JPH0429677A

JPH0429677A - 真空容器用ガラス窓

Info

Publication number: JPH0429677A
Application number: JP13344690A
Authority: JP
Inventors: Yuji Ishida; 祐士石田; Kaoru Kusunoki; 楠　薫
Original assignee: Rohm Co Ltd
Current assignee: Rohm Co Ltd
Priority date: 1990-05-23
Filing date: 1990-05-23
Publication date: 1992-01-31

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】

本願発明は、分子線エピタキシー装置等の真空容器に設
けられる真空容器用ガラス窓に関する。

【従来の技術】

たとえば、■−■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か注目されている
。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ＡＩ、インジウム】ｎ等の■族元素、および
ヒ素Ａｓ、燐Ｐ等の■族元素を成長材料として、１０−
”ｔｏｒｒの超高真空の中で、これらの元素を原子また
は分子線の形で照射してＧａ　Ａｓ　、　ＡＩ　Ｇａ　
Ａｓ、　Ｉｎ　ＰあるいはＩｎ　Ｇａ　Ａｓ　Ｐ等の■
−■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
中ての蒸着であるため残留ガスからの不純物の混入か非
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てき、しかも正
確に制御できるため、膜厚を数人という単原子層のオー
ダで高精度に制御することがてきる、■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かでき、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。このような、分子線エピタキシー法を行う分子線エピタ
キシー装置の概略構成を第７図に示す。真空ポンプ１につなかる真空容器２の中央には、基板ホ
ルダ３か配置されるとともに、この基板ホルダ３は、基
板上の結晶成長を−様なものとするため回転するように
構成されている。また、この基板ホルダ３に保持される
基板Ｂを所望の温度に昇温するためのヒータか付設され
ている。そして、真空容器２の一側には、上記基板ホル
ダ３に向けて開口するルツボ４に各成長材料を充填して
なる複数の蒸発源５ａ、５ｂか配置される。この蒸発源
５ａ、５ｂもまた、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。なお、各蒸発源５ａ、５ｂは、各蒸発
源か互いに熱の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の開口の全面に配置されるシャ
ッタ７７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５ａおよびＡＳか
充填された蒸発源５ｂを所定の温度に加熱するとともに
、基板ホルダ３の温度を適当な温度に設定しつつ、上記
の各蒸発源５ａ、５ｂのシャッタ７を所定時間開状態と
する。ところで、上記真空容器２の内部は超高真空の圧力環境
にあり、気密性を保持する必要かあるため、上記基板Ｂ
の基板ホルダ３への装着、各シャッタ７の開閉等の真空
容器２の内部における機器の操作は、真空容器外部から
の遠隔操作によって行われる。このため、基板Ｂの取付
は位置、あるいはシャッタ７等の動きを確認するととも
に、基板Ｂ上に結晶が順調に成長していることを確認す
るためのガラス窓８か設けられる。また、基板Ｂ上の結晶の成長を制御するために、原子吸
光式成膜モニタ９によって蒸着速度を検出することがあ
る。この原子吸光式成膜モニタ９は、原子吸光分析を応
用したものであって、特定の波長を有する光を発する投
光機１０と、真空容器２の内部の蒸気の吸光度を測定し
うるモニタ本体１１とを備える。そして、投光機１０か
ら真空容器２の内部に検査光を入射する一方、基板Ｂの
近傍を通過した上記検査光を上記モニタ本体１１の内部
に設けられた分光機ないしフィルタを通過させたのち、
光電子倍増管路に導いて、蒸気中の目的元素の吸光度を
測定することにより元素ないし分子の蒸気密度を検出し
、蒸着速度を求めるものである。この原子吸光式モニタ
９を設けるため、上記真空容器２の側壁には、この検査
光を真空容器２の内部に入射するだめの投光窓１２、お
よび上記検査光を真空容器２の内部から取り出すだめの
受光窓１３か設けられている。これら真空容器２の外壁に設けられる窓８，１２．１３
は、通常、真空容器２の外壁に設けた筒胴部１４に板状
ガラス１５を気密性をもって填め込んで構成され、真空
容器２の気密性を保持しつつ、真空容器２の内部を観察
し、あるいは情報を得ることができるように構成されて
いる。

【発明か解決しようとする課題】

ところで、上述したように、上記真空容器２の内部にお
いては、蒸発源５ａ・・・から成長物質か蒸散させられ
て基板Ｂ上にエピタキシャル成長するのであるか、全て
の蒸散物質を上記基板Ｂ上に蒸着成長させることは困難
であり、上記基板Ｂを逸れた蒸散物質は、基板Ｂの周辺
の機器ないし真空容器２の内壁に蒸着して堆積する。こ
のため、長時間運転すると、上記ガラス窓８等の内側に
も上記蒸散物質か付着してガラスか曇り、容器２の内部
を観察等することかできなくなってしまう。また、上記
原子吸光式成膜モニタ９の投光窓１２あるいは受光窓１
３か曇ると、蒸気中の元素の密度を正確に検出てきなく
なり、適正な制御を行えなくなる恐れかある。一方、結晶を不純物の混入なく成長させるためには、上
記真空容器２の内部を超高真空に維持するとともに、上
記真空容器２の内部を分子、原子レベルで清浄に保つ必
要かある。このため、上記真空容器２の真空を破壊する
と、もとの真空度および清浄度に回復するまで多大な時
間を要し、その間装置の運転を中止しなければならない
。したかって、生産性を向上させるには、装置をできる
だけ長時間連続して運転することが好ましく、上記窓８
，１２．１３の曇を除去するために真空容器２を頻繁に
開けることはできない。本願発明は、上述の事情のもとで考え出されたものであ
って、上記従来の問題を解決し、真空容器内部の真空度
および清浄度を保持したまま、ガラス１５の内側の曇り
を除去することのできる、真空容器用ガラス窓を提供す
ることをその課題とする。

【課題を解決するための手段】

上記課題を解決するため、本願発明では、次の技術的手
段を講じている。すなわち、本願発明は、真空容器の外壁に設けられ、真
空容器の内部を透視しうるガラス窓であって、上記ガラス窓を構成するガラスの表面ないし内部、また
は近傍に、発熱体を設けたことを特徴とする。

【発明の作用および効果】

本願発明に係るガラス窓を構成するガラスの表面ないし
内部、または近傍には、発熱体が設けられている。この
発熱体が発熱することにより、上記ガラスか加熱されて
その表面温度か上昇する。上記ガラスの表面温度か上昇すると、上記ガラスの内側
表面に蒸着した物質が再び蒸散する。このため、真空容
器の真空を破壊することなく、上記ガラス窓の曇りを取
り除くことか可能となる。この結果、半導体製造装置等においては、真空容器を長
時間連続して運転することか可能となり、生産性が飛躍
的に向上する。また、真空容器内部の状態を曇りのないガラス窓から鮮
明に把握できるため、真空容器内部の機器の操作等が容
易になり、また、真空容器の内部に異常が発生した場合
にも迅速に対応することか可能となる。さらに、本願発明に係るガラス窓を上記原子吸光式成膜
モニタ等の光学的測定用のガラス窓に適用すると、測定
精度か上がり、正確な情報を得ることが可能となる。

【実施例の説明】

以下、本願発明に係る実施例を第１図ないし第６図に基
づいて具体的に説明する。第１図は本願発明に係る実施例の概略構成を示す断面図
、第２図は要部の断面図、第３図は第２図における■−
■線に沿う断面図である。本実施例は、本願発明に係る
ガラス窓を分子線エピタキシー装置の真空容器（成長室
）に適用した例である。なお、第１図に示す真空容器は
、第７図に示すものと基本的構成は同じであり、同等の
部品あるいは部材には第７図と同一の符号を付しである
。本実施例においては、■族元素およびドーパントを成長
材料とする蒸発源５ａ、５ｂ・・・を真空容器２の一側
において、その軸線ａ、ｂ・・・か基板ホルダ３の中心
を向いて集中するようにして、かつ真空容器２の軸線ｌ
を中心として環状に配置するとともに、■族元素である
ヒ素（Ａｓ）を成長材料とする蒸発源５′を、真空容器
２の中央に配置してその容量の増大を図っている。上記
各蒸発源５ａ、５ｂ・・・は、上端が真空容器２の底壁
に固定された有底円筒状のハウジング１６・・・内に各
成長材料を充填したルツボ４・・・を装填して構成され
る。また、各蒸発源５ａ、５ｂ・・・に対応して、分子
線束を遮蔽し、かつ解放するために、本実施例において
は、上記円筒状ハウジング１３のルツボ４・・・の開口
を開閉てきるように、回転式シャッタ７かそれぞれ配設
されている。また、本実施例においては、上記基板Ｂ上の結晶成長を
制御するため、上記真空容器２の側部に原子吸光式成膜
モニタ９が設けられており、投光機１０から発せられ基
板Ｂの表面近傍を通過する光を、モニタ本体１１によっ
て受光することにより、蒸気中の目的元素の密度を計測
できるように構成されている。上記モニタ本体１１から
の信号は制御装置１７に送られ、各蒸発源５ａ、５ｂの
温度、シャッタ７の開閉等の制御を行い、基板Ｂ上の結
晶成長を制御するように構成されている。さて、本実施例に係るガラス窓１８は、第１図に示すよ
うに、真空容器２の側壁部２ａに形成されている。この
ガラス窓１８は、第１図および第２図に示すように、真
空容器２の側壁部２ａから外側に向かって一体突出形成
された円筒状の筒胴部１４と、上記筒胴部１４の先端部
に取付けられるドーナツ円板状のガラス保持体１９と、
上記ガラス保持体Ｉ９に保持される円板状の板ガラス２
０とを備える。上記筒胴部１４は、基板ホルダ３および蒸発源５ａ・・
・を観察できる側壁部２ａの中間位置に形成されており
、端部が開口されるとともに、この開口部２Ｉの周縁に
所定間隔で取付は螺孔２２を有するフランジ部２３か形
成されている。上記ガラス保持体１９は、第２図に示すように、その外
周部に上記フランジ部２３の取付は螺孔２２に対応し軸
方向に貫通する取付は孔２４を備え、その内方面が上記
フランジ部２３の取付は面に対接させられる一方、上記
取付は孔２４に通挿された取付はポルト２５を上記取付
は螺孔２２に螺入することによって、上記筒胴部１４に
対して気密性をもって締結されている。また、外方面内
周部には、環状の段落ち部２６か形成され、この段落ち
部２６に上記板ガラス２０か填め込まれるとともに、こ
の板ガラス２０の周縁部を挟むようにして外側に固定リ
ング２７か嵌入され、上記板ガラス２０の外周部と上記
ガラス保持体１９との気密性が図られている。また、こ
のガラス保持体Ｊ９の上記段落ち部２６の立て壁部２８
には、後に説明する板ガラス２０に設けられる発熱体２
９の一対の電極端子３０に接続される一対の接続端子３
１か埋め込み形成されており、この接続端子３１から上
記ガラス保持体】９の内部を通ってリート線３２か外側
に延出され、電源３３にそれぞれ接続されている。本実施例に係る板ガラス２０は、第２図および第３図に
示すように、その厚み方向中央部に、発熱体として一条
の線状抵抗発熱体２９が埋設されるとともに、上記ガラ
ス保持体１９の一対の接続端子３１に対応する位置に電
極端子３０が形成されている。本実施例においては、第
３図に示すように、上記線状抵抗発熱体２９はガラス板
２０の内側部において平行線状に配線されており、各平
行部は作業者の視野を遣らない程度の間隔を開けて設け
られている。なお、上記線状抵抗発熱体２９は、発熱時
にガスの発生の少ないタンタル（Ｔａ）線で構成するの
か好ましい。上記構成のガラス窓１８において、上記リード線３２に
電流を流すと、上記線状抵抗発熱体２９か発熱し、上記
板ガラス２０か加熱されてその表面温度か上昇する。上記板ガラス２０の表面温度が上昇すると、上記板ガラ
ス２０の内側表面に蒸着した成長物質も再び加熱されて
真空容器２の内部に蒸散する。このため、真空容器２の
内部の真空を破ることなく上記ガラス窓１８の曇りを取
り除くことができる。この結果、真空容器２を長時間連続して使用し、半導体
を連続して製造することか可能となり、生産性が飛躍的
に向上する。また、真空容器２の内部の状態を上記ガラス窓１８から
鮮明に把握できるため、真空容器２の内部の機器の操作
等が容易になり、また、真空容器２の内部に異常が発生
した場合にも迅速に対応することが可能となる。第４図および第５図は本願発明の他の実施例を示す図で
ある。この実施例においては、線状抵抗発熱体２９ａか
板ガラス２０の内側表面に添着されて構成されるととも
に、上記線状抵抗発熱体２９ａの電極端子３０ａおよび
接続端子３１ａは、上記ガラス保持体１９の内周部１９
ａに沿って形成されている。この実施例においても、上
述した実施例と同様の効果を発揮することかできる。また、第６図に、筒胴部１４の内側および外側の三箇所
に板ガラス２０ａ、２０ｂを設けた場合の実施例を示す
。この実施例においては、外側の板ガラス２０ｂか、ビ
ューボート融着リング３４を介して円筒状のガラス保持
体１９の外側内周部に気密性をもって融着固定される一
方、内側の板ガラス２０ｂが、固定リング３５によって
ガラス保持体１９の内側内周部に固定されている。上記
内側の板ガラス２０ｂは二枚の板ガラス２０ｃ。２０ｃを積層して構成され、その間に抵抗発熱体２９ｃ
が挟着されている。そして、ガラス保持体１９の中間部
外壁から、電源導入端子３６が気密性をもって上記三箇
所の板ガラス２０ａ、２０ｂによって区画される内部空
間に挿入され、その内端部に上記抵抗発熱体２９ｃから
延出されたり一ト線３７か接続されている。上記構成に
よって、抵抗発熱体２９ｃを設けた上記ガラス板２０ｂ
か加熱によって破損した場合にも、外側のガラス板２０
ａによって気密性を保持することか可能となり、真空容
器内部の真空度を確実に保持することかできる。なお、
本実施例においては、上記抵抗発熱体２９ｃを二枚の板
ガラス２０ｃ、２０ｃの間に設けたか、第４図に示す実
施例のように一枚の板ガラスの片側に抵抗発熱体を設け
てもよい。本願発明は、上述の実施例に限定されることはない。実
施例においては、円筒状のガラス窓１８に本願発明を適
用したか、第１図に示す原子吸光式成膜モニタ９の検査
光を入射する投光窓１２、および上記投光窓１２から入
射された検査光を取り出す受光窓１３に適用することも
できる。上記投光窓１２および受光窓１３に適用すると
、成膜モニタ９の測定精度が上がり、正確な情報を得る
ことか可能となる。また、実施例においては、抵抗発熱体２９を板ガラス２
０の内部あるいは内側表面に設けたか、板ガラス２０の
外側表面に設けることもできる。また、上記抵抗発熱体２９を、板ガラス２０を覆うシャ
ッタ等に設け、上記板ガラス２０の内側表面ないし外側
表面に添着しつるように形成してもよい。また、実施例においては、線状の抵抗発熱体２９を用い
たが、ガラス窓１８の視野を遮ることかない範囲におい
て、シート状等他の形状の抵抗発熱体を採用するこもで
きる。さらに、上記抵抗発熱体の代わりに、板ガラスの近傍に
、赤外線等を放射するランプ状の発熱体を設けることも
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本願発明に係るガラス窓を分子線エピタキシー
装置の真空容器に適用した場合の概略を示す断面図、第
２図は第１図の要部の断面図、第３図は第２図における
■−■線に沿う断面図、第４図は他の実施例の要部の断
面図、第５図は第４図における■−Ｖ線に沿う断面図、
第６図は板ガラスを複数設けた場合の実施例を示す断面
図、第７図は従来例を示す概略断面図である。２・・・真空容器、１８・・・ガラス窓、２０・２９・
・発熱体。ガラス、

Claims

【特許請求の範囲】

（１）真空容器の外壁に設けられ、真空容器の内部を透
視しうるガラス窓であって、上記ガラス窓を構成するガラスの表面ないし内部、または近傍に、発熱体を設けたことを特徴とす
る、真空容器用ガラス窓。