JPS6237923A - 基板加熱方法 - Google Patents

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】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、真空中で半導体等の基板を基板ホルダに装
着した状態で加熱する基板加熱方法に関する。

〔従来の技術とその問題点〕

例えば分子線エピタキシー装置等において、真空中で例
えばＧａＡｓ等の半導体の基板を基板ホルダに装着した
状態で加熱するのに、従来から第３図あるいは第４図に
示すような方法が採られてぃ第３図の方法においては、
例えばモリブデンから成る有底円筒形の基板ホルダ２を
用いて、それの外側底面に基板１を例えばインジウムで
全面にロウ付けすることによって、当該基板ｌの保持と
基板１と基板ホルダ２との間の熱伝達を図っている。こ
れは、基板１を基板ホルダ２の外側底面に単に取り付け
ただけでは、ミクロ的に見れば両者間に多くの間隙があ
って十分な熱伝達が得られないからである。なお図中の
３は基板加熱用のヒータである。

ところが上記のような加熱方法は、インジウムによる基
板１の汚染が起こるためクリーンではなく、しかも後工
程でインジウムの除去処理が必要であるため量産向きで
ないという問題がある。

そのため現状では、第４図に示すように、リング状の基
板ホルダ４に基板１を装着し、当該基板１を直接、ヒー
タ３からの輻射熱で加熱する方法が採られている。なお
図中の５は、基板固定用の例えばモリブデンから成る押
え板である。

ところが上記のような加熱方法では、基板１が例えばＧ
ａＡｓ等の化合物半導体の場合には赤外線の透過率が高
いものが多いため、■基板１の加熱に長時間（例えば１
〜２時間）を要する、■温度の均一性が容易に達成され
ず、デバイス化した場合にそれが特性のバラツキとなっ
て表れる、等の問題がある。

また特殊な場合には、第４図の方法において、基板１の
裏面に金属膜をコーティングして熱線吸収の向上を図っ
ているけれども、その場合には余分な前処理を要すると
共に他の金属で基板１を７万染するという問題が生じる
。

そのため、量産指向の分子線エピタキシー装置等におい
ては、クリーンであって余分な前後処理を必要とせず、
しかも迅速に基板を加熱することができる方法が求めら
れていた。

そこでこの発明は、上記のような要望に応えることがで
きる基板加熱方法を提供するごとを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕 この発明の基＋Ｉｉｉ加熱方法は、真空中で基板を基板
ホルダに装着した状態で加熱するにあたり、基板装着面
側に凹部を有する基板ホルダを用い、当該凹部を：！、
（板で蓋をすると共に当該凹部内に気体を密封した状態
で、基板ホルダを基板装着面の反対側から加熱すること
を特徴とする。

〔作用〕

基板ボルダを加熱すると、基板ホルダの凹部内に密封さ
れた気体の熱伝導により、２！８：板は迅速かつ均一に
加熱される。

〔実施例〕

、　第１図は、この発明の一実施例に係る基板加熱方法
を説明するための２λ板ホルダ回りの断面図である。第
３図および第４図点間等部分には同一符号を付してその
説明を省略する。

この実施例においては、例えばモリブデンから成る円板
状のものであって、基板１の装着面側に基板１よりも幾
分小さめの凹部７を有する基板ホルダ６を用い、当該凹
部７を基板１で蓋をすると共に当該凹部７内に気体１０
を密封した状態で、基板６を例えばヒータ３で基板装着
面の反対側から加熱するようにしている。

この場合、この例でば凹部７の外周部に基板１の周辺部
を受ける棚部８を設シナでおり、当該棚部８において基
板１と基板ホルダ６との間を例えば溶融したインジウム
から成る封止材９で封止（シール）することによって、
気体１０の凹部７からのリークを防（ようにしている。

尚、基板１の基板ホルダ６への固定は、例えば第４図の
場合と同様に押え板５で行っている。

上記気体１０としては、基板１に対してドーピングガス
とならないようなものを選定するのが好ましい。例えば
基板１が化合物半導体の場合は、その構成物質の内の気
化し易い方の物質から成る気体、より具体的には基板１
がＧａＡｓの場合はＡｓの気体、ＧａＰの場合はＰの気
体を選定するのが好ましい。

また基板１の所定加熱温度（例えばＧａＡｓの場合で８
００℃程度）における気体１０の圧力は、０．１〜１０
０　Ｔ　ｏ　ｒ　ｒ程度にするのが好ましい。

気体１０をこの程度のガス圧にすることにより、当該気
体１０の熱伝導により基板１を加熱することが可能とな
る。例えば、上記ガス圧におけるＡｓガスの熱伝導度は
１０−７〜１０−’ｃａｌ／ｃｍ−ｓｅｃ・’ｃ程度で
あり、−例として約１０Ｔｏｒｒ程度のＡｓガスを封入
すると、その時の熱伝導度はｔｏ−’ｃａＩ／ｃｍ−ｓ
ｅｃ−’Ｃ程度となる。

従って上記のような基板加熱方法においては、基板ホル
ダ６の凹部７内に密封された気体１０の熱伝導により、
基板１は迅速かつ均一に加熱される。例えば、基板１の
温度が所定温度（例えば８００℃）で安定するまでの時
間は、第４図に示した従来例に比べてこの実施例ではお
よそ１！２程度にまで短縮される。しかも上記のような
基板加熱方法においては、従来のように基板１にロウ付
け、金属膜のコーティング等の処理を施す必要がないた
め、クリーンであって余分な前後処理を必要としない。

次に第１図のような状態に気体１０を密封するより具体
的な方法を例示する。まず大気圧状態において例えば第
２図に示すように、基板ホルダ６の凹部７内に気体１０
の原料１１（例えば固体状態のＡｓやＰ等）を入れると
共に、２吉板ホルダ６の棚部８に固体状態の低融点金属
、例えばインジウムワイヤから成る封止材９をリング状
に配置してその上から基板１で蓋をし、更に当該基板１
を上から弾力性のある押え板５で押さえておく。この場
合、棚部８に浅いリング状の溝を設けておいてそこに封
止材９を配置するようにしても良い。

次に、第２図に示す状態の基板ホルダ６を目的とする場
所、例えば分子線エピタキシー装置の成長室内に装着し
てそこを所定の真空度（例えば１０″８〜１Ｏ−Ｉ０Ｔ
ｏｒｒ程度）にまで真空引キスる。このとき、棚部８の
シールはまだできていないので凹部７内も併せて真空引
きされる。

次に例えばヒータ３で基板ホルダ６を封止材９の融点（
例えばインジウムの場合で１５７℃）以上に加熱すると
、封止材９であるインジウムワイヤが溶融して基板１は
棚部８に密接すると共に、両者間の間隙が溶融したイン
ジウムでシールされる。これによって、凹部７内に気体
１０を密封可能な状態となる。もっともＡａやＰ等の原
料１１ば、この温度では殆ど蒸発しない。

このような状態で基板ホルダ６を更に加熱すると、原料
１１が蒸発して上記気体１０となり、第１図に示したよ
うな状態で当該気体１０は凹部７内に密封される。この
場合、原料１１は、それが気化してできる気体１０の圧
力が基板１の所定加熱温度（例えば８００℃程度）で所
定圧力、例えばｌ　ＱＴｏ　ｒ　ｒ程度になるように予
め秤量して凹部７内に収納しておくものとする。

、従って上記のような方法によれば、簡単な手段て気体
１０を凹部７内に所定量だけ密封することができる。

尚、上述した封止材９は必ずしもインジウムに限られる
ものではなく、半田付け、ロウ付は等に用いられる他の
低融点金属でも良い。また、基板ホルダ６に棚部８を必
ずしも設ける必要はなく、例えば基板ホルダ６の上面に
基板１を装着してシールするようにしても良い。また基
板１０基板ホルダ６への固定方法も必ずしも上述した押
え板５によらなくても良い。

〔発明の効果〕

以上のようにこの発明においては、クリーンであって余
分な前後処理を必要とせず、しかも迅速かつ均一に基板
を加熱することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の一実施例に係る基板加熱方法を説
明するための基板ホルダ回りの断面図である。第２図は
、第１図の凹部内に気体を密封するより具体的な方法を
説明するための基板ホルダ回りの断面図である。第３図
および第４図は、それぞれ、従来の基板加熱方法を説明
するための基板ホルダ回りの断面図である。 ■・・・基板、３・・・ヒータ、６・・・基板ホルダ、
７１１．凹部、９・、・封止材、１０・・・気体、１１
・・・原料

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）真空中で基板を基板ホルダに装着した状態で加熱
   するにあたり、基板装着面側に凹部を有する基板ホルダ
   を用い、当該凹部を基板で蓋をすると共に当該凹部内に
   気体を密封した状態で、基板ホルダを基板装着面の反対
   側から加熱することを特徴とする基板加熱方法。