(57)【要約】【課題】最終、ＧａＮＬＥＤなどに形成されるナノコラムをカタリスト材料膜を用いて成長させるにあたって、前記カタリスト材料膜を短時間で形成する。【解決手段】カタリスト材料膜１２を蒸着・フォトで形成するのではなく、成長基板１１を真空容器２に収容し、ガス供給源４から材料ガスを供給し、その雰囲気７中で、ビーム源５から、イオンビーム６をナノコラムの柱径に収束させて成長基板１１上に照射することで、前記カタリスト材料膜１２をパターニングされた状態で直接薄膜形成する。したがって、該カタリスト材料膜１２の形成後、成長基板１１を大気に暴露することなく、ＭＯＣＶＤ装置やＭＢＥ装置などに搬入して、ナノコラムを成長させることができる。これによって、ナノコラムの位置や柱径を制御可能であるというカタリストを用いる利点を生かしながら、高品質なナノコラムを、高いスループットで安価に成長させることができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
成長基板上にパターニングされたカタリスト材料膜を形成し、柱状結晶構造体を形成する材料が前記カタリスト材料膜に取込まれて前記成長基板との間で成長することによって、前記成長基板上に該柱状結晶構造体を形成する柱状結晶構造体の製造方法において、
前記カタリスト材料膜は、カタリストとなる材料を含む雰囲気中で、イオンビーム、電子ビームまたはレーザビームのいずれかが、前記柱状結晶構造体の柱径に収束されて前記成長基板上に照射されることで、パターニングおよび薄膜形成されることを特徴とする柱状結晶構造体の製造方法。
【請求項２】
前記ビームの走査に加えて、これと同期した成長基板の移動と回転との少なくとも一方を用いることを特徴とする請求項１記載の柱状結晶構造体の製造方法。
【請求項３】
前記ビームを複数本用いることを特徴とする請求項１または２記載の柱状結晶構造体の製造方法。
【請求項４】
前記柱状結晶構造体の成長工程において、前記成長基板を、重力と平行もしくは重力と垂直かつ表面が重力方向に向くように支持することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の柱状結晶構造体の製造方法。
【請求項５】
成長基板から柱状結晶構造体を成長させるにあたって、前記柱状結晶構造体が成長のすべき箇所を規定するカタリスト材料膜を形成する柱状結晶構造体の製造装置において、
前記成長基板を収容する真空容器と、
前記真空容器内にカタリストとなる材料を含むガスを供給するガス供給源と、
前記真空容器に連通し、イオンビーム、電子ビームまたはレーザビームのいずれかを、前記柱状結晶構造体の柱径に収束し、前記成長基板上で前記柱状結晶構造体が成長すべき箇所に照射するビーム源とを含むことを特徴とする柱状結晶構造体の製造装置。
【請求項６】
前記ビーム源はｘｙ方向に走査可能であり、
前記成長基板を搭載し、前記ビーム源の走査に同期して、前記成長基板に、前記ｘｙ方向の少なくとも一方への移動と、ｚ軸回りの回転との少なくとも一方を行わせる支持台をさらに備えることを特徴とする請求項５記載の柱状結晶構造体の製造装置。
【請求項７】
前記ビーム源を複数備えることを特徴とする請求項５または６記載の柱状結晶構造体の製造装置。
【請求項８】
前記真空容器で前記のカタリスト材料膜の形成と柱状結晶構造体の成長とが連続して行われ、または前記カタリスト材料膜の形成を行う真空容器と、柱状結晶構造体の成長を行う真空容器とが別体に設けられて両者が真空通路によって結合されていることを特徴とする請求項５〜７のいずれか１項に記載の柱状結晶構造体の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、III−Ｖ族化合物半導体発光素子などとして実現され、基板上にナノコラムやナノロッドなどと称されるナノスケールの柱状結晶構造体が形成されて成る半導体素子を製造するための方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
前記柱状結晶構造体を有する半導体は、従来からのいわゆるバルク結晶を用いた半導体に比べて、結晶内の貫通転位が非常に少なく、発光素子を構成した場合に、前記貫通転位による非発光再結合が減少して発光効率を向上することができ、注目されている。その柱状結晶構造体を有する半導体発光素子を代表する従来例としては、たとえば特許文献１が挙げられる。その従来例では、サファイア基板上に、ｎ型ＧａＮバッファ層を形成した後、アレイ状に配列された多数の前記柱状結晶構造体（ナノコラム）を形成している。そして前記ナノコラムは、ｎ型ＧａＮナノコラム、ＩｎＧａＮ量子井戸、ｐ型ＧａＮナノコラムから構成されている。
【０００３】
このように構成することで、柱状結晶構造体からは、高輝度な発光を得ることができる。そして、発光波長に影響する前記柱状結晶構造体の柱径についても、成長条件を調整することで、或る程度のばらつきの範囲に抑えることができるようになってきている。しかしながら、その幾何学的配置については、自己組織的に形成されたランダムなままである。このため、林立する柱状結晶構造体が接触したり、或るものから発生した光が周囲のものに取込まれてしまったりして、期待通りの発光効率が得られていないのが現状である。
【０００４】
そこで、本願出願人は、先に特許文献２を提案した、その従来技術は、カタリストと称される成長を促進する薄膜を用い、前記カタリスト材料膜を蒸着などで形成し、その薄膜を、所望の位置で所望の径となるようにパターニングすることで、前記カタリスト材料膜が残された部分では該カタリスト材料膜に結晶材料が取込まれ、その部分だけで前記柱状結晶構造体が効率良く成長してゆくというものである。
【特許文献１】特開２００５−２２８９３６号公報
【特許文献２】特開２００８−３４４８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述の従来技術は、柱状結晶構造体を前記のように所望の位置で所望の径に形成することができるという優れた技術である。しかしながら、工程上、新たな問題が生じる。具体的には、カタリストとなる薄膜を堆積する工程およびパターニングするフォトリソグラフィーの工程は、ナノコラム結晶の成長工程とは別の真空容器で行われるので、ナノコラム結晶の成長工程の前に、成長基板は大気暴露による酸化および汚染の影響を受けることになる。これらの影響は、結晶成長前に洗浄工程を入れても完全には拭い切れず、結果として、結晶品質の低下を招く。また、カタリストのパターニングにはｎｍオーダーのリソグラフィーが必要となり、パターニングの工程コストが高いという問題もある。
【０００６】
本発明の目的は、カタリストを用いる利点を生かしながら、高品質な柱状結晶構造体を安価に成長させることができる柱状結晶構造体の製造方法および装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の柱状結晶構造体の製造方法は、成長基板上にパターニングされたカタリスト材料膜を形成し、柱状結晶構造体を形成する材料が前記カタリスト材料膜に取込まれて前記成長基板との間で成長することによって、前記成長基板上に該柱状結晶構造体を形成する柱状結晶構造体の製造方法において、前記カタリスト材料膜は、カタリストとなる材料を含む雰囲気中で、イオンビーム、電子ビームまたはレーザビームのいずれかが、前記柱状結晶構造体の柱径に収束されて前記成長基板上に照射されることで、パターニングおよび薄膜形成されることを特徴とする。
【０００８】
また、本発明の柱状結晶構造体の製造装置は、成長基板から柱状結晶構造体を成長させるにあたって、前記柱状結晶構造体が成長すべき箇所を規定するカタリスト材料膜を形成する柱状結晶構造体の製造装置において、前記成長基板を収容する真空容器と、前記真空容器内にカタリストとなる材料を含むガスを供給するガス供給源と、前記真空容器に連通し、イオンビーム、電子ビームまたはレーザビームのいずれかを、前記柱状結晶構造体の柱径に収束し、前記成長基板上で前記柱状結晶構造体が成長すべき箇所に照射するビーム源とを含むことを特徴とする。
【０００９】
上記の構成によれば、III−Ｖ族化合物半導体発光素子などとして実現され、成長基板上に柱状結晶構造体を有する半導体の製造方法および装置において、成長基板上にパターニングされたカタリスト材料膜を形成し、前記カタリスト材料膜に柱状結晶構造体を形成する材料が取込まれて前記成長基板との間で成長することで前記柱状結晶構造体を成長させるにあたって、前記カタリスト材料膜を蒸着およびフォトリソグラフィによって形成するのではなく、前記成長基板を真空容器に収容し、ガス供給源からカタリストとなる材料を含むガスを供給し、その雰囲気中で、ビーム源から、イオンビーム、電子ビームまたはレーザビームのいずれかを、前記柱状結晶構造体の柱径であるｎｍオーダーに収束させて前記成長基板上に照射することで、前記カタリスト材料膜を、パターニングされた状態で、直接薄膜形成する。
【００１０】
したがって、ＭＯＣＶＤ装置やＭＢＥ装置などと同様の真空度に保った雰囲気のまま、マスクレスでカタリスト材料膜を形成することができ、該カタリスト材料膜の形成後、成長基板を大気に暴露することなく、ＭＯＣＶＤ装置やＭＢＥ装置などに搬入して、柱状結晶構造体を成長させることができる。これによって、柱状結晶構造体の位置や柱径を制御可能であるというカタリストを用いる利点を生かしながら、高品質な柱状結晶構造体を、高いスループットで安価に成長させることができる。たとえば、柱状結晶構造体の成長（１μｍ程度）に１時間程度、柱状結晶構造体上の電極形成に半日程度必要となり、従来の蒸着およびフォトリソグラフィ（露光・現像・エッチング）による電極形成では、前記柱状結晶構造体上の電極形成と同様にさらに半日程度必要であったのが、前記ビーム照射では、たとえば２インチ基板で１０分程度と、素子形成の時間を半分程度にまで短縮することができる。
【００１１】
さらにまた、本発明の柱状結晶構造体の製造方法は、前記ビームの走査に加えて、これと同期した成長基板の移動と回転との少なくとも一方を用いることを特徴とする。
【００１２】
また、本発明の柱状結晶構造体の製造装置では、前記ビーム源はｘｙ方向に走査可能であり、前記成長基板を搭載し、前記ビーム源の走査に同期して、前記成長基板に、前記ｘｙ方向の少なくとも一方への移動と、ｚ軸回りの回転との少なくとも一方を行わせる支持台をさらに備えることを特徴とする。
【００１３】
上記の構成によれば、柱状結晶構造体を有する半導体を製造するにあたって、柱状結晶構造体の成長工程、その中でも上記のようにカタリスト材料膜の形成工程が生産のクリティカルパスになる可能性が大きいので、ビームの走査に、成長基板の移動や回転を併用する。
【００１４】
したがって、大面積の成長基板を使用することができ、このカタリスト材料膜を形成する効率を高め、高いスループット、したがってより低価格なプロセスを実現することができる。
【００１５】
さらにまた、本発明の柱状結晶構造体の製造方法は、前記ビームを複数本用いることを特徴とする。
【００１６】
また、本発明の柱状結晶構造体の製造装置は、前記ビーム源を複数備えることを特徴とする。
【００１７】
上記の構成によれば、複数本のビームを走査することで、カタリスト材料膜の形成工程の時間を短縮し、高いスループット、したがってより低価格なプロセスを実現することができる。
【００１８】
さらにまた、本発明の柱状結晶構造体の製造方法は、前記柱状結晶構造体の成長工程において、前記成長基板を、重力と平行もしくは重力と垂直かつ表面が重力方向に向くように支持することを特徴とする。
【００１９】
上記の構成によれば、真空容器内の異物の成長基板表面への吸着を防止し、より欠陥の少ない結晶成長を実現することができる。
【００２０】
また、本発明の柱状結晶構造体の製造装置では、前記真空容器で前記のカタリスト材料膜の形成と柱状結晶構造体の成長とが連続して行われ、または前記カタリスト材料膜の形成を行う真空容器と、柱状結晶構造体の成長を行う真空容器とが別体に設けられて両者が真空通路によって結合されていることを特徴とする。
【００２１】
上記の構成によれば、カタリスト材料膜の形成と柱状結晶構造体の成長とを同一の真空容器で行うか、別体の真空容器で行う場合には両者が真空通路によって結合されているので、カタリスト材料膜の形成された成長基板を大気に暴露せずに柱状結晶構造体の成長を連続して実施することができ、極めてクリーンな環境でカタリスト材料膜の形成および柱状結晶構造体の成長を行わせることができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明の柱状結晶構造体の製造方法および装置は、以上のように、III−Ｖ族化合物半導体発光素子などとして実現され、成長基板上に柱状結晶構造体を有する半導体の製造方法および装置において、成長基板上にパターニングされたカタリスト材料膜を形成し、前記カタリスト材料膜に柱状結晶構造体を形成する材料が取込まれて前記成長基板との間で成長することで前記柱状結晶構造体を成長させるにあたって、前記カタリスト材料膜を蒸着およびフォトリソグラフィによって形成するのではなく、前記成長基板を真空容器に収容し、ガス供給源からカタリストとなる材料を含むガスを供給し、その雰囲気中で、ビーム源から、イオンビーム、電子ビームまたはレーザビームのいずれかを、前記柱状結晶構造体の柱径であるｎｍオーダーに収束させて前記成長基板上に照射することで、前記カタリスト材料膜を、パターニングされた状態で、直接薄膜形成する。
【００２３】
それゆえ、ＭＯＣＶＤ装置やＭＢＥ装置などと同様の真空度に保った雰囲気のまま、マスクレスでカタリスト材料膜を形成することができ、該カタリスト材料膜の形成後、成長基板を大気に暴露することなく、ＭＯＣＶＤ装置やＭＢＥ装置などに搬入して、柱状結晶構造体を成長させることができる。これによって、柱状結晶構造体の位置や柱径を制御可能であるというカタリストを用いる利点を生かしながら、高品質な柱状結晶構造体を、高いスループットで安価に成長させることができる。
【００２４】
さらにまた、本発明の柱状結晶構造体の製造方法および装置は、以上のように、柱状結晶構造体を有する半導体を製造するにあたって、カタリスト材料膜の形成工程において、ビームの走査に、成長基板の移動や回転を併用する。
【００２５】
それゆえ、大面積の成長基板を使用することができ、カタリスト材料膜を形成する効率を高め、高いスループット、したがってより低価格なプロセスを実現することができる。
【００２６】
さらにまた、本発明の柱状結晶構造体の製造方法および装置は、以上のように、複数本のビームを走査する。
【００２７】
それゆえ、カタリスト材料膜の形成工程の時間を短縮し、高いスループット、したがってより低価格なプロセスを実現することができる。
【００２８】
さらにまた、本発明の柱状結晶構造体の製造方法は、以上のように、前記柱状結晶構造体の成長工程において、前記成長基板を、重力と平行もしくは重力と垂直かつ表面が重力方向に向くように支持する。
【００２９】
それゆえ、真空容器内の異物の成長基板表面への吸着を防止し、より欠陥の少ない結晶成長を実現することができる。
【００３０】
また、本発明の柱状結晶構造体の製造装置は、以上のように、カタリスト材料膜の形成と柱状結晶構造体の成長とを同一の真空容器で行うか、別体の真空容器で行う場合には両者を真空通路によって結合する。
【００３１】
それゆえ、カタリスト材料膜の形成された成長基板を大気に暴露せずに柱状結晶構造体の成長を連続して実施することができ、極めてクリーンな環境でカタリスト材料膜の形成および柱状結晶構造体の成長を行わせることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
［実施の形態１］
図１は、本発明の実施の第１の形態に係る柱状結晶構造体（ナノコラム）を有する半導体である発光ダイオードの製造工程の前半を模式的に示す断面図である。本実施の形態および後述する他の実施の形態では、ナノコラムとしてはＧａＮを例にとるが、これに限定されるものではなく、酸化物、窒化物、または酸窒化物などを含む化合物半導体すべてを対象とする。また、ナノコラムの成長は、分子線エピタキシー（ＭＢＥ）によって行うことを前提としているが、ナノコラムの成長方法はこれに限定されるものではなく、有機金属気相成長（ＭＯＣＶＤ）やハイドライド気相成長（ＨＶＰＥ）等の装置を用いてもナノコラムが作製可能であることは公知である。以下、特に断らない限り、ＭＢＥ装置を用いるものとする。
【００３３】
図１で示す製造装置１は、成長基板１１からナノコラムを成長させるにあたって、前記ナノコラムが成長すべき箇所を規定するカタリスト材料膜１２を形成するＦＩＢ（収束イオンビーム）装置である。この製造装置１は、大略的に、前記成長基板１１を収容する真空容器２と、前記成長基板１１を搭載する試料ホルダー３と、前記真空容器２内にカタリストとなる材料を含むガスを供給するガス供給源４と、前記真空容器２に連通し、イオンビーム、電子ビームまたはレーザビームのいずれかを、前記ナノコラムの柱径に収束し、前記成長基板１１上で前記ナノコラムが成長すべき箇所に照射するビーム源５とを備えて構成される。
【００３４】
なお、以下の実施の形態では、ビーム源５からのビーム６として、イオンビームを例にとる、すなわち収束イオンビームデポジション法を用いるものとするが、電子ビームやレーザビームを用いる場合でも、全く同様に適用できる。これらのエネルギービームを用い、金属（カタリスト）材料と、ＣＨ３が付加されている等で、揮発し易い有機ガスとを結ぶ鎖をエネルギーを与えて切断し、前記カタリスト材料膜１２となる金属材料を基板に貼付けることができる。前記カタリスト材料膜１２としては、Ｐｔ，Ｔｉなどを使用することができ、ガス供給源４からのガスとしては、前記Ｐｔを含有する有機ガス、たとえばmetylcyclopentadienylplatinum：（ＣＨ３）３（ＣＨ３Ｃ５Ｈ４）Ｐｔであり、前記Ｔｉを含有する有機ガス、たとえばチタンプロパキシド［Ｔｉ−（ｉＣ３Ｈ７Ｏ）４］或いはテトラキスジメチルアミノチタン［Ｔｉ［Ｎ（ＣＨ３）２］４］などを使用することができ、前記ガス供給源４としては、ガス材料がガスの場合はボンベをそのまま用い、液体の場合は蒸発させる装置を用いることができる。
【００３５】
上述のように構成される製造装置１において、先ずＧａ基板から成る成長基板１１を試料ホルダー３の中に設置し、ベース真空度１０−６がオーダーの状態で前記ガス供給源４から前記Ｐｔを含有する有機ガスを真空容器２内に導入する。これによって、真空度は１０−４程度に低下する。次に、このガスの雰囲気７中で、Ｇａイオン源から成るビーム源５に３０ＫｅＶの電圧を印加し、ビーム電流１０ｐＡのイオンビーム６を収束させてスポット状に成長基板１１へ照射すると、ｍｓオーダーで、数ｎｍの厚みで円形のＰｔカタリスト材料膜１２を形成することができる。走査電極８に走査電圧を与え、イオンビーム６を、参照符号６ａや６ｂで示されるように成長基板１１上で走査させることで、前記成長基板１１上にＰｔカタリスト材料膜１２のパターンを形成することができる。
【００３６】
その後、図２で示すように、成長基板１１を試料ホルダー３ごと、ロードロック機構２２を備える移動式真空容器２１へ試料ロット２３を用いて移し変え、真空度を保ったまま次工程のＭＢＥ装置へ移動する。
【００３７】
図３は、前記発光ダイオードの製造工程の後半を模式的に示す断面図である。この図３で示す製造装置３１は、成長基板１１からナノコラム１３を成長させる前記ＭＢＥ装置である。前記移動式真空容器２１からは、この製造装置３１の真空容器３２に成長基板１１が移され、ベース真空度１０−１０がオーダーまで高められる。その状態で、基板温度は７５０℃、プラズマ出力は４５０Ｗで、キャリアガスとしてガス供給源３３から水素ガス（Ｈ２）、Ｇａ原料にはガス供給源３４からトリメチルガリウム（Ｇａ（ＣＨ３）３）、窒素原料にはガス供給源３５からアンモニア（ＮＨ３）を供給する。さらに、ｎ型伝導性を有するＳｉを不純物として添加するために、ガス供給源３６からシラン（ＳｉＨ４）を供給する。Ｇａフラックスを３．４ｎｍ／ｍｉｎの流量で供給すると、ｎ型半導体層が成長し、１５分程度成長させることで、その高さが１μｍとなる。
【００３８】
続いて、基板温度を６５０℃に下げ、不純物ガスを前記シラン（ＳｉＨ４）からＩｎ原料となるトリメチルインジウム（Ｉｎ（ＣＨ３）３）に変更し、そのＩｎフラックスの流量を１０ｎｍ／ｍｉｎとして、ＩｎＧａＮ量子井戸から成る前記発光層を成長させる。成長時間は１分間である。Ｇａフラックスの流量やプラズマ出力は、ｎ型半導体層の成長時と同じである。ここで重要なのは、ＩｎフラックスのレートはＧａフラックスのそれよりはるかに大きく、かつＧａフラックスのレートはＮフラックスのレートより小さいことである。前記発光層は、ＩｎＧａＮ／ＧａＮ多重量子井戸構造に形成されてもよい。また、前記ｎ型半導体層内に、適宜反射膜が形成されてもよい。
【００３９】
さらに、基板温度を７５０℃に上げ、不純物ガスを前記トリメチルインジウム（Ｉｎ（ＣＨ３）３）からｐ型伝導性を有するＭｇを含有するシクロペンタジエニルマグネシウム（Ｍｇ（Ｃ５Ｈ５）２）に変更し、そのＭｇフラックスの流量を１ｎｍ／ｍｉｎ、前記Ｇａフラックスの流量は５ｎｍ／ｍｉｎとして、ｐ型半導体層を成長させ、図１（ｃ）で示すようなナノコラム１３が完成する。成長時間は４分間、プラズマ出力は、ナノコラム１３の成長を通して、前記４５０Ｗで同じである。なお、ｐ型半導体層の成長時には、アンモニア（ＮＨ３）の流量、キャリアガスＨ２の流量、もしくは成長温度を徐々に変えてゆくことで、ナノコラム１３の径を徐々に増加させて、電極形成のために、プレーナータイプのｐ型層が形成される。
【００４０】
その後、図示しないＥＢ蒸着装置での蒸着によって、前記ｐ型層の表面に透明電極が、その上にｐ型パッド電極が形成される。また同様に、ＥＢ蒸着装置での蒸着によって、Ｇａ基板から成る成長基板１１の裏面には、ｎ型コンタクト層およびｎ型パッド電極から成るｎ型電極が形成されて、発光ダイオードが完成する。
【００４１】
以上のように、本実施の形態では、最終、ＧａＮＬＥＤなどに形成されるナノコラム１３をカタリスト材料膜１２を用いて成長させるにあたって、前記カタリスト材料膜１２を蒸着およびフォトリソグラフィによって形成するのではなく、成長基板１１を真空容器２に収容し、ガス供給源４からカタリストとなる材料を含むガスを供給し、その雰囲気７中で、ビーム源５から、イオンビーム６を、前記ナノコラム１３の柱径であるｎｍオーダーに収束させて前記成長基板１１上に照射することで前記カタリスト材料膜１２をパターニングされた状態で直接薄膜形成する。したがって、ＭＯＣＶＤ装置やＭＢＥ装置などと同様の真空度に保った雰囲気のまま、マスクレスでカタリスト材料膜１２を形成することができ、該カタリスト材料膜１２の形成後、成長基板１１を大気に暴露することなく、極めてクリーンな環境で、ＭＯＣＶＤ装置やＭＢＥ装置などに搬入して、ナノコラム１３を成長させることができる。これによって、ナノコラム１３の位置や柱径を制御可能であるというカタリストを用いる利点を生かしながら、高品質なナノコラム１３を、高いスループットで安価に成長させることができる。たとえば、ナノコラム１３の成長（１μｍ程度）に１時間程度、ナノコラム１３上の電極形成に半日程度必要となり、従来の蒸着およびフォトリソグラフィによる電極形成では、ナノコラム１３上の電極形成と同様にさらに半日程度必要であったのが、前記ビーム６の照射では、たとえば２インチ基板で１０分程度と、素子形成の時間を半分程度にまで短縮することができる。
【００４２】
好ましくは、前記カタリスト材料膜１２を、たとえば直径１００ｎｍの柱径で、一片が２３０ｎｍの三角形を基本単位とする２次元フォトニック結晶による回折格子パターン状に形成することで、ナノコラム１３の側面方向への光取出し効率を高めることができる。
【００４３】
［実施の形態２］
図４は、本発明の実施の第２の形態に係る製造装置４１を模式的に示す断面図である。この製造装置４１も、成長基板１１からナノコラム１３を成長させるにあたって、前記ナノコラム１３が成長すべき箇所を規定するカタリスト材料膜１２を形成するものであり、前述の製造装置１に類似し、対応する部分には同一の参照符号を付して示し、その説明を省略する。注目すべきは、この製造装置４１では、前記走査電極８によるビーム６のｘｙ方向の走査に同期して、支持台４２によって、前記成長基板１１に、前記ｘｙ方向の少なくとも一方への移動と、参照符号４３で示すｚ軸回りの回転との少なくとも一方を行わせることである。
【００４４】
このように構成することで、ナノコラム１３を有する半導体を製造するにあたって、該ナノコラム１３の成長工程、その中でも上記のようにカタリスト材料膜１２の形成工程が生産のクリティカルパスになる可能性が大きいので、ビーム６の走査に、成長基板１１の移動や回転を併用することで、大面積の成長基板を使用することができ、このカタリスト材料膜１２を形成する効率を高め、商業生産に適した高いスループット、したがってより低価格なプロセスを実現することができる。
【００４５】
［実施の形態３］
図５は、本発明の実施の第３の形態に係る製造装置５１を模式的に示す断面図である。この製造装置５１も、成長基板１１からナノコラム１３を成長させるにあたって、前記ナノコラム１３が成長すべき箇所を規定するカタリスト材料膜１２を形成するものであり、前述の製造装置１に類似し、対応する部分には同一の参照符号を付して示し、その説明を省略する。注目すべきは、この製造装置５１では、真空容器２に、複数のイオンビーム源（図５では参照符号５ａ，５ｂの２つ）が設けられていることである。
【００４６】
このように構成してもまた、カタリスト材料膜１２の形成工程の時間を短縮し、高いスループット、したがってより低価格なプロセスを実現することができる。
【００４７】
［実施の形態４］
図６および図７は、本発明の実施の第４の形態に係る製造装置６１，７１を模式的に示す断面図である。これらの製造装置６１，７１は、成長基板１１からナノコラム１３を成長させる前記ＭＢＥ装置であり、前述の製造装置３１に類似し、対応する部分には同一の参照符号を付して示し、その説明を省略する。注目すべきは、先ず図６で示す製造装置６１では、真空容器３２が９０°傾けられて成長基板１１が重力と平行に支持されており、次に図７で示す製造装置７１では、真空容器３２が１８０°回転されて成長基板１１が重力と垂直かつ表面が重力方向に向くように支持されていることである。これらの製造装置６１，７１では、前記成長基板１１および試料ホルダー３が、そのような傾き或いは回転に適応できるように、それぞれ試料ホルダー３および真空容器３２に、適宜クランプ機構などが設けられる。
【００４８】
このように構成することで、真空容器３２内の異物の成長基板１１の表面への吸着を防止し、より欠陥の少ない結晶成長を実現することができる。
【００４９】
［実施の形態５］
図８は、本発明の実施の第５の形態に係る製造装置８１を模式的に示す断面図である。注目すべきは、この製造装置８１は、前述の図１で示すカタリスト材料膜１２を形成する製造装置１の真空容器２と、ナノコラム１３を成長させる製造装置３１の真空容器３２とが、ロードロック８２で相互に接続されていることである。こうして、ＦＩＢ装置とＭＢＥ装置とを真空通路であるロードロック８２を介して連結することで、カタリスト材料膜１２を用いたナノコラム１３の製造専用装置である場合に、カタリスト材料膜１２の形成された成長基板１１を大気に暴露せずにナノコラム１３の成長を連続的して実施することができ、極めてクリーンな環境でカタリスト材料膜１２の形成およびナノコラム１３の成長を行わせることができる。なお、相互に別体の真空容器２，３２を使用するのではなく、同じ真空容器でカタリスト材料膜１２の形成とナノコラム１３の成長とが連続して行われてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の実施の第１の形態に係る柱状結晶構造体（ナノコラム）を有する半導体である発光ダイオードの製造工程の前半を模式的に示す断面図である。
【図２】図１の製造装置と図３の製造装置とを結ぶ移動式真空容器を模式的に示す断面図である。
【図３】本発明の実施の第１の形態に係る柱状結晶構造体（ナノコラム）を有する半導体である発光ダイオードの製造工程の後半を模式的に示す断面図である。
【図４】本発明の実施の第２の形態に係る製造装置を模式的に示す断面図である。
【図５】本発明の実施の第３の形態に係る製造装置を模式的に示す断面図である。
【図６】本発明の実施の第４の形態に係る製造装置を模式的に示す断面図である。
【図７】本発明の実施の第４の形態に係る製造装置を模式的に示す断面図である。
【図８】本発明の実施の第５の形態に係る製造装置を模式的に示す断面図である。
【符号の説明】
【００５１】
１，３１，４１，５１，６１，７１，８１    製造装置
２，３２    真空容器
３    試料ホルダー
４    ガス供給源
５，５ａ，５ｂ    イオンビーム源
６，６ａ，６ｂ    ビーム
８    走査電極
１１    成長基板
１２    カタリスト材料膜
１３    ナノコラム
２１    移動式真空容器
２２    ロードロック機構
２３    試料ロット
３３，３４，３５，３６    ガス供給源
４２    支持台
８２    ロードロック
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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