JPH0633229B2 - 分子線結晶成長用基板ホルダー - Google Patents
分子線結晶成長用基板ホルダーInfo
- Publication number
- JPH0633229B2 JPH0633229B2 JP62245057A JP24505787A JPH0633229B2 JP H0633229 B2 JPH0633229 B2 JP H0633229B2 JP 62245057 A JP62245057 A JP 62245057A JP 24505787 A JP24505787 A JP 24505787A JP H0633229 B2 JPH0633229 B2 JP H0633229B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- substrate
- wafer
- molecular beam
- substrate holder
- block
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
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- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
- Physical Deposition Of Substances That Are Components Of Semiconductor Devices (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 ［概要］ 分子線結晶成長用基板ホルダーの改良に関し、 基板を損傷せずに、着脱が容易であり、且つ、結晶成長
層を高品質化することを目的とし、 基板を加熱するヒータを包囲したブロックと、該ブロッ
クより分子線放射側に突出し、該ブロックに保持されて
いる複数の基板支持片と、該基板支持片に支持されて基
板裏面に配置している熱輻射板とよりなり、基板と熱輻
射板との配置位置が前記ブロックの先端より分子線放射
側に対して前部に位置していることを特徴とする。
層を高品質化することを目的とし、 基板を加熱するヒータを包囲したブロックと、該ブロッ
クより分子線放射側に突出し、該ブロックに保持されて
いる複数の基板支持片と、該基板支持片に支持されて基
板裏面に配置している熱輻射板とよりなり、基板と熱輻
射板との配置位置が前記ブロックの先端より分子線放射
側に対して前部に位置していることを特徴とする。
［産業上の利用分野］ 本発明は分子線結晶成長用基板ホルダーの改良に関す
る。
る。
半導体装置を製造する際、結晶基板に沿つて半導体膜を
エピタキシャル成長するエピタキシー法は必須の基礎技
術として知られており、そのエピタキシー法の注目技術
として分子線エピタキシー法が開発されている。それは
金属ソースを加熱溶融させて、超高真空下で蒸着する物
理的な分子線エピタキシー法であるが、更に最近、化合
物ソースを用い、化合物ガスを熱分解させてエピタキシ
ャル成長するガスソース分子線エピタキシー法も開発さ
れつつある。
エピタキシャル成長するエピタキシー法は必須の基礎技
術として知られており、そのエピタキシー法の注目技術
として分子線エピタキシー法が開発されている。それは
金属ソースを加熱溶融させて、超高真空下で蒸着する物
理的な分子線エピタキシー法であるが、更に最近、化合
物ソースを用い、化合物ガスを熱分解させてエピタキシ
ャル成長するガスソース分子線エピタキシー法も開発さ
れつつある。
これらの分子線エピタキシー法を適用した分子線結晶成
長装置においては、被成長用の基板（ウエハー）を保持
する基板ホルダーが必要になるが、その基板ホルダーは
着脱が簡単で、且つ、基板の品質を低下させないような
構成が望まれている。
長装置においては、被成長用の基板（ウエハー）を保持
する基板ホルダーが必要になるが、その基板ホルダーは
着脱が簡単で、且つ、基板の品質を低下させないような
構成が望まれている。
［従来の技術と発明が解決しようとする問題点］ 第３図は金属ソース分子線エピタキシャル成長をおこな
う結晶成長装置の概要を示しており、１は真空成長容
器，２はウエハー（被成長基板），３は基板ホルダー，
４は分子線源セル，５はシャッタ，６は液体窒素シュラ
ウド，７はゲートバルブである。このうち、ウエハー２
は基板ホルダー３に保持され、ヒータで加熱されて、例
えば、ウエハー２がGaAs基板の場合には600〜700℃に加
熱される。
う結晶成長装置の概要を示しており、１は真空成長容
器，２はウエハー（被成長基板），３は基板ホルダー，
４は分子線源セル，５はシャッタ，６は液体窒素シュラ
ウド，７はゲートバルブである。このうち、ウエハー２
は基板ホルダー３に保持され、ヒータで加熱されて、例
えば、ウエハー２がGaAs基板の場合には600〜700℃に加
熱される。
第４図(a)〜(c)はその基板ホルダーの従来例を示してお
り、いずれも断面図である。まず、第４図(a)はヒータ3
0を包囲した金属ブロック31（モリブデン材などで製作
される）にウエハー２をインジウム（In）で半田付け32
した構造の基板ホルダーである。この方式はウエハーが
均一に加熱され、且つ、結晶成長層の品質の低下のない
方法として汎用されている。しかし、一方で半田付けの
処理工数が大きく、また、ウエハーの半田付け裏面が加
熱によつて合金化する場合（GaAs基板など）があり、そ
の際には後処理として裏面ラッピングの必要が生じ、そ
うすれば、ウエハーがラッピング時に汚染される危険が
ある。更に、半田付けの際、気泡が混入すると完全に接
着されずに、加熱によつて脱落する場合があり、また、
半田付けを剥がす際に、ウエハーを破損する必要があ
る。
り、いずれも断面図である。まず、第４図(a)はヒータ3
0を包囲した金属ブロック31（モリブデン材などで製作
される）にウエハー２をインジウム（In）で半田付け32
した構造の基板ホルダーである。この方式はウエハーが
均一に加熱され、且つ、結晶成長層の品質の低下のない
方法として汎用されている。しかし、一方で半田付けの
処理工数が大きく、また、ウエハーの半田付け裏面が加
熱によつて合金化する場合（GaAs基板など）があり、そ
の際には後処理として裏面ラッピングの必要が生じ、そ
うすれば、ウエハーがラッピング時に汚染される危険が
ある。更に、半田付けの際、気泡が混入すると完全に接
着されずに、加熱によつて脱落する場合があり、また、
半田付けを剥がす際に、ウエハーを破損する必要があ
る。
従つて、これらの問題点をなくするために着脱が容易な
半田付けフリーの方式が考案されてきた。そのうち、第
４図(b)に示す基板ホルダーは、ヒータ30を包囲する金
属ブロック31にウエハー２を金属ピンと止めネジ33で圧
着して保持する方式である。しかし、この方式はウエハ
ーに反りがあると、熱伝導性の良い金属ブロック31から
の熱伝導による加熱であるから、接触したウエハー周縁
部が高温になり、隙間のある部分は低温になつて、ウエ
ハーの面内温度分布が不均一になる欠点がある。例え
ば、数十℃の温度ムラが発生する。
半田付けフリーの方式が考案されてきた。そのうち、第
４図(b)に示す基板ホルダーは、ヒータ30を包囲する金
属ブロック31にウエハー２を金属ピンと止めネジ33で圧
着して保持する方式である。しかし、この方式はウエハ
ーに反りがあると、熱伝導性の良い金属ブロック31から
の熱伝導による加熱であるから、接触したウエハー周縁
部が高温になり、隙間のある部分は低温になつて、ウエ
ハーの面内温度分布が不均一になる欠点がある。例え
ば、数十℃の温度ムラが発生する。
そこで、次の第４図(c)に示す基板ホルダーが考案され
ている。即ち、円筒形の金属ブロック35を用い、ＰＢＮ
（焼結窒化硼素）もしくはグラファイトからなる熱輻射
板36をウエハー２の裏面に配置し、ウエハー表面にもＰ
ＢＮもしくはグラファイトからなるリング37を介在さ
せ、更に、止めリング38（割り型Ｃ形状のもの）を挟ん
で、これらをヒータ30を包囲する金属ブロック35に保持
させる方式である。この方式によれば、ＰＢＮもしくは
グラファイトにより金属ブロック35からウエハーを熱的
に絶縁させており、ＰＢＮもしくはグラファイトは熱伝
導の悪い物質であるから、ＰＢＮもしくはグラファイト
が十分に加熱された後、その面からウエハーを輻射を主
体にした熱伝達によつて加熱されるために温度分布が均
一になる。且つ、ＰＢＮ材の場合は、白熱光をＰＢＮが
透過するために加熱効率，加熱温度の均一化は一層良好
になる。
ている。即ち、円筒形の金属ブロック35を用い、ＰＢＮ
（焼結窒化硼素）もしくはグラファイトからなる熱輻射
板36をウエハー２の裏面に配置し、ウエハー表面にもＰ
ＢＮもしくはグラファイトからなるリング37を介在さ
せ、更に、止めリング38（割り型Ｃ形状のもの）を挟ん
で、これらをヒータ30を包囲する金属ブロック35に保持
させる方式である。この方式によれば、ＰＢＮもしくは
グラファイトにより金属ブロック35からウエハーを熱的
に絶縁させており、ＰＢＮもしくはグラファイトは熱伝
導の悪い物質であるから、ＰＢＮもしくはグラファイト
が十分に加熱された後、その面からウエハーを輻射を主
体にした熱伝達によつて加熱されるために温度分布が均
一になる。且つ、ＰＢＮ材の場合は、白熱光をＰＢＮが
透過するために加熱効率，加熱温度の均一化は一層良好
になる。
このように、第４図(c)に示す基板ホルダーは基板が均
一に加熱されて、着脱が容易な利点があるが、一方、Ｐ
ＢＮもしくはグラファイトからの脱ガスやウエハー２と
熱伝導板36との間のガスがウエハーの結晶成長面に触れ
て結晶成長層に不純物を混入し、結晶成長層の品質を低
下させる欠点がある。
一に加熱されて、着脱が容易な利点があるが、一方、Ｐ
ＢＮもしくはグラファイトからの脱ガスやウエハー２と
熱伝導板36との間のガスがウエハーの結晶成長面に触れ
て結晶成長層に不純物を混入し、結晶成長層の品質を低
下させる欠点がある。
本発明はこのような問題点をなくして、結晶品質を向上
させ、且つ、基板の着脱が容易で、基板を損傷しないこ
とを目的とした基板ホルダーを提案するものである。
させ、且つ、基板の着脱が容易で、基板を損傷しないこ
とを目的とした基板ホルダーを提案するものである。
［問題点を解決するための手段］ その目的は、基板を加熱するヒータを包囲したブロック
と、該ブロックより分子線放射側に突出し、該ブロック
に保持されている複数の基板支持片と、該基板支持片に
支持されて基板裏面に配置している熱輻射板とよりな
り、基板の配置位置が前記ブロックの先端より分子線放
射側に対して前部に位置している基板ホルダーによつて
達成される。
と、該ブロックより分子線放射側に突出し、該ブロック
に保持されている複数の基板支持片と、該基板支持片に
支持されて基板裏面に配置している熱輻射板とよりな
り、基板の配置位置が前記ブロックの先端より分子線放
射側に対して前部に位置している基板ホルダーによつて
達成される。
［作用］ 即ち、本発明は、熱輻射板からの脱ガスや間隙からの脱
ガスが基板面に当たらないように、ブロックを基板の後
方に配置し、且つ、突出した基板支持片の数個で支持し
て、脱ガスの排出を容易にする。
ガスが基板面に当たらないように、ブロックを基板の後
方に配置し、且つ、突出した基板支持片の数個で支持し
て、脱ガスの排出を容易にする。
［実施例］ 以下，図面を参照して実施例によつて詳細に説明する。
第１図は本発明にかかる基板ホルダーの断面図，第２図
はその平面図を示しており、第１図は第２図のＡＡ′断
面図である。図中、２はウエハー，21はモリブデン製の
ブロック，22A,22Bはタンタル製の基板支持片，23はモ
リブデン製の止めリング，26はＰＢＮもしくはグラファ
イトからなる熱輻射板，30はヒータであるが、熱輻射板
をウエハーの裏面に配置して重ね合わせたウエハー２と
熱輻射板26を４対の基板支持片22A,22Bで保持し、これ
に止めリング38を挟んで、ウエハー２と熱輻射板26とを
ブロック21より前方に突き出して固定した構造である。
なお、この場合、基板支持片22A,22Bは数少ない程良
く、又，形の小さいものが望ましい。
はその平面図を示しており、第１図は第２図のＡＡ′断
面図である。図中、２はウエハー，21はモリブデン製の
ブロック，22A,22Bはタンタル製の基板支持片，23はモ
リブデン製の止めリング，26はＰＢＮもしくはグラファ
イトからなる熱輻射板，30はヒータであるが、熱輻射板
をウエハーの裏面に配置して重ね合わせたウエハー２と
熱輻射板26を４対の基板支持片22A,22Bで保持し、これ
に止めリング38を挟んで、ウエハー２と熱輻射板26とを
ブロック21より前方に突き出して固定した構造である。
なお、この場合、基板支持片22A,22Bは数少ない程良
く、又，形の小さいものが望ましい。
例えば、膜厚500μｍ，直径50mmφのウエハーに対し
て、同等の直径を有して、膜厚200μｍのＰＢＮもしく
はグラファイトからなる熱輻射板を配置し，幅数mmの基
板支持片22A,22Bで挟んで前方に突出させ、後部からヒ
ータ30で加熱する。そうすると、熱輻射板26が加熱され
て、その輻射熱でウエハー２が加熱され、反りのあるウ
エハーも均一に加熱される。
て、同等の直径を有して、膜厚200μｍのＰＢＮもしく
はグラファイトからなる熱輻射板を配置し，幅数mmの基
板支持片22A,22Bで挟んで前方に突出させ、後部からヒ
ータ30で加熱する。そうすると、熱輻射板26が加熱され
て、その輻射熱でウエハー２が加熱され、反りのあるウ
エハーも均一に加熱される。
且つ、ウエハー２と熱輻射板26とはブロック21より前方
に突出しているために、熱輻射板からの脱ガスやウエハ
ーと熱輻射板との間隙からの脱ガスが基板面に当らず、
四方に逸散して排出され、これらの脱ガスがウエハーの
結晶成長面に接触することが少なくなる。その結果、結
晶成長層への不純物混入が低減されて、結晶成長層の品
質が向上する。
に突出しているために、熱輻射板からの脱ガスやウエハ
ーと熱輻射板との間隙からの脱ガスが基板面に当らず、
四方に逸散して排出され、これらの脱ガスがウエハーの
結晶成長面に接触することが少なくなる。その結果、結
晶成長層への不純物混入が低減されて、結晶成長層の品
質が向上する。
実施結果によれば、２インチφのGaAs基板（ウエハー）
をウエハー中心温度を680℃に加熱した場合、ウエハー
周縁部分の温度は±10℃以内となり、従来例の第４図
(c)に示す基板ホルダーと同程度になつた。且つ、結晶
成長層の品質を評価するために、GaAs基板上に低濃度Si
ドープGaAs層を成長してキャリア密度を測定したとこ
ろ、キャリア密度５×1016/cm3の場合、中心より45mmφ
の円形位置で±１．０％以下の面内分布を示した。これ
は従来例の第４図(a)に示すIn半田によつて接着し、熱
輻射板を用いなかつた場合と同程度であつた。従つて、
不純物混入が低減され、高品質化していることが判明し
た。
をウエハー中心温度を680℃に加熱した場合、ウエハー
周縁部分の温度は±10℃以内となり、従来例の第４図
(c)に示す基板ホルダーと同程度になつた。且つ、結晶
成長層の品質を評価するために、GaAs基板上に低濃度Si
ドープGaAs層を成長してキャリア密度を測定したとこ
ろ、キャリア密度５×1016/cm3の場合、中心より45mmφ
の円形位置で±１．０％以下の面内分布を示した。これ
は従来例の第４図(a)に示すIn半田によつて接着し、熱
輻射板を用いなかつた場合と同程度であつた。従つて、
不純物混入が低減され、高品質化していることが判明し
た。
上記例は金属ソース分子線結晶成長装置で得た結果であ
るが、ガスソース分子線結晶成長装置にも適用できるこ
とは当然である。
るが、ガスソース分子線結晶成長装置にも適用できるこ
とは当然である。
［発明の効果］ 以上の説明から明らかなように、本発明にかかる分子線
結晶成長用基板ホルダーによれば、ウエハーの着脱が容
易で、ウエハーを損傷せず、且つ、不純物の混入のない
高品質な結晶層が均一に成長できて、半導体装置の品質
向上に顕著に役立つものである。
結晶成長用基板ホルダーによれば、ウエハーの着脱が容
易で、ウエハーを損傷せず、且つ、不純物の混入のない
高品質な結晶層が均一に成長できて、半導体装置の品質
向上に顕著に役立つものである。
第１図は本発明にかかる基板ホルダーの断面図、 第２図はその平面図、 第３図は金属ソース分子線結晶成長装置の概要図、 第４図(a),(b),(c)は基板ホルダーの従来例図である。 図において、 １は真空成長容器、２はウエハー、 ３は基板ホルダー、４は分子線源セル、 ５はシャッタ、６は液体窒素シュラウド、 ７はゲートバルブ、 21はブロック、22A,22Bは基板支持片、 23は止めリング、26は熱輻射板、 30はヒータ を示している。
Claims (1)
- 【請求項１】基板を加熱するヒータを包囲したブロック
と、該ブロックより分子線放射側に突出し、該ブロック
に保持されている複数の基板支持片と、該基板支持片に
支持されて基板裏面に配置している熱輻射板とよりな
り、基板の配置位置が前記ブロックの先端より分子線放
射側に対して前部に位置していることを特徴とする分子
線結晶成長用基板ホルダー
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62245057A JPH0633229B2 (ja) | 1987-09-28 | 1987-09-28 | 分子線結晶成長用基板ホルダー |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62245057A JPH0633229B2 (ja) | 1987-09-28 | 1987-09-28 | 分子線結晶成長用基板ホルダー |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6487593A JPS6487593A (en) | 1989-03-31 |
| JPH0633229B2 true JPH0633229B2 (ja) | 1994-05-02 |
Family
ID=17127944
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62245057A Expired - Fee Related JPH0633229B2 (ja) | 1987-09-28 | 1987-09-28 | 分子線結晶成長用基板ホルダー |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0633229B2 (ja) |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60180998A (ja) * | 1984-02-27 | 1985-09-14 | Anelva Corp | 分子線エピタキシヤル成長装置用の基板保持装置 |
-
1987
- 1987-09-28 JP JP62245057A patent/JPH0633229B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6487593A (en) | 1989-03-31 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |