JPH0769787A - 分子線エピタキシー装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 蒸着時シャッタ板上に堆積した原料の除去を
可能とする分子線エピタキシー装置を提供すること。 【構成】 真空室１内に配置された複数個の蒸発源２か
ら分子線を発生させ、加熱された基板５上にそれぞれの
材料のもつ付着係数の違いを利用してエピタキシャル成
長させるようにし、蒸発源２からの蒸発の開始、停止を
行うため、各蒸発源２の出口近傍や基板５の前方近傍に
それぞれシャッタ板６及び７を設けている。上記シャッ
タ板６及び７が開放時に占める位置６ａ及び７ａのそれ
ぞれ液体窒素シュラウド３と対向する位置に、加熱ヒー
タ１１及び１２を設けている。 【効果】 蒸着を行わない装置休止時に、開放位置にあ
るシャッタ板６，７を加熱することにより、蒸発時シャ
ッタ板に堆積した原料は、再び蒸発し、シュラウド３に
蒸着又は落下してシャッタ板から除去される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、 II VI族化合物半導体
などの成膜を行うのに用いられる分子線エピタキシー
（ＭＢＥ）装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の分子線エピタキシー装置は、図３
の構成説明図に示すように、高真空に排気された真空室
１内に、クヌーセンセル等からなる蒸発源２を複数個環
状に配置し、これらの蒸発源２の周りを液体窒素シュラ
ウド３で包囲すると共に、該蒸発源２の中に収納された
Ｇａ，Ａｓ等の金属材料をヒータによって加熱し、セル
から分子線（ビーム）の形で飛び出させ、該分子線を、
上記真空室１内に配置され基板加熱ヒータ４で加熱され
た基板５上に衝突させ、それぞれの材料の付着係数の違
いを利用して化学量論的組成比を保ってエピタキシャル
成長させるようになっている。図中、６は蒸発源２の出
口近傍に取り付けられたシャッタ機構のシャッタ板で、
蒸発源２から基板５に向かう分子線を機械的に該シャッ
タ６で遮り、成長を中断させることができるようにした
もので、各蒸発源毎に独立して取付けられている。ま
た、７は基板３の前方に取付けられたシャッタ機構のシ
ャッタ板であり、また真空室１は矢印方向にプリヒート
室、基板交換室に通じている。なお、図では省略されて
いるが、当該分子線エピタキシー装置に付属する真空ポ
ンプ、分子線束モニタ、基板回転機構、分子線エピタキ
シー装置の必要な機器は勿論取り付けられている。

【０００３】上記のように、従来の分子線エピタキシー
装置においては、真空室１中に設置され、基板加熱ヒー
タ４によって加熱された基板５に向けて、原料を充填し
た蒸発源（クヌーセンセル）２を加熱することにより、
原料は蒸発し、分子線状に放射して基板５上に蒸着され
るが、この際、分子線状の維持と、加熱により放出する
原料以外の、例えばＨ₂ Ｏ，ＣＯ，Ｎ₂ 等の分子を最小
限に抑えるため、加熱部にさらされる箇所、及び原料、
基板に向った位置等の温度上昇を抑えるため、通常液体
窒素シュラウド３が設置されている。

【０００４】また、蒸着開始、停止を行うため、基板５
と蒸発源２の間に装備されたシャッタ機構のシャッタ板
７と６を開閉することにより、蒸着の開始、停止或いは
原料種の変更が行われる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記した従来の分子線
エピタキシー装置（図３）は、蒸着停止中にシャッタ板
６，７が分子線を遮り、該シャッタ板に向けて原料を照
射し続けるため、シャッタ板上に非常に厚く原料が堆積
し、シャッタ板の開閉時に、堆積した原料が剥離し、蒸
発源（クヌーセンセル）２内或いは蒸発源２外に飛散
し、シャッタ機構の駆動不良或いは、他の原料の汚染を
引き起こすという問題点があった。

【０００６】本発明は、上記した従来技術のもつ問題点
を解決するもので、蒸着時シャッタ板上に堆積した原料
の除去を可能とする分子線エピタキシー装置を提供する
ことを目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明は、真空室内に備えられた複数個の蒸発源
から分子線を発生させ、該室内に配置され加熱された基
板上に、それぞれの材料のもつ付着係数の違いを利用し
てエピタキシャル成長させるようにし、上記蒸発源から
の蒸発の開始、停止を行なうため、蒸発源側、基板側な
どにシャッタ機構を備えた分子線エピタキシー装置にお
いて、上記シャッタ機構のシャッタ板を加熱する手段を
真空室内に設けたことを特徴としている。

【０００８】また、上記シャッタ機構のシャッタ板の加
熱手段を、該シャッタ板が開放時に占める位置に設けた
ことを特徴とし、更に、上記シャッタ機構のシャッタ板
の開放時に、基板又は蒸発源封止用に、更に一式シャッ
タ機構を設けたことを特徴としている。

【０００９】

【作用】従来技術においては、分子線エピタキシー装置
休止時にはシャッタ板を閉じてあるが、本発明は上記の
ように構成されているので、分子線エピタキシー装置に
よって蒸着を行わない、つまり分子線エピタキシー装置
休止時には、シャッタ板が開放し、該シャッタ板が開放
時に占める位置に該シャッタ板の加熱手段を設置し、該
加熱手段を通電加熱することにより、該シャッタ板が加
熱される。これにより、蒸着時に堆積したシャッタ板上
の原料が再び蒸発を開始する。

【００１０】蒸発した原料は、シャッタ停止位置と対向
した位置に通常設けられる液体窒素シュラウド等に蒸着
或いは落下し、このようにして、蒸着時にシャッタ板上
に堆積した原料は、シャッタ板から除去される。

【００１１】また、シャッタ板の開放時に、基板又はヒ
ータ又は蒸発源封止用に、更に一式シャッタ機構を設け
ることにより、当該分子線エピタキシー装置によって蒸
着を行わない、つまりシャッタ上への堆積物除去時に
も、基板又はヒータ又は蒸着源がシャッタ機構により遮
蔽されているので、汚染されることを防止できる。

【００１２】

【実施例】次に、本発明の実施例を図面と共に説明す
る。図１は、本発明の一実施例を示す構成説明図であ
り、図中、図３に記載した符号と同一の符号は同一ない
し同類部分を示すものとする。

【００１３】図において、高真空に排気された真空室１
内に、複数個の蒸発源２が、基板ヒータ４で加熱された
基板５に向くようにして環状に等間隔に配置されてお
り、これらの蒸発源２は、金属材料を収納したセルを有
している。また、上記各蒸発源２の出口近傍には、シャ
ッタ機構のシャッタ板６が設けられており、また基板５
の前面にも同様にシャッタ板７が設けられていることは
従来例（図３）と変りはない。

【００１４】本実施例では、上記蒸発源２の出口近傍に
設けられるシャッタ板６が開放時に占める位置６ａの液
体窒素シュラウド３と対向する位置に、シャッタ加熱ヒ
ータ１１が設けられており、また基板の前面に設けられ
たシャッタ板７が開放時に占める位置７ａの液体窒素シ
ュラウド３と対向する位置に、加熱ヒータ１２が設けら
れている。

【００１５】次に、作用について説明すると、運転中、
真空室１中に配置され加熱ヒータ４によって加熱された
基板５に向け、蒸発源２より加熱蒸発された金属のう
ち、必要なシャッタ板６及びシャッタ板７を開閉させる
ことにより、蒸発源２から蒸発した金属が断続的に基板
５に到達し、薄膜形成がなされる。

【００１６】上記のように蒸発源２をシャッタ板６によ
り開閉するので、蒸着停止中にはシャッタ板６が分子線
を遮り、該シャッタ板６に向けて原料を照射し続けるた
め、シャッタ板６上に非常に厚く原料が堆積されるが、
本実施例（本発明）では、蒸着を行わない時、つまり装
置休止時に、シャッタ板６或いは７を開放位置とする。
そして、該シャッタ板６或いは７が開放時に占める位置
に液体窒素シュラウド３と対向して設けられた加熱ヒー
タ１１を通電加熱することにより、上記のようにシャッ
タ板６，７上に堆積した原料は再び蒸発を開始し、この
蒸発した原料は、シャッタ停止位置に対向している液体
窒素シュラウド３に蒸発或いは落下する。このようにし
て、蒸着時、シャッタ板６，７上に堆積した原料は、シ
ャッタ板から除去される。

【００１７】図２は、本発明の他の実施例を示す構成説
明図であって、図中、図１に記載した符号と同一の符号
は同一ないし同類部分を示すものとする。

【００１８】この実施例では、シャッタ板６，７の開放
時に蒸発源２の封止用に、更に一式、シャッタ機構１６
が設けられている。この実施例によれば、当該分子線エ
ピタキシー装置によって蒸着を行わない、つまりシャッ
タ板上の堆積物除去時には、シャッタ機構１６のシャッ
タ板が蒸発源２の出口部を遮蔽するので、基板５又はヒ
ータ又は原料の汚染が防止できる。

【００１９】なお、この実施例では、シャッタ板６，７
の開放時に蒸発源封止用としてもう一式シャッタ機構１
６を設けた装置について説明したが、該もう一式のシャ
ッタ機構を基板５の前面に設けてもよい。

【００２０】上記した二つの実施例では、 II VI族化合
物半導体に関して説明を行ったが、これに限らず、もち
ろん、III Ｖ族化合物半導体や、金属、他の全ての蒸着
装置に関しても適応ができる。

【００２１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
蒸発源からの蒸発の開始、停止を行なうため蒸発源側、
基板側などにシャッタ機構を備えた分子線エピタキシー
装置において、上記シャッタ機構のシャッタ板を加熱す
る手段を設けたことにより、蒸着を行わない時、つまり
該装置休止時に、上記シャッタ板を加熱することによ
り、蒸着時シャッタ板に堆積した原料は、再び蒸発され
除去される。

【００２２】また、シャッタ機構のシャッタ板の加熱手
段を、該シャッタ板が開放時に占める位置に設けたこと
により、該位置には通常液体窒素シュラウドが設置され
ているので、蒸着時、シャッタ板に堆積した原料が加熱
によって蒸発し、上記の液体窒素シュラウド等に蒸着又
は落下してシャッタ板から除去される。

【００２３】また、シャッタ機構のシャッタ板の開放時
に、基板又は蒸発源封止用に、更に一式シャッタ機構を
設けたことにより、当該分子線エピタキシー装置によっ
て蒸着を行わない、つまりシャッタ板上の堆積物除去時
には、基板又はヒータ又は蒸発源がシャッタ機構のシャ
ッタ板によって遮蔽されるので、汚染が防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す分子線エピタキシー装
置の構成説明図である。

【図２】本発明の他の実施例を示す構成説明図である。

【図３】従来例を示す構成説明図である。

【符号の説明】

１ 真空室 ２ 蒸発源 ３ 液体窒素シュラウド ４ 基板加熱ヒータ ５ 基板 ６，７ シャッタ板 １１，１２ シャッタ加熱ヒータ １６ シャッタ機構

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 真空室内に備えられた複数個の蒸発源か
   ら分子線を発生させ、該室内に配置され加熱された基板
   上に、それぞれの材料のもつ付着係数の違いを利用して
   エピタキシャル成長させるようにし、上記蒸発源からの
   蒸発の開始、停止を行なうため蒸発源側、基板側などに
   シャッタ機構を備えた分子線エピタキシー装置におい
   て、上記シャッタ機構のシャッタ板を加熱する手段を真
   空室内に設けたことを特徴とする分子線エピタキシー装
   置。
2. 【請求項２】 シャッタ機構のシャッタ板の加熱手段
   を、該シャッタ板が開放時に占める位置に設けたことを
   特徴とする請求項１記載の分子線エピタキシー装置。
3. 【請求項３】 シャッタ機構のシャッタ板の開放時に、
   基板又は蒸発源封止用に、更に一式シャッタ機構を設け
   たことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の分子線
   エピタキシー装置。