(57)【要約】【課題】大幅にコストを上昇させず、簡単な方法により均一な温度に加熱され得る被加工処理基板、および被加工処理基板を均一に加熱して良好に加工処理を行い得る加工処理方法を提供すること。【解決手段】処理装置内に設けられた基板ホルダ１４上に設置されて加熱下で所定の加工または処理を施される被加工処理基板１６であって、基板ホルダ１４と対面する第１主面１６ｃおよびこの面と反対側の第２主面１６ｄとを有する基板本体１６ａと、基板ホルダ１４と当接可能なように第１主面１６ｃに形成された複数個の微小な支持突起１６ｂとからなり、複数個の支持突起１６ｂにて基板本体１６ａが直接基板ホルダ１４と接触しないように構成されたことを特徴とする被加工処理基板。【選択図】図２
2008091615.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理装置内に設けられた基板ホルダ上に設置されて加熱下で所定の加工または処理を施される被加工処理基板であって、
前記基板ホルダと対面する第１主面およびこの面と反対側の第２主面とを有する基板本体と、基板ホルダと当接可能なように前記第１主面に形成された複数個の微小な支持突起とからなり、前記複数個の支持突起にて前記基板本体が直接基板ホルダと接触しないように構成されたことを特徴とする被加工処理基板。
【請求項２】
前記複数個の支持突起は、前記第１主面の周縁部に、かつ第１主面の中心から等距離で配置された請求項１に記載の被加工処理基板。
【請求項３】
前記複数個の支持突起において、隣接する支持突起の相互間隔が等しい請求項２に記載の被加工処理基板。
【請求項４】
前記基板本体は平面視四角形であり、前記支持突起は、第１主面の四隅近傍または第１主面の四辺近傍でかつ各辺の長さ方向中間位置に配置された請求項２に記載の被加工処理基板。
【請求項５】
前記支持突起が、直径１０μｍ〜２ｍｍ、高さが４０〜５００μｍの円柱形である請求項１〜４のいずれか１つに記載の被加工処理基板。
【請求項６】
前記支持突起が、直径８０μｍ〜１ｍｍの半球状である請求項１〜４のいずれか１つに記載の被加工処理基板。
【請求項７】
前記支持突起の数が、３〜６個である請求項１〜６のいずれか１つに記載の被加工処理基板。
【請求項８】
前記基板本体が、ＧａＡｓ、ＧａＮ、ＡｌＮ、ＺｎＳｅ、ＳｉＣ、ＩｎＰまたはＡｌ2Ｏ3からなる請求項１〜７のいずれか１つに記載の被加工処理基板。
【請求項９】
前記複数個の支持突起は、基板本体をエッチングまたは切削して形成された請求項１〜８のいずれか１つに記載の被加工処理基板。
【請求項１０】
前記複数個の支持突起が、セラミック材料にて形成された請求項１〜８のいずれか１つに記載の被加工処理基板。
【請求項１１】
前記複数個の支持突起が、開口パターンを有するマスクを用いて溶射法により形成された請求項１０に記載の被加工処理基板。
【請求項１２】
処理装置内に設けられた基板ホルダ上に設置されて加熱下で所定の加工または処理を施される被加工処理基板の製造方法であって、
基板本体の前記基板ホルダと対面する第１主面をエッチングまたは切削して複数個の微小な支持突起を形成することを特徴とする被加工処理基板の製造方法。
【請求項１３】
処理装置内に設けられた基板ホルダ上に設置されて加熱下で所定の加工または処理を施される被加工処理基板の製造方法であって、
基板本体の前記基板ホルダと対面する第１主面を、開口パターンを有するマスクで覆い、溶射法により前記基板本体と同じまたは異なる材料からなる複数個の微小な支持突起を前記第１主面に形成することを特徴とする被加工処理基板の製造方法。
【請求項１４】
処理装置内に設けられた基板ホルダ上に複数個の微小な支持突起を介して被加工処理基板を設置して加熱下で所定の加工または処理を施すことを特徴とする被加工処理基板の加工処理方法。
【請求項１５】
前記処理装置が、有機金属気相成長法または分子線エピタキシャル成長法にて被加工処理基板の表面に結晶膜を成長させる結晶成長装置、または被加工処理基板を熱処理するアニール装置である請求項１４に記載の被加工処理基板の加工処理方法。
【請求項１６】
前記結晶成長装置を用いて被加工処理基板の表面に化合物半導体結晶膜を成長させる請求項１５に記載の被加工処理基板の加工処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は被加工処理基板、その製造方法およびその加工処理方法に関し、詳しくは均一な温度分布となるように加熱され得る被加工処理基板に関する。
【背景技術】
【０００２】
発光ダイオードやレーザーダイオードなどの光デバイス素子は、有機金属気相成長（ＭＯＶＰＥ）法や分子線エピタキシャル成長（ＭＢＥ）法などのエピタキシャル成長法を用いて半導体基板表面に素子を構成する各種の結晶膜を成長させることにより製造されている。結晶膜によって成長温度（基板温度）は異なるが、一般的に４００℃以上の高温で結晶成長させる。例えばＭＯＶＰＥ法における窒化物系化合物半導体素子の場合、窒化インジウムガリウム(InGaN)の成長温度は７００℃程度、窒化ガリウム(GaN)や窒化アルミニウムガリウム(AlGaN)の成長温度は１１００℃程度である。なお、このような光デバイス素子を製造する場合に使用される半導体基板は、一般的に化合物半導体のインゴットから所定厚みで切り出されたウェハが用いられる。
【０００３】
結晶成長時の半導体基板の温度は、結晶成長の条件として非常に重要な因子であり、基板の温度均一性および温度再現性は、結晶膜の特性に関わる面内分布あるいは成長毎の再現性に大きな影響を与える。また、結晶膜内の歪を緩和させたり、ｐ導電型層を活性化させるために半導体基板を熱処理するアニールにおいても、同様の理由により基板温度の均一性、再現性が重要である。つまり、半導体基板に対する結晶成長または熱処理において、半導体基板が均一な温度分布で加熱される均熱性と温度再現性の確保は、歩留まりの向上と完成品数量の増大に繋がる。
【０００４】
このような半導体基板の均熱性に関して、特許文献１には、両面が凸状となった半導体基板上に結晶膜をエピタキシャル成長させることにより、結晶膜の膜厚、組成、ドーピング濃度の面内均一性を向上させる方法が開示されている。
【特許文献１】特開２００５−３２８０３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述のように、結晶成長や熱処理工程における基板の均熱性および温度再現性は非常に重要であるが、高温で半導体基板を均一に加熱することは困難である。また、結晶成長に用いる半導体基板は、一般的に厚みは均一であるが僅かに反りを有しており、基板温度を上昇させると反りの大きさが変化する。そのため、平坦に研磨した基板載置用トレイの上に半導体基板（ウェハ）を設置した場合、基板の対向面がトレイの載置面に均等に接触せず、このことが基板面内の温度分布を不均一化し、そのことが基板面内での結晶成長の不均一性を起こす原因となっている。また、それにより１枚の半導体基板から取れる素子の良品数が減少することになっている。
【０００６】
また、特許文献１の技術では、結晶膜の膜厚、組成、ドーピング濃度の面内均一性を向上させるために、下地となる半導体基板の両面を凸状に研磨するという複雑な加工を要し、また、インゴットから切り出す半導体基板（ウェハ）の厚みを平坦に切り出す場合よりも厚くする必要があるため、インゴットから切り出せる基板の枚数が減少し、結果としてコストの上昇を招く。
【０００７】
本発明は、大幅にコストを上昇させず、簡単な方法により均一な温度に加熱され得る被加工処理基板およびその製造方法と、被加工処理基板を均一に加熱して良好に加工処理を行い得る加工処理方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明によれば、処理装置内に設けられた基板ホルダ上に設置されて加熱下で所定の加工または処理を施される被加工処理基板であって、前記基板ホルダと対面する第１主面およびこの面と反対側の第２主面とを有する基板本体と、基板ホルダと当接可能なように前記第１主面に形成された複数個の微小な支持突起とからなり、前記複数個の支持突起にて前記基板本体が直接基板ホルダと接触しないように構成されたことを特徴とする被加工処理基板が提供される。
また、本発明の別の観点によれば、処理装置内に設けられた基板ホルダ上に設置されて加熱下で所定の加工または処理を施される被加工処理基板の製造方法であって、
基板本体の前記基板ホルダと対面する第１主面をエッチングまたは切削して複数個の微小な支持突起を形成する、あるいは、基板本体の前記基板ホルダと対面する第１主面を、開口パターンを有するマスクで覆い、溶射法により前記基板本体と同じまたは異なる材料からなる複数個の微小な支持突起を前記第１主面に形成することを特徴とする被加工処理基板の製造方法が提供される。
また、本発明のさらに別の観点によれば、処理装置内に設けられた基板ホルダ上に複数個の微小な支持突起を介して被加工処理基板を設置して加熱下で所定の加工または処理を施すことを特徴とする被加工処理基板の加工処理方法が提供される。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の被加工処理基板によれば、例えば、ＭＯＶＰＥ装置、ＭＢＥ装置といった処理装置を用いて被加工処理基板（例えば半導体基板）上に高温度で結晶膜を成長させる場合、あるいは被加工処理基板を高温度でアニール処理する場合等において、複数個の微小な支持突起にて基板本体を基板ホルダ上に支持することにより、基板本体を基板ホルダに直接接触させることがない。つまり、複数個の支持突起によって被加工処理基板の基板ホルダとの接触面積をできる限り小さくして、基板ホルダから基板への接触熱伝導を最小限に抑えることができると共に、被加工処理基板の特定の部分（例えば素子化しない部分）を基板ホルダに再現良く接触させることにより、基板表面および内部における温度分布の再現性をよくすることができる。
このように、高温下での被加工処理基板の加工処理において、基板−加熱体間での熱伝導において固体同士の接触熱伝導を最小限とすることにより、被加工処理基板が局部的に加熱されることが無く、基板温度の再現性および温度均一性を確保することができ、被加工処理基板の反りを抑制して素子の品質と歩留まりを向上させることができる。
本発明の被加工処理基板によれば、素子の品質と歩留まりを向上させることができる被加工処理基板を得ることができる。
【００１０】
本発明の被加工処理基板の加工処理方法によれば、上述と同様に、被加工処理基板に作製した素子の品質と歩留まりを向上させる効果を奏する。また、この加工処理方法によれば、複数個の微小な支持突起を、被加工処理基板に形成する以外に、処理装置の基板ホルダに形成することができる。支持突起を被加工処理基板に形成する場合、既存の処理装置を改造することなくそのまま使用することができる。一方、支持突起を処理装置側に形成する場合は、インゴットから切り出した一般的な平板状の被加工処理基板をそのまま使用することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明は、加熱下で結晶成長やアニール処理等が施される被加工処理基板が、均一な温度分布で加熱されることを主たる目的とするものであって、この目的を達成する被加工処理基板およびその製造方法と、被加工処理基板の加工方法である。
【００１２】
前記被加工処理基板の加工処理方法は、処理装置内に設けられた基板ホルダ上に複数個の微小な支持突起を介して被加工処理基板を設置して加熱下で所定の加工または処理を施すことを特徴とする。
この場合、複数個の支持突起は、被加工処理基板に一体状に形成されたもの、または処理装置の基板ホルダに一体状に形成されたもの若しくは別体として取り付けられたものであることができる。
以下、本発明である複数個の支持突起を有する被加工処理基板について説明する。
【００１３】
複数個の支持突起を有する本発明の被加工処理基板は、処理装置内に設けられた基板ホルダ上に設置されて加熱下で所定の加工または処理を施される被加工処理基板であって、前記基板ホルダと対面する第１主面およびこの面と反対側の第２主面とを有する基板本体と、基板ホルダと当接可能なように前記第１主面に形成された複数個の微小な支持突起とからなり、前記複数個の支持突起にて前記基板本体が直接基板ホルダと接触しないように構成されたことを特徴とする。
【００１４】
本発明において、被加工処理基板としては、ＭＯＶＰＥ（Metal Organic Vaper Phase Epitaxy）装置やＭＢＥ(Molecular Beam Epitaxy)装置といった結晶装置、もしくはアニール装置などの処理装置を用いて、高温下（例えば500℃程度以上）で半導体素子を構成する結晶膜を成長させるための下地基板や、アニール、不純物熱拡散、電極形成後アロイ処理等の加工処理が施される基板等が適用される。具体的には、元素半導体または化合物半導体からなる半導体基板、ＳＯＩ基板等が挙げられ、特に、III−V族化合物半導体の結晶膜を成長させるためのＧａＡｓ（砒化ガリウム）基板、ＧａＮ（窒化ガリウム）基板、ＡｌＮ（窒化アルミニウム）基板、ＺｎＳｅ（セレン化亜鉛）基板、ＳｉＣ（炭化珪素）基板、ＩｎＰ（燐化インジウム）基板、Ａｌ2Ｏ3（サファイア）基板等が好適である。
【００１５】
この被加工処理基板は、上述のように基板本体と複数の微小な支持突起とからなる。
基板本体の形状やサイズは特に限定されるものではなく、例えば被加工処理基板（以下、処理基板と略称する場合がある）が半導体基板である場合は、半導体インゴットから切り出されたウェハをそのまま用いることができる。
【００１６】
加工処理時の処理装置内においては、基板加熱ヒータが基板本体を直接および／または基板ホルダを介して加熱する。基板加熱ヒータが基板ホルダを介して基板本体を加熱する場合、加熱された基板ホルダからの輻射熱によって基板本体は主に加熱されるが、各支持突起が基板ホルダ上に当接して基板本体を支持しているため、基板ホルダの熱が各支持突起を通して基板本体にも伝わる。そのため、基板本体の支持突起付近は他の部分より局部的に温度が上昇する。一方、基板加熱ヒータにて基板本体を直接加熱する場合でも、基板ホルダも加熱されているため、基板ホルダの熱が各支持突起を通して基板本体に伝わり局所的に基板温度が上昇する。なお、本発明において、基板ホルダとは、被加工処理基板を載置できるものであれば特に限定されず、例えば、被加工処理基板を嵌め込む凹部を有するものや、さらには凹部の底面に熱線透過用の窓部を有するものや、このような凹部を有さない扁平なトレイ形のもの等が挙げられる。
【００１７】
よって、できるだけ基板本体の表面および内部の温度分布を均一化するためには、複数個の支持突起は、素子が形成されない第１主面の周縁部に、かつ第１主面の中心から等距離で配置されることが好ましく、さらに、隣接する支持突起の相互間隔はそれぞれ等しいことが好ましい。
各支持突起をこのような最適化した位置に配置することにより、基板本体の表面および内部の温度分布がより均一化し、基板の反りの影響を最小限にすることができるため、基板面内の素子形成領域において均質な素子を形成することができる。また、支持突起を基板面内の素子化しない周縁部に形成することにより、素子の取れ数をできるだけ多くすることができる。なお、複数個の支持突起の配置は、基板本体の形状に応じてさらに最適化されるが、詳しくは後述する。
【００１８】
また、支持突起の形状および寸法は、特に限定されるものではないが、できるだけ基板ホルダとの接触面積が小さく、かつ形成容易な形状とすることが好ましく、例えば円柱形、角柱形、円錐台形、角錐台形、半球状等が挙げられる。
例えば、支持突起が円柱形の場合、直径は１０μｍ〜２ｍｍ程度、高さは４０〜５００μｍ程度が適当である。支持突起の大きさはできるだけ小さい方がよいが、小さくし過ぎると破損の確立は高くなる。また、支持突起の高さは、基板本体の反りの大きさや素材等により最適値が異なるが、一般的に５００μｍを越えると、基板ホルダを介して基板本体を加熱する場合は基板ホルダ−基板本体間の隙間が大きくなるため基板本体への温度伝達が小さくなり、気流等による温度変動が大きくなる。
支持突起が半球状の場合、直径は８０μｍ〜１ｍｍ程度が適当である。支持突起を半球状とすることにより、破損の確立を低くすることができると共に、基板ホルダとの接触を実質的に点に限りなく近くすることができ、処理基板の均熱性の面でより好ましい。
【００１９】
処理基板と基板ホルダとの接触点の数、すなわち支持突起の数はできるだけ少ない方が固体同士の接触による熱伝導を抑制することができる。基板本体を支持可能な最小突起数は３個であるが、基板本体の形状に応じて安定して支持できる数であること、および幾つかの支持突起が破壊されても基板本体が基板ホルダと直接接触するのを回避すること等を考慮すれば、３〜６個が適当であり、４〜６個が好ましい。
【００２０】
この被加工処理基板を製造する方法としては、基板本体の第１主面をエッチングまたは切削して複数個の微小な支持突起を形成する方法、あるいは基板本体の第１主面を開口パターンを有するマスクで覆い、溶射法にて基板本体と同じ材料または異なる材料からなる複数個の微小な支持突起を第１主面に形成する方法が挙げられる。
基板本体と同素材で支持突起を形成する場合、エッチングまたは切削は有効な方法である。エッチングは、基板素材により異なるが一般的に微細パターンを再現性良く作ることができる利点がある。一方、切削の場合は、フライス盤、研磨盤、切削研磨機といった装置を用いて基板本体に高さの高い支持突起を容易に形成することができる。基板自体を加工する、エッチングや切削加工では、微小な突起を形成する物質が基板から切り出された同種物質であるため、処理装置内に基板を設置した状態で真空に排気したり、処理のため基板を高温に加熱したりした場合においても基板(突起部分)から不純物が蒸発することにより、成長させるエピタキシャル層に悪影響を及ぼすことも無い。また、基板と同じ物質で形成されている事から処理温度に対する温度耐性も充分確保できる。
【００２１】
基板本体に支持突起を溶射法により形成する場合、支持突起の材料は基板本体と同じものでもよいが、基板本体と異なる材料、例えば基板本体の材料よりも熱伝導性の低いセラミック材料を使用することにより、素材間での接触熱抵抗によって熱伝導を抑制し、基板本体の均熱性を得ることができる。また、基板に異種材料の支持突起を形成した場合、その異種材料からの脱ガスと温度耐性が懸念されるが、セラミック材料を使用することにより、高温での不純物の蒸発も少なく、例えばＭＯＶＰＥ法による高温での結晶成長でも分解、蒸発すること無く形状を維持することができる。
また、溶射法による支持突起の形成は、適切な厚み（高さ）を溶射時間により制御することができる上、加工手順も少なくて済むという利点がある。この場合、支持突起の材料としては、Ａｌ2Ｏ3、ＳｉＣ、ＢＮ、ＳｉＯ2といったセラミック材料が挙げられる。
【００２２】
なお、上述したように、支持突起は、被加工処理基板に形成せず、（１）処理装置の基板ホルダに一体状に形成するか、若しくは（２）別体として基板ホルダに取り付けてもよい。
前記（１）の場合、基板ホルダの処理基板との対向面であって、処理基板の周縁部に対応する位置であり、第１主面の中心から等距離であり、さらに、隣接する支持突起の相互間隔がそれぞれ等しくなるように、基板ホルダを加工（例えば切削）して複数個の支持突起を一体状に形成することが好ましい。なお、支持突起の形状、サイズおよび配置は、上述と同じくすることができる。
前記（２）の場合、基板ホルダの前記（１）と同様の位置に、表面に支持突起が一体形成されたブロック（例えばセラミック製）を基板ホルダに固定（脱着可能な場合を含む）する方法を採用することができる。この場合も、支持突起の形状およびサイズは上述と同じくすることができる。
以下、図面を参照しながら本発明の具体的な実施形態について説明する。
【００２３】
（実施形態１）
図１は処理装置として本発明の実施形態１に用いられる一般的なＭＯＶＰＥ装置を示す概略図であり、図２は図１のＭＯＶＰＥ装置内の基板ホルダ上に被加工処理基板を設置した状態を示す概略断面図であり、図３は図２の被加工処理基板を第１主面側から見た斜視図である。
ＭＯＶＰＥ装置１０は、反応炉１１内に基板加熱ヒータ１２を備えた回転マニピュレータ１３を有し、回転マニピュレータ１３上に基板ホルダ１４が設置されている。また、反応炉１１には、基板ホルダ１４の上方に原料ガスおよびキャリアガスを、図示しないガス供給源から反応炉１１内に導入するためのガス導入口１５が備えられると共に、内部ガスを排気する図示しない排気口が備えられており、排気口はトラップ、排ガス処理装置等に接続されている。
基板ホルダ１４は、材質が例えばカーボンであり、その上面には、図２に示すように、被加工処理基板１６とほぼ同じ形状およびサイズの凹部１４ａが形成されている。
【００２４】
被加工処理基板１６は、例えばＧａＡｓ基板からなり、円の一部が所定方向に直線的にカットされた形状の基板本体１６ａと、基板本体１６ａの第１主面１６ｃの周縁部に配置された複数個の微小な支持突起１６ｂとから構成される。
実施形態１の場合、基板本体１６の直径は約５０ｍｍ、厚みは約０．４ｍｍである。また、支持突起１６ｂは、基板本体１６ａの第１主面１６ｃをエッチングまたは切削加工して、直径約５００μｍ、高さ約１００μｍの円柱形に形成されている。基板本体１６ａの厚みと支持突起１６ｂの高さの合計は、基板ホルダ１４の凹部１４ａの深さとほぼ等しい。また、支持突起１６ｂは、基板本体１６ａの第１主面１６ｃの中心から２３．５ｍｍの位置に４個配置され、隣接する支持突起１６ｂの円周方向の相互間隔はそれぞれ等しく（中心角度９０°に）設定されている。
【００２５】
ＭＯＶＰＥ装置１０による加工処理に際して、被加工処理基板１６は、基板ホルダ１４の凹部１４ａに支持突起１６ｂを下にして設置される。このとき、図２に示すように、基板ホルダ１４の凹部１４ａの底面と処理基板１６の第１主面１６ｃとの間には支持突起１６ｂの高さ分の隙間が存在する。なお、処理基板１６が基板ホルダ１４に直接接触しないよう、基板本体１６ａの外周面と凹部１４ａの内周面との間にも僅かに隙間が存在している。
その後、基板加熱ヒータ１２により基板ホルダ１４を介して処理基板１６は加熱され、回転マニピュレータ１３により回転させられる。そして、ガス導入口１５から所定の流量比で混合されたIII族ガス材料（例えばGa(CH3)3）とＶ族有機金属材料(例えばAsH
3)を水素で希釈しながら供給する。供給された材料は高温に加熱された処理基板１６の第２主面１６ｄ上でエピタキシャル成長し、所定膜厚の結晶GaAs膜が形成される。
【００２６】
この結晶成長に際して、基板ホルダ１４の温度が約７５５℃で一定となるように熱電対にて制御した場合、基板本体１６の第２主面１６ｄの温度は、各支持突起１６ｂの近傍（支持突起の中心から半径１．５ｍｍの範囲）では放射温度計による測定で７４８〜７４７℃であり、それ以外の領域では約７４６℃で均一である。よって、第２主面１６ｄの素子形成領域では均一な加熱温度であるため、良好な結晶性の結晶膜に成長することができる。
【００２７】
このような加熱を伴う加工処理工程（この場合、結晶成長工程）が終了した後、基板本体１６ａから全ての支持突起１６ｂは除去され、基板本体のみとなった被加工処理基板は次工程に移される。支持突起１６ｂを除去する方法としては、支持突起以外の部分をマスキングしてエッチングにより支持突起を除去する方法、研削機により支持突起分のみを荒削りした後、さらに研磨機により支持突起を取り除き、第１主面１６ｃを平坦にする方法が挙げられる。
【００２８】
なお、図３では、基板本体１６ａに４個の支持突起１６ｂを形成した場合を例示したが、支持突起１６ｂの数は４個に限定されず、図４（ａ）に示すように中心角度１２０°で３個配置したり、図４（ｂ）に示すように中心角度６０°で６個配置したり、図４（ｃ）に示すように中心角度７２°で５個配置してもよい。
【００２９】
（実施形態２）
図５は処理装置として本実施形態２に用いられる一般的なＭＢＥ装置を示す概略図であり、図６は図５のＭＢＥ装置内の基板ホルダ上に被加工処理基板を設置した状態を示す概略断面図であり、図７は図６の被加工処理基板を第１主面側から見た平面図である。
ＭＢＥ装置２０は、真空チャンバー２１内に基板加熱ヒータ２２を備えた回転マニピュレータ２３を有し、回転マニピュレータ２３の下部に基板ホルダ２４が取り付けられている。また、真空チャンバー２１には、基板ホルダ２４の下方に分子線源セル２５が備えられると共に、内部に原料を充填するための図示しない開閉部と、内部ガスを排気する図示しない排気口が備えられており、排気口はトラップ、真空ポンプ等に接続されている。なお、ＭＢＥ法では液体材料を使用する場合があるため、原料の充填量を多くするためにも処理基板に下向きに結晶成長させる方式が主流である。
基板ホルダ２４は、材質が例えばモリブデンであり、その上面には、図６に示すように、被加工処理基板２６とほぼ同じ形状およびサイズの凹部２６ａが形成されると共に、凹部２６ａの底面に窓部２６ｂが形成されている。
【００３０】
被加工処理基板２６は、例えばＧａＡｓ基板からなり、長方形の基板本体２６ａと、基板本体２６ａの第１主面２６ｃの四隅近傍に配置された４個の微小な支持突起２６ｂとから構成される。
実施形態２の場合、基板本体２６ａの長辺は約２４ｍｍ、短辺は約１８ｍｍ、厚みは約０．４ｍｍである。また、支持突起２６ｂは、基板本体２６ａの第１主面２６ｃに、後述の溶射法により材料をアルミナ（Aｌ2O3）として直径約５００μｍ、高さ約１００μｍの円柱形に形成されている。基板本体２６ａの厚みと支持突起２６ｂの高さの合計は、基板ホルダ２４の凹部２４ａの深さとほぼ等しい。また、支持突起２６ｂは、基板本体２６ａの第１主面２６ｃの中心から１４ｍｍの位置に配置されている。
【００３１】
図８は、実施形態２における被加工処理基板の支持突起を溶射法により形成する状態を示す概略図である。支持突起の形成に際しては、まず、開口パターンを有するマスク３１で基板本体２６ａの第１主面２６ｃを覆い、支持突起形成領域以外の領域をマスキングする。そして、溶射ガン３２を用い、アセチレンガスの燃焼等で得られる高温によりセラミック棒を溶融させ、ジェット流に乗せて溶融粒子３３を第１主面２６ｃのマスク開口部分に吹き付ける。支持突起の高さは、溶射の吹付け時間で制御することができる。なお、直径５００μｍ程度の比較的大きな突起を形成する場合は、溶射のビーム径を絞ってマスク無しで直接吹き付けて支持突起を形成することも可能である。
【００３２】
ＭＢＥ装置２０による加工処理に際して、被加工処理基板２６は、基板ホルダ２４の凹部２４ａに支持突起２６ｂを下にして設置される。このとき、図６に示すように、基板ホルダ２４の凹部２４ａの底面と処理基板２６の第１主面２６ｃとの間には支持突起２６ｂの高さ分の隙間が存在する。また、基板本体２６ａの第１主面２６ｃにおける素子形成領域は、凹部２４ａの窓部２４ｂによって下方に露出している。なお、処理基板２６が基板ホルダ２４に直接接触しないよう、基板本体２６ａの外周面と凹部２４ａの内周面との間にも僅かに隙間が存在している。
その後、基板加熱ヒータ２２により処理基板２６の第２主面２６ｄ（上面）が直接加熱され、回転マニピュレータ２３により回転させられる。そして、分子線源セルから昇華されるIII族材料（例えばGa(CH3)3）と、分子線源セルから蒸発されるＶ族有機金属材料(例えばAs)を、高温に加熱された処理基板２６の第１主面２６ｃ上でエピタキシャル成長させ、所定膜厚の結晶GaAs膜を形成する。
【００３３】
この結晶成長に際して、基板ホルダ２４にも基板加熱ヒータ１２からの熱が伝わるが、基板ホルダ２４から基板本体２６の第１主面２６への熱伝導は、支持突起２６ｂによる素材間の接触熱抵抗によって弱められる。よって、基板本体２６ａの第２主面２６ｄが均一な温度で加熱されていれば、第１主面２６ｃにおいては各支持突起２６ｂの近傍が素子形成領域よりも若干温度は高いが、素子形成領域では均一な温度となる。
基板本体２６ａの第２主面２６ｄの温度が約６５２℃で一定となるように制御した場合、基板本体２６の第１主面２６ｃの温度は、各支持突起２６ｂの近傍（中心から半径１ｍｍの範囲）では６５４〜６５２℃であり、それ以外の領域では約６５０℃で均一である。よって、第２主面１６ｄの素子形成領域では均一な加熱温度であるため、良好な結晶性の結晶膜に成長することができる。
このような加熱を伴う加工処理工程が終了した後、実施形態１と同様の方法によって、基板本体２６ａから全ての支持突起２６ｂは除去される。
【００３４】
なお、図７では、長方形の基板本体２６ａの四隅に４個の支持突起２６ｂを形成した場合を例示したが、図９に示すように、長方形の基板本体２６ａの四辺近傍であって、各辺の長さ方向中間位置に４個の支持突起２６ｂを配置してもよい。
図７のように支持突起２６ｂを基板本体２６ａの四隅に配置した場合、第１主面２６ｃに素子を形成できる有効面積をより広く確保することができるため、この被加工処理基板は主にＭＢＥ法での結晶成長に使用するのに有効である。一方、図９のように支持突起３６ｂを基板本体３６ａの四辺近傍の中間位置に配置した場合、高温時の基板本体の反りによる基板表面高さの変化を最小限に抑えることができるため、この被加工処理基板は主にＭＯＶＰＥ（ＭＯＣＶＤ）法での結晶成長に使用するのに有効である。
【００３５】
なお、実施形態１および２では、被加工処理基板としてＧａＡｓ基板を用いてＧａＡｓ結晶膜を成長させる場合を例示したが、ＧａＮ、ＡｌＮ、ＺｎＳｅ、ＳｉＣ、ＩｎＰまたはＡＬ2Ｏ3からなる被加工処理基板を用いて基板材料と同じ材料の結晶膜を成長させてもよい。また、本発明では、被加工処理基板上に結晶膜を成長させる以外に、例えば、処理基板内の結晶の歪を緩和させるため、処理基板内のｐまたはｎ導電型層を活性化させるため、処理基板内のｐまたはｎ導電型不純物原子を均一に熱拡散させるため、イオン注入された半導体基板の格子欠陥を回復させるため、半導体基板上のドープされたＳｉＯ2膜をリフローさせて良好な段差被覆性を得るため、半導体基板（Ｓｉ基板）上の金属膜をシリサイド化するためなどに行なうアニール処理にも適用可能である。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
本発明は、例えばＭＯＶＰＥ装置、ＭＢＥ装置といった結晶成長装置やアニール装置等によって高温下で結晶成長あるいは熱処理等を行なう場合に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】処理装置として本発明の実施形態１に用いられる一般的なＭＯＶＰＥ装置を示す概略図である。
【図２】図１のＭＯＶＰＥ装置内の基板ホルダ上に被加工処理基板を設置した状態を示す概略断面図である。
【図３】図２の被加工処理基板を第１主面側から見た斜視図である。
【図４】実施形態１における支持突起の異なる配置パターンを示す平面図である。
【図５】処理装置として実施形態２に用いられる一般的なＭＢＥ装置を示す概略図である。
【図６】図５のＭＢＥ装置内の基板ホルダ上に被加工処理基板を設置した状態を示す概略断面図である。
【図７】図６の被加工処理基板を第１主面側から見た平面図である。
【図８】実施形態２における被加工処理基板の支持突起を溶射法により形成する状態を示す概略図である。
【図９】実施形態２における支持突起の異なる配置パターンを示す平面図である。
【符号の説明】
【００３８】
１０  ＭＯＶＰＥ装置
１１  反応炉
１２  基板加熱ヒータ
１３  回転マニピュレータ
１４  基板ホルダ
１４ａ  凹部
１５  ガス導入口
１６  被加工処理基板
１６ａ  基板本体
１６ｂ  支持突起
１６ｃ  第１主面
１６ｄ  第２主面
２０  ＭＢＥ装置
２１  真空チャンバー
２２  基板加熱ヒータ
２３  回転マニピュレータ
２４  基板ホルダ
２４ａ  凹部
２４ｂ  窓部
２５  分子線源セル
２６  被加工処理基板
２６ａ  基板本体
２６ｂ  支持突起
２６ｃ  第１主面
２６ｄ  第２主面
３１  マスク
３２  溶射ガン
３３  溶融粒子
【図１】
2008091615.tif 000003
【図２】
2008091615.tif 000004
【図３】
2008091615.tif 000005
【図４】
2008091615.tif 000006
【図５】
2008091615.tif 000007
【図６】
2008091615.tif 000008
【図７】
2008091615.tif 000009
【図８】
2008091615.tif 000010
【図９】
2008091615.tif 000011