JPH10120490A - 分子線セル - Google Patents
分子線セルInfo
- Publication number
- JPH10120490A JPH10120490A JP29330196A JP29330196A JPH10120490A JP H10120490 A JPH10120490 A JP H10120490A JP 29330196 A JP29330196 A JP 29330196A JP 29330196 A JP29330196 A JP 29330196A JP H10120490 A JPH10120490 A JP H10120490A
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- JP
- Japan
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- reflector
- molecular beam
- heater
- lip
- crucible
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- Pending
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- Physical Deposition Of Substances That Are Components Of Semiconductor Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 分子線エピタキシー装置の分子線セルにお
いて、融けた液体材料が反射板の背面への回り込み反射
板を癒着させたりヒータを劣化させたりすることを防止
すること。 【構成】 るつぼ１のリップ１０の裏面と側面反射板２
の端面の間に、円環状の薄板であって内側縁を上に折り
返し外側縁を下に折り返したプロテクターキャップ８を
介在させ、上折り返し１１がリップ１０裏面に接触し、
下折り返し１２が最外殻の反射板２の外面上端を覆うよ
うにする。
いて、融けた液体材料が反射板の背面への回り込み反射
板を癒着させたりヒータを劣化させたりすることを防止
すること。 【構成】 るつぼ１のリップ１０の裏面と側面反射板２
の端面の間に、円環状の薄板であって内側縁を上に折り
返し外側縁を下に折り返したプロテクターキャップ８を
介在させ、上折り返し１１がリップ１０裏面に接触し、
下折り返し１２が最外殻の反射板２の外面上端を覆うよ
うにする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は分子線エピタキシー
装置の分子線セルの改良に関する。特に融けた材料がる
つぼをつたって這い上がり或いはシャッターに跳ね返さ
れて反射板やヒータに付着しこれらを汚染腐食劣化させ
るのを効果的に防止するようにした分子線セルに関す
る。
装置の分子線セルの改良に関する。特に融けた材料がる
つぼをつたって這い上がり或いはシャッターに跳ね返さ
れて反射板やヒータに付着しこれらを汚染腐食劣化させ
るのを効果的に防止するようにした分子線セルに関す
る。
【０００２】
【従来の技術】分子線エピタキシー装置は超高真空のチ
ャンバにおいて、加熱された基板に向かって生成すべき
目的物の分子線を照射し、基板上に目的物の薄膜を形成
する装置である。基板を頂点とする円錐母線に沿って、
複数個の分子線セルが設けられる。これらの分子線セル
から連続的あるいは間欠的に分子線を基板に向けて照射
する。基板は通常マニピュレータに下向きに取り付けら
れている。マニピュレータにはヒータがあって基板を適
当な温度に加熱する。ヒータは回転しないが、基板（ウ
ェファ）は中心軸周りに回転する。円周方向の膜厚、膜
質を均一にするためにウェファを廻すのである。
ャンバにおいて、加熱された基板に向かって生成すべき
目的物の分子線を照射し、基板上に目的物の薄膜を形成
する装置である。基板を頂点とする円錐母線に沿って、
複数個の分子線セルが設けられる。これらの分子線セル
から連続的あるいは間欠的に分子線を基板に向けて照射
する。基板は通常マニピュレータに下向きに取り付けら
れている。マニピュレータにはヒータがあって基板を適
当な温度に加熱する。ヒータは回転しないが、基板（ウ
ェファ）は中心軸周りに回転する。円周方向の膜厚、膜
質を均一にするためにウェファを廻すのである。
【０００３】さて分子線セルであるが、これは基板の下
方に斜めに設置され、材料を加熱し蒸発させる装置であ
る。材料を入れるるつぼ、材料を加熱するヒータ等を持
つ。さらにヒータ熱を内側に向けて反射する反射板もあ
る。
方に斜めに設置され、材料を加熱し蒸発させる装置であ
る。材料を入れるるつぼ、材料を加熱するヒータ等を持
つ。さらにヒータ熱を内側に向けて反射する反射板もあ
る。
【０００４】図１によって従来例にかかる分子線セルを
説明する。有底円筒形のるつぼ１はその中に材料を収容
する容器である。るつぼ１を囲んで円筒形の側面反射板
２が設けられる。これはタンタルの薄板円筒を何枚も重
ねたものである。薄板には多数の突起があって突起によ
って隣接薄板間に空隙を生じさせている。そうすること
によって反射率を高める。るつぼの底の下方には底面反
射板３がある。円板形状のタンタルの薄板を重ねたもの
である。るつぼ１と反射板２の中間にヒータ４が設けら
れる。コイル状の場合もあるし、リボン状の場合もあ
る。ヒータ４はタングステンＷあるいはタンタルＴａで
作る。ヒータ４はるつぼ１や反射板２、３に接触しな
い。
説明する。有底円筒形のるつぼ１はその中に材料を収容
する容器である。るつぼ１を囲んで円筒形の側面反射板
２が設けられる。これはタンタルの薄板円筒を何枚も重
ねたものである。薄板には多数の突起があって突起によ
って隣接薄板間に空隙を生じさせている。そうすること
によって反射率を高める。るつぼの底の下方には底面反
射板３がある。円板形状のタンタルの薄板を重ねたもの
である。るつぼ１と反射板２の中間にヒータ４が設けら
れる。コイル状の場合もあるし、リボン状の場合もあ
る。ヒータ４はタングステンＷあるいはタンタルＴａで
作る。ヒータ４はるつぼ１や反射板２、３に接触しな
い。
【０００５】るつぼ１の下方には円板状の支持板９があ
る。支持板９の円周部に、円筒形の側面反射板２の外郭
の一枚が固定される。底面反射板３は支持板９の上に載
せられている。支持板９、反射板３の中央には開口が穿
たれ、ここに熱電対７が差し込まれている。熱電対７に
よってるつぼ１の底部の温度（材料の温度）を測定す
る。
る。支持板９の円周部に、円筒形の側面反射板２の外郭
の一枚が固定される。底面反射板３は支持板９の上に載
せられている。支持板９、反射板３の中央には開口が穿
たれ、ここに熱電対７が差し込まれている。熱電対７に
よってるつぼ１の底部の温度（材料の温度）を測定す
る。
【０００６】るつぼ１の上部は平坦なリング状のリップ
１０になっている。リップの端が反射板２の上に載って
いる。これだけではるつぼを固定できないから、リング
状のキャップ５をかぶせている。キャップ５はやはりタ
ンタルの薄板を折り曲げて作ったものである。内側片に
よってリップ１０を抑えている。外側片はＬ字型の溝が
いくつか切ってある。反射板２に同数のピン６が打ち込
んである。Ｌ字型溝にピン６が入りこむようにキャップ
５を廻すと、ピン６によってキャップ５が固定される。
キャップ５の内側片がるつぼのリップ１０を抑える。リ
ップ１０は反射板２の上端とキャップ５の内側片によっ
て挟まれる。
１０になっている。リップの端が反射板２の上に載って
いる。これだけではるつぼを固定できないから、リング
状のキャップ５をかぶせている。キャップ５はやはりタ
ンタルの薄板を折り曲げて作ったものである。内側片に
よってリップ１０を抑えている。外側片はＬ字型の溝が
いくつか切ってある。反射板２に同数のピン６が打ち込
んである。Ｌ字型溝にピン６が入りこむようにキャップ
５を廻すと、ピン６によってキャップ５が固定される。
キャップ５の内側片がるつぼのリップ１０を抑える。リ
ップ１０は反射板２の上端とキャップ５の内側片によっ
て挟まれる。
【０００７】支持板９に反射板２の下底を固定する場合
も同様の機構を設ける。支持板９の側面にピンを打ち込
んでおき、反射板の最外殻の一枚に下からＬ字溝を切
り、支持板の側面ピンに引っかけるようになっている。
このような分子線セルが複数個、分子線エピタキシー装
置の壁面に、設けられる。実際にはセル用のフランジが
あってこれに超高真空フランジを固定し、それから支柱
を延ばし、支柱の先端に支持板９を固定するような構造
になっている。
も同様の機構を設ける。支持板９の側面にピンを打ち込
んでおき、反射板の最外殻の一枚に下からＬ字溝を切
り、支持板の側面ピンに引っかけるようになっている。
このような分子線セルが複数個、分子線エピタキシー装
置の壁面に、設けられる。実際にはセル用のフランジが
あってこれに超高真空フランジを固定し、それから支柱
を延ばし、支柱の先端に支持板９を固定するような構造
になっている。
【０００８】るつぼには固体の材料を収容しておく。超
高真空に引いてからヒータにより材料を加熱するとこれ
が液体になり蒸発する、あるいは固体のまま昇華する。
超高真空であるから、分子単位の塊になる。自由行程が
長いのでビーム状になる。だから分子線と呼ぶ。分子線
が直進してウェファ面状まで飛んで行く。ここでウエフ
ァ上に蒸着され薄膜を形成していく。
高真空に引いてからヒータにより材料を加熱するとこれ
が液体になり蒸発する、あるいは固体のまま昇華する。
超高真空であるから、分子単位の塊になる。自由行程が
長いのでビーム状になる。だから分子線と呼ぶ。分子線
が直進してウェファ面状まで飛んで行く。ここでウエフ
ァ上に蒸着され薄膜を形成していく。
【０００９】また、るつぼの開口の上にはシャッター
（図示しない）が開閉自在に設けられる。これに開閉に
よって分子線を通過遮断することができる。迅速にシャ
ッターを開閉できるから、急峻な組成変更が可能であ
り、超格子などを作製するのにも用いられる。
（図示しない）が開閉自在に設けられる。これに開閉に
よって分子線を通過遮断することができる。迅速にシャ
ッターを開閉できるから、急峻な組成変更が可能であ
り、超格子などを作製するのにも用いられる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】従来のキャップ方式の
固定法は簡便である。るつぼの着脱が容易である、など
の利点がある。しかし一つ問題があると、本発明者は考
える。Ｇａ、Ａｌなどの金属材料の場合、液状になるの
であるが、これがるつぼの壁面を這い上がる。這い上が
ってるつぼ頂点のリップに至る。あるいは一旦蒸発しシ
ャッターの裏面に付いた物が反射して、リップの上に付
着する。これらの金属材料の液がリップに沿って外部に
染みだしキャップを越えて、反射板２の外側面にまで到
達する。さらに反射板の最外殻面を濡らす。或いは、複
数の反射板の間に流れる。またはリップの裏面に回り込
みここから滴下してヒータに付着する。図２にこのよう
な状態を示す。重力があるからＰＢＮるつぼを這い上が
るというのは奇妙に思えるが高熱状態のＡｌ、Ｇａ融液
はぬれ性があり、ＰＢＮ壁を毛細管現象のようにはいあ
がってゆくのである。
固定法は簡便である。るつぼの着脱が容易である、など
の利点がある。しかし一つ問題があると、本発明者は考
える。Ｇａ、Ａｌなどの金属材料の場合、液状になるの
であるが、これがるつぼの壁面を這い上がる。這い上が
ってるつぼ頂点のリップに至る。あるいは一旦蒸発しシ
ャッターの裏面に付いた物が反射して、リップの上に付
着する。これらの金属材料の液がリップに沿って外部に
染みだしキャップを越えて、反射板２の外側面にまで到
達する。さらに反射板の最外殻面を濡らす。或いは、複
数の反射板の間に流れる。またはリップの裏面に回り込
みここから滴下してヒータに付着する。図２にこのよう
な状態を示す。重力があるからＰＢＮるつぼを這い上が
るというのは奇妙に思えるが高熱状態のＡｌ、Ｇａ融液
はぬれ性があり、ＰＢＮ壁を毛細管現象のようにはいあ
がってゆくのである。
【００１１】反射板やヒータを含むこの部分は高温であ
る。金属液体が付着するから、反射板を腐食させる。反
射板の空隙を埋めるから熱伝導が高くなり反射板として
の機能が低下する。あるいはヒータを腐食する。または
ヒータを断線させ、短絡させることがある。これが分子
線セルの寿命を減殺する。このような分子線セルの欠点
を克服し、材料の反射板の背面への回り込みをなくすよ
うにした分子線セルを提供することが本発明の第１の目
的である。金属材料の回り込みを防ぐことによって反射
板、ヒータの劣化を防ぎ長寿命の分子線セルを提供する
ことが本発明の第２の目的である。
る。金属液体が付着するから、反射板を腐食させる。反
射板の空隙を埋めるから熱伝導が高くなり反射板として
の機能が低下する。あるいはヒータを腐食する。または
ヒータを断線させ、短絡させることがある。これが分子
線セルの寿命を減殺する。このような分子線セルの欠点
を克服し、材料の反射板の背面への回り込みをなくすよ
うにした分子線セルを提供することが本発明の第１の目
的である。金属材料の回り込みを防ぐことによって反射
板、ヒータの劣化を防ぎ長寿命の分子線セルを提供する
ことが本発明の第２の目的である。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明の分子線セルは、
リップの裏面と反射板の間に、上下に折り返し片を形成
した薄いプロテクターキャップ８を挿入する。プロテク
ターキャップ８によって金属液体がリップに這い上がり
あるいはシャッターから跳ね返されてリップに滞留して
裏面に回り込んでも、リップの裏面とプロテクターキャ
ップ８によって遮られヒータや、反射板の間には侵入で
きないようになっている。
リップの裏面と反射板の間に、上下に折り返し片を形成
した薄いプロテクターキャップ８を挿入する。プロテク
ターキャップ８によって金属液体がリップに這い上がり
あるいはシャッターから跳ね返されてリップに滞留して
裏面に回り込んでも、リップの裏面とプロテクターキャ
ップ８によって遮られヒータや、反射板の間には侵入で
きないようになっている。
【００１３】
【発明の実施の形態】図３は本発明の改良を示すための
分子線セルの上部の拡大断面図である。その他の部分
は、図１の物と同様であるから省略されている。るつぼ
１のリップ１０が側面反射板２の上端面の上に、プロテ
クターキャップ８を介して載せてある。つまり直接に反
射板２の端面に載せるのではなくて、タンタル板で作っ
たプロテクターキャップ８を反射板２の上に載せ、その
上にるつぼ１のリップ１０を置いている。リップ１０の
上面を弾性あるキャップ５によって抑えているキャップ
５は、反射板２の側面に打ち込んだピン６にＬ字型溝を
嵌め合わせることによって固定してある。
分子線セルの上部の拡大断面図である。その他の部分
は、図１の物と同様であるから省略されている。るつぼ
１のリップ１０が側面反射板２の上端面の上に、プロテ
クターキャップ８を介して載せてある。つまり直接に反
射板２の端面に載せるのではなくて、タンタル板で作っ
たプロテクターキャップ８を反射板２の上に載せ、その
上にるつぼ１のリップ１０を置いている。リップ１０の
上面を弾性あるキャップ５によって抑えているキャップ
５は、反射板２の側面に打ち込んだピン６にＬ字型溝を
嵌め合わせることによって固定してある。
【００１４】プロテクターキャップ８を設けた点が本発
明の特徴ある点である。図４にプロテクターキャップ８
の斜視図を示す。円板状のタンタル薄板を加工して作っ
た物である。円環状の水平板部１２の内側の周面を上向
きに折り曲げている。この上折り返し１１は図３に示す
ようにるつぼ１のリップ１０の裏面に接触する。プロテ
クターキャップ８の外側周辺は下側に折り返してある。
下折り返し１３は図３に示すように、反射板２の最外殻
板の上端を覆うようになる。
明の特徴ある点である。図４にプロテクターキャップ８
の斜視図を示す。円板状のタンタル薄板を加工して作っ
た物である。円環状の水平板部１２の内側の周面を上向
きに折り曲げている。この上折り返し１１は図３に示す
ようにるつぼ１のリップ１０の裏面に接触する。プロテ
クターキャップ８の外側周辺は下側に折り返してある。
下折り返し１３は図３に示すように、反射板２の最外殻
板の上端を覆うようになる。
【００１５】単純な円環状の部材であってはいけない。
そうではなくて上折り返し１１、下折り返し１３があっ
て、金属融液の回り込みを排除するようになっていなけ
ればならない。円板状のタンタル板に開口１４を打ち抜
いて、内側を上に、外側を下に折り曲げる加工は簡単に
できる。板の厚みは、０．０５ｍｍ〜０．２ｍｍ程度で
ある。薄い物であって良い。
そうではなくて上折り返し１１、下折り返し１３があっ
て、金属融液の回り込みを排除するようになっていなけ
ればならない。円板状のタンタル板に開口１４を打ち抜
いて、内側を上に、外側を下に折り曲げる加工は簡単に
できる。板の厚みは、０．０５ｍｍ〜０．２ｍｍ程度で
ある。薄い物であって良い。
【００１６】上折り返し１１の高さＢは０．５ｍｍ〜２
ｍｍ程度である。最適の高さは１ｍｍである。下折り返
しＡの高さは２ｍｍ〜１０ｍｍ程度である。好ましい範
囲は３ｍｍ〜８ｍｍである。これは金属液体の反射板の
間への回り込みを防ぐ作用を奏すれば良いのでそれほど
高くなくても良い。あまりにＡが高いとピン６に接触す
るので好ましくない。あまりに低いと、反射板２の端面
全体をカバーできない恐れがある。それで３〜８ｍｍ程
度が適するのである。開口１４の直径や、水平板部の外
径は、るつぼの寸法に応じて適宜決まる。
ｍｍ程度である。最適の高さは１ｍｍである。下折り返
しＡの高さは２ｍｍ〜１０ｍｍ程度である。好ましい範
囲は３ｍｍ〜８ｍｍである。これは金属液体の反射板の
間への回り込みを防ぐ作用を奏すれば良いのでそれほど
高くなくても良い。あまりにＡが高いとピン６に接触す
るので好ましくない。あまりに低いと、反射板２の端面
全体をカバーできない恐れがある。それで３〜８ｍｍ程
度が適するのである。開口１４の直径や、水平板部の外
径は、るつぼの寸法に応じて適宜決まる。
【００１７】このようにネズミ返しのような形状のプロ
テクターキャップ８をリップと反射板の間に挟むことに
よって、液体が反射板内部に侵入するのを防ぎ得る。家
屋の軒先に雨が入るのを防ぐネズミ返しのようなものを
分子線セルに応用し、液滴からヒータ、反射板を有効に
防護する。
テクターキャップ８をリップと反射板の間に挟むことに
よって、液体が反射板内部に侵入するのを防ぎ得る。家
屋の軒先に雨が入るのを防ぐネズミ返しのようなものを
分子線セルに応用し、液滴からヒータ、反射板を有効に
防護する。
【００１８】
【発明の効果】るつぼのリップ裏面と、側面反射板の上
端面の間に上下に折り返しのあるリング状のプロテクタ
ーキャップを介在させたからリップを越えて金属の融液
が外側へ染みだし一部がリップの裏面に回っても、プロ
テクターキャップの上折り返しによって遮られそれ以上
進めない。プロテクターキャップに沿って外側に流れ出
し、反射板の最外殻片の外側に排除される。Ａｌ、Ｇａ
など毛細管現象に類似の拡散動作をする液体であって
も、反射板の間やヒータの方へしみこんで行くことがで
きない。反射板を癒着させたり反射板を腐食させたりす
るのを防ぐ。ヒータの短絡、ヒータの断線などの事故を
防ぐことができる。これによて分子線セルの寿命を延長
することができる。
端面の間に上下に折り返しのあるリング状のプロテクタ
ーキャップを介在させたからリップを越えて金属の融液
が外側へ染みだし一部がリップの裏面に回っても、プロ
テクターキャップの上折り返しによって遮られそれ以上
進めない。プロテクターキャップに沿って外側に流れ出
し、反射板の最外殻片の外側に排除される。Ａｌ、Ｇａ
など毛細管現象に類似の拡散動作をする液体であって
も、反射板の間やヒータの方へしみこんで行くことがで
きない。反射板を癒着させたり反射板を腐食させたりす
るのを防ぐ。ヒータの短絡、ヒータの断線などの事故を
防ぐことができる。これによて分子線セルの寿命を延長
することができる。
【図１】従来例にかかる分子線セルの縦断面図。
【図２】金属融液がるつぼのリップから背後に回り込み
ヒータに付着したり反射板の空隙に入り込むことがある
事を説明する為のリップと反射板の部分の一部断面図。
ヒータに付着したり反射板の空隙に入り込むことがある
事を説明する為のリップと反射板の部分の一部断面図。
【図３】プロテクターキャップをリップと反射板の中間
に挟んだ本発明の分子線セルの改良点を示す断面図。
に挟んだ本発明の分子線セルの改良点を示す断面図。
【図４】本発明のプロテクターキャップの全体斜視図。
【図５】本発明のプロテクターキャップの断面図。
１ るつぼ ２ 側面反射板 ３ 底面反射板 ４ ヒータ ５ キャップ ６ ピン ７ 熱電対 ８ プロテクターキャップ ９ 支持板 １０ リップ １１ 上折り返し １２ 水平板部 １３ 下折り返し １４ 開口
Claims (1)
- 【請求項１】 材料を収容する容器であるるつぼ１と材
料を加熱するヒ−タ４とヒ−タ熱を反射する反射板２を
含み分子線エピタキシー装置において材料の分子線を発
生させる分子線セルにおいて、るつぼ１のリップ１０の
裏面と側面反射板２の端面の間に、円環状の薄板であっ
て内側縁を上に折り返し外側縁を下に折り返したプロテ
クターキャップ８を介在させ、上折り返し１１がリップ
１０裏面に接触し、下折り返し１２が最外殻の反射板２
の外面上端を覆うようにしていることを特徴とする分子
線セル。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29330196A JPH10120490A (ja) | 1996-10-14 | 1996-10-14 | 分子線セル |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29330196A JPH10120490A (ja) | 1996-10-14 | 1996-10-14 | 分子線セル |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10120490A true JPH10120490A (ja) | 1998-05-12 |
Family
ID=17793064
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29330196A Pending JPH10120490A (ja) | 1996-10-14 | 1996-10-14 | 分子線セル |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10120490A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102732837A (zh) * | 2011-03-31 | 2012-10-17 | 株式会社日立高新技术 | 蒸镀装置 |
-
1996
- 1996-10-14 JP JP29330196A patent/JPH10120490A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102732837A (zh) * | 2011-03-31 | 2012-10-17 | 株式会社日立高新技术 | 蒸镀装置 |
| JP2012214835A (ja) * | 2011-03-31 | 2012-11-08 | Hitachi High-Technologies Corp | 蒸着装置 |
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