成膜装置及び成膜方法
【課題】 坩堝の側面に原料融液が這い上がった状態で成膜を行うと、形成された薄膜の厚さの均一性が低下してしまう。
【解決手段】 チャンバ内に基板ホルダが配置されている。坩堝の内部に蒸発源が収容される。坩堝の開口部が、基板ホルダに保持された基板に向けられている。第１の加熱装置が坩堝を加熱する。測定装置が、坩堝の深さの１／２の深さよりも浅い位置の、坩堝の温度に依存する物理量を測定する。回転機構が坩堝を回転させる。制御装置が、測定装置による測定結果に基づいて、回転機構を制御する。
【解決手段】 チャンバ内に基板ホルダが配置されている。坩堝の内部に蒸発源が収容される。坩堝の開口部が、基板ホルダに保持された基板に向けられている。第１の加熱装置が坩堝を加熱する。測定装置が、坩堝の深さの１／２の深さよりも浅い位置の、坩堝の温度に依存する物理量を測定する。回転機構が坩堝を回転させる。制御装置が、測定装置による測定結果に基づいて、回転機構を制御する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、坩堝に収容した蒸発源を蒸発させて成膜を行う成膜装置及び成膜方法
に関する。
【背景技術】
【０００２】
分子線エピタキシ（ＭＢＥ）法を適用することにより、薄膜の厚さを原子層レベルで精密に制御することが可能である。ＭＢＥ装置のチャンバ内は超高真空に保持され、チャンバに、複数の原料蒸発源セルが取り付けられている。原料蒸発源セルは、原料を収容する坩堝、及び坩堝を加熱するヒータを含む。
【０００３】
基板ホルダが、原料蒸発源セルから蒸発した原料の分子線の経路内に基板を保持する。基板ホルダは、成膜中に基板を回転させる。原料蒸発源セル及び基板ホルダを適切に配置することにより、例えば直径３インチの基板の面内の膜厚のばらつきを±２％以下にすることができる。
【０００４】
真空蒸着装置や電子ビーム蒸着装置において、坩堝を自転させる技術が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−２２１８号公報
【特許文献２】特開２００３−１８８１１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
基板ホルダ及び原料蒸発源セルは、坩堝の底に原料液が溜まった状態で、厚さの均一な膜が形成されるように調整されている。アルミニウム等の融液は、坩堝の底に溜まるのみではなく、坩堝の壁面に沿って這い上がる現象を示す。坩堝の側面に這い上がった融液からも、原料が蒸発する。坩堝の底以外の領域からも分子線が放出されると、形成された薄膜の厚さの均一性が低下してしまう。
【０００７】
また、抵抗加熱の坩堝を有する真空蒸着装置等においても、坩堝の底以外の領域から原料が蒸発することは、好ましくない。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一観点によると、
チャンバ内に配置された基板ホルダと、
開口部が、前記基板ホルダに保持された基板に向けて配置され、内部に蒸発源が収容される坩堝と、
前記坩堝を加熱する第１の加熱装置と、
前記坩堝の深さの１／２の深さよりも浅い位置の、前記坩堝の温度に依存する物理量を測定する測定装置と、
前記坩堝を回転させる回転機構と、
前記測定装置による測定結果に基づいて、前記回転機構を制御する制御装置と
を有する成膜装置が提供される。
【０００９】
本発明の他の観点によると、
チャンバ内に配置された基板ホルダと、
開口部が、前記基板ホルダに保持された基板に向けて配置され、内部に蒸発源が装填される坩堝と、
前記坩堝を加熱する第１の加熱装置と、
前記坩堝に収容された前記蒸発源の、前記坩堝の内壁に沿う這い上がりの程度に関わる物理量を測定する測定装置と、
前記坩堝を回転させる回転機構と、
前記測定装置による測定結果に基づいて、前記回転機構を制御する制御装置と
を有する成膜装置が提供される。
【００１０】
本発明のさらに他の観点によると、
チャンバ内に配置された基板ホルダと、
開口部を、前記基板ホルダに保持された基板に向けて配置され、内部に蒸発源が収容される坩堝と、
前記坩堝を加熱する第１の加熱装置と、
前記坩堝を、鉛直方向に対して傾いている仮想直線を回転中心として回転させる回転機構と
を有する成膜装置が提供される。
【００１１】
本発明のさらに他の観点によると、
チャンバ内に基板を配置する工程と、
坩堝内の蒸発源を蒸発させて、前記蒸発源の少なくとも一部の元素を含む膜を、前記基板の上に形成する工程と、
前記坩堝の温度に関わる物理量を測定する工程と、
前記温度に関わる物理量を測定する工程の測定結果に基づいて、前記坩堝を回転させる工程と
を有する成膜方法が提供される。
【発明の効果】
【００１２】
坩堝を回転させることにより、原料融液の這い上がりを解消し、または這い上がりの程度を軽減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施例１によるＭＢＥ装置の断面図である。
【図２】実施例１によるＭＢＥ装置の原料蒸発源セルの断面図である。
【図３】原料融液が這い上がった状態の坩堝、基板、分子線強度分布の概略図である。
【図４】原料融液の這い上がりを軽減させたときの坩堝、基板、分子線強度分布の概略図である。
【図５】実施例２によるＭＢＥ装置の断面図である。
【図６】実施例２によるＭＢＥ装置の原料蒸発源セルの断面図である。
【図７】実施例３によるＭＢＥ装置の原料蒸発源セルの断面図である。
【図８】実施例３によるＭＢＥ装置の開口部用ヒータに流れる電流の時刻暦の一例を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
［実施例１］
図１に、実施例１によるＭＢＥ装置の概略断面図を示す。チャンバ１０内に、基板ホルダ１２が配置されている。基板ホルダ１２は、その下方を向く面に基板１３を保持し、基板１３を自転させることができる。真空ポンプ１１がチャンバ１０内を真空排気する。チャンバ１０の壁に、複数の原料蒸発源セル１４が装着されている。少なくとも１つの原料蒸発源セル１４は、坩堝を回転させるための回転機構１５を有する。原料蒸発源セル１４の前方にシャッタ１７が配置されている。シャッタ１７により、分子線の透過、遮断が制御される。
【００１５】
原料蒸発源セル１４の坩堝の温度情報が、制御装置２０に入力される。制御装置２０は、坩堝の温度が目標温度に維持されるように、坩堝の加熱装置を制御する。さらに、制御装置２０は、坩堝の温度情報に基づいて、回転機構１５を制御する。
【００１６】
図２に、原料蒸発源セル１４の断面図を示す。チャンバ１０の壁面に形成された開口を塞ぐ蓋３７を貫通して、回転軸３８がチャンバ外からチャンバ内に挿入されている。回転軸３８は、蓋３７に対して、その中心軸を回転中心として回転可能に支持されている。回転軸３８の外側の端部に、回転機構１５が接続されている。回転機構１５は、回転軸３８を、その中心軸を回転中心として回転させる。回転軸３８の中心軸は、図１に示したように、鉛直方向に対して傾いている。
【００１７】
回転軸３８のチャンバ内の端部に、円筒状のリフレクタ１６が取り付けられている。リフレクタ１６の中心軸は、回転軸３８の中心軸と一致する。リフレクタ１６の内側の側面に、抵抗加熱ヒータ３１が配置されている。ヒータ３１には、例えばＴａ等の電熱線が用いられる。リフレクタ１６の内側に、坩堝３０が格納されている。坩堝３０には、例えば熱分解窒化硼素（ＰＢＮ）が用いられる。坩堝３０の側面は、底部から開口部に向かって広がった円錐面であり、その中心軸は、回転軸３８の回転中心と一致する。坩堝３０は、その開口部を、図１に示した基板ホルダ１２に保持された基板１３に向けた姿勢でチャンバ１０に支持されている。
【００１８】
底部用熱電対３４が、坩堝３０の底部に接触し、その温度を測定する。開口部用熱電対３５が、坩堝３０の開口部の縁に接し、その温度を測定する。底部用熱電対３４及び開口部用熱電対３５のリード線が、蓋３７に設けられたフィードスルーを経由して、チャンバ１０の外に引き出されている。底部用熱電対３４及び開口部用熱電対３５の出力が、制御装置２０に入力される。
【００１９】
ヒータ３１のリード線が、蓋３７に設けられたフィードスルーを経由して、チャンバ１０の外に引き出されている。制御装置２０が、坩堝３０の温度を一定に保つように、ヒータ３１に流す電流を制御する。さらに、制御装置２０は、回転機構１５を制御する。回転機構１５には、例えばステッピングモータが用いられる。制御装置２０は、回転機構１５の回転方向、回転角度、回転速度を制御することができる。回転機構１５を駆動することにより、リフレクタ１６及び坩堝３０を回転させることができる。
【００２０】
底部用熱電対３４のリード線、開口部用熱電対３５のリード線、及びヒータ３１のリード線は、リフレクタ１６及び坩堝３０が、時計回り及び反時計回りへ１８０°回転できるように、余裕を持った長さにされている。また、リフレクタ１６及び坩堝３０が回転してもリード線同士の短絡が生じないように、リード線はセラミックス等の絶縁物で保護されている。
【００２１】
次に、一例として、ＧａＡｓ基板上にＡｌＡｓ膜を形成する手順について説明する。坩堝３０内に原料蒸発源、例えばアルミニウム（Ａｌ）を固体の状態で収容する。チャンバ１０内を真空排気し、坩堝３０を６６０℃以上に加熱する。これにより、坩堝３０に収容されたＡｌが液化する。その後、所望のＡｌの分子線が得られるように、坩堝３０の温度を制御する。坩堝３０の破損を防止するために、通常、Ａｌは、溶融した状態で坩堝３０内に保持される。
【００２２】
ＧａＡｓ基板にＡｓの分子線を照射した状態で、基板温度を６４０℃まで上昇させる。これにより、基板上の自然酸化膜が除去される。その後、基板温度を６００℃まで低下させて、この温度を維持する。Ａｌを収容した原料蒸発源セル１４のシャッタ１７（図１）を開け、Ａｌの分子線を基板に照射する。これにより、ＡｌＡｓ膜が形成される。
【００２３】
この温度領域では、Ａｌの付着係数は約１であり、Ａｓの付着係数は約０．５である。Ａｓの供給量は、Ａｌの供給量に比べて十分な量に設定されている。このため、ＡｌＡｓ膜の厚さの面内均一性は、Ａｌの分子線の空間強度分布に依存する。坩堝３０の底の近傍のＡｌ融液の溜りから蒸発した分子線の空間強度分布が均一に近づくように、基板ホルダ１２及び原料蒸発源セル１４（図１）が調整されている。
【００２４】
成膜工程を継続すると、Ａｌ融液が坩堝３０の壁面に沿って這い上がり、開口部近傍にもＡｌ融液が付着した状態になる。坩堝３０の回転中心を含み、鉛直方向と平行な仮想平面と、坩堝３０の壁面との交線のうち、下側の交線に対応する部分の傾斜が最も緩やかである。この交線を、「谷線」ということとする。Ａｌ融液は、谷線に沿って這い上がる傾向が強い。
【００２５】
開口部の近傍までＡｌ融液が這い上がると、開口部の縁の温度が低下することが実験的に確かめられている。実施例１においては、Ａｌ融液の這い上がりが生じると、開口部用熱電対３５で測定される温度が低下する。
【００２６】
制御装置２０は、開口部用熱電対３５で測定された温度の低下幅が許容値を超えると、回転機構１５を制御して、リフレクタ１６及び坩堝３０を回転させる。温度低下幅の許容値は、例えば１℃程度に設定される。回転前には、開口部用熱電対３５による温度測定点が、開口部近傍の谷線上に位置している。開口部用熱電対３５の温度測定点が、谷線上に位置している姿勢を、「標準姿勢」ということとする。坩堝３０が回転すると、坩堝３０に固定された温度測定点も、坩堝３０の回転に応じて移動する。
【００２７】
リフレクタ１６及び坩堝３０を回転させる角度（回転角）は、標準姿勢から±１８０°以下にされる。回転速度は、特に限定されないが、例えば毎秒１０°〜４０°の範囲内とする。リフレクタ１６及び坩堝３０を回転させた後に静止させる。この状態で一定時間経過すると、リフレクタ１６及び坩堝３０を、標準姿勢に戻す。Ａｌ融液の這い上がりの有無の検出は、常に標準姿勢を維持した状態で行われる。このように、開口部用熱電対３５によって、常に坩堝３０の谷線の位置で温度測定が行われるため、Ａｌ融液の這い上がりの有無を、的確に行うことができる。
【００２８】
リフレクタ１６及び坩堝３０を回転させた後に静止させる時間は、這い上がったＡｌ融液が、坩堝３０の底の近傍まで落ちるのに十分な時間に設定される。静止状態を維持する時間の好適値は、評価実験を行うことにより決定することが可能である。
【００２９】
図３に、Ａｌの融液が坩堝３０の壁面に沿って這い上がった状態の坩堝３０の断面図を示す。坩堝３０の壁面、特に谷線に沿った領域に、Ａｌ融液４５の這い上がりが顕著に見られる。這い上がりの程度が大きくなると、Ａｌ融液４５が、坩堝３０の開口部の近傍の点Ｂまで達する。図３に示した実線Ａは、坩堝３０の底部の溜り部分の点Ａからの蒸発により生じた分子線の強度分布の一例を示す。実線Ｂは、坩堝３０の開口部近傍の点Ｂからの蒸発により生じた分子線の強度分布の一例を示す。実線Ａ＋Ｂは、２つの分子線の強度分布を合成したものである。
【００３０】
点Ａからの蒸発により生じた分子線の、基板１３の表面における強度は、坩堝３０に近い側において相対的に高くなる。ただし、分子線の強度が低い部分と高い部分との強度差は小さい。このため、基板１３を回転させながら成膜を行うと、破線４１で示したように、薄膜の表面はほぼ平坦になる。
【００３１】
ところが、開口部の近傍の点Ｂからの蒸発により生じた分子線の強度分布の強度差は、点Ａからの分子線の強度差よりも大きくなる。このため、点ＢまでＡｌが這い上がった状態で成膜した薄膜４０は、中央部が外周部よりも薄い膜厚分布を持つことになり、膜厚の均一度が低下する。
【００３２】
図４に、Ａｌ融液４５の這い上がりの程度が軽減された状態の坩堝３０の断面図を示す。坩堝３０を回転させると、回転前に谷線であった領域が上方に移動し、その傾斜が急峻になる。このため、坩堝３０の内面を覆う融液が、下方に向かって流れ、坩堝３０の底の溜り部分に回収される。また、坩堝３０の内面に、小さな液滴状のＡｌが付着している場合もある。坩堝３０を回転させると、小さな液滴が合体して大きな液滴となり、重力によって底部の溜り部分に回収される。坩堝３０を標準姿勢に戻すと、Ａｌ融液の這い上がりの程度が軽減された状態が得られる。
【００３３】
開口部の近傍の点Ｂには、Ａｌ融液がほとんど溜まっていないため、点Ｂからの蒸発で生じる分子線の強度は、図３に示した場合に比べて低い。このため、点Ｂからの蒸発により生じた分子線の強度分布は、形成される薄膜４０の膜厚分布にほとんど影響を与えない。これにより、図３の場合に比べて、厚さの均一度の高い薄膜４０が形成される。
【００３４】
坩堝３０を、標準姿勢から９０°回転させると、回転前に谷線であった位置が、傾斜角最大（水平面に対してほぼ垂直）の領域まで移動する。従って、這い上がったＡｌ融液を底部に回収するために、回転角を９０°以上にすることが好ましい。また、回転角を１８０°以上にしても、Ａｌ融液を回収する効果の大幅な上昇は期待できない。従って、回転角は、９０°〜１８０°の範囲内とすることが好ましい。なお、回転角が９０°未満であっても、Ａｌ融液の這い上がりの程度を軽減することが可能である。
【００３５】
坩堝３０を回転させている期間は、基板１３の表面における分子線の強度分布が時間と共に変動する。成膜される薄膜４０が、この変動の影響を受けないようにするために、坩堝３０の回転中は、シャッタ１７（図１）を閉じておくことが好ましい。
【００３６】
Ａｌ融液の這い上がり状態が解消されると、坩堝３０は標準姿勢に戻され、その姿勢が維持される。回転機構１５が駆動されるのは、Ａｌ融液の這い上がりを解消するときだけであるため、回転機構１５が動作する時間は、成膜装置の動作時間に比べて短い。このため、回転機構１５の故障発生頻度を低減することができる。
【００３７】
実施例１では、開口部用熱電対３５（図２）の温度測定点を、坩堝３０の開口部の縁に設置したが、温度測定点は、Ａｌ融液の這い上がりによる温度低下が発生する位置であれば、開口部からやや深い位置に設置してもよい。少なくとも、Ａｌ融液の上面の最下端よりも浅い位置に温度測定点を設置すれば、Ａｌ融液の這い上がりによる温度低下を検出することができる。Ａｌ融液の這い上がりを検出しやすくするために、坩堝３０の深さの１／２の深さよりも浅い位置に、温度測定点を設置することが好ましい。
【００３８】
［実施例２］
図５に、実施例２によるＭＢＥ装置の概略断面図を示す。以下の説明では、図１に示した実施例１との相違点に着目し、同一の構成については説明を省略する。
【００３９】
チャンバ１０の壁面に、窓５１が取り付けられている。窓５１の外に、温度測定用カメラ５０が設置されている。温度測定用カメラ５０は、原料蒸発源セル１４の坩堝の内面からの放射光を受光する。温度測定用カメラ５０で得られた画像情報が、制御装置２０に入力される。制御装置２０は、画像情報を分析することにより、坩堝の温度を算出する。
【００４０】
図６に、実施例２によるＭＢＥ装置の断面図を示す。以下の説明では、図２に示した実施例１との相違点に着目し、同一の構成については説明を省略する。実施例２では、坩堝３０の開口部近傍の温度が、温度測定用カメラ５０で測定されるため、図２の開口部用熱電対３５は準備されていない。制御装置２０は、温度測定用カメラ５０から受信した画像情報に基づいて、坩堝３０の開口部近傍の温度を求める。求められた温度に基づいて、回転機構１５を制御する。回転機構１５の制御方法は、実施例１の場合と同じである。
【００４１】
［実施例３］
図７に、実施例３によるＭＢＥ装置で用いられる原料蒸発源セルの断面図を示す。以下の説明では、図２に示した実施例１との相違点に着目し、同一の構成については説明を省略する。実施例３では、坩堝３０を加熱するためのヒータが、底部加熱用ヒータ３１と、開口部加熱用ヒータ３２とに分けられている。底部加熱用ヒータ３１は、坩堝３０の底部側の一部分を加熱する。開口部加熱用ヒータ３２は、底部加熱用ヒータ３１で加熱される領域よりも浅い部分を加熱する。
【００４２】
制御装置２０は、底部用熱電対３４で測定される温度が目標温度に維持されるように、底部加熱用ヒータ３１を制御する。さらに、開口部用熱電対３５で測定される温度が目標温度に維持されるように、開口部加熱用ヒータ３２を制御する。制御装置２０は、開口部加熱用ヒータ３２の制御情報に基づいて、回転機構１５を制御する。
【００４３】
実施例３のように、坩堝３０の開口部の温度が一定になるように開口部用ヒータ３２が制御される場合には、Ａｌ融液の這い上がりが生じても、開口部の温度が大きく変動することはない。従って、坩堝３０の開口部の温度を測定しても、Ａｌ融液の這い上がりを的確に検出することが困難である。
【００４４】
Ａｌ融液の這い上がりが生じると、坩堝３０の開口部の温度が低下する。制御装置２０は、開口部の温度を目標温度に戻すために、開口部用ヒータ３２に流す電流を増加させる。このため、開口部用ヒータ３２に流す電流の大きさ基づいて、Ａｌ融液の這い上がりの有無を判定することができる。
【００４５】
図８に、開口部用ヒータ３２に流す電流の時刻暦の一例を示す。坩堝３０の回転制御を行わない場合には、Ａｌ融液の這い上がりが生じることにより、図８に実線で示したように、開口部用ヒータ３２に流す電流が、極短時間の変動を繰り返しながら、徐々に増加する。時刻ｔ１において、開口部用ヒータ３２の電流の大きさが、許容値を超えたとする。制御装置２０は、時刻ｔ１において、坩堝３０を回転させ、その後標準姿勢に戻す。
【００４６】
坩堝３０の回転動作により、Ａｌ融液の這い上がりがほぼ消滅するため、開口部用ヒータ３２に流れる電流は、点線で示したように、ほぼ運転当初の値まで低下する。時刻ｔ２において、開口部用ヒータ３２の電流が再度許容値を超えると、坩堝３０の回転制御を行う。
【００４７】
このように、開口部用ヒータ３２の電流に基づいて、Ａｌ融液の這い上がりを検出する度に、坩堝３０の回転制御が行われる。これにより、常に、Ａｌ融液の這い上がりが無いか、または這い上がりの程度が小さい状態で、成膜を行うことができる。
【００４８】
上記実施例１では、図２に示した開口部用熱電対３５で、坩堝３０の開口部の温度が測定される。実施例２では、図５に示したように、坩堝３０の開口部の温度に依存する物理量として、坩堝３０からの放射光に基づく画像情報が取得される。実施例３では、坩堝３０の開口部の温度に依存する物理量として、坩堝３０の開口部を加熱する開口部用ヒータ３２の電流の大きさが測定される。このように、坩堝３０の開口部の温度に依存する種々の物理量を測定することにより、Ａｌ融液の這い上がりの有無を検出することができる。
【００４９】
また、熱電対等の代わりに、Ａｌ融液の這い上がりの程度に関わる温度以外の物理量を測定する測定装置を配置してもよい。
【００５０】
上記実施例１〜３では、坩堝３０の壁面に沿った這い上がり現象を引き起こす原料として、Ａｌを例示した。Ａｌ以外に、坩堝３０の壁面に沿って這い上がる現象を引き起こす原料を収容する坩堝についても、回転制御を行うことが好ましい。
【００５１】
また、上記実施例１〜３では、ＭＢＥ装置の原料蒸発源セルに、回転機構を組み込んだが、その他の成膜装置の坩堝に回転機構を組み込んでもよい。
【００５２】
上記実施例１〜３では、Ａｌ融液の這い上がりを検出して坩堝３０を回転させたが、Ａｌ融液の這い上がりの有無とは無関係に、適切な時間間隔で坩堝３０を回転させてもよい。
【００５３】
以上実施例に沿って本発明を説明したが、本発明はこれらに制限されるものではない。例えば、種々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に自明であろう。
【００５４】
上記実施例１〜実施例３に示した発明の実施の形態に関して、さらに以下の付記を開示する。
【００５５】
（付記１）
チャンバ内に配置された基板ホルダと、
開口部が、前記基板ホルダに保持された基板に向けて配置され、内部に蒸発源が収容される坩堝と、
前記坩堝を加熱する第１の加熱装置と、
前記坩堝の深さの１／２の深さよりも浅い位置の、前記坩堝の温度に依存する物理量を測定する測定装置と、
前記坩堝を回転させる回転機構と、
前記測定装置による測定結果に基づいて、前記回転機構を制御する制御装置と
を有する成膜装置。
【００５６】
（付記２）
前記回転機構は、鉛直方向に対して斜めの仮想直線を回転中心として、前記坩堝を回転させる付記１に記載の成膜装置。
【００５７】
（付記３）
前記測定装置による被測定点は、前記坩堝と一体的に回転する付記１または２に記載の成膜装置。
【００５８】
（付記４）
前記第１の加熱装置は、前記坩堝の底部側の一部分を加熱し、
さらに、前記第１の加熱装置によって加熱される部分よりも前記開口部側の前記坩堝の一部分を加熱する第２の加熱装置を有し、
前記制御装置は、
前記測定装置による測定結果に基づいて、前記第２の加熱装置によって加熱される前記坩堝の一部分の温度が一定になるように前記第２の加熱装置を制御し、
前記第２の加熱装置の制御に基づいて、前記回転機構を制御する付記１乃至３のいずれか１項に記載の成膜装置。
【００５９】
（付記５）
チャンバ内に配置された基板ホルダと、
開口部が、前記基板ホルダに保持された基板に向けて配置され、内部に蒸発源が装填される坩堝と、
前記坩堝を加熱する第１の加熱装置と、
前記坩堝に収容された前記蒸発源の、前記坩堝の内壁に沿う這い上がりの程度に関わる物理量を測定する測定装置と、
前記坩堝を回転させる回転機構と、
前記測定装置による測定結果に基づいて、前記回転機構を制御する制御装置と
を有する成膜装置。
【００６０】
（付記６）
チャンバ内に配置された基板ホルダと、
開口部を、前記基板ホルダに保持された基板に向けて配置され、内部に蒸発源が収容される坩堝と、
前記坩堝を加熱する第１の加熱装置と、
前記坩堝を、鉛直方向に対して傾いている仮想直線を回転中心として回転させる回転機構と
を有する成膜装置。
【００６１】
（付記７）
チャンバ内に基板を配置する工程と、
坩堝内の蒸発源を蒸発させて、前記蒸発源の少なくとも一部の元素を含む膜を、前記基板の上に形成する工程と、
前記坩堝の温度に関わる物理量を測定する工程と、
前記温度に関わる物理量を測定する工程の測定結果に基づいて、前記坩堝を回転させる工程と
を有する成膜方法。
【００６２】
（付記８）
前記坩堝を回転させる工程において、鉛直方向に対して傾いている仮想直線を回転中心として、前記坩堝を回転させる付記７に記載の成膜方法。
【００６３】
（付記９）
前記温度に関わる物理量を測定する工程において、前記坩堝内の前記蒸発源の上面の最下端よりも浅い位置の前記坩堝の温度に関わる物理量を測定する付記７または８に記載の成膜方法。
【符号の説明】
【００６４】
１０ チャンバ
１１ 真空ポンプ
１２ 基板ホルダ
１３ 基板
１４ 原料蒸発源セル
１５ 回転機構
１６ リフレクタ
１７ シャッタ
２０ 制御装置
３０ 坩堝
３１ ヒータ
３２ 開口部用ヒータ
３４ 底部用熱電対
３５ 開口部用熱電対
３７ 蓋
３８ 回転軸
４０ 薄膜
４１ 目標表面
４５ Ａｌ融液
５０ カメラ
５１ 窓
【技術分野】
【０００１】
本発明は、坩堝に収容した蒸発源を蒸発させて成膜を行う成膜装置及び成膜方法
に関する。
【背景技術】
【０００２】
分子線エピタキシ（ＭＢＥ）法を適用することにより、薄膜の厚さを原子層レベルで精密に制御することが可能である。ＭＢＥ装置のチャンバ内は超高真空に保持され、チャンバに、複数の原料蒸発源セルが取り付けられている。原料蒸発源セルは、原料を収容する坩堝、及び坩堝を加熱するヒータを含む。
【０００３】
基板ホルダが、原料蒸発源セルから蒸発した原料の分子線の経路内に基板を保持する。基板ホルダは、成膜中に基板を回転させる。原料蒸発源セル及び基板ホルダを適切に配置することにより、例えば直径３インチの基板の面内の膜厚のばらつきを±２％以下にすることができる。
【０００４】
真空蒸着装置や電子ビーム蒸着装置において、坩堝を自転させる技術が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−２２１８号公報
【特許文献２】特開２００３−１８８１１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
基板ホルダ及び原料蒸発源セルは、坩堝の底に原料液が溜まった状態で、厚さの均一な膜が形成されるように調整されている。アルミニウム等の融液は、坩堝の底に溜まるのみではなく、坩堝の壁面に沿って這い上がる現象を示す。坩堝の側面に這い上がった融液からも、原料が蒸発する。坩堝の底以外の領域からも分子線が放出されると、形成された薄膜の厚さの均一性が低下してしまう。
【０００７】
また、抵抗加熱の坩堝を有する真空蒸着装置等においても、坩堝の底以外の領域から原料が蒸発することは、好ましくない。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一観点によると、
チャンバ内に配置された基板ホルダと、
開口部が、前記基板ホルダに保持された基板に向けて配置され、内部に蒸発源が収容される坩堝と、
前記坩堝を加熱する第１の加熱装置と、
前記坩堝の深さの１／２の深さよりも浅い位置の、前記坩堝の温度に依存する物理量を測定する測定装置と、
前記坩堝を回転させる回転機構と、
前記測定装置による測定結果に基づいて、前記回転機構を制御する制御装置と
を有する成膜装置が提供される。
【０００９】
本発明の他の観点によると、
チャンバ内に配置された基板ホルダと、
開口部が、前記基板ホルダに保持された基板に向けて配置され、内部に蒸発源が装填される坩堝と、
前記坩堝を加熱する第１の加熱装置と、
前記坩堝に収容された前記蒸発源の、前記坩堝の内壁に沿う這い上がりの程度に関わる物理量を測定する測定装置と、
前記坩堝を回転させる回転機構と、
前記測定装置による測定結果に基づいて、前記回転機構を制御する制御装置と
を有する成膜装置が提供される。
【００１０】
本発明のさらに他の観点によると、
チャンバ内に配置された基板ホルダと、
開口部を、前記基板ホルダに保持された基板に向けて配置され、内部に蒸発源が収容される坩堝と、
前記坩堝を加熱する第１の加熱装置と、
前記坩堝を、鉛直方向に対して傾いている仮想直線を回転中心として回転させる回転機構と
を有する成膜装置が提供される。
【００１１】
本発明のさらに他の観点によると、
チャンバ内に基板を配置する工程と、
坩堝内の蒸発源を蒸発させて、前記蒸発源の少なくとも一部の元素を含む膜を、前記基板の上に形成する工程と、
前記坩堝の温度に関わる物理量を測定する工程と、
前記温度に関わる物理量を測定する工程の測定結果に基づいて、前記坩堝を回転させる工程と
を有する成膜方法が提供される。
【発明の効果】
【００１２】
坩堝を回転させることにより、原料融液の這い上がりを解消し、または這い上がりの程度を軽減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施例１によるＭＢＥ装置の断面図である。
【図２】実施例１によるＭＢＥ装置の原料蒸発源セルの断面図である。
【図３】原料融液が這い上がった状態の坩堝、基板、分子線強度分布の概略図である。
【図４】原料融液の這い上がりを軽減させたときの坩堝、基板、分子線強度分布の概略図である。
【図５】実施例２によるＭＢＥ装置の断面図である。
【図６】実施例２によるＭＢＥ装置の原料蒸発源セルの断面図である。
【図７】実施例３によるＭＢＥ装置の原料蒸発源セルの断面図である。
【図８】実施例３によるＭＢＥ装置の開口部用ヒータに流れる電流の時刻暦の一例を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
［実施例１］
図１に、実施例１によるＭＢＥ装置の概略断面図を示す。チャンバ１０内に、基板ホルダ１２が配置されている。基板ホルダ１２は、その下方を向く面に基板１３を保持し、基板１３を自転させることができる。真空ポンプ１１がチャンバ１０内を真空排気する。チャンバ１０の壁に、複数の原料蒸発源セル１４が装着されている。少なくとも１つの原料蒸発源セル１４は、坩堝を回転させるための回転機構１５を有する。原料蒸発源セル１４の前方にシャッタ１７が配置されている。シャッタ１７により、分子線の透過、遮断が制御される。
【００１５】
原料蒸発源セル１４の坩堝の温度情報が、制御装置２０に入力される。制御装置２０は、坩堝の温度が目標温度に維持されるように、坩堝の加熱装置を制御する。さらに、制御装置２０は、坩堝の温度情報に基づいて、回転機構１５を制御する。
【００１６】
図２に、原料蒸発源セル１４の断面図を示す。チャンバ１０の壁面に形成された開口を塞ぐ蓋３７を貫通して、回転軸３８がチャンバ外からチャンバ内に挿入されている。回転軸３８は、蓋３７に対して、その中心軸を回転中心として回転可能に支持されている。回転軸３８の外側の端部に、回転機構１５が接続されている。回転機構１５は、回転軸３８を、その中心軸を回転中心として回転させる。回転軸３８の中心軸は、図１に示したように、鉛直方向に対して傾いている。
【００１７】
回転軸３８のチャンバ内の端部に、円筒状のリフレクタ１６が取り付けられている。リフレクタ１６の中心軸は、回転軸３８の中心軸と一致する。リフレクタ１６の内側の側面に、抵抗加熱ヒータ３１が配置されている。ヒータ３１には、例えばＴａ等の電熱線が用いられる。リフレクタ１６の内側に、坩堝３０が格納されている。坩堝３０には、例えば熱分解窒化硼素（ＰＢＮ）が用いられる。坩堝３０の側面は、底部から開口部に向かって広がった円錐面であり、その中心軸は、回転軸３８の回転中心と一致する。坩堝３０は、その開口部を、図１に示した基板ホルダ１２に保持された基板１３に向けた姿勢でチャンバ１０に支持されている。
【００１８】
底部用熱電対３４が、坩堝３０の底部に接触し、その温度を測定する。開口部用熱電対３５が、坩堝３０の開口部の縁に接し、その温度を測定する。底部用熱電対３４及び開口部用熱電対３５のリード線が、蓋３７に設けられたフィードスルーを経由して、チャンバ１０の外に引き出されている。底部用熱電対３４及び開口部用熱電対３５の出力が、制御装置２０に入力される。
【００１９】
ヒータ３１のリード線が、蓋３７に設けられたフィードスルーを経由して、チャンバ１０の外に引き出されている。制御装置２０が、坩堝３０の温度を一定に保つように、ヒータ３１に流す電流を制御する。さらに、制御装置２０は、回転機構１５を制御する。回転機構１５には、例えばステッピングモータが用いられる。制御装置２０は、回転機構１５の回転方向、回転角度、回転速度を制御することができる。回転機構１５を駆動することにより、リフレクタ１６及び坩堝３０を回転させることができる。
【００２０】
底部用熱電対３４のリード線、開口部用熱電対３５のリード線、及びヒータ３１のリード線は、リフレクタ１６及び坩堝３０が、時計回り及び反時計回りへ１８０°回転できるように、余裕を持った長さにされている。また、リフレクタ１６及び坩堝３０が回転してもリード線同士の短絡が生じないように、リード線はセラミックス等の絶縁物で保護されている。
【００２１】
次に、一例として、ＧａＡｓ基板上にＡｌＡｓ膜を形成する手順について説明する。坩堝３０内に原料蒸発源、例えばアルミニウム（Ａｌ）を固体の状態で収容する。チャンバ１０内を真空排気し、坩堝３０を６６０℃以上に加熱する。これにより、坩堝３０に収容されたＡｌが液化する。その後、所望のＡｌの分子線が得られるように、坩堝３０の温度を制御する。坩堝３０の破損を防止するために、通常、Ａｌは、溶融した状態で坩堝３０内に保持される。
【００２２】
ＧａＡｓ基板にＡｓの分子線を照射した状態で、基板温度を６４０℃まで上昇させる。これにより、基板上の自然酸化膜が除去される。その後、基板温度を６００℃まで低下させて、この温度を維持する。Ａｌを収容した原料蒸発源セル１４のシャッタ１７（図１）を開け、Ａｌの分子線を基板に照射する。これにより、ＡｌＡｓ膜が形成される。
【００２３】
この温度領域では、Ａｌの付着係数は約１であり、Ａｓの付着係数は約０．５である。Ａｓの供給量は、Ａｌの供給量に比べて十分な量に設定されている。このため、ＡｌＡｓ膜の厚さの面内均一性は、Ａｌの分子線の空間強度分布に依存する。坩堝３０の底の近傍のＡｌ融液の溜りから蒸発した分子線の空間強度分布が均一に近づくように、基板ホルダ１２及び原料蒸発源セル１４（図１）が調整されている。
【００２４】
成膜工程を継続すると、Ａｌ融液が坩堝３０の壁面に沿って這い上がり、開口部近傍にもＡｌ融液が付着した状態になる。坩堝３０の回転中心を含み、鉛直方向と平行な仮想平面と、坩堝３０の壁面との交線のうち、下側の交線に対応する部分の傾斜が最も緩やかである。この交線を、「谷線」ということとする。Ａｌ融液は、谷線に沿って這い上がる傾向が強い。
【００２５】
開口部の近傍までＡｌ融液が這い上がると、開口部の縁の温度が低下することが実験的に確かめられている。実施例１においては、Ａｌ融液の這い上がりが生じると、開口部用熱電対３５で測定される温度が低下する。
【００２６】
制御装置２０は、開口部用熱電対３５で測定された温度の低下幅が許容値を超えると、回転機構１５を制御して、リフレクタ１６及び坩堝３０を回転させる。温度低下幅の許容値は、例えば１℃程度に設定される。回転前には、開口部用熱電対３５による温度測定点が、開口部近傍の谷線上に位置している。開口部用熱電対３５の温度測定点が、谷線上に位置している姿勢を、「標準姿勢」ということとする。坩堝３０が回転すると、坩堝３０に固定された温度測定点も、坩堝３０の回転に応じて移動する。
【００２７】
リフレクタ１６及び坩堝３０を回転させる角度（回転角）は、標準姿勢から±１８０°以下にされる。回転速度は、特に限定されないが、例えば毎秒１０°〜４０°の範囲内とする。リフレクタ１６及び坩堝３０を回転させた後に静止させる。この状態で一定時間経過すると、リフレクタ１６及び坩堝３０を、標準姿勢に戻す。Ａｌ融液の這い上がりの有無の検出は、常に標準姿勢を維持した状態で行われる。このように、開口部用熱電対３５によって、常に坩堝３０の谷線の位置で温度測定が行われるため、Ａｌ融液の這い上がりの有無を、的確に行うことができる。
【００２８】
リフレクタ１６及び坩堝３０を回転させた後に静止させる時間は、這い上がったＡｌ融液が、坩堝３０の底の近傍まで落ちるのに十分な時間に設定される。静止状態を維持する時間の好適値は、評価実験を行うことにより決定することが可能である。
【００２９】
図３に、Ａｌの融液が坩堝３０の壁面に沿って這い上がった状態の坩堝３０の断面図を示す。坩堝３０の壁面、特に谷線に沿った領域に、Ａｌ融液４５の這い上がりが顕著に見られる。這い上がりの程度が大きくなると、Ａｌ融液４５が、坩堝３０の開口部の近傍の点Ｂまで達する。図３に示した実線Ａは、坩堝３０の底部の溜り部分の点Ａからの蒸発により生じた分子線の強度分布の一例を示す。実線Ｂは、坩堝３０の開口部近傍の点Ｂからの蒸発により生じた分子線の強度分布の一例を示す。実線Ａ＋Ｂは、２つの分子線の強度分布を合成したものである。
【００３０】
点Ａからの蒸発により生じた分子線の、基板１３の表面における強度は、坩堝３０に近い側において相対的に高くなる。ただし、分子線の強度が低い部分と高い部分との強度差は小さい。このため、基板１３を回転させながら成膜を行うと、破線４１で示したように、薄膜の表面はほぼ平坦になる。
【００３１】
ところが、開口部の近傍の点Ｂからの蒸発により生じた分子線の強度分布の強度差は、点Ａからの分子線の強度差よりも大きくなる。このため、点ＢまでＡｌが這い上がった状態で成膜した薄膜４０は、中央部が外周部よりも薄い膜厚分布を持つことになり、膜厚の均一度が低下する。
【００３２】
図４に、Ａｌ融液４５の這い上がりの程度が軽減された状態の坩堝３０の断面図を示す。坩堝３０を回転させると、回転前に谷線であった領域が上方に移動し、その傾斜が急峻になる。このため、坩堝３０の内面を覆う融液が、下方に向かって流れ、坩堝３０の底の溜り部分に回収される。また、坩堝３０の内面に、小さな液滴状のＡｌが付着している場合もある。坩堝３０を回転させると、小さな液滴が合体して大きな液滴となり、重力によって底部の溜り部分に回収される。坩堝３０を標準姿勢に戻すと、Ａｌ融液の這い上がりの程度が軽減された状態が得られる。
【００３３】
開口部の近傍の点Ｂには、Ａｌ融液がほとんど溜まっていないため、点Ｂからの蒸発で生じる分子線の強度は、図３に示した場合に比べて低い。このため、点Ｂからの蒸発により生じた分子線の強度分布は、形成される薄膜４０の膜厚分布にほとんど影響を与えない。これにより、図３の場合に比べて、厚さの均一度の高い薄膜４０が形成される。
【００３４】
坩堝３０を、標準姿勢から９０°回転させると、回転前に谷線であった位置が、傾斜角最大（水平面に対してほぼ垂直）の領域まで移動する。従って、這い上がったＡｌ融液を底部に回収するために、回転角を９０°以上にすることが好ましい。また、回転角を１８０°以上にしても、Ａｌ融液を回収する効果の大幅な上昇は期待できない。従って、回転角は、９０°〜１８０°の範囲内とすることが好ましい。なお、回転角が９０°未満であっても、Ａｌ融液の這い上がりの程度を軽減することが可能である。
【００３５】
坩堝３０を回転させている期間は、基板１３の表面における分子線の強度分布が時間と共に変動する。成膜される薄膜４０が、この変動の影響を受けないようにするために、坩堝３０の回転中は、シャッタ１７（図１）を閉じておくことが好ましい。
【００３６】
Ａｌ融液の這い上がり状態が解消されると、坩堝３０は標準姿勢に戻され、その姿勢が維持される。回転機構１５が駆動されるのは、Ａｌ融液の這い上がりを解消するときだけであるため、回転機構１５が動作する時間は、成膜装置の動作時間に比べて短い。このため、回転機構１５の故障発生頻度を低減することができる。
【００３７】
実施例１では、開口部用熱電対３５（図２）の温度測定点を、坩堝３０の開口部の縁に設置したが、温度測定点は、Ａｌ融液の這い上がりによる温度低下が発生する位置であれば、開口部からやや深い位置に設置してもよい。少なくとも、Ａｌ融液の上面の最下端よりも浅い位置に温度測定点を設置すれば、Ａｌ融液の這い上がりによる温度低下を検出することができる。Ａｌ融液の這い上がりを検出しやすくするために、坩堝３０の深さの１／２の深さよりも浅い位置に、温度測定点を設置することが好ましい。
【００３８】
［実施例２］
図５に、実施例２によるＭＢＥ装置の概略断面図を示す。以下の説明では、図１に示した実施例１との相違点に着目し、同一の構成については説明を省略する。
【００３９】
チャンバ１０の壁面に、窓５１が取り付けられている。窓５１の外に、温度測定用カメラ５０が設置されている。温度測定用カメラ５０は、原料蒸発源セル１４の坩堝の内面からの放射光を受光する。温度測定用カメラ５０で得られた画像情報が、制御装置２０に入力される。制御装置２０は、画像情報を分析することにより、坩堝の温度を算出する。
【００４０】
図６に、実施例２によるＭＢＥ装置の断面図を示す。以下の説明では、図２に示した実施例１との相違点に着目し、同一の構成については説明を省略する。実施例２では、坩堝３０の開口部近傍の温度が、温度測定用カメラ５０で測定されるため、図２の開口部用熱電対３５は準備されていない。制御装置２０は、温度測定用カメラ５０から受信した画像情報に基づいて、坩堝３０の開口部近傍の温度を求める。求められた温度に基づいて、回転機構１５を制御する。回転機構１５の制御方法は、実施例１の場合と同じである。
【００４１】
［実施例３］
図７に、実施例３によるＭＢＥ装置で用いられる原料蒸発源セルの断面図を示す。以下の説明では、図２に示した実施例１との相違点に着目し、同一の構成については説明を省略する。実施例３では、坩堝３０を加熱するためのヒータが、底部加熱用ヒータ３１と、開口部加熱用ヒータ３２とに分けられている。底部加熱用ヒータ３１は、坩堝３０の底部側の一部分を加熱する。開口部加熱用ヒータ３２は、底部加熱用ヒータ３１で加熱される領域よりも浅い部分を加熱する。
【００４２】
制御装置２０は、底部用熱電対３４で測定される温度が目標温度に維持されるように、底部加熱用ヒータ３１を制御する。さらに、開口部用熱電対３５で測定される温度が目標温度に維持されるように、開口部加熱用ヒータ３２を制御する。制御装置２０は、開口部加熱用ヒータ３２の制御情報に基づいて、回転機構１５を制御する。
【００４３】
実施例３のように、坩堝３０の開口部の温度が一定になるように開口部用ヒータ３２が制御される場合には、Ａｌ融液の這い上がりが生じても、開口部の温度が大きく変動することはない。従って、坩堝３０の開口部の温度を測定しても、Ａｌ融液の這い上がりを的確に検出することが困難である。
【００４４】
Ａｌ融液の這い上がりが生じると、坩堝３０の開口部の温度が低下する。制御装置２０は、開口部の温度を目標温度に戻すために、開口部用ヒータ３２に流す電流を増加させる。このため、開口部用ヒータ３２に流す電流の大きさ基づいて、Ａｌ融液の這い上がりの有無を判定することができる。
【００４５】
図８に、開口部用ヒータ３２に流す電流の時刻暦の一例を示す。坩堝３０の回転制御を行わない場合には、Ａｌ融液の這い上がりが生じることにより、図８に実線で示したように、開口部用ヒータ３２に流す電流が、極短時間の変動を繰り返しながら、徐々に増加する。時刻ｔ１において、開口部用ヒータ３２の電流の大きさが、許容値を超えたとする。制御装置２０は、時刻ｔ１において、坩堝３０を回転させ、その後標準姿勢に戻す。
【００４６】
坩堝３０の回転動作により、Ａｌ融液の這い上がりがほぼ消滅するため、開口部用ヒータ３２に流れる電流は、点線で示したように、ほぼ運転当初の値まで低下する。時刻ｔ２において、開口部用ヒータ３２の電流が再度許容値を超えると、坩堝３０の回転制御を行う。
【００４７】
このように、開口部用ヒータ３２の電流に基づいて、Ａｌ融液の這い上がりを検出する度に、坩堝３０の回転制御が行われる。これにより、常に、Ａｌ融液の這い上がりが無いか、または這い上がりの程度が小さい状態で、成膜を行うことができる。
【００４８】
上記実施例１では、図２に示した開口部用熱電対３５で、坩堝３０の開口部の温度が測定される。実施例２では、図５に示したように、坩堝３０の開口部の温度に依存する物理量として、坩堝３０からの放射光に基づく画像情報が取得される。実施例３では、坩堝３０の開口部の温度に依存する物理量として、坩堝３０の開口部を加熱する開口部用ヒータ３２の電流の大きさが測定される。このように、坩堝３０の開口部の温度に依存する種々の物理量を測定することにより、Ａｌ融液の這い上がりの有無を検出することができる。
【００４９】
また、熱電対等の代わりに、Ａｌ融液の這い上がりの程度に関わる温度以外の物理量を測定する測定装置を配置してもよい。
【００５０】
上記実施例１〜３では、坩堝３０の壁面に沿った這い上がり現象を引き起こす原料として、Ａｌを例示した。Ａｌ以外に、坩堝３０の壁面に沿って這い上がる現象を引き起こす原料を収容する坩堝についても、回転制御を行うことが好ましい。
【００５１】
また、上記実施例１〜３では、ＭＢＥ装置の原料蒸発源セルに、回転機構を組み込んだが、その他の成膜装置の坩堝に回転機構を組み込んでもよい。
【００５２】
上記実施例１〜３では、Ａｌ融液の這い上がりを検出して坩堝３０を回転させたが、Ａｌ融液の這い上がりの有無とは無関係に、適切な時間間隔で坩堝３０を回転させてもよい。
【００５３】
以上実施例に沿って本発明を説明したが、本発明はこれらに制限されるものではない。例えば、種々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に自明であろう。
【００５４】
上記実施例１〜実施例３に示した発明の実施の形態に関して、さらに以下の付記を開示する。
【００５５】
（付記１）
チャンバ内に配置された基板ホルダと、
開口部が、前記基板ホルダに保持された基板に向けて配置され、内部に蒸発源が収容される坩堝と、
前記坩堝を加熱する第１の加熱装置と、
前記坩堝の深さの１／２の深さよりも浅い位置の、前記坩堝の温度に依存する物理量を測定する測定装置と、
前記坩堝を回転させる回転機構と、
前記測定装置による測定結果に基づいて、前記回転機構を制御する制御装置と
を有する成膜装置。
【００５６】
（付記２）
前記回転機構は、鉛直方向に対して斜めの仮想直線を回転中心として、前記坩堝を回転させる付記１に記載の成膜装置。
【００５７】
（付記３）
前記測定装置による被測定点は、前記坩堝と一体的に回転する付記１または２に記載の成膜装置。
【００５８】
（付記４）
前記第１の加熱装置は、前記坩堝の底部側の一部分を加熱し、
さらに、前記第１の加熱装置によって加熱される部分よりも前記開口部側の前記坩堝の一部分を加熱する第２の加熱装置を有し、
前記制御装置は、
前記測定装置による測定結果に基づいて、前記第２の加熱装置によって加熱される前記坩堝の一部分の温度が一定になるように前記第２の加熱装置を制御し、
前記第２の加熱装置の制御に基づいて、前記回転機構を制御する付記１乃至３のいずれか１項に記載の成膜装置。
【００５９】
（付記５）
チャンバ内に配置された基板ホルダと、
開口部が、前記基板ホルダに保持された基板に向けて配置され、内部に蒸発源が装填される坩堝と、
前記坩堝を加熱する第１の加熱装置と、
前記坩堝に収容された前記蒸発源の、前記坩堝の内壁に沿う這い上がりの程度に関わる物理量を測定する測定装置と、
前記坩堝を回転させる回転機構と、
前記測定装置による測定結果に基づいて、前記回転機構を制御する制御装置と
を有する成膜装置。
【００６０】
（付記６）
チャンバ内に配置された基板ホルダと、
開口部を、前記基板ホルダに保持された基板に向けて配置され、内部に蒸発源が収容される坩堝と、
前記坩堝を加熱する第１の加熱装置と、
前記坩堝を、鉛直方向に対して傾いている仮想直線を回転中心として回転させる回転機構と
を有する成膜装置。
【００６１】
（付記７）
チャンバ内に基板を配置する工程と、
坩堝内の蒸発源を蒸発させて、前記蒸発源の少なくとも一部の元素を含む膜を、前記基板の上に形成する工程と、
前記坩堝の温度に関わる物理量を測定する工程と、
前記温度に関わる物理量を測定する工程の測定結果に基づいて、前記坩堝を回転させる工程と
を有する成膜方法。
【００６２】
（付記８）
前記坩堝を回転させる工程において、鉛直方向に対して傾いている仮想直線を回転中心として、前記坩堝を回転させる付記７に記載の成膜方法。
【００６３】
（付記９）
前記温度に関わる物理量を測定する工程において、前記坩堝内の前記蒸発源の上面の最下端よりも浅い位置の前記坩堝の温度に関わる物理量を測定する付記７または８に記載の成膜方法。
【符号の説明】
【００６４】
１０ チャンバ
１１ 真空ポンプ
１２ 基板ホルダ
１３ 基板
１４ 原料蒸発源セル
１５ 回転機構
１６ リフレクタ
１７ シャッタ
２０ 制御装置
３０ 坩堝
３１ ヒータ
３２ 開口部用ヒータ
３４ 底部用熱電対
３５ 開口部用熱電対
３７ 蓋
３８ 回転軸
４０ 薄膜
４１ 目標表面
４５ Ａｌ融液
５０ カメラ
５１ 窓
【特許請求の範囲】
【請求項１】
チャンバ内に配置された基板ホルダと、
開口部が、前記基板ホルダに保持された基板に向けて配置され、内部に蒸発源が収容される坩堝と、
前記坩堝を加熱する第１の加熱装置と、
前記坩堝の深さの１／２の深さよりも浅い位置の、前記坩堝の温度に依存する物理量を測定する測定装置と、
前記坩堝を回転させる回転機構と、
前記測定装置による測定結果に基づいて、前記回転機構を制御する制御装置と
を有する成膜装置。
【請求項２】
前記回転機構は、鉛直方向に対して斜めの仮想直線を回転中心として、前記坩堝を回転させる請求項１に記載の成膜装置。
【請求項３】
前記測定装置による被測定点は、前記坩堝と一体的に回転する請求項１または２に記載の成膜装置。
【請求項４】
前記第１の加熱装置は、前記坩堝の底部側の一部分を加熱し、
さらに、前記第１の加熱装置によって加熱される部分よりも前記開口部側の前記坩堝の一部分を加熱する第２の加熱装置を有し、
前記制御装置は、
前記測定装置による測定結果に基づいて、前記第２の加熱装置によって加熱される前記坩堝の一部分の温度が一定になるように前記第２の加熱装置を制御し、
前記第２の加熱装置の制御に基づいて、前記回転機構を制御する請求項１乃至３のいずれか１項に記載の成膜装置。
【請求項５】
チャンバ内に配置された基板ホルダと、
開口部が、前記基板ホルダに保持された基板に向けて配置され、内部に蒸発源が装填される坩堝と、
前記坩堝を加熱する第１の加熱装置と、
前記坩堝に収容された前記蒸発源の、前記坩堝の内壁に沿う這い上がりの程度に関わる物理量を測定する測定装置と、
前記坩堝を回転させる回転機構と、
前記測定装置による測定結果に基づいて、前記回転機構を制御する制御装置と
を有する成膜装置。
【請求項６】
チャンバ内に配置された基板ホルダと、
開口部を、前記基板ホルダに保持された基板に向けて配置され、内部に蒸発源が収容される坩堝と、
前記坩堝を加熱する第１の加熱装置と、
前記坩堝を、鉛直方向に対して傾いている仮想直線を回転中心として回転させる回転機構と
を有する成膜装置。
【請求項７】
チャンバ内に基板を配置する工程と、
坩堝内の蒸発源を蒸発させて、前記蒸発源の少なくとも一部の元素を含む膜を、前記基板の上に形成する工程と、
前記坩堝の温度に関わる物理量を測定する工程と、
前記温度に関わる物理量を測定する工程の測定結果に基づいて、前記坩堝を回転させる工程と
を有する成膜方法。
【請求項８】
前記坩堝を回転させる工程において、鉛直方向に対して傾いている仮想直線を回転中心として、前記坩堝を回転させる請求項７に記載の成膜方法。
【請求項１】
チャンバ内に配置された基板ホルダと、
開口部が、前記基板ホルダに保持された基板に向けて配置され、内部に蒸発源が収容される坩堝と、
前記坩堝を加熱する第１の加熱装置と、
前記坩堝の深さの１／２の深さよりも浅い位置の、前記坩堝の温度に依存する物理量を測定する測定装置と、
前記坩堝を回転させる回転機構と、
前記測定装置による測定結果に基づいて、前記回転機構を制御する制御装置と
を有する成膜装置。
【請求項２】
前記回転機構は、鉛直方向に対して斜めの仮想直線を回転中心として、前記坩堝を回転させる請求項１に記載の成膜装置。
【請求項３】
前記測定装置による被測定点は、前記坩堝と一体的に回転する請求項１または２に記載の成膜装置。
【請求項４】
前記第１の加熱装置は、前記坩堝の底部側の一部分を加熱し、
さらに、前記第１の加熱装置によって加熱される部分よりも前記開口部側の前記坩堝の一部分を加熱する第２の加熱装置を有し、
前記制御装置は、
前記測定装置による測定結果に基づいて、前記第２の加熱装置によって加熱される前記坩堝の一部分の温度が一定になるように前記第２の加熱装置を制御し、
前記第２の加熱装置の制御に基づいて、前記回転機構を制御する請求項１乃至３のいずれか１項に記載の成膜装置。
【請求項５】
チャンバ内に配置された基板ホルダと、
開口部が、前記基板ホルダに保持された基板に向けて配置され、内部に蒸発源が装填される坩堝と、
前記坩堝を加熱する第１の加熱装置と、
前記坩堝に収容された前記蒸発源の、前記坩堝の内壁に沿う這い上がりの程度に関わる物理量を測定する測定装置と、
前記坩堝を回転させる回転機構と、
前記測定装置による測定結果に基づいて、前記回転機構を制御する制御装置と
を有する成膜装置。
【請求項６】
チャンバ内に配置された基板ホルダと、
開口部を、前記基板ホルダに保持された基板に向けて配置され、内部に蒸発源が収容される坩堝と、
前記坩堝を加熱する第１の加熱装置と、
前記坩堝を、鉛直方向に対して傾いている仮想直線を回転中心として回転させる回転機構と
を有する成膜装置。
【請求項７】
チャンバ内に基板を配置する工程と、
坩堝内の蒸発源を蒸発させて、前記蒸発源の少なくとも一部の元素を含む膜を、前記基板の上に形成する工程と、
前記坩堝の温度に関わる物理量を測定する工程と、
前記温度に関わる物理量を測定する工程の測定結果に基づいて、前記坩堝を回転させる工程と
を有する成膜方法。
【請求項８】
前記坩堝を回転させる工程において、鉛直方向に対して傾いている仮想直線を回転中心として、前記坩堝を回転させる請求項７に記載の成膜方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１２−１７６４（Ｐ２０１２−１７６４Ａ）
【公開日】平成２４年１月５日（２０１２．１．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１３７９０６（Ｐ２０１０−１３７９０６）
【出願日】平成２２年６月１７日（２０１０．６．１７）
【出願人】（０００００５２２３）富士通株式会社 (25,993)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１月５日（２０１２．１．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年６月１７日（２０１０．６．１７）
【出願人】（０００００５２２３）富士通株式会社 (25,993)
【Ｆターム（参考）】
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