(57)【要約】【課題】  プルームの測定方法、その評価方法、レーザアブレーション方法、及び、レーザアブレーション装置に関し、安定した結晶性或いは安定した特性を有するレーザアブレーションによる薄膜を再現性良く成膜する。【解決手段】  チャンバー１内のターゲット２にパルスレーザ光４を照射することでターゲット材料を瞬間的に蒸発させ、相対する基板３上に蒸発材料の薄膜を成長させる際に、ターゲット２にレーザ光４を照射した時に発生するプルーム５の大きさおよび形状を、光強度のデジタル情報としてマトリックス状に取得する。【選択図】          図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
チャンバー内のターゲットにパルスレーザ光を照射することでターゲット材料を瞬間的に蒸発させ、相対する基板上に蒸発材料の薄膜を成長させる際に、前記ターゲットにレーザ光を照射した時に発生するプルームの大きさおよび形状を、光強度のデジタル情報としてマトリックス状に取得することを特徴とするプルームの測定方法。
【請求項２】
上記プルームが発する光が含有する光周波数成分のうち、特定の光の強度を選択して測定することを特徴とする請求項１記載のプルームの測定方法。
【請求項３】
請求項１または２に記載のプルームの測定方法によって取得した光強度情報から、上記プルームが発する光が含有する光周波数成分と光強度の分布によって前記プルームの大きさおよび形状を評価することを特徴とするプルームの評価方法。
【請求項４】
請求項１または２に記載のプルームの測定方法によって取得した情報から評価したプルームの大きさの情報を、上記レーザ光の出力にフィードバックさせてプルームを安定化することを特徴とするレーザアブレーション方法。
【請求項５】
チャンバー内のターゲットにパルスレーザ光を照射することでターゲット材料を瞬間的に蒸発させ、相対する基板上に蒸発材料の薄膜を成長させるレーザアブレーション装置において、前記ターゲットにレーザ光を照射した時に発生するプルームの大きさおよび形状を、光強度のデジタル情報としてマトリックス状に取得する光学系を設けるとともに、前記ターゲットを輻射加熱する加熱機構を備えたことを特徴とするレーザアブレーション装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はプルームの測定方法、その評価方法、レーザアブレーション方法、及び、レーザアブレーション装置に関するものであり、特に、酸化物高温超電導デバイスを作製する場合の成膜工程を安定化するための手法に係わるプルームの測定方法、その評価方法、レーザアブレーション方法、及び、レーザアブレーション装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、イットリウム系超電導体に代表される酸化物高温超電導体は、液体窒素温度以上で超電導状態を示すため、従来の液体Ｈｅによる冷却が必要な金属系超電導体に比べて冷却機構が簡素化され、センサ、論理回路等への各種の応用が期待されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
この高温超電導デバイスの製造工程における成膜工程においては一般にレーザアブレーション方法が用いられており、この様なレーザアブレーションにおいては薄膜の結晶性や超電導接合の特性は、基板加熱によるエネルギーと基板に到達する分子の持つ運動エネルギーによってその特性が決定される。
【０００４】
高温超電導体のレーザアブレーションは数十から数百ｍＴｏｒｒのガス中で行われることが多く、蒸発した粒子はガスとの衝突によって運動エネルギーを失い、その時にプルームと呼ばれる火柱が発生する。
【０００５】
発生したプルームの大小は、蒸発粒子の量と持っている運動エネルギーの大きさを表しており、プルームの大きさを定量的に把握することが安定した良好な結晶や接合を得るためには重要となる。
【０００６】
例えば、ランプエッジ接合では、プルームと基板との位置関係や距離によって臨界電流や電流電圧特性など接合特性が大きな影響を受けることが報告されている（例えば、非特許文献１及び非特許文献２参照）。
【特許文献１】特開２０００−３５３８３１号公報
【非特許文献１】Ｈ．Ｗａｋａｎａ  ｅｔ．ａｌ．，Ｊｐｎ．Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．，Ｖｏｌ．４１，２００２，ｐｐ．Ｌ２３９−Ｌ２４２
【非特許文献２】Ｙ．Ｉｓｈｉｍａｒｕ  ｅｔ．ａｌ．，Ｊｐｎ．Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．，Ｖｏｌ．４１，２００２，ｐｐ．１９９８−２００４
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、従来のレーザアブレーション方法においては、プルーム情報を直接数値データ化する機能を有するものがなく、プルームの観察はもっぱら画像として観察し、大きさや形状を定量的数値として評価を行う評価方法もなかったのが現状である。
【０００８】
そのため、プルームは、基板加熱輻射、レーザガスの劣化、ターゲットの消耗、レーザ照射によるターゲット表面温度の変化等、様々な要因でその大きさや形状が変化するにもかかわらず、プルームの定量的評価をし、プルームの安定条件を見いだすこと、さらには安定条件に制御することができず、成膜条件を最適に保持することができなかった。
【０００９】
その結果、薄膜や超電導接合を再現性良く作製することは困難であり、上述の非特許文献１，２において報告されているように、ランプエッジ接合では、プルームと基板との位置関係や距離によって臨界電流や電流電圧特性など接合特性が大きな影響を受けるという問題がある。
【００１０】
したがって、本発明は、安定した結晶性或いは安定した特性を有するレーザアブレーションによる薄膜を再現性良く成膜することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
図１は本発明の原理的構成図であり、ここで図１を参照して、本発明における課題を解決するための手段を説明する。
図１参照
上記課題を解決するために、本発明は、プルーム５の測定方法において、チャンバー１内のターゲット２にパルスレーザ光４を照射することでターゲット材料を瞬間的に蒸発させ、相対する基板３上に蒸発材料の薄膜を成長させる際に、ターゲット２にレーザ光４を照射した時に発生するプルーム５の大きさおよび形状を、光強度のデジタル情報としてマトリックス状に取得することを特徴とする。
【００１２】
このように、プルーム５の光強度情報をマトリックス状の数値データとして取得することによって、プルーム５の大きさや形状、スペクトルなどを定量的に評価することができ、その時々の薄膜堆積条件が安定した条件であるか否かを判断でき、さらにはターゲット２の状態、レーザガスの状態なども定量的に把握することが可能となる。
【００１３】
この場合、プルーム５が発する光が含有する光周波数成分のうち、特定の波長の光、特に、プルーム５の含有する光周波数成分のうちで優勢な６００ｎｍ以下の光の強度を選択して測定することが望ましく、それによって、ビューポート７からの入射光や基板加熱に伴う光の影響を排除することができるので精度の高い測定が可能になる。
【００１４】
また、プルーム５を、複数の方向から測定することが望ましく、それによって、発生するプルーム５の形状及び傾きを精度良く測定することができる。
なお、通常は互いにほぼ直交する２方向で充分である。
【００１５】
また、この場合の光強度のデータ取得に際して、超高速度カメラを用いないかぎり、光強度測定のタイミングをレーザ照射のタイミングと合わせるための同期を行ってデータ取得をすることが望ましく、それによって、精度の高いデータを再現性良く取得することができる。
【００１６】
例えば、光学系６としてインターレース走査方式のエリアイメージセンサ、典型的にはＣＣＤカメラを用いる場合には、レーザ光４の照射周期をインターレース走査の半周期の整数倍にすれば良い。
【００１７】
或いは、全画素走査方式（プログレッシブ走査方式）のエリアイメージセンサを用いる場合には、レーザ光４の照射周期を全画素走査の１周期の整数倍にすれば良い。
【００１８】
また、光強度のデータ取得に際して、エリアイメージセンサの走査方向を、プルーム５の高さ方向、即ち、長さ方向を平行にすることが望ましく、それによって、エリアイメージセンサの１ピクセル単位の精度でプルーム５の大きさを測定することができる。
【００１９】
また、光強度のデータ取得に際して、レーザ光４のターゲット２上でのスキャン方向と平行方向から光強度のデータを取得することが望ましく、それによって、光学系６を移動することなくプルームの情報を精度良く取得することができる。
【００２０】
或いは、光学系６の設置に制約がある場合には、光強度のデータ取得に際して、レーザ光４のスキャンを止め、特定位置にレーザ照射を固定して光強度のデータを取得をすれば良い。
【００２１】
また、光強度のデータ取得に際して、レーザ光４のスキャンに同期させて光強度測定機器の方向制御を行い、相対的にプルーム５位置を固定した状態でデータ取得を行うようにしても良く、例えば、プルーム５を異なった方向から測定する場合、一方においては、レーザ光４のターゲット２上でのスキャン方向と平行方向から光強度のデータを取得し、他方においてはレーザ光４のスキャンに同期させて光強度測定機器の方向制御を行ってデータ取得すれば良い。
なお、光強度測定機器の方向制御は首振り制御でも良いし或いはステップモータ等を利用した並進移動でも良い。
【００２２】
また、プルーム５の大きさを評価する場合、上述のプルーム５の測定方法によって取得したプルーム５情報のうち、プルーム５の長さ方向の複数行のマトリックスデータを平均化することでプルーム５の大きさを評価することが望ましく、それによって、データ処理時間を短縮することができる。
【００２３】
例えば、プルーム５の長さ方向の複数行のマトリックスデータを平均化する際に、固定した複数行の光強度情報を用いても良いし、或いは、最大光強度を中心とした複数行の光強度情報を用いても良い。
【００２４】
また、プルーム５の大きさを評価する場合、上述のプルーム５の測定方法によって取得した光強度データから、最大光強度に対して特定の光強度への減衰点、例えば、最大光強度の６０％の光量をもってプルーム５の大きさを決定すれば良い。
【００２５】
或いは、プルーム５における長さ方向の特定の位置の光強度をもってプルーム５の大きさおよび形状を評価しても良く、それによって、データ処理量を低減することができる。  特に、プルーム５の長さ方向の光強度の減衰が急激な場合に有効になる。
【００２６】
また、プルーム５の大きさ及び形状を評価する場合、上述のプルーム５の測定方法によって取得した光強度データから、特定の周波数の光強度を特定してプルーム５の大きさおよび形状を評価することが望ましく、それによって、ビューポート７からの入射光や基板加熱に伴う光の影響を排除することができるので精度の高い評価が可能になる。
【００２７】
また、プルーム５の大きさ及び形状を評価する場合、上述のプルーム５の測定方法によって取得した光強度データから、プルーム５が発する光が含有する光周波数成分と光強度の分布によってプルーム５の大きさおよび形状を評価することが望ましい。
【００２８】
例えば、ＹＢＣＯを成膜する場合、レーザ照射を続けるとターゲット２の表面にＹＢＣＯの構成元素であるＹがより融点の高い酸化イットリウムの形で析出し、成膜するＹＢＣＯの組成比がターゲット２の組成比と異なってくるが、それに伴ってプルーム５中にＹに起因する緑の波長成分が多くなるので、このような波長変化を評価することによって、ターゲット２の交換時期を的確に判断することができる。
【００２９】
この場合、光強度のデータ取得に際して、複数回のプルーム５を連続して測定することが望ましい。
例えば、エキシマレーザの場合、パルスレーザエネルギーは１ショット毎に１０％程度ばらつくため、複数回のプルーム５を連続して測定することにより精度の高い評価が可能になる。
【００３０】
また、レーザアブレーション方法によって成膜する場合、上述のプルーム５の測定方法によって取得した情報から評価したプルーム５の大きさの情報を、レーザ光４の出力にフィードバックさせてプルーム５を安定化することが望ましく、それによって、薄膜の結晶性或いは接合特性の再現性を高めることができる。
【００３１】
また、レーザアブレーション方法によって成膜する場合、上述のプルーム５の測定方法によって取得した情報から評価したプルーム５の大きさの情報を、ターゲット温度制御装置にフィードバックさせてプルーム５を安定化することが望ましい。
【００３２】
レーザアブレーションに際しては、レーザ照射を続けるとターゲット２が加熱してレーザエネルギーは同じでも発生するプルーム５は大きくなるので、ターゲット２を制御性良く加熱することによって、プルーム５の大きさを安定化することができる。
【００３３】
なお、プルーム５を複数の方向から測定する場合、取得した情報から評価したプルーム５の方向情報を、基板固定手段の位置制御にフィードバックさせることが望ましく、それによって、プルーム５の傾きにより変化したプルーム５の重心の位置に基板３の中心位置を一致させるとともに、プルーム５の傾きにより変化したプルーム５の高さに応じてターゲット２と基板３との間隔を制御することにより再現性の高い成膜が可能になる。
【００３４】
また、レーザアブレーション方法によって成膜する場合、上述のプルーム５の測定方法によって取得した情報から評価したプルーム５の大きさ及び形状の情報、或いは、周波数成分の情報の少なくとも一方の情報を用いてターゲット２交換の要不要を判断し、ターゲット２交換を行うことが望ましく、ターゲット２の交換時期を定量的に決定することができ、製品の製造歩留りを向上することができる。
【００３５】
また、レーザアブレーション方法によって成膜する場合、上述のプルーム５の測定方法によって取得した情報から評価したプルーム５の大きさ及び形状の情報、或いは、周波数成分の情報の少なくとも一方の情報を用いてレーザガス交換の要不要を判断し、レーザガス交換を行うことが望ましく、レーザガスの交換時期を定量的に決定することができ、製品の製造歩留りを向上することができる。
【００３６】
また、レーザアブレーション装置の構成としては、ターゲット２にレーザ光４を照射した時に発生するプルーム５の大きさおよび形状を、光強度のデジタル情報としてマトリックス状に取得する光学系６を設けるとともに、ターゲット２を輻射加熱する加熱機構８を備えることが望ましく、レーザ照射に伴う加熱の影響を低減して再現性の高い成膜が可能になる。
【００３７】
この場合、光学系６で取得した情報から評価したプルーム５の大きさの情報によってターゲット２の温度をフィードバック制御するターゲット温度制御装置を設けることが望ましく、より再現性の高い成膜が可能になる。
【００３８】
また、レーザアブレーション装置の構成としては、ターゲット２にレーザ光４を照射した時に発生するプルーム５の大きさおよび形状を、光強度のデジタル情報としてマトリックス状に取得する光学系６を設けるとともに、光学系６で取得した情報から評価したプルーム５の情報から評価したプルーム５の方向情報によって基板固定手段の位置をフィードバック制御する基板３位置制御手段を設けても良く、プルーム５が傾いた場合にも再現性の高い成膜が可能になる。
【発明の効果】
【００３９】
本発明においては、レーザアブレーションに伴うプルームの形状及び大きさを安定化することができ、従来のレーザアブレーションでは得られなかった再現性の良い薄膜作製、接合作製が可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４０】
本発明は、チャンバー内のターゲットにパルスレーザ光を照射することでターゲット材料を瞬間的に蒸発させ、相対する基板上に蒸発材料の薄膜を成長させる際に、ターゲットにレーザ光を照射した時に発生するプルームの大きさおよび形状を、エリアイメージセンサを用いて走査タイミングをレーザ照射とタイミングと同期するとともに、エリアイメージセンサの走査方向を発生するプルームの高さ方向、即ち、長さ方向を平行にしてプルームの光強度のデジタル情報としてマトリックス状に複数回取得し、その平均値を用いて最大光強度に対して特定の光強度への減衰点、例えば、最大光強度の６０％の光量或いはプルームにおける長さ方向の特定の位置の光強度をもってプルームの大きさおよび形状を評価して、その結果をレーザ出力、基板温度、或いは、ターゲット−基板間隔の少なくとも一つにフィードバックしてプルームを安定化するものである。
【実施例１】
【００４１】
ここで、図２乃至図１４を参照して、本発明の実施例１のレーザアブレーション方法を説明する。
図２参照  
図２は、本発明の実施例１のレーザアブレーション装置の概念的構成図であり、ビューポート１２を備えたチャンバー１１、チャンバー１１内に収容されたＹｂＢａＣｕＯ等のターゲット１３、ターゲット１３に対向配置されたＭｇＯ等の成長基板１４、ターゲット１３にパルス状のレーザ光１５を照射するレーザ１６、発生したプルーム１７をビューポート１２を介して撮像するエリアイメージセンサ１８、発生したプルーム１７の波長成分の内の特定の波長の成分を取り出すフィルタ１９、エリアイメージセンサ１８からの出力を表示するビデオモニタ２０、エリアイメージセンサ１８からの出力をリアルタイムで処理するリアルタイム画像処理装置２１、リアルタイム画像処理装置２１からの出力データを平均化処理する画像数値化処理装置２２、画像数値化処理装置２２の出力によってレーザ１６の出力をフィードバック制御するとともに照射タイミングをエリアイメージセンサ１８の走査周期に対して同期制御するレーザ発振制御装置２３から基本構成が構成される。
【００４２】
この場合のレーザ１６は、例えば、エシマレーザを用い、４００ｍＪのレーザエネルギーで１／５秒周期でパルス発振させ、図示しないレーザ光導入部から直径が例えば３０ｍｍのターゲット１３上を５秒／１走査の走査速度で一方向へ走査する。
なお、この場合、ターゲット１３の消耗を防ぐとともに、ターゲット１３の中心部が局所的に加熱されるのを防ぎ、且つ、より広い面積に均一に薄膜成をするために走査速度を正弦波状とするとともに、ターゲット１３を回転させながら走査する。
【００４３】
また、フィルタ１９としては、加熱に伴う可視・赤外光或いはビューポート１２から入射する可視光の影響を避けるとともに、プルーム１７の発生波長成分のうちで優勢であり且つ結晶化に影響を及ぼす分子の持つエネルギーに対応する６００ｎｍ以下の波長を選択的に透過するフィルタを用いる。
【００４４】
また、エリアイメージセンサ１８としては、例えば、２５６×２５６画素で走査周期１／３０秒のインターレース走査方式のＣＣＤカメラを用いる。
このインターレース走査方式においては、奇数行と偶数行を交互に走査するのに対してレーザアブレーションによるプルーム１７は１／１０００秒（＝１ｍｓ）程度の高速現象であるため、1 回のプルーム１７に関しては奇数行か偶数行かどちらか一方にしか捕捉できない。
【００４５】
したがって、複数回のプルーム１７を連続して測定する場合には、レーザ１６の発振周期とインターレース走査の周期が例えば同じ１／３０秒なら、奇数行または偶数行に各走査周期毎に測定されることになり、また、レーザ１６の発振周期が１／６０秒なら奇数行と偶数行で毎回測定されることになる。
【００４６】
即ち、インターレース走査の半周期の整数倍の周期でプルームが発生すれば、その整数倍周期毎に奇数行か偶数行でプルームが測定されることになるので、この事情を図３乃至図５を参照して説明する。
【００４７】
図３参照  
図３は、エリアイメージセンサ１８の画素構成と、インターレース走査周期の説明図であり、エリアイメージセンサのサイズとしては２５６画素×２５６行であり、インターレースの走査周期が１／３０秒の場合を示しており、１／６０秒毎に奇数行２４及び偶数行２５を交互に走査することになる。
【００４８】
図４参照  
図４は、レーザ照射周期とインターレース走査周期の関係の説明図であり、上段図はレーザ照射周期が１／５秒で、インターレース走査周期（１／３０秒）の半周期の１２倍（インターレース走査周期の６倍）の例を示しており、下段図はレーザ照射周期がインターレース走査周期（１／３０秒）の半周期の７．２５倍の例を示している。
【００４９】
図に示すように、上段図の場合には、レーザ照射周期がインターレース走査周期の半周期の１２倍、即ち、整数倍であるので、発生したプルーム１７が常に一方の行、ここでは奇数行２４で測定されることなる。
一方、レーザ照射周期がインターレース走査周期の半周期の整数倍でない場合には、下段図に示すように、時には奇数行２４、時には偶数行２５、場合によってはその中間で計測される場合があり、正確なデータ処理が困難になる。
【００５０】
図５参照  
図５は、レーザ照射周期とインターレース走査周期のタイミングの関係の説明図であり、上段図はレーザ１６からの同期信号を用いてレーザ照射周期とインターレース走査周期のタイミングを同期させた例を示しており、下段図はレーザ照射周期とインターレース走査周期のタイミングが同期しない例を示している。
【００５１】
また、この場合、エリアイメージセンサ１８のインターレース走査の方向と、プルーム１７の高さ方向、即ち、長さ方向を平行にして、即ち、エリアイメージセンサ１８を９０°寝かせてデータ取得を行うので、この事情を図６を参照して説明する。
【００５２】
図６参照  
図６は、本発明の実施例１における走査方向とプルームの長さ方向の説明図であり、上段図は走査方向とプルームの長さ方向とを平行にした場合の説明図であり、下段図は走査方向とプルームの長さ方向とを垂直にした場合の説明図である。
【００５３】
上段図に示すように、走査方向とプルームの長さ方向とを平行にした場合には、プルームの長さ方向の精度がエリアイメージセンサ１８の１画素単位になる。
一方、下段図に示すように、走査方向とプルームの長さ方向とを平行にした場合には、データ取得が奇数行２４か或いは偶数行２５のいずれか一方であるので、プルームの長さ方向の精度はエリアイメージセンサ１８の２画素単位になる。
【００５４】
したがって、走査方向とプルームの長さ方向とを平行にすることによって、取得したデータのプルーム１７の長さ方向の精度を高めることができる。
例えば、２５６画素×２５６行の画素構成のエリアイメージセンサ１８を用いて２００画素で２６ｍｍ、１画素当たり０．１５ｍｍとなるように設定すると、０．１５ｍｍの精度でプルーム１７の長さを測定することができる。
【００５５】
図７参照  
図７は、このようにして撮影したプルームの模写図であり、上述のようにエリアイメージセンサ１８を９０°寝かせて撮影しているので、図において右方向に伸びるプルーム１７が観測された。
図において、プルーム１７内の縞模様は、白い部分が有効データを示す例えば奇数行２４であり、黒い部分がバックグラウンドを表す偶数行２５である。
【００５６】
この場合、現在のエキシマレーザの技術では、個々のレーザパルスエネルギーは１０％程度ばらつくため、平均的なプルームサイズを評価することが重要になり、そのためには、一度の成膜工程において、複数回のプルームを連続して測定することが必要であり、ここでは、例えば、２１回分のプルームを連続して測定する。
上述のように１周期１／３０秒のインターレース走査に対しプルーム１７を１／５秒周期で発生させ、走査を１２８回行うと、２１回分のプルーム１７を連続的に撮影したことになる。
【００５７】
例えば、イットリウム系高温超電導体では４５分間で２０００Åの成膜を行っており、１プルーム当たり０．１５Åの堆積となる。
高温超電導体の結晶サイズはＣ軸長が１１．８Å程度であるのに対し、２１個のプルームによる成膜厚さは３．１Å程度であるので、この平均値が十分に精度が良いということは安定した成長と言え、プルーム１７の評価としては十分であることがわかる。
なお、各４５分間の成膜期間においては、プルーム１７の大きさは殆ど変化しないので、この２１回のプルームの測定は、成膜初期の４〜５秒間、あるいは、成膜前のならしレーザ照射時に行えば良い。
【００５８】
次に、図８を参照して参照して、レーザ照射走査方向とプルームの測定方向の関係を説明する。
図８参照  
図８は、本発明の実施例１におけるレーザ照射走査方向とプルームの測定方向の関係の説明図であり、上述のように、ターゲット１３の消耗を防ぐとともに、より広い面積に均一に薄膜の成膜をすることを目的に照射するレーザ１６をターゲット１３上で一方向に走査しているので、プルーム１７の発生位置が走査に伴って移動することになる。
【００５９】
そこで、図８に示すように、走査スキャン方向と平行方向から測定することで、連続測定を行った場合にも、ほぼ同じ位置でプルーム１７を測定することができるので、測定誤差を減少することができる。
【００６０】
次に、図９を参照して参照して、取得したデータの選択方法を説明する。
図９参照  
図９は、取得したデータの選択方法の説明図であり、エリアイメージセンサ１８に取り込んだ２５６画素×２５６行のデータのうちのプルーム１７の中心付のある範囲の複数行のデータを平均化する。
【００６１】
即ち、プルーム１７の長さを効果的に評価するためには、必ずしも２５６行のデータは必要ではなく、データ処理速度を高めるためには評価に十分な必要最小限の行数の平均化が有効になる。
【００６２】
本発明の実施例１においては、測定されるプルーム１７のエリアイメージセンサ１８上の位置が固定されているため、固定した特定の複数行を有効データに指定することができ、ここでは２５６行のうち１０９行から１３５行のうち有効な奇数行または偶数行の１３行分のデータを平均化処理してプルーム１７の長さを評価する。
【００６３】
図１０参照  
図１０は、取得したデータの一例であり、各画素における光強度を最大光強度が２５５となり、最小光強度が０となるように８ビットで表しており、それぞれ、２１個のプルームについての平均値で示している。
図に示すように、この場合には、奇数行２４に有効データ、偶数行２５にバックグラウンドに相当する不要なデータが存在し、この１３行分の奇数行２４のデータを平均化したものを、最下欄に示している。
【００６４】
次に、図１１を参照して、プルーム長さの決定方法を説明する。
図１１参照  
図１１は、本発明の実施例１におけるプルーム長さの決定方法の説明図であり、ここでは、最大光強度２５５の約６０％の強度１５０をカットオフ画素としてプルームの長さを定義する。
例えば、上述のように、２００画素で２６ｍｍ、１画素当たり０．１５ｍｍとなるようにエリアイメージセンサ１８を設置してあるので、カットオフ画素が２０２画素であれば、プルーム長さを２６．３ｍｍと評価することができる。
【００６５】
即ち、プルーム１７の大きさや形状は、レーザ照射条件により異なるとともに、プルームに本来明確な境界が存在するわけではないので定義する必要があり、絶対光強度で評価することもできるが、測定素子の経年変化や、ビューポート１２の汚染等で影響を受けやすいため、上述のように最大光強度の特定の減衰率のカットオフをもってプルーム１７の大きさとして評価する。
【００６６】
図１２参照  
図１２は、プルームの長さの照射レーザエネルギー依存性の説明図であり、照射レーザエネルギーが増大するとともに、プルーム１７の長さも増大するので、光強度の絶対値ではなく、最大光強度の特定の減衰率のカットオフをもってプルーム１７の大きさとして評価することが重要になる。
なお、図１２においては、上述のように最大光強度の６０％の位置をプルームの長さと定義して示している。
【００６７】
この様に評価したプルーム１７の大きさの情報をレーザ発振制御装置２３にフィードバックして、発生するプルーム１７の大きさを安定化するように制御して成膜を行う。
なお、各４５分間の成膜期間においては、プルーム１７の大きさは殆ど変化しないので上述の成膜初期の４〜５秒間、あるいは、成膜前のならしレーザ照射時にデータ取得を行って、一端、レーザ照射条件を設定すると、一回の成膜工程ではあとはデータ取得及び設定変更を行う必要はない。
【００６８】
即ち、レーザ発振制御装置２３においては、従来のレーザパワーの安定化のためのフィードバック制御に加えて、測定したプルームのサイズ情報を用いたフィードバック制御を併せて２重にフィードバック制御するものである。
【００６９】
このようにフィードバック制御することによって、レーザガスを入れ替えた直後の不安定領域や、ターゲットの交換間の際でも、プルームの大きさを安定域に制御することができるので、この事情を図１３及び図１４を参照して説明する。
【００７０】
図１３参照  
図１３は、プルームの長さの経時変化の説明図であり、上述のように照射レーザ出力はレーザ発振制御装置２３によって一定になるように制御されているが、実際にターゲット１３上に観察されるプルーム１７の大きさは、レーザガスの経時変化で変わっていることがわかった。
【００７１】
このプルーム１７の長さのレーザガスの経時変化による変化は、照射レーザ出力の設定値を４００ｍＪとした場合、照射レーザパワーをその１２．５％以上に相当する５０ｍＪ以上変化させた場合に相当し、成膜条件や接合作製条件の再現性を妨げることになる。
【００７２】
したがって、上述の測定・評価したプルーム１７の長さに基づいて、設定したプルーム長さが得られるようにレーザ発振制御装置２３によってフィードバック制御することによって、レーザガスの経時変化によらず安定した成膜が可能になる。
【００７３】
図１４参照  
図１４は、レーザガス交換時期及びターゲット交換時期の説明図であり、設定した長さのプルームを発生させるのに必要な照射レーザ出力の変化からガスの劣化を定量的に評価して、設定した長さのプルームを発生させるのに必要な照射レーザ出力が所定の許容範囲を逸脱した場合にレーザガスを交換する。
【００７４】
また、ターゲット１３の消耗に伴って設定した長さのプルームを発生させるのに必要な照射レーザ出力は徐々に増加するので、設定した長さのプルームを発生させるのに必要な照射レーザ出力が所定の許容範囲を逸脱した場合にターゲット１３を交換する。
【００７５】
例えば、ＹＢＣＯを成膜する場合、レーザ照射を続けるとターゲットの表面にＹＢＣＯの構成元素であるＹがより融点の高い酸化イットリウムの形で析出し、設定した長さのプルームを発生させるのに必要な照射レーザ出力は徐々に増加することになり、所定の許容範囲を越えた場合には、ＹＢＣＯの組成比がターゲットの組成比と異なるとともに、表面改質接合がレーザ光により破壊されるので所期の接合特性が得られなくなる。
【００７６】
ここでは、図に示すように、照射レーザ出力の許容範囲を３８０〜４２０ｍＪとした場合を示しており、３８０ｍＪ未満の場合にはレーザガス交換直後にレーザ発振が安定化していないことを意味する。
また、４２０ｍＪを越えた場合には、所期の特性の超電導特性が得られなくなる。
【実施例２】
【００７７】
次に、図１５を参照して、本発明の実施例２のレーザアブレーション方法を説明するが、プルームの長さの決定方法が異なるだけで、他の構成は上記の実施例１と全く同様であるのでプルームの長さの決定方法のみを説明する。
【００７８】
図１５参照  
図１５は、本発明の実施例２のレーザアブレーション方法におけるプルームの長さの決定方法の説明図であり、測定した光強度データにおいて、特定の位置の画素の光強度をもってプルームの大きさを定義する。
ここでは、一例として、２００番目の画素を特定画素と定義し、２００番目の画素における光強度でプルームの大きさを決定する。
【００７９】
この実施例２においては、光強度で評価することになり、測定精度が画素の分解能ではなく、光強度の分解能となるため、より高い分解能の測定が可能になる。
【実施例３】
【００８０】
次に、図１６及び図１７を参照して、本発明の実施例３のレーザアブレーション方法を説明する。
図１６参照  
図１６は、本発明の実施例３のレーザアブレーション装置の概念的構成図であり、上記の実施例１のレーザアブレーション装置と同じであるが、この実施例においてはフィルタを用いずエリアイメージセンサ１８で取得したＲ，Ｇ，Ｂ画像を用いてプルームの大きさ形状を評価するものである。
【００８１】
即ち、本発明の実施例３のレーザアブレーション装置は、ビューポート１２を備えたチャンバー１１、チャンバー１１内に収容されたＹｂＢａＣｕＯ等のターゲット１３、ターゲット１３に対向配置されたＭｇＯ等の成長基板１４、ターゲット１３にパルス状のレーザ光１５を照射するレーザ１６、発生したプルーム１７をビューポート１２を介して撮像するエリアイメージセンサ１８、エリアイメージセンサ１８からの出力を表示するビデオモニタ２０、エリアイメージセンサ１８からの出力をリアルタイムで処理するリアルタイム画像処理装置２１、リアルタイム画像処理装置２１からの出力データを平均化処理する画像数値化処理装置２２、画像数値化処理装置２２の出力によってレーザ１６の出力をフィードバック制御するとともに照射タイミングをエリアイメージセンサ１８の走査周期に対して同期制御するレーザ発振制御装置２３から基本構成が構成される。
【００８２】
図１７参照  
図１７は、プルームの光強度分布の模写図であり、左図は赤（Ｒ）成分、中図は緑（Ｇ）成分、右図は青（Ｂ）成分について夫々示しており、光強度分布を等高線状に示している。
図の比較から分かるように、ターゲット１３がＹｂＢａＣｕＯの場合、Ｙｂに起因する緑（Ｇ）が大きく観察されている。
【００８３】
この図から明らかなように、ターゲット材料によってプルームの持つ波長成分は異なるため、プルームの波長分布によって、プルーム先端の組成分布も評価できるので、組成分布も含めたより高品質な結晶成長が可能になる。
【００８４】
また、プルーム１６内の元素の分布を把握することにより、見かけ上のプルームサイズが同じ場合でも、ターゲット１３の劣化等のより詳細な情報を得ることが可能となり、取得した波長毎のデータを基にターゲット１３の交換時期を定量的に決定すれことができる。
【００８５】
例えば、ターゲット１３がＹＢａＣｕＯの場合、ターゲット１３の消耗に伴って表面にＹが融点の高い酸化イットリウムの形で析出していくので、それに伴ってプルーム中にＹに起因する緑の波長成分が多くなり、波長成分の相対的な変化を評価することによって、ターゲットの交換時期を的確に判断することができる。
【実施例４】
【００８６】
次に、図１８及び図１９を参照して、本発明の実施例４のレーザアブレーション方法を説明する。
図１８参照  
図１８は、本発明の実施例４のレーザアブレーション装置の概念的構成図であり、上記の実施例１のレーザアブレーション装置と基本構成と同じであるが、加熱装置を付け加えたものである。
【００８７】
即ち、本発明の実施例４のレーザアブレーション装置は、ビューポート１２を備えたチャンバー１１、チャンバー１１内に収容されたＹｂＢａＣｕＯ等のターゲット１３、ターゲット１３に対向配置されたＭｇＯ等の成長基板１４、ターゲット１３にパルス状のレーザ光１５を照射するレーザ１６、ターゲット１３を加熱する加熱装置２６、発生したプルーム１７をビューポート１２を介して撮像するエリアイメージセンサ１８、発生したプルーム１７の波長成分の内の特定の波長の成分を取り出すフィルタ１９、エリアイメージセンサ１８からの出力を表示するビデオモニタ２０、エリアイメージセンサ１８からの出力をリアルタイムで処理するリアルタイム画像処理装置２１、リアルタイム画像処理装置２１からの出力データを平均化処理する画像数値化処理装置２２、画像数値化処理装置２２の出力によってレーザ１６の出力をフィードバック制御するとともに照射タイミングをエリアイメージセンサ１８の走査周期に対して同期制御するレーザ発振制御装置２３から基本構成が構成される。
【００８８】
この場合の加熱装置２６としては、ターゲット１３の表面温度が重要になるので、ランプアニール装置を用い、ターゲット１３の表面を例えば、２００℃になるように予め輻射加熱する。
【００８９】
図１９参照  
図１９は、プルームの長さの基板加熱依存性の説明図であり、図において破線で示すように成長基板１４を加熱しない場合、レーザ照射が続くとターゲット温度が徐々に上昇しプルーム１７の長さが長くなる。
例えば、レーザ光１５のパワーを４００ｍＪにすると、２００℃まで昇温し、レーザパワー換算で５０ｍＪ以上の影響があることがわかった。
一方、図において実線で示すように、ターゲットを輻射加熱により２００℃程度まで予め昇温してレーザ照射を行った場合には、プルーム１７の長さは安定している。
【００９０】
即ち、レーザ照射時には局所的にターゲット１３の表面温度が上昇し、特に、レーザ照射をターゲット１３の中心から外周に向けてスキャンしながらターゲットを回転した場合、中心に行くほど温度が上がってしまい、その結果中心付にレーザが当たる場合にはプルーム１７が大きく、レーザスポットが外に行くほどプルーム１７は小さくなる。
【００９１】
しかし、従来のようにターゲット１３を冷却したのでは温度分布が生じ、かえってプルーム１７の大きさの変化やばらつきを大きくするが、本発明の実施例４のように逆にターゲット１３を予め加熱することでレーザ照射で生じる温度分布を無視することができる。  これらの知見はすべて、今回提案しているプルームの光強度数値化によってもたらされた。
【００９２】
したがって、加熱装置２６に、プルームの大きさの評価結果をフィードバックさせて、長時間にわたる結晶成長でのターゲット１３の温度変化を低減することによって、プルーム１７を安定化することができる。
【００９３】
また、ターゲット１３の消耗等によってわずかにプルーム１７の大きさが変化した場合等にも、ターゲット１３の加熱によってプルーム１７の大きさを微調整することができ、薄膜作製条件のより高度な制御に有効である。
【実施例５】
【００９４】
次に、図２０を参照して、本発明の実施例５のレーザアブレーション方法を説明するが、プルームの計測方法が異なるだけで、他の構成は上記の実施例１と全く同様であるのでレーザ照射走査方向とプルームの測定方向の関係のみを説明する。
図２０参照  
図２０は、本発明の実施例５におけるレーザ照射走査方向とプルームの測定方向の関係の説明図であり、上述のように、ターゲット１３の消耗を防ぐとともに、より広い面積に均一に薄膜を成膜することを目的に照射するレーザ１６をターゲット１３上で一方向に走査しているが、図８のような位置にエリアイメージセンサ１８を設置することが困難な場合、レーザ照射走査とエリアイメージセンサ１８の撮影中心とをエリアイメージセンサ１８の首振り運動により同期させる。
【００９５】
その結果、連続測定を行った場合にも、ほぼ同じ位置でプルーム１７を測定することができるので、測定誤差を減少することができる。
【実施例６】
【００９６】
次に、図２１を参照して、本発明の実施例６のレーザアブレーション方法を説明するが、プルームの計測方法が異なるだけで、他の構成は上記の実施例１と全く同様であるので、レーザ照射走査方向とプルームの測定方向の関係のみを説明する。
図２１参照  
図２１は、本発明の実施例６におけるレーザ照射走査方向とプルームの測定方向の関係の説明図であり、実施例１或いは実施例５のように測定することが困難な装置構成の場合、エリアイメージセンサ１８の光軸がレーザ走査方向に垂直になるようにエリアイメージセンサ１８を固定する。
【００９７】
但し、連続測定した場合には、図の下側に示すようにプルーム１７位置がレーザの走査方向に沿って移動することになるので、この様な装置構成においては、成膜する前にレーザを走査しない状態でプルーム１７の連続測定を行い、レーザ照射条件を決定したのちに成膜を開始すれば良い。
【実施例７】
【００９８】
次に、図２２を参照して、本発明の実施例７のレーザアブレーション方法を説明するが、取得したデータの選択方法が異なるだけで、他の構成は上記の実施例１と全く同様であるので、取得したデータの選択方法のみを説明する。
図２２参照  
図２２は、本発明の実施例７における取得したデータの選択方法の説明図であり、エリアイメージセンサ１８に取り込んだ２５６画素×２５６行のデータのうち、最光強度の行を中心に選別し、平均化処理を行う。
【００９９】
この様な構成により、プルーム１７の左右への振れをデータ上で追跡することになるので、プルーム１７の長さをより正確に評価することができる。
なお、この場合も平均化のために選択する有効データが存在する行数は任意であり、例えば、実施例１と同様に１３本とする。
【実施例８】
【０１００】
次に、図２３を参照して、本発明の実施例８のレーザアブレーション方法を説明するが、プルームを２方向から観察するとともに、その結果に基づいて成長基板の位置をフィードバック制御する以外は、上記の実施例１と全く同様である。
【０１０１】
図２３参照  
図２３は、本発明の実施例８のレーザアブレーション装置の概念的構成図であり、ビューポート１２，３２を備えたチャンバー１１、チャンバー１１内に収容されたＹｂＢａＣｕＯ等のターゲット１３、ターゲット１３に対向配置されたＭｇＯ等の成長基板１４、ターゲット１３にパルス状のレーザ光１５を照射するレーザ１６、発生したプルーム１７をビューポート１２，３２を介して撮像するエリアイメージセンサ１８，３８、発生したプルーム１７の波長成分の内の特定の波長の成分を取り出すフィルタ１９，３９、エリアイメージセンサ１８からの出力を表示するビデオモニタ２０、エリアイメージセンサ１８からの出力をリアルタイムで処理するリアルタイム画像処理装置２１、リアルタイム画像処理装置２１からの出力データを平均化処理する画像数値化処理装置２２、画像数値化処理装置２２の出力によってレーザ１６の出力をフィードバック制御するとともに照射タイミングをエリアイメージセンサ１８の走査周期に対して同期制御するレーザ発振制御装置２３、画像数値化処理装置２２の出力によって成長基板１４の位置を制御する基板位置制御機構２７から構成される。
【０１０２】
この場合のフィルタ３９は、フィルタ１９と同じものを用い、また、エリアイメージセンサ３８はエリアイメージセンサ１８と同じものを用い、測定方向等に関しては実施例１と全く同様である。
但し、エリアイメージセンサ３８による測定においては、上記の実施例５と同様に首振りで同期するようにして測定する。
【０１０３】
また、基板位置制御機構２７は、成長基板１４を載置するステージに左右上下方向の移動機構を設けたもので、発生するプルーム１７の大きさ及び傾きに応じて成長基板１４の位置を左右に移動させるとともに、成長基板１４とターゲット１３との間隔を調整するものである。
【０１０４】
即ち、ターゲット１３に照射するレーザ光１５のスポット形状は必ずしも円形ではなく、この実施例において実際に使用しているスポット形状は方形であるため、発生するプルーム１７は観察する方向によって異なった形状を持つため、一方向からの測定だけでは正確な形状の把握が困難である。
【０１０５】
また、ターゲット１３の消耗によってもプルーム１７が傾くことがある。
例えば、４００ｍＪ、５Ｈｚで１０００分間のレーザ照射を行った場合、ターゲット１３の消耗厚さは０．３ｍｍ程度であり、その分だけプルーム１７の先端位置は相対的に低下するので、縦方向の制御も重要になる。
【０１０６】
そこで、この実施例８のように、ほぼ直交する２方向からプルーム１７を測定することにより、立体的にプルーム形状を把握できる。
そして、取得したプルームの方向情報を、成長基板１４の基板位置にフィードバックさせることによって、長時間の薄膜成長にも安定した成膜条件を確保することができる。
【０１０７】
以上、本発明の各実施例を説明してきたが、本発明は各実施例に記載した条件・構成に限られるものではなく、各種の変更が可能であり、例えば、各実施例に記載したターゲット材料、成長基板材料、使用したレーザは単なる一例であり、各種の材料に適用されることはいうまでもなく、また、レーザパワーや基板加熱温度等も使用するターゲット材料や成膜装置の全体構成に応じて適宜変更されるものである。
【０１０８】
また、上記の各実施例においては、エリアイメージセンサとしてＣＣＤカメラを用いているが、ＣＣＤカメラに限られるものではなく、ＣＭＯＳ型カメラ等の他のエリアイメージセンサを用いても良いものである。
【０１０９】
また、上記の各実施例においては、エリアイメージセンサの走査方式をインターレース走査方式としているが、インターレース走査方式に限られるものではなく、全画素走査方式（プログレッシブスキャン方式）のエリアイメージセンサを用いても良いものであり、その場合には、レーザ照射周期をエリアイメージセンサの走査周期の整数倍にすれば良い。
【０１１０】
さらには、１／１０００秒間の現象であるプルームの発生を確実に捉えることもできる超高速度カメラを用いても良いものであり、その場合には、レーザ照射周期と走査周期との同期は問題にしなくても良い。
【０１１１】
また、上記の実施例４においては、加熱手段として輻射加熱装置を用いているが、ターゲット１３を載置するステージ（図示は省略）の内部にヒータを組み込んでターゲット１３の裏面から加熱しても良いものであり、特に、この場合には、ヒータの加熱能力を周辺部に向かうに連れて大きくなるように設定することによって、レーザ照射に伴う局所加熱の影響を相殺することができる。
【０１１２】
また、上記の実施例５においては、レーザの走査をエリアイメージセンサ１８の動きを首振り運動によって同期させているが、ビューポート１２が広い場合には、Ｘ−Ｙステージを用いてエリアイメージセンサ１８をレーザの走査方向に並進運動させても良いものである。
【０１１３】
また、上記の実施例８においては、２方向からプルームを測定しているが、２方向に限られるものではなく、３方向以上の他方向から測定しても良いものである。
【０１１４】
また、上記の実施例４及び実施例８においては、その特徴点を明らかにするために、実施例１との相違を中心にして説明しているが、実施例２，３，５，６，７に記載した特徴的構成を単独で或いは組み合わせて採用しても良いものである。
【０１１５】
例えば、上記の実施例８においては、上記の実施例６と同様にレーザ光１５の走査を呈した状態で２方向からプルーム１７を測定しても良いものである。
【０１１６】
また、上記の各実施例においては、酸化物高温超電導体の成膜方法として説明しているが、成膜対象は酸化物高温超電導体に限られるものではなく、強誘電体、高誘電体、強磁性体等の他の材料の成膜工程にも適用されるものである。
【０１１７】
ここで再び図１を参照して、本発明の詳細な特徴を改めて説明する。
再び、図１参照  
（付記１）  チャンバー１内のターゲット２にパルスレーザ光４を照射することでターゲット材料を瞬間的に蒸発させ、相対する基板３上に蒸発材料の薄膜を成長させる際に、前記ターゲット２にレーザ光４を照射した時に発生するプルーム５の大きさおよび形状を、光強度のデジタル情報としてマトリックス状に取得することを特徴とするプルームの測定方法。
（付記２）  上記プルーム５が発する光が含有する光周波数成分のうち、特定の光の強度を選択して測定することを特徴とする付記１記載のプルームの測定方法。
（付記３）  上記プルーム５を、複数の方向からプルーム５を測定することを特徴とする付記１または２に記載のプルームの測定方法。
（付記４）  上記光強度のデータ取得に際して、光強度測定のタイミングをレーザ照射とタイミングを合わせるための同期を行ってデータ取得をすることを特徴とする付記１乃至３のいずれか１に記載のプルームの測定方法。
（付記５）  上記光強度のデータ取得にに際して、インターレース走査方式のエリアイメージセンサを用い、上記レーザ光４の照射周期を前記インターレース走査の半周期の整数倍とすることを特徴とする付記４記載のプルームの測定方法。
（付記６）  上記光強度のデータ取得に際して、全画素走査方式のエリアイメージセンサを用い、上記レーザ光４の照射周期を前記全画素走査の１周期の整数倍とすることを特徴とする付記４記載のプルームの測定方法。
（付記７）  上記光強度のデータ取得に際して、上記エリアイメージセンサの走査方向を、プルーム５の長さ方向を平行にすることを特徴とする付記５または６に記載のプルームの測定方法。
（付記８）  光強度のデータ取得に際して、上記レーザ光４のターゲット２上でのスキャン方向と平行方向から光強度のデータを取得することを特徴とする付記１乃至７のいずれか１に記載のプルームの測定方法。
（付記９）  光強度のデータ取得に際して、上記レーザ光４のスキャンを止め、特定位置にレーザ照射を固定して光強度のデータを取得をすることを特徴とする付記１乃至７のいずれか１に記載のプルームの測定方法。
（付記１０）  光強度のデータ取得に際して、上記レーザ光４のスキャンに同期させて光強度測定機器の方向制御を行い、相対的にプルーム５位置を固定した状態でデータ取得を行うことを特徴とする付記１乃至７のいずれか１に記載のプルームの測定方法。
（付記１１）  付記１乃至１０のいずれか１に記載のプルームの測定方法によって取得したプルーム５情報のうち、プルーム５の長さ方向の複数行のマトリックスデータを平均化することでプルーム５の大きさを評価することを特徴とするプルームの評価方法。
（付記１２）  上記プルーム５の長さ方向の複数行のマトリックスデータを平均化する際に、固定した複数行の光強度情報を用いることを特徴とする付記１１記載のプルームの評価方法。
（付記１３）  上記プルーム５の長さ方向の複数行のマトリックスデータを平均化する際に、最大光強度を中心とした複数行の光強度情報を用いることを特徴とする付記１１記載のプルームの評価方法。
（付記１４）  付記１乃至１０のいずれか１に記載のプルームの測定方法によって取得した光強度データから、最大光強度に対して特定の光強度への減衰点をもってプルーム５の大きさを決定することを特徴とするプルームの評価方法。
（付記１５）  付記１乃至１０のいずれか１に記載のプルームの測定方法によって取得した光強度データから、前記プルーム５における長さ方向の特定の位置の光強度をもってプルーム５の大きさおよび形状を評価することを特徴とするプルームの評価方法。
（付記１６）  付記１乃至１０のいずれか１に記載のプルームの測定方法によって取得した光強度データから、特定の周波数の光強度を特定してプルーム５の大きさおよび形状を評価する評価方法。
（付記１７）  付記１乃至１０のいずれか１に記載のプルームの測定方法によって取得した光強度データから、上記プルーム５が発する光が含有する光周波数成分と光強度の分布によって前記プルーム５の大きさおよび形状を評価することを特徴とするプルームの評価方法。
（付記１８）  上記光強度のデータ取得に際して、複数回のプルーム５を連続して測定することを特徴とする付記１１乃至１７のいずれか１に記載のプルームの評価方法。
（付記１９）  付記１乃至１０のいずれか１に記載のプルームの測定方法によって取得した情報から評価したプルーム５の大きさの情報を、上記レーザ光４の出力にフィードバックさせてプルーム５を安定化することを特徴とするレーザアブレーション方法。（４）  （付記２０）  付記１乃至１０のいずれか１に記載のプルームの測定方法によって取得した情報から評価したプルーム５の大きさの情報を、ターゲット温度制御装置にフィードバックさせてプルーム５を安定化することを特徴とするレーザアブレーション方法。
（付記２１）  付記３記載のプルームの測定方法によって取得した情報から評価したプルーム５の方向情報を、基板固定手段の位置制御にフィードバックさせることを特徴とするレーザアブレーション方法。
（付記２２）  付記１乃至１０のいずれか１に記載のプルームの測定方法によって取得した情報から評価したプルーム５の大きさ及び形状の情報、或いは、周波数成分の情報の少なくとも一方の情報を用いてターゲット２交換の要不要を判断し、ターゲット２交換を行うことを特徴とするレーザアブレーション方法。
（付記２３）  付記１乃至１０のいずれか１に記載のプルームの測定方法によって取得した情報から評価したプルーム５の大きさ及び形状の情報、或いは、周波数成分の情報の少なくとも一方の情報を用いてレーザガス交換の要不要を判断し、レーザガス交換を行うことを特徴とするレーザアブレーション方法。
（付記２４）  チャンバー１内のターゲット２にパルスレーザ光を照射することでターゲット材料を瞬間的に蒸発させ、相対する基板３上に蒸発材料の薄膜を成長させるレーザアブレーション装置において、前記ターゲット２にレーザ光４を照射した時に発生するプルーム５の大きさおよび形状を、光強度のデジタル情報としてマトリックス状に取得する光学系６を設けるとともに、前記ターゲット２を輻射加熱する加熱機構８を備えたことを特徴とするレーザアブレーション装置。
（付記２５）  上記光学系６で取得した情報から評価したプルーム５の大きさの情報によって上記ターゲット２の温度をフィードバック制御するターゲット温度制御装置を設けたことを特徴とする付記２４記載のレーザアブレーション方法。
（付記２６）  チャンバー１内のターゲット２にパルスレーザ光を照射することでターゲット材料を瞬間的に蒸発させ、相対する基板３上に蒸発材料の薄膜を成長させるレーザアブレーション装置において、前記ターゲット２にレーザ光４を照射した時に発生するプルーム５の大きさおよび形状を、光強度のデジタル情報としてマトリックス状に取得する光学系６を設けるとともに、前記光学系６で取得した情報から評価したプルーム５の情報から評価したプルーム５の方向情報によって基板固定手段の位置をフィードバック制御する基板３位置制御手段を設けたことを特徴とするレーザアブレーション装置。
【産業上の利用可能性】
【０１１８】
本発明の活用例としては、高温超電導デバイスの製造工程が典型的なものであるが、高温超電導デバイスの製造工程に限られるものではなく、各種のレーザアブレーション法による成膜工程に適用されるものである。
【図面の簡単な説明】
【０１１９】
【図１】本発明の原理的構成の説明図である。
【図２】本発明の実施例１のレーザアブレーション装置の概念的構成図である。
【図３】エリアイメージセンサの画素構成とインターレース走査周期の説明図である。
【図４】レーザ照射周期とインターレース走査周期の関係の説明図である。
【図５】レーザ照射周期とインターレース走査周期のタイミングの関係の説明図である。
【図６】本発明の実施例１における走査方向とプルームの長さ方向の説明図である。
【図７】撮影したプルームの模写図である。
【図８】本発明の実施例１におけるレーザ照射走査方向とプルームの測定方向の関係の説明図である。
【図９】取得したデータの選択方法の説明図である。
【図１０】取得したデータの一例である。
【図１１】本発明の実施例１におけるプルーム長さの決定方法の説明図である。
【図１２】プルームの長さの照射レーザエネルギー依存性の説明図である。
【図１３】プルームの長さの経時変化の説明図である。
【図１４】レーザガス交換時期及びターゲット交換時期の説明図である。
【図１５】本発明の実施例２のレーザアブレーション方法におけるプルームの長さの決定方法の説明図である。
【図１６】本発明の実施例３のレーザアブレーション装置の概念的構成図である。
【図１７】プルームの光強度分布の模写図である。
【図１８】本発明の実施例４のレーザアブレーション装置の概念的構成図である。
【図１９】プルームの長さの基板加熱依存性の説明図である。
【図２０】本発明の実施例５におけるレーザ照射走査方向とプルームの測定方向の関係の説明図である。
【図２１】本発明の実施例６におけるレーザ照射走査方向とプルームの測定方向の関係の説明図である。
【図２２】本発明の実施例７における取得したデータの選択方法の説明図である。
【図２３】本発明の実施例８のレーザアブレーション装置の概念的構成図である。
【符号の説明】
【０１２０】
１  チャンバー
２  ターゲット
３  基板
４  レーザ光
５  プルーム
６  光学系
７  ビューポート
８  加熱機構
１１  チャンバー
１２  ビューポート
１３  ターゲット
１４  成長基板
１５  レーザ光
１６  レーザ
１７  プルーム
１８  エリアイメージセンサ
１９  フィルタ
２０  ビデオモニタ
２１  リアルタイム画像処理装置
２２  画像数値化処理装置
２３  レーザ発振制御装置
２４  奇数行
２５  偶数行
２６  加熱装置
２７  基板位置制御機構
３２  ビューポート
３８  エリアイメージセンサ
３９  フィルタ
【図１】
2006117986.tif 000003
【図２】
2006117986.tif 000004
【図３】
2006117986.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2006117986.tif 000009
【図８】
2006117986.tif 000010
【図９】
2006117986.tif 000011
【図１０】
2006117986.tif 000012
【図１１】
2006117986.tif 000013
【図１２】
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【図１３】
2006117986.tif 000015
【図１４】
2006117986.tif 000016
【図１５】
2006117986.tif 000017
【図１６】
2006117986.tif 000018
【図１７】
2006117986.tif 000019
【図１８】
2006117986.tif 000020
【図１９】
2006117986.tif 000021
【図２０】
2006117986.tif 000022
【図２１】
2006117986.tif 000023
【図２２】
2006117986.tif 000024
【図２３】
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