JPH0393693A - 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】

この発明は基板加熱、回転機構の保守点検が容易な分子
線エピタキシー装置に関する。 分子線エピタキシー装置は、超高真空中で、加熱した基
板に対して原料物質の分子線を当て基板上にこれら原料
物質よりなる薄膜をエビタキシャル成長させる装置であ
る。 これは、超高真空に引くことのできる成長室チャンバ、
これを真空に引く真空排気装置、成長室チャンバの中に
設けられ基板を保持し加熱回転するマニビュレータと、
成長室チャンバの下方に設けられて原料物質を収容しこ
れを加熱して分子線として基板に照射する分子線セルと
を含んでいる。 この他に成長室チャンバの内壁にそって液体窒素シュラ
ウドが設けられる。

【従来の技術】

分子線エピタキシー装置のマニビュレータは、基板を保
持し回転するという機能と、基板を加熱するというふた
つの機能を併せ備えている。 基板ホルダに１枚又は複数枚の基板を固定する。 基板ホルダの面に立てた法線のまわりに基板ホルダを回
転する。これは複数の分子線セルから飛来する分子線の
強度を基板上の全ての点に於で均一化するためである。 また、基板が一定以上の温度でなければ基板上にエピタ
キシャル成長が行なわれない。このため基板加熱を予め
行なわなくてはならない。 マニビュレータは、基板加熱回転機構のことであり、従
来は、２つの機構が分離されていなかった。もちろん加
熱のための機構は静止している。 回転のための機構は動かなければならない。そこで、加
熱のための機構を内側に、回転のための機構を外側に設
け、いずれの機構もひとつのフランジに固定していた。 外側の部分を回転させるので複雑な機構となっている。 実際には、フランジとマニビュレータの先端部とでは比
較的直径の大きい装置となり、中間部では直径の小さい
装置となっている。このため、加熱のための機構だけを
引き抜くということはできない。 ところが加熱機構については、ヒータが断線、劣化した
り、熱電対が断線したりする。回転機構については、円
筒部材の軸受部の損傷、歯車部の劣化などが起こりやす
い。 特にヒータの劣化に伴なう温度分布の乱れ、熱電対の断
線などの事故がおこりやすい。 分子線エピタキシー装置の基板の加熱回転機構は、その
使用される環境条件が厳しいので、定期のメンテナンス
及び部品の劣化、故障などに対して対応しやすいように
十分に考慮されている必要がある。 これら部品を交換する場合、従来は、外側にある回転機
構から分解してゆかなければならない。 たとえ故障の箇所が内奥の加熱機構に関するものであっ
ても、外側の回転機構から順に外してゆかなければなら
ない。交換が終った後、再び組立てる場合も同様である
。

【発明が解決しようとする課題】

基板の回転機構、加熱機構は頻繁に補修しなければなら
ない。ところが両者が入りくんだ構造になっているから
、一部分の修理のためてあっても全体を分解しなければ
ならず、修理が終ると全体を再構戒しなければならない
。 これらの部品には有害な原料物質が付着しているので、
十分な注意が必要である。このため分解組立に長い時間
がかかり、危険も多い。 さらに部品交換後、再度回転機構部を組立てると、これ
を調整しなければならない。このためいったん回転機構
部を分解すると再組立して使用できるようになるまでに
多大の労力と時間とが必要になる。 研究用の分子線エピタキシー装置であればあまり問題に
ならないかも知れない。しかし使用頻度の多い量産装置
になる程この点は大きな問題になってくる。

【課題を解決するための手段】

本発明はそこで、基板加熱機構と基板回転機構を、内外
２つのフランジに別個にとりつけ、両者を分離可能にす
る。 本発明の分子線エピタキシー装置は、 ■　真空に引くことのできる或長室チャンバと、■　成
長室チャンバの中にあってエピタキシャル成長を行なう
べき基板を保持してこれを回転する基板回転機構と、 ■　基板を加熱する基板加熱機構と、 ■　エビタキシャル成長させるべき原料物質を収容しこ
れを加熱して分子線とし基板に照射するため成長室チャ
ンパの下方に適数個設けられる分子線セルを含み、 ■　互に同軸関係にあり分離結合できる内外フランジの
内側のフランジに基板加熱機構が取付けられ、 ■　外側のフランジに基板回転機構が取付けられ、■　
内側フランジを外側フランジから分離すれば内側フラン
ジとともに基板加熱機構を分離できる。 ようにしたものである。

【作　用】

内外ふたつのフランジに分けられ、内側のフラ冫ジには
基板加熱機構、外側のフランジには基板回転機構が取り
つけられている。 このためヒータが劣化した場合、熱電対が断線した場合
など、基板加熱機構のみを取出して部品交換をする事が
できる。基板回転機構はそのままであってよい。部品交
換の終った後は、基板加熱機構のみを再組立すればよい
。基板回転機構は分解していないのであるから、再組立
の必要がなく調整の必要もない。

【実　施　例】

本発明の実施例を図面によって説明する。 第１図は実施例に係るマニピュレータ部の縦断面図であ
る。第２図は第１図の■−■断面図である。 或長室チャンパ１５の一部に円型のフランジ部１６が形
成されている。ここに、内外二枚のフランジが同軸状に
取付けられている。 外側のフランジは回転機構取付フランジ１４である。外
側のフランジの中央には穴部１７がある。 回転機構取付フランジ１４の穴部１７のまわりに、内側
の加熱機構取付フランジ４が固着される。 もちろんこれらフランジ部１６、フランジ１４、４の間
にはガスケット、Ｏリングなどのシール部材が介され、
ボルトによって締付けられている。 回転機構取付フランジ１４の円環部の下面には回転機構
が取付けられる。 回転機構は、円筒状の回転筒７と、回転筒７の周囲に複
数個設けられ上端が回転機構取付フランジ１４に固着さ
れた回転部サポート６、回転輪１８、回転を導入する回
転導入機１、回転用ギヤ５などよりなっている。 回転筒７は円筒の外壁に円周に沿ういくつかの溝２０を
有する。溝２０に回転輪１８の外輪が嵌り込んでいて、
回転筒７を保持している。回転輪１８の内輪は回転部サ
ポート６に固着されている。 回転筒７の下端には、基板１１を取付けた基板ホルダ１
０が固定される。 回転筒７の上端近くに円環状のギヤ部１９が取付けられ
る。これに回転用ギャ５が噛合っている。 回転導入機１は回転機構取付フランジ１４に固着され、
成長室チャンパ１５内の回転用ギャ５を回転させる。 回転筒７は、回転部サポート６、回転輪１８によって、
中心軸の周りに回転可能に支持されている。回転導入機
１によって回転用ギャ５が回転するとこれにギヤ部１９
が噛合っているので、回転筒７が回転する。 加熱機構取付フランジ４には基板加熱機構が取付けられ
る。 基板加熱機構は、ヒータ９、熱シールド板８、ヒータ部
サポート３、ヒータ用リード線１２、電流導入機２、温
調用サーモカップル１３などよりなっている。 ヒータ９は基板ホルダ１０の裏側近傍に設けられる。こ
れは静止している。ヒータ９はヒータ部サポート３によ
って加熱機構取付フランジ４に固定されているからであ
る。ヒータのすぐ上には複数の熱シールド板８がある。 これはＴａ，Ｍｏｑどの板で、ヒータ輻射熱が基板の方
へ向くように熱を反射する。 温調用サーモカツプル１３はヒータ９の近傍の温度を測
定している。 ヒータの電流は、電流導入機２、ヒータ用リード線１２
を経てヒータに供給される。 加熱機構が内側にあって静止しており、回転機構が外側
にあって中心軸のまわりに回転している。 加熱機構、回転機構は同軸関係に配置されている。 重要な事は、内側の加熱機構が、加熱機構取付フランジ
４を回転機構取付フランジ１４から取外すことにより、
軸方向にそのまま抜きとれるという事である。 このため、加熱機構の熱シールド板８、ヒータ９、など
の直径の最大値が、回転筒７の内径や回転機構取付フラ
ンジ１４の穴部１７の内径よりも小さいものでなければ
ならない。

【発明の効果】

本発明の分子線エピタキシー装置は、マニビュレータの
基板加熱回転機構が、基板加熱機構と基板回転機構に分
離しており、独立のフランジに取りつけられている。そ
のため次のような効果がある。 ■　加熱機構の部品の点検・交換が必要な時、回転機構
取付フランジ１４から加熱機構取付フランジ４を分離し
引抜くことで加熱機構の全体を取出すことができる。こ
のため、点検・交換が容易である。 ■　再び加熱機構を取付けるのも容易である。この間、
回転機構を分解したり、取外したりする必要がない。当
然回転機構の再組立や再調整が不必要になる。 ■　加熱機構のヒータを新しいものに取替えた時は真空
中で脱ガスをしなければならない。従来は成長室チャン
パに組みこんで加熱し脱ガスをしたので成長室を汚染す
る事が多かった。しかし、本発明の場合加熱機構のヒー
タを取替えた場合、別の真空チャンバにこれを取付けて
脱ガスをする事ができる。このため成長室を汚染するこ
とが少ない。 ■　加熱機構の℃一夕の脱ガス時の加熱温度を高くする
事ができ脱ガスに要する時間が短縮される。 従来の場合は回転機構と一体になっていたので、回転機
構が熱損傷を受けるのを防ぐため、９００℃〜１０００
℃程度にしか加熱できなかった。 本発明の場合、加熱機構を単独て別の真空チャンバで加
熱脱ガスするので、より高い温度で処理することができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例にかかる分子線エビクキシー装
置の基板加熱回転機構部近傍の縦断面図。 第２図は第１図のｎ一ｍ断面図。 １・・・・・・回転導入機 ２・・・・・・電流導入機 ３・・・・・・ヒータ部サポート ４・・・・・・加熱機構取付フランジ ５・・・・・・回転用ギヤ ６・・・・・・回転部サポート ７・・・・・・回転筒 ８・・・・・・熱シールト板 ９・・・・・・ １０・・・・・・ １１・・・・・・ １２・・・・・・ １３・・・・・・ １４・・・・・・ １５・・・・・・ １６・・・・・・ １７・・・・・・ １８・・・・・・ １９・・・・・・ ２０・・・・・・ ヒ　　　ー　　　タ 基板ホルダ 基　　　　板 ヒータ用リード線 温調用サーモカップル 回転機構取付フランジ 成長室チャンバ フランジ部 穴　　　　部 回転輪 ギ　　ヤ　　部 溝 発明 者 稲　　葉

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 真空に引くことのできる成長室チャンバと、成長室チャ
   ンバの中にあってエピタキシャル成長を行なうべき基板
   を保持してこれを回転する基板回転機構と、基板を加熱
   する基板加熱機構と、エピタキシャル成長させるべき原
   料物質を収容しこれを加熱して分子線とし基板に照射す
   るため成長室チャンバの下方に適数個設けられる分子線
   セルとを含み、互に同軸関係にあり分離結合できる内外
   ふたつのフランジの内側のフランジに基板加熱機構が取
   付けられ、外側のフランジに基板回転機構が取付けられ
   、内側フランジを外側フランジから分離すれば内側フラ
   ンジとともに基板加熱機構を分離できるようにした事を
   特徴とする分子線エピタキシー装置。