(57)【要約】【課題】ビューポート上への堆積物の落下を防止することにより、基板の状態を良好に観察できる薄膜形成装置を提供する【解決手段】本発明の薄膜形成装置では、成長室１は基板３１を内部にて保持可能である。ビューポート５は成長室１に取り付けられている。赤外線放射温度計６は成長室１の外部に配置され、かつビューポート５を介して成長室１内部の基板３１の温度を測定可能である。シャッター１１は、成長室１の内部空間１ａに対してビューポート５を隠す位置とビューポート５を開く位置との間で水平に移動可能である。そのシャッター１１は、ビューポート５を開く位置でシャッター１１上に堆積した堆積物５０を除去可能に構成されている。【選択図】　　　　図２
2004031776.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の表面に薄膜を形成する薄膜形成装置であって、
前記基板を内部にて保持可能な容器と、
前記容器に取り付けられた窓部と、
前記容器の外部に配置され、かつ前記窓部を介して前記容器内部の前記基板の状態を観察可能な観察部材と、
前記容器の内部空間に対して前記窓部を隠す位置と前記窓部を開く位置との間で水平に移動可能な第１のシャッターとを備え、
前記第１のシャッターは、前記窓部を開く位置で前記第１のシャッター上に堆積した堆積物を除去可能に構成されている、薄膜形成装置。
【請求項２】
前記容器の内部空間に対して前記窓部を隠す位置と前記窓部を開く位置との間で移動可能な第２のシャッタをさらに備えたことを特徴とする、請求項１に記載の薄膜形成装置。
【請求項３】
前記窓部を開く位置で前記第１のシャッター上から除去された前記堆積物を受けるための受け部をさらに備えたことを特徴とする、請求項１または２に記載の薄膜形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、薄膜形成装置に関し、特に、分子線エピタキシー法などにより基板表面に薄膜を形成するための薄膜形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
化合物半導体（たとえばＺｅＳｅなどのＩＩ−ＶＩ族化合物半導体）のエピタキシャル結晶成長法の一つとして分子線エピタキシャル法（ＭＢＥ：Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ　Ｂｅａｍ　Ｅｐｉｔａｘｙ）が一般的に知られている。このＭＢＥ法とは、真空中に導いた原子（分子）のビームを制御しながら、下地結晶（基板）表面に、下地と一定の方位関係をもった単結晶を成長させる技術である。
【０００３】
このようなＭＢＥ法では、所望の膜質の単結晶を成長させるためには、その単結晶が成長する下地の基板温度が重要である。このような基板温度は、従来、図６に示すような薄膜形成装置の構成により測定されていた。
【０００４】
図６を参照して、薄膜３２を形成するための基板３１は基板ホルダ２上に配置され、その状態で基板３１の温度が測定される。その基板３１の温度は、成長室１の外部に配置された赤外線放射温度計６により、成長室１に設けられたビューポート５を介して測定される。このビューポート５と基板３１との間には、縦方向に開閉するシャッター７が設けられており、測定時には開いた状態（点線で示す状態）とされている。ここで、縦方向に開閉するとは、シャッター７の一方端を回転中心として他方端を図中上下方向に回動させることによりビューポート５を開閉することを意味する。
【０００５】
なお、このシャッター７は、薄膜３２の成膜時にはビューポート５を閉じた状態とされており、それによりビューポート５に堆積物が付着することを防止する役割をなしている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の構成では、シャッター７の開閉動作によりシャッター７に蒸着した堆積物が剥離して、シャッター７からビューポート５上に落ちて堆積する場合がある。この場合、ビューポート５が堆積物により塞がれてしまうため、赤外線放射温度計６により基板３１の温度を測定することが困難になるという問題点があった。
【０００７】
それゆえ本発明の目的は、ビューポート上への堆積物の落下を防止することにより、基板の状態を良好に観察できる薄膜形成装置を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の薄膜形成装置は、基板の表面に薄膜を形成する薄膜形成装置であって、容器と、窓部と、観察部材と、第１のシャッターとを備えている。容器は基板を内部にて保持可能である。窓部は容器に取り付けられている。観察部材は容器の外部に配置され、かつ窓部を介して容器内部の基板の状態を観察可能である。第１のシャッターは、容器の内部空間に対して窓部を隠す位置と窓部を開く位置との間で水平に移動可能である。その第１のシャッターは、窓部を開く位置で第１のシャッター上に堆積した堆積物を除去可能に構成されている。
【０００９】
本発明の薄膜形成装置によれば、第１のシャッターは、水平に移動して、窓部を開閉するため、第１のシャッター上に蒸着した堆積物を窓部上に落とすことなく開閉動作を行うことができる。このため、窓部上が堆積物により塞がれることはないため、窓部を介して観察部材で基板の状態を観察することができる。
【００１０】
また、第１のシャッター上に蒸着した堆積物は、窓部を開く位置で除去することができるため、窓部以外のところで堆積物を除去することができる。
【００１１】
上記の薄膜形成装置において好ましくは、容器の内部空間に対して窓部を隠す位置と窓部を開く位置との間で移動可能な第２のシャッタがさらに備えられている。
【００１２】
このようにシャッターを多重にすることにより、堆積物が窓部上に落ちることをさらに防止することができる。
【００１３】
上記の薄膜形成装置において好ましくは、窓部を開く位置で第１のシャッター上から除去された堆積物を受けるための受け部がさらに備えられている。
【００１４】
これにより、堆積物をあふれさせずに溜めておくことができるとともに、この受け部に堆積物を捨てることができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図に基づいて説明する。
【００１６】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における薄膜形成装置の構成を示す概略断面図である。図１を参照して、この薄膜形成装置は、分子線エピタキシャル法を用いたものであり、成長室１と、基板ホルダ２と、液体窒素シュラウド３と、分子線源セル４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄと、ビューポート５と、赤外線放射温度計６とを主に有している。
【００１７】
基板ホルダ２は、成長室１の内部空間１ａ内に配置されており、薄膜３２が形成される基板３１を保持するためものである。液体窒素シュラウド３は、成長室１の内壁に沿って設けられている。分子線源セル４ａおよび４ｂの各々はたとえばＩＩ族用低温セルおよびＶＩ族用高温セルの各々であり、分子線源セル４ｃおよび４ｄの各々はたとえば固体セルである。
【００１８】
ビューポート５は、成長室１に設けられており、成長室１の外部から内部の基板３１、３２を観察するための窓部である。そして、赤外線放射温度計６は、成長室１の外部に配置され、かつビューポート５を介して成長室１内部の基板３１の温度を測定可能に配置されている。この赤外線放射温度計６は、たとえばＺｎＳｅの基板３１の温度を測定する場合には、基板３１表面からの波長２μｍの赤外線の強度を測定することにより温度を測定する。
【００１９】
なお、図示していないが、この薄膜形成装置には、成長条件や成長速度を調べるための高速電子線回折装置（ＲＨＥＥＤ：Ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ　Ｈｉｇｈ　Ｅｎｅｒｇｙ　Ｅｌｅｃｔｒｏｎ　Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ）、四重極質量分析計、排気のための真空ポンプなども設けられている。
【００２０】
本実施の形態においては、ビューポート５付近の構成は、たとえば図２に示すような構成を有している。図２を参照して、基板３１とビューポート５との間には、たとえば２つのシャッター７、１１が配置されている。２つのシャッター７、１１の各々は、成長室１の内部空間１ａに対してビューポート５の開閉動作を行なうものである。
【００２１】
シャッター７は、内部空間１ａに対してビューポート５を隠す位置とビューポート５を開く位置との間で縦方向に開閉することが可能である。また、シャッター１１は、内部空間１ａに対してビューポート５を隠す位置とビューポート５を開く位置との間で水平方向（図中横方向）に移動（スライド）可能である。また、このシャッター１１は、その軸方向を中心として回転可能である。
【００２２】
また、シャッター１１上に堆積した堆積物を受けるための受け部１ｂが成長室１に設けられている。この受け部１ｂは、シャッター１１がビューポート５を開いた状態でシャッター１１の真下に位置している。このようにシャッター１１は、ビューポート５を開く位置でシャッター１１上に堆積した堆積物を除去可能に構成されている
次に、本実施の形態におけるシャッターの開閉動作について説明する。
【００２３】
図２を参照して、基板３１上に薄膜３２を成膜する際には、シャッター７、１１の双方はビューポート５を閉じた状態とされている。これにより、薄膜３２の成膜時には、シャッター１１の上面に堆積物が蒸着する。
【００２４】
図３を参照して、薄膜３２の成膜が終了すると、堆積物５０が蒸着したシャッター１１が図中右側に移動して、ビューポート５が開いた状態とされる。
【００２５】
図４を参照して、シャッター１１をその軸方向を中心として回転させることにより、シャッター１１上に蒸着した堆積物５０が受け部１ｂへ捨てられる。この後、シャッター７が点線で示すように開かれて、赤外線放射温度計６による基板３１の温度の測定が行なわれる。この温度測定が終了すると、図２に示すようにシャッター７が実線で示されるように閉じられ、かつシャッター１１も図中左側にスライドされて閉じられる。
【００２６】
本実施の形態によれば、シャッター１１が水平方向に移動することによりビューポート５の開閉動作が行なわれるため、その開閉動作時にシャッター１１に蒸着した堆積物５０がビューポート５上に落ちることは防止できる。このため、ビューポート５上が堆積物５０により塞がれることはないため、ビューポート５を介して赤外線放射温度計６で基板３１の温度を測定することができる。
【００２７】
また、シャッター１１上に蒸着した堆積物５０は、ビューポート５を開くシャッター１１の位置で受け部１ｂへ除去することができるため、ビューポート５以外のところで堆積物５０を除去することができる。
【００２８】
また、仮にシャッター１１上の堆積物５０が下側に落ちたとしても、シャッター１１の下にはさらにシャッター７があるため、シャッター１１からビューポート５へ堆積物５０が直接落ちることはない。
【００２９】
（実施の形態２）
図５は、本発明の実施の形態２における薄膜形成装置のビューポート付近の構成を示す概略断面図である。図５を参照して、本実施の形態における薄膜形成装置は、シャッター１１の一部を透明材１１ａで構成し、シャッター１１の上方にさらにシャッター１２を設けた点において実施の形態１の構成と異なる。透明材１１ａは、シャッター１１を閉じた状態でも赤外線放射温度計６により基板３１の温度を測定できるように配置されている。また、シャッター１２は、シャッター７と同様、縦方向に開閉するものである。
【００３０】
なお、上記以外の構成については実施の形態１の構成とほぼ同じであるため同一の部材については同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００３１】
次に、本実施の形態におけるシャッターの開閉動作について説明する。
図５を参照して、基板３１上に薄膜３２を成膜する際には、シャッター７、１１、１２の各々はビューポート５を閉じた状態とされている。これにより、薄膜３２の成膜時には、シャッター１２の上面に堆積物が蒸着する。
【００３２】
薄膜３２の成膜が終了すると、堆積物５０が蒸着したシャッター１２が図中点線で示すように一旦開いた後に実線で示すように閉じられる。この動作により、シャッター１２上に蒸着した堆積物がシャッター１１上に落ちる。
【００３３】
この後、シャッター１１が図中点線で示すように右側に移動して、ビューポート５が開いた状態とされる。そして、シャッター１１をその軸方向を中心として回転させることにより、シャッター１１上に蒸着した堆積物５０が受け部１ｂへ捨てられる。この後、シャッター１１は図中実線で示すように左側にスライドされて閉じられる。
【００３４】
この後、シャッター１２、７が点線で示すように開かれて、赤外線放射温度計６による基板３１の温度の測定が行なわれる。この温度測定が終了すると、図２に示すようにシャッター１２、７が実線で示されるように閉じられる。
【００３５】
なお、温度測定時にゴミなどが落ちてくる場合がある。この場合でも、シャッター１１は閉じたままであるため、落ちてきたゴミなどはシャッター１１上に溜まることになる。このため、温度測定後であってシャッター７、１２を閉じた後に、シャッター１１を図中点線で示すように右側に移動させて、その軸方向を中心として回転させることにより、シャッター１１上に溜まったゴミなどを受け部１ｂへ捨てることができる。
【００３６】
なお、このゴミなどの落下の有無は、赤外線放射温度計６の接眼レンズ部にＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ−Ｃｏｕｐｌｅｄ　Ｄｅｖｉｃｅ）カメラを設置することにより判定することができる。
【００３７】
本実施の形態においても、上述したように温度測定時にゴミなどが落下してきた時にも、そのゴミを除去することができる。
【００３８】
また、シャッター１１が水平方向に移動するため、実施の形態１と同様、ビューポート５上が堆積物５０により塞がれることはないため、ビューポート５を介して赤外線放射温度計６で基板３１の温度を測定することができる。
【００３９】
また、シャッター１１上に蒸着した堆積物５０は、ビューポート５を開くシャッター１１の位置で受け部１ｂへ除去することができるため、ビューポート５以外のところで堆積物５０を除去することができる。
【００４０】
また、仮にシャッター１１上の堆積物５０が下側に落ちたとしても、シャッター１１の下にはさらにシャッター７があるため、シャッター１１からビューポート５へ堆積物５０が直接落ちることはない。
【００４１】
なお、上記実施の形態１および２においては、２個または３個のシャッターを設けた場合について説明したが、成長室１の内部空間１ａに対してビューポート５を隠す位置とビューポート５を開く位置との間で水平方向に移動可能なシャッターを少なくとも１つ含んでいれば、その個数は限定されない。また、そのような水平方向に移動可能なシャッターが２つ以上設けられていてもよい。
【００４２】
また、上記実施の形態１および２においては、ＭＢＥ法を用いた薄膜形成装置について説明したが、本発明はこれに以外の薄膜形成装置に適用することもできる。
【００４３】
また、温度を測定する手段として赤外線放射温度計６について説明したが、これに限定されるものではなく、基板からの放射により温度を測定するものであれば本発明に適用することができる。また、温度を測定するものに限られず、成長室１の外部から内部の基板の状態を光学的などの方法により観察する観察部材であれば本発明を適用することができる。
【００４４】
また、上記実施の形態１および２においては、シャッター１１上から堆積物５０を除去する方法としてシャッター１１を軸方向を中心として回転させる方法について説明したが、本発明の堆積物の除去方法はこれに限定されるものではなく、ブラシで堆積物を除去するような方法でもよい。
【００４５】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【００４６】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の薄膜形成装置によれば、第１のシャッターは、水平に移動して、窓部を開閉するため、第１のシャッター上に蒸着した堆積物を窓部上に落とすことなく開閉動作を行うことができる。このため、窓部上が堆積物により塞がれることはないため、窓部を介して観察部材で基板の状態を観察することができる。また、第１のシャッター上に蒸着した堆積物は、窓部を開く位置で除去することができるため、窓部以外のところで堆積物を除去することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１における薄膜形成装置の構成を示す概略断面図である。
【図２】本発明の実施の形態１における薄膜形成装置のビューポート付近の構成を示す概略断面図である。
【図３】本発明の実施の形態１における薄膜形成装置のシャッターの開閉動作を説明するための一の概略断面図である。
【図４】本発明の実施の形態１における薄膜形成装置のシャッターの開閉動作を説明するための他の概略断面図である。
【図５】本発明の実施の形態２における薄膜形成装置のビューポート付近の構成を示す概略断面図である。
【図６】従来の薄膜形成装置のビューポート付近の構成を示す概略断面図である。
【符号の説明】
１　成長室、１ａ　内部空間、１ｂ　受け部、２　基板ホルダ、３　液体窒素シュラウド、４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ　分子線源セル、５　ビューポート、６　赤外線放射温度計、７，１１，１２　シャッター、３１　基板、３２　薄膜、５０　堆積物。
【図１】
2004031776.tif 000003
【図２】
2004031776.tif 000004
【図３】
2004031776.tif 000005
【図４】
2004031776.tif 000006
【図５】
2004031776.tif 000007
【図６】
2004031776.tif 000008