸発させたとき粒状になり難く、結晶基板２の表面
に均一的に蒸着できるようになる。この場合、好適な相
対回転速度は１分間当たり５回転以上である。ただし、
５回転より少ない場合であってもターゲット３にレーザ
光を照射して蒸発させ結晶基板２に蒸着することは一般
に可能である。本実施形態では１分間あたりの回転数を
５〜２０回転の間としている。It is preferable that the laser light is irradiated while moving relative to the target 3. According to this, as compared with the case of irradiating from a fixed point, the periphery of the target 3 can be uniformly irradiated, and it is difficult to form holes on the surface. Therefore, when it is evaporated, it is less likely to be granular, and it becomes possible to uniformly deposit on the surface of the crystal substrate 2. In this case, a suitable relative rotation speed is 5 rotations or more per minute. However,
Even if the number of rotations is less than 5 rotations, it is generally possible to irradiate the target 3 with laser light to evaporate it and deposit it on the crystal substrate 2. In this embodiment, the number of rotations per minute is set to 5 to 20 rotations.
【００１９】また、ターゲット３は例えば固相反応法で
生成された多結晶焼結体からなりその化学組成比は生成
しようとする薄膜と同一とする。この場合、組成中の酸
素量は問わない。本実施形態では、以下のようなリチウ
ム元素を含む多元酸化物をターゲット３としている。各
ターゲット３は、レーザアブレーションに適した形状
（例えば直径２０ｍｍ、高さ４〜５ｍｍの錠剤状）とな
るように成型されている。
LiNbOy1 (y1≒3)
LiTaOy1 (y1≒3)
Li(Nb1-xTax)Oy1 (y1≒3)
LiCoOy2 (y2≒2)
LiTi2Oy3 (y3≒4)The target 3 is made of, for example, a polycrystalline sintered body produced by a solid phase reaction method, and its chemical composition ratio is the same as that of the thin film to be produced. In this case, the amount of oxygen in the composition does not matter. In the present embodiment, the target 3 is a multi-component oxide containing the following lithium element. Each target 3 is molded into a shape suitable for laser ablation (for example, a tablet shape having a diameter of 20 mm and a height of 4 to 5 mm). LiNbO y1 (y1≈3) LiTaO y1 (y1≈3) Li (Nb 1-x Ta x ) O y1 (y1≈3) LiCoO y2 (y2≈2) LiTi 2 O y3 (y3≈4)
【００２０】結晶基板２は蒸発したターゲット３を蒸着
させるための物質で、例えば結晶生成に好適な板状に形
成されている。本実施形態における結晶基板２の基板材
料は
Al2O3（サファイア）
シリカ（ガラス）
MgO（マグネシア）
のうちのいずれかであるが、結晶基板２として適用可能
な材質がこれら３つに限られるというわけではない。こ
れら結晶基板２の表面に上述のターゲット３を蒸着する
ことで電流などの測定に適した光学素子等の薄膜結晶を
形成することができる。The crystal substrate 2 is a substance for depositing the evaporated target 3 and is formed in a plate shape suitable for crystal formation, for example. The substrate material of the crystal substrate 2 in this embodiment is any one of Al 2 O 3 (sapphire) silica (glass) MgO (magnesia), but the materials applicable to the crystal substrate 2 are limited to these three. Not that. By depositing the target 3 on the surface of the crystal substrate 2, a thin film crystal such as an optical element suitable for measuring an electric current can be formed.
【００２１】続いて、薄膜結晶を生成する酸化物化合物
薄膜生成装置１について説明する。Next, the oxide compound thin film production apparatus 1 for producing thin film crystals will be described.
【００２２】図１に示す酸化物化合物薄膜生成装置１
（以下単に「薄膜生成装置１」という）は上述の生成法
を実施する装置の好適な一例で、図示するように、チャ
ンバー４、レーザ照射手段５、流量制御バルブ６、オゾ
ン供給手段７、ヒータ８、接続パイプ１０、ノズル１１
などを備えている。更に、オゾン供給手段７には高純度
オゾンを精製する高純度オゾン精製装置１８が備え付け
られている（図２参照）。The oxide compound thin film forming apparatus 1 shown in FIG.
(Hereinafter, simply referred to as "thin film production apparatus 1") is a preferred example of an apparatus for carrying out the production method described above, and as shown in the drawing, the chamber 4, the laser irradiation means 5, the flow control valve 6, the ozone supply means 7, the heater. 8, connection pipe 10, nozzle 11
And so on. Further, the ozone supply means 7 is equipped with a high-purity ozone refining device 18 for refining high-purity ozone (see FIG. 2).
【００２３】チャンバー４は結晶基板２およびこの結晶
基板２の表面に蒸着されるターゲット３を内部に設置し
てレーザアブレーションを行うための真空容器であり、
本実施形態では、少なくとも10-7Pa（あるいはそれより
も更に低圧）の真空度を達成できる超高真空容器が用い
られる。このチャンバー４は接続パイプ１０によってオ
ゾン供給手段７と接続されており、この接続パイプ１０
に設けられた流量制御バルブ６を操作することによって
レーザ蒸着媒体ガス（オゾンガス）を導入可能かつ内部
の圧力が調整可能である。また、この接続パイプ１０の
末端には結晶基板２に対向しオゾンガスを吹き付けるノ
ズル１１が設けられている。The chamber 4 is a vacuum container for performing laser ablation by installing the crystal substrate 2 and the target 3 vapor-deposited on the surface of the crystal substrate 2 therein.
In this embodiment, an ultrahigh vacuum container capable of achieving a vacuum degree of at least 10 −7 Pa (or even lower pressure) is used. The chamber 4 is connected to the ozone supply means 7 by a connecting pipe 10.
By operating the flow rate control valve 6 provided in, the laser vapor deposition medium gas (ozone gas) can be introduced and the internal pressure can be adjusted. A nozzle 11 is provided at the end of the connection pipe 10 so as to face the crystal substrate 2 and blow ozone gas.
【００２４】ポンプ１５，１６は、蒸着媒体ガス（オゾ
ンガス）の導入前にチャンバー４内の気体を排出し低圧
に保持するように設けられたポンプで、例えばチャンバ
ー４の底部に接続されたターボポンプ１５とこのターボ
ポンプ１５に接続されたロータリポンプ１６とによって
構成されている。The pumps 15 and 16 are pumps provided so as to discharge the gas in the chamber 4 and maintain it at a low pressure before introducing the vapor deposition medium gas (ozone gas). For example, a turbo pump connected to the bottom of the chamber 4. 15 and a rotary pump 16 connected to the turbo pump 15.
【００２５】ヒータ８および図示しない温度コントロー
ラは、チャンバー４内の結晶基板２を任意の温度とし、
その温度を保持するように設けられている。本実施形態
の薄膜生成装置１の場合、ヒータ８は結晶基板２を８０
０℃まで加熱可能なもので、結晶基板２を支持する基板
ホルダ１７の結晶基板２とは反対側に設置されている。
また、温度コントローラが結晶基板２を例えば常温から
８００℃までの間の任意の温度で保持できるよう検出温
度を基にヒータ８を制御する。The heater 8 and a temperature controller (not shown) set the crystal substrate 2 in the chamber 4 to an arbitrary temperature,
It is provided so as to maintain that temperature. In the case of the thin film production apparatus 1 of the present embodiment, the heater 8 moves the crystal substrate 2 to 80
It can be heated up to 0 ° C., and is installed on the side of the substrate holder 17 supporting the crystal substrate 2 opposite to the crystal substrate 2.
Further, the temperature controller controls the heater 8 based on the detected temperature so that the crystal substrate 2 can be held at an arbitrary temperature between normal temperature and 800 ° C., for example.
【００２６】また、薄膜生成装置１には、ターゲット３
に対しレーザ光が相対的に回転移動しながら照射される
ようにする回転手段（図示省略）が設けられている。回
転手段は、例えばチャンバー４の下部に設けられターゲ
ット３を回転させるロータによって構成される。この場
合の回転手段はターゲット３を自転させる比較的簡単な
構成となるが、これに代え、レーザ照射手段５に手を加
え、レーザ光がターゲット３の異なる箇所を走査しなが
らアブレートする構成とすることもできる。なお、この
場合における走査の一例としては、ミラー１２を時間的
に連続微小振動させ結果としてレーザ光の方向を時間的
に変化させる動作が挙げられる。Further, the thin film forming apparatus 1 has a target 3
On the other hand, rotation means (not shown) is provided so that the laser light is irradiated while rotating and moving relative to the laser light. The rotating means is, for example, a rotor provided below the chamber 4 for rotating the target 3. The rotating means in this case has a relatively simple structure for rotating the target 3 by itself, but instead of this, the laser irradiating means 5 is modified so that the laser light ablates while scanning different portions of the target 3. You can also As an example of scanning in this case, there is an operation in which the mirror 12 is continuously vibrated slightly in time, and as a result, the direction of the laser light is temporally changed.
【００２７】レーザ照射手段５はターゲット３にKrFエ
キシマレーザなどのレーザ光を照射し蒸発させるための
手段で、本実施形態では図１に示すようにチャンバー４
の外部に設置されている。またミラー１２およびレンズ
１３が、レーザ照射手段５から照射されたレーザ光がタ
ーゲット３の所定位置に精度よく照射されるように併設
されている。The laser irradiating means 5 is means for irradiating the target 3 with a laser beam such as a KrF excimer laser so as to evaporate it. In this embodiment, as shown in FIG.
Is installed outside. Further, the mirror 12 and the lens 13 are provided side by side so that the laser light emitted from the laser emitting means 5 is accurately emitted to a predetermined position of the target 3.
【００２８】高純度オゾン精製装置１８はオゾン供給手
段７を構成する装置で、流路に沿って順次設けられた原
料ガス部１９、圧力制御部２０、オゾン発生部２１、オ
ゾン液化蒸留部２２、真空ポンプ部２３、外部放出部２
４からなる。圧力制御部２０とオゾン発生部２１の間、
オゾン発生部２１とオゾン液化蒸留部２２の間、そして
オゾン液化蒸留部２２と真空ポンプ部２３の間の流路に
はそれぞれバルブＶ１，Ｖ２，Ｖ３が設けられている。
また、圧力制御部２０は減圧バルブＲＶ、可変バルブＳ
Ｖ１、流量計２０ａを備えている。減圧バルブＲＶは酸
素ボンベの高圧力を大気圧近くまで減圧するための調整
器として機能する弁であり、可変バルブＳＶ１はこの減
圧バルブＲＶの下流側に設けられる流量制御用のバルブ
である。オゾン発生部２１はオゾン発生器２１ａからな
る。オゾン液化蒸留部２２はガラス蒸留器２２ａからな
る。真空ポンプ部２３は真空ポンプ２３ａ、バルブＶ
４、可変バルブＶＬＶ１、圧力ゲージ２３ｂを備えてい
る。外部放出部２４はバルブＶ５、可変バルブＶＬＶ２
を備えている。The high-purity ozone refining device 18 is a device constituting the ozone supply means 7, and is a source gas part 19, a pressure control part 20, an ozone generation part 21, an ozone liquefaction distillation part 22, which are sequentially provided along the flow path. Vacuum pump unit 23, external discharge unit 2
It consists of 4. Between the pressure control unit 20 and the ozone generation unit 21,
Valves V1, V2, and V3 are provided in the flow paths between the ozone generation unit 21 and the ozone liquefaction distillation unit 22, and between the ozone liquefaction distillation unit 22 and the vacuum pump unit 23, respectively.
Further, the pressure control unit 20 includes a pressure reducing valve RV and a variable valve S.
It is equipped with V1 and a flow meter 20a. The pressure reducing valve RV is a valve that functions as a regulator for reducing the high pressure of the oxygen cylinder to near atmospheric pressure, and the variable valve SV1 is a flow rate control valve that is provided on the downstream side of the pressure reducing valve RV. The ozone generator 21 comprises an ozone generator 21a. The ozone liquefaction distillation unit 22 is composed of a glass distiller 22a. The vacuum pump unit 23 includes a vacuum pump 23a and a valve V.
4, a variable valve VLV1 and a pressure gauge 23b. The external discharge unit 24 is a valve V5 and a variable valve VLV2.
Is equipped with.
【００２９】この高純度オゾン精製装置１８は、原料ガ
スとして高純度酸素、好ましくは純度99.995％以上の高
純度酸素を用い、圧力制御部２０で1.1気圧以下に減圧
した後でオゾン発生部２１に導入する。オゾン発生部２
１では流量を毎分１リットル程度に制御することで５〜
１０％程度オゾンを含んだ酸素ガスが生成されるので、
それを10-1Pa程度の真空に排気して液体窒素(N2)により
約７７Ｋに保持されたガラス蒸留器２２ａの中に導入す
る。酸素ガスはこのガラス蒸留器２２ａ内で気体酸素と
液体オゾンに分留され、このうち液体オゾンのみが貯め
られ気体酸素は排気される。以上の方法により0.5〜１c
cの液体オゾンが貯蔵される。結晶成長時は、図示しな
い抵抗加熱ヒータでガラス蒸留器２２ａ内の温度が105
Ｋ前後となるように加熱し、蒸発させたオゾンガス（こ
の場合、純度９８％以上のオゾンガスであることが好ま
しい）を外部放出部２４を経由して薄膜生成装置１に導
入する。具体例を示すと、例えば上記のような条件で最
長１０時間の結晶成長が行われ、最大膜厚２μｍの薄膜
結晶の成長が可能となる。The high-purity ozone purifier 18 uses high-purity oxygen, preferably high-purity oxygen having a purity of 99.995% or more, as a source gas, and reduces the pressure to 1.1 atm or less by the pressure control unit 20 and then supplies it to the ozone generation unit 21. Introduce. Ozone generator 2
In 1, the flow rate is controlled to about 1 liter per minute
Since oxygen gas containing about 10% ozone is generated,
It is evacuated to a vacuum of about 10 -1 Pa and introduced into the glass still 22a held at about 77K by liquid nitrogen (N 2 ). Oxygen gas is fractionated into gaseous oxygen and liquid ozone in the glass still 22a, of which only liquid ozone is stored and gaseous oxygen is exhausted. 0.5-1c by the above method
Liquid ozone of c is stored. During crystal growth, the temperature inside the glass distiller 22a is kept at 105 by a resistance heater (not shown).
The ozone gas heated to about K and evaporated (in this case, it is preferable that the ozone gas has a purity of 98% or more) is introduced into the thin film forming apparatus 1 via the external emission unit 24. As a specific example, for example, crystal growth can be performed for a maximum of 10 hours under the above conditions, and a thin film crystal having a maximum film thickness of 2 μm can be grown.
【００３０】続いて、酸化物化合物薄膜の結晶の生成手
順を示す。まず、結晶基板２をチャンバー４内の基板ホ
ルダ１７に設置し、ターゲット３を回転手段の例えば軸
上に結晶基板２から所定間隔をあけて対向するように設
置する。この場合、結晶基板２とターゲット３との間隔
は、レーザアブレーションによりターゲット３から生じ
るプルーム９の中に結晶基板２が位置する程度の間隔と
する。具体的には６cm〜９cm程度が好ましい。Next, a procedure for forming crystals of an oxide compound thin film will be described. First, the crystal substrate 2 is placed on the substrate holder 17 in the chamber 4, and the target 3 is placed so as to face the crystal substrate 2 on the axis of the rotating means at a predetermined interval. In this case, the distance between the crystal substrate 2 and the target 3 is such that the crystal substrate 2 is located in the plume 9 generated from the target 3 by laser ablation. Specifically, it is preferably about 6 cm to 9 cm.
【００３１】次に、チャンバー４内を初期状態で10-7Pa
以下まで真空にしてからオゾンガスを導入し、10-7Pa〜
10-2Paの範囲に保持するように流量制御バルブ６で圧力
調整する。この範囲内の圧力とした場合、室温（例えば
２７℃）におけるリチウム、ニオブ、コバルト、チタン
の各元素の平均自由行程λ(単位[m])の概算は、以下の
式によって見積もることができる。
λ＝(3.11×10-24×Ｔ)／(P×σ×σ)
ただし、Ｔは温度（単位は[K]）
Ｐは圧力（単位は[Pa]）
σは分子直径（単位は[m]）Next, the inside of the chamber 4 was initially set to 10 -7 Pa.
After evacuating to below, introduce ozone gas, 10 -7 Pa ~
Adjust the pressure with the flow control valve 6 so as to maintain the pressure within the range of 10 -2 Pa. When the pressure is within this range, the approximate mean free path λ (unit [m]) of each element of lithium, niobium, cobalt, and titanium at room temperature (for example, 27 ° C.) can be estimated by the following formula. λ = (3.11 × 10 -24 × T) / (P × σ × σ) where T is temperature (unit is [K]) P is pressure (unit is [Pa]) σ is molecular diameter (unit is [m ])
【００３２】例えばリチウム原子の直径を3.10×10
-10[m]、圧力を10-3[Pa]、温度を300[K]とした場合、上
式による平均自由行程λは概算で9.7[m]となる。また、
これはターゲット３から発生するリチウム元素を中性原
子とみなしその分子直径を過剰に見積もった結果で、実
際に飛んでいるのがLi1+イオンであるときはリチウムイ
オンの直径を1.18×10-10[m]と見積もることになり平均
自由行程λは先述の値の約３倍となる。一方、リチウム
原子がターゲット３の他の元素とつながった状態で分子
としてターゲット３から出てくるとしたら分子直径は上
記の見積もりより大きくなるが、いずれにせよ、平均自
由行程λは基板−ターゲット間距離（６cm〜９cm）の１
００倍程度あるいはそれ以上となるため、アブレートさ
れて発生したプルーム９が途中でオゾンガスによって散
乱することなく結晶基板２に到達するようになる。For example, if the diameter of the lithium atom is 3.10 × 10
When the pressure is -10 [m], the pressure is 10 -3 [Pa], and the temperature is 300 [K], the mean free path λ by the above formula is approximately 9.7 [m]. Also,
This is a result of assuming that the lithium element generated from the target 3 is a neutral atom and estimating its molecular diameter excessively. When the actual flying is the Li 1+ ion, the diameter of the lithium ion is 1.18 × 10 −. It will be estimated as 10 [m], and the mean free path λ will be about 3 times the above value. On the other hand, if the lithium atom comes out of the target 3 as a molecule in a state where it is connected to other elements of the target 3, the molecular diameter will be larger than the above estimation, but in any case, the mean free path λ is between the substrate and the target. Distance 1 (6cm-9cm)
Since it is about 00 times or more, the plume 9 generated by ablation reaches the crystal substrate 2 without being scattered by ozone gas in the middle.
【００３３】また、リチウム元素以外の元素の平均自由
行程λについては以下のとおりである。すなわち、これ
ら元素がターゲット３から出てくるとき単一のイオンあ
るいは高々２イオン分子という形態が主であるとすれ
ば、分子直径が3×10-10[m]、圧力が1×10-3[Pa]、温度
が300[K]の条件下で平均自由行程λは１０[m]程度であ
り、上述のリチウム元素と同様、基板−ターゲット間距
離の１００倍程度あるいはそれ以上となる。なお、圧力
上限（10-2Pa）における値はλ＝１[m]と見積もられる
が、この場合であっても平均自由行程λは基板−ターゲ
ット間距離の１０倍以上となる。The mean free path λ of elements other than the lithium element is as follows. That is, if these elements mainly come out as single ions or at most two-ion molecules when they emerge from the target 3, the molecular diameter is 3 × 10 -10 [m] and the pressure is 1 × 10 -3. Under conditions of [Pa] and temperature of 300 [K], the mean free path λ is about 10 [m], which is about 100 times the substrate-target distance or more, like the above-mentioned lithium element. The value at the upper pressure limit (10 −2 Pa) is estimated to be λ = 1 [m], but even in this case, the mean free path λ is 10 times or more the substrate-target distance.
【００３４】また、結晶基板２はヒータ８と温度コント
ローラにより室温から８００℃までの任意の温度となる
ように設定し、この設定温度に保持するようにする。こ
の温度は、ターゲット３の材質によっては常温あるいは
それに近いものであっても可能である。The crystal substrate 2 is set to an arbitrary temperature from room temperature to 800 ° C. by the heater 8 and the temperature controller, and is kept at this set temperature. This temperature may be room temperature or close to room temperature depending on the material of the target 3.
【００３５】チャンバー４内の圧力を所定値に保持した
ら、レーザ照射手段５からミラー１２及びレンズ１３を
介してレーザ光を入射し、ターゲット３上に照射する。
このとき、ターゲット３はレーザ光のレーザ光子エネル
ギーによりアブレートされ、照射部分が発光現象を伴っ
て蒸発する。この場合、ターゲット３の照射部分から発
生した原子レベルあるいは分子レベルの大きさのプルー
ム９は音速に近い速度で結晶基板２に衝突する。After the pressure inside the chamber 4 is maintained at a predetermined value, laser light is incident from the laser irradiation means 5 through the mirror 12 and the lens 13 and is irradiated onto the target 3.
At this time, the target 3 is ablated by the laser photon energy of the laser light, and the irradiated portion evaporates with a light emission phenomenon. In this case, the plume 9 of the atomic level or the molecular level generated from the irradiated portion of the target 3 collides with the crystal substrate 2 at a speed close to the speed of sound.
【００３６】また、レーザ照射中は、ターゲット３を回
転させることで照射ポイントを刻々と変化させ、粒状に
なり難く均一化したレーザアブレーションを行うことが
好ましい。これによれば定点から照射した場合に比べて
ターゲット３の周囲をむらなく照射でき、表面に孔が形
成され難いことに加え、蒸発させたとき粒状になり難
く、結晶基板２の表面に均一的に蒸着することが可能と
なる。レーザアブレーションにより結晶基板２の表面に
付着したターゲット３の粒子は結晶成長して薄膜を形成
する。Further, during the laser irradiation, it is preferable to rotate the target 3 to change the irradiation point every moment so that the laser ablation can be made uniform so as not to be granular. According to this, compared with the case of irradiating from a fixed point, the periphery of the target 3 can be irradiated more evenly, holes are not easily formed on the surface, and when it is evaporated, it is less likely to be granular and the surface of the crystal substrate 2 is uniform. It becomes possible to vapor-deposit it. The particles of the target 3 attached to the surface of the crystal substrate 2 by laser ablation grow to form a thin film.
【００３７】なお、上述の実施形態は本発明の好適な実
施の一例ではあるがこれに限定されるものではなく本発
明の要旨を逸脱しない範囲において種々変形実施可能で
ある。例えば、本実施形態ではレーザ蒸着法によりリチ
ウムを含む酸化物化合物薄膜を生成する場合について説
明したが、本発明の適用対象となる酸化物化合物はこの
ようにリチウムを含むものに限られない。すなわち、リ
チウム元素は酸素元素よりも軽く、チャンバー４中の蒸
着媒体ガス（オゾン）と衝突した際に強く弾かれ散乱し
やすいので本発明を適用した場合に散乱防止・欠損減少
という効果が得られるが、同様に、酸素元素より軽い
（原子量が小さい）他の元素を含む酸化物化合物の場合
にも、散乱を防止し、欠損を減少させてより高品質の酸
化物化合物薄膜を生成することが可能となる。The above-described embodiment is an example of a preferred embodiment of the present invention, but the present invention is not limited to this, and various modifications can be made without departing from the gist of the present invention. For example, although the case where the oxide compound thin film containing lithium is produced by the laser deposition method has been described in the present embodiment, the oxide compound to which the present invention is applied is not limited to such a compound containing lithium. That is, the lithium element is lighter than the oxygen element, and is strongly repelled and easily scattered when it collides with the vapor deposition medium gas (ozone) in the chamber 4, so that the effect of preventing scattering and reducing defects can be obtained when the present invention is applied. However, similarly, in the case of an oxide compound containing another element lighter than the oxygen element (having a small atomic weight), scattering can be prevented and defects can be reduced to produce a higher quality oxide compound thin film. It will be possible.
【００３８】また、このように酸素元素より軽い元素ば
かりでなく、酸素元素より重い元素についても本発明を
適用できる。例えば、リチウムを含まない酸化物化合物
の場合、10-2Pa〜大気圧という比較的高い圧力下で結晶
成長してもターゲット３の化学組成が保持される場合が
あるが、これら酸化物化合物に対しても本発明を適用す
ることでより高品質な薄膜材料が生成されうる。リチウ
ムを含まない酸化物化合物としては熱電変換材料用酸化
物（組成式は例えばNaCo2O4）などがある。Further, the present invention can be applied not only to the element lighter than the oxygen element but also to the element heavier than the oxygen element. For example, in the case of an oxide compound containing no lithium, the chemical composition of the target 3 may be retained even if crystal growth is performed under a relatively high pressure of 10 -2 Pa to atmospheric pressure. On the other hand, by applying the present invention, a higher quality thin film material can be produced. Examples of oxide compounds that do not contain lithium include oxides for thermoelectric conversion materials (compositional formula is, for example, NaCo 2 O 4 ).
【００３９】また、本実施形態では結晶基板２、ターゲ
ット３そしてレーザ光に関しいくつかの式を挙げて組成
例等を示したが、これらは好適な例に過ぎず、同等な特
性や作用を有するものである限り他の組成を有する物質
等であっても適用可能である。Further, in the present embodiment, the composition examples and the like are shown by giving some formulas with respect to the crystal substrate 2, the target 3 and the laser light, but these are only suitable examples and have the same characteristics and actions. As long as it is a substance, substances having other compositions can be applied.
【００４０】[0040]
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、請求項
１記載のレーザ蒸着法による酸化物化合物薄膜の生成法
によると、蒸着媒体ガスとして強い酸化作用を発揮する
オゾンガスを導入し、薄膜酸化に必要な酸化力を維持し
ながら10-2Pa以下という低圧力を実現しているので、結
晶基板に到達するまでにプルームが発散するのを抑制
し、欠損を減少させて結晶基板上に収束させることがで
きる。このため、結晶基板上で成長する薄膜結晶におい
てターゲットの化学組成をそのまま保持することが可能
となり、含有する元素量が正確に制御された高品質の薄
膜材料を再現性よく生成できるようになる。As is apparent from the above description, according to the method of producing an oxide compound thin film by the laser deposition method according to claim 1, the ozone gas exhibiting a strong oxidizing action is introduced as a vapor deposition medium gas to thin film oxidation. Since it achieves a low pressure of 10 -2 Pa or less while maintaining the oxidization power required for the plume, it suppresses plume divergence before reaching the crystal substrate, reduces defects and converges on the crystal substrate. Can be made. Therefore, it becomes possible to maintain the chemical composition of the target as it is in the thin film crystal grown on the crystal substrate, and it is possible to reproducibly produce a high quality thin film material in which the amount of contained elements is accurately controlled.
【００４１】また、請求項２記載の発明によると、結晶
基板上でリチウム元素を含む酸化物化合物薄膜を生成す
る場合に、成長する薄膜結晶におけるリチウム元素の欠
損を減少させることができる。このため、ターゲットに
含有されるリチウム量が正確に制御された高品質の薄膜
材料を再現性よく生成できる。According to the second aspect of the present invention, when the oxide compound thin film containing a lithium element is formed on the crystal substrate, the loss of the lithium element in the growing thin film crystal can be reduced. Therefore, it is possible to reproducibly produce a high quality thin film material in which the amount of lithium contained in the target is accurately controlled.
【００４２】さらに、請求項３記載の発明によるとオゾ
ンガスとして少なくとも純度９８％以上のものを用いて
いることから、蒸着媒体ガスとしてに必要十分な酸化作
用を維持しつつチャンバー内を低圧とすることが可能と
なる。このため、結晶基板上で成長する薄膜結晶におい
てターゲットの化学組成をより容易に保持できるように
なる。Further, according to the third aspect of the present invention, since the ozone gas having a purity of at least 98% or more is used, the pressure in the chamber is kept low while maintaining the oxidizing action necessary and sufficient as the vapor deposition medium gas. Is possible. Therefore, the chemical composition of the target can be more easily maintained in the thin film crystal grown on the crystal substrate.
【００４３】請求項４記載のレーザ蒸着法による酸化物
化合物薄膜の生成装置によると、蒸着媒体ガスとして強
い酸化作用を発揮するオゾンガスをチャンバー内に導入
し、薄膜酸化に必要な酸化力を維持しながら10-2Pa以下
という低圧力を実現しているので、結晶基板に到達する
までにプルームが発散するのを抑制し、欠損を減少させ
て結晶基板上に収束させることができる。このため、結
晶基板上で成長する薄膜結晶においてターゲットの化学
組成をそのまま保持することが可能となり、含有する元
素量が正確に制御された高品質の薄膜材料を再現性よく
生成することが可能となる。According to the apparatus for producing an oxide compound thin film by the laser vapor deposition method of claim 4, ozone gas exhibiting a strong oxidizing action is introduced into the chamber as a vapor deposition medium gas to maintain the oxidizing power required for thin film oxidation. However, since a low pressure of 10 -2 Pa or less is realized, it is possible to suppress the plume from diverging before reaching the crystal substrate, reduce defects, and converge the defects on the crystal substrate. Therefore, it becomes possible to maintain the chemical composition of the target as it is in the thin film crystal grown on the crystal substrate, and it is possible to reproducibly produce a high quality thin film material in which the content of elements is accurately controlled. Become.
【図１】本発明にかかるレーザ蒸着法による薄膜結晶生
成装置の構造の概略を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a schematic structure of a thin film crystal production apparatus by a laser vapor deposition method according to the present invention.
【図２】オゾン供給手段に備え付けられた高純度オゾン
精製装置の構成例を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing a configuration example of a high-purity ozone refining device provided in ozone supply means.
１ 薄膜結晶生成装置 ２ 結晶基板 ３ ターゲット ４ チャンバー ５ レーザ照射手段 ７ オゾン供給手段 ９ プルーム 1 Thin film crystal generator 2 Crystal substrate 3 targets 4 chambers 5 Laser irradiation means 7 Ozone supply means 9 plumes
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｍ 8/02 Ｈ０１Ｍ 8/02 Ｋ Ｆターム(参考） 4K029 BA50 BC00 BC04 CA02 DB00 DB20 EA03 EA05 5G303 AA07 AB05 BA03 CA01 5G321 AA99 CA21 DB37 5H018 AA06 BB07 DD08 EE12 HH05 HH09 5H026 AA06 BB04 CX04 EE12 HH05 HH09 Front page continued (51) Int.Cl. 7 Identification code FI theme code (reference) H01M 8/02 H01M 8/02 K F term (reference) 4K029 BA50 BC00 BC04 CA02 DB00 DB20 EA03 EA05 5G303 AA07 AB05 BA03 CA01 5G321 AA99 CA21 DB37 5H018 AA06 BB07 DD08 EE12 HH05 HH09 5H026 AA06 BB04 CX04 EE12 HH05 HH09
Claims (4)
基板とをチャンバー内に対向配置し、前記ターゲットに
レーザ光を照射してプルームを発生させ、このプルーム
を結晶基板に付着させて薄膜結晶を作成するレーザ蒸着
法による酸化物化合物薄膜の生成法において、前記チャ
ンバー内の蒸着媒体ガスとして高純度のオゾンガスを導
入してからこのチャンバー内圧力を10-2Pa以下の範囲に
保持し、レーザ光を前記ターゲットに照射して前記プル
ームを発生させることを特徴とするレーザ蒸着法による
酸化物化合物薄膜の生成法。1. A thin film crystal is prepared by arranging a target made of an oxide compound and a crystal substrate opposite to each other in a chamber, irradiating the target with laser light to generate a plume, and adhering the plume to the crystal substrate. In the method for producing an oxide compound thin film by the laser vapor deposition method, a high-purity ozone gas is introduced as a vapor deposition medium gas in the chamber, and then the chamber pressure is kept within a range of 10 -2 Pa or less, and laser light is emitted. A method of forming an oxide compound thin film by a laser deposition method, which comprises irradiating the target to generate the plume.
であることを特徴とする請求項１記載のレーザ蒸着法に
よる酸化物化合物薄膜の生成法。2. The method for producing an oxide compound thin film by the laser deposition method according to claim 1, wherein the oxide compound contains lithium.
８％以上のものを用いることを特徴とする請求項１また
は２記載のレーザ蒸着法による酸化物化合物薄膜の生成
法。3. The ozone gas having a purity of at least 9
The method for producing an oxide compound thin film by the laser deposition method according to claim 1 or 2, wherein 8% or more is used.
ザ光を照射してプルームを発生させ該プルームを結晶基
板に付着させ薄膜結晶を生成するレーザ蒸着法による薄
膜結晶生成装置において、前記結晶基板および前記ター
ゲットが内部に対向配置されるとともに蒸着媒体ガスと
して高純度のオゾンガスを導入可能かつ内部圧力を10-2
Pa以下の範囲に保持可能なチャンバーと、前記ターゲッ
トを加熱してプルームを発生させるレーザ照射手段と、
前記チャンバーに併設されこのチャンバーに前記オゾン
ガスを供給するオゾン供給手段とを備えたことを特徴と
するレーザ蒸着法による酸化物化合物薄膜の生成装置。4. A thin film crystal production apparatus by a laser vapor deposition method for irradiating a target made of an oxide compound with a laser beam to generate a plume and adhering the plume to a crystal substrate to produce a thin film crystal. The target is placed inside oppositely, high-purity ozone gas can be introduced as vapor deposition medium gas, and the internal pressure is 10 -2.
A chamber that can be held in a range of Pa or less, and a laser irradiation unit that heats the target to generate a plume,
An apparatus for producing an oxide compound thin film by a laser vapor deposition method, comprising: an ozone supply means provided adjacent to the chamber for supplying the ozone gas to the chamber.
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