JP2526036B2 - Shutter structure of molecular beam epitaxy equipment - Google Patents
Shutter structure of molecular beam epitaxy equipmentInfo
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Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、半導体デバイス、特に、オプトエレクトロ
ニクスデバイスや高周波デバイスの製造に使用される分
子線エピタキシャル装置において、結晶成長室内のセル
の開口部に配置されるシャッタ構造に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Field of Industrial Application) The present invention relates to a semiconductor device, in particular, a molecular beam epitaxial apparatus used for manufacturing an optoelectronic device or a high frequency device, in which an opening of a cell in a crystal growth chamber is provided. The present invention relates to a shutter structure arranged.
（従来の技術） 分子線エピタキシャル装置は、超高真空中において、
アルミニウム（Al）やガリウム（Ga）などの蒸発物質を
セル内に入れて高温に熱し、このセルの開口部から出る
分子線を基板に当てることにより、この基板上に薄膜を
形成する真空蒸着装置の一種である。このような分子線
エピタキシャル装置のセル部分の構成を第５図に示す。(Prior Art) A molecular beam epitaxial device is
A vacuum deposition device that forms a thin film on a substrate by placing evaporated substances such as aluminum (Al) and gallium (Ga) in a cell, heating them to high temperature, and applying the molecular beam emitted from the opening of the cell to the substrate. Is a kind of. The structure of the cell portion of such a molecular beam epitaxial device is shown in FIG.
第５図において、るつぼ状のセル20は、内部に蒸発物
質21を収納し、かつ、この蒸発物質21を加熱するための
ヒータ22を備えている。セル20の開口部20aには、蒸発
物質21の分子線をコントロールするためのシャッタ23が
配置されている。シャッタ23の開口部20aに対する開閉
は、通常、シャッタ23の一端を支持したシャッタ24の回
転にて行なわれる。In FIG. 5, a crucible-shaped cell 20 contains an evaporative substance 21 therein and a heater 22 for heating the evaporative substance 21. At the opening 20a of the cell 20, a shutter 23 for controlling the molecular beam of the evaporated substance 21 is arranged. The opening and closing of the opening 20a of the shutter 23 is usually performed by rotating the shutter 24 that supports one end of the shutter 23.
また、第５図に示したシャッタ23は単なる平板状であ
るが、そのようなシャッタ23には、第６図のように、補
強リブ23aを成型加工する場合がある。Further, the shutter 23 shown in FIG. 5 has a simple flat plate shape, but such a shutter 23 may be formed with a reinforcing rib 23a as shown in FIG.
（発明が解決しようとする問題点） 第５図および第６図に示したシャッタ23の内面には、
蒸発材料21が蒸発して付着成長することにより、堆積物
21aができる。これに対し、従来のシャッタ23は平板状
であり、しかもセル20の開口部20aの開口面20bと平行状
に回動して開閉するため、その開閉時に、前記堆積物21
aがセル20の開口縁部に引っ掛かり、シャッタ23の開閉
に支障をきたすことがあった。(Problems to be Solved by the Invention) The inner surface of the shutter 23 shown in FIG. 5 and FIG.
The evaporation material 21 evaporates and adheres and grows to form a deposit.
21a can be done. On the other hand, the conventional shutter 23 has a flat plate shape, and moreover, since it is rotated in parallel with the opening surface 20b of the opening 20a of the cell 20 to open and close, the deposit 21
The a may get caught in the opening edge of the cell 20 and hinder the opening and closing of the shutter 23.
また、エピタキシャル装置では、セル20の内部が1000
〜1300℃の高温に達するにもかかわらず、セル外部の雰
囲気が液体窒素で冷却されるため、その境界となるシャ
ッタ23の表面と裏面とでは大きな温度差が生じる。この
ため、従来の平板状のシャッタ23では、第６図のように
補強リブ23aを設けても、シャッタ23の温度差による直
接の歪みや、シャッタ23とその裏面の堆積物21aとによ
るバイメタル効果により、シャッタ23が第７図のように
シャフト24側から先端側に外向きに湾曲した。In the epitaxial device, the inside of the cell 20 is 1000
Despite reaching a high temperature of ˜1300 ° C., the atmosphere outside the cell is cooled by liquid nitrogen, so that a large temperature difference occurs between the front surface and the back surface of the shutter 23, which is the boundary of the atmosphere. Therefore, in the conventional plate-shaped shutter 23, even if the reinforcing rib 23a is provided as shown in FIG. 6, direct distortion due to the temperature difference of the shutter 23 and the bimetal effect due to the shutter 23 and the deposit 21a on the back surface thereof are provided. As a result, the shutter 23 is curved outward from the shaft 24 side to the tip side as shown in FIG.
その結果、シャッタ23の開口部20aに対する遮蔽効果
が失われて、分子線が正確にコントロールされなくな
り、精密なエピタキシャル成長を損なうという問題もあ
った。As a result, the shielding effect for the opening 20a of the shutter 23 is lost, the molecular beam is no longer accurately controlled, and there is a problem that precise epitaxial growth is impaired.
以上のような事情から、従来の分子線エピタキシャル
装置では、早期に稼動に支障が生じ、度々運転を停止し
てシャッタを取り換える等の処置を行う必要があった。Under the circumstances described above, in the conventional molecular beam epitaxial apparatus, the operation was hindered early, and it was necessary to frequently stop the operation and replace the shutter.
本発明はこのような従来の問題点を解決するため、蒸
発材料の蒸発にてできるシャッタ裏面の堆積物が、シャ
ッタの開閉時、セルの開口縁部に引っ掛かることがな
く、しかも、シャッタのバイメタル効果による変形を防
止できる分子線エピタキシャル装置のシャッタ構造を提
供することを目的としている。In order to solve such a conventional problem, the present invention prevents deposits on the back surface of the shutter, which are formed by evaporation of evaporation material, from being caught on the opening edge of the cell when the shutter is opened and closed. It is an object of the present invention to provide a shutter structure for a molecular beam epitaxial device that can prevent deformation due to the effect.
（問題点を解決するための手段） 前記目的を達成するため、本発明は、蒸発物質の分子
線を制御するために、結晶成長室内のセルの開口部に設
けられたシャッタを、その内面が断面山形の凹となるキ
ャップ状として形成されたものとしている。(Means for Solving Problems) In order to achieve the above-mentioned object, the present invention provides a shutter provided at an opening of a cell in a crystal growth chamber for controlling a molecular beam of an evaporated substance. It is assumed that it is formed as a cap having a concave cross section.
（作用） シャッタの内面が断面山形の凹となっているため、セ
ル内の蒸発物質が蒸発してシャッタ内面に多量に堆積し
た場合でも、その堆積物はシャッタ内に収まる状態とな
る。したがって、シャッタの開閉時、蒸発物質の堆積物
がセルの開口縁部に引っ掛かることがない。また、シャ
ッタがキャップ状であるため、前記堆積固定物とシャッ
タとによるバイメタル効果もない。(Operation) Since the inner surface of the shutter has a concave cross section, even if a large amount of the evaporated material in the cell evaporates and accumulates on the inner surface of the shutter, the deposited material will be contained in the shutter. Therefore, when the shutter is opened or closed, the deposit of the evaporated substance is not caught on the opening edge portion of the cell. Further, since the shutter has a cap shape, there is no bimetal effect due to the deposit and the shutter.
（実施例） 第３図は、本発明の一実施例にかかる分子線エピタキ
シャル装置の概略構成図である。(Example) FIG. 3 is a schematic configuration diagram of a molecular beam epitaxial apparatus according to an example of the present invention.
この分子線エピタキシャル装置では、超高真空の結晶
成長室１内に基板２が置かれ、その前方に複数のセル３
が、その開口部（第１図）3aを基板２に向けて配置され
ている。In this molecular beam epitaxial apparatus, a substrate 2 is placed in an ultrahigh vacuum crystal growth chamber 1 and a plurality of cells 3 are placed in front of it.
However, it is arranged with its opening (FIG. 1) 3a facing the substrate 2.
そして、セル３は、第１図のように、内部に蒸発物質
４を収納し、かつ、蒸発物質４を加熱するためのヒータ
５を備えたるつぼ状の容器である。セル３の開口部3aに
は、基板（第３図）２に当てる蒸発物質４の分子線をコ
ントロールするため、モリブデン（Mo）またはタンタル
（Ta）等からなるシャッタ６が配置されている。シャッ
タ６の一端はシャフト７に支持され、このシャフト７が
結晶室１外部の摘み８により回されることにより、シャ
ッタ６がセル３の開口面3bと平行状に回動するようにな
っている。As shown in FIG. 1, the cell 3 is a crucible-shaped container in which the evaporation substance 4 is housed and a heater 5 for heating the evaporation substance 4 is provided. A shutter 6 made of molybdenum (Mo), tantalum (Ta) or the like is arranged in the opening 3a of the cell 3 to control the molecular beam of the vaporized substance 4 applied to the substrate (FIG. 3) 2. One end of the shutter 6 is supported by a shaft 7, and when the shaft 7 is rotated by a knob 8 outside the crystal chamber 1, the shutter 6 is rotated in parallel with the opening surface 3b of the cell 3. .
また、第１図のように、シャッタ６は、その内面6aが
断面山形の凹となるキャップ状として形成されたものと
なっている。そして、上記構成において、シャッタ６の
内面6aは凹となっているので、セル３内の蒸発物質４が
蒸発してシャッタ６の内面に多量に堆積した場合でも、
その堆積4aはシャッタ６内に収まる。したがってシャッ
タ６の開閉時、前記堆積物4aがセル３の開口縁部（第２
図）3cに引っ掛かって、シャッタ６の開閉動作に支障を
きたすことがない。Further, as shown in FIG. 1, the shutter 6 is formed in a cap shape in which an inner surface 6a thereof has a concave cross section. Further, in the above configuration, since the inner surface 6a of the shutter 6 is concave, even when the evaporated substance 4 in the cell 3 is evaporated and a large amount is deposited on the inner surface of the shutter 6,
The deposit 4a is contained in the shutter 6. Therefore, when the shutter 6 is opened / closed, the deposit 4a is not covered by the opening edge portion (second
(Fig.) 3c does not interfere with the opening / closing operation of the shutter 6.
また、セル３の内部は、前記蒸発物質４の蒸発のた
め、1000〜1300℃の高温に加熱されるので、結晶成長室
１内は液体窒素で冷却される。すなわち、シャッタ６の
裏面側はセル３内の高温にさらされ、また、表面側は液
体窒素により冷却されるが、シャッタ６はその内面が断
面山形の凹となるキャップ状として形成されたものであ
るため前記堆積物4aとシャッタ６とによるバイメタル効
果がなく、したがって反りかえってセル３の開口部3aと
の間に隙間を形成するようなことがなく、精密なエピタ
キシャル成長が行なわれる。Since the inside of the cell 3 is heated to a high temperature of 1000 to 1300 ° C. due to the evaporation of the evaporation material 4, the inside of the crystal growth chamber 1 is cooled by liquid nitrogen. That is, the back surface side of the shutter 6 is exposed to the high temperature in the cell 3, and the front surface side is cooled by liquid nitrogen, but the shutter 6 is formed as a cap shape whose inner surface is concave with a chevron cross section. Therefore, there is no bimetal effect due to the deposit 4a and the shutter 6, and therefore, there is no occurrence of a warp and a gap between the opening 3a of the cell 3 and precise epitaxial growth.
なお、第４図のように、シャッタ６の開口部3aに対す
る開閉は、レバー９の押し引きにて行う場合もある。As shown in FIG. 4, the opening and closing of the opening 3a of the shutter 6 may be performed by pushing and pulling the lever 9.
（効果） 本発明の分子線エピタキシャル装置のシャッタ構造に
よれば、セルの開口部を開閉するシャッタの内面が断面
山形の凹となっており、このシャッタがキャップ状とし
て形成されているため、蒸発材料の蒸発にてできるシャ
ッタ内面の堆積物が多くても、この堆積物はシャッタの
凹部内に収まり、該堆積物がシャッタの開閉時、セルの
開口縁部に引っ掛かってシャッタの開閉動作に支障をき
たすことがなく、しかも、シャッタのバイメタル効果に
よる変形を防止して精密なエピタキシャル成長を行わせ
ることができる。したがって、分子線エピタキシャル装
置を長期にわたって支障なく連続運転できる。(Effect) According to the shutter structure of the molecular beam epitaxial device of the present invention, since the inner surface of the shutter that opens and closes the opening of the cell is a concave portion having a mountain-shaped cross section, and this shutter is formed as a cap, evaporation Even if there is a lot of deposits on the inner surface of the shutter due to evaporation of the material, this deposit will be settled in the recess of the shutter, and when the shutter is opened and closed, it will be caught on the opening edge of the cell and interfere with the opening and closing operation of the shutter. It is possible to carry out precise epitaxial growth while preventing the deformation of the shutter due to the bimetal effect. Therefore, the molecular beam epitaxial device can be continuously operated for a long time without any trouble.
第１図は本発明の一実施例にかかるシャッタ構造を備え
たセル部の断面図、第２図は第１図のＡ−Ａ線矢視図、
第３図は分子線エピタキシャル装置の概略構成図、第４
図はシャッタの他の開閉手段を示す正面図であり、第５
図は従来のシャッタの使用状態を示す断面図、第６図は
従来のシャッタの変形例を示す側面図、第７図は第５図
のシャッタの説明図である。 １…結晶成長室、３…セル、3a…開口部、3b…開口面、
４…蒸発物質、６…シャッタ。1 is a cross-sectional view of a cell portion having a shutter structure according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a view taken along the line AA of FIG. 1,
FIG. 3 is a schematic configuration diagram of a molecular beam epitaxial device, and FIG.
The drawing is a front view showing another opening / closing means of the shutter.
FIG. 6 is a cross-sectional view showing a state of use of the conventional shutter, FIG. 6 is a side view showing a modification of the conventional shutter, and FIG. 7 is an explanatory diagram of the shutter of FIG. 1 ... Crystal growth chamber, 3 ... Cell, 3a ... Opening part, 3b ... Opening surface,
4 ... Evaporated substance, 6 ... Shutter.
Claims (1)
晶成長室内のセルの開口部に設けられてなる分子線エピ
タキシャル装置のシャッタ構造において、 前記シャッタは、その内面が断面山形の凹となるキャッ
プ状として形成されたものであることを特徴とする分子
線エピタキシャル装置のシャッタ構造。1. A shutter structure of a molecular beam epitaxial device, wherein a shutter for controlling a molecular beam of an evaporated substance is provided at an opening of a cell in a crystal growth chamber, wherein the shutter has a concave inner surface with a chevron cross section. A shutter structure for a molecular beam epitaxial device, wherein the shutter structure is formed as a cap.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP61132222A JP2526036B2 (en) | 1986-06-06 | 1986-06-06 | Shutter structure of molecular beam epitaxy equipment |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| JP61132222A JP2526036B2 (en) | 1986-06-06 | 1986-06-06 | Shutter structure of molecular beam epitaxy equipment |
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| JPS62287616A JPS62287616A (en) | 1987-12-14 |
| JP2526036B2 true JP2526036B2 (en) | 1996-08-21 |
Family
ID=15076239
Family Applications (1)
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Families Citing this family (3)
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1986
- 1986-06-06 JP JP61132222A patent/JP2526036B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
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| JPS62287616A (en) | 1987-12-14 |
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