JPH02233586A - 分子線エピタキシャル成長装置 - 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 本発明は、半導体産業を中心に広く用いられる分子線エ
ピタキシャル成長装置に関するものである。

従来の技術 現在、超格子構造、多重量子井戸、多層反射（透過）膜
等に代表される、異種物質を積層させた構造のもたらす
性質を利用した電子デバイス、光学デバイス、光電子デ
バイス等の開発が盛んに行われている。このようなデバ
イスを製造する上で、超高真空室内で分子線（原子線、
イオン線を含む）を用いてエピタキシャル成長を行う、
いわゆる分子線エピタキシャル成長装置（以下ＭＢＥ装
置と略す）は、非常に重要な役割を果たす。典型的なＭ
ＢＥ装置の一例を第３図に示す（例えば、　「分子線エ
ビタキシー技術」高橋清編著（ｌｆｌ８４年Ｐ　．５７
）。

基本構成は、超高真空室１内に、試料ホルダー２が設置
され、これに向かって、分子線源３が配置され、さらに
液体窒素シュラウドに代表されるコールドトラップ４が
設置された形から成る。コールドトラップ４は、超高真
空排気中、あるいはエピタキシャル成長中に、真空中に
残存する残留ガスを吸着し、主たる排気系に加えて一種
のボンブの役割を果たす。コールドトラップ４に吸着し
た物質（例えば、十一　族化物半導体をエピタキシャル
成長しているときは主として　族物質）は、非成長時に
コールｌ’｝ラップ４を昇温（液体窒素シ二ラウドの場
合では、流していた液体窒素を抜く）することにより説
着し、主たる排気系により排気される。しかし、長期間
繰り返して使用すると、吸着した物質が大量に堆積する
ようになり、やがて、これが機械的歪、振動、熱的歪等
により剥離し、粉塵となり、これが被成長基板表面に付
着して表面欠陥を誘起したり、分子線源３の中に混入し
て分子線源３を汚染することになる。

従って、コールドトラップ４に堆積した物質は、定期的
に除去する必要が生じる。従来、この方法としては、い
ったん超高真空室１を大気開放した後、堆積物質を機械
的に除去（例えば、堆積物質をかき取る）するか、ある
いはコールドトラップ４を取りはずし、これを酸洗浄す
る等の方法が用いられていた。また、酸洗浄の際、堆積
物質のみを有効に取り除くために、耐薬品性、耐熱性に
優れた有機物質から成る膜を表面にコーティングした液
体窒素シュラウドを採用する等の対策が講じられていた
（特開昭ｆｉ３−１１４１１８公報）。

発明が解決しようとする課題 以上述べて来たように、従来のＭＢＥ装置では、コール
ドトラップに堆積した物質を除去するためには、超高真
空室をいったん大気開放する必要があり、さらに酸洗浄
を行なう場合、コールドトラップを取りはずすという大
がかりな作業をしなければならず、かつ酸洗浄後のコー
ルドトラップを完全に乾燥させなければならない等の一
連の作業の労力が大きく、かつ時間がかかるという問題
やその後の超高真空室を再度清浄な超高真空状態に立ち
上げるのに時間がかかる等の問題点があった。

本発明は上述の問題点に鑑み、超高真空室を大気開放せ
ず、かつドライな方法で、コールドトラップに堆積した
物質を除去できる分子線エピタキシャル成長装置を提供
することを目的とする。

課題を解決するための手段 本発明は上述の課題を解決するため、コールドトラップ
の壁面に添って金属板を配置し、前記壁面と前記金属板
との間でプラズマ放電を起こさせる高周波電源を介して
前記壁面と前記金属板とを接続し、プラズマ放電を゜起
こさない時に、成長室とは真空的にしゃ断し、前記金属
板を収納する真空室を設けるという構成を備えたもので
ある。

また、もう一つの発明は、外壁面に活性粒子線を出射す
る粒子線源を設置し、前記粒子線がコールドトラップの
壁面全体に照射されるように、前記粒子線源を移動させ
る機構を設けるという構成を備えたものである。

作用 本発明は上述の構成によって、コールドトラップの壁面
と金属板との間の高周波放電により生ぜしめたプラズマ
により、コールドトラップに堆積した物質を除去できる
。また、金属板を収納する真空室を備えているため、金
属板はエピタキシャル成長を行う成長室外に移動させ、
かつ清浄な状態で収納しておくことができる。　　もう
一つの発明は上述の構成によって粒子線源よりコールド
トラップの壁へ照射されるイオンビーム、ラジカルビー
ム等の粒子線により、コールドトラップに堆積した物質
を除去できる。以上のように、本発明では、超高真空室
を大気開放することなく、かつドライな方法で、コール
ドトラップに堆積した物質を除去できるため、ＭＢＥ装
置゛の稼働率が大幅に上昇すると共に、良質のエピタキ
シャル成長膜を成長することができる。

実施例 （実施例１） 第１図は本発明の第１の実施例におけるＭＢＥ装置の概
略図である。以下第１図を用いて第１の実施例を説明す
る。

ＭＢＥ装置はエピタキシャル成長を行う成長室Ｓと金属
板７ａを収納するための真空室６とで構成され、両者は
ゲートバルブ８で真空にしゃ断することが出来る。７ｂ
は収納時における金属板７ａの位置を示す。金属板７ａ
は、高周波電源（例えば１３．５６ＭＨｚ）　９を介し
て、液体窒素トラップからなるコールドトラップ４に接
続されている。

コールドトラップ４に堆積した物質を除去するためには
、まず金属板７ａとコールドトラップ４の間に反応性ガ
スを流した後、高周波放電を行い、プラズマを発生させ
る。反応性ガスとしては、これと堆積した物質の主成分
との反応生成物が気体となるようなものを選ぶ。堆積し
た物質の主成分が、　　族物質、有機物質、シリコン、
炭素等の場合には水素ガスが有効な反応性ガスとなる。

また、ガス圧は１０−１＃１０−”Ｔｏｒｒ程度、高周
波電力は−１０ａｌ台に設定すれば良い。このようにし
て、反応性ガスのプラズマとコールドトラップ４に堆積
した物質を反応させ、気体状の反応生成物として、成長
室Ｓ外に排気することにより、堆積した物質の除去が容
易に行える。さらに、金属板７ａの表面を耐プラズマ性
の物質でコーティングしておけば、プラズマにより金属
板７ａがごく微量ではあるがスパッタリングされる恐れ
も完全になくなる。

（実施例２） 第２図は本発明の第２の実施例におけるＭＢＥ装置の概
略図である。以下第２図を用いて第２の実施例を説明す
る。

超高真空室１内に、イオンビーム、ラジカルビーム等の
活性粒子線を出射し得る粒子線源（例えば、カウフマン
型イオン源）１０が設置され、これに試料ステージ２が
一体化されている。また、並行移動、回転移動を行わせ
るための移動機構１１が設けられている。

コールドトラップ４に堆積した物質を除去するためには
、まず粒子線源！θ内に反応性ガスを導入した後、粒子
線源！０内でプラズマを発生させる。

反応性ガスは、第１の実施例で述べたものと同一のもの
を用いる。また、ガス圧は１０−１〜！０−’Ｔｏｒｒ
程度である。このようにして得られたプラズマから、イ
オンビーム、ラジカルビーム等の活性粒子線の形で、コ
ールドトラップ４に照射する。またこのとき、移動機構
１１により、粒子線源ＩＯを移動させながら行うことで
、コールド．トラップ４の壁面全体へ、活性粒子線の照
射を行うことが出来る。

よって、第１の実施例の場合と同様、堆積した物質の除
去が容易に行える。また、粒子線源【Ｏと試料ステージ
２とが一体化しているため、これがエピタキシャル成長
を行う成長室内に占める容積は、従来の分子線エピタキ
シャル装置の成長室内に占める試料ステージ２の容積に
比べ、大幅に大きくな．ることはない。

発明の効果 以上の説明から明らかなように、本発明は、超高真空室
を大気開放せず、かつ、ドライな方法で、コールドトラ
ップに堆積した物質を除去することが出来るので、ＭＢ
Ｅ装置の稼働率が大幅に上昇するとともに、良質のエピ
タキシャル成長膜を成長することが出来る等、多大なる
効果をもたらす。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は、それぞれ本発明の第１の実施例及
び第２の実施例における分子線エピタキシャル成長装置
の概略図、第３図は従来技術の分子線エピタキシャル成
長装置の一例を示す概略図である。 ４・・・・コールドトラップ、８・・・・真空室、７ａ
１７ｂ・・・・金属板、８・・・・ゲートバルプ、９・
・・・高周波電源、１０・・・・粒子線源、１１・・・
・移動機構。 代理人の氏名　弁理士　粟野重孝　ほか１名第 ｌ 図 第 図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）分子線エピタキシャル成長装置の成長室内に配置
   されたコールドトラップの壁面に対して、ある一定の距
   離を保って前記壁面に添って配置される金属板を有し、
   前記壁面と前記金属板との間でプラズマ放電を起こさせ
   る高周波電源を介して前記壁面と前記金属板とが接続さ
   れ、プラズマ放電を起こさない時に、前記成長室を真空
   的にしゃ断し、前記金属板を収納する真空室を有するこ
   とを特徴とする分子線エピタキシャル成長装置（２）分
   子線エピタキシャル成長装置の成長室内に、外壁面に活
   性粒子線を出射する粒子線源を設置し、前記粒子線が前
   記成長室内に配置されたコールドトラップの壁面全体に
   照射されるように前記粒子線源を移動させる機構を有す
   ることを特徴とする分子線エピタキシャル成長装置。