(57)【要約】【課題】フェイスダウン構造で基板を固定、支持する際、基板の下面を支持することなく、固定できる気相エピタキシャル成長用治具を提供するものである。【解決手段】本発明に係る気相エピタキシャル成長用治具１は、基板３を治具本体１１の収容穴１２にフェイスダウン構造で支持、固定するものであり、収容穴１２内に、基板３を径方向内方に付勢してバネ力で支持するバネ部材４を複数個設けたものである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を治具本体の収容穴にフェイスダウン構造で支持、固定する気相エピタキシャル成長用治具において、上記収容穴内に、基板を径方向内方に付勢してバネ力で支持するバネ部材を複数個設けたことを特徴とする気相エピタキシャル成長用治具。
【請求項２】
上記バネ部材は、収容穴の内周面に取り付けられる円弧板部と、その円弧板部の上縁から、円弧板部内側の斜め下方に延びる板バネ部とからなる請求項１記載の気相エピタキシャル成長用治具。
【請求項３】
上記バネ部材を、上記治具本体と同じ材料、もしくは熱伝導率、強度、及び弾性がよい材料で構成した請求項１又は２記載の気相エピタキシャル成長用治具。
【請求項４】
上記バネ部材の構成材がＭｏである請求項３記載の気相エピタキシャル成長用治具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板表面に結晶を気相エピタキシャル成長させて半導体製品を作製するための気相エピタキシャル成長用治具に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
基板表面に化合物半導体結晶を気相エピタキシャル成長させる方法の１つに、ＭＯＶＰＥ法がある。このＭＯＶＰＥ法は、III族有機金属原料ガスとＶ族原料ガスを、高純度水素キャリアガスとの混合ガスとして反応炉に導入し、反応炉内の加熱された基板付近で原料を熱分解させることで、基板表面に化合物半導体結晶を気相エピタキシャル成長させるものである。ＭＯＶＰＥ法に使用するＭＯＶＰＥ装置の一方式では、反応炉内に設けられる気相エピタキシャル成長用治具（以下、成長治具という）で基板をフェイスダウンに固定、支持している。
【０００３】
従来のフェイスダウン構造の成長治具では、重力の影響があるため、図７（ａ）、図７（ｂ）に示すように、治具本体１１に設けた収容穴２２に基板３をセットする際に、基板３を固定するための爪２などを収容穴２２の下縁から穴側に突出させて設け、この爪２により基板３の落下防止を図っている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−２２８３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、従来のフェイスダウン構造の成長治具１では、次のような問題があった。
【０００６】
(1)  爪２などで基板３を固定することにより、爪２の部分にはエピタキシャル層が成長しないため、爪２が位置していた基板３の成長面１４部分は、製品として使用することができない。
【０００７】
(2)  爪２の部分は、基板３の成長面１４よりも下方に出っ張っているため、爪２の部分で混合ガスの流れが乱され、爪２の周辺部ではエピタキシャル成長が不均一となる。また、エピタキシャル成長を繰り返し行うことで、爪２の部分にもデポが蓄積され、爪２が大きくなるため、エピタキシャル成長を繰り返す毎に、爪２の部分の影響範囲が広がっていき、最終的なデバイス工程での歩留が低下する。
【０００８】
(3)  爪２の形状や大きさを工夫して、爪２の影響を少なくしているが、使用する基板３のサイズや重量により、爪２の大きさを小さくすることには限界がある。
【０００９】
そこで本発明の目的は、フェイスダウン構造で基板を固定、支持する際、基板の下面を支持することなく、固定できる気相エピタキシャル成長用治具を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の目的を達成するために、請求項１の発明は、基板を治具本体の収容穴にフェイスダウン構造で支持、固定する気相エピタキシャル成長用治具において、上記収容穴内に、基板を径方向内方に付勢してバネ力で支持するバネ部材を複数個設けたことを特徴とする気相エピタキシャル成長用治具である。
【００１１】
請求項２の発明は、上記バネ部材は、収容穴の内周面に取り付けられる円弧板部と、その円弧板部の上縁から、円弧板部内側の斜め下方に延びる板バネ部とからなる請求項１記載の気相エピタキシャル成長用治具である。
【００１２】
請求項３の発明は、上記バネ部材を、上記治具本体と同じ材料、もしくは熱伝導率、強度、及び弾性がよい材料で構成した請求項１又は２記載の気相エピタキシャル成長用治具である。
【００１３】
請求項４の発明は、上記バネ部材の構成材がＭｏである請求項３記載の気相エピタキシャル成長用治具である。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、次のような効果が期待できる。
(1)  フェイスダウン構造の成長治具で、基板の下面を支持する爪の代わりに、収容穴内に設けられ、基板の周面を支持するバネを用いることにより、エピタキシャル成長後の基板の成長面全面を、製品として使用することができる。
(2)  (1)のバネを用いることにより、エピタキシャル成長の基板面内分布の不均一性をなくすことができる。
(3)  基板面内の特性が均一になることにより、最終的なデバイス工程での歩留向上が図れる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に基いて説明する。
【００１６】
本発明の目的は、以下に示すことを達成することにある。
【００１７】
(1)  フェイスダウン構造の成長治具で、爪を無くした構造にし、爪以外の部材で基板を成長治具に固定できるようにする。
【００１８】
(2)  基板セットの際に、基板が成長治具から落下しないようにする。
【００１９】
(3)  生産のスループットを向上させるために、基板のセット及び取り出しが容易にできるようにする。
【００２０】
(4)  基板に熱が均一に伝わるようにする。
【００２１】
(5)  基板全面に均一にエピタキシャル層を成長させ、最終デバイス工程での歩留を向上させる。
【００２２】
よって、本発明では、爪の代わりに、成長治具の基板セット部側面（収容穴内）にバネ部材を取り付け、そのバネ部材のバネ力で基板を固定するようにする。また、基板とバネ部材が接触する部分で、基板の熱均一性が崩れないようにする。
【００２３】
本発明の好適一実施の形態に係る気相エピタキシャル成長用治具の構造図を図１に示す。図１（ａ）は下面図、図１（ｂ）は図１（ａ）の１Ｂ−１Ｂ線断面図である。
【００２４】
図１（ａ）、図１（ｂ）に示すように、本実施の形態に係る成長治具１は、治具本体１１に収容穴１２を設けてなり、その収容穴１２に基板３がフェイスダウンで収容される。その収容穴１２内に、基板３を径方向内方に付勢するバネ４が複数個、例えば収容穴１２の周面に沿って９０°間隔で４個設けられる。収容穴１２は、バネ４を取り付ける分だけ、収容する基板３の径よりもやや大径に形成される。
【００２５】
バネ４は、図２に示すように、収容穴１２の内周面に取り付けられる円弧板部６と、その円弧板部６の上縁から、円弧板部内側の斜め下方に延びる板バネ部７とからなる。この板バネ部７は、円弧板部６側に撓むことができる。
【００２６】
基板３への熱伝導を均一にするために、バネ４は、治具本体１１と同じ材料、もしくは熱伝導率、強度、及び弾性のよい材料で構成され、例えば、バネ４の材料としてＭｏが挙げられる。
【００２７】
次に、本実施の形態の作用を説明する。
【００２８】
従来の成長治具は、図７（ａ）、図７（ｂ）に示したように、爪２を用いて基板３の下面を支持、固定し、基板３の落下を防止していた。このように、爪２で基板３を固定することにより、基板３の成長面１４上に爪２の跡が付いてしまうと共に、成長面１４の爪２で隠れてしまう部分にはエピタキシャル層を成長させることができなかった。また、爪２は、その厚さ分だけ、治具本体１１の下面１３から出っ張ってしまうため、爪２によって基板３の周辺におけるガスの流れが乱され、基板３の成長面１４におけるエピタキシャル層の面内分布（層厚など）が悪くなってしまう。
【００２９】
そこで、本実施の形態に係る成長治具１は、基板３を固定するための爪の代わりにバネ４を用いている。例えば、図２に示すように、成長治具１における収容穴１２の内周面に、９０°間隔で４つのバネ４を取り付ける。その後、図３に示すように、収容穴１２に基板３をセットすると、各バネ４の板バネ部７に基板３の下縁が当接し、基板３が支持、固定される。
【００３０】
その後、図４に示すように、基板３の裏面（上面）に均熱板５を載せると、均熱板５と基板３の自重により、板バネ部７が収容穴１２の径方向外方に撓んで（弾性変形して）、基板３が沈み込む。そして、基板３の成長面（下面）１４の位置が板バネ部７の先端位置に達すると、基板３の周面がバネ４の弾性（板バネ部７のバネ力）Ｆ１により径方向内方に付勢され、基板３は、その成長面１４と治具本体１１の下面１３が面一で支持、固定される。これにより、基板３の落下が防止される。ここで、バネ４の弾性は、治具本体１１の下面１３と基板３の成長面１４が面一となるように調整されており、基板３の径と、基板３及び均熱板５の重量に応じて適宜変更される。
【００３１】
このように、バネ４で基板３の周面を支持、固定した状態で、エピタキシャル成長がなされる。バネ４は基板３の成長面１４を固定していないことから、基板３の成長面１４にエピタキシャル層を成長させる際に、成長面１４に悪影響が及ぶことがない。よって、基板３の成長面１４に均一にエピタキシャル層を成長させることができる。つまり、基板３の成長面１４において、エピタキシャル層の成長が阻害された部分が全く無いので、エピタキシャル成長後の基板３は、その全面を製品として使用することが可能になる。
【００３２】
また、本実施の形態に係る成長治具１においては、従来と同様の手法で基板３を収容穴１２にセットする又は基板３を収容穴１２から取り出すことができるため、バネ４の使用に伴って生産のスループットが悪化することはない。
【００３３】
本実施の形態の変形例として、以下のものが考えられる。
【００３４】
(1)  バネ４による基板３の固定方法は適宜変更してもよい。例えば、図２の一変形例を図５に示すように、収容穴１２の内周面下部に複数個の溝１５を設ける。この収容穴１２は基板３とほぼ同径に形成される。これらの溝１５内にバネ４を嵌め込み、取り付ける。その後、収容穴１２に、順次基板３、均熱板５をセットすると、図３，図４と同様にバネ４が作用する。この時、図６に示すように、板バネ部７の先端位置Ｐ１と収容穴１２の内周面とが面一、かつ、基板３の成長面１４と治具本体１１の下面１３が面一の状態で、バネ４で基板３が支持、固定される。
【００３５】
(2)  バネ４の形状、材質は適宜変更してもよい。特に、バネ４の板バネ部７の形状は、基板３を十分に支持、固定できるものであれば、限定するものではない。
【００３６】
(3)  バネ４による基板３の固定箇所数、すなわちバネ４の取り付け数は４個に限定するものではなく、基板３を十分に支持、固定できれば、２個、３個、又は５個以上のいずれであってもよい。
【００３７】
(4)  基板３の裏面への、ガスの回り込みを防ぐために、均熱板５におけるバネ４の直上位置にスリットを入れて、スリットに沿ってガスが均熱板５の上方に抜けるようにしてもよい。一方、図５に示したような、収容穴１２に設けた溝１５にバネ４を嵌め込み、取り付けるタイプの成長治具では、基板３の周面上部と収容穴１２の内周面との間に隙間は殆ど無いため、基板３の裏面にガスが回り込むこともなく、均熱板５にスリットを設ける必要はない。
【００３８】
(5)  基板上にエピタキシャル層が形成されたエピタキシャルウェハ（第一基板）と別途準備した基板（第二基板）とをエピタキシャル層側の面で重ね合わせ、この重ね合わせた基板を容器にセットし、減圧雰囲気下で密封する。そして、この密封容器を加圧装置にセットし、気体及び／または液体によって、密封容器を更に外部から大気圧以上で加圧する。これら一連の工程により、第一基板と第二基板とを貼り付けることができる。なお、これらの工程において、第二基板に熱伝導性が優れているものを用いても良く、第一基板と第二基板との間に金属、誘電体や絶縁体などの半導体以外の異物を介在させても良く、また、外部から加圧する際に加熱しても良い。さらにまた、貼り付けた後に第一基板を取り去っても良い。上記エピタキシャル層は、順方向電圧を加えた際にエレクトロルミネッセンス効果を利用して光を発する半導体層であっても良い。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の好適一実施の形態に係る気相エピタキシャル成長用治具の構造図である。図１（ａ）は下面図、図１（ｂ）は図１（ａ）の１Ｂ−１Ｂ線断面図である。
【図２】図１（ｂ）に示す気相エピタキシャル成長用治具の要部拡大図であり、基板セット前の状態を示す図である。
【図３】基板セット後の状態を示す図である。
【図４】均熱板セット後の状態を示す図である。
【図５】図２の一変形例であり、基板セット前の状態を示す図である。
【図６】図５の気相エピタキシャル成長用治具に、基板及び均熱板をセットした状態を示す図である。
【図７】従来の気相エピタキシャル成長用治具の構造図である。図７（ａ）は下面図、図７（ｂ）は図７（ａ）の７Ｂ−７Ｂ線断面図である。
【符号の説明】
【００４０】
１  成長治具（気相エピタキシャル成長用治具）
３  基板
４  バネ（バネ部材）
１１  治具本体
１２  収容穴
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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