JPH06220614A - 真空蒸着装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 蒸発源を汚染してしまうことを回避しなが
ら、シャッタのガス出しを適正に行える蒸着装置を提供
する。 【構成】 真空容器１の内部の蒸着対象３に向けて、加
熱蒸発させた蒸着材料を放出する蒸発源Ｓが、前記真空
容器１の内部と連通する収納部Ｉに設けられ、その収納
部Ｉと前記真空容器１との連通を開閉するシャッタ１０
が設けられた真空蒸着装置において、前記シャッタ１０
に、ガス出し加熱用のヒータが設けられている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、真空容器の内部の蒸着
対象に向けて、加熱蒸発させた蒸着材料を放出する蒸発
源が、前記真空容器の内部と連通する収納部に設けら
れ、その収納部と前記真空容器との連通を開閉するシャ
ッタが設けられた真空蒸着装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】かかる真空蒸着装置では、一般に、高真
空を確保するため及び蒸着中の不純物の飛散を防止する
ため、真空容器内の部品の吸蔵ガスを加熱して放出させ
るいわゆるガス出しを行っており、シャッタもこのガス
出しの対象になる。従来、シャッタのガス出しについて
は、シャッタを閉じた状態で、蒸発源に蒸発材料を加熱
蒸発させるために設けられているヒータの輻射熱により
ガス出し加熱が行われている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来技術では、シャッタを閉じた状態でシャッタのガス出
しを行うため、シャッタに付着している不純物等が蒸発
源側に飛散し、蒸発源を汚染してしまう場合があり、改
善が望まれていた。本発明は、上記実情に鑑みてなされ
たものであって、その目的は、蒸発源を汚染してしまう
ことを回避しながら、シャッタのガス出しを適正に行え
る蒸着装置を提供することにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明の真空蒸着装置
は、真空容器の内部の蒸着対象に向けて、加熱蒸発させ
た蒸着材料を放出する蒸発源が、前記真空容器の内部と
連通する収納部に設けられ、その収納部と前記真空容器
との連通を開閉するシャッタが設けられたものであっ
て、その第１特徴構成は、前記シャッタに、ガス出し加
熱用のヒータが設けられている点にある。第２特徴構成
は、上記第１特徴構成において、前記ヒータが、前記シ
ャッタの全体又は略全体にわたって設けられている点に
ある。第３特徴構成は、上記第１特徴構成又は上記第２
特徴構成において、前記ヒータが、前記シャッタに内蔵
されている点にある。

【０００５】

【作用】本発明の第１特徴構成によれば、シャッタのガ
ス出しを行う際、真空容器内を真空にした状態で、シャ
ッタに設けられているガス出し加熱用のヒータにてシャ
ッタを加熱する。この加熱によりシャッタに付着した不
純物及び吸蔵ガス等は真空容器中に放出される。通常、
ガス出しの際に加熱される温度は、実際の蒸着作業にお
いてシャッタが加熱される温度よりも高い温度になるよ
うに設定して行うので、このガス出し以降は、実際の蒸
着作業において、蒸発源と真空容器の内部の連通をシャ
ッタが閉じている状態で、蒸発源に設けられたヒータの
輻射熱によりシャッタが加熱されても、シャッタが不純
物を飛散させたり吸蔵ガスを放出して真空容器内の真空
度を悪化させてしまうことがない。

【０００６】上記のシャッタのガス出しは、蒸発源と真
空容器の内部の連通をシャッタが閉じている状態で行う
こともできるが、シャッタ自体にガス出し加熱用のヒー
タを設けているため、蒸発源と真空容器の内部の連通を
シャッタが開いている状態で行うことができる。シャッ
タが開いている状態でシャッタのガス出しを行うと、シ
ャッタから飛散する不純物が蒸発源の内部に入り込むこ
とがなく、飛散した不純物による蒸発源の汚染を防止で
きる。

【０００７】本発明の第２特徴構成によれば、シャッタ
の全体又は略全体にわたって設けられているヒータが、
シャッタのほぼ全体にわたって加熱し、ガス出しを行
う。

【０００８】本発明の第３特徴構成によれば、シャッタ
に内蔵されているヒータが、シャッタの蒸発源側の面と
蒸着対象側の面とを均一に加熱し、ガス出しを行う。

【０００９】

【発明の効果】上記第１特徴構成によれば、上記した如
く、ガス出しによりシャッタから飛散する不純物が蒸発
源の内部に入り込むのを防止することが可能であるの
で、蒸発源を汚染してしまうことを回避しながら、シャ
ッタのガス出しを適正に行える蒸着装置を提供するに至
ったのである。

【００１０】上記第２特徴構成によれば、上記第１特徴
構成による効果に加えて、更に、シャッタのほぼ全体に
わたって加熱し、ガス出しを行うため、効果的にシャッ
タのガス出しを行うことができる。

【００１１】上記第３特徴構成によれば、上記第１特徴
構成による効果又は上記第２特徴構成による効果に加
え、更に、シャッタの蒸発源側の面と蒸着対象側の面と
を均一に加熱し、ガス出しを行うため、シャッタの一方
の面だけを加熱してシャッタを変形させてしまうような
事態を防止できる。

【００１２】

【実施例】以下、本発明をＭＢＥ装置に適用した実施例
について図面に基づいて説明する。図１中で、真空容器
１の周壁部には、蒸発セル９及び真空容器１内部を観測
するビューポート７が設けられ、真空容器１の内部に
は、基板ホルダ６が設けられている。真空容器１は、真
空容器１の周壁部に設けられた開口１ａから、バルブ５
が開いている状態で、図示しない真空ポンプ（例えば、
ターボ分子ポンプ等）により吸引され超高真空状態に到
達しその状態が維持される。所定の超高真空状態におい
て、基板ホルダ６に取り付けられた蒸着対象としての成
長基板３に向けて、蒸発セル９から加熱蒸発により蒸着
材料８が放出され、成長基板３に付着して単結晶層とし
て成長していく。

【００１３】以下装置毎に詳細に説明する。蒸発セル９
は、図２に示すように、加熱用ヒータ９ａ及びるつぼ９
ｂからなる蒸発源Ｓと、真空容器１の周壁部が外方に向
かって円筒状に突出する形状の収納用壁部９ｃ及びその
収納用壁部９ｃの内面側に挿入される管状のセラミック
インシュレータ９ｄとからなり蒸発源Ｓを収納する収納
部Ｉとによって構成されている。るつぼ９ｂ内に投入さ
れた蒸着材料８は、加熱用ヒータ９ａにより所定の温度
に加熱されて蒸発し、蒸発した蒸着材料８が成長基板３
に向かって放射される。尚、通常、一つの蒸発セル９に
は一種類の蒸発材料８を投入し、図１では蒸発セル９は
２個の場合すなわち２種類の蒸発材料８を蒸着する場合
を例示しているが、蒸着する必要のある蒸着材料８の種
類が多い場合は、それに応じて十分な数の蒸発セル９を
設ければ良い。

【００１４】この蒸発セル９の基板ホルダ６側箇所には
シャッタ１０が備えられ、蒸発セル９の側脇には、シャ
ッタ１０を開閉駆動するシャッタ駆動部１１が設けられ
ている。シャッタ１０は、平面視で図３のような円形部
１０ａと円形部１０ａから突出する突出部１０ｂとから
なる板状の形状としてあり、シャッタ１０の内部には、
図３及び図３のＡ−Ａ断面図である図４に示すように、
表面に絶縁処理を施した帯状のガス出し加熱用のヒータ
１０ｃが、上板１０ｄと下板１０ｅとに挟まれ、且つ、
上板１０ｄ及び下板１０ｅのほぼ全体にわたる状態で内
蔵されている。この上板１０ｄと下板１０ｅとは保持部
１０ｆにて溶接固定されている。

【００１５】又、帯状のガス出し加熱用のヒータ１０ｃ
はその両端を突出部１０ｂに引き出してあり、図示を省
略するが、真空容器１の周壁部に設けた電流導入端子を
介してそのガス出し加熱用のヒータの両端部に給電され
る。シャッタ駆動部１１の駆動軸１１ａは、真空容器１
の周壁部を貫通して、真空容器１の内部側と真空容器１
の外部の大気側の両方にわたって延設されている。駆動
軸１１ａは、その真空容器１内部側の端部近傍において
シャッタ１０の突出部１０ｂと、突出部１０ｂの板面と
駆動軸１１ａが直交する状態で連結され、真空容器１の
外部側すなわち大気側においては、シャッタ駆動用モー
タ１１ｂに連結されている。尚、駆動軸１１ａと真空容
器１の周壁部の間は、駆動軸１１ａがその軸芯α周りに
回動可能な状態で気密シールが施されており、駆動軸１
１ａは、シャッタ駆動用モータ１１ｂによって、その軸
芯α周りに回動駆動される。これに伴ってシャッタ１０
は軸芯α周りに揺動駆動され、図３の矢印Ｂの方向に揺
動される。

【００１６】シャッタ１０は、このシャッタ駆動用モー
タ１１ｂによるシャッタ１０の揺動操作によって、シャ
ッタ１０の円形部１０ａが蒸発セル９のるつぼ９ｂの開
口部を覆い、真空容器１と収納部Ｉとの連通を閉じるこ
とにより、るつぼ９ｂで加熱蒸発された蒸着材料８が基
板ホルダ６に取り付けられた成長基板３に向けて放出さ
れるのを阻止し、蒸発セル９のるつぼ９ｂの開口部の上
方から退避して、真空容器１と収納部Ｉとの連通を開く
ことにより、るつぼ９ｂで加熱蒸発された蒸着材料８が
基板ホルダ６に取り付けられた成長基板３に向けて放出
されるのを許容するのである。

【００１７】ビューポート７には、その真空容器内方側
にシャッタ７ａが、外気と接する部分にガラス板７ｂが
夫々設けられ、前記シャッタ７ａは、ビューポート７を
通して真空容器内部の観測や基板温度に測定等を行わな
いときは通常閉じられており、蒸発材料８の蒸発物の付
着を防止している。尚、ビューポート７の位置は、成長
基板３の位置が蒸発セル９に対峙している位置、すなわ
ち、蒸着材料８を蒸着している状態の位置にあるとき、
成長基板３の表面を観察可能な位置に配置されている。

【００１８】基板ホルダ６には、基板ヒータ４が備えら
れており、図示しないＩｎ層を介して基板ホルダ６に張
りつけられた成長基板３を加熱する。又、基板ホルダ６
を支持する支持部１３は、支持軸１４に回動自在に支持
されており、成長基板３を交換する位置と、成長基板３
に蒸着する位置で、支持軸１４周りに回動する。すなわ
ち、基板ホルダ６の位置が図１の位置にあるときが成長
基板３に蒸着する位置であり、この状態から回動し、開
口１ａの方を向き、開口１ａを通して図示しない基板供
給機構により成長基板３が交換される。

【００１９】かかる構成のＭＢＥ装置における、蒸発セ
ル９及びシャッタ１０のガス出しについて説明する。蒸
発セル９のガス出しは、真空容器１内を超高真空に引き
ながら、ガス出しによって蒸発セル９から放出された不
純物等がシャッタ１０に付着するの防止するために、シ
ャッタ１０が開いた状態で行う。この蒸発セル９のガス
出しにおいては、蒸発セル９の加熱用ヒータ９ａにより
るつぼ９ｂ等を加熱するのであるが、この際の設定温度
は、実際の蒸着作業における設定温度よりも若干高めに
設定してある。

【００２０】一方、シャッタ１０にはガス出し加熱用の
ヒータ１０ｃが備えられているので、シャッタ１０が開
いた状態にある蒸発セル９のガス出し作業中において、
同時にシャッタ１０のガス出しを行うことができる。ガ
ス出し加熱用のヒータ１０ｃでシャッタ１０を加熱する
際は図示しない温度センサによって温度を観察しながら
行うが、このガス出し温度は、実際の蒸着作業におい
て、蒸発セル９の加熱用ヒータ９ｂの輻射熱によって閉
じ状態にあるシャッタ１０が加熱される際の温度よりも
若干高めの温度としている。

【００２１】次に、実際の蒸着作業について説明する。
真空容器１内を超高真空に引きながら、蒸着セル９のる
つぼ９ｂに所望の蒸着材料８が投入してあり、且つ、シ
ャッタ１０を閉じてある状態で、加熱用ヒータ９ａによ
ってるつぼ９ｂを所定の温度に加熱する。このるつぼ９
ｂに投入される蒸着材料８は、例えば、成長基板３がＧ
ａＡｓ単結晶で、そのＧａＡｓの成長基板３上にＧａＡ
ｓの単結晶層を成長させる場合は、二つの蒸発セル９の
うち一方にＧａを他方にＡｓを投入すれば良く、Ａｌを
含む３元混晶を成長させる場合や、Ｓｉ等の不純物をド
ーピングして成長させる場合は、ＡｌやＳｉ用の蒸発セ
ル９を設けて、その専用の蒸着セル９に蒸着材料８を投
入するようにすれば良い。

【００２２】るつぼ９ｂの温度が所定の温度で安定する
と、シャッタ１０を開き、加熱蒸発した蒸着材料８を、
基板ホルダ６に取り付けられ、且つ、所定の温度に加熱
された成長基板３に向けて放出する。これにより、成長
基板３上では、成長基板３が単結晶であれば、単結晶層
が成長して行くのである。

【００２３】〔別実施例〕以下、別実施例を列記する。 上記実施例では、ガス出し加熱用のヒータ１０ｃを
シャッタ１０に内蔵するようにしているが、図５及び図
５のＣ−Ｃ断面図である図６に示すように、ガス出し加
熱用のヒータ１０ｃを板部材１０ｇの片面側に、そのほ
ぼ全体にわたるように取り付けても良い。

【００２４】 上記実施例及び別実施例ではシャッタ
１０のガス出し加熱用のヒータ１０ｃとして帯状のもの
を用いているが、例えば板状に成形したセラミックヒー
タを、シャッタの全体にわたって設けても良い。

【００２５】 上記実施例では、シャッタ１０のガス
出しをシャッタ１０を開いた状態にて行っているが、例
えばシャッタ１０に付着する不純物等の量が問題になら
ない程度の少なさであれば、シャッタ１０を閉じた状態
で行っても良い。

【００２６】 上記実施例では、蒸発セル９の収納部
Ｉを収納用壁部９ｃとセラミックインシュレータ９ｄと
により構成しているが、この他、収納用壁部９ｃの内部
あるいは収納用壁部９ｃとセラミックインシュレータ９
ｄとの間に冷却用の窒素シュラウドを設けても良いし、
収納用壁部９ｃの内面側にタンタル製等の熱シールドを
設けても良い。又、収納用壁部９ｃを真空容器１の周壁
部から切離しできるようにして、蒸発セル９全体を容易
に真空容器１から外せるようにするなど、蒸発セル９の
具体構成は適宜変更可能である。

【００２７】尚、特許請求の範囲の項に図面との対照を
便利にするために符号を記すが、該記入により本発明は
添付図面の構造に限定されるものではない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例にかかるＭＢＥ装置の概略構成
図

【図２】本発明の実施例にかかる要部拡大図

【図３】本発明の実施例にかかるシャッタの平面図

【図４】本発明の実施例にかかるシャッタの要部断面図

【図５】本発明の別実施例にかかるシャッタの平面図

【図６】本発明の別実施例にかかるシャッタの要部断面
図

【符号の説明】

１ 真空容器 ３ 蒸着対象 １０ シャッタ １０ｃ ガス出し加熱用のヒータ Ｓ 蒸発源 Ｉ 収納部

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 真空容器（１）の内部の蒸着対象（３）
   に向けて、加熱蒸発させた蒸着材料を放出する蒸発源
   （Ｓ）が、前記真空容器（１）の内部と連通する収納部
   （Ｉ）に設けられ、その収納部（Ｉ）と前記真空容器
   （１）との連通を開閉するシャッタ（１０）が設けられ
   た真空蒸着装置であって、 前記シャッタ（１０）に、ガス出し加熱用のヒータ（１
   ０ｃ）が設けられている真空蒸着装置。
2. 【請求項２】 前記ヒータ（１０ｃ）が、前記シャッタ
   （１０）の全体又は略全体にわたって設けられている請
   求項１記載の真空蒸着装置。
3. 【請求項３】 前記ヒータ（１０ｃ）が、前記シャッタ
   （１０）に内蔵されている請求項１又は２記載の真空蒸
   着装置。