JP2625760B2 - 真空蒸着装置 - Google Patents
真空蒸着装置Info
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- JP2625760B2 JP2625760B2 JP62240188A JP24018887A JP2625760B2 JP 2625760 B2 JP2625760 B2 JP 2625760B2 JP 62240188 A JP62240188 A JP 62240188A JP 24018887 A JP24018887 A JP 24018887A JP 2625760 B2 JP2625760 B2 JP 2625760B2
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Description
【発明の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ 本発明は、例えばクラスタイオンビーム法等の、蒸発
粒子をイオン化して試料に照射する方法を採用した真空
蒸着装置に関する。
粒子をイオン化して試料に照射する方法を採用した真空
蒸着装置に関する。
＜従来の技術＞ 一般に、真空蒸着装置は、真空チャンバ内で蒸発源か
らの蒸発粒子を例えば基板等の試料表面に照射して、基
板表面に順次単原子層を蒸着させてゆくことによって蒸
着薄膜を形成するよう構成されている。ここで、この種
の装置において、所定の数の単原子層を精密に成長させ
る方法としては、あらかじめ蒸発粒子の量を測定してお
き、単原子層を形成するための蒸発粒子の基板表面への
照射時間を設定し、その設定時間に基づいて例えばシャ
ッタを開閉することにより、蒸発粒子の基板表面への照
射量を制御する方法が採られていた。ところが、この方
法によれば、蒸発粒子の量の測定誤差やその量の時間的
な変動が生じた場合、精密な単原子層を得ることが困難
であるという問題があった。
らの蒸発粒子を例えば基板等の試料表面に照射して、基
板表面に順次単原子層を蒸着させてゆくことによって蒸
着薄膜を形成するよう構成されている。ここで、この種
の装置において、所定の数の単原子層を精密に成長させ
る方法としては、あらかじめ蒸発粒子の量を測定してお
き、単原子層を形成するための蒸発粒子の基板表面への
照射時間を設定し、その設定時間に基づいて例えばシャ
ッタを開閉することにより、蒸発粒子の基板表面への照
射量を制御する方法が採られていた。ところが、この方
法によれば、蒸発粒子の量の測定誤差やその量の時間的
な変動が生じた場合、精密な単原子層を得ることが困難
であるという問題があった。
そこで、上述の問題を解決すべく、従来、電総研ニュ
ース（416）（1984）により位相制御エピタキシと称す
る技術が提案されている。その位相制御エピタキシによ
る装置は、例えば第３図に示すように、電子銃37からの
電子線E1を所定の方向から結晶成長面33aに照射し、そ
の結晶成長面33aにより反射もしくは回折された電子線
反射ビームE2をシンチレータ38で受線し、その螢光をフ
ォトマルチプライヤ39により電気的信号に変換し、その
信号をアンプ40を介してコンピュータ41に採り込み、そ
して、コンピュータ41が出力する信号に基づいてシャッ
タ34の開閉を制御するよう構成されている。
ース（416）（1984）により位相制御エピタキシと称す
る技術が提案されている。その位相制御エピタキシによ
る装置は、例えば第３図に示すように、電子銃37からの
電子線E1を所定の方向から結晶成長面33aに照射し、そ
の結晶成長面33aにより反射もしくは回折された電子線
反射ビームE2をシンチレータ38で受線し、その螢光をフ
ォトマルチプライヤ39により電気的信号に変換し、その
信号をアンプ40を介してコンピュータ41に採り込み、そ
して、コンピュータ41が出力する信号に基づいてシャッ
タ34の開閉を制御するよう構成されている。
ここで、電子線反射ビームE2の強度は、結晶成長が進
むにつれて、第４図に示すように周期的に変化して振動
する。しかも、その振動の１周期は原子層の１層分に相
当することが判明している。従って、上述の構成におい
て、コンピュータ41によりシャッタ34の開閉を振動の頂
上の位相で制御すれば、１層もしくは複数層を精密に得
ることができる。
むにつれて、第４図に示すように周期的に変化して振動
する。しかも、その振動の１周期は原子層の１層分に相
当することが判明している。従って、上述の構成におい
て、コンピュータ41によりシャッタ34の開閉を振動の頂
上の位相で制御すれば、１層もしくは複数層を精密に得
ることができる。
なお、電子線反射ビームE2の強度が振動するのは、第
８図（ａ）および（ｂ）に示すように、結晶表面に原子
がきちんと積まれて平らになったときは反射が大きくな
り、原子層の成長が途中のときは表面が凹凸なので反射
が小さくなるためと考えられる。
８図（ａ）および（ｂ）に示すように、結晶表面に原子
がきちんと積まれて平らになったときは反射が大きくな
り、原子層の成長が途中のときは表面が凹凸なので反射
が小さくなるためと考えられる。
＜発明が解決しようとする問題点＞ ところで、電子線反射ビームE2の強度は、結晶成長が
第５図に示すように順調に進行している場合、第４図に
示すような振幅が一定な振動を繰り返すが、第６図に示
すように結晶成長の進行状態に異常が生じた場合、その
強度の振動は第７図のように減衰を始め、最終的には振
動しなくなる。このような振動の減衰が生じた場合、上
述の構成によれば、シャッタ34の開閉のタイミングだけ
を制御するので、結晶成長の進行状態を正常に戻すこと
は難しい。
第５図に示すように順調に進行している場合、第４図に
示すような振幅が一定な振動を繰り返すが、第６図に示
すように結晶成長の進行状態に異常が生じた場合、その
強度の振動は第７図のように減衰を始め、最終的には振
動しなくなる。このような振動の減衰が生じた場合、上
述の構成によれば、シャッタ34の開閉のタイミングだけ
を制御するので、結晶成長の進行状態を正常に戻すこと
は難しい。
本発明は、上記に鑑みてなされたもので、結晶成長に
異常が生じた場合でも、これに対応して、結晶成長の進
行状態を正常な状態に戻すことのできる、真空蒸着装置
の提供を目的としている。
異常が生じた場合でも、これに対応して、結晶成長の進
行状態を正常な状態に戻すことのできる、真空蒸着装置
の提供を目的としている。
＜問題点を解決するための手段＞ 上記の目的を達成するための構成を、実施例に対応す
る第１図を参照しつつ説明すると、本発明は、真空チャ
ンバ１内で、蒸着源Ｍからの蒸発粒子MBをイオン化し、
電位エネルギを用いてそのイオンを試料３表面に衝突さ
せることによって、その試料３表面に蒸着薄膜を形成す
る装置において、薄膜形成時に、その薄膜形成面（結晶
成長面）3aに所定の方向から電子線E1を照射する手段
（電子銃）７と、薄膜形成面3aにより反射もしくは回折
された電子線反射ビームE2の強度を刻々と測定する手段
（シンチレータ）８と、その測定値に基づいて、蒸発粒
子MBの試料３への照射条件を制御する制御手段（コンピ
ュータ）11を備え、その制御手段11は、測定値の振動の
振幅が減衰しないよう、少なくとも蒸発粒子のイオン化
率および電位エネルギの強度（例えば、蒸発粒子のイオ
ンを加速するための電位エネルギの強度）のうちいずれ
か一方を制御するよう構成したことを特徴としている。
る第１図を参照しつつ説明すると、本発明は、真空チャ
ンバ１内で、蒸着源Ｍからの蒸発粒子MBをイオン化し、
電位エネルギを用いてそのイオンを試料３表面に衝突さ
せることによって、その試料３表面に蒸着薄膜を形成す
る装置において、薄膜形成時に、その薄膜形成面（結晶
成長面）3aに所定の方向から電子線E1を照射する手段
（電子銃）７と、薄膜形成面3aにより反射もしくは回折
された電子線反射ビームE2の強度を刻々と測定する手段
（シンチレータ）８と、その測定値に基づいて、蒸発粒
子MBの試料３への照射条件を制御する制御手段（コンピ
ュータ）11を備え、その制御手段11は、測定値の振動の
振幅が減衰しないよう、少なくとも蒸発粒子のイオン化
率および電位エネルギの強度（例えば、蒸発粒子のイオ
ンを加速するための電位エネルギの強度）のうちいずれ
か一方を制御するよう構成したことを特徴としている。
＜作用＞ 電子線反射ビームE2の強度の振動が第２図のＡ領域に
示すように減衰を始めた時、制御手段11が、例えば先に
蒸発粒子MBのイオン化率を所定の率だけ向上させ、次に
例えば蒸発粒子MBのイオンを加速するための電場の強さ
を所定の強さだけ向上させる。以上の制御を、振動の振
幅が一定になるまで試行錯誤的に繰り返して行うことに
よって、Ｂ領域に示すような振幅が一定な振動に戻すこ
とができる。
示すように減衰を始めた時、制御手段11が、例えば先に
蒸発粒子MBのイオン化率を所定の率だけ向上させ、次に
例えば蒸発粒子MBのイオンを加速するための電場の強さ
を所定の強さだけ向上させる。以上の制御を、振動の振
幅が一定になるまで試行錯誤的に繰り返して行うことに
よって、Ｂ領域に示すような振幅が一定な振動に戻すこ
とができる。
＜実施例＞ 本発明実施例を、以下図面に基づいて説明する。
第１図は本発明の実施例を蒸着機能部の縦断面図と、
その制御系のブロック図を併記した図であって、クラス
タイオンビーム法による装置に本発明を適用した例を示
す。
その制御系のブロック図を併記した図であって、クラス
タイオンビーム法による装置に本発明を適用した例を示
す。
真空チャンバ１内に、蒸発源Ｍを収容するるつぼ21
と、そのるつぼ21を囲ってなる加熱用フィラメント22が
配設されている。るつぼ21の上方には、イオン化部5,加
速電極6,および基板３が順次配設されており、全体とし
てクラスタイオンビーム装置を構成している。
と、そのるつぼ21を囲ってなる加熱用フィラメント22が
配設されている。るつぼ21の上方には、イオン化部5,加
速電極6,および基板３が順次配設されており、全体とし
てクラスタイオンビーム装置を構成している。
この構成により、るつぼ21を加熱用フィラメント22に
より電子衝撃加熱することによって、るつぼ21内の蒸発
源Ｍを蒸発させ、そして、その蒸発粒子（クラスタ）MB
をイオン化し、加速して基板３表面に衝突させることに
よって、基板３表面上に結晶を成長させることができ
る。
より電子衝撃加熱することによって、るつぼ21内の蒸発
源Ｍを蒸発させ、そして、その蒸発粒子（クラスタ）MB
をイオン化し、加速して基板３表面に衝突させることに
よって、基板３表面上に結晶を成長させることができ
る。
ここで、イオン化部５のグリッド5aとイオン化フィラ
メント5b間への印加電圧および加速電極６への印加電圧
それぞれは、後述するコンピュータ11からの指令信号に
基づいて、イオン化部供給電圧制御回路51および加速電
極供給電圧制御回路61により制御される。
メント5b間への印加電圧および加速電極６への印加電圧
それぞれは、後述するコンピュータ11からの指令信号に
基づいて、イオン化部供給電圧制御回路51および加速電
極供給電圧制御回路61により制御される。
また、蒸発粒子MBの進行方向上における加速電極６と
基板３との間には、駆動制御装置4aを備えたシャッタ４
が配設されており、後述するコンピュータ11からの指令
信号に基づいて駆動制御装置4aがシャッタ４を駆動する
ことによって、蒸発粒子MBの基板３への照射の断続を制
御することができる。
基板３との間には、駆動制御装置4aを備えたシャッタ４
が配設されており、後述するコンピュータ11からの指令
信号に基づいて駆動制御装置4aがシャッタ４を駆動する
ことによって、蒸発粒子MBの基板３への照射の断続を制
御することができる。
一方、真空チャンバ１の側方には、結晶成長面3aに所
定の方向から電子線E1を照射することのできる電子銃７
が配設されている。この電子銃７からの電子線E1が結晶
成長面3aにより反射される方向に、シンチレータ８が配
設されている。このシンチレータ８は電子線の入射によ
りその強度に応じた光を発生する。シンチレータ８の後
方には、シンチレータ８に近接してフォトマルチプライ
ヤ９が設けられており、シンチレータ９の螢光を電気的
信号に変換することができる。このフォトマルチプライ
ヤ９が出力する信号はアンプ10を介してコンピュータ11
に取り込まれる。
定の方向から電子線E1を照射することのできる電子銃７
が配設されている。この電子銃７からの電子線E1が結晶
成長面3aにより反射される方向に、シンチレータ８が配
設されている。このシンチレータ８は電子線の入射によ
りその強度に応じた光を発生する。シンチレータ８の後
方には、シンチレータ８に近接してフォトマルチプライ
ヤ９が設けられており、シンチレータ９の螢光を電気的
信号に変換することができる。このフォトマルチプライ
ヤ９が出力する信号はアンプ10を介してコンピュータ11
に取り込まれる。
コンピュータ11は、フォトマルチプライヤ９からの電
気信号により電子線反射ビームE2の強度の振動を演算
し、その演算結果に基づいて、シャッタ４の開閉に関す
る信号を駆動制御装置4aに出力するとともに、演算によ
る電子線反射ビームE2の強度の振幅を一定に保つべく、
イオン化部供給電圧制御回路51および加速電極供給電圧
制御回路61に制御信号を出力するよう構成されている。
気信号により電子線反射ビームE2の強度の振動を演算
し、その演算結果に基づいて、シャッタ４の開閉に関す
る信号を駆動制御装置4aに出力するとともに、演算によ
る電子線反射ビームE2の強度の振幅を一定に保つべく、
イオン化部供給電圧制御回路51および加速電極供給電圧
制御回路61に制御信号を出力するよう構成されている。
ここで、結晶の進行状態に異常が生じて、電子反射ビ
ームE2の強度の振動が第２図のＡ領域に示すような減衰
を始めた時、コンピュータ11が、例えば先にイオン化部
５への印加電圧を所定のレベルだけ向上させ、次に加速
電極６への印加電圧を所定のレベルだけ向上させて、蒸
発粒子MBのイオン化率およびその加速を制御する。この
ような制御は、振動の振幅が一定になるまで試行錯誤的
に繰り返される。その結果、減衰を始めた振動を第３図
のＢ領域に示すような振幅が一定な振動に戻すことがで
きることになり、結晶成長を、常に正常な状態で進行さ
せることができる。
ームE2の強度の振動が第２図のＡ領域に示すような減衰
を始めた時、コンピュータ11が、例えば先にイオン化部
５への印加電圧を所定のレベルだけ向上させ、次に加速
電極６への印加電圧を所定のレベルだけ向上させて、蒸
発粒子MBのイオン化率およびその加速を制御する。この
ような制御は、振動の振幅が一定になるまで試行錯誤的
に繰り返される。その結果、減衰を始めた振動を第３図
のＢ領域に示すような振幅が一定な振動に戻すことがで
きることになり、結晶成長を、常に正常な状態で進行さ
せることができる。
なお、本実施例では、イオン化部５および加速電極へ
の印加電圧を制御するよう構成しているが、いずれか一
方の印加電圧を制御しても、本発明を実施し得る。ま
た、これらいずれか一方もしくは両方の制御に加えて蒸
発粒子の収束レンズ（図示せず）および基板３への印加
電圧等を併せて制御してもよい。さらに、以上の制御対
象の他に、るつぼ21の温度および基板３の温度等をも含
めて制御するよう構成してもよい。
の印加電圧を制御するよう構成しているが、いずれか一
方の印加電圧を制御しても、本発明を実施し得る。ま
た、これらいずれか一方もしくは両方の制御に加えて蒸
発粒子の収束レンズ（図示せず）および基板３への印加
電圧等を併せて制御してもよい。さらに、以上の制御対
象の他に、るつぼ21の温度および基板３の温度等をも含
めて制御するよう構成してもよい。
以上は、クラスタイオンビーム法による真空蒸着装置
に本発明を適用した例について説明したが、本発明はこ
れに限られることなく、例えば熱陰極法による真空蒸着
装置等、イオン化された蒸着粒子を基板表面に照射して
蒸着薄膜を形成する他の装置にも適用できる。
に本発明を適用した例について説明したが、本発明はこ
れに限られることなく、例えば熱陰極法による真空蒸着
装置等、イオン化された蒸着粒子を基板表面に照射して
蒸着薄膜を形成する他の装置にも適用できる。
＜発明の効果＞ 以上説明したように、本発明によれば、蒸着薄膜形成
時に、その薄膜形成面に所定の方向から電子線を照射
し、その電子線の反射ビームの強度を刻々と測定し、そ
の測定結果の振動の振幅が減衰しないよう、蒸発源から
の蒸発粒子の試料表面への照射条件（例えば、イオン化
率，加速率等）を制御するので、薄膜形成の進行状態に
異常が生じても、電子線反射ビームの強度振動状態に基
づいて、その異常をモニタすることができ、これに応じ
てリアルタイムで、正常な薄膜形成進行状態に戻すこと
ができる。
時に、その薄膜形成面に所定の方向から電子線を照射
し、その電子線の反射ビームの強度を刻々と測定し、そ
の測定結果の振動の振幅が減衰しないよう、蒸発源から
の蒸発粒子の試料表面への照射条件（例えば、イオン化
率，加速率等）を制御するので、薄膜形成の進行状態に
異常が生じても、電子線反射ビームの強度振動状態に基
づいて、その異常をモニタすることができ、これに応じ
てリアルタイムで、正常な薄膜形成進行状態に戻すこと
ができる。
第１図は本発明の実施例の蒸着機能部の縦断面図と、そ
の制御系のブロック図を併記した図、 第２図は本発明の作用を説明するための図、 第３図は従来の装置の構成を示す図、 第４図および第７図は電子線反射ビームの強度の振動を
示す図、 第５図および第６図は基板表面における結晶の成長状態
を示す図、 第８図は電子線の反射状態を示す図である。 １……真空チャンバ ５……イオン化部 ６……加速電極 ７……電子銃 ８……シンチレータ 11……コンピュータ 51……イオン化部供給電圧制御回路 61……加速電極供給電圧制御回路 Ｍ……蒸発源 MB……蒸発粒子 E1……電子線 E2……電子線反射ビーム
の制御系のブロック図を併記した図、 第２図は本発明の作用を説明するための図、 第３図は従来の装置の構成を示す図、 第４図および第７図は電子線反射ビームの強度の振動を
示す図、 第５図および第６図は基板表面における結晶の成長状態
を示す図、 第８図は電子線の反射状態を示す図である。 １……真空チャンバ ５……イオン化部 ６……加速電極 ７……電子銃 ８……シンチレータ 11……コンピュータ 51……イオン化部供給電圧制御回路 61……加速電極供給電圧制御回路 Ｍ……蒸発源 MB……蒸発粒子 E1……電子線 E2……電子線反射ビーム
Claims (1)
- 【請求項１】真空チャンバ内で、蒸発源からの蒸発粒子
をイオン化し、電位エネルギを用いてそのイオンを試料
表面に衝突させることによって、その試料表面に蒸着薄
膜を形成する装置において、薄膜形成時に、その薄膜形
成面に所定の方向から電子線を照射する手段と、上記薄
膜形成面により反射もしくは回折された電子線反射ビー
ムの強度を刻々と測定する手段と、その測定値に基づい
て、上記蒸発粒子の上記試料への照射条件を制御する制
御手段を備え、その制御手段は、上記測定値の振動の振
幅が減衰しないよう、少なくとも上記イオン化の率およ
び上記電位エネルギの強度のうちいずれか一方を制御す
るよう構成したことを特徴とする、真空蒸着装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62240188A JP2625760B2 (ja) | 1987-09-24 | 1987-09-24 | 真空蒸着装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62240188A JP2625760B2 (ja) | 1987-09-24 | 1987-09-24 | 真空蒸着装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6483657A JPS6483657A (en) | 1989-03-29 |
| JP2625760B2 true JP2625760B2 (ja) | 1997-07-02 |
Family
ID=17055774
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62240188A Expired - Fee Related JP2625760B2 (ja) | 1987-09-24 | 1987-09-24 | 真空蒸着装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2625760B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2640136B2 (ja) * | 1989-02-08 | 1997-08-13 | 株式会社小松製作所 | 薄膜ｅｌ素子発光層の製造方法 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2130716A (en) * | 1982-11-26 | 1984-06-06 | Philips Electronic Associated | Method of determining the composition of an alloy film grown by a layer-by layer process |
-
1987
- 1987-09-24 JP JP62240188A patent/JP2625760B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6483657A (en) | 1989-03-29 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |