JPH05221788A - 薄膜の製造方法及び製造装置 - Google Patents
薄膜の製造方法及び製造装置Info
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- JPH05221788A JPH05221788A JP4761092A JP4761092A JPH05221788A JP H05221788 A JPH05221788 A JP H05221788A JP 4761092 A JP4761092 A JP 4761092A JP 4761092 A JP4761092 A JP 4761092A JP H05221788 A JPH05221788 A JP H05221788A
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- JP
- Japan
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- thin film
- substrate
- laser light
- head
- stm
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 薄膜、特に原子レベルの点状若しくは線状の
薄膜の製造方法及び製造装置を提供する。 【構成】 反応ガス雰囲気中に、基板と光ヘッド及び走
査型トンネル顕微鏡（ＳＴＭ）のヘッドを、基板上にＳ
ＴＭによりトンネル電流を流すと共に、光ヘッドにより
レーザ光を集束するように配置し、基板上に照射するレ
ーザ光及びトンネル電流により発生する両者のエネルギ
ーによって反応性ガスを分解し、該基板上に薄膜を形成
する薄膜の製造方法。レーザ光源、該レーザ光源からの
レーザ光を変調する変調素子、ＳＴＭ、その制御部、レ
ーザ光を導入する窓を有する真空容器、反応性の原料ガ
ス供給装置、及び真空容器内に設けた基板、光ヘッド及
びＳＴＭのヘッドを備えている薄膜の製造装置。
薄膜の製造方法及び製造装置を提供する。 【構成】 反応ガス雰囲気中に、基板と光ヘッド及び走
査型トンネル顕微鏡（ＳＴＭ）のヘッドを、基板上にＳ
ＴＭによりトンネル電流を流すと共に、光ヘッドにより
レーザ光を集束するように配置し、基板上に照射するレ
ーザ光及びトンネル電流により発生する両者のエネルギ
ーによって反応性ガスを分解し、該基板上に薄膜を形成
する薄膜の製造方法。レーザ光源、該レーザ光源からの
レーザ光を変調する変調素子、ＳＴＭ、その制御部、レ
ーザ光を導入する窓を有する真空容器、反応性の原料ガ
ス供給装置、及び真空容器内に設けた基板、光ヘッド及
びＳＴＭのヘッドを備えている薄膜の製造装置。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、薄膜、特に原子レベル
の点状若しくは線状の薄膜の製造方法及び製造装置に関
する。
の点状若しくは線状の薄膜の製造方法及び製造装置に関
する。
【０００２】
【従来の技術】気相成長による化合物半導体等の薄膜の
製造方法として有機金属熱分解（ＭＯＣＶＤ）法があ
る。ＭＯＣＶＤ法による薄膜製造装置の一例を図３に示
す。まず、反応容器内を排気した後原料ガスを導入す
る。一方、上記反応容器内に配置した基板を、高周波誘
導加熱によって加熱することにより、上記原料ガスを熱
分解して上記基板上に薄膜を堆積する。したがって、Ｍ
ＯＣＶＤ法は原料ガスの混合により多元系材料の形成が
容易であること、分子線エピタキシ（ＭＢＥ）法等に比
べ大面積基板に均一に薄膜を形成できる等の特徴を有し
ている。
製造方法として有機金属熱分解（ＭＯＣＶＤ）法があ
る。ＭＯＣＶＤ法による薄膜製造装置の一例を図３に示
す。まず、反応容器内を排気した後原料ガスを導入す
る。一方、上記反応容器内に配置した基板を、高周波誘
導加熱によって加熱することにより、上記原料ガスを熱
分解して上記基板上に薄膜を堆積する。したがって、Ｍ
ＯＣＶＤ法は原料ガスの混合により多元系材料の形成が
容易であること、分子線エピタキシ（ＭＢＥ）法等に比
べ大面積基板に均一に薄膜を形成できる等の特徴を有し
ている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来技術は、基板を高周波誘導加熱によって加熱するた
め、基板の一部を局部的に加熱することは困難であり、
したがって、微細なパタン状に薄膜を形成することは困
難であるという欠点を有している。本発明はかかる従来
技術の欠点にかんがみてなされたものであり、その目的
は、化合物半導体等の薄膜を原子レベルの微細な点状若
しくは線状に形成できる、薄膜の製造方法及び製造装置
を提供することにある。
来技術は、基板を高周波誘導加熱によって加熱するた
め、基板の一部を局部的に加熱することは困難であり、
したがって、微細なパタン状に薄膜を形成することは困
難であるという欠点を有している。本発明はかかる従来
技術の欠点にかんがみてなされたものであり、その目的
は、化合物半導体等の薄膜を原子レベルの微細な点状若
しくは線状に形成できる、薄膜の製造方法及び製造装置
を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明を概説すれば、本
発明の第１の発明は薄膜の製造方法に関する発明であっ
て、反応ガス雰囲気中に、基板と光ヘッド及び走査型ト
ンネル顕微鏡のヘッドを、基板上に走査型トンネル顕微
鏡によりトンネル電流を流すと共に、光ヘッドによりレ
ーザ光を集束するように配置し、基板上に照射するレー
ザ光及びトンネル電流により発生する両者のエネルギー
によって反応性ガスを分解し、該基板上に薄膜を形成す
ることを特徴とする。また、本発明の第２の発明は薄膜
の製造装置に関する発明であって、レーザ光源、該レー
ザ光源からのレーザ光を変調する変調素子、走査型トン
ネル顕微鏡、該顕微鏡の制御部、前記レーザ光を導入す
る窓を有する真空容器、該真空容器内に反応性の原料ガ
スを導入するための原料ガス供給設備、及び前記真空容
器内に設けた基板、光ヘッド及び走査型トンネル顕微鏡
のヘッドを備えていることを特徴とする。
発明の第１の発明は薄膜の製造方法に関する発明であっ
て、反応ガス雰囲気中に、基板と光ヘッド及び走査型ト
ンネル顕微鏡のヘッドを、基板上に走査型トンネル顕微
鏡によりトンネル電流を流すと共に、光ヘッドによりレ
ーザ光を集束するように配置し、基板上に照射するレー
ザ光及びトンネル電流により発生する両者のエネルギー
によって反応性ガスを分解し、該基板上に薄膜を形成す
ることを特徴とする。また、本発明の第２の発明は薄膜
の製造装置に関する発明であって、レーザ光源、該レー
ザ光源からのレーザ光を変調する変調素子、走査型トン
ネル顕微鏡、該顕微鏡の制御部、前記レーザ光を導入す
る窓を有する真空容器、該真空容器内に反応性の原料ガ
スを導入するための原料ガス供給設備、及び前記真空容
器内に設けた基板、光ヘッド及び走査型トンネル顕微鏡
のヘッドを備えていることを特徴とする。
【０００５】前記目的を達成するために、本発明は、反
応性ガス雰囲気中に、基板と光ヘッド及び走査型トンネ
ル顕微鏡（以下、ＳＴＭと略記する）のヘッドを配置
し、上記基板上にＳＴＭによりトンネル電流を流すと同
時に光ヘッドによりレーザ光を集束して照射することに
より、両者のエネルギーによって反応性ガスを分解し、
特に基板上のトンネル電流を流した部分のみに薄膜を形
成することを特徴とする。
応性ガス雰囲気中に、基板と光ヘッド及び走査型トンネ
ル顕微鏡（以下、ＳＴＭと略記する）のヘッドを配置
し、上記基板上にＳＴＭによりトンネル電流を流すと同
時に光ヘッドによりレーザ光を集束して照射することに
より、両者のエネルギーによって反応性ガスを分解し、
特に基板上のトンネル電流を流した部分のみに薄膜を形
成することを特徴とする。
【０００６】以下、本発明を図面に基づいて具体的に説
明する。図１は本発明による薄膜製造装置の１例の構成
を示す図である。なお、当該製造装置の排気系及びガス
導入系については、従来のＭＯＣＶＤ法による薄膜製造
装置と同様である。図２は、図１におけるヘッドユニッ
ト１９の１例の構成を示す図である。
明する。図１は本発明による薄膜製造装置の１例の構成
を示す図である。なお、当該製造装置の排気系及びガス
導入系については、従来のＭＯＣＶＤ法による薄膜製造
装置と同様である。図２は、図１におけるヘッドユニッ
ト１９の１例の構成を示す図である。
【０００７】各図において、符号１１は反応室、１２は
排気ポンプ、１３は反応性の原料ガス供給源、１４は基
板、１５はレーザ光源、１６はＡＯ変調器、１７はミラ
ー、１８は窓、１９はヘッドユニット、２０はＳＴＭ制
御部、２１は光ヘッド、２２はＳＴＭヘッド、２３はＳ
ＴＭヘッドのチップを意味する。
排気ポンプ、１３は反応性の原料ガス供給源、１４は基
板、１５はレーザ光源、１６はＡＯ変調器、１７はミラ
ー、１８は窓、１９はヘッドユニット、２０はＳＴＭ制
御部、２１は光ヘッド、２２はＳＴＭヘッド、２３はＳ
ＴＭヘッドのチップを意味する。
【０００８】図１に示したように、反応室１１を排気ポ
ンプ１２で排気した後、反応性の原料ガス供給源１３よ
り原料ガスを上記反応室１１内に導入する。レーザ光源
１５から出たレーザ光は、レーザ光の変調を行うための
ＡＯ変調器１６を通過し、ミラー１７で反射してレーザ
光通過窓１８を通り反応室１１内に導入される。反応室
１１内に入射したレーザ光は、反応室内に配置されたヘ
ッドユニット１９に入射する。
ンプ１２で排気した後、反応性の原料ガス供給源１３よ
り原料ガスを上記反応室１１内に導入する。レーザ光源
１５から出たレーザ光は、レーザ光の変調を行うための
ＡＯ変調器１６を通過し、ミラー１７で反射してレーザ
光通過窓１８を通り反応室１１内に導入される。反応室
１１内に入射したレーザ光は、反応室内に配置されたヘ
ッドユニット１９に入射する。
【０００９】図２に示したように、ヘッドユニット１９
は光ヘッド２１及びＳＴＭヘッド２２とからなり、光ヘ
ッド２１に入射したレーザ光は集光されて基板１４を照
射する。一方、ＳＴＭヘッド２２はＳＴＭ制御部２０か
らの信号により基板１４に一定のトンネル電流を流すよ
うに動作する。ＳＴＭヘッドのチップ２３はレーザ光の
集光位置と一致するように配置される。上記光ヘッド２
１は半導体レーザを用いたフォーカスサーボ機能を有
し、基板１４の表面にレーザ光の焦点を結ぶように制御
される。一方、ＳＴＭヘッドのチップ２３も通常のＳＴ
Ｍの動作と同様に、基板の凹凸に反応して上下する。更
に、ヘッドユニット１９には、光ヘッド２１及びＳＴＭ
ヘッド２２を一体で基板１４の面内方向にＸ−Ｙ移動す
るトラッキングアクチュエータを内蔵している。したが
って、基板１４上でレーザ光の照射位置とトンネル電流
の通電位置が一致した状態でスキャンが可能である。
は光ヘッド２１及びＳＴＭヘッド２２とからなり、光ヘ
ッド２１に入射したレーザ光は集光されて基板１４を照
射する。一方、ＳＴＭヘッド２２はＳＴＭ制御部２０か
らの信号により基板１４に一定のトンネル電流を流すよ
うに動作する。ＳＴＭヘッドのチップ２３はレーザ光の
集光位置と一致するように配置される。上記光ヘッド２
１は半導体レーザを用いたフォーカスサーボ機能を有
し、基板１４の表面にレーザ光の焦点を結ぶように制御
される。一方、ＳＴＭヘッドのチップ２３も通常のＳＴ
Ｍの動作と同様に、基板の凹凸に反応して上下する。更
に、ヘッドユニット１９には、光ヘッド２１及びＳＴＭ
ヘッド２２を一体で基板１４の面内方向にＸ−Ｙ移動す
るトラッキングアクチュエータを内蔵している。したが
って、基板１４上でレーザ光の照射位置とトンネル電流
の通電位置が一致した状態でスキャンが可能である。
【００１０】反応室１１に原料ガスを導入して基板１４
の表面にレーザ光を照射すると共に、トンネル電流を流
すことにより、レーザ光及びトンネル電流のエネルギー
により原料ガスが分解し、基板１４に薄膜が堆積する。
ここで同時にトラッキングアクチュエータを動作させれ
ば、線状の薄膜が、更にＡＯ変調器１６によりレーザ光
を変調し、パルス的に照射すれば、点状の薄膜が形成可
能である。この時、レーザ光のエネルギーのみでは原料
ガスが分解しない程度のレーザパワーとすることによ
り、薄膜の線幅は、ＳＴＭのトンネル電流通電幅によっ
て決定され、原子レベルの幅とすることが可能である。
また、薄膜の膜厚はトンネル電流の大きさや堆積時間等
の条件によってコントロールされるが、原子層オーダー
の堆積が可能である。
の表面にレーザ光を照射すると共に、トンネル電流を流
すことにより、レーザ光及びトンネル電流のエネルギー
により原料ガスが分解し、基板１４に薄膜が堆積する。
ここで同時にトラッキングアクチュエータを動作させれ
ば、線状の薄膜が、更にＡＯ変調器１６によりレーザ光
を変調し、パルス的に照射すれば、点状の薄膜が形成可
能である。この時、レーザ光のエネルギーのみでは原料
ガスが分解しない程度のレーザパワーとすることによ
り、薄膜の線幅は、ＳＴＭのトンネル電流通電幅によっ
て決定され、原子レベルの幅とすることが可能である。
また、薄膜の膜厚はトンネル電流の大きさや堆積時間等
の条件によってコントロールされるが、原子層オーダー
の堆積が可能である。
【００１１】なお、本発明において、反応室外のレーザ
光源を使用せずに、光ヘッド内の半導体レーザ光をフォ
ーカスサーボ機能を行う程度以上に増大させて原料ガス
の分解に使用することも可能である。
光源を使用せずに、光ヘッド内の半導体レーザ光をフォ
ーカスサーボ機能を行う程度以上に増大させて原料ガス
の分解に使用することも可能である。
【００１２】
【実施例】以下、本発明を実施例により更に具体的に説
明するが、本発明はこれに限定されない。
明するが、本発明はこれに限定されない。
【００１３】実施例１ 図１に示すように構成された薄膜の製造装置を用いてＧ
ａＡｓ膜を作製する例を説明する。原料ガスにはＧａ
（ＣＨ3 ）3 及びＡｓＨ3 を用い、レーザ光源１５とし
ては、波長４５７．９ｎｍのＡｒレーザを用いた。光ヘ
ッド２１にはＮＡ０．５５の対物レンズを用いた。ま
た、光ヘッド２１は半導体レーザを用いたフォーカスサ
ーボ機構を内蔵している。ＳＴＭヘッド２２はＳＴＭ制
御部２０からの信号によりＳＴＭとして動作し、原子像
の観察が可能であることを確認した。反応室１１を排気
ポンプ１２で排気した後、原料ガスを１３から導入し、
集光したレーザ光をＧａＡｓ基板上に照射すると共に、
トンネル電流を流すことにより、ＧａＡｓ薄膜をエピタ
キシャル成長させた。この時、上記ＡＯ変調器１６によ
る光の変調及びヘッドユニット１９に内蔵したトラッキ
ングアクチュエータによる光スポットとトンネル電流通
電位置の移動機構を用いることにより、薄膜をストライ
プ状に形成した。このようにして得た薄膜に対し、上記
製造装置に内蔵するＳＴＭによる観察を行ったところ、
線幅１ｎｍ、ピッチ２ｎｍで膜厚は単原子層のＧａＡｓ
単結晶薄膜がストライプ状に、また、光変調を行った部
分については、光パルスに対応した点状に形成されてい
ることが確認できた。
ａＡｓ膜を作製する例を説明する。原料ガスにはＧａ
（ＣＨ3 ）3 及びＡｓＨ3 を用い、レーザ光源１５とし
ては、波長４５７．９ｎｍのＡｒレーザを用いた。光ヘ
ッド２１にはＮＡ０．５５の対物レンズを用いた。ま
た、光ヘッド２１は半導体レーザを用いたフォーカスサ
ーボ機構を内蔵している。ＳＴＭヘッド２２はＳＴＭ制
御部２０からの信号によりＳＴＭとして動作し、原子像
の観察が可能であることを確認した。反応室１１を排気
ポンプ１２で排気した後、原料ガスを１３から導入し、
集光したレーザ光をＧａＡｓ基板上に照射すると共に、
トンネル電流を流すことにより、ＧａＡｓ薄膜をエピタ
キシャル成長させた。この時、上記ＡＯ変調器１６によ
る光の変調及びヘッドユニット１９に内蔵したトラッキ
ングアクチュエータによる光スポットとトンネル電流通
電位置の移動機構を用いることにより、薄膜をストライ
プ状に形成した。このようにして得た薄膜に対し、上記
製造装置に内蔵するＳＴＭによる観察を行ったところ、
線幅１ｎｍ、ピッチ２ｎｍで膜厚は単原子層のＧａＡｓ
単結晶薄膜がストライプ状に、また、光変調を行った部
分については、光パルスに対応した点状に形成されてい
ることが確認できた。
【００１４】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の薄膜の製
造方法及び製造装置によれば、特に基板上のトンネル電
流を流した部分のみに薄膜を形成することができ、原子
レベルの微細な線状若しくは点状の薄膜の形成が可能で
ある。本製造方法及び製造装置は、特に超格子デバイス
若しくは量子デバイス等の原子層レベルの薄膜形成に有
効である。
造方法及び製造装置によれば、特に基板上のトンネル電
流を流した部分のみに薄膜を形成することができ、原子
レベルの微細な線状若しくは点状の薄膜の形成が可能で
ある。本製造方法及び製造装置は、特に超格子デバイス
若しくは量子デバイス等の原子層レベルの薄膜形成に有
効である。
【図１】本発明による薄膜の製造装置の１例の構成を示
す図である。
す図である。
【図２】本発明による薄膜の製造装置のヘッドユニット
の１例の構成を示す図である。
の１例の構成を示す図である。
【図３】従来の薄膜製造装置の構成を示す図である。
１１：反応室、１２：排気ポンプ、１３：反応性の原料
ガス供給源、１４：基板、１５：レーザ光源、１６：Ａ
Ｏ変調器、１７：ミラー、１８：窓、１９：ヘッドユニ
ット、２０：ＳＴＭ制御部、２１：光ヘッド、２２：Ｓ
ＴＭヘッド、２３：ＳＴＭヘッドのチップ
ガス供給源、１４：基板、１５：レーザ光源、１６：Ａ
Ｏ変調器、１７：ミラー、１８：窓、１９：ヘッドユニ
ット、２０：ＳＴＭ制御部、２１：光ヘッド、２２：Ｓ
ＴＭヘッド、２３：ＳＴＭヘッドのチップ
Claims (2)
- 【請求項１】 反応ガス雰囲気中に、基板と光ヘッド及
び走査型トンネル顕微鏡のヘッドを、基板上に走査型ト
ンネル顕微鏡によりトンネル電流を流すと共に、光ヘッ
ドによりレーザ光を集束するように配置し、基板上に照
射するレーザ光及びトンネル電流により発生する両者の
エネルギーによって反応性ガスを分解し、該基板上に薄
膜を形成することを特徴とする薄膜の製造方法。 - 【請求項２】 レーザ光源、該レーザ光源からのレーザ
光を変調する変調素子、走査型トンネル顕微鏡、該顕微
鏡の制御部、前記レーザ光を導入する窓を有する真空容
器、該真空容器内に反応性の原料ガスを導入するための
原料ガス供給設備、及び前記真空容器内に設けた基板、
光ヘッド及び走査型トンネル顕微鏡のヘッドを備えてい
ることを特徴とする薄膜の製造装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4761092A JPH05221788A (ja) | 1992-02-04 | 1992-02-04 | 薄膜の製造方法及び製造装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4761092A JPH05221788A (ja) | 1992-02-04 | 1992-02-04 | 薄膜の製造方法及び製造装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05221788A true JPH05221788A (ja) | 1993-08-31 |
Family
ID=12780004
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4761092A Pending JPH05221788A (ja) | 1992-02-04 | 1992-02-04 | 薄膜の製造方法及び製造装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05221788A (ja) |
-
1992
- 1992-02-04 JP JP4761092A patent/JPH05221788A/ja active Pending
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