JP2000294508A - 超高真空装置の脱ガス方法およびそれを用いた超高真空装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 結晶成長に悪影響を及ぼす不純ガスの発生を
低減でき、結晶性のよい結晶が得られる結晶成長装置を
実現できる超高真空装置の脱ガス方法およびそれを用い
た超高真空装置を提供する。 【解決手段】 成長室１内を真空状態にした後、成長室
１内の真空状態を保つように排気しながら、成長室１内
に設けられた加熱部６,７によって基板マニピュレータ
４および基板ホルダ５を加熱して脱ガスを行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、発光ダイオードや
半導体レーザの結晶を成長させるためのＭＢＥ(分子線
エピタキシ)装置に用いられる超高真空装置の脱ガス方
法およびそれを用いた超高真空装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】超高真空装置を用いたＭＢＥ装置は、Ｈ
ＥＭＴ(高電子移動度トランジスタ)等の電子デバイスま
たは半導体レーザ等の発光デバイスを作製するために用
いられ、１０^-11ｈＰａ以下の超高真空中で結晶材料を
分子線で供給することによって基板上に結晶を成長させ
る。また、低動作電流で長寿命の半導体レーザや高輝度
の発光ダイオードを得るには、非発光過程の少ない結晶
性のよい結晶を成長させることが必要不可欠である。上
記ＭＢＥ装置で結晶を成長させる場合、その結晶の結晶
性は、結晶を成長させるための成長室内に残留する不純
ガスに依存する。特に、発光デバイスの結晶成長を行う
場合、発光デバイスの発光効率を低下させる不純ガスの
酸素を成長室内から極力排除する必要がある。この不純
ガスを除去するには、結晶成長の前に、不純ガスの発生
源である水や酸化物が付着した場所を１５０℃以上に加
熱して、付着した水や他の酸化物の脱ガスを行うことが
有効である。

【０００３】上記ＭＢＥ装置は、図８に示すように、超
高真空装置である成長室８１と、上記成長室８１の図中
下側に配置された分子線セル８２,８３と、上記分子線
セル８２,８３に対向するように成長室８１内に収容さ
れた基板マニピュレータ８４と、上記基板マニピュレー
タ８４の図中下端に設けられた基板ホルダ８５とを備え
ている。上記ＭＢＥ装置は、成長室８１内を超高真空状
態にした後、分子線セル８２,８３から基板ホルダ８５
に向けて結晶材料の分子線を発射して、基板ホルダ８５
に保持された基板(図示せず)上に結晶を成長させる。

【０００４】上記ＭＢＥ装置では、故障した場合または
結晶材料が枯渇した場合、修理または結晶材料の充填の
ために成長室８１内を外気にさらしてしまう。そこで、
一般的には、上記成長室８１内に窒素ガスを入れること
によって、成長室８１内に外気が入り込まないようにし
ながら作業を行うが、それでも成長室８１内に水や酸化
物が付着してしまう。そこで、この修理作業または結晶
材料を充填する作業終了後、成長室８１全体をベーキン
グオーブン８６で覆って、成長室８１とベーキングオー
ブン８６との間に配置されたヒータ８７,８８により、
成長室８１を外部から１５０℃以上に加熱して、成長室
８１内に付着した水や他の酸化物の脱ガスを行う。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記超高真
空装置(成長室８１)の脱ガス方法では、成長室８１外に
設けられたヒータ８７,８８によって成長室８１の外壁
は１５０℃以上になるが、成長室８１内に収容された基
板マニピュレータ８４,基板ホルダ８５に熱が伝わりに
くく、基板マニピュレータ８４,基板ホルダ８５の温度
が１５０℃以上にならないため、基板マニピュレータ８
４,基板ホルダ８５に付着した水や他の酸化物の脱ガス
が不充分になる。このような状態で基板ホルダ８５に保
持された基板上に結晶を成長させるとき、基板マニピュ
レータ８４,基板ホルダ８５に付着していた水や他の酸
化物から不純ガス(酸素など)が発生して、基板上に成長
させた結晶内に不純ガスが混入するので、結晶性が低下
するという問題がある。

【０００６】そこで、本発明の目的は、結晶成長に悪影
響を及ぼす不純ガスの発生を低減でき、結晶性のよい結
晶が得られる結晶成長装置を実現できる超高真空装置の
脱ガス方法およびそれを用いた超高真空装置を提供する
ことにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１の超高真空装置の脱ガス方法は、密閉容器
内を真空状態にするステップと、上記密閉容器内を真空
状態にした後、上記密閉容器内の真空状態を保つように
排気しながら、上記密閉容器内に設けられた内部加熱手
段によって上記密閉容器内の収容物を加熱するステップ
とを備えたことを特徴としている。

【０００８】上記請求項１の超高真空装置の脱ガス方法
によれば、上記密閉容器内を真空状態にした後、密閉容
器内に設けられた内部加熱手段によって密閉容器内の収
容物を直接加熱するので、内部加熱手段からの熱が密閉
容器内の収容物に伝わりやすく、脱ガスに充分な温度に
収容物を加熱する。そうして、上記密閉容器内の真空状
態を保つように排気しながら、密閉容器内の収容物に付
着した水や他の酸化物の脱ガスを充分に行って、密閉容
器内を清浄に保つ。したがって、この超高真空装置の脱
ガス方法を結晶成長装置に適用した場合、密閉容器内で
結晶を成長させるときに、結晶成長に悪影響を及ぼす不
純ガス(酸素など)の発生源である水や酸化物を低減で
き、不純ガスが結晶内に混入しないので、結晶性が良好
な結晶を成長させることができる。

【０００９】また、請求項２の超高真空装置の脱ガス方
法は、請求項１の超高真空装置の脱ガス方法において、
上記内部加熱手段によって上記密閉容器内の収容物を加
熱する前または加熱中に、上記密閉容器外に設けられた
外部加熱手段によって上記密閉容器を加熱することを特
徴としている。

【００１０】上記請求項２の超高真空装置の脱ガス方法
によれば、上記密閉容器外に設けられた外部加熱手段で
密閉容器を加熱して、密閉容器とその密閉容器内の収容
物を温めた後、この温められた収容物を密閉容器内の内
部加熱手段により加熱するか、または、上記内部加熱手
段と外部加熱手段とによって密閉容器およびその密閉容
器内の収容物を同時に加熱するので、短時間で収容物を
効率よく加熱できる。

【００１１】また、請求項３の超高真空装置は、内部が
真空状態になるように排気が行われる密閉容器と、上記
密閉容器内に設けられ、上記密閉容器内の収容物を加熱
する内部加熱手段とを備えたことを特徴としている。

【００１２】上記請求項３の超高真空装置によれば、上
記密閉容器は、内部を真空状態にする排気手段としての
真空ポンプを有し、その真空ポンプによって上記密閉容
器内を真空状態にした後、密閉容器内に設けられた内部
加熱手段によって密閉容器内の収容物を直接加熱するの
で、内部加熱手段からの熱が容易に密閉容器内の収容物
に伝わって、脱ガスに充分な温度に収容物を加熱する。
そうして、上記密閉容器内の真空状態を保つように排気
しながら、密閉容器内の収容物に付着した水や他の酸化
物の脱ガスを充分に行って、密閉容器内を清浄に保つ。
したがって、この超高真空装置を結晶成長装置の成長室
に用いた場合、成長室内で結晶を成長させるときに、結
晶成長に悪影響を及ぼす不純ガス(酸素など)の発生源で
ある水や他の酸化物を低減でき、不純ガスが結晶内に混
入しないので、結晶性のよい結晶を成長させることがで
きる。

【００１３】また、請求項４の超高真空装置は、請求項
３の超高真空装置において、上記内部加熱手段は、上記
密閉容器内に固定され、輻射によって上記密閉容器内の
収容物を加熱する加熱体であることを特徴としている。

【００１４】上記請求項４の超高真空装置によれば、輻
射により密閉容器内の収容物を離れた位置から加熱する
上記内部加熱手段は、密閉容器内の任意の位置に固定で
き、簡単な構造で製作可能である。

【００１５】また、請求項５の超高真空装置は、請求項
３の超高真空装置において、上記内部加熱手段が上記密
閉容器内の収容物に接近し、また、離間するように、上
記内部加熱手段を移動可能にしたことを特徴としてい
る。

【００１６】上記請求項５の超高真空装置を、分子線セ
ルから供給される結晶材料の分子線により基板上に結晶
を成長させるＭＢＥ装置の成長室に用いた場合、密閉容
器内の収容物例えば基板ホルダに接近させた内部加熱手
段によって基板ホルダを加熱した後、分子線セルからの
結晶材料の分子線の妨げにならないように、基板ホルダ
から内部加熱手段を離間させて、基板ホルダに保持され
た基板上に結晶を成長させる。このように、上記密閉容
器内の基板ホルダに保持された基板上に結晶を成長させ
るときに、密閉容器内の基板ホルダから内部加熱手段が
離間しているので、内部加熱手段が分子線を妨げて結晶
成長に悪影響を及ぼすのを防止できると共に、結晶材料
によって内部加熱手段が汚染されるのを防止できる。

【００１７】また、請求項６の超高真空装置は、請求項
４または５の超高真空装置において、上記内部加熱手段
は、電球式の加熱体であることを特徴としている。

【００１８】上記請求項６の超高真空装置によれば、輻
射により収容物を加熱する上記電球式の加熱体(例えば
ハロゲンランプ)からはガスが発生しないので、密閉容
器内の雰囲気を清浄に保つことができる。

【００１９】また、請求項７の超高真空装置は、請求項
５に記載の超高真空装置において、上記密閉容器内から
上記内部加熱手段を隔離するための格納室を備えたこと
を特徴としている。

【００２０】上記請求項７の超高真空装置を結晶成長装
置の成長室に用いた場合、密閉容器内の真空状態を保ち
ながら内部加熱手段によって収容物(例えば基板マニピ
ュレータ)を加熱した後、密閉容器内から内部加熱手段
を格納室に隔離して、密閉容器内で結晶を成長させる。
このように、上記密閉容器内から内部加熱手段を格納室
に隔離しているので、内部加熱手段が結晶成長に及ぼす
悪影響を確実に防止できると共に、結晶材料によって内
部加熱手段が汚染されるのを防止できる。また、上記内
部加熱手段を密閉容器内から格納室に隔離することによ
って、密閉容器内を外気にさらすことなく、内部加熱手
段の交換および修理を容易に行うことができる。

【００２１】また、請求項８の超高真空装置は、請求項
３の超高真空装置において、上記内部加熱手段は、結晶
材料が充填されていない分子線セルの加熱部であること
を特徴としている。

【００２２】上記請求項８の超高真空装置によれば、こ
の超高真空装置を成長室に用いるＭＢＥ装置の分子線セ
ルは、結晶材料が充填されるるつぼとこのるつぼを加熱
する加熱部とを有し、結晶材料が充填されていない分子
線セルの加熱部を上記内部加熱手段として利用する。し
たがって、新たに内部加熱手段を設ける必要がないの
で、コストを低減できる。

【００２３】また、請求項９の超高真空装置は、請求項
３乃至８のいずれか１つに記載の超高真空装置におい
て、上記密閉容器を外部から加熱する外部加熱手段を備
えたことを特徴としている。

【００２４】上記請求項９の超高真空装置によれば、上
記密閉容器外に設けられた外部加熱手段で密閉容器を加
熱して、密閉容器とその密閉容器内の収容物とを温めた
後、この温められた収容物を密閉容器内の内部加熱手段
が加熱するか、または、上記内部加熱手段と外部加熱手
段とによって密閉容器内およびその密閉容器の収容物を
同時に加熱するので、短時間で収容物を効率よく加熱で
きる。

【００２５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の超高真空装置の脱
ガス方法およびそれを用いた超高真空装置を図示の実施
の形態により詳細に説明する。

【００２６】(第１実施形態)図１は本発明の第１実施形
態の超高真空装置の脱ガス方法を適用したＭＢＥ装置の
概略断面図である。上記ＭＢＥ装置は、図１に示すよう
に、内部が超高真空状態になるように排気が行われる密
閉容器としての成長室１と、上記成長室１の図中下側に
配置された分子線セル２,３と、上記分子線セル２,３と
対向するように成長室１内に収容された収容物としての
基板マニピュレータ４と、上記基板マニピュレータ４の
図中下端に設けられた基板ホルダ５と、上記基板マニピ
ュレータ４の水平方向両側に配置された内部加熱手段と
しての加熱部６,７とを備えている。上記成長室１は、
成長室１内のガスを排気する真空ポンプ(図示せず)を有
している。また、上記加熱部６,７は、予め充分に脱ガ
スされている。

【００２７】また、上記加熱部６,７は、図２に示すよ
うに、基板マニピュレータ４(図１に示す)近傍に配置さ
れたセラミックヒータ１１と、上記セラミックヒータ１
１に対して基板マニピュレータ４と反対の側に配置さ
れ、成長室１内に固定された支持部材９と、上記支持部
材９の図中下側に取り付けられた汚染防止用の遮蔽板１
０と、上記支持部材９とセラミックヒータ６との間に配
置され、セラミックヒータ１１の輻射によって基板マニ
ピュレータ４,基板ホルダ５(図１に示す)を効率よく加
熱するための反射鏡８とを有している。

【００２８】上記ＭＢＥ装置では、図１に示すように、
結晶を成長させるための基板(図示せず)を基板ホルダ５
に取り付けて、基板ホルダ５および基板マニピュレータ
４とともに基板を成長室１内に収容する。そして、上記
成長室１内を真空ポンプで超高真空状態にしながら、図
８に示すベーキングオーブン８６で成長室１全体を覆っ
て、ベーキングオーブン８６が有する外部加熱手段とし
てのヒータ８７,８８(図８参照)によって成長室１を外
部から加熱する。それから、上記成長室１内の超高真空
状態を保つように排気しながら、分子線セル２,３に充
填された結晶材料の脱ガスと並行して、成長室１内の加
熱部６,７で基板マニピュレータ４,基板ホルダ５を加熱
して脱ガスを行う。その後、上記分子線セル２,３から
基板ホルダ５に向けて分子線を発射して、基板上に結晶
を成長させる。

【００２９】また、図３は従来の脱ガス方法で成長室１
内を脱ガスした場合の成長室１内に残留する水分量の時
間変化(点線で示す)と、本第１実施形態の脱ガス方法で
成長室１内を脱ガスした場合の成長室１内に残留する水
分量の時間変化(実線で示す)とを示している。なお、こ
のときの成長室１内に残留する水分量は、成長室１内に
設置した残留ガス分析器(図示せず)によって逐次測定し
た。図３から明らかなように、従来に比べて水の残留量
が効果的に減少していることが分かる。

【００３０】このように、上記成長室１内の加熱部６,
７の輻射によって基板マニピュレータ４,基板ホルダ５
を直接加熱するので、加熱部６,７の熱が基板マニピュ
レータ４,基板ホルダ５に伝わりやすい。その結果、上
記成長室１内の超高真空状態を保つように排気しなが
ら、基板マニピュレータ４,基板ホルダ５を脱ガスに充
分な温度に加熱して、基板マニピュレータ４,基板ホル
ダ５に付着した水や他の酸化物の脱ガスを略完全に行っ
て、成長室１内を清浄に保つ。このような状態の成長室
１内で結晶を成長させると、水や他の酸化物から不純ガ
ス(酸素など)が発生せず、結晶内に不純物が混入しない
ので、結晶性が良好な結晶を成長させることができる。
したがって、低動作電流で長寿命の半導体レーザおよび
高輝度の発光ダイオードを実現できる。

【００３１】また、上記基板マニピュレータ４,基板ホ
ルダ５を輻射により加熱する加熱部６,７は、成長室１
内の任意の位置に固定でき、簡単な構造で製作可能であ
る。

【００３２】なお、上記第１実施形態では、基板マニピ
ュレータ４の水平方向両側に加熱部６,７を配置した
が、図４(ａ)に示すように、基板マニピュレータ４を取
り囲む環状の加熱体４６を配置してもよいし、図４(ｂ)
に示すように、基板マニピュレータ４の外周に沿って４
つの加熱体４７,４７,４７,４７を等間隔に配置しても
よい。

【００３３】また、上記第１実施形態では、内部加熱手
段としての加熱部６,７にセラミックヒータ１１,２１を
用いたが、内部加熱手段はこれに限らず、電球式の加熱
体(ハロゲンランプ)を用いてもよい。この場合、上記ハ
ロゲンランプからガスが発生しなので、成長室１内の雰
囲気を清浄に保つことができる。

【００３４】また、上記第１実施形態では、外部加熱手
段としてのヒータ８７,８８によって成長室１を加熱し
た後、成長室１内の内部加熱手段としての加熱部６,７
によって基板マニピュレータ４,基板ホルダ５を加熱し
たが、ヒータ８７,８８の加熱中に、基板マニピュレー
タ４,基板ホルダ５をセラミックヒータ１１,２１で加熱
してもよい。この場合、上記基板マニピュレータ４,基
板ホルダ５を短時間で効率よく加熱できる。

【００３５】(第２実施形態)図５(ａ),(ｂ)は本発明の
第２実施形態の超高真空装置の脱ガス方法を適用したＭ
ＢＥ装置の概略断面図であり、図１に示すＭＢＥ装置と
同じ構成部材については、同一番号を付して説明を省略
する。図５(ａ)に示すように、上記ＭＢＥ装置の成長室
１内に内部加熱手段としての加熱部５６を収容してい
る。上記加熱部５６は、図示しない支持部材,反射鏡お
よびセラミックヒータを有している。上記加熱部５６が
基板ホルダ５に接近し、また、離間するように、図示し
ないリニアモーション導入器で加熱部５６を移動可能に
している。また、上記加熱部５６の一端に接続された操
作棒５７は、成長室１の外壁を貫き外部に突出してい
る。また、上記加熱部５６は、予め充分に脱ガスされて
いる。

【００３６】上記ＭＢＥ装置では、図５(ａ)に示すよう
に、結晶を成長させるための基板(図示せず)を基板ホル
ダ５に取り付けて、基板ホルダ５および基板マニピュレ
ータ４とともに基板を成長室１内に収容する。そして、
上記成長室１内を真空ポンプで超高真空状態にしなが
ら、図８に示すベーキングオーブン８６で成長室１全体
を覆って、ベーキングオーブン８６が有する外部加熱手
段としてのヒータ８７,８８(図８参照)によって成長室
１を外部から加熱する。その後、上記成長室１の真空状
態を保つように排気しながら、分子線セル２,３に充填
された結晶材料の脱ガスと並行して、基板ホルダ５近傍
まで接近させた加熱部５６によって基板マニピュレータ
４,基板ホルダ５を加熱して脱ガスを行う。それから、
図５(ｂ)に示すように、上記操作棒５７を操作して、加
熱部５６を基板ホルダ５近傍から離間させた後、分子線
セル２,３から基板ホルダ５に向けて分子線を発射し
て、基板上に結晶を成長させる。

【００３７】したがって、上記第１実施形態と同様に、
結晶成長に悪影響を及ぼす不純ガスの発生源である水や
他の酸化物を低減でき、不純ガス(酸素など)が結晶内に
混入しないので、結晶性が良好な結晶を基板上に成長さ
せることができる。その結果、低動作電流で長寿命の半
導体レーザおよび高輝度の発光ダイオードを実現でき
る。

【００３８】また、上記成長室１内の加熱部５６を基板
ホルダ５から離間させた後、基板ホルダ５に保持された
基板上に結晶を成長させるので、分子線セル２,３から
放出される分子線を加熱部５６が妨げて結晶成長に悪影
響を及ぼすのを防止できると共に、分子線によって加熱
部５６が汚染されるのを防止できる。

【００３９】なお、上記加熱部５６のセラミックヒータ
は、電球式の加熱体としてのハロゲンランプでもよい。
この場合、上記ハロゲンランプからガスが発生しないの
で、成長室１内の雰囲気を清浄に保つことができる。

【００４０】また、上記第２実施形態では、外部加熱手
段としてのヒータ８７,８８によって成長室１を加熱し
た後、成長室１内の内部加熱手段としての加熱部５６に
よって基板マニピュレータ４,基板ホルダ５を加熱した
が、ベーキングオーブン８６のヒータ８７,８８の加熱
中に、基板マニピュレータ４,基板ホルダ５を加熱部５
６で加熱してもよい。この場合、上記基板マニピュレー
タ４,基板ホルダ５を短時間で効率よく加熱できる。

【００４１】(第３実施形態)図６(ａ),(ｂ)は本発明の
第３実施形態の超高真空装置の脱ガス方法を適用したＭ
ＢＥ装置の概略断面図であり、図５に示すＭＢＥ装置と
同じ構成部材については、同一番号を付して説明を省略
する。図６(ａ)に示すように、上記ＭＢＥ装置の成長室
１内に内部加熱手段としての加熱部６６を収容してい
る。上記加熱部６６は、支持部材と、反射鏡と、図示し
ないが、電球式の加熱体としてのハロゲンランプとを有
している。また、上記加熱部６６が基板ホルダ５に接近
し、また、離間するように、図示しないリニアモーショ
ン導入器で加熱部６６を移動可能にしている。

【００４２】また、上記成長室１の外側に、成長室１に
連なる格納室としてのロードロック室６８を設けてい
る。上記ロードロック室６８に収容した加熱部６６を成
長室１内から隔離するために、ロードロック室６８の成
長室１側にゲートバルブ６９を取り付けている。また、
上記ロードロック室６８に、加熱部６６の一端に接続さ
れた操作棒６７の一部を挿入している。また、上記加熱
部６６は、予め充分に脱ガスされている。

【００４３】上記ＭＢＥ装置では、図６(ａ)に示すよう
に、結晶を成長させるための基板(図示せず)を基板ホル
ダ５に取り付けて、基板ホルダ５および基板マニピュレ
ータ４とともに基板を成長室１内に収容する。そして、
上記成長室１内を真空ポンプで超高真空状態にしなが
ら、図８に示すベーキングオーブン８６で成長室１全体
を覆って、ベーキングオーブン８６が有する外部加熱手
段としてのヒータ８７,８８(図８参照)によって成長室
１を外部から加熱する。その後、上記成長室１内の超高
真空状態を保つように排気しながら、分子線セル２,３
に充填された結晶材料の脱ガスと並行して、基板ホルダ
５近傍まで接近させた加熱部６６によって基板マニピュ
レータ４,基板ホルダ５を加熱して脱ガスを行う。それ
から、図６(ｂ)に示すように、上記操作棒６７を操作し
て、加熱部６６をロードロック室６８内に収容した後、
ゲートバルブ６９を閉じる。それから、上記分子線セル
２,３から基板ホルダ５に向けて分子線を発射して、基
板上に結晶を成長させる。

【００４４】したがって、上記第１実施形態と同様に、
結晶成長に悪影響を及ぼす不純ガスの発生源である水や
他の酸化物を低減でき、不純ガスが結晶内に混入しない
ので、結晶性が良好な結晶を基板上に成長させることが
できる。その結果、低動作電流で長寿命の半導体レーザ
および高輝度の発光ダイオードを実現できる。

【００４５】また、上記成長室１内で結晶を成長させる
ときに、ロードロック室６８に加熱部６６を格納して、
成長室１内から加熱部６６を隔離しているので、加熱部
６６が結晶成長に及ぼす悪影響を確実に防止でき、加熱
部６６が結晶材料で汚染されるのを確実に防止できる。
また、上記加熱部６６を成長室１内から隔離することに
よって、成長室１内を外気にさらすことなく、加熱部６
６の交換および修理を容易に行うことができる。

【００４６】また、上記加熱部６６のハロゲンランプか
らガスが発生しないので、成長室１内の雰囲気を清浄に
保つことができる。

【００４７】また、上記第３実施形態では、外部加熱手
段としてのヒータ８７,８８によって成長室１を加熱し
た後、成長室１内の内部加熱手段としての加熱部６６に
よって基板マニピュレータ４,基板ホルダ５を加熱した
が、ベーキングオーブン８６のヒータ８７,８８の加熱
中に、基板マニピュレータ４,基板ホルダ５を加熱部６
６で加熱してもよい。この場合、上記基板マニピュレー
タ４,基板ホルダ５を短時間で効率よく加熱できる。

【００４８】(第４実施形態)図７(ａ),(ｂ)は本発明の
第４実施形態の超高真空装置の脱ガス方法を適用したＭ
ＢＥ装置の概略断面図であり、図１に示すＭＢＥ装置と
同じ部材については、同一番号を付して説明を省略す
る。図７(ａ)に示す分子線セル２,３は、図示しない
が、結晶材料を充填するためのるつぼと、このるつぼを
加熱する加熱部とを備えている。上記分子線セル２,３
のるつぼに結晶材料が充填されている場合、分子線セル
２,３の加熱部の温度は、るつぼに充填された結晶材料
の蒸発温度によって制限される。例えば、上記分子線セ
ル２,３のるつぼにＧａ(ガリウム)を充填していると
き、分子線セル２,３の加熱部の温度は１０５０℃程度
に制限される。一方、上記分子線セル２,３のるつぼに
結晶材料を充填していないとき、分子線セル２,３の加
熱部の温度は１２５０℃まで上昇する。したがって、本
第４実施形態では、成長室１内の基板マニピュレータ
４,基板ホルダ５を充分に加熱するために、上記分子線
セル３のるつぼに結晶材料を充填せずに、分子線セル３
が有する加熱部を内部加熱手段として用いる。

【００４９】また、上記ＭＢＥ装置の成長室１の外側
に、成長室１に連なる格納室としてのロードロック室７
８を設けている。また、上記分子線セル３を成長室１内
から隔離するために、ロードロック室７８の成長室１側
にゲートバルブ７９を取り付けている。

【００５０】上記ＭＢＥ装置では、図７(ａ)に示すよう
に、結晶を成長させるための基板(図示せず)を基板ホル
ダ５に取り付けて、基板ホルダ５および基板マニピュレ
ータ４とともに基板を成長室１内に収容する。そして、
上記成長室１内を真空ポンプで超高真空状態にしなが
ら、図８に示すベーキングオーブン８６で成長室１全体
を覆って、ベーキングオーブン８６が有する外部加熱手
段としてのヒータ８７,８８(図８参照)によって成長室
１を外部から加熱する。その後、上記成長室１内の超高
真空状態を保つように排気しながら、結晶材料が充填さ
れていない分子線セル３の加熱部によって、基板マニピ
ュレータ４,基板ホルダ５を加熱して脱ガスを行う。そ
れから、図７(ｂ)に示すように、上記分子線セル３をロ
ードロック室７８内に収容して、ゲートバルブ７９を閉
じる。そして、上記結晶材料が充填されている分子線セ
ル２から基板ホルダ５に向けて分子線を発射して、基板
上に結晶を成長させる。

【００５１】したがって、上記第１実施形態と同様に、
結晶成長に悪影響を及ぼす不純ガスの発生源である水や
他の酸化物を低減でき、不純ガスが結晶内に混入しない
ので、結晶性が良好な結晶を基板上に成長させることが
できる。その結果、低動作電流で長寿命の半導体レーザ
および高輝度の発光ダイオードを実現できる。

【００５２】また、結晶材料が充填されていない分子線
セル３の加熱部を内部加熱手段として利用することによ
って、成長室１内に新たに内部加熱手段を設ける必要が
ないので、コストを低減できる。

【００５３】また、上記第４実施形態では、外部加熱手
段としてのヒータ８７,８８によって成長室１を加熱し
た後、成長室１内の内部加熱手段としての分子線セル３
の加熱部によって基板マニピュレータ４,基板ホルダ５
を加熱したが、ベーキングオーブン８６のヒータ８７,
８８の加熱中に、基板マニピュレータ４,基板ホルダ５
を分子線セル３の加熱部で加熱してもよい。この場合、
上記基板マニピュレータ４,基板ホルダ５を短時間で効
率よく加熱できる。

【００５４】また、上記第４実施形態では、２本の分子
線セル２,３を用いたＭＢＥ装置について説明したが、
通常ＭＢＥ装置は、８〜１２本程度の分子線セルを配置
できる。そして、複雑な組成の結晶を成長させるために
は、なるべく多くの分子線セルをＭＢＥ装置に配置する
必要がある。そのため、脱ガス作業終了後、脱ガス用と
して使用した分子線セルのるつぼに結晶材料を充填し
て、その分子線セルを結晶成長用として使用するのが望
ましい。この場合、格納室としてのロードロック室内に
分子線セルを配置して、上記成長室内を外気にさらすこ
となく、分子線セルのるつぼに結晶材料を充填する。

【００５５】

【発明の効果】以上より明らかなように、請求項１の発
明の超高真空装置の脱ガス方法は、密閉容器内の真空状
態を保つように排気しながら、内部が真空状態にされた
密閉容器内の内部加熱手段により収容物を直接加熱する
ことによって、内部加熱手段からの熱が収容物に伝わり
やすく、脱ガスに十分な温度に収容物を加熱して、密閉
容器内を清浄に保つ。したがって、この超高真空装置の
脱ガス方法を結晶成長装置に適用した場合、結晶成長に
悪影響を及ぼす不純ガスの発生源である水や酸化物を低
減できるので、密閉容器内で結晶を成長させるときに、
不純ガスが結晶内に混入せず、結晶性が良好な結晶を成
長させることができる。したがって、この超高真空装置
の脱ガス方法を結晶成長装置に適用することによって、
低動作電流で長寿命の半導体レーザおよび高輝度の発光
ダイオードを実現できる。

【００５６】また、請求項２の発明の超高真空装置の脱
ガス方法は、請求項１の超高真空装置の脱ガス方法にお
いて、上記密閉容器外の外部加熱手段で密閉容器を加熱
して、密閉容器とその密閉容器内の収容物を温めた後、
この温められた収容物を密閉容器内の内部加熱手段が加
熱するか、または、上記内部加熱手段と外部加熱手段と
によって密閉容器およびその密閉容器内の収容物を同時
に加熱するので、収容物を効率よく加熱できる。

【００５７】また、請求項３の発明の超高真空装置は、
密閉容器内の真空状態を保つように排気しながら、内部
が真空状態にされた密閉容器内の内部加熱手段で収容物
を直接加熱することによって、内部加熱手段からの熱が
収容物に伝わりやすく、脱ガスに充分な温度に収容物を
加熱して、密閉容器内を清浄に保てる。したがって、こ
の超高真空装置を結晶成長装置の成長室に用いた場合、
結晶成長に悪影響を及ぼす不純ガスの発生源である水や
酸化物を低減できるので、成長室内で結晶を成長させる
ときに、不純ガスが結晶内に混入せず、結晶性が良好な
結晶を成長させることができる。したがって、この超高
真空装置の脱ガス方法を結晶成長装置に適用することに
よって、低動作電流で長寿命の半導体レーザおよび高輝
度の発光ダイオードを実現できる。

【００５８】また、請求項４の発明の超高真空装置は、
請求項３の超高真空装置において、輻射により密閉容器
内の収容物を加熱する上記内部加熱手段は、密閉容器内
の任意の位置に固定できるから、簡単な構造製作可能で
ある。

【００５９】また、請求項５の発明の超高真空装置は、
請求項３の超高真空装置において、この超高真空装置を
結晶成長装置の成長室に用いた場合、収容物に接近させ
た内部加熱手段により収容物を加熱した後、密閉容器内
の収容物に保持された基板上に結晶を成長させるとき
に、収容物から内部加熱手段を離間させることによっ
て、内部加熱手段による結晶成長への悪影響を防止でき
ると共に、結晶材料によって内部加熱手段が汚染される
のを防止できる。

【００６０】また、請求項６の発明の超高真空装置は、
請求項４または５の超高真空装置において、輻射により
収容物を加熱する電球式の加熱体からガスが発生しない
ので、密閉容器内の雰囲気を清浄に保つことができる。

【００６１】また、請求項７の発明の超高真空装置は、
請求項５の超高真空装置において、上記密閉容器から内
部加熱手段を格納室に隔離することによって、加熱手段
が結晶成長に及ぼす悪影響を確実に防止でき、結晶材料
によって内部加熱手段が汚染されるのを確実に防止でき
る。また、上記内部加熱手段を密閉容器内から格納室に
隔離することによって、密閉容器内を外気にさらすこと
なく、内部加熱手段の交換および修理を容易に行うこと
ができる。

【００６２】また、請求項８の発明の超高真空装置は、
請求項３の超高真空装置において、この超高真空装置を
ＭＢＥ装置の成長室に用いた場合、結晶材料が充填され
ていない分子線セルの加熱部を上記内部加熱手段として
利用することによって、ＭＢＥ装置に新たに内部加熱手
段を設ける必要がなく、コストを低減できる。

【００６３】また、請求項９の発明の超高真空装置は、
請求項３乃至８のいずれか１つの超高真空装置におい
て、上記密閉容器外の外部加熱手段で密閉容器を加熱し
て、収容物を温めた後、この温められた収容物を密閉容
器内の内部加熱手段が加熱するか、または、上記内部加
熱手段と外部加熱手段とによって密閉容器およびその密
閉容器内の収容物を同時に加熱するので、収容物を短時
間で効率よく加熱できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 図１は本発明の第１実施形態の超高真空装置
の脱ガス方法を適用したＭＢＥ装置の概略断面図であ
る。

【図２】 図２は上記ＭＢＥ装置の加熱部を示す。

【図３】 図３は上記ＭＢＥ装置の成長室内の水の残留
量と時間との関係を示している。

【図４】 図４(ａ),(ｂ)は上記ＭＢＥ装置の加熱部の
他の配置の仕方を示している。

【図５】 図５(ａ),(ｂ)は本発明の第２実施形態の超
高真空装置の脱ガス方法を適用したＭＢＥ装置の概略断
面図である。

【図６】 図６(ａ),(ｂ)は本発明の第３実施形態の超
高真空装置の脱ガス方法を適用したＭＢＥ装置の概略断
面図である。

【図７】 図７(ａ),(ｂ)は本発明の第４実施形態の超
高真空装置の脱ガス方法を適用したＭＢＥ装置の概略断
面図である。

【図８】 従来のＭＢＥ装置の概略断面図である。

【符号の説明】

１…成長室、２,３…分子線セル、４…基板マニピュレ
ータ、５…基板ホルダ、６,７,５６,６６…加熱部、６
８…ロードロック室、８７,８８…ヒータ。

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 密閉容器内を真空状態にするステップ
   と、 上記密閉容器内を真空状態にした後、上記密閉容器内の
   真空状態を保つように排気しながら、上記密閉容器内に
   設けられた内部加熱手段によって上記密閉容器内の収容
   物を加熱するステップとを備えたことを特徴とする超高
   真空装置の脱ガス方法。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の超高真空装置の脱ガス
   方法において、 上記内部加熱手段によって上記密閉容器内の収容物を加
   熱する前または加熱中に、上記密閉容器外に設けられた
   外部加熱手段によって上記密閉容器を加熱することを特
   徴とする超高真空装置の脱ガス方法。
3. 【請求項３】 内部が真空状態になるように排気が行わ
   れる密閉容器と、 上記密閉容器内に設けられ、上記密閉容器内の収容物を
   加熱する内部加熱手段とを備えたことを特徴とする超高
   真空装置。
4. 【請求項４】 請求項３に記載の超高真空装置におい
   て、 上記内部加熱手段は、上記密閉容器内に固定され、輻射
   によって上記密閉容器内の収容物を加熱する加熱体であ
   ることを特徴とする超高真空装置。
5. 【請求項５】 請求項３に記載の超高真空装置におい
   て、 上記内部加熱手段が上記密閉容器内の収容物に接近し、
   また、離間するように、上記内部加熱手段を移動可能に
   したことを特徴とする超高真空装置。
6. 【請求項６】 請求項４または５に記載の超高真空装置
   において、 上記内部加熱手段は、電球式の加熱体であることを特徴
   とする超高真空装置。
7. 【請求項７】 請求項５に記載の超高真空装置におい
   て、 上記密閉容器内から上記内部加熱手段を隔離するための
   格納室を備えたことを特徴とする超高真空装置。
8. 【請求項８】 請求項３に記載の超高真空装置におい
   て、 上記内部加熱手段は、結晶材料が充填されていない分子
   線セルの加熱部であることを特徴とする超高真空装置。
9. 【請求項９】 請求項３乃至８のいずれか１つに記載の
   超高真空装置において、 上記密閉容器を外部から加熱する外部加熱手段を備えた
   ことを特徴とする超高真空装置。