JPH03271193A

JPH03271193A - 基板保持具

Info

Publication number: JPH03271193A
Application number: JP7146890A
Authority: JP
Inventors: Toshihiro Nakamura; 中村　智弘
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1990-03-19
Filing date: 1990-03-19
Publication date: 1991-12-03

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔目　次〕概要産業上の利用分野従来の技術（第４図、第５図）発明が解決しようとする課題課題を解決するための手段作用実施例 ■第１の実施例（第１図） ■第２の実施例（第２図） ■第３の実施例（第３図）発明の効果〔概　要〕基板保持具に関し、更に詳しく言えば、分子線結晶成長
装置で基板上に半導体膜などを形成する際、基板を保持
するために用いられる基板保持具に関し、基板に形成される半導体膜などの結晶性を向上させるた
め、基板加熱時の基板の温度分布を均一に保持すること
ができる基板保持具を提供することを目的とし、ヒータの輻射光に対して実質的に透明であり、基板が載
置される背面板と、ヒータの輻射光に対して実質的に透
明であり、前記基板および背面板を、その周縁で挟持す
る保持する保持手段と、ヒータの輻射光に対して前記基
板に影が出来ない位置で前記保持手段を支持する支持手
段とを含み構成する。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、基板保持具に関し、更に詳しく言えば、分子
線結晶成長装置で基板上に半導体膜などを形成する際、
基板を保持するために用いられる基板保持具に関する。

ＧａＡｓ基板上にＧａＡｓ薄膜を形成し、ＧａＡｓＦＥ
ＴやＨＥ？ＩＴ素子用のＧａＡｓウェハを作成するため
、分子線結晶成長装置を用いている。このとき、結晶品
質を向上させるために基板加熱しているが、結晶性の良
い成長膜を作成するため、被成長基板の温度分布を均一
に保つこと、基板保持具その他からの脱ガスを少なくし
て被成長基板表面を清浄に保持することが重要である。

従って、このような条件を満たす基板保持具が要望され
ている。

〔従来の技術〕

従来、被成長基板の温度分布の均一性を保持するため、
熱容量が大きく、熱伝導性の良い載置台上にＩｎソルダ
を用いて被成長基板を直接貼り付けていた。従って、成
長後、Ｉｎソルダを除去するため、被成長基板の背面を
研磨する必要があり、このときウェハの厚さが不均一に
なる場合が多い。

また、作業性が悪く、被成長基板が割れたり、手間がか
かったりするので、改良が望まれていた。

第４図は、これを改良した従来例の基板保持具の断面図
で、被成長基板としてのＧａＡｓ基板がｉｉ！置されて
いる。

同図において、１はＧａＡｓ薄膜が形成されるＧａＡｓ
基板である。また、２はＧａＡｓ基板上を載置するモリ
ブデン（Ｍｏ）からなる載置台で、熱伝導率は０．３３
Ｃａｌ／ｃｍ　ｓｅｃ”ｃと比較的良い。更に、３はＧ
ａＡｓ基板１を載置台２に固定するためのタンタル（Ｔ
ａ）又はＭｏからなるビン、４はその止めネジで基板ホ
ルダ５を構成する。また、６は成長反応を促進するため
、ＧａＡｓ基板１を加熱するヒータである。

しかし、このような基板ホルダ５においては、ＧａＡｓ
基板１と載置台２との間の接触が全体として不均一にな
るため、ＧａＡｓ基板１と載置台２との間の熱の流出入
が場所によって異なり、その結果、ＧａＡｓ基板１の温
度分布が不均一になる。このため、成長したＧａＡｓ薄
膜の結晶性が乱れる場合があり、問題であった。

これを改善するため、載置台２との間の熱の流出入を抑
制するように載置台２などＧａＡｓ基板１と接触する部
分の材料として熱伝導の小さいＰＢＮ（焼結ボロンナイ
トライド）やグラファイトが用いられるようになってい
る。

第５図は、このような基板ホルダ５の断面図である。同
図において、７はＧａＡｓ基板上を載置する背面板で、
ＧａＡｓ基板１からＡｓが蒸発するのを防止する機能を
も有する。また、８はＧａＡｓ基板１の周辺部を固定す
るためのリングで、背面板７及びリング８はＰＢＮ又は
グラファイトを用いて形成されている。更に、９ばＧａ
Ａｓ基板１裏崩の周辺部を保持するための止めリング、
１０はリング８と止めリング９とを締め付けるための締
め付は具である。

このような基板ホルダ５によれば、基板加熱の際、背面
板７及びリング８とＧａＡｓ基板１との接触が不均一な
場合でも、背面板７及びリング８とＧａＡｓ基板１との
熱の流出入が少ないので、ＧａＡｓ基板１の温度分布は
均一になる。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで、基板加熱の際、ヒータ６からは輻射光が発生
する。この輻射光はＴａ又はＭｏからなるリング８や止
めリング９で反射されたり、吸収されたりする。このた
め、ＧａＡｓ基板上が保持部分の近傍で中央部分よりも
余計に温められる。

従って、ＧａＡｓ基板１の温度分布は不均一になる。

このため、成長したＧａＡｓ基板膜の結晶性が乱れる場
合があり、改善効果は十分でない。また、ＰＢＮやグラ
フ１イトなどは多孔質のため不要なガスを含んでおり、
加熱中に脱ガスが起こる。そして、このガスがＧａＡｓ
基板上の表面に付着して成長膜の結晶性に悪影響を及ぼ
す場合があり、問題である。

従って、成長の前に予め背面板７やリング８を加熱して
ガスを放出しているが、大変手間がかかるという問題が
ある。

そこで本発明は、このような従来の問題点に鑑みてなさ
れたものであって、基板に形成される半導体膜などの結
晶性を向上させるため、基板加熱時の基板の温度分布を
均一に保持することができる基板保持具を提供すること
を目的とするものである。

〔課題を解決するための手段〕

上記課題は、ヒータの輻射光に対して実質的に透明であ
り、基板が載置される背面板と、ヒータの輻射光に対し
て実質的に透明であり、前記基板および背面板を、その
周縁で挟持する保持する保持手段と、ヒータの輻射光に
対して前記基板に影が出来ない位置で前記保持手段を支
持する支持手段とを備えることを特徴とする基板保持具
によって達成される。

〔作　用〕

本発明の基板保持具においては、被成長基板の面が支持
手段によって被覆されておらず、かつ背面板および保持
手段がヒータからの輻射光に対して透明なので、ヒータ
からの輻射光は基板全面に照射される。

更に、基板表面の上下で支持手段が重ならないように離
れているので、ヒータからの輻射光の反射や吸収により
支持手段が温められても被成長基板への影響は小さく、
かつ背面板および保持手段がヒータからの輻射光に対し
て透明なので、保持手段もほとんど温められることはな
い。

例えば、基板を保持する背面板および保持手段としてサ
ファイヤを用いる。

ここで、サファイヤは、 ■融点が高い（２０５３℃） ■熱伝導率が小さい（０，１Ｃａ１／ｃｍ　ｓｅｃ　’
Ｃ）■ヒータからの輻射光の波長に対して透明であり（
透過率８５％（波長０．３〜４μｍ））、かつ石英ガラ
スと異なりＧａＡｓ結晶中で導電型不純物となるＳｉを
含まない ■緻密であるという性質を有する。

従って、基板加熱の際、背面板および保持手段のサファ
イヤの熱伝導率が小さいので、支持手段から基板への、
及び基板から支持手段への熱伝導を防止して基板に均一
に熱を与えることができる。

以上のことより、基板の表面の温度の分布を均一に保持
することができる。

また、保持手段のサファイヤの結晶性が緻密であるので
、保持手段内部へのガスの吸収はなく、基板加熱の際脱
ガスを少なくできる。このため、例えば基板上に半導体
膜などを形成する際、基板の表面を清浄に保持すること
ができる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例について図を参照しながら具体的
に説明する。

■本発明の第１の実施例第１図（ａ）、（ｂ）は、本発明の第１の実施例の基板
保持具の断面図で、分子線結晶成長装置によりＧａＡｓ
基板上にＧａＡｓ膜の成長を行う際、ＧａＡｓ基板を保
持するための基板保持具を示す。同図（ｂ）は上面図、
同図（ａ）は同図（ｂ）のＡ−Ａ矢視断面図である。な
お、同図（ａ）、　　（ｂ）においては、既にＧａＡｓ
基板が装着されている状態を示す。

同図（ａ）、　　（ｂ）において、１１はＧａＡｓ基板
（基板）、１２はＧａＡｓ基板１１を載置するサファイ
ヤからなる背面板で、ＧａＡｓ基板１１の裏面からのＡ
ｓの蒸発を防止する機能も有している。また、１３は背
面板１２の裏面における周辺部を保持するサファイヤか
らなる保持リング（保持部）、１４ａ〜１４ｄはＧａＡ
ｓ基板１１の表面における周辺部を４カ所で保持するサ
ファイヤからなる止め具（保持部）で、保持リング１３
及び止め具１４ａ〜１４ｄが保持手段を構成する。

更に、１５ｂは保持リング１３と止め具１４ａ〜１４ｄ
とで＃Ｉ戒される保持手段を支持具１５ａに固定するス
ペーサとしての役目を果たす締め付は具であり、例えば
Ｃリングのように、その弾性によって円周が縮小回復で
きる機能を有している。

１５ａは締め付は具１５ｂを取付けて保持リング１３と
止め具１４ａ〜１４ｄとを支持する支持具（支持手段）
で、支持手段はＧａＡｓ基板１工の面を被覆しないよう
な位置に設けられている。また、１６はＧａＡｓ基板１
１を加熱するヒータである。

以上のような本発明の第１の実施例によれば、ＧａＡｓ
基＠１１と接触する保持リングエ３と止め具１４ａ〜１
４ｄとがサファイヤで形成され、かつ支持手段１５ａ、
１５ｂがＧａＡｓ基板ｌｌ上の面を被覆しないような位
置に設けられているので、ヒータＩ６からの輻射光はＧ
ａＡｓ基板１１全体に照射される。

また、ヒータ１６からの輻射光により締め付は具１５が
加熱されても熱伝導率の小さい保持リング１３及び止め
具１４ａ　〜１４ｄを介してＧａＡｓ基板１１を保持し
ているので、ＧａＡｓ基板１１にはその熱は伝わりにく
い。更に、保持リング１３と止め具１４３〜１４ｄとは
透明なので、ヒータ１６からの輻射光は吸収されず、透
過する。このため、保持リング１３と止め具１４ａ〜１
４ｄは加熱されない。

これにより、ＧａＡｓ基板１１は部分的に加熱されるこ
とがない。

また、保持リング１３．止め具１４ａ〜１４ｄ及び背面
板１２の材料はサファイヤなので、熱伝導率が小さく加
熱されたＧａＡｓ基板１１から熱が逃げにくい。

このため、ＧａＡｓ基板１１の温度分布は均一性が保持
される。これにより、ＧａＡｓ基板ｌｌ上に成長される
ＧａＡｓ膜は結晶性の良いものが得られる。

更に、保持リング１３．止めＪ！１４　ａ〜１４ｄ及び
背面板１２の材料はサファイヤなので、結晶が緻密で内
部にガスを吸収しにくい、このため、ＧａＡｓ膜の成長
中の脱ガスを低減できる。これにより、ＧａＡｓ基板１
１上にガスの異分子が吸着するのを低減できるので、Ｇ
ａＡｓ基板１１上に成長されるＧａＡｓ膜は更に結晶性
の良いものが得られる。

次に、このような基板ホルダを用いて分子線結晶装置に
よりＧａＡｓ基板上にＧａＡｓ膜を成長する実験を行っ
た結果について説明する。

実験は、直径７０ｍｍのＧａＡｓ基板を設定温度５５０
°Ｃで基板加熱しなからＧａＡｓ基板上にｎ型のＧａＡ
ｓ膜を成長することにより行った。そして、ＧａＡｓ基
板の温度の面内分布、　ＧａＡｓ膜のキャリア密度の面
内分布を評価することによりｊテった。

実験によれば、 ■基板温度の面内分布・・・偏差で約３°Ｃ■ＧａＡｓ
成長膜のキャリア密度の面内分布・・・偏差で±１％という非常に優れた結果が得られた。

■本発明の第２の実施例第２図は、本発明の第２の実施例の基板保持具の上面図
で、分子線結晶成長装置によりＧａＡｓ基板上にＧａＡ
ｓ膜の成長を行う際、ＧａＡｓ基板を保持するための基
板保持具を示す。なお、同図においては、既にＧａＡｓ
基板が装着されているａ′態を示す。

第１図の第１の実施例の基板保持具と異なるところは、
第１図ではＧａＡｓ基板を表面の周辺部４カ所で保持し
ているが、第２図の基板保持具ではＧａＡｓ基板の表面
の周辺部すべてを保持している点である。

同図において、第１図と同一の符号で示すものは第１図
と同一のものを示す。その他の符号１７はＧａＡｓ基板
１１の表面の周辺部すべてを保持するリング状のサファ
イヤからなる止め具（保持手段）である。

以上のように、第２の実施例の基板保持具によれば、第
１の実施例と同様な作用効果を有するほか、ＧａＡｓ基
板１１の周辺部すべてがサファイヤからなるリング状の
止め具１７により保持されているので、保持状態がより
確実になる。

■本発明の第３の実施例第３図は、本発明の第３の実施例の基板保持具の上面図
で、分子線結晶成長装置によりＧａＡｓ基板上にＧａＡ
ｓ膜の成長を行う際、ＧａＡｓ基板を保持するための基
板保持具を示す。なお、同図においては、既にＧａＡｓ
基板が装着されている状態を示す。

第１及び第２の実施例と異なるところは、複数のＧａＡ
ｓ基板を同時に保持することができる点である。

同図において、第２図と同じ符号で示すものは第２図と
同しものを示す。他の符号１８はＴａ又はＭｏからなる
支持具で、所定の箇所にＧａＡｓ基板を載置する穴が設
けられ、多大の周辺部に第１図（ｂ）に示すように取り
つけられたバネ状の締付は臭（支持手段）１５ｂにより
、保持リング（保持手段）１３と止め具（保持手段）１
７とを挟持するようにしている。

このような第３の実施例によれば、複数のＧａＡｓ基板
１１の温度分布を均一にできるので、膜質のよいＧａＡ
ｓ威長膜成長するＧａＡｓウェハを量産できる。

〔発明の効果〕

以上のように、本発明の基板保持装置によれば、基板を
保持する保持部及び背面板からなる保持手段にサファイ
ヤを用いている。従って、保持手段のサファイヤの熱伝
導率が小さいので、基板加熱の際、支持手段から基板へ
の、及び基板から支持手段への熱伝導を防止して基板に
均一に熱を与えることができる。

また、被成長基板の面を支持手段が被覆していないので
、ヒータからの輻射光が基板全面に照射される。更に、
被成長基板の面を支持手段が被覆しておらず離れている
ので、ヒータからの輻射光の反射や吸収により支持手段
が温められても被成長基板への影響は小さく、かつ保持
手段がヒータからの輻射光に対して透明なので、保持手
段もほとんど温められることはない。

また、保持手段の材質が緻密であるので、内部へのガス
の吸収も少なく、基板加熱の際脱ガスを少なくできる。

このため、例えば基板上に半導体膜などを形成する際、
基板の表面を清浄に保持することができる。

以上のことより、本発明の基板保持具を用いることによ
り結晶性の良い膜を作成できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の第１の実施例の基板保持具を説明す
る図、第２図は、本発明の第２の実施例の基板保持具を説明す
る上面図、第３図は、本発明の第３の実施例の基板保持具を説明す
る上面図、第４図は、第１の従来例の基板保持具を説明する断面図
、第５図は、第２の従来例の基板保持具を説明する断面図
である。〔符号の説明〕ｌ・・・ＧａＡｓ基板、２・・・載置台、３・・・ビン、４・・・止めネジ、５・・・基板保持具、６．１６・・・ヒータ、７．１２・・・背面板、８・・・リング、９・・・締付は具、１０・・・支持具、１１−ＧａＡｓ基板（基り、１３・・・保持リング、１４ａ　〜１４ｄ、　　１７−・・止め具（保持手段）
、１５ａ、１８・・・支持具（支持手段）、１５ｂ・・
・締付は具（支持手段）。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）ヒータの輻射光に対して実質的に透明であり、基
板が載置される背面板と、ヒータの輻射光に対して実質的に透明であり、前記基板
および背面板を、その周縁で挟持する保持する保持手段
と、ヒータの輻射光に対して前記基板に影が出来ない位置で
前記保持手段を支持する支持手段とを備えることを特徴
とする基板保持具。
（２）前記背面板と保持手段は、サファイアによって構
成されることを特徴とする請求項１記載の基板保持具。