JP2657961B2 - 分子線源セル用電源装置 - Google Patents

分子線源セル用電源装置

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JP2657961B2
JP2657961B2 JP3307631A JP30763191A JP2657961B2 JP 2657961 B2 JP2657961 B2 JP 2657961B2 JP 3307631 A JP3307631 A JP 3307631A JP 30763191 A JP30763191 A JP 30763191A JP 2657961 B2 JP2657961 B2 JP 2657961B2
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    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
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  • Control Of Resistance Heating (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、分子線結晶成長装置に
用いられ、分子線源セルの加熱装置に電力を供給する電
源装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】図１３は、分子線結晶成長装置を示す。
【０００３】この装置は、チャンバ１にバルブ２を介し
て真空ポンプ３が接続され、チャンバ１内のガスが真空
ポンプ３で排出される。チャンバ１内には、分子線源セ
ルＣＡ、ＣＢ及びＣＣが配置されている。分子線源セル
ＣＡは、坩堝４Ａがヒータ５Ａで囲繞され、ヒータ５Ａ
に電力を供給すると、坩堝４Ａ内の原料６Ａが融液とな
る。原料６Ａの温度は熱電対７Ａで検出される。分子線
源セルＣＢ及びＣＣも分子線源セルＣＡと同一構成であ
り、図１３では、対応する構成要素に同一番号を付し、
かつ、分子線源セルＣＢの構成要素にはＢを付加し、分
子線源セルＣＣの構成要素にはＣを付加している。
【０００４】原料６Ａ、６Ｂ及び６Ｃは互いに異なる元
素の物質、例えばＧａ、Ｉｎ、Ａｓであり、これらから
蒸発した分子は、チャンバ１内に配置された基板８上で
結晶となり成長する。基板８の背面は、ヒータ９で加熱
されている。チャンバ１内を超高真空（ＵＨＶ）にする
ために、チャンバ１の内壁に沿って、液体窒素が通され
る冷却シュラウド１０が配設されている。冷却シュラウ
ド１０上に衝突した分子は、その運動エネルギーが冷却
シュラウド１０で吸収されて、冷却シュラウド１０上に
付着し、チャンバ１内が超高真空に保たれる。
【０００５】原料６Ａ、６Ｂ及び６Ｃの設定温度を変え
ることにより、基板８上に成長する結晶の組成比を変え
ることができる。
【０００６】以下、分子線源セルＣＡ、ＣＢ及びＣＣを
一括して分子線源セルＣと称し、同様に、坩堝４Ａ、４
Ｂ及び４Ｃを一括して坩堝４、ヒータ５Ａ、５Ｂ及び５
Ｃを一括してヒータ５、原料６Ａ、原料６及び６Ｃを一
括して原料６と称す。
【０００７】ヒータ５は、図１４に示す主電源装置１１
に接続され、主電源装置１１は制御電源装置１１ａと温
度調節器１１ｂを備えている。熱電対７の検出信号は温
度調節器１１ｂに供給され、温度調節器１１ｂは、この
検出温度が設定温度になるように、制御電源装置１１ａ
からヒータ５へ供給される電力を制御する。
【０００８】入力電源が停電すると、原料６が融点以
下、例えば６６０°Ｃ以下となって固化し、坩堝４の内
壁に固着する。原料６は冷却シュラウド１０で更に例え
ば−１００°Ｃまで冷却されて収縮し、坩堝４が破損す
る。
【０００９】そこで、従来では図１４に示す如く、主電
源装置１１と入力電源１２との間に無停電電源装置１３
を接続していた。この無停電電源装置１３は、主電源装
置１１が通電時には、入力電源１２の交流を整流平滑化
回路で直流に変換し、同時に、充電器で蓄電池に蓄電
し、変換した直流をインバータで交流に変換して出力
し、主電源装置１１が停電時には、蓄電池の出力をこの
インバータに供給する構成となっている。
【００１０】分子線の安定性を向上させる為や反射高速
電子回折（ＲＨＥＥＤ）測定の為に、電力使用効率の低
い直流安定化電源が制御電源装置１１ａに用いられ、制
御電源装置１１ａの消費電力は、その出力にあまり依存
せず、比較的大きい。また、分子線結晶成長装置の大型
化に伴い、定格電力の大きいヒータ５が用いられるよう
になり、例えば、チャンバ１つの分子線源セルＣのヒー
タ５は定格１０ｋＷである。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】このため、蓄電容量が
比較的大きな無停電電源装置１３を用いる必要があり、
また、無停電電源装置１３のバックアップ時間は１０〜
２０分程度と短い。
【００１２】入力電源１２の停電がこのバックアップ時
間以上継続すると、坩堝４が破損するという上記問題が
生ずる。また、坩堝４が破損した状態で入力電源１２が
図１５に示す如く復電すると、原料６が溶融して破損し
た坩堝４から漏れ、周囲を腐食させたり、ヒータ５をシ
ョートさせたりして、損害が分子線源セルＣ全体に及
ぶ。さらに、復電後に冷却シュラウド１０の冷却能力が
低下し又は停止していると、ヒータ５により冷却シュラ
ウド１０が加熱され、冷却シュラウド１０が耐熱限界を
越え損傷する。ヒータ５の消費電力増加に伴い、冷却シ
ュラウド１０がこのようにして損傷する危険性が高くな
ってきている。
【００１３】本発明の目的は、このような問題点に鑑
み、停電及び復電により分子線源セル及びその周囲が損
傷するのを防止することができ、また、停電時の分子線
源セルの消費電力を低減して無停電電源装置でバックア
ップできる時間を増加させ又は蓄電容量が比較的小さい
無停電電源装置を用いることができる分子線源セル用電
源装置を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段及びその作用】図１は、第
１発明に係る分子線源セル用電源装置の原理構成を示
す。また、図２は図１の構成の動作を示す。
【００１５】第１発明では、坩堝４と、坩堝内原料６を
加熱する加熱装置５とを備えた分子線源セルＣの加熱装
置５へ電力を供給する分子線源セル用電源装置におい
て、入力電源１２の電圧が供給され加熱装置５用の電圧
を出力する主電源装置１１と、入力電源１２の電圧が供
給され、入力電源１２が通電時には蓄電し、入力電源１
２が停電時には放電する無停電電源装置１３と、無停電
電源装置１３の出力が供給され加熱装置５用の電圧を出
力する補助電源装置１４と、主電源装置１１の出力端子
と加熱装置５の入力端子とを導通／遮断し、補助電源装
置１４の出力端子と加熱装置５の入力端子とを導通／遮
断する第１スイッチ手段ＳＷ１と、入力電源１２の停電
時間が設定時間Ｔ1 を経過したかどうかを検出する第１
停電時間検出手段ＤＴ１と、第１スイッチ手段ＳＷ１の
導通／遮断を制御する第１スイッチ制御手段ＳＣ１とを
備えている。
【００１６】この第１スイッチ制御手段ＳＣ１は、入力
電源１２が通電状態のときに（図２（Ａ）のａ）、初期
化入力信号に応答して（図２（Ｂ）のｄ）、主電源装置
１１の出力端子と加熱装置５の入力端子とを導通させ、
かつ、補助電源装置１４の出力端子と加熱装置５の入力
端子とを遮断させ（図２（Ｄ）のｅ、（Ｆ）のｆ）、主
電源装置１１の出力端子と加熱装置５の入力端子とが導
通状態のときに入力電源１２の停電時間が設定時間Ｔ1
を経過したことを検出すると、主電源装置１１の出力端
子と加熱装置５の入力端子とを遮断させ、かつ、補助電
源装置１４の出力端子と加熱装置５の入力端子とを導通
させ（図２（Ｄ）のｇ、（Ｆ）のｈ）、無停電電源装置
１３が停電したことを検出すると（図２（Ｅ）のｉ）、
補助電源装置１４の出力端子と加熱装置５の入力端子と
を遮断させる（図２（Ｆ）のｊ）。
【００１７】本第１発明では、入力電源１２が通電して
いるときに主電源装置１１を使用して結晶を成長させ、
入力電源１２が停電したときに無停電電源装置１３のバ
ックアップで補助電源装置１４を使用するので、原料６
が固化して坩堝４に固着し冷却装置で冷却されて原料６
が収縮し坩堝４が破損するのを防止することができ、し
たがって、その後復電により原料６が溶融して破損した
坩堝４から漏出し分子線源セルＣ及びその周囲が損傷す
るのを防止することができる。
【００１８】また、補助電源装置１４を、原料６が固化
し縮小して坩堝４が破損するのを防止するのに必要な電
力を加熱装置５に供給する簡単な構成、例えば、サイリ
スタで点弧角を制御することにより平均出力電圧を制御
する簡単な構成とすることができる。したがって、停電
時の分子線源セルの消費電力を低減して無停電電源装置
でバックアップできる時間を増加させ又は蓄電容量が比
較的小さい無停電電源装置を用いることができる。
【００１９】作業者は、入力電源１２の停電により補助
電源装置１４が使用された後は、図１１の基板８を取換
えて初期状態にし、初期化入力信号を発生させて、結晶
成長処理を最初からやり直す。
【００２０】また、入力電源１２が停電しても、停電時
間が設定時間Ｔ1 以下、例えば１〜２秒以下である場
合、すなわち、入力電源１２が瞬停した場合には、補助
電源装置１４に切り換えられないので、結晶成長処理が
継続して行われる。瞬停の場合は、結晶成長上問題な
い。
【００２１】さらに、無停電電源装置１３が停電する
と、主電源装置１１のみならず補助電源装置１４の出力
端子も分子線源セルＣの加熱装置５と遮断状態となり、
この状態が、その後入力電源１２が復電しても保たれる
ので、無停電電源装置１３の停電により坩堝４が上述の
如くして破損したとしても、原料融液が坩堝４から漏出
して分子線源セルＣ及びその周囲が損傷するのを防止す
ることができる。また、チャンバ内を高超真空に保つた
めに分子線源セルＣに近設された冷却装置の冷却能力が
低下し又は停止して、復電後に加熱装置５の発熱で冷却
装置が損傷を受けるのを防止することができる。
【００２２】図３は、第２発明に係る分子線源セル用電
源装置の原理構成を示す。また、図４は図３の構成の動
作を示す。
【００２３】第２発明では、上記第１発明に、無停電電
源装置１３の停電時間が設定時間Ｔ 2 を経過したかどう
かを検出する第２停電時間検出手段ＤＴ２を付加し、上
記第１スイッチ制御手段ＳＣ１の代わりに、次のような
第１スイッチ制御手段ＳＣ１’を備えている。
【００２４】第１スイッチ制御手段ＳＣ１’は、入力電
源１２が通電状態のときに、初期化入力信号に応答し
て、主電源装置１１の出力端子と加熱装置５の入力端子
とを導通させ、かつ、補助電源装置１４の出力端子と加
熱装置５の入力端子とを遮断させ、主電源装置１１の出
力端子と加熱装置５の入力端子とが導通状態のときに入
力電源１２の停電時間が設定時間Ｔ1 を経過したことを
検出すると、主電源装置１１の出力端子と加熱装置５の
入力端子とを遮断させ、かつ、補助電源装置１４の出力
端子と加熱装置５の入力端子とを導通させ、補助電源装
置１４の出力端子と加熱装置５の入力端子とが導通状態
のときに無停電電源装置１３の停電時間が設定時間Ｔ2
を経過したことを検出すると、補助電源装置１４の出力
端子と加熱装置５の入力端子とを遮断させる（図４
（Ｆ）のｋ）。
【００２５】無停電電源装置１３の瞬停はあまりない
が、この第２発明によれば、例え無停電電源装置１３が
瞬停しても（図４（Ｃ）のｍ）、無停電電源装置１３の
バックアップ時間内であれば原料６の保温が継続して行
われるので、この瞬停後に原料６が固化して坩堝４に固
着し冷却装置で冷却されて原料６が収縮し坩堝４が破損
するのを防止することができる。
【００２６】図５は、本第１又は第２の発明の第１態様
の構成を示す。また、図６は図５の構成の特有の動作を
示す。
【００２７】この第１態様では、上記構成にさらに、発
電機２０と、無停電電源装置１３の入力端子を発電機２
０の出力端子又は入力電源１２の出力配線に選択的に導
通させる第２スイッチ手段ＳＷ２と、入力電源１２の停
電時間が設定時間Ｔ3 を経過したかどうかを検出する第
３停電時間検出手段ＤＴ３と、第２スイッチ手段ＳＷ２
を切換制御する第２スイッチ制御手段ＳＣ２とを備えて
いる。設定時間Ｔ3 は、例えば１〜２秒である。
【００２８】この第２スイッチ制御手段ＳＣ２は、入力
電源１２が通電状態又は停電時間が設定時間Ｔ3 を経過
していなければ、無停電電源装置１３の入力端子と入力
電源１２の該出力配線とを導通させ（図６（Ｂ）の
ａ）、入力電源１２の停電時間が設定時間Ｔ3 を経過し
たことを検出すると、無停電電源装置１３の入力端子と
発電機２０の出力端子とを導通させる（図６（Ｂ）の
ｂ）。
【００２９】この構成の場合、入力電源１２が長時間停
電しても、無停電電源装置１３が発電機２０でバックア
ップされるので、原料６が固化して坩堝４に固着し冷却
装置で冷却されて原料６が収縮し坩堝４が破損するのを
防止することができる。
【００３０】図７は、本第１又は第２の発明の第２態様
の構成を示す。
【００３１】この第２態様では、上記第１態様の構成に
さらに、入力電源１２の停電時間が設定時間Ｔ4 を経過
したかどうかを検出する第４停電時間検出手段ＤＴ４
と、入力電源１２の停電時間が設定時間Ｔ4 を経過した
ことを検出すると発電機２０を起動させる発電機起動手
段ＧＣとを備え、設定時間Ｔ4 を設定時間Ｔ3 より短い
時間とし、設定時間Ｔ3 を無停電電源装置１３のバック
アップ時間より少し短い時間としている。
【００３２】この構成の場合、無停電電源装置１３が停
電する前に発電機２０を起動するので、無停電電源装置
１３に比し大型の発電機２０の起動回数及び通電時間を
できるだけ低減することが可能となる。
【００３３】
【実施例】以下、図面に基づいて本発明の実施例を説明
する。
【００３４】［第１実施例］図８及び図９は、第１実施
例の分子線源セル用電源装置を示す。図１４と同一構成
要素には、同一符号を付してその説明を省略する。
【００３５】この装置は、入力電源１２が通電時に使用
される主電源装置１１と、入力電源１２が停電時に使用
される無停電電源装置１３及び補助電源装置１４を備え
ている。補助電源装置１４は、主電源装置１１と同様
に、制御電源装置１４ａ及び温度調節器１４ｂを備えて
おり、温度調節器１１ｂに供給される熱電対７の検出信
号が温度調節器１４ｂにも供給され、温度調節器１４ｂ
は、検出温度が設定温度になるように制御電源装置１４
ａの出力電力を制御する。
【００３６】この制御電源装置１４ａは、消費電力を制
御電源装置１１ａよりも低減するために、例えば、サイ
リスタで点弧角を制御することにより平均出力電圧を制
御する簡単な構成となっている。また、温度調節器１１
ｂの設定温度が、原料６がＡｌの場合例えば１２００°
Ｃであるのに対し、温度調節器１４ｂの設定温度は、原
料６の融点よりも少し高い温度、例えば７００°Ｃとな
っている。これは、復電後には結晶成長処理を最初から
やり直すので、停電時には、原料６が固化し縮小して坩
堝４が破損するのを防止するのに必要な電力をヒータ５
に供給すればよいからである。
【００３７】補助電源装置１４の電圧入力端子には、無
停電電源装置１３の電圧出力端子が接続され、無停電電
源装置１３の電圧入力端子には、商用交流電源である入
力電源１２の配線が接続されている。主電源装置１１の
電圧入力端子間には、オフディレイタイマ１５の駆動部
１５ｃ及びａ接点１５ａ１が直列接続され、このａ接点
１５ａ１に初期化入力スイッチ１７のａ接点１７ａ１が
並列接続されている。また、無停電電源装置１３の電圧
出力端子間には、オフディレイタイマ１６の駆動部１６
ｃ及びａ接点１６ａ１が直列接続され、このａ接点１６
ａ１に、初期化入力スイッチ１７のａ接点１７ａ２が並
列接続されている。
【００３８】主電源装置１１の電圧入力端子は、無停電
電源装置１３の電圧入力端子に共通に接続され、主電源
装置１１の直流電圧出力端子は、オフディレイタイマ１
５のａ接点１５ａ２及び１５ａ３を介して分子線源セル
Ｃのヒータ５に接続されている。また、補助電源装置１
４の電圧出力端子は、オフディレイタイマ１６のａ接点
１６ａ２、１６ａ３及びオフディレイタイマ１５のｂ接
点１５ｂ１、１５ｂ２を介して分子線源セルＣのヒータ
５に接続されている。
【００３９】次に、上記の如く構成された本実施例の動
作を、図４を参照して説明する。
【００４０】入力電源電圧投入後、初期化入力スイッチ
１７を押してそのａ接点１７ａ１及び１７ａ２を瞬間オ
ンにすると、オフディレイタイマ１５及び１６の駆動部
１５ｃ及び１６ｃが付勢して、ａ接点１５ａ１、１５ａ
２、１５ａ３及び１６ａ１、１６ａ２及び１６ａ３がオ
ンになり、ｂ接点１５ｂ１及び１５ｂ２がオフになる。
【００４１】これにより、オフディレイタイマ１５及び
１６の駆動部１５ｃ及び１６ｃの付勢状態が保持され
る。また、主電源装置１１からの電力が分子線源セルＣ
のヒータ５に供給され、一方、補助電源装置１４の電圧
出力端子とヒータ５とは遮断状態となる。
【００４２】入力電源１２が停電しても、停電時間がオ
フディレイタイマ１５の設定時間Ｔ 1 以下、例えば１〜
２秒以下であれば、オフディレイタイマ１５は付勢され
たままであり、そのｂ接点１５ｂ１及び１５ｂ２はオフ
状態を保持し、ａ接点１５ａ２及び１５ａ３はオン状態
を保持する。したがって、入力電源１２が瞬停した場合
には、結晶成長処理が継続して行われる。瞬停の場合、
原料６の温度はほぼ設定温度に保たれるので、結晶成長
上問題はない。
【００４３】入力電源１２が停電し、停電時間がＴ1 を
経過すると、オフディレイタイマ１５が消勢してａ接点
１５ａ１、１５ａ２及び１５ａ３がオフになり、ｂ接点
１５ｂ１及び１５ｂ２がオンになる。これにより、主電
源装置１１の電圧出力端子が分子線源セルＣのヒータ５
と遮断状態となり、一方、補助電源装置１４からの電力
が分子線源セルＣのヒータ５に供給される（図４
（Ａ）、（Ｄ）、（Ｅ）及び（Ｆ））。無停電電源装置
１３のバックアップ時間は例えば３０分であり、この時
間経過前に入力電源１２が復電すると、無停電電源装置
１３の出力は継続する。
【００４４】このような動作により、原料６の温度は融
点よりも少し高い温度、例えば７００°Ｃに保持される
ので、図１３において、原料６が固化して坩堝４に固着
し冷却シュラウド１０で冷却されて原料６が収縮し坩堝
４が破損するのを、防止することができる。
【００４５】無停電電源装置１３が停電しても、停電時
間がオフディレイタイマ１６の設定時間Ｔ2 以下、例え
ば１〜２秒以下であれば、オフディレイタイマ１６は付
勢されたままであり、そのａ接点１６ａ１、１６ａ２及
び１６ａ３はオン状態を保持する（図４（Ｃ）、
（Ｄ））。したがって、無停電電源装置１３が瞬停した
場合には、原料６の保温が継続して行われる。瞬停の場
合、原料６の温度はほぼ設定温度に保たれるので、原料
６は固化しない。
【００４６】作業者は、入力電源１２の停電により補助
電源装置１４が使用された後は、図１３の基板８を取換
えて初期状態にし、初期化入力スイッチ１７を押してそ
のａ接点１７ａ１及び１７ａ２を瞬間オンにし（図４
（Ｂ））、結晶成長処理を最初からやり直す。
【００４７】無停電電源装置１３が停電し、停電時間が
Ｔ2 を経過すると、オフディレイタイマ１６が消勢して
そのａ接点１６ａ１、１６ａ２及び１６ａ３がオフ状態
となり、主電源装置１１のみならず補助電源装置１４の
電圧出力端子も分子線源セルＣのヒータ５と遮断状態と
なる（図４（Ｅ）、（Ｆ））。この状態は、その後入力
電源１２が復電しても保たれる（図４（Ａ）、（Ｅ）、
（Ｆ））。
【００４８】したがって、無停電電源装置１３の停電に
より坩堝４が上述の如くして破損したとしても、融液と
なった原料６が坩堝４から漏出して分子線源セルＣ及び
その周囲が損傷するのを防止することができる。また、
図１３の冷却シュラウド１０の冷却能力が低下し又は停
止して、復電後にヒータ５の発熱で冷却シュラウド１０
が損傷を受けるのを防止することができる。
【００４９】［第２実施例］図１０は、第２実施例の分
子線源セル用電源装置を示す。図８と同一構成要素に
は、同一符号を付してその説明を省略する。
【００５０】この装置では、無停電電源装置１３の電圧
出力端子間に、補助リレー１８の電磁コイル１８ｃ、補
助リレー１８のａ接点１８ａ１及び初期化入力スイッチ
１７のｂ接点１７ｂ１が直列接続され、このａ接点１８
ａ１に並列に、オフディレイタイマ１５のｂ接点１５ｂ
３が接続されている。また、ａ接点１７ａ１に対し、ａ
接点１５ａ１のみならずオフディレイタイマ１６のａ接
点１６ａ４も並列接続され、他方、ａ接点１７ａ２に対
し、ａ接点１６ａ１のみならずオフディレイタイマ１５
のａ接点１５ａ４も並列接続されている。さらに、図８
のｂ接点１５ｂ１及び１５ｂ２の代わりに、補助リレー
１８のａ接点１８ａ２及び１８ａ３が用いられ、ａ接点
１５ａ２及び１５ａ３にそれぞれ直列に、補助リレー１
８のｂ接点１８ｂ１及び１８ｂ２が用いられている。他
の構成は、図８と同一である。
【００５１】次に、上記の如く構成された本第２実施例
の動作を説明する。
【００５２】入力電源電圧を投入すると、無停電電源装
置１３の出力電圧により電磁コイル１８ｃが励磁し、ｂ
接点１８ｂ１及び１８ｂ２がオフ状態、ａ接点１８ａ２
及び１３Ａ３がオン状態となる。一方、オフディレイタ
イマ１６の駆動部１６ｃが消勢しているので、ａ接点１
６ａ２及び１６ａ３はオフになっている。したがって、
主電源装置１１及び補助電源装置１４の電圧出力端子
は、分子線源セルＣのヒータ５と遮断状態になってい
る。
【００５３】作業者が初期化入力スイッチ１７を押し
て、そのａ接点１７ａ１及び１７ａ２をオンにし、ｂ接
点１７ｂ１をオフにすると、オフディレイタイマ１５及
び１６の駆動部１５ｃ及び１６ｃが付勢してａ接点１５
ａ１、１５ａ２、１５ａ３及び１５ａ４がオンになり、
駆動部１５ｃ及び１６ｃの付勢が保持され、また、ｂ接
点１５ｂ３がオフになり、ｂ接点１７ｂ１が復帰してオ
ンになっても電磁コイル１８ｃは消磁したままとなる。
ａ接点１６ａ２及び１６ａ３はオンになるが、ａ接点１
８ａ２及び１８ａ３がオフになり、補助電源装置１４の
電圧出力端子は分子線源セルＣのヒータ５と遮断状態に
なったままである。一方、ｂ接点１８ｂ１及び１８ｂ２
がオンになり、主電源装置１１からの電力が分子線源セ
ルＣのヒータ５に供給される。
【００５４】入力電源１２がＴ1 以上停電した後復電す
ると、オフディレイタイマ１５の駆動部１５ｃが付勢し
てａ接点１５ａ１、１５ａ２、１５ａ３及び１５ａ４が
オンになり、駆動部１５ｃの付勢が保持される。その
後、無停電電源装置１３が不良となって無停電電源装置
１３が停電すると、電磁コイル１８ｃが消磁され、ａ接
点１８ａ１、１８ａ２及び１８３がオフになり、ｂ接点
１８ｂ１及び１８ｂ２がオンになる。この状態では、主
電源装置１１から分子線源セルＣのヒータ５に電力が供
給される。
【００５５】したがって、場合によっては、上記第１実
施例では原料６が固化収縮して坩堝４が破損するのを、
本第２実施例により防止することが可能となる。
【００５６】他の動作は、上記第１実施例と同一であ
る。
【００５７】［第３実施例］図１１は、第３実施例の分
子線源セル用電源装置の要部構成を示す。
【００５８】この装置では、入力電源１２の配線にオフ
ディレイタイマ１９の駆動部１９ｃが接続され、入力電
源１２の配線に、オフディレイタイマ１９のａ接点１９
ａ１及び１９ａ２を介して無停電電源装置１３の電圧入
力端子が接続されている。また、無停電電源装置１３の
電圧入力端子に、オフディレイタイマ１９のｂ接点１９
ｂ１及び１９ｂ２を介して発電機２０の電圧出力端子が
接続されている。
【００５９】他の構成は上記第１実施例又は第２実施例
と同一である。
【００６０】次に、上記の如く構成された本第３実施例
の動作を、図６を参照して説明する。
【００６１】入力電源１２が通電時にはオフディレイタ
イマ１９の駆動部１９ｃが付勢し、ｂ接点１９ｂ１及び
１９ｂ２がオフになり、ａ接点１９ａ１及び１９ａ２が
オンになって、入力電源１２の電圧が無停電電源装置１
３に供給される。
【００６２】入力電源１２が停電しても、停電時間がオ
フディレイタイマ１９の設定時間Ｔ 3 以下、例えば１〜
２秒以下であれば、オフディレイタイマ１９は付勢され
たままであり、そのａ接点１９ａ１及び１９ａ２はオン
状態を保持し、ｂ接点１９ｂ１及び１９ｂ２はオフ状態
を保持する。したがって、入力電源１２が瞬停した場合
には、結晶成長処理が継続して行われる。
【００６３】入力電源１２の停電時間がＴ3 以上となる
と、オフディレイタイマ１９のａ接点１９ａ１及び１９
ａ２がオフになり、ｂ接点１９ｂ１及び１９ｂ２がオン
になって、発電機２０の出力が入力電源１２の代わりに
無停電電源装置１３に供給される（図６（Ａ）、
（Ｂ））。
【００６４】本第３実施例では、入力電源１２が長時間
停電しても、無停電電源装置１３が発電機２０でバック
アップされるので、原料６が固化して坩堝４に固着し冷
却装置で冷却されて原料６が収縮し坩堝４が破損するの
を防止することができる。
【００６５】［第４実施例］図１２は、第４実施例の分
子線源セル用電源装置の要部構成を示す。
【００６６】この装置では、図１１と同様に、入力電源
１２の配線にオフディレイタイマ２１の駆動部２１ｃが
接続され、入力電源１２の配線に、オフディレイタイマ
１９のａ接点１９ａ１及び１９ａ２を介して無停電電源
装置１３の電圧入力端子が接続されている。また、無停
電電源装置１３の電圧入力端子に、オフディレイタイマ
１９のｂ接点１９ｂ１及び１９ｂ２を介して発電機２０
の電圧出力端子が接続されている。
【００６７】オフディレイタイマ１９の設定時間は、無
停電電源装置１３のバックアップ時間より少し短い時
間、例えば２０分となっている。オフディレイタイマ２
１の設定時間は、オフディレイタイマ１９の設定時間よ
り、発電機２０の起動に要する時間だけ短い時間となっ
ている。発電機２０の電圧出力端子間には、補助リレー
２２の電磁コイル２２ｃが接続されている。発電機２０
を起動するためのモータ２３の端子間には、補助リレー
２２のｂ接点２２ｂ、オフディレイタイマ２１のｂ接点
２１ｂ及びバッテリ２４が直列接続され、ｂ接点２１ｂ
に、テストスイッチ２５のａ接点２５ａが並列接続され
ている。テストスイッチ２５は、モータ２３及び発電機
２０が正常に動作するかどうかをテストするためのもの
である。
【００６８】他の構成は、上記第１実施例又第２実施例
と同一である。
【００６９】次に、上記の如く構成された本第４実施例
の動作を説明する。
【００７０】入力電源１２が通電時には、オフディレイ
タイマ１９の駆動部１９ｃ及びオフディレイタイマ２１
の駆動部２１ｃが付勢してａ接点１９ａ１及び１９ａ２
がオンになり、ｂ接点１９ｂ１、１９ｂ２及び２１ｂが
オフになり、また、電磁コイル２２ｃが消磁したまま
で、ｂ接点２２ｂがオンになっている。
【００７１】入力電源１２が停電し、停電時間がＴ4 を
経過すると、オフディレイタイマ２１が消勢してそのｂ
接点２１ｂがオンになり、モータ２３が回転して発電機
２０が起動する。次に、停電時間がＴ3 を経過すると、
オフディレイタイマ１９が消勢してそのａ接点１９ａ１
及び１９ａ２がオフになり、ｂ接点１９ｂ１及び１９ｂ
２がオンになり、発電機２０の出力電圧が無停電電源装
置１３に供給される。また、発電機２０の出力電圧によ
り電磁コイル２２ｃが励磁してｂ接点２２ｂがオフにな
り、モータ２３の回転が停止する。
【００７２】本第４実施例によれば、無停電電源装置１
３が停電する少し前に発電機２０を起動するので、無停
電電源装置１３に比し大型の発電機２０の起動回数及び
通電時間をできるだけ低減することが可能となる。
【００７３】
【発明の効果】以上説明した如く、本第１発明及び第２
発明に係る分子線源セル用電源装置では、入力電源が通
電しているときに主電源装置を使用して結晶を成長さ
せ、入力電源が停電したときに無停電電源装置のバック
アップで補助電源装置を使用するので、補助電源装置
を、原料が固化し縮小して坩堝が破損するのを防止する
のに必要な電力を加熱装置に供給する簡単な構成とする
ことができ、したがって、停電時の分子線源セルの消費
電力を低減して無停電電源装置でバックアップできる時
間を増加させ又は蓄電容量が比較的小さい無停電電源装
置を用いることができるという効果を奏する。また、入
力電源が瞬停しても、主電源から補助電源装置に切り換
わらないので、結晶成長処理を継続して行うことができ
るという効果を奏する。さらに、無停電電源装置が停電
すると、主電源装置のみならず補助電源装置の出力端子
も分子線源セルの加熱装置と遮断状態となり、この状態
が、その後入力電源が復電しても保たれるので、無停電
電源装置の停電により坩堝が破損したとしても、原料融
液が坩堝から漏出して分子線源セル及びその周囲が損傷
するのを防止することができ、また、チャンバ内を高超
真空に保つために分子線源セルＣに近設された冷却装置
の冷却能力が低下し又は停止して、復電後に加熱装置の
発熱で冷却装置が損傷を受けるのを、防止することがで
きるという効果を奏する。
【００７４】本第２発明に係る分子線源セル用電源装置
によれば、例え無停電電源装置が瞬停しても、無停電電
源装置のバックアップ時間内であれば原料の保温が継続
して行われるので、この瞬停後に原料が固化して坩堝に
固着し冷却装置で冷却されて原料が収縮し坩堝が破損す
るのを防止することができるという効果を奏する。
【００７５】本発明の第１態様によれば、入力電源が長
時間停電しても、無停電電源装置が発電機でバックアッ
プされるので、原料が固化して坩堝に固着し冷却装置で
冷却されて原料が収縮し坩堝が破損するのを防止するこ
とができるという効果を奏する。
【００７６】本発明の第２態様によれば、無停電電源装
置が停電する少し前に発電機を起動するので、無停電電
源装置に比し大型の発電機の起動回数及び通電時間をで
きるだけ低減することが可能となるという効果を奏す
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１発明の原理構成を示すブロック図である。
【図２】図１の構成の動作を示すタイミングチャートで
ある。
【図３】第２発明の原理構成を示すブロック図である。
【図４】図３の構成の動作を示すタイミングチャートで
ある。
【図５】本発明の第１態様の構成を示すブロック図であ
る。
【図６】図５の構成の特有の動作を示すタイミングチャ
ートである。
【図７】本発明の第２態様の構成を示すブロック図であ
る。
【図８】本発明の第１実施例の分子線源セル用電源装置
の回路図である。
【図９】図８と同一構成の回路図である。
【図１０】本発明の第２実施例の分子線源セル用電源装
置の回路図である。
【図１１】本発明の第３実施例の分子線源セル用電源装
置の回路図である。
【図１２】本発明の第４実施例の分子線源セル用電源装
置の回路図である。
【図１３】分子線結晶成長装置の断面概略構成図であ
る。
【図１４】従来の分子線源セル用電源装置の回路図であ
る。
【図１５】図１４の構成の動作を示すタイミングチャー
トである。
【符号の説明】
１ チャンバ ２ バルブ ３ 真空ポンプ Ｃ、ＣＡ、ＣＢ、ＣＣ 分子線源セル ４、４Ａ、４Ｂ、４Ｃ 坩堝 ５、５Ａ、５Ｂ、５Ｃ、９ ヒータ ６、６Ａ、６Ｂ、６Ｃ 原料 ７、７Ａ、７Ｂ、７Ｃ 熱電対 ８ 基板 １０ 冷却シュラウド １１ 主電源装置 １１ａ、１４ａ 制御電源装置 １１ｂ、１４ｂ 温度調節器 １２ 入力電源 １３ 無停電電源装置 １４ 補助電源装置 １５、１６、１９、２１ オフディレイタイマ １７ 初期化入力スイッチ １８、２２ 補助リレー ２０ 発電機 ２３ モータ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 // Ｃ３０Ｂ 23/08 Ｃ３０Ｂ 23/08 Ｚ

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 坩堝（４）と、坩堝内原料（６）を加熱
    する加熱装置（５）とを備えた分子線源セル（Ｃ）の該
    加熱装置へ電力を供給する分子線源セル用電源装置にお
    いて、 入力電源（１２）の電圧が供給され該加熱装置用の電圧
    を出力する主電源装置（１１）と、 該入力電源の電圧が供給され、該入力電源が通電時には
    蓄電し、該入力電源が停電時には放電する無停電電源装
    置（１３）と、 該無停電電源装置の出力が供給され該加熱装置用の電圧
    を出力する補助電源装置（１４）と、 該主電源装置の出力端子と該加熱装置の入力端子とを導
    通／遮断し、該補助電源装置の出力端子と該加熱装置の
    入力端子とを導通／遮断する第１スイッチ手段（ＳＷ
    １）と、 該入力電源の停電時間が設定時間Ｔ1 を経過したかどう
    かを検出する第１停電時間検出手段（ＤＴ１）と、 該第１スイッチ手段の導通／遮断を制御する第１スイッ
    チ制御手段（ＳＣ１）とを有し、 該第１スイッチ制御手段（ＳＣ１）は、 該入力電源が通電状態のときに、初期化入力信号に応答
    して、該主電源装置の出力端子と該加熱装置の入力端子
    とを導通させ、かつ、該補助電源装置の出力端子と該加
    熱装置の入力端子とを遮断させ、 該主電源装置の出力端子と該加熱装置の入力端子とが導
    通状態のときに該入力電源の停電時間が設定時間Ｔ1 を
    経過したことを検出すると、該主電源装置の出力端子と
    該加熱装置の入力端子とを遮断させ、かつ、該補助電源
    装置の出力端子と該加熱装置の入力端子とを導通させ、 該無停電電源装置が停電したことを検出すると、該補助
    電源装置の出力端子と該加熱装置の入力端子とを遮断さ
    せる、 ことを特徴とする分子線源セル用電源装置。
  2. 【請求項２】 坩堝（４）と、坩堝内原料（６）を加熱
    する加熱装置（５）とを備えた分子線源セル（Ｃ）の該
    加熱装置へ電力を供給する分子線源セル用電源装置にお
    いて、 入力電源（１２）の電圧が供給され該加熱装置用の電圧
    を出力する主電源装置（１１）と、 該入力電源の電圧が供給され、該入力電源が通電時には
    蓄電し、該入力電源が停電時には放電する無停電電源装
    置（１３）と、 該無停電電源装置の出力が供給され該加熱装置用の電圧
    を出力する補助電源装置（１４）と、 該主電源装置の出力端子と該加熱装置の入力端子とを導
    通／遮断し、該補助電源装置の出力端子と該加熱装置の
    入力端子とを導通／遮断する第１スイッチ手段（ＳＷ
    １）と、 該入力電源の停電時間が設定時間Ｔ1 を経過したかどう
    かを検出する第１停電時間検出手段（ＤＴ１）と、 該無停電電源装置の停電時間が設定時間Ｔ2 を経過した
    かどうかを検出する第２停電時間検出手段（ＤＴ２）
    と、 該第１スイッチ手段の導通／遮断を制御する第１スイッ
    チ制御手段（ＳＣ１）とを有し、 該第１スイッチ制御手段（ＳＷ１）は、 該入力電源が通電状態のときに、初期化入力信号に応答
    して、該主電源装置の出力端子と該加熱装置の入力端子
    とを導通させ、かつ、該補助電源装置の出力端子と該加
    熱装置の入力端子とを遮断させ、 該主電源装置の出力端子と該加熱装置の入力端子とが導
    通状態のときに該入力電源の停電時間が設定時間Ｔ1 を
    経過したことを検出すると、該主電源装置の出力端子と
    該加熱装置の入力端子とを遮断させ、かつ、該補助電源
    装置の出力端子と該加熱装置の入力端子とを導通させ、 該補助電源装置の出力端子と該加熱装置の入力端子とが
    導通状態のときに該無停電電源装置の停電時間が設定時
    間Ｔ2 を経過したことを検出すると、該補助電源装置の
    出力端子と該加熱装置の入力端子とを遮断させる、 ことを特徴とする分子線源セル用電源装置。
  3. 【請求項３】 請求項１又は２にさらに、 発電機（２０）と、 前記無停電電源装置（１３）の入力端子を該発電機の出
    力端子又は前記入力電源（１２）の出力配線に選択的に
    導通させる第２スイッチ手段（ＳＷ２）と、 該入力電源の停電時間が設定時間Ｔ3 を経過したかどう
    かを検出する第３停電時間検出手段（ＤＴ３）と、 該第２スイッチ手段を切換制御する第２スイッチ制御手
    段（ＳＣ２）とを有し、 該第２スイッチ制御手段（ＳＣ２）は、 該入力電源が通電状態又は停電時間が設定時間Ｔ3 を経
    過していなければ、該無停電電源装置の入力端子と該入
    力電源の該出力配線とを導通させ、 該入力電源の停電時間が設定時間Ｔ3 を経過したことを
    検出すると、該無停電電源装置の入力端子と該発電機の
    出力端子とを導通させる、 ことを特徴とする分子線源セル用電源装置。
  4. 【請求項４】 請求項３にさらに、 前記入力電源の停電時間が設定時間Ｔ4 を経過したかど
    うかを検出する第４停電時間検出手段（ＤＴ４）と、 該入力電源（１２）の停電時間が設定時間Ｔ4 を経過し
    たことを検出すると、前記発電機（２０）を起動させる
    発電機起動手段（ＧＣ）と、 を有し、該設定時間Ｔ4 を前記設定時間Ｔ3 より短い時
    間とし、該設定時間Ｔ 3 を前記無停電電源装置（１３）
    のバックアップ時間より少し短い時間としていることを
    特徴とする分子線源セル用電源装置。
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