JP4443733B2 - Laser ablation deposition method - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レーザ光を照射したターゲットからの原料物質を基板上に堆積させて薄膜を形成するレーザアブレーション成膜方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
レーザアブレーションを用いた成膜方法においては、薄膜の形成に用いる基板に対向して配置されたターゲットに対してレーザ光を照射する。そして、レーザ光の有する高密度の光子により、ターゲットを構成する原子、分子、あるいはイオン等を原料物質として放出させるとともに、放出された原料物質を基板上に堆積させて薄膜を成膜する。
【０００３】
このような成膜法は、形成する薄膜の組成制御が容易であること、高融点の物質でも成膜できることから、誘電体や磁性体などの薄膜を形成する方法として広く用いられている。
【０００４】
上記したレーザアブレーションによる成膜に用いられる成膜装置は、排気装置が付設された真空容器を有して構成される。この真空容器の内部には、薄膜を形成するための原料物質を供給するターゲットを支持するターゲット支持台と、薄膜形成用の基板を保持する基板保持台とが設けられる。また、真空容器の外部には、レーザ光源と、レーザ光源から出力されるレーザ光をターゲットへと導くための光学系とが設けられる。このような構成からなる成膜装置において、レーザ光源から出力されたレーザ光が光学系によって導かれてターゲットに照射されると、ターゲット表面から放出された原料物質は、プルームと呼ばれる発光柱を形成する。そして、基板に到達した原料物質は基板上へ吸着して堆積され、これによって、ターゲットから供給された原料物質を構成種として、所望の薄膜が堆積される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
レーザアブレーション成膜方法によって形成した薄膜においては、突起状、粒状、塊状、あるいは薄片状等の異常堆積物（以下、微粒子という）が含まれていることが知られている。このような微粒子が薄膜に多数含まれると、電気的デバイスに利用した場合の電気的リークや、ミラーに用いた場合の均一性、平滑性の劣化など、薄膜の特性が劣化する。
【０００６】
上記した薄膜上の微粒子の影響を低減する方法としては、ターゲットから発生、放出された微粒子を取り除く方法がある。このような方法としては、例えば、ターゲットと基板の間にフィルターまたはメッシュを設けて、成膜中に微粒子を取り除く方法がある（特開平０８−１７６８０５号公報、特開平０７−１８００４２号公報）。あるいは、レーザ光を用いて微粒子を分解することによって、成膜後に微粒子を取り除く方法がある（特開平０５−２７９８４８号公報）。
【０００７】
上記した方法は、ターゲットから微粒子が発生した後に取り除く方法であったが、いずれも微粒子の影響を充分に低減することができない。これに対して、ターゲットからの微粒子の発生そのものを抑える方法が、特開平１０−３６９５９号公報に記載されている。この成膜方法では、レーザアブレーション成膜中にターゲットを加熱するという方法が開示されている。すなわち、レーザ光をターゲットに照射して基板上に薄膜を堆積している間に、ターゲット支持台内部に付設された抵抗加熱方式によるヒータによりターゲットを加熱するというものである。
【０００８】
しかしながら、上記のように、成膜中にターゲットを加熱した場合、加熱されたターゲットからの輻射熱によって、薄膜形成用の基板が同時に加熱されてしまうという問題がある。このように基板が加熱されて基板温度が上昇すると、成膜工程において様々な問題を生じる。例えば、低融点物質からなる基板を使用した場合には、成膜中に基板が変形してしまったり、溶融してしまったりすることがある。また、堆積する薄膜と化学反応し易い物質からなる基板を使用した場合には、基板が加熱されることにより化学反応が促進され、所望の薄膜が得られなくなる。
【０００９】
さらに、堆積する薄膜の品質は基板温度に影響されるため、たとえば、基板の温度が室温の時に良質な薄膜が得られる場合には、薄膜の品質が劣化してしまう。
【００１０】
一方、成膜中にターゲットの加熱を行いつつ基板温度の上昇を抑えようとすると、基板を冷却する冷却機構等を付設する必要がある。したがって、装置構成が複雑化するとともに、このような方法では、充分に成膜条件を改善することは難しく、所望の薄膜を得ることができない。
【００１１】
さらに、ターゲットの加熱にランプヒータを使用する場合は、成膜中に、ターゲットから放出された原料物質がランプヒータに付着し、光及び熱の放射効率を下げる原因となる。
【００１２】
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、形成される薄膜中の微粒子が低減されるとともに、成膜工程における基板温度の上昇を避けることのできるレーザアブレーション成膜方法を提供することを課題としている。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明によるレーザアブレーション成膜方法は、ターゲットにレーザ光を照射することによってターゲットから原料物質を放出させるとともに、放出された原料物質を基板上に堆積させて薄膜を形成する成膜方法であって、加熱手段を用いてターゲットを加熱する加熱工程と、加熱されたターゲットを、所定の温度まで冷却する冷却工程と、加熱されたターゲットにレーザ光源からのレーザ光を照射して、基板上に薄膜を形成する成膜工程とを備えることを特徴とする。
【００１４】
上記したレーザアブレーション成膜方法によれば、ターゲットを加熱するので、ターゲット中に含まれる微粒子あるいは微粒子の発生源を取り除くことができる。また、ターゲットの加熱を成膜の前処理として行なうので、成膜中の基板の加熱を防ぐことができる。さらに、ターゲットを加熱した後に冷却するので、基板が加熱されてしまうことなく成膜開始時から良好な条件にて、薄膜を形成することができる。
【００１５】
また、加熱工程において、ターゲットを加熱手段に対して回転させつつ加熱を行なうことを特徴とする。これによって、ターゲットを一様に加熱することができ、ターゲット中の微粒子の発生源を充分に取り除くことができる。
【００１６】
さらに、加熱工程において、加熱手段またはターゲットを所定の方向から覆って、加熱手段からの熱をターゲットへと集める加熱制御部材を用いることを特徴とする。これにより、効率的にターゲットを加熱することができる。したがって、ターゲット中の微粒子の発生源を効率良く取り除くことができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、図面と共に本発明によるレーザアブレーション成膜方法の好適な実施形態について説明する。なお、同一の要素には同一の符号を用いることとし、重複する説明は省略する。また、図面の寸法比率は、説明のものとは必ずしも一致していない。
【００１８】
図１は、本発明によるレーザアブレーション成膜方法に用いられるレーザアブレーション成膜装置の一実施形態の構成を概略的に示す垂直断面図である。ここで、図１は、後述するターゲットの加熱工程における状態でのアブレーション成膜装置を示している。また、図２には、成膜工程における状態でのレーザアブレーション成膜装置を示してある。
【００１９】
図１に示すように、本実施形態に係るレーザアブレーション成膜装置１は、成膜を行なう真空容器２と、レーザ光を出力するレーザ光源３と、成膜手順を自動制御する制御装置４とを備えている。真空容器２の内部には、薄膜を形成する基板５を保持するための基板保持台６と、薄膜の原料物質を供給するターゲット７を支持するためのターゲット支持台８とが設けられている。基板保持台６とターゲット支持台８は、基板保持台６が中央上部、ターゲット支持台８が中央下部にあり、それぞれの基板保持面とターゲット支持面とが垂直方向に対向して設置されている。このターゲット支持台８には、ターゲット７を回転するための回転駆動部９が備えられている。また、基板５とターゲット７との間には、垂直方向を回転軸として一定角度回転させることによって、基板５とターゲット７の間を遮らない位置（開状態）と遮る位置（閉状態）とに移動することが可能なシャッター１０が備えられている。さらに、回転によってシャッター１０を開閉させるための回転駆動部１１が設けられている。
【００２０】
真空容器２の外部には、レーザ光源３が設けられている。また、真空容器２には、レーザ光源３から出力されるレーザ光が通る照射光路Ｌ（図２参照）を含む側壁上の部位に、レーザ光導入窓１２が設けられている。このレーザ光導入窓１２は好ましくは石英製であり、真空容器２の気密を保つように設けられている。また、真空容器２の外部には、ミラー１３とレンズ１４とからなる光学系が備えられている。この光学系により、レーザ光源３から出力されるレーザ光は、レーザ光導入窓１２を介してターゲット７へと導かれる。ここで、レンズ１４を照射光路Ｌと直交する方向へ移動できるよう設け、レーザ光をターゲット７表面上でスキャンすることができるようするのが好ましい。なお、レーザ光源３は、ターゲット７を構成している原料物質及びターゲット７の大きさ等に応じて、適宜選択して用いれば良い。使用可能なレーザ光源としては、例えばエキシマレーザやＹＡＧレーザ等がある。
【００２１】
真空容器２の内部には、ターゲット７を加熱する加熱手段としてのランプ１５と、このランプ１５を支持するランプ支持台１６が設けられている。ランプ支持台１６の下部には、ランプ１５を垂直方向を回転軸として一定角度回転させるための回転駆動部１７が設けられている。ランプ１５としては、ターゲット７を充分に加熱できるランプであればよく、例えばハロゲンランプ等を用いることが好ましい。図３は、図１に示したランプ１５等の構成を拡大して示す斜視図である。ランプ１５の周囲には、ランプ１５の側方部と上方部を覆う形状の遮蔽板１８が設けられている。この遮蔽板１８は、光を反射するとともに、熱を空間的に閉じ込めて、ランプ１５からの熱をターゲット７へと集める加熱制御部材としての役割を果たし、これにより、効率的にターゲット７を加熱することができる。この遮蔽板１８は、ランプ１５からの輻射熱によって高温となるので、耐熱性を考慮して、モリブデン等の高融点材料にて作製するのが好ましい。また、遮蔽板１８から熱が逃げてしまうとターゲット７の加熱効率が悪くなるので、熱容量を小さくして熱伝導を抑えるため、遮蔽板１８をできるだけ薄く作製することが好ましい。なお、遮蔽板１８とは逆に、ランプ支持台１６は、ランプ１５の特に電極部の熱を逃しやすくするために、銅やアルミニウム等の熱伝導性の良い材料を用いるとともに、厚板と太い棒状の部材で構成することが好ましい。
【００２２】
また、ターゲット支持台８より下方には、同じく加熱制御部材として機能する反射板１９が設けられている。この反射板１９は、ランプ１５からの熱輻射を遮蔽することによって真空容器２の底部が加熱されるのを防ぐとともに、ランプ１５からの光を反射することにより、ターゲット７をさらに効率良く加熱する役割を果たす。
【００２３】
また、真空容器２の内部には、基板５及び基板保持台６を支持する支持棒６ａを側方から囲むように、支持棒６ａを中心とした螺旋状の銅パイプ２０が備えられている。この銅パイプ２０は、その内部へ液体窒素を流して銅パイプ２０自体を冷却することにより、成膜中の真空容器２内部に残留している窒素ガスなどを吸着するコールドトラップとして機能する。さらに、真空容器２には排気装置（図示せず）が接続された開口２１が設けられており、この排気装置により真空容器２内部は高真空に排気される。
【００２４】
制御装置４は、レーザ光源３、ランプ１５及び回転駆動部９，１１，１７等に接続され、これら各部の動作を制御する。
【００２５】
次に、図１及び図２に示したレーザアブレーション成膜装置１を用いて薄膜を形成する成膜方法について説明する。なお、成膜装置の以下に述べる各動作は、自動または操作者の操作に基づき、制御装置４によって制御される。
【００２６】
始めに、基板５とターゲット７とを、それぞれ基板保持台６とターゲット支持台８とに、互いに対向するように設置する。その後、真空容器２内部を排気装置により真空引きする。次に、シャッター１０を閉じるとともに、ランプ１５をターゲット７の上方へと回転移動する。このとき、シャッター１０とランプ１５は、図１に示す位置にある。
【００２７】
ターゲット支持台８に付設された回転駆動部９を起動してターゲット７を一定速度で回転させる。そして、ランプ１５を点灯し、回転しているターゲット７に対する加熱を開始する。ターゲット７の温度が所定温度（例えば、１０００℃）となった後に、さらに同温度に保って所定時間加熱を行なう（加熱工程）。
【００２８】
ターゲット７の加熱を終了したら、ランプ１５を消灯し、ターゲット７の温度が下がるまで一定時間放置して所定の温度まで冷却する（冷却工程）。ターゲット７の温度が下がるのを待つ間に、予冷として銅パイプ２０へ窒素ガスを流した後に液体窒素の流入を開始し、さらにレーザ光源３の電源を入れて待機状態としておく。
【００２９】
ターゲット７の温度が室温になった後に、ランプ１５を、ターゲット７から放出される原料物質が基板に堆積されるのを妨げない位置へと回転移動し、レーザ光をターゲット７に照射する。シャッター１０を開いて成膜を開始する（成膜工程）。レーザ光源３から出力されたレーザ光が光学系によって導かれてターゲット７に照射され、ターゲット７表面から放出された原料物質は、プルームと呼ばれる発光柱を形成する。そして、基板５に到達した原料物質は基板５上へ吸着して堆積され、これによって、ターゲット７から供給された原料物質を構成種として、所望の薄膜が形成される。このとき、成膜中はシャッター１０とランプ１５は、図２に示す通り、ターゲット７から放出される原料物質が基板に堆積するのを妨げない位置にある。また、成膜中もターゲット７は回転を継続している。
【００３０】
薄膜が所定の膜厚になったら、シャッター１０を閉じるとともに、レーザ光の照射を止めて成膜を終了する。
【００３１】
以上説明したように、本実施形態のレーザアブレーション成膜方法によれば、ターゲット７を加熱するので、ターゲット７中に含まれる微粒子あるいは微粒子の発生源を取り除くことができる。また、成膜の前処理としてターゲット７の加熱を行なうために、成膜中の基板の加熱を防ぐことができる。さらに、ターゲット７を加熱した後に冷却するため、成膜開始時から基板が加熱されることなしに良好な条件にて、薄膜を形成することができる。
【００３２】
また、ターゲット７を回転させながら加熱するため、ターゲット７を一様に加熱することができるので、ターゲット７中の微粒子の発生源を充分に取り除くことができる。
【００３３】
さらに、ターゲット７を加熱する際に、加熱手段であるランプ１５またはターゲット７を所定の方向から覆うように構成された加熱制御部材として遮蔽板１８及び反射板１９を用いることによって、ランプ１５からの光及び熱をターゲット７に集められるので、効率的にターゲット７を加熱することができる。そのため、ターゲット７中の微粒子の発生源を効率良く取り除くことができる。
【００３４】
加熱効率を向上させる加熱制御部材としては、図３に示した遮蔽板１８以外にも様々な構成が可能である。例えば、図４に示すように、ランプ１５に加えて、ターゲット７及びターゲット支持台８の一部を囲む形状の遮蔽板３０を用いてもよい。さらに、この遮蔽板３０とともに、同じく図４に示す遮蔽板３１を用いて、より効率的に光や熱を閉じ込めるようにしても良い。ただし、この図４に示した遮蔽板３０，３１を用いる場合には、ランプ支持台を回転してランプ１５及び遮蔽板３０を回転移動することはできないため、遮蔽板３０が付設されているランプ支持台を水平方向に平行移動する機構と、遮蔽板３１をこのランプ支持台の移動する方向と交差する方向に移動する機構とが必要である。
【００３５】
一方、ターゲット７の加熱効率については、加熱されたターゲット７から熱が逃げないようにすることも重要である。そこで、図５（ａ）に示すように、ターゲット支持台８のターゲット７を載置する部位に、ターゲット７と点接触するような突起６０を設けてターゲット７を支持するのが好ましい。また、図５（ｂ）の通り、ターゲット７を載置する部位の側壁を低くして、ターゲット７との接触面積を少なくするようにしてもよい。
【００３６】
また、ターゲット７は例えば１０００℃以上の高温に加熱されるので、ターゲット支持台８はモリブデンのような高融点材料、あるいはターゲット７と同じ材質で作製されるのが好ましい。さらには、図５（ｃ）に示すように、ターゲット７と同じ材質で作製したターゲット支持台４０の一部をターゲット７として用いる、すなわち、ターゲット支持台４０そのものにレーザ光を照射するようにしてもよい。
【００３７】
また、上記の実施形態においては、ランプ１５をターゲット７の上方に設けたが、図６に示すようにランプ１５をターゲット７の下方に設けるようにしてもよい。このとき、ターゲット支持台８のターゲット７を置く部位には開口５０を設け、ターゲット７よりも下方に位置するランプ１５から放射される光をターゲット７に直接照射させ、ターゲット７を効率良く加熱することが好ましい。さらに、ランプ１５の光を反射あるいは集光するために、ランプ１５及びターゲット支持台８の一部を覆う遮蔽板３３を加熱制御部材として設けるようにしてもよい。
【００３８】
上記したレーザアブレーション成膜方法について、実施例により更に具体的に説明する。
【００３９】
本実施例においては、薄膜としてアモルファスダイアモンドを成膜した。
【００４０】
本実施例において用いたターゲット７は、直径２０ｃｍ、厚さ５ｍｍの円盤状のガラス様カーボン（日清紡製）である。基板には両面研磨されたサファイアｃ面基板を使用した。ガラス様カーボンとサファイア基板の間隔は、４０ｍｍとした。上記ガラス様カーボンの加熱は、１０５０℃にて３０分間行なった。使用したハロゲンランプは定格５００Ｗであり、加熱中は９５Ｖの電圧を印加した。
【００４１】
加熱終了後、ガラス様カーボンを１時間放置して冷却した。１時間放置後のガラス様カーボンの温度は約５０℃であり、ほぼ室温となった。
【００４２】
成膜には、発振波長１９３ｎｍのエキシマレーザをレーザ出力１２Ｊ／ｃｍ²、パルス周波数１０Ｈｚの条件で使用した。また、レーザ光をガラス様カーボンに照射した後、シャッター１０を開けて成膜を開始するのに先だって、レンズ１４を周期的に往復移動させることによりレーザ光をガラス様カーボンの表面上でスキャンして、加熱では取れなかった酸化物や不純物等の除去を行なった。なお、本実施例で用いたレンズ１４は、合成石英製レンズ（ｆ４００）である。また、レンズ１４をレーザ光の照射光路Ｌと直交する方向に照射光路Ｌを中心として±２．５ｍｍ往復運動させ、ガラス様カーボンの表面をむらなく均一にスキャンした。真空容器２内部の真空度は、銅パイプ２０への液体窒素流入後約３０分で約４×１０^-5Ｐａ（３×１０^-7Ｔｏｒｒ）に達した。成膜時間は１時間とした。以上の条件で成膜したアモルファスダイヤモンドの膜厚は、約１μｍであった。
【００４３】
得られたアモルファスダイヤモンドの表面平坦性をＡＦＭ測定法により評価した結果について説明する。図７は、本実施例によるアモルファスダイヤモンド薄膜の表面のＡＦＭ像を模式的に示す図である。図７からわかるように、本実施例において成膜したアモルファスダイヤモンド薄膜の表面平坦性は極めて優れていることがわかる。
【００４４】
比較例として、従来のアブレーション成膜方法によってアモルファスダイヤモンドの成膜を行なった。すなわち、ターゲットと基板とをそれぞれターゲット支持台と基板保持台とに設置し、真空容器内を高真空排気した後に、成膜開始前のターゲットの加熱と冷却を行なわずに、レーザ光をターゲットに照射して成膜を行なった。ターゲットの加熱と冷却を行なわなかった以外は、ターゲット（ガラス様カーボン）及び基板（両面研磨サファイアｃ面基板）を始めとして、他の成膜条件もすべて上記実施例と同じである。図８は、上記比較例によるアモルファスダイヤモンド薄膜の表面のＡＦＭ像を模式的に示す図である。図８から、従来のアブレーション成膜方法によるアモルファスダイヤモンド薄膜には、高さ約１０ｎｍを超える突起状の微粒子（例えば図８中に符号Ｐで示した微粒子）が発生していることがわかる。
【００４５】
なお、比較例においても上記実施例と同様に、成膜開始の直前に、レーザ光によるガラス様カーボン表面のスキャンを行なった。したがって、比較例によるアモルファスダイヤモンドの表面（図８）に比べ、上記実施例によるアモルファスダイヤモンドの表面（図７）の平坦性が優れているのは、このスキャンの効果ではなく、上記実施例においてガラス様カーボンに対して行なった加熱工程と冷却工程によるものであることは明らかである。
【００４６】
以上説明したように、従来のレーザアブレーション成膜方法において堆積した薄膜（図８）には、高さが１０ｎｍを超える微粒子が多数含まれているのに対し、本発明のレーザアブレーション成膜方法によれば、微粒子のない平坦性に優れた薄膜（図７）が得られる。
【００４７】
また、上記実施例においては、ガラス様カーボンをターゲットとして用いたが、グラファイトをターゲットに用いて同様の成膜を試みた。成膜条件及び手順は、ターゲットが異なる以外、すべて上記のガラス様カーボンをターゲットに用いた場合と同じである。ターゲットをグラファイトとして本発明に係るレーザアブレーション成膜方法により成膜したアモルファスダイヤモンドは、図７に示したのと同様に平坦性に優れた表面を有していた。一方、従来の成膜方法により成膜した場合には、ガラス様カーボンを用いて従来の成膜方法により成膜したアモルファスダイヤモンドの結果（図８）と同様であった。この結果より、ターゲットにグラファイトを使用した場合においても同様に、本発明によるレーザアブレーション成膜方法の効果が示された。
【００４８】
また、上記実施例においては、融点の高いサファイアを基板として用いたが、低融点物質であるアルミニウムからなる基板を用いた場合にも、基板が変形することなく、本発明のレーザアブレーション成膜方法によって表面平坦性の良い薄膜が得られた。
【００４９】
さらに、ターゲットとして超伝導材料ＹＢａ₂Ｃｕ₃Ｏ₇を用い、ＹＢａ₂Ｃｕ₃Ｏ₇の薄膜をＳｒＴｉＯ₃（１００）基板上に堆積することを試みたが、上記の実施例と同様に、本発明のレーザアブレーション成膜方法により微粒子の極めて少ない薄膜が得られた。
【００５０】
なお、特開平０５−０５１７３４号公報には、スパッタ成膜法において成膜開始に先立ってターゲットを加熱するという方法が開示されている。しかしながら、スパッタ成膜法は、プラズマにより生成された高エネルギー粒子をターゲットに衝突させて、ターゲットを構成する原子等を叩き出して成膜を行なう方法であり、レーザ光によりターゲットを構成する原子等を放出させるレーザアブレーション成膜法とは、まったく異なる成膜方法である。また、このスパッタ成膜方法ではターゲット加熱後の冷却工程は行なっていないため、ターゲットが高温の状態のままで成膜を始めることとなる。したがって、ターゲットからの輻射熱による成膜中の基板温度の上昇は避けられない。
【００５１】
これに対し、本発明の成膜方法は、レーザアブレーション成膜方法に関するものであり、さらに、ターゲットを加熱した後にターゲットを冷却してから成膜を開始することを特徴としている。そのため、成膜開始時から基板温度は上昇しないので、低融点物質からなる基板を用いることができるとともに、堆積する薄膜の品質が劣化してしまうのを防ぐことができる。
【００５２】
本発明によるレーザアブレーション成膜方法は、上記した実施形態及び実施例に限られず、様々な変形が可能である。例えば、ターゲット加熱工程における加熱温度及び時間は、ターゲット７を構成している原料物質やターゲット７の大きさにより、適宜決定して良い。
【００５３】
また、上記の実施例においてはターゲットを室温まで冷却したが、何度まで冷却するかについては、場合に応じて最適な温度を見い出すべきことはいうまでもない。また、真空容器２に質量分析計などの分析機器を付設して、ターゲット加熱中にターゲットから放出されるガス等の成分や発生量をモニターすることにより、適切な加熱温度や加熱時間を決めるようにしても良い。
【００５４】
さらに、上記の実施形態においては、ターゲット７の加熱と冷却とを成膜を行なう真空容器２の内部にて実施するよう構成したが、別室を設けて別室内で行なうようにしても良い。また、基板用の別室を設け、ターゲットの加熱工程の際に、基板を別室に保持するようにしても良い。
【００５５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係るレーザアブレーション成膜方法は、加熱手段を用いてターゲットを加熱する加熱工程と、加熱されたターゲットを、所定の温度まで冷却する冷却工程と、加熱されたターゲットにレーザ光源からのレーザ光を照射して、基板上に薄膜を形成する成膜工程とを備えている。このように、成膜開始前にターゲットの加熱を行なっているので、ターゲット中に含まれる微粒子あるいは微粒子の発生源を取り除くことができる。そのため、薄膜中に微粒子が発生するのを抑えることができる。さらに、加熱を前処理として行なうとともに、加熱後にターゲットを冷却するため、成膜中に基板温度が上昇してしまうことなく成膜を行うことができる。
【００５６】
これにより、低融点基板を含む様々な基板を使用することができるとともに、基板温度上昇にともなう膜質の劣化を防ぐことができる。また、成膜中に基板温度が上昇してしまうことがないので、基板温度を制御する冷却機構などの付加的な構成を必要としない。したがって、装置を複雑化することなく、薄膜中の微粒子の低減を実現することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のレーザアブレーション成膜方法に用いられるレーザアブレーション成膜装置の一実施形態の構成を加熱工程の状態で概略的に示す垂直断面図である。
【図２】図１に示したレーザアブレーション成膜装置を成膜工程の状態で示す垂直断面図である。
【図３】ランプ及び遮蔽板の構成の一例を示す斜視図である。
【図４】ランプ及び遮蔽板の構成の他の例を示す斜視図である。
【図５】ターゲット支持台の構成例を示す断面図である。
【図６】ランプをターゲット支持台の内部に設ける構成例を示す断面図である。
【図７】実施例によるアモルファスダイヤモンド薄膜の表面のＡＦＭ像を示す模式図である。
【図８】比較例によるアモルファスダイヤモンド薄膜の表面のＡＦＭ像を示す模式図である。
【符号の説明】
１…レーザアブレーション装置、２…真空容器、３…レーザ光源、４…制御装置、５…基板、６…基板保持台、７…ターゲット、８…ターゲット支持台、１０…シャッター、１２…レーザ光導入窓、１３…ミラー、１４…レンズ、１５…ランプ、１６…ランプ支持台、１８…遮蔽板、１９…反射板、Ｌ…照射光路。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a laser ablation film forming method for forming a thin film by depositing a source material from a target irradiated with laser light on a substrate.
[0002]
[Prior art]
In a film formation method using laser ablation, a laser beam is irradiated to a target arranged to face a substrate used for forming a thin film. Then, atoms, molecules, ions, or the like constituting the target are emitted as source materials by high-density photons of the laser beam, and the released source materials are deposited on the substrate to form a thin film.
[0003]
Such a film formation method is widely used as a method for forming a thin film such as a dielectric or a magnetic substance because the composition of the thin film to be formed can be easily controlled and a film having a high melting point can be formed.
[0004]
A film forming apparatus used for film formation by laser ablation described above includes a vacuum container provided with an exhaust device. Inside the vacuum vessel, a target support base that supports a target that supplies a raw material for forming a thin film and a substrate support base that holds a substrate for forming a thin film are provided. A laser light source and an optical system for guiding laser light output from the laser light source to the target are provided outside the vacuum container. In a film forming apparatus having such a configuration, when laser light output from a laser light source is guided by an optical system and irradiated onto a target, the source material emitted from the target surface forms a light emission column called a plume. To do. The source material that has reached the substrate is adsorbed and deposited on the substrate, whereby a desired thin film is deposited using the source material supplied from the target as a constituent species.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
It is known that a thin film formed by a laser ablation film forming method contains abnormal deposits (hereinafter referred to as fine particles) such as protrusions, granules, lumps, or flakes. When a large number of such fine particles are contained in the thin film, the characteristics of the thin film deteriorate, such as electrical leakage when used in an electrical device, and deterioration in uniformity and smoothness when used in a mirror.
[0006]
As a method of reducing the influence of the fine particles on the thin film, there is a method of removing fine particles generated and emitted from the target. As such a method, for example, there is a method of removing a fine particle during film formation by providing a filter or mesh between a target and a substrate (Japanese Patent Laid-Open Nos. 08-176805 and 07-180042). Alternatively, there is a method of removing fine particles after film formation by decomposing the fine particles using a laser beam (Japanese Patent Laid-Open No. 05-279848).
[0007]
The above-described methods are methods for removing the fine particles after they are generated from the target, but none of them can sufficiently reduce the influence of the fine particles. On the other hand, a method for suppressing the generation of fine particles from the target is described in JP-A-10-36959. In this film forming method, a method of heating a target during laser ablation film formation is disclosed. That is, while the target is irradiated with laser light and a thin film is deposited on the substrate, the target is heated by a heater using a resistance heating method provided inside the target support.
[0008]
However, as described above, when the target is heated during film formation, there is a problem that the substrate for forming a thin film is simultaneously heated by the radiant heat from the heated target. When the substrate is heated in this way and the substrate temperature rises, various problems occur in the film forming process. For example, when a substrate made of a low melting point material is used, the substrate may be deformed or melted during film formation. Further, when a substrate made of a substance that easily reacts chemically with the deposited thin film is used, the chemical reaction is accelerated by heating the substrate, and a desired thin film cannot be obtained.
[0009]
Further, since the quality of the deposited thin film is affected by the substrate temperature, for example, when a good thin film is obtained when the substrate temperature is room temperature, the quality of the thin film is deteriorated.
[0010]
On the other hand, in order to suppress the increase in the substrate temperature while heating the target during film formation, it is necessary to provide a cooling mechanism or the like for cooling the substrate. Accordingly, the apparatus configuration becomes complicated, and with such a method, it is difficult to sufficiently improve the film forming conditions, and a desired thin film cannot be obtained.
[0011]
Furthermore, when a lamp heater is used for heating the target, the source material released from the target adheres to the lamp heater during film formation, which causes a reduction in light and heat radiation efficiency.
[0012]
The present invention has been made in view of the above problems, and provides a laser ablation film forming method capable of reducing fine particles in a formed thin film and avoiding an increase in substrate temperature in a film forming process. The challenge is to do.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, a laser ablation film forming method according to the present invention releases a source material from a target by irradiating the target with laser light, and deposits the released source material on a substrate to form a thin film. A heating method for heating a target using a heating unit, a cooling step for cooling the heated target to a predetermined temperature, and a laser beam from a laser light source on the heated target. And a film forming step of forming a thin film on the substrate by irradiation.
[0014]
According to the laser ablation film forming method described above, since the target is heated, the fine particles contained in the target or the generation source of the fine particles can be removed. In addition, since the heating of the target is performed as a pretreatment for film formation, the substrate can be prevented from being heated during the film formation. Furthermore, since the target is cooled after being heated, the thin film can be formed under favorable conditions from the start of film formation without heating the substrate.
[0015]
In the heating step, heating is performed while rotating the target with respect to the heating means. As a result, the target can be heated uniformly, and the generation source of the fine particles in the target can be sufficiently removed.
[0016]
Furthermore, in the heating step, a heating control member that covers the heating means or the target from a predetermined direction and collects the heat from the heating means to the target is used. Thereby, a target can be heated efficiently. Therefore, the generation source of the fine particles in the target can be efficiently removed.
[0017]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, preferred embodiments of a laser ablation film forming method according to the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, the same code | symbol is used for the same element and the overlapping description is abbreviate | omitted. Further, the dimensional ratios in the drawings do not necessarily match those described.
[0018]
FIG. 1 is a vertical sectional view schematically showing a configuration of an embodiment of a laser ablation film forming apparatus used in a laser ablation film forming method according to the present invention. Here, FIG. 1 shows the ablation film forming apparatus in a state in a target heating process described later. FIG. 2 shows a laser ablation film forming apparatus in a state in the film forming process.
[0019]
As shown in FIG. 1, a laser ablation film forming apparatus 1 according to the present embodiment includes a vacuum container 2 for forming a film, a laser light source 3 for outputting laser light, and a control apparatus 4 for automatically controlling a film forming procedure. It has. Inside the vacuum vessel 2, there are provided a substrate holding table 6 for holding a substrate 5 on which a thin film is formed, and a target support table 8 for supporting a target 7 for supplying a raw material material for the thin film. The substrate holding table 6 and the target support table 8 are arranged such that the substrate holding table 6 is at the center upper part and the target support table 8 is at the center lower part, and the substrate holding surface and the target support surface are opposed to each other in the vertical direction. . The target support 8 is provided with a rotation drive unit 9 for rotating the target 7. Further, by rotating the substrate 5 and the target 7 by a certain angle about the vertical direction as a rotation axis, the substrate 5 and the target 7 are not blocked (open state) and blocked (closed state). A movable shutter 10 is provided. Furthermore, a rotation drive unit 11 for opening and closing the shutter 10 by rotation is provided.
[0020]
A laser light source 3 is provided outside the vacuum vessel 2. Further, the vacuum vessel 2 is provided with a laser beam introduction window 12 at a site on the side wall including an irradiation light path L (see FIG. 2) through which the laser beam output from the laser light source 3 passes. The laser beam introduction window 12 is preferably made of quartz and is provided so as to keep the vacuum vessel 2 airtight. In addition, an optical system including a mirror 13 and a lens 14 is provided outside the vacuum vessel 2. By this optical system, the laser light output from the laser light source 3 is guided to the target 7 through the laser light introduction window 12. Here, it is preferable that the lens 14 is provided so as to be movable in a direction orthogonal to the irradiation light path L so that the laser beam can be scanned on the surface of the target 7. The laser light source 3 may be appropriately selected and used according to the raw material constituting the target 7, the size of the target 7, and the like. Examples of the laser light source that can be used include an excimer laser and a YAG laser.
[0021]
Inside the vacuum vessel 2, a lamp 15 as a heating means for heating the target 7 and a lamp support 16 that supports the lamp 15 are provided. Below the lamp support 16, a rotation drive unit 17 is provided for rotating the lamp 15 at a predetermined angle about the vertical direction as a rotation axis. The lamp 15 may be any lamp that can sufficiently heat the target 7. For example, a halogen lamp is preferably used. 3 is an enlarged perspective view showing the configuration of the lamp 15 and the like shown in FIG. Around the lamp 15, a shielding plate 18 having a shape that covers a side portion and an upper portion of the lamp 15 is provided. The shielding plate 18 serves as a heating control member that reflects light and spatially confines heat and collects the heat from the lamp 15 to the target 7, thereby efficiently heating the target 7. can do. Since this shielding plate 18 becomes a high temperature due to radiant heat from the lamp 15, it is preferable to make it from a high melting point material such as molybdenum in consideration of heat resistance. Further, if the heat escapes from the shielding plate 18, the heating efficiency of the target 7 is deteriorated. Therefore, it is preferable to make the shielding plate 18 as thin as possible in order to reduce the heat capacity and suppress the heat conduction. In contrast to the shielding plate 18, the lamp support 16 is made of a material having good thermal conductivity such as copper or aluminum and is thicker than the thick plate so that the heat of the electrode portion of the lamp 15 can be easily released. It is preferable to use a rod-shaped member.
[0022]
Further, below the target support base 8, a reflection plate 19 that also functions as a heating control member is provided. The reflection plate 19 shields the heat radiation from the lamp 15 to prevent the bottom of the vacuum vessel 2 from being heated, and reflects the light from the lamp 15 to heat the target 7 more efficiently. Play a role.
[0023]
Further, inside the vacuum vessel 2, a spiral copper pipe 20 centering on the support bar 6 a is provided so as to surround the support bar 6 a that supports the substrate 5 and the substrate holding table 6 from the side. The copper pipe 20 functions as a cold trap that adsorbs nitrogen gas remaining in the vacuum container 2 during film formation by flowing liquid nitrogen into the copper pipe 20 to cool the copper pipe 20 itself. Furthermore, the vacuum vessel 2 is provided with an opening 21 to which an exhaust device (not shown) is connected, and the inside of the vacuum vessel 2 is exhausted to a high vacuum by this exhaust device.
[0024]
The control device 4 is connected to the laser light source 3, the lamp 15, the rotation driving units 9, 11, 17, and the like, and controls the operations of these units.
[0025]
Next, a film forming method for forming a thin film using the laser ablation film forming apparatus 1 shown in FIGS. 1 and 2 will be described. In addition, each operation | movement described below of a film-forming apparatus is controlled by the control apparatus 4 based on operation of an operator or an operator.
[0026]
First, the substrate 5 and the target 7 are installed on the substrate holding base 6 and the target support base 8 so as to face each other. Thereafter, the inside of the vacuum vessel 2 is evacuated by an exhaust device. Next, the shutter 10 is closed and the lamp 15 is rotationally moved above the target 7. At this time, the shutter 10 and the lamp 15 are in the positions shown in FIG.
[0027]
The rotation drive unit 9 attached to the target support 8 is activated to rotate the target 7 at a constant speed. Then, the lamp 15 is turned on and heating of the rotating target 7 is started. After the temperature of the target 7 reaches a predetermined temperature (for example, 1000 ° C.), heating is further performed for a predetermined time while maintaining the same temperature (heating step).
[0028]
When the heating of the target 7 is completed, the lamp 15 is turned off, and the target 7 is allowed to stand for a certain period of time until the temperature of the target 7 decreases, and is cooled to a predetermined temperature (cooling process). While waiting for the temperature of the target 7 to drop, nitrogen gas is introduced into the copper pipe 20 as pre-cooling, and then inflow of liquid nitrogen is started, and the laser light source 3 is turned on to be in a standby state.
[0029]
After the temperature of the target 7 reaches room temperature, the lamp 15 is rotationally moved to a position that does not prevent the source material released from the target 7 from being deposited on the substrate, and the target 7 is irradiated with laser light. The shutter 10 is opened to start film formation (film formation process). Laser light output from the laser light source 3 is guided by the optical system and irradiated onto the target 7, and the source material emitted from the surface of the target 7 forms a light emission column called plume. The source material that has reached the substrate 5 is adsorbed and deposited on the substrate 5, whereby a desired thin film is formed using the source material supplied from the target 7 as a constituent species. At this time, during film formation, the shutter 10 and the lamp 15 are in positions that do not prevent the source material released from the target 7 from being deposited on the substrate, as shown in FIG. Further, the target 7 continues to rotate during the film formation.
[0030]
When the thin film reaches a predetermined thickness, the shutter 10 is closed and the laser beam irradiation is stopped to complete the film formation.
[0031]
As described above, according to the laser ablation film forming method of the present embodiment, the target 7 is heated, so that the fine particles contained in the target 7 or the generation source of the fine particles can be removed. In addition, since the target 7 is heated as a pretreatment for film formation, it is possible to prevent the substrate from being heated during film formation. Furthermore, since the target 7 is cooled after being heated, the thin film can be formed under favorable conditions without heating the substrate from the start of film formation.
[0032]
Further, since the target 7 is heated while being rotated, the target 7 can be heated uniformly, so that the generation source of the fine particles in the target 7 can be sufficiently removed.
[0033]
Further, when the target 7 is heated, the shielding plate 18 and the reflection plate 19 are used as a heating control member configured to cover the lamp 15 or the target 7 as a heating unit from a predetermined direction, thereby removing the light from the lamp 15. Since light and heat are collected on the target 7, the target 7 can be efficiently heated. Therefore, the generation source of the fine particles in the target 7 can be efficiently removed.
[0034]
As the heating control member for improving the heating efficiency, various configurations other than the shielding plate 18 shown in FIG. 3 are possible. For example, as shown in FIG. 4, in addition to the lamp 15, a shielding plate 30 having a shape surrounding a part of the target 7 and the target support base 8 may be used. Furthermore, you may make it confine | sealing light and heat more efficiently using this shielding board 30 and the shielding board 31 similarly shown in FIG. However, when the shield plates 30 and 31 shown in FIG. 4 are used, the lamp 15 and the shield plate 30 cannot be rotated by rotating the lamp support base. A mechanism for translating the support base in the horizontal direction and a mechanism for moving the shielding plate 31 in a direction crossing the direction in which the lamp support base moves are necessary.
[0035]
On the other hand, regarding the heating efficiency of the target 7, it is also important to prevent heat from escaping from the heated target 7. Therefore, as shown in FIG. 5A, it is preferable to support the target 7 by providing a projection 60 that makes point contact with the target 7 at a portion of the target support 8 where the target 7 is placed. Further, as shown in FIG. 5B, the contact area with the target 7 may be reduced by lowering the side wall of the part on which the target 7 is placed.
[0036]
Further, since the target 7 is heated to a high temperature of 1000 ° C. or higher, for example, the target support 8 is preferably made of a high melting point material such as molybdenum or the same material as the target 7. Furthermore, as shown in FIG. 5C, a part of the target support base 40 made of the same material as the target 7 is used as the target 7, that is, the target support base 40 itself is irradiated with laser light. Also good.
[0037]
In the above embodiment, the lamp 15 is provided above the target 7, but the lamp 15 may be provided below the target 7 as shown in FIG. 6. At this time, an opening 50 is provided in the part of the target support 8 where the target 7 is placed, and the target 7 is directly irradiated with light emitted from the lamp 15 positioned below the target 7 to efficiently heat the target 7. It is preferable. Further, in order to reflect or condense the light from the lamp 15, a shielding plate 33 that covers the lamp 15 and a part of the target support base 8 may be provided as a heating control member.
[0038]
The laser ablation film forming method described above will be described more specifically with reference to examples.
[0039]
In this example, amorphous diamond was formed as a thin film.
[0040]
The target 7 used in this example is a disk-like glass-like carbon (Nisshinbo) having a diameter of 20 cm and a thickness of 5 mm. A sapphire c-plane substrate polished on both sides was used as the substrate. The distance between the glass-like carbon and the sapphire substrate was 40 mm. The glassy carbon was heated at 1050 ° C. for 30 minutes. The halogen lamp used had a rating of 500 W, and a voltage of 95 V was applied during heating.
[0041]
After the heating, the glassy carbon was left to cool for 1 hour. The temperature of the glass-like carbon after standing for 1 hour was about 50 ° C., which was almost room temperature.
[0042]
For film formation, an excimer laser with an oscillation wavelength of 193 nm is applied with a laser output of 12 J / cm. ² The pulse frequency was 10 Hz. Also, after irradiating the glass-like carbon with the laser beam, the lens 14 is periodically reciprocated to scan the laser beam on the surface of the glass-like carbon before opening the shutter 10 and starting the film formation. Thus, oxides and impurities that could not be removed by heating were removed. The lens 14 used in this example is a synthetic quartz lens (f400). The lens 14 was reciprocated ± 2.5 mm around the irradiation light path L in the direction orthogonal to the laser light irradiation light path L, and the surface of the glass-like carbon was scanned uniformly. The degree of vacuum inside the vacuum vessel 2 is about 4 × 10 in about 30 minutes after liquid nitrogen flows into the copper pipe 20. ^-Five Pa (3 × 10 ^-7 Torr). The film formation time was 1 hour. The film thickness of the amorphous diamond film formed under the above conditions was about 1 μm.
[0043]
The result of evaluating the surface flatness of the obtained amorphous diamond by the AFM measurement method will be described. FIG. 7 is a diagram schematically showing an AFM image of the surface of the amorphous diamond thin film according to this example. As can be seen from FIG. 7, it can be seen that the surface flatness of the amorphous diamond thin film formed in this example is extremely excellent.
[0044]
As a comparative example, an amorphous diamond film was formed by a conventional ablation film forming method. In other words, the target and the substrate are placed on the target support base and the substrate holding base, respectively, and after evacuating the inside of the vacuum vessel to a high vacuum, the laser light is used as the target without heating and cooling the target before starting film formation. The film was formed by irradiation. Except for not heating and cooling the target, all other film forming conditions including the target (glass-like carbon) and the substrate (double-side polished sapphire c-plane substrate) are the same as in the above embodiment. FIG. 8 is a diagram schematically showing an AFM image of the surface of the amorphous diamond thin film according to the comparative example. From FIG. 8, it can be seen that in the amorphous diamond thin film formed by the conventional ablation film forming method, protruding fine particles (for example, fine particles indicated by symbol P in FIG. 8) having a height of about 10 nm are generated.
[0045]
In the comparative example, the glass-like carbon surface was scanned with laser light just before the start of film formation, as in the above example. Accordingly, the flatness of the surface of the amorphous diamond according to the above example (FIG. 7) is superior to the surface of the amorphous diamond according to the comparative example (FIG. 8), not the effect of this scan. It is clear that this is due to the heating and cooling steps performed on the carbon.
[0046]
As described above, the thin film deposited in the conventional laser ablation film formation method (FIG. 8) contains a large number of fine particles having a height of more than 10 nm, whereas the laser ablation film formation method of the present invention is used. According to this, a thin film (FIG. 7) excellent in flatness free from fine particles can be obtained.
[0047]
Moreover, in the said Example, although glass-like carbon was used as a target, the same film-forming was tried using graphite as a target. The film forming conditions and procedures are the same as in the case where the above glass-like carbon is used as the target except that the target is different. The amorphous diamond film formed by the laser ablation film forming method according to the present invention using graphite as the target had a surface with excellent flatness as shown in FIG. On the other hand, when the film was formed by the conventional film forming method, the result was the same as that of the amorphous diamond film formed by the conventional film forming method using glass-like carbon (FIG. 8). From this result, even when graphite was used as the target, the effect of the laser ablation film forming method according to the present invention was similarly shown.
[0048]
In the above embodiment, sapphire having a high melting point is used as the substrate, but the laser ablation film forming method of the present invention can be used without deformation of the substrate even when a substrate made of aluminum which is a low melting point material is used. As a result, a thin film with good surface flatness was obtained.
[0049]
Furthermore, the superconducting material YBa as a target ₂ Cu _Three O ₇ YBa ₂ Cu _Three O ₇ A thin film of SrTiO _Three Although an attempt was made to deposit on a (100) substrate, a thin film with very few fine particles was obtained by the laser ablation film forming method of the present invention, as in the above example.
[0050]
Japanese Laid-Open Patent Publication No. 05-051734 discloses a method in which a target is heated prior to the start of film formation in a sputtering film formation method. However, the sputter film formation method is a method in which high energy particles generated by plasma collide with a target and knock out atoms and the like constituting the target to form a film. This is a completely different film formation method from the laser ablation film formation method that emits. Further, in this sputter film formation method, since the cooling process after the target heating is not performed, the film formation is started while the target remains in a high temperature state. Therefore, an increase in the substrate temperature during film formation due to radiant heat from the target is inevitable.
[0051]
On the other hand, the film forming method of the present invention relates to a laser ablation film forming method, and is characterized in that after the target is heated, the target is cooled and then the film formation is started. Therefore, since the substrate temperature does not rise from the beginning of film formation, it is possible to use a substrate made of a low melting point material and to prevent the quality of the deposited thin film from deteriorating.
[0052]
The laser ablation film forming method according to the present invention is not limited to the above-described embodiments and examples, and various modifications are possible. For example, the heating temperature and time in the target heating step may be appropriately determined depending on the raw material constituting the target 7 and the size of the target 7.
[0053]
In the above embodiment, the target is cooled to room temperature. Needless to say, the optimum temperature should be found depending on the case. In addition, an analytical instrument such as a mass spectrometer is attached to the vacuum vessel 2 to monitor the components and amount of gas released from the target during heating of the target, thereby determining an appropriate heating temperature and heating time. Anyway.
[0054]
Furthermore, in the above embodiment, the heating and cooling of the target 7 are performed inside the vacuum vessel 2 for film formation. However, a separate chamber may be provided and performed in a separate chamber. Further, a separate chamber for the substrate may be provided, and the substrate may be held in the separate chamber during the target heating step.
[0055]
【The invention's effect】
As described above, the laser ablation film forming method according to the present invention includes a heating step of heating a target using a heating unit, a cooling step of cooling the heated target to a predetermined temperature, and a heated target. And a film forming step of forming a thin film on the substrate by irradiating with laser light from a laser light source. Thus, since the target is heated before the start of film formation, the fine particles contained in the target or the generation source of the fine particles can be removed. Therefore, generation | occurrence | production of microparticles | fine-particles in a thin film can be suppressed. Furthermore, since heating is performed as a pretreatment and the target is cooled after heating, film formation can be performed without increasing the substrate temperature during film formation.
[0056]
As a result, various substrates including a low melting point substrate can be used, and deterioration of film quality due to an increase in substrate temperature can be prevented. Further, since the substrate temperature does not increase during the film formation, an additional configuration such as a cooling mechanism for controlling the substrate temperature is not required. Therefore, it is possible to reduce the fine particles in the thin film without complicating the apparatus.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a vertical sectional view schematically showing a configuration of an embodiment of a laser ablation film forming apparatus used in a laser ablation film forming method of the present invention in a state of a heating process.
FIG. 2 is a vertical sectional view showing the laser ablation film forming apparatus shown in FIG. 1 in a film forming process state.
FIG. 3 is a perspective view illustrating an example of a configuration of a lamp and a shielding plate.
FIG. 4 is a perspective view showing another example of the configuration of the lamp and the shielding plate.
FIG. 5 is a cross-sectional view showing a configuration example of a target support base.
FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating a configuration example in which a lamp is provided inside a target support base.
FIG. 7 is a schematic diagram showing an AFM image of the surface of an amorphous diamond thin film according to an example.
FIG. 8 is a schematic diagram showing an AFM image of the surface of an amorphous diamond thin film according to a comparative example.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Laser ablation apparatus, 2 ... Vacuum container, 3 ... Laser light source, 4 ... Control apparatus, 5 ... Substrate, 6 ... Substrate holding stand, 7 ... Target, 8 ... Target support stand, 10 ... Shutter, 12 ... Laser beam introduction Window, 13 ... Mirror, 14 ... Lens, 15 ... Lamp, 16 ... Lamp support, 18 ... Shield plate, 19 ... Reflector, L ... Irradiation light path.

Claims (3)

ターゲットにレーザ光を照射することによって前記ターゲットから原料物質を放出させるとともに、放出された前記原料物質を基板上に堆積させて薄膜を形成する成膜方法であって、
加熱手段を用いてターゲットを加熱する加熱工程と、
加熱された前記ターゲットを、所定の温度まで冷却する冷却工程と、
冷却された前記ターゲットにレーザ光源からの前記レーザ光を照射して、前記基板上に前記薄膜を形成する成膜工程と、を備えることを特徴とするレーザアブレーション成膜方法。A film forming method for emitting a raw material from the target by irradiating the target with laser light and depositing the released raw material on a substrate to form a thin film,
A heating step of heating the target using a heating means;
A cooling step of cooling the heated target to a predetermined temperature;
A film forming step of irradiating the cooled target with the laser light from a laser light source to form the thin film on the substrate. 前記加熱工程において、前記ターゲットを前記加熱手段に対して回転させつつ加熱を行なうことを特徴とする請求項１記載のレーザアブレーション成膜方法。2. The laser ablation film forming method according to claim 1, wherein in the heating step, heating is performed while rotating the target with respect to the heating means. 前記加熱工程において、前記加熱手段または前記ターゲットを所定の方向から覆って、前記加熱手段からの熱を前記ターゲットへと集める加熱制御部材を用いることを特徴とする請求項１または２記載のレーザアブレーション成膜方法。3. The laser ablation according to claim 1, wherein a heating control member that covers the heating means or the target from a predetermined direction and collects heat from the heating means to the target is used in the heating step. Film forming method.

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