JP2013157502A - 基板保持具及びそれを用いた気相成長装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 基板ホルダー及び均熱板からなる基板保持具、及びそれを用いた気相成長装置において、基板ホルダーに対する均熱板の回転を防止することにより基板ホルダーに対する基板の回転も防止し、基板面内で結晶膜の膜厚及び膜質が均一である部分の面積を最大にするだけでなく、基板ホルダーに備えられた基板支持部の破損も防止する。
【解決手段】 基板保持具を、内周に突起部及び基板支持部を有するリング状の基板ホルダーと、外周の前記突起部に対応する位置に外郭が前記突起部よりも大きい切欠部を有する均熱板から構成する。または、基板保持具を、内周に切欠部及び基板支持部を有するリング状の基板ホルダーと、外周の前記切欠部に対応する位置に外郭が前記切欠部よりも小さい突起部を有する均熱板から構成する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、基板保持具及びそれを用いた気相成長装置に関し、より詳細には、基板ホルダー及び均熱板からなる基板保持具、並びにその基板保持具を用いた気相成長装置に関する。

結晶膜を基板上に成長する方法には、化学的気相成長（ＣＶＤ）法等があり、基板加熱を伴うＣＶＤ法は熱ＣＶＤ法等として知られている。近年、高温条件（例えば１０００℃以上）で基板を加熱して行う気相成長が増加しており、青色若しくは紫外ＬＥＤ又は青色若しくは紫外レーザーダイオードを製作するためのIII族窒化物半導体の気相成長もその一つである。例えば、III族窒化物半導体結晶膜の成長は、トリメチルガリウム、トリメチルインジウム、又はトリメチルアルミニウム等の有機金属ガスをIII族金属源として、アンモニアを窒素源として用い、１０００℃以上の高温に加熱されたシリコン（Ｓｉ）、サファイア（Ａｌ_２Ｏ_３）又は窒化ガリウム（ＧａＮ）等の基板上に結晶膜を気相成長する熱ＣＶＤ法により行われることがある。

このような気相成長を行うための気相成長装置には基板ホルダー及び均熱板からなる基板保持具が備えられ、基板ホルダーにより基板が保持されている。１枚の基板から均一な品質で得られる半導体チップ数を最大にするためには、結晶膜の膜厚及び膜質を基板面内で均一にしなければならない。そのためには、気相成長に用いられる基板の均一な加熱が求められる。通常、基板はヒータにより加熱されるが、基板面内の温度を均一にするために均熱板が設置されることが多く、均熱板は基板とヒータの間に設けられることが多い。均熱板を用いる基板加熱においては、ヒータから発せられる熱に温度分布があっても、ヒータからの熱伝達を受けた均熱板を介して基板に熱が伝達されるため、均熱板を用いない場合に比べて基板面内の温度分布のバラツキを小さくすることができる。

特に基板を下向きに保持する気相成長装置においては、基板への効率的な熱伝達が行われるように均熱板を基板近くに設置することが多く、均熱板は基板ホルダーと併せて基板保持具に備えられることが多い。また、均熱板を容易に基板ホルダーから分離可能とすることにより、基板の入替えを容易にすることができる。特に、リング状の基板ホルダーが多く用いられ、このような基板ホルダーにより、基板ホルダーを構成するリングの空間部に基板及び均熱板が保持される。
例えば、特許文献１に記載のように基板が下向きに保持される基板保持具においては、基板を下から支持する基板支持部がリング状の基板ホルダーの内周に備えられ、基板がそのような基板支持部により基板ホルダーの空間部に下向きに保持され、基板を裏面から加熱する均熱板が基板保持具に備えられている。

このような気相成長装置において、均一な膜厚及び膜質を得るには、基板を回転させながら結晶膜を成長させることが有効である。１バッチあたり複数枚の基板上に結晶膜を成長させる場合には、基板を保持する基板保持具をサセプタにおいて円周上に配置し、サセプタの回転による公転と基板保持具の回転による自転を組み合わせて基板を回転させることにより、各基板間及び同一基板面内において、より均一な膜厚及び膜質を得ることができる。
特開２００６−０９３３１５号公報

特許文献１に記載されているように、均熱板を凸形状とし、基板を下向きに保持するリング状の基板ホルダーの空間部へ均熱板を載置することにより、基板ホルダーからの均熱板の脱落等が防止される。しかし、基板ホルダーに対する均熱板の回転は防止できず、基板ホルダーに対する均熱板の回転による振動等により、基板が基板ホルダーに対して回転してしまうことがあった。特に、基板が均熱板に少しでも接触して保持される場合には、基板と均熱板の間に働く摩擦力等の力により、基板が基板ホルダーに対して回転し易かった。

基板ホルダーが基板を下向きに保持する場合、基板ホルダーに設けられ基板を下から支持する基板支持部は、基板との接触部において結晶成長面を覆ってしまうため、結晶成長面と基板支持部が接触する部分には結晶膜が成長されない。従って、気相成長中に基板ホルダーに対して基板が回転すると、基板と基板支持部の接触位置が変化し、膜質又は膜厚が異なる箇所が多数生じてしまうので、基板面内で結晶膜の膜厚及び膜質が均一な部分の面積が減少してしまうという問題があった。また、基板が基板ホルダーに対して回転してしまうと、その際に生じる基板と基板支持部の間の摩擦力等により基板支持部が破損してしまう虞も大きかった。

従来の基板保持具及び気相成長装置には、基板ホルダーに対する均熱板の回転を防止する手段は用いられていなかった。例えば、特許文献１の成膜装置には、均熱板の水平移動による位置ずれを防止する構造が示されているが、基板ホルダーに対する均熱板の回転を防止できる手段は示されていなかった。従って、発明が解決しようとする課題は、基板ホルダー及び均熱板からなる基板保持具、及びそれを用いた気相成長装置において、均熱板を容易に基板ホルダーから分離することができ、基板が基板ホルダーに対して回転しないものを提供することである。

本発明の発明者らは、このような課題を解決すべく鋭意検討した結果、内周に突起部及び基板支持部を有するリング状の基板ホルダーと、外周の前記突起部に対応する位置に外郭が前記突起部よりも大きい切欠部を有する均熱板からなる基板保持具、または、内周に切欠部及び基板支持部を有するリング状の基板ホルダーと、外周の前記切欠部に対応する位置に外郭が前記切欠部よりも小さい突起部を有する均熱板からなる基板保持具を用いることにより、前述の課題を解決できることを見出し、本発明に到達した。

すなわち本発明は、内周に突起部及び基板支持部を有するリング状の基板ホルダーと、外周の前記突起部に対応する位置に外郭が前記突起部よりも大きい切欠部を有する均熱板からなることを特徴とする基板保持具である。
また、本発明は、内周に切欠部及び基板支持部を有するリング状の基板ホルダーと、外周の前記切欠部に対応する位置に外郭が前記切欠部よりも小さい突起部を有する均熱板からなることを特徴とする基板保持具である。
また、本発明は、基板保持具を収納するためのサセプタ、該サセプタの対面、基板を加熱するためのヒータ、該サセプタと該サセプタの対面の間隙からなる反応炉、該反応炉へ原料ガスを供給する原料ガス導入部、及び反応ガス排出部を有する気相成長装置であって、基板保持具が前記の基板保持具であることを特徴とする気相成長装置である。

本発明の基板保持具及びそれを用いた気相成長装置においては、基板ホルダーに対する均熱板の回転を防止することができる。そのため、均熱板と基板の間に働く摩擦力等により基板が均熱板とともに回転し、基板と基板支持部の接触位置が変化して、基板面内で結晶膜の膜厚及び膜質が均一な部分の面積が減少する問題を防止することができる。

本発明は、基板保持具及びそれを用いた気相成長装置に適用される。以下、本発明の基板保持具及びそれを用いた気相成長装置を、図１〜図８に基づいて詳細に説明するが、本発明がこれらにより限定されることはない。
図１は、基板の載置位置の反対側から見た本発明の基板保持具の例を示す構成図であり、図２は、基板の載置位置の反対側から見た本発明における基板ホルダーの例を示す構成図である。図３は、図２のＡ−Ａ断面構成図である。図４（ａ）は、図２（ａ）のＢ−Ｂ断面構成図であり、図４（ｂ）は、図２（ｂ）のＢ’−Ｂ’断面構成図である。図５（ａ）は、図４（ａ）のＣ−Ｃ断面構成図であり、図５（ｂ）は、図４（ｂ）のＣ’−Ｃ’断面構成図であるが、図３〜５において、基板ホルダーへの均熱板及び基板の載置状態を示すために、均熱板及び基板を点線で示した。図６は、本発明の基板保持具を適用することができる気相成長装置の一例を示す垂直断面構成図である。図７は、図６のＤ−Ｄ断面構成図であり、図８は、図６のＥ−Ｅ断面構成図である。
以下、本発明の基板保持具について詳細に説明する。

以下、本発明の基板保持具について詳細に説明する。
本発明の第１の形態の基板保持具は、リング状の基板ホルダーと内側の空間に設置される均熱板からなる基板保持具であって、図１（ａ）、図２（ａ）、図５（ａ）に示すように、内周に突起部１Ａｅ及び基板支持部１Ａｆを有するリング状の基板ホルダー１Ａと、外周の前記突起部１Ａｅに対応する位置に外郭がこの突起部よりも大きい切欠部１Ｂａを有する均熱板１Ｂからなる基板保持具である。
また、本発明の第２の形態の基板保持具は、リング状の基板ホルダーと内側の空間に設置される均熱板からなる基板保持具であって、図１（ｂ）図２（ｂ）、図５（ｂ）に示すように、内周に切欠部１Ａｅ’及び基板支持部１Ａｆを有するリング状の基板ホルダー１Ａと、外周の前記切欠部１Ａｅ’に対応する位置に外郭がこの切欠部よりも小さい突起部１Ｂａ’を有する均熱板からなる基板保持具である。

本発明の基板保持具において、切欠部の外郭は、突起部との間隙が０．１〜２ｍｍとなるように外郭よりも大きく設定される。また、切欠部及び突起部の形状は、通常は、三角柱、四角柱、半円柱であるが、これらの形状に限定されることはない。切欠部及び突起部は、いずれの場合も基板ホルダーの最上部または均熱板の最上部の箇所が含まれるように設けられることが好ましい。以上のように切欠部及び突起部を設定することにより、容易に基板保持具を組立てることができ、また容易に基板ホルダーから均熱板を分離することができる。

基板ホルダー１Ａは外周に歯車１Ａｂを有することが好ましいが、歯車を有しなくてもよい。基板ホルダー１Ａの外周に歯車１Ａｂを設けることにより、外部から回転駆動力の伝達を受け、基板ホルダー１Ａは回転することができるようになる。外部からの回転駆動力を受ける基板ホルダー１Ａは、回転自在に保持されることが好ましく、例えば、基板ホルダー１Ａにベアリング溝１Ａｃを設けてベアリング溝１Ａｃにベアリングボールを配置することにより回転自在に保持されることが好ましい。

均熱板１Ｂを加熱する手段としては、例えばヒータがあり、均熱板１Ｂをヒータにより加熱する際には、均熱板１Ｂの基板側に対して反対側の表面を加熱することが好ましいが、均熱板１Ｂの加熱手段及び加熱方法が限定されることはない。均熱板１Ｂは、円盤状であることが好ましいが、円盤状に限定されることはない。均熱板１Ｂの基板側表面、及びその反対側の表面は、両方とも平面であることが好ましいが、そのような形状に限定されることはなく、例えば、両方又はいずれか一方が凸又は凹の形状を有する曲面であってもよい。

均熱板１Ｂは、基板ホルダー１Ａの空間部１Ａａに均熱板１Ｂの少なくとも一部が挿入されて載置されることが好ましいが、そのような構成に限定されることはない。このような構成にすることにより、気相成長中に基板ホルダー１Ａから均熱板１Ｂが脱落する等の問題を防ぐことができ、通常は基板と均熱板の間隙が０．１〜０．２ｍｍとなるように、均熱板１Ｂを基板２に近づけて効率的な熱伝達を行うことができる。また、均熱板１Ｂを保持する手段としては、例えば、基板ホルダー１Ａの内周下部、及び均熱板１Ｂの周縁上部にそれぞれ突出部を設け、基板ホルダー１Ａの突出部で均熱板１Ｂの突出部を支持することにより、基板ホルダー１Ａにより均熱板１Ｂを保持する構成が挙げられるが、そのような構成に限定されることはない。また、基板ホルダー１Ａと均熱板１Ｂの間には半径方向の間隙が設けられることが好ましいが、そのような構成に限定されることはない。

図１（ａ）の基板保持具１には、基板ホルダーの内周に設けられた突起部１Ａｅに対応するように、均熱板１Ｂの外周に切欠部１Ｂａが設けられている。このような構成により、基板ホルダー１Ａに設けられた突起部１Ａｅを、均熱板１Ｂに設けられた切欠部１Ｂａに嵌合させて、基板ホルダー１Ａに対する均熱板１Ｂの回転を防止することができる。ここで、切欠部１Ｂａの外郭は突起部１Ａｅより大きく設定されているが、そのようにして切欠部１Ｂａの外郭と突起部１Ａｅの間に間隙が形成されることが望ましい。また、同様の効果を得るために、図１（ｂ）の基板保持具のように、基板ホルダーの内周に設けられた切欠部１Ａｅ’に対応するように、均熱板の外周に突起部１Ｂａ’を設け、突起部１Ｂａ’を切欠部１Ａｅ’に嵌合させてもよい。ここで、突起部１Ｂａ’は切欠部１Ａｅ’の外郭より小さく設定されているが、そのようにして切欠部１Ａｅ’の外郭と突起部１Ｂａ’の間に間隙が形成されることが望ましい。

また、基板ホルダー１Ａに設けられる突起部１Ａｅの数は、１〜６個であることが好ましく、３個であることがより好ましいが、このような個数に限定されることはなく、複数設けられる場合には、等間隔に設けられることが好ましいが、等間隔に限定されることはない。また、基板ホルダー１Ａに切欠部を設ける場合も、切欠部１Ａｅ’の数は１〜６箇所であることが好ましく、３箇所であることがより好ましいが、このような箇所数に限定されることはなく、複数設けられる場合には、等間隔に設けられることが好ましいが、等間隔に限定されることはない。

次に、以上のような基板保持具を用いた本発明の気相成長装置について説明する。
本発明の気相成長装置は、図６に示すように、基板保持具を収納するためのサセプタ３、サセプタ３の対面４、基板２を加熱するためのヒータ５、サセプタ５とサセプタの対面４の間隙からなる反応炉６、反応炉６へ原料ガスを供給する原料ガス導入部７、及び反応ガス排出部８を有する気相成長装置であって、基板保持具として前述の基板保持具を用いた気相成長装置である。

さらに、図６〜８の気相成長装置をより詳細に説明する。図６〜８の気相成長装置には、図１の基板ホルダーが備えられ、結晶膜を生成するための気相成長反応は反応容器１７の内部で行われる。反応容器１７の内部には、結晶膜を気相成長させるための基板２、基板２を保持する図１の基板保持具１、均熱板１ｂを介して基板２を加熱するヒータ５、基板保持具１をベアリングボール１５により回転自在に保持する円盤状のサセプタ３、ベアリングボール１５によりサセプタ３を回転自在に保持するリング状の基台１６が備えられており、これらの部材は外形が円盤状の反応容器１７の中に収められて密閉されている。サセプタ３は、サセプタの対面４とともに反応炉６を形成し、気相成長反応は反応炉６において行われる。

基板保持具１は、好ましくは直径２インチ以上、より好ましくは直径３インチ以上、特に好ましくは直径６インチ以上の基板を１枚保持できるように設定されていることが好ましいが、そのような基板に限定されることはない。基板保持具１は、サセプタ３に設けられた貫通孔に収納されており、基板ホルダー１Ａの下面に刻まれたベアリング溝１Ａｃ及びサセプタ３の上面に刻まれたベアリング溝３ｂにより挟持されたベアリングボール１５を介してサセプタ３により回転自在に保持されている。

基板保持具１は基板ホルダー回転駆動器９からの回転駆動力を受けて回転する。基板ホルダー回転駆動器９からの回転駆動力は、まず、磁性流体シールを用いて反応容器１７に対して回転自在に封止された基板ホルダー回転駆動軸１０に伝達される。基板ホルダー回転駆動軸１０の基板ホルダー回転板１１側の先端には複数本のツメ１０ａが設けられており、ツメ１０ａが、基板ホルダー回転板１１の上面に設けられた差込口１１ａに差し込まれることにより着脱可能に噛み合わさり、回転駆動力が基板ホルダー回転板１１に伝達される。基板ホルダー回転板１１は、基板ホルダー回転板１１の下面及びサセプタ３の上面にそれぞれ刻まれたベアリング溝により挟持されたベアリングボールを介して、サセプタ３により回転自在に保持されている。複数の基板保持具１が、原料ガス導入部７の周囲に設けられており、基板ホルダー回転板１１の外周に設けられた歯車１１ｂと各基板保持具１の歯車１Ａｂが噛み合わさることにより各基板保持具１に回転駆動力が伝達され、各基板２は自転する。尚、各歯車（１Ａｂ、３ａ、１１ｂ、１４ａ）は、平歯車構造を有することが好ましいが、特に限定されることはない。

また、基板２は自転に加えて公転によって回転されてもよい。サセプタ３の下面及び基台１６の上面にそれぞれ刻まれたベアリング溝により挟持されたベアリングボールを介して、基台１６により回転自在に保持されたサセプタ３は、サセプタ回転駆動器１２から伝達される回転駆動力により回転することができる。サセプタ３を回転させる場合には、サセプタ回転駆動器１２からの回転駆動力が、磁性流体シール等の手段により反応容器１７の密封性を損なわないように回転自在にシールされたサセプタ回転駆動軸１３を介して、サセプタ回転駆動軸１３のサセプタ側先端に固定されたサセプタ回転板１４に伝達される。サセプタ３の周縁部には歯車３ａが設けられ、サセプタ回転板１４の周縁部には歯車１４ａが設けられており、それらが互いに噛み合わさることによりサセプタ回転駆動器１２からの回転駆動力はサセプタ３に伝達されて、サセプタ３は回転する。このようにしてサセプタ３を回転させることにより基板２は公転し、より均一な膜質及び膜厚の結晶膜を得ることができる。

反応炉６の中心部には原料ガス導入部７が設けられ、原料ガスは原料ガス導入部７から放射状に吹き出し、基板２の結晶成長面に対して水平に供給されるが、このような構成に限定されることはない。気相成長反応は、反応炉６において、ヒータ５により均熱板１ｂを介して基板２を加熱しながら、原料ガス導入部７から原料ガスを供給することにより行われ、基板２の結晶成長面には結晶膜が形成される。気相成長反応に用いられた原料ガスは、そのまま反応ガスとして反応ガス排出部８から排出される。尚、本発明は、反応炉の中央部から原料ガスを供給し、周辺部から外部に排出する気相成長装置に限定されることはなく、例えば反応炉の一端から原料ガスを供給し、反応後のガスを他の一端から外部に排出する気相成長装置に適用することもできる。

気相成長反応中、基板２は、基板保持具１の回転により常時自転することが好ましく、基板保持具１及びサセプタ３の回転により常時自転及び公転することがより好ましい。基板保持具１及びサセプタ３の回転方向及び回転速度は、それぞれ、基板ホルダー回転駆動器９及びサセプタ回転駆動器１２の回転方向及び回転速度を変化させることにより、任意に設定することができる。各基板間において均一な膜厚及び膜質を得るためには、各基板保持具１は、原料ガス導入部７を中心とする同一円周上に配置され、原料ガス導入部７からの距離を等しくすることが好ましいが、そのような構成に限定されることはない。

反応容器１７を構成する材質には、金属又は合金が挙げられるが、これらの材質に限定されることはない。基板保持具１（基板ホルダー１Ａ及び均熱板１Ｂ）、サセプタ３、サセプタの対面４、基板ホルダー回転板１１及びサセプタ回転板１４は、カーボン系材料又はカーボン系材料をセラミック材料でコーティングしたものが好ましいが、そのような材質に限定されることはない。基板ホルダー回転駆動軸１０及びサセプタ回転駆動軸１３は、金属、合金、金属酸化物、カーボン系材料、セラミック系材料、カーボン系材料をセラミック材料でコーティングしたもの、又はこれらの組み合わせが好ましいが、そのような材質に限定されることはない。ヒータ５はカーボンヒータ又はセラミックヒータが好ましいが、これらのヒータに限定されることはない。ベアリングボール１５は、セラミック材料であることが好ましいが、セラミック材料に限定されることはない。

ここで、金属の例には、アルミニウム等があるが、アルミニウムに限定されることはなく、合金の例には、ステンレス又はインコネル等があるが、これらに限定されることはない。カーボン系材料の例には、カーボン、パイオロリティックグラファイト（ＰＧ）、グラッシカーボン（ＧＣ）等があるが、これらに限定されることはない。セラミックス系材料の例には、アルミナ、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、窒化ケイ素（Ｓｉ_３Ｎ_４）、窒化ホウ素（ＢＮ）等があるが、これらに限定されることはない。

反応容器１７を構成する材質はステンレスが特に好ましい。基板保持具１（基板ホルダー１Ａ及び均熱板１Ｂ）、サセプタ３、サセプタの対面４、基板ホルダー回転板１１及びサセプタ回転板１４は、ＳｉＣコートカーボン、ヒータ５はカーボンヒータ、サセプタ回転駆動軸１３はステンレス、ベアリングボール１５はアルミナであることが特に好ましい。基板ホルダー回転駆動軸１０は、強度を確保するために基板ホルダー回転駆動器側部分をインコネル製とし、基板ホルダー回転板１１との噛み合わせを取る際の破損等を防止するために基板ホルダー回転板側部分をＳｉＣコートカーボン製とし、ネジ等で両者を固定することにより一体化したものが好ましく、ツメ１０ａは、ＳｉＣコートカーボン製で、基板ホルダー回転駆動軸１０の基板ホルダー回転板側部分の端面にあらかじめ一体として形成されていることが好ましい。

次に、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明がこれらにより限定されるものではない。

［実施例１］
（基板保持具の製作）
図１（ａ）に示すような基板保持具を製作した。製作した基板保持具１は、基板ホルダー１Ａ及び均熱板１Ｂから構成される。基板ホルダー１Ａ（ＳｉＣコートカーボン製、外径２０７ｍｍ（歯車１Ａｂを含む）、厚さ１１ｍｍのリング状）は、直径６インチの基板を１枚保持可能なものであり、その内周下端に円周方向の幅５ｍｍ、半径方向の突出幅２ｍｍ、厚さ１ｍｍの突起状の基板支持部１Ａｆを等間隔で６個設けた。円盤状の均熱板１ｂ（ＳｉＣコートカーボン製、直径１５５ｍｍ（突出部を含む）、厚さ５ｍｍ）を製作し、均熱板１ｂの基板側及びヒータ側の表面はそれぞれ平面に形成した。直径６インチのサファイア基板２を、基板支持部１Ａｆで支持することにより基板ホルダー１Ａの空間部１Ａａにセットした。

さらに、基板ホルダー１Ａの内周下部、及び均熱板１ｂの外周上部にそれぞれ突出部を設け、基板ホルダー１Ａの突出部で均熱板１Ｂの突出部を支持することにより、基板ホルダー１Ａａに均熱板１ｂを載置して基板保持部１を形成した。このとき、均熱板１ｂの基板側表面は基板２に接触していた。基板ホルダー１Ａの内周に、円周方向の幅５ｍｍ、半径方向の突出幅最大２ｍｍの突起部１Ａｅを等間隔で３個設け、突起部１Ａｅがそれぞれに嵌合するように、均熱板１Ｂ外周の対応する位置に切欠部１Ｂａを３箇所設け、基板ホルダー１Ａと均熱板１Ｂの間に３箇所の嵌合を形成した。このとき、突起部１Ａｅと切欠部１Ｂａの間には、半径方向及び円周方向ともに間隙が生じていた。

（気相成長装置の製作）
次に、図６〜８に示すような気相成長装置を製作した。前述のように基板２がそれぞれ１枚ずつセットされた６個の基板保持具１と、基板ホルダー回転板１１（ＳｉＣコートカーボン製）を、ベアリングボール１５を介してサセプタ３（ＳｉＣコートカーボン製、直径７２０ｍｍ、厚さ１１ｍｍ）により回転自在に保持し、基板ホルダー１Ａの歯車１Ａｂと基板ホルダー回転板１１の歯車１１ｂを噛み合わせた。

（気相成長実験）
このような気相成長装置を用いて、各基板２の表面に窒化ガリウム（ＧａＮ）を成長させたが、気相成長が終了するまで、反応容器内の圧力は大気圧に保った。まず、原料ガス導入部から水素を流しながらヒータの温度を１０５０℃まで昇温させ、基板のクリーニングを行った。続いて、ヒータの温度を５１０℃まで下げて、原料ガスとしてトリメチルガリウム（ＴＭＧ）とアンモニア、キャリアガスとして水素を用いて、基板上にＧａＮからなる膜厚２０μｍのバッファー層の成長を行い、バッファー層成長後に、ＴＭＧのみ供給を停止し、ヒータの温度を１０５０℃まで上昇させた。その後、原料ガス導入部７から、ＴＭＧとアンモニアの他に、キャリアガスとして水素と窒素を供給して、アンドープＧａＮの成長を１時間行った。

以上のような気相成長が終了した後、基板２を室温付近まで放冷させ、反応容器１７から取り出したところ、基板上にＧａＮ膜の形成が確認された。基板支持部１Ａｆが基板２の結晶成長面を覆うことによる未成長箇所は３箇所しかなく、それぞれの未成長箇所の範囲は基板支持部１Ａｆとの接触範囲と一致していた。このように、気相成長中の基板ホルダー１Ａに対する均熱板１Ｂの回転は確認されなかった。また、気相成長終了後に気相成長装置の各所を点検したが、破損等の異常はなく、基板ホルダー１Ａの基板支持部１Ａｆにも破損はなかった。

［比較例１］
基板ホルダーに突起部又は切欠部のいずれも設けず、均熱板にも突起部又は切欠部のいずれも設けなかった他は、実施例と同様の気相成長装置を製作した。
実施例と同様の気相成長実験を行い、気相成長終了後に基板を取出したところ、基板上にＧａＮ膜の形成が確認された。しかし、基板支持部が結晶成長面を覆うことにより膜厚が薄くなっている箇所が６箇所確認され、気相成長中に、基板ホルダーに対して均熱板が回転していたことが確認された。

本発明は、熱ＣＶＤ法等のための気相成長装置として好適であり、例えば、青色又は紫外の発光ダイオード又はレーザーダイオード等の製造に用いられるIII族窒化物半導体の気相成長装置として好適である。

基板の載置位置の反対側から見た本発明の基板保持具の例を示す構成図 基板の載置位置の反対側から見た本発明における基板ホルダーの例を示す構成図 図２のＡ−Ａ断面構成図 （ａ） 図２（ａ）のＢ−Ｂ断面構成図 （ｂ） 図２（ｂ）のＢ’−Ｂ’断面構成図 （ａ） 図４（ａ）のＣ−Ｃ断面構成図 （ｂ） 図４（ｂ）のＣ’−Ｃ’断面構成図 本発明の基板保持具を適用することができる気相成長装置の一例を示す垂直断面構成図 図６のＤ−Ｄ断面構成図 図６のＥ−Ｅ断面構成図

１ 基板保持具
１Ａ 基板ホルダー
１Ａａ 空間部
１Ａｂ 歯車
１Ａｃ ベアリング溝
１Ａｅ 突起部
１Ａｅ’切欠部
１Ａｆ 基板支持部
１Ｂ 均熱板
１Ｂａ 切欠部
１Ｂａ’突起部
２ 基板
３ サセプタ
３ａ 歯車
３ｂ ベアリング溝
４ サセプタの対面
５ ヒータ
６ 反応炉
７ 原料ガス導入部
８ 反応ガス排出部
９ 基板ホルダー回転駆動器
１０ 基板ホルダー回転駆動軸
１０ａ ツメ
１１ 基板ホルダー回転板
１１ａ 差込口
１１ｂ 歯車
１２ サセプタ回転駆動器
１３ サセプタ回転駆動軸
１４ サセプタ回転板
１４ａ 歯車
１５ ベアリングボール
１６ 基台
１７ 反応容器

Claims (5)

1. 内周に突起部及び基板支持部を有するリング状の基板ホルダーと、外周の前記突起部に対応する位置に外郭が前記突起部よりも大きい切欠部を有する均熱板からなることを特徴とする基板保持具。
2. 内周に切欠部及び基板支持部を有するリング状の基板ホルダーと、外周の前記切欠部に対応する位置に外郭が前記切欠部よりも小さい突起部を有する均熱板からなることを特徴とする基板保持具。
3. リング状の基板ホルダーが、外周に歯車を有する請求項１または請求項２に記載の基板保持具。
4. 基板と均熱板の間隙が０．１〜０．２ｍｍとなるように設定された請求項１または請求項２に記載の基板保持具。
5. 基板保持具を収納するためのサセプタ、該サセプタの対面、基板を加熱するためのヒータ、該サセプタと該サセプタの対面の間隙からなる反応炉、該反応炉へ原料ガスを供給する原料ガス導入部、及び反応ガス排出部を有する気相成長装置であって、基板保持具が請求項１または請求項２に記載の基板保持具であることを特徴とする気相成長装置。

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