JPH01115895A - 分子線結晶成長装置の観察窓 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、赤外線放射温度計のための分子線結晶成長装
置の観察窓の構造に関し、特に、分子線結晶成長等によ
る窓の汚れに対して温度計の補正を容易にする観察窓に
関する。

［従来の技術］ 従来の覗き窓を分子線結晶成長装置に設置した観察窓の
模式図を第３図に示す。

第３図において、観察窓は、分子線結晶成長を行う真空
チャンバ１の壁面の開口部に開閉シャッタ２を備え、該
開口部から突出形成された筒状光路３の先端に覗き窓４
が配設されている。シャッタ２は、覗き窓４の汚れを極
力少なくする目的を°持つものでおる。赤外線放射温度
計５によって分子線結晶成長中の基板６の温度を測定し
ようとする際には、この開閉シャッタ２を必要な時間だ
け開け、その他の期間は閉めておくことにより、覗き窓
４の汚れを防ぐ。

［発明が解決しようとする問題点コ しかし、上記従来の装置では、シャッタにより窓の汚れ
を防ぐとは言っても、基板結晶の温度を測定している間
はシャッタを開けなければならないので、窓の汚れを全
く無くすことはできなかった。特に、光学的に高品質の
■−ｖ族化合物半導体、たとえばＧａＡｓやＭＧａＡｓ
を成長させようとする場合には、成長温度を上げなけれ
ばならないが、成長温度を上げるとＡＳ２ヤＧａが基板
結晶から蒸発する速度が増加する。これらは付着率が大
きく、窓のよごれは無視できないものになる。このため
、基板結晶の温度がみかけ上、５０〜６０℃低く測定さ
れることも稀ではなかった。

基板結晶の温度が５０〜６０℃も異なると、以下に説明
するようにいろいろな問題点が発生するという欠点が生
ずる。

第１に、成長する結晶がＭＧａＡＳであり、高品質な結
晶を得るために成長温度を高めに設定する場合には、み
かけの温度が実際より低いため、本当の温度が高くなっ
てＭとＧａの基板表面からの蒸発速度に大きな差を生ず
る。このため結晶組成が大きく目的値からずれてしまう
。

第２に、やはり高品質なＧａＡｓ結晶を得るためにＡｓ
の圧力を極力小さくしている場合には、表面からのＡｓ
２分子の蒸発速度が大きくなりＡｓ不足を生じ、鏡面の
成長層が得られなくなる。

第３に、ＩｎＰの基板結晶を用いる場合には表面のプレ
バレージョン時に問題を生ずる。この結晶は正確な温度
制御をしない場合には良い表面状態が得られないので、
みかけの温度が不正確では良好な表面のプレバレージョ
ンは望むべくも無い。

このため、ＩｎＰ基板結晶と成長層との間に特性の悪い
成長層ができる。

本発明は、このような諸問題点に鑑みて創案されたもの
で、従来の分子線結晶成長用観察窓のもつ欠点を除去し
、赤外線放射温度計による正確な基板結晶の温度測定を
可能とする分子線結晶成長装置の観察窓を提供すること
を目的とする。

［問題点を解決するための手段］ 本発明は、第１図に本発明の基本的な構成を示すように
、分子線結晶成長を行う真空チャンバ１の壁面の開口部
に取付けられた開閉シャッタ２と、その開口部から突出
する筒状光路３の先端に配設された覗き窓４とでなる観
察窓において、開閉シャッタ２と覗き窓４との間に筒状
光路３をＧｎ閉する可動ガラス板５を介設した分子線結
晶成長装置の観察窓である。

［作用］ 放射率εを持つ物質の波長λにおける放射のスペクトル
強度Ｌλは、次式、 Ｌ　λ＝６Ｃ１１Ｃ−’λ−５（ｅｘｐ（Ｃ２／λＴ）
　−１）　’・・・　（１） で表すことができる。ここでｃｌ　、Ｃ２は定数でおり
、 Ｃ１＝２πＣｏ２　ｈ　　　　　　　　　・（２）Ｃ２
＝Ｃｏｈ／ｋ　　　　　　　　　　・　（３）で与えら
れる。ここでＣ８は光速、ｈはブランク定数である。従
って放射の強度Ｌλと波長λと放射率εを知ることがで
きれば、温度下を測定できる。これが赤外線放射温度計
の原理である。しかし従来の技術の項で詳しく説明した
ように、窓が汚れると光の透過率が悪くなるためにＬλ
が小さくなる。すなわち、放射温度計からみれば実効的
に放射率が小さくなってしまい、このため、みかけ上、
低温に測定されてしまう。従って、窓が汚れることによ
る光の透過度を正確に求めることができれば、正しい温
度を常に測定することができる。

本発明では、可動ガラス板が開閉できるので、開けた場
合の放射率の設定と閉じた場合の放射率の設定との比率
を予め得ておくことにより、光の透過度を正確に補正す
るものである。

［実施例］ 以下、図面を参照して、本発明の実施例を詳しく説明す
る。

第２図は本発明による観察窓を分子線結晶成長装置に取
付けた一実施例の模式図である。第２図において、観察
窓は、真空チャンバ１の開口部から突出した筒状光路３
の先端に覗き窓４が配設され、筒状光路３内に可動ガラ
ス板７が取付けられている。覗き窓４の手前に測定波長
が２．３ＩＪＩｎの赤外線放射温度計５を配設し、それ
ぞれ２．３ｔｍｒの波長の光の透過率が９０％の覗き窓
４と開閉できる可動ガラス板７を通して、ｎ−ＧａＡｓ
基板結晶４の温度を測定した。ｎ　−ＧａＡＳの放射率
は約０．６７なので、窓による光の吸収を考えると可動
ガラス板７および覗き窓４を通して測定した場合には、
赤外線放射温度計５の放射率の設定ダイヤルを０．５４
に合わせれば良く、可動ガラス板７を開けた場合には０
．６０に合わせれば良いことがわかる。

これが正しい方法であるか否かは、下記の実験によりわ
かる。例えば可動ガラス板７を開けた状態でダイヤルを
０．６０に合わせ、基板温度を測定する。次に、可動ガ
ラス板７を閉めて、同じ温度を示すようにダイヤルを回
して目盛を読めば０．５４になる。これは可動ガラス板
７が汚れ汚いないので透過率が０．９であるからである
。

基板結晶が例えば５５０’Ｃ以上の高温になる時には可
動ガラス板７を絶対開けないようにすれば、覗き窓４の
汚れは防ぐことができる。成長の都度、基板温度を５０
０’Ｃ付近で一定に保ち、可動ガラス板７を開けてダイ
ヤルを０．６０に合わせ、温度を測定する。次に、可動
ガラス板７を閉めて今読んだ温度を示す゛ように赤外線
放射温度計５の放射率のダイヤルを回す。これにより可
動ガラス板７が汚れた場合でも常に正しい温度で分子線
結晶成長ができる。

以上、詳しく説明したように、本発明では覗き窓４と開
閉シャッタ２との間に新しく開閉できる可動ガラス板７
を設けることにより、簡単な操作で赤外線放射温度計の
放射率の補正を行うことができる。そのため、分子線結
晶成長により、可動ガラス板７が汚れても、常に正しい
温度測定ができ、これを利用して、再現性の良い分子線
結晶成長ができるという効果が得られる。　　　　゛［
発明の効果コ 以上、説明したとおり、本発明によれば、分子線結晶成
長に伴って発生する観察窓の汚れに対して、可動ガラス
板の開閉による補正を行い、赤外線放射温度計による基
板結晶の正確な温度測定を実現する分子線結晶成長装置
の観察窓を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による観察窓の一実施例の構成図、第２
図は本発明による観察窓を取付けた分子線結晶成長装置
の一例の模式図、第３図は従来の分子線結晶成長装置の
一例の模式図である。 １・・・真空チャンバ　　　　２・・・開閉シャッタ３
・・・筒状光路　　　　　　４・・・覗き窓５・・・赤
外線放射温度計　　６・・・基板７・・・可動ガラス板

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）分子線結晶成長を行う真空チャンバの壁面の開口
   部に取付けられた開閉シャッタと、その開口部から突出
   する筒状光路の先端に配設された覗き窓とでなる観察窓
   において、開閉シャッタと覗き窓との間に筒状光路を開
   閉する可動ガラス板を介設したことを特徴とする分子線
   結晶成長装置の観察窓。