JP4443733B2

JP4443733B2 - レーザアブレーション成膜方法

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Publication number: JP4443733B2
Application number: JP2000203862A
Authority: JP
Inventors: 典男市川; 孝鈴木; 正北原
Original assignee: Hamamatsu Photonics KK
Current assignee: Hamamatsu Photonics KK
Priority date: 2000-07-05
Filing date: 2000-07-05
Publication date: 2010-03-31
Anticipated expiration: 2020-07-05
Also published as: JP2002020859A

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。

Claims

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。
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。
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。