JPH02124795A

JPH02124795A - 分子線結晶成長装置

Info

Publication number: JPH02124795A
Application number: JP63278444A
Authority: JP
Inventors: Shigenori Takagishi; 成典高岸; Kozo Kimura; 康三木村; Tetsuji Inaba; 哲二稲葉
Original assignee: Nissin Electric Co Ltd; Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Nissin Electric Co Ltd; Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 1988-11-01
Filing date: 1988-11-01
Publication date: 1990-05-14

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。

Description

【発明の詳細な説明】（１）技術分野この発明は、分子線結晶成長装置に於て、枯渇したソー
ス物質を、真空を破る事なく、任意量補充できるように
した装置に関する。

ＧａＡｓ　１ＡｌＧａＡｓなどの化合物半導体薄膜をＧ
ａＡｓ等の半導体基板上にエピタキシャル成長させる技
術のひとつに、分子線結晶成長法がある。

Ｍｏ１ｅｃｕｌａｒ　Ｂｅａｍ　Ｅｐｉｔａｘｙという
ので、ＭＢＥ法と略記する。

化合物半導体のためのエビクキシー技術として開発され
たが、Ｓｉ半導体へのエピタキシー法としても使われる
。

ＭＢＥ法は１０　〜１Ｏ−１０Ｔｏｒｒという超高真空
中でエピタキシャル成長を行なう。超高真空チャンバの
内壁にそって、液体窒素シュラウドを設け、液体窒素に
よって冷却し、真空排気装置で超高真空に引く。

超高真空チャンバの中央には、マニピュレータによって
、半導体基板を保持する。基板に対向する位置に、適数
の分子線源セルが設置されている。

これには、エピタキシャル成長させる薄膜の構成元素が
入っている。ソース又はソース物質という。

基板は加熱されて、回転している。分子線源セルを加熱
すると、ソース物質が蒸発又は昇華する。

超高真空であるので、平均自由行程が長い。このため、
ソース物質は分子線（Ｍｏ１ｅｃｕｌａｒ　Ｂｅａｍ　
）となって飛ぶ。基板まで直進し、基板上に吸着きれる
。

吸着された後、他の構成元素や基板結晶などの作用及び
熱エネルギーの作用により、所定の格子位置を占める。

こうして、基板結晶と整合した半導体結晶が成長してゆ
く。

分子線結晶成長法は、構成元素ごとシζ独立の分子線源
を備えるため、半導体を構成する元素の分子線を独立に
制御する事ができる。極めて制御性が良い。この点で、
液相エピタキシー　気相エピタキシーなどのエピタキシ
ー法より優れている。

Ｍ　Ｂ　Ｅ　法は、各種半導体デバイスのエピタキシャ
ル成長技術として広く利用されている。

ＭＢＥ法は、良質の超高真空を必要とする。

高品質のエピタキシャル成長膜を得るためには、炭化水
素系ガス、酸素、水分、Ｃｏ１ＣＯ２などの残留ガスが
非常に少ない超高真空が必須である。

超高真空チャンバを、大気圧から、超高真空に引くため
には、真空排気装置で真空排気しながら、ベーキングし
たりして吸着ガスを追い出し、シュラウドに窒素を入れ
てシュラウド面にガスを吸着させたりする。このように
、多大の時間と労力を要する。

超高真空チャンバの真空をいったん破ると、もとの真空
を得るため、再び多大の時間と労力とを必要とする。

このため、ＭＢＥ装置は、できるだけ、分子線結晶成長
室（超高真空チャンバ）を大気にさらさないように、工
夫がなされている。

分子線結晶成長室に出入するものは、半導体基板と、ソ
ース物質である。

半導体基板の出入は頻繁であるので、超高真空を維持し
つつ、基板交換する機構が、どのようなＭＢＥ装置にも
備えられている。

それぞれ独立の真空排気装置を備えた基板導入室や、試
料準備室が、ゲートバルブを間に介して、分子線結晶成
長室の前段に設けられる。試料準備室に於ては、外部よ
り導入した基板と基板ホルダに吸着された水分など有害
成分を除くため予備加熱機構で基板、基板ホルダを加熱
する。

この他に、基板表面をエツチングして汚れを除くように
したものもある（特開昭６３−１８２８１３号Ｓ　６３
．７．２８公開）。

この上うに、真空室をひとつ或はそれ以上、前段に持ち
、基板搬送機構によって、基板ホルダは、真空室をひと
つづつ、分子線結晶成長室に向けて進む。エピタキシャ
ル成長後は、逆の方向へ進んで大気中に取り出される。

このようにするので、分子線結晶成長室はゲートバルブ
を閉じて、基板の搬入を待っていればよい。分子線結晶
成長室の前段の空間を超高真空に引いてからゲートバル
ブを開くので、分子線結晶成長室の超高真空が破れると
いうことがない。

このように、超高真空を維持したまま、基板交換を行な
う。

しかし、数千回〜百回程度のエピタキシャル成長全行な
うと、分子線源セルのソース物質が枯渇してくる。これ
を補充しなければならない。

このため、分子線結晶成長室を大気圧にし、分子線源セ
ルを外す。そして、ルツボに、新しいソース物質を補充
する。

これが−船釣な方法である。しかし、こうすると、分子
線結晶成長室が大気にさらされるので、再び超高真空に
戻すのに多大の時間と費用がかかる。

この難点を緩和するため、分子線源セルの容量を大きく
する、という事が試みられている。

しかし、大容量化といっても限界がある。有限である。

ソース物質をいつかは補充しなければならない。

（イ）従来技術そこで、分子線結晶成長室の真空を破ることなく、ソー
ス物質を補充できるようにした工夫がなされた。

（１）真空蒸着法は１０＝　〜１０−　Ｔｏｒｒでソー
ス物質を蒸発させるものであり、ＭＢＥ法とは違う。し
かし、似たような技術であるので、ソース物質補充シー
ついての工夫がなされている。これについてまず述べる
。

特開昭６２−１６７８７４号（Ｓ　６２．７．２４公開
）交換用のるつぼを待機させておき、蒸着室内のるつぼ
が枯渇すると、るつぼごと交換する。

（１１）実開昭５１−１０３４８１号（Ｓ　６１．７．
１公開）分子線結晶成長室の側方シζ、ゲートバルブを
介してつながった源材料処理室を設ける。この中に処理
用るつぼが、トランスファロッドにより進退可能に設け
られる。分子線材料をるつぼに入れ、加熱して、脱ガス
し、待機してフ・＜。

結晶成長室内の材料が枯渇すると、ゲートバルブを開き
、処理用るつぼを、分子線源セルのるつぼの上方に運ぶ
。処理用るつぼの底には穴がある。ここで、セルのヒー
タを用いて処理用ルつぼを加熱すると、材料（Ｇａ）が
とけて、分子線源セルるつぼに移る。

ＧｉＤ　　特開昭６２−２３７７２１号（Ｓ　６２．１
０．１７公開）Ｇａソースに使う。Ｇａ分子線源のるつ
ぼの下底からパイプを外部に出す。パイプの他端には外
部ソース溜めがあり、この圧力は厳密にコントロールさ
れている。

分子線源セル内のＧａ液の高さが一様になるよう外部ソ
ース溜めにＧａを補給する。

これは融点が低いＧａのような金属にしか使うことがで
きない。パイプはすべて融点以上に加熱されている。

Ｃ：：＊Ｄ　　特開昭６２−１９６８１６号（Ｓ　６２
．８．３１公開）これも（ｉｉｉ）と同じである。

（）特開昭６１−１２２１９２号（Ｓ　６１．６．１０
公開）分子線結晶成長室と分子線源セルの間にゲートバ
ルブを設ける。成長室を超高真空に保ったまま、分子線
源セルのるつぼの内容をとりかえる事ができる。

〜む　特開昭５８−３３８２５号（Ｓ　５８．２．２８
　）分子線結晶成長室の側方に、ゲートバルブでつなが
った分子線セル予備室を設ける。ここには、るつぼとヒ
ータがあり、独立の真空排気装置を備える。るつぼに材
料を入れ真空に引いて待機する。ゲートバルブを開き、
るつぼ搬送機構によって、るつぼごと交換する。

（Ｖ山　特開昭５８−１９４７９６号（Ｓ　５８．１１
．１２公開）予備室を、分子線結晶成長室に続いて設け
る。

両者はゲートバルブで接続される。予備室には、ソース
物質を入れたるつぼがある。搬送機構があって、このる
つぼを、分子線結晶成長室の分子線源セルの直上へ運ぶ
ことができる。ここでるつぼをひつくりかえす。ソース
物質が、分子線源セルのるつぼに入る。

（つ）　発明が解決しようとする問題点分子線源セルと
分子線結晶成長室とを分離して、間にゲートバルブを設
ける、という工夫は、次のような問題がある。

これは、分子線源セルからの蒸発物がゲートバルブシー
ル面に付着し、シール性がすぐに悪（なるという欠点が
ある。

分子線源セルをベローを利用したロードロック機構で上
下に動かすようにした工夫もある。これは、ペローを利
用するので内部表面積が広くなる。

相当の大気成分を内部表面に吸着する。このため、真空
度が損なわれてしまう。

るつぼを予備室に入れ、るつぼごと交換する、という構
造は、真空を破らずに済み、それなりに安定したもので
ある。しかし、るつぼを搬送して、分子線源セルに装着
、離脱する、という機構が複雑になる。予備室も広い容
積のものが必要である。

さらに、るつぼ全体をとりかえるのであるから、不足量
を少しずつ補填するというわけにはゆかない。

予備室にるつぼではない補充用の容器を備え、これにソ
ース物質を入れるようにし、ゲートバルブを開いて、分
子線源セルのるつぼに補充するものは、次の難点がある
。

これは、補充用の容器を、るつぼの上でひつくり返して
、ソース物質を落下させる。

搬送機構が、単に平行移動だけではなく、回転運動をも
遂行しなければならないので、極めて複雑である。

また、ひつくり返すのであるからこぼれる事もある。ビ
ューボートからのぞきながら補充するわけであるが、狭
いビューボートからの目視であるので、常にうまくゆく
とは限らない。また、全量をいちとレテ補充してしまう
。ソース物質を適正な量だけ補給するという事ができな
い。

さらに、補充用の容器が邪魔になって、ビューボートか
らるつぼの状態がよく分らない、という欠点がある。

０→　　　目　　　　　　　的分子線結晶成長室の真空を破る事なく、分子線源セルの
るつぼに適正な分量のソース物質を補給できるようにし
た分子線結晶成長装置を提供する事が本発明の目的であ
る。

（３）構　成本発明は、分子線セルの上に、ソース物質を補給する機
構を設ける。この機構は、ゲートバルブを介して、分子
線結晶成長室につながっている。

補給機構は水平方向の予備室と、竪方向のトランスファ
ロッドと、真空ポンプとよりなる。

予備室には、ソース物質を入れた容器があり、これが進
退できるようになっている。

トランスファロッドは、中空のパイプを昇降させるもの
である。パイプの上端近くに、ソース物質を投入する開
口がある。

下降位置において、パイプの下端は分子線セルのルツボ
の直上にあり、開口は予備室のソース物質容器の直近に
ある。ソース物質は、この開口に投入される。パイプ内
を落下して、ルツボにソース物質が入ってゆく。

ソース物質を、所望の量だけ入れる事ができる。

ビューボートから分子線セルのルツボを観察シていれば
、適当な高さまで補給する事ができる。あふれるのを防
ぐ事ができる。

実施例を示す図面してよって説明する。

第１図は本発明のソース物質補給機構を上方に備えた分
子線結晶成長装置の縦断面図である。これは、成長時の
状態を示す。第２図はソースを補充している状態を示す
。

分子線結晶成長室８は、超高真空に引くことのできるチ
ャンバである。これには、成長室用真空ポンプ１０が設
けられ、ゲートバルブ１９を介してつながっている。

分子線結晶成長室８の中央部には、マニピュレータ１１
が設けられる。これは、下面に基板１２を、ホルダ４１
を介して保持する。背後にはヒータ４２があり、基板１
２を適当な温度に加熱する。

マニピュレータ１１は回転することができる。

適数個の分子線セル１４．１４、・・・が分子線結晶成
長室８の壁面に設置される。

分子線セル１４は、ソース物質１５を収容したルツボ１
６と、ソース物質１５を加熱するためのセルヒータ１７
とを備える。

この他にシャッタや熱電対なども備えるが、簡単のため
図示しない。

分子線結晶成長室８の壁面にそって、液体窒素シュラウ
ド１３が設けられる。

既に述べたように、試料準備室などの真空室がゲートバ
ルブ９を介して分子線結晶成長室８につながっている。

基板ホルダ４１にとりつけられた基板１２は、ゲートバ
ルブ９を通じて、試料準備室から搬入され、エピタキシ
ャル成長が終れば、逆方向に搬出される。

ソース物質補給機構は、フランジ４３，４４によって分
子線結晶成長室８の上方に取り付けられている。

ソース物質補給機構は、水平方向に設けられる予備室２
４と、竪方向に設けられる磁気結合型トランスファロッ
ド１と、補給機構用真空ポンプ６とよりなる。

磁気結合型トランスファロッド１は、縦管２６、ソース
物質輸送用パイプ３、外磁石２８、内磁石２９などより
なる。

縦管２６の中をソース物質輸送用パイプ３が自在に昇降
できるようになっている。

ソース物質輸送用パイプ３は、中空のパイプであって、
上端に内磁石２９が取付けられている。

縦管２６の外には、外磁石２８がある。外磁石２８は内
磁石２９を吸引する。外磁石２８を上下に動かせば、内
磁石２９がこれに伴なって動く。

ソース物質輸送用パイプ３の上端近くには、ソース物質
投入口２が開口している。

縦管２６の下方の何方に、予備室２４と横管２５とが取
付けられている。

横管２５には、ゲートバルブ２７を介して補給機構用真
空ポンプ６が取付けられる。

予備室２４には、ソース物質充填用シリンダ２０が横向
きに設けられる。

この中には、ソース物質５が収容されている。

ソース物質充填用シリンダ２０には、車輪４５があり、
シリンダ２０全体が水平方向に動くことができる。

ソース物質充填用シリンダ２０は、上下面、側面、背面
ともに板面て囲まれているが、前面だけ開口している。

背面には、小穴があり、ここを押し捧４６が貫く。

押し棒４６の先端は、シリンダ２０内に設置されたソー
ス物質押し出し用ピストン２１に固着しである。

押し捧４６の後端は、予備室２４の外側に設けた直線導
入機４につながっている。

直線導入機４は、２つの直線運動を行なうことができる
。

ひとつは、ソース物質充填用シリンダ２０の全体を前後
進させる運動である。

もうひとつは、ソース物質充填用シリンダ２０内部のピ
ストン２１のみを前後進させる運動である。

縦管２６、横管２５、予備室２４は、連絡管３１により
、分子線結晶成長室８につながっている。

連絡管３１には、ゲートバルブ３０が設けられる。

ゲートバルブ３０の直下に、補給機構ゲートバルブ３０
を保護するための補給機構ゲートバルブ保護シャッタ７
がある。これは、分子線結晶成長している間は閉じてい
て、補給機構ゲートバルブ３０が分子線などにより汚染
されるのを防ぐ。

ソース物質充填用シリンダ２０の断面形状は、円形、角
形など任意である。

また、これを、より前進させ、ソース物質輸送用パイプ
３の直近に固定することもできる。この場合、直線導入
機４により、シリンダ２０を動かす必要はない。ピスト
ン２１だけを動かすようにすればよい。

パイプ３とシリンダ２０の先端に隙間ができる。

しかし、ソース物質が粒径の一定な粒状であるので、隙
間から落ちないようにできる。

（ロ）作　用分子線エピタキシーを行なっている間は、ソース物質補
給機構と、分子線結晶成長室８は機能的に、分離でれて
いる。

補給機構ゲートバルブ３０が閉じている。補給機構ゲー
トバルブ保護シャッタ７も閉じている。

第１図に示すように、ソース物質輸送用パイプ３は上方
へ引上げられている。

ゲートバルブ３０を閉じて、補給機構用真空ポンプ６を
、予備室２４から切離す。

予備室２４の蓋（図示せず）を開き、ソース物質充填用
シリンダ２０にソース物質を入れる。

蓋を閉じる。ゲートバルブ２７を開き、予備室２４、縦
管２６の内部を真空に引く。

この状態で待機しておく。

何十枚もの基板のエピタキシャル成長が行なわれて、分
子線セル１４のソース物質１５が枯渇したとする。

補給機構ゲートバルブ３０を開く。

外磁石２８を縦管２６に沿って下方へ移動させる。これ
にともなって、ソース物質輸送用パイプ３が下降する。

パイプ３が下降した位置にある時を、第２図に示す。

ソース物質投入口２は、ソース物質充填用シリンダ２０
の前方開口と同じ高さにある。

ソース物質輸送用パイプ３の下端は、分子線セルのルツ
ボ１６の開口に向き合っている。

直線導入機４により、ソース物質充填用シリンダ２０を
前進させ、シリンダの前開口は、ソース物質投入口２の
直近にくるようにする。

ソース物質押し出し用ピストン２１を前進させる。シリ
ンダ２０内のソース物質５は、パイプ３のソース物質投
入口２に入る。パイプ３の内部を落下する。

落下したソース物質はルツボ１６の中に入る。

ビューポートからルツボを観察し、補充の状況を知る事
ができる。ルツボの充填量が十分であると思えば、ピス
トン２１の動きを停止させる。

このとき、ソース物質充填用シリンダ２０には、ソース
物質５が残っている事もあり、そうでない事もある。

ルツボの容量Ｖと、ソース物質充填用シリンダ２０の容
量Ｕとの比Ｕ／Ｖを大きくしておけば、予備室２４に対
する補充動作の回数を減する事ができる。

（１）　その他の補給機構例ソース物質を補給するための容器の形状は、このシリン
ダ２０の他にも考えられる。

第３図に他の容器の例を示す。

これは、円柱形のリボルバ２２に複数個の竪穴４７を穿
つｋものである。

リボルバ２２の下には、一部に下開口４８を有する底板
４９がある。

底板４９の中心５０のまわりに、リボルバ２２は回転す
る事ができる。

底板４９は、リボルバ支持回転用ロッド２３によって支
持される。

ソース物質を分子線セルに供給するには、次のように行
なう。

竪穴４γにソース物質を補充しておく。リボルバ２２を
ソース物質輸送用パイプ３のソース物質投入口２へ差入
れる。リボルバ２２を回転させる。

ソース物質は下開口４８から、投入口２へ入る。

パイプ３の中を落下して、分子線セルのルツボ１６に入
る。

この上うに、リボルバ支持回転用ロッド２３は、リボル
バ２２を進退させ、回転させる、というふたつの作用を
持つ。

これは、２つの独立な直線運動を直線導入機４によって
行なわせる事によってなされる。

ひとつの直線運動を回転運動に変える。これは、ピニオ
ンとラックとを組合わせる事によって容易になされる。

ｎ個の竪穴４７があれば、（ｎ−１）個の竪穴４７にソ
ース物質を収容しておく事ができる。

定量性についていえば、第１図、第２図のものより、さ
らに精確である。

（り）実施例■ 半絶縁性ＧａＡｓ基板の上に、Ｇａ、　ｋｌ、　Ａｓ５
Ｓｉの分子線セルを使い、ＨＥＭＴ構造をエピタキシャ
ル成長させた。

このうち、Ａｌソースの補給のために、第１図、第２図
に示す装置を用いた。

補給機構ゲートバルブ３０は閉じている。

予備室２４を大気圧とし、蓋を開く。４〜８朋程度の粒
径のＡｄ粒約２０ｇを、ソース物質充填用シリンダ２０
に収容した。

蓋を閉じ、予備室２４を密封した。

補給機構用真空ポンプ６により、予備室２４の内部を７
　Ｘ　１０−’　Ｔｏｒｒまで真空排気した。

この間分子線結晶成長室８は、ゲートバルブ３０によっ
て、隔離されている。このため、成長室８の内部は、Ｉ
　Ｘ　１Ｏ−１０Ｔｏｒｒの超高真空を維持していた。

ソース物質が枯渇したので、補充動作に入った。

補給機構ゲートバルブ３０と保護シャックγを開いた。

ソース物質輸送用パイプ３を下降させた。パイプ先端を
ルツボ１６開ロ部直上に接近させた。

直線導入機４を少しずつ前進させ、シリンダ２０をソー
ス物質投入口２に近づけ、さらにピストン２１によって
、少量ずつＡｌ粒をパイプ３内に落しこんだ。

Ａｌ粒は直下のルツボ１６に入ってゆく。

ビューポート（図示せず）から、ルツボ１６に入ったＡ
ｌの量を観察した。シリンダ２０に入れたＡｌの約半分
の量をルツボ１６にチャージし、補給を終了した。

シリンダ２０にも半分の量が残っているので、もう１回
の補給に使う事ができる。

補給が終了した時、分子線結晶成長室８の真空度は５．
５　Ｘ　１０　　Ｔｏｒｒまで悪化した。しかし、パイ
プ３を引上げて、補給機構ゲートバルブ３０を閉じると
、すぐに元の真空度に戻った。

ＡＪフラックスの強度を５　Ｘ　１Ｏ−７Ｔｏｒｒとし
てＡｌ原料のベーキングを６０分行なった。

他のソース物質（Ｇａ１Ａｓ、　Ｓｉ　）は補給せず、
ベーキングも行なっていない。

このような準備をした後、次の成長条件で、ＨＥＭＴ構
造のエピタキシャル成長を行なった。

基　　　板　　　半絶縁性ＧａＡｓ基板（面方位は（１
００））成長温度　　６００’ＣＧａフラックス強度　　　５　Ｘ　１０　　ＴｏｒｒＡ
ｌフラックス強度　　　１．３　Ｘ　１０　　Ｔｏｒｒ
Ａｓフラックス強度　　　３　Ｘ　１０　　ＴｏｒｒＳ
ｉセル温度　１１２０’Ｃ３ラン目の成長後、この基板について、７７にでＨａｌ
ｌ測定を行なった。

これによると、シートキャリヤ濃度が７．５　Ｘ　１０
”ｃｍ’で、移動度が１．Ｉ　Ｘ　１０５ｃｎｆ／Ｖｓ
ｅｃであった。これは、Ａｌ　補充前にエピタキシャル
成長させたＨＥＭＴ構造と同等の特性であり、Ａｌ補充
によって、結晶成長室内の条件が悪化していないという
事が分る。

（ト）実施例■ 第３図の構造のものを用いて、同様の事を行なつた。

ソース物質充填用リボルバの各竪穴に３ＩづつのＡｌ粒
を入れた。

前述の例と同じような条件で、Ａｌの補給を行なった。

補給時は、リボルバ２２をソース物質投入口２に差入れ
、リボルバを２度、回転でせ３ｇずつ、計６ｇをルツボ
１６に充填した。

前記と同じ条件でＡｌのベーキングを行なった。

さらに、前記と同じ条件で、ＧａＡｓ基板上にＨＥＭＴ
構造のエピタキシャル成長を行なった。

３ラン目の基板についてＨａｌｌ測定を（７７Ｋ）行な
った。シートキャリヤ濃度が７．９　Ｘ　１０”ｃｍ−
２移動度が１．ＯＸ　１０５ｃｎ！／Ｖｓｅｃであった
。

良好な特性のＨＥＭＴである。

Ａｌの補給により、エピタキシャル成長膜の特性が低下
しなかった、という事が分る。

（コ）効　果本発明の分子線結晶成長装置においては、成長室と分子
線セルとを大気にさらす事なく、分子線セルのソース物
質を補充する事ができる。

しかも、補充は確実に行なわれ、ルツボからあふれたり
、とびだしたりする事がない。パイプによって、ソース
物質を案内しているからである。

ルツボごと交換するものに比べて、搬送機構が単純であ
って、しかも小型でよいっルツボごと交換するものは、
古いルツボを取出し、新しいルツボを入れるという２重
の手数が掛かる。本発明の補充動作は単純である。

ルツボを交換するためには、ルツボを把握する動作、離
す動作、引上げる動作、平行移動する動作など、複雑な
動作を組合わせなければならない。

本発明は、重力の作用を利用してソース物質をルツボ内
に落すのであるから動作は単純である。

成長室の超高真空を破らないので、エピタキシャル成長
の再現性が良い。ソース物質の補充が短時間で済む。

本発明によれば、高品質のエピタキシャル結晶を量産す
る事が可能になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例に係る分子線結晶成長装置の縦
断面図。第２図ソース補給時の同じものの縦断面図。第３図はリボルバを用いた他の補給機構を示す斜視図。１・・・・・・磁気結合型トランスファロッド２・・・
・・・ソース物質投入口３・・・・・・ソース物質輸送用パイプ４・・・・・・
直線導入機５・・・・・・ソース物質６・・・・・・補給機構用真空ポンプ７・・・・・・補給機構ゲートバルブ保護シャッタ８・
・・・・・分子線結晶成長室９・・・・・・ゲートバルブ１０・・・・・・成長室用真空ポンプ１１・・・・・・マニピュレータ１２・・・・・・基　板１３・・・・・・液体窒素シュラウド１４・・・・・・分子線セル１５・・・・・・ソース物質１６・・・・・・ルツボ１７・・・・・・セルヒータ１８・・・・・・リフレクタ１９・・・・・・ゲートバルブ２０・・・・・・ソース物質充填用シリンダ２１・・・
・・・ソース物質押し出し用ピストン２２・・・・・・
ソース物質充填用リボルバ２３・・・・・・リボルバ支
持回転用ロッド２４・・・・・・予備室２５・・・・・・横　管２６・・・・・・縦管２７・・・・・・ゲートバルブ２８・・・・・・外磁布２９・・・・・・内磁石３０・・・・・・補給機構ゲートバルブ３１・・・・・
・連絡管４１・・・・・・基板ホルダ４２・・・・・・ヒータ４３．４４・・・・・・フランジ４５・・・・・・車輪４６・・・・・・押し捧４７・・・・・・竪　穴４８・・・・・・下開口４９・・・・・・底　板５０・・・・・・中　心明者

Claims

【特許請求の範囲】

（１）超高真空に保たれた分子線結晶成長室内で、エピ
タキシャル成長用基板を適温に加熱し、エピタキシャル
成長させるべき膜の構成元素の分子線を分子線セルより
該基板に向けて照射しエピタキシャル成長を行なう分子
線結晶成長装置に於て、分子線結晶成長室の上方に補給
機構ゲートバルブ３０を介してソース物質補給機構が設
けてあり、ソース物質補給機構は、予備室２４と、縦管
２６と、予備室２４及び縦管２６の内部を真空に引く補
給機構用真空ポンプ６と、予備室２４の内部に設けられ
ソース物質５を収容するソース物質充填用シリンダ２０
と、ソース物質充填用シリンダ２０のソース物質５を押
し出すためのソース物質押し出し用ピストン２１と、ピ
ストン２１又はこれとソース物質充填用シリンダ２０を
進退させる機構と、分子線セル１４のルツボ１６の直上
であつて縦管２６の中に昇降自在に設けられ上端近くに
ソース物質投入口２を有するソース物質輸送用パイプ３
と、ソース物質輸送用パイプ３を昇降させる昇降装置と
よりなり、ソース物質充填用シリンダ２０にソース物質
５を充填し真空に引いて待機しておき、分子線セル１４
にソース物質を充填する場合は、補給機構ゲートバルブ
３０を開き、ソース物質輸送用パイプ３を下端がルツボ
１６に近接するように下降させ、ソース物質充填用シリ
ンダ２０のピストン２１により、ソース物質５をソース
物質投入口２に入れ、ソース物質輸送用パイプ３の内部
を落下させてルツボ１６に入れるようにする事を特徴と
する分子線結晶成長装置。
（２）超高真空に保たれた分子線結晶成長室内で、エピ
タキシャル成長用基板を適温に加熱し、エピタキシャル
成長させるべき膜の構成元素の分子線を分子線セルより
該基板に向けて照射しエピタキシャル成長を行なう分子
線結晶成長装置に於て、分子線結晶成長室の上方に補給
機構ゲートバルブ３０を介してソース物質補給機構が設
けてあり、ソース物質補給機構は予備室２４と、縦管２
６と、予備室２４及び縦管２６の内部を真空に引く補給
機構用真空ポンプ６と、予備室２４の内部に設けられソ
ース物質を収容するための竪穴４７を適数個有するソー
ス物質充填用リボルバ２２と、下開口４８を有しソース
物質充填用リボルバ２２を回転自在に支持する底板４９
と、底板４９を支持しリボルバ２２を回転及び進退させ
るリボルバ支持回転用ロッド２３と、分子線セル１４の
ルツボ１６の直上であつて縦管２６の中に昇降自在に設
けられ上端近くにソース物質投入口２を有するソース物
質輸送用パイプ３と、ソース物質輸送用パイプ３を昇降
させる昇降装置とよりなり、ソース物質充填用リボルバ
２２にソース物質を充填し、真空に引いて待機しておき
、分子線セル１４にソース物質を充填する場合は補給機
構ゲートバルブ３０を開き、ソース物質輸送用パイプ３
を下端がルツボ１６に近接するよう下降させ、ソース物
質充填用リボルバ２２をソース物質投入口２に入れリボ
ルバ２２を回転させて竪穴４７のソース物質をソース物
質輸送用パイプ３の内部に落下させ、ルツボ１６に入れ
るようにした事を特徴とする分子線結晶成長装置。
（３）ソース物質輸送用パイプの昇降装置が磁気結合型
トランスファロッドである事を特徴とする特許請求の範
囲第（１）項又は第（２）項記載の分子線結晶成長装置
。
（４）ソース物質輸送用パイプの昇降装置がラックピニ
オン式ギヤ駆動機構である事を特徴とする特許請求の範
囲第（１）項又は第（２）項記載の分子線結晶成長装置
。