JPH0878791A - 薄膜形成装置 - Google Patents

薄膜形成装置

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JPH0878791A
JPH0878791A JP23027094A JP23027094A JPH0878791A JP H0878791 A JPH0878791 A JP H0878791A JP 23027094 A JP23027094 A JP 23027094A JP 23027094 A JP23027094 A JP 23027094A JP H0878791 A JPH0878791 A JP H0878791A
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JP
Japan
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thin film
source
shutter
film forming
vapor deposition
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JP23027094A
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English (en)
Inventor
Yuichi Handa
祐一 半田
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Canon Inc
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Canon Inc
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  • Semiconductor Lasers (AREA)
  • Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
  • Physical Vapour Deposition (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】複数のシャッタを有することにより、第1のシ
ャッタを開けた直後の成膜条件のずれを補正し、最適の
成膜条件に制御された状態での薄膜形成を可能とする。 【構成】薄膜形成装置は、薄膜材料のソースとなる蒸着
源1あるいはスパッタ源を収容するソース手段、薄膜形
成を行うための基板2あるいはサンプルの支持手段、薄
膜形成時の堆積状態を把握するためのモニタ素子4から
なる。ソース手段と支持手段の間に、シャッタ3、5が
2つ以上具備されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、基板に薄膜を形成する
前に成膜の条件を把握し安定した薄膜作製を可能とする
薄膜形成装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、薄膜を形成する装置として図3に
示すような電子ビーム蒸着装置が用いられていた。同図
において、101は蒸着源(例えば、SiO、ZrOな
どの固形ペレット)、102は蒸着用基板、103は蒸
着源をカバーするシャッタ、104はシャッタ開放時に
膜厚、蒸着速度をモニタするためのセンサ(例えば、水
晶振動子など)である。
【0003】蒸着源101は電子ビーム等で加熱され、
作業者の視認により溶融状態が確かめられた後、シャッ
タ103が開けられ、蒸着が開始される。シャッタ開放
後、レート等の条件は膜厚モニタ用センサ104で監視
され、必要に応じて最適条件に電子ビームパワーなどが
設定され、所望の膜厚に達した所で成膜を終了し、シャ
ッタ103が閉じられることになる。また、蒸着の内容
によっては電子ビームパワーだけでなく、蒸着時の雰囲
気(例えば酸素分圧など)を調整することも要求され
る。基板102とセンサ104の位置は異なっている
が、あらかじめ膜厚モニタとして校正をしておけばよ
い。
【0004】
【発明が解決しようとしている課題】しかしながら、上
記従来例に見られる通常の成膜方法では、そのプロセス
の説明で示した様に、シャッタを開けた後、所望の成膜
条件になっていない場合、成膜を行いながら成膜条件を
修正し、制御しなければならないという問題がある。こ
の最適条件に再設定するまでの間、基板には狙った作製
条件からずれた成膜が行われることになり、所望の成膜
形成が行えない。これは、光デバイス等の作製において
はデバイス特性の劣化につながることになる。いつも同
様の初期成膜条件が再現性良く得られる材料のものに対
しては問題ない。しかし、蒸着レート、成膜雰囲気に対
して成膜特性の依存性が強いものや、再現性に乏しい材
料に対しては、従来の方法ではデバイス作製の歩留りが
極めて低くなるという問題を有していた。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、蒸着源
をカバーする第1のシャッタを有すると共に基板の直前
に第2のシャッタを設けることにより、上記従来例の問
題点であった第1のシャッタを開けた直後の成膜条件の
ずれを補正し、最適の成膜条件に制御された状態での薄
膜形成を可能としたものである。
【0006】詳細には、本発明の薄膜形成装置は、薄膜
材料のソースとなる蒸着源あるいはスパッタ源を収容す
るソース手段、薄膜形成を行うための基板あるいはサン
プルの支持手段、薄膜形成時の堆積状態を把握するため
のモニタ素子からなり、かつ前記ソース手段と前記支持
手段の間に、シャッタが2つ以上具備されていることを
特徴とする。より具体的には、前記第1のシャッタと第
2のシャッタの間に、前記モニタ素子を具備し、ソース
手段側の第1のシャッタ開放後、支持手段側の第2のシ
ャッタを閉じたままで、基板あるいはサンプルへの成膜
の前に堆積条件を把握することを可能な様に構成されて
いる。また、前記堆積条件を把握するためのモニタ素子
は、水晶振動子などの薄膜測定素子、堆積時の残留ガス
分圧を測定するための分圧真空計などの測定素子で構成
される。また、前記支持手段側には、半導体レーザ端面
に直接コーティングを施して成膜条件を把握する実時間
モニタが具備され得る様に構成されている。また、蒸着
およびスパッタにあたって、外部から特定のガスを導入
して、ガス雰囲気を制御する装置が具備され、所望のガ
ス分圧の条件下で成膜を行い得る様に構成されている。
また、導入ガスが酸素を含むものであり、堆積条件にお
いては特に酸素分圧を制御して成膜を行い得る様に構成
されている。また、前記ソース手段の蒸着源あるいはス
パッタ源はSiO、ZrO2、Al23などの酸化物か
らなる。
【0007】
【第1実施例】以下、実施例を用いて本発明の詳細を説
明する。図1に、本発明を用いた薄膜形成装置としての
電子ビーム蒸着装置の実施例を示す。1は蒸着源、2は
基板、3は第1シャッタ、4は膜厚モニタ用水晶振動
子、5は第2シャッタを示している。
【0008】電子ビームにより一定条件で加熱された蒸
着源SiO2は溶融され、蒸着が始まる。蒸着の条件が
安定したと判断された時点で、蒸着源側の第1のシャッ
タ3を開ける。その時点で、膜厚モニタ用水晶振動子
4、分圧真空系などにより成膜条件(成膜レート、酸素
雰囲気)が調整される。所望の状態が安定に維持された
時点で第2のシャッタ5を開けて、基板2への蒸着を開
始する。
【0009】以上説明したように、基板2への蒸着を開
始する前に、あらかじめ所定の蒸着条件を把握、制御す
ることにより再現性が良く、歩留りの良い成膜が可能と
なる。
【0010】
【第2実施例】最も効果のある実施形態としては、例え
ば、酸素分圧およびレートを制御して成膜の屈折率を制
御するSiOxの蒸着などがあげられる。SiOxの蒸着
材料としてSiOのペレットを用いて蒸着する場合につ
いて説明する。このSiOx膜は半導体レーザ端面のA
R(反射防止)コーティング材料として利用し、半導体
光増幅器の作製が行われる。残留反射率としては、0.
1%以下のARコーティングが必要で、そのためには、
屈折率の値を精度良く設定することが重要で、例えば
1.55μm帯のデバイスでは、屈折率n=1.81の
成膜を形成する必要がある。所望の屈折率を得るため、
SiOxの蒸着レートは3Å/sec、酸素分圧は1×
10-5Torrに維持することが要求される。
【0011】通常の単一のシャッタ構造では、蒸着レー
トをあらかじめ精度良く推定することは困難であり、本
発明のように第2のシャッタを開ける前に蒸着レートな
どを調整することは極めて有効な手段である。また、S
iOxの蒸着に特有な問題として、第1シャッタを開け
た直後はチャンバ内壁への蒸着により酸素分圧が低減す
る現象があり、これの再制御を必要とする。よって、本
発明のようにあらかじめ条件を再設定することは有効で
ある。
【0012】図2は本発明による第2の実施例の電子ビ
ーム蒸着装置の概念図である。図2において、11は蒸
着源であるSiOペレット、12は半導体レーザチップ
をバー状にへき開したサンプル、13,15はそれぞれ
第1,2シャッタ、14は膜厚モニタ用水晶振動子であ
り、レート制御に用いる。16は、半導体レーザチップ
を定電流駆動して直接端面に薄膜を形成し、レーザの前
後の光出力比をモニタして最適のAR膜厚を実現する為
のいわゆる実時間モニタである。
【0013】具体的作製手順は以下の様に進められる。
まず所望の真空状態(通常1×10-6Torr以下)に
達したら、酸素導入を行い、酸素分圧を所定の初期値に
設定する。酸素分圧が安定したところで電子ビームによ
り蒸着源SiO11を加熱する。蒸着源が加熱溶融さ
れ、蒸着が始まる。この時点で、通常、酸素分圧は低減
するので酸素導入量を所定の値(〜1×10-5Tor
r)に再設定する。
【0014】所定の酸素分圧が維持され、蒸着が安定し
たところで第1のシャッタ13を開放し、水晶振動子膜
厚モニタ14により蒸着速度を測定する。ここで電子ビ
ームの電流を制御して蒸着速度を所望の値に設定する。
SiOの場合、3Å/secなる蒸着速度を目安として
いる。また、第1のシャッタ13を開放した時にさらに
酸素分圧が変動するので、再び調整、制御を必要とす
る。
【0015】この時点での蒸着の条件は、第1のシャッ
タ13の開放前に比べて格段に最適化されている。よっ
て、安定した蒸着が可能で、SiO蒸着の屈折率制御に
必要な酸素分圧および蒸着速度が維持されていることに
なる。
【0016】最後にサンプル直前に設置した第2のシャ
ッタ15を開放し、実際の蒸着を開始する。第2のシャ
ッタ15を開放した場合、わずかに、蒸着条件がシフト
する可能性があるが、微妙な調整により再調整/最適化
が可能となる。
【0017】実時間モニタ16は、半導体レーザを定電
流駆動し片面にARコーティングを実時間で堆積し、そ
の前後の光出力が観測される。AR条件として前後の光
出力比が最大となったところを最適条件として、蒸着を
停止、すなわち第2のシャッタ15を閉じる。
【0018】このように蒸着条件を安定化させ、かつA
R条件の把握を実時間で行うことにより、0.1%以下
の低残留反射率のSiOx膜の作製が可能となり、高性
能の光増幅器の作製技術を提供することが可能となる。
【0019】
【第3実施例】第1、第2の実施例においては、電子ビ
ーム蒸着法による作製の事例を示したが、他の蒸着法に
おいても本発明は極めて有効である。第3の実施例にお
いては、蒸着法として高周波スパッタ法を用いる場合な
どがある(不図示)。
【0020】高周波スパッタによる蒸着においては、高
周波パワー、雰囲気ガス、ガス分圧などが、屈折率制御
に極めて重要である。本実施例においても前述の実施例
と同じく、2つのシャッタを具備させて、第1のシャッ
タを開放後、スパッタ条件を制御した後、第2のシャッ
タを開放して高周波スパッタを実施するプロセスとな
る。
【0021】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の構成によ
れば、蒸着条件、スパッタ条件などの薄膜作製における
堆積条件を高精度で制御するために、蒸着源とサンプル
の間に2つのシャッタを設けることにより、安定した成
膜条件を実現できる。よって、安定した膜組成を達成す
ることが可能となり、高性能の光アンプなどの作製が可
能となるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例である電子ビーム蒸着装置
の構成図。
【図2】本発明の第2実施例である光アンプ作製の為の
電子ビーム蒸着装置の構成図。
【図3】従来の電子ビーム蒸着装置の構成図。
【符号の説明】
1、11 蒸着源 2、12 サンプル基板 3、13 第1のシャッタ 4、14 膜厚モニタ用水晶振動子 5、15 第2のシャッタ 16 実時間モニタ
【手続補正書】
【提出日】平成7年1月13日
【手続補正1】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正内容】
【図1】
【図2】
【図3】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 21/203 Z 9545−4M

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 薄膜を形成するための装置において、薄
    膜材料のソースとなる蒸着源あるいはスパッタ源を収容
    するソース手段、薄膜形成を行うための基板あるいはサ
    ンプルの支持手段、薄膜形成時の堆積状態を把握するた
    めのモニタ素子からなり、かつ前記ソース手段と前記支
    持手段の間に、シャッタが2つ以上具備されていること
    を特徴とする薄膜形成装置。
  2. 【請求項2】 前記第1のシャッタと第2のシャッタの
    間に、前記モニタ素子を具備し、ソース手段側の第1の
    シャッタ開放後、支持手段側の第2のシャッタを閉じた
    ままで、基板あるいはサンプルへの成膜の前に堆積条件
    を把握することを可能な様に構成されていることを特徴
    とする請求項1記載の薄膜形成装置。
  3. 【請求項3】 前記堆積条件を把握するためのモニタ素
    子は、水晶振動子などの薄膜測定素子、堆積時の残留ガ
    ス分圧を測定するための分圧真空計などの測定素子で構
    成されることを特徴とする請求項1記載の薄膜形成装
    置。
  4. 【請求項4】 前記支持手段側には、半導体レーザ端面
    に直接コーティングを施して成膜条件を把握する実時間
    モニタが具備され得る様に構成されていることを特徴と
    する請求項1記載の薄膜形成装置。
  5. 【請求項5】 蒸着およびスパッタにあたって、外部か
    ら特定のガスを導入して、ガス雰囲気を制御する装置が
    具備され、所望のガス分圧の条件下で成膜を行い得る様
    に構成されていることを特徴とする請求項1記載の薄膜
    形成装置。
  6. 【請求項6】 導入ガスが酸素を含むものであり、堆積
    条件においては特に酸素分圧を制御して成膜を行い得る
    様に構成されていることを特徴とする請求項5記載の薄
    膜形成装置。
  7. 【請求項7】 前記ソース手段の蒸着源あるいはスパッ
    タ源はSiO、ZrO2、Al23などの酸化物からな
    ることを特徴とする請求項1記載の薄膜形成装置。
JP23027094A 1994-08-31 1994-08-31 薄膜形成装置 Pending JPH0878791A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100704489B1 (ko) * 2005-09-09 2007-04-09 김동수 전력량 계측 시스템 및 그 계측 방법
US8147664B2 (en) 2008-11-28 2012-04-03 Canon Anelva Corporation Sputtering apparatus
CN102822379A (zh) * 2010-03-24 2012-12-12 佳能安内华股份有限公司 用于电子装置的制造方法和溅射方法
CN112442661A (zh) * 2019-08-28 2021-03-05 佳能株式会社 蒸镀装置

Cited By (6)

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