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薄膜形成装置並びに薄膜形成方法 コモンズ

国内特許コード P110004728
掲載日 2011年8月18日
出願番号 特願2001-083161
公開番号 特開2002-285326
登録番号 特許第4604233号
出願日 平成13年3月22日(2001.3.22)
公開日 平成14年10月3日(2002.10.3)
登録日 平成22年10月15日(2010.10.15)
発明者
  • 吉田 善一
出願人
  • 学校法人東洋大学
発明の名称 薄膜形成装置並びに薄膜形成方法 コモンズ
発明の概要 (57)【要約】【課題】 高密度ガスをターゲットとするレーザ・アブレーションを利用した新しい薄膜形成装置並びに薄膜形成方法を提供する。【解決手段】 レーザ光入射窓と、レーザ光入射窓を介して基板の上方で基板面の近傍位置に焦点を結ぶようにレーザ光を照射するレーザ発振器及び集光レンズと、前記のレーザ光が焦点を結ぶ基板面の近傍位置に高密度ガスを供給する手段と、レーザ光入射窓に対向する位置に設けた基板を配置するステージ及び該ステージに配置された基板を設けた高気圧に昇圧可能のチャンバーを具備してなることを特徴とする薄膜形成装置。
従来技術、競合技術の概要
ダイヤモンド薄膜やDLC(Diamond Like Carbon)などの薄膜を形成する方法としては、プラズマCVD法やイオンプレーティング法、イオン蒸着法などが広く知られている。これに対して近年、誘電体、圧電体、半導体および高温超電導体の薄膜を形成する方法の一つとして、レーザ・アブレーション法による薄膜形成が注目されている。レーザ・アブレーション法とは、レーザ光を固体のターゲットに照射し、放出された原子、イオン、分子、クラスターを基板上に堆積させて薄膜を形成する方法であり、特開平08-296035号、特開平07-335551号、特開平07-074101号、特開平5-279844、特開平5-331632などに開示されている。
【0003】
このレーザ・アブレーション法によるダイヤモンド薄膜の形成は、光源としてエキシマレーザを用い、カーボンをターゲットとしてスパッタし、炭化水素中で基板に供給することで行われる。薄膜形成装置は、基本的に、光源としてのレーザおよび光学系、ターゲットとしてのバルク材料、ターゲットと対向した基板から構成され、ターゲットと基板は真空チャンバー内に設置される。
【0004】
レーザ・アブレーション法が注目されているのは、主に以下の理由による。
(1)レーザ光の吸収のない限り自由に雰囲気を選ぶことができ、不純物の混入の恐れがなく、超高真空から低真空まで同一の装置が使える。
(2)蒸気圧の異なる多元素の材料を同時に蒸発させることができ、本質的に組成ずれが少ない成膜が可能で、多元素の化合物の薄膜化には有効である。
(3)高パワー密度、かつ、大きな光子エネルギを持ったレーザ光による蒸発種は、種々の活性種を含むため、膜質などの改善ができる可能性もある。
(4)成膜速度が速い。
産業上の利用分野
本発明は、薄膜形成装置並びに薄膜形成方法に関し、特に、高密度ガスをターゲットとするレーザ・アブレーションを利用した薄膜形成装置並びに薄膜形成方法に関する。
特許請求の範囲 【請求項1】 レーザ光入射窓と、レーザ光入射窓を介して基板の上方で基板面の近傍位置に焦点を結ぶようにレーザ光を照射するレーザ発振器及び集光レンズと、前記のレーザ光が焦点を結ぶ基板面の近傍位置に高密度ガスを供給する手段と、レーザ光入射窓に対向する位置に設けた基板を配置するステージ及び該ステージに配置された基板を設けた高気圧に昇圧可能の真空チャンバーを具備し、前記高密度ガスを供給する手段はポリイミド樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、及びポリメチルペンテン樹脂からなる群から選ばれる少なくとも1種の炭素源を入れたルツボを前記真空チャンバー内でヒーターで加熱して気化させるものであることを特徴とするDLC薄膜形成装置。
【請求項2】 レーザ光がパルス発振である請求項1記載のDLC薄膜形成装置。
【請求項3】 レーザ光の波長が紫外領域である請求項1記載のDLC薄膜形成装置。
【請求項4】 基板周辺に内圧が0.1~1MPaとなるようポリイミド樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、及びポリメチルペンテン樹脂からなる群から選ばれる少なくとも1種の炭素源を気化させてなるターゲットガスを封入し、基板上方から基板上面近傍のターゲットガスに対してレーザ光を照射し、基板上に薄膜を形成するDLC薄膜形成方法。
【請求項5】 レーザ光がパルス発振である請求項記載のDLC薄膜形成方法。
【請求項6】 レーザ光の波長が紫外領域である請求項記載のDLC薄膜形成方法。
産業区分
  • 表面処理
国際特許分類(IPC)
Fターム
出願権利状態 権利存続中
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