JPS6345814A

JPS6345814A - 分子線エピタキシ装置の基板加熱装置

Info

Publication number: JPS6345814A
Application number: JP18847186A
Authority: JP
Inventors: Ryokichi Kaji; 鍛治　亮吉; Naoyuki Tamura; 直行田村
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1986-08-13
Filing date: 1986-08-13
Publication date: 1988-02-26

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】〔産業上の利用分野〕本発明は分子線エピタキシ装置に係り、特にヒータの支
持、温度むらの防止、短絡防止、放出ガスの密封に好適
な基板加熱装置に関する。

〔従来の技術〕

従来の装置は、特開昭５７−３０３２０号に記載のよう
に、ヒータの支持が行われていた。しかし。

ヒータを昇温した時に、ヒータから放出されるガスの低
減については配慮されていなかった。

〔発明が解決しようとする問題点〕

従来の分子線エピタキシ装置の基板加熱装置では解決す
べき技術的な問題があった。すなわち。

１、従来の基板加熱装置ではパイロリテツクボロンナイ
トライド（ＰＢＮ）で製作したヒータベース上にタンタ
ル等の高温材料製のワイヤで括り付けていた。この方式
では、ワイヤを結ぶのに手間がかかシ製作性が悪い、結
び方にばらつきが生じ、ヒータに温度分布が生じる。ま
た。

ヒータベース上にヒータ材料が蒸着し短絡するといった
問題があった。本発明の目的はヒータ支持を容易圧し、
ヒータの温度むら、及び短絡を防止することにある。

２、分子線エピタキシ装置における薄膜成長は薄膜の低
欠陥化を図るために１０”　ｔｏｒｒ台という程高真空
中で行われる。このような超高真空を作るには、容器、
槽内部品からの放出ガスを低減する必要がある。ここで
、薄膜成長時には基板を最大８００Ｃに加熱するため、
その加熱装置のヒータは約１５ＧＯＣという高温に加熱
しなければならない。このような高温では、ヒータに吸
着している分子、ヒータ内部から拡散される分子が放出
ガスとして放出され、薄膜の欠陥となるといつ九問題が
ある。

本発明の目的はヒータから放出されるガスを密封し、４
膜の低欠陥化を図るに好適な分子線エビタ午シ装置の基
板加熱装置を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記各問題点はつぎの技術手段をとることによって達成
される。すなわち。

１、前項５１ｃ１項記載の目的はヒータを昇温した時に
熱膨張したヒータの断面よりわずかに大きい断面を有す
る溝をヒータベース、または均熱板に設けてヒータｉｌ
ｙ？面が独立するように固定することにより、達成され
る。

２、Ｈ７ｆＪ項第２項記載の目的はヒータベースと均熱
板を浴着し、ヒータ部分を密封し、またヒータリード部
分はヒータリードと浴接ａｒＩＴ＠なタングステンガラ
ス、またはモリブデンガラスと、高純度石英とモリブデ
ンガラス、およびタングステンガラスに溶着可能な中間
ガラスを段状に溶着シ、該ヒータベースとヒータリード
を溶着して密封し、核ヒータ部分を真空に保持すること
によυ、達成される。

〔作用〕

上記技術手段の作用を下記する。

１、前項第１項記載のヒータベース、または均熱板に設
けた溝によってヒータを完全に慢うように固定するので
、容易にかつ、温度むらが生じないように、支持できる
。また、近接するヒータを独立できるので、ヒータ材料
がヒータベースや均熱板に蒸着しても短絡する恐れがな
い。

２、前項第２項記載のよう罠、ヒータをヒータベースと
均熱板によって密封し、′、ｇ封部外部分空に保持する
ことによって、ヒータを約１５００ｔ：’に加熱した時
にヒータに吸着している分子、ヒータ内部より拡散され
る分子が放出されても上記密封部分で封じ込めるので、
ヒータから放出される分子が４膜成長に悪影響を与えな
い。

〔実施例〕

以下１本発明の一実施例を第１図及び第２図により説明
する。第１図は本発明の基板加熱装置を分子線エピタキ
シ装置の試料回転ホルダーに設置した時の縦断面図であ
り、第２図は本発明の基板加熱装置の一実施例の詳細を
示す縦断面図である。

また、他の実施例をｌＸ３図〜第５図により説明する。

まず１分子線エピタキシ装置の試料回転ホルダー（ただ
し、・サセプタ３の把持、開放機構、基板加熱装置のみ
）の構成を説明し１次に本発明の基板加熱装置の詳細構
成を説明する。基板ｌはインジウム等の低融点金属２０
表面張力によってモリブデン等の高温材料製のサセプタ
３１Ｃ保持される。

分子線エピタキシ装置の試料回転ホルダーは上記サセプ
タ３を把持、開放する爪４とサセプタ３に保持された基
板１を加熱する基板加熱装置互と基板１の温度制御用に
温度計測を行う熱電対６とガリウム、ひ素等の分子線が
基板加熱装置互及びサセプタ３の把持、開放を行う爪４
及び試料の自転。

公転機構（図示しない）に入射、蒸着することを　　□
防止するカバー７、及び基板加熱装置互の高効率化を図
るラジエーションシールド８により構成すれる。

次に１本発明の基板加熱装置１５はモリブデン。

タングステン等の高温材料製のヒータ５１と、ヒータ５
１に電流を導入するモリブデン、タングステン等の高温
材料製のヒータリード５３と、ヒータ５１が基板１と対
向しない面でヒータ５１全面を支持する高純度石英製の
ヒータベース５２と。

ヒータ５１が基板１と対向する面でヒータ５１全面を覆
うように設置された高純度石英製の均熱板５４により構
成される。また、ヒータリード５３部分は高純度石英製
のパイプ５５と、中間ガラス５７と、ヒータリード５３
がモリブデンの場合にはモリブデンガラス、タングステ
ンの場合にはタングステンガラスで製作したパイプ５６
により構成される。また、ヒータベース５２のヒータ５
１が基板１と対向しない面に真空ボート５８を設ける。

このように構成した基板加熱装置５において。

ヒータ５１を昇１した時に熱＃張したヒータ５１の断面
よりわずかに大きい断面を有する溝をヒータベース５２
上に設け、この溝部分にヒータ５１をはめこみ、ヒータ
５１を固定する。ヒータ５１はヒータベース５２と均熱
板５４を溶着することによ！Ｉｎ封する。また、ヒータ
リード５３けヒータ５１が基板１（サセプタ３）と対向
しない面側に設けられ、ヒータリード５３よシ短かいパ
イプ５５でヒータリード５３を覆うようにパイプ５５一
端をヒータベース５２に溶着する。このパイプ５５と同
径で、モリブデンガラスまたはタングステンガラスで製
作したパイプ５６を中間ガラス５７を用いて溶着し、他
端をヒータリード５３の中間部に溶着する。このように
、高純度石英製パイプ５５．中間ガラス５７．モリブデ
ンガラスまたはタングステンガラス製パイプ５６で構成
したのは、中間ガラス５７は石英とモリブデンガラスま
たはタングステンガラスに溶着でき、また、モリブデン
ガラスはモリブデンに、タングステンガラスはタングス
テンに溶着できるので、ヒータリード５３部分ｔ−［封
することが可能となるからである。従って前記ヒータベ
ース５２．均熱板５４゜上記パイプ構成によってヒータ
５１を密封できる。

また、ヒータベースに設けた真空ボート５８から真空引
きし、上記密封部分を真空に保持する。

このように構成した基板加熱装ｄ１５によって。

下記に示す効果が得られる。

１、ヒータベース５２上に設けた溝と均熱板５４によっ
てヒータ５１を完全に覆うことができ。

これによりヒータ５１を容易に、かつ温度むらが生じな
いように支持できる。また、近接するヒータ５１を独立
できるので、ヒータ５１材料がヒータベース５２に蒸着
しても短絡する恐れがない。

２、上記のようにヒータ５１を府外することにより、ヒ
ータ５１を約１５００Ｃに昇温した時にヒータ５１に吸
着している分子、ヒータ５１内部から拡散する分子が放
出されても上記密封部分で封じ込めるので薄膜の低欠陥
化が図れる。

３、均熱板５４はヒータ５１により加熱され、均熱板５
４面内の熱伝導によって均熱化される。

これによって基板１（？七ブタ３）を加熱することによ
り基板ｌ（サセプタ３）を均一に加熱することができる
。また、基板１を保持したサセプタ３を把持する数本（
３本または４本）の爪４ｔ−伝わる熱伝導によって熱損
失が生じ、基板１中心部に較べ、基板１外周部の一度が
低下してしまう。これに対して上記構成の基板加熱装置
！では、ヒータリード５３を伝わる熱伝導によって、均
熱板５４中心部に熱損失が生じるので均熱板５４の外周
部の温度を中心部の温度よシ高くできる。このような温
度分布を有する均熱板５４で基板ｌ（サセプタ３）を／
ＪＤ熱することによって爪４からの熱損失による基板１
面内の温度分布を緩和することができる。

最後に、第３図〜第５図により他の実施例を説明する。

第３図はヒータ５１を固定する溝を均熱板５４１１Ｃ設
けた実施例であり、第４図はと一タ５１を固定する溝を
ヒータベース５２２と均熱板５４２に設けた実施例であ
る。

また、第５図に示す他の実施例はヒータリード５３を密
封するパイプ構成を石英ガラス製パイプ５５１、中間ガ
ラス製パイプ５７１．モリブデンガラス、またはモリブ
デンガラス製パイプ５６１とし、２本のヒータリード５
３を１つのパイプ構成により密封する例である。

〔発明の効果〕

本発明によれば、ヒータベースと均熱板によりヒータを
完全に覆い、近接するヒータを独立し。

真空に保持できるので、ヒータを容易に、かつ温度むら
が生じないように支持できる効果があり。

また、ヒータ材料の蒸着に起因する短絡を防止できる効
果と、ヒータから放出される分子を封じ込め、薄膜の低
欠陥化を図れる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の基板加熱装置を分子線エピタキシ装置
の試料回転ホルダーに設置した時の縦断面図、第２図は
本発明の基板加熱装置の一実施例の詳細を示す縦断面図
である。第３図、第４図は他のヒータ固定方法を示す縦
断面図で、第５図は他のヒータリード溶着方法と示す酸
４面図である。１・・・基板、２・・・低融点金属、３・・・サセプタ
、４・・・爪、互・・・基板加熱装置、６・・・熱電対
、７・・・カバー。５１・・・ヒータ、５２・・・ヒータベース、５３・・
・ヒータリード、５４・・・均熱板、５５・・・パイプ
、５６・・・パイプ２．５７・・・中間ガラス、５８・
・・真空ボート。＊　２　の３・・・サセプタ早　３　目第　４　国

Claims

【特許請求の範囲】

１、分子線エピタキシ用の化合物半導体基板と該基板を
加熱する分子線エピタキシ装置の基板加熱装置において
、モリブデン、タングステン等の高温材料で製作したヒ
ータと該ヒータが該基板と対向しない面で該ヒータ全面
を覆うように支持する高純度石英で製作したヒータベー
スと、該ヒータが該基板と対向する面で該ヒータ全面を
覆うように設置され、高純度石英で製作した均熱板と、
該ヒータと同一材料で製作したヒータリードにより構成
され、該ヒータを昇温した時に熱膨張したヒータ断面よ
りわずかに大きい断面を有する溝を該ヒータベースまた
は該均熱板に設け、該ヒータを固定し、かつ該ヒータベ
ースと該均熱板を溶着し、該ヒータ部分を密封し、また
、該ヒータリード部分は該ヒータリードと溶着可能なモ
リブデンガラス、またはタングステンガラスと、高純度
石英モリブデンガラス、およびタングステンガラスと溶
着可能な中間ガラスを段状に該ヒータリードを覆うよう
に溶着し、該ヒータベースと該ヒータリードを溶着して
密封し、該ヒータ部分を真空に保持したことを特徴とす
る分子線エピタキシ装置の基板加熱装置。