JPH0458434B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は分子ジエツト及び周囲温度では、通常
は液体の化合物を用いてエピタキシヤル成長によ
つて基板上に蒸着層を形成するための装置に関す
る。

従来の技術 被覆すべき基板上にエピタキシヤル成長させる
ことによる生成物の真空蒸着では、超真空閉鎖容
器１を既知のように、すなわち第１図に示すよう
に使用し、この超真空閉鎖容器１は、例えば約
10^-9Torrの圧力に保持され且つ低温の液化ガス、
例えば窒素等の周囲層を有する遮熱材によつて冷
却されている。第１図はエピタキシヤル蒸着に用
いられる実際の分子ジエツトを作りだすためのセ
ル３を示し、セル３は電気炉５によつて必要な温
度に維持されている蒸着すべき生成物４を収容し
ている。遮蔽することのできるスクリーン６を外
部操作手段７で回転させることができ、その結果
このスクリーン６は、被覆すべき基板８に分子ジ
エツトが到達することができるように炉５の作用
によつて形成される分子ジエツトを閉鎖容器１内
に放出することができる。

この種の設備では、分子ジエツトの形態で基板
に蒸着すべき生成物の１つが周囲温度で高い蒸気
圧を持つ通常液体の物質であるときに操作上問題
があり、この問題はこれまで満足に解決されてい
なかつた。この仮説の代表的な例は、第１図の装
置を用いて分子ジエツトによつて基板に投射され
る水銀化合物の層のエピタキシヤル成長である。
分子ジエツトのエピタキシヤル成長を行なうため
に、液状の物質を用いる蒸着用セルでは、次の２
つの本質的な問題が解決されなければならない。

(a) 投射、又は噴霧すべき材料（例えば水銀又は
官能化合物）の周囲温度での高い蒸気圧が、差
動中の閉鎖容器の超真空環境に長く存在するこ
とと両立しない。

(b) エピキタシヤル成長操作中の液状生成物の消
費量が大きく、例えば分子ジエツトの形態で噴
霧すべき水銀の場合、消費量は大まかに20ｇ／
ｈとなりうる。

使用しないときには主閉鎖容器から分離するこ
とのできる、分子ジエツトをつくるための引つ込
み可能なセルを使用することによつて、工業設備
での上記の問題を解決しようとする試みが既に行
なわれてきた。しかしながら、この解決策は実現
が難しい。というのは、セルを閉鎖容器から取外
さなければならず、これは比較的複雑な技術を必
要とするからである。

また、セルが使用されていないときの投射すべ
き材料の蒸気圧を下げるために投射すべき材料を
非常に低温に冷却することに考慮が払われた。

消費量の問題はセルを繰返し空にする必要のな
い、断続的なセル充填法を用いることによつて現
存する装置で解決した。

残念なことに、上記の手段を使用する全ての設
備は非常に複雑であり、時には使用することが困
難であり、またしばしば費用がかかる。更に、周
囲温度では通常は液体の物質の分子ジエツトをつ
くるのに用いられる全ての源は使用中、例えば結
晶質のCdHgTe層の形成中のセル中の充填変動を
もたらすのでセルの半分以上を空にすることが容
易である。

この充填変動により、使用中の分子ジエツト放
出の輪郭の著しい変化のためばかりでなく、セル
の充填加減のために、またセル中の液面が下がる
ために、セルの温度調節がうまくいかず、従つて
ジエツトの角度分散が変化する。この欠点は第２
図に示され、第２図ではセル３は断熱リザーバ２
によつて取囲まれ且つ図示していない目標物に向
かつて移送すべき液体４を収容している。セルの
操作の開始の時点では液体４の液面はＡであり、
使用終了時にはＢであり、空間内に得られる分子
ジエツトの輪郭は液面Ａについては実線９で、ま
た液面Ｂについては波線１０で示されている。こ
の輪郭の変化は、エピタキシヤル成長によつて基
板に生成する結晶質の蒸着物の均質性及び不変性
に関して必要な品質特性を確保するために常に受
け入れることができないということは明白であ
る。

発明の概要 本発明は周囲温度では通常は液状の物質を使用
して分子ジエツトによつて基板上にエピタキシヤ
ル成長させるための装置に関し、この装置により
容易に実現可能な方法で上述した全ての問題を容
易に解決することができる。

この装置は、液状化合物を収容しているセルを
それ自体周知のように、超真空閉鎖容器内に有し
ている。セルは被覆すべき基板に向けられている
分子ジエツトの放射を行なうために加熱手段を備
え、また、被覆すべき基板は閉鎖容器内に収容さ
れている。本装置は、主閉鎖容器に緊密に連結さ
れた予備真空閉鎖容器を有し、該予備真空閉鎖容
器は必要な開口部、すなわち前記主閉鎖容器内の
予備真空をつくりかつ調節するためのバルブ及び
パイプを備えた第１開口部と、液状化合物の原料
を受け入れるための大きな自由表面のリザーバを
収容した室と関連した、上向きの開口部と、液状
化合物を排出するための取外し可能なリザーバと
関連した下向きの第３開口部と、を有し、前記予
備真空閉鎖容器内には、液状化合物を収容したセ
ルを、前記大きな自由表面のリザーバか、又は前
記取外し可能なリザーバかのいづれかに連結する
三方コツクが設けられている。

本発明の好ましい実施例によれば大きな自由表
面のリザーバを収容した室はバルブによつて、リ
ザーバを備えた導入ロツクに連結されている。こ
の構成により、閉鎖容器内の予備真空を破ること
なく、必要なときに液状化合物を大きな液面のリ
ザーバに導入することができる。

かくして、本発明による装置は固定セルを有し
このセルにより使用しているときにセル内の前記
液状化合物の液面を実質的に一定に維持すること
ができるばかりでなく使用されていないときに液
状化合物をセルから排出することができ上述の２
つの条件は、セルの不操作の期間、液状生成物を
排出するための排液リザーバにセルをつなぐか、
単に連通した容器の原理を適用することによつて
広いリザーバ及び分子ジエツト放射セルの両方に
実際に一定の液面をもたらすことができるよう
に、液状化合物のための貯蔵手段として役立つ十
分に広いリザーバにセルをつなぐかのいずれかを
可能にする三方コツクを用いることによつて満た
される。

既存の装置に比べて機械的な単純化を別とし
て、本発明によつて以下の利点が得られる。

蒸着工程中であつても、再充填でき且つ容易に
充填できる。

温度調節の適応が良好であり、流れを細やかに
制御することができる。

放出表示曲線が安定し、それにより上記の利点
と関連して基板上の分子ジエツトの投射を正確に
検査することができる。

これらの利点は、セルを操作停止するときに主
閉鎖容器から水銀を排出する利点と、真空を破る
ことなく水銀を充填する利点とを保ちながら達成
される。

実施例 本発明は、周囲温度の液状化合物をエピタキシ
ヤル成長させるための、本発明による装置の実施
例を非限定的に示す第３図を参照することによつ
てよりよく理解される。

主閉鎖容器内に配置されている石英セル３５を
見ることができ、この主閉鎖容器は真空状態であ
り、また、この主封鎖容器には図示されていない
被覆すべき基板が入つている。石英セル３５は、
図面に電気コイル１１により示す電気炉によつて
加熱され、この電気炉は熱電対４２によつて調節
される。主閉鎖容器１はパイプ１３によつて予備
真空閉鎖容器１２に連係され、パイプ１３の２つ
の部分はフランジ１４によつて連結されている。
石英管１５をパイプ１３を介してセル３５と閉鎖
容器１２とを連結する。石英管１５は、予備真空
閉鎖容器１２の開口部を閉鎖するように１６のと
ころで（石英−金属溶接又はＯ−リング装置によ
つて）密封的に支持体１７を貫通する。

本発明によれば、予備真空閉鎖容器１２は横開
口部を有する。これらの開口部は、バルブ１９及
びパイプ２０を備えている第１開口部１８を含み
このバルブ及びパイプを介して閉鎖容器１２内に
必要な予備真空をつくることができ且つこの予備
真空を所望の値に維持することができる。上向き
に配向されている第２開口部２１が閉鎖容器１２
の上部に設けられている。開口部２１は大きな水
平自由表面面積を有するリザーバ２３を入れた垂
直室２２と関連し、リザーバ２３は周囲温度の液
状化合物の大量の原料２４を受け入れ、この液状
化合物は分子ジエツトの形態で使用されるように
なつている。室２２の頂部は気密バルブ２６を備
えたフランジカバー２５で囲まれ、気密バルブ２
６は、容器２７及びコツク２８を介してリザーバ
２３に液状化合物を供給することができる導入ロ
ツク３８に連結されている。このロツクはそのポ
ンプ作用を可能にする開口部４０だけでなく高速
開閉カバー３９を備えている。また、第３開口部
２９があり、この第３開口部２９はバルブ３７に
より液状化合物を排出するために、取外し自在の
リザーバと関連している。三方コツク３１を使用
することによりセル３５からの管１５をリザーバ
２３からの管３２か、取外し自在のリザーバ３０
に供給する管３３かのいずれに連結することがで
きる。

第３図に関して説明した装置の操作は三方コツ
ク３１に依存し、次のように行なわれる。第３図
に示すように管１５と管３２とをつなぐようにコ
ツクが位置決めされているとき、エピタキシヤル
成長を受ける液状化合物の液面は連通容器の原理
及び閉鎖容器１及び１２の真空によつてリザーバ
２３とセル３５の両方で同じである。操作中、セ
ル３５の液体が使い尽されようとしているとき、
連通容器の原理に従つてリザーバ２３からの或る
量の新たな液状化合物が直ちに補充される。更に
リザーバ２３内の液面に対するセル３５内の液面
の表面積の比は、例えば１／20という小さな比な
ので、リザーバ２３に液体が入つている限りセル
３５中の液面の高さは事実上不変であり、この液
体は閉鎖容器１２の真空を破ることなく、またエ
ピタキシヤル成長を妨げることなく容器２７及び
コツク２８によつて恒久的に供給することができ
る。

セル３５を操作から外したければ、三方コツク
３１を回して管１５と管３３とを連結し、それに
よつて真空をセル３５から取外し自在のリザーバ
３０に移す。この操作中、排液の際に常に満たさ
れていなければならない安全球３６は管３３の端
部によつて主閉鎖容器１内に導びかれるかもしれ
ない汚染不純物に対し栓として作用する。バルブ
３７を閉じた後にリザーバ３０を取外すことがで
き、閉鎖容器１２内の真空を破ることなく液状化
合物を排出することができる。

分子ジエツトが、周囲温度では通常は液体であ
るような化合物の分子ジエツトであるならば、第
３図に示すエピタキシヤル成長装置を種々の分子
ジエツトをつくるために用いることができる。用
途としては、CdTe化合物上にCdHgTeエピタキ
シヤル成長層を形成するための水銀分子ジエツト
源をつくることがあり、この用途はかなり重要で
あることが分つた。これらの層により特に赤外線
の網膜をつくることができ、赤外線の通過帯域は
水銀のエピキタシヤル成長量の関数として３〜
5μ又は８〜12μであり、この水銀のエピタキシヤ
ル成長量は第３図の装置を用いて検査することが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は蒸着用セルを備えた先行技術による超
真空閉鎖容器の断面図であり、第２図は第１図の
超真空閉鎖容器の欠点を示す概略図であり、第３
図は周囲温度の液状化合物をエピタキシヤル成長
させるための、本発明による装置の実施例の断面
図である。 １……主閉鎖容器、３……セル、４……液状化
合物、１５……石英管、１８……第１開口部、２
１……第２開口部、２３……リザーバ、２４……
原料、２６……気密バルブ、２７……容器、２９
……第３開口部、３１……三方コツク、３２……
管、３３……管、３５……石英セル、３６……安
全球、３８……導入ロツク。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 周囲温度では通常は液状の化合物を使用して
   分子ジエツトにより基板上にエピタキシヤル成長
   させるための装置であつて、前記液状化合物を収
   容して超真空主閉鎖容器内に設けられたセルを有
   し、前記セルが、前記主閉鎖容器内にある被覆す
   べき基板に向けられる分子ジエツトの放出を行な
   うために、加熱手段を備えている装置において、
   前記主閉鎖容器に緊密に連結された予備真空閉鎖
   容器を有し、該予備真空閉鎖容器は必要な開口
   部、すなわち前記主閉鎖容器内の予備真空をつく
   りかつ調節するためのバルブ及びパイプを備えた
   第１開口部と、液状の化合物の原料を受け入れる
   ための大きな自由表面のリザーバを収容した室と
   関連した、上向きの開口部と、液状の化合物を排
   出するための取外し可能なリザーバと関連した下
   向きの第３開口部と、を有し、前記予備真空閉鎖
   容器内には、液状化合物を収容したセルを、前記
   大きな自由表面のリザーバか、又は前記取外し可
   能なリザーバかのいずれかに連結する三方コツク
   が設けられていることを特徴とする装置。 ２ 大きな自由表面のリザーバを収容した室はバ
   ルブによつて、リザーバを備えた導入ロツクに連
   結されていることを特徴とする特許請求の範囲第
   １項記載の装置。