JP4351545B2

JP4351545B2 - 気相成長装置の基板ホルダ

Info

Publication number: JP4351545B2
Application number: JP2004019804A
Authority: JP
Inventors: 晃山口; 仲男阿久津
Original assignee: Taiyo Nippon Sanso Corp
Current assignee: Taiyo Nippon Sanso Corp
Priority date: 2004-01-28
Filing date: 2004-01-28
Publication date: 2009-10-28
Anticipated expiration: 2024-01-28
Also published as: JP2005217018A

Description

本発明は、気相成長装置の基板ホルダに関し、詳しくは、気相原料を供給して基板の表面に半導体薄膜を形成する気相成長装置において、基板の搬送等を目的として使用される基板ホルダに関する。

発光ダイオードやレーザダイオードの発光デバイスに用いられる化合物半導体等の薄膜を製造するための気相成長装置として、フローチャンネル内に基板面を水平方向に向けて設置し、この基板をサセプタを介して加熱した状態で基板表面に気相原料を供給することにより、基板上に半導体薄膜を形成する気相成長装置が知られている。このような気相成長装置では、基板を搬送する手段として、基板支持用の凹部を有する基板ホルダ（基板トレイ）を使用している（例えば、特許文献１参照。）。
特開平６−３１０４３８号公報

しかし、通常の基板ホルダは、フォーク等の搬送機構との関係からサセプタの外径よりも大きな外径を有する円形に形成されており、その外縁がサセプタの外縁から突出した後、サセプタの外周面を覆うように下方に屈曲した形状を有している。このため、サセプタからの熱がホルダ外周部に伝わりにくく、ホルダ外周部の温度がホルダ内周部よりも低くなってしまい、ホルダ上に設置した基板の温度にも微妙な影響を及ぼし、生成する膜の均一性に悪影響を与えてしまうことがある。

基板に対してサセプタや基板ホルダを十分に大きくすれば、ホルダ外周部の温度低下の影響をなくして基板の温度分布は改善されるが、フローチャンネルの幅寸法が大きくなって気相原料の供給量を増加させなければならず、基板上での気相原料の均一性を確保するのも困難になってしまう。

また、基板ホルダを石英で形成した場合、石英の軟化点温度近くでの気相成長を繰り返すと、ホルダ内周部に比べてホルダ外周部の温度が低いため、熱膨張量の差によってホルダに徐々に反りが生じ、このホルダの反りによって基板への熱伝導に分布が発生し、成膜の均一性に影響を与えることもある。

そこで本発明は、サセプタから基板ホルダを介しての基板の加熱を均一に行うことができ、基板の温度分布の発生を防止して均一な成膜を行えるとともに、ホルダの反りの発生も防止でき、しかも、搬送機構によるホルダの搬送も従来と同様にして行うことができる気相成長装置の基板ホルダを提供することを目的としている。

上記目的を達成するため、本発明の気相成長装置の基板ホルダは、加熱手段により加熱されるサセプタの上面に基板を支持した基板ホルダを載置し、前記基板を加熱しながら気相原料を供給して基板上に薄膜を堆積させる気相成長装置の基板ホルダにおいて、該基板ホルダは、基板支持部を有し、かつ、前記サセプタよりも小さな外径の円盤状の内周部材と、該内周部材の外周に配置される環状の外周部材とに分割形成され、前記外周部材は、前記サセプタの外周面を覆う鉛直方向の円筒部と、該円筒部の上端から水平方向に内方に屈曲して前記サセプタの外周部上面に載置される載置部とで形成され、前記内周部材は、外径を前記載置部の内径よりも小さく設定されるとともに該内周部材の外周面の上部側から水平方向の突出片を複数個設け、前記外周部材は、前記載置部から前記円筒部の上部にわたる切欠部が前記突出片に対応して設けられ、前記内周部材を前記外周部材に配置させたときの、内周部材と外周部材との間にリング状の断熱空間が形成され、かつ、前記内周部材を前記サセプタ上に載置させたときに、前記突出片と前記切欠部との間に前記リング状の断熱空間とは別の断熱空間が形成されることを特徴としている。

本発明の気相成長装置の基板ホルダによれば、ホルダの外周部材の温度が低くなっても、基板を支持した内周部材の温度均一性を確保できるので、基板に温度分布が発生することがなくなり、均一な薄膜を形成することができる。また、内周部材の温度が均一になることから、基板を支持する部分に反りが発生することもない。さらに、内周部材が外周部材の上に重なる部分を設けておくことにより、従来と同様に、搬送機構のフォーク等で外周部材を持ち上げることによってホルダ内周部を含む基板ホルダ全体を搬送することができる。

図は本発明の一形態例を示すもので、図１は基板ホルダの分解斜視図、図２は同じく平面図、図３は基板ホルダをサセプタに載置した状態を示す断面正面図、図４は気相成長装置での使用例を示す断面正面図である。

基板ホルダ１１は、上面に４箇所の基板支持用凹部１２を有する円盤状の内周部材１３と、該内周部材１３の外周に配置される環状の外周部材１４とに分割形成されている。内周部材１３は、サセプタ１５よりも小さな外径で、かつ、所定枚数の基板１６を確実に支持できるように形成されている。また、外周部材１４は、サセプタ１５の外周面を覆う鉛直方向の円筒部１４ａと、この円筒部１４ａの上端から水平方向に内方に屈曲してサセプタ１５の外周部上面に載置される載置部１４ｂとで断面Ｌ字状に形成されている。

内周部材１３の外径は、外周部材１４の載置部１４ｂの内径よりも小さく設定され、両部材１３，１４間には、リング状の断熱空間１７が形成されている。また、内周部材１３の外周には、水平方向の突出片１３ａが等間隔で３箇所に設けられており、外周部材１４には、前記突出片１３ａに対応する切欠部１４ｃが３箇所に設けられている。

突出片１３ａは、内周部材１３の外周面の上部側から突出するように形成されており、内周部材１３をサセプタ１５上に載置させたときに、突出片１３ａの下面がサセプタ１５の外周部上面に接触しないようにするとともに、内周部材１３と外周部材１４とを組み合わせてサセプタ１５上に設置したときに、突出片１３ａが外周部材１４に接触しないようにして、突出片１３ａと切欠部１４ｃとの間に断熱空間１８が形成されるようにしている。

また、切欠部１４ｃは、載置部１４ｂから円筒部１４ａの上部にわたって設けられており、外周部材１４を搬送機構によって持ち上げたときに、切欠部１４ｃの部分の円筒部１４ａの上縁が突出片１３ａの下面を支持して内周部材１３を外周部材１４と一体に搬送できるようにしている。このとき、突出片１３ａの両側面とこれに対向する切欠部１４ｃの内面を、上方が拡がったテーパー面としておくことにより、搬送時における安定性が向上するとともに、サセプタ上に載置したときの断熱空間１８をより確実に形成することができる。

このように形成した基板ホルダ１１は、図４に示すように、基板支持用凹部１２に基板１６をそれぞれ保持した状態でサセプタ１５の上面に載置される。そして、サセプタ１５の下方に設けたヒーター１９によってサセプタ１５を加熱し、サセプタ１５から基板ホルダ１１を介して基板１６を所定温度に加熱するとともに、フローチャンネル２０内に基板表面に平行な方向に気相原料を供給することにより、基板１６上に薄膜を堆積させる。

この基板加熱状態において、内周部材１３はサセプタ１５の内周部分に載置されているので均一に加熱されることになり、サセプタ１５の外周部分の温度やこの外周部分に位置する外周部材１４の温度が内周部材１３の温度よりも低くなっても、一体に形成された基板ホルダに比べて外周部分からの熱伝導が抑制されるので、サセプタ１５上に載置されている内周部材１３の温度均一性を確保できる。

これにより、基板１６を均一に加熱することが可能となり、基板１６の温度分布に起因する膜厚分布も解消することができる。また、内周部材１３を石英で形成した場合でも、内周部材１３は均一に加熱されるので、熱膨張量の差による反りが発生することはない。さらに、内周部材１３と外周部材１４との間に断熱空間１７，１８を設けておくことにより、内周部材１３と外周部材１４との間の熱伝導をより確実に遮断することができ、成膜の均一性をより向上させることができる。

なお、内周部材１３及び外周部材１４の厚さは、保持する基板の大きさや枚数等の条件に応じて従来形状の基板ホルダと同様に適宜設定することができる。また、基板ホルダ１１の材質も任意であるが、通常は、汚れの清掃の問題やコスト等を考慮すると石英が最適である。さらに、基板ホルダ１１を搬送する方法によっては、突出片１３ａ及び切欠部１４ｃのような内周部材１３が外周部材１４の上に重なる部分を設ける必要はない。また、内周部材１３の外周縁及び外周部材１４の内周縁の全体を上方が拡がるテーパー面や階段状に形成し、内周部材１３が外周部材１４の上に重なる部分を両者の全周にわたって設けることもできる。

また、本形態例では、本発明の基板ホルダの使用例として、図４に気相原料を基板面と平行な方向に流して供給する横型気相成長装置を例示したが、気相原料を基板面に対して垂直方向から供給する縦型気相成長装置にも本発明の基板ホルダを適用することができる。

本発明の一形態例を示す基板ホルダの分解斜視図である。同じく平面図である。基板ホルダをサセプタに載置した状態を示す断面正面図である。気相成長装置での基板ホルダの使用例を示す断面正面図である。

符号の説明

１１…基板ホルダ、１２…基板支持用凹部、１３…内周部材、１３ａ…突出片、１４…外周部材、１４ａ…円筒部、１４ｂ…載置部、１４ｃ…切欠部、１５…サセプタ、１６…基板、１７，１８…断熱空間、１９…ヒーター、２０…フローチャンネル

Claims

加熱手段により加熱されるサセプタの上面に基板を支持した基板ホルダを載置し、前記基板を加熱しながら気相原料を供給して基板上に薄膜を堆積させる気相成長装置の基板ホルダにおいて、該基板ホルダは、基板支持部を有し、かつ、前記サセプタよりも小さな外径の円盤状の内周部材と、該内周部材の外周に配置される環状の外周部材とに分割形成され、前記外周部材は、前記サセプタの外周面を覆う鉛直方向の円筒部と、該円筒部の上端から水平方向に内方に屈曲して前記サセプタの外周部上面に載置される載置部とで形成され、前記内周部材は、外径を前記載置部の内径よりも小さく設定されるとともに該内周部材の外周面の上部側から水平方向の突出片を複数個設け、前記外周部材は、前記載置部から前記円筒部の上部にわたる切欠部が前記突出片に対応して設けられ、前記内周部材を前記外周部材に配置させたときの、内周部材と外周部材との間にリング状の断熱空間が形成され、かつ、前記内周部材を前記サセプタ上に載置させたときに、前記突出片と前記切欠部との間に前記リング状の断熱空間とは別の断熱空間が形成されることを特徴とする気相成長装置の基板ホルダ。