JPS61263212A - 分子線エピタキシ用基板ホルダ - Google Patents
分子線エピタキシ用基板ホルダInfo
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- JPS61263212A JPS61263212A JP10406485A JP10406485A JPS61263212A JP S61263212 A JPS61263212 A JP S61263212A JP 10406485 A JP10406485 A JP 10406485A JP 10406485 A JP10406485 A JP 10406485A JP S61263212 A JPS61263212 A JP S61263212A
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- Japan
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- gaas
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は分子線エピタキシャル成長用基板ホルダとくに
上記基板ホルダに搭載された基板の表面温度を制御して
基板上に高純度のエピタキシャル結晶薄膜を成長させる
のに好適な基板ホルダに関するものである。
上記基板ホルダに搭載された基板の表面温度を制御して
基板上に高純度のエピタキシャル結晶薄膜を成長させる
のに好適な基板ホルダに関するものである。
超高真空に保たれた成長室内で、加熱された単結晶基板
に複数の分子線を照射し、基板上に単結晶薄膜を成長さ
せる分子線エピタキシ法は公知であり、これに用いる分
子線エピタキシャル成長装置では、成長室の超高真空を
破ることなく成長室への基板の出入れを行なうためのロ
ードロック機構と、成長層の膜厚均一性を向上させるた
めの基板回転機構を備えたものが一般的である。つまり
第5図に示すように、タングステンヒータ1、多層のタ
ンタル熱シールド2、熱電対3および基板装着用カギ形
溝4を具備する基板加熱回転機構5に、基板6をマウン
トした基板ホルダ7をピン14をカギ溝4にはめ込んで
装着する,そして基板加熱時の温度測定は熱電対3を用
いて行なうが,成長中に基板回転つまり基板ホルダの回
転を行なうので基板ホルダ7の裏面近傍の温度を非接触
で測定するため、成長室の外から光高温計などを用いて
基板表面温度を測定し、熱電対の指示温度を校正する必
要があった。
に複数の分子線を照射し、基板上に単結晶薄膜を成長さ
せる分子線エピタキシ法は公知であり、これに用いる分
子線エピタキシャル成長装置では、成長室の超高真空を
破ることなく成長室への基板の出入れを行なうためのロ
ードロック機構と、成長層の膜厚均一性を向上させるた
めの基板回転機構を備えたものが一般的である。つまり
第5図に示すように、タングステンヒータ1、多層のタ
ンタル熱シールド2、熱電対3および基板装着用カギ形
溝4を具備する基板加熱回転機構5に、基板6をマウン
トした基板ホルダ7をピン14をカギ溝4にはめ込んで
装着する,そして基板加熱時の温度測定は熱電対3を用
いて行なうが,成長中に基板回転つまり基板ホルダの回
転を行なうので基板ホルダ7の裏面近傍の温度を非接触
で測定するため、成長室の外から光高温計などを用いて
基板表面温度を測定し、熱電対の指示温度を校正する必
要があった。
また、高品質の結晶を成長させめためには基板の加熱温
度の最適化が必要であり、このためには基板温度の面内
均一性を向上させることが必要である。この目的から発
明された従来の基板ホルダ構造および基板ホルダへの基
板のマウント法は、例えば特開昭57−30320号公
報に示されているように、(1) I nソルダを用い
て基板ホルダにG a A s基板を貼付け、基板ホル
ダからの熱伝導でGaAs基板を加熱する方法、(2)
タンモル押え板を用いて基板ホルダにGaAs基板をネ
ジで固定し、加熱ヒータとG a A s基板の間に厚
さ1〜2膿のタンタル加熱板を設け、加熱ヒータで加熱
された加熱板からの熱放射によってG a A s基板
の均一な加熱を行う方法等が知られている。
度の最適化が必要であり、このためには基板温度の面内
均一性を向上させることが必要である。この目的から発
明された従来の基板ホルダ構造および基板ホルダへの基
板のマウント法は、例えば特開昭57−30320号公
報に示されているように、(1) I nソルダを用い
て基板ホルダにG a A s基板を貼付け、基板ホル
ダからの熱伝導でGaAs基板を加熱する方法、(2)
タンモル押え板を用いて基板ホルダにGaAs基板をネ
ジで固定し、加熱ヒータとG a A s基板の間に厚
さ1〜2膿のタンタル加熱板を設け、加熱ヒータで加熱
された加熱板からの熱放射によってG a A s基板
の均一な加熱を行う方法等が知られている。
これらの方法は何れも面内均一性の良い基板加熱を行え
るものではあるが、基板表面温度と熱電対の指示温度と
の差が成長時間の経過とともに急激に変化するため、基
板表面温度を一定に制御することが困難であった。即ち
、従来の基板ホルダにおいては一般にMO製のものが使
用され、かつ第6図(a)(b)に示す如く基板6の面
積S工よりもS2だけ面積の広い基板マウント面を有す
る基板ホルダ7が使用されている。上記の面積S2は基
板6の面内における温度分布の均一性を考慮して決定さ
れている。また前記第5図に示すような状態で基板6の
加熱を行った場合の放熱は、近似的に基板6の面積S1
からの放熱と、その周囲の面積S2からの放熱を考慮す
れば十分である。そこで直径64■のMO製の基板ホル
ダ7の中央に直径50mのG a A s基板6をIn
ソルダでマウントして(この場合の基板6の面積S1は
19.6aJ、面積S2は12.5dである。)第5図
に示す状態で基板6の加熱を行なった。なおこの場合熱
電対3の温度指示T satが一定になるように加熱温
度を制御してG a A s基板6の表面温度Tsを成
長室の外からビューポートを通して赤外線温度計を用い
て測定した。その結果第7図に示すようにG a A
sの成長時間とともに基板6の表面温度Tsが一20%
程度変化した。
るものではあるが、基板表面温度と熱電対の指示温度と
の差が成長時間の経過とともに急激に変化するため、基
板表面温度を一定に制御することが困難であった。即ち
、従来の基板ホルダにおいては一般にMO製のものが使
用され、かつ第6図(a)(b)に示す如く基板6の面
積S工よりもS2だけ面積の広い基板マウント面を有す
る基板ホルダ7が使用されている。上記の面積S2は基
板6の面内における温度分布の均一性を考慮して決定さ
れている。また前記第5図に示すような状態で基板6の
加熱を行った場合の放熱は、近似的に基板6の面積S1
からの放熱と、その周囲の面積S2からの放熱を考慮す
れば十分である。そこで直径64■のMO製の基板ホル
ダ7の中央に直径50mのG a A s基板6をIn
ソルダでマウントして(この場合の基板6の面積S1は
19.6aJ、面積S2は12.5dである。)第5図
に示す状態で基板6の加熱を行なった。なおこの場合熱
電対3の温度指示T satが一定になるように加熱温
度を制御してG a A s基板6の表面温度Tsを成
長室の外からビューポートを通して赤外線温度計を用い
て測定した。その結果第7図に示すようにG a A
sの成長時間とともに基板6の表面温度Tsが一20%
程度変化した。
また上記の場合と同一の基板ホルダ7上に直径25Iの
GaAs基板6をInソルダでマウントしくこの場合の
基板6の面積S1は9.9cd、面積S、は22゜2d
である。)上記と同様な実験を行なった結果、G a
A s基板6の表面温度Ts’は一37%程度変化した
。これらの実験結果は熱電対3の指示温度T setを
600℃、GaAsの結晶の成長速度を1μm/hとし
た場合であったが、上記の熱電対3の指示温度Tset
を500〜7500にした場合も同様な結果が得られた
。さらにGaAs結晶の成長速度を1μm/h以下にす
ると、上記GaAs基板6の表面温度Tsが一定になる
までの時間が延び、GaAs結晶の成長速度を1μm/
h以上にすると、G a A s基板6の表面温度Ts
が一定になるまでの時間が短かくなる傾向を示した。つ
ぎに上記G a A s基板6の面積S工およびその周
囲の面積S2における各結晶の成長前と、成長中の放熱
について実験を行なった。その結果上記GaAs基板6
の面積S1からの放熱は結晶の成長前も成長中も上記G
aAs基板6の放射率(0,4)に依存していた。これ
に対して周囲の面積S2からの放熱は結晶の成長前では
基板ホルダ7の材質であるMOの放射率(約0.3)に
依存していたが、結晶の成長中では、この周囲の面積S
2上に多結晶のG a A sが堆積するため、放射率
が変化した。このように従来の基板ホルダ7においては
、たとえ熱電対3の指示温度Tsetを一定になるよう
に制御したとしても、基板6の表面温度Tsが大幅に変
化するため、基板6の表面温度Tsを一定にすることが
困難であった。
GaAs基板6をInソルダでマウントしくこの場合の
基板6の面積S1は9.9cd、面積S、は22゜2d
である。)上記と同様な実験を行なった結果、G a
A s基板6の表面温度Ts’は一37%程度変化した
。これらの実験結果は熱電対3の指示温度T setを
600℃、GaAsの結晶の成長速度を1μm/hとし
た場合であったが、上記の熱電対3の指示温度Tset
を500〜7500にした場合も同様な結果が得られた
。さらにGaAs結晶の成長速度を1μm/h以下にす
ると、上記GaAs基板6の表面温度Tsが一定になる
までの時間が延び、GaAs結晶の成長速度を1μm/
h以上にすると、G a A s基板6の表面温度Ts
が一定になるまでの時間が短かくなる傾向を示した。つ
ぎに上記G a A s基板6の面積S工およびその周
囲の面積S2における各結晶の成長前と、成長中の放熱
について実験を行なった。その結果上記GaAs基板6
の面積S1からの放熱は結晶の成長前も成長中も上記G
aAs基板6の放射率(0,4)に依存していた。これ
に対して周囲の面積S2からの放熱は結晶の成長前では
基板ホルダ7の材質であるMOの放射率(約0.3)に
依存していたが、結晶の成長中では、この周囲の面積S
2上に多結晶のG a A sが堆積するため、放射率
が変化した。このように従来の基板ホルダ7においては
、たとえ熱電対3の指示温度Tsetを一定になるよう
に制御したとしても、基板6の表面温度Tsが大幅に変
化するため、基板6の表面温度Tsを一定にすることが
困難であった。
本発明は上記に述べた従来の基板ホルダにおける問題点
を解決し、基板の表面温度を高精度に制御してG a
A s等の高品質なエピタキシャル結晶を成長可能にし
た分子線エピタキシャル成長用基板ホルダを提供するこ
とにある。
を解決し、基板の表面温度を高精度に制御してG a
A s等の高品質なエピタキシャル結晶を成長可能にし
た分子線エピタキシャル成長用基板ホルダを提供するこ
とにある。
本発明は上記に述べた目的を達成するため発明したもの
で、その原理は、第1図(a)(b)に示す如く、基板
ホルダ7の表面の基板6の周囲面積82部分における基
板加熱時の放熱を制御し同時に基板6上への結晶成長中
に上記周囲面積82部分に多結晶のG a A sが堆
積するのを防止するため、上記周囲面積S2を覆う如く
基板ホルダ7に支持された蒸着防止カバ8を設けたこと
を特徴とするものである。本願発明者は、この原理に基
づいて種々の基板ホルダの試作検討を行なった結果、第
1図に示す熱電対3の指示温度T setを一定に制御
することにより基板6の表面温度Tsを第2図に示す如
く一定にすることができた。なお、従来の基板ホルダを
用いた場合でも結晶の成長開始後にヒータへの供給電力
を増加することによって基板の表面温度が一定になるよ
うに直接制御するとは可能である。しかるにこの場合に
は、基板ホルダの裏面の温度(熱電対の指示温度Tse
t)が上昇するので、基板ホルダおよび基板を加熱しつ
つ回転させる機構からのガスの放出量が増加して成長膜
に不純物が混入する問題が発生し、これによって高純度
の結晶が得られなくなる。
で、その原理は、第1図(a)(b)に示す如く、基板
ホルダ7の表面の基板6の周囲面積82部分における基
板加熱時の放熱を制御し同時に基板6上への結晶成長中
に上記周囲面積82部分に多結晶のG a A sが堆
積するのを防止するため、上記周囲面積S2を覆う如く
基板ホルダ7に支持された蒸着防止カバ8を設けたこと
を特徴とするものである。本願発明者は、この原理に基
づいて種々の基板ホルダの試作検討を行なった結果、第
1図に示す熱電対3の指示温度T setを一定に制御
することにより基板6の表面温度Tsを第2図に示す如
く一定にすることができた。なお、従来の基板ホルダを
用いた場合でも結晶の成長開始後にヒータへの供給電力
を増加することによって基板の表面温度が一定になるよ
うに直接制御するとは可能である。しかるにこの場合に
は、基板ホルダの裏面の温度(熱電対の指示温度Tse
t)が上昇するので、基板ホルダおよび基板を加熱しつ
つ回転させる機構からのガスの放出量が増加して成長膜
に不純物が混入する問題が発生し、これによって高純度
の結晶が得られなくなる。
第3図(a)(b)に示す基板ホルダ7は、外形寸法が
一様でない基板6あるいは大口径の基板を割って使用す
る場合に好都合である。直径64amのMO製基板ホル
ダ7のほぼ中央部に任意の形状をしたG a A s基
板6をInソルダでマウントし、その上に角形の窓9の
あいたTa製蒸着防止カバ8をネジioで基板ホルダ7
に固定し、前記第5図に示すような状態で基板加熱を行
なった結果、第2図に示すように、GaAs成長開始後
のG a A s基板表面の温度変化は一1%以内であ
った。
一様でない基板6あるいは大口径の基板を割って使用す
る場合に好都合である。直径64amのMO製基板ホル
ダ7のほぼ中央部に任意の形状をしたG a A s基
板6をInソルダでマウントし、その上に角形の窓9の
あいたTa製蒸着防止カバ8をネジioで基板ホルダ7
に固定し、前記第5図に示すような状態で基板加熱を行
なった結果、第2図に示すように、GaAs成長開始後
のG a A s基板表面の温度変化は一1%以内であ
った。
第4図(aHb)に示す基板ホルダ7は、外形寸法が一
定の基板6を用いる場合に有効である。直径64011
1のMO製基板ホルダ7に設けた溝11に直径50Iの
GaAs基板6を乗せ、その上に直径40mの円状の孔
12のあいたTa製蒸着防止カバ8を基板ホルダ7に設
けた溝13にはめ込んで固定すると同時にGaAs基板
6も蒸着防止カバ8で固定し、第5図に示すような状態
で基板加熱を行なった結果、G a A s成長開始後
のG a A s基板表面の温度変化は一1%以内であ
った。また基板表面温度Tsの面内分布は、第4図の基
板ホルダの場合に±0.5%が得られ、従来の基板ホル
ダを用いた場合と同等であった。
定の基板6を用いる場合に有効である。直径64011
1のMO製基板ホルダ7に設けた溝11に直径50Iの
GaAs基板6を乗せ、その上に直径40mの円状の孔
12のあいたTa製蒸着防止カバ8を基板ホルダ7に設
けた溝13にはめ込んで固定すると同時にGaAs基板
6も蒸着防止カバ8で固定し、第5図に示すような状態
で基板加熱を行なった結果、G a A s成長開始後
のG a A s基板表面の温度変化は一1%以内であ
った。また基板表面温度Tsの面内分布は、第4図の基
板ホルダの場合に±0.5%が得られ、従来の基板ホル
ダを用いた場合と同等であった。
また、Cr−○ドープ(100)GaAs基板の上にア
ンドープG a A s層を1μm成長し、その上にS
1ドープGaAs(キャリア濃度I X1014(!1
−3)を10μm成長した試料について移動度の温度依
存性からアクセプタ濃度を求めた結果、従来の基板ホル
ダを用いた場合にはアクセプタ濃度が10”m−’台で
あったのに対し、本発明による基板ホルダを使用した場
合には10”cm−’台の高純度のGaAs結晶を得た
。
ンドープG a A s層を1μm成長し、その上にS
1ドープGaAs(キャリア濃度I X1014(!1
−3)を10μm成長した試料について移動度の温度依
存性からアクセプタ濃度を求めた結果、従来の基板ホル
ダを用いた場合にはアクセプタ濃度が10”m−’台で
あったのに対し、本発明による基板ホルダを使用した場
合には10”cm−’台の高純度のGaAs結晶を得た
。
なお当然のことではあるが、本発明はここに示した実施
例あるいは使用材質等に制御されるものではなく、また
GaAs以外の物質の場合にも適用できるものである。
例あるいは使用材質等に制御されるものではなく、また
GaAs以外の物質の場合にも適用できるものである。
以上述べたように、本発明による基板ホルダを用いるこ
とにより、以下の効果が得られることは明白である。
とにより、以下の効果が得られることは明白である。
蒸着防止カバを設けた結果により基板ホルダにマウント
したG a A s基板上にだけG a A sが成長
するため、基板加熱温度を一定に制御することによって
、成長中のG a A s基板表面の温度を実用上問題
とならない1%以内の精度で制御することができる。
したG a A s基板上にだけG a A sが成長
するため、基板加熱温度を一定に制御することによって
、成長中のG a A s基板表面の温度を実用上問題
とならない1%以内の精度で制御することができる。
また、成長中に基板ホルダからの放熱が一定に保たれる
ため、従来の基板ホルダの場合のようにG a A s
基板表面の温度を一定に制御するために供給電力を増大
させる必要がないので、成長中に放出ガスの量が増加す
ることがなくなり、この結果、高純度のG a A s
を成長させることができる。
ため、従来の基板ホルダの場合のようにG a A s
基板表面の温度を一定に制御するために供給電力を増大
させる必要がないので、成長中に放出ガスの量が増加す
ることがなくなり、この結果、高純度のG a A s
を成長させることができる。
さらに蒸着防止カバを用いてGaAs基板を固定するこ
とができるため、基板マウントの作業性も向上する。
とができるため、基板マウントの作業性も向上する。
第1図は本発明の詳細な説明するための基板ホルダの概
略図にして(a)はその正面図、(b)はその断面側面
図、第2図は本発明による基板ホルダを使用した場合の
温度変化を示す図、第3図は本発明の一実施例を示す基
板ホルダの(a)はその正面図、(b)は断面側面図、
第4図は本発明の他の一実施例を示す基板ホルダの(a
)はその正面図、(b)はその断面側面図、第5図は従
来の基板加熱回転機構を示す一部断面側面図、第6図は
従来の基板ホルダを示しくa)はその正面図、(b)は
その側面図、第7図は従来の基板ホルダを使用した場合
の温度変化を示す図である。 3・・・熱電対、5・・・基板加熱回転機構、6・・・
基板、7・・・基板ホルダ、8・・・蒸着防止カバ。 代理人弁理士 秋 本 正 実弟 l 図 (α) (b〕 第2図 成長時開Chr) ハ埋人献木り笑 第 J 図
略図にして(a)はその正面図、(b)はその断面側面
図、第2図は本発明による基板ホルダを使用した場合の
温度変化を示す図、第3図は本発明の一実施例を示す基
板ホルダの(a)はその正面図、(b)は断面側面図、
第4図は本発明の他の一実施例を示す基板ホルダの(a
)はその正面図、(b)はその断面側面図、第5図は従
来の基板加熱回転機構を示す一部断面側面図、第6図は
従来の基板ホルダを示しくa)はその正面図、(b)は
その側面図、第7図は従来の基板ホルダを使用した場合
の温度変化を示す図である。 3・・・熱電対、5・・・基板加熱回転機構、6・・・
基板、7・・・基板ホルダ、8・・・蒸着防止カバ。 代理人弁理士 秋 本 正 実弟 l 図 (α) (b〕 第2図 成長時開Chr) ハ埋人献木り笑 第 J 図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、分子線エピタキシ用基板ホルダにおいて、上記基板
ホルダに、基板上のみ結晶を成長させるため、上記基板
ホルダの基板周囲部分を覆う如く蒸着防止カバを設けた
ことを特徴とする分子線エピタキシ用基板ホルダ。 2、前記蒸着防止カバにて基板を基板ホルダに固定する
ように構成したことを特徴とする前記特許請求の範囲第
1項記載の分子線エピタキシ用基板ホルダ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10406485A JPS61263212A (ja) | 1985-05-17 | 1985-05-17 | 分子線エピタキシ用基板ホルダ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10406485A JPS61263212A (ja) | 1985-05-17 | 1985-05-17 | 分子線エピタキシ用基板ホルダ |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS61263212A true JPS61263212A (ja) | 1986-11-21 |
Family
ID=14370737
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP10406485A Pending JPS61263212A (ja) | 1985-05-17 | 1985-05-17 | 分子線エピタキシ用基板ホルダ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS61263212A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5769952A (en) * | 1994-06-07 | 1998-06-23 | Tokyo Electron, Ltd. | Reduced pressure and normal pressure treatment apparatus |
-
1985
- 1985-05-17 JP JP10406485A patent/JPS61263212A/ja active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5769952A (en) * | 1994-06-07 | 1998-06-23 | Tokyo Electron, Ltd. | Reduced pressure and normal pressure treatment apparatus |
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