(57)【要約】【課題】従来の内包フラーレン製造装置では、堆積が終了した後に、堆積した内包フラーレンを含む薄膜を堆積基板から剥離し、液体クロマトグラフィー法により内包フラーレンを精製し、薄膜全体の重量と精製した内包フラーレンの重量の比から内包フラーレン形成率を評価していた。従来の評価方法は、破壊分析であるため、堆積プロセス中の評価ができない。また、液体クロマトグラフィーによる内包フラーレンの精製は、内包フラーレンの経時変化などにより精密な作業が困難であった。【解決手段】堆積基板に薄膜の電気抵抗を測定する電極を配置した。また内包フラーレン製造装置内に分光エリプソメータを配置し、薄膜堆積時に薄膜の膜厚を測定することにした。測定した電気抵抗と膜厚から、体積比としての内包フラーレン形成率を計算する。薄膜堆積中に特性を測定できるので、測定データを堆積条件の手動制御、あるいは自動制御に利用することができる。【選択図】              図１
2005097708.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
薄膜堆積中に前記薄膜の電気抵抗と膜厚を測定する装置を備えたことを特徴とする薄膜堆積装置。
【請求項２】
真空容器内において、内包対象原子のプラズマ発生部で発生したプラズマ流に、フラーレン導入部からフラーレンを導入し、該プラズマ流の下流に配置した堆積基板に内包フラーレンを含む薄膜を堆積させる内包フラーレンの製造装置において、前記薄膜堆積中に前記薄膜の電気抵抗を測定する装置を備えたことを特徴とする薄膜堆積装置。
【請求項３】
真空容器内において、内包対象原子のプラズマ発生部で発生したプラズマ流に、フラーレン導入部からフラーレンを導入し、該プラズマ流の下流に配置した堆積基板に内包フラーレンを含む薄膜を堆積させる内包フラーレンの製造装置において、前記薄膜堆積中に前記薄膜の膜厚を測定する装置を備えたことを特徴とする薄膜堆積装置。
【請求項４】
前記薄膜の電気抵抗を測定する装置が、前記堆積基板上に第一の電極、及び第二の電極を備え、前記第一の電極、及び前記第二の電極の間に電圧を印加し、前記第一の電極、及び前記第二の電極の間に堆積した前記薄膜に流れる電流を測定することにより、前記薄膜の電気抵抗を測定することを特徴とする請求項１乃至２のいずれか１項記載の薄膜堆積装置。
【請求項５】
前記薄膜の電気抵抗を測定する装置が、前記堆積基板上に第一の電極、第二の電極、第三の電極、及び第四の電極を備え、前記第一の電極、及び前記第二の電極の間に電圧を印加し、前記第三の電極、及び前記第四の電極の間に堆積した前記薄膜に流れる電流を測定することにより、前記薄膜の電気抵抗を測定することを特徴とする請求項１乃至２のいずれか１項記載の薄膜堆積装置。
【請求項６】
前記薄膜の電気抵抗を測定する装置が、前記堆積基板と電気的に分離した電気抵抗測定用基板に堆積した薄膜の電気抵抗を測定することを特徴とする請求項１乃至２のいずれか１項記載の薄膜堆積装置。
【請求項７】
前記電気抵抗測定用基板が前記堆積基板の外側に配置した基板であることを特徴とする請求項６記載の薄膜堆積装置。
【請求項８】
前記電気抵抗測定用基板が前記堆積基板の内側に配置したことを特徴とする請求項６記載の薄膜堆積装置。
【請求項９】
前記薄膜の電気抵抗を測定する装置が、前記電気抵抗測定用基板上に第一の電極、及び第二の電極を備え、前記第一の電極、及び前記第二の電極の間に電圧を印加し、前記第一の電極、及び前記第二の電極の間に堆積した前記薄膜に流れる電流を測定することにより、前記薄膜の電気抵抗を測定することを特徴とする請求項６乃至８のいずれか1項記載の薄膜堆積装置。
【請求項１０】
前記薄膜の電気抵抗を測定する装置が、前記電気抵抗測定用基板上に第一の電極、第二の電極、第三の電極、及び第四の電極を備え、前記第一の電極、及び前記第二の電極の間に電圧を印加し、前記第三の電極、及び前記第四の電極の間に堆積した前記薄膜に流れる電流を測定することにより、前記薄膜の電気抵抗を測定することを特徴とする請求項６乃至８のいずれか1項記載の薄膜堆積装置。
【請求項１１】
前記電極の材料が前記内包フラーレンを含む薄膜とオーミックなコンタクトをとることが可能な材料からなることを特徴とする請求項４乃至１０のいずれか1項記載の薄膜堆積装置。
【請求項１２】
前記堆積基板が、導電性基板、絶縁性基板、あるいは導電性基板の上に絶縁性膜を配置した２層基板であることを特徴とする請求項２乃至１１のいずれか１項記載の薄膜堆積装置。
【請求項１３】
前記堆積基板が、堆積基板面内において均一のバイアス電圧を印加する基板であることを特徴とする請求項２乃至１２のいずれか１項記載の薄膜堆積装置。
【請求項１４】
前記堆積基板が、堆積基板面内のバイアス電圧分布を制御できる基板であることを特徴とする請求項１乃至１２のいずれか１項記載の薄膜堆積装置。
【請求項１５】
前記薄膜の膜厚を測定する装置が、光を前記薄膜上に照射し、前記薄膜からの反射光を解析することにより膜厚を測定する装置であることを特徴とする請求項１又は３のいずれか１項記載の薄膜堆積装置。
【請求項１６】
前記薄膜の膜厚を測定する装置が、分光エリプソメトリーにより膜厚を測定する装置であることを特徴とする請求項１５記載の薄膜堆積装置。
【請求項１７】
前記内包フラーレンが、Na、Li、H、N、Fを内包するCn(n=60〜80)であることを特徴とする請求項２乃至１６のいずれか１項記載の薄膜堆積装置。
【請求項１８】
内包フラーレンを含む薄膜の電気抵抗と膜厚の測定値から、前記内包フラーレンを含む薄膜の体積抵抗率を計算し、あらかじめ測定した純度が９０％以上のフラーレン薄膜の体積抵抗率と、あらかじめ測定した純度が９０％以上の内包フラーレン薄膜の体積抵抗率とから、前記内包フラーレンを含む薄膜に含まれる内包フラーレンの体積比を計算することを特徴とする薄膜評価方法。
【請求項１９】
請求項１８記載の前記内包フラーレンを含む薄膜に含まれる内包フラーレンの体積比と、あらかじめ測定した純度が９０％以上のフラーレン薄膜の密度、及び、あらかじめ測定した純度が９０％以上の内包フラーレン薄膜の密度とから、前記内包フラーレンを含む薄膜に含まれる内包フラーレンの重量比を計算することを特徴とする薄膜評価方法。
【請求項２０】
前記内包フラーレンが、Na、Li、H、N、Fを内包するCn(n=60〜80)であることを特徴とする請求項１８乃至１９のいずれか1項記載の薄膜評価方法。
【請求項２１】
前記１乃至１７のいずれか１項記載の薄膜堆積装置により薄膜を堆積し、薄膜堆積中に薄膜の膜厚、電気抵抗、あるいは体積抵抗率により堆積条件あるいは、堆積時間を制御することを特徴とする薄膜堆積方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、真空容器内において、内包対象原子のプラズマ流に、フラーレンを導入し、プラズマ流の下流に配置した堆積基板に内包フラーレン薄膜を堆積させる薄膜堆積装置に係り、特に、薄膜の電気抵抗と膜厚をin-situで測定する堆積モニター装置を備えた薄膜堆積装置、薄膜評価方法、及び薄膜堆積方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
【非特許文献１】プラズマ・核融合学会誌  第７５巻第８号  1999年8月                p.９２７〜９３３「フラーレンプラズマの性質と応用」
【０００３】
内包フラーレンは、フラーレンとして知られるC60などの球状炭素分子に、例えば、アルカリ金属などの内包対象原子を内包した、エレクトロニクス、医療などへの応用が期待される材料である。内包フラーレンの製造方法としては、真空室中で加熱したホットプレートに対し金属蒸気を噴射してプラズマを発生させ、発生した金属プラズマ流にフラーレン蒸気を噴射し、プラズマ流の下流に配置した堆積基板に内包フラーレンを堆積させる方法が知られている。
【０００４】
プラズマを利用した内包フラーレンの製造装置は、図２に示すように、真空容器１０１と、内包対象原子のプラズマ流を形成するための手段と、プラズマ流にフラーレンを導入するための手段と、プラズマ流の下流に配置した堆積基板１０７とを有している。
【０００５】
アルカリ金属のプラズマ流の形成手段は、ホットプレート１０３とアルカリ金属の蒸発用オーブン１０４とから構成されている。蒸発用オーブン１０４から内包対象原子であるNaなどのアルカリ金属を噴射すると、接触電離によってプラズマが生成する。生成したプラズマは電磁コイル１０２により形成された均一磁場（Ｂ＝２〜７ｋＧ）に沿って真空容器１０１内の軸方向に閉じ込められ、ホットプレート１０３から堆積基板１０７に向かって流れるプラズマ流となる。
【０００６】
フラーレンを導入するための手段は、フラーレン昇華用オーブン１０５、再昇華円筒１０６とから構成されている。
【０００７】
再昇華円筒１０６において、フラーレン昇華用オーブン１０５から昇華したC60などのフラーレン蒸気をプラズマ流に噴射すると、電子親和力が大きいC60にプラズマ流を構成する電子が付着してC60の負イオンが発生する。その結果、プラズマ流は、アルカリ金属正イオン、フラーレン負イオン、及び残留電子が混在するプラズマ流となる。このようなプラズマ流の下流に堆積基板１０７を配置し、堆積基板１０７に正のバイアス電圧を印加すると、質量の小さいアルカリ金属正イオンが減速され、質量の大きいフラーレン負イオンが加速されることでアルカリ金属正イオンとフラーレン負イオンの相互作用が大きくなり、内包化が起こりやすくなる。また、バイアス電圧を最適化して内包率を向上させることが可能である。（非特許文献１)
【０００８】
図６は、従来の堆積基板の正面図である。内包フラーレンの製造装置におけるプラズマの発生方式としては、図２に示すホットプレートを加熱して熱電子を発生させる接触電離方式と、加熱コイルに高周波電流を流すことにより、気体原子あるいは分子を加熱、電離する高周波誘導方式がある。一般的に、高周波誘導プラズマを用いる内包フラーレンの生成では、プラズマ密度が円筒状のプラズマ断面内において均一であるため、図６(a)に示すように、堆積基板として一枚のプレートからなる円板状の基板５１を用い、面内に均一なバイアス電圧を印加する。一方、接触電離プラズマを用いる内包フラーレンの生成では、プラズマ密度が面内に不均一であるため、図６(b)に示すように外側堆積基板５２、中間堆積基板５３、中央堆積基板５４に分割した堆積基板を使用し、異なるバイアス電圧を印加して、基板面上の全面における内包フラーレン形成率を最適化できるようにしている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
プラズマを構成するイオンの反応によって堆積基板上に堆積される薄膜の中には、アルカリ金属などの原子を内包した内包フラーレンと、原子を内包しない空のフラーレンが含まれる。図２に示す従来の薄膜堆積装置では、堆積中に薄膜の膜厚や薄膜に含まれる内包フラーレンの割合（内包フラーレン形成率）などの薄膜特性をモニターする手段を設けずに、一定の製造条件のもとであらかじめ収集した膜厚や内包フラーレン形成率の堆積時間依存性のデータに基づいて、堆積時間を決めて薄膜の堆積を行っていた。しかし、堆積条件を一定にしても、例えば、真空室の壁面に残留するアルカリ金属やフラーレン原子の影響、または、プラズマ発生部のフィラメントの経時変化などにより、必ずしも、再現性の高い薄膜形成ができるわけではない。従って、従来の薄膜堆積方法によれば、定期的にモニター用の薄膜形成を行い、堆積条件の補正を行っていた。薄膜の評価方法としては、膜厚の測定はαステップを用い、内包フラーレン形成率の測定は、薄膜を基板から剥離し、粉末状にして溶媒に溶かし、液体クロマトグラフィー法により内包フラーレンを精製して、全体の薄膜重量に対する内包フラーレンの重量比を求めていた。
【００１０】
従来の薄膜評価方法は、破壊分析であるため、薄膜堆積中にin-situでの評価ができない。製造条件を変更した場合の薄膜特性を予測できない。薄膜堆積中に評価ができないために、堆積条件のフィードバック制御ができないという問題があった。
【００１１】
また、液体クロマトグラフィーによる内包フラーレンの精製は、内包フラーレンが反応性が高い物質であるため、極めて細心の注意を要する作業である。例えば、内包フラーレンを大気中に取り出し粉末にした後、及び溶媒に溶かした後の雰囲気管理や経時変化、溶媒に対する溶解性などに注意しないと、正確な評価ができない。また、薄膜特性の評価に時間がかかるという問題があった。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
内包フラーレン薄膜の堆積基板に、２個、あるいは４個の電極を設け、薄膜の抵抗を測定することにした。あるいは、堆積基板に隣接して、薄膜特性モニター用の基板を設けて薄膜の抵抗を測定することにした。同時に、分光エリプソメトリー法により、薄膜の膜厚を測定することにした。
【００１３】
測定した抵抗値と膜厚により、薄膜の体積抵抗率を求める。あらかじめ、高純度の内包フラーレン薄膜の体積抵抗率と高純度の空のフラーレン薄膜の体積抵抗率を調べておき、測定した薄膜の体積抵抗率と比較することにより、薄膜における内包フラーレン形成率を計算することができる。また、薄膜の堆積と同時に測定した薄膜の抵抗と膜厚により、堆積時間などの堆積条件を制御することにした。
【発明の効果】
【００１４】
１．試料保管中の雰囲気管理や経時変化、溶媒に対する内包フラーレンの溶解性などに依存しない正確な薄膜特性の評価を短時間で行うことができる。
２．薄膜特性の評価を、非破壊、in-situで行うことが可能になる。従って、薄膜の堆積中に堆積状態をモニターすることができるので、内包フラーレン形成率を向上したり、希望する特性の薄膜を堆積するために、堆積条件や堆積時間を手動あるいは自動で制御することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
図３(b)は、本発明の第一実施例に係る堆積基板の断面図である。堆積基板２１上に絶縁層２２を介して、電気抵抗測定電極２３を配置している。図３(d)に示すように、絶縁層２２上に内包フラーレンを含む薄膜２９を堆積する間、あるいは堆積後、電極２７、２８間に電圧Vsubを印加し電流Isubを測定することにより、R = Vsub/Isubとして薄膜２９の抵抗Rを測定することができる。同時に、図１に示すように、分光エリプソメータ１２により、薄膜の膜厚dを測定する。堆積基板の形状は、必ずしも円板とする必要はないが、仮に円板状のホットプレートにより発生した円筒状のプラズマに対応するように円板状の堆積基板を用い、円板状の薄膜が堆積したとすると、薄膜の面積抵抗率ρsと円板の両端間抵抗Rには
R = (π/2)*ρs    ---(1)
の関係式が成り立つ。また、面積抵抗率ρsと体積抵抗率ρには、薄膜の膜厚をｄとすると、
ρs =ρ/d         ---(2)
の関係式が成り立つので、
ρ = (2/π)*d*R   ---(3)
が成り立つ。
空のフラーレンの体積抵抗率をρv、内包フラーレンの体積抵抗率をρeで表す。
純度が高い、例えば、純度が９０％以上の空のC60は、ほぼ絶縁体で、
ρv = 107 〜 1010 (Ωcm)
である。一方、純度が高い、例えば、純度が９０％以上のNa内包C60は、導電体で、
ρe = 10-3 〜 103 (Ωcm)
であり、
ρv >>ρe
が成り立つため、
内包フラーレン形成率をλとすると、ρeと薄膜の体積抵抗率ρを用いて、λは、
λ =ρe/ρ        ---(4)
により計算することができる。また、(1)、(3)式は、薄膜が円板状でない場合には、薄膜の形状に応じた計算式に修正して計算するものとする。
【００１６】
本発明の薄膜堆積装置により製造する内包フラーレンとしては、Naを内包したC60に限らず、Na、Li、H、N、Fを内包するCn(n=60〜80)に対しても、本発明の薄膜評価方法を適用することができることは明らかである。
【実施例】
【００１７】
（薄膜堆積装置）
本発明の内包フラーレンの製造装置は、図１に示すように、真空容器１と、内包対象原子のプラズマ流を形成するための手段と、プラズマ流にフラーレンを導入するための手段と、プラズマ流の下流に配置した堆積基板７とを有している。
【００１８】
アルカリ金属のプラズマ流の形成手段は、ホットプレート３とアルカリ金属の蒸発用オーブン４とから構成されている。蒸発用オーブン４から内包対象原子であるアルカリ金属を噴射すると、ホットプレート３における接触電離によってプラズマが生成する。生成したプラズマは電磁コイル２により形成された均一磁場（Ｂ＝２〜７ｋＧ）に沿って真空容器１内の軸方向に閉じ込められ、ホットプレート３から堆積基板７に向かって流れるプラズマ流となる。
【００１９】
フラーレンを導入するための手段は、フラーレン昇華用オーブン５、再昇華円筒６とから構成されている。
【００２０】
再昇華円筒６において、フラーレン昇華用オーブン５から昇華したC60などのフラーレン蒸気をプラズマ流に噴射すると、電子親和力が大きいC60にプラズマ流を構成する電子が付着してC60の負イオンが発生し、プラズマ流は、アルカリ金属正イオン、フラーレン負イオン、及び残留電子が混在するプラズマ流となる。このようなプラズマ流の下流に堆積基板７を配置し、堆積基板７に正のバイアス電圧を印加すると、質量の小さいアルカリ金属正イオンが減速され、質量の大きいフラーレン負イオンが加速されることでアルカリ金属正イオンとフラーレン負イオンの相互作用が大きくなり、内包化が起こりやすくなる。
【００２１】
堆積基板７上、あるいは堆積基板７の内側あるいは外側に配置した電気抵抗モニター用基板には、電気抵抗測定用の電極がとりつけられ、電気抵抗測定装置１３により堆積した薄膜の電気抵抗が測定される。
【００２２】
また、薄膜の膜厚は、分光エリプソメータ１２により測定される。分光エリプソメータ１２の測定機部材は、堆積基板７に向かうプラズマ流を遮蔽しない位置に配置される。
【００２３】
（電気抵抗測定方法）
図３(a)乃至(d)は、本発明の薄膜堆積装置で用いられる堆積基板の第一の実施例を説明する図である。
【００２４】
(a)は、面内で均一のバイアス電圧を印加して薄膜を堆積する場合、あるいは、バイアス電圧を印加せずに堆積基板がフローティングの状態で薄膜を堆積する場合に、絶縁層２２上に電気抵抗測定用電極２３を配置した堆積基板の平面図である。バイアス電圧を印加する場合は、堆積基板の材料は、例えばステンレスなどの導電性材料を用い、バイアス電圧を印加しない場合は、堆積基板の材料はガラスなどの絶縁性材料、半導体材料、あるいは導電性材料のいずれを用いてもよい。
【００２５】
(b)は、堆積基板の断面図であるが、堆積基板２１の表面に、ガラスなどの絶縁層２２を介して、電気抵抗測定電極２３を配置する。電気抵抗測定電極の材料としては、金などの内包フラーレンを含む薄膜とオーミックコンタクトをとれる材料を用いる。
【００２６】
(c)に断面図を示すように、電気抵抗測定電極２６を絶縁層２５に埋め込んで、堆積基板の表面を平坦にしてもよい。
【００２７】
(d)は、(b)に断面図を示す堆積基板上に薄膜２９を堆積し、薄膜２９の電気抵抗を測定する回路図である。電極２７、電極２８に電圧Vsubを印加し、薄膜２９に流れる電流Isubを測定して、薄膜の電気抵抗を求める。バイアス電圧Vapを印加するために、堆積基板は導電性の基板を用いている。絶縁層２２により電極２７、電極２８、薄膜２９は、堆積基板２１に対し電気的に絶縁されているので、薄膜の堆積中、常時薄膜の電気抵抗をモニターすることが可能である。
【００２８】
図４(a)及び(b)は、本発明の薄膜堆積装置で用いられる堆積基板の第二の実施例を説明する図であり、測定電極における接触抵抗による測定誤差をなくするために、４端子法により電気抵抗を測定する場合の堆積基板である。
【００２９】
(a)に示すように、堆積基板上の絶縁層３１上に、電圧印加用電極３２、３３、及び、電流測定用電極３４、３５が配置されている。
【００３０】
(b)は、(a)に示す堆積基板上に堆積した薄膜３６の電気抵抗を測定する回路図である。電極３２、電極３３に電圧Vsubを印加し、電極３４、電極３５を通って薄膜３６に流れる電流Isubを測定して、薄膜の電気抵抗を求める。
【００３１】
図５(a)乃至(f)は、本発明の薄膜堆積装置で用いられる堆積基板の第三の実施例を説明する図である。
【００３２】
(a)は、堆積基板４１の面内で均一のバイアス電圧を印加して薄膜を堆積する場合に、堆積基板４１の外側に、薄膜の電気抵抗をモニターするための堆積モニター基板４２を配置し、堆積モニター基板４２に堆積した薄膜の電気抵抗を測定する場合の平面図である。
【００３３】
一方、(b)に平面図を示す堆積基板では、プラズマ密度が面内で不均一な場合に、基板面内のバイアス電圧分布を制御して、内包フラーレンの形成率を最適化するために、たとえば、３枚のプレートに堆積基板を分割し、それぞれ独立してバイアス電圧を印加できるようにしている。外側堆積基板４４のさらに外側に、薄膜の電気抵抗をモニターするための堆積モニター基板４２を配置し、基板４２に堆積した薄膜の電気抵抗を測定する
(c)は、(a)に示す堆積基板の一部に凹部を設け、前記凹部に堆積モニター基板４２を配置している。堆積基板と堆積モニター基板４２は、電気的に分離されている。
【００３４】
(d)は、(b) に示す堆積基板の一部に凹部を設け、前記凹部に堆積モニター基板４２を配置している。堆積基板と堆積モニター基板４２は、電気的に分離されている。
【００３５】
(c)、(d)に示す堆積基板の内側に堆積モニター基板４２を配置した場合は、(a)、(b)に示す堆積基板にくらべ、薄膜を堆積する部分の基板面積は小さくなるが、堆積される薄膜が基板面内で必ずしも完全に均一にならないので、(c)、(d)に示す場合の方が、実際に堆積される薄膜に近い薄膜のモニターを行うことが可能になる。
【００３６】
(e)は、(a)に示す堆積基板の外側に四端子法による堆積モニター基板を配置した平面図である。
【００３７】
(f)は、(a)に示す堆積基板に対しバイアス電圧Vapを印加し、堆積モニター基板に堆積した薄膜の電気抵抗を測定する回路図である。
【００３８】
図５に示す堆積基板の第三の実施例では、堆積基板と堆積モニター基板を電気的に分離するので、堆積基板に導電性基板を用いバイアス電圧を印加する場合でも、薄膜の電気抵抗を正確にモニターすることができる。
【００３９】
（膜厚測定方法）
本発明の薄膜堆積装置では、膜厚の測定方法として、例えば、分光エリプソメータを用いる。図７は、分光エリプソメータによる膜厚測定を説明する図である。キセノンランプなどの光源６３から、波長300nmから1700nmの光を出力させ、光ファイバ６８、偏向子６４を介して堆積基板６１上に堆積された薄膜６２に照射する。薄膜６２において反射した光は、検光子６５、分光器６６、光ファイバ６８を通りデータ取り込み装置６７に入力される。分光エリプソメータでは、反射光の偏光状態の変化が、P成分とS成分に分解されて解析され、薄膜の光学定数である屈折率、消衰係数や、薄膜の膜厚を決定することができる。
【００４０】
膜厚測定法として、他にも、干渉式膜厚測定法があるが、干渉式膜厚測定法では、薄膜の屈折率をあらかじめ入力しないと膜厚の測定をすることができない。分光エリプソメータによる膜厚測定では、屈折率を入力しなくても膜厚の測定をすることができ、内包フラーレン形成率により屈折率が変化する薄膜の膜厚測定には有効である。
【００４１】
（薄膜の電気抵抗と膜厚の測定例）
図８、図９は、本発明の薄膜堆積装置を用い堆積したNa内包フラーレンを含む薄膜の電気抵抗と膜厚の堆積時間依存性を示すグラフである。堆積条件は、
バイアス電圧：1V、ホットプレート印加電力：3kW、磁場：2000G、Na導入温度：370℃、Na導入用コリメータ温度：500℃、C60導入温度550℃、C60再昇華温度：630℃である。
この条件で、薄膜を６０分間堆積した時の電気抵抗は約2kΩであり、膜厚は約800nmである。純度が高い、例えば純度が約９０％のNa内包フラーレンの体積抵抗率が約0.02(Ωcm)である場合には、内包フラーレン形成率λは、λ=0.02*0.9/((2/π)*0.8*10-4*2000)=18%として求めることができる。
【００４２】
本発明の内包フラーレンを含む薄膜の堆積装置は、薄膜の堆積中に薄膜の電気抵抗と膜厚を測定する装置を有し、測定した電気抵抗と膜厚から、薄膜に含まれる内包フラーレンの体積比（内包フラーレン形成率）を求めることができる。純度の高い空のフラーレンの密度と、純度の高い内包フラーレンの密度を用いて、内包フラーレンの体積比を重量比に換算することも可能である。また、測定した電気抵抗、膜厚、あるいは、内包フラーレン形成率を用いて、堆積条件や堆積時間を手動、あるいは自動で制御することができる。
【００４３】
（内包フラーレン以外の薄膜堆積装置に対する本発明の堆積モニター装置の適用）
薄膜堆積中にin-situで薄膜の電気抵抗と膜厚をモニターする本発明の装置、及び、モニターにより得られたデータに基づき堆積条件を制御する堆積方法は、本明細書により説明した内包フラーレンを含む薄膜を堆積する場合以外に一般的な導電性の薄膜の堆積においても、内包フラーレンを含む薄膜の堆積における効果と同様の効果が得られる。
【００４４】
例えば、高融点金属シリサイドは、半導体プロセスにおいて、ゲート電極の寄生抵抗を低減するための材料として一般的に使用される。たとえば、Wシリサイドの形成には、SiH4およびWF6を原料ガスとしたCVD法により、薄膜の堆積が行われる。堆積条件により薄膜の体積抵抗率が変化するので、堆積条件を最適化し、できるだけ体積抵抗率の小さい薄膜を形成することが重要である。薄膜の抵抗値を小さくすれば、ゲート電極の寄生抵抗が小さくなり集積回路の高周波化が図れる。また、薄膜の抵抗値を一定にした場合でも、薄膜の膜厚を薄くできるので、集積回路の平坦化、表面段差における配線の切断を防止できるという効果がある。従って、例えば、高融点金属シリサイドからなるゲート電極形成用の薄膜の堆積においても、堆積中に薄膜の電気抵抗と膜厚を測定すれば、体積抵抗率を低減する堆積条件の最適化、および、堆積条件の手動、または自動によるフィードバック制御が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の薄膜堆積装置の断面図である。
【図２】従来の薄膜堆積装置の断面図である。
【図３】(a)乃至(d)は、本発明の薄膜堆積装置で用いられる堆積基板の第一の実施例を説明する図である。
【図４】(a)乃至(b)は、本発明の薄膜堆積装置で用いられる堆積基板の第二の実施例を説明する図である。
【図５】(a)乃至(f)は、本発明の薄膜堆積装置で用いられる堆積基板の第三の実施例を説明する図である。
【図６】(a)乃至(b)は、いずれも、従来の堆積基板の正面図である。
【図７】分光エリプソメータによる膜厚測定を説明する図である。
【図８】堆積膜の抵抗値の堆積時間依存性を示すグラフである。
【図９】堆積膜の膜厚の堆積時間依存性を示すグラフである。
【符号の説明】
【００４６】
１、１０１  薄膜堆積装置
２、１０２  電磁コイル
３、１０３  ホットプレート
４、１０４  アルカリ金属蒸発用オーブン
５、１０５  フラーレン昇華用オーブン
６、１０６  再昇華円筒
７、１０７  堆積基板
８、１０８  ラングミュアプローブ
９、１０、１１、１０９、１１０、１１１  ターボ分子ポンプ  
１２  エリプソメーター
１３  電気抵抗測定装置
２１、２４、４１  堆積基板
２５、３１  絶縁層
２６、２７、２８  電気抵抗測定電極
、３６  内包フラーレンを含む薄膜
４４  外側堆積基板
４５  中間堆積基板
４６  中央堆積基板
３２、３３  電圧印加用電極
３４、３５  電流測定用電極
４２  堆積モニター基板
６１  基板
６２  薄膜
６３  光源
６４  偏光子
６５  検光子
６６  分光器
６７  データ取り込み装置
６８  光ファイバー
【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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【図９】
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