JP2912842B2 - 薄膜形成装置 - Google Patents
薄膜形成装置Info
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- JP2912842B2 JP2912842B2 JP7023543A JP2354395A JP2912842B2 JP 2912842 B2 JP2912842 B2 JP 2912842B2 JP 7023543 A JP7023543 A JP 7023543A JP 2354395 A JP2354395 A JP 2354395A JP 2912842 B2 JP2912842 B2 JP 2912842B2
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- film forming
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B23/00—Single-crystal growth by condensing evaporated or sublimed materials
- C30B23/02—Epitaxial-layer growth
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- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)
- Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)
- Investigating Materials By The Use Of Optical Means Adapted For Particular Applications (AREA)
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
- Physical Vapour Deposition (AREA)
- Physical Deposition Of Substances That Are Components Of Semiconductor Devices (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、真空中で基板上に薄膜
を形成する装置に関し、特に、基板上に成長する薄膜の
状態やその過程等を観察し、分析することができる薄膜
形成装置に関する。
を形成する装置に関し、特に、基板上に成長する薄膜の
状態やその過程等を観察し、分析することができる薄膜
形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】薄膜形成装置の代表的なものとして、分
子線エピタキシー装置（ＭＢＥ装置）がある。このＭＢ
Ｅ装置は、高真空に維持される真空チェンバー内の基板
ホルダーに取り付けた基板に向けてクヌードセンセル
（Ｋセル）等の分子線源を配置し、この分子線源から薄
膜原料の分子を前記基板の成膜面に向けて照射し、同成
膜面に薄膜を成長させるものである。電気加熱による分
子を発生するＫセルの場合、ヒーターが液体窒素等で冷
却されるシュラウドで囲まれる。
子線エピタキシー装置（ＭＢＥ装置）がある。このＭＢ
Ｅ装置は、高真空に維持される真空チェンバー内の基板
ホルダーに取り付けた基板に向けてクヌードセンセル
（Ｋセル）等の分子線源を配置し、この分子線源から薄
膜原料の分子を前記基板の成膜面に向けて照射し、同成
膜面に薄膜を成長させるものである。電気加熱による分
子を発生するＫセルの場合、ヒーターが液体窒素等で冷
却されるシュラウドで囲まれる。
【０００３】このようなＭＢＥ装置において、高温超伝
導薄膜等の酸化物膜や、化合物半導体膜を形成する場
合、プラズマ中で発生した電気的に中性で、化学的に活
性なラジカル原子のビームを基板の成膜面に照射しなが
ら成膜することが行われている。この場合は、前記の分
子線源の他に、プラズマビーム源が基板の成膜面に向け
て真空チェンバー内に設置される。
導薄膜等の酸化物膜や、化合物半導体膜を形成する場
合、プラズマ中で発生した電気的に中性で、化学的に活
性なラジカル原子のビームを基板の成膜面に照射しなが
ら成膜することが行われている。この場合は、前記の分
子線源の他に、プラズマビーム源が基板の成膜面に向け
て真空チェンバー内に設置される。
【０００４】さらに、１０〜５０ｋｅＶに加速された電
子ビームを基板の成膜面に浅い角度で入射させ、成膜面
で回折された電子ビームを蛍光スクリーンに映し出させ
て、その回折像により膜の結晶格子等を観察する、反射
形高速電子回折（ＲＨＥＥＤ）が使用される。この場合
は、基板の成膜面に向けて浅い角度で電子銃が真空チェ
ンバーの中に設置され、この電子銃に対向する観察窓に
蛍光スクリーンが張られる。
子ビームを基板の成膜面に浅い角度で入射させ、成膜面
で回折された電子ビームを蛍光スクリーンに映し出させ
て、その回折像により膜の結晶格子等を観察する、反射
形高速電子回折（ＲＨＥＥＤ）が使用される。この場合
は、基板の成膜面に向けて浅い角度で電子銃が真空チェ
ンバーの中に設置され、この電子銃に対向する観察窓に
蛍光スクリーンが張られる。
【０００５】
【発明が解決しようとしている課題】前記のような薄膜
形成装置において、基板の成膜面上に成膜された膜の組
成は、成膜完了後に真空チェンバーから基板を取り出
し、フォトルミネッセンス等により分析することが行わ
れている。しかし、これでは成膜途中の膜組成を知るこ
とはできない。前記ＲＨＥＥＤでは、成膜中の膜の結晶
格子を知ることができるが、不純物濃度等の混晶組成を
知ることはできない。
形成装置において、基板の成膜面上に成膜された膜の組
成は、成膜完了後に真空チェンバーから基板を取り出
し、フォトルミネッセンス等により分析することが行わ
れている。しかし、これでは成膜途中の膜組成を知るこ
とはできない。前記ＲＨＥＥＤでは、成膜中の膜の結晶
格子を知ることができるが、不純物濃度等の混晶組成を
知ることはできない。
【０００６】さらに、前記のように、電気的に中性で、
化学的に活性なラジカル原子のビームを基板の成膜面に
照射しながら成膜する場合、プラズマビーム源のプラズ
マ発光の様子は、真空チェンバーに設けた観察窓を通し
て観察する以外に観察する方法はない。しかし、このよ
うな観察法では、プラズマ発光の様子を直接観察できな
い。そのため、プラズマ発光の状態を知るには、プラズ
マビーム源に供給する電源の電圧、電流等の値のような
間接的なデーターから推測する以外に方法はなかった。
化学的に活性なラジカル原子のビームを基板の成膜面に
照射しながら成膜する場合、プラズマビーム源のプラズ
マ発光の様子は、真空チェンバーに設けた観察窓を通し
て観察する以外に観察する方法はない。しかし、このよ
うな観察法では、プラズマ発光の様子を直接観察できな
い。そのため、プラズマ発光の状態を知るには、プラズ
マビーム源に供給する電源の電圧、電流等の値のような
間接的なデーターから推測する以外に方法はなかった。
【０００７】さらに、成膜中におけるＫセル等の分子線
源の原料の残料等も、成膜速度等から間接的に推測する
以外に知ることはできなかった。さらにＫセルでは、原
料を収納する坩堝の周囲にシュラウドが設けられ、低温
に冷却されるため、時として分子の放射口に膜原料が堆
積し、放射口を塞ぐことがある。このような状況は、真
空チェンバーに設けた観察窓からは観察することができ
ない。
源の原料の残料等も、成膜速度等から間接的に推測する
以外に知ることはできなかった。さらにＫセルでは、原
料を収納する坩堝の周囲にシュラウドが設けられ、低温
に冷却されるため、時として分子の放射口に膜原料が堆
積し、放射口を塞ぐことがある。このような状況は、真
空チェンバーに設けた観察窓からは観察することができ
ない。
【０００８】本発明は、前記従来の課題に鑑み、真空チ
ェンバー内で基板の成膜面に膜を形成している途中で、
薄膜原料の照射源の様子、プラズマ発光の様子、Ｋセル
の放射口のシャッターの開閉状態等が観察できると共
に、成膜途中の膜の組成をも知ることができる薄膜形成
装置を得ることを目的とするものである。
ェンバー内で基板の成膜面に膜を形成している途中で、
薄膜原料の照射源の様子、プラズマ発光の様子、Ｋセル
の放射口のシャッターの開閉状態等が観察できると共
に、成膜途中の膜の組成をも知ることができる薄膜形成
装置を得ることを目的とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明では、前記の目的
を達成するため、真空チェンバー１内の基板ａの成膜面
の近傍に内視鏡９の先端部を挿入することにより、基板
ａの成膜面の状態を直接観察できるようにした。特に、
電子線源４と分光計１６とを組み合わせることにより、
成膜中の膜の組成も分析できるようにしたものである。
を達成するため、真空チェンバー１内の基板ａの成膜面
の近傍に内視鏡９の先端部を挿入することにより、基板
ａの成膜面の状態を直接観察できるようにした。特に、
電子線源４と分光計１６とを組み合わせることにより、
成膜中の膜の組成も分析できるようにしたものである。
【００１０】すなわち、本発明による薄膜形成装置は、
内部が真空状態とされる真空チェンバー１と、この真空
チェンバー１内に設けられ、基板ａを保持する基板ホル
ダー２と、この基板ホルダー２に向けて真空チェンバー
１内に配置された薄膜原料の照射源とを有し、真空チェ
ンバー１内の基板ａの成膜面に視界のある位置とそれ以
外の待避位置とに変位される内視鏡９を有することを特
徴とする。
内部が真空状態とされる真空チェンバー１と、この真空
チェンバー１内に設けられ、基板ａを保持する基板ホル
ダー２と、この基板ホルダー２に向けて真空チェンバー
１内に配置された薄膜原料の照射源とを有し、真空チェ
ンバー１内の基板ａの成膜面に視界のある位置とそれ以
外の待避位置とに変位される内視鏡９を有することを特
徴とする。
【００１１】この内視鏡９は、真空チェンバー１の内部
空間と隔離する透明な保護管１０に収められている。基
板ホルダー２に保持された基板ａと照射源とが対向した
位置の側方に退避室１１が設けられ、この退避室１１
に、前記内視鏡９の先端及び保護管１０を前記基板ａと
照射源とが対向した位置と退避室１１内との間に移動自
在に支持する支持部材が設けられている。この支持部材
は、保護管１０に接続された伸縮自在なベローズ８であ
って、同ベローズ８及び保護管１０内は、大気圧に維持
されている。
空間と隔離する透明な保護管１０に収められている。基
板ホルダー２に保持された基板ａと照射源とが対向した
位置の側方に退避室１１が設けられ、この退避室１１
に、前記内視鏡９の先端及び保護管１０を前記基板ａと
照射源とが対向した位置と退避室１１内との間に移動自
在に支持する支持部材が設けられている。この支持部材
は、保護管１０に接続された伸縮自在なベローズ８であ
って、同ベローズ８及び保護管１０内は、大気圧に維持
されている。
【００１２】また他には、前記内視鏡９を、前記基板ホ
ルダー２に保持された基板ａと照射源との間を遮蔽可能
に設けられたシャッター１９に取り付けることもある。
基板ホルダー２に保持された基板ａの成膜面を励起する
励起手段として、同成膜面に向けて電子を照射する電子
線源４が設けられている。そして、この内視鏡９のスコ
ープ部１２に分光計１６が接続されている。
ルダー２に保持された基板ａと照射源との間を遮蔽可能
に設けられたシャッター１９に取り付けることもある。
基板ホルダー２に保持された基板ａの成膜面を励起する
励起手段として、同成膜面に向けて電子を照射する電子
線源４が設けられている。そして、この内視鏡９のスコ
ープ部１２に分光計１６が接続されている。
【００１３】
【作用】前記のような本発明による薄膜形成装置では、
真空チェンバー１内に内視鏡９の先端側が挿入されてい
るので、従来の観察窓では観察し得なかった真空チェン
バー１内部の様子、例えば基板ａの成膜面上に成膜途中
の膜の様子、原料の照射源６の照射口の様子、プラズマ
源５のプラズマ発光の様子等が確実且つ正確に観察する
ことができる。
真空チェンバー１内に内視鏡９の先端側が挿入されてい
るので、従来の観察窓では観察し得なかった真空チェン
バー１内部の様子、例えば基板ａの成膜面上に成膜途中
の膜の様子、原料の照射源６の照射口の様子、プラズマ
源５のプラズマ発光の様子等が確実且つ正確に観察する
ことができる。
【００１４】特に、前記基板ホルダー２に保持された基
板ａの成膜面を励起手段により励起すると、成膜面から
発生するルミネッセンスにより、膜の組成を知ることが
できる。例えば、このルミネッセンスを分光計１６によ
り分析することにより、膜の組成が分光分析できる。そ
して、励起手段として、基板の成膜面に向けて高速電子
を照射する電子線源４を用いる場合、ＲＨＲＲＤの電子
線源４をそのまま用いることができるので、成膜中の膜
の結晶格子と共に、その組成を同時に知ることができ
る。
板ａの成膜面を励起手段により励起すると、成膜面から
発生するルミネッセンスにより、膜の組成を知ることが
できる。例えば、このルミネッセンスを分光計１６によ
り分析することにより、膜の組成が分光分析できる。そ
して、励起手段として、基板の成膜面に向けて高速電子
を照射する電子線源４を用いる場合、ＲＨＲＲＤの電子
線源４をそのまま用いることができるので、成膜中の膜
の結晶格子と共に、その組成を同時に知ることができ
る。
【００１５】また、内視鏡９を透明な保護管１０によ
り、真空チェンバー１の内部空間と隔離された状態で、
真空チェンバー１内に挿入することで、分子線や電子線
等から保護することができる。特に、内視鏡９の先端及
び保護管１０を、前記基板ホルダー２に保持された基板
ａと照射源との間の位置と、それらの間からずれた退避
室１１との間で支持部材により移動させると、薄膜原料
の照射源４から薄膜原料を照射している時に、退避室１
１に退避させることができる。このため、保護管１０の
表面に膜が出来て、その透明性が失われるのが防止でき
る。例えば、前記保護管１０内は大気圧に維持され、伸
縮自在にベローズ８により退避室１１内に取り付けるこ
とにより、保護管１０内を真空チェンバー１の内部空間
と隔離しながら自由に移動できる。
り、真空チェンバー１の内部空間と隔離された状態で、
真空チェンバー１内に挿入することで、分子線や電子線
等から保護することができる。特に、内視鏡９の先端及
び保護管１０を、前記基板ホルダー２に保持された基板
ａと照射源との間の位置と、それらの間からずれた退避
室１１との間で支持部材により移動させると、薄膜原料
の照射源４から薄膜原料を照射している時に、退避室１
１に退避させることができる。このため、保護管１０の
表面に膜が出来て、その透明性が失われるのが防止でき
る。例えば、前記保護管１０内は大気圧に維持され、伸
縮自在にベローズ８により退避室１１内に取り付けるこ
とにより、保護管１０内を真空チェンバー１の内部空間
と隔離しながら自由に移動できる。
【００１６】他方、内視鏡９を前記基板ホルダー２に保
持された基板ａと照射源との間を遮蔽可能に設けられた
シャッター１９に取り付けた場合、シャッター１９で遮
られて、原料の照射源６の照射口の様子、プラズマ源５
のプラズマ発光の様子等は観察できないが、基板ａの成
膜面の様子が随時観察できる。しかも、内視鏡９の先端
は、シャッター１９により、分子線や電子線から保護さ
れる。
持された基板ａと照射源との間を遮蔽可能に設けられた
シャッター１９に取り付けた場合、シャッター１９で遮
られて、原料の照射源６の照射口の様子、プラズマ源５
のプラズマ発光の様子等は観察できないが、基板ａの成
膜面の様子が随時観察できる。しかも、内視鏡９の先端
は、シャッター１９により、分子線や電子線から保護さ
れる。
【００１７】
【実施例】次に、図面を参照しながら、本発明の実施例
について具体的且つ詳細に説明する。図１に示すよう
に、耐圧容器により真空チェンバー１が作られており、
その内部は図示してない真空ポンプにより所定の真空度
に減圧される。この真空チェンバー１の上部には基板導
入室３が設けられ、その基板導入室３からトランスファ
ーロッド１４の先端が導入され、同ロッド１４の先端に
基板ホルダー２が取り付けられている。この基板ホルダ
ー２の下面に基板ａが取り付けられ、この基板ａの下面
が成膜面となっている。
について具体的且つ詳細に説明する。図１に示すよう
に、耐圧容器により真空チェンバー１が作られており、
その内部は図示してない真空ポンプにより所定の真空度
に減圧される。この真空チェンバー１の上部には基板導
入室３が設けられ、その基板導入室３からトランスファ
ーロッド１４の先端が導入され、同ロッド１４の先端に
基板ホルダー２が取り付けられている。この基板ホルダ
ー２の下面に基板ａが取り付けられ、この基板ａの下面
が成膜面となっている。
【００１８】真空チェンバー１の下部には各種の照射源
が基板ホルダー２に保持された基板ａの成膜面に向けて
設置されている。すなわち、薄膜原料の照射源としてＫ
セル等の分子線源６が配置され、ここから薄膜原料の分
子が前記基板ａの成膜面に向けて照射される。ラズマビ
ーム源５が前記基板ａの成膜面に向けて真空チェンバー
１内に設置され、このプラズマビーム源５からは、プラ
ズマ中で発生した電気的に中性で、化学的に活性なラジ
カル原子のビームが基板ａの成膜面に照射される。
が基板ホルダー２に保持された基板ａの成膜面に向けて
設置されている。すなわち、薄膜原料の照射源としてＫ
セル等の分子線源６が配置され、ここから薄膜原料の分
子が前記基板ａの成膜面に向けて照射される。ラズマビ
ーム源５が前記基板ａの成膜面に向けて真空チェンバー
１内に設置され、このプラズマビーム源５からは、プラ
ズマ中で発生した電気的に中性で、化学的に活性なラジ
カル原子のビームが基板ａの成膜面に照射される。
【００１９】基板ａの成膜面に向けて浅い角度で電子銃
等の電子線源４が真空チェンバー１の中に設置され、こ
の電子線源４から１０〜５０ｋｅＶに加速された電子ビ
ームを基板ａの成膜面に浅い角度で入射させる。真空チ
ェンバー１の電子銃５と対向する位置に観察窓７が設け
られ、この観察窓に張られた蛍光スクリーンに、成膜面
で回折された電子ビームが映し出される。その回折像に
より基板ａの成膜面上に成膜された膜の結晶格子等を観
察する、いわゆる反射形高速電子回折（ＲＨＥＥＤ）が
行われる。
等の電子線源４が真空チェンバー１の中に設置され、こ
の電子線源４から１０〜５０ｋｅＶに加速された電子ビ
ームを基板ａの成膜面に浅い角度で入射させる。真空チ
ェンバー１の電子銃５と対向する位置に観察窓７が設け
られ、この観察窓に張られた蛍光スクリーンに、成膜面
で回折された電子ビームが映し出される。その回折像に
より基板ａの成膜面上に成膜された膜の結晶格子等を観
察する、いわゆる反射形高速電子回折（ＲＨＥＥＤ）が
行われる。
【００２０】前記基板ａと各種の照射源とが対向してい
る位置の側方に退避室１１が設けられている。この退避
室１１はフランジ１３を介して真空チェンバー１に接続
された円筒状の部屋で、その内側には伸縮自在なベロー
ズ８が設けられている。このベローズ８の基端は、退避
室１１の端部に取り付けられ、且つ気密に封止されてお
り、同ベローズ８の先端は、退避室１１の端部から基板
ホルダー２の真下位置の方向に伸びるようになってい
る。さらに、このベローズ８の先端には、端部が閉じた
円筒形の保護管１０が接続され、且つガラス等により気
密に封止されている。この結果、ベローズ８及び保護管
１０の内部は真空チェンバー１の内部空間と気密に仕切
られている。これにより、ベローズ８及び保護管１０の
内部は大気圧下におかれる。
る位置の側方に退避室１１が設けられている。この退避
室１１はフランジ１３を介して真空チェンバー１に接続
された円筒状の部屋で、その内側には伸縮自在なベロー
ズ８が設けられている。このベローズ８の基端は、退避
室１１の端部に取り付けられ、且つ気密に封止されてお
り、同ベローズ８の先端は、退避室１１の端部から基板
ホルダー２の真下位置の方向に伸びるようになってい
る。さらに、このベローズ８の先端には、端部が閉じた
円筒形の保護管１０が接続され、且つガラス等により気
密に封止されている。この結果、ベローズ８及び保護管
１０の内部は真空チェンバー１の内部空間と気密に仕切
られている。これにより、ベローズ８及び保護管１０の
内部は大気圧下におかれる。
【００２１】退避室１１の端面に円筒状のガイド１９が
設けられ、このガイド１９から長尺な棒状の内視鏡９が
ベローズ８及び保護管１０内にスライド自在に挿入され
ている。この内視鏡９の先端側は、固定部材１８でベロ
ーズ８の先端側に固定されており、ガイド１９に沿って
内視鏡９の先端側を真空チェンバー１の奥に挿入すれば
ベローズ８は伸び、逆に内視鏡９の先端側を退避室１１
側に引き込めば、ベローズ８が縮むようになっている。
これにより、内視鏡９の先端を真空チェンバー１の奥方
向へスライドしたとき、同内視鏡９の先端と保護管１０
とは、基板ホルダー２の真下、すなわち基板ａの成膜面
と各種の照射源、つまり分子線源６、プラズマビーム源
５及び電子線源４が対向している位置まで挿入すること
ができる。内視鏡９の先端を退避室１１側に引き込めた
とき、同内視鏡９の先端と保護管１０とは、退避室１１
内に完全に収納され、各種の照射源、つまり分子線源
６、プラズマビーム源５及び電子線源４からの照射を受
けない位置に退避される。
設けられ、このガイド１９から長尺な棒状の内視鏡９が
ベローズ８及び保護管１０内にスライド自在に挿入され
ている。この内視鏡９の先端側は、固定部材１８でベロ
ーズ８の先端側に固定されており、ガイド１９に沿って
内視鏡９の先端側を真空チェンバー１の奥に挿入すれば
ベローズ８は伸び、逆に内視鏡９の先端側を退避室１１
側に引き込めば、ベローズ８が縮むようになっている。
これにより、内視鏡９の先端を真空チェンバー１の奥方
向へスライドしたとき、同内視鏡９の先端と保護管１０
とは、基板ホルダー２の真下、すなわち基板ａの成膜面
と各種の照射源、つまり分子線源６、プラズマビーム源
５及び電子線源４が対向している位置まで挿入すること
ができる。内視鏡９の先端を退避室１１側に引き込めた
とき、同内視鏡９の先端と保護管１０とは、退避室１１
内に完全に収納され、各種の照射源、つまり分子線源
６、プラズマビーム源５及び電子線源４からの照射を受
けない位置に退避される。
【００２２】内視鏡９は、その基端部にスコープ部１２
を有し、図２に示すように、このスコープ部１２に光フ
ァイバーを介して分光計１６が接続され、ここで内視鏡
９で受光された光が分光分析される。さらに、この分光
計１６にはディテクター１７が接続され、ここで光が電
気信号に変換される。スコープ部１２にモニターディス
プレイ１５が接続され、ここで内視鏡９を介して真空チ
ェンバー１の内部が観察できる。内視鏡９のスコープ部
１２に前記のような分光計１６、ディテクター１７、モ
ニターディスプレイ１５等を接続しない場合は、スコー
プ部１２で真空チェンバー１内部を観察することもでき
る。
を有し、図２に示すように、このスコープ部１２に光フ
ァイバーを介して分光計１６が接続され、ここで内視鏡
９で受光された光が分光分析される。さらに、この分光
計１６にはディテクター１７が接続され、ここで光が電
気信号に変換される。スコープ部１２にモニターディス
プレイ１５が接続され、ここで内視鏡９を介して真空チ
ェンバー１の内部が観察できる。内視鏡９のスコープ部
１２に前記のような分光計１６、ディテクター１７、モ
ニターディスプレイ１５等を接続しない場合は、スコー
プ部１２で真空チェンバー１内部を観察することもでき
る。
【００２３】図３は内視鏡９の視野角と視野方向を示
す。既知の通り、内視鏡９の視野角は、その先端を中心
に５５°前後のものが多い。また視野方向は、正面の両
側に各々１１０°、合計２２０°程度の範囲で変えられ
る。従って、前記視野角５５°の場合、合計２７５°程
の視野範囲がカバーできる。また、焦点調整方式の内視
鏡９の場合、観察深度は０から無限大である。従って、
内視鏡９の先端位置をその軸方向に変えることにより、
真空チェンバー１の内部の殆どの部分を観察することが
できる。従って、基板ａの成膜面の状態や各種照射源の
状態、特に分子線源６の原料の残料、放射口の状態、そ
のシャッターの開閉状態、プラズマビーム源５のプラズ
マ発光のスペクトルの様子等を観察することができる。
す。既知の通り、内視鏡９の視野角は、その先端を中心
に５５°前後のものが多い。また視野方向は、正面の両
側に各々１１０°、合計２２０°程度の範囲で変えられ
る。従って、前記視野角５５°の場合、合計２７５°程
の視野範囲がカバーできる。また、焦点調整方式の内視
鏡９の場合、観察深度は０から無限大である。従って、
内視鏡９の先端位置をその軸方向に変えることにより、
真空チェンバー１の内部の殆どの部分を観察することが
できる。従って、基板ａの成膜面の状態や各種照射源の
状態、特に分子線源６の原料の残料、放射口の状態、そ
のシャッターの開閉状態、プラズマビーム源５のプラズ
マ発光のスペクトルの様子等を観察することができる。
【００２４】これらの観察は、分子線源６からの薄膜原
料分子の照射を一旦停止した状態で行い、再度分子線源
６から薄膜原料分子を照射して成膜を開始するときは、
内視鏡９の先端部及び保護管１０を退避室１１内に退避
させる。これは、成膜原料が保護管１０の表面に付着
し、内視鏡９の視界を遮るのを防止するためである。な
お、真空チェンバー１内が暗い場合は、ライトガイド付
の内視鏡９を使用する必要がある。
料分子の照射を一旦停止した状態で行い、再度分子線源
６から薄膜原料分子を照射して成膜を開始するときは、
内視鏡９の先端部及び保護管１０を退避室１１内に退避
させる。これは、成膜原料が保護管１０の表面に付着
し、内視鏡９の視界を遮るのを防止するためである。な
お、真空チェンバー１内が暗い場合は、ライトガイド付
の内視鏡９を使用する必要がある。
【００２５】さらに、電子銃６により、基板ａの成膜面
に電子線を照射してＲＨＥＥＤ等により回折像を観察す
る場合、基板ａの成膜面に電子線を照射することによ
り、成膜面上に形成された膜からルミネッセンスが発生
する。これを内視鏡９を介して分光計１６で分光分析す
ることにより、膜の成分、すなわち膜組成が分析でき
る。従って、ＲＨＥＥＤによる膜の結晶格子の他に、膜
の混晶組成等が成膜の途中で分析できる。このように、
内視鏡９は、電子線源４を組み合わせて使用すること
で、高い実効が得られる。
に電子線を照射してＲＨＥＥＤ等により回折像を観察す
る場合、基板ａの成膜面に電子線を照射することによ
り、成膜面上に形成された膜からルミネッセンスが発生
する。これを内視鏡９を介して分光計１６で分光分析す
ることにより、膜の成分、すなわち膜組成が分析でき
る。従って、ＲＨＥＥＤによる膜の結晶格子の他に、膜
の混晶組成等が成膜の途中で分析できる。このように、
内視鏡９は、電子線源４を組み合わせて使用すること
で、高い実効が得られる。
【００２６】以上の実施例において使用した照射源は最
も一般的或は好ましいとされる例であり、他にも種々の
照射源が使用できる。さらに、薄膜形成装置も、ＭＢＥ
装置の他に、スパッタ装置、化学的気相成膜装置等（Ｃ
ＶＤ装置）等にも本発明を適用できることはもちろんで
ある。
も一般的或は好ましいとされる例であり、他にも種々の
照射源が使用できる。さらに、薄膜形成装置も、ＭＢＥ
装置の他に、スパッタ装置、化学的気相成膜装置等（Ｃ
ＶＤ装置）等にも本発明を適用できることはもちろんで
ある。
【００２７】次に、図４で示す実施例について説明する
と、この実施例では、内視鏡９の先端部をシャッター１
９に取り付け、その先端を基板ホルダー２に取り付けた
基板ａの成膜面に向けている。基板ａの下方には、同基
板ａの成膜面に向けて前述のような分子線源６、ラズマ
ビーム源５或は電子線源４（図１参照）等の照射源が設
置されているが、前記のシャッター１９は、基板ａとこ
れら照射源との間を遮断できるものである。すなわち、
駆動部２０の操作により、板状のシャッター１９がシャ
ッター軸２２の回りに回転し、基板ａとこれら照射源と
の間を遮断し、或はその遮断を解除する。
と、この実施例では、内視鏡９の先端部をシャッター１
９に取り付け、その先端を基板ホルダー２に取り付けた
基板ａの成膜面に向けている。基板ａの下方には、同基
板ａの成膜面に向けて前述のような分子線源６、ラズマ
ビーム源５或は電子線源４（図１参照）等の照射源が設
置されているが、前記のシャッター１９は、基板ａとこ
れら照射源との間を遮断できるものである。すなわち、
駆動部２０の操作により、板状のシャッター１９がシャ
ッター軸２２の回りに回転し、基板ａとこれら照射源と
の間を遮断し、或はその遮断を解除する。
【００２８】内視鏡９の先端部はこのシャッター１９と
共に動き、前記の照射源から常に遮蔽されているため、
分子線や電子線から保護される。そして、シャッター１
９で基板ａの成膜面を照射源から遮蔽したとき、内視鏡
９の先端が基板ａの成膜面に向くようになっている。こ
の内視鏡９は真空チェンバー１の上部に設けたビューイ
ングポート部２１を介して、前述のような分光計１６、
ディテクター１７及びモニターディスプレイ１５に接続
されている。従って、シャッター１９で基板ａの成膜面
を照射源から遮蔽したときに、内視鏡９で基板ａの成膜
面を観察することができる。
共に動き、前記の照射源から常に遮蔽されているため、
分子線や電子線から保護される。そして、シャッター１
９で基板ａの成膜面を照射源から遮蔽したとき、内視鏡
９の先端が基板ａの成膜面に向くようになっている。こ
の内視鏡９は真空チェンバー１の上部に設けたビューイ
ングポート部２１を介して、前述のような分光計１６、
ディテクター１７及びモニターディスプレイ１５に接続
されている。従って、シャッター１９で基板ａの成膜面
を照射源から遮蔽したときに、内視鏡９で基板ａの成膜
面を観察することができる。
【００２９】
【発明の効果】以上説明した通り、本発明による薄膜形
成装置では、真空チェンバー１内部の様子を直接観察で
きるので、成膜途中の膜の状態、各種照射源の状態等を
観察し、把握することができる。特に、ＲＨＥＥＤ用の
電子銃のような基板の成膜面上の膜物質を励起する手段
と分光計とを組み合わせることにより、膜の組成をも知
ることができるので、成膜途中での成膜条件の設定等が
容易に行える。
成装置では、真空チェンバー１内部の様子を直接観察で
きるので、成膜途中の膜の状態、各種照射源の状態等を
観察し、把握することができる。特に、ＲＨＥＥＤ用の
電子銃のような基板の成膜面上の膜物質を励起する手段
と分光計とを組み合わせることにより、膜の組成をも知
ることができるので、成膜途中での成膜条件の設定等が
容易に行える。
【図１】本発明の実施例による薄膜形成装置の真空チェ
ンバーを示す概略断面図である。
ンバーを示す概略断面図である。
【図２】同実施例による薄膜形成装置の光学及び電気的
接続を示す系統図である。
接続を示す系統図である。
【図３】同実施例に薄膜形成装置の内視鏡の視野の例を
示す真空チェンバー内の配置図である。
示す真空チェンバー内の配置図である。
【図４】本発明の他の実施例による薄膜形成装置の真空
チェンバーを示す概略断面図と内視鏡の光学接続系統図
である。
チェンバーを示す概略断面図と内視鏡の光学接続系統図
である。
１ 真空チェンバー ２ 基板ホルダー ４ 電子銃 ５ プラズマビーム源 ６ 分子線源 ８ ベローズ ９ 内視鏡 １０ 保護管 １１ 退避室 １２ 内視鏡のスコープ部 １６ 分光計 １９ シャッター ａ 基板
Claims (8)
- 【請求項１】 内部が真空状態とされる真空チェンバー
（１）と、この真空チェンバー（１）内に設けられ、基
板（ａ）を保持する基板ホルダー（２）と、この基板ホ
ルダー（２）に向けて真空チェンバー（１）内に配置さ
れた薄膜原料の照射源とを有する薄膜形成装置におい
て、真空チェンバー（１）内の基板（ａ）の成膜面に視
界がある位置とそれ以外の待避位置とに変位される内視
鏡（９）を有することを特徴とする薄膜形成装置。 - 【請求項２】 前記内視鏡（９）は、真空チェンバー
（１）の内部空間と隔離する透明な保護管（１０）に収
められていることを特徴とする請求項１に記載の薄膜形
成装置。 - 【請求項３】 前記基板ホルダー（２）に保持された基
板（ａ）と照射源とが対向した位置の側方に退避室（１
１）が設けられ、この退避室（１１）に、前記内視鏡
（９）の先端及び保護管（１０）を前記基板（ａ）と照
射源とが対向した位置と退避室（１１）内との間に移動
自在に支持する支持部材が設けられていることを特徴と
する請求項２に記載の薄膜形成装置。 - 【請求項４】 前記支持部材は、保護管（１０）に接続
された伸縮自在なベローズ（８）であって、同ベローズ
（８）及び保護管（１０）内は、大気圧に維持されてい
ることを特徴とする請求項３に記載の薄膜形成装置。 - 【請求項５】 前記内視鏡（９）は、前記基板ホルダー
（２）に保持された基板（ａ）と照射源との間を遮蔽可
能に設けられたシャッター（１９）に取り付けられてい
ることを特徴とする請求項１に記載の薄膜形成装置。 - 【請求項６】 前記基板ホルダー（２）に保持された基
板（ａ）の成膜面を励起する励起手段が設けられている
ことを特徴とする請求項１〜５の何れかに記載の薄膜形
成装置。 - 【請求項７】 前記基板ホルダー（２）に保持された基
板（ａ）の成膜面を励起する励起手段が、同成膜面に向
けて電子を照射する電子線源（４）であることを特徴と
する請求項６に記載の薄膜形成装置。 - 【請求項８】 前記内視鏡（９）のスコープ部（１２）
に分光計（１６）が接続されていることを特徴とする請
求項１〜７の何れかに記載の薄膜形成装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7023543A JP2912842B2 (ja) | 1995-01-17 | 1995-01-17 | 薄膜形成装置 |
| US08/513,153 US5588999A (en) | 1995-01-17 | 1995-08-09 | Thin film forming device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7023543A JP2912842B2 (ja) | 1995-01-17 | 1995-01-17 | 薄膜形成装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08193964A JPH08193964A (ja) | 1996-07-30 |
| JP2912842B2 true JP2912842B2 (ja) | 1999-06-28 |
Family
ID=12113392
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7023543A Expired - Fee Related JP2912842B2 (ja) | 1995-01-17 | 1995-01-17 | 薄膜形成装置 |
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| Country | Link |
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| JP (1) | JP2912842B2 (ja) |
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| JP3188913B2 (ja) * | 1997-12-10 | 2001-07-16 | 文部科学省金属材料技術研究所長 | 結晶成長観察装置 |
| US6306668B1 (en) * | 1999-09-23 | 2001-10-23 | Ut-Battelle, Llc | Control method and system for use when growing thin-films on semiconductor-based materials |
| US20050166846A1 (en) * | 2002-05-03 | 2005-08-04 | Giacomo Benvenuti | Large area deposition in high vacuum with high thickness uniformity |
| FR2840925B1 (fr) * | 2002-06-18 | 2005-04-01 | Riber | Chambre d'evaporation de materiaux sous vide a pompage differentiel |
| US6762415B1 (en) * | 2003-04-18 | 2004-07-13 | Imago Scientific Instruments Corporation | Vacuum chamber with recessed viewing tube and imaging device situated therein |
| US20070125303A1 (en) * | 2005-12-02 | 2007-06-07 | Ward Ruby | High-throughput deposition system for oxide thin film growth by reactive coevaportation |
| US7378664B1 (en) | 2006-05-12 | 2008-05-27 | Thermo Electron Scientific Instruments Llc | Deicing of radiation detectors in analytical instruments |
| JP5077919B2 (ja) * | 2006-09-28 | 2012-11-21 | 独立行政法人物質・材料研究機構 | 真空蒸着装置 |
| US8092599B2 (en) * | 2007-07-10 | 2012-01-10 | Veeco Instruments Inc. | Movable injectors in rotating disc gas reactors |
| EP2576859B1 (en) * | 2010-06-04 | 2014-12-24 | Oerlikon Advanced Technologies AG | Vacuum processing device |
| EP3100298B1 (en) | 2014-01-27 | 2020-07-15 | Veeco Instruments Inc. | Wafer carrier having retention pockets with compound radii for chemical vapor deposition systems |
| JP2016046444A (ja) * | 2014-08-25 | 2016-04-04 | シャープ株式会社 | 成膜・分析複合装置、成膜・分析複合装置の制御方法、および真空チャンバ |
Family Cites Families (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60163427A (ja) * | 1984-02-06 | 1985-08-26 | Canon Inc | 結晶成長装置 |
| JPS60176986A (ja) * | 1984-02-22 | 1985-09-11 | Toshiba Corp | 半導体単結晶の製造方法 |
| JPH0669025B2 (ja) * | 1984-12-07 | 1994-08-31 | シャープ株式会社 | 半導体結晶成長装置 |
| JPS6235513A (ja) * | 1985-08-09 | 1987-02-16 | Hitachi Ltd | 分子線エピタキシ装置 |
| JPS6245107A (ja) * | 1985-08-23 | 1987-02-27 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 半導体薄膜形成法 |
| JPS63109168A (ja) * | 1986-10-27 | 1988-05-13 | Alps Electric Co Ltd | 真空蒸着装置 |
| EP0426570B1 (en) * | 1989-10-31 | 1996-01-17 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Process and system for preparing a superconducting thin film of oxide |
| US5000533A (en) * | 1990-03-09 | 1991-03-19 | Olympus Corporation | Protective sleeves for scope probes for use in high pressure or vacuum environments |
| JPH05190469A (ja) * | 1992-01-10 | 1993-07-30 | Hitachi Electron Eng Co Ltd | Ｃｖｄ装置のガスヘッド監視方法 |
| JPH06280014A (ja) * | 1993-03-23 | 1994-10-04 | Fine Ceramics Center | 薄膜成長表面その場評価法及び薄膜形成装置 |
| US5456205A (en) * | 1993-06-01 | 1995-10-10 | Midwest Research Institute | System for monitoring the growth of crystalline films on stationary substrates |
| US5358687A (en) * | 1993-06-21 | 1994-10-25 | Agency Of Industrial Science And Technology | Processes for manufacturing intermetallic compounds, intermetallic alloys and intermetallic matrix composite materials made thereof |
| JPH07133192A (ja) * | 1993-11-04 | 1995-05-23 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 成膜装置および成膜方法 |
-
1995
- 1995-01-17 JP JP7023543A patent/JP2912842B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 1995-08-09 US US08/513,153 patent/US5588999A/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
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| US5588999A (en) | 1996-12-31 |
| JPH08193964A (ja) | 1996-07-30 |
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