JPH0238398A - 結晶成長制御システム - Google Patents
結晶成長制御システムInfo
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- JPH0238398A JPH0238398A JP18985888A JP18985888A JPH0238398A JP H0238398 A JPH0238398 A JP H0238398A JP 18985888 A JP18985888 A JP 18985888A JP 18985888 A JP18985888 A JP 18985888A JP H0238398 A JPH0238398 A JP H0238398A
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Landscapes
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
- Liquid Deposition Of Substances Of Which Semiconductor Devices Are Composed (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野］
本発明は、Ｍ Ｂ Ｅ （Ｍｏ１ｅｃｕｌａｒ Ｂｅａ
ｎ Ｆｐｉｔａｘｙ ：分子線ビームエピタキシャル）
装置による結晶成長制御システムに関するものである。
ｎ Ｆｐｉｔａｘｙ ：分子線ビームエピタキシャル）
装置による結晶成長制御システムに関するものである。
［従来の技術］
この種の従来の技術としては、例えば、電子材料「光励
起分子層エビ技術」 （第８３乃至８８頁）１９８５年
１月号、 ５ｏｌｉｄ ５ｔａｔｅ Ｄｅｖｉｃｅｓ
Ａｎｄ ＨａｔｅｒＰ、４４にｏｂｅ １９８４．及
びエレクトロニクス「特集■−ｖ俗半俗体導体エレクト
ロニクス展開１ＭＢＢ成長技術」 （第３２乃至３９頁
） 、 １９８５年１０月号等がある。以下図面を参照
しながらこの従来の技術の説明を行う。
起分子層エビ技術」 （第８３乃至８８頁）１９８５年
１月号、 ５ｏｌｉｄ ５ｔａｔｅ Ｄｅｖｉｃｅｓ
Ａｎｄ ＨａｔｅｒＰ、４４にｏｂｅ １９８４．及
びエレクトロニクス「特集■−ｖ俗半俗体導体エレクト
ロニクス展開１ＭＢＢ成長技術」 （第３２乃至３９頁
） 、 １９８５年１０月号等がある。以下図面を参照
しながらこの従来の技術の説明を行う。
第２図は従来の位相ロックエピタキシャルシステムの概
要構成図である。
要構成図である。
第２図において、１はＭＢＥ装置である。このＭＢＥ装
置１においては、その内部が超高真空に保たれており、
“るつぼ” （セル）２ａ〜２ｃに入っているＧＡやＡ
ｌやＡＳ等の試料を２００〜９００’Ｃ程度に熱して蒸
発させて、各シャッタ３８〜３ｃを夫々開閉させて、基
板取付は台４上に取付けられた例えばＧａ Ａｓ等の結
晶から成る基板５上に、結晶の方向性を綺麗に保ちっつ
ＧａＡｓ 、ＡｌＡｓやＡ Ｉ Ｇ ａ Ａ ｓ等を堆
積（成長）させる。一般に、通常のＭＢＥではビーム強
度の空間分布があるために生ずる面内分布を防ぐために
、基板５を例えば約２Ｑｒｐｍで回転させる。従って、
Ｒ１（Ｅ Ｅ Ｄ （Ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ Ｈｉｇｈ
Ｅｎｅｒｇｙ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｄｉｆｆｒａｃｔ
ｉｏｎ ：反射高速電子線回折）パターンもそれに対応
して回転する。基板上の結晶の堆積状態は蛍光スクリー
ン７上に結晶表面の原子の並び方に応じた点や線から成
るＲＨＥＥＤパタンのスベキュラービーム強度変動（強
度像）８として現れる。位相ロックエピタキシャル法で
は、このスベキュラービーム強度に注目し、これをレン
ズ９．光ファイバ１０．光検出器１１を介して強度信号
としてレコーダー１２で記録する。この時、強度信号は
基板５の回転も反映したものになる。この強度信号はデ
ジタル電圧計１３で同時に受けてコンピュータ１４に導
いて解析する。この解析結果から結晶の成長状況を把握
して各シャッタ３ａ〜３Ｃを夫々開閉駆動させるシャッ
タ駆動機構１５を制御することでシャッタ３の動きをフ
ードパック制御し、目的の半導体の結晶成長を行う。
置１においては、その内部が超高真空に保たれており、
“るつぼ” （セル）２ａ〜２ｃに入っているＧＡやＡ
ｌやＡＳ等の試料を２００〜９００’Ｃ程度に熱して蒸
発させて、各シャッタ３８〜３ｃを夫々開閉させて、基
板取付は台４上に取付けられた例えばＧａ Ａｓ等の結
晶から成る基板５上に、結晶の方向性を綺麗に保ちっつ
ＧａＡｓ 、ＡｌＡｓやＡ Ｉ Ｇ ａ Ａ ｓ等を堆
積（成長）させる。一般に、通常のＭＢＥではビーム強
度の空間分布があるために生ずる面内分布を防ぐために
、基板５を例えば約２Ｑｒｐｍで回転させる。従って、
Ｒ１（Ｅ Ｅ Ｄ （Ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ Ｈｉｇｈ
Ｅｎｅｒｇｙ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｄｉｆｆｒａｃｔ
ｉｏｎ ：反射高速電子線回折）パターンもそれに対応
して回転する。基板上の結晶の堆積状態は蛍光スクリー
ン７上に結晶表面の原子の並び方に応じた点や線から成
るＲＨＥＥＤパタンのスベキュラービーム強度変動（強
度像）８として現れる。位相ロックエピタキシャル法で
は、このスベキュラービーム強度に注目し、これをレン
ズ９．光ファイバ１０．光検出器１１を介して強度信号
としてレコーダー１２で記録する。この時、強度信号は
基板５の回転も反映したものになる。この強度信号はデ
ジタル電圧計１３で同時に受けてコンピュータ１４に導
いて解析する。この解析結果から結晶の成長状況を把握
して各シャッタ３ａ〜３Ｃを夫々開閉駆動させるシャッ
タ駆動機構１５を制御することでシャッタ３の動きをフ
ードパック制御し、目的の半導体の結晶成長を行う。
［発明が解決しようとする課題］
ところで、この従来の技術にあって、“るつぼ”内のＣ
ａやＡｓの試料の温度は前記したように２００〜９００
℃程度と余り高く無いので、シャッタ３の開閉による装
置内部の迷光（光ノイズ）の量は少ない０例えば、Ｇａ
とＡｓの結晶をＭＥＥ法（Ｍｉｇｒａｔｉｏｎ Ｅｎｈ
ａｎ Ｅｐｉｔａｘｙ ：結晶を交互に堆積していく方
法）で成長させる場合にあっては、ＲＨＥＥＤ強度（ｊ
Ｉｃ８が迷光によりマスキングされることがないので、
この様な従来の技術でも結晶成長を行うことが可能であ
った。
ａやＡｓの試料の温度は前記したように２００〜９００
℃程度と余り高く無いので、シャッタ３の開閉による装
置内部の迷光（光ノイズ）の量は少ない０例えば、Ｇａ
とＡｓの結晶をＭＥＥ法（Ｍｉｇｒａｔｉｏｎ Ｅｎｈ
ａｎ Ｅｐｉｔａｘｙ ：結晶を交互に堆積していく方
法）で成長させる場合にあっては、ＲＨＥＥＤ強度（ｊ
Ｉｃ８が迷光によりマスキングされることがないので、
この様な従来の技術でも結晶成長を行うことが可能であ
った。
第３図は従来の問題点の説明に供する図であり、試料Ｓ
Ｌを用いた場合の、縦軸を光強度とした時の試料からの
輻射光（ＲＨＥＥＤの強度像の強度変化）を示し、谷の
部分αはＧ、面、フラットナ面βはＡ９面を、迷光の少
ない比較的低い温度で、且つ基板の回転を測定のために
一時停止した状態で測定した時の特性を示す、この強度
振動の変化はそれ程高くない。
Ｌを用いた場合の、縦軸を光強度とした時の試料からの
輻射光（ＲＨＥＥＤの強度像の強度変化）を示し、谷の
部分αはＧ、面、フラットナ面βはＡ９面を、迷光の少
ない比較的低い温度で、且つ基板の回転を測定のために
一時停止した状態で測定した時の特性を示す、この強度
振動の変化はそれ程高くない。
ところで、例えばｎ形ドーパントのＳｉや混晶作製に必
要なＡ１等の結晶を用いる場合は、試料の温度を１００
０℃以上に赤熱させる必要がある。
要なＡ１等の結晶を用いる場合は、試料の温度を１００
０℃以上に赤熱させる必要がある。
このために、シャッタ３の開閉により装置内の迷光が高
温の基板からの輻射光により増減する。従ってこの迷光
の増減により第３図のＲＨＥＥＤ強度像の強度変化は簡
単にマスキングされる。その上この迷光により像にノイ
ズが乗ったりして誤認する恐れがあるので、強度変動モ
ニタは限界がある等、測定に支障がでる。言替えれば、
従来の技術では正確で任意の結晶成長を達成することが
できない、又、回転を止めて成長を確認・認識する必要
があるので基板回転成長ではその過程を測定できない、
という問題点があった。
温の基板からの輻射光により増減する。従ってこの迷光
の増減により第３図のＲＨＥＥＤ強度像の強度変化は簡
単にマスキングされる。その上この迷光により像にノイ
ズが乗ったりして誤認する恐れがあるので、強度変動モ
ニタは限界がある等、測定に支障がでる。言替えれば、
従来の技術では正確で任意の結晶成長を達成することが
できない、又、回転を止めて成長を確認・認識する必要
があるので基板回転成長ではその過程を測定できない、
という問題点があった。
本発明は、従来の技術の有するこのような問題点に鑑み
てなされたものであり、その目的とするところは、基板
の表面構造に対応して変化するＲＨＥＥＤパターン（回
折縞）の形状でエピタキシャル面の状態を監視してシャ
ッタ制御し、迷光の影響を受けにくい高度の制御を可能
として、より精密で、誤動作のない、ＭＢＥ装置を用い
て結晶成長を可能とすることができる、言替えれば、パ
ターン認識によるＲＨＥＥＤパターンの抽出によるパタ
ーン形状のみを観測してシャッタ制御にフィードバック
することができる結晶成長制御システムを提供するもの
である。
てなされたものであり、その目的とするところは、基板
の表面構造に対応して変化するＲＨＥＥＤパターン（回
折縞）の形状でエピタキシャル面の状態を監視してシャ
ッタ制御し、迷光の影響を受けにくい高度の制御を可能
として、より精密で、誤動作のない、ＭＢＥ装置を用い
て結晶成長を可能とすることができる、言替えれば、パ
ターン認識によるＲＨＥＥＤパターンの抽出によるパタ
ーン形状のみを観測してシャッタ制御にフィードバック
することができる結晶成長制御システムを提供するもの
である。
［課題を解決するための手段］
上記目的を達成するために、本発明における結晶成長制
御システムは、成長させるべき試料が入れられた容器前
面に設けられたシャッタを開閉させて基板上に前記試料
を結晶成長させて反射高速電子線を用いてその成長状態
を蛍光スクリーン上で観測可能な分子線エピタキシー装
置と、前記蛍光スクリーン上で観測される情報を検出す
る検出要素と、該検出要素の検出値に基づいて前記結晶
成長状態の解析をして前記シャッタを制御する結晶成長
制御装置と、から成る結晶成長制御システムであって、 前記検出要素を、前記蛍光スクリーン上に現れる反射高
速電子線回折パターンが検出可能な１次元或は２次元の
イメージセンサで構成し、前記結晶成長制御装置を、前
記イメージセンサからのイメージ入力により結晶成長面
の成長状態についてのパターン認識データを得るパター
ン認識装置、及び、この得たパターン認識データで前記
シャッタを駆動するシャッタ駆動機構にシャッタ制御信
号を出力するシャッター制御装置、で構成したこと、 を特徴とするものである。
御システムは、成長させるべき試料が入れられた容器前
面に設けられたシャッタを開閉させて基板上に前記試料
を結晶成長させて反射高速電子線を用いてその成長状態
を蛍光スクリーン上で観測可能な分子線エピタキシー装
置と、前記蛍光スクリーン上で観測される情報を検出す
る検出要素と、該検出要素の検出値に基づいて前記結晶
成長状態の解析をして前記シャッタを制御する結晶成長
制御装置と、から成る結晶成長制御システムであって、 前記検出要素を、前記蛍光スクリーン上に現れる反射高
速電子線回折パターンが検出可能な１次元或は２次元の
イメージセンサで構成し、前記結晶成長制御装置を、前
記イメージセンサからのイメージ入力により結晶成長面
の成長状態についてのパターン認識データを得るパター
ン認識装置、及び、この得たパターン認識データで前記
シャッタを駆動するシャッタ駆動機構にシャッタ制御信
号を出力するシャッター制御装置、で構成したこと、 を特徴とするものである。
［実施例］
実施例について図面を参照して説明する。
第１図は本発明の具体的実施例である結晶成長制御シス
テムの概要を示す図である。尚、第１図において第２図
と重複する部分は同一の番号を付してその説明は省略す
る。
テムの概要を示す図である。尚、第１図において第２図
と重複する部分は同一の番号を付してその説明は省略す
る。
第１図において、８０は、成長させるべき試料が入れら
れた容器（るつぼ）２の前面に設けられたシャッタ３を
開閉させて、基板５上に前記結晶を成長させて、ＲＨＥ
ＥＤ６を用いてこの成長状態即ち表面構造に対応して変
化する蛍光スクリーン７上で観測可能なＭＢＥ装置１の
、前記蛍光スクリーン７上に現れるＲＨＥＦ、Ｄパター
ン（ＲＨＥＥＤ回折縞）である、１６は１次元或は２次
元から成る例えばＰＤやＣＯＤ等で構成されて蛍光スク
リーン上で観測される情報であるＲＨＥＥＤパターンの
状態を監視・検出するイメージセンサであり、この様に
してＲＨＥＥＤ観測ボートが構成される。αは、検出要
素の検出値（イメージ入力となる）に基づいて結晶の成
長状態の解析をしてシャッタを制御するパターン認識装
置１７とシャッター制御装置１８とから成る結晶成長制
御装置である。
れた容器（るつぼ）２の前面に設けられたシャッタ３を
開閉させて、基板５上に前記結晶を成長させて、ＲＨＥ
ＥＤ６を用いてこの成長状態即ち表面構造に対応して変
化する蛍光スクリーン７上で観測可能なＭＢＥ装置１の
、前記蛍光スクリーン７上に現れるＲＨＥＦ、Ｄパター
ン（ＲＨＥＥＤ回折縞）である、１６は１次元或は２次
元から成る例えばＰＤやＣＯＤ等で構成されて蛍光スク
リーン上で観測される情報であるＲＨＥＥＤパターンの
状態を監視・検出するイメージセンサであり、この様に
してＲＨＥＥＤ観測ボートが構成される。αは、検出要
素の検出値（イメージ入力となる）に基づいて結晶の成
長状態の解析をしてシャッタを制御するパターン認識装
置１７とシャッター制御装置１８とから成る結晶成長制
御装置である。
ここでパターン認識装置１７は、例えばパソコン等から
成り、イメージセンサ１６からのＲＨＥＥＤパターン８
０に基づくイメージ入力から、結晶成長面の成長状態に
ついてのパターン認識データを得る。
成り、イメージセンサ１６からのＲＨＥＥＤパターン８
０に基づくイメージ入力から、結晶成長面の成長状態に
ついてのパターン認識データを得る。
シャッター制御袋？ｌ！１８は、この得たパターン認識
データで前記シャッタ３を駆動す・るシャッタ駆動機構
１５にシャッタ制御信号を出力する。
データで前記シャッタ３を駆動す・るシャッタ駆動機構
１５にシャッタ制御信号を出力する。
ところで、基板回転成長中でも、ＧａＡＳの成長の場合
を例にとれば、（０１１）方向で、迷光の影響の少ない
回折縞の変化形状（ＲＨＥＥＤパターン８０）は観測で
きる。即ち、Ｃａ安定化面で’４Ｘ” 、Ａｓ安定化面
で“２ｘ”のＲＨＥＥＤパターン８０が蛍光スクリーン
７上に見える。尚、この時、前記したようにＲＨＥＥＤ
の強度信号の変化は迷光の増減によりマスキングされて
しまう。
を例にとれば、（０１１）方向で、迷光の影響の少ない
回折縞の変化形状（ＲＨＥＥＤパターン８０）は観測で
きる。即ち、Ｃａ安定化面で’４Ｘ” 、Ａｓ安定化面
で“２ｘ”のＲＨＥＥＤパターン８０が蛍光スクリーン
７上に見える。尚、この時、前記したようにＲＨＥＥＤ
の強度信号の変化は迷光の増減によりマスキングされて
しまう。
＜０１１）方向で今、Ａｓ面にＧａを照射すると、ＲＨ
ＥＢＤパターン８０が“２×”から４Ｘ”に変化するの
が蛍光スクリーン７上でわかる。この’４ｘ”になった
Ｒ ＨＥ Ｅ Ｄパターン８０をイメージセンサ１６で
監視して検出出力してパターン認識装置１７に出力する
。パターン認識装置１７では、この成長面の状態につい
ての刻々のデータから、２×”から“４×”に変化した
時点でシャッター制御装置１８を介してＧａビームを止
めるためにＧａが入っている“るつぼ″２ａ前面のシャ
ッタ３ａをシャッタ駆動ｆｉ４１１５で閉駆動する。こ
のようにして、基板回転成長中でもＲＨＥ Ｅ Ｄのパ
ターン認識を検出することができることから、基板回転
成長中における結晶成長制御にフィードバックがかかる
一連の結晶成長制御システムの閉ループが形成される。
ＥＢＤパターン８０が“２×”から４Ｘ”に変化するの
が蛍光スクリーン７上でわかる。この’４ｘ”になった
Ｒ ＨＥ Ｅ Ｄパターン８０をイメージセンサ１６で
監視して検出出力してパターン認識装置１７に出力する
。パターン認識装置１７では、この成長面の状態につい
ての刻々のデータから、２×”から“４×”に変化した
時点でシャッター制御装置１８を介してＧａビームを止
めるためにＧａが入っている“るつぼ″２ａ前面のシャ
ッタ３ａをシャッタ駆動ｆｉ４１１５で閉駆動する。こ
のようにして、基板回転成長中でもＲＨＥ Ｅ Ｄのパ
ターン認識を検出することができることから、基板回転
成長中における結晶成長制御にフィードバックがかかる
一連の結晶成長制御システムの閉ループが形成される。
このｃｒａ面が形成された上に更にＡｓを成長させるた
めに、例えば予めこの様な結晶成長形態をプログラミン
グしであるパターン認識演算装置１７に基づいて、シャ
ッター制御装置１８を介してシャッタ駆動ａ横１５を動
かして、Ａｓが入っている“るつぼ”２Ｃ前面のシャッ
タ３ｃを開駆動して、Ａｓビームを照射することで“４
×”から“２×”になるＲＨＥＥＤパターン８０をイメ
ージセンサ１６で監視してパターン認識装置１７にフィ
ードバック出力する。変化した時点（“２×”が現れる
）でシャッター制御装ｆｆ１８を介してＡｓビームを止
めるためにＡｇが入っている“るつぼ”Ｚｃｌｎ面のシ
ャッタ３Ｃ閉とする。これを繰返すと、ＧａＡＳの精密
な成長ができる。
めに、例えば予めこの様な結晶成長形態をプログラミン
グしであるパターン認識演算装置１７に基づいて、シャ
ッター制御装置１８を介してシャッタ駆動ａ横１５を動
かして、Ａｓが入っている“るつぼ”２Ｃ前面のシャッ
タ３ｃを開駆動して、Ａｓビームを照射することで“４
×”から“２×”になるＲＨＥＥＤパターン８０をイメ
ージセンサ１６で監視してパターン認識装置１７にフィ
ードバック出力する。変化した時点（“２×”が現れる
）でシャッター制御装ｆｆ１８を介してＡｓビームを止
めるためにＡｇが入っている“るつぼ”Ｚｃｌｎ面のシ
ャッタ３Ｃ閉とする。これを繰返すと、ＧａＡＳの精密
な成長ができる。
［発明の効果１
本発明は、以上説明したように構成されているので、次
に記載するような効果を奏する。
に記載するような効果を奏する。
■：精密な結晶成長を得ることができる。
■：例えばＧａＡＳの場合には、不純物のドーピングを
するに際して、確実にＧａ安定化面、或はＡｓ安定化面
にドーパントのビームが照射できる。
するに際して、確実にＧａ安定化面、或はＡｓ安定化面
にドーパントのビームが照射できる。
第１図は本発明の具体的実施例である結晶成長制御シス
テムの概要を示す図、第２図は従来の位相ロックエピタ
キシュルシステムの概要構成図、第３図は従来の問題点
の説明に供する図である。 １・・・ＭＢＥ装置、３・・・シャッタ、７・・・蛍光
スクリー、ン、８，８０・・・ＲＨＥＥＤ＠、１６・・
・イメージセンサ、α・・・結晶成長制御装置、１７・
・・パターン認識装置、１８・・・シャッター制御装置
。 第１
テムの概要を示す図、第２図は従来の位相ロックエピタ
キシュルシステムの概要構成図、第３図は従来の問題点
の説明に供する図である。 １・・・ＭＢＥ装置、３・・・シャッタ、７・・・蛍光
スクリー、ン、８，８０・・・ＲＨＥＥＤ＠、１６・・
・イメージセンサ、α・・・結晶成長制御装置、１７・
・・パターン認識装置、１８・・・シャッター制御装置
。 第１
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 成長させるべき試料が入れられた容器前面に設けられた
シャッタを開閉させて基板上に前記試料を結晶成長させ
て反射高速電子線を用いてその成長状態を蛍光スクリー
ン上で観測可能な分子線エピタキシー装置と、前記蛍光
スクリーン上で観測される情報を検出する検出要素と、
該検出要素の検出値に基づいて前記結晶成長状態の解析
をして前記シャッタを制御する結晶成長制御装置と、か
ら成る結晶成長制御システムであって、 前記検出要素を、前記蛍光スクリーン上に現れる反射高
速電子線回折パターンが検出可能な１次元或は２次元の
イメージセンサで構成し、 前記結晶成長制御装置を、前記イメージセンサからのイ
メージ入力により結晶成長面の成長状態についてのパタ
ーン認識データを得るパターン認識装置、及び、この得
たパターン認識データで前記シャッタを駆動するシャッ
タ駆動機構にシャッタ制御信号を出力するシャッター制
御装置、で構成したこと、 を特徴とする結晶成長制御システム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18985888A JPH0238398A (ja) | 1988-07-29 | 1988-07-29 | 結晶成長制御システム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18985888A JPH0238398A (ja) | 1988-07-29 | 1988-07-29 | 結晶成長制御システム |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0238398A true JPH0238398A (ja) | 1990-02-07 |
Family
ID=16248359
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18985888A Pending JPH0238398A (ja) | 1988-07-29 | 1988-07-29 | 結晶成長制御システム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0238398A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63161825U (ja) * | 1987-04-13 | 1988-10-21 | ||
| JPS63161824U (ja) * | 1987-04-13 | 1988-10-21 | ||
| JPH01263048A (ja) * | 1988-04-15 | 1989-10-19 | Goyo Shiko Kk | 装飾用積層材及びその製造方法 |
| JPH02167746A (ja) * | 1988-12-21 | 1990-06-28 | Goyo Shiko Kk | 地模様を有する防水性記録材料の製造方法 |
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1988
- 1988-07-29 JP JP18985888A patent/JPH0238398A/ja active Pending
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JPH0657439B2 (ja) * | 1988-04-15 | 1994-08-03 | 五洋紙工株式会社 | 装飾用積層材及びその製造方法 |
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