JP2003292395A - 液相成長装置および液相成長方法 - Google Patents
液相成長装置および液相成長方法Info
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- Organic Chemistry (AREA)
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
- Liquid Deposition Of Substances Of Which Semiconductor Devices Are Composed (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 基板を起立姿勢で確実に保持して溶液に浸漬
し、基板の熱膨張による割れを防止でき、基板裏面の膜
成長を抑制できる液相成長装置、および液相成長方法を
提供する。 【解決手段】 基板ホルダ部２０により基板７を坩堝内
の溶液に浸漬し、その基板上に結晶を成長させる液相成
長装置であって、基板ホルダ部２０が、連結部材３を介
して相対向するように上下に配された受け部材２および
押え部材１を備えており、受け部材２と押え部材１との
間に基板７が起立姿勢で挟持され、基板７を溶液１１に
浸漬したときに、基板上部を支持する押え部材１に対し
て、基板下部を支持する受け部材２が浮上移動可能に形
成されている。
し、基板の熱膨張による割れを防止でき、基板裏面の膜
成長を抑制できる液相成長装置、および液相成長方法を
提供する。 【解決手段】 基板ホルダ部２０により基板７を坩堝内
の溶液に浸漬し、その基板上に結晶を成長させる液相成
長装置であって、基板ホルダ部２０が、連結部材３を介
して相対向するように上下に配された受け部材２および
押え部材１を備えており、受け部材２と押え部材１との
間に基板７が起立姿勢で挟持され、基板７を溶液１１に
浸漬したときに、基板上部を支持する押え部材１に対し
て、基板下部を支持する受け部材２が浮上移動可能に形
成されている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、基板ホルダに種子
基板を縦に保持して、結晶原料を溶かし込んだ坩堝内の
溶液に浸漬し、その基板上に結晶を成長させる液相成長
装置、およびこの装置を使用して実施する液相成長方法
に関する。
基板を縦に保持して、結晶原料を溶かし込んだ坩堝内の
溶液に浸漬し、その基板上に結晶を成長させる液相成長
装置、およびこの装置を使用して実施する液相成長方法
に関する。
【０００２】
【従来の技術】品質の良い単結晶薄膜を比較的低い温度
で得る方法として、液相成長法が知られている。基板ホ
ルダに保持した基板を溶液中に浸漬するディッピング法
の場合には、基板の両面に膜成長が起こってしまう。
で得る方法として、液相成長法が知られている。基板ホ
ルダに保持した基板を溶液中に浸漬するディッピング法
の場合には、基板の両面に膜成長が起こってしまう。
【０００３】そこで、材料種の無駄な消費を抑えるため
に、基板の片面にのみ膜を成長させる方法がいくつか提
案されている。
に、基板の片面にのみ膜を成長させる方法がいくつか提
案されている。
【０００４】例えば、実開平１−１５７１７０号公報に
は、白金製の基板ホルダが基板の載置台を有し、この上
に基板を載置して固定爪で固定することにより、基板裏
面の膜成長を防止することが開示されている。また、特
開平１−９３４９２号公報には、２枚の基板の裏面同士
を密着させて溶液に浸漬することにより、表面にのみ結
晶を育成することが開示されている。
は、白金製の基板ホルダが基板の載置台を有し、この上
に基板を載置して固定爪で固定することにより、基板裏
面の膜成長を防止することが開示されている。また、特
開平１−９３４９２号公報には、２枚の基板の裏面同士
を密着させて溶液に浸漬することにより、表面にのみ結
晶を育成することが開示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】従来のディッピング法
による液相成長では、一般に基板が基板ホルダ部に水平
に保持されるか、或いは水平から若干の傾きを持たせて
保持されている。この場合、基板の下面の方が上面より
も膜が厚く成長し易く、特にインジウム溶媒からシリコ
ンを液相成長するような場合には、材料種の比重が溶媒
よりもかなり小さいため、この傾向が顕著であるという
問題があった。
による液相成長では、一般に基板が基板ホルダ部に水平
に保持されるか、或いは水平から若干の傾きを持たせて
保持されている。この場合、基板の下面の方が上面より
も膜が厚く成長し易く、特にインジウム溶媒からシリコ
ンを液相成長するような場合には、材料種の比重が溶媒
よりもかなり小さいため、この傾向が顕著であるという
問題があった。
【０００６】一方、ディッピング法において、基板を垂
直な起立姿勢に保持すると、基板両面に膜成長が生じ、
基板が熱膨張で割れることがあるが、これらを抑制また
は防止する方法は知られていなかった。
直な起立姿勢に保持すると、基板両面に膜成長が生じ、
基板が熱膨張で割れることがあるが、これらを抑制また
は防止する方法は知られていなかった。
【０００７】本発明は、上記の課題に鑑みて創案された
ものであり、その目的は、基板を起立姿勢で確実に保持
して溶液に浸漬することができ、基板の熱膨張による割
れを防止することができ、さらには基板裏面の膜成長を
抑制することができる液相成長装置、およびこの装置を
使用して実施する液相成長方法を提供することにある。
ものであり、その目的は、基板を起立姿勢で確実に保持
して溶液に浸漬することができ、基板の熱膨張による割
れを防止することができ、さらには基板裏面の膜成長を
抑制することができる液相成長装置、およびこの装置を
使用して実施する液相成長方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成すべ
く、本発明の液相成長装置は、結晶原料の溶け込んだ溶
液を収容する坩堝と、種子基板を保持する基板ホルダ部
とを備え、該基板ホルダ部により種子基板を坩堝内の溶
液に浸漬し、その基板上に結晶を成長させる液相成長装
置において、前記基板ホルダ部が、連結部材を介して相
対向するように上下に配された受け部材および押え部材
を備えており、これら受け部材と押え部材との間に基板
が起立姿勢で挟持され、基板を溶液に浸漬したときに、
基板の上部を支持する押え部材に対して、基板の下部を
支持する受け部材が浮上移動可能に形成されていること
を特徴とする。
く、本発明の液相成長装置は、結晶原料の溶け込んだ溶
液を収容する坩堝と、種子基板を保持する基板ホルダ部
とを備え、該基板ホルダ部により種子基板を坩堝内の溶
液に浸漬し、その基板上に結晶を成長させる液相成長装
置において、前記基板ホルダ部が、連結部材を介して相
対向するように上下に配された受け部材および押え部材
を備えており、これら受け部材と押え部材との間に基板
が起立姿勢で挟持され、基板を溶液に浸漬したときに、
基板の上部を支持する押え部材に対して、基板の下部を
支持する受け部材が浮上移動可能に形成されていること
を特徴とする。
【０００９】上記液相成長装置において、受け部材およ
び押え部材は基板端部を支持するための溝を有している
ことが好ましい。
び押え部材は基板端部を支持するための溝を有している
ことが好ましい。
【００１０】また溝内は、基板端部を案内する傾斜面を
有していることが好ましい。
有していることが好ましい。
【００１１】さらに、押え部材が上下移動可能に形成さ
れ、基板が溶液に浸漬していないときに、押え部材が自
重で下がり、受け部材との間に起立姿勢で基板を挟持す
ることが好ましい。
れ、基板が溶液に浸漬していないときに、押え部材が自
重で下がり、受け部材との間に起立姿勢で基板を挟持す
ることが好ましい。
【００１２】そして、受け部材には、溶液が通過するく
りぬき部が形成されていることが好ましい。
りぬき部が形成されていることが好ましい。
【００１３】加えて、基板ホルダ部には、基板が平面視
の状態で坩堝の径方向に放射状に配され、且つ、その円
周方向に等間隔で配されていてもよい。
の状態で坩堝の径方向に放射状に配され、且つ、その円
周方向に等間隔で配されていてもよい。
【００１４】またさらに、基板を起立姿勢で挟持する受
け部材および押え部材が、長尺の連結部材により鉛直方
向に縦列配置されていれもよい。
け部材および押え部材が、長尺の連結部材により鉛直方
向に縦列配置されていれもよい。
【００１５】一方、本発明の液相成長装置は、結晶原料
を溶かし込んだ坩堝内の溶液に種子基板を浸漬し、その
基板上に結晶を成長させる液相成長方法であって、連結
部材を介して相対向するように上下に配された受け部材
と押え部材との間に起立姿勢で基板を配し、基板を溶液
に浸漬したときに、基板の上部を支持する押え部材に対
して、基板の下部を支持する受け部材が浮上することに
より、受け部材と押え部材との間に起立姿勢で基板を挟
持することを特徴とする。
を溶かし込んだ坩堝内の溶液に種子基板を浸漬し、その
基板上に結晶を成長させる液相成長方法であって、連結
部材を介して相対向するように上下に配された受け部材
と押え部材との間に起立姿勢で基板を配し、基板を溶液
に浸漬したときに、基板の上部を支持する押え部材に対
して、基板の下部を支持する受け部材が浮上することに
より、受け部材と押え部材との間に起立姿勢で基板を挟
持することを特徴とする。
【００１６】上記液相成長方法において、受け部材と押
え部材との間に、２枚の基板を背中合わせに重ねた状態
で、または基板の片面に裏打ち板を重ね合わせた状態で
挟持することが好ましい。
え部材との間に、２枚の基板を背中合わせに重ねた状態
で、または基板の片面に裏打ち板を重ね合わせた状態で
挟持することが好ましい。
【００１７】また、受け部材の浮上する力により、重ね
合わせた２枚の基板同士、または基板と裏打ち板とを密
着させることが好ましい。
合わせた２枚の基板同士、または基板と裏打ち板とを密
着させることが好ましい。
【００１８】さらに、押え部材は上下に可動であり、基
板が溶液に浸漬していないときに、押え部材が自重で下
がり、受け部材と押え部材との間に基板を起立姿勢で挟
持することが好ましい。
板が溶液に浸漬していないときに、押え部材が自重で下
がり、受け部材と押え部材との間に基板を起立姿勢で挟
持することが好ましい。
【００１９】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明するが、本発明は本実施形態に限られな
い。
に基づいて説明するが、本発明は本実施形態に限られな
い。
【００２０】図１は、本実施形態の液相成長装置におけ
る基板ホルダ部を示す模式図である。図示するように、
基板ホルダ部２０は主として、所定の間隔を隔てて相対
向するように設けられた押え部材１と受け部材２、およ
びこれらの間を連結する連結部材３からなる。受け部材
２の上面には、断面Ｖ字形状の複数の溝８ｂが形成され
ている。一方、押え部材１はその下部に垂下部９を有し
ており、該垂下部９には受け部材２の溝８ｂと対応する
ように、断面Ｖ字形状の複数の溝８ａが形成されてい
る。そして、これらの溝８ｂ、８ａ間に、背中合わせに
重ねた２枚の基板７が起立姿勢で縦に保持されるように
なっている。なお、基板７は起立姿勢で保持されていれ
ば、垂直から角度を振っていくぶん斜めに保持しても良
い。
る基板ホルダ部を示す模式図である。図示するように、
基板ホルダ部２０は主として、所定の間隔を隔てて相対
向するように設けられた押え部材１と受け部材２、およ
びこれらの間を連結する連結部材３からなる。受け部材
２の上面には、断面Ｖ字形状の複数の溝８ｂが形成され
ている。一方、押え部材１はその下部に垂下部９を有し
ており、該垂下部９には受け部材２の溝８ｂと対応する
ように、断面Ｖ字形状の複数の溝８ａが形成されてい
る。そして、これらの溝８ｂ、８ａ間に、背中合わせに
重ねた２枚の基板７が起立姿勢で縦に保持されるように
なっている。なお、基板７は起立姿勢で保持されていれ
ば、垂直から角度を振っていくぶん斜めに保持しても良
い。
【００２１】連結部材３は、受け部材２の両端部に起立
するように固定されている。連結部材の上端にはネジ部
４が形成されており、押え部材１の両端部に形成した不
図示の貫通孔を貫通して、ナット５により連結されてい
る。連結方法はナット５に限らず、例えばピンなどを用
いても良い。
するように固定されている。連結部材の上端にはネジ部
４が形成されており、押え部材１の両端部に形成した不
図示の貫通孔を貫通して、ナット５により連結されてい
る。連結方法はナット５に限らず、例えばピンなどを用
いても良い。
【００２２】図１は、液相成長を行う前に基板７を配置
している状態を示している。このとき、ナット５は完全
に締めないで、受け部材２が上下に遊びを持つ状態で、
且つ、基板７が溝８ａから離脱しない程度に緩めておく
ことが肝要である。押え部材１の中央上部には昇降移動
可能な移動軸６が固定されており、基板配置後に移動し
て基板７を液相成長溶液中に浸漬できるようになってい
る。一般に液相成長法では、基板７を溶液中に浸漬する
前に基板を予熱することが行われるが、このとき基板７
が熱膨張しても上側の溝８ａの部分に基板７が膨張する
余地があるため、基板７が割れるのを防止することがで
きる。
している状態を示している。このとき、ナット５は完全
に締めないで、受け部材２が上下に遊びを持つ状態で、
且つ、基板７が溝８ａから離脱しない程度に緩めておく
ことが肝要である。押え部材１の中央上部には昇降移動
可能な移動軸６が固定されており、基板配置後に移動し
て基板７を液相成長溶液中に浸漬できるようになってい
る。一般に液相成長法では、基板７を溶液中に浸漬する
前に基板を予熱することが行われるが、このとき基板７
が熱膨張しても上側の溝８ａの部分に基板７が膨張する
余地があるため、基板７が割れるのを防止することがで
きる。
【００２３】図２は、坩堝に収容した溶液中に基板を浸
漬した状態を示す模式図である。図示するように、押え
部材１と受け部材２との間に基板７を起立姿勢で保持し
た状態で、移動軸６を下降させることにより、基板７が
坩堝１０内の溶液中に浸漬される。受け部材２および連
結部材３は、溶液１１よりも比重が小さい材料で形成さ
れているので、これらの部材は溶液１１に浸漬したとき
に浮力を受けて基板７を押し上げて浮上する。このと
き、基板７は断面Ｖ字形状の上側の溝８ａに嵌合するの
で、背中合わせに重ねた２枚の基板７の重ね合わせ面の
間に溶液１１が浸入することはない。上下の溝８ａ、８
ｂの断面形状はＶ字形状に限らず、重ね合わせた基板同
士に密着力が働くような傾斜面を有していれば良い。
漬した状態を示す模式図である。図示するように、押え
部材１と受け部材２との間に基板７を起立姿勢で保持し
た状態で、移動軸６を下降させることにより、基板７が
坩堝１０内の溶液中に浸漬される。受け部材２および連
結部材３は、溶液１１よりも比重が小さい材料で形成さ
れているので、これらの部材は溶液１１に浸漬したとき
に浮力を受けて基板７を押し上げて浮上する。このと
き、基板７は断面Ｖ字形状の上側の溝８ａに嵌合するの
で、背中合わせに重ねた２枚の基板７の重ね合わせ面の
間に溶液１１が浸入することはない。上下の溝８ａ、８
ｂの断面形状はＶ字形状に限らず、重ね合わせた基板同
士に密着力が働くような傾斜面を有していれば良い。
【００２４】本実施形態の液相成長装置によれば、溶液
中で基板７が膨張あるいは収縮しても、常に受け部材２
に適当な浮力が作用するので、重ね合わせた基板７を密
着させることができる。
中で基板７が膨張あるいは収縮しても、常に受け部材２
に適当な浮力が作用するので、重ね合わせた基板７を密
着させることができる。
【００２５】また、基板７を起立姿勢で安定に保持する
ために、基板ホルダ部２０を回転しないで溶液１１を撹
拌することが望ましく、このために坩堝１０の底部には
撹拌翼１２が設けられており、撹拌翼１２が回転するこ
とにより、坩堝１０内の溶液１１を上下方向に循環させ
る流れを発生させることができる。
ために、基板ホルダ部２０を回転しないで溶液１１を撹
拌することが望ましく、このために坩堝１０の底部には
撹拌翼１２が設けられており、撹拌翼１２が回転するこ
とにより、坩堝１０内の溶液１１を上下方向に循環させ
る流れを発生させることができる。
【００２６】図３は、他の実施形態の液相成長装置にお
ける基板ホルダ部を示す模式図である。図示するよう
に、押え部材１は移動軸６に固定されておらず、上下に
ある移動幅を持って移動可能に取り付けられている。す
なわち、押え部材１の両端部に形成した不図示の貫通孔
に連結部材３のネジ部４が貫通するようになっており、
該ネジ部４はさらに板状の取付部６ａの両端部に形成し
た不図示の貫通孔を貫通し、ナット５により取付部６ａ
に固定される。取付部６ａの中央上部には、昇降移動可
能な移動軸６が固定されている。
ける基板ホルダ部を示す模式図である。図示するよう
に、押え部材１は移動軸６に固定されておらず、上下に
ある移動幅を持って移動可能に取り付けられている。す
なわち、押え部材１の両端部に形成した不図示の貫通孔
に連結部材３のネジ部４が貫通するようになっており、
該ネジ部４はさらに板状の取付部６ａの両端部に形成し
た不図示の貫通孔を貫通し、ナット５により取付部６ａ
に固定される。取付部６ａの中央上部には、昇降移動可
能な移動軸６が固定されている。
【００２７】上述したように、このナット５は完全に締
めないで、押え部材１および受け部材２が上下に遊びを
持つ状態にしておくことが肝要である。本実施形態の場
合には、基板７が溶液１１に浸漬していない状態でも、
押え部材１がその自重で基板７を押さえつけるので、基
板取り付け時の作業性が良い。また、基板７が膨張して
も押え部材１が遊びを持っているので基板７が割れるの
を防止することができる。
めないで、押え部材１および受け部材２が上下に遊びを
持つ状態にしておくことが肝要である。本実施形態の場
合には、基板７が溶液１１に浸漬していない状態でも、
押え部材１がその自重で基板７を押さえつけるので、基
板取り付け時の作業性が良い。また、基板７が膨張して
も押え部材１が遊びを持っているので基板７が割れるの
を防止することができる。
【００２８】図４は、他の実施形態において、坩堝に収
容した溶液中に基板を浸漬した状態を示す模式図であ
る。図示するように、受け部材２および連結部材３は溶
液１１から浮力を受けて、基板７および押え部材１を押
し上げて浮上する。基板７は、溶液１１に浸漬していな
いときでも、溶液１１に浸漬中のときでも、常に断面Ｖ
字形状の溝８ａと８ｂに挟持されるので、重ね合わせた
基板７を密着させることができる。
容した溶液中に基板を浸漬した状態を示す模式図であ
る。図示するように、受け部材２および連結部材３は溶
液１１から浮力を受けて、基板７および押え部材１を押
し上げて浮上する。基板７は、溶液１１に浸漬していな
いときでも、溶液１１に浸漬中のときでも、常に断面Ｖ
字形状の溝８ａと８ｂに挟持されるので、重ね合わせた
基板７を密着させることができる。
【００２９】本発明の液相成長装置の基板ホルダ部２０
で少なくとも溶液に浸漬する部分は、溶液よりも比重が
小さく、耐熱性の高い材料を用いる。例えば、石英やグ
ラファイトカーボンなどを用いることができる。溝８ａ
および８ｂの幅や深さは、保持する基板７の厚さにより
適宜定められる。溝８ａは垂下部９に形成する代わり
に、押え部材１に直に溝を形成しても良い。逆に、受け
部材２に垂下部９に相当する立上部を設けて、これに溝
８ｂを形成するようにしても良い。
で少なくとも溶液に浸漬する部分は、溶液よりも比重が
小さく、耐熱性の高い材料を用いる。例えば、石英やグ
ラファイトカーボンなどを用いることができる。溝８ａ
および８ｂの幅や深さは、保持する基板７の厚さにより
適宜定められる。溝８ａは垂下部９に形成する代わり
に、押え部材１に直に溝を形成しても良い。逆に、受け
部材２に垂下部９に相当する立上部を設けて、これに溝
８ｂを形成するようにしても良い。
【００３０】上述の実施形態では２枚の基板７を背中合
わせに配置する例を示したが、１枚の基板７の背面に該
基板と同程度の大きさの裏打ち板を合わせて配置しても
良い。裏打ち板の構成材料には、石英やグラファイトカ
ーボンなどの材料を適用することができる。また裏打ち
板を挟んで、両面に基板を配置しても良い。
わせに配置する例を示したが、１枚の基板７の背面に該
基板と同程度の大きさの裏打ち板を合わせて配置しても
良い。裏打ち板の構成材料には、石英やグラファイトカ
ーボンなどの材料を適用することができる。また裏打ち
板を挟んで、両面に基板を配置しても良い。
【００３１】図５は、図３および図４に示した実施形態
の基板ホルダ部を鉛直方向に３段に縦列配置した例であ
る。図５において、受け部材２ａ、２ｂはそれぞれその
下段の押え部材を兼ねる構造になっている。また、最下
段の受け部材２ｃには比較的長尺の連結部材３が起立し
た状態で固定されていて、該連結部材３は受け部材２
ａ、２ｂ、押え部材１、および取付部６ａに形成した不
図示の貫通孔を順次貫通して、ネジ部４に螺着されたナ
ット５により取付部６ａに固定される。連結部材３は受
け部材２ｃに固定せず、取り外し可能に形成しても良
い。
の基板ホルダ部を鉛直方向に３段に縦列配置した例であ
る。図５において、受け部材２ａ、２ｂはそれぞれその
下段の押え部材を兼ねる構造になっている。また、最下
段の受け部材２ｃには比較的長尺の連結部材３が起立し
た状態で固定されていて、該連結部材３は受け部材２
ａ、２ｂ、押え部材１、および取付部６ａに形成した不
図示の貫通孔を順次貫通して、ネジ部４に螺着されたナ
ット５により取付部６ａに固定される。連結部材３は受
け部材２ｃに固定せず、取り外し可能に形成しても良
い。
【００３２】図６は、図１乃至図４で示した受け部材２
の上面図である。図示するように、四角形状の受け部材
２の表面には、基板の大きさに合わせて断面Ｖ字形状の
溝８ｂが並列に複数条設けられている。
の上面図である。図示するように、四角形状の受け部材
２の表面には、基板の大きさに合わせて断面Ｖ字形状の
溝８ｂが並列に複数条設けられている。
【００３３】図７は、受け部材２の別の形態を示す上面
図である。図示するように、この実施形態では、基板の
端部のみを支えるように溝８ｂが設けられており、その
他の部分は四辺の周枠を残してくりぬき部１５を形成し
た例である。この実施形態によれば、溶液の上下方向の
流通を妨げることがない。また、基板を溶液に浸漬する
ときに受け部材２がピストンのように作用して、溶液１
１が坩堝１０から溢れるのを防止することができる。さ
らに、基板を溶液から引き上げるときに、坩堝外へ持ち
出される溶液量が非常に少ない。
図である。図示するように、この実施形態では、基板の
端部のみを支えるように溝８ｂが設けられており、その
他の部分は四辺の周枠を残してくりぬき部１５を形成し
た例である。この実施形態によれば、溶液の上下方向の
流通を妨げることがない。また、基板を溶液に浸漬する
ときに受け部材２がピストンのように作用して、溶液１
１が坩堝１０から溢れるのを防止することができる。さ
らに、基板を溶液から引き上げるときに、坩堝外へ持ち
出される溶液量が非常に少ない。
【００３４】図８は、図７に示した受け部材の変形例で
あり、基板を放射状に配置した例である。この実施形態
によれば、円筒状の坩堝を用いる場合に、各基板への溶
液の流通が一様になるという利点がある。
あり、基板を放射状に配置した例である。この実施形態
によれば、円筒状の坩堝を用いる場合に、各基板への溶
液の流通が一様になるという利点がある。
【００３５】本発明の液相成長装置は種々の材料の液相
成長（ＬＰＥ成長）に適用することができる。磁気光学
素子として用いられる磁性ガーネットをＬＰＥ成長する
場合には、溶媒としてＰｂＯとＢ2Ｏ3を用い、これにガ
ーネット原料を溶解して溶液１１を調製する。また、非
線形光学素子として用いられるニオブ酸リチウムをＬＰ
Ｅ成長する場合には、Ｌｉ2Ｏ、Ｎｂ2Ｏ5、およびＶ2Ｏ
5を溶融して溶液１１を調製する。さらに、発振素子や
発光素子として用いられるＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体で
あるＧａＡｓをＬＰＥ成長する場合には、溶媒としてＧ
ａを用い、これにＧａＡｓ多結晶およびＳｉなどのドー
パントを溶解して溶液１１を調製する。そして、半導体
集積回路や太陽電池素子として用いられるＳｉをＬＰＥ
成長する場合には、溶媒としてＳｎ、Ｉｎ、Ａｌまたは
Ｃｕなどを用い、これにＳｉおよびＧａ、Ｂ、Ａｌ、
Ｐ、Ａｓなどのドーパントを溶解して溶液１１を調製す
る。
成長（ＬＰＥ成長）に適用することができる。磁気光学
素子として用いられる磁性ガーネットをＬＰＥ成長する
場合には、溶媒としてＰｂＯとＢ2Ｏ3を用い、これにガ
ーネット原料を溶解して溶液１１を調製する。また、非
線形光学素子として用いられるニオブ酸リチウムをＬＰ
Ｅ成長する場合には、Ｌｉ2Ｏ、Ｎｂ2Ｏ5、およびＶ2Ｏ
5を溶融して溶液１１を調製する。さらに、発振素子や
発光素子として用いられるＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体で
あるＧａＡｓをＬＰＥ成長する場合には、溶媒としてＧ
ａを用い、これにＧａＡｓ多結晶およびＳｉなどのドー
パントを溶解して溶液１１を調製する。そして、半導体
集積回路や太陽電池素子として用いられるＳｉをＬＰＥ
成長する場合には、溶媒としてＳｎ、Ｉｎ、Ａｌまたは
Ｃｕなどを用い、これにＳｉおよびＧａ、Ｂ、Ａｌ、
Ｐ、Ａｓなどのドーパントを溶解して溶液１１を調製す
る。
【００３６】
【実施例】以下、本発明の一実施例を説明するが、本発
明は本実施例に限られない。
明は本実施例に限られない。
【００３７】本実施例は、上記の液相成長装置をシリコ
ン単結晶薄膜の形成に適用した例である。受け部材とし
ては、図８に示すような放射状に基板を配置する形態を
用いる。
ン単結晶薄膜の形成に適用した例である。受け部材とし
ては、図８に示すような放射状に基板を配置する形態を
用いる。
【００３８】基板７として、一辺が１２５ｍｍの正方形
状を呈し、厚さ０．６ｍｍのｐ＋シリコン基板を陽極化
成して、表面に多孔質層を１２μｍ形成した基板を用い
る。この基板を２枚背中合わせにして、その間に一辺が
１２５ｍｍの正方形状を呈し、厚さ０．６ｍｍの石英製
裏打ち板を挟持して、基板ホルダ２０に配置する。受け
部材２は石英製で直径３５０ｍｍ、厚さ５ｍｍとし、１
２５ｍｍ角の基板の両端から各５ｍｍを支持できるよう
に溝８ｂを設ける。溝８ｂの幅は２．５ｍｍ、断面のＶ
字の角度を６０°とする。溝８ｂは４．５°間隔で放射
状に刻まれ、８０組の基板を載置できるように形成す
る。
状を呈し、厚さ０．６ｍｍのｐ＋シリコン基板を陽極化
成して、表面に多孔質層を１２μｍ形成した基板を用い
る。この基板を２枚背中合わせにして、その間に一辺が
１２５ｍｍの正方形状を呈し、厚さ０．６ｍｍの石英製
裏打ち板を挟持して、基板ホルダ２０に配置する。受け
部材２は石英製で直径３５０ｍｍ、厚さ５ｍｍとし、１
２５ｍｍ角の基板の両端から各５ｍｍを支持できるよう
に溝８ｂを設ける。溝８ｂの幅は２．５ｍｍ、断面のＶ
字の角度を６０°とする。溝８ｂは４．５°間隔で放射
状に刻まれ、８０組の基板を載置できるように形成す
る。
【００３９】このような形態の受け部材を図５と同様に
して４段に積層し、計６４０枚の基板を保持する。内径
４００ｍｍ、深さ６００ｍｍの石英製の坩堝１０にイン
ジウム５５０ｋｇおよびガリウム５．５ｋｇを溶液１１
として収容し、これに９３０℃の温度でシリコン１７．
５ｋｇを飽和溶解した後、９２３℃に降温して溶液１１
を過飽和の状態にする。
して４段に積層し、計６４０枚の基板を保持する。内径
４００ｍｍ、深さ６００ｍｍの石英製の坩堝１０にイン
ジウム５５０ｋｇおよびガリウム５．５ｋｇを溶液１１
として収容し、これに９３０℃の温度でシリコン１７．
５ｋｇを飽和溶解した後、９２３℃に降温して溶液１１
を過飽和の状態にする。
【００４０】基板７を１０５０℃の温度で２０分間水素
アニールした後、基板７を溶液１１に浸漬する。基板７
が溶液１１に浸漬している間、坩堝１０は１０ｒｐｍで
回転し、撹拌翼１２で溶液１１を上下方向に循環させ
る。溶液１１を毎分２℃の降温速度で徐冷すると、６０
分間で８０μｍの厚さのシリコン単結晶膜が得られる。
アニールした後、基板７を溶液１１に浸漬する。基板７
が溶液１１に浸漬している間、坩堝１０は１０ｒｐｍで
回転し、撹拌翼１２で溶液１１を上下方向に循環させ
る。溶液１１を毎分２℃の降温速度で徐冷すると、６０
分間で８０μｍの厚さのシリコン単結晶膜が得られる。
【００４１】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
基板を起立姿勢で確実に保持して溶液に浸漬することが
でき、基板の熱膨張による割れを防止することができ
る。すなわち、基板が膨張しても、押え部材が上下に移
動可能な遊びを有しているので基板が割れるのを防止す
ることができる。
基板を起立姿勢で確実に保持して溶液に浸漬することが
でき、基板の熱膨張による割れを防止することができ
る。すなわち、基板が膨張しても、押え部材が上下に移
動可能な遊びを有しているので基板が割れるのを防止す
ることができる。
【００４２】また、基板を溶液に浸漬したときに、重ね
合わせた２枚の基板同士、または基板と裏打ち板とを密
着させることができるので、基板を起立姿勢で保持した
場合でも基板裏面の膜成長を抑制することができる。
合わせた２枚の基板同士、または基板と裏打ち板とを密
着させることができるので、基板を起立姿勢で保持した
場合でも基板裏面の膜成長を抑制することができる。
【００４３】さらに、基板が溶液に浸漬していない状態
でも、押え部材の自重で基板を押さえ付けることで、基
板取り付け時の作業性が良くなり、又、溶液浸漬時に基
板同士、または基板と裏打ち板とを密着させることで、
溶液の裏回りを確実に抑制することができる。
でも、押え部材の自重で基板を押さえ付けることで、基
板取り付け時の作業性が良くなり、又、溶液浸漬時に基
板同士、または基板と裏打ち板とを密着させることで、
溶液の裏回りを確実に抑制することができる。
【００４４】加えて、溶液の循環が良好に実現されるの
で、成長膜の膜厚均一性を向上させることもできる。
で、成長膜の膜厚均一性を向上させることもできる。
【図１】本実施形態の液相成長装置における基板保持部
分を示す模式図である。
分を示す模式図である。
【図２】本実施形態において、坩堝に収容した溶液中に
基板を浸漬した状態を示す模式図である。
基板を浸漬した状態を示す模式図である。
【図３】他の実施形態の液相成長装置における基板保持
部分を示す模式図である。
部分を示す模式図である。
【図４】他の実施形態において、坩堝に収容した溶液中
に基板を浸漬した状態を示す模式図である。
に基板を浸漬した状態を示す模式図である。
【図５】図３および図４に示した実施形態の基板保持部
分を鉛直方向に３段に積層した例を示す模式図である。
分を鉛直方向に３段に積層した例を示す模式図である。
【図６】図１乃至図４で示した受け部材２の上面図であ
る。
る。
【図７】本発明の液相成長装置において、受け部材にく
りぬき部を設けた例を示す上面図である。
りぬき部を設けた例を示す上面図である。
【図８】本発明の液相成長装置において、受け部材に基
板を放射状に配置する例を示す上面図である。
板を放射状に配置する例を示す上面図である。
１ 押え部材
２、２ａ、２ｂ、２ｃ 受け部材
３ 連結部材
４ ネジ部
５ ナット
６ 移動軸
６ａ 取付部
７ 基板
８ａ、８ｂ 溝
９ 垂下部
１０ 坩堝
１１ 溶液
１２ 撹拌翼
１５ くりぬき部
２０ 基板ホルダ部
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 西田 彰志
東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ
ノン株式会社内
(72)発明者 中川 克己
東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ
ノン株式会社内
Ｆターム(参考） 4G077 AA03 BA04 CG02 EA02 EG05
EG07 HA06 QA04 QA12 QA54
QA66
5F053 AA03 BB08 DD01 DD03 DD20
FF01 GG01 JJ01 JJ03 LL01
LL05 LL10 RR05
Claims (11)
- 【請求項１】 結晶原料の溶け込んだ溶液を収容する坩
堝と、種子基板を保持する基板ホルダ部とを備え、該基
板ホルダ部により種子基板を坩堝内の溶液に浸漬し、そ
の基板上に結晶を成長させる液相成長装置において、 前記基板ホルダ部が、連結部材を介して相対向するよう
に上下に配された受け部材および押え部材を備えてお
り、これら受け部材と押え部材との間に基板が起立姿勢
で挟持され、 基板を溶液に浸漬したときに、基板の上部を支持する押
え部材に対して、基板の下部を支持する受け部材が浮上
移動可能に形成されていることを特徴とする液相成長装
置。 - 【請求項２】 受け部材および押え部材は基板端部を支
持するための溝を有していることを特徴とする請求項１
に記載の液相成長装置。 - 【請求項３】 溝内は、基板端部を案内する傾斜面を有
していることを特徴とする請求項２に記載の液相成長装
置。 - 【請求項４】 押え部材が上下移動可能に形成され、基
板が溶液に浸漬していないときに、押え部材が自重で下
がり、受け部材との間に起立姿勢で基板を挟持すること
を特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の液相成
長装置。 - 【請求項５】 受け部材には、溶液が通過するくりぬき
部が形成されていることを特徴とする請求項１から４の
いずれかに記載の液相成長装置。 - 【請求項６】 基板ホルダ部には、基板が平面視の状態
で坩堝の径方向に放射状に配され、且つ、その円周方向
に等間隔で配されていることを特徴とする請求項１から
５のいずれかに記載の液相成長装置。 - 【請求項７】 基板を起立姿勢で挟持する受け部材およ
び押え部材が、長尺の連結部材により鉛直方向に縦列配
置されていることを特徴とする請求項１から６のいずれ
かに記載の液相成長装置。 - 【請求項８】 結晶原料を溶かし込んだ坩堝内の溶液に
種子基板を浸漬し、その基板上に結晶を成長させる液相
成長方法であって、連結部材を介して相対向するように
上下に配された受け部材と押え部材との間に起立姿勢で
基板を配し、 基板を溶液に浸漬したときに、基板の上部を支持する押
え部材に対して、基板の下部を支持する受け部材が浮上
することにより、受け部材と押え部材との間に起立姿勢
で基板を挟持することを特徴とする液相成長方法。 - 【請求項９】 受け部材と押え部材との間に、２枚の基
板を背中合わせに重ねた状態で、または基板の片面に裏
打ち板を重ね合わせた状態で挟持することを特徴とする
請求項８に記載の液相成長方法。 - 【請求項１０】 受け部材の浮上する力により、重ね合
わせた２枚の基板同士、または基板と裏打ち板とを密着
させることを特徴とする請求項９に記載の液相成長方
法。 - 【請求項１１】 押え部材は上下に可動であり、基板が
溶液に浸漬していないときに、押え部材が自重で下が
り、受け部材と押え部材との間に基板を起立姿勢で挟持
することを特徴とする請求項８から１０のいずれかに記
載の液相成長方法。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002095997A JP2003292395A (ja) | 2002-03-29 | 2002-03-29 | 液相成長装置および液相成長方法 |
| US10/385,457 US7014711B2 (en) | 2002-03-29 | 2003-03-12 | Liquid-phase growth apparatus and method |
| US11/270,562 US7407547B2 (en) | 2002-03-29 | 2005-11-10 | Liquid-phase growth apparatus and method |
| US12/168,464 US7615115B2 (en) | 2002-03-29 | 2008-07-07 | Liquid-phase growth apparatus and method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002095997A JP2003292395A (ja) | 2002-03-29 | 2002-03-29 | 液相成長装置および液相成長方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003292395A true JP2003292395A (ja) | 2003-10-15 |
Family
ID=28449740
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002095997A Withdrawn JP2003292395A (ja) | 2002-03-29 | 2002-03-29 | 液相成長装置および液相成長方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
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| JP (1) | JP2003292395A (ja) |
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|---|---|---|---|---|
| KR20200053818A (ko) * | 2018-11-09 | 2020-05-19 | 일진디스플레이(주) | 탄화규소 단결정 성장장치용 지그 |
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| TWI348503B (en) * | 2006-12-22 | 2011-09-11 | Ind Tech Res Inst | Method and apparatus for thin film growing |
| FR2981194B1 (fr) * | 2011-10-05 | 2014-05-23 | Commissariat Energie Atomique | Procede de formation d'une couche de silicium cristalise en surface de plusieurs substrats |
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| US6231667B1 (en) | 1997-11-28 | 2001-05-15 | Canon Kabushiki Kaisha | Liquid phase growth method and liquid phase growth apparatus |
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-
2002
- 2002-03-29 JP JP2002095997A patent/JP2003292395A/ja not_active Withdrawn
-
2003
- 2003-03-12 US US10/385,457 patent/US7014711B2/en not_active Expired - Fee Related
-
2005
- 2005-11-10 US US11/270,562 patent/US7407547B2/en not_active Expired - Fee Related
-
2008
- 2008-07-07 US US12/168,464 patent/US7615115B2/en not_active Expired - Fee Related
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|---|---|---|---|---|
| KR20200053818A (ko) * | 2018-11-09 | 2020-05-19 | 일진디스플레이(주) | 탄화규소 단결정 성장장치용 지그 |
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| US7407547B2 (en) | 2008-08-05 |
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| US7615115B2 (en) | 2009-11-10 |
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