JPH0312392A - 分子線エピタキシ装置 - 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〕 本発明は薄膜成長法の一つである分子線エピタキシ装置
に係わり、特に分子線源や基板の温度を正確に計測しな
がら所望の組成の薄膜を成長させる分子線エピタキシ装
置に関する。

〔従来の技術〕

従来の装置では、分子線源の温度を正確に測定し、制御
するために、特開昭６０−４３８１５号公報に記載され
ている第１図のように、熱電対の熱起電圧を真空側から
大気側へ導き出すために、熱電対用リード線と補償導線
を使用していた。

また、特開昭６０−４３８１５号公報に記載されている
第２図のように、熱電対素線を熱電対用導入端子にて真
空側から大気側へ貫通させて、タングステン−レニウム
熱電対の熱起電圧を分子線源の温度制御器に入力させて
いた。

基板の温度を制御するためにも、以上と同様な構造がと
れられている。すなわち、特開昭６０−４３８１５号公
報に記載されている第１図及び第２図において、分子線
源のルツボを基板に置き換えた構造である。

また、熱電対素線と補償導線との接続点の温度を測定す
るために、接続用プラグの外側に別な熱電対を取付けて
いた。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来技術では、分子線源と制御器とが離れている場
合、熱電対素線が長くなる。これによって、タングステ
ン−レニウム熱電対素線が高価なために装置の価格が高
くなるばかりでなく、熱電対素線の電気抵抗が比較的高
いために熱起電圧が降下して温度計測が困難になるとい
う問題点があった。補償導線を用いるとこれらの問題は
解決されるが、特開昭６０−４３８１５号公報に記載さ
れているように、熱電対用リード線と補償導線との接続
点において熱起電圧が発生し、これが大気の温度によっ
て変動するためにルツボの温度が見掛は上、変動してし
まうという問題が生じる。

また、熱電対素線と補償導線との接続点で生じる熱起電
圧を補正するためには、別な熱雷対で接続点の温度を測
定しなければならない。そこで、熱電対素線と補償導線
とを継ぐためのプラグの外側に、別な熱電対を取付けて
いたが、接続点の温度を精度良く測定することが難しか
った。

本発明の目的は、補償導線を使用しても、大気の温度変
動が、熱電対による温度計測に影響を及ぼさず、分子線
源のルツボや基板の温度を正確に制御することにある。

また、熱電対素線と補償導線との接続点の温度を精度良
く測定し、接続点で生じる熱起電圧を精度良く補正する
ことにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的は、熱電対素線と補償導線との接点を納めるこ
とのできる恒温槽を設けることにより達成される。

また、熱電対素線と導線との間に、熱電対素線と導線と
の接点にて生じる熱起電圧を相殺するような電圧補償回
路を設けることによっても５達成される。

接続点で生じる熱起電圧を精度良く補正するために、熱
電対素線と熱電対を電気的に継ぐための熱電対素線用プ
ラグに接続点の温度を測定するための熱電対を内部に取
付ける。熱電対素線と導線の絶縁材を伝熱性の良好な材
質で作る。プラグの周囲を伝熱性の低い部材で囲む。

〔作用〕

熱電対素線と補償導線との接点は恒温槽の中に納められ
る。恒温槽の中の温度は一定に保たれているので、接点
にて生じる熱起電圧は一定になり、大気の温度によって
変動することがない。

また、電圧補償回路を熱電対素線と補償導線との間に設
けた場合には、電圧補償回路が大気の温度を感知して、
熱電対素線と補償導線との間に生じる熱起電圧を相殺す
るので、見掛は上この熱起電圧が生じなくなる。

以上のいずれにおいても、熱電対による分子線源のルツ
ボや基板の温度計測に、大気の温度変動は影響を及ぼさ
ない。よってこれらの温度は正確に計測することができ
、温度制御を正確に行うことができる。

熱電対素線と熱電対を電気的に継ぐための熱電対素線用
プラグの内部に取付けられた熱電対は、接続点の温度を
精度良く測定出来るので、この値を電圧補償回路にフィ
ードバックして、接続点で生じる熱起電力を精度良く補
正することができる。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を第１図により説明する。

分子線源のルツボ１の温度を計測するためのタングステ
ン−レニウム熱電対２は特開昭６０−４３８１５号公報
に記載されているような熱電対用導入端子３によって真
空槽４の外に直接導き出され。

補償導線５と接続される。この接点６は、恒温槽７に納
められているので常に一定の熱起電圧■を生じる。制御
器８では、測定された電圧からこのＶを減じることによ
り、ルツボ１の温度による真の熱起電圧を求める。この
値をもとに電源９を制御し、その出力は電流導入端子１
０を通ってヒータ１１の出力を調節し、ルツボ１の温度
を制御する。例えば、恒温槽７に純水とその氷をデユワ
−瓶に入れたものを使用すると、恒温槽７の温度変動は
約±０．１℃以内に納まるので、ルツボ１の温度変動は
、大気の温度の影響を受けることなく約±０．１℃以内
に納まる。また、恒温槽７に電気恒温槽を使用してもよ
い。

基板１２の温度制御もこれと同様に行われる。

次に、温度補償回路を用いた実施例を第２図により説明
する。ルツボ又は基板１３の温度を計測する熱電対２の
素線は、熱電対用導入端子３を通って真空槽４の外に直
接導き出されて、導線５に接続される。導線５の材質は
熱電対２の素線とは異なり、例えば銅などの安価なもの
が使われる。

熱電対２の素線と導線５との接点６には、接点６の温度
Ｔに対応した熱起電圧が生じる。これらの熱起電圧によ
って熱電対２の素線と導線５との接点６に新たに生じる
電圧をＶ　（Ｔ）とすると、Ｖ（Ｔ）はＴの関数である
。一方、接点６の温度Ｔは接点温度計測用熱雷対１４で
計測され、温度補償回路１５へ送られる。温度補償回路
１５は接点６の温度ＴからＶ　（Ｔ）を計測して求め、
電圧−Ｖ　（Ｔ）を導線５に印加する。このようにする
と、熱電対２の素線と導線５との接点６に生じた熱起電
圧Ｖ　（Ｔ）が接点６の温度Ｔにかかわらず相殺される
ので、原理的に、接点６の温度変動は熱電対１３の温度
計測に影響を及ぼさない。実際には、温度補償回路１５
の印加電圧に約±０．３℃相当の誤差が含まれているの
で、ルツボ１や基板１３の温度制御にも同程度の誤差が
含まれろ。

しかし、ルツボ又は基板１３の温度制御には充分小さな
誤差である。

第３図により、熱電対２の素線と導線５とは電気的に継
ぐための熱電対素線用プラグの構造を説明する。熱電対
２の素線は接続子Ａ１６に、導線５は接続子Ｂ１７に、
それぞれ電気的に接続されている。プラグＡ１８とプラ
グＢ１９とは分離でき、接続子Ａ１６と接続子Ｂ１７は
、これらふたつのプラグをつなげると、電気的に接続す
る。プラグＢ１９には、接続点温度計測用熱電対１４が
内蔵されており、接続点の温度を測定して、その値を温
度補償回路１５に送る。導線５と接続点温度計測用熱電
対１４は、同じケーブル２０に納められている。接続点
温度計測用熱電対１４をプラグＡ１８に内蔵しても良い
。

第４図に示されるような構造にすると、接続点の温度を
精度良く測定することができる。熱電対２の素線と導線
５の絶縁材２１を伝熱性の良好な材質で作る。例えば、
酸化アルミニウムにすると、絶縁性と伝熱性がともに高
いので、接続点と接続点温度計測用熱電対１４との温度
差が小さくなる。

また、プラグの周囲を断熱材２２で囲む。例えば、高分
子樹脂にすると、接続点や接続点温度計測用熱電対１４
における温度が安定し、プラグの周囲の温度の影響を受
けにくくなる。このようにすると、接続点の温度を精度
良く測定できるので、温度補償回路１５による補正の精
度が向上する。

〔発明の効果〕 以上述べたように、本発明は、大気の温度変動が熱電対
］、３による温度計測の及ぼす影響を充分に小さくする
ことができるため１分子線源のルツボや基板の温度を正
確に制御することができ、良質な薄膜を成長することが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は恒温槽を用いた実施例の系統図、第２図は温度
補償回路を用いた実施例の系統図、第３図は熱電対素線
と導線との接続用プラグの断面図、第４図は伝熱性の低
い部材で囲まれた。熱電対素線と導線との接続用プラグ
の断面図である。 １・・・ルツボ、２・・・熱電対、３・・・熱電対用導
入端子、４・・・真空槽、５・・・導線、６・・・接点
、７・・・恒温槽、８・・・制御器、９・・・電源、１
０・・・電流導入端子、１１・・・ヒータ、１２・・・
基板、１３・・・ルツボ又は基板、１４・・・接点温度
計測用熱電対、１５・・・温度補償回路、１６・・・接
続子Ａ、１７・・・接続子Ｂ、１８・・プラグＡ、１９
・・・プラグＢ、２０・・・ケーブル、不 １ 図 １Ｚ−基板 晃 図 葛 図 冨 図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、真空槽と、基板と、分子線源と、それらの温度を測
   定するための熱電対と、熱電対の熱起電圧を伝えるため
   の導線より成る分子線エピタキシ装置において、熱電対
   素線と導線との接点を納めるための恒温槽を具備したこ
   とを特徴とする分子線エピタキシ装置。