JPH0666258B2 - 分子線被着装置 - Google Patents
分子線被着装置Info
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- JPH0666258B2 JPH0666258B2 JP57048181A JP4818182A JPH0666258B2 JP H0666258 B2 JPH0666258 B2 JP H0666258B2 JP 57048181 A JP57048181 A JP 57048181A JP 4818182 A JP4818182 A JP 4818182A JP H0666258 B2 JPH0666258 B2 JP H0666258B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- molecular beam
- platen
- substrate
- work chamber
- growth
- Prior art date
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- Expired - Lifetime
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B25/00—Single-crystal growth by chemical reaction of reactive gases, e.g. chemical vapour-deposition growth
- C30B25/02—Epitaxial-layer growth
- C30B25/12—Substrate holders or susceptors
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
- C23C14/50—Substrate holders
- C23C14/505—Substrate holders for rotation of the substrates
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
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- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
- C23C14/56—Apparatus specially adapted for continuous coating; Arrangements for maintaining the vacuum, e.g. vacuum locks
- C23C14/568—Transferring the substrates through a series of coating stations
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- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
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Description
【発明の詳細な説明】 本発明は分子線被着に関し、特に１箇以上の分子線によ
る複数基板上への物質の同時被着に関する。
る複数基板上への物質の同時被着に関する。
分子線被着は超高真空中において基板に１箇以上の分子
ビームを形成することによつて薄膜を成長させる方法で
あると広義には定義できる。狭義には現在の技術を正確
に説明するものであつて分子線（モレキユラービーム）
エピタキシ法（MBE）であり、１箇以上の分子線を基板
と反応させるか、あるいは分子線粒子の基板上への被着
かのどちらかを含む過程によつて単結晶基板上へエピタ
キシアル薄膜を成長させることであると言うことができ
る。分子線とは多原子層であると同時に単原子層のビー
ムの事でもある。従つて、分子線被着には非エピタキシ
アル成長過程と同時にエピタキシアル成長過程も含まれ
る。例えば、分子線被着には多結晶GaAs層または非晶質
シリコン層の基板上への成長も含むわけである。
ビームを形成することによつて薄膜を成長させる方法で
あると広義には定義できる。狭義には現在の技術を正確
に説明するものであつて分子線（モレキユラービーム）
エピタキシ法（MBE）であり、１箇以上の分子線を基板
と反応させるか、あるいは分子線粒子の基板上への被着
かのどちらかを含む過程によつて単結晶基板上へエピタ
キシアル薄膜を成長させることであると言うことができ
る。分子線とは多原子層であると同時に単原子層のビー
ムの事でもある。従つて、分子線被着には非エピタキシ
アル成長過程と同時にエピタキシアル成長過程も含まれ
る。例えば、分子線被着には多結晶GaAs層または非晶質
シリコン層の基板上への成長も含むわけである。
分子線被着は単純真空蒸着の変形と考えられるが、真空
蒸着よりも基板上の物質を良好に制御できるものであ
る。被着物質全体にわたつて良好に制御し、可能な限り
被着速度を低くすることによつて、精密に規定の添加物
濃度を有する組成を具備した薄膜を成長することができ
る。液相エピタキシ法またはCVD法（化学的気相析出
法）などの様な他の成長技術と比較して成長が一般に比
較的低基板温度で行なわれると言う事実があるので、組
成制御を行なうことは容易であり、また拡散過程はきわ
めて低速度である。本質的には、任意の膜組成と不純物
分布とを精密に膜厚制御して得ることができるものであ
る。事実、分子線エピタキシ法（MBE）によつて単原子
層の様に薄い層も成長されている。さらに、相互拡散が
あると希望する組成が得難いため、比較的低温度の成長
によつて高温度成長技術では不可能な物質の成長と基板
物質の使用とを達成できる。
蒸着よりも基板上の物質を良好に制御できるものであ
る。被着物質全体にわたつて良好に制御し、可能な限り
被着速度を低くすることによつて、精密に規定の添加物
濃度を有する組成を具備した薄膜を成長することができ
る。液相エピタキシ法またはCVD法（化学的気相析出
法）などの様な他の成長技術と比較して成長が一般に比
較的低基板温度で行なわれると言う事実があるので、組
成制御を行なうことは容易であり、また拡散過程はきわ
めて低速度である。本質的には、任意の膜組成と不純物
分布とを精密に膜厚制御して得ることができるものであ
る。事実、分子線エピタキシ法（MBE）によつて単原子
層の様に薄い層も成長されている。さらに、相互拡散が
あると希望する組成が得難いため、比較的低温度の成長
によつて高温度成長技術では不可能な物質の成長と基板
物質の使用とを達成できる。
分子線エピタキシ法はIV族、III−Ｖ族、II−VI族、IV
−VI族物質などを含む種々の半導体物質の薄膜、または
層を形成するのに使用されてきた。III−Ｖ族の範囲内
では、IMPATTダイオード、マイクロ波ミクサダイオー
ド、、二重ヘテロ接合レーザ、ならびにスーパーラテイ
ス（超格子）デバイスなどが製造されてきた。シリコン
の様な元素物質の分子線エピタキシ法は極く最近開発さ
れたもので、この方法でｐ−ｎダイオード、ｐ−ｉ−ｎ
ダイオード、バラクタダイオード、ならびにMOSFET構造
なども作られてきた。シリコン金属とシリコン化物との
ヘテロ構造の開発、ならびに絶縁物上へのシリコン成長
技術の改良等のため、シリコンMBE（分子線エピタキシ
法）に対して最近興味が持たれるようになつてきた。
−VI族物質などを含む種々の半導体物質の薄膜、または
層を形成するのに使用されてきた。III−Ｖ族の範囲内
では、IMPATTダイオード、マイクロ波ミクサダイオー
ド、、二重ヘテロ接合レーザ、ならびにスーパーラテイ
ス（超格子）デバイスなどが製造されてきた。シリコン
の様な元素物質の分子線エピタキシ法は極く最近開発さ
れたもので、この方法でｐ−ｎダイオード、ｐ−ｉ−ｎ
ダイオード、バラクタダイオード、ならびにMOSFET構造
なども作られてきた。シリコン金属とシリコン化物との
ヘテロ構造の開発、ならびに絶縁物上へのシリコン成長
技術の改良等のため、シリコンMBE（分子線エピタキシ
法）に対して最近興味が持たれるようになつてきた。
MBE（分小線エピタキシ法）の開発の成功には勿論、新
しい装置の開発が必要であることは言うまでもない。こ
の開発状況は市販のMBE（分子線エピタキシ成長）装置
が現在入手できる状態にあるところまできている。しか
しながら、斯かる装置、ならびに使用中の研究開発装置
においては処理能力が限られている。例えば、大規模な
数量の分子線からの被着、ならびに比較的短期間に多数
枚のウエハを処理することは通常可能な事ではない。成
長によつて得られる膜の組成や装置の出力には、斯くし
て限りがあるわけである。
しい装置の開発が必要であることは言うまでもない。こ
の開発状況は市販のMBE（分子線エピタキシ成長）装置
が現在入手できる状態にあるところまできている。しか
しながら、斯かる装置、ならびに使用中の研究開発装置
においては処理能力が限られている。例えば、大規模な
数量の分子線からの被着、ならびに比較的短期間に多数
枚のウエハを処理することは通常可能な事ではない。成
長によつて得られる膜の組成や装置の出力には、斯くし
て限りがあるわけである。
処理能力に限りがあることは多くの原因がある。最も重
要な要素には、装置は同時に一枚の基板上にしか蒸着で
きない事、ならびに装置には作業室間で基板を移動させ
るのに比較的むずかしい方法を採用している事である。
作業室間とは、例えば、成長用作業室と、基板表面を特
徴づけている機器を収納するため、あるいは基板を成長
台から解析台へ動かすための解析用チエンバとの間であ
る。さらに、基板全体にわたつて組成を一様化するため
には、代表的には各炉からのビーム束が基板全体にわた
つて一定でなければならず、この要求は同時に使用でき
る炉の数を制限してしまつている。さらに、例えば解析
用作業室と成長用作業室との間で部品の標準化ができて
いないため、装置は自由度が少なくコストが高い。
要な要素には、装置は同時に一枚の基板上にしか蒸着で
きない事、ならびに装置には作業室間で基板を移動させ
るのに比較的むずかしい方法を採用している事である。
作業室間とは、例えば、成長用作業室と、基板表面を特
徴づけている機器を収納するため、あるいは基板を成長
台から解析台へ動かすための解析用チエンバとの間であ
る。さらに、基板全体にわたつて組成を一様化するため
には、代表的には各炉からのビーム束が基板全体にわた
つて一定でなければならず、この要求は同時に使用でき
る炉の数を制限してしまつている。さらに、例えば解析
用作業室と成長用作業室との間で部品の標準化ができて
いないため、装置は自由度が少なくコストが高い。
最近の開発では処理能力が改良されている。例えば、19
79年２月６日付Alfred Y.Cho（アルフレツド ワイ
チヨー）の米合衆国特許4,137,865番では、例えば次の
基板へ蒸着を始める前に或る基板への被着を開始して終
了する様な方法で複数枚の基板上への物質の順次被着を
行なうための分子線装置について記載してある。シリコ
ン用に設計された実験用分子線装置の系統図は、Journa
l of Crystal Growth（結晶成長学会誌）、第45巻の
287ページ〜291ページ、ならびにProceedings of the F
ourth International Conference on Vapor Growth and
Epitaxy（気相成長ならびにエピタキシ関する第４回国
際会議予講）（日本、名古屋にて1978年７月９日〜13日
開催）において示されている。装置は唯一のチエンバを
具備し、同時に唯一枚の基板のみを処理できるものであ
る。すなわち、作業室の中には唯一枚の基板のみが同時
に置かれるのみである。シリコン用に設計された他の装
置は1977年８月に出版されたJournal of Spplied Physi
cs（米国応用物理学会雑誌）、第48巻、3345ページ〜33
99ページに記載されている。この装置はシリコンのMBE
（分子線エピタキシ法）に適しているとは言え、同時に
唯一枚の基板を処理することができるのみである。
79年２月６日付Alfred Y.Cho（アルフレツド ワイ
チヨー）の米合衆国特許4,137,865番では、例えば次の
基板へ蒸着を始める前に或る基板への被着を開始して終
了する様な方法で複数枚の基板上への物質の順次被着を
行なうための分子線装置について記載してある。シリコ
ン用に設計された実験用分子線装置の系統図は、Journa
l of Crystal Growth（結晶成長学会誌）、第45巻の
287ページ〜291ページ、ならびにProceedings of the F
ourth International Conference on Vapor Growth and
Epitaxy（気相成長ならびにエピタキシ関する第４回国
際会議予講）（日本、名古屋にて1978年７月９日〜13日
開催）において示されている。装置は唯一のチエンバを
具備し、同時に唯一枚の基板のみを処理できるものであ
る。すなわち、作業室の中には唯一枚の基板のみが同時
に置かれるのみである。シリコン用に設計された他の装
置は1977年８月に出版されたJournal of Spplied Physi
cs（米国応用物理学会雑誌）、第48巻、3345ページ〜33
99ページに記載されている。この装置はシリコンのMBE
（分子線エピタキシ法）に適しているとは言え、同時に
唯一枚の基板を処理することができるのみである。
さらに、垂直被着構造を使用すれば堆積された物質のフ
レークが分子線源へ戻つて落ち込むことになる。もしこ
の様な現象が起ると、フレークが分子線源を汚染する
か、あるいは成長エピタキシアル層に結晶欠陥が生成さ
れる程の高速でフレークが被着されるかである。斯様な
好ましくない結果を避けるためには、クヌードセン（Kn
udsen）形放射源を使つたIII−Ｖ族MBE（分子線エピタ
キシ法）装置を垂直から傾斜させて水平に近い状態で被
着をさせるのが一般的である。斯様な垂直方向からの傾
斜は、シリコンのMBE（分子線エピタキシ法）に対して
通常採用されている電子ビーム被着源を使う方法には適
用できない。
レークが分子線源へ戻つて落ち込むことになる。もしこ
の様な現象が起ると、フレークが分子線源を汚染する
か、あるいは成長エピタキシアル層に結晶欠陥が生成さ
れる程の高速でフレークが被着されるかである。斯様な
好ましくない結果を避けるためには、クヌードセン（Kn
udsen）形放射源を使つたIII−Ｖ族MBE（分子線エピタ
キシ法）装置を垂直から傾斜させて水平に近い状態で被
着をさせるのが一般的である。斯様な垂直方向からの傾
斜は、シリコンのMBE（分子線エピタキシ法）に対して
通常採用されている電子ビーム被着源を使う方法には適
用できない。
本発明に依る分子線被着過程では、複数枚の基板を実装
してあるプラテンを回転させ、分子線の通路へ基板を順
次移動させている。この方法においては、すべての基板
上へ唯一の処理操作を行なつて希望する被着を行ない、
同時に複数枚の基板を処理している。さらに、基板を実
装したプラテンは本質的に分子線源全体を直接覆うもの
であるため、垂直分子線源を使用することが可能であ
る。斯くして、プラテンを基板と共に除去して再使用前
に洗浄できるので、フレークをもたらす物質が大規模に
堆積されるのを避けることはできる。ロード・アンロー
ド用作業室を含む複数箇の作業室を使用し、バルブを介
して成長用作業室と結合し、各作業室間にプラテンを輸
送する手段を具備すれば、大気圧に至るまで成長用作業
室の圧力をあげることなく基板を満たした複数箇のプラ
テン上へ順次被着を行なうことができる。
してあるプラテンを回転させ、分子線の通路へ基板を順
次移動させている。この方法においては、すべての基板
上へ唯一の処理操作を行なつて希望する被着を行ない、
同時に複数枚の基板を処理している。さらに、基板を実
装したプラテンは本質的に分子線源全体を直接覆うもの
であるため、垂直分子線源を使用することが可能であ
る。斯くして、プラテンを基板と共に除去して再使用前
に洗浄できるので、フレークをもたらす物質が大規模に
堆積されるのを避けることはできる。ロード・アンロー
ド用作業室を含む複数箇の作業室を使用し、バルブを介
して成長用作業室と結合し、各作業室間にプラテンを輸
送する手段を具備すれば、大気圧に至るまで成長用作業
室の圧力をあげることなく基板を満たした複数箇のプラ
テン上へ順次被着を行なうことができる。
以下、図面に従つて本発明を詳細に説明する。図面にお
いては、異なつた図においても同一部品に対しては同一
の参照番号を使用してある。
いては、異なつた図においても同一部品に対しては同一
の参照番号を使用してある。
第１図の装置は第１のロード・アンロード用作業室10、
解析用作業室20、成長用作業室30、ならびに第２のロー
ド・アンロード用作業室40を具備している。作業室は円
筒形であり、ステンレス鋼で作つてある。下記の場合を
除き、作業室10と40は同じであることが好ましく、また
作業室20と30も同じであることが好ましい。すなわち、
エアロツクまたはバルブ11,21,31がそれぞれ作業室10と
20、20と30、30と40の中間に置かれていて、隣接した作
業室を互いに他から離しているか、あるいはそれらを希
望に応じて相互に連結する場合である。装置に実装した
これらのエアーロツクや他のエアーロツクの構造は関連
技術分野に従事する者に公知の技術である。これに関し
ては、米合衆国特許4,137,865番を参照すればよいの
で、詳細に論ずる必要はない。
解析用作業室20、成長用作業室30、ならびに第２のロー
ド・アンロード用作業室40を具備している。作業室は円
筒形であり、ステンレス鋼で作つてある。下記の場合を
除き、作業室10と40は同じであることが好ましく、また
作業室20と30も同じであることが好ましい。すなわち、
エアロツクまたはバルブ11,21,31がそれぞれ作業室10と
20、20と30、30と40の中間に置かれていて、隣接した作
業室を互いに他から離しているか、あるいはそれらを希
望に応じて相互に連結する場合である。装置に実装した
これらのエアーロツクや他のエアーロツクの構造は関連
技術分野に従事する者に公知の技術である。これに関し
ては、米合衆国特許4,137,865番を参照すればよいの
で、詳細に論ずる必要はない。
作業室10は端子手段101を具備し、図示した装置におい
て開口部101は作業室10へ蝶番（図示してない）によつ
て取付けてある板である。蝶番は開くことができ、作業
室10の内部に置かれるべき複数枚の基板550をプラテン5
00が保持できる様にするものである。作業室に基板を装
着したプラテンをロードした後で、ポンプ102はバルブ1
03を介して作業室10を真空に引く。代表的には、希望す
る圧力は10-6torrである。運搬手段230はプラテン500の
下に配置してある。
て開口部101は作業室10へ蝶番（図示してない）によつ
て取付けてある板である。蝶番は開くことができ、作業
室10の内部に置かれるべき複数枚の基板550をプラテン5
00が保持できる様にするものである。作業室に基板を装
着したプラテンをロードした後で、ポンプ102はバルブ1
03を介して作業室10を真空に引く。代表的には、希望す
る圧力は10-6torrである。運搬手段230はプラテン500の
下に配置してある。
解析用作業室はバルブ202を介して作業室に接続してあ
るポンプ201と、バツフル203とを具備している。作業室
にはさらに、シユラウド（おおい）205、加熱素子207、
輻射熱遮蔽物209、基板保持用のプラテン550を支持する
ための肩部211を有するシヤフト210、シヤフト210を駆
動するための駆動手段212、ならびにベロウズ213が備え
てある。運搬手段230はプラテンの下に配置してある。
フランジ214を介し作業室20に臨ませる準備器具ならび
に解析器具は一般にスパツタ銃215、赤外線温度計217な
どのほか、赤外輻射計測、オージエ電子分光計測、二次
イオン質量分光計測の様な解析を行なうために実装した
解析台240などがある。
るポンプ201と、バツフル203とを具備している。作業室
にはさらに、シユラウド（おおい）205、加熱素子207、
輻射熱遮蔽物209、基板保持用のプラテン550を支持する
ための肩部211を有するシヤフト210、シヤフト210を駆
動するための駆動手段212、ならびにベロウズ213が備え
てある。運搬手段230はプラテンの下に配置してある。
フランジ214を介し作業室20に臨ませる準備器具ならび
に解析器具は一般にスパツタ銃215、赤外線温度計217な
どのほか、赤外輻射計測、オージエ電子分光計測、二次
イオン質量分光計測の様な解析を行なうために実装した
解析台240などがある。
ポンプ201は代表的には10-8torr以下の圧力を達成でき
る低温ポンプである。低温流体は代表的には液体窒素
（LN2）であり、液体窒素はポンプを通つてシユラウド2
05を冷却する。加熱素子207は従来方式のもので、図示
された装置においてはすべてのプラテン500を加熱し、
すべての基板を加熱する。もし希望するならば、加熱素
子207はプラテン500の一部のみを加熱する様に構成する
こともできる。熱遮蔽物209は環状構造のものを図示し
てあるが、円筒形遮蔽物でもよく、加熱素子を覆うもの
である。もしプラテン500の一部を選択的に加熱するな
らば、輻射熱遮蔽物209は希望する形状にして加熱部分
のみを遮蔽することができる。輻射熱遮蔽物209ならび
にプラテン500は、希望に応じ、被着される物質に対し
て化学的に不活性な耐火性物質で作られている。例え
ば、シリコンを被着している時にはタンタルが好まし
い。肩部211はプラテン500を支持し、プラテン500に摩
擦結合されているので、シヤフト210はプラテン500を回
転させることができ、プラテン500で基板550を回転させ
ることもできる。ベロウズ213は簡易形のステンレス鋼
製であり、駆動手段212でシヤフト210やプラテン500を
回転させると共に上下運動させることもできる。
る低温ポンプである。低温流体は代表的には液体窒素
（LN2）であり、液体窒素はポンプを通つてシユラウド2
05を冷却する。加熱素子207は従来方式のもので、図示
された装置においてはすべてのプラテン500を加熱し、
すべての基板を加熱する。もし希望するならば、加熱素
子207はプラテン500の一部のみを加熱する様に構成する
こともできる。熱遮蔽物209は環状構造のものを図示し
てあるが、円筒形遮蔽物でもよく、加熱素子を覆うもの
である。もしプラテン500の一部を選択的に加熱するな
らば、輻射熱遮蔽物209は希望する形状にして加熱部分
のみを遮蔽することができる。輻射熱遮蔽物209ならび
にプラテン500は、希望に応じ、被着される物質に対し
て化学的に不活性な耐火性物質で作られている。例え
ば、シリコンを被着している時にはタンタルが好まし
い。肩部211はプラテン500を支持し、プラテン500に摩
擦結合されているので、シヤフト210はプラテン500を回
転させることができ、プラテン500で基板550を回転させ
ることもできる。ベロウズ213は簡易形のステンレス鋼
製であり、駆動手段212でシヤフト210やプラテン500を
回転させると共に上下運動させることもできる。
複数の基板上へ少なくとも一種類の物質を少なくとも一
層にわたつて分子線被着する作業は成長用作業室30の内
部で行なう。真空条件は、代表的には、作業室30へバル
ブ302とバツフル303とを介して接続した低温ポンプ301
によつて、成長用作業室内30で得られている程度のもの
である。ポンプは10-10torr以下の圧力を保持できるも
のでなければならない。作業室の内側は解析用作業室に
関して説明したのと同様なシユラウド305で囲まれてい
て、液体窒素の様な流体で低温に冷却されている。成長
用作業室30はｎ形イオン源306とｐ形イオン源308とを具
備している。両イオン源を図示してあるが、製造デバイ
スに依つてさらに多くのイオン源を使用するか、さらに
少ないイオン源を使用することもできるものと理解され
たい。シヤツタ駆動部309,311はそれぞれシヤツタ313,3
15の位置を制御するものであり、成長位置にセツトした
基板550に対して、それぞれイオン源306,308からのイオ
ン流の放射を開始、または終結させることができるもの
である。シヤツタ駆動装置とイオン源とはフランジ316
を介して作業室に対してアクセスを有する。フランジ31
6上の作業室30とフランジ214上の作業室20とは本質的に
は同じであることが好ましい。シリコンを被着するため
に説明した装置では、小形であり、且つ、プラズマ用ガ
スが存在しないので差動排気である必要はないため、イ
オン源306,308は電界放出形エミツシヨンイオン源であ
る。電界放出形エミツシヨンイオン源が好ましいとは言
え、クヌドセン（Knudsen）形放射セルも使用できる。
層にわたつて分子線被着する作業は成長用作業室30の内
部で行なう。真空条件は、代表的には、作業室30へバル
ブ302とバツフル303とを介して接続した低温ポンプ301
によつて、成長用作業室内30で得られている程度のもの
である。ポンプは10-10torr以下の圧力を保持できるも
のでなければならない。作業室の内側は解析用作業室に
関して説明したのと同様なシユラウド305で囲まれてい
て、液体窒素の様な流体で低温に冷却されている。成長
用作業室30はｎ形イオン源306とｐ形イオン源308とを具
備している。両イオン源を図示してあるが、製造デバイ
スに依つてさらに多くのイオン源を使用するか、さらに
少ないイオン源を使用することもできるものと理解され
たい。シヤツタ駆動部309,311はそれぞれシヤツタ313,3
15の位置を制御するものであり、成長位置にセツトした
基板550に対して、それぞれイオン源306,308からのイオ
ン流の放射を開始、または終結させることができるもの
である。シヤツタ駆動装置とイオン源とはフランジ316
を介して作業室に対してアクセスを有する。フランジ31
6上の作業室30とフランジ214上の作業室20とは本質的に
は同じであることが好ましい。シリコンを被着するため
に説明した装置では、小形であり、且つ、プラズマ用ガ
スが存在しないので差動排気である必要はないため、イ
オン源306,308は電界放出形エミツシヨンイオン源であ
る。電界放出形エミツシヨンイオン源が好ましいとは言
え、クヌドセン（Knudsen）形放射セルも使用できる。
運搬手段230はプラテン500の下に配置してある。成長用
作業室30は基板550保持用プラテン500を支持するための
シヤフト318、ならびにシヤフト318用の駆動手段320を
具備している。シヤフト318はベローズ322を介して駆動
手段320に接続してある。これによつて駆動手段320がプ
ラテン500を上下運動させることができる。シヤフト318
の肩部319はプラテン500に対して摩擦結合することがで
きるため、駆動手段320によつてプラテン500を回転させ
ることができる。駆動手段320によつてプラテンを持ち
上げた位置では、基板550は成長位置に支持されている
か、あるいは成長位置へ回転させて持つてくることがで
きる位置に支持されている。成長用作業室30は基板550
の加熱素子324も具備している。加熱素子324は輻射熱遮
蔽物326によつて囲まれている。熱遮蔽物326は環状構造
のものを図示してあるが、解析用作業室20の場合と同様
に円筒形遮蔽物でもよい。しかしながら、すべての基板
に対して同時に蒸着ができる様に、加熱素子324は一般
に熱遮蔽物326の下に配置したすべてのプラテンを加熱
するものである。基板550の温度を監視する場合には、
赤外線温度計328を使用する。異なつた素子、炉、解析
機器等が大形の底面フランジを介して作業室に臨んでい
る点を除き、図示した装置における作業室20,30は同じ
である。
作業室30は基板550保持用プラテン500を支持するための
シヤフト318、ならびにシヤフト318用の駆動手段320を
具備している。シヤフト318はベローズ322を介して駆動
手段320に接続してある。これによつて駆動手段320がプ
ラテン500を上下運動させることができる。シヤフト318
の肩部319はプラテン500に対して摩擦結合することがで
きるため、駆動手段320によつてプラテン500を回転させ
ることができる。駆動手段320によつてプラテンを持ち
上げた位置では、基板550は成長位置に支持されている
か、あるいは成長位置へ回転させて持つてくることがで
きる位置に支持されている。成長用作業室30は基板550
の加熱素子324も具備している。加熱素子324は輻射熱遮
蔽物326によつて囲まれている。熱遮蔽物326は環状構造
のものを図示してあるが、解析用作業室20の場合と同様
に円筒形遮蔽物でもよい。しかしながら、すべての基板
に対して同時に蒸着ができる様に、加熱素子324は一般
に熱遮蔽物326の下に配置したすべてのプラテンを加熱
するものである。基板550の温度を監視する場合には、
赤外線温度計328を使用する。異なつた素子、炉、解析
機器等が大形の底面フランジを介して作業室に臨んでい
る点を除き、図示した装置における作業室20,30は同じ
である。
第２のロード・アンロード用作業室は、プラテン500や
基板550を取外すことができる開口部（アクセスポー
ト）101と、バルブ403を介して作業室に結合してあるポ
ンプ手段402とを具備している。運搬手段230はプラテン
500の下に配置してある。製造原価を低減するためには
作業室40は作業室10と同じであるのが好ましいが、この
点に関してはさらに詳細に説明する必要はない。
基板550を取外すことができる開口部（アクセスポー
ト）101と、バルブ403を介して作業室に結合してあるポ
ンプ手段402とを具備している。運搬手段230はプラテン
500の下に配置してある。製造原価を低減するためには
作業室40は作業室10と同じであるのが好ましいが、この
点に関してはさらに詳細に説明する必要はない。
装置は２箇のロード・アンロード用作業室を具備し、ひ
とつは解析用、いまひとつは成長用であるとは言え、他
の構成も考えられる。例えば、第２の解析用作業室を成
長用作業室と第２のロード・アンロード用作業室との中
間に置くことができ、あるいは、解析用作業室を省略す
るか、第１のロード・アンロード用作業室に結合せるこ
ともできる。さらに、成長用作業室を２箇設ければ相互
の汚染を防止できる。例えば、シリコンを一方の作業室
内で被着してGaPを他の作業室内で被着すれば、シリコ
ン作業室内での燐の汚染を防ぐことができる。最後に、
処理基板枚数に対して装置の効率が多分減少するであろ
うとは言え、解析用作業室と成長室用作業室とに対する
アクセスを唯一つロード・アンロード用作業室から行な
うこともできる。
とつは解析用、いまひとつは成長用であるとは言え、他
の構成も考えられる。例えば、第２の解析用作業室を成
長用作業室と第２のロード・アンロード用作業室との中
間に置くことができ、あるいは、解析用作業室を省略す
るか、第１のロード・アンロード用作業室に結合せるこ
ともできる。さらに、成長用作業室を２箇設ければ相互
の汚染を防止できる。例えば、シリコンを一方の作業室
内で被着してGaPを他の作業室内で被着すれば、シリコ
ン作業室内での燐の汚染を防ぐことができる。最後に、
処理基板枚数に対して装置の効率が多分減少するであろ
うとは言え、解析用作業室と成長室用作業室とに対する
アクセスを唯一つロード・アンロード用作業室から行な
うこともできる。
第１図の線１−１に沿つた断面は成長用作業室30のもの
であり、これを第２図に示す。第１図に示した素子のほ
かには図示する必要はないが、作業室30は炉330,332,蒸
着計334,336、ならびに運搬手段230を具備している。炉
は成長位置に向う分子線を生成するためのものである。
２箇の炉を図示してあるとは言え、多量、または少量の
分子線源が必要ならば炉の数は多くても少なくてもよ
い。シヤツタ338,340はそれぞれ炉330,332からのビーム
束の放出を開始したり終結したりするものであり、炉を
加熱した後で成長位置へ分子線を導びくものである。シ
ヤツタ338,340の位置はそれぞれシヤツタ駆動手段342,3
44によつて制御されている。図示した装置では、少なく
とも１箇の炉は電子ビーム（図示していない）で融解し
たシリコンで満たされていると考えられる。シリコン片
を炉に入れ、融解したシリコンに対して融解しないシリ
コンがるつぼの役目を果す様にして、電子ビームでシリ
コンの中央部のみを融解する。この融解技術は先行技術
において公知である。もしシリコン金属とシリコン化物
とのヘテロ構造を作る場合には、第２の炉を例えばシリ
コンまたはコバルトで満たすことができる。
であり、これを第２図に示す。第１図に示した素子のほ
かには図示する必要はないが、作業室30は炉330,332,蒸
着計334,336、ならびに運搬手段230を具備している。炉
は成長位置に向う分子線を生成するためのものである。
２箇の炉を図示してあるとは言え、多量、または少量の
分子線源が必要ならば炉の数は多くても少なくてもよ
い。シヤツタ338,340はそれぞれ炉330,332からのビーム
束の放出を開始したり終結したりするものであり、炉を
加熱した後で成長位置へ分子線を導びくものである。シ
ヤツタ338,340の位置はそれぞれシヤツタ駆動手段342,3
44によつて制御されている。図示した装置では、少なく
とも１箇の炉は電子ビーム（図示していない）で融解し
たシリコンで満たされていると考えられる。シリコン片
を炉に入れ、融解したシリコンに対して融解しないシリ
コンがるつぼの役目を果す様にして、電子ビームでシリ
コンの中央部のみを融解する。この融解技術は先行技術
において公知である。もしシリコン金属とシリコン化物
とのヘテロ構造を作る場合には、第２の炉を例えばシリ
コンまたはコバルトで満たすことができる。
第１および第２図に示す装置を分子線被着装置として説
明してきたが、図示した炉は、III−Ｖ族化合物用分子
線エピタキシ装置において使用したのと同様なクヌード
セン（Knudsen）形放射炉である必要はない。もし成長
用作業室内に１箇を越える分子線源があれば、任意の基
板上での成長は１点を越える成長位置で行なわれること
も明らかである。第１図ならびに第２図に関して説明し
た装置でも、非エピタキシヤル成長法でAu（金）または
Cu（銅）の様な金属を被着することができる。
明してきたが、図示した炉は、III−Ｖ族化合物用分子
線エピタキシ装置において使用したのと同様なクヌード
セン（Knudsen）形放射炉である必要はない。もし成長
用作業室内に１箇を越える分子線源があれば、任意の基
板上での成長は１点を越える成長位置で行なわれること
も明らかである。第１図ならびに第２図に関して説明し
た装置でも、非エピタキシヤル成長法でAu（金）または
Cu（銅）の様な金属を被着することができる。
第３図はプラテンの頂面図である。基板保持用プラテン
500は、シヤフト218,310を通す穴560を中央に具備した
円形状のものが望ましい。複数の基板550はシリコンの
様な半導体、あるいはサフアイアの様な絶縁体から成立
ち、基板を挿入して支持するためのリツプを有する複数
箇の穴に嵌合される。これらのくぼみは一般に図示され
ている基板と同様に円形であり、プラテンの中心から距
離的にｒ、角度的に360／ｎ（n:基板の枚数）だけくぼ
みの中心が離れて配置されているのが望ましい。図示し
たプラテンは直径がほゞ35.5cm（14インチ）であり、8.
75（３インチ）の基板を実装するものである。
500は、シヤフト218,310を通す穴560を中央に具備した
円形状のものが望ましい。複数の基板550はシリコンの
様な半導体、あるいはサフアイアの様な絶縁体から成立
ち、基板を挿入して支持するためのリツプを有する複数
箇の穴に嵌合される。これらのくぼみは一般に図示され
ている基板と同様に円形であり、プラテンの中心から距
離的にｒ、角度的に360／ｎ（n:基板の枚数）だけくぼ
みの中心が離れて配置されているのが望ましい。図示し
たプラテンは直径がほゞ35.5cm（14インチ）であり、8.
75（３インチ）の基板を実装するものである。
プラテン運搬手段を第４図ならびに第５図に示す。第４
図に示す形のものはプラテンのみを運搬するのに対し、
第５図に示す形のものはプラテンとプラテン保持フレー
ムとを運搬する。第４図において、基板550を実装した
プラテン500は直接、駆動装置501上へ運搬される。駆動
装置501はモータ503で駆動されているホイール505の上
を動く。モータ503は作業室の外側にあり、真空貫通装
置を介してベルト駆動によつて結合されている。運搬手
段は駆動装置501、ホイール505、ならびにモータ503を
具備したものである。異なつた作業室のモータ間には、
同時に同速度ですべての作業室において運搬手段を駆動
できる様に同期をとつてある。逆に、運搬手段間に適当
な結合をすることによつて、すべての作業室において運
搬手段を１箇のモータで駆動することもできる。隣接作
業室の中間にあるバルブを閉めることができる様に、隣
接運搬手段間に間隙を有し、各作業室には運搬手段を具
備している。図示した駆動装置はベルト駆動方式である
とは言え、鎖やウオームギア駆動の様な他の駆動装置も
使用できる。第５図から明らかな様に、プラテン500は
直接駆動装置501上へ運搬する必要はない。この形式の
運搬装置では、プラテン500を支持するためのくぼみを
有するプレート570でプラテンを運搬する。該プレート5
70は、ベルト駆動装置501で支持されかつ該ベルト駆動
装置に接触しているところの突起部572を有する。
図に示す形のものはプラテンのみを運搬するのに対し、
第５図に示す形のものはプラテンとプラテン保持フレー
ムとを運搬する。第４図において、基板550を実装した
プラテン500は直接、駆動装置501上へ運搬される。駆動
装置501はモータ503で駆動されているホイール505の上
を動く。モータ503は作業室の外側にあり、真空貫通装
置を介してベルト駆動によつて結合されている。運搬手
段は駆動装置501、ホイール505、ならびにモータ503を
具備したものである。異なつた作業室のモータ間には、
同時に同速度ですべての作業室において運搬手段を駆動
できる様に同期をとつてある。逆に、運搬手段間に適当
な結合をすることによつて、すべての作業室において運
搬手段を１箇のモータで駆動することもできる。隣接作
業室の中間にあるバルブを閉めることができる様に、隣
接運搬手段間に間隙を有し、各作業室には運搬手段を具
備している。図示した駆動装置はベルト駆動方式である
とは言え、鎖やウオームギア駆動の様な他の駆動装置も
使用できる。第５図から明らかな様に、プラテン500は
直接駆動装置501上へ運搬する必要はない。この形式の
運搬装置では、プラテン500を支持するためのくぼみを
有するプレート570でプラテンを運搬する。該プレート5
70は、ベルト駆動装置501で支持されかつ該ベルト駆動
装置に接触しているところの突起部572を有する。
シヤフトの回転軸に対し基板と炉がどのへんにあれば成
長位置にとつて適好かは第６図を参照して確認できる。
基板は垂直軸のまわりを回転し、単位半径距離だけ離れ
た点に点イオン源がある。第６図は、垂直軸に対して基
板と炉との間隙をパラメータとし、水平軸に対して回転
軸から測つた基板の半径方向距離をパラメータとし、成
長位置における等ビーム束曲線を描いたものである。明
瞭さと簡易さとのゆえに、垂直軸と水平軸との座標は回
転軸から炉への間隙を単位にとつてプロツトしてあり、
例えば、炉は回転軸から単位長の点に置かれていると考
えられる。言いかえれば、基板の中央をシヤフトの回転
軸から半径方向へ単位長だけ離した時には、炉と同様に
回転軸からも半径方向へ同じ距離だけ離れている。10cm
（４インチ）の基板を表わす長い水平線（１）からも明
らかな様に、炉から基板への垂直距離が回転軸から炉へ
の距離よりもわずかに長く、しかも、回転軸から基板中
心への水平距離が回転軸から炉への水平距離のほゞ0.6
倍であれば、基板全体にわたつて比較的一様なビーム束
が得られる。短い水平線（２）は7.5cm（３インチ）の
基板を表わす。基板が炉を含む面からほゞ1.5単位長の
点に置かれ、しかも回転軸の中心に置かれた場合でも、
きわめて一様なビーム束が得られている。同時に処理で
きる基板数には厳しい制限があるため、この位置は最も
好ましいものと言うわけではない。異なつた直径の基板
では他の間隙とすることができる。一般に、上記２寸法
よりも小さな基板では、炉と基板との間の距離は減少す
るし、軸から基板への半径方向距離は増加する。
長位置にとつて適好かは第６図を参照して確認できる。
基板は垂直軸のまわりを回転し、単位半径距離だけ離れ
た点に点イオン源がある。第６図は、垂直軸に対して基
板と炉との間隙をパラメータとし、水平軸に対して回転
軸から測つた基板の半径方向距離をパラメータとし、成
長位置における等ビーム束曲線を描いたものである。明
瞭さと簡易さとのゆえに、垂直軸と水平軸との座標は回
転軸から炉への間隙を単位にとつてプロツトしてあり、
例えば、炉は回転軸から単位長の点に置かれていると考
えられる。言いかえれば、基板の中央をシヤフトの回転
軸から半径方向へ単位長だけ離した時には、炉と同様に
回転軸からも半径方向へ同じ距離だけ離れている。10cm
（４インチ）の基板を表わす長い水平線（１）からも明
らかな様に、炉から基板への垂直距離が回転軸から炉へ
の距離よりもわずかに長く、しかも、回転軸から基板中
心への水平距離が回転軸から炉への水平距離のほゞ0.6
倍であれば、基板全体にわたつて比較的一様なビーム束
が得られる。短い水平線（２）は7.5cm（３インチ）の
基板を表わす。基板が炉を含む面からほゞ1.5単位長の
点に置かれ、しかも回転軸の中心に置かれた場合でも、
きわめて一様なビーム束が得られている。同時に処理で
きる基板数には厳しい制限があるため、この位置は最も
好ましいものと言うわけではない。異なつた直径の基板
では他の間隙とすることができる。一般に、上記２寸法
よりも小さな基板では、炉と基板との間の距離は減少す
るし、軸から基板への半径方向距離は増加する。
上記装置において、基板は平坦な、比較的薄いプラテン
に水平に置かれている。平坦なプラテンを使用すれば、
耐火性物質で作られたプラテンを機械加工する際のコス
トを最小にでき、しかも使用材料の量も減ずることがで
きる。平坦形プラテン以外も使用できる。
に水平に置かれている。平坦なプラテンを使用すれば、
耐火性物質で作られたプラテンを機械加工する際のコス
トを最小にでき、しかも使用材料の量も減ずることがで
きる。平坦形プラテン以外も使用できる。
装置の動作を以下に説明するが、ここで作業室は最初常
気圧にあると仮定しておく。この仮定は、装置が動作し
始めた後では成立つ必要性はない。成長用作業室30と解
析用作業室20とを希望する真空度に到達させた後では炉
を再ロードする時以外には真空が保たれる。真空を破壊
することなく炉を再ロードすることができる様にインタ
ーロツクを使うこともできる。基板550は最初第１のプ
ラテン500に実装し、第１のプラテンは第１のロード・
アンロード用作業室10内へ入れて運搬手段230上にセツ
トする。最初に、基板550は一般に用いられている方法
に従つて洗浄し、表面汚染物質を除去する。バルブ103
を開放しておき、バルブ11を閉じ、第１のロード・アン
ロード用作業室10の圧力をポンプによつてほゞ10-6torr
に減ずる。圧力が減少したならばバルブ11を開放する。
装置内のバルブ21,31は隣接作業室間を結合させること
ができるが、バルブ11は他のバルブ21,31と同時に開放
したり、閉塞したりするものである。運搬手段230は基
板550を解析用作業室20へ輸送するものである。この後
でバルブ11が再び閉じる。この時、基板550保持用の第
２のプラテン500はロード・アンロード用作業室10内に
置かれる。解析用作業室20に接続してあるポンプ201
は、解析用作業室20の圧力をほゞ10-8torrに減じてい
る。スパツタ用電子銃215で基板を洗浄する過程を含
み、希望する解析過程や準備過程などを終了した後で、
隣接作業室を結合するバルブ11,21,31を再び開放し、運
搬手段230は第１のプラテン500を成長用作業室30へ輸送
し、同時に第２のプラテン500を解析用作業室20へ輸送
する。炉またはイオン源を再ロードする時、あるいは他
の斯かる作業を行なう時を除いて、成長用作業室30ある
いは解析用作業室20を大気圧まで上げることなく装置を
動作させることが作業室とバルブとからなる構成によつ
て達成できる。もし希望するならば、インターロツクを
使つて作業室の真空を破壊することなく炉を再ロードす
ることができる。成長用作業室30における駆動手段320
が動作し、シヤフト318はプラテン500を運搬手段から持
上げ、成長位置でプラテン500と基板550とを回転させ始
める。シリコンを被着している時、加熱素子324は基板5
50とプラテン500との両方をほゞ400℃から1000℃の範囲
内の温度に加熱する。拡散過程が重要になるので高温を
使うこともできるが、分子線被着の特長が減ぜられる。
非晶質物質を成長させるときには低温を使うことができ
る。温度は赤外線温度計328で監視している。分子線源3
30,332の上全面にわたつてプラテン500を置き、物質が
大きな粒に成長するのを防いでいる。プラテン500をロ
ード・アンロード用作業室40から基板550を取付けたま
まの状態で除去する場合には、プラテン500を洗浄でき
る。タンタルの様な化学的に不活性な物質で作られたプ
ラテンは、公知の機械的手段または化学的手段によつて
洗浄することができる。もし堆積物質を完全に除去して
ない場合でも垂直形被着装置で一般に生ずるフレーキン
グの問題が本装置では低減される。分子線源の相互汚染
とエピタキシアル欠陥密度とは共に大幅に減じなければ
ならない。
気圧にあると仮定しておく。この仮定は、装置が動作し
始めた後では成立つ必要性はない。成長用作業室30と解
析用作業室20とを希望する真空度に到達させた後では炉
を再ロードする時以外には真空が保たれる。真空を破壊
することなく炉を再ロードすることができる様にインタ
ーロツクを使うこともできる。基板550は最初第１のプ
ラテン500に実装し、第１のプラテンは第１のロード・
アンロード用作業室10内へ入れて運搬手段230上にセツ
トする。最初に、基板550は一般に用いられている方法
に従つて洗浄し、表面汚染物質を除去する。バルブ103
を開放しておき、バルブ11を閉じ、第１のロード・アン
ロード用作業室10の圧力をポンプによつてほゞ10-6torr
に減ずる。圧力が減少したならばバルブ11を開放する。
装置内のバルブ21,31は隣接作業室間を結合させること
ができるが、バルブ11は他のバルブ21,31と同時に開放
したり、閉塞したりするものである。運搬手段230は基
板550を解析用作業室20へ輸送するものである。この後
でバルブ11が再び閉じる。この時、基板550保持用の第
２のプラテン500はロード・アンロード用作業室10内に
置かれる。解析用作業室20に接続してあるポンプ201
は、解析用作業室20の圧力をほゞ10-8torrに減じてい
る。スパツタ用電子銃215で基板を洗浄する過程を含
み、希望する解析過程や準備過程などを終了した後で、
隣接作業室を結合するバルブ11,21,31を再び開放し、運
搬手段230は第１のプラテン500を成長用作業室30へ輸送
し、同時に第２のプラテン500を解析用作業室20へ輸送
する。炉またはイオン源を再ロードする時、あるいは他
の斯かる作業を行なう時を除いて、成長用作業室30ある
いは解析用作業室20を大気圧まで上げることなく装置を
動作させることが作業室とバルブとからなる構成によつ
て達成できる。もし希望するならば、インターロツクを
使つて作業室の真空を破壊することなく炉を再ロードす
ることができる。成長用作業室30における駆動手段320
が動作し、シヤフト318はプラテン500を運搬手段から持
上げ、成長位置でプラテン500と基板550とを回転させ始
める。シリコンを被着している時、加熱素子324は基板5
50とプラテン500との両方をほゞ400℃から1000℃の範囲
内の温度に加熱する。拡散過程が重要になるので高温を
使うこともできるが、分子線被着の特長が減ぜられる。
非晶質物質を成長させるときには低温を使うことができ
る。温度は赤外線温度計328で監視している。分子線源3
30,332の上全面にわたつてプラテン500を置き、物質が
大きな粒に成長するのを防いでいる。プラテン500をロ
ード・アンロード用作業室40から基板550を取付けたま
まの状態で除去する場合には、プラテン500を洗浄でき
る。タンタルの様な化学的に不活性な物質で作られたプ
ラテンは、公知の機械的手段または化学的手段によつて
洗浄することができる。もし堆積物質を完全に除去して
ない場合でも垂直形被着装置で一般に生ずるフレーキン
グの問題が本装置では低減される。分子線源の相互汚染
とエピタキシアル欠陥密度とは共に大幅に減じなければ
ならない。
シリコンは炉330,332のうちの少なくともひとつに入れ
てあるので、公知の方法を使い、シリコン分子線を形成
しているシリコン表面に対して適当な磁界をかけること
によつて電子銃を指向させている。この形式のビーム源
は、溶融シリコンが高活性活を有するので、シリコンで
使うのに適している。ｎ形イオン源306およびｐ形イオ
ン源308も適当なｎ形およびｐ形の添加物で満たされて
いる。これらのイオン源からのビームの放射は、上に論
じた様にそれぞれのシヤツタ313,315を開いたり閉じた
りして開始させたり終結させたりすることができる。
てあるので、公知の方法を使い、シリコン分子線を形成
しているシリコン表面に対して適当な磁界をかけること
によつて電子銃を指向させている。この形式のビーム源
は、溶融シリコンが高活性活を有するので、シリコンで
使うのに適している。ｎ形イオン源306およびｐ形イオ
ン源308も適当なｎ形およびｐ形の添加物で満たされて
いる。これらのイオン源からのビームの放射は、上に論
じた様にそれぞれのシヤツタ313,315を開いたり閉じた
りして開始させたり終結させたりすることができる。
希望する物質層を被着した後、駆動手段320は回転を止
め、プラテン500を運搬手段230上へ降下させる。隣接作
業室間のバルブ11,21,31が開き、運搬手段230によつて
第１のプラテン500を成長用作業室30から第２のロード
・アンロード用作業室40へ移動させ、いつぼう、同時に
第３のプラテン500を第１のロード・アンロード用作業
室10から解析用作業室20へ移動させ、第２のプラテン50
0を解析用作業室20から成長用作業室30へ移動させる。
勿論、斯様な過程は装置から最大の出力を得るものでは
ないが、各作業室にはプラテンを備える必要はない。
め、プラテン500を運搬手段230上へ降下させる。隣接作
業室間のバルブ11,21,31が開き、運搬手段230によつて
第１のプラテン500を成長用作業室30から第２のロード
・アンロード用作業室40へ移動させ、いつぼう、同時に
第３のプラテン500を第１のロード・アンロード用作業
室10から解析用作業室20へ移動させ、第２のプラテン50
0を解析用作業室20から成長用作業室30へ移動させる。
勿論、斯様な過程は装置から最大の出力を得るものでは
ないが、各作業室にはプラテンを備える必要はない。
希望する膜厚と組成とを有する物質層が成長される様
に、シヤフト318の角速度と基板500の角速度とを成長用
作業室内で制御することができる。例えば、ひとつの炉
330をシリコンで満たし、第２の炉332をコバルトで満た
し、角速度を調整してシリコンとコバルトとの層を交互
に被着させることができる。他の実例では、ｐ形イオン
源309およびｎ形イオン源311からのビーム束速度、なら
びに基板の角速度を調整して、シリコンのｐ形層とｎ形
層とを交互に被着させることができる。代表的な被着速
度は毎秒１〜10Åの間である。低速度では、汚染物質が
被着されることがあり、高速度では精密に膜を制御する
のが困難である。正確な被着速度は製造されているデバ
イスに依存する。
に、シヤフト318の角速度と基板500の角速度とを成長用
作業室内で制御することができる。例えば、ひとつの炉
330をシリコンで満たし、第２の炉332をコバルトで満た
し、角速度を調整してシリコンとコバルトとの層を交互
に被着させることができる。他の実例では、ｐ形イオン
源309およびｎ形イオン源311からのビーム束速度、なら
びに基板の角速度を調整して、シリコンのｐ形層とｎ形
層とを交互に被着させることができる。代表的な被着速
度は毎秒１〜10Åの間である。低速度では、汚染物質が
被着されることがあり、高速度では精密に膜を制御する
のが困難である。正確な被着速度は製造されているデバ
イスに依存する。
装置の動作に関し、シリコンを使用した場合について説
明してきたが、本装置はIII−Ｖ族化合物の様な他の半
導体物質でも使用できると理解すべきである。斯様な化
合物を成長する場合には、上記炉は従来のクヌドセン
（Knudsen）形放射セルに置換されよう。着脱可能なプ
ラテンを炉上に置けばフレーキングの問題を除去でき、
簡便な垂直方向被着法でIII−Ｖ族化合物を被着するこ
とができる。この構成では基板を水平に近い状態に保つ
て中央部に集めないで、クヌドセン（Knudsen）形セル
を垂直方向にセルの軸と並行に配置しているので、さら
に多数の炉も使用できる。例えば、イオン源から作業室
への軸方向距離を15cm（６インチ）に設定すれば、現在
市販されている装置における６−８箇の炉の代りに少な
くとも20箇のクヌドセン（Knudsen）形セルを使うこと
ができる。この様に多くの数のセルを使えば、単一シス
テム内で被着できる半導体物質あるいは添加物の数を増
加させることができる。プラテンの回転周波数を低くし
て、適切な構成の炉を使用すれば、変化する組成を有す
る成長構造が得られる。これによつて複雑な構造を有す
る炉のシヤツタを除去することができる。
明してきたが、本装置はIII−Ｖ族化合物の様な他の半
導体物質でも使用できると理解すべきである。斯様な化
合物を成長する場合には、上記炉は従来のクヌドセン
（Knudsen）形放射セルに置換されよう。着脱可能なプ
ラテンを炉上に置けばフレーキングの問題を除去でき、
簡便な垂直方向被着法でIII−Ｖ族化合物を被着するこ
とができる。この構成では基板を水平に近い状態に保つ
て中央部に集めないで、クヌドセン（Knudsen）形セル
を垂直方向にセルの軸と並行に配置しているので、さら
に多数の炉も使用できる。例えば、イオン源から作業室
への軸方向距離を15cm（６インチ）に設定すれば、現在
市販されている装置における６−８箇の炉の代りに少な
くとも20箇のクヌドセン（Knudsen）形セルを使うこと
ができる。この様に多くの数のセルを使えば、単一シス
テム内で被着できる半導体物質あるいは添加物の数を増
加させることができる。プラテンの回転周波数を低くし
て、適切な構成の炉を使用すれば、変化する組成を有す
る成長構造が得られる。これによつて複雑な構造を有す
る炉のシヤツタを除去することができる。
複数枚基板上への同時被着に関して装置を説明してきた
が、“同時”と言う言葉は常時すべての基板が等しいビ
ーム束を受けると言う意味ではなく、単一処理操作中に
すべての基板上へ希望する層を被着できると言う意味で
使用されている事を理解すべきである。
が、“同時”と言う言葉は常時すべての基板が等しいビ
ーム束を受けると言う意味ではなく、単一処理操作中に
すべての基板上へ希望する層を被着できると言う意味で
使用されている事を理解すべきである。
第１図は本発明に依る装置の断面を示す図である。 第２図は第１図の装置の線１−１に沿つて描いた成長用
作業室の断面図である。 第３図は第１図および第２図の装置に使用するプラテン
の頂面図である。 第４図ならびに第５図は、第１図および第２図の装置に
おいてプラテンを輸送するための運搬手段の透視画法図
である。 第６図は、垂直軸に対して基板と炉との間の間隙、水平
軸に対して回転用前記手段の回転軸から基板面内への距
離をそれぞれパラメータとし、基板上での種々のビーム
束到達速度に対してプロツトしたグラフである。 〔主要部分の符号の説明〕 作業室:10,20,30,40 バルブ:11,21,31 加熱素子:207 プラテン:500 基板:550 駆動手段:212,320 運搬手段:230 分子線源:306,308
作業室の断面図である。 第３図は第１図および第２図の装置に使用するプラテン
の頂面図である。 第４図ならびに第５図は、第１図および第２図の装置に
おいてプラテンを輸送するための運搬手段の透視画法図
である。 第６図は、垂直軸に対して基板と炉との間の間隙、水平
軸に対して回転用前記手段の回転軸から基板面内への距
離をそれぞれパラメータとし、基板上での種々のビーム
束到達速度に対してプロツトしたグラフである。 〔主要部分の符号の説明〕 作業室:10,20,30,40 バルブ:11,21,31 加熱素子:207 プラテン:500 基板:550 駆動手段:212,320 運搬手段:230 分子線源:306,308
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭53−110367（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−19842（ＪＰ，Ａ) 特開 昭54−87477（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−4233（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−108286（ＪＰ，Ａ) 米国特許3667424（ＵＳ，Ａ) 米国特許3911162（ＵＳ，Ａ)
Claims (7)
- 【請求項１】分子線を発生するための少くとも１個の分
子線源を設けた真空可能な生長用作業室と、 複数枚の基板を実装するためのプラテンと、 プラテン上に実装された全基板がある軸の回りを単純に
円運動をするように、プラテンをこの軸を中心として回
転させる手段と、 前記複数枚の基板を加熱するための手段とを具備し、 １枚の基板が分子線源に最接近した瞬間にはその基板が
分子線源から受ける分子線束は基板全体にわたって不均
一であるが、プラテンが回転するときに各基板は各分子
線源からほぼ連続して分子線を受けることができ、さら
にプラテンが一回転したとき各基板が分子線源から受け
る分子線の平均束が基板全体にわたりほぼ均一になるよ
うに、分子線源は前記軸から離し、かつプラテンから軸
方向に離して配置されており、 プラテン上の基板実装位置は前記軸から等距離であり、 分子線源は基板実装位置と前記軸の距離よりも大きい距
離だけ前記軸から離して配置され、 プラテンは分子線源と前記軸の距離よりも大きい距離だ
け分子線源から離して配置されることを特徴とする分子
線被着装置。 - 【請求項２】特許請求の範囲第１項記載の装置におい
て、複数の分子線源が含まれ、これらは前記軸から等し
く離してかつプラテンから軸方向に等しく離して配置さ
れることを特徴とする分子線被着装置。 - 【請求項３】特許請求の範囲第１項または第２項記載の
装置において、分子線源からプラテンまでの軸方向距離
は、前記軸から分子線源までの距離よりわずかに長いこ
とを特徴とする分子線被着装置。 - 【請求項４】特許請求の範囲第３項記載の装置におい
て、前記軸から基板までの距離は前記軸から分子線源ま
での距離の約0.6倍であることを特徴とする分子線被着
装置。 - 【請求項５】特許請求の範囲第１項乃至第４項のいずれ
か１項に記載の装置において、真空可能な解析用作業室
と、 前記解析用作業室と前記生長用作業室との間の第１のバ
ルブと、 前記解析用作業室と前記生長用作業室との間でプラテン
を輸送するための運搬手段とを具備したことを特徴とす
る分子線被着装置。 - 【請求項６】特許請求の範囲第５項記載の装置におい
て、 第１及び第２のロード・アンロード用作業室と、 前記第１のロード・アンロード用作業室と前記解析用作
業室との間の第２のバルブと、 前記生長用作業室と前記第２のロード・アンロード用作
業室との間の第３のバルブとを含み、 前記運搬手段は、前記第１のロード・アンロード用作業
室と前記解析用作業室との間、及び前記生長用作業室と
前記第二のロード・アンロード用作業室との間でプラテ
ンを輸送することを特徴とする分子線被着装置。 - 【請求項７】特許請求の範囲第１項乃至第６項のいずれ
か１項に記載の装置において、 各分子線源をそれぞれの分子線が略垂直方向に向くよう
に設けたことを特徴とする分子線被着装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US24856881A | 1981-03-27 | 1981-03-27 | |
| US248568 | 1999-02-11 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS57170519A JPS57170519A (en) | 1982-10-20 |
| JPH0666258B2 true JPH0666258B2 (ja) | 1994-08-24 |
Family
ID=22939678
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57048181A Expired - Lifetime JPH0666258B2 (ja) | 1981-03-27 | 1982-03-27 | 分子線被着装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0666258B2 (ja) |
| DE (1) | DE3211051A1 (ja) |
| FR (1) | FR2502643B1 (ja) |
| GB (1) | GB2095704B (ja) |
Families Citing this family (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS605509A (ja) * | 1983-06-24 | 1985-01-12 | Hitachi Ltd | 分子線エピタキシ装置 |
| FR2548688B1 (fr) * | 1983-07-08 | 1985-10-25 | Radiotechnique Compelec | Porte-substrat tournant pour reacteur d'epitaxie |
| JPS6086819A (ja) * | 1983-10-19 | 1985-05-16 | Hitachi Ltd | 分子線エピタキシ装置 |
| JPS6097621A (ja) * | 1983-11-02 | 1985-05-31 | Hitachi Ltd | 分子線エピタキシ装置における基板搬送装置 |
| JPS60117615A (ja) * | 1983-11-30 | 1985-06-25 | Hitachi Ltd | 分子線エピタキシ装置 |
| US4824518A (en) * | 1985-03-29 | 1989-04-25 | Sharp Kabushiki Kaisha | Method for the production of semiconductor devices |
| JPS6235513A (ja) * | 1985-08-09 | 1987-02-16 | Hitachi Ltd | 分子線エピタキシ装置 |
| JPS6255919A (ja) * | 1985-09-05 | 1987-03-11 | Fujitsu Ltd | 分子線結晶成長装置 |
| US4650064A (en) * | 1985-09-13 | 1987-03-17 | Comptech, Incorporated | Substrate rotation method and apparatus |
| EP0529687B1 (en) * | 1988-03-30 | 1996-05-29 | Rohm Co., Ltd. | Molecular beam epitaxy apparatus |
| US5089441A (en) * | 1990-04-16 | 1992-02-18 | Texas Instruments Incorporated | Low-temperature in-situ dry cleaning process for semiconductor wafers |
| SG47541A1 (en) | 1992-06-26 | 1998-04-17 | Materials Research Corp | Transport system for wafer processing line |
| US5727332A (en) * | 1994-07-15 | 1998-03-17 | Ontrak Systems, Inc. | Contamination control in substrate processing system |
| DE19701419A1 (de) * | 1997-01-17 | 1998-07-23 | Geesthacht Gkss Forschung | Substrathaltereinrichtung |
| UA70336C2 (uk) * | 1999-08-04 | 2004-10-15 | Дженерал Електрік Компані | Електронно-променевий пристрій для нанесення покриття конденсацією із парової фази (варіанти) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3667424A (en) | 1969-04-14 | 1972-06-06 | Stanford Research Inst | Multi-station vacuum apparatus |
| US3911162A (en) | 1972-04-17 | 1975-10-07 | Xerox Corp | System for vapor deposition of thin films |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3238918A (en) * | 1961-12-26 | 1966-03-08 | Lear Siegler Inc | Vacuum deposition chamber for multiple operations |
| DE1910332A1 (de) * | 1969-02-28 | 1970-09-10 | Siemens Ag | Hochvakuum-Bedampfungsapparatur |
| DE2053802A1 (en) * | 1970-11-02 | 1972-05-10 | Licentia Gmbh | Uniform evaporated coatings prodn - esp metal layers for integrated semiconductor circuits etc |
| US3656454A (en) * | 1970-11-23 | 1972-04-18 | Air Reduction | Vacuum coating apparatus |
| US4137865A (en) * | 1976-12-30 | 1979-02-06 | Bell Telephone Laboratories, Incorporated | Molecular beam apparatus for processing a plurality of substrates |
| JPS5487477A (en) * | 1977-12-23 | 1979-07-11 | Kokusai Electric Co Ltd | Device for etching and stripping semiconductor wafer |
| JPS5519842A (en) * | 1978-07-31 | 1980-02-12 | Agency Of Ind Science & Technol | Thin film growing device under vacuum |
| JPS564233A (en) * | 1979-06-25 | 1981-01-17 | Hitachi Ltd | Continuous handling apparatus for wafer |
| JPS56108286A (en) * | 1979-11-01 | 1981-08-27 | Xerox Corp | Method of manufacturing photoreceptor |
-
1982
- 1982-03-22 FR FR8204834A patent/FR2502643B1/fr not_active Expired
- 1982-03-25 DE DE19823211051 patent/DE3211051A1/de active Granted
- 1982-03-25 GB GB8208751A patent/GB2095704B/en not_active Expired
- 1982-03-27 JP JP57048181A patent/JPH0666258B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3667424A (en) | 1969-04-14 | 1972-06-06 | Stanford Research Inst | Multi-station vacuum apparatus |
| US3911162A (en) | 1972-04-17 | 1975-10-07 | Xerox Corp | System for vapor deposition of thin films |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE3211051C2 (ja) | 1990-07-26 |
| FR2502643A1 (fr) | 1982-10-01 |
| GB2095704B (en) | 1984-08-01 |
| JPS57170519A (en) | 1982-10-20 |
| FR2502643B1 (fr) | 1986-05-02 |
| DE3211051A1 (de) | 1982-10-21 |
| GB2095704A (en) | 1982-10-06 |
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