JP2000226296A - 分子線エピタキシー装置 - Google Patents
分子線エピタキシー装置Info
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- JP2000226296A JP2000226296A JP11029860A JP2986099A JP2000226296A JP 2000226296 A JP2000226296 A JP 2000226296A JP 11029860 A JP11029860 A JP 11029860A JP 2986099 A JP2986099 A JP 2986099A JP 2000226296 A JP2000226296 A JP 2000226296A
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- Japan
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- molecular beam
- beam epitaxy
- panel
- liquid nitrogen
- epitaxy apparatus
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- Physical Deposition Of Substances That Are Components Of Semiconductor Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】従来の成長室内液体窒素シュラウドパネルパネ
ルによる不純物ガス排気不十分の問題を解決し、超高純
度の半導体結晶を成長できる分子線エピタキシー装置を
提供すること。 【解決手段】成長室１の内部に液体窒素シュラウドパネ
ルパネル２を設け、それに加えて、成長室１の内部に、
化学的に活性な金属による化学吸着を利用した非蒸発型
ゲッター５、ヘリウムガス冷凍機を用いて冷却されるト
ラップパネル６等の排気手段のうちの少なくとも１つを
設けたことを特徴とする分子線エピタキシー装置を構成
して課題を解決する。
ルによる不純物ガス排気不十分の問題を解決し、超高純
度の半導体結晶を成長できる分子線エピタキシー装置を
提供すること。 【解決手段】成長室１の内部に液体窒素シュラウドパネ
ルパネル２を設け、それに加えて、成長室１の内部に、
化学的に活性な金属による化学吸着を利用した非蒸発型
ゲッター５、ヘリウムガス冷凍機を用いて冷却されるト
ラップパネル６等の排気手段のうちの少なくとも１つを
設けたことを特徴とする分子線エピタキシー装置を構成
して課題を解決する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、分子線エピタキシ
ーにおいて超高純度結晶を成長するための分子線エピタ
キシー装置に関するものである。
ーにおいて超高純度結晶を成長するための分子線エピタ
キシー装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】分子線エピタキシー装置で結晶を成長す
る場合、基板結晶、分子線源は高温に加熱される。それ
に伴い不純物ガスが発生する。その不純物ガスを冷却温
度７７Ｋの液体窒素シュラウドパネルで凝縮吸着して排
気する。発生する不純物ガスの主な成分はＨ2Ｏ、Ｎ2、
ＣＯである。７７Ｋの液体窒素シュラウドパネルにおけ
るＮ2、ＣＯの凝縮吸着排気では不十分であり、残留不
純物ガスの成長基板内への取り込みがおこり、これによ
って、超高純度の結晶成長が困難になるという間題点が
あった。
る場合、基板結晶、分子線源は高温に加熱される。それ
に伴い不純物ガスが発生する。その不純物ガスを冷却温
度７７Ｋの液体窒素シュラウドパネルで凝縮吸着して排
気する。発生する不純物ガスの主な成分はＨ2Ｏ、Ｎ2、
ＣＯである。７７Ｋの液体窒素シュラウドパネルにおけ
るＮ2、ＣＯの凝縮吸着排気では不十分であり、残留不
純物ガスの成長基板内への取り込みがおこり、これによ
って、超高純度の結晶成長が困難になるという間題点が
あった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記従来の
技術における液体窒素シュラウドパネルのみによる不純
物ガスの排気不十分の問題を解決し、超高純度な半導体
結晶が成長できる分子線エピタキシー装置を提供するこ
とを目的とするものである。
技術における液体窒素シュラウドパネルのみによる不純
物ガスの排気不十分の問題を解決し、超高純度な半導体
結晶が成長できる分子線エピタキシー装置を提供するこ
とを目的とするものである。
【０００４】
【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、請求項１に記載のように、液体窒素シ
ュラウドパネルと、液体窒素温度より低温の極低温トラ
ップパネルとを成長室内部に設けたことを特徴とする分
子線エピタキシー装置を構成する。
めに、本発明は、請求項１に記載のように、液体窒素シ
ュラウドパネルと、液体窒素温度より低温の極低温トラ
ップパネルとを成長室内部に設けたことを特徴とする分
子線エピタキシー装置を構成する。
【０００５】また、本発明は、請求項２に記載のよう
に、請求項１記載の分子線エピタキシー装置において、
前記極低温トラップパネルがヘリウムガス冷凍機を用い
て冷却されることを特徴とする分子線エピタキシー装置
を構成する。
に、請求項１記載の分子線エピタキシー装置において、
前記極低温トラップパネルがヘリウムガス冷凍機を用い
て冷却されることを特徴とする分子線エピタキシー装置
を構成する。
【０００６】また、本発明は、請求項３に記載のよう
に、液体窒素シュラウドパネルと、化学的に活性な金属
による化学吸着を利用した非蒸発型のゲッターとを成長
室内部に設けたことを特徴とする分子線エピタキシー装
置を構成する。
に、液体窒素シュラウドパネルと、化学的に活性な金属
による化学吸着を利用した非蒸発型のゲッターとを成長
室内部に設けたことを特徴とする分子線エピタキシー装
置を構成する。
【０００７】また、本発明は、請求項４に記載のよう
に、請求項１または２記載の分子線エピタキシー装置に
おいて、化学的に活性な金属による化学吸着を利用した
非蒸発型のゲッターを前記成長室内部に設けたことを特
徴とする分子線エピタキシー装置を構成する。
に、請求項１または２記載の分子線エピタキシー装置に
おいて、化学的に活性な金属による化学吸着を利用した
非蒸発型のゲッターを前記成長室内部に設けたことを特
徴とする分子線エピタキシー装置を構成する。
【０００８】また、本発明は、請求項５に記載のよう
に、請求項１から４記載の分子線エピタキシー装置にお
いて、前記極低温トラップパネル、前記非蒸発型のゲッ
ターのうちの少なくとも１つを前記成長室内部の不純物
ガス発生源近傍に設けることを特徴とする分子線エピタ
キシー装置を構成する。
に、請求項１から４記載の分子線エピタキシー装置にお
いて、前記極低温トラップパネル、前記非蒸発型のゲッ
ターのうちの少なくとも１つを前記成長室内部の不純物
ガス発生源近傍に設けることを特徴とする分子線エピタ
キシー装置を構成する。
【０００９】上記の構成を用いれば、従来の技術におけ
る液体窒素シュラウドパネルのみによる不純物ガスの排
気不十分の問題は、より高い真空度に到達可能な排気手
段、たとえば、７７Ｋ以下を実現できるヘリウムガス冷
凍機を用いて冷却されるトラップパネル、ジルコニウム
等を主成分とする化学的に活性な金属による化学吸着を
利用した非蒸発型のゲッター等の併用によって解決され
る。
る液体窒素シュラウドパネルのみによる不純物ガスの排
気不十分の問題は、より高い真空度に到達可能な排気手
段、たとえば、７７Ｋ以下を実現できるヘリウムガス冷
凍機を用いて冷却されるトラップパネル、ジルコニウム
等を主成分とする化学的に活性な金属による化学吸着を
利用した非蒸発型のゲッター等の併用によって解決され
る。
【００１０】前記の不純物ガス発生源としては、たとえ
ば、基板加熱機構等がある。前記の極低温トラップパネ
ルあるいは非蒸発型のゲッターは、この不純物ガス発生
源からの不純物ガスを効率よく吸収するために、不純物
ガス発生源の近傍、すなわち、ガス発生源に近接し、し
かも、発生源からの不純物ガスを障害物なしに吸収でき
る位置に設けられることが望ましい。このようにすれ
ば、不純物ガスの成長室内拡散を防ぐとともに効率の良
い排気を行うことが可能となる。
ば、基板加熱機構等がある。前記の極低温トラップパネ
ルあるいは非蒸発型のゲッターは、この不純物ガス発生
源からの不純物ガスを効率よく吸収するために、不純物
ガス発生源の近傍、すなわち、ガス発生源に近接し、し
かも、発生源からの不純物ガスを障害物なしに吸収でき
る位置に設けられることが望ましい。このようにすれ
ば、不純物ガスの成長室内拡散を防ぐとともに効率の良
い排気を行うことが可能となる。
【００１１】従来の技術においては、上記の、より高い
真空度に到達可能な排気手段、すなわち、ヘリウムガス
冷凍機を用いて冷却されるトラップパネル、化学的に活
性な金属による化学吸着を利用した非蒸発型のゲッター
等は、真空室内とは異なる場所に設置され、排気路を通
じて真空室内のガスを排気する。このような使用方法に
おいては、排気路に排気抵抗があるため、真空室内の到
達可能な真空度が低下したり、真空室内が高真空になる
までの時間が長くなったりする。これに対して、本発明
の構成おいては、上記の、より高い真空度に到達可能な
排気手段を真空室内すなわち分子線エピタキシー装置の
成長室内に設置する。これによって、上記の排気抵抗に
関わる問題が解決され、効率のよい排気が可能となり、
その結果として、成長室内が高い真空度に保たれ、その
中での超高純度半導体結晶の成長が可能となる。
真空度に到達可能な排気手段、すなわち、ヘリウムガス
冷凍機を用いて冷却されるトラップパネル、化学的に活
性な金属による化学吸着を利用した非蒸発型のゲッター
等は、真空室内とは異なる場所に設置され、排気路を通
じて真空室内のガスを排気する。このような使用方法に
おいては、排気路に排気抵抗があるため、真空室内の到
達可能な真空度が低下したり、真空室内が高真空になる
までの時間が長くなったりする。これに対して、本発明
の構成おいては、上記の、より高い真空度に到達可能な
排気手段を真空室内すなわち分子線エピタキシー装置の
成長室内に設置する。これによって、上記の排気抵抗に
関わる問題が解決され、効率のよい排気が可能となり、
その結果として、成長室内が高い真空度に保たれ、その
中での超高純度半導体結晶の成長が可能となる。
【００１２】
【発明の実施の形態】図１は本発明の実施の形態におけ
る分子線エピタキシー装置を示した平面の断面概略図で
ある。高速反射電子回折装置、真空ゲージ等は省略して
ある。
る分子線エピタキシー装置を示した平面の断面概略図で
ある。高速反射電子回折装置、真空ゲージ等は省略して
ある。
【００１３】液体窒素シュラウドパネル２は成長室１の
内壁に沿って設けられており、複数の分子線源加熱用セ
ル３は液体窒素シュラウドパネル２を通して装着されて
おり、液体窒素シュラウドパネル２が、セル３の加熱に
よって放出される不純物ガスが成長室１の内部へ流入す
ることを抑制している。また、基板加熱機構４は液体窒
素シュラウドパネルのほぼ中央に配置されている。非蒸
発型ゲッター５は、分子線源加熱用セル３同様、液体窒
素シュラウドパネル２を通して基板加熱機構４に対向し
て配置されている。非蒸発型ゲッター５としては、ジル
コニウム（Ｚｒ）を主成分とし、これにバナジウム
（Ｖ）、鉄（Ｆｅ）を添加したものを用いた。ヘリウム
ガス冷凍機を用いて冷却されるトラップパネル６は直径
８０ｍｍのモリブデン（Ｍｏ）製であり基板加熱機構４
の約５ｃｍの近傍に配置されている。
内壁に沿って設けられており、複数の分子線源加熱用セ
ル３は液体窒素シュラウドパネル２を通して装着されて
おり、液体窒素シュラウドパネル２が、セル３の加熱に
よって放出される不純物ガスが成長室１の内部へ流入す
ることを抑制している。また、基板加熱機構４は液体窒
素シュラウドパネルのほぼ中央に配置されている。非蒸
発型ゲッター５は、分子線源加熱用セル３同様、液体窒
素シュラウドパネル２を通して基板加熱機構４に対向し
て配置されている。非蒸発型ゲッター５としては、ジル
コニウム（Ｚｒ）を主成分とし、これにバナジウム
（Ｖ）、鉄（Ｆｅ）を添加したものを用いた。ヘリウム
ガス冷凍機を用いて冷却されるトラップパネル６は直径
８０ｍｍのモリブデン（Ｍｏ）製であり基板加熱機構４
の約５ｃｍの近傍に配置されている。
【００１４】図２は、基板加熱機構４で基板７を７５０
℃に加熱した場合の不純物ガスを四重極質量分析計で測
定した結果である。
℃に加熱した場合の不純物ガスを四重極質量分析計で測
定した結果である。
【００１５】図中、横軸は時間を表し、縦軸は質量分析
計で測定されるイオン電流、および温度を表し、（ａ）
は質量数２８のＮ2とＣＯとのイオン電流の和を示し、
（ｂ）はトラップパネル６の温度を示している。
計で測定されるイオン電流、および温度を表し、（ａ）
は質量数２８のＮ2とＣＯとのイオン電流の和を示し、
（ｂ）はトラップパネル６の温度を示している。
【００１６】７７Ｋ液体窒素シュラウドパネル２のみに
よる排気ではＮ2とＣＯとのイオン電流の和は図中
（＊）で示した１．１５×１０-10Ａ である。これに対
して、ヘリウム冷凍機を作動させてトラップパネル６を
冷却すると、７７Ｋ以下で急激な排気が行われ始め、図
中（＊＊）で示したその値は８．４×１０-11Ａであ
り、約７３％に減少していることがわかる。本測定例に
おいては、トラップパネル６の到達冷却温度は約２４Ｋ
である。さらに冷却温度を下げれば、より排気能力が向
上することは自明である。
よる排気ではＮ2とＣＯとのイオン電流の和は図中
（＊）で示した１．１５×１０-10Ａ である。これに対
して、ヘリウム冷凍機を作動させてトラップパネル６を
冷却すると、７７Ｋ以下で急激な排気が行われ始め、図
中（＊＊）で示したその値は８．４×１０-11Ａであ
り、約７３％に減少していることがわかる。本測定例に
おいては、トラップパネル６の到達冷却温度は約２４Ｋ
である。さらに冷却温度を下げれば、より排気能力が向
上することは自明である。
【００１７】また、非蒸発型ゲッター５も、基板加熱機
構４の近傍に配置すると一層の効果がある。
構４の近傍に配置すると一層の効果がある。
【００１８】なお、図１に示した構成はあくまで１つの
例示であり、本発明は特許請求の範囲に記載した範囲内
で種々変更可能であることはいうまでもない。たとえ
ば、上記のように、非蒸発型ゲッター５も、基板加熱機
構４の近傍に配置すること、あるいは、非蒸発型ゲッタ
ー５を成長室１の内部に複数個設けることにより、成長
室１内部の真空度を一層高めることができる。
例示であり、本発明は特許請求の範囲に記載した範囲内
で種々変更可能であることはいうまでもない。たとえ
ば、上記のように、非蒸発型ゲッター５も、基板加熱機
構４の近傍に配置すること、あるいは、非蒸発型ゲッタ
ー５を成長室１の内部に複数個設けることにより、成長
室１内部の真空度を一層高めることができる。
【００１９】
【発明の効果】以上説明したごとく、本発明によれば、
分子線エピタキシー装置を用いて半導体結晶を成長する
場合、成長室内の真空度を高め、結晶中に取り込まれる
不純物濃度を減少させることができ、超高純度の結晶が
成長できる、という効果がえられる。
分子線エピタキシー装置を用いて半導体結晶を成長する
場合、成長室内の真空度を高め、結晶中に取り込まれる
不純物濃度を減少させることができ、超高純度の結晶が
成長できる、という効果がえられる。
【図１】本発明の実施の形態における分子線エピタキシ
ー装置の平面の断面概略図である。
ー装置の平面の断面概略図である。
【図２】本発明の実施の形態における分子線エピタキシ
ー装置を用いて、まず、液体窒素シュラウドパネルパネ
ルのみを作動させ、つぎに、基板加熱機構近傍に配置し
たヘリウムガス冷凍機を用いて冷却されるトラップパネ
ルをも作動させて、不純物ガス濃度の時間的変化を質量
分析計によって測定した結果を示す図である。
ー装置を用いて、まず、液体窒素シュラウドパネルパネ
ルのみを作動させ、つぎに、基板加熱機構近傍に配置し
たヘリウムガス冷凍機を用いて冷却されるトラップパネ
ルをも作動させて、不純物ガス濃度の時間的変化を質量
分析計によって測定した結果を示す図である。
１：成長室、 ２：液体窒素シュラウドパネル、 ３：分子線源加熱用セル、 ４：基板加熱機構、 ５：非蒸発型ゲッター、 ６：ヘリウムガス冷凍機を用いて冷却されるトラップパ
ネル、 ７：基板。
ネル、 ７：基板。
Claims (5)
- 【請求項１】液体窒素シュラウドパネルと、液体窒素温
度より低温の極低温トラップパネルとを成長室内部に設
けたことを特徴とする分子線エピタキシー装置。 - 【請求項２】請求項１記載の分子線エピタキシー装置に
おいて、前記極低温トラップパネルがヘリウムガス冷凍
機を用いて冷却されることを特徴とする分子線エピタキ
シー装置。 - 【請求項３】液体窒素シュラウドパネルと、化学的に活
性な金属による化学吸着を利用した非蒸発型のゲッター
とを成長室内部に設けたことを特徴とする分子線エピタ
キシー装置。 - 【請求項４】請求項１または２記載の分子線エピタキシ
ー装置において、化学的に活性な金属による化学吸着を
利用した非蒸発型のゲッターを前記成長室内部に設けた
ことを特徴とする分子線エピタキシー装置。 - 【請求項５】請求項１から４記載の分子線エピタキシー
装置において、前記極低温トラップパネル、前記非蒸発
型のゲッターのうちの少なくとも１つを前記成長室内部
の不純物ガス発生源近傍に設けることを特徴とする分子
線エピタキシー装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11029860A JP2000226296A (ja) | 1999-02-08 | 1999-02-08 | 分子線エピタキシー装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11029860A JP2000226296A (ja) | 1999-02-08 | 1999-02-08 | 分子線エピタキシー装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000226296A true JP2000226296A (ja) | 2000-08-15 |
Family
ID=12287730
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11029860A Pending JP2000226296A (ja) | 1999-02-08 | 1999-02-08 | 分子線エピタキシー装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000226296A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2020215189A1 (en) * | 2019-04-22 | 2020-10-29 | Peng Du | Mbe system with direct evaporation pump to cold panel |
-
1999
- 1999-02-08 JP JP11029860A patent/JP2000226296A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2020215189A1 (en) * | 2019-04-22 | 2020-10-29 | Peng Du | Mbe system with direct evaporation pump to cold panel |
| US20220049371A1 (en) * | 2019-04-22 | 2022-02-17 | Peng DU | Mbe system with direct evaporation pump to cold panel |
| US11519095B2 (en) * | 2019-04-22 | 2022-12-06 | Peng DU | MBE system with direct evaporation pump to cold panel |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20040325 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20040406 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20040803 |