JPH04342493A - Laser ablation device - Google Patents
Laser ablation deviceInfo
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- JPH04342493A JPH04342493A JP11466291A JP11466291A JPH04342493A JP H04342493 A JPH04342493 A JP H04342493A JP 11466291 A JP11466291 A JP 11466291A JP 11466291 A JP11466291 A JP 11466291A JP H04342493 A JPH04342493 A JP H04342493A
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- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
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- Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
Abstract
Description
【０００１】0001
【産業上の利用分野】本発明は、レーザアブレーション
装置の改良、特に、レーザビームを照射されてターゲッ
トからアブレートする原料粒子の分布の広がりを大きく
する改良に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an improvement in a laser ablation apparatus, and more particularly, to an improvement in which the distribution of raw material particles ablated from a target by irradiation with a laser beam is increased.
【０００２】0002
【従来の技術】酸化物超伝導体薄膜等の薄膜の製造には
、スパッタ法、蒸着法、ＣＶＤ法等が知られているが、
中でもレーザアブレーションを利用する方法は、レーザ
を照射されるターゲットの組成と同一組成の平坦な膜を
形成することができるという点で他の方法より優れてい
る。[Prior Art] Sputtering methods, vapor deposition methods, CVD methods, etc. are known for producing thin films such as oxide superconductor thin films.
Among these, a method using laser ablation is superior to other methods in that it can form a flat film having the same composition as the target irradiated with the laser.
【０００３】図１にレーザアブレーション装置の模式図
を示す。図において、１は円筒状の真空容器であり、２
は基板７を支持する基板支持台であり、３は基板の加熱
手段であり、４はターゲット回転機構８に装着されたタ
ーゲットであり、５は真空ポンプである。６はターゲッ
ト４表面に照射するレーザビームを発生するレーザビー
ム発生手段であり、エキシマまたはＹＡＧレーザ６１と
レンズ系６２とからなっている。FIG. 1 shows a schematic diagram of a laser ablation device. In the figure, 1 is a cylindrical vacuum container, and 2
is a substrate support stand that supports the substrate 7; 3 is a heating means for the substrate; 4 is a target mounted on a target rotation mechanism 8; and 5 is a vacuum pump. 6 is a laser beam generating means for generating a laser beam to irradiate the surface of the target 4, and is composed of an excimer or YAG laser 61 and a lens system 62.
【０００４】例えば、超伝導体薄膜を製造する場合には
、製造する超伝導体膜と同一の組成比となるように混合
された原料粉末を焼成して製造した平坦な表面を有する
ターゲット４をターゲット回転機構８に装着して回転し
、これにエキシマ、ＹＡＧ等のレーザビームを照射する
。レーザビームを照射されたターゲット材料は蒸発、イ
オン化し、基板支持台２上に載置されている基板７上に
堆積して超伝導体薄膜を形成する。For example, when manufacturing a superconductor thin film, a target 4 with a flat surface is manufactured by firing raw material powder mixed to have the same composition ratio as the superconductor film to be manufactured. It is mounted on the target rotation mechanism 8 and rotated, and is irradiated with a laser beam such as excimer or YAG. The target material irradiated with the laser beam is evaporated, ionized, and deposited on the substrate 7 placed on the substrate support 2 to form a superconductor thin film.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】平坦なターゲット表面
にレーザビームを照射すると、ターゲットからアブレー
トする原料粒子の分布形状は、図２に示すように、破線
で囲まれたＤのような形状になり、ターゲット面に対し
て極端な方向性をもっている。[Problem to be Solved by the Invention] When a flat target surface is irradiated with a laser beam, the distribution shape of raw material particles ablated from the target becomes a shape D surrounded by a broken line, as shown in FIG. , has extreme directionality with respect to the target plane.
【０００６】図２において、ターゲット表面に照射され
るレーザビームの中心を座標原点０とし、ターゲット表
面に沿ってＸ軸をとり、ターゲット表面に直交する方向
にＹ軸をとり、座標原点０と原料粒子の分布形状Ｄの縁
部とを結ぶ直線の長さをｒとし、その直線とＹ軸とのな
す角をθとすると、
ｒ＝ｃｏｓｎ θ ・・・（１）の関係が成立す
ることが知られている（Ｔ．Ｖｅｎｋａｔｅｓａｎ，
Ｘ．Ｄ．Ｗｕ， Ａ．Ｉｎａｍ， ａｎｄ Ｊ．Ｂ．Ｗ
ａｃｈｔｍａｎ， Ａｐｐｌ． Ｐｈｙｓ． Ｌｅｔｔ
．， ５２， １１９３（１９８８））。但し、ｎはレ
ーザ出力、真空容器内圧力、ターゲット表面の粗さ等に
応答して４〜１１の範囲から決定される定数である。In FIG. 2, the center of the laser beam irradiated onto the target surface is taken as the coordinate origin 0, the X axis is taken along the target surface, the Y axis is taken in the direction perpendicular to the target surface, and the coordinate origin 0 and the raw material are If the length of the straight line connecting the edge of the particle distribution shape D is r, and the angle between that straight line and the Y axis is θ, then the relationship r=cosn θ...(1) holds true. Known (T. Venkatesan,
X. D. Wu, A. Inam, and J. B. W
achtman, Appl. Phys. Lett
．． , 52, 1193 (1988)). However, n is a constant determined from a range of 4 to 11 in response to the laser output, the pressure inside the vacuum chamber, the roughness of the target surface, etc.
【０００７】原料粒子の分布形状ＤのＹ軸上の大きさを
Ａとして、原料粒子の分布形状ＤをＸ・Ｙ座標で表すと
、
Ｘ＝Ａ・ｒ・ｓｉｎθ
Ｙ＝Ａ・ｒ・ｃｏｓθ
となる。これに式（１）を代入すると、Ｘ＝Ａ・ｃｏｓ
ｎ θ・ｓｉｎθ
Ｙ＝Ａ・ｃｏｓｎ＋１ θ
となる。When the size of the distribution shape D of raw material particles on the Y axis is A, and the distribution shape D of raw material particles is expressed by X and Y coordinates, X=A・r・sinθ Y=A・r・cosθ Become. Substituting equation (1) into this, X=A・cos
n θ・sin θ Y=A・cosn+1 θ.
【０００８】ターゲットからアブレートする原料粒子が
このような方向性をもって分布すると、基板との接触面
積が小さくなり、基板上に大面積の膜を形成することが
できない。なお、ミラーを使用してレーザビームを移動
させ、ターゲットの広い領域を順次走査するようにする
方法も考えられるが、装置の機構が複雑になり好ましく
ない。If the raw material particles ablated from the target are distributed in such a directional manner, the contact area with the substrate becomes small, making it impossible to form a large-area film on the substrate. Note that it is also possible to use a mirror to move the laser beam to sequentially scan a wide area of the target, but this is not preferable because it complicates the mechanism of the device.
【０００９】本発明の目的は、この欠点を解消すること
にあり、ターゲットからアブレートする原料粒子の分布
の広がりを大きくして、大面積の薄膜を形成しうるよう
にするレーザアブレーション装置を提供することにある
。An object of the present invention is to eliminate this drawback, and to provide a laser ablation device that can widen the distribution of raw material particles ablated from a target and form a thin film with a large area. There is a particular thing.
【００１０】0010
【課題を解決するための手段】上記の目的は、加熱手段
（３）を有する基板支持台（２）とレーザビームを照射
されるターゲット（４）とを有する真空容器（１）と、
前記のターゲット（４）に照射するレーザビームを発生
するレーザビーム発生手段（６）とを有するレーザアブ
レーション装置において、前記のターゲット（４）の表
面に、少なくとも１の曲面状の凸部が形成されているレ
ーザアブレーション装置によって達成される。[Means for Solving the Problems] The above object includes a vacuum container (1) having a substrate support (2) having a heating means (3) and a target (4) to be irradiated with a laser beam;
In a laser ablation apparatus comprising a laser beam generating means (6) for generating a laser beam to irradiate the target (4), at least one curved convex portion is formed on the surface of the target (4). This is achieved by a laser ablation device that has been developed.
【００１１】[0011]
【作用】図３に原理説明図を示す。[Operation] Fig. 3 shows a diagram explaining the principle.
【００１２】同図（ａ）はターゲット表面が平坦である
従来例を示す。既に説明したように、ターゲットからア
ブレートする原料粒子の分布の広がりは比較的小さい。FIG. 2(a) shows a conventional example in which the target surface is flat. As already explained, the spread of the distribution of raw material particles ablated from the target is relatively small.
【００１３】同図（ｂ）はターゲット表面に一つの曲面
状の凸部が形成されている場合を示す。曲面上の各領域
からアブレートする原料粒子はそれぞれ曲面に垂直な方
向に最大となるようにアブレートするので、図に示すよ
うに横方向にアブレートする成分が発生し、原料粒子の
分布の広がりは従来例の２倍程度に大きくなる。FIG. 2B shows a case where one curved convex portion is formed on the target surface. The raw material particles ablated from each region on the curved surface are ablated to the maximum in the direction perpendicular to the curved surface, so as shown in the figure, a component that is ablated in the lateral direction is generated, and the distribution of raw material particles is wider than before. It will be about twice as large as the example.
【００１４】同図（ｃ）はターゲット表面に複数の曲面
状の凸部が形成されている場合を示す。同図（ｂ）と同
じ作用で分布の広がりは従来例の２倍程度になる。なお
、曲面状の凸部が一つである場合に比べて、レーザビー
ムの照射位置が多少ずれても原料粒子の分布形状に及ぼ
す影響が少ないという利点がある。FIG. 2C shows a case where a plurality of curved convex portions are formed on the target surface. Due to the same effect as shown in FIG. 6(b), the spread of the distribution is approximately twice that of the conventional example. Note that, compared to the case where there is only one curved convex portion, there is an advantage that even if the irradiation position of the laser beam is slightly shifted, there is less influence on the distribution shape of the raw material particles.
【００１５】[0015]
【実施例】以下、図面を参照して、本発明の一実施例に
係るレーザアブレーション装置について説明する。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A laser ablation apparatus according to an embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
【００１６】本発明に係るレーザアブレーション装置の
構造は、ターゲットの形状が異なるのみであるので、図
１に示す装置と全く同じである。The structure of the laser ablation apparatus according to the present invention is exactly the same as the apparatus shown in FIG. 1, with the only difference being the shape of the target.
【００１７】曲面状の凸部を有するターゲットの製造方
法の１例を以下に説明する。An example of a method for manufacturing a target having a curved convex portion will be described below.
【００１８】表面に例えば直径４ｍｍ、曲率半径２ｍｍ
の曲面状の凹部を有する型を使用して、堆積しようとす
る薄膜と同一の組成となるように混合された原料粉末を
成形して焼結し、次いで、イオンミリング装置を使用し
て、表面を平滑にすれば、図３（ｂ）に示すような曲面
状の凸部を有するターゲットが形成される。For example, the surface has a diameter of 4 mm and a radius of curvature of 2 mm.
Using a mold with a curved concave part, the mixed raw material powder is shaped and sintered to have the same composition as the thin film to be deposited, and then an ion milling device is used to form the surface. If it is smoothed, a target having a curved convex portion as shown in FIG. 3(b) is formed.
【００１９】このようにして製造された曲面状の凸部を
有するターゲットの装着された図１に示すレーザアブレ
ーション装置を使用して、基板支持台２上に基板７を載
置し、真空容器１内の圧力を１００ｍＴｏｒｒ程度とし
、ターゲット回転機構８によってターゲット４を回転さ
せながらターゲット４の曲面状凸部に直径４ｍｍ程度の
レーザビームを照射した結果、ターゲット４からアブレ
ートする原料粒子の広がりは従来の２倍程度になり、基
板７上に広い面積の薄膜を形成することが可能になった
。なお、ターゲット表面に形成される曲面の形状は前記
の形状に限定されるものではなく、レーザビーム径、原
料粒子の広がりの大きさ等によって決定されるものであ
ることは云うまでもない。また、曲面状の凸部の形成方
法も上記の方法に限定されるものでないことは云うまで
もない。Using the laser ablation apparatus shown in FIG. 1 equipped with the target having a curved convex portion manufactured in this manner, the substrate 7 is placed on the substrate support 2, and the vacuum vessel 1 is placed on the substrate 7. As a result, the curved convex portion of the target 4 was irradiated with a laser beam with a diameter of about 4 mm while the target 4 was rotated by the target rotation mechanism 8 with the internal pressure being about 100 mTorr. This has become approximately twice as large, making it possible to form a thin film over a wide area on the substrate 7. It goes without saying that the shape of the curved surface formed on the target surface is not limited to the above shape, but is determined by the laser beam diameter, the spread size of the raw material particles, etc. Further, it goes without saying that the method for forming the curved convex portion is not limited to the above method.
【００２０】なお、例えば曲率半径０．１〜０．２ｍｍ
程度の小さな曲面状の凸部を複数個隣接して形成した図
３（ｃ）に示す形状のターゲットを使用した場合にも前
記と同様の成果が得られた。[0020] For example, the radius of curvature is 0.1 to 0.2 mm.
Similar results were obtained when a target having the shape shown in FIG. 3(c) in which a plurality of convex portions having a small curved surface were formed adjacent to each other was used.
【００２１】[0021]
【発明の効果】以上説明したとおり、本発明に係るレー
ザアブレーション装置においては、ターゲットの表面に
少なくとも１の曲面状の凸部を形成することによって、
レーザビームを照射したときのターゲットからアブレー
トする原料粒子の分布を広げることが可能になり、従来
より大きい面積の膜を形成できるようになった。As explained above, in the laser ablation apparatus according to the present invention, by forming at least one curved convex portion on the surface of the target,
It has become possible to widen the distribution of raw material particles ablated from the target when irradiated with a laser beam, making it possible to form a film with a larger area than before.
【図１】レーザアブレーション装置の模式図である。FIG. 1 is a schematic diagram of a laser ablation device.
【図２】ターゲットからアブレートする原料粒子の分布
形状を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing the distribution shape of raw material particles ablated from a target.
【図３】原理説明図である。FIG. 3 is a diagram explaining the principle.
【符号の説明】 １ 真空容器 ２ 基板支持台 ３ 加熱手段 ４ ターゲット ５ 真空ポンプ ６ レーザビーム発生手段 ６１ レーザ ６２ レンズ系 ７ 基板 ８ ターゲット回転機構[Explanation of symbols] 1 Vacuum container 2 Board support stand 3 Heating means 4 Target 5 Vacuum pump 6 Laser beam generation means 61 Laser 62 Lens system 7 Board 8 Target rotation mechanism
Claims (1)
２）とレーザビームを照射されるターゲット（４）とを
有する真空容器（１）と、前記ターゲット（４）に照射
するレーザビームを発生するレーザビーム発生手段（６
）とを有するレーザアブレーション装置において、前記
ターゲット（４）の表面に、少なくとも１の曲面状の凸
部が形成されてなることを特徴とするレーザアブレーシ
ョン装置。Claim 1: A substrate support having a heating means (3) (
2), a vacuum container (1) having a target (4) to be irradiated with a laser beam, and a laser beam generating means (6) for generating a laser beam to irradiate the target (4).
), wherein at least one curved convex portion is formed on the surface of the target (4).
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11466291A JPH04342493A (en) | 1991-05-20 | 1991-05-20 | Laser ablation device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11466291A JPH04342493A (en) | 1991-05-20 | 1991-05-20 | Laser ablation device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04342493A true JPH04342493A (en) | 1992-11-27 |
Family
ID=14643435
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11466291A Withdrawn JPH04342493A (en) | 1991-05-20 | 1991-05-20 | Laser ablation device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04342493A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009228131A (en) * | 2008-02-27 | 2009-10-08 | Sumitomo Electric Ind Ltd | Thin film of aluminum nitride and process for producing the thin film of aluminum nitride |
-
1991
- 1991-05-20 JP JP11466291A patent/JPH04342493A/en not_active Withdrawn
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009228131A (en) * | 2008-02-27 | 2009-10-08 | Sumitomo Electric Ind Ltd | Thin film of aluminum nitride and process for producing the thin film of aluminum nitride |
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