JP2017163022A - 基板保持部材及び気相成長装置 - Google Patents

Abstract

【課題】基板面に対して平行な方向に原料ガスを供給しながら基板上に化合物半導体薄膜を気相成長させる際に、基板の中央部に比べて外周部の温度が局所的に低下するのを抑制可能な基板保持部材を提供する。【解決手段】基板６面に平行な方向に原料ガスを供給しながら基板６上に化合物半導体薄膜を気相成長させる際に用いられる、基板保持部材１であって、基板６の底面６ｂ側から基板６を加熱するプレート部２と、プレート部２の上面２ａに設けられ、基板６の底面６ｂとプレート部２の上面２ａとが離間した状態で基板６の底面６ｂを支持する基板支持凸部３とを備え、プレート部２は、基板６の底面６ｂの外周部とプレート部２の上面２ａとを近づける２段以上の段差４を有する、基板保持部材１を選択する。【選択図】図１

Description

本発明は、基板保持部材及び気相成長装置に関する。

基板上に化合物半導体薄膜を気相成長させる際は、一般的に、気相成長装置が用いられている。気相成長装置では、基板保持部材を介して基板を加熱しており、化合物半導体薄膜の膜厚分布又は混晶の組成分布を均一にするため、基板の温度を均一にすることが必要となる。

例えば、特許文献１には、基板の温度を均一にするために、あらかじめ基板の変形を考慮して基板保持部材の基板底面に段差（凹部）を設けた基板保持部材が記載されている。さらに、特許文献１の基板保持部材では、基板保持部材と基板との間に複数個の微小な支持突起を介在させ、基板保持部材と基板との接触面積をできる限り小さくすることで、接触熱伝導を最小限とし、基板の温度を均一にしている。

特開２０１０−８０６１４号公報

しかしながら、特許文献１に開示された基板保持部材では、基板に供給される原料ガスにより、基板の温度が低下する点については考慮されていない。そのため、基板面に対して平行な方向に原料ガスを供給しながら気相成長させる場合、基板の外周部に低温の原料ガスが最初に接触するため、基板の中央部に比べて外周部の温度が局所的に低下するといった問題があった。

そのため、例えば、２〜８インチサイズの基板を使用した場合、基板の端から中央部に向かって２〜１０ｍｍ程度の範囲で結晶品質の低下が生じていた。この基板によりＬＥＤ素子を作製した場合、結晶品質の低下により、発光強度の低下や、発光波長の大幅なズレが生じるといった問題があった。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、基板面に対して平行な方向に原料ガスを供給しながら基板上に化合物半導体薄膜を気相成長させる際に、基板の中央部に比べて外周部の温度が局所的に低下するのを抑制可能な基板保持部材、及びこれを用いた気相成長装置を提供することを課題とする。

上記課題を解決するため、請求項１に係る発明は、
基板面に対して平行な方向に原料ガスを供給しながら前記基板上に化合物半導体薄膜を気相成長させる際に用いられる、基板保持部材であって、
前記基板の底面側から当該基板を加熱するプレート部と、
前記プレート部の上面に設けられ、前記基板の底面と前記プレート部の上面とが離間した状態で当該基板の底面を支持する基板支持凸部と、を備え、
前記プレート部は、前記基板の底面の外周部と前記プレート部の上面とを近づける２段以上の段差を有する、基板保持部材である。

また、請求項２に係る発明は、
前記基板支持凸部が、前記プレート部の上面であって、前記基板の中心を重心としてなる正三角形の各頂点に対応する位置に設けられている、請求項１に記載の基板保持部材である。

また、請求項３に係る発明は、
前記段差は、リング状の２段の段差であり、前記リングの中心側の段差を１段目の段差とし、前記リングの外周側の段差を２段目の段差とするとき、
前記プレート部の上面から前記１段目の段差の上面までの高さをａ、
前記プレート部の上面から前記２段目の段差の上面までの高さをｂ、
前記プレート部の上面から前記基板の底面までの高さをｃ、
前記１段目の段差における、前記リングの中心側の端から外周側の端までの距離をｄ、
前記２段目の段差における、前記リングの中心側の端から外周側の端までの距離をｅ、
前記リングの中心から前記基板支持凸部までの距離をｆ、
前記基板の半径をｇ、とした際に、下記式（１）、（２）、（３）、（４）の関係を満たす、請求項２に記載の基板保持部材である。
ｃ＞ｂ＞ａ ・・・（１）
ａ≠ｂ≠０ ・・・（２）
０．８×ｇ≦ｆ≦０．９８×ｇ ・・・（３）
（ｇ−ｆ）＞（ｄ＋ｅ） ・・・（４）

また、請求項４に係る発明は、
前記基板の中心からオリフラまでの距離をｈとした際に、下記式（５）の関係を満たす、請求項３に記載の基板保持部材である。
ｆ＜ｈ ・・・（５）

また、請求項５に係る発明は、
前記基板支持凸部が円柱状である、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の基板保持部材である。

また、請求項６に係る発明は、
前記プレート部の上面に設けられ、前記基板の外周を囲む外周包囲部をさらに備える、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の基板保持部材である。

また、請求項７に係る発明は、
請求項１に記載の基板保持部材を備える気相成長装置である。

本発明の基板保持部材では、プレート部が、基板の底面の外周部とプレート部の上面とを近づける２段以上の段差を有するため、基板の外周部において、基板と加熱源（プレート部）との距離が短くなり、基板の中央部に比べて外周部の加熱効率を上げることができる。そのため、基板面に対して平行な方向に原料ガスを供給しながら基板上に化合物半導体薄膜を気相成長させる際に、基板の中央部に比べて外周部の温度が局所的に低下するのを抑制することができる。

また、本発明の気相成長装置は、上述した基板保持部材を備えるため、基板面に対して平行な方向に原料ガスを供給しながら基板上に化合物半導体薄膜を気相成長させる際に、基板の外周部の局所的な温度低下を抑制することができ、基板上に成長する薄膜の結晶品質を向上させることができる。すなわち、基板の外周部と中央部との温度差を低減することができ、基板上に成長する薄膜の結晶品質を向上させることができる。

本発明を適用した一実施形態である基板保持部材の断面模式図である。 本発明を適用した一実施形態である基板保持部材を上から見た平面模式図である。 本発明を適用した一実施形態である基板保持部材におけるステップ部を拡大した断面模式図である。 本発明を適用した一実施形態である気相成長装置の断面模式図である。 実施例のＰＬ波長分布を示すグラフである。 実施例のＰＬ強度分布を示すグラフである。 比較例のＰＬ波長分布を示すグラフである。 比較例のＰＬ強度分布を示すグラフである。

以下、本発明を適用した一実施形態である基板保持部材と、これを備えた気相成長装置について詳細に説明する。なお、以下の説明で用いる図面は、特徴をわかりやすくするために、便宜上特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などが実際と同じであるとは限らない。

＜基板保持部材＞
先ず、本発明を適用した一実施形態である基板保持部材の構成について説明する。図１は、本発明を適用した一実施形態である基板保持部材１の断面模式図である。図１に示すように、本実施形態の基板保持部材１は、プレート部２と、基板支持凸部３と、ステップ部（段差）４と、外周包囲部５と、を備え概略構成されている。

本実施形態の基板保持部材１は、基板６面に平行な方向に原料ガスを供給しながら基板６上に化合物半導体薄膜を気相成長させる気相成長装置に用いることができ、基板６を保持しつつ、加熱することができる。

プレート部２は、ヒーター（図示略）により加熱されている。プレート部２により、ヒーター（図示略）の熱を間接的に基板６に伝えることで、基板６を加熱可能とされている。

プレート部２の形状としては、特に限定されるものではないが、具体的には、例えば、円盤状等が挙げられる。また、例えば、プレート部２を平面視した際は、プレート部２の上面２ａが円形であってもよい。

プレート部２の材質としては、基板６に熱を間接的に伝えることができるものであれば、特に限定されない。具体的には、例えば、シリコンカーバイド、グラファイト、シリコンカーバイドでコーティングしたグラファイト、石英、窒化アルミニウム、窒化ボロン等が挙げられる。

基板支持凸部３は、プレート部２の上面２ａに設けられている。図２に示すように、基板支持凸部３は、基板６の中心６ｄを重心としてなる正三角形の各頂点に対応する位置に設けられている。基板支持凸部３は、プレート部２の上面２ａから上方に突出している。基板支持凸部３により、基板６の底面６ｂとプレート部２の上面２ａとが離間するように、基板６を支持可能とされている。基板支持凸部３の位置を上記の３カ所のみにすることで、基板を安定して支持するとともに、基板支持凸部３と基板６との間での接触による熱伝導を抑えることができる。

基板支持凸部３の材料としては、特に限定されるものではないが、具体的には、例えば、シリコンカーバイド、グラファイト、シリコンカーバイドでコーティングしたグラファイト、石英、窒化アルミニウム、窒化ボロン等が挙げられる。基板支持凸部３は、プレート部２と同材質で一体化されていても良いし、同材質又は別材質で分離されていても良い。

基板支持凸部３の形状としては、特に限定されるものではないが、具体的には、例えば、円柱状であることが好ましい。基板支持凸部３の形状が円柱状であることにより、基板の接触面積を小さくすることができる。

基板支持凸部３の高さとしては、基板６の材質や直径、薄膜成長する際の基板６の加熱温度等の条件により、適宜設定することができる。具体的には、例えば、５０〜２００μｍが好ましく、８０〜１２０μｍがより好ましい。基板支持凸部３の高さが５０μｍ以上であることにより、基板の一部が基板プレートに接触することを防止できる。また、基板支持凸部３の高さが２００μｍ以下であることにより、基板の加熱効率を適切に維持できる。

また、基板支持凸部３の形状が円柱状の場合、基板支持凸部３の直径としては、基板６の材質や直径、薄膜成長する際の基板６の加熱温度等の条件により、適宜設定することができる。具体的には、例えば、０．１〜５ｍｍが好ましく、０．５〜１ｍｍがより好ましい。基板支持凸部３の直径が、０．１ｍｍ以上であることにより、基板支持凸部３の加工を容易にし、かつ、使用中の基板支持凸部３の破損を防止することができる。また、基板支持凸部３の直径が、５ｍｍ以下であることにより、基板支持凸部３と基板６との間での接触による熱伝導を抑えることができる。さらに、０．５ｍｍ以上、１ｍｍ以下であることにより、上記効果をより顕著に得ることができる。

ステップ部４は、プレート部２の上面２ａに設けられている。本実施形態の基材保持部材１では、図２に示すように、ステップ部４が、リング状の１段目の段差（以下、「第１ステップ部」ともいう）４ａと、２段目の段差（以下、「第２ステップ部」ともいう）４ｂとからなる２段の段差である場合を一例として説明する。

なお、本実施形態の基板保持部材１では、プレート部２の上面２ａに対して平行な上面を有する段差（ステップ部）を１段として数えているが、図２に示すようにプレート部２を平面視した際に、プレート部２の外周部にリング状の段差（ステップ部）の上面が認識可能であるとともに、図３に示すようにプレート部２を断面視した際に、１段目の段差（第１ステップ部）４ａと２段目の段差（第２ステップ部）４ｂとの上面が不連続であれば（換言すると、図３中に示すように、「高さａ」および「高さｂ−ａ」に相当するような略垂直な面成分が認識可能であれば）、これに限定されない。例えば、各段差４ａ，４ｂの上面が、プレート部２の上面２ａに対して傾斜（すなわち、並行でない）していてもよい。

ところで、従来の基板保持部材では、基板に供給される原料ガスにより、基板の温度が低下する点については考慮されていなかった。そのため、基板面に対して平行な方向に原料ガスを供給しながら気相成長させる場合、基板の外周部に低温の原料ガスが最初に接触するため、基板の中央部に比べて外周部の温度が局所的に低下するといった問題があった。

上記問題を解決するため、本実施形態の基板保持部材１では、プレート部２の上面２ａにステップ部４を設けている。ステップ部４により、基板６の底面６ｂの外周部とプレート部２の上面２ａとが近づくことで、基板６の中央部に比べて外周部の加熱効率を上げることができる。そのため、基板６面に平行な方向に原料ガスを供給しながら気相成長させる際に、基板６の中央部に比べて外周部の温度が局所的に低下するのを抑制することができる。

また、基板が加熱され、基板上に薄膜の成長が進むと、異種材料の熱膨張差等により、基板の中央部がプレート部側に凹んだ形状（お椀型）に変形する場合がある。従来の基板保持部材では、基板がお椀型に変形した場合、基板の中央部がプレート部に近づき、外周部がプレート部から離れるため、基板の中央部と外周部の温度差が大きくなるといった問題があった。

上記問題に対しても、ステップ部４により、基板６の底面６ｂの外周部とプレート部２の上面２ａとを近づけることで、基板６における中央部と外周部との温度差を緩和することができる。

ステップ部４は、図２及び図３に示すように、プレート部２の上面２ａから１段目の段差４ａの上面までの高さをａ、プレート部２の上面２ａから２段目の段差４ｂの上面までの高さをｂ、プレート部２の上面２ａから基板６の底面６ｂまでの高さをｃ、１段目の段差４ａにおける、ステップ部４に囲まれた円の中心側の端から外周側の端までの距離（すなわち、リング状の第１ステップ部４ａの外径と内径の差）をｄ、２段目の段差４ｂにおける、ステップ部４に囲まれた円の中心側の端から外周側の端までの距離（すなわち、リング状の第２ステップ部４ｂの外径と内径の差）をｅ、ステップ部４により囲まれる円の中心から基板支持凸部３までの距離をｆ、基板６の半径をｇとした際に、下記式（１）、（２）、（３）、（４）の関係を満たすことが好ましい。なお、基板６は、基板６の中心とステップ部４により囲まれる円の中心とが重なるように載置する。これにより、基板６面に平行な方向に原料ガスを供給しながら基板６上に化合物半導体薄膜を気相成長させる際に、基板６の外周部の局所的な温度低下をより顕著に抑制することができる。
ｃ＞ｂ＞ａ ・・・（１）
ａ≠ｂ≠０ ・・・（２）
０．８×ｇ≦ｆ≦０．９８×ｇ ・・・（３）
（ｇ−ｆ）＞（ｄ＋ｅ） ・・・（４）

図１に示すように、外周包囲部５は、プレート部２の上面２ａであって、基板６の外周を囲むように設けられている。外周包囲部５により、プレート部２上に載置された基板６がプレート部２から位置がずれるのを防止可能とされている。

外周包囲部５の形状としては、基板６の位置ずれを防止することができる形状であれば、特に限定されない。例えば、平面視した際に、基板６の形状が円形の場合は、基板６の外周を囲むようなリング状であってもよい。

外周包囲部５の材料としては、特に限定されるものではないが、具体的には、例えば、シリコンカーバイド、グラファイト、シリコンカーバイドでコーティングしたグラファイト、石英、窒化アルミニウム、窒化ボロン等が挙げられる。外周包囲部５は、プレート部２と同材質で一体化されていても良いし、同材質又は別材質で分離されていても良い。

外周包囲部５の高さは、支持する基板６の厚みや基板径により適宜設定することができる。具体的には、例えば、室温で設置した基板６の上面６ａと同じ高さにすることが好ましいが、外周包囲部５の高さが基板６の上面６ａの高さよりも最大で０．５ｍｍ高くてもよい。

本実施形態の基板保持部材１により支持される基板６としては、具体的には、例えば、サファイア、シリコン、窒化ガリウム、窒化アルミニウム、シリコンカーバイド、石英等からなる基板が挙げられる。

基板６の形状としては、特に限定されないが、具体的には、例えば、２〜８インチサイズの円盤状等が挙げられる。基板６はオリフラ６ｃを有していてもよく、図２に示すように基板６の中心からオリフラまでの距離をｈとした際に、下記式（５）の関係を満たすことが好ましい。これにより、基板が基板中心を軸に回転方向に移動した際にも支持部材３から落ちることなく保持することができる。
ｆ＜ｈ ・・・（５）

＜気相成長装置＞
次に、上述した基板保持部材１を備える本実施形態の気相成長装置１１について説明する。図４は、本実施形態の気相成長装置１１の断面模式図である。図４に示すように、本実施形態の気相成長装置１１は、基板保持部材１と、チャンバー１２と、回転軸１３と、サセプタ１４と、ガス導入部１５と、ガス排出部１６と、ヒーター１７とを備えて概略構成されている。
本実施形態の気相成長装置１１は、基板６上に化合物半導体薄膜を気相成長させるのに用いることができる。なお、上述した基板保持部材１については説明を省略する。

チャンバー１２は、気相成長により基板６上に化合物半導体薄膜を成膜するための反応炉として機能する。チャンバー１２の材質及び形状としては、具体的には、例えば、ステンレス鋼で覆われた偏平円筒状等が挙げられる。

回転軸１３は、チャンバー１２の底面部分を貫通するようにして設けられている。回転軸１３により、サセプタ１４を回転可能とされている。

サセプタ１４は、回転軸１３により支持されている円盤状の部材である。サセプタ１４の上面外周部には、平面視した際に円形の凹部（図示略）が等間隔に複数設けられており、この凹部に基板保持部材１が載置されている。また、平面視した際に、各基板保持部材１は、回転軸１３を中心とした同一円の円周上に等間隔に並んで載置されている。

回転軸１３によりサセプタ１４を回転駆動することにより、回転軸１３を中心として基板保持部材１が公転するとともに、基板保持部材１が自転することにより、基板保持部材１に載置された基板６がチャンバー１２内を自公転する状態になる。

ガス導入部１５は、チャンバー１２の中央に設けられている。ガス導入部１５により、化合物半導体薄膜を気相成長させるための原料となるガス（以下、「原料ガス」と記載することがある）をチャンバー１２内に供給可能とされている。ガス導入部１５により供給された原料ガスは、対向部材１８及びカバー部材１９により流路が形成され、基板６面に平行な方向で供給される。

ガス排出部１６は、チャンバー１２の外周部に設けられている。ガス排出部１６により、気相成長により発生した排気ガスをチャンバー１２から排出可能とされている。

ヒーター１７は、サセプタ１４の下方であって、回転軸１３を囲むようにして設けられている。ヒーター１７により、基板保持部材１のプレート部２（図１を参照）を加熱可能とされている。

ところで、ガス導入部からチャンバー内に供給される原料ガスの温度は、基板に到達するまで分解反応が起こらないようにするため、基板を加熱する温度に比べて十分に低い。そのため、従来の気相成長装置では、原料ガスが基板の外周部と最初に接触することで、基板の中央部に比べて外周部の温度が局所的に低下するといった問題があった。

上記問題を解決するため、本実施形態の気相成長装置１１は、上述したステップ部４（図１を参照）を有する基板保持部材１を備えている。ステップ部４により、基板６の中央部に比べて外周部の加熱効率を上げることで、外周部の局所的な温度低下を抑制することができる。そのため、基板６上に成長する薄膜の結晶品質を向上させることができる。

また、基板が加熱され、基板上に薄膜の成長が進むと、異種材料の熱膨張差等により、基板の中央部がプレート部側に凹んだ形状（お椀型）に変形する場合がある。従来の気相成長装置では、基板がお椀型に変形した場合、基板の中央部がプレート部に近づき、外周部がプレート部から離れるため、基板の中央部と外周部の温度差が大きくなるといった問題があった。

上記問題に対しても、ステップ部４により、基板６の底面６ｂ（図１を参照）の外周部とプレート部２（図１を参照）の上面２ａ（図１を参照）とを近づけることで、基板６における中央部と外周部との温度差を緩和することができる。そのため、基板６上に成長する薄膜の結晶品質を向上させることができる。

以上説明したように、本実施形態の基板保持部材１によれば、プレート部２が、基板６の底面６ｂの外周部とプレート部２の上面２ａとを近づける２段のステップ部４（４ａ，４ｂ）を有するため、基板６の外周部において、基板６とプレート部２との距離が短くなり、基板６の中央部に比べて外周部の加熱効率を上げることができる。そのため、基板６面に平行な方向に原料ガスを供給しながら基板６上に化合物半導体薄膜を気相成長させる際に、基板６の中央部に比べて外周部の温度が局所的に低下するのを抑制することができる。

さらに、基板６が加熱されることにより、基板６の中央部がプレート部側に凹んだ形状に変形した際に、ステップ部４により、基板６の底面６ｂの外周部とプレート部２の上面２ａとを近づけることで、基板６における中央部と外周部との温度差を緩和することができる。

また、本実施形態の基板保持部材１によれば、基板支持凸部３が、プレート部２の上面２ａであって、基板６の中心を重心としてなる正三角形の各頂点に対応する位置に設けられているため、基板６を支持する箇所を３カ所のみにすることで、基板支持凸部３と基板６との間での接触熱伝導を抑えることができる。

また、本実施形態の気相成長装置１１によれば、上述した基板保持部材１を備えるため、基板６面に平行な方向に原料ガスを供給しながら基板６上に化合物半導体薄膜を気相成長させる際に、基板６の外周部の局所的な温度低下を抑制することができ、基板６上に成長する薄膜の結晶品質を向上させることができる。すなわち、基板６の外周部と中央部との温度差を低減することができ、基板６上に成長する薄膜の結晶品質を向上させることができる。

さらに、基板６が加熱されることにより、基板６の中央部がプレート部側に凹んだ形状に変形した際に、ステップ部４により、基板６の底面６ｂの外周部とプレート部２の上面２ａとを近づけることで、基板６における中央部と外周部との温度差を緩和することができる。そのため、基板６上に成長する薄膜の結晶品質を向上させることができる。

以上、この発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。

また、上述した基板保持部材１では、ステップ部４が２段である例について説明したが、この形態に限定されない。例えば、ステップ部４が３段以上であってもよい。

また、上述した基板保持部材１では、基板支持凸部３が、基板６の中心を重心としてなる正三角形の各頂点に対応する位置に設けられている例について説明したが、この形態に限定されない。

＜実施例＞
以下、本発明の効果を実施例及び比較例を用いて詳細に説明するが、本発明は下記の実施例に限定されるものではない。

（薄膜成長）
気相成長装置を用いて、１．３ｍｍ厚の６インチサファイア基板上にＬＥＤ構造の薄膜成長を実施した。実施例では、上述した図１に示す基板保持部材１を用いた。一方、比較例では、ステップ部が１段であること以外は実施例と同様の基板保持部材を用いた。

表１に、実施例及び比較例において使用した基板保持部材の寸法を示す。なお、プレート部の上面から１段目の段差の上面までの高さをａ、プレート部の上面から２段目の段差の上面までの高さをｂ、プレート部の上面から基板の底面までの高さをｃ、１段目の段差における、ステップ部に囲まれた円の中心側の端から外周側の端までの距離をｄ、２段目の段差における、ステップ部４に囲まれた円の中心側の端から外周側の端までの距離をｅ、ステップ部により囲まれる円の中心から基板支持凸部までの距離をｆとした。また、基板を、基板の中心とステップ部により囲まれる円の中心とが重なるように載置した。比較例では、ステップ部が１段であるため、ａとｂの値は同じである。

表１に示した２種類の基板保持部材を同時にサセプタに設置し、それぞれ同じ仕様の６インチサファイア基板を載置して青色ＬＥＤ構造の薄膜を同時に成長した。ＬＥＤ構造における活性層は窒化ガリウム（ＧａＮ）、窒化インジウム（ＩｎＮ）とＧａＮの混晶（ＩｎＧａＮ）で構成される多重量子井戸（ＭＱＷ）構造となっている。

（ＰＬ発光波長及びＰＬ発光強度の面内分布の測定）
実施例及び比較例で成長させたＬＥＤ構造の薄膜に対して、ＭＱＷからのＰＬ発光波長とＰＬ発光強度の面内分布を比較した。面内分布の測定は、それぞれの基板に対し、フォトルミネッセンス（ＰＬ）マッピング装置（ナノメトリクス社製）を使用して行った。

図５〜８に、基板中心を通る直線上におけるＰＬ発光波長及びＰＬ発光強度の面内分布の測定結果を示す。
実施例では、図５及び図６に示すように、基板外周部において、波長が６ｎｍの範囲以上シフトせず、強度の変動も１０％内で安定していることがわかった。基板端から内側へ３ｍｍの領域（４ｂ）と、基板端内側３ｍｍから６ｍｍの領域（４ａ）では、波長の傾き（変化率）が違うため、ａおよびｂの値はそれに対応した値でなければならない。この例では、ｂ＝８０μｍ，ａ＝２０μｍの設計で、波長均一性は良好となった。またｄ＝ｅの場合には、少なくともｂ＞２ａとしなければならないことを確認した。

一方、比較例では、図７及び図８に示すように、波長測定の結果において、基板外周幅２０ｍｍで著しく長波にシフトし、強度測定の結果では外周幅３０ｍｍで大幅に低下していることがわかった。なお、基板の外周部に設けたステップ部は、プレート部上面から外周側半径方向に一次関数的な形状では、直線的でない波長変化形状に合わせた肉盛形状とすると加工が必要となるが、複雑な形状であれば加工状困難で精度が得られにくい。また、段形状、特にプレート部上面と平行な段形状の加工がより簡易的で功利的であると考えられる。また、段数は、２段以上の多段でも効果的であると考えられる。

以上の結果から、本発明に係る実施例の基板保持部材を用いることで、成長する薄膜の結晶品質を向上させることができることを確認できた。

本発明の基板載置台及び気相成長装置は、基板面に対して平行な方向に原料ガスを供給しながら、基板上に化合物半導体薄膜を気相成長させる際に適した装置等に利用可能性を有する。

１…基板保持部材
２…プレート部
２ａ…上面
３…基板支持凸部
４…ステップ部（段差）
４ａ，２１ａ，２２ａ，２３ａ…１段目の段差（第１ステップ部）
４ａａ，２１ａａ，２２ａａ，２３ａａ…上面
４ｂ，２１ｂ，２２ｂ，２３ｂ…２段目の段差（第２ステップ部）
４ｂａ，２１ｂａ，２２ｂａ，２３ｂａ…上面
５…外周包囲部
６…基板
６ａ…上面
６ｂ…底面
６ｃ…オリフラ
６ｄ…中心
１１…気相成長装置
１２…チャンバー
１３…回転軸
１４…サセプタ
１５…ガス導入部
１６…ガス排出部
１７…ヒーター
１８…対向部材
１９…カバー部材
２１ａｂ，２１ｂｂ，２２ｂｂ…側面

Claims (7)

1. 基板面に対して平行な方向に原料ガスを供給しながら前記基板上に化合物半導体薄膜を気相成長させる際に用いられる、基板保持部材であって、
   前記基板の底面側から当該基板を加熱するプレート部と、
   前記プレート部の上面に設けられ、前記基板の底面と前記プレート部の上面とが離間した状態で当該基板の底面を支持する基板支持凸部と、を備え、
   前記プレート部は、前記基板の底面の外周部と前記プレート部の上面とを近づける２段以上の段差を有する、基板保持部材。
2. 前記基板支持凸部が、前記プレート部の上面であって、前記基板の中心を重心としてなる正三角形の各頂点に対応する位置に設けられている、請求項１に記載の基板保持部材。
3. 前記段差は、リング状の２段の段差であり、前記リングの中心側の段差を１段目の段差とし、前記リングの外周側の段差を２段目の段差とするとき、
   前記プレート部の上面から前記１段目の段差の上面までの高さをａ、
   前記プレート部の上面から前記２段目の段差の上面までの高さをｂ、
   前記プレート部の上面から前記基板の底面までの高さをｃ、
   前記１段目の段差における、前記リングの中心側の端から外周側の端までの距離をｄ、
   前記２段目の段差における、前記リングの中心側の端から外周側の端までの距離をｅ、
   前記リングの中心から前記基板支持凸部までの距離をｆ、
   前記基板の半径をｇ、とした際に、下記式（１）、（２）、（３）、（４）の関係を満たす、請求項２に記載の基板保持部材。
   ｃ＞ｂ＞ａ ・・・（１）
   ａ≠ｂ≠０ ・・・（２）
   ０．８×ｇ≦ｆ≦０．９８×ｇ ・・・（３）
   （ｇ−ｆ）＞（ｄ＋ｅ） ・・・（４）
4. 前記基板の中心からオリフラまでの距離をｈとした際に、下記式（５）の関係を満たす、請求項３に記載の基板保持部材。
   ｆ＜ｈ ・・・（５）
5. 前記基板支持凸部が円柱状である、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の基板保持部材。
6. 前記プレート部の上面に設けられ、前記基板の外周を囲む外周包囲部をさらに備える、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の基板保持部材。
7. 請求項１に記載の基板保持部材を備える気相成長装置。

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