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    公开号:WO1990001794A1
    申请号:PCT/JP1989/000827
    申请日:1989-08-15
    公开日:1990-02-22
    发明作者:Hideo Sugiura；Takeshi Yamada；Ryuzo Iga
    申请人:Nippon Telegraph And Telephone Corporation；
    IPC主号:C30B23-00
    专利说明:
    [0001] 明 加細 半導体薄膜形成方法お よ び装置 技術分野 本発明 は、 基板上の任意の場所 に組成が制御さ れた 化合物半導体薄膜を形成す る方法、 お よ び半導体薄膜 を成長さ せ る際 に基板上 に光を照射 し薄膜成長反応を 促進す る こ と に よ り 、 部分的 に厚い、 も し く は部分的 に のみ成長 し た半導体薄膜を形成す る半導体薄膜形成 装置 に 関す る も の で あ る 。 背景技術 半導体素子の高度化 ， 高機能化 は時代 の趨勢 で あ る 。 こ れ に と も ない、 素子の構造は よ り 細か く よ り 複 雑 と な っ て レヽ る 。 こ の要求 に答え る ため に従来は、 面 内 に一様な厚さ ♦ 組成の膜を形成 し た の ち 、 高度な燐 グ ラ フ技術を用い て面内 に複雑な凹凸を有す る素子構 造を作製 し て い た。 最近、 複雑な プ ロ セ ス行程を簡素 化す る た め、 薄膜形成時 に面内の一部の場所の厚 さ を 制 御 し ょ う と す る 試 み が な さ れ て レヽ る 。 た と え ば (Appl ied Physics Letters) Vol .47 1985年 p .95に あ る よ う に 、 有機金属熱分解法 （以下 M0CVD と 略す ） を用 いて、 GaAs膜を形成す る 際に基板に ア ル ゴ ン レーザを 照射す る こ と に よ り 、 照射部分に のみ膜形成を行う 技 術が開発さ れて い る 。 選択成長す る理由 は原料の有機 金属が光照射に よ っ て分解されて成長が促進さ れる か ら で あ る 。 光源 と し て は ア ル ゴ ン レーザばか り で な く 低圧水銀ラ ン プ、 エキ シマ レーザな どで も効果があ る こ と が報告されて い る 。
    [0002] ォ ブ ト エ レ ク ト ロ ニク ス用を は じめ と し た半導体素 子の高度化 . 高機能化に と も ない、 そ の作製プ ロ セ ス は複雑化の一途を た ど つ てい る 。
    [0003] 最近、 新 しい膜成長法と して、 有機金属分子線ェピ タ キシ法が開発さ れた。 こ の方法の特徴 は分子線を用 レ、 る；こ と に あ る 。
    [0004] こ 'こ で、 分子線 について説明す る 。 分子線源か ら 出 射し た分子が基板 に到達す る ま で に、 真空容器内の残 留分子 と 一度も衝突す る こ と な く 基板に到達す る状態 を言 う 。 こ れが実現す る に は、 成長容器内を髙真空に 保 つ 必要 が あ る 。 分子線源 か ら 基板 ま で の 距離 は
    [0005] 10-20 c mで あ る 。 分子が 1 回の衝突の あい だ に進む距 離、 すなわ ち平均自 由行程 L は、 真空容器内の圧力 p に対し て L (cm) =10-2/£ (Torr)で表.わ さ れる 。 し たが つ て、 L を 10cm.に す る に は成長容器内を l(T3Torr以下に 保つ必要があ る 。 .
    [0006] こ の方法を用い て素子を作製す る 際に、 その ブ ロ セ スの簡易化の ため、 素子構造の提案 みな ら ず半導体 薄膜製造 プ ロ セ ス の 提案 も な さ れ て レヽ る 。 た と え ば (App l i ed Phys i cs Letter) Vol .52 No .13 (28 , March 1988) 1065頁 に あ る よ う に 、 半導体薄膜を形成す る 際 に 、 有機金属分子線エ ピ タ キ シ ー （ 以下、 M 0 M B E と 略 称す る 。 ） 装置内の半導体基板上 に部分的 に光 （ た と え ばエキ シ マ レ ーザ光 ） を照射す る こ と に よ り 半導体 基板上の レ ーザ光照射部分 に 選択的 に 半導体薄膜を形 成す る 技術が開発 さ れ て い る 。
    [0007] た だ し 、 エ キ シ マ レ ーザ に は 2 つ の欠点が あ る 。 第 — に 、 レ ーザの波長が有機金属の吸収波長 に 一致す る の で 、 有機金属 は基板上ばか り で は な く 、 雰囲気中 で も 分解 さ れ る 。 第二 に 、 パ ル ス発振 レ ーザ で あ る た め パ ルス の エ ネ ルギが非常 に 大 き く 、 レ ーザ照射 に と も な う 温度上昇が顕著 と な る 。 こ の よ う な欠点 を有す る た め光分布 ど う り の パ タ ー ン は得 ら れ て い な い。 光分 布通 り の パ タ ー ン を得 る た め に は 、 第 1 表 に 示す よ う に 、 ア ル ゴ ン レ ー ザ が適 し て レヽ る 。
    [0008] ( 以下余白 ）
    [0009] 笛 "！ ま
    [0010]
    [0011] こ れ ま で の光照射 に よ る 選択成長で は膜成長法 に も つ ば ら MO C V D 法が用い ら れて き た。 こ の ため細かい パ タ ー ン を形成で き ない と い う 欠点があ っ た。 その原 因は、 （a) MO CVD 法で は成長容器内の圧力が高 く 、 数 10-7 δ ΟΤθ Γΐ·の圧力の水素ガ ス雰囲気下で膜成長を行 う た め、 基板上で有機金属の流れが生 じ、 その結果、 選 択膜の形状がな だ ら か に な る 、 （b) 成長容器つ ま り 反 応管はガ ラ ス製の円筒形で あ る ため、 微細な光干渉パ タ ー ン を基板上に投影で き ないか ら であ る 。 さ ら に、 選択成長の可否は基板の伝導型に も依存 し、 n 型で は 可能で あ る が、 半絶縁性基板で は選択成長し ない。 こ れは、 選択成長をデバイ ス に応用す る と き に、 お お き な制約 と な る 。
    [0012] さ ら に ま た 、 こ れ ま で の光照射 に よ る 選択成長で は 、 基板 の 上昇 に と も な っ て 膜成長 が増加 す る 条件 下 、 つ ま り 低 い 基板温度 で 光 を 照射 す る 。 そ の 理 由 は 、 低温基板上 に 供給 さ れ た有機金属 は一部分解 で き な く な る が、 そ の未分解の有機金属 を、 光 に よ っ て分 解 し て成長速度を増加 さ せ る た め で あ る 。 よ く 知 ら れ て い る よ う に 、 成長温度が低下す る に つ れ て膜の品質 が劣化す る 。 し た が っ て 、 従来の方法 で選択成長 し た 膜 は 劣 悪 で デ バ イ ス に 応 用 さ れ た 例 は ほ と ん ど な い o
    [0013] O B E は上述 し た M 0 C V D 法の欠点 を すベ て克服 で き る 。 第 2 表 に 両者の特徴 を ま と め て示す が、 第 2 表か ら わ か る よ う に 、 M 0 M B E 法で は微細 な光パ タ ー ン の入 射が可能で あ る 。
    [0014] ( 以下余白 ）
    [0015] 第 2 表
    [0016]
    [0017] し か る に、 M0MBE 装置内の基板 に レーザ光を照射す る場合、 M0MBE 装置と レーザ光源を含む光学系 と は分 離独立 し てい た。 その た め、 M0MBE 装置で生ず る振動 や他装置か ら の振動 に よ り MO MB E 装置 と 光学系の相対 位置が一定せず、 位置ずれを起こ し、 微少な ビーム や 微少 な パ タ ー ン を投影す る こ と は不可能 で あ る こ と や、 レ ン ズを用いて基板上に ビーム を微小 に絞る こ と が難しい こ と 、 さ ら に ま た、 成長中の窓の汚れな どの 問題点を有 し てい た。 以下に こ れ ら 問題点 に つ い て さ ら に詳細 に説明す る 。
    [0018] こ の半導体薄膜形成方法を用いて微細な形状を選択 的 に 成長 さ せ る た め に は 、 レ ー ザ光源や レ ン ズ 、 ミ ラ ー な ど の光学系 と 、 成長装置の相対的位置関係 を一 定 に 保つ こ と が重要で あ り 、 そ の た め に は 、 た と え ば 光学系 と 成長装置 を 除震台上 に 設置す る こ と が考 え ら れ る 。
    [0019] し か る に 除震合上 に設置 さ れ た こ れ ら レ ー ザ光源， 光学系や成長装置 は電源、 冷却、 真空排気 な ど の必要 上、 必ず 除震台 の 外部 と 接続 さ れ て い た 。 そ の た め外 部 の振動が こ れ ら 電源 コ ー ド 、 冷却水管、 真空排気系 配管 な ど を通 じ て 除震台上の レ ーザ光源， 光学系 お よ び成長装置 に 伝わ っ てい た 。 一方、 従来の装置 に お い て は、 成長装置内の基板回転加熱部 は、 一本の棒を主 た る 構成要素 と し た支持棒 に よ り 、 一方向か ら の み支 持さ れ て い た 。 そ の た め除震台上外部 か ら 伝わ っ て き た振動 は容易 に こ の基板回転加熱部 を振動 さ せ 、 光学 茶 と 成長装置内の基板 と の距離 を一定 に 保つ こ と が困 難で あ り 微細 な形状 を選択的 に 成長 さ せ る こ と が困難 で あ っ た 。 た と え ば、 2 本の レ ーザ ビー ム を干渉さ せ D F B レ ー ザ 用 の 回折格子 を 成長 さ せ る 場合 に お い て は、 0 . 3 か ら 0 . 5 μ m の微細 な形状の成長が必要 で あ り 、 基板を保持す る 基板ホ ルダ、 基板回転加熱部 の振 動 は こ の形状 よ り も 十分 に 小 さ い値で あ る 必要が あ る た め 、 従来の装置で は成長が不可能で あ っ た 。
    [0020] こ の半導体薄膜形成方法 に お い て は所望の半導体薄 膜パ タ ー ン を得 る た め に 、 半導体基板 を照射す る レ ー ザ ビー ム を微細 に 絞 り 、 制御す る こ と が重要 で あ る 。 こ の際、 ビー ム ウ ェス ト （ レ ーザ光を レ ン ズ に よ り 最 も細 く 絞 っ た場所） で の直径ほ レ ン ズの焦点距離に比 例す る こ と が知 ら れてい る 。 そ の た め で き る だ け焦点 距離の短い レ ン ズを用い る こ と が好ま し く 、 レ ン ズ と 半導体基板 と は可能な限 り 近づけ る こ と が望ま し い。 ' し か る に、 従来の MO MB E 装置で ほ光導入窓の外側に レ ン ズ等の光学系を設置 し てい た ため、 レ ーザビーム を 微小 に絞 り 込む こ と は不可能であ っ た。 た と え ば、 基 板か ら 窓 ま での距離が 150 - 600 mm あ り 、 こ こ に レ ン ズ を 設置 し 、 直径約 1.5 n m の レ ーザ光を照射 し た場 合、 基板面で ほ直径 90-400 m に ま で しか絞る こ と は 不可能で あ つ た。
    [0021] ま た、 かか る半導体薄膜形成方法に おいて は所望の 半導体薄膜パ タ ー ン を得る ため に、 成長装置に設置さ れた窓を通して レーザビー ム を基板上に照射す る こ と が必要で あ る 。 従来、 こ の種薄膜成長装置、 た と え ば 分子線エ ピ タ キ シー （MB E) 装置，ΜΟΜΒΕ装置の窓 に は開 閉可能な シ ャ ッ タ ーが設置さ れ、 膜成長前後、 ま た は 成長中の必要な と き に の み シ ャ ッ タ ーを開けて用い る こ と に よ り 、 半導体材料の付着 に よ る窓の曇 り を防止 し て い た。 しか る に、 成長中 に レーザ光を照射す る た め に ほ薄膜成長中 に長時間 に わ た り シ ャ ッ タ ーを開け て お く 必要が あ り 、 数回の成長で窓が不透明 と な り 、 レーザ光を入射で き な く な っ た。 その ため、 た と え ば 週 に一回程度薄膜成長装置を リ ーク し、 窓を取 り 外 し て洗浄す る 必要があ っ た。 こ の よ う に薄膜成長装置の 真空を頻繁 に破る た め、 成長 し た薄膜の膜質は素子 に 用 レ、 る に は不十分な も の で あ っ た 。 発明の開示 本発明 は上記の欠点を改善す る た め に提案さ れ た も の で、 そ の第 1 の 目 的 は リ ソ グ ラ フ技術を 用 レヽ る こ と な く 微細なパ タ ー ン を有す る半導体薄膜を形成で き る 半導体薄膜形成法を提供す る こ と に あ る 。
    [0022] 本発明の第 2 の 目 的 は、 上記本発明方法を容易 に実 施す る た めの半導体薄膜形成装置を提供す る こ と に あ る 。
    [0023] 本発明の第 3 の 目 的 は、 半導体基板 に光を照射 し な が ら半導体薄膜を選択的 に成長さ せ る装置 に おい て、 M O M B E 装置内の基板 と 光照射す る た めの光学系 と の相 対的位置を一定さ せ る こ と に よ り 微少なパ タ ー ン の投 影を可能 と す る半導体薄膜形成装置を提供す る こ と に あ る 。
    [0024] 本発明の第 4 の 目 的 は、 半導体基板 に光を照射 し な が ら半導体薄膜を選択的 に成長さ せ る装置 に お い て、 微細 な形状を成長す る た め M 0 M B E 装置内の基板の振動 を最小限 に抑え る装置を提供す る こ と に あ る 。
    [0025] 本発明 の 第 5 の 目 的 は 、 上記問題点 を解決す る た め、 半導体基板 に光を照射 し なが ら半導体薄膜を選択 的 に成長させ る装置に おいて、 M 0 M B E 装置内の基板 と 光を絞る ための光学系 と の相対的距離を減少さ せ微小 なパ タ ー ン の描画を可能 と す る装置を提供す る こ と に あ る 。
    [0026] 本発明 の第 6 の 目 的 は、 上記問題点 を解決す る た め、 半導体基板に光を照射 し なが ら半導体薄膜を選択 的 に成長さ せ る装置に おいて、 レーザ光を M 0 M B E 装置 内 に導入す る ための窓への半導体材料の付着物を成長 装置を リ ーク す る こ と な く 除去 し、 良質な半導体薄膜 を提供可能 と す る装置を提供す る こ と に あ る 。
    [0027] 本凳明方法ほ、 真空容器内 に基板を配置し、 化合物 半導体を構成す る元素の う ち の少な く と も 1 種類を有 機金属の分子線 と し て前記基板に入射さ せ、 前記化合 物半導体を構成す る他の元素を当該元素の分子線 と し て前記基板 に入射さ せ、 前記基板上で前記有機金属を 分解さ せる こ と に よ り 前記化合物半導体の薄膜を前記 基板上に形成す る半導体薄膜形成方法に おいて、 前記 基板を加熱 し、 前記基板が加熱さ れてい る状態で、 前 記基板に入射す る前記有機金属を直接分解す る フ ォ 卜 ン エネ ルギょ り 小 さ いエネ ルギを も つ波長の レーザ光 を、 前記基板上の所定の位置に入射さ せ、 前記基板の 温度を、 前記 レーザ光の入射の有無に応 じ て前記薄膜 の成長速度に差を生 じ る よ う な温度に定め る こ と を特 徴 と す る 。
    [0028] こ こ で、 前記化合物半導体は ΠΙ - V 族化合物半導体 で あ り 、 前記有機金属 は in族金属で あ り 、 前記他の元 素 は V 族元素で あ る を可 と す る 。
    [0029] こ こ で 、 前記 ΠΙ族元素 は G aま た は I nあ る い は G aと I n の双方 と す る こ と が で き る 。
    [0030] 前記有機金属の原料 は、 ト リ ェ チ ル ガ リ ウ ム ， ト リ メ チ ルガ リ ゥ ム ， ト リ イ ソ ブ チ ルガ リ ゥ ム お よ び ジ ェ チ ルシ ク ロ べ ン タ ジ ェニルガ リ ゥ ム よ り 成 る 一群 よ り 選択 し た ガ リ ゥ ム 有機金属原料 で あ る を可 と す る 。 あ る い は ま た 、 前記有機金属の原料 は 、 ト リ メ チ ル イ ン ジ ゥ ム で あ る を可 と す る 。
    [0031] 前記真空容器内 に配置 し た熱分解セ ル に よ り 金属水 素化物を熱分解 し て前記他の元素の分子線 を形成す る こ と が で き る 。
    [0032] こ こ で 、 前記他の元素 は、 金属砒素 ま た は熱分解 し た ア ル シ ン よ り 得 た砒素 と す る こ と が で き る 。 あ る い は ま た 、 .前記他の元素 は、 熱分解 し た フ ォ ス フ ィ ン か ら 得 た燐 と す る こ と が で き る 。
    [0033] 前記 レ ーザ光 は ア ル ゴ ン レ ーザ光 と す る こ と が で き る 。
    [0034] 前記基板の温度 を、 前記基板の う ち 、 前記 レ ーザ光 の照射部分の上 に お い て 、 薄膜の成長が促進 さ れ る 温 度 に 設定す る こ と が で き る 。 あ る い は ま た 、 前記基板 の温度 を 、 前記基板の う ち 、 前記 レ ー ザ光の照射部分 の上 に お い て 、 薄膜の成長が抑制 さ れ る 温度 に 設定す る こ と が で き る 。 前記 レ ーザ光は 2 方向か ら前記基板上に入射さ れる 可干渉光で あ り 、 前記可干渉光に よ り 前記基板上に干 渉縞を形成す る を可 と する 。
    [0035] 本発明装置は、 有機金属分子線ェ ビ タ キ シ装置本体 を構成する真空容器 と 、 前記真空容器を真空に排気す る真空系 と 、 前記真空容器内 に基板を保持す る保持部 材 と 、 化合物半導体を構成す る元素の有機金属の分子 線を形成 し、 そ の分子線を前記基板に向け て導 く 第 1 セ ル と 、 化合物半導体を構成す る他の元素の分子線を 形成 し、 そ の分子線を前記基板 に向けて導 く 第 2 セ ル と 、 前記第 1 セ ル に前記有機金属の原料を供給す る第 1 供給系 と 、 前記第 2 セ ル に前記他の元素の原料を供 給す る第 2 供給系 と 、 前記基板 に照射す る レーザ光を 発生す る レーザ光源 と 、 前記 レ ーザ光源か ら の レーザ 光を前記基板 に導 く 光学系 と 、 前記真空容器に配設さ れ、 前記光学系か ら の レーザ光を前記基板に導 く 光入 射窓 と 、 前記 レーザ光源、 前記光学系お よ び前記真空 容器を、 外部か ら の振動を遮断 し た状態で配設す る 除 震合 と を具え た こ と を特徴 と す る 。
    [0036] こ こ で、 前記真空系の う ち の振動を発生す る部分を 前記除震台以外の床に配置し、 前記真空容器 と前記振 動発生部分 と を フ レ キ シ ブル部材を介 し て連通さ せ る よ う に し、 前記除震合を前記床か ら 除震さ れ る よ う に す る こ と がで き る 。
    [0037] 前記保持部材を当該保持部材の位置を調節可能に 、 前記真空容器 に支持す る第 1 の支持棒 と 、 前記保持部 材 ま た は前記第 1 の支持棒 に 当接 し て前記保持部材 ま た は前記第 1 の支持棒の移動を規制す る第 2 の支持棒 と を具 え る こ と が で き る 。
    [0038] 前記光入射窓よ り 前記真空容器の内部の側 に配設さ れ、 前記窓よ り 入射 し た レ ーザ光を前記基板 に導 く 第 2 の光学系 と 、 前記第 2 の光学茶を加熱す る 加熱手段 と を具 え る こ と が で き る 。
    [0039] 前記光入射窓は当該窓 に入射さ れ る レ ーザ光の光軸 に ほ ぼ垂直な平面状の光透過部材を有す る こ と が で き る 。
    [0040] 前記光透過部材の平面状表面の う ち 、 前記光入射窓 よ り 前記真空容器の内部の側の表面 に接触 し て、 当該 表面 に付着す る付着物を除去す る部材を前記真空容器 内 に配設す る こ と がで き る 。 図面の簡单な説明 第 1 図は本発明方法の実施例 1 に使用 し た装置の構 成例を示す概略図、
    [0041] 第 2 図は I n G a A s膜の成長速度の基板温度依存性を示 す特性図、
    [0042] 第 3 図は凹凸部の高さ の基板温度依存性を示す特性 図、
    [0043] 第 4 図は ト リ エ チ ルガ リ ク ム の光吸収特性を示す特 性図、
    [0044] 第 5 図 ほ ス ボ ツ ト の 断面 の 高 さ 分布 を 示す特性 図、
    [0045] 第 6 図は レーザ照射部分お よ び非照射部分の成長速 度 と 基板温度 と の関係を示す特性図、
    [0046] 第 7 図は基板上の薄膜の成長の説明図、
    [0047] 第 8 図は レーザ電力 と 選択的成長速度 と の関係を示 す特性図、
    [0048] 第 9 図ほ本発明の実施例 3 を実施す る の に 用い る装 置の一例を示す概略図、
    [0049] 第 1 0 A 図お よ び第 1 0 B 図は、 それぞれ、 レーザ照射 部分の膜の断面の高さ分布お よ び光強度分布を示す特 性図、
    [0050] 第 1 1図お よび第 1 2図ほ本発明装置の実施例 4 の概略 構成を示す斜視図、
    [0051] 第 1 3図は第 1 2図示の半導体薄膜形成装置を用いて成 長さ せ た半導体薄膜の断面の一例を示す断面図、
    [0052] 第 1 4図は本発明装置の実施例 5 の概略構成を示す概 略図、
    [0053] 第 1 5図は副支持棒の支持部分の具体的構成の一例を 示す断面図、
    [0054] 第 1 6図は本発明装置の実施例 6 の概略構成を示す概 略図、
    [0055] 第 1 7図 は 本発明装置の実施例 7 の構成 を示す 断面 図、 第 1 8図は第 1 7図示の装置を用い て成長さ せ た半導体 薄膜の断面の一例を示す断面図、
    [0056] 第 1 9図は本発明装置の実施例 8 を示す断面図、 第 2 0図は そ の リ ム ーバの具体例を示す斜視図、 第 2 1図お よ び第 2 2図は本発明装置の実施例 9 の、 そ れぞれ、 水平断面図お よ び垂直断面図で あ る 。
    [0057] (以下余白 ）
    [0058] 発明を実施す る ための最良の形態 本発明半導体薄膜形成法の実施例を実施例 1 〜 3 に す。
    [0059] (実施例 1 )
    [0060] 第 1 図は本発明方法を実施す る た めの装置の構成の 一例を示す。
    [0061] 第 1 図 に ぉ レヽ て 、 1 は真空容器、 2 は ア ル シ ン ポ ン べ 、 3 , 6 お よ び 8 は マ ス フ ロ ー コ ン ト ロ ー ラ ( M F C ) 、 4 は真空容器 1 に取付け た熱分解セ ル 、 5 お よ び 7 は有機金属ボ ン べ、 9 は真空容器 1 に取付けた 有機金属用分子線セル、 1 0は真空容器 1 内に配置し た 基板、 1 1は ア ル ゴ ン レ ー ザ、 1 2は レ ン ズ、 1 3は真空容 器 1 に取付け た窓であ る 。
    [0062] ア ル シ ン ボ ン べ 2 か ら は ア ル シ ン （A s H 3 ) を M F C 3を介 し て熱分解セ ル 4 に供給 し て熱分解に よ り 砒素分子線 を発生さ せ て真空容器 1 内 に導 く 。 有機金属ボ ン べ 5 お よ び /ま た は 7 か ら は M F C 6お よび /ま た は 8 を介 し て有機金属用分子線セ ル 9 に供給 し て有機金属分子線 を発生さ せ て 、 真空容器 1 内 に導 く 。 ア ル ゴ ン レーザ 1 1か ら の レーザ光を レ ン ズ 1 2で集束さ せて、 窓 1 3を介 し て真空容器 1 内の基板 1 0に垂直に照射さ せ る 。 こ の 実施例 1 で は基板 1 0と し て I n P 基板を用い る 。
    [0063] 実施例 1 で は、 I n P 基板 1 0上に I n G a A s膜を成長 し な が ら 、 ァ ル ゴ ン レーザを照射 し た。 ま ず、 真空容器 1 を l Q- ^Torr の高真空 に 引 い た 。 砒素原料の ハ イ ド ラ ィ ド ガス に は 100 % の濃度の ア ル シ ン を 用 い た 。 ボ ン ベ 2 か ら の ア ル シ ン の流量を MFC3を 用 い て l O cc/ 分 に 設定 し 、 950 °C に 加熱 し た熱分解セ ル 4 で砒素分子線 を形成 し た 。 熱分解の と き 水素が生成 さ れ る た め真空 容器の真空度 は約 2 X 10 - 4 T 0 r rま で増加 し た 。 ガ リ ゥ ム 原料の有機金属 に は ボ ン べ 5 に充塡 し た ト リ エ チ ル ガ リ ウ ム （ T E Gと 略す） を 用 い た 。 T E G ボ ン べ 5 を 開 け て そ の流量を M F C 6で Q .47 c c / 分 に 調整 し た 。 イ ン ジ ゥ ム 原料の有機金属 に は ボ ン べ 7 に 充塡 し た ト リ メ チ ル イ ン ジ ウ ム （TMI) を 用 い た 。 TMI ボ ン べ 7 を 開 け て そ の流量を MFC8で Q .53 cc/ 分 に 調整 し た 。 こ れ ら の有機 金属ガス を混合 し て有機金属用分子線 セ ル 9 に 導 き 、 こ の セ ルか ら T E G と T M I の混合分子線 を I n P 基板 10に 向 け て照射 し た 。
    [0064] こ の よ う に し て InP 基板 10上 に InGaAs膜の成長を 開 始 さ せ た 。 数 分 後 に 、 ア ル ゴ ン レ ー ザ 11か ら 強 度 50 OmW の レ ーザ ビー ム を 出射 し た 。 レ ーザ ビー ム は レ ン ズ 12を 用 い て集束 し 、 窓 13を通 し て InP 基板 10に 垂 直 に 照 射 し た 。 そ の 際 、 レ ー ザ ビ ー ム の 直 径 が 400 H m に な る よ う に レ ン ズ 12を 調整 し た 。 1 時 間後 に TE G と TMI の供給 を停止 し て 、 InGaAs膜の成長 を終了 し た 。 こ れ と 同時 に レ ーザ ビー ム の照射 も 停止 し た 。 こ の よ う に し て作製 し た膜の レ ーザ照射部分 に は基板 温度 に 応 じ て ス ポ ッ ト 状の 凹凸が見 ら れ た 。 第 2 図は本実施例に おいて レーザを照射 し ない領域 の膜成長速度の基板温度依存性を示す。 4 0 0 〜 5 0 0 度 の範囲で は、 温度の上昇 と と も に成長速度は増加 し た が、 5 0 0 度以上で は温度の上昇 と と も に成長速度は減 少 し た。
    [0065] 第 3 図ほ； I 実施例 に おいて膜成長時の基板温度 と 凸 部の高さ あ る い は凹部の深さ と の関係を示す。 基板温 度が 5 D D 度以下の範固で は照射部 に は凸状のス ポ ッ ト が形成さ れ、 温度のの低下 と と も に凸部の高さ は増加 し た。 た だ し、 力 ソ ー ド ル ミ ネ ッ セ ン ス で凸部の光特 性を調べ た結果、 基板温度が低下す る に つ れて ル ミ ネ ッ セ ン ス強度は減少 し た。 つ ま り 、 膜賞ほ劣化 して い る こ と がわか っ た。
    [0066] —方、 基板温度が 5 Q Q 度以上で は レ ーザ照射部 は エ ッ チ ン グさ れた ため、 ガ ウ ス分布に似た凹状 と な つ た。 こ の凹部の深さ は基板温度の上昇 と と も に増加し た。 そ の表面は非照射部 と同程度 に鏡面であ っ た。 た だ し、 6 0 0 度で は照射部 と 非照射部 と を問わず全面が 熱エ ッ チ ングさ れて、 白濁 し た。 5 0 0 〜 5 6 0 度で成長 し た膜の凹部をオージ ュ分析で調べた と こ ろ 、 ガ リ ウ ム が減少 して い た。 なお、 基板温度を 5 3 Q 度に保っ た 場合、 レーザ強度が増加する に つれて、 凹部の深さ が 増加 し た。
    [0067] ― 一般 に、 光は波長 （ m )で表す場合 と 、 フ ォ ト ン ェ ネ ルギ （ エ レ ク ト ロ ン ボル ト 、 e Vと 略す ） で表す場合 の 2 種類があ り 、 両者は次式で換算で き る 。
    [0068] フ ォ ト ン エ ネ ルギ （ e V ) = 1 . 2 4 ノ波長 （ m )
    [0069] し か し て、 有機金属は、 上述の熱分解 ま た は光分解 に よ り 分解さ れる 。 光分解 に つい て説明す る と 、 た と え ば ト リ エチ ルガ リ ゥ ム （ T E G ) の光吸収特性は第 4 図 に示す よ う に 、 波長 Q . 2 μ m 付近 （ エネ ルギ換算で約 6 e V ) に光吸収 ビーク を持ち 、 長波長 に （ エネ ルギが小 さ く ） な る に つ れ て光吸収量は減少す る 性質を も つ。
    [0070] T E G に 限 ら ず大抵の有機金属分子は 2 m 付近の光 を吸収す る 。 し た が っ て 、 フ オ ト ン エ ネ ルギが 6 e V 以 上の光、 た と え ばエキ シ マ レ ーザ光 （波長 0 . 1 9 - 0 . 2 5 IX m ) を照射.す る と 、 有機金属分子は室温で あ っ て も 基板 に到達す る前に 気相中で も光分解さ れ る 。 こ の現 象を本発明で は直接分解 と 表現 し た。 も し、 フ オ ト ン エネ ルギが 6 e V 以上の光を用 い る と 気相中で分解さ れ た有機金属が基板 に到達す る た め、 選択成長パ タ ー ン が く ずれ、 分解能が悪 く 、 所望の位置 に複雑な凹部を 有す る パ タ ー ン を形成で き ない。
    [0071] 本発明で は、 有機金属の分子線を基板上でのみ分解 さ せ る 。 そ の た め に は、 フ オ ト ン エ ネ ルギ が 6 e V 以下 の光を用 い て直接分解さ れ る こ と の なレヽ よ う に す る こ と が必要で あ る 。
    [0072] 本実施例で A rレ ーザを用い た理由 は、 （ 1 ) 光波長が 0 . 3 5 5 , 0 . 4 8 8 , 0 . 5 1 4 β m の 3 種類 で あ り 、 い ず れ も 6 e V 以下の フ ォ ト ン エネ ルギ に相当す る の で、 基板 に 到達 し た有機金属分子だ けを分解す る の で、 微細なパ ター ン形成が可能であ る こ と 、 （2 ) 現在市販さ れてい る レーザの中で大き なパ ワー （ 25 W ) が得 ら れる こ と に よ る 。 実験は ϋ .51 μ m の光で行われ た。
    [0073] こ こ で、 本発明 に お け る成長速度の増加ま た は抑制 の機構につ い て説明する 。
    [0074] 0 BE に お い て、 膜成長速度は有機金属の分解効率 で決ま る 。
    [0075] ま ず、 成長速度の増加の機構について述べる。
    [0076] 有機金属の分解効率ほ基板温度が増加する に つ れて 指数関数的 に増加す る性質があ る 。 有機金属が十分分 解 し てい ない低い基板温度で光を照射する と 、 未分解 の有機金属が分解さ れ る た め に 、 成長速度が増加す る 。 こ れ ま で、 M0GVD お よ び M0MB E の双方に ついて、 かか る成長速度の促進は確認さ れてい る。
    [0077] 但 し、 従来の報告例は G a A sだ けで あ る が、 本発明者 は 、 GaAsの み な ら ず I nP , GaP , GaAsP , I nG aAs , InGaP , InGaAsP に ついて も促進を確認し てい る 。
    [0078] 次に 、 抑制の機構に ついて述べる 。
    [0079] 本発明者は、 MOMB E の場合に は、 有機金属が完全に 分解す る基板温度領域か ら さ ら に温度を上昇さ せ て高 温領域にす る と 、 Arレーザを吸収 し た有機金属は基板 と の吸着力が弱 ま り 、 基板上で完全 に分解す る 以前に 基板か ら蒸発す る の で、 成長速度が減少す る こ と を 、 I n材料 と G a材料の双方を含む場合 に確認 し た。 但 レ、 G a材料 の み の と き に は 促進 の み で 抑制 は さ れ な か つ た 。 こ の高温領域 に お い て レ ーザ を照射す る と 、 有機 金属分子の蒸発が促進 さ れ、 照射部 は凹部 と な る 。 言 い替 え れ ば.、 成長速度が抑制 さ れ る 。
    [0080] 特 に 、 I nと G aを と も に 舍む I n G a A s膜で は 、 第 3 図 に 示す よ う に 5 Q Q °C 以下で成長速度が増加 し 、 5 ϋ Q で 以 下 で 成長速度 が抑制 さ れ る こ と が確認 さ れ た 。 こ こ で 、 組成分析の結果か ら 、 I ηの量 は変化せ ず 、 G aの量 が レ ーザ照射 に よ っ て変わ る こ と がわ か っ た 。
    [0081] さ ら に 、 温度 5 0 0 以上 で成長 し た I n G a A s膜の移動 度 は 3 7 5 0 0 c m 2 / V s と 電気的 性質 に 優 れ て い た 。 ル ミ ネ ッ セ ン ス強度 は レ ーザ照射部 と 非照射部 と で は ほ と ん ど差 が な く 、 ビー ク の半値幅 は い ず れ も 1 0 m e V 以下 で 非常 に 優れ て レ、 る こ と がわ か っ た 。
    [0082] 以上説明 し た よ う に 、 本実施例 に よ れ ば基板上 に所 望 な場所 に 複雑 な凹部 を有す る 微細 な パ タ ー ン を有す る 半導体薄膜を 、 リ ソ グ ラ フ 技術を 用 い る こ と な く 、 形成 で き る 。 光 · 電子集積回路 （ 以下 0 E I Cと 呼 ぶ ） は、 将来の キーデバ イ ス と し て期待 さ れ て レ、 る が、 こ れ を作製す る に は、 膜成長 · プ ロ セ ス を数回繰 り 返す 必要があ る 。 し か し再成長の界面 に は多 く の結晶欠陥 が 発生 し 、 素子 の 性能低下 の 最大 の 原 因 と な っ て い る 。 本実施例の方法を Q E I Cの製造 に 応用 す れ ば、 工程 を大幅 に 削減 で き る ばか り で な く 、 界面 に 欠陥 を発生 す る こ と も い た め 、 素子の性能向上お よ び信頼性向 上に おおい に役立つ。
    [0083] 実施例 1 で ほ、 I n G a A sの作製例を示 し たが、 I n G a P , InGaAsP に おいて も アルゴン レーザ に よ る エ ツ チ ン グ を確認 してい る 。 こ の効果を DFB レーザ作製に応用す れば、 ア レ イ ， 多波長発振， 長波長掃引 な どの高機能 ィ匕 に幅広く 適用で き る 。
    [0084] (実施例 2 )
    [0085] ア ル ゴ ン レーザを用いてス ポ ッ ト 状の GaAs膜の選択 成長を行つ た例につい て述べる 。 こ こ で ほ基板 10と し て G a A s基板を用い た。 有機金属ボンべ 7 は用いず、 ボ ン べ 5 に は TEG を充塡 し た。
    [0086] ま ず、 真空容器 1 を 10_1 C)Torr の高真空に引い た。 砒素原料のハ イ ド ラ イ ド ガス に は 100 %の濃度の ア ル シ ン を用 い た。 ボ ン べ 2 か ら の ア ル シ ン の流量を M F C 3 を用いて δ c c/分に設定 し、 950 で に加熱 し た熱分解セ ル 4 で砒素分子線を形成 し た。 熱分解の と き水素が生 成さ れる ため真空容器の真空度は約 10_4Torrま で増加 し た。 砒素分子線を照射し なが ら G aA s基板 10を 600 で ま で加熱 し て基板表面を清浄化 し、 砒素分子線をあて なが ら基板温度を 425 で に 降温し た。 ガ リ ゥ ム の原料 の有機金属 に は ト リ ェチ ルガ リ ウ ム （以下 T E G と 略 す） を用い、 T E G ボ ンべ 5 を開けて、 そ の流量を M F C 6 で 1 c c/分で調整し、 有機金属分子線セ ル 9 か ら T E G 分 子線を基板 1 Qに向け て照射 し た。
    [0087] こ の よ う に し て GaAs膜の成長を開始さ せ た。 数分後 に 、 ア ル ゴ ン レ ーザ 1 1か ら 強度 5 0 0 m W の レ ーザ ビー ム を 出 射 し た 。 レ ー ザ ビ ー ム は レ ン ズ 1 2を 用 い て 集束 し 、 窓 1 3を通 し て G a A s基板 1 0に 垂直 に照射 し た 。 そ の 際、 レ ーザ ビー ム の 直径が 4 0 0 IX に な る よ う に 調整 し た 。 1 時間後 に T E G の供給 を停止 し て 、 G a A s膜の成 長 を終了 し た 。 こ れ と 同時 に レ ーザ ビー ム の照射 も 停 止 し た 。 こ の よ う に し て作製 し た膜の レ ーザ照射部分 に ス ポ ッ ト 状の突起が見 ら れ た 。
    [0088] 第 5 図 は ス ボ ッ 卜 の断面の高 さ 分布で あ る 。 ス ポ ッ ト の 高 さ は レ ー ザ の 光強度分布 を 反 映 し て 直径 4 0 0 IX の ガ ウ ス型分布を し て い る こ と がわ か る 。
    [0089] ス ポ ッ ト の高 さ は レ ー ザ光の強度 に 正比例 し て増加 す る 。 こ れ は、 本実施例の方法 に よ る S a A sの成長速度 の増加 は光反応で あ る こ と を意味す る 。， な お 、 ァ ル ゴ ン レ ーザ照射 に よ る 成長速度の増加 は、 ガ リ ゥ ム 原料 と し て T E G 、 砒素原料 と し て ア ル シ ン の か わ り に 金属 砒素を 用 い た場合 に も 、 同様 に み ら れ た 。
    [0090] 第 6 図 は レ ー ザ光の照射部分 と 非照射部分の成長速 度の基板温度依存性を示す。 第 7 図 は基板 1 0上 に 形成 さ れ る 薄膜 2 0の 成長速度 の 差異 に よ る 突起 2 D A を示 す 。 突起 1 0 A は光照射領域で あ り 、 他の部分 1 0 B は光 が照射 さ れ な い領域で あ る 。 光照射領域 1 G A の方が成 長が早 く 、 そ の突起 1 0 A が選択的成長速度 を示す こ と が わ か る 。 第 6 図の結果か ら レ ー ザ照射の効果 は基板 温度 4 0 Q - 5 5 0 で の範囲が好 ま し い 。 こ の温度依存性 は n 型， p 型お よ び半絶縁性基板で ま っ た く 同一であ つ た。
    [0091] な お 、 膜中 に 含 ま れ る 炭素濃度 を分析 し た結果、 レ ー ザ照射部 の炭素濃度は非照射部 の 1 / 100 以下で あ つ 7 o
    [0092] 第 8 図は レーザ電力 と 選択的成長速度 と の関係を示 す。 こ の場合の レーザビーム の直径は 400 β m で あ つ た。
    [0093] (実施例 3 )
    [0094] 次に 、 本発明方法に よ っ て、 縞状のパ タ ー ン をも つ GaAs膜を形成 し た例に つい て述べる 。 第 9 図に末実施 例で用い ら れた装置の構成を示す。
    [0095] 第 9 図に おいて、 真空容器 1 、 アルシ ン ボ ンべ 2 、 マ ス フ ロ ー コ ン ト ロ ー ラ 3 、 熱分解セ ル 4 、 有機金属 ボ ン べ 5 、 マ ス フ ロ ー コ ン ト ロ ー ラ 6 、 有機金属用分 子線セ ル 9 、 G a A s基板 10、 ア ル ゴ ン レ ーザ 11、 レ ン ズ 12、 窓 13は第 1 図 と 同 じ構成で あ る 。 こ こ で は、 レ ー ザ 11と レ ン ズ 12と の間 に、 ビーム ェク スパ ン ダ 14と マ ス ク 15と を配置す る 。
    [0096] 実施例 1 と 同一の手順で G a A s基板 1 Qを容易 し、 こ の 基板 I 0に T E G を照射 し て G a A sの膜を作製 し た 。 た だ し、 レ 一ザビーム は、 レ ーザビーム をい つ た ん ビーム ェ ク ス パ ン タ 14を 用 い て 直径 5mm に 拡大 し 、 そ の後 1mm ピ ッ チの縞状 に金属が塗布さ れたガ ラ ス板、 つ ま り マス ク 15を通過させ る こ と に よ っ て レーザビーム を 回折さ せ、 さ ら に レ ン ズ 1 2を用い て、 基板 1 0上 に 回折 パ タ ー ン を集束さ せ た。
    [0097] 第 1 O A 図は レ ーザ照射部分の膜の断面形状を示 し、 幅 9 G m の線が 7 本み ら れ る 。 こ の形状は、 第 1 0 B 図 に 示 し た光強度分布 と よ く 一致 し て レヽ た 。 し た が つ て 、 所望のパ タ ー ン を種々 の光学機器を用い て形成す れば、 所望のパ タ ー ン を持つ薄膜を形成で き る 。 実際 に ホ ロ グ ラ フ 技術 を 用 い て 微細 パ タ ー ン 形成 し た 結 果 、 4 μ m ピ ッ チ の 縞 を 持 つ 膜 を 得 る こ と が で き た。
    [0098] 以上説明 し た よ う に 、 本実施例 に よ れば、 真空容器 内で有機金属で あ る T E G の分子線 と ア ルシ ン を熱分解 し た水素化物の分子線を用い て单結晶基板上 に半導体 薄膜 を形成す る 有機金属分子線ェ ビ タ キ シ法 に お い て 、 真空容器外か ら ア ル ゴ ン レ ーザ ビー ム を前記基板 上 に照射 し なが ら 、 G a A s膜成長を行 う こ と に よ り 、 基 板上の所望の場所 に複雑な凹凸を有す る パ タ ー ン を、 リ ソ グ ラ フ技術を用い る こ と な く 、 形成で き る 。 本発 明方法を 0 E I Gの製造 に応用すれば、 工程を大幅 に 削減 で き る ばか り で な く 、 界面 に欠陥を発生す る こ と も な い た め、 素子の性能向上お よ び信頼性向上 に お おい に 役立つ。
    [0099] な お、 実施例 2 お よ び 3 で は、 G a A sの作製例を示 し た が、 I n P , G a P な どの 2 元系化合物 に つい て も選択成 長を確認 し た。 本発明で用い た III族原料の う ち G a有機金属材料の例 と し て は 、 卜 リ エ チ ル ガ リ ウ ム ， ト リ メ チ ル ガ リ ウ ム ， ト リ イ ソ ブ チ ルガ リ ゥ ム お よ び ジェチル シ ク ロ べ ン タ ジェニルガ リ ゥ ム があ る 。 I n有機金属材料 と し て は、 ト リ メ チル イ ン ジ ウ ム が あ る が、 ト リ ェ チルイ ン ジ ゥ ム で は選択成長は確認さ れなか っ た。 V族原料 と し て は、 砒素原料に ついて は、 金属砒素お よ び熱分解 し た ア ルシ ン を用い、 燐原料に ついて は熱分解 し た フ ォ ス フ ィ ン を用い た。
    [0100] 次に、 本発明装置の実施例について述べる 。 以下の 実施例 に おいて、 第 1 図 と 同様の部分に ほ同一符号を 付す も の と す る 。
    [0101] (実施例 4 )
    [0102] 第 11図は本発明装置の一実施例の概略構成を示す。 第 11図 に おいて、 30は除震合で あ っ て、 こ の除震合 30 上に、 M0MBE 装置本体 と し て の円筒状ま た は球状の真 空容器 1 ， レーザ光源 11お よび ミ ラー， レ ン ズ， 回折 格子等に よ る光学系 31を固定して配置す る 。 32お よび 33は原料ボンべ 2 ， 5 お よぴ 7 か ら MFC 3 , 6 お よ び 8 を経て原料を分子線セ ル 4 お よ び 9 に、 そ れぞれ供 給 す る た め の パ イ ブ で あ る 。 34は真空排気系 で あ つ て、 こ の真空排気系 34は除震合 30上に取付け ら れてい ない。 MO MB E 装置木体 1 , レーザ光源 11お よび光学系 31は除震合 30上に振動等に よ り 互いの位置関係がずれ ない よ う に固定さ れて い る 。 光入射窓 13は真空容器 1 内の基板 1 0に 対向 し て配置 さ れ て お り 、 半導体薄膜成 長中 に レ ーザ光源 1 1か ら の レ ーザ光を基板 1 Dに 照射を 可能 と し て い る 。 真空排気系 3 4は拡散ポ ン プ を 用 い て 構成す る こ と に よ り 振動を少 く す る こ と が で き る 。 原 料供給用 パ イ ブ 3 2お よ び 3 3等、 除震合 3 0の 外部 と 接続 し て レヽ る 部分 は フ レ キ シ ブル な部材を 用 レヽ る こ と に よ り 、 外部 で発生す る 振動を除震台 3 0に 伝達 し な い よ う に す る こ と が で き る 。
    [0103] た と え ば、 微小 に 絞 っ た レ ーザ ビー ム を基板 1 0に 照 射す る 場合 な ど 、 レ ン ズ 1 2に よ り 絞 ら れ た ビー ム の最 も 細い部分 （ 焦点 ） に お け る 直径 は レ ン ズ 1 2の焦点距 離 に 比例す る 。 そ こ で、 レ ン ズ 1 2と し て は、 で き る だ け焦点距離の短い レ ンズ を 用 い る こ と が好 ま し く 、 光 入射窓 1 3と 基板 1 0と を可能 な限 り 近づ け る こ と が望 ま し レヽ 。 そ の た め 、 本実施例 に お け る M 0 M B E 装置 に お い て は、 真空容器 1 と し て 円筒状の チ ャ ン バ を 用 い、 こ の チ ャ ン バ に 光照射窓 1 3を設置 し て 、 光照射窓 1 3と 基 板 1 0と の距離 は 1 0 c m以下 と な る よ う に す る 。
    [0104] 第 1 2図 は第 1 1図示の装置の よ り 具体的構成を示 し 、 こ こ で 、 除震合 3 0は 油圧ダ ン パ 3 5 A お よ び防震 ゴ ム 3 5 B で構成 し た シ ョ ッ ク ァ ブ ソ ーノ 3 5を介 し て床面 に 固定 さ れ る 。 3 6は床面 に 固定 さ れ た ロ ー タ リ ポ ン プ で あ っ て 、 拡散 ポ ン プ 3 4に 対 し て フ レ キ シ ブル パ イ ブ 3 7 を介 し て 結合 さ れ る 。 こ れ に よ り 、 ロ ー タ リ ポ ン ブ 3 6 で発生 し た振動が除震台 3 0に ほ伝達 さ れ な い よ う に す る 。
    [0105] なお、 第 12図に おいて示す符号 48お よ び 49は第 14図 に示す、 そ れぞれ、 移動機構お よ びつ ま みであ る 。 符 号 13A お よ び 13B は第 21図に示す窓、 符号 31A .31G お よ び 31D は同 じ く 光学系 31を構成す る ミ ラー、 31B は ハー フ ミ ラ ーであ る。 こ れ ら各部分 に ついて は、 後に 第 14図お よ び第 21図に おいて詳 し く 説明する 。
    [0106] 本実施例で は、 ミ ラーや レ ン ズ 、 マス ク な どの光学 系 31を除震台 3 Q上で組み合わ せ て 配置す る こ と に よ り 、 微小 なパタ ー ンを真空容器 1 内の基板 10上に照射 す る こ と が可能であ る 。 しか も ま た、 ミ ラーや レ ン ズ を除震台 30上で移動させ る こ と に よ り レ ン ズ 13で絞つ た微小な レーザビー ム を基板 1 Q上で走査す る こ と も可 能であ る 。 さ ら に レーザ光の可干渉性を利用 し、 光学 素子 31と し て各種の ミ ラー， 回折格子を用い る こ と に よ り 、 回折パタ ー ン や干渉パ タ ー ン を基板 10上に投影 す る こ と が可能であ る 。 その結果、 従来技術で は不可 能であ っ た ミ ク ロ ン オーダーのパ タ ー ン を有す る半導 体薄膜が成長可能であ る。
    [0107] 第 13図 は第 12図示の半導体薄膜形成装置を用いて成 長 さ せ た GaAs薄膜の断面図 を示す 。 ア ル ゴ ン レ ーザ (波長 514.5 nm) を光源 11と し て用い、 そ の レ ーザ出 力を光学系 31を構成す る ハ ー フ ミ ラ ーで二分 し て基板 10上に照射 し干渉パ タ ー ン を形成す る こ と に よ り 成長 を行 っ た 。 得 ら れ た薄膜 ほ、 ピ ッ チ約 2 πι 、 高 さ 800nmの凹凸を有 し て い る こ と が第 13図の グ ラ フ よ り 認め ら れ る 。
    [0108] 以上説明 し た よ う に 、 本実施例 4 で は MOMB E 装置本 体 1 と レ ーザ光源 11と 光学茶 31と を除震合 30上 に 一体 化 し て設 け る こ と に よ り 、 M0MBE 装置本体 1 と レ ーザ 光源 11と 光学茶 31に 震動が加わ ら な い の で、 微細 な形 状 を有す る 半導体薄膜を形成す る こ と が可能で あ る 。 し た が っ て 、 本 発 明 は 、 コ ラ ゲ一 シ ヨ ン が 必 須 の DFB 、 DBR レ ーザの作製を は じ め と し た ォ ブ ト エ レ ク ト ロ 二 ク ス 用半導体部品の作製 に 有用 で あ る ばか り で な く 、 シ リ コ ン 上へ の パ タ ー ン ィ匕 さ れ た G a A s薄膜 や InP 薄膜の形成 な ど に も 有用 で あ る 。
    [0109] ( 実施例 5 )
    [0110] 第 14図 は本発明装置の実施例 5 の概略構成を示す。 第 14図 に お い て 、 40は基板ホ ルダ、 41は基板ホ ルダ 40 を支持 し 、 お よ び回転 さ せ る 回転加熱部、 42は加熱部 41を支持す る 主支持棒、 43は主支持棒 42を保持す る よ う に真空容器 1 に 取付 け ら れ た 副支持棒で あ る 。 45は 副支持棒 43の支持部材、 47は副支持棒 43を矢印方向 に 移動 さ せ る た め の移動部材で あ る 。 48は真空容器 1 に 取付 け ら れ た移動機構 で あ っ て 、. こ の移動機構 48に 主 支持棒 42を取付 け て 、 主支持棒 42を、 矢印 で示す よ う に 、 水平 お よ び垂直方向 に 移動可能 と す る 。 49は移動 機構 48を介 し て 主支持棒 42を 回転 さ せ る つ ま み で あ つ て 、 こ の つ ま み 49を矢印 で示す よ う に 回転 さ せ る こ と に よ っ て基板 10を矢印で示す よ う に回転さ せ る こ と が で き る よ う に す る 。
    [0111] 基板交換室、 す なわ ち サ ブチ ャ ン バ （図示せず） か ら真空容器 1 、 す なわ ち メ イ ン チ ャ ン パ に導入された 基板 ホ ル ダ 4 Qは基板回転加熱部 41に装着 さ れ る 。 次 に、 移動機構 48に よ り 基板 IDの水平お ょ ぴ垂直方向の 位置を定め、 お よ びつ ま み 49に よ り 主支持棒 42を回転 させて基板ホ ルダ 41を必要な位置に設置す る 。 次に、 副支持棒 43を矢印方向 に移動さ せて主支持棒 42を さ ら に保持する 。
    [0112] 副支持棒 43に よ り 主支持棒 42を保持す る ため に ほ、 副支持棒 43の先端を凹状 ま た は凸状 と し、 主支持棒 42 ま た は基板回転加熱部 41の嵌合部 に必要で あれば逆の 形状を設置し、 こ れをス ブ燐グを用い た り 、 ま た は用 い ないで押 し付け る方法、 ま た は副支持棒 43の先端に ワ イ ヤな どを設置し、 こ れを締め た り 緩め た り する方 法、 ま た は主支持棒 42や基板回転加熱部 41に回転部を 設け、 こ れを副支持棒 43で チ ャ ン バ 1 に固定す る方法 な どがあ る が、 支持の形態は こ れ ら例に限定さ れる も の で は な い。
    [0113] 第 15図は第 14図示の副支持棒 43の支持部分の具体例 を示 し、 こ こ で、 副支持棒 43は平板状ま た は丸棒状 と な し、 その先端は凹状 と し て、 主支持棒 42の表面に沿 う R をつ けてお く 。 Μ0ΜΒΕ 装置本体 1 に あ け た開口 IB に 副支持棒 43を移動自在に支持す る支持部材 45を固着 す る 。 支持部材 45の先端部分 45A を中空円筒 と な し、 そ の 中空円筒 45A 内 に ベ ロ 一 ズ 46を配設 し 、 こ の べ ロ ーズ 46内 に 副支持棒 43の先端部 43 A を挿通す る 。 棒 43の先端部 43 A の先端を直線導入端子 47に結合す る 。 直線導入端子 47の 外筒 47 A を支持部材 45の 中空円筒 45 A の 外周 に 嵌合 さ せ 、 こ れ ら 外筒 47A と 中空円筒 45A と をね じ結合す る 。 従 っ て、 直線導入端子 47を矢 印の よ う に 回転さ せ る と 、 副支持棒 43は矢印方向 に直 線的 に移動 し て、 主支持棒 42に 当接す る 。
    [0114] こ の よ う に 2 方向以上か ら基板回転加熱部 41を保持 す る こ と に よ り 、 基板回転加熱部 41す なわ ち基板 10の 震動を最小限 に抑 え る こ と がで き る 。
    [0115] 第 14図 に示 し た構造の M0MBE 装置を ¾用い て実際 に振 動を測定 し た。 こ こ で主支持棒 42の保持方法 と し て は 副支持棒 43の先端を凹状 と し、 こ れをス ブ燐グで押 し 付け た。 チ ャ ン ク 1 内 に お い て、 基板 1 Gを膜の成長中 と 同一条件、 す なわ ち真空 に排気を行い なが ら 、 レ ー ザを照射 し、 こ の状態で、 非接触で基板 10の振動の振 幅を測定 し た。 そ の結果、 振幅は Q .1 m 以下であ つ た。
    [0116] (実施例 6 )
    [0117] 第 16図 に示す構造の成長装置を用 い た 。 本実施例 に おい て第 14図 と 同様の個所 に は同一符号を付す も の と す る 。 こ こ で は、 副支持棒 44を加熱部 41を保持す る よ う に し て真空容器 1 に 取付け る 。 基板回転加熱部 41の 保持方法 と し て は、 副支持棒 4 4の先端を凸状 と し、 こ れを基板回転加熱部 4 1の嵌合部 に設け た凹部 に押 し付 け た。 チ ャ ン バ 1 内に おいて、 基板 1 0を膜の成長中 と 同一条件、 す なわ ち真空に排気を行い なが ら 、 レーザ を照射 し、 こ の状態で、 非接触で基板 1 0の振動の振幅 を 測定 し た 。 そ の結果、 振幅 は 1 m 以下で あ つ た。
    [0118] (比較例）
    [0119] 第 1 4図に示 し た成長装置を用い、 副支持棒 4 3を用い ず に主支持棒 4 2のみで基板回転加熱部 4 1を保持 し た。 その他は実施例 5 と 同一条件で基板 1 0の振動の振幅を 測.定 し た。 そ の結果、 振幅は約 2 μ m で あ っ た。
    [0120] なお、 第 1 4図お よび第 1 6図に おい て は、 加熱部 4 1を 2 方向か ら保持する例を示 し たが、 3 方向か ら の支持 な ど さ ら に支持方向の個数を増加さ せ る こ と に よ り 、 さ ら に振動を抑え る こ と が可能であ る 。
    [0121] 以上説明 し た よ う に、 実施例 5 お よび 6 で は、 半導 体基板 1 Qに光を照射 し なが ら半導体薄膜を選択的 に成 長さ せ る M 0 M B E 装置に おいて、 除震合 3 0上に設置し た 成長装置本体 1 内の基板回転加熱部 4 1自体ま た は基板 回転加熱部 4 1の支持棒 4 2を 2 方向以上か ら支持 し た こ と に よ り 、 基板 1 0の振動を減少さ せ、 光学系 3 1と基板 1 0と の距離を一定 と す る こ と がで き 、 微細な形状を有 す る 半導体薄膜を精度 よ く 形成す る こ と が可能で あ る 。 し た が っ て 、 本癸明 ほ、 D F B 、 D B R レ ーザの作製 を は じ め と し た ォ ブ ト エ レ ク ト ロ 二 ク ス 用半導体部品 の作製 に 有用 で あ る ばか り で な く 、 シ リ コ ン 上へ の パ タ ー ン 化 さ れ た GaAs薄膜や InP 薄膜の形成 に も 有用 で あ る 。
    [0122] ( 実施例 7 )
    [0123] 第 17図 は本発明装置の実施例 7 の構成を示す 。 第 17 図 に お い て 、 50は M0MB E 装置本体 1 の窓用開 口 1Aの ま わ り に 封着 し た燐グ状の第 1 フ ラ ン ジ で あ っ て 、 こ の フ ラ ン ジ 5 Qに は真空容器 1 の 外部 と の電気接続導線 51 お よ び 52を莨通 さ せ る ポー ト を設 け る 。
    [0124] 53は第 1 フ ラ ン ジ 5 Qに 封着 し た燐グ状の第 2 フ ラ ン ジ で あ っ て 、 そ の 開 口部 に石英板 な ど の窓 13を 固着す る 。 第 1 フ ラ ン ジ 5 Qの 内側 に は レ ン ズ支持部材 54を取 付 け る 。 こ の支持部材 54を 開 口 1Aを貫通 し て真空容器 1 の 内部 に ま で突入 さ せ る 。 支持部材 54の う ち 、 真空 容器 1 の 内部 に ま で突入 し た部分 に レ ン ズ 55を取付 け て支持す る 。 こ こ で 、 レ ン ズ 55ほ 、 そ の焦点 が基板 10 の表面 に 結ぶ よ う な位置 に 配置す る も の と す る 。 レ ン ズ 55の周囲 に は ヒ ー タ 56を配設 し て レ ン ズ 55を加熱で き る よ う に す る 。 レ ン ズ 55に は熱電対 57を取付 け て 、 レ ン ズ 55の温度を測定 し 、 そ の測定出力 に よ り 、 ヒ ー タ 56の温度 を制御 し て 、 レ ン ズ 55が 300 - 350 t の温度 に 加熱 さ れ る よ う に す る 。
    [0125] こ の実施例 7 の装置 を動作 さ せ る に あ た っ て は 、 熱 電対 57で レ ン ズ 55の温度 を測定 し な が ら ヒ ー タ 56で レ ン ズ 5 5を 3 0 0 - 3 5 0 t に加熱す る。 窓 1 3お よ びこ の加熱 し た レ ン ズ 5 5を通 し て レーザ光源 1 1 (第 1 図） の レー ザ光 5 8を基板 1 0に照射する 。 光学系 1 2 (第 1 図） お よ び レ ン ズ 5 5に よ つ て、 レーザ光 5 8ほ基板 1 0上で最も細 く な り 微小 な点 と な る 。 レ ーザ光 5 8を照射 し た状態 で、 原料ガス、 た と え ば ΙΠ — V族半導体で あれば、 砒 素， ァ リ シ ン ， フ ォ ス フ ィ ン等の V族元素 と 、 ト リ ェ チルガ リ ゥ ム ゃ ト リ メ チルイ ン ジ ゥ ム等の III族元素の 有機金属分子線を分子線セ ル 9 (第 1 図） か ら基板 1 0 に向けて流す こ と に よ り 、 基板 1 0の表面の う ち レーザ 光の照射さ れた微小 な部分の上に半導体薄膜を形成す る こ と が可能で あ る 。
    [0126] こ の装置に お い て 、 ヒ ー タ 5 6で レ ン ズ 5 5を加熱す る こ と な く 原料ガ スを流 し た場合、 レ ン ズ 5 5上に は砒素 等が短時間で付着 し、 レ ン ズ 5 5は不透明 と な る 。 そ の 結果、 レーザ光 5 8の照射効果が消滅 し、 選択的 に膜を 形成す る こ と が不可能 と な る 。
    [0127] 本実施例で は以上説明 し た よ う な レ ン ズ加熱構造を 有す る ので、 レーザ光 5 8を微小な ビーム と し て M O M B E 装置 1 内の基板 1 0上に照射す る こ と が可能で あ り 、 ま た微動合を用いて光学茶 1 2の ミ ラーや レ ン ズ 5 5を移動 さ せ る こ と に よ り 、 基板 1 0の表面上で レ ーザビーム を 走査さ せて微小なパ タ ー ン を描画す る こ と も可能で あ る 。
    [0128] 第 1 8図 に は本発明の半導体薄膜形成装置を用い て成 長 し た GaAs薄膜の一例の断面を示す。 基板 10か ら 3 Omm の 位置 に 設置 し た 石英 レ ン ズ 55を 35 Q : に 加熱 し 、 ビ ー ム 直径約 1.5 m m の ア ル ゴ ン レ ー ザ （ 波長 514.5 n m) 光を照射 し て成長を行 っ た。 膜成長中 に レ ン ズ 55が不 透明 に な る こ と は な か っ た 。 得 ら れ た薄膜 は、 第 18図 に 示 す よ う に 、 直 径 約 20 ^ m 、 高 さ l O O Qnmで あ つ た 。
    [0129] 以上説明 し た よ う に 、 一般 に 、 M 0 M B E 装置本体内の 基板を 、 レ ーザ光源か ら 窓を介し て照射す る 半導体薄 膜形成装置 に お い て 、 レ ン ズ を MQMBE 装置本体内 に 配 置 す れ ば微細 パ タ ー ン を 形成 で き る が 、 そ の 場合 に は、 レ ン ズがす ぐ に 不透明 に な る 欠点が あ っ た 。 本実 施例で は、 レ ン ズ を加熱す れば不透明 に な ら な い こ と を 見出 し 、 窓内側、 す な わ ち M0MBE 装置本体内 に 加熱 機構 を有す る レ ン ズ を設置 し た こ と に よ り 、 M0MBE 装 置本体 1 内 に 光学系、 た と え ば レ ン ズ を設置す る こ と に よ り 、 基板 10上 に 微細 な形状を有す る 半導体薄膜を 形成す る こ と が可能で あ る 。 し た が っ て 、 基板 10上で こ の微細 な ビー ム ス ポ ッ ト を走査 さ せ る こ と に よ り 光 導波路 な ど の様 々 な パ タ ー ン を描画で き 、 0 E I Cな ど の ォ ブ ト エ レ ク ト ロ 二 ク ス 用半導体部品の作製 に有用 で あ る ばか り で な く 、 シ リ コ ン 上への ノ タ ー ン ィ匕 さ れ た G a A s膜や I n P 薄膜の形成 な ど に も 有用 で あ る 。
    [0130] ( 実施例 8 )
    [0131] 第 19図 は本発明装置の実施例 8 の構成 を示す 。 第 19 図に おいて、 61ほ、 M0MBE 装置本体 1 内の窓 13内部 に おいて、 第 1 フ ラ ン ジ 50に設け た ガ ラ ス板、 62ほ第 1 フ ラ ン ジ 50に取付け たベ ロ一ズ、 63はべローズ 61の端 部 に設け た把手であ る。 把手 63に はべ ロ ーズ 62を貫通 し て第 1 フ ラ ン ジ 50の内側に突出す る棒 64を設ける。 棒 64の先端に は、 ガ ラ ス板 61に 当接 し て、 ガラ ス板 61 の表面に付着 し た付着物を除去す る付着物除去部材 と し て ブ ラ ス チ ッ ク に よ る リ ム ーノ 65を取付け る 。 ベ ロ ーズ 62は可撓性を有 し、 M0MBE 装置本体 1 内を真空 と し た状態で外部か ら把手 S 3を矢印方向に操作可能 と す る 。 それ に よ つ て、 リ ムーバ 65を矢印方向 に移動さ せ て 、 ガ ラ ス 板 61か ら 付着物 を 除去 す る よ う に す る 。 ，
    [0132] 第 20図は第 19図示の リ ムーパ 65の具体例を示 し、 66 は棒 64に固着さ れた T字形部材、 67は部材 66の T分岐 部 66A 摺動自在に受容す る溝 67A を有す る支持部材で あ り 、 こ の支持部材に ブ ラ ス チ ッ ク 材の舌部ネオ 68を固 着す る 。 舌部材 68は複数のス リ ッ ト を有し、 ガラ ス板 61を円滑に払拭.で き る よ う に す る 。 支持部材 67は軸 69 お よ びばね 70に よ り 部材 66に対 し て搆 67 A に沿っ て矢 印方向 に移動可能 と す る 。
    [0133] 0MBE 装置本体 1 内に は薄膜の成長中に は砒素、 ァ リ シ ン 、 フ ォ ス フ ィ ン等の V族原子あ る い は ト リ メ チ ルガ リ ゥ ム、 ト リ エチルガ リ ゥ ム等の III族原子が存在 す る 。 こ れ ら の原子が、 第 19図の場合 に は、 ガラ ス板 61の基板 10と 対向す る 面 に 付着 し 、 ガ ラ ス板 61は徐 々 に 不透明 と な り 、 レ ーザ光 8 の M0MB E 装置本体 1 への 導入 を 阻害す る 。 こ の と き 、 把手 63に よ っ て 、 リ ム 一 バ 65を ガ ラ ス板 61の基板 1 Qと 対向す る 面 に 当接 さ せ て こ す る こ と に よ り 、 ガ ラ ス板 61への付着物 を 除去で き る 。 本実施例 8 で は リ ム ーバ 65の材質 と し て ポ リ ィ ミ ド を 用 い た が、 真空中 で ガ ス が 出難 く 、 ガ ラ ス板 61に 傷 を つ け な い も の で あ れ ば、 他 ブ ラ ス チ ッ ク 材料、 た と え ば テ フ ロ ン で も よ く 、 あ る い は 必 ず し も ブ ラ ス チ ッ ク に 限 ら な く て も よ レヽ 。
    [0134] 以上説明 し た よ う に 、 本実施例で は 、 MOMB E 装置本 体 1 内の基板 1 Qを照射す る た め に 本体 1 内 に レ ー ザ光 を導入す る た め の窓 13の 内部 に 設置 し た ガ ラ ス 板 65に 付着す る 付着物を、 窓内側の MOMB E 装置本体 1 内 に 配 置 さ れ て 、 窓 13の 内部 に 設置 し た ガ ラ ス板 65に 接触 し て動 く 付着物除去部材 65に よ っ て 除去す る よ う に し 、 し か も こ の除去部材 65を外部 か ら 操作可能 と し た こ と に よ り 、 M 0 M B E 装置本体 1 内の窓 13の 内側 に 設置 し た ガ ラ ス板 65に 付着す る 半導体材料を か き 落 と す こ と が で き る 。 す な わ ち 、 薄膜成長一回毎 に 、 ま た は薄膜成 長中 に お い て 、 ガ ラ ス板 65を透明 に す る こ と が で き 、 基板 1 ϋに対す る 光導入条件 を常 に 同一 に 保つ こ と が で き る 。 こ れ に よ り 、 同一条件で半導体薄膜を形成す る 回数 を増や す こ と が可能 で あ る 。
    [0135] し た が っ て 、 レ ーザ光を走査 さ せ た り 、 パ タ ー ン を 投影す る こ と に よ り 、 光導波路や レーザな どの様々 な パ タ ー ン を描画で き 、 0EICな どのォブ ト エ レ ク ト ロ ニ ク ス用半導体部品の作製に有用 であ る ばか り で な く 、 シ リ コ ン上へのパ タ ー ンィ匕さ れた G a A s薄膜や I n p 薄膜 の形成な ど に も有用 で あ る 。
    [0136] さ ら に ま た、 MBE 装置や M0MBE 装置に おて、 膜成長 中 に、 そ の膜の成長部を観察す る ための ビ ューポー ト 84 (第 21図） を、 末実施例の構造に変更す る こ と に よ り 、 ビ ューポー ト の石英板に付着す る付着物を除去す る こ と に よ っ て、 長時間の観察も可能 と な る 。
    [0137] (実施例 9 )
    [0138] 第 21図お よ び第 22図は実施例 4 , 5 , 7 お よ び 8 の 装置 を具 え た薄膜形成装置の全体構成 を示す。 こ こ で、 第 11図， 第 12図， 第 14図， 第 15図， 第 17図， 第 19 図お よ び第 20図 と 同様の箇所に は同一符号を付す こ と に す る 。 81は サ ブ チ ヤ ン パ と し て の基板交換室 で あ り 、 メ イ ン チ ャ ン ノ と し て の真空容器 1 と は ゲー ト バ ルブ 82に よ っ て仕切 ら れて い る 。 83は真空容器 1 内 に 設け た液体窒素溜で あ る 。 84は基板 10上で成長する膜 を観察す る ための ビ ューポー ト で あ る 。
    [0139] こ こ で は、 第 12図示の光学系 31を ミ ラ ー 31A 、 31 C お よび 31 D と ノヽ一フ ミ ラ ー 3 U と で構成する 。 本例で は、 第 12図示の光導入窓 13に代え て、 同様の構成の一 対の窓 13A お よ び 13B を、 基板 10に対向 し た位置に配 置 し て、 DFB レ ーザ等に好適な回折格子を形成す る た め に 、 2 本 の レ ー ザ ビ ー ム を 干 渉 さ せ る よ う に す る 。 産業上の利用可能性 本発明方法 に よ れ ば、 基板温度 を適切 に 設定 し て 、 O B E 成長中 に 、 基板上の所望パ タ ー ン に 応 じ た位置 に 、 有機金属 を 直接分解す る フ オ ト ン エ ネ ルギ よ り 小 さ い エ ネ ルギの レ ーザ光を照射す る こ と に よ っ て 、 膜 の成長速度の促進 ま た は抑制 を選択 で き る の で、 基板 上 に 、 複雑 な凹凸部 を有す る 微細 な パ タ ー ン を も つ化 合物半導体薄膜を形成す る こ と が で き る 。 本発明方法 に よ れ ば、 リ ソ グ ラ フ ィ 技術を 用 レヽ る 必要が な く 、 成 膜 と 同時 に 微細 な パ タ ー ン を形成す る の で 、 工程 を大 幅 に 減少で き る 。 さ ら に 、 膜成長 プ ロ セ ス を複数回繰 り 返す 必要が な い の で 、 再成長の界面 に 結晶欠陥が生 ず る と い う 従来の欠点が な く 、 デ バ イ ス の性能お よ び 信頼性の向上 に 役立つ。
    [0140] 従来 は低温で成長 し た薄膜が実用 的 で な か っ た こ と は す で に 上述 し た が、 本発明方法 に よ れ ば、 良質 な半 導体 薄膜 を 形成 で き る 。 し か も ま た 、 本発明 に よ れ ば、 レ ーザ光を基板 に 照射す る こ と に よ っ て 、 多元系 膜の組織を制御 し た り 、 膜中 の カ ー ボ ン 濃度 を低下 さ せ る こ と も で き る 。
    [0141] 一般 に 、 M 0 M B E 装置で は 、 装置本体内 を 1 0— 3 T 0 r r以 下の真空状態に す る ため に拡散ポ ン プ と 組合せて ロ ー タ リ ポ ン ブを用い る が、 こ の ロータ リ ポ ン ブか ら は振 動がで る 。 こ の よ う な振動があ る と 、 微細パ ター ン の 形成は困難で あ る 。
    [0142] 本発明装置で は、 M 0 M B E 装置本体、 レーザ光源お よ ぴ レーザ光を M 0 M B E 装置本体に導 く 光学系の双方を除 震台上に配置す る こ と に よ っ て、 レーザ光源 と レーザ 光照射の た め の光学系 と 真空容器内の基板 と の相対位 置を常 に一定 と し て、 微細なパ タ ー ン の形成を可能と す る 。
    [0143] さ ら に、 除震合を設け る の に加え て、 基板を取付け た基板回転加熱部な ど の基板保持部を少な く と も 2 方 向か ら保持し、 あ る い は基板保持部を支持する部材を さ ら に他の支持部材で支持す る こ と に よ っ て、 基板に 振動が加わ ら ない よ う に な し、 以つ て、 微細なバ タ ー ン を も つ半導体薄膜を形成で き る 。
    [0144] さ ら に加え て、 本発明装置に よれば、 レ ン ズを加熱 す る こ と に よ っ て、 レーザ光の入射窓の内側 に レ ン ズ を配置す る こ と を可能 と し、 それ に よ り 、 レ ン ズを基 板 に近接 し て配置で き る の で、 短焦点 レ ン ズを用い る こ と がで き 、 従 っ て、 レーザ光の ビーム を微小 に絞 り こ ん で微細なパ タ ー ン を形成す る こ と がで き る 。
    [0145] さ ら に ま た、 本発明装置に よ れば、 レ ーザ光を入射 す る 窓 ま た は こ の窓の内側に配置 し たガ ラ ス板に付着 す る半導体材料の付着物を除去す る機構を窓ま た はガ ラ ス板 に 対 し て設 け る こ と に よ っ て 、 膜成長の前後 ま た は膜成長中の い ず れ に お い て も 、 必要 な と き に 、 処 理を停止 さ せ る こ と な く 、 付着物 を除去 で き る の で、 上述 し た本発明方法 を有効 に 実施で き 、 以 つ て成長 し た薄膜の膜質を高め る こ と が で き る 。 そ れ に 加 え て 、 0 M B E 装置か ら 窓を取 り 外 し て洗浄す る 煩雑 な作業 も 不要 と な る 。
    [0146] ( 以下余白 ）
    权利要求:
    Claims請求の範囲
    1 . 真空容器内に基板を配置 し、 化合物半導体を構成 す る元素の う ち の少な く と も 1 種類を有機金属の分子 線 と し て前記基板に入射させ、 前記化合物半導体を構 成す る他の元素を当該元素の分子線 と し て前記基板に 入射させ、 前記基板上で前記有機金属を分解させる こ と に よ り 前記化合物半導体の薄膜を前記基板上に形成 す る半導体薄膜形成方法 に お い て 、
    前記基板を加熱 し、
    前記基板が加熱さ れて い る状態で、 前記基板に入射 する前記有機金属を直接分解す る フ ォ ト ン エネ ルギ ょ り 小さ いエネ ルギを も つ波長の レーザ'光を、 前記基板 上の所定の位置に入射さ せ、
    前記基板の温度を、 前記レーザ光の入射の有無に応 じ て前記薄膜の成長速度 に差を生じ る よ う な温度に定 め る こ と を特徴 と す る半導体薄膜形成方法。
    2 . 前記化合物半導体 ほ III - V 族化合物半導体で あ り 、 前記有機金属は III族金属であ り 、 前記他の元素は V族元素で あ る こ と を特徴 と す る請求の範囲第 1 項記 載の半導体薄膜形成方法。
    3 . 前記 III族金属は G aで あ る こ と を特徴 と す る請求の 範囲第 2 項記載の半導体薄膜形成方法。
    4 . 前記 III族金属は I nで あ る こ と を特徴 と す る請求の 範囲第 2 項記載の半導体薄膜形成方法。
    5 . 前記 III族金属 と し て G aお よ び I nを含む こ と を特徴 と す る 請 求 の 範 囲 第 2 項記載 の 半導体薄膜形成方 法。
    6 . 前記有機金属の原料は、 ト リ ェ チ ルガ リ ウ ム ， ト リ メ チ ルガ リ ゥ ム ， ト リ イ ソ ブ チ ルガ リ ゥ ム お よ び ジ ェ チ ル シ ク ロ べ ン タ ジ ェニルガ リ ゥ ム よ り 成 る 一群 よ り 選択 し た ガ リ ゥ ム有機金属原料で あ る こ と を特徴 と す る請求の範囲第 3 項 ま た は第 5 項記載の半導体薄膜 形成方法。
    7 . 前記有機金属の原料は、 ト リ メ チ ル イ ン ジ ウ ム で あ る こ と を特徴 と す る請求の範囲第 4 項 ま た は第 5 項 記載の半導体薄膜形成方法。
    8 . 前記.真空容器内 に配置 し た熱分解セ ル に よ り 金属 水素化物を熱分解 し て前記他の元素の分子線を形成す る こ と を特徴 と す る請求の範囲第 1 項ない し第 7 項の いずれか の項 に記載の半導体薄膜形成方法。
    9 . 前記他の元素は、 金属砒素 ま た は熱分解 し た ア ル シ ン よ り 得た砒素で あ る こ と を特徴 と す る 請求の範囲 第 8 項記載の半導体薄膜形成方法。
    1 0 . 前記他の元素は、 熱分解 し た フ ォ ス フ ィ ン か ら得 た燐で あ る こ と を特徴 と す る請求の範囲第 8 項記載の 半導体薄膜形成方法。
    1 1 . 前記 レーザ光は ア ル ゴ ン レ ーザ光で あ る こ と を特 徴 と す る請泶の範囲第 1 項ない し第 1 0項のいずれかの 項に記載の半導体薄膜形成方法。
    1 2 . 前記基板の温度を、 前記基板の う ち 、 前記 レーザ 光の照射部分の上において、 薄膜の成長が促進さ れる 温度に設定す る こ と を特徴 と す る請求の範囲第 1 項な い し第 1 1項のいずれか の項に記載の半導体薄膜形成方 法。 -
    1 3 . 前記基板の温度を、 前記基板の う ち 、 前記 レーザ 光の照射部分の上に おいて、 薄膜の成長が抑釗さ れる 温度に設定す る こ と を特徴 と す る請求の範囲第 1 項， 第 2 項， 第 4 項ない し第 1 1項のいずれかの項に記載の 半導体薄膜形成方法。
    1 4 . 前記 レ ーザ光は 2 方向か ら前記基板上 に入射さ れ る可干渉光で あ り 、 前記可干渉光に よ り 前記基板上に 干渉縞を形成す る こ と を特徴 と す る請求の範囲第 1 項 ない し第 1 3項のいずれかの項 に記載の半導体薄膜形成 方法。
    1 5 . 有機金属分子線ェ ビ タ キ シ装置本体を構成す る真 空容器 と 、
    前記真空容器を真空に排気す る真空系 と 、
    前記真空容器内 に基板を保持す る 保持部材 と 、 化合物半導体を構成す る元素の有機金属の分子線を 形成 し、 そ の分子線を前記基板 に 向け て導 く 第 1 セ ル と 、
    化合物半導体 を構成す る 他の元素の分子線 を形成 し 、 そ の 分子線 を 前記基板 に 向 け て 導 く 第 2 セ ル と 、
    前記第 1 セ ル に前記有機金属の原料を供給す る第 1 供給系 と 、
    前記第 2 セ ル に前記他の元素の原料を供給す る第 2 供給茶 と 、
    前記基板 に照射す る レ ーザ光を発生す る レ ーザ光源 と 、
    前記 レ ーザ光源か ら の レ ーザ光を前記基板 に導 く 光 学系 と 、
    前記真空容器 に配設さ れ、 前記光学系か ら の レ ーザ 光を前記基板 に導 く 光入射窓 と 、
    前記 レ ー ザ光源、 前記光学系 お よ び前記真空容器 を、 外部か ら の振動を遮断 し た状態で配設す る 除震台 と
    を具え た こ と を特徴 と す る半導体薄膜形成装置。
    16. 前記真空系の う ち の振動を発生す る部分を前記除 震合以外の床に配置 し、 前記真空容器と 前記搌動発生 部分 と を フ レ キ シ ブル部材を介 し て連通させ る よ う に し、 前記除震合を前記床か ら 除震さ れる よ う に し た こ と を特徴 と す る請求の範囲第 15項に記載の半導体薄膜 形成装置。
    17 . 前記保持部材 を 当該保持部材の位置を調節可能 に、 前記真空容器に支持す る第 1 の支持棒 と 、 前記保 持部材ま た は前記第 1 の支持棒に当接し て前記保持部 材ま た は前記第 1 の支持棒の移動を規制す る第 2 の支 持棒 と を具え た こ と を特徴 と す る請求の範囲第 15項ま た は第 16項に記載の半導体薄膜形成装置。
    18. 前記光入射窓よ り 前記真空容器の内部の側 に配設 さ れ、 前記窓よ り 入射 し た レーザ光を前記基板に導く 第 2 の光学系 と 、 前記第 2 の光学系を加熱する加熱手 段 と を具え た こ と を特徴 と する請求の範囲第 15項ない し 第 17項の い ず れか の項 に 記載の半導体薄膜形成方 法。
    19. 前記光入射窓ほ当該窓に入射さ れる レーザ光の光 軸 に ほ ぼ垂直な平面状の光透過部材を有す る こ と を特 徴 と す る請求の範囲第 1 5項ない し第 1 8項のいず れかの
    • 項 に記載の半導体薄膜形成装置。
    2 0 . 前記光透過部材の平面状表面の う ち 、 前記光入射 窓よ り 前記真空容器の内部の側の表面 に接触 し て 、 当 該表面 に付着す る付着物を除去す る部材を前記真空容 器内に配設 し た こ と を特徴 と す る請求の範囲第 1 9項記 載の半導体薄膜形成装置。
    (以下余白 ）
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