JP2000327483A - 成膜装置 - Google Patents
成膜装置Info
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- forming apparatus
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 成膜装置としての性能を損なうことなく、薄
膜成長表面をリアルタイムに観察／評価できる成膜装置
を提供する。 【解決手段】 被成長基板７の成膜面に紫外線を照射す
る紫外線照射装置２０と、被成長基板７から放出された
光電子を結像するレンズ鏡筒１０と、光電子の結像面で
の電子強度分布を表示する蛍光板１６と、成膜面に対し
１°〜２°の角度で電子線を照射する電子銃８と、成膜
面からの反射電子線の回折パターンを写し出す蛍光板９
とを有し、かつ、レンズ鏡筒１０先端の鏡筒を中心とす
る円周上にシャッタ付成膜用蒸発源を複数設置したこと
を特徴とする。
膜成長表面をリアルタイムに観察／評価できる成膜装置
を提供する。 【解決手段】 被成長基板７の成膜面に紫外線を照射す
る紫外線照射装置２０と、被成長基板７から放出された
光電子を結像するレンズ鏡筒１０と、光電子の結像面で
の電子強度分布を表示する蛍光板１６と、成膜面に対し
１°〜２°の角度で電子線を照射する電子銃８と、成膜
面からの反射電子線の回折パターンを写し出す蛍光板９
とを有し、かつ、レンズ鏡筒１０先端の鏡筒を中心とす
る円周上にシャッタ付成膜用蒸発源を複数設置したこと
を特徴とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電子デバイスなど
の薄膜成長技術、特に半導体やセラミック薄膜の成長表
面のその場観察及び薄膜形成装置に関する。
の薄膜成長技術、特に半導体やセラミック薄膜の成長表
面のその場観察及び薄膜形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】分子線エピタキシー（ＭＢＥ：Ｍｏｌｅ
ｃｕｌａｒ ｂｅａｍ ｅｐｉｔａｘｙ）装置は、超格
子を利用する半導体デバイスのように原子層単位で厚さ
が制御される素子の形成に広く利用されている。分子線
を発生させる分子線源は、成長させようとする物質に応
じて複数の元素を用意し、必要な分子線源を選択使用し
て所望の物質層を成長させる。
ｃｕｌａｒ ｂｅａｍ ｅｐｉｔａｘｙ）装置は、超格
子を利用する半導体デバイスのように原子層単位で厚さ
が制御される素子の形成に広く利用されている。分子線
を発生させる分子線源は、成長させようとする物質に応
じて複数の元素を用意し、必要な分子線源を選択使用し
て所望の物質層を成長させる。
【０００３】図３に従来の分子線エピタキシー装置の概
念図を示す。高真空に排気された真空チャンバー内にセ
ル２、ヒーター３、シャッター４からなる蒸発源を複数
個環状に配置し、セル２の中に収納されたＧａやＡｓ等
の金属材料をヒーター３によって加熱し、セル２から分
子線の形で飛び出させ、この分子線を真空チャンバー内
に設置され加熱ヒーター５を内包した基板ホルダー６で
加熱された被成長基板７上に衝突させ、それぞれの材料
の付着係数の違いを利用して化学量論的組成比を保って
エピタキシャル成長させるようになっている。また、Ｓ
ｉやＧｅのような単一元素から構成されるエピタキシャ
ル成長も行われている。シャッター４は蒸発源から被成
長基板７に向かう分子線を機械的に遮り、成長を中断さ
せることができるようにしたもので、各蒸発源毎に独立
して取り付けられている。
念図を示す。高真空に排気された真空チャンバー内にセ
ル２、ヒーター３、シャッター４からなる蒸発源を複数
個環状に配置し、セル２の中に収納されたＧａやＡｓ等
の金属材料をヒーター３によって加熱し、セル２から分
子線の形で飛び出させ、この分子線を真空チャンバー内
に設置され加熱ヒーター５を内包した基板ホルダー６で
加熱された被成長基板７上に衝突させ、それぞれの材料
の付着係数の違いを利用して化学量論的組成比を保って
エピタキシャル成長させるようになっている。また、Ｓ
ｉやＧｅのような単一元素から構成されるエピタキシャ
ル成長も行われている。シャッター４は蒸発源から被成
長基板７に向かう分子線を機械的に遮り、成長を中断さ
せることができるようにしたもので、各蒸発源毎に独立
して取り付けられている。
【０００４】通常、薄膜成長表面の評価法として反射高
速電子線回折法（ＲＨＥＥＤ：Ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ
Ｈｉｇｈ Ｅｎｅｒｇｙ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｄｉｆｆ
ｒａｃｔｉｏｎ）が用いられている。ＲＨＥＥＤは電子
銃８より出た電子線を被成長基板面に対し１〜２°の浅
い角度で被成長基板７に入射させ、その反射電子線によ
る回折パターンを蛍光板９上に写し出す方法で、表面の
原子配列に関する情報が得られるのみならず、薄膜成長
中にＲＨＥＥＤパターンの回折点の強度変化を測定する
と成長速度に対応した振動が見られ、これを利用して成
長速度をモニタすることができる。この方法は“分子線
結晶成長装置”として特許登録第２６４３３２８号に開
示されている。近年では、走査型μ−ＲＨＥＥＤ顕微鏡
を使用して走査ＲＨＥＥＤ像を観察する方法もある。
速電子線回折法（ＲＨＥＥＤ：Ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ
Ｈｉｇｈ Ｅｎｅｒｇｙ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｄｉｆｆ
ｒａｃｔｉｏｎ）が用いられている。ＲＨＥＥＤは電子
銃８より出た電子線を被成長基板面に対し１〜２°の浅
い角度で被成長基板７に入射させ、その反射電子線によ
る回折パターンを蛍光板９上に写し出す方法で、表面の
原子配列に関する情報が得られるのみならず、薄膜成長
中にＲＨＥＥＤパターンの回折点の強度変化を測定する
と成長速度に対応した振動が見られ、これを利用して成
長速度をモニタすることができる。この方法は“分子線
結晶成長装置”として特許登録第２６４３３２８号に開
示されている。近年では、走査型μ−ＲＨＥＥＤ顕微鏡
を使用して走査ＲＨＥＥＤ像を観察する方法もある。
【０００５】上記以外の薄膜成長表面の評価法として
は、成長結晶表面に入射したレーザー光の反射光の強度
変化を検知することで薄膜結晶の表面状態を検出する方
法（特公平７−１１５９９０号公報に開示）や、透過電
子顕微鏡の試料台上の基板に直接成膜できるような構成
とし成膜過程を透過電子顕微鏡で観察する方法（特公平
７−８７５５号公報に開示）、成長結晶表面への電子線
照射により発したルミネッセンス光を分光測定すること
で薄膜表面を評価する方法（特公平６−２８００１４号
公報に開示）などがある。
は、成長結晶表面に入射したレーザー光の反射光の強度
変化を検知することで薄膜結晶の表面状態を検出する方
法（特公平７−１１５９９０号公報に開示）や、透過電
子顕微鏡の試料台上の基板に直接成膜できるような構成
とし成膜過程を透過電子顕微鏡で観察する方法（特公平
７−８７５５号公報に開示）、成長結晶表面への電子線
照射により発したルミネッセンス光を分光測定すること
で薄膜表面を評価する方法（特公平６−２８００１４号
公報に開示）などがある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】薄膜成長表面を評価す
るためにはリアルタイムで形態や状態を観察できる必要
がある。特に表面の全体的な状態ではなく、表面の状態
分布像や形態像などの特定物理量の二次元分布像をリア
ルタイムで得られることが最も望ましい。
るためにはリアルタイムで形態や状態を観察できる必要
がある。特に表面の全体的な状態ではなく、表面の状態
分布像や形態像などの特定物理量の二次元分布像をリア
ルタイムで得られることが最も望ましい。
【０００７】従来の薄膜成長表面を評価する方法のう
ち、ＲＨＥＥＤを使用する方法（特許登録第２６４３３
２８号）やレーザー光を使用する方法（特公平７−１１
５９９０号公報に開示）、ルミネッセンス光を使用する
方法（特公平６−２８００１４号公報に開示）は、リア
ルタイムで評価できるものの表面の全体的な状態を測定
しているにすぎない。また、走査型μ−ＲＨＥＥＤ顕微
鏡や走査型電子顕微鏡を使用する方法では、表面の状態
分布像を得られるが走査型であるためにリアルタイムの
評価は難しい。唯一、透過電子顕微鏡で観察する方法
（特公平７−８７５５号公報に開示）が成膜過程を像と
してリアルタイムに観察できるが、かかる方法を分子線
エピタキシー装置に応用しようとすると、被成長基板や
その大きさ、厚さ、蒸発源の数など分子線エピタキシー
装置としての性能に制限が生じてしまう。
ち、ＲＨＥＥＤを使用する方法（特許登録第２６４３３
２８号）やレーザー光を使用する方法（特公平７−１１
５９９０号公報に開示）、ルミネッセンス光を使用する
方法（特公平６−２８００１４号公報に開示）は、リア
ルタイムで評価できるものの表面の全体的な状態を測定
しているにすぎない。また、走査型μ−ＲＨＥＥＤ顕微
鏡や走査型電子顕微鏡を使用する方法では、表面の状態
分布像を得られるが走査型であるためにリアルタイムの
評価は難しい。唯一、透過電子顕微鏡で観察する方法
（特公平７−８７５５号公報に開示）が成膜過程を像と
してリアルタイムに観察できるが、かかる方法を分子線
エピタキシー装置に応用しようとすると、被成長基板や
その大きさ、厚さ、蒸発源の数など分子線エピタキシー
装置としての性能に制限が生じてしまう。
【０００８】そこで本発明では、成膜装置、特には分子
線エピタキシー装置の性能に制限を与えることなく、薄
膜成長表面をリアルタイムに観察／評価できる機構を備
えた成膜装置を提供することを目的としている。
線エピタキシー装置の性能に制限を与えることなく、薄
膜成長表面をリアルタイムに観察／評価できる機構を備
えた成膜装置を提供することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】平坦な表面からの電子放
出像を観察する方法として、光電子顕微鏡に代表される
エミッション顕微鏡法が知られている（Ｗ．Ｅｎｇｅ
ｌ，Ｍ．Ｅ．Ｋｏｒｄｅｓｃｈ Ｈ．Ｈ．Ｒｏｔｅｒｍ
ｕｎｄ，Ｓ．Ｋｕｂａｌａ ａｎｄ Ａ．ｖｏｎＯｅｒ
ｔｚｅｎ Ｕｌｔｒａｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ，３６（１
９９１）１４８−１５３．）。エミッション顕微鏡法は
平面状の試料表面から放出される電子（熱電子、光電子
等）を加速し、電子レンズで結像して表面を観察する方
法であり、その空間分解能は走査型電子顕微鏡等には及
ばないものの、リアルタイムで像を観察できるので、放
出強度の空間分布のみならず、時間変化も高い時間分解
能で観測できることが大きな特徴である（Ｍ．ｍｕｎｄ
ｓｃｈａｕ，Ｍ．Ｅ．Ｋｏｒｄｅｓｃｈ，Ｂ．Ｒａｕｓ
ｅｎｂｅｒｇｅｒ，Ｗ．Ｅｎｇｅｌ，Ａ．Ｍ．Ｂｒａｄ
ｓｈａｗ ａｎｄ Ｅ．Ｚｅｉｔｌｅｒ，Ｓｕｒｆａｃ
ｅ Ｓｃｉｅｎｃｅ，２２７（１９９０）２４６−２６
０．）。特に、単色化されていない光を固体表面に照射
した場合、表面の仕事関数の場所的変化によって、光電
子放出が変わるため、表面状態の差をコントラストとし
た拡大像をリアルタイムで得ることができる。
出像を観察する方法として、光電子顕微鏡に代表される
エミッション顕微鏡法が知られている（Ｗ．Ｅｎｇｅ
ｌ，Ｍ．Ｅ．Ｋｏｒｄｅｓｃｈ Ｈ．Ｈ．Ｒｏｔｅｒｍ
ｕｎｄ，Ｓ．Ｋｕｂａｌａ ａｎｄ Ａ．ｖｏｎＯｅｒ
ｔｚｅｎ Ｕｌｔｒａｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ，３６（１
９９１）１４８−１５３．）。エミッション顕微鏡法は
平面状の試料表面から放出される電子（熱電子、光電子
等）を加速し、電子レンズで結像して表面を観察する方
法であり、その空間分解能は走査型電子顕微鏡等には及
ばないものの、リアルタイムで像を観察できるので、放
出強度の空間分布のみならず、時間変化も高い時間分解
能で観測できることが大きな特徴である（Ｍ．ｍｕｎｄ
ｓｃｈａｕ，Ｍ．Ｅ．Ｋｏｒｄｅｓｃｈ，Ｂ．Ｒａｕｓ
ｅｎｂｅｒｇｅｒ，Ｗ．Ｅｎｇｅｌ，Ａ．Ｍ．Ｂｒａｄ
ｓｈａｗ ａｎｄ Ｅ．Ｚｅｉｔｌｅｒ，Ｓｕｒｆａｃ
ｅ Ｓｃｉｅｎｃｅ，２２７（１９９０）２４６−２６
０．）。特に、単色化されていない光を固体表面に照射
した場合、表面の仕事関数の場所的変化によって、光電
子放出が変わるため、表面状態の差をコントラストとし
た拡大像をリアルタイムで得ることができる。
【００１０】本発明は、成膜装置、特には分子線エピタ
キシー装置に上記エミッション顕微鏡の原理を応用し、
薄膜成長表面をリアルタイムに観察／評価できるように
したものである。
キシー装置に上記エミッション顕微鏡の原理を応用し、
薄膜成長表面をリアルタイムに観察／評価できるように
したものである。
【００１１】すなわち、本発明の成膜装置は、基板上に
所望の材料を形成する成膜手段と、該基板上に形成され
た成膜面に光を照射するための光源と、該光源から照射
された光により、該成膜面から放出された光電子を検出
する電子検出手段と、を有することを特徴とする。
所望の材料を形成する成膜手段と、該基板上に形成され
た成膜面に光を照射するための光源と、該光源から照射
された光により、該成膜面から放出された光電子を検出
する電子検出手段と、を有することを特徴とする。
【００１２】上記本発明の成膜装置は、さらなる特徴と
して、「前記検出手段は、前記成膜面から放出された光
電子を結像するためのレンズ鏡筒と、結像面での電子強
度分布を表示および、または記録する手段とを有する」
こと、「前記成膜手段は、前記所望の材料を蒸発させる
蒸発源を有し、該蒸発源が前記レンズ鏡筒の周囲に配置
されている」こと、「前記蒸発源が複数配置され、該複
数の蒸発源が、前記レンズ鏡筒を中心とする円周上に配
置される」こと、「前記蒸発源は、前記蒸発源から前記
成膜面に向かう分子線を遮るためのシャッターを有す
る」こと、「前記成膜装置は、さらに、前記成膜面に対
し、電子線を照射する電子線照射手段と、該電子線照射
手段から照射された電子が前記成膜面において反射され
た電子を検出する反射電子検出手段とを有する」こと、
「前記反射電子検出手段は、前記反射電子の回折パター
ンを可視化する可視化手段を有する」こと、「前記可視
化手段は、蛍光体を有する基板である」こと、「前記成
膜装置が、分子線エピタキシー装置である」こと、を含
むものである。
して、「前記検出手段は、前記成膜面から放出された光
電子を結像するためのレンズ鏡筒と、結像面での電子強
度分布を表示および、または記録する手段とを有する」
こと、「前記成膜手段は、前記所望の材料を蒸発させる
蒸発源を有し、該蒸発源が前記レンズ鏡筒の周囲に配置
されている」こと、「前記蒸発源が複数配置され、該複
数の蒸発源が、前記レンズ鏡筒を中心とする円周上に配
置される」こと、「前記蒸発源は、前記蒸発源から前記
成膜面に向かう分子線を遮るためのシャッターを有す
る」こと、「前記成膜装置は、さらに、前記成膜面に対
し、電子線を照射する電子線照射手段と、該電子線照射
手段から照射された電子が前記成膜面において反射され
た電子を検出する反射電子検出手段とを有する」こと、
「前記反射電子検出手段は、前記反射電子の回折パター
ンを可視化する可視化手段を有する」こと、「前記可視
化手段は、蛍光体を有する基板である」こと、「前記成
膜装置が、分子線エピタキシー装置である」こと、を含
むものである。
【００１３】本発明の成膜装置によれば、成膜装置とし
ての性能を損なうことなく、薄膜成長表面を成膜の各段
階で試料（被成長基板）を移動させることなくリアルタ
イムに観察／評価できる。特に、薄膜成長表面の原子配
列の周期構造と同時に、薄膜成長表面の二次元像をも観
察することができる。
ての性能を損なうことなく、薄膜成長表面を成膜の各段
階で試料（被成長基板）を移動させることなくリアルタ
イムに観察／評価できる。特に、薄膜成長表面の原子配
列の周期構造と同時に、薄膜成長表面の二次元像をも観
察することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下では、成膜手段として、分子
線エピタキシー装置を用いた場合を例に説明する。
線エピタキシー装置を用いた場合を例に説明する。
【００１５】分子線エピタキシー装置における被成長基
板の成膜面に光を照射する手段は、エミッション顕微鏡
の原理により被成長基板上の薄膜成長表面を観察するた
めのものである。かかる光としては単色化されておらず
エネルギーの低い水銀ランプや重水素ランプの紫外線を
使用するのが好ましい。ＨｅやＮｅの共鳴線などの単色
化した紫外線を使用すると、エネルギーが高いため、拡
大像の空間分解能が低下してしまう。一方、単色化され
ていない紫外線の照射では、表面の仕事関数の場所的変
化によって、光電子放出が変わるため、表面状態の差を
コントラストとした拡大像を得ることができる。また水
銀ランプを使用する場合には、真空外に紫外線照射装置
を設置できるため、シャッターなどの機構をつければ簡
単に紫外線照射のオンオフが可能になる。
板の成膜面に光を照射する手段は、エミッション顕微鏡
の原理により被成長基板上の薄膜成長表面を観察するた
めのものである。かかる光としては単色化されておらず
エネルギーの低い水銀ランプや重水素ランプの紫外線を
使用するのが好ましい。ＨｅやＮｅの共鳴線などの単色
化した紫外線を使用すると、エネルギーが高いため、拡
大像の空間分解能が低下してしまう。一方、単色化され
ていない紫外線の照射では、表面の仕事関数の場所的変
化によって、光電子放出が変わるため、表面状態の差を
コントラストとした拡大像を得ることができる。また水
銀ランプを使用する場合には、真空外に紫外線照射装置
を設置できるため、シャッターなどの機構をつければ簡
単に紫外線照射のオンオフが可能になる。
【００１６】分子線エピタキシー装置においては、成膜
時には各蒸発源と被成長基板の間に適当な間隔が存在し
た方が均一に成膜できる。一方、薄膜成長表面の観察／
評価時には、レンズ鏡筒と被成長基板の間隔を狭め高電
圧を印加した方が、拡大率と解像度の高い像を得ること
ができる。
時には各蒸発源と被成長基板の間に適当な間隔が存在し
た方が均一に成膜できる。一方、薄膜成長表面の観察／
評価時には、レンズ鏡筒と被成長基板の間隔を狭め高電
圧を印加した方が、拡大率と解像度の高い像を得ること
ができる。
【００１７】このため、本発明の成膜手段として分子線
エピタキシー装置を用いた場合では、レンズ鏡筒と被成
長基板の相対位置を成膜面の法線方向に変化させる機構
を有することが好ましい。これにより、成膜時には各蒸
発源と被成長基板との距離を大きくして均一に成膜をで
きると共に、観察／評価時にはかかる距離を小さくして
電圧を印加することにより拡大率と解像度の高い像を得
ることができる。
エピタキシー装置を用いた場合では、レンズ鏡筒と被成
長基板の相対位置を成膜面の法線方向に変化させる機構
を有することが好ましい。これにより、成膜時には各蒸
発源と被成長基板との距離を大きくして均一に成膜をで
きると共に、観察／評価時にはかかる距離を小さくして
電圧を印加することにより拡大率と解像度の高い像を得
ることができる。
【００１８】
【実施例】以下、本発明の実施例を説明するが、本発明
はこれらの実施例に限定されるものではない。
はこれらの実施例に限定されるものではない。
【００１９】（実施例１）本発明の第一の実施例を図１
を用いて説明する。
を用いて説明する。
【００２０】１は高真空チャンバーであり排気部２２か
ら真空ポンプにより排気して、セル２、ヒーター３、シ
ャッター４の組み合わせからなる複数個の蒸発源、基板
ホルダー６、被成長基板７、電子銃８、蛍光板９、レン
ズ鏡筒１０を１．３×１０-7〜１．３×１０-9Ｐａの真
空度に保っており、四重極質量分析器２１により高真空
チャンバー１内のガス成分の分析ができるようになって
いる。
ら真空ポンプにより排気して、セル２、ヒーター３、シ
ャッター４の組み合わせからなる複数個の蒸発源、基板
ホルダー６、被成長基板７、電子銃８、蛍光板９、レン
ズ鏡筒１０を１．３×１０-7〜１．３×１０-9Ｐａの真
空度に保っており、四重極質量分析器２１により高真空
チャンバー１内のガス成分の分析ができるようになって
いる。
【００２１】被成長基板７は基板ホルダー６に保持され
ており、基板ホルダー６内には保持された被成長基板７
を所定温度に加熱するためのヒーター５が備えられてい
る。また、基板ホルダー６はマニピュレータ（不図示）
により３軸方向の粗動および微動と連続回転動作、傾斜
動作ができるようになっている。基板ホルダー６の周囲
は液体窒素シュラウド（不図示）で覆われており、基板
を不純物から保護している。
ており、基板ホルダー６内には保持された被成長基板７
を所定温度に加熱するためのヒーター５が備えられてい
る。また、基板ホルダー６はマニピュレータ（不図示）
により３軸方向の粗動および微動と連続回転動作、傾斜
動作ができるようになっている。基板ホルダー６の周囲
は液体窒素シュラウド（不図示）で覆われており、基板
を不純物から保護している。
【００２２】基板ホルダー６上の被成長基板７保持面に
対向してレンズ鏡筒１０が設置され、レンズ鏡筒１０先
端の鏡筒を中心とする円周上には蒸発源が複数配置され
ている。各蒸発源にはセル２を設定温度に加熱するヒー
ター３が設けられており、また、蒸発口には蒸発口を開
閉して蒸発分子の放出を制御するためのシャッター４が
設けられている。ヒーター３とシャッター４は真空外に
接続された不図示の制御装置により制御されている。各
蒸発源はヒーターによって高温度に加熱されることによ
りセル周囲から生じる放出ガスを抑えるために液体窒素
シュラウド（不図示）で覆われている。
対向してレンズ鏡筒１０が設置され、レンズ鏡筒１０先
端の鏡筒を中心とする円周上には蒸発源が複数配置され
ている。各蒸発源にはセル２を設定温度に加熱するヒー
ター３が設けられており、また、蒸発口には蒸発口を開
閉して蒸発分子の放出を制御するためのシャッター４が
設けられている。ヒーター３とシャッター４は真空外に
接続された不図示の制御装置により制御されている。各
蒸発源はヒーターによって高温度に加熱されることによ
りセル周囲から生じる放出ガスを抑えるために液体窒素
シュラウド（不図示）で覆われている。
【００２３】高真空チャンバー１の所定の対角位置に
は、基板ホルダー６上の被成長基板７面に対し所定の微
小角度をなしてＲＨＥＥＤ用の電子銃８と蛍光板９が設
けられており、電子銃８から放射された１０ｋｅＶ程度
の高エネルギー電子線が基板ホルダー６上の被成長基板
７の表面に当たり、表面にて反射された電子線が蛍光板
９に当たって回折パターンが得られる。回折パターンは
ビューポート１８を介して観察／記録される。通常、回
折パターンの回折点の強度を測定すると成長速度に対応
した振動が見られ、これを利用して成長速度をモニタす
ることができる。
は、基板ホルダー６上の被成長基板７面に対し所定の微
小角度をなしてＲＨＥＥＤ用の電子銃８と蛍光板９が設
けられており、電子銃８から放射された１０ｋｅＶ程度
の高エネルギー電子線が基板ホルダー６上の被成長基板
７の表面に当たり、表面にて反射された電子線が蛍光板
９に当たって回折パターンが得られる。回折パターンは
ビューポート１８を介して観察／記録される。通常、回
折パターンの回折点の強度を測定すると成長速度に対応
した振動が見られ、これを利用して成長速度をモニタす
ることができる。
【００２４】基板ホルダー６上の被成長基板７保持面に
対向して設置されたレンズ鏡筒１０内には、対物レンズ
１１、中間レンズ１２、投影レンズ１３、対物絞り１
４、マルチチャンネルプレート１５、蛍光板１６が設け
られている。また、被成長基板７表面に紫外線を照射す
るための紫外線照射装置２０が被成長基板７を望む位置
に設置されている。
対向して設置されたレンズ鏡筒１０内には、対物レンズ
１１、中間レンズ１２、投影レンズ１３、対物絞り１
４、マルチチャンネルプレート１５、蛍光板１６が設け
られている。また、被成長基板７表面に紫外線を照射す
るための紫外線照射装置２０が被成長基板７を望む位置
に設置されている。
【００２５】被成長基板７上の薄膜成長表面を観察する
際には、単色化されておらずエネルギーの低い水銀ラン
プや重水素ランプの紫外線を使用する。
際には、単色化されておらずエネルギーの低い水銀ラン
プや重水素ランプの紫外線を使用する。
【００２６】紫外線照射により被成長基板７上の薄膜成
長表面より放出された光電子は、被成長基板７とレンズ
鏡筒１０の間に印加される加速電圧により数ｋｅＶから
数十ｋｅＶに加速され、対物レンズ１１の後焦点面に配
置された対物絞り１４を通過した電子が中間レンズ１
２、投影レンズ１３によって拡大され、マルチチャンネ
ルプレート１５に結像する。この時、対物レンズ１１は
主としてフォーカス調整用として、中間レンズ１２は主
として倍率設定用として機能する。マルチチャンネルプ
レート１５で増幅された電子は蛍光板１６に像を表示
し、この像はビューポート１７を介して観察／記録され
る。
長表面より放出された光電子は、被成長基板７とレンズ
鏡筒１０の間に印加される加速電圧により数ｋｅＶから
数十ｋｅＶに加速され、対物レンズ１１の後焦点面に配
置された対物絞り１４を通過した電子が中間レンズ１
２、投影レンズ１３によって拡大され、マルチチャンネ
ルプレート１５に結像する。この時、対物レンズ１１は
主としてフォーカス調整用として、中間レンズ１２は主
として倍率設定用として機能する。マルチチャンネルプ
レート１５で増幅された電子は蛍光板１６に像を表示
し、この像はビューポート１７を介して観察／記録され
る。
【００２７】次に上記の様に構成した本実施例の分子線
エピタキシー装置において、実際のエピタキシャル膜の
成長を説明する。
エピタキシー装置において、実際のエピタキシャル膜の
成長を説明する。
【００２８】基板ホルダー６に被成長基板７としてＧａ
Ａｓ基板を取り付け、蒸着源セル２の一つにＧａを、他
のセルにＡｓを封入しておく。チャンバー１内が排気系
により高真空状態に維持されていることを確認後、基板
ホルダー６および各セル２を所定の設定温度（例えば、
基板ホルダー６を５９０℃、Ｇａ蒸発源セルを９７０
℃、Ａｓ蒸発源セルを２９０℃）に加熱する。最初にＡ
ｓ蒸発源セルのシャッターを開放し、続いてＧａ蒸発源
セルのシャッターを開放することで、Ｇａ分子とＡｓ分
子がＧａＡｓ基板表面に向けて放出され、ＧａＡｓ基板
表面にＧａＡｓエピタキシャル膜が成膜される。この
時、ＲＨＥＥＤ回折パターンの振動（回折点の強度変
化）を測定すると、振幅の減衰が観察された。また、重
水素ランプによる紫外線をＧａＡｓエピタキシャル膜に
照射し、レンズ鏡筒に５ｋＶの電圧を印加して光電子像
を観察することもできた。
Ａｓ基板を取り付け、蒸着源セル２の一つにＧａを、他
のセルにＡｓを封入しておく。チャンバー１内が排気系
により高真空状態に維持されていることを確認後、基板
ホルダー６および各セル２を所定の設定温度（例えば、
基板ホルダー６を５９０℃、Ｇａ蒸発源セルを９７０
℃、Ａｓ蒸発源セルを２９０℃）に加熱する。最初にＡ
ｓ蒸発源セルのシャッターを開放し、続いてＧａ蒸発源
セルのシャッターを開放することで、Ｇａ分子とＡｓ分
子がＧａＡｓ基板表面に向けて放出され、ＧａＡｓ基板
表面にＧａＡｓエピタキシャル膜が成膜される。この
時、ＲＨＥＥＤ回折パターンの振動（回折点の強度変
化）を測定すると、振幅の減衰が観察された。また、重
水素ランプによる紫外線をＧａＡｓエピタキシャル膜に
照射し、レンズ鏡筒に５ｋＶの電圧を印加して光電子像
を観察することもできた。
【００２９】（実施例２）本実施例では図２に示すよう
に、蒸発源を含むレンズ鏡筒１０と被成長基板７の距離
を成膜面の法線方向に変化させる機能を具備したことを
特徴とする構成について説明する。
に、蒸発源を含むレンズ鏡筒１０と被成長基板７の距離
を成膜面の法線方向に変化させる機能を具備したことを
特徴とする構成について説明する。
【００３０】成膜時には各蒸発源と被成長基板の間に適
当な間隔が存在した方が、均一に成膜できる。従って成
膜時には図２（ａ）に示す通り、レンズ鏡筒１０と被成
長基板７の距離を離しておく。また、成膜時の各蒸発源
と被成長基板の間には成膜用の各分子が存在し、この状
態でレンズ鏡筒と被成長基板の間に高電圧を印加する
と、放電の危険性がある。そこで成膜のモニタとしては
ＲＨＥＥＤ振動を使用する。
当な間隔が存在した方が、均一に成膜できる。従って成
膜時には図２（ａ）に示す通り、レンズ鏡筒１０と被成
長基板７の距離を離しておく。また、成膜時の各蒸発源
と被成長基板の間には成膜用の各分子が存在し、この状
態でレンズ鏡筒と被成長基板の間に高電圧を印加する
と、放電の危険性がある。そこで成膜のモニタとしては
ＲＨＥＥＤ振動を使用する。
【００３１】一方、観察時には、レンズ鏡筒と被成長基
板の間隔を狭め高電圧を印加した方が、拡大率と解像度
の高い像を得ることができる。従って成膜の各段階で表
面を観察する際には図２（ｂ）に示す通り、レンズ鏡筒
１０と被成長基板７の距離を近づけ、レンズ鏡筒に１５
ｋＶ以上の電圧を印加して観察する。
板の間隔を狭め高電圧を印加した方が、拡大率と解像度
の高い像を得ることができる。従って成膜の各段階で表
面を観察する際には図２（ｂ）に示す通り、レンズ鏡筒
１０と被成長基板７の距離を近づけ、レンズ鏡筒に１５
ｋＶ以上の電圧を印加して観察する。
【００３２】本実施例の図２（ｂ）では、蒸発源を含む
レンズ鏡筒１０を被成長基板７に近づけているが、被成
長基板７をレンズ鏡筒１０に近づける構成としてもよ
い。
レンズ鏡筒１０を被成長基板７に近づけているが、被成
長基板７をレンズ鏡筒１０に近づける構成としてもよ
い。
【００３３】
【発明の効果】本発明の成膜装置によれば、成膜装置と
しての性能を損なうことなく、薄膜成長表面をリアルタ
イムに観察／評価できる。特に、薄膜成長表面の原子配
列の周期構造と同時に、薄膜成長表面の二次元像をも観
察することができる。
しての性能を損なうことなく、薄膜成長表面をリアルタ
イムに観察／評価できる。特に、薄膜成長表面の原子配
列の周期構造と同時に、薄膜成長表面の二次元像をも観
察することができる。
【図１】本発明における実施例１を説明する分子線エピ
タキシー装置の概略図である。
タキシー装置の概略図である。
【図２】本発明における実施例２を説明する分子線エピ
タキシー装置の概略図である。
タキシー装置の概略図である。
【図３】従来の分子線エピタキシー装置の概略図であ
る。
る。
１ 高真空チャンバー ２ セル ３ ヒーター ４ シャッター ５ 加熱ヒーター ６ 基板ホルダー ７ 被成長基板 ８ 電子銃 ９ 蛍光板 １０ レンズ鏡筒 １１ 対物レンズ １２ 中間レンズ １３ 投影レンズ １４ 対物絞り １５ マルチチャンネルプレート １６ 蛍光板 １７、１８、１９ ビューポート ２０ 紫外線照射装置 ２１ 四重極質量分析器 ２２ 排気系
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｊ 37/295 Ｈ０１Ｌ 21/203 Ｍ Ｈ０１Ｌ 21/203 Ｇ０１Ｎ 1/28 Ｎ Ｆターム(参考） 2G001 AA03 AA07 AA09 BA08 BA14 CA03 GA06 HA12 HA13 KA08 MA05 RA03 RA08 SA04 4G077 AA03 BE46 DA07 EH03 EJ04 SC06 SC13 4K029 AA02 AA24 BA21 BB09 DB03 DB17 DB18 5F103 AA04 BB16 BB51 BB55 DD03
Claims (9)
- 【請求項１】 基板上に所望の材料を形成する成膜手段
と、該基板上に形成された成膜面に光を照射するための
光源と、該光源から照射された光により、該成膜面から
放出された光電子を検出する電子検出手段と、を有する
ことを特徴とする成膜装置。 - 【請求項２】 前記検出手段は、前記成膜面から放出さ
れた光電子を結像するためのレンズ鏡筒と、結像面での
電子強度分布を表示および、または記録する手段とを有
することを特徴とする請求項１に記載の成膜装置。 - 【請求項３】 前記成膜手段は、前記所望の材料を蒸発
させる蒸発源を有し、該蒸発源が前記レンズ鏡筒の周囲
に配置されていることを特徴とする請求項２に記載の成
膜装置。 - 【請求項４】 前記蒸発源が複数配置され、該複数の蒸
発源が、前記レンズ鏡筒を中心とする円周上に配置され
ることを特徴とする請求項３に記載の成膜装置。 - 【請求項５】 前記蒸発源は、前記蒸発源から前記成膜
面に向かう分子線を遮るためのシャッターを有すること
を特徴とする請求項３または４に記載の成膜装置。 - 【請求項６】 前記成膜装置は、さらに、前記成膜面に
対し、電子線を照射する電子線照射手段と、該電子線照
射手段から照射された電子が前記成膜面において反射さ
れた電子を検出する反射電子検出手段とを有することを
特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の成膜装
置。 - 【請求項７】 前記反射電子検出手段は、前記反射電子
の回折パターンを可視化する可視化手段を有することを
特徴とする請求項６に記載の成膜装置。 - 【請求項８】 前記可視化手段は、蛍光体を有する基板
であることを特徴とする請求項７に記載の成膜装置。 - 【請求項９】 前記成膜装置が、分子線エピタキシー装
置であることを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに
記載の成膜装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13817499A JP3684106B2 (ja) | 1999-05-19 | 1999-05-19 | 成膜装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13817499A JP3684106B2 (ja) | 1999-05-19 | 1999-05-19 | 成膜装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000327483A true JP2000327483A (ja) | 2000-11-28 |
| JP3684106B2 JP3684106B2 (ja) | 2005-08-17 |
Family
ID=15215783
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13817499A Expired - Fee Related JP3684106B2 (ja) | 1999-05-19 | 1999-05-19 | 成膜装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3684106B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009002968A (ja) * | 2002-04-17 | 2009-01-08 | Ebara Corp | 試料表面の検査装置及び方法 |
| US11226476B2 (en) | 2016-09-30 | 2022-01-18 | Olympus Corporation | Specimen observation apparatus |
| US11460682B2 (en) | 2017-05-29 | 2022-10-04 | Evident Corporation | Observation device |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP3521890A1 (en) * | 2016-09-30 | 2019-08-07 | Olympus Corporation | Observation apparatus |
-
1999
- 1999-05-19 JP JP13817499A patent/JP3684106B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009002968A (ja) * | 2002-04-17 | 2009-01-08 | Ebara Corp | 試料表面の検査装置及び方法 |
| US8076654B2 (en) | 2002-04-17 | 2011-12-13 | Ebara Corporation | Sample surface inspection apparatus and method |
| US8674317B2 (en) | 2002-04-17 | 2014-03-18 | Ebara Corporation | Sample surface inspection apparatus and method |
| US11226476B2 (en) | 2016-09-30 | 2022-01-18 | Olympus Corporation | Specimen observation apparatus |
| US11460682B2 (en) | 2017-05-29 | 2022-10-04 | Evident Corporation | Observation device |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3684106B2 (ja) | 2005-08-17 |
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