JPH0782079A - 分子線源用シャッタ - Google Patents
分子線源用シャッタInfo
- Publication number
- JPH0782079A JPH0782079A JP22544393A JP22544393A JPH0782079A JP H0782079 A JPH0782079 A JP H0782079A JP 22544393 A JP22544393 A JP 22544393A JP 22544393 A JP22544393 A JP 22544393A JP H0782079 A JPH0782079 A JP H0782079A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- shutter
- magnets
- magnet
- motor
- vacuum
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
- Physical Deposition Of Substances That Are Components Of Semiconductor Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【構成】ベアリング３ａと３ｂ，真空用ベアリング４
ａ，４ｂ，４ｃ，大気側ロータ５，磁石６ａ，継鉄６
ｂ，磁石７ａ，継鉄７ｂ，回転軸８，サポート９，フラ
ンジ１０で構成されるマグネットカップリング型の回転
導入機の軸端に薄肉円筒シャッタ１１を固定し、カップ
リング２を介してモータ１の回転運動を伝達するシャッ
タ。 【効果】シャッタの動作速度を０.１ 秒以下から数十秒
の範囲で選択でき、さらに停止位置も任意に決めること
が出来る。
ａ，４ｂ，４ｃ，大気側ロータ５，磁石６ａ，継鉄６
ｂ，磁石７ａ，継鉄７ｂ，回転軸８，サポート９，フラ
ンジ１０で構成されるマグネットカップリング型の回転
導入機の軸端に薄肉円筒シャッタ１１を固定し、カップ
リング２を介してモータ１の回転運動を伝達するシャッ
タ。 【効果】シャッタの動作速度を０.１ 秒以下から数十秒
の範囲で選択でき、さらに停止位置も任意に決めること
が出来る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は半導体製造装置に係り、
特に、薄膜製造用分子線源のシャッタに関する。
特に、薄膜製造用分子線源のシャッタに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、分子線源に用いられるシャッタは
分子線源と試料基板の間に存在し、薄板が分子線源と試
料基板を直線で結ぶ空間を横方向から遮るように往復運
動又は回転運動する構造になっており、分子線源から試
料基板に飛行する分子をシャッタが遮っている際にシャ
ッタで反射した分子や付着した分子が再度分子線源のる
つぼに落下混入しないように様々な工夫がなされてい
る。更に、このような目的を達成するためにシャッタは
静かに開閉動作する機構になっている。例えば、特開平
1−132119 号公報のように超高真空中にシャッタと駆動
源を配置した例や、特開平4−206712 号公報のようにシ
ャッタの反り返りを低減させた例もある。
分子線源と試料基板の間に存在し、薄板が分子線源と試
料基板を直線で結ぶ空間を横方向から遮るように往復運
動又は回転運動する構造になっており、分子線源から試
料基板に飛行する分子をシャッタが遮っている際にシャ
ッタで反射した分子や付着した分子が再度分子線源のる
つぼに落下混入しないように様々な工夫がなされてい
る。更に、このような目的を達成するためにシャッタは
静かに開閉動作する機構になっている。例えば、特開平
1−132119 号公報のように超高真空中にシャッタと駆動
源を配置した例や、特開平4−206712 号公報のようにシ
ャッタの反り返りを低減させた例もある。
【０００３】ところが、シャッタの開閉動作速度につい
ては何ら論じられていない。最近の薄膜形成技術の進歩
により、膜厚の制御はますます重要となってきている。
特に一〜数十原子層を制御して積層する人工超格子の形
成などには正確な膜厚制御が不可欠である。シャッタが
低速開閉動作をすると試料基板上での膜厚分布は試料基
板に飛行する分子をシャッタが遮る間の時間差に比例し
た勾配ができる。この勾配を小さくするには分子線源の
蒸発レートを低くして、長い時間の蒸着を行う必要があ
るが、蒸発レートを低くするとスループットが低下し、
また成膜中に不純物が混入しやすくなるので好ましくな
い。
ては何ら論じられていない。最近の薄膜形成技術の進歩
により、膜厚の制御はますます重要となってきている。
特に一〜数十原子層を制御して積層する人工超格子の形
成などには正確な膜厚制御が不可欠である。シャッタが
低速開閉動作をすると試料基板上での膜厚分布は試料基
板に飛行する分子をシャッタが遮る間の時間差に比例し
た勾配ができる。この勾配を小さくするには分子線源の
蒸発レートを低くして、長い時間の蒸着を行う必要があ
るが、蒸発レートを低くするとスループットが低下し、
また成膜中に不純物が混入しやすくなるので好ましくな
い。
【０００４】従来のシャッタ構造の例を図２と図３に示
す。図２に示す例の場合は、シャッタ移動案内部が摺動
構造のため超高真空中で摩耗粉が発生しやすく、これが
成膜中に不純物として混入する可能性が高い。また、図
３に示す例の場合は、円板型シャッタの端部を保持して
回転運動させる構造のため、高速開閉動作をさせようと
したときにシャッタの重心と回転中心が大きく異なるた
めにシャッタが振動し、シャッタ及び回転軸に付着した
フレーク等をまき散らすことになる。
す。図２に示す例の場合は、シャッタ移動案内部が摺動
構造のため超高真空中で摩耗粉が発生しやすく、これが
成膜中に不純物として混入する可能性が高い。また、図
３に示す例の場合は、円板型シャッタの端部を保持して
回転運動させる構造のため、高速開閉動作をさせようと
したときにシャッタの重心と回転中心が大きく異なるた
めにシャッタが振動し、シャッタ及び回転軸に付着した
フレーク等をまき散らすことになる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、シャッタの
開閉動作時間に係る試料基板上での膜厚分布誤差要因を
小さくすることを目的として、高速開閉動作可能なシャ
ッタを提供するものである。また、シャッタの振動で発
生するフレーク等による薄膜への不純物混入を抑制でき
るシャッタを提供することを目的とする。
開閉動作時間に係る試料基板上での膜厚分布誤差要因を
小さくすることを目的として、高速開閉動作可能なシャ
ッタを提供するものである。また、シャッタの振動で発
生するフレーク等による薄膜への不純物混入を抑制でき
るシャッタを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は分子線源と試料基板を直線で結ぶ空間を横
切るように孔のあいた薄肉円筒を配置し、これを約６０
度の範囲で回転させることにより、シャッタ機能が達成
される。
に、本発明は分子線源と試料基板を直線で結ぶ空間を横
切るように孔のあいた薄肉円筒を配置し、これを約６０
度の範囲で回転させることにより、シャッタ機能が達成
される。
【０００７】
【作用】大気中に配置した駆動源となるモータ，真空中
に回転運動を伝達するマグネットカップリング型の回転
導入機，分子線源から試料基板上に飛行する分子を遮る
薄肉円筒を一直線上に配置し、モータを回転角約６０度
の範囲で正逆回転する。モータと回転導入機はカップリ
ングで接続され、回転導入機に回転運動が伝達される。
回転導入機の真空側軸端に固定された孔のあいた薄肉円
筒は回転導入機と一緒に回転し、シャッタ機能が得られ
る。シャッタが振動するとフレークをまき散らし、ま
た、回転導入機の真空用ベアリング寿命を短くするの
で、モータの回転速度を、加速，一定速度，減速の制御
を行うことにより、シャッタ開閉動作時の振動と停止時
のオーバーシュート及びふらつきを最小限にする。
に回転運動を伝達するマグネットカップリング型の回転
導入機，分子線源から試料基板上に飛行する分子を遮る
薄肉円筒を一直線上に配置し、モータを回転角約６０度
の範囲で正逆回転する。モータと回転導入機はカップリ
ングで接続され、回転導入機に回転運動が伝達される。
回転導入機の真空側軸端に固定された孔のあいた薄肉円
筒は回転導入機と一緒に回転し、シャッタ機能が得られ
る。シャッタが振動するとフレークをまき散らし、ま
た、回転導入機の真空用ベアリング寿命を短くするの
で、モータの回転速度を、加速，一定速度，減速の制御
を行うことにより、シャッタ開閉動作時の振動と停止時
のオーバーシュート及びふらつきを最小限にする。
【０００８】
【実施例】以下、本発明の実施例を図１により説明す
る。均一な膜厚分布を得るための分子線源と試料基板間
の距離は、試料基板の大きさと分子線の広がりで決ま
る。本実施例では分子線源１２のるつぼ口径が約２０m
m，試料基板１３の直径が約100mm，両者の間隔が約２６
０mmとしたときに、シャッタの回転中心はるつぼ端部か
ら概ね９５mmの位置で両者を結ぶ空間を横切るように配
置する。
る。均一な膜厚分布を得るための分子線源と試料基板間
の距離は、試料基板の大きさと分子線の広がりで決ま
る。本実施例では分子線源１２のるつぼ口径が約２０m
m，試料基板１３の直径が約100mm，両者の間隔が約２６
０mmとしたときに、シャッタの回転中心はるつぼ端部か
ら概ね９５mmの位置で両者を結ぶ空間を横切るように配
置する。
【０００９】シャッタ１１の外径を６２mm肉厚さ１mmと
し、薄肉円筒の長さを任意にすると、シャッタ１１の開
口部の幅はるつぼ側が４４mm，試料基板側が５３mmとし
たときに分子線源のるつぼから試料基板全面に飛行分子
を到達させることが出来る。次に、このシャッタ１１を
約６０度回転させると試料基板全面を遮蔽できる。
し、薄肉円筒の長さを任意にすると、シャッタ１１の開
口部の幅はるつぼ側が４４mm，試料基板側が５３mmとし
たときに分子線源のるつぼから試料基板全面に飛行分子
を到達させることが出来る。次に、このシャッタ１１を
約６０度回転させると試料基板全面を遮蔽できる。
【００１０】シャッタ１１を回転させる駆動源は、大気
側に配置したモータ１であり、カップリング２を介して
回転導入機の大気側ロータ５に回転運動を伝達する。回
転導入機のマグネットカップリングは大気側が８個の磁
石６ａと１個の継鉄６ｂの組合せであり、真空側が８個
の磁石７ａと１個の継鉄７ｂの組合せで構成され、正対
する磁石の吸引力と両隣の磁石の反発力を利用して回転
運動を伝達し、回転軸８を回転させる。
側に配置したモータ１であり、カップリング２を介して
回転導入機の大気側ロータ５に回転運動を伝達する。回
転導入機のマグネットカップリングは大気側が８個の磁
石６ａと１個の継鉄６ｂの組合せであり、真空側が８個
の磁石７ａと１個の継鉄７ｂの組合せで構成され、正対
する磁石の吸引力と両隣の磁石の反発力を利用して回転
運動を伝達し、回転軸８を回転させる。
【００１１】本実施例では、磁石６ａと７ａの磁力は
１.０８Ｔ(テスラ）とし、磁石６ａと７ａの隙間を概ね
２mm、磁石７ａを継鉄７ｂに配置したときの外径を３
４.５mm、磁石６ａと７ａの有効長さを３０mmにするこ
とで脱調トルク約１２０kgcm，ずれ角１度当りのトルク
５kgcmの剛性をもつマグネットカップリングを構成し
た。継鉄７ｂを固定している回転軸８の軸端にシャッタ
１１を固定し、回転部をベアリング３ａ，３ｂ及び真空
用ベアリング４ａ，４ｂ，４ｃで支持することにより、
モータ１の回転運動をシャッタ１１に伝達することが可
能となる。モータ１のロータ慣性モーメントを概ね０.
７kgcmの二乗，大気側の回転部分の慣性モーメントを概
ね０.５kgcmの二乗、真空側の回転部分の慣性モーメン
トを概ね０.５kgcmの二乗にし、モータの最高回転速度
を１８０rpm 以上に設定し、加減速制御をすると、シャ
ッタ１１の開閉動作時間は０.１ 秒以下にできる。
１.０８Ｔ(テスラ）とし、磁石６ａと７ａの隙間を概ね
２mm、磁石７ａを継鉄７ｂに配置したときの外径を３
４.５mm、磁石６ａと７ａの有効長さを３０mmにするこ
とで脱調トルク約１２０kgcm，ずれ角１度当りのトルク
５kgcmの剛性をもつマグネットカップリングを構成し
た。継鉄７ｂを固定している回転軸８の軸端にシャッタ
１１を固定し、回転部をベアリング３ａ，３ｂ及び真空
用ベアリング４ａ，４ｂ，４ｃで支持することにより、
モータ１の回転運動をシャッタ１１に伝達することが可
能となる。モータ１のロータ慣性モーメントを概ね０.
７kgcmの二乗，大気側の回転部分の慣性モーメントを概
ね０.５kgcmの二乗、真空側の回転部分の慣性モーメン
トを概ね０.５kgcmの二乗にし、モータの最高回転速度
を１８０rpm 以上に設定し、加減速制御をすると、シャ
ッタ１１の開閉動作時間は０.１ 秒以下にできる。
【００１２】開閉動作時のシャッタの振動を最小に制御
するためにシミュレーションによる加減速レートの最適
化を行った。最適条件でのシミュレーション結果の一例
を図４に示す。
するためにシミュレーションによる加減速レートの最適
化を行った。最適条件でのシミュレーション結果の一例
を図４に示す。
【００１３】図中の折線４１はモータの回転軸の動きを
示し、曲線４２はシャッタの動きを示す。この図からわ
かるように、モータ軸の動きに対してシャッタはやや遅
れて追従する。更に、モータ軸が停止したときにはシャ
ッタがオーバーシュートする。このオーバーシュート量
はシャッタの開閉動作時間が短くなるほど増大する。
示し、曲線４２はシャッタの動きを示す。この図からわ
かるように、モータ軸の動きに対してシャッタはやや遅
れて追従する。更に、モータ軸が停止したときにはシャ
ッタがオーバーシュートする。このオーバーシュート量
はシャッタの開閉動作時間が短くなるほど増大する。
【００１４】このシミュレーションの結果に基づき、シ
ャッタ動作の実測を行った。モータ１の加減速制御を静
止状態から０.０２５秒 で最高回転速度１８０rpm に加
速し、０.０３１５秒間一定速度を保ち、０.０２５秒で
減速して静止させるとモータ１は０.０８１５ 秒で概ね
６０度回転する。この時、シャッタ１１はやや遅れてモ
ータ１の回転に追従するが、シャッタ１１が６０度回転
するまでの所要時間は０.０９９９ 秒であった。また、
本実施例では上記の条件で５０万回以上の動作試験を行
っても何ら問題は生じなかった。
ャッタ動作の実測を行った。モータ１の加減速制御を静
止状態から０.０２５秒 で最高回転速度１８０rpm に加
速し、０.０３１５秒間一定速度を保ち、０.０２５秒で
減速して静止させるとモータ１は０.０８１５ 秒で概ね
６０度回転する。この時、シャッタ１１はやや遅れてモ
ータ１の回転に追従するが、シャッタ１１が６０度回転
するまでの所要時間は０.０９９９ 秒であった。また、
本実施例では上記の条件で５０万回以上の動作試験を行
っても何ら問題は生じなかった。
【００１５】
【発明の効果】本発明によれば、シャッタの動作速度を
０.１ 秒から数十秒の範囲で選択でき、さらに停止位置
も任意に決めることが出来る。また、万一、回転導入機
のマグネットカップリングが脱調、或いはモータが暴走
した場合でも、周辺装置に接触することが無いので安全
に使用できる。
０.１ 秒から数十秒の範囲で選択でき、さらに停止位置
も任意に決めることが出来る。また、万一、回転導入機
のマグネットカップリングが脱調、或いはモータが暴走
した場合でも、周辺装置に接触することが無いので安全
に使用できる。
【図１】本発明の一実施例の斜視図。
【図２】従来のシャッタ駆動方式の一例を示した断面
図。
図。
【図３】従来のシャッタ駆動方式の一例を示した説明
図。
図。
【図４】本発明のシャッタの動きとモータの動きシミュ
レーションした結果を示す特性図。
レーションした結果を示す特性図。
１…モータ、２…カップリング、３ａ，３ｂ…ベアリン
グ、４ａ，４ｂ，４ｃ…真空用ベアリング、５…大気側
ロータ、６ａ，７ａ…磁石、６ｂ，７ｂ…継鉄、８…回
転軸、９…サポート、１０…フランジ、１１…薄肉円筒
シャッタ、１２…分子線源、１３…試料基板。
グ、４ａ，４ｂ，４ｃ…真空用ベアリング、５…大気側
ロータ、６ａ，７ａ…磁石、６ｂ，７ｂ…継鉄、８…回
転軸、９…サポート、１０…フランジ、１１…薄肉円筒
シャッタ、１２…分子線源、１３…試料基板。
Claims (6)
- 【請求項１】円筒の一部に開口部を設けた遮蔽筒を回転
することによって開閉動作をすることを特徴とするシャ
ッタ。 - 【請求項２】請求項１において、前記遮蔽筒を真空内に
設け、マグネットカップリング型回転導入機を介して大
気中におかれたモータによって回転するシャッタ。 - 【請求項３】請求項２において、前記マグネットカップ
リング型回転導入機のマグネットカップリングが真空
側，大気側共磁石で構成されているシャッタ。 - 【請求項４】請求項２において、マグネットカップリン
グの磁石が８極の極性をもち、隣り合う磁石は逆の極性
であるシャッタ。 - 【請求項５】請求項２において、磁石が真空側，大気側
共各々８個の磁石と１個の継鉄で構成され、正対する磁
石の吸引力と両隣の磁石の反発力を利用して高剛性のマ
グネットカップリングを構成しているシャッタ。 - 【請求項６】シャッタの開閉動作時に加減速制御を行う
ことを特徴とするシャッタ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22544393A JPH0782079A (ja) | 1993-09-10 | 1993-09-10 | 分子線源用シャッタ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22544393A JPH0782079A (ja) | 1993-09-10 | 1993-09-10 | 分子線源用シャッタ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0782079A true JPH0782079A (ja) | 1995-03-28 |
Family
ID=16829446
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22544393A Pending JPH0782079A (ja) | 1993-09-10 | 1993-09-10 | 分子線源用シャッタ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0782079A (ja) |
-
1993
- 1993-09-10 JP JP22544393A patent/JPH0782079A/ja active Pending
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