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レーザーアブレーション成膜装置 コモンズ

国内特許コード P110006141
掲載日 2011年12月19日
出願番号 特願2006-098046
公開番号 特開2007-270284
登録番号 特許第4370408号
出願日 平成18年3月31日(2006.3.31)
公開日 平成19年10月18日(2007.10.18)
登録日 平成21年9月11日(2009.9.11)
発明者
  • 大久保 利一
  • 光木 文秋
出願人
  • 国立大学法人 大分大学
発明の名称 レーザーアブレーション成膜装置 コモンズ
発明の概要

【課題】レーザーアブレーション成膜装置は、成膜処理部のチャンバーを小型にしその内部環境をコントロールしながらターゲットや基板の任意の交換による成膜作業の半自動化又は自動化及び小型化による利便性に優れた機能の装置が強く要望されていた。
【解決手段】 真空円筒体の一方に排気装置を装着し、他方に反応ガス導入装置を装着し、中間部にレーザーアブレーションチャンバーを着脱可能に突設装着しその対向部に該チャンバー内にターゲットを挿出入するエレベーター装置を着脱可能に突設装着し、前記レーザーアブレーションチャンバーにレーザー導入窓体を密着設置すると共に上部に基板を挿出入する基板保持交換装置を装着せしめたことを特徴とするレーザーアブレーション成膜装置。

【選択図】 図1

従来技術、競合技術の概要


レーザーアブレーション成膜法は、薄膜の母体材料であるターゲットにパルスレーザーを照射してターゲット表面をアブレーションし、放出された粒子群を基板上に堆積させる成膜法である。
チャンバー内のガス種やその圧力を幅広く調整でき、金属酸化物・窒化物をはじめとする無機材料や有機材料の成膜に適している。ターゲットの組成がそのまま薄膜の組成に反映しやすく、結晶制御などが簡単であることから、これまで主に研究用の成膜技術として注目を集めてきた。ターゲットおよび基板ヒーターを設置するので、成膜に用いるチャンバーは比較的容量が大きい。特に、積層膜作製においては、複数個のターゲットを並べて設置している。また、観測用のポートが数多く付属しているものが多く、比較的高価である。
一般的なレーザーアブレーション成膜装置はマルチ処理タイプで図4に一例を示す。図4例のレーザーアブレーション成膜装置は、直径1m前後の比較的大きく高額なチャンバー10に排気装置16と反応ガス導入装置14を接続した大型のもので、チャンバー10内に、一つのターゲットと呼ばれる母体材料13を載置台上に載置し、また、その対向位置に基板11をセットしたヒーター12を配置し、その後に排気装置16によりチャンバー10を所定の真空度にし、場合によっては反応ガス導入装置14から必要なガスを必要濃度にして、レーザー照射装置15からパルスレーザーをターゲット13に照射して基板11表面に成膜を行うものである。
これによりチャンバー内圧力にも依存するが成膜面積は通常直径10cm未満でありこの実際の成膜領域に対してチャンバーのサイズが大きすぎる。またこの成膜作業は、ターゲットや基板の取り出し交換や排気や圧力調整に多大の時間と労力と費用を必要とする。
また、一つの基板に複数膜を生成する積層薄膜の成膜の場合は、上記一つの大型チャンバー内に複数個のターゲットを並べて置き、順にアブレーションさせるので、薄膜に他のターゲット成分が不純物として混入する可能性がある。
大型なチャンバー10には成膜の様子を観測するためのポートが設置されているなど、チャンバー形状が複雑であり内部クリーニングは手間がかかり甚だ煩雑で厄介である。


産業上の利用分野


本発明は、レーザーアブレーション成膜装置に関するものである。

特許請求の範囲 【請求項1】
一方に排気装置を装着し他方に反応ガス導入装置を装着した横状態の真空円筒体(100)と、
前記真空円筒体(100)の中間部に連通して下部を着脱可能に接続し上部内に基板保持室(400)を有しその下方の壁にレーザー導入窓体(201)を密着設置した円筒状のレーザーアブレーションチャンバー(200)と、
前記レーザーアブレーションチャンバー(200)の下方の対向部において前記真空円筒体(100)の中間部に上部を連通して着脱可能に接続し前記レーザーアブレーションチャンバー(200)内の基板保持室(400)の下方に成膜原料のターゲット材(T)を挿出入するエレベーター装置(300)と、
前記レーザーアブレーションチャンバー(200)内の上部の基板保持室(400)内に成膜される基板を外部から挿出入する基板交換装置と、
を設けたことを特徴とするレーザーアブレーション成膜装置。
産業区分
  • 表面処理
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2006098046thum.jpg
出願権利状態 権利存続中
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