JP3199278B2 - 蒸着装置 - Google Patents

蒸着装置

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JP3199278B2
JP3199278B2 JP05977892A JP5977892A JP3199278B2 JP 3199278 B2 JP3199278 B2 JP 3199278B2 JP 05977892 A JP05977892 A JP 05977892A JP 5977892 A JP5977892 A JP 5977892A JP 3199278 B2 JP3199278 B2 JP 3199278B2
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俊一 村上
育夫 原
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アネルバ株式会社
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は蒸着装置に係り、特に炭
素をドーピングするための電子銃型の蒸着装置の改良に
関する。
【0002】
【従来の技術】従来の電子銃型の炭素添加用蒸着装置
は、基本的に、蒸発物質である炭素を収容するルツボ
と、このルツボを含むその周囲の表面と、蒸発物質を蒸
発させるために蒸発物質に照射される電子ビームを曲げ
るためのハース部分とから構成される。通常、ルツボは
銅で形成され、ルツボを含む表面も銅で形成され、ハー
ス部分はニッケルで形成されている。かかる構成におい
て、前記ルツボ内に収容された蒸発物質に所要のエネル
ギ量の電子ビームを与えて、蒸発物質を蒸発させるよう
にしていた。蒸発した炭素は、上方に移動し、上方に配
置された基板の表面膜の中に不純物として混入する。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】従来の炭素添加用蒸着
装置では、熱フィラメントで発生する電子ビームを磁場
又は電場で制御して蒸着物質(炭素)に照射し、又は蒸
着物質の上で走査を行うようにしていた。この場合にお
いて、電子ビーム(一次ビーム)が、蒸発物質以外の部
分に照射されることがある。電子ビームが蒸発物質以外
の部分に照射されると、蒸着した材料以外の物質が蒸気
中に混入され、蒸着膜の中へ不純物が混入する。すなわ
ち炭素以外の銅やニッケル等が不純物として混入され
る。また、その他に蒸着物質に照射された電子ビーム
が、その後、反射作用によって、ルツボ周囲の表面、ハ
ースト部分に衝突し、衝突箇所から不純物が蒸発し、不
純物混入を起こすこともあった。従って、精密な薄膜成
長法、例えば、単原子層制御、不純物濃度制御を可能に
する分子エピタキシー法に関しては、電子銃型蒸着装置
では上記の如く不純物混入という問題があるため、蒸発
源として電子銃型蒸着装置を使用することができなかっ
た。代りに、温度制御による分子線セルという蒸発源を
使用していた。またP型添加半導体を製作する場合に
は、GaAsの膜で、ベリリュウムという毒性の高い元
素を不純物として使用せざる得なかった。また電子銃型
の蒸着装置におけるその他の問題点として、蒸発物質の
蒸発量の制御の問題がある。従来の蒸発量の制御は、水
晶振動子を用いた膜厚モニターで作製される膜の厚みを
直接に計測しながら行われていた。この膜厚モニター
は、一般的に数ミクロンの膜厚で使用できなくなり、オ
ングストロームレベルでの膜厚計測は不可能であった。
また、膜厚モニターの交換を頻繁に行わなければならな
いという不具合も存在した。
【0004】本発明の目的は、精密な薄膜成長法に適用
でき、且つ膜の中に炭素を精密な添加割合で添加するこ
とのできる蒸着装置を提供することにある。また本発明
の目的は、作製される膜の厚みを非常に薄い精度で作製
することのできる蒸発量制御機構を備えた蒸着装置を提
供することにある。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明に係る蒸着装置
は、真空中にて熱フィラメントから放出された電子を加
速し且つ磁場又は電場により偏向し電子ビームとして蒸
発物質に照射し、これを加熱して蒸発させる蒸着装置に
おいて、蒸発物質は炭素であり、この炭素を収容するル
ツボ、このルツボの周囲部分の表面、電子の軌道を偏向
するハース部分のそれぞれを炭素材料で覆ったことを特
徴とする。前記構成において、好ましくは、炭素材料に
接触する熱電対と、この熱電対の出力を入力し、熱電対
の出力値が所定の値に保持されるように、熱フィラメン
トへの給電量を制御する制御手段を設けたことを特徴と
する。また本発明に係る蒸着装置は、真空中にて熱フィ
ラメントから放出された電子を加速し且つ磁場又は電場
により偏向し電子ビームとして蒸発物質に照射し、これ
を加熱して蒸発させる蒸着装置において、蒸発物質を収
容するルツボの周囲部分の表面に接触する熱電対と、こ
の熱電対の出力信号を入力し、熱電対の出力値が所定の
値に保持されるように、熱フィラメントへの給電量を制
御する制御手段を設けたことを特徴とする。
【0005】
【作用】本発明による蒸着装置では、蒸発物質である炭
素が収容されるルツボ及びその周囲部分の表面、ハース
部分を炭素材料で覆うようにしたため、所定の膜の中に
不純物として炭素を添加させるとき、炭素以外の不純物
が添加されるのを防止でき、不純物濃度を精度良く制御
できる。従って本発明による蒸着装置は、精密な薄膜作
製法、例えば分子線エピタキシー法に適用することがで
きる。また熱電対を用いて温度を介して蒸発物質の蒸発
量を把握できるようにしたため、熱電対の出力が一定に
なるように、熱電対の検出値を利用して、蒸発物質に電
子ビームを与える熱フィラメントへの給電量を制御すれ
ば、当該蒸発量を精度良く制御することができる。
【0006】
【実施例】以下に、本発明の実施例を添付図面に基づい
て説明する。図1において、1は電子銃型の蒸着装置、
2は熱フィラメントである。蒸着装置1は、ルツボ3
と、ルツボ3を備える表面を有した凹所4と、凹所4の
両側の壁部を形成するハース5A,5Bを備える。ルツ
ボ3の内部には蒸発物質である炭素6が配置される。ル
ツボ3の内部表面とルツボ3の周囲部分である凹所表面
とハース5A,5Bの内部表面のそれぞれには、これら
の表面を覆うように、炭素板7が配設される。図示例で
は、炭素板7は、一体的に示されているが、実際には、
ハース表面用炭素板及びルツボを含む表面用炭素板に分
けて配設することが望ましい。
【0007】熱フィラメント2の配置位置は、蒸着装置
1に対して所定距離の位置に設定され、電源8から所定
の電力を受けて発熱作用を生じ、熱電子を発生する。発
生した熱電子は、真空環境にて集束し電子ビーム9とし
て、ルツボ3内の炭素6に照射される。熱フィラメント
2から発射される電子ビーム9は、ハース5A,5B内
に設けられた電子ビームの軌道を変更する装置により、
ルツボ3内の炭素に有効に照射されるようにその軌道を
制御される。
【0008】電子ビーム9による加熱によって蒸着装置
1から蒸発した炭素は、蒸気の状態で上方に進み、蒸発
装置1の上方位置に配置された基板(図示せず)の表面
に蒸着、又は膜の中に添加される。
【0009】上記構成によれば、炭素以外の金属物質で
形成されたルツボ3、ルツボ3の周囲部分の表面、ハー
ス5A,5Bの表面を、炭素板7で完全に覆うように構
成した。従って、炭素材料が、一次電子ビーム及び反射
電子ビームが衝突する可能性のあるすべての箇所を覆う
ようにしたため、蒸着装置1からは、炭素のみが、蒸着
対象である基板に飛来することになる。すなわち、ルツ
ボ3等を形成する銅やハース5A,5Bを形成するニッ
ケルが蒸発し、不純物として混入することを完全に防止
できる。
【0010】他の構成としては、図1に示す如く、ルツ
ボ3の近傍の炭素板7の表面に接触する状態で熱電対1
0が配置される。この熱電対10は、炭素板7の温度を
計測する。この炭素板7の温度は、実質的に、蒸発物質
である炭素6の温度と同じである。そこで、この熱電対
10の出力信号を利用して、図3に示す制御系を構成す
る。
【0011】図3において、熱電対10の出力は制御手
段11に入力される。制御手段11は温度設定器12を
有する。この温度設定器12は、所定の温度T0 に関
する信号を制御手段11に与える。この温度設定器12
は、蒸発物質を望ましい温度に設定するための基準温度
を与えるものである。熱電対10の出力信号が温度Tを
表しているとすると、制御手段11では、内蔵された比
較手段で、温度T0と温度Tの差をとる。制御手段11
は、前記温度差に基づいて、この温度差がゼロになるよ
うに、電源8における熱フィラメント2への給電量を制
御する。かかる制御系によって、蒸発物質である炭素6
が、常に温度設定器12で設定された温度に保持される
よう温度制御が行われる。蒸発物質の温度が所定温度に
常に設定されると、蒸発物質からの蒸発量は、設定され
た温度に比例して一定の値に保持される。その結果、基
板における蒸着量を、高い精度で制御することができ
る。換言すれば、作製される膜の厚みを、非常に薄い精
度で作製することができる。
【0012】また他の技術的観点では、熱フィラメント
2から炭素6に与えられる電子ビーム9の電子流密度を
精密に制御することが可能となり、これにより電子銃型
蒸着装置本体の寿命を長くすることができる。
【0013】前記の蒸発量制御機構については、前記実
施例の炭素添加型蒸着装置に限定されるものではなく、
他の蒸着装置に対して一般的に適用することができるの
は勿論である。
【0014】
【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明に
よれば、炭素以外の不純物が混入せず、且つ蒸発量を精
度良く制御できるので、分子エピタキシー法など精密な
薄膜成長法に適用することができる。また膜の中に炭素
を精密な添加割合で添加することができる。またGaA
s等の分子線エピタキシー法で、ベリリュウム等の毒物
を使用せず、安全なP型添加半導体を作ることができ
る。更に、熱電対を用いて蒸発物質の温度を直接に計測
し、温度に基づいて蒸発量を制御するように構成したた
め、作製される蒸着膜の厚みを非常に薄い精度で作製す
ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る蒸着装置の一実施例を示す斜視図
である。
【図2】蒸着装置の要部を示す横断面図である。
【図3】蒸発量の制御系を示すブロック構成図である。
【符号の説明】
1 …電子銃型蒸着装置 2 …熱フィラメント 3 …ルツボ 5A,5B …ハース 6 …炭素(蒸発物質) 7 …炭素板 8 …電源 9 …電子ビーム 10 …熱電対 11 …制御手段
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C23C 14/00 - 14/58 C23C 16/00 - 16/56

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 真空中にて熱フィラメントから放出され
    た電子を加速し且つ磁場又は電場により偏向し電子ビー
    ムとして蒸発物質に照射し、この蒸発物質を加熱して蒸
    発させる蒸着装置において、前記蒸発物質は炭素であ
    り、この炭素を収容するルツボ、このルツボの周囲部分
    の表面、電子の軌道を偏向するハース部分のそれぞれを
    炭素材料で覆ったことを特徴とする蒸着装置。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の蒸着装置において、前記
    炭素材料に接触する熱電対と、この熱電対の出力を入力
    し、前記熱電対の出力値が所定の値に保持されるよう
    に、前記熱フィラメントへの給電量を制御する制御手段
    を設けたことを特徴とする蒸着装置。
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