JP4464650B2

JP4464650B2 - Laser deposition equipment

Info

Publication number: JP4464650B2
Application number: JP2003343128A
Authority: JP
Inventors: 一典山中; 章彦赤瀬川
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 2003-10-01
Filing date: 2003-10-01
Publication date: 2010-05-19
Anticipated expiration: 2023-10-01
Also published as: JP2005105384A

Description

本発明は、真空蒸着を行う技術分野に属し、特にターゲット材料にレーザビームを照射することで基板に成膜を行うレーザ蒸着装置に関する。 The present invention relates to a technical field in which vacuum deposition is performed, and particularly to a laser deposition apparatus that forms a film on a substrate by irradiating a target material with a laser beam.

レーザ蒸着は、ターゲット材料に高いエネルギ密度のレーザを照射してイオンを放出させ、プルームと呼ばれるプラズマを発生させ、対向する基板に所望の膜を形成する。このような成膜技術を利用することで、ターゲットと膜の組成ずれ（例えば、結晶性の相違）の少ない成膜を行うことが可能になる。この技術は様々な成膜工程に利用可能であるが、例えば、超伝導体や強誘電体を基板に成膜する工程に使用することが可能である。従来のレーザ蒸着については、例えば、特許文献１乃至６及び非特許文献１乃至６に開示されている。 In laser deposition, a target material is irradiated with a laser having a high energy density to emit ions, and plasma called a plume is generated to form a desired film on an opposing substrate. By using such a film formation technique, it is possible to perform film formation with little compositional deviation (for example, difference in crystallinity) between the target and the film. Although this technique can be used for various film forming processes, for example, it can be used for a process of forming a superconductor or a ferroelectric on a substrate. Conventional laser deposition is disclosed in, for example, Patent Documents 1 to 6 and Non-Patent Documents 1 to 6.

上記のプルームは、ターゲット材料表面に対する垂直軸方向の開放面側に生じる性質を有し、プルーム内の場所によって温度や密度等が異なり、更には雰囲気の温度、真空度その他のプロセス条件によってもプルームの性質は変動する。従って、レーザビームが照射される場所でターゲット材料が溶融し、放出されることで、材料表面に凹凸、起伏、土手、窪みのような形状が形成されると、発生するプルームの向き等も変化する。また、雰囲気に導入されるガスの分圧の高低に依存して、プルームの先端がターゲット材料から遠くまで伸びる形状になったり（分圧が低い場合）、逆に扁平状の形状になったりする（分圧が高い場合）。このため、ターゲット材料にレーザビームを照射し続けると、プルームと相互作用して基板に成膜される膜の性質は、プルームの状態（形状、向き、温度、密度等）に依存して変化し、均質な成膜を継続的に行うことを妨げる虞がある。 The plume described above has the property that it occurs on the open surface side in the direction of the vertical axis with respect to the surface of the target material, and the temperature and density vary depending on the location in the plume. The nature of fluctuates. Therefore, when the target material melts and is emitted at the place where the laser beam is irradiated, and the surface of the material is shaped like irregularities, undulations, banks, or depressions, the direction of the generated plume also changes. To do. Also, depending on the partial pressure of the gas introduced into the atmosphere, the plume tip may become a shape that extends far from the target material (if the partial pressure is low), or conversely a flat shape. (When partial pressure is high). For this reason, if the target material is continuously irradiated with a laser beam, the properties of the film formed on the substrate by interacting with the plume will change depending on the plume state (shape, orientation, temperature, density, etc.). There is a risk that continuous film formation may be hindered.

この問題に対処するため、レーザビームの光学的経路の途中に、レーザビームに対する角度を変化させ得る鏡（ミラー）を設け、その経路を変化させる技術がある（これについては、例えば、非特許文献１，２，５参照。）。 In order to cope with this problem, there is a technique for providing a mirror (mirror) capable of changing the angle with respect to the laser beam in the middle of the optical path of the laser beam and changing the path (for example, non-patent literature). (See 1, 2, 5).

図１は、そのような従来技術によるレーザ蒸着装置１００の概略図を示す。不図示のレーザ発振源から放出されたレーザビーム１０２は、光学要素部（光学系）１０４に導入され、レンズ１０６により絞り込まれ、ミラー１０８により反射されて真空容器１１０に導入される。真空容器１１０の光学窓１１２を通じて導入されたレーザビーム１０２は、ターゲット材料１１４に照射される。ターゲット材料１１４は、ターゲットホルダ１１６で保持される。ターゲットホルダ１１６に対向して、成膜の行われる基板１１８が設けられ、この基板１１８は、基板ホルダ１２０により保持される。レーザビームの照射された部分では、ターゲット材料のアブレーションにより、プルーム１２２が形成され、このプルーム１２２と基板１１８が相互作用することで、基板１１８に所望の膜が成膜される。この場合において、ミラー１０８のレーザビーム１０２に対する角度（入射角及び反射角）を変化させることで、ターゲット材料１１４上の１点だけでなく、ある範囲内でレーザビーム１０２を照射することが可能になる。これにより、ターゲット材料表面の１点に深い窪み等が形成されることを軽減することが可能になる（このような技術については、例えば、非特許文献１参照。）。
特開平６−１７２９８１号公報特開平７−６８１６１号公報特開平７−８８３５９号公報特開平８−１９５３４７号公報特開平８−３１１６３９号公報特開平９−９７９３１号公報Ｊ．Ａ．ＧｒｅｅｒａｎｄＭ．Ｄ．Ｔａｂａｔ，“Ｌａｒｇｅ−ａｒｅａｐｌｕｓｅｄｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓａｎｄａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ”，Ｊ．Ｖａｃ．Ｓｃｉ．Ｔｅｃｈｎｏｌ．Ａ１３（３），Ｍａｙ／Ｊｕｎ，ｐ１１７５−１１８１（１９５５）Ｔ．ＮａｇａｉｓｈｉａｎｄＩｔｏｚａｋｉ，“ＹＢａ２Ｃｕ３Ｏ７−ｘｔｈｉｎｆｉｌｍ３ｉｎ．ｓｕｂｓｔｒａｔｅｕｓｉｎｇｏｆｆ−ａｘｉｓｅｘｃｉｍｅｒｌａｓｅｒｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ”，Ｊ．Ｖａｃ．Ｓｃｉ．Ｔｅｃｈｎｏｌ．Ａ１４（４），Ｊｕｎ／Ａｕｇ，ｐｐ１９９５−１９９８（１９９６）Ｚ．Ｔｒａｊａｎｏｖｉｃ，Ｌ．Ｓｅｎａｐａｔｉ，Ｒ．Ｐ．Ｓｈａｒｍａ，ａｎｄＴ．Ｖｅｎｋａｔｅｓａｎ，“ＳｔｏｉｃｈｉｏｍｅｔｒｙａｎｄＴｈｉｃｋｎｅｓｓｖａｒｉａｔｉｏｎｏｆＹＢ２Ｃｕ３Ｏ７−ｘｉｎｏｆｆ−ａｘｉｓｐｕｌｓｅｄｌａｓｅｒｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ”，Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．６６（１８），１Ｍａｙ，ｐ２４１８−２４２０（１９９５）Ｗ．Ｄ．Ｓｏｎｇ，Ｃ．Ｗ．Ａｎ，Ｄ．Ｓ．Ｌｕ，Ｙ．Ｃ．Ｆａｎ，ａｎｄＺ．Ｇ．Ｌｉ，“ＤｅｐｏｓｉｔｉｏｎｏｆｌａｒｇｅｒａｒｅａＹＢａ２Ｃｕ３Ｏ７ｓｕｐｅｒｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇｆｉｌｍｂｙｌａｓｅｒｓｃａｎｎｉｎｇａｂｌａｔｉｏｎ”，Ａｐｐｌ．ＰｈｙｓＬｅｔｔ６３（２４），１３Ｄｅｃ．，ｐ３３７０−３３７２（１９９３）福富勝夫、小森和範、川岸京子、戸叶一正、「大面積ＹＢＣＯ成膜のためのレーザスキャニング法」、第６１回応用物理学学術講演会講演予稿集（第１分冊）、４ａ−ＺＫ−２２，ｐ１９２（２０００年９月）Ｈｕｇｇｅｒ，Ｇ．Ｋ．，ｅｔａｌ．，；ＭＲＳＢｕｌｌｅｔｉｎ，ＸＶＩＩ−２，２６−５８（１９９２） FIG. 1 shows a schematic diagram of such a prior art laser deposition apparatus 100. A laser beam 102 emitted from a laser oscillation source (not shown) is introduced into an optical element unit (optical system) 104, narrowed down by a lens 106, reflected by a mirror 108, and introduced into a vacuum container 110. The laser beam 102 introduced through the optical window 112 of the vacuum vessel 110 is irradiated to the target material 114. The target material 114 is held by the target holder 116. A substrate 118 on which film formation is performed is provided facing the target holder 116, and the substrate 118 is held by the substrate holder 120. In the portion irradiated with the laser beam, a plume 122 is formed by ablation of the target material, and the plume 122 and the substrate 118 interact to form a desired film on the substrate 118. In this case, by changing the angle (incidence angle and reflection angle) of the mirror 108 with respect to the laser beam 102, it is possible to irradiate the laser beam 102 within a certain range as well as one point on the target material 114. Become. This makes it possible to reduce the formation of a deep depression or the like at one point on the surface of the target material (see, for example, Non-Patent Document 1 for such a technique).
JP-A-6-172981 JP-A-7-68161 JP 7-88359 A JP-A-8-195347 JP-A-8-311639 JP-A-9-97931 J. et al. A. Greer and M.M. D. Tabat, "Large-area plusd deposition: Techniques and applications" Vac. Sci. Technol. A13 (3), May / Jun, p1175-1181 (1955) T. T. Nagaishi and Itozaki, “YBa2Cu3O7-x thin film 3 in. Substrate using off-axis excimer laser deposition”, J. Am. Vac. Sci. Technol. A14 (4), Jun / Aug, pp 1995-1998 (1996). Z. Trajanovic, L.M. Senapati, R.A. P. Sharma, and T.A. Venkatesan, “Stoichiometry and Thickness variation of YB2Cu3O7-x in off-axis pulsed laser deposition”, Appl. Phys. Lett. 66 (18), 1 May, p2418-2420 (1995) W. D. Song, C.I. W. An, D.D. S. Lu, Y .; C. Fan, and Z. G. Li, "Deposition of large area area YBa2Cu3O7 superconducting film by laser scanning ablation", Appl. Phys Lett 63 (24), 13 Dec. , P3370-3372 (1993) Katsuo Fukutomi, Kazunori Komori, Kyoko Kawagishi, Kazumasa Toba, “Laser Scanning Method for Large Area YBCO Film Formation”, 61st Applied Physics Academic Lecture Proceedings (Vol. 1), 4a-ZK-22 , P192 (September 2000) Hugger, G.M. K. , Et al. MRS Bulletin, XVII-2, 26-58 (1992)

しかしながら、ミラー１０８でレーザビーム１０２の経路を変化させると、例えば図中の実線と波線で示されるように、レンズ１０６からターゲット材料１１４までの光学的距離も変化する。このため、ターゲット材料表面におけるレーザビームの絞り込み具合（エネルギ密度）にばらつきが生じてしまう。ターゲット材料１１４上で例えば２Ｊ／ｍ^２になるべきエネルギ密度が、それより小さ過ぎる場合は、充分にプラズマを発生させることができなくなる一方、それが大き過ぎる場合は、過剰なプラズマが発生してプルームの大きさや密度が不必要に大きくなる。このように、レーザビームの光学的経路の長短に起因して、基板１１８と相互作用するプルーム１２２（特にその先端部分）の状態も変化する。即ち、この手法によれば、プルーム１２２の再現性が良好でなく、均質な成膜を妨げてしまうことが懸念される。高エネルギ化に有利な気体レーザのように、広がり角の比較的大きなレーザビームが使用される場合には、そのような問題が特に懸念される。 However, when the path of the laser beam 102 is changed by the mirror 108, the optical distance from the lens 106 to the target material 114 also changes, for example, as shown by the solid line and the wavy line in the figure. For this reason, variations occur in the degree of narrowing (energy density) of the laser beam on the surface of the target material. For example, if the energy density on the target material 114, which should be ² J / m ² , is too small, the plasma cannot be generated sufficiently, while if it is too large, excessive plasma is generated. Plume size and density are unnecessarily large. As described above, due to the length of the optical path of the laser beam, the state of the plume 122 (particularly the tip portion thereof) interacting with the substrate 118 also changes. That is, according to this method, the reproducibility of the plume 122 is not good, and there is a concern that the uniform film formation may be hindered. Such a problem is particularly a concern when a laser beam having a relatively large divergence angle is used, such as a gas laser advantageous for high energy.

尚、ターゲットホルダ１１６を回転軸１２４の回りに回転させながらレーザビームを照射する技術も存在するが、レーザビームの照射される部分とされない部分が形成され、プルームの状態が所望のものから変化し、不均質な成膜が行われてしまうことに変りはない。 Although there is a technique of irradiating a laser beam while rotating the target holder 116 around the rotation axis 124, a portion not to be irradiated with the laser beam is formed, and the plume state changes from a desired one. There is no change in that non-uniform film formation is performed.

本発明は、上記問題点の少なくとも１つを解決するためになされたものであり、本発明の一般的課題は、基板に均質な成膜処理を行うことが可能なレーザ蒸着装置を提供することである。 The present invention has been made to solve at least one of the above-described problems, and a general object of the present invention is to provide a laser vapor deposition apparatus capable of performing a uniform film forming process on a substrate. It is.

更に本発明の具体的課題は、プルームを再現性良く形成することで、基板に均質な成膜処理を行うことが可能なレーザ蒸着装置を提供することである。 Furthermore, a specific problem of the present invention is to provide a laser deposition apparatus capable of performing a uniform film forming process on a substrate by forming a plume with good reproducibility.

本発明により使用されるレーザ蒸着装置は、
ターゲット材料にレーザビームを照射して基板に成膜処理を行うレーザ蒸着装置であって、
前記ターゲット材料を第１方向に、成膜処理前に設定されたパターンで動かす第１手段と、
前記ターゲット材料を前記第１方向とは異なる第２方向に、成膜処理前に設定されたパターンで動かす第２手段と、
前記ターゲット材料を、前記第１方向に沿う軸の回りに傾ける第１傾斜手段と、
前記ターゲット材料を、前記第２方向に沿う軸の回りに傾ける第２傾斜手段と、
プルームの光強度を複数の方向から測定する監視手段と、
前記プルームの光強度の測定結果に応じて、前記第１傾斜手段又は前記第２傾斜手段の動作を制御する制御手段と
を備えるレーザ蒸着装置である。 The laser deposition apparatus used according to the present invention is:
A laser vapor deposition apparatus for performing a film forming process on a substrate by irradiating a target material with a laser beam,
A first means for moving the target material in a first direction in a pattern set before film formation;
Second means for moving the target material in a second direction different from the first direction in a pattern set before film formation;
First tilting means for tilting the target material about an axis along the first direction;
Second tilting means for tilting the target material about an axis along the second direction;
Monitoring means for measuring the light intensity of the plume from a plurality of directions;
And a control means for controlling the operation of the first tilting means or the second tilting means in accordance with the measurement result of the light intensity of the plume.

本発明によるレーザ蒸着装置によれば、プルームを再現性良く形成することで、基板に均質な成膜処理を行うことが可能になる。 According to the laser vapor deposition apparatus according to the present invention, it is possible to perform a uniform film forming process on a substrate by forming a plume with high reproducibility.

図２は、本願実施例によるレーザ蒸着装置２００の概略図を示す。図３は、図２のレーザ蒸着装置２００内で成膜処理の行われる基板の側から眺めた概略図（平面図）を示す。両図を通じて、同一の要素には同一の参照番号が付されている。レーザ蒸着装置２００は、概して、レーザ光又はレーザビーム２０１を発するレーザ発振部２０２と、レーザ光の焦準を合わせる光学要素部２０４と、成膜処理が行われる真空容器２０６を有する。 FIG. 2 shows a schematic diagram of a laser deposition apparatus 200 according to the present embodiment. FIG. 3 is a schematic view (plan view) viewed from the side of the substrate on which the film forming process is performed in the laser vapor deposition apparatus 200 of FIG. Throughout the drawings, the same reference numerals are assigned to the same elements. The laser deposition apparatus 200 generally includes a laser oscillation unit 202 that emits a laser beam or a laser beam 201, an optical element unit 204 that focuses the laser beam, and a vacuum vessel 206 in which a film forming process is performed.

レーザ発振部２０２は、ＫｒＦレーザのような所定の波長（２４８ｎｍ）を有するレーザビームを、１Ｈｚや１００Ｈｚのような所定のパルス間隔で発振するパルスレーザ発振器より成る。ＫｒＦレーザの代りに、ＡｒＦレーザ（１９３ｎｍ）を利用することも可能である。また、これらの気体レーザの代りに、低コスト化等の観点からＹＡＧレーザのような固体レーザの高調波（例えば、３〜４倍高調波）を利用することも可能である。更に、用途によっては連続発振レーザを利用することも可能である。但し、高エネルギのレーザビームを効率的に発振させる観点からは、気体を利用したパルス発振レーザを利用することが望ましい。 The laser oscillation unit 202 includes a pulse laser oscillator that oscillates a laser beam having a predetermined wavelength (248 nm) such as a KrF laser at a predetermined pulse interval such as 1 Hz or 100 Hz. An ArF laser (193 nm) may be used instead of the KrF laser. Further, in place of these gas lasers, it is possible to use harmonics (for example, 3 to 4 harmonics) of a solid laser such as a YAG laser from the viewpoint of cost reduction. Furthermore, a continuous wave laser can be used depending on the application. However, from the viewpoint of efficiently oscillating a high-energy laser beam, it is desirable to use a pulsed laser using gas.

光学要素部２０４は、レーザビーム２０１の焦準を合わせる又は集中度を調整するためのレンズ２０８を有する。レンズ２０８は、例えば反射防止膜がコーティングされている凸レンズより成る。簡単のため、１つの凸レンズのみが描かれているが、必要に応じて複数のレンズ（凸レンズ及び／又は凹レンズ）を組み合わせることも可能である。光学要素部２０４は、レーザビーム２０１のターゲット材料２１０に至る経路を一定に維持する役割を有する。この点、その経路をミラー１０８で変化させることを意図する従来の光学要素部１０４と大きく異なる。 The optical element unit 204 includes a lens 208 for focusing or adjusting the concentration of the laser beam 201. The lens 208 is made of, for example, a convex lens coated with an antireflection film. For simplicity, only one convex lens is illustrated, but a plurality of lenses (convex lens and / or concave lens) can be combined as necessary. The optical element unit 204 has a role of maintaining a constant path of the laser beam 201 to the target material 210. In this respect, the path is greatly different from the conventional optical element unit 104 intended to change the path by the mirror 108.

真空容器２０６には、ターゲット材料２１０を保持するターゲットホルダ２１２が設けられている。簡単のため、ターゲット材料２１０は、四角形の板状の形状を有するように描かれているが（図３）、円形その他の形状を有するターゲット材料を使用することも可能である。ターゲットホルダ２１２は、ターゲットステージ２１４上で、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸に沿って動かすことが可能である。更に、ターゲットホルダ２１２は、Ｘ軸の回りに傾斜させること、Ｙ軸の回りに傾斜させること、及びＺ軸の回りに傾斜させることが可能である。但し、これら総ての動作を実行させることは本発明に必須ではなく、用途に応じて、その１つ又は複数の動作を禁止することが可能である。 The vacuum container 206 is provided with a target holder 212 that holds the target material 210. For simplicity, the target material 210 is depicted as having a rectangular plate shape (FIG. 3), but it is also possible to use a target material having a circular or other shape. The target holder 212 can be moved on the target stage 214 along the X, Y, and Z axes that are orthogonal to each other. Furthermore, the target holder 212 can be tilted about the X axis, tilted about the Y axis, and tilted about the Z axis. However, it is not essential for the present invention to execute all these operations, and one or more of the operations can be prohibited depending on the application.

ターゲットホルダ２１２に対向し、そこから所定の距離を隔てた場所には、成膜処理の行われる基板２１６と、その基板２１６を保持する基板ホルダ２１８が設けられている。選択的に、基板ホルダ２１８は、基板ホルダ支持部２２０を回転軸として回転させることが可能である。このような動作は、プルーム２２８と基板２１６との相互作用が、基板２１６の表面上で平均化されることを促すので、膜質の均一化を図る観点から好ましい。 A substrate 216 on which a film forming process is performed and a substrate holder 218 that holds the substrate 216 are provided at a location facing the target holder 212 and spaced from the target holder 212 by a predetermined distance. Optionally, the substrate holder 218 can be rotated about the substrate holder support 220 as a rotation axis. Such an operation is preferable from the viewpoint of achieving uniform film quality because the interaction between the plume 228 and the substrate 216 is promoted to be averaged on the surface of the substrate 216.

真空容器２０６には、ガス導入部２２２が設けられ、成膜処理に必要なガスが導入される。例えば、酸化膜を形成するために酸素が導入される、窒化膜を形成するために窒素が導入される、又は真空度を調整するために不活性ガス（アルゴン（Ａｒ）やヘリウム（Ｈｅ）等）が導入され得る。真空容器２０６には、排気部２２４が形成され、不図示のバルブや真空ポンプ等を通じて真空容器２０６内が適切な真空度に維持される。 The vacuum vessel 206 is provided with a gas introduction part 222, and a gas necessary for the film forming process is introduced. For example, oxygen is introduced to form an oxide film, nitrogen is introduced to form a nitride film, or an inert gas (argon (Ar), helium (He), etc.) to adjust the degree of vacuum ) May be introduced. An exhaust unit 224 is formed in the vacuum container 206, and the inside of the vacuum container 206 is maintained at an appropriate degree of vacuum through a valve, a vacuum pump, or the like (not shown).

また、真空容器２０６には、レーザビーム２０１を受け入れるための光学窓２２６が形成されている。更に、真空容器２０６には光学窓２３０も形成されており、その光学窓２３０を通じてプルーム２２８の様子が監視部２３２により監視又は観察される。光学窓２２６，２３０は、例えば石英ガラスより成る。監視部２３２は、分光器、ＣＣＤカメラ、フォトダイオードその他の光検出器より成る。単に光強度を監視する観点からは、ＣＣＤカメラやフォトダイオードのような汎用性のある比較的安価な装置で充分であるが、Ｃｕ^２＋やＹ^３＋のような特定の組成の波長（スペクトル）の光強度を監視する観点からは、様々な波長の光を区別し得る分光器であることが望ましい。本願実施例では監視部２３２はＣＣＤカメラにより構成されている。 The vacuum container 206 is formed with an optical window 226 for receiving the laser beam 201. Further, an optical window 230 is also formed in the vacuum container 206, and the state of the plume 228 is monitored or observed through the optical window 230 by the monitoring unit 232. The optical windows 226 and 230 are made of, for example, quartz glass. The monitoring unit 232 includes a spectroscope, a CCD camera, a photodiode, and other photodetectors. From the standpoint of simply monitoring the light intensity, a versatile and relatively inexpensive device such as a CCD camera or photodiode is sufficient, but with a specific composition wavelength (spectrum) such as Cu ²⁺ or Y ³⁺ . From the viewpoint of monitoring the light intensity, a spectroscope capable of distinguishing light of various wavelengths is desirable. In this embodiment, the monitoring unit 232 is constituted by a CCD camera.

図３に示されるように、真空容器２０６内には、第１調整部２３４及び第２調整部２３６が設けられ（図示の簡明化のため、図２には描かれていない）、これらは、制御信号に従って、Ｘ軸及びＹ軸に沿ってターゲットホルダ２１２を移動させる、又はそれらの軸の回りにターゲットホルダ２１２を傾けることで、レーザビーム２０１とターゲット材料２１０の位置関係を調整する。更に、図３には、複数の監視部２３２からの信号に基づいて、第１，第２調整部２３４，２３６に制御信号を与える制御部２３８が描かれている。図中、制御信号は、Ｘ軸及びＹ軸に関する２本の線で簡略化して表現されているが、Ｚ軸に関する動きを制御することも可能である。当然ながら、信号線の本数、信号形式、伝送方式（有線方式又は無線方式）等は、装置の用途に合わせて適宜選択され得る。 As shown in FIG. 3, a first adjustment unit 234 and a second adjustment unit 236 are provided in the vacuum vessel 206 (not shown in FIG. 2 for simplicity of illustration), According to the control signal, the positional relationship between the laser beam 201 and the target material 210 is adjusted by moving the target holder 212 along the X axis and the Y axis, or by tilting the target holder 212 around these axes. Further, in FIG. 3, a control unit 238 that gives control signals to the first and second adjustment units 234 and 236 based on signals from the plurality of monitoring units 232 is depicted. In the drawing, the control signal is expressed in a simplified manner by two lines relating to the X axis and the Y axis, but it is also possible to control the movement relating to the Z axis. Of course, the number of signal lines, the signal format, the transmission method (wired method or wireless method), and the like can be appropriately selected according to the application of the apparatus.

図４は、動作を説明するための説明図を示す。以下、図３，図４を参照しながら、本願実施例によるレーザ蒸着装置の動作例を説明する。概して、ターゲットホルダ２１２に保持されたターゲット材料２１０は、レーザビーム２０１を受けながら、第１，第２調整部２３４，２３６（図３）によって、ターゲットステージ２１４（図２）上の２次元平面内で動かされる。先ず、図４（Ａ）に示されるように、ターゲット材料２１０上の基準点Ｐに、レーザビーム２０１が照射される。基準点Ｐは、その場所がレーザビーム照射の開始点であることを示す。光学要素部２０２により、このＰ点にレーザビーム２０１が集光されるように、レンズ２０４による調整が行われる。例えば、レーザ発振部２０２（図２）からのレーザビームが２ｃｍ×５ｃｍ程度の範囲にわたって出力されている場合に、Ｐ点で０．１ｃｍ×０．３ｃｍ程度の範囲に集光され、例えば２Ｊ／ｍ^２のような高いエネルギ密度が達成される。レーザビーム２０１の状態はこのまま維持される、即ちレーザビーム２０１のターゲット材料２１０に至るまでの光学的経路は不変に維持される。言い換えれば、光学要素部２０４は、レーザビーム２０１の光学的経路を不変に維持する手段である。 FIG. 4 is an explanatory diagram for explaining the operation. Hereinafter, an operation example of the laser deposition apparatus according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. In general, the target material 210 held by the target holder 212 is received in the two-dimensional plane on the target stage 214 (FIG. 2) by the first and second adjustment units 234 and 236 (FIG. 3) while receiving the laser beam 201. It is moved by. First, as shown in FIG. 4A, the reference point P on the target material 210 is irradiated with the laser beam 201. The reference point P indicates that the place is the starting point of laser beam irradiation. Adjustment by the lens 204 is performed by the optical element unit 202 so that the laser beam 201 is focused on the point P. For example, when the laser beam from the laser oscillation unit 202 (FIG. 2) is output over a range of about 2 cm × 5 cm, the light is condensed to a range of about 0.1 cm × 0.3 cm at the point P, for example, 2 J / A high energy density such as m ² is achieved. The state of the laser beam 201 is maintained as it is, that is, the optical path to the target material 210 of the laser beam 201 is maintained unchanged. In other words, the optical element unit 204 is a means for maintaining the optical path of the laser beam 201 unchanged.

次に、第２調整部２３６（図３）を駆動して、図４（Ａ）の矢印で示されるように、ターゲットホルダ２１２（ターゲット材料２１０）をＹ軸の負の方向に一定の速度で動かす。この工程は、レーザビーム２０１をターゲット材料２１０に照射させながら、レーザビーム２０１がターゲット材料２１０の別の基準点Ｑに至るまで行われる。基準点Ｑは、その場所がターゲット材料２１０の端又は縁であることを示す。 Next, the second adjustment unit 236 (FIG. 3) is driven, and the target holder 212 (target material 210) is moved at a constant speed in the negative direction of the Y-axis as indicated by the arrow in FIG. move. This step is performed until the laser beam 201 reaches another reference point Q of the target material 210 while irradiating the target material 210 with the laser beam 201. The reference point Q indicates that the location is the end or edge of the target material 210.

Ｑ点に達すると、ターゲット材料２１０をＹ軸に沿って移動させるのを停止し、図４（Ｂ）の矢印で示されるように、ターゲット材料２１０をＸ軸の負の方向に所定の距離だけ動かす。レーザビーム２０１をターゲット材料２１０全面に均等に照射する観点からは、その所定の距離は、レーザビーム２０１がターゲット材料表面上で集光される範囲と同程度に小さいことが望ましい。以後、レーザビーム２０１が更に別の基準点Ｒに至るまで、Ｙ軸負方向への移動、Ｘ軸負方向への移動、Ｙ軸正方向への移動及びＸ軸負方向への移動が反復して行われる。基準点Ｒは、その場所がターゲット材料２１０の端又は縁であることを示すのに加えて、レーザビーム２０１がターゲット材料２１０全面を照射する１つのサイクルが終了したことを示す。 When the point Q is reached, the movement of the target material 210 along the Y-axis is stopped, and the target material 210 is moved by a predetermined distance in the negative direction of the X-axis as indicated by the arrow in FIG. move. From the viewpoint of evenly irradiating the entire surface of the target material 210 with the laser beam 201, the predetermined distance is desirably as small as the range in which the laser beam 201 is focused on the surface of the target material. Thereafter, until the laser beam 201 reaches another reference point R, the movement in the negative Y-axis direction, the movement in the negative X-axis direction, the movement in the positive Y-axis direction, and the movement in the negative X-axis direction are repeated. Done. In addition to indicating that the location is an edge or edge of the target material 210, the reference point R indicates that one cycle in which the laser beam 201 irradiates the entire surface of the target material 210 has been completed.

１つのサイクルが終了すると、光学窓２２６（図２，図３）を遮ることでレーザビーム２０１を遮断し、ターゲット材料２１０の位置を当初の場所に戻すように、第１調整部２３４及び第２調整部２３６を駆動する。そして、光学窓２２６を再び開き、Ｐ点にレーザビーム２０１を照射させ、上記の動作が繰り返される。又は、光学窓２２６を開く前に、別の基板が真空容器２０６内に導入される。このようにして、図４（Ｃ）の矢印で示されるような幾何学パターンで、ターゲット材料２１０全面にレーザビーム２０１を同じ条件で照射することが可能になる。このため、プルーム２２８（図２，３）が、同じ状態（温度、密度、大きさ等）で発生し、基板２１６（図２）への成膜も均質に行われる。 When one cycle is completed, the first adjustment unit 234 and the second adjustment unit 234 and the second adjustment unit 234 are configured to block the laser beam 201 by blocking the optical window 226 (FIGS. 2 and 3) and to return the position of the target material 210 to the original position. The adjustment unit 236 is driven. Then, the optical window 226 is opened again, the point P is irradiated with the laser beam 201, and the above operation is repeated. Alternatively, another substrate is introduced into the vacuum container 206 before opening the optical window 226. In this way, it is possible to irradiate the entire surface of the target material 210 with the laser beam 201 under the same conditions with a geometric pattern as shown by the arrow in FIG. Therefore, the plume 228 (FIGS. 2 and 3) is generated in the same state (temperature, density, size, etc.), and the film formation on the substrate 216 (FIG. 2) is also performed uniformly.

尚、レーザビーム２０１がＲ点に達した場合に、レーザビーム２０１の照射を遮断せずに、ターゲット材料２１０をそれまでの動作とは逆向きに動かすことで、レーザビーム照射の第２のサイクルを行うことも可能である。即ち、レーザビーム２０１が基準点Ｒに達した後に、図４（Ｃ）に示される矢印を逆向きにした経路を辿ってＰ点に戻るように、第１及び第２調整部２３４，２３６を制御することが可能である。このようにすると、レーザビーム２０１の照射を遮ることなく、連続的にレーザビーム２０１をターゲット材料２１０に照射しながら、成膜を継続することが可能になる。 When the laser beam 201 reaches the point R, the second cycle of laser beam irradiation is performed by moving the target material 210 in the opposite direction to the previous operation without blocking the irradiation of the laser beam 201. It is also possible to perform. That is, after the laser beam 201 reaches the reference point R, the first and second adjustment units 234 and 236 are moved so as to return to the point P by following a path in which the arrow shown in FIG. It is possible to control. In this manner, it is possible to continue film formation while continuously irradiating the target material 210 with the laser beam 201 without blocking the irradiation with the laser beam 201.

以上に説明したような第１及び第２調整部２３４，２３６の動作については、レーザビーム２０１の照射を行う前に（事前に）制御部２３８にプログラムしておくことが可能である。又は、ターゲット材料２１０上のレーザビーム２０１が照射されている部分の位置情報を取得及び監視することで、第１及び第２調整部２３４，２３６の動作を適応的に制御することも可能である。 The operations of the first and second adjustment units 234 and 236 as described above can be programmed in the control unit 238 before the laser beam 201 is irradiated (in advance). Alternatively, it is also possible to adaptively control the operations of the first and second adjustment units 234 and 236 by acquiring and monitoring position information of a portion irradiated with the laser beam 201 on the target material 210. .

本実施例では、簡単のため、レーザビーム２０１の先端が、ターゲット材料２１０上で図４（Ｃ）に示されるような幾何学パターンを描くように、第１及び第２調整部２３４，２３６の動作が制御される場合を説明したが、ターゲット材料２１０の形状、レーザ蒸着装置の機構的制約等に依存して、任意の幾何学パターンを採用することが可能である。例えば、図示されているような蛇行するパターンでなく、渦巻き状のパターンを採用することも可能であるし、そのような規則的なパターンでなく不規則なパターンを採用することも可能である。どのようなパターンを採用するにせよ、ターゲット材料２１０の表面を満遍なくレーザビーム２０１が照射されることを要する。但し、上述したような簡易且つ効率的に第１及び第２調整部２３４，２３６を動かす観点からは、図示したような蛇行するパターンを採用することが望ましい。 In the present embodiment, for the sake of simplicity, the first and second adjustment units 234 and 236 are arranged so that the tip of the laser beam 201 draws a geometric pattern as shown in FIG. Although the case where the operation is controlled has been described, an arbitrary geometric pattern can be adopted depending on the shape of the target material 210, the mechanical constraints of the laser deposition apparatus, and the like. For example, it is possible to adopt a spiral pattern instead of the meandering pattern as shown, and it is also possible to adopt an irregular pattern instead of such a regular pattern. Whatever pattern is used, it is necessary that the surface of the target material 210 is uniformly irradiated with the laser beam 201. However, from the viewpoint of moving the first and second adjustment units 234 and 236 simply and efficiently as described above, it is desirable to employ a meandering pattern as shown in the figure.

ところで、レーザビーム２０１がターゲット材料２１０の全面に照射された後の表面には、レーザアブレーションに起因して、いくらか起伏が形成されることが予想される。この起伏は、従来のレーザ蒸着装置で懸念されていたような極端な段差よりも非常に緩やかであり、用途によっては無視し得る。しかしながら、たとえ緩やかであったとしてもそのような起伏に起因して、プルームの発生する向きが変化する虞がある（プルームは、ターゲット材料の表面に垂直に生じる性質を有するが、その表面に起伏があることで、プルームの発生する向きに揺らぎが生じ得る。）。プルームの向きの揺らぎ又は変化に起因して、基板に成膜される膜の膜質も不均一になる虞がある。従って、より精密なプルームの状態制御が求められるような場合には、そのような僅かな段差（起伏）にも配慮することが必要になる。 Incidentally, it is expected that some undulations are formed on the surface after the laser beam 201 is irradiated on the entire surface of the target material 210 due to laser ablation. This undulation is much more gradual than the extreme steps that have been a concern with conventional laser deposition equipment and can be ignored depending on the application. However, even if it is gradual, the direction in which the plume occurs may change due to such undulations (the plume has the property of occurring perpendicular to the surface of the target material, but the undulations on the surface The fluctuation in the direction in which the plume occurs). Due to fluctuations or changes in the direction of the plume, the film quality of the film formed on the substrate may be nonuniform. Therefore, when more precise plume state control is required, it is necessary to consider such a slight level difference (undulation).

このため、本願実施例では、以下に説明されるようなフィードバック制御が行われる。この制御では、光学窓２３０を通じて、例えばＣＣＤカメラ２３２である監視部２３２で、プルーム２２８の光強度が監視される。監視の対象となる点は、真空容器２０６内の所定の点であり、これは例えば図２のＧ点のような、プルームの光強度が最高になるような場所である。尚、強度が最高になる点を監視の対象にすることは、本発明に必須ではなく、逆にプルームの光強度が弱くなっている点を監視することも可能である。言い換えれば、フィードバック制御の目標値として設定する光強度は、最高値や最低値に限らず任意の値にすることが可能である。但し、光強度変化を検出しやすくする観点からは、本願実施例のように、最高値を目標値に設定することが望ましい。また、光強度の測定を正確に行う観点からは、光強度の監視は、レーザビーム２０１のパルス周期に同期して行うことが望ましい。レーザビーム２０１の（先端の）強度は、レーザ発振部２０２におけるレーザパルス出力と共に変化し、発生するプルームの状態もそのパルス周期で変化するためである。 For this reason, in this embodiment, feedback control as described below is performed. In this control, the light intensity of the plume 228 is monitored through the optical window 230 by the monitoring unit 232 that is, for example, a CCD camera 232. The point to be monitored is a predetermined point in the vacuum vessel 206, which is a place where the light intensity of the plume is highest, for example, point G in FIG. Note that it is not essential for the present invention to monitor the point where the intensity is the highest, and it is also possible to monitor the point where the light intensity of the plume is weakened. In other words, the light intensity set as the target value for feedback control is not limited to the maximum value and the minimum value, and can be set to an arbitrary value. However, from the viewpoint of facilitating detection of a change in light intensity, it is desirable to set the maximum value as a target value as in the present embodiment. Further, from the viewpoint of accurately measuring the light intensity, it is desirable to monitor the light intensity in synchronization with the pulse period of the laser beam 201. This is because the intensity (at the tip) of the laser beam 201 changes with the laser pulse output from the laser oscillation unit 202, and the state of the generated plume also changes with the pulse period.

Ｇ点の光強度は、複数の監視部２３２（図３）によって監視及び測定され、測定結果が制御部２３８に与えられる。２以上の監視部２３２を設けることで、プルーム２２８の位置変化を正確に把握することが可能になる。制御部２３８は測定結果を分析し、分析結果に応じた制御信号を作成する。例えば、第１調整部２３４側の監視部２３２からの光強度が弱くなったとすると、制御部２３８は、ターゲット材料２１０をＹ軸の回りに傾斜させるような制御信号を第１調整部２３４に与える。同様に、第２調整部２３６側の監視部２３２からの光強度が弱くなったとすると、制御部２３８は、ターゲット材料２１０をＸ軸の回りに傾斜させるような制御信号を第２調整部２３６に与える。Ｘ軸又はＹ軸の回りにターゲット材料２１０を傾斜させることで、プルーム２２８の傾きを補償し、基板２１６での成膜が均質に行われるようにすることが可能になる。ターゲット材料２１０の表面にどのような起伏が生じるかは、事前に知ることが困難であるため、Ｘ軸又はＹ軸の回りにターゲット材料２１０を傾斜させる制御は、フィードバック制御で適応的に行われることが望ましい。上述したように、単に光強度を監視する観点からは、監視部２３２はＣＣＤカメラやフォトダイオードで充分であるが、Ｃｕ^２＋やＣｕＯのような特定の組成の波長の光強度を監視するには、様々な波長の光を区別し得る分光器であることが望ましい。 The light intensity at point G is monitored and measured by a plurality of monitoring units 232 (FIG. 3), and the measurement result is given to the control unit 238. By providing two or more monitoring units 232, it is possible to accurately grasp the position change of the plume 228. The control unit 238 analyzes the measurement result and creates a control signal according to the analysis result. For example, if the light intensity from the monitoring unit 232 on the first adjustment unit 234 side becomes weak, the control unit 238 gives the first adjustment unit 234 a control signal that causes the target material 210 to tilt around the Y axis. . Similarly, if the light intensity from the monitoring unit 232 on the second adjustment unit 236 side becomes weak, the control unit 238 sends a control signal for inclining the target material 210 about the X axis to the second adjustment unit 236. give. By inclining the target material 210 around the X axis or the Y axis, the inclination of the plume 228 can be compensated, and film formation on the substrate 216 can be performed uniformly. Since it is difficult to know in advance what kind of undulation will occur on the surface of the target material 210, the control for tilting the target material 210 around the X axis or the Y axis is adaptively performed by feedback control. It is desirable. As described above, from the viewpoint of simply monitoring the light intensity, a CCD camera or a photodiode is sufficient as the monitoring unit 232, but in order to monitor the light intensity of a specific composition wavelength such as Cu ²⁺ or CuO. It is desirable that the spectrometer is capable of distinguishing light of various wavelengths.

本実施例では、第１調整部２３４にＹ軸回りにターゲットホルダ２１２を傾斜させる機構を設け、第２調整部２３６にＸ軸回りに傾斜させる機構を設けているが、逆に、第１調整部２３４にＸ軸回りに傾斜させる機構を設け、第２調整部２３６にＹ軸回りに傾斜させる機構を設けることも可能である。 In this embodiment, the first adjustment unit 234 is provided with a mechanism for inclining the target holder 212 around the Y axis, and the second adjustment unit 236 is provided with a mechanism for inclining around the X axis. It is also possible to provide a mechanism for inclining about the X axis in the portion 234, and to provide a mechanism for inclining about the Y axis in the second adjustment unit 236.

上記の説明では、ターゲットホルダ２１２をＸ軸方向に移動させる動作、Ｙ軸方向に移動させる動作、及びそれらの軸の回りに傾斜させる動作を説明したが、更に、ターゲットホルダ２１２をＺ軸方向に動かすこと及びＺ軸の回りに傾斜させることも有利である。例えば、ターゲット材料２１０の厚み（Ｚ軸方向）は、レーザアブレーションによって薄くなるので、薄化される前後でレーザビーム２０１の光学的距離（光学系２０２の出力からターゲット材料２１０までの距離）も厳密には異なる。ターゲット材料２１０の薄化に起因して、レーザビーム２０１先端のビーム集中度又はエネルギ密度も厳密には変化し、それはプルームの状態を変化させる虞がある。このような光学的距離の変化は、通常は無視し得る。しかし、比較的厚いターゲット材料２１０を薄くなるまでレーザビーム２０１を照射する場合や、より精密なプルーム２２８の状態制御が求められる等の場合には、そのような光学的距離の変化に配慮する必要がある。そのような場合には、ターゲット材料２１０の薄化に合わせて、ターゲット材料２１０をＺ軸の正の方向に移動させることが望ましい。 In the above description, the operation of moving the target holder 212 in the X-axis direction, the operation of moving in the Y-axis direction, and the operation of inclining around those axes have been described, but the target holder 212 is further moved in the Z-axis direction. It is also advantageous to move and tilt around the Z axis. For example, since the thickness (Z-axis direction) of the target material 210 is reduced by laser ablation, the optical distance of the laser beam 201 (the distance from the output of the optical system 202 to the target material 210) before and after being thinned is also strict. Is different. Due to the thinning of the target material 210, the beam concentration or energy density at the tip of the laser beam 201 also changes strictly, which may change the plume state. Such a change in optical distance is usually negligible. However, when the laser beam 201 is irradiated until the relatively thick target material 210 is thinned, or when more precise state control of the plume 228 is required, it is necessary to consider such a change in optical distance. There is. In such a case, it is desirable to move the target material 210 in the positive direction of the Z axis in accordance with the thinning of the target material 210.

ところで、ターゲットホルダ２１２又はターゲット材料２１０を動かす機構は、Ｘ軸やＹ軸に沿う直進運動に限定されず、例えばＺ軸回りの回転とＸ軸又はＹ軸方向の直進とを組み合わせることも可能である。但し、Ｚ軸回りの回転を行わせる場合は、その回転軸自体が、Ｘ軸（若しくはＹ軸又はその他の１つの軸）に沿って可動であることを要する。即ち、回転の中心点と、レーザビームの経路に沿う直線までの最短距離が可変であることを要する。いずれにせよ、ターゲット材料２１０の全面にレーザビーム２０１を照射するように、ターゲットホルダ２１２を２次元平面内で動かすことができればよい。但し、ターゲット材料２１０を一定の速度で動かす観点からは、Ｘ軸及びＹ軸に沿う動作のような、直進動作を組み合わせた動作を行わせることが望ましい。回転動作を行わせる場合は、レーザビームの照射される場所と回転の中心点との距離（半径）が、短い場合は低速で回転させ、その距離が長い場合は高速で回転させ、ターゲット材料の全面にわたって単位時間当たりのレーザ照射量が等しくなるようにする必要がある。一方、ターゲット材料を動かす機構を簡易にする観点からは、モータの回転をそのまま利用し得る回転動作を利用することが好ましい。 By the way, the mechanism for moving the target holder 212 or the target material 210 is not limited to the linear movement along the X axis or the Y axis, and for example, it is possible to combine rotation around the Z axis and linear movement in the X axis or Y axis direction. is there. However, when the rotation about the Z axis is performed, the rotation axis itself needs to be movable along the X axis (or the Y axis or one other axis). That is, the shortest distance between the center point of rotation and the straight line along the path of the laser beam needs to be variable. In any case, it is only necessary that the target holder 212 can be moved in a two-dimensional plane so that the entire surface of the target material 210 is irradiated with the laser beam 201. However, from the viewpoint of moving the target material 210 at a constant speed, it is desirable to perform an operation that combines a straight-ahead operation such as an operation along the X-axis and the Y-axis. When rotating, the distance (radius) between the place where the laser beam is irradiated and the center point of the rotation is short, the rotation is performed at a low speed, and when the distance is long, the rotation is performed at a high speed. It is necessary to make the laser irradiation amount per unit time equal over the entire surface. On the other hand, from the viewpoint of simplifying the mechanism for moving the target material, it is preferable to use a rotation operation that can use the rotation of the motor as it is.

以上説明したように、本願実施例によれば、光学系２０２の出力からターゲット材料２１０までの光学的経路又は距離を不変に維持しつつ、ターゲット材料２１０を所定のパターンで動かすことで、一定の性質を有するプルーム２２８を再現性良く安定的に発生させ、均質な成膜を行うことが可能になる。 As described above, according to the embodiment of the present application, the target material 210 is moved in a predetermined pattern while keeping the optical path or distance from the output of the optical system 202 to the target material 210 unchanged. It is possible to stably generate a plume 228 having properties with high reproducibility and perform uniform film formation.

本願実施例によれば、ターゲットホルダ２１２（ターゲット材料２１０）を２次元的に動かす機構（第１，第２調整部２３４，２３６）が設けられているので、ターゲット材料２１０に満遍なくレーザビームを照射させることができる。従来のようなレーザビームの照射される部分とされない部分の境界に起因する、ターゲット材料表面における段差の発生を効果的に抑制することが可能になる。 According to the present embodiment, since the mechanism (first and second adjusting units 234 and 236) for moving the target holder 212 (target material 210) two-dimensionally is provided, the target material 210 is evenly irradiated with a laser beam. Can be made. It is possible to effectively suppress the occurrence of a step on the surface of the target material due to the boundary between the portion irradiated with the laser beam and the portion not irradiated with the conventional laser beam.

本願実施例によれば、ターゲット材料２１０を直進させるだけでなく、傾斜させる機構（第１，第２調整部２３４，２３６）も設けられているので、膜質に特に大きな影響を及ぼすプルーム２２８の向きを一層精密に制御することが可能になる。 According to the embodiment of the present application, not only the target material 210 is moved straight, but also a mechanism (first and second adjusting portions 234 and 236) for tilting is provided. Can be controlled more precisely.

本願実施例によれば、監視部２３２及び制御部２３８が設けられているので、プルーム２２８の様子を観察しながら、ターゲット材料２１０の傾きを調整することで、プルーム２２８の向きを適切に維持するようにフィードバック制御することが可能になる。 According to this embodiment, since the monitoring unit 232 and the control unit 238 are provided, the orientation of the plume 228 is appropriately maintained by adjusting the inclination of the target material 210 while observing the plume 228. Feedback control is possible.

本願実施例によれば、監視部２３８は、レーザビーム２０１のパルス周期に合わせて、プルーム２２８の光強度を測定するので、正確な測定を行うことが可能である。 According to the embodiment of the present application, the monitoring unit 238 measures the light intensity of the plume 228 in accordance with the pulse period of the laser beam 201, so that accurate measurement can be performed.

本願実施例によれば、ターゲット材料２１０は、Ｘ軸及びＹ軸による２次元的な動作だけでなく、Ｚ軸方向に動作させることもできる。これにより、ターゲット材料２１０の薄化に起因する光学的距離の変化をも補償することが可能になる。 According to the embodiment of the present application, the target material 210 can be operated not only in a two-dimensional operation by the X axis and the Y axis but also in the Z axis direction. Thereby, it is possible to compensate for a change in the optical distance caused by the thinning of the target material 210.

以下、本願課題を解決する手段を例示的に列挙する。 Hereinafter, means for solving the problems of the present application will be exemplified.

（付記１）
ターゲット材料にレーザビームを照射して基板に成膜処理を行うレーザ蒸着装置であって、
前記ターゲット材料を第１方向に動かす第１手段と、
前記ターゲット材料を前記第１方向とは異なる第２方向に動かす第２手段と
を備えることを特徴とするレーザ蒸着装置。 (Appendix 1)
A laser vapor deposition apparatus for performing a film forming process on a substrate by irradiating a target material with a laser beam,
First means for moving the target material in a first direction;
And a second means for moving the target material in a second direction different from the first direction.

（付記２）
前記第１及び第２手段が、前記ターゲット材料を前記基板に平行な面内で動かすことを特徴とする付記１記載のレーザ蒸着装置。 (Appendix 2)
The laser vapor deposition apparatus according to appendix 1, wherein the first and second means move the target material in a plane parallel to the substrate.

（付記３）
前記第１及び第２手段が、成膜処理前に設定されたパターンで前記ターゲット材料を動かすことを特徴とする付記１記載のレーザ蒸着装置。 (Appendix 3)
The laser vapor deposition apparatus according to appendix 1, wherein the first and second means move the target material in a pattern set before film formation.

（付記４）
前記ターゲット材料を、前記第１方向に沿う軸の回りに傾ける第１傾斜手段と、
前記ターゲット材料を、前記第２方向に沿う軸の回りに傾ける第２傾斜手段と
を更に備えることを特徴とする付記１記載のレーザ蒸着装置。 (Appendix 4)
First tilting means for tilting the target material about an axis along the first direction;
The laser deposition apparatus according to appendix 1, further comprising: a second tilting unit that tilts the target material about an axis along the second direction.

（付記５）
プルームの光強度を複数の方向から測定する監視手段と、
前記プルームの光強度の測定結果に応じて、前記第１傾斜手段又は前記第２傾斜手段の動作を制御する制御手段と
を更に備えることを特徴とする付記４記載のレーザ蒸着装置。 (Appendix 5)
Monitoring means for measuring the light intensity of the plume from a plurality of directions;
Control means for controlling the operation of the first tilting means or the second tilting means in accordance with the measurement result of the light intensity of the plume;
The laser vapor deposition apparatus according to appendix 4, further comprising:

（付記６）
前記レーザビームがパルスレーザであり、
前記監視手段が、前記レーザビームのパルス出力に同期して測定を行うことを特徴とする付記５記載のレーザ蒸着装置。 (Appendix 6)
The laser beam is a pulsed laser;
6. The laser vapor deposition apparatus according to appendix 5, wherein the monitoring unit performs measurement in synchronization with the pulse output of the laser beam.

（付記７）
前記ターゲット材料を、前記第１方向及び前記第２方向と異なる第３方向に動かす第３手段
を更に備えることを特徴とする付記１記載のレーザ蒸着装置。 (Appendix 7)
The laser vapor deposition apparatus according to appendix 1, further comprising third means for moving the target material in a third direction different from the first direction and the second direction.

（付記８）
前記ターゲット材料を、前記第３方向に沿う軸の回りに傾ける第３傾斜手段を更に備えることを特徴とする付記１記載のレーザ蒸着装置。 (Appendix 8)
The laser vapor deposition apparatus according to claim 1, further comprising third tilting means for tilting the target material about an axis along the third direction.

（付記９）
前記レーザビームが、気体レーザであることを特徴とする付記１記載のレーザ蒸着装置。 (Appendix 9)
The laser vapor deposition apparatus according to appendix 1, wherein the laser beam is a gas laser.

（付記１０）
前記基板に、超伝導材料が成膜されることを特徴とする付記１記載のレーザ蒸着装置。 (Appendix 10)
The laser vapor deposition apparatus according to appendix 1, wherein a superconducting material is formed on the substrate.

（付記１１）
前記基板に、強誘電体材料が成膜されることを特徴とする付記１記載のレーザ蒸着装置。 (Appendix 11)
The laser deposition apparatus according to appendix 1, wherein a ferroelectric material is deposited on the substrate.

従来法によるレーザ蒸着装置の部分概略図を示す。The partial schematic diagram of the laser vapor deposition apparatus by a conventional method is shown. 本願実施例によるレーザ蒸着装置の概略図を示す。The schematic of the laser vapor deposition apparatus by this-application Example is shown. 図２のレーザ蒸着装置の概略的な平面図を示す。The schematic top view of the laser vapor deposition apparatus of FIG. 2 is shown. 本願実施例によるレーザ蒸着装置の動作例を説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating the operation example of the laser vapor deposition apparatus by this-application Example.

Explanation of symbols

１０２レーザビーム
１０４光学要素部
１０６レンズ
１０８ミラー
１１０真空容器
１１２光学窓
１１４ターゲット材料
１１６ターゲットホルダ
１１８基板
１２０基板ホルダ
１２２プルーム
１２４回転軸
２００レーザ蒸着装置
２０１レーザビーム
２０２レーザ発振部
２０４光学要素部
２０６真空容器
２０８レンズ
２１０ターゲット材料
２１２ターゲットホルダ
２１４ターゲットステージ
２１６基板
２１８基板ホルダ
２２０基板ホルダ支持部
２２２ガス導入部
２２４排気部
２２６光学窓
２２８プルーム
２３０光学窓
２３２監視部
２３４第１調整部
２３６第２調整部
２３８制御部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 102 Laser beam 104 Optical element part 106 Lens 108 Mirror 110 Vacuum container 112 Optical window 114 Target material 116 Target holder 118 Substrate 120 Substrate holder 122 Plume 124 Rotating shaft 200 Laser deposition apparatus 201 Laser beam 202 Laser oscillation part 204 Optical element part 206 Vacuum Container 208 Lens 210 Target material 212 Target holder 214 Target stage 216 Substrate 218 Substrate holder 220 Substrate holder support unit 222 Gas introduction unit 224 Exhaust unit 226 Optical window 228 Plume 230 Optical window 232 Monitoring unit 234 First adjustment unit 236 Second adjustment unit 238 Control unit

Claims

A laser vapor deposition apparatus for performing a film forming process on a substrate by irradiating a target material with a laser beam,
A first means for moving the target material in a first direction in a pattern set before film formation ;
Second means for moving the target material in a second direction different from the first direction in a pattern set before film formation ;
First tilting means for tilting the target material about an axis along the first direction;
Second tilting means for tilting the target material about an axis along the second direction;
Monitoring means for measuring the light intensity of the plume from a plurality of directions;
A laser deposition apparatus comprising: control means for controlling the operation of the first tilting means or the second tilting means in accordance with the measurement result of the light intensity of the plume.

The laser deposition apparatus according to claim 1, further comprising third means for moving the target material in a third direction different from the first direction and the second direction.