JPS60226493A - 分子ジエツトエピタキシヤル成長用装置 - 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】 産１↓勿刊圃韮 本発明は分子ジェッ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ャル成長によって基板上に蒸
着層を形成するための装置に関する。

貫」肇ｌえ開 被覆すべき基板上にエピタキシャ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
る遮熱材によって冷却されている。第１図はエピタキシ
ャル蒸着に用いられる実際の分子ジェットを作りだすた
めのセル３を示し、セル３は電気炉５によって必要な温
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に分子ジェットが到達することがで
きるように炉５の作用によって形成される分子ジェット
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、分子シェ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った。この仮説の代表的
な例は、第１図の装置を用いて分子シェツトによって基
板に投射される水銀化合物の層のエピタキシャル成長で
ある。

分子ジェットのエピタキシャ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、作動中の閉鎖容器
の超真空環境に長く存在することと両立しない。

ｂ）エピタキシャル成長操作中の液状生成物の消費量が
大きく、例えば分子ジェッ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、分子ジェットをつくるための引っ込み可能なセルを
使用することによって、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っ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
の物質の分子ジェッ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、使用中の分子ジェット放出の輪郭
の著しい変化のためばかりでな（、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、従ってジェッ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によって取囲まれ且）図示していない目標
物に向かって移送すべき液体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ェットの輪
郭は液面Ａについては実線９で、また液面Ｂについては
破線１０て示されている。この輪郭の変化は、エピタキ
シャル成長によっ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。

尤貝■概叉 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
ジェットによって基板上にエピタキシャル成長させるた
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、超真空主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ェットの放射
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だめの
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７、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りサーバか、
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
三方コッ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って、リザーバを備えた
導入ロッ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
により一一一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はかり
て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
をっなくか、単に連通した容器の原理を適用することに
よって広いリザーバ及び分子ジェッ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ック
を用いることによって満たされる。

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

蒸着工程中であっても、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卸す
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
て基板上の分子ジェッ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。

去隻桝 本発明は、周囲温度の液状化合物をエピタキシャル成長
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っ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
主閉鎖容器には図示されていない被覆すべき基板が入っ
ている。石英セル３５は、図面に電気コイル１１により
示す電気炉によって加熱され、この電気炉は熱電対４２
によって調節される。主閉鎖容器１はパイプ１３によっ
て予備真空閉鎖容器１２に連結され、パイプ１３の２つ
の部分はフランジ１４によって連結されている。

石英管１５はパイプ１３を介してセル３５と閉鎖容器１
２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−リンク装置によって）密封的に支持体１７
を貫通ずる。

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２
２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ェ
ットの形態で使用されるようになっている。室２２の頂
部は気密バルブ２６を備えたフランジカバ〜２５で囲ま
れ、気密バルブ２６は、容器２７及びコック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−一ロツク３８に連結されている。この■■ロックは
そのポンプ作用を可能にする開口部４０だけでなく高速
開閉力／＋−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はパルプ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。三方コック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かのいずれかに連結
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ック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ックが位置決めされて
いるとき、エピタキシャ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
ってリザーバ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ってリザーバ２３からの成る量の新
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
体が入っている限りセル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、またエピタキシャル成長を妨げることなく容器２７
及びコック２８によっ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、三方コック３１を回
して管１５と管３３とを連結し、それによって真空をセ
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［８たされていなければならない安全法３６
ば管３３の端部によって主閉鎖容器ｌ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。

分子ジェットカミ周囲温度では一通常は液体であるよう
な化合物の分子シェアドであるならば、第３図に示すエ
ピタキシャル成長装置を種々の分子ジェットをつくるた
めに用いることができる。用途としては、ＣｄＴｅ化合
物とにＣｄ　Ｈｇ　Ｔ　ｅ　エピタキシャル成長層を形
成するための水銀分子ジェッ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った。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
′ａ過帯域は水銀のエピタキシャ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
ャル成長量は第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ャル成長さ
せるための、本発明による”装置の実施ｍ）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、２１・
・・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、り、３２・・・管、３
３・・・管、３５・・・石英セル、３６・・・安全法、
３Ｂ・・・導入ロック。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）　周囲温度では通常は液状の化合物を使用して分
   子ジェットにより基板上にエピタキシャル成長させるた
   めの装置であって、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シ
   ェフ）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ックが設けられて
   いることを特徴とする装置。
2. （２）大きな自由表面のリザーバを収容した室ｔ！°バ
   ルブによって、リザーバを備えた立入ロックに連結され
   ていることを特徴とする特許請求の範囲第（１１項記載
   の装置。