JPS60167314A - 分子線エピタキシヤル装置 - 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】 〔発明の利用分野〕 本発明は基板に分子線によって半導体のエピタキシャル
成長を行なわせる分子線エピタキシャル装置に係り、特
に高品質の結晶膜が得られ、かつ、生産性向上に好適な
分子線エピタキシャル装置に関する。

〔発明の背景〕

分子線によるエピタキシャル成長は超高真空中で行なわ
れるが、結晶膜に汚染・傷損のない基板を生産する装置
が要求される。このための装置として従来、第１図に示
すような装置が知られている。基板の搬送手段を内装し
た搬送室１の一端に基板の導入と搬出とを行なう導入・
搬出室２が設けら九、更に、搬送室１にはエピタキシャ
ル成長前の基板に焼出し処理および成長後の膜質分析を
行なう準備・分析室３と、基板にエピタキシャル成長を
行なわせる成長室４とが設けられている。

しかしかかる構成のものでは、エピタキシャル成長後の
基板を導入・搬出兼用の導入・搬出室１０から搬出する
ものであるため高品質の半導体結晶膜を成長させた基板
は得ることができないという欠点があった。

具体的には、基板は搬出される際に導入・搬出室１０の
内壁・支承物に接触すると結晶膜が剥離し、内壁・支承
物に付着する。これら付着物は導入される際の基板に付
着し、焼出し処理によっても除去できず、したがって、
そのままエビタシャル成長をした基板の膜質は悪い。

また、導入・搬出室をそれぞれ別個に設番プた例として
特開昭５７−１７０５１９号公報に掲載されるごとき装
置もあるが、これは基板の導入・搬出を行なう第１の導
入・搬出室５がバルブ６を介して準備・分析室ｉと結合
され、さらに、バルブ８を介して分子線エピタキシャル
成長を行なう成長室９とを結合される。成長室９は分子
線源１０を有し、バルブ１１を介して第２の導入・搬出
室１２と結合される。バルブ６．８．１１を開閉操作し
つつ。

第１の導入・搬出室５から導入された基板は準備・分析
室７で焼出し処理され、成長室９でエピタキシャル成長
を行なう。その後、膜質分析されたものについては再び
準備・分析室７に戻され、第１の導入・搬出室５から装
置外に搬出される。分析の必要のないものは直接節２の
導入・搬出室１２から装置外に搬出する。

しかしこのような構成のものでも、分析した基板を第１
の導入・搬出室５から搬出する場合、前記装置と同様に
剥離した膜片が未成長の基板に付着し高品質の基板を製
作することは困難である。

また、分析した基板も全て第２の導入・搬出室１２から
搬出するようにする場合は、再び成長室９を経由させる
関係で成長室９の真空度が破壊され（一般に成長室の真
空度は準備・分析室より高い）、次の基板にエピタキシ
ャル成長させる際には成長室９の真空度を再び高める必
要が生じてこれに時間を要し、生産性が低下するという
欠点がある。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、上記従来装置が有する欠点を除去し、
高品質の基板が得られ、かつ生産性の高い分子線エピタ
キシャル装置を提供することにある。

〔発明の概要〕

本発明の分子線エピタキシャル装置は、基板導入の専用
の真空室と搬出専用の真空室とを設け、さらに、前記２
個の真空室および成長室とは独立した搬送室を設けるこ
とによって高品質かつ高い生産性を可能にしたもので、
更に具体的には基板の搬送手段を有する搬送室と、基板
にエピタキシャル成長させる分子線源を備えた成長室と
からなる分子線エピタキシャル装置において、搬送室の
一端に設けられて基板の導入手段を有する真空室と、前
記搬送室の他端に設けられて基板の搬出手段を有する真
空室と、搬送室から分岐して設けた成長室と、前記２つ
の真空室と搬送室、搬送室と成長室との間をそれぞれ開
閉する開閉手段とからなることを特徴とするものである
。

〔発明の実施例〕

以下本発明の実施例を第３図から第６図によって説明す
る。

第３図において、基板の導入手段１３を有する真空室１
４は後述の搬送手段を内装した搬送室１５の一端に設け
られ、他端には搬出手段１６を有する真空室１７が設け
られており、真空室１１１゜１７および搬送室１５は直
線状に配置されている。

エピタキシャル成長前の基板を焼出して清浄化し、その
他、成長前の必要な準備処理を行なうためと、エピタキ
シャル成長後の結晶膜の膜質を分析するために必要な準
備・分析室１８が、搬送室１５から分岐して設けられて
いる。導入・搬出手段１９は前記準備・分析室１８へ搬
送室１５から基板を導入し、準備処理もしくは分析後に
搬出する際に操作される。基板上にエピタキシャル成長
させるための成長室２０は分子線を発生する分子線源２
１を有し、搬出室１５から分岐して設けられている。導
入・搬出手段２２は、同様に、基板を搬送室１５から成
長室２０へ導入し、逆に成長室２０から搬送室１５へ搬
出するために設けらてぃる。搬送室１５と空真室１４，
１７、準備分析室１８および成長室２０との間には、こ
れら室間、を気密に密閉もしくは開放する開閉手段２３
，２４゜２５．２６が設けられている。真空室１４．１
７の容積は搬送室１５、準備・分析室１８および成長室
２０の容積より小さくし、真空吸引の効率を高めている
。

なお、真空室１４．１７は互換性を有する構造にすれば
、一方の故障時に支障なく運転でき、ま□た、真空室１
４．１７、搬送室１５、準備・分析室１８、成長室２０
の中心を同一平面にあるように構成すれば、各室への移
送が容易である。

上記構成において、基板のエピタキシャル成長は次のよ
うに行なう。

基板を導入専用の真空室１４に°導入し、真空室１４を
十分に真空にした後、搬送室１５間にある開閉手段２３
を開け、導入手段１３を操作し、基板を搬送室１５に移
送する。搬送室１５は基板が移送される前に予め真空に
され、搬送手段により所定位置に到達すると搬送室１５
２、準備・分析室１８間にある開閉手段２４を開き、導
入手段１９によって基板を準備・分析室１８に移送する
。開閉手段２４を閉じ、焼出し等の必要な処理を施した
後、再び準備・分析室１８より基板を搬出し、搬送室１
５内をさらに所定位置まで搬送した後、搬送室１５、成
長室２０間の開閉手段２５を開け、導入・搬出手段２２
によって成長室２０へ移送する。開閉手段２５を閉じた
後の成長室２０は、更に真空吸引されて超高真空になる
。分子線源２１からの分子線が基板にエピタキシャル成
長させると開閉手段２５を開き、成長室２０から搬出す
る。

結晶膜質を分析する場合、基板は再び準備・分析室１８
に移送され、分析終了後に搬送室１５、真空室１７間の
開閉手段２６を開け、搬出手段１６を操作して真空室１
７に移送し、搬出専用の真空室１７から装置外に搬出す
る。

第４図は前記搬送室１５に内装される搬送手段の説明図
で、基板２７を積載するトランスポータ２８はワイヤ２
９により牽引され、レール３０に沿って移動する。前記
トランスポータ２８の上面には２つの基板積載場３１Ａ
、３１Ｂが設けられ、積載場３１Ａは成長前の基板を、
また、積載場３１Ｂは成長後の基板がそれぞれ積載され
る。トランスポータ２８の移動をガイドするガイドロー
ラ３２はレール３０の側面に設けられて溝３３に沿って
移動するよう構成されている。

上記実施例によれば、エピタキシャル成長前の基板は、
導入専用の真空室１４から導入され、エピタキシャル成
長後の基板は搬出専用の真空室１７から搬出されるので
、結晶膜の剥離片等の不純物が付着しない清浄な基板に
エピタキシャル成長を行なうことができ、このため高品
質の基板を得ることができる。また、搬出専用の真空室
１７が成長室２０から最短距離に位置しているので基板
の搬送距離も短くなり、搬送手段の稼動する時間が少な
くなる。従って、稼動に原因して発生する搬送室１５内
に浮遊する摩耗塵埃も少なく、高品質の基板になる。更
に、搬送距離が短く、搬送に要する時間が短縮できるの
で生産性の高い分子線エピタキシャル装置を得ることが
できる。

第５図は本発明分子線エピタキシャル装置の他の実施例
で、真空室１４．１７を搬送室１５に直角に取付け、搬
送室１５において複数枚の基板が収納可能なように、そ
の容積を大きくしたものである。

上記実施例によれば、装置の設置面積が節約でき、狭い
場所にも設置できる。

第６図は本発明の分子線エピタキシャル装置の更に他の
実施例で、導入室１４、搬出室１７、搬送室１５を直線
状に取付け、１個の準備・分析室１８、複数個の成長室
２０より構成したものである。

一般に焼出し等の準備処理と膜質分析の後処理に要する
時間は、エピタキシャル成長に要する時間に比較して短
時間であり、また分析も条件決定時に行なえばよいこと
等を考慮すると、１個の準備・分析室１４で複数個の成
長室２０に対処できる。なお、必要ならば準備・分析室
１８も複数個設けてもよいことはいうまでもない。

上記実施例によれば、準備・分析に要する時間とエピキ
シャル成長に要する時間中４を考慮し、搬送室に１個の
準備・分析室と複数個の成長室とを設けることにより、
更に生産性の高い装置を得ることができる。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、基板導入のための
真空室と、エピタキシャル成長後の基板を装置外に搬出
するための真空室とをそれぞれ別個に設け、また成長室
とは独立した搬送室を設けることにより高品質の結晶膜
を有する基板を製作することが可能で、かつ生産性の高
い分子線エピタキシャル装置を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の分子線エピタキシャル装置の縦断面図、
第２図は従来の他の分子線エピタキシャル装置の断面図
、第３図は本発明の分子線エピタキシャル装置の外観図
、第４図は搬送手段の説明図、第５図は本発明の他の実
施例の外観図、第６図は本発明の更に他の実施例の外観
図である。 １３．１６，１９，２２・・・導入・搬出手段、１４゜
１７・・・真空室、１５・・・搬送室、１８・・・準備
・分析室、２０・・・成長室、２１・・・分子線源、２
３，２４゜２５．２６・・・開閉手段、２７・・・基板
、２８川トライ　４図 冷５囚

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ■、基板の搬送手段を有する搬送室と、基板にエピタキ
   シャル成長をさせる分子線源を備えた成長室とからなる
   分子線エピタキシャル装置において、搬送室の一端に設
   けられて基板の心入手段を有する真空室と前記搬送室の
   他端に設けられて基板の搬出手段を有する真空室と、搬
   送室から分岐して設けた成長室と、前記２つの真空室と
   搬送室、搬送室と成長室との間をそれぞれ開閉する開閉
   手段とからなることを特徴とする分子線エピタキシャル
   装置。 ２、エピタキシャル成長前の基板に準備処理を行ない、
   成長後の基板の膜質分析を行なう準備・分析室を搬送室
   から分岐して設け、これら準備・分析室と搬送室との１
   ■を開閉する開閉手段を設けたことを特徴とする特許請
   求の範囲第１項記載の分子線エピタキシャル装置。 ３、準備・分析室と成長室とをそれぞれ複数個設けたこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第２項記載の分子線エピ
   タキシャル装置。