JPH05330981A - 液相エピタキシャル成長装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】下地基板を基板保持具に対して着脱自在とする
ことにより下地基板の汚染を防止するとともに、下地基
板の脱落や割れ等を防止することができ、良質の単結晶
膜を得ることができる液相エピタキシャル成長装置を提
供すること。 【構成】支持棒の下端部に固定された基板保持具の下端
部には下地基板の外径よりやや小径の押え部が設けられ
ている。基板保持具には下地基板を収容するバスケット
がピンで着脱自在に取り付けられ、上記押え部とバスケ
ットの底部とで下地基板の外周部上下面を挟持してい
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は下地基板の表面に単結晶
膜を育成する液相エピタキシャル成長装置に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】従来、遅延線フィルター，発振器，非線
形デバイスなどの静磁波（ＭＳＷ）デバイス、およびフ
ァラデー回転効果を利用した光アイソレータ，サーキュ
レータまたはスイッチなどの磁気光学素子等に磁性ガー
ネット単結晶が広く用いられている。この磁性ガーネッ
ト単結晶の主な製造方法として、液相エピタキシャル成
長法（ＬＰＥ法）が知られている。

【０００３】この液相エピタキシャル成長法は、縦型加
熱炉内に所定条件に保持された白金製坩堝に、ガーネッ
トを構成する元素の酸化物および溶剤としてＰｂＯとＢ
₂ Ｏ₃ とを充填し、約１２００℃で均質化を行い溶液化
する。この溶液を液相線（Liquidus) と固相線 (Solidu
s)の間の温度、即ち約９００℃前後の一定温度に保持し
てガーネットを過飽和状態にした後、この溶液中に下地
基板であるＧｄ₃ Ｇａ ₅ Ｏ₁₂（ＧＧＧ）基板を浸漬し、
一定位置で回転させながら所定時間成長を行うことによ
り、下地基板の表面に磁性ガーネット単結晶膜を育成す
る。最後に、溶液の上方で下地基板を約５００ｒｐｍの
回転数で回転させることによって、磁性ガーネット単結
晶膜上に付着している溶液を振り切るというものであ
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記下地基板は支持棒
の下端部に取り付けられた貴金属製の基板保持具によっ
て水平状態に保持されており、下地基板は支持棒と同軸
上に支持されている。もし下地基板が支持棒に対して偏
心していると、育成された単結晶膜の膜厚にバラツキが
発生するからである。従来ではＰｂＯ蒸気が出ていない
温度で、支持棒の下端部に基板保持具を介して下地基板
を取り付け、支持棒を回転させながら支持棒と駆動装置
との連結部の偏心度合いを調節している。そのため、支
持棒に一旦下地基板を取り付けてしまうと、単結晶の育
成終了まで下地基板を取り外すことができない。原料の
溶解工程から育成直前までの間、支持棒に取り付けられ
た下地基板にはＰｂＯ蒸気や大気中の埃等が付着し、下
地基板が汚染され、育成された単結晶膜に欠陥が発生す
るという問題があった。また、従来の基板保持具は脚部
の弾性によって下地基板の外周部を保持しているが、下
地基板上の溶液を振り切るために高速回転させた際、下
地基板が基板保持具から脱落する恐れがあった。さら
に、脚部の弾性力が下地基板に対して外周部から内向き
への応力として作用するため、下地基板を基板保持具か
ら取り外す際などに下地基板に割れや欠けが発生する恐
れもあった。そこで、本発明の目的は、下地基板を基板
保持具に対して着脱自在とすることにより下地基板の汚
染を防止するとともに、下地基板の脱落や割れ等を防止
することができ、良質の単結晶膜を得ることができる液
相エピタキシャル成長装置を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、基板保持具の下端部に下地基板の外径よ
りやや小径の押え部を設けるとともに、基板保持具に下
地基板を収容するバスケットを着脱自在に取り付け、上
記押え部とバスケットの底部とで下地基板の外周部上下
面を挟持するものである。

【０００６】

【作用】基板保持具に対してバスケットが着脱自在であ
るから、予め偏心が調整された支持棒と基板保持具に対
して、育成直前に下地基板を保持したバスケットを装着
すればよい。これにより、下地基板を可能な限り綺麗な
状態に維持でき、育成された単結晶膜に欠陥が発生しな
い。また、下地基板は基板保持具の押え部とバスケット
とによって上下方向より保持されているので、高速回転
時の遠心力で下地基板が外れる恐れがない。さらに、下
地基板には従来のように外周部から内向きへの応力が掛
からないので、下地基板を基板保持具から取り外す際に
下地基板が割れたり欠けたりする恐れもない。

【０００７】

【実施例】図１は本発明の一例である磁性ガーネット膜
の育成装置を示す。アルミナ製の縦型円筒形炉心管１の
内側には、支持台２によって底面が支持された白金製坩
堝３が配置され、この坩堝３内には磁性ガーネット膜の
原料と溶剤とが充填されている。炉心管１の外側には
上，中，下の３段の抵抗加熱ヒータ４，５，６が設けら
れており、坩堝３は中ヒータ５の内側に配置されてい
る。炉心管１内の坩堝３は上記ヒータ４〜６の輻射熱に
より加熱され、ガーネット原料および溶剤が溶解されて
溶液７化されるとともに、炉心管１内の雰囲気が所定温
度に保持されている。

【０００８】ＧＧＧ基板よりなる円板状の下地基板８
は、図２，図３に示す白金製または白金合金製の基板保
持具９とバスケット１５とによって水平に保持されてい
る。基板保持具９は、アルミナ製支持棒２０の下端部に
固定されたボス部１０と、ボス部１０と放射状の連結部
１１を介して連結された環状の支持部１２と、支持部１
２の下方に３本の脚部１３を介して連結された環状の押
え部１４とを備えている。上記支持部１２および押え部
１４の外径は下地基板８の外径よりやや小さい。

【０００９】バスケット１５は、上記脚部１３の外周に
嵌合する環状の口縁部１６と、口縁部１６の下方に３本
の脚部１７を介して連結された環状の底部１８とを備え
ている。バスケット１５の口縁部１６の内径は下地基板
８の外径よりやや大きく、底部１８の内径は下地基板８
の外径よりやや小さい。そのため、下地基板８をバスケ
ット１５の上方から収納すると、下地基板８は底部１８
で外周部下面が支持される。バスケット１５は上記基板
保持具９に介して下方から外嵌されるが、バスケット１
５の内面と基板保持具９の外面とが殆ど隙間無く嵌合す
るので、バスケット１５は基板保持具９に対して同軸上
に装着される。嵌合状態において、バスケット１５の脚
部１７と基板保持具９の脚部１３とにピン１９を挿入す
ることにより、バスケット１５を基板保持具９に対して
着脱自在に取り付けることができる。なお、ピン１９に
代えてビスを用いてもよい。

【００１０】上記支持棒２０の上端部は駆動手段（図示
せず）に着脱可能に取り付けられており、回転方向およ
び上下方向に駆動される。なお、支持棒２０と駆動手段
との連結部は、支持棒２０の偏心を調整可能となってい
る。炉心管１の上端には、炉内への冷気の侵入を抑制す
る石英ガラス製のシャッタ２１が載置されており、この
シャッタ２１の中心部に上記支持棒２０が挿通されてい
る。

【００１１】次に、上記構成の液相エピタキシャル成長
装置の動作の一例を説明する。まず、坩堝３の中でガー
ネット原料と溶剤とを混合し、１２００℃で加熱溶解し
て２時間保持した後、８９０℃に降温して過冷却状態と
する。一方、単結晶育成用の下地基板８と同一形状でか
つ同一重量の偏心調整用下地基板をバスケット１５に収
納し、このバスケット１５を基板保持具９にピン１９で
装着する。なお、基板保持具９は支持棒２０の下端部に
予め固定されている。そして、駆動手段を回転させて支
持棒２０が偏心しているか否かを判断し、支持棒２０に
偏心があれば、偏心をなくすように支持棒２０と駆動手
段との連結部を調整する。偏心調整後、基板保持具９か
らバスケット１５を取り外し、バスケット１５をクリー
ンルーム等の別室に保管する。育成開始の直前に、クリ
ーンルームからバスケット１５を取り出すとともに、こ
のバスケット１５に単結晶育成用の下地基板８を収納す
る。そして、下地基板８を収納したバスケット１５を基
板保持具９にピン１９で装着する。これによって、下地
基板８はその外周部上下面が基板保持具９の押え部１４
とバスケット１５の底部１８とで挟持され、安定に保持
される。

【００１２】このようにして下端部に下地基板８を保持
した支持棒２０を降下させ、下地基板８を溶液７中に浸
漬する。そして、支持棒２０を一方向あるいは正逆に回
転させて磁性ガーネット単結晶膜を育成する。このと
き、支持棒２０，基板保持具９およびバスケット１５を
含む回転部材の偏心が予め解消されているので、育成さ
れた単結晶膜にばらつきが発生しない。単結晶膜の育成
が終了した後、下地基板８を溶液７から高速度で回転さ
せながら引き上げ、単結晶膜上の付着溶液を遠心力によ
り振り切る。その際、基板保持具９およびバスケット１
５には高速回転により回転方向の力が作用するが、下地
基板８はその外周部がバスケット１５の脚部１７によっ
て位置規制されているので、下地基板８が基板保持具９
およびバスケット１５からずれたり、脱落することがな
い。付着溶液の振り切りを終了した後、支持棒２０をさ
らに引き上げ、所定位置でバスケット１５を基板保持具
９から分離し、これを別の場所へ運び、ここでバスケッ
ト１５から下地基板８を取り出す。この時も、下地基板
８には無理な力が全く掛からないので、割れや欠けが発
生しない。

【００１３】表１は、従来における取り外し不能な基板
保持具を用いて磁性ガーネット単結晶膜を育成したとき
のピット（結晶学的欠陥）密度と、本発明における基板
保持具９およびバスケット１５を用いて磁性ガーネット
単結晶膜を育成したときのピット密度とを示したもので
ある。本発明では従来に比べて単結晶膜の表面上のピッ
トが１／１０以下に激減し、平滑で良質の単結晶膜を得
ることができた。そのため、この単結晶膜を育成した下
地基板８を静磁波素子に使用した場合、良好な特性が得
られた。

【００１４】

【表１】

【００１５】なお、上記実施例では磁性ガーネット単結
晶について説明したが、本発明はこれのみに限定される
ものではなく、例えば光学デバイス用単結晶であるニオ
ブ酸リチウムの液相エピタキシャル成長にも本発明を適
用することができる。また、基板保持具およびバスケッ
トの形状は実施例に限るものではなく、少なくともバス
ケットの内部に下地基板を収容でき、かつバスケットを
基板保持具に装着した状態で下地基板の外周部上下面を
バスケットと基板保持具とで挟持し得るものであればよ
い。

【００１６】

【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明に
よれば、下地基板を収容したバスケットを基板保持具に
対して着脱可能としたので、育成直前まで埃やＰｂＯ蒸
気などが掛からない場所に下地基板を保管しておくこと
ができ、下地基板の汚染による不良発生を防止できる。
しかも、下地基板は基板保持具とバスケットとによって
外周部上下面が挟持されるので、下地基板に内向きの無
理な荷重が掛からず、下地基板の取り外し時に割れや欠
けが発生せず、良質の単結晶膜を安定して製造すること
が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる液相エピタキシャル成長装置の
浸漬前の縦断面図である。

【図２】基板保持具とバスケットとで下地基板を保持し
た状態の断面図である。

【図３】下地基板と基板保持具とバスケットとの分解斜
視図である。

【符号の説明】

１ 炉心管 ３ 坩堝 ８ 下地基板 ９ 基板保持具 １４ 押え部 １５ バスケット １８ 底部 ２０ 支持棒

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 熊取谷 誠人 京都府長岡京市天神２丁目26番10号 株式 会社村田製作所内 (72)発明者 関島 雄徳 京都府長岡京市天神２丁目26番10号 株式 会社村田製作所内 (72)発明者 鷹木 洋 京都府長岡京市天神２丁目26番10号 株式 会社村田製作所内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】支持棒の下端部に基板保持具を取り付け、
   この基板保持具に水平に保持された下地基板を単結晶原
   料が溶解されている坩堝内に浸漬し、一定位置で回転さ
   せながら所定時間成長を行うことにより、下地基板の表
   面に単結晶膜を育成する液相エピタキシャル成長装置に
   おいて、 上記基板保持具の下端部に下地基板の外径よりやや小径
   の押え部を設けるとともに、基板保持具に下地基板を収
   容するバスケットを着脱自在に取り付け、上記押え部と
   バスケットの底部とで下地基板の外周部上下面を挟持す
   ることを特徴とする液相エピタキシャル成長装置。