(57)【要約】【課題】基板の固定に爪などの固定治具を用いないで基板を支持し得る半導体気相成長用均熱板を提供する。【解決手段】反応管の上部壁に板状のサセプタ４を設け、このサセプタ４に上下に設けた開口部８内に、基板３をその表面を下向きに収納し下面を露出させると共に、基板３の上に位置させて上記開口部８に均熱板３をはめ込む構造のエピタキシャル成長装置に用いられる半導体気相成長用均熱板において、均熱板７の内部に中空部７０を形成し、この中空部７０を真空源と接続するための接続口５を設けると共に、均熱板７の下面に上記中空部７０に通じる吸引孔９を形成して、均熱板７の下面に基板３を真空吸着し得るように構成する。【選択図】　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
反応管の上部壁に板状のサセプタを設け、このサセプタに上下に設けた開口部内に、気相エピタキシャル成長の対象である基板をその表面を下向きに収納して下面を露出させると共に、上記基板の上に位置させて上記開口部に均熱板をはめ込む構造のエピタキシャル成長装置に用いられる半導体気相成長用均熱板において、
均熱板の内部に中空部を形成し、この中空部を真空源と接続するための接続口を設けると共に、均熱板の下面に上記中空部に通じる吸引孔を形成して、均熱板の下面に基板を真空吸着し得るように構成したことを特徴とする半導体気相成長用均熱板。
【請求項２】
上記サセプタの開口部の上縁に係止するための段差部を具備することを特徴とする請求項１に記載の半導体気相成長用均熱板。
【請求項３】
上記中空部内に、上記接続口と吸引孔との間の空間を開閉し、真空及び常圧の切り替えを行うための開閉部材を設けたことを特徴とする請求項１又は２に記載の半導体気相成長用均熱板。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体製品のエピタキシャル成長に用いる半導体気相成長用均熱板に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
化合物半導体結晶を成長する方法の一つに有機金属気相成長法（Ｍｅｔａｌ　Ｏｒｇａｎｉｃ　Ｖａｐｏｒ　Ｐｈａｓｅ　Ｅｐｉｔａｘｙ　、以下ＭＯＶＰＥ法）がある。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内に導入し、反応炉内で加熱された基板付近で原料が熱分解され、基板上に化合物半導体結晶がエピタキシャル成長する。
【０００３】
このＭＯＶＰＥ装置のリアクター（反応炉）を構成する方式には、従来、図７（ａ）に示すように、ガスが反応管１０の一側から他側に向かって一方向に流れ、且つ基板３がサセプタ４の開口部内にフェイスダウンで設けられるタイプ（横型フェイスダウン）や、図７（ｂ）に示すように、下から上に向かうガスがサセプタ４中央から半径方向外側に流れ、且つ基板３がサセプタ４の開口部内にフェイスダウンで設けられるタイプ（自転公転型フェイスダウン）がある。
【０００４】
図４は、フラットパネルディスプレイの如き長方形の基板を扱った横型フェイスダウン方式の反応炉を示したものである。このように基板がフェイスダウンで設けられるタイプの反応炉においては、基板をいかにして支持するかが問題となる。
【０００５】
従来の技術では、基板３を固定する際に爪等の固定治具を用いて固定している。すなわち、図４に示すように、サセプタ４に設けた開口部８内に基板３の表面を下向きに収納し、その基板３の下面周縁を、図５に示すように開口部８の下面周縁の４箇所に突出させた爪１により支え、以て基板３をその下面が露出した状態に支持する。
【０００６】
一方、基板３の面積が大きくなるに伴い、その温度分布を均一にすることが重要となる。そこで、上記基板３の加熱源たる上方のメインヒータ（図示せず）に面して、上記開口部８内に図６に示すような鍋の蓋と同様の形状をした金属製均熱板２をはめ込む。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の爪による支持構造には、次のような問題がある。
【０００８】
（１）基板を爪で固定して、基板にエピタキシャル成長を実施すると爪の部分は成長されない。通常、１枚の基板から、何千個というチップを取るが、この部分には何も成長されていないため基板の一部が無駄になってしまう。また、爪の部分の面積が大きいほど、この無駄になる部分が多くなってしまう。
【０００９】
（２）エピタキシャル成長を行うと爪の部分にもエピタキシャル成長が行われてしまうので、成長装置のメンテナンスの際に爪の部分を取り替えたり、洗浄するなりして、爪に成長してしまった部分を除去しなくてはならない。また、爪の部分がエピタキシャル成長されることにより、原料ガスの流れが悪くなり、基板上の成長部の特性に悪影響を及ぼす可能性がある。
【００１０】
（３）成長後の基板を１枚づつ真空ピンセット等を使ってウェハトレイに入れるが、上記図４の成長装置では、連続して成長を実施する場合、成長後の基板の取り出し及び新しい基板のセットに時間がかかり、作業効率が良くない。
【００１１】
そこで、次のような課題の解決が要請される。
【００１２】
（ａ）　基板の固定に爪などの固定治具を用いない構造として、基板全体を使えるようにする。
【００１３】
（ｂ）　装置のメンテナンスの際に爪などの洗浄等を必要としない構造にする。
【００１４】
（ｃ）　爪を付けないことにより、原料ガスの流れを乱さず、均一に基板に成長させるようにする。
【００１５】
（ｄ）　基板の取り出し・セットを簡易化する。
【００１６】
本発明の目的は、上記課題を解決し、基板の固定に爪などの固定治具を用いないで基板を支持し得る半導体気相成長用均熱板を提供することにある。
【００１７】
【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、次のように構成したものである。
【００１８】
請求項１の発明に係る半導体気相成長用均熱板は、反応管の上部壁に板状のサセプタを設け、このサセプタに上下に設けた開口部内に、気相エピタキシャル成長の対象である基板をその表面を下向きに収納して下面を露出させると共に、上記基板の上に位置させて上記開口部に均熱板をはめ込む構造のエピタキシャル成長装置に用いられる半導体気相成長用均熱板において、均熱板の内部に中空部を形成し、この中空部を真空源と接続するための接続口を設けると共に、均熱板の下面に上記中空部に通じる吸引孔を形成して、均熱板の下面に基板を真空吸着し得るように構成したことを特徴とする。
【００１９】
本発明は基板上に半導体を気相成長させる際に用いる半導体気相成長用均熱板に、基板を真空吸着することができる真空吸着装置を備えたものである。均熱板内を真空状態にするために、真空に引くための接続口を設けて、その部分から真空源たる吸引ポンプなどを使って真空に引くと、図１のように均熱板に直接基板を真空吸着させることができ、爪を使わずに基板を固定することができる。
【００２０】
請求項２の発明は、請求項１記載の半導体気相成長用均熱板において、上記サセプタの開口部の上縁に係止するための段差部を具備することを特徴とする。これにより半導体気相成長用均熱板それ自体をサセプタに支持させることができる。
【００２１】
請求項３の発明は、請求項１又は２記載の半導体気相成長用均熱板において、上記中空部内に、上記接続口と吸引孔との間の空間を開閉し、真空及び常圧の切り替えを行うための開閉部材を設けたことを特徴とする。
【００２２】
上記中空部内に接続口と吸引孔との間の空間を開閉する開閉部材（例えば仕切り板）を設けることにより、均熱板内を真空・常圧に切り替えることができ、これにより基板の取り付け及び取り外しを容易に行うことができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
図３に、前提となる気相エピタキシャル装置の構成を示す。この気相エピタキシャル装置は、均熱板２の代わりに均熱板７が用いられ、爪１が備わっていない点を除いて、図４と同じ構成である。すなわち、原料ガス供給口からガス排気口へ原料ガスが流通する反応管１０（図７（ａ）参照）の上部壁に板状のサセプタ４を設け、これをモータで回転可能に構成すると共に、このサセプタ４に、気相エピタキシャル成長の対象である半導体基板３とほぼ同じ形状に開口部８を開け、この開口部８内に基板３をその表面を下向きにして収納し、下面を露出させた状態に位置させると共に、上記基板３を加熱する加熱源たるメインヒータ（図示せず）に面して、上記開口部８に均熱板７をはめ込んだエピタキシャル成長装置となっている。
【００２４】
この半導体気相成長用均熱板７の構成を図１及び図２に示す。図１において斜線部が均熱板７である。この均熱板７は、図１に示すように、内部に中空部（空洞）７０を形成し、上部にこの中空部７０を真空源（図示せず）と接続するための接続口５を設けると共に、均熱板７の下面に上記中空部７０に通じる吸引孔９を設けた構成となっている。
【００２５】
均熱板７の側面の上部には、サセプタの開口部８の上縁に係止するための段差部７ｂが設けられており、これにより均熱板７それ自体をサセプタ４に図３の如く支持させることができる構成となっている。
【００２６】
接続口５を真空源たる吸引ポンプに接続し、真空に引くと、図１のように均熱板７の下面７ａに直接に基板３を真空吸着させることができ、爪を使わずに基板３をその下面がサセプタ４の下面と同一レベルになるように固定保持することができる。
【００２７】
均熱板７には、上記中空部７０内に、上記接続口５と吸引孔９との間の空間ないし通路を開閉し、真空及び常圧の切り替えを行うための開閉部材６として仕切板が設けられている。
【００２８】
この開閉部材６たる仕切板を開閉して均熱板内を真空・常圧に切り替えることにより、基板の取り付け及び取り外しを容易に行うことができる。すなわち、開閉部材６を開き中空部７０内を真空にして、基板３を均熱板７の下面に吸着することにより、基板３を均熱板７と一体的にサセプタ４の所定位置に取り付け又は取り外すことを実現し、また、開閉部材６を閉じて中空部７０内を常圧にして、基板３に対する均熱板７下面の吸着を開放することにより、基板３を均熱板７から障害無く容易に取り外すことを実現することができる。
【００２９】
サセプタ４に対する基板３の取り付けと取り外し手順は次のようになる。
【００３０】
（１）図１に示すように、均熱板７の接続口５に真空源たる吸引ポンプを接続し、開閉部材６たる仕切り板を開位置にして、均熱板７の中空部７０内を真空状態へと移行させ、基板３を下面７ａに吸着し固定する。
【００３１】
（２）均熱板７の中空部７０内が真空状態になり、基板３が固定されたら、開閉部材６たる仕切り板を横にスライドさせて閉位置にし、均熱板７の下の部分を真空に封じきる。
【００３２】
（３）均熱板７を成長用治具たるサセプタ４に図３の如く取り付ける。すなわち均熱板７をサセプタ４の開口部８内に基板３と共に挿入し、段差部７ｂで支持する。これにより基板３の下面はサセプタ４の下面と一致する。そして、基板３の下面に原料ガスを流し、エピタキシャル成長を実施する。このとき、サセプタ４の下面には、従来のように爪が突出していないので、サセプタ４の下面を通過するガスに乱れが生じない。
【００３３】
（４）成長後、均熱板７を基板３と一体的に取り出し、開閉部材６たる仕切り板をスライドさせて開位置にし、真空を破り、基板３を均熱板７から取り外す。
【００３４】
本発明の均熱板は、内部に中空部７０及び開閉部材６、下面に吸引孔９、そして周囲に段差部７ｂを有する構造となっているが、均熱板７の機能には影響がない。その理由として、実際に加熱をする際には、成長用治具たるサセプタ４の真上に、サセプタ４の全域をカバーする大きさのヒータ（図示せず）が設置されており、このヒータによりサセプタ４及び均熱板７が加熱されること、またサセプタ４と均熱板７が同じ材質を使用していることから、熱伝導はサセプタ４と同様に熱が伝わるためであり、結果として、均熱板本来の機能を十分に発揮するからである。
【００３５】
上記実施形態の均熱板によれば、次のような効果が得られる。
【００３６】
（ｉ）　本実施形態の均熱板は、基板の固定に爪などの固定治具を用いない構造であるため、エピタキシャル成長後、基板全体を有効に使えることになり、生産性を向上させることが出来る。
【００３７】
（ｉｉ）　爪を付けないことにより、原料ガスの流れを乱さず、均一に基板に成長できるようになる。
【００３８】
（ｉｉｉ）　基板を均熱板と一体化し、一緒に取り扱うことにより、作業効率を向上できる。
【００３９】
なお、変形例として、爪の部分の面積を小さくした構造、真空部のしきり方法を変えた構造、成長治具に直接取り付ける構造などが考えられる。
【００４０】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の半導体気相成長用均熱板は、均熱板の内部に中空部を形成し、この中空部を真空源と接続するための接続口を設けると共に、均熱板の下面に上記中空部に通じる吸引孔を形成して、均熱板の下面に基板を真空吸着し得るようにした構成のものである。そして、基板を均熱板と一緒に取り扱うことにより、作業効率を向上することができる。
【００４１】
本発明では、基板の固定に爪などの固定治具を用いない構造であるため、基板全体を使えることになり、生産性を向上させることが出来る。また、従来のように爪を付けない構造であることから、原料ガスの流れを乱さず、均一に基板に成長させることができる。
【００４２】
また、本発明の半導体気相成長用均熱板は、上記中空部内に接続口と吸引孔との間の空間を開閉する開閉部材を設け、均熱板内を真空・常圧に切り替えることができるようにしたので、これにより基板の取り付け及び取り外しを容易に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の半導体気相成長用均熱板の構造を示す概略断面図である。
【図２】図１の半導体気相成長用均熱板を下から見た図である。
【図３】本発明の半導体気相成長用均熱板を実際のサセプタに取り付けた状態を示す概略断面図である。
【図４】従来技術の半導体気相成長装置における爪による均熱板の取り付け構造を示した概略図である。
【図５】図４の爪による均熱板の取り付け構造を下側から見た図である。
【図６】従来技術の均熱板を示した側面図である。
【図７】従来技術のフェイスダウン方式で基板を支持する半導体気相成長装置の種類を示した概略図である。
【符号の説明】
１　爪
２　均熱板
３　基板
４　サセプタ
５　接続口
６　開閉部材
７　均熱板
７ａ　下面
７ｂ　段差部
８　開口部
９　吸引孔
１０　反応管
７０　中空部
【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】
2004022836.tif 000007
【図６】
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【図７】
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