(57)【要約】【課題】分子線源セルに新たな付加機構を設けることなく、分子線源セル内に充填された分子線材料の充填量を推定するシステムを提供する。【解決手段】本発明の分子線源セルの制御システムは、分子線結晶成長装置に用いられる分子線源セル内で、分子線材料を収容するルツボと、ルツボの温度を制御する温度制御手段と、温度制御手段からの指示によりルツボを加熱または冷却する変温手段と、ルツボの温度を検出する温度検出手段とを少なくとも備える制御システムにおいて、温度検出手段からの情報に基づき、ルツボの熱質量を推定する熱質量推定手段を備えることを特徴とする。【選択図】        図１
2004189539.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
分子線結晶成長装置に用いられる分子線源セル内で、分子線材料を収容するルツボと、
該ルツボの温度を制御する温度制御手段と、
該温度制御手段からの指示により前記ルツボを加熱または冷却する変温手段と、
前記ルツボの温度を検出する温度検出手段と
を少なくとも備える制御システムにおいて、
前記温度検出手段からの情報に基づき、前記ルツボの熱質量を推定する熱質量推定手段を備えることを特徴とする分子線源セルの制御システム。
【請求項２】
前記熱質量推定手段が、予めデータを備え、該データは、分子線源セルとルツボ内分子線材料との少なくとも１組に対して、加熱量または冷却量を与えることにより計測され記録された、ルツボについての２以上の熱質量のデータであり、
前記温度制御手段が、前記変温手段に指示する制御モードを備え、
前記熱質量推定手段が、前記制御モードで得られる温度検出手段からの情報と、保存しているデータとから前記ルツボの熱質量を推定することを特徴とする請求項１に記載の分子線源セルの制御システム。
【請求項３】
請求項２に記載の分子線源セルの制御システムを用いる制御方法において、
温度制御手段が、制御モードを変温手段に指示する工程と、
前記変温手段が、分子線源セルとルツボ内分子線材料との組み合せに対して、加熱量または冷却量を与える工程と、
温度検出手段が、前記ルツボの温度を検出する工程と、
熱質量推定手段が、前記温度検出手段からの情報と保存しているデータとから前記ルツボの熱質量を推定する工程と
を有することを特徴とする分子線源セルの制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、分子線結晶成長装置に用いられる分子線源セルの制御システムおよびその制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図３は、従来の分子線結晶成長装置の１例を示す模式図である。分子線結晶成長装置は、成膜室３０１の中央に基板加熱ヒータ３０４と基板３０２を保持するマニピュレータ３０３があり、基板３０２の下方には、分子線材料３０５をルツボ３０６内に充填した分子線源セル３０７が、ルツボ３０６の開口部を基板３０２に向けて複数配置されている（図３では、分子線源セルは２個のみ記載している。）。この分子線結晶成長装置で基板３０２の表面に結晶成長を行なう場合、基板３０２を所定の温度まで加熱し、かつ、ルツボ３０６も所定の温度まで加熱して、ルツボ３０６内に充填した分子線材料３０５の分子を分子の流れ（分子線）として基板３０２の表面まで移動させる。分子線源セル３０７と基板３０２の表面との間にはセルシャッター３０８が配置され、セルシャッター３０８の開閉によって分子の流れ（分子線）を変化させ、基板３０２の表面の結晶膜の厚さを制御する。
【０００３】
図４は、従来の分子線源セル４０７の制御システムを示す模式図である。図４に示す例では、分子線源セル４０７は、その内部に分子線材料４０５を充填するルツボ４０６があり、その周囲にはルツボ４０６を加熱するセルヒータ４０９が配置されている。また、ルツボ４０６の温度を計測する熱電対４１０が少なくとも１個、ルツボ４０６に近接もしくは接触して配置されている。セルヒータ４０９の周囲には、輻射シールド４１１がセルヒータ４０９を取り囲むように配置され、セルヒータ４０９から放射される輻射熱が分子線源セル４０７の外部に放射することを防いでいる。上記コンポーネントはすべて、分子線源セル４０７のベースとなるフランジ４１２に固定されている。フランジ４１２には、電力導入端子４１３が取り付けられており、セルヒータ４０９と接続され、セルヒータ４０９へ電力供給を行なっている。また、フランジ４１２には、熱電対導入端子４１４が取り付けられており、熱電対４１０と接続され、外部への出力を行なっている。
【０００４】
熱電対４１０の出力信号は、温度制御手段（温度調整装置）４１５に接続され、温度制御手段４１５は、熱電対４１０の出力信号が設定された値となるように変温手段（電源装置）４１６を制御し、変温手段４１６は、温度制御手段４１５の指示に従って、セルヒータ４０９に電力を供給する。したがって、温度制御手段４１５に設定した温度となるように、ルツボ４０６の温度が制御され、適切な分子線が発生するように設定される。なお、セルヒータ４０９は複数配置される場合があり、熱電対４１０も複数配置される場合もある。その際、温度制御手段４１５や変温手段４１６も複数となる構成の分子線源セル４０７とその制御システムの例もある。
【０００５】
分子線結晶成長装置は、装置内部に配置された分子線源セルのルツボに充填された分子線材料を用いて、基板表面に結晶を成長させる装置である。したがって、結晶成長を行なう毎にルツボ内の分子線材料は減少してゆく。ルツボ内の分子線材料が枯渇した時点で、分子線結晶成長装置は結晶成長を行なうことができなくなり、通常、真空状態にある成膜室内を大気圧に戻し、ルツボに分子線材料を再充填する必要がある。分子線結晶成長装置で電子デバイスの生産を行なう場合、上記の分子線材料の再充填作業が必要となる時期を正確に予測して、生産計画を立てることが望ましい。ところが、ルツボ内の分子線材料の残存量を正確に知ることは困難であり、従来は経験と勘に頼って残量を予測し、生産計画を立てている。したがって、予測を誤ると生産計画に大きな齟齬を生じ、莫大な損害が発生することになる。
【０００６】
このため、ルツボ内の分子線材料の残存量を真空状態を破らずに知る方法が、複数提案されている。たとえば、一方の電極をルツボ内に設け、他方の電極を結晶成長装置の外部にある分子線材料液溜に設けて、材料液面がルツボ内の電極位置以下となると導通が失われることを利用して、ルツボ内の分子線材料の充填量を検出する方法がある（特許文献１参照）。また、ルツボの内壁に深さ方向に２ヶ所の電極を設け、材料が電極位置より下になった状態を導通の有無で判断する方法がある（特許文献２および特許文献３参照）。さらに、ルツボの分子線材料充填方向に対応した異なる部位の温度を検出する温度検出手段を設け、各部位の温度差をもとに材料充填量を検出する方法がある（特許文献４参照）。
【０００７】
一方、超音波発信器と、分子線材料の液面からの反射波を受信する超音波受信器とをルツボの底部に設け、超音波発信器から発せられたパルス超音波が分子線材料の液面で反射されて、超音波受信器に到達するまでの時間から、分子線材料の液面の位置を検出する方法がある（特許文献５参照）。また、ルツボ内の分子線材料の残存量を、ストレインケージなどの質量計測手段によって計測する方法がある（特許文献６参照）。
【０００８】
【特許文献１】
特開昭６２−２３７７２１号公報
【０００９】
【特許文献２】
特開平３−２７５５９２号公報
【００１０】
【特許文献３】
特開平３−２７５５９３号公報
【００１１】
【特許文献４】
特開昭６２−１８２１９３号公報
【００１２】
【特許文献５】
特開昭６３−８５０８９号公報
【００１３】
【特許文献６】
特開平７−１８７８８５号公報
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、特許文献１から特許文献４に示す熱電対や電極という機構を複数設ける方法は、分子線材料の残存量が特定の分子線材料の量よりも多いか少ないか、という不連続的な情報しか得られないという欠点がある。また、特許文献５および特許文献６に示す分子線源セルに超音波発信器または質量計測手段という新たな機構を付加する方法は、分子線材料の充填量の連続的な変化を計測できるという利点があるが、計測手段が比較的大掛かりであり、コストと故障確率の上昇という欠点を有する。
【００１５】
本発明の課題は、分子線源セルに新たな付加機構を設けることなく、分子線源セル内に充填された分子線材料の充填量を推定するシステムを提供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明の分子線源セルの制御システムは、分子線結晶成長装置に用いられる分子線源セル内で、分子線材料を収容するルツボと、ルツボの温度を制御する温度制御手段と、温度制御手段からの指示によりルツボを加熱または冷却する変温手段と、ルツボの温度を検出する温度検出手段とを少なくとも備える制御システムにおいて、温度検出手段からの情報に基づき、ルツボの熱質量を推定する熱質量推定手段を備えることを特徴とする。
【００１７】
かかる制御システムの中では、熱質量推定手段が、予めデータを備え、データは、分子線源セルとルツボ内分子線材料との少なくとも１組に対して、加熱量または冷却量を与えることにより計測され記録された、ルツボについての２以上の熱質量のデータであり、温度制御手段は、変温手段に指示する制御モードを備え、熱質量推定手段は、制御モードで得られる温度検出手段からの情報と、保存しているデータとからルツボの熱質量を推定する態様の分子線源セルの制御システムが好ましい。
【００１８】
本発明の分子線源セルの制御方法は、上記の制御システムを用いる制御方法であって、温度制御手段が、制御モードを変温手段に指示する工程と、変温手段が、分子線源セルとルツボ内分子線材料との組み合せに対して、加熱量または冷却量を与える工程と、温度検出手段が、ルツボの温度を検出する工程と、熱質量推定手段が、温度検出手段からの情報と保存しているデータとからルツボの熱質量を推定する工程とを有することを特徴とする。
【００１９】
【発明の実施の形態】
（分子線源セルの制御システム）
本発明の分子線源セルの制御システムは、分子線結晶成長装置に用いられる分子線源セル内にあるルツボの熱質量を推定する熱質量推定手段を備えることを特徴とする。分子線材料を収容するルツボの温度を計測し、ルツボの熱質量を推定することによって、ルツボ内の分子線材料の残存量の変化を連続的に推定できるので、分子線材料の再充填作業が必要な時期を正確に予測し、適切な生産計画を立てることが可能となる。また、本発明における変温手段および温度検出手段は、従来から分子線源セルに内蔵されているセルヒータおよび熱電対を用いることができるので、分子線源セル自体には何ら新たな付加機構を設ける必要がなく、分子線源セルの性能、信頼性およびコストに悪影響を与えることがない。
【００２０】
熱質量は、試料の温度を一定のモードにしたがって変化させながら、試料の質量を温度の関数として表現したものであり、計測した記録は、熱質量測定曲線（または直線）として表現することができ、熱質量をタテ座標上に減少を下向きに表し、温度または時間をヨコ座標上に増加を右方向に表して表現することが多い（ＪＩＳ−Ｋ０１２９）。
【００２１】
本発明における分子線源セルの制御システムの１例は、図１に示すように、分子線源セル７内で、分子線材料５を収容するルツボ６と、ルツボ６の温度を制御する温度制御手段１５と、温度制御手段１５の指示に従い、ルツボ６を加熱または冷却する変温手段１６と、ルツボ６の温度を検出する温度検出手段１０とを少なくとも備え、温度検出手段１０からの情報に基づき、ルツボ６の熱質量を推定する熱質量推定手段１７を備える。温度制御手段は、変温手段に温度の指示を出す機能を有し、通常の分子線結晶成長装置に設置している温度調整装置を、温度制御手段として使用することができる。また、温度調整装置のほかに熱質量計測装置を設置して、熱質量計測装置により変温手段に温度の指示を出す態様とすることもでき、その場合には、熱質量計測装置が温度制御手段に該当する。
【００２２】
ルツボ６を加熱するときは、たとえば、変温手段１６として電源装置を用い、電源装置にセルヒータ９を連結して行なうことができる。電源装置およびセルヒータの代りに、液体または気体などの熱媒体を還流し、ルツボに当接または近接させることにより加熱することもできる。また、積極的な冷却手段を設置して、ルツボを冷却することもできる。さらに、温度調節装置や電源装置をコンピュータなどで操作して同様に計測し、推定を行なってもよい。
【００２３】
本発明の分子線源セルの制御システムは、温度検出手段からの情報に基づきルツボの熱質量を容易に推定することができる点で、つぎの実施態様が好ましい。すなわち、熱質量推定手段は、予めデータを備え、かかるデータは、分子線源セルとルツボ内分子線材料との少なくとも１組に対して、加熱量または冷却量を与えることにより計測され記録された、ルツボについての２以上の熱質量のデータであり、温度制御手段が、変温手段に指示する制御モードを備え、熱質量推定手段が、温度検出手段からの情報と、保存しているデータからルツボの熱質量を推定する態様が好ましい。
【００２４】
かかる制御システムによりルツボの熱質量を推定するには、図１に示すように、たとえば、温度調整装置のほかに熱質量計測装置を別途設置し、熱質量計測装置を温度制御手段１５として使用する場合には、まず、分子線源セル７を温度調整装置の制御下から切り離し、熱質量計測装置の制御下に移行させる。つぎに、温度制御手段１５である熱質量計測装置は、セルヒータ９への電力供給量を、第一の電力量から第二の電力量に推移させるように、変温手段１６である電源装置などに指示を与える。たとえば、ルツボ６が第一の温度に保たれている状態の電力量から、セルヒータ９への電力供給をカットした電力量（＝０）に移行させる。
【００２５】
加熱が停止するため、ルツボ６の温度が低下してゆくが、このときのルツボ６の熱質量が大きいとルツボ６の温度低下は緩やかになり、熱質量が小さいと温度低下は急峻になる。加熱停止後のある時点において、熱電対などからなる温度検出手段１０が、ルツボ６の温度を検出する。温度情報は、熱質量推定手段１７としての熱質量計測装置へ送られる。つぎに、熱質量計測装置は、送られた温度情報と予め計測記録してあるデータをもとに、ルツボ６の温度低下曲線からルツボ６の熱質量を推定する。
【００２６】
熱質量計測装置が温度変化情報と予め計測記録してあるデータをもとに、ルツボの熱質量を推定すると、得られた熱質量のデータにより、図２を用いてルツボ内の分子線材料量を推定することができる。熱質量計測装置に予め計測記録してあるデータは、ルツボ内分子線材料が第一の量（０を含む）であるときの熱質量の結果と、ルツボ内分子線材料が第二の量であるときの熱質量の結果であり、この２つの結果と、現在の熱質量の結果とを比較する。ルツボの熱質量の変化が、ルツボ内の分子線材料の量に比例する場合は、図２に示すように、予め計測記録してあるルツボ内分子線材料が第一の量Ｘであるときの熱質量の結果Ａと、ルツボ内分子線材料が第二の量Ｙであるときの熱質量の結果Ｂと、現在の熱質量の結果Ｃとを比較することにより、現在の分子線源セル内のルツボに収容されている分子線材料の量Ｚを推定することができる。
【００２７】
上記方法によってルツボの熱質量を計測推定すると、その後は、制御を熱質量計測装置から温度調整装置に戻し、設定温度を維持するように分子線源セルを制御させる。電子デバイス生産のための結晶成長と結晶成長との間に、ルツボの熱質量を計測推定する上記シーケンスを挿入することで、徐々に減少してゆく分子線材料５の量を把握することができ、適切な生産計画を立てることが可能になる。なお、図２には、分子線材料の量と熱質量の結果が、線形に相関する場合を例示しているが、ルツボの形状や熱電対の位置、分子線材料の種類など、分子線源セルの構成の違いによっては、異なる相関を示す場合もあり得る。その場合にも、両者の相関曲線をあらかじめ計測しておき、その曲線をもとに現在の分子線材料の量を推定することが可能である。
【００２８】
上記の実施形態では、温度調整装置とは別に熱質量計測装置を設け、熱質量の推定時には分子線源セルの温度制御を温度調整装置から熱質量計測装置に移行させることによって、熱質量の推定を行なっている。しかし、温度調整装置自体に熱質量計測機能が付加されていてもよい。たとえば、成膜時のモードである温度一定保持モードと加熱しないＯＦＦモードであるものとを備える温度調整装置に対し、所定の加熱量を与えるモードも備えさせて、当該分子線源セル内の分子線材料に対して所定の加熱モード下において、予め温度変化のデータを、２以上の異なる分子線材料量について備えさせたものでもよい。なお、所定の加熱量とは、加熱しない状態を継続するものであってもよいし、単位時間当たり一定の加熱量を継続するものであってもよいし、時間経過に従い、加熱量が所定通りに変化するものであってもよい。
【００２９】
また、上記の実施の形態では、加熱停止という所定のモードへ変更し、一定時間後の温度を計測しているが、計測される時点は、複数であってもよいし、温度降下の程度によって、推定に用いる計測時点を異ならせるものであってもよい。ルツボ内の分子線材料量が多い場合は、計測時間を長くすることにより推定精度を上げることができ、分子線材料量が少ない場合は、計測時間を短くすることにより早い時間での推定が可能となる。また、ある分子線材料量に対する加熱モードでの計測時間に対する温度データについても、全ての計測時間に対する温度データを備える必要はなく、ある時間の温度データと別の時間の温度データからの推定を含むものであってもよい。分子線結晶成長装置に複数の分子線源セルを設置する場合には、それぞれの分子線源セルにおける熱質量を推定することができる点で、より多くの分子線源セルについて、データを計測し、記録する態様が好ましい。
【００３０】
（分子線源セルの制御方法）
本発明の制御方法は、分子線結晶成長装置に用いられる分子線源セルの制御方法であって、温度制御手段が制御モードを変温手段に指示する工程と、変温手段が分子線源セルとルツボ内分子線材料との組み合せに対して加熱量または冷却量を与える工程と、温度検出手段がルツボの温度を検出する工程と、熱質量推定手段が温度検出手段からの情報と保存しているデータとからルツボの熱質量を推定する工程とを備えることを特徴とする。熱質量推定手段が保存しているデータは、分子線源セルとルツボ内分子線材料との少なくとも１組に対して加熱量または冷却量を与えることにより計測され記録されたルツボについての２以上の熱質量のデータである。本発明の制御方法により、分子線結晶成長装置に従来より内蔵されている分子線源セル自体に新たな機構を付加することなく、ルツボ内分子線材料の残存量を推定できるので、適切な生産計画を立てることができる。
【００３１】
【実施例】
実施例１
図１に示すような、内部に分子線材料５を充填するルツボ６があり、ルツボ６の周囲にセルヒータ９が配置されている分子線源セル７を準備した。ルツボ６には、熱電対１０が接触配置され、また、セルヒータ９の周囲には、輻射シールド１１がセルヒータ９を取り囲むように配置され、セルヒータ９から放射される輻射熱が分子線源セル７の外部に放射することを防いでいる。上記コンポーネントをすべて、分子線源セル７のベースとなるフランジ１２に固定した。分子線材料５としては、Ｇａを５００ｇ充填した。
【００３２】
フランジ１２には、電力導入端子１３と熱電対導入端子１４を取り付けた。電力導入端子１３はセルヒータ９と接続し、電力供給を行なえるようにした。また、熱電対導入端子１４は、熱電対１０と接続し、外部へ出力できるようにした。熱電対１０の出力信号は温度調整装置に接続され、温度調整装置は熱電対１０の出力信号が設定された値となるように電源装置を制御し、電源装置は温度調整装置の制御に従って、セルヒータ９に電力を供給できるようにした。したがって、温度調整装置に入力した温度となるように、ルツボ６の温度が制御され、適切な分子線が発生した。また、温度調整装置と平行して熱質量計測装置が接続され、ルツボ６の熱質量を計測推定できるようにした。
【００３３】
このような仕様の分子線源セル７を、分子線結晶成長装置に設置し、チャンバ内圧１０−６Ｐａで、ＧａＡｓからなる基板上にエピタキシャル成長を行なった。成長開始後、熱質量計測装置を温度制御手段１５として使用し、ルツボの熱質量を推定するために、まず、分子線源セル７を温度調整装置の制御下から切り離し、熱質量計測装置の制御下に移行させた。つぎに、温度制御手段１５である熱質量計測装置により、変温手段１６である電源装置に指示を与え、セルヒータ９への電力供給をカットした。加熱停止後、熱電対からなる温度検出手段１０により、ルツボ６の温度を検出し、温度情報を熱質量推定手段１７としての熱質量計測装置へ送った。つぎに、熱質量計測装置は、送られた温度情報と予め計測記録してあるデータをもとに、ルツボ６の温度低下曲線からルツボ６の熱質量を推定した。ルツボの熱質量を推定した後、温度制御を熱質量計測装置から温度調整装置に戻し、設定温度を維持するように分子線源セルを制御した。結晶成長の合間に、ルツボの熱質量を推定することで、徐々に減少してゆく分子線材料の量を把握することができ、適切な生産計画を立てることが可能となった。
【００３４】
実施例２
図１に示すような、内部に分子線材料５を充填するルツボ６があり、ルツボ６の周囲にセルヒータ９が配置されている分子線源セル７を準備した。ルツボ６には、熱電対１０が接触配置され、また、セルヒータ９の周囲には、輻射シールド１１がセルヒータ９を取り囲むように配置され、セルヒータ９から放射される輻射熱が分子線源セル７の外部に放射することを防いでいる。上記コンポーネントをすべて、分子線源セル７のベースとなるフランジ１２に固定した。
【００３５】
この分子線源セル７に対する分子線材料５としては初めての材料を用いるに際して、分子線結晶成長装置の指示に従って、分子線結晶成長装置の使用者は、Ｉｎの量を他の計量機などで正確に計量し、分子線結晶成長装置の指示に従って、分子線結晶成長装置の入力手段から、分子線材料名として「Ｉｎ」と重量として「５００ｇ」とを入力し、分子線源セル７内に分子線材料としてＩｎを５００ｇ充填した。
【００３６】
フランジ１２には、電力導入端子１３と熱電対導入端子１４を取り付けた。電力導入端子１３はセルヒータ９と接続し、電力供給を行なえるようにした。また、熱電対導入端子１４は、熱電対１０と接続し、外部へ出力できるようにした。熱電対１０の出力信号は温度調整装置に接続され、温度調整装置は熱電対１０の出力信号が設定された値となるように電源装置を制御し、電源装置は温度調整装置の制御に従って、セルヒータ９に電力を供給できるようにした。また、温度調整装置と平行して熱質量計測装置が接続され、ルツボ６の熱質量を計測推定できるようにした。なお、熱質量計測装置は、分子線源セル７の分子線源材料が０である場合に対して、変温手段１６である電源装置に指示を与え、セルヒータ９への電力供給をカットし、予め計測記録しているデータを、「データ０」とするように、装置出荷前より備えているものを使用した。
【００３７】
温度調整装置の稼動を開始し、分子線源セル７の温度は、やがて、温度調整装置に入力した温度になった。温度調整装置に入力した温度に達すると即座に、熱質量計測装置を温度制御手段１５として使用し、ルツボの熱質量を計測するために、まず、分子線源セル７を温度調整装置の制御下から切り離し、熱質量計測装置の制御下に移行させた。直ちに、温度制御手段１５である熱質量計測装置により、変温手段１６である電源装置に指示を与え、セルヒータ９への電力供給をカットした。加熱停止後、熱電対からなる温度検出手段１０により、ルツボ６の温度を検出し、温度情報を熱質量推定手段１７としての熱質量計測装置へ送った。つぎに、熱質量計測装置は、送られた温度情報を、以降の使用における熱質量推定のために、分子線源セル７の分子線材料がＩｎでその重量が５００ｇであるときのデータ「データＩｎ−５００」として、記録した。その後、温度制御を熱質量計測装置から温度調整装置に戻した。したがって、温度調整装置に入力した温度となるように、ルツボ６の温度が制御され、適切な分子線が発生した。
【００３８】
このような仕様の分子線源セル７を、分子線結晶成長装置に設置し、チャンバ内圧１０−６Ｐａで、ＧａＡｓからなる基板上にエピタキシャル成長を行なった。成長開始後、熱質量計測装置を温度制御手段１５として使用し、ルツボの熱質量を推定するために、まず、分子線源セル７を温度調整装置の制御下から切り離し、熱質量計測装置の制御下に移行させた。つぎに、温度制御手段１５である熱質量計測装置により、変温手段１６である電源装置に指示を与え、セルヒータ９への電力供給をカットした。加熱停止後、熱電対からなる温度検出手段１０により、ルツボ６の温度を検出し、温度情報を熱質量推定手段１７としての熱質量計測装置へ送った。
【００３９】
つぎに、熱質量計測装置は、送られた温度情報と予め計測記録してあるデータ、すなわち、「データ０」と「データＩｎ−５００」をもとに、ルツボ６の温度低下曲線からルツボ６の熱質量を推定した。ルツボの熱質量を推定した後、温度制御を熱質量計測装置から温度調整装置に戻し、設定温度を維持するように分子線源セルを制御した。結晶成長の合間に、ルツボの熱質量を推定することで、徐々に減少してゆく分子線材料の量を把握することができ、適切な生産計画を立てることが可能となった。特に、装置使用者が、ある分子線源材料の最初の使用時に正確に計量した量を投入するだけで、装置供給者が予測しなかったどんな分子線源材料に対しても、以降の使用における熱質量を推定するためのデータを備えさせることができるので、利用価値の高い制御システムであることがわかった。
【００４０】
今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【００４１】
【発明の効果】
本発明の分子線源セルの制御システムによれば、分子線源セルの一部であるルツボの温度を計測して熱質量を得ることによって、ルツボ内の分子線材料の残存量を推定できるので、適切な生産計画を立てることが可能となる。また、本発明では、上記計測のために分子線源セルに従来から内蔵されているセルヒーターと熱電対を用いており、分子線源セル自体には何ら新たな付加機構を設けていないので分子線源セルの性能、信頼性およびコストに悪影響を与えることがない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明における分子線源セルの制御システムを説明する模式図である。
【図２】ルツボ内分子線材料の量と熱質量との関係を示す図である。
【図３】従来の分子線結晶成長装置を説明する模式図である。
【図４】従来の分子線源セルの制御システムを説明する模式図である。
【符号の説明】
５  分子線材料、６  ルツボ、７  分子線源セル、９  セルヒータ、１０  温度検出手段、１１  輻射シールド、１２  フランジ、１３  電力導入端子、１４熱電対導入端子、１５  温度制御手段、１６  変温手段、１７  熱質量推定手段。
【図１】
2004189539.tif 000003
【図２】
2004189539.tif 000004
【図３】
2004189539.tif 000005
【図４】
2004189539.tif 000006