JPH01261296A - 分子線エピタキシー装置 - 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】

この発明は、量産型の分子線エピタキシー装置に関し、
基板に対する各成長サイクルごとの成長室の脱ガス時間
を著しく短縮し、あるいは省略することができるように
構成されたものに関する。

【従来の技術】

ｍ−ｖ族化合物半導体の製造過程において単結晶基板上
に■−■族元素をエピタキシャル成長させる手法として
、分子線エピタキシー法が注目されている。これは、真
空蒸着法の一種であり、ガリウムＧａ、アルミニウムＡ
１、インジウムＩｎなどの■族元素、およびヒ素＾ｓ、
燐ＰなどのＶ族元素を成長材料として、１０−”　ｔｏ
ｒｒの超高真空の中でこれらを原子または分子線の形で
照射してＧａ　Ａｓ、Ｉｎ　Ｐなどの単結晶基板上にＧ
ａ　Ａｓ　、　ＡＩ　Ｇａ　Ａｓ、Ｉｎ　Ｐ　、　Ｉｎ
　Ｇａ　Ａｓ　Ｐなどのｍ　−ｖ族化合物半導体結晶を
エピタキシャル成長させる方法である。 このような分子線エピタキシー法によると、■超高真空
中での蒸着であるため、残留ガスからの不純物の混入が
非常に少なく、基板表面を清浄に保つことができる、■
大面積にわたり、均一でかつ原子レベルで平坦な膜を得
ることができる、■蒸着速度を非常に遅くでき、しかも
正確に制御できるため、膜厚を数Ａという単原子層のオ
ーダで高精度に制御することができる、■多成分系の混
晶薄膜も蒸発源を増やすだけで容易に得られる、■結晶
成長中に成長層表面、あるいは分子線から成長条件につ
いてのさまざまな情報を得ることができ、それを直ちに
成長制御にフィードバックすることができる、などの利
点を享受することができる。 まず、従来の分子線エピタキシー装置およびこれによる
結晶成長の手法の概要につき、説明する。 第１３図は分子線エピタキシー装置の中心装置である成
長室２を示し、これは、超高真空ポンプｌにつなげられ
ている。そしてその中央には、成長室の軸線回りに回転
制御可能な基板支持具３が配置されており、この基板支
持具３には、図示しない基板トランスファ装置によって
基板ホルダ（図示時）上に載せて成長室に運び込まれた
複数個の基板Ｂがマニピュレータ等によって装着される
。なお、基板支持具３が回転制御しうるようにするのは
、基板上の結晶成長を−様なものとするためである。ま
た、この基板支持具３に支持される基板を所望の温度に
昇温させるためのヒータ（図示時）が付設されている。 上記基板支持具３に装着された基板Ｂの成長面と対向す
る成長室の一側には、各軸′４ＩＡａ、ｂ・・・が上記
基板支持具３の中央にむかって集中するようにそれぞれ
成長室の軸線ｐに対して傾斜させられた蒸発Ｂａａ、５
ｂ・・・が成長室２の軸線ｌを中心とする環状に、かつ
基板支持具に装着された基板Ｂの中心からの距離がほぼ
等しくなるように配置されている。各７発ａ５ａ、５ｂ
・・・は、上記基板Ｂの中央に向けて開口するルツボ４
・・・に各成長材料を充填して構成され、図示しない温
度センサによる検出温度に基づいて制御されるヒータに
より、所望の温度に昇温されるようになっている。また
、各蒸発源５ａ。 ５ｂ・・・は、互いに他の蒸発源による熱影響や汚染の
影響を受けないように、液体窒素シュラウド６で囲まれ
ている。結晶成長の開始および停止は、各ルツボ４の開
口に配置されたシャッタ７を開閉することにより行われ
る。 たとえば、Ｇａ　Ａｓ単結晶基板上にＧａ　Ａｓ層を成
長させるには、Ｇａが充填された蒸発源および＾Ｓが充
填された蒸発源を所定のｌ＆度に加熱するとともに、基
板の温度を適当な温度に設定しつつ、上記の各蒸発源の
シャッタ７を所定時間開状態とするように制御する。な
お、このとき、ＡＩを一緒に蒸発させるとＧａ、　ＡＩ
＋−＋＋ＡＳ層が成長する。このときのＧａとＡ１の芸
発量の比を制御すれば、組成Ｘが制御できる。また成長
層をｎ形にするには、Ｓｉ、　Ｓｎなどを同時に茅発さ
せ、ｐ形にするには、Ｂｅ、　Ｍｇなどを同時に成長さ
せる。

【発明が解決しようとする課題】

ところで、これまで主として実験室あるいは研究室内で
の使用に供されてきた上記分子線エピタキシー装置を、
化合物半導体用の量産型とすることが考慮されているが
、そのためには、成長室への基板の搬入、搬出を自動化
する必要がある。そして、基板の搬入、搬出の手法とし
て、第１４図に概略構成を示すように、成長室２に対し
て真空隔離しうる第一のゲートバルブ８によっテ成長室
２につなげられ、かつ外部に対して真空隔離しうる第二
のゲートバルブ９を備える搬送室ないし基板（表備室１
０を設け、外部大気中で基板ホルダＨに複数個の基板を
保持させ、この基板ホルダＨを、上記第一のゲートバル
ブ８を閉じて成長室内を超高真空に維持したまま第二の
ゲートバルブ９を開いて基板Ｙ＄備室１０に搬入し、第
二のゲートバルブ９を閉じて基板１！備室ｌＯを成長室
２と同程度の真空度まで排気した後、第一のゲートバル
ブ８を開いて成長室内に搬入し、そして第一のゲートバ
ルブ８を閉じるといった手法が考えられている。 このようにすると、成長室を基板交換時に毎回昇圧およ
び減圧する必要がなく、連続した運転ができる。なお、
成長室から結晶成長済みの基板を搬出するには、基板は
、上述と全く逆の手順によって搬出される。 しかしながら、上述のような成長室への基板搬入手法を
採用したとしても、なお、次の問題が残る。 すわなち、複数の基板を載せるための上記基板ホルダＨ
は、強度、高温での安定性、耐蝕性が優れていることか
ら、モリブデンあるいはモリブデン合金などでできたモ
リブデンブロックが採用されるとはいえ、大気中から超
高真空を必要とする成長室までを移動し、かつ成長中、
成長室内に留まるため、この基板ホルダＨの表面に付着
した水分、空気あるいはその他の汚染源を成長室での成
長開始までに完全に脱ガスできる補償はなく、また、脱
ガスによってこれらの汚染源を取り除くとしても安全を
みて非常に長い時間を必要とするのである。 この発明は、上述の事情のもとで考え出されたものであ
って、成長室へ基板を載せて搬入される基板ホルダの脱
ガスを容易とし、基板ホルダによる成長室の汚染を最少
比に抑制することができ、効率的な連続運転を可能とし
た分子線エピタキシー装置を提供することをその目的と
する。

【課題を解決するための手段】

上記の従来の課題を解決するため、この発明では、次の
技術的手段を講じている。 すなわち、本願発明の分子線エピタキシー装置は、超高
真空減圧が可能であり、かつ基板ホルダに保持された基
板を支持するための基板支持具を有する成長室と、この
成長室に対して第一ゲートバルブを介して連結され、か
つ真空減圧が可能な基板準備室と、この基板準備セに対
して第二ゲートバルブを介して連結され、真空減圧可能
であってかつ基板装填口をもつ基板装填室とを備えてお
り、 上記基板装填室には、その内部の基板受け取り位置から
開状態の上記第二ゲートバルブを通って上記基板準備室
内の基板移載位置までを往復移動可能であり、かつ基板
をＲ置保持する第一搬送トレイが設けられており、 上記基板準備室には、基板を保持する基板ホルダを載置
して基板移載位置から開状態の上記第一ゲートバルブを
通って上記成長室の基板支持具までを往復移動可能な第
二搬送トレイ、および、基板移載位置にある第一搬送ト
レイと、同じく基板移載位置にある第二搬送トレイ上の
基板ホルダとの間の基板の受け渡しを行う基板移載機構
とを備えており、 上記成長室の基板支持具は、成長室内まで移動した上記
第二搬送トレイとの間の基板ホルダの受け渡しを行なえ
るように構成されていることを特徴とする。

【作用】

成長室への基板の搬入は、基板装填室で第一搬送しレイ
上に装填された基板が基板準備室内で待つ第二搬送トレ
イ上の基板ホルダ上に移載され、こうして基板が移載さ
れた基板ホルダを載せる第二搬送トレイが成長室内に入
ることにより行われる。基板装填室は、装填位置にある
第一搬送トレイに基板が装填された後、減圧される。そ
して第二ゲートバルブが開状態となって第一搬送トレイ
が基板準備室の基板移載位置まで移動する。この時点で
基板移載機構が第二搬送トレイ上の基板ホルダに上記第
一搬送トレイ上の基板を移載する。 この移載が終了すると第一搬送トレイは基板装填室に退
避し、第二ゲートバルブが閉じられる。イーして、基板
準備室がさらに減圧されると、第一ゲートバルブが開か
れ、成長室と基板準備室とが連通させられる。第二搬送
トレイは、第一ゲートバルブを通って基板ホルダを成長
室内に搬送し、そして基板ホルダは、成長室内の基板支
持具に装着される。次にこの第二搬送トレイは基板準備
室に退避し、第一ゲートバルブが閉じられ、ここで外部
と完全に隔離された成長室内において、所定の前Ｙｐ、
備ののち基板に対する結晶成長が開始される。 結晶成長終了後の基板は、上記と逆の手順によって、基
板装填室から搬出される。

【発明の効果】

上記のように、本願発明の分子線エピタキシー装置にお
いては、基板以外にこれに伴なって大気中から成長室ま
で入り込む部材は存在しない。たとえば、基板を保持し
て成長室内に装着される基板ホルダは、基板準備室と成
長室との間を減圧下で移動するだけである。また、基板
搬送過程において大気に触れる第一搬送トレイは、基板
装填室から基板準備室との間を移動するだけで、成長室
までは入らない、しかもこの移動は、減圧下で行われる
。 したがって、外部汚染源による成長室の汚染を非常に少
なくすることができ、また、成長室での脱ガスが容易、
かつ単時間ですみ、装置のより効率的な運転が可能とな
る。

【実施例の説明】

以下、本願発明の実施例を第１図ないし第１２図を参照
して具体的に説明する。なお、これらの図において従来
例と同等の部材あるいは部品には同一の符号を付しであ
る。 第１図に平面的に示すように、本願発明の分子線エピタ
キシー装置は、基板Ｂに対する結晶成長を行う成長室２
と、この成長室２に対して第一ゲートバルブ８を介して
連結される基板準備室ｌＯと、この基板準備室１０に対
して第二ゲートバルブ９を介して連結される基板装填室
１１とを有する。以下、これらを詳説する。 第２図に成長室２の縦断面を示す。本例の成長室２の基
本的構成は第１３図の従来例と同様である。この成長室
２は、全体として縦形の円筒形をしており、天井板１２
に貫通支持された支軸１９には、第１図における成長室
２に仮想線で示すように一定間隔を隔てて対向する内向
フランジ状の基板ホルダｆ２置部１３，１３を有するケ
ージ状の基板支持具３が取付けられている。第２図に戻
って、この基板支持具３の上部にはボス部１４が形成さ
れており、このボス部１４が上記支軸１９の下端に回転
可能に嵌合している。この基板支持具３は、ボス部１４
に固定されたギヤ１５に外部モータ１６の出力軸のビニ
オン１７を噛合させることにより、回転制御されるよう
になっており、かつ、天井板１２の上部に設けたアクチ
ュエータ１８によって上記支軸１９を進退させることに
より、一定距離上下に移動させられるようになっている
。 これは、後記する基板準備室１０から成長室２内に挿入
された第二搬送トレイ２４から基板Ｂを載せた基板ホル
ダＨを受け渡しするためであり、これについては後述す
る。なお、支軸１９の先端には、基板支持具３に支持さ
れる基板ホルダＨないし基板Ｂの背後に位置するヒータ
２０が設けられており、これによって基板Ｂを所望の温
度に加熱しうる。なお、成長室２の側壁内周は液体窒素
シュラウド２１で囲まれており、脱ガス時での不純物を
吸着して超高真空を維持するようにしである。 また、図示しない超高真空ポンプがこの成長室につなが
れており、これによって成長室２を超高真空まで減圧し
うる。 成長室２の底部は、中央が最も窪んだ略すりばち状をし
ており、この部にはいくつかの蒸発源５ａ、５ｂ、５ｃ
・・・が、その軸線ａ、ｂ、ｃ・・・が上記基板支持具
３に保持される基板ホルダＨの中心を向くように配置さ
れている。本例では、ヒ素Ａｓなどの■族元素を成長材
料とするス発＃５ａを、上記基板ホルダＨに対して正面
対向するように、すなわち、この蒸発源５ａを成長室２
の鉛直中心線と一致するように配置するとともに、その
他の蒸発源５ｂ、５ｃを、上記■族茎発源５ａの軸線ａ
を中心とする環状に配置しである。第２図においては図
の煩雑化を避けるため、■族蒸発源５ａを挟んで対向す
る二つの蒸発源５ｂ、５ｃのみを示しであるが、実際に
は、大小５〜７個の蒸発源が、各軸線が基板支持具３の
中心を向くようにして環状に配置されている。 上記各蒸発５５　ａ、　　５　ｂ、　　５　ｃは、成長
室２の底壁に上端を固定された有底円筒状の容器内に、
各成長材料が充填されたルツボ４・・・をそれぞれ装填
して構成される。そして、各蔑発ｉ１＋７５ａ、５ｂ。 ５ｃのルツボ４・・・は、これが収容される容器に配設
した図に表れないヒータによって所望の温度に加熱され
るようになっている。また、各ルツボ４を囲む容器には
、液体窒素シュラウド６・・・が一体構成されており、
各蒸発＠５ａ、５ｂ、５ｃ・・・が互いに熱影響や汚染
の影響を受けないようにしである。 成長室２を超高真空状態とし、基板Ｂおよび各蒸発源５
ａ、５ｂ、５ｃ・・・を所定の温度まで昇温させると、
蒸発Ｂ５ａ、５ｂ、５ｃ・・・内の成長材料が原子ある
いは分子線の形で基板表面にあたり、基板Ｂ上に結晶が
成長するのであるが、この成長の開始および停止は、各
１発源５ｂ、５ｃ・・・の開口をシャッタ７で開閉する
ことにより行われる。 このシャッタ７は、成長室の内壁において外部からそれ
ぞれ回転制御可能に挿入された軸７ａの先端に、閉位置
において各蒸発源５ｂ、５ｃの開口を覆いうるシャツタ
板７ｂを固定して構成されている。 さて、上記基板ホルダＨは、第４図および第５図に詳示
するように、モリブデンあるいはモリブデン合金ででき
た薄板円板に７枚の円板状基板Ｂを下向きにはめ込み保
持させることができる７個の保持孔２２を規則的に開け
た形態をもっている。 なお、各保持孔２２に３個所設けられている切り欠き２
２ａは、後記する移載機構２８の爪２８ｂを逃がすため
のものである。基板Ｂは、基板装填室１１において第一
搬送トレイ２３に載せられ、基板準備室１０において上
記基板ホルダＢ上に保持され、そしてこの基板ホルダＢ
上に載った恰好で第二搬送トレイ２４によって成長室２
に搬入される。 前にも説明したように、上述の成長室２には、第一ゲー
トバルブ８を介して基板準備室１０が連結され、さらに
この基板準備室１０には、第二ゲートバルブ９を介して
基板装填室１１が連結される。基板準備室１０は、はぼ
成長室２の側壁における上記基板支持具３の高さと対応
する位置に水平状に連結された筒形をしており、基そ及
装填室１１は、上記筒形の基板準備室１０に対して直交
し、水平方向に延びるように連結された筒形をしている
。 基板装填室１１に配置される第一搬送トレイ２３の詳細
を第６図に平面的に示す。この第一搬送トレイ２３は、
その基部を外部アクチュエータ（図示略）によって基板
装填室１１の軸線方向に進退する支持棒２５に連結され
ており、基板ホルダＨにおける各保持孔２２と対応した
配置の基板収容孔２６をもつとともに、支持棒２５の進
退方向に並ぶ三列の収容孔２６・・・は、支持棒２５の
進出方向に開放される所定幅の逃げ溝２７・・・によっ
てつなげられている。この逃げ溝２７は、基板準ｒＪＮ
室１０に配設される移載機構２８のポスト２８ａを逃げ
るためのものであって、これについては後述する。また
、各収容孔２６・・・には、それぞれ等間隔に３箇所の
切り欠き２６ａ・・・が形成されているが、これは、上
記移載機構２８の爪２．８ｂを逃げるためのものであり
、これについても後述す上記第一搬送トレイ２３は、第
１図に実線で示す基板受け取り位置から第１図に仮想線
で示す基板移載位置までの間を往復移動可能である。基
板移載位置は、平面的には基板準備室１０内で移動する
第二搬送トレイ２４の基板移載位置と一致しており、基
板準備室１０の軸線と基板装填室１１の軸線の平面視で
の交点上に位置する。第３図に表れているように、基板
受け取り位置にある第一搬送トレイ２３と対応する基板
装填室１１の上面には、気密封鎖可能な基板装填口２９
が設けられており、ここから、第−搬送トレイ２３の各
収容孔２６に基板Ｂが成長面を下向きにしてはめ込み装
填される。また、第３図において符号３０は排気口を示
し、これによりこの基板装填室１１は真空減圧可能であ
る。 基板準備室１０に配設される第二搬送トレイ２４の詳細
を第７図および第８図に示す。このトレイ２４は、基板
準備室１０の一端に配設されたスライド装置３１　（第
１図および第９図参照。）によって基板準備室１０の軸
方向に往復スライドさせられるスライドロッド３２の先
端に取付けられており、円板の対向周部を上記スライド
ロッド３２のスライド方向と平行な弧状に削除したよう
な形状をもっており、第６図と比較すると明らかなよう
に、上記第一搬送トレイ２３の収容孔２６と重なるよう
に配置された７個の透孔３３が開けられている。また、
スライド装置３１の軸線方向に対向する弧状の周縁部に
は、基板ホルダＨの外周を嵌合保持する立壁３４が形成
されている。そうして、この第二搬送トレイ２４が移載
位置にあるときは、原則として基板ホルダＨを嵌合保持
している。なお、この第二搬送トレイ２４の対向周部を
上記のように弧状に削除したのは、成長室２内の基板支
持具３において対向配置構成された一対の基板ホルダ載
置部１３．１３間にこの第二搬送トレイ２４が進入でき
るようにするためである。 上記透孔３３は、移載機構２８のボス）２８ａを収容す
るためのものであり、各透孔３３に３個所設けられてい
る切り欠き３３ａは、基板ホルダＨおよび第一搬送トレ
イ２３の保持孔２２および収容孔２６のそれと同様に、
移載機構２８の爪２８ｂを逃がすためのものである。な
お、この第二搬送トレイ２４は、上記移載位置から、第
一ゲートバルブ８を通って成長室２の内部までの間を往
復移動可能としである。 基板準備室１０における上記第一搬送トレイ２３および
第二搬送トレイ２４の各基板移載位置の下方には、第二
搬送トレイ２４上の基板ホルダＨと、第一搬送トレイ２
３との間に基板Ｂを受け渡すための基板移載機構２８が
配設される。この基板移載機構２８は、第３図に示すよ
うに、基板準備室１０の底壁から室内へ上下方向にスラ
イド制御可能に延入された支軸３５の上端に円形のペー
ス板３６を取付け、このペース板３６の上面に、基板移
載位置にある第一搬送トレイ２３、これに支持される基
板ホルダＨおよび第二搬送トレイ２４の各保持孔２２な
いし透孔３３と対応して配置される７本のポスト２８ａ
を立設し、さらに第１１図に詳示するように、各ポスト
２８ａの上端に基板Ｂの周囲３個所を引っ掛けてこれを
保持できる３本の爪２８ｂを設けて構成されている。前
にも述べたように、第一搬送トレイ２３、第二搬送トレ
イ２４、および基板ホルダＨの各保持孔２２ないし透孔
３３の周縁に形成される切り欠きは、上記の各ボス）２
８ａの上端の爪２８ｂの平面的な配置と対応している。 したがって、第一搬送トレイ２３、第二搬送トレイ２４
、および基板ホルダＨが平面視で重なっているとき、各
ポスト２８ａの爪２８ｂは上記の各切り欠きを上下方向
に通りうる。 第３図に示すように、基板移載位置にある第一搬送トレ
イ２３および第二搬送トレイ２４の上下位置関係は、第
一搬送トレイ２３が第二搬送トレイ２４の上方となる。 また、通常状態における上記移載機構２８は、第３図に
仮想線で示すように、冬瓜２８ｂが第二搬送トレイ２４
より下方に投下するように下動している。そうして、こ
の移載機構２８は、上記投下位置と、冬瓜２８ｂが第一
搬送トレイ２３より上方に突出する基板持ち上げ位置と
の間を上下移動制御できるようになっている。 上記移載機構２８による第一搬送トレイ２３から第二搬
送トレイ２４上の基板ホルダＨへの基（反Ｂの移載は次
のようにして行われる。 基板移載機構２８が投下位置にある状態において、基板
Ｂを保持する第一搬送トレイ２３および基板ホルダＨを
保持する第二搬送トレイ２４がそれぞれ移載位置をとり
、そうして、移載機構２８の爪２８ｂが上動して各基板
Ｂの周囲を引っ掛け、第３図に表れているように、これ
を第一搬送トレイ２３からさらに上方に持ち上げる。次
に、第一搬送トレイ２３が退勤して基板装填室１１の基
板受け取り位置まで戻る。前にも説明したように、第一
搬送トレイ２３の移動方向に並ぶ３列の収容孔２６はポ
スト２８ａを逃げる逃げａ２７によってつながれている
ため、移載装置２８が上動していても問題なく第一搬送
トレイ２３が退避動しうるのである。 次に移載機構２８の爪２８ｂが下げられ、そうすると、
爪２８ｂによって引っ掛けられていた各基板Ｂは、第二
搬送トレイ２４上の基板ホルダＨの各保持孔２２に嵌ま
り込んで保持される。 また、上記とは逆に、第二切通トレイ２４上の基板ホル
ダＨに保持された結晶成長済みの基板Ｂを第一搬送トレ
イ２３に移載するには、上記とは逆の手順をふむ。すな
わち、結晶成長済みの基板Ｂを保持した基板ホルダＨを
載せる第二搬送トレイ２４が移載位置までくると、基板
移載ｉ構２８の爪２８ｂが第一搬送トレイ２３の移動軌
跡より上の持ち上げ位置まで持ち上げて第一搬送トレイ
２３の移載位置への到着をまつ。そうして、第一搬送ト
レイ２３が移載位置までくると、基板移載機構２８は下
動し、このとき冬瓜２８ｂによって持ち上げられていた
各基板Ｂは第一搬送トレイ２３の収容孔２６に保持され
る。 さて、基板準備室ｌｌ内において上記のようにして第一
搬送トレイ２３から成長前の基板Ｂを受け取った基板ホ
ルダＨは、第二搬送トレイ２４に載せられて成長室２内
に搬入されるのであるが、本実施例における基板準備室
１１における上記第ニドレイ２４の基板移載位置から成
長室２までの間に、基板Ｂをあらかじめ加熱して予備的
に脱ガンを行うとともに基）反Ｂあるいは暴）反ホルダ
Ｈのストック機能をもつ予備加熱装置３７が設けられる
。 この予備加熱装置３７は、第１０１ｆｆｌおよび第１２
図に示すように、基板ホルダＩ（の周縁部を引っ＼ 掛けてこれを支持することができる棚３８を上下方向等
間隔に複数個有するストッカ３９を上下方向に移動制御
可能に基板準備室１１内に配置して構成される。上記ス
トッカ３９の上下軸線は、基板準備室１１の軸線、すな
わち、第二搬送トレイ２４の移動軌跡と交差するように
なされ、かつ、上記各欄３８の間隔は、その間を基板ホ
ルダＨを載せた第二搬送トレイ２４が通過しうるように
定められる。ただし、各４１１３８は、基イ反ホＪレダ
Ｈに対しては垂直方向に干渉するが、第二搬送トレイ２
４に対しては垂直方向に干渉しないように形づくられて
いる。 ストッカ３９の棚３８に基板ホルダＩ］を載せるには、
載置るべき棚３８が第二搬送トレイ２４の移動軌跡より
やや下となるようにストッカ３９を位置させ、この棚３
８と、この棚の一つ上の棚との間のすきまに基板ホルダ
Ｈ−ｔ−載せた第二搬送トレイ２４を導入し、そして、
ストッカ３９を上動させる。逆に、ストッカ３９のいず
れかの棚３８に載せられた基板ホルダ■４を第二搬送ト
レイ２４上に載せるには、当該棚３８が第二搬送トレイ
２４の移動軌跡よりやや上となるようにストッカ３９を
位置させ、この棚３８と、これの一つ下の棚との間のす
きまに第二搬送トレイ２４を導入してストッカ３９を下
動させる。 なお、第１０図において符号４０は、ストッカ３９に蓄
えられた基板Ｂを予備加熱するためのヒータである。ま
た、第１図において符号４１は、排気口を示し、これに
より基板準備室１０は高真空まで減圧可能である。 第二搬送トレイ２４に載せられた基板ホルダＨは、成長
室２内に導入され、次のようにして基板支持具３に保持
される。　− 前にも説明したように、第２図において、成長室２内で
の基板保持具３は上下移動制御可能であり、より具体的
には、基板ホルダ載置部１３，１３が成長室内での第二
搬送トレイ２４の移動軌跡よりやや下の位置とやや上の
位置との間を上下に往復移動制御できるようになってい
る。また、この基板支持具３は、支軸１９回りに回転可
能であるが、第二搬送トレイ２４が導入され、これに載
置された基板ホルダＨを受け取る時には、対向する各基
板ホルダｉｘ置部１３．１３が第二搬送トレイ２４の移
動軸に対して平行となるようにその回転位置が決められ
る。この状態において、各基板ホルダ載置部１３．１３
は、第二搬送トレイ２４上の基板ホルダＨには上下方向
に干渉するが、第二搬送トレイそれ自体２４には上下方
向に干渉しない。 基板支持具３は、その各基板ホルダ載置部１３゜１３が
第二搬送トレイ２４の移動方向軸線を挟んで対向するよ
うに回転位置が決められながら、下動位置をとって第二
搬送トレイ２４の導入を待つ。 そして第二搬送トレイ２４が導入されると、基板支持具
３が上動し、その基板ホルダｆｆ１３２置部１３゜１３
が基板ホルダＨの周縁を引っ掛けてこれを持ち上げる。 基板ホルダＨの移載を終えた第二搬送トレイ２４は基板
１！備室１１へ退勤する。 次に、本願発明装置の全体の作動を説明する。 まず、成長前の基板Ｂの成長室２への搬入手順の一例に
ついて、説明する。 この段階において、成長室２は、結晶成長に備えて超高
真空となっており、基板準備室ＩＯもまた高真空状態と
なっている。成長室２と基板準備室１０とを隔離する第
一ゲートバルブ８と基板準備室１０と基板装填室１１と
を隔離する第二ゲートバルブ９とは、ともに閉状態とな
っている。基板装填室１１において、第一搬送トレイ２
３は、基板受け取り位置にあり、基板Ｂは、基板装填口
２９から第一搬送トレイ２３の各収容孔２６にはめ込み
支持される。次に上記基板装填口２９が閉じられ、この
基板装填室１１が減圧されて基板準備室１０と同程度の
真空度とされる。 次に、第二ゲートバルブ９が開かれて基板／ＪＡ備室１
０と基板装填室１１とが連通させられ、第一搬送トレイ
２３が第二ゲートバルブ９を通って基板準備室１０の基
板移載位置まで進出する。基板準備室１０では、予備加
熱装置３７のストッカ３９の棚３８から空の基板ホルダ
Ｉ］を載せてきた第二搬送トレイ２４が基板移載位置で
待っている。 そうして、基板移載機構２８が上述のように作動して第
一搬送トレイ２３上の基板Ｂが第二搬送トレイ２４上の
基板ホルダＨの保持孔２２に移載保持される。第一搬送
トレイ２３は退勤して基板装填室ｌｌ内の基板受け取り
位置に戻り、第二ゲートバルブ９が閉しられる。このと
き基板装填室１１では、引き続いて第一搬送トレイ２３
への基板装填が行われる。 基板準備室１０では、基板Ｂを保持した基板ホルダＨが
上述のようにして移載させられた第二搬送トレイ２４が
予備加熱装置３７まで進出し、基板ホルダＨがストッカ
３９の所定の棚３８に上述のようにして載せられる。こ
うして、予備加熱装置３７の棚３８上にあったすべての
空の基板ホルダＨは、第二搬送トレイ２４に載せられて
基板移載位置まで運ばれた上で第一搬送トレイ２３から
基板Ｂの移載を受け、再びストッカ３９の棚３８上に保
持される。スト・、力３９内の各基板ホルダＨおよびこ
れが保持する基板Ｂは、ヒータ４０によって加熱され、
脱ガスされる。 次に、第一ゲートバルブ８が開けられて成長室２および
基板準備室１０が連通させられ、予備加熱装置３７から
一つの基板ホルダＨを受けとった第二搬送トレイ２４は
、第一ゲートバルブ８から成長室２内に進出し、前述の
ようにして成長室２内の基板支持具３に移載される。移
ｉ後は、第二搬送トレイ２４は基板準備室１０内に戻り
、第一ゲートバルブ８が閉しられる。 成長室２内では、所定時間の脱ガス後、基板ホルダＨに
保持された各基板Ｂの成長面に対し、分子線エピタキシ
ー法による結晶成長が所定のように行われる。 次に、成長室２から結晶成長済みの基板Ｂの搬出の手順
の一例について説明する。 基板準備室１０が高真空状態とされた上で第一ゲートバ
ルブ８が開かれる。成長室２内で上動状態にある基板支
持具３の基板ホルダ載置部１３゜１３は第二搬送トレイ
２４の移動軸線方向と対向するようにその回転位置が制
御され、この基板ホルダ載置部１３，１３の間に第二搬
送トレイ２４が進出する。そして、基板ホルダ載置部１
３，１３が下動すると、基板ホルダＩ（は、第二搬送ト
レイ２４上に移載される。なお、このとき第二ゲートバ
ルブ９は閉じている。 第二搬送トレイ２４は基板準備室ＩＯに退勤するととも
に、第一ゲートバルブ８が閉じられる。 この間に基板装填室１１は真空状態となっており、移載
位置をとらされた第二搬送トレイ２４に載る基板ホルダ
Ｈ上の基板Ｂは、第二ゲートバルブ９が開いて移載位置
まで進出した第一搬送トレイ２３に移載される。移載が
終わると、基板Ｂを保持する第一搬送トレイ２３は基板
装填室１１の基板受け取り位置まで退勤し、第二ゲート
バルブ９が閉しられる。そして基板装填室１１が昇圧さ
れ、基板装填孔２９から結晶成長済みの基板Ｂが取り出
される。 また、基板準備室ｌＯにおいて第一搬送トレイ２３への
基板Ｂの移載を終えて空状態となった基板ホルダＨは、
第二搬送トレイ２４に載ったまま予備加熱装置３７まで
搬送され、ストッカ３９の所定の棚３８に載せられる。 しかし、いずれの搬送の手順をとるにしても、本願発明
においては、装置運転中、基板ホルダＨは高真空が維持
される基板準備室１０と、超高真空が維持される成長室
２との間を移動するだけであり、−切大気に接触しない
。したがって、空気中で基板ホルダに基板を装填し、こ
の基板を基板準備室を介して成長室に搬送するという従
来の基板Ｂの搬送の考え方における問題は一切解消され
るのである。 なお、基板Ｂの搬送の手順は上記の例に限られるもので
はない。基板ホルタ゛ごとの基板Ｂの搬入と搬出を、予
備加熱室３７をバッファとしてうまく利用しながら交互
に行ない、成長室２の作動を長期間連続させることも可
能である。なお、本願発明の要部である基板搬送系の主
要構成部材である第一搬送トレイ２３、第二搬送トレイ
２４、これに載せられる基板ホルダＩ（、基板移載機構
２８、予備加熱装置３７および成長室内の基板ホルダ政
置部１３．１３等の関係を第１２図に模式的に示す。こ
れにより、上記の基板搬入および搬出の動作の理解がよ
り容易となろう。 もちろん、この発明の範囲は上述の実施例に限定される
ものではない。たとえば、実施例では、基板準備室１０
の内部に予備加熱室３７を設けているが、これを設ける
かどうかは選択事項である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本願発明の一実施例の平面的断面図、第２図は
成長室の詳細を示し、第１図のｎ　−■、Ｖｙｌに沿う
拡大断面図、第３図は第１図のｍ−ｍ線に沿う拡大断面
図、第４図は基板ホルダＨの拡大平面図、第５図は第４
図のＶ−Ｖ線に沿う拡大断面図、第６図は第一搬送トレ
イの拡大平面図、第７図は第二搬送トレイの拡大平面図
、第８図は第７図の■−■線に１合う拡大断面図、第９
図は第１図のＩＸ−ＩＸ線に沿う拡大断面図、第１０図
は第１図のＸ−Ｘ線に沿う拡大、断面図、第１１図は基
板移載機構における各ポストないし爪の詳細を示す斜視
図、第１２図は本実施例の主要構成要素の配置関係を示
す模式的斜視図、第１３図は従来の分子線エピタキシー
装置の成長室を示す模式的断面図、第１４図は従来の分
子線エピタキシー装置の全体の概略構成図である。 ２・・・成長室、３・・・基板支持具、８・・・第一ゲ
ートバルブ、９・・・第二ゲートバルブ、ｌＯ・・・基
板準備室、１１・・・基板装填室、２３・・・第一搬送
トレイ、２４・・・第二搬送トレイ、２８・・・基板移
載機構、Ｈ・・・基板ホルダ、Ｂ・・・基板。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）超高真空減圧が可能であり、かつ基板ホルダに保
   持された基板を支持するための基板支持具を有する成長
   室と、この成長室に対して第一ゲートバルブを介して連
   結され、かつ真空減圧が可能な基板準備室と、この基板
   準備室に対して第二ゲートバルブを介して連結され、か
   つ真空減圧可能であって基板装填口をもつ基板装填室と
   を備えており、 上記基板装填室には、その内部の基板受け 取り位置から開状態の上記第二ゲートバルブを通って上
   記基板準備室内の基板移載位置までを往復移動可能であ
   り、かつ基板を載置保持する第一搬送トレイが設けられ
   ており、 上記基板準備室には、基板を保持する基板 ホルダを載置して基板移載位置から開状態の上記第一ゲ
   ートバルブを通って上記成長室の基板支持具までを往復
   移動可能な第二搬送トレイ、および、基板移載位置にあ
   る第一搬送トレイと、同じく基板移載位置にある第二搬
   送トレイ上の基板ホルダとの間の基板の受け渡しを行う
   基板移載機構を備えており、 上記成長室の基板支持具は、成長室内まで 移動した上記第二搬送トレイとの間の基板ホルダの受け
   渡しを行なえるように構成されていることを特徴とする
   、分子線エピタキシー装置。