(57)【要約】【課題】基板を堅固に保持することができ、被成膜面の全面に成膜でき、かつ均一な膜厚で成膜できる、基板ホルダー、成膜装置、成膜方法、および被成膜基板を提供する。【解決手段】表面上に膜を成長させるための基板を保持するための基板ホルダー２０であって、台座１と、爪部材２と、弾性部材３とを備えている。台座１は、基板を載置するための部材である。爪部材２は、台座１との間で弾性部材３を挟み込んで支持するための部材である。また、爪部材２は、基板の端縁よりも外側で弾性部材３を支持している。弾性部材３は、基板の側面に外側から内側へ力を加えることで基板を台座１に保持するための部材である。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面上に膜を成長させるための基板を保持するための基板ホルダーであって、
前記基板を載置するための台座と、
前記基板の側面に外側から内側へ力を加えることで前記基板を前記台座に保持するための弾性部材とを備える、基板ホルダー。
【請求項２】
前記台座との間で前記弾性部材を挟み込んで支持する爪部材をさらに備える、請求項１に記載の基板ホルダー。
【請求項３】
前記爪部材は、前記基板の端縁よりも外側で前記弾性部材を支持している、請求項２に記載の基板ホルダー。
【請求項４】
前記爪部材の支持部高さＨと、前記弾性部材の支持部長さＬとがＨ≦（Ｌ／２）の関係を有する、請求項２または３に記載の基板ホルダー。
【請求項５】
前記弾性部材が、多孔質カーボンおよびフェルト状カーボンの少なくとも一方を含む、請求項１〜４のいずれかに記載の基板ホルダー。
【請求項６】
前記弾性部材が、９００℃以上の耐熱性を有する、請求項１〜５のいずれかに記載の基板ホルダー。
【請求項７】
前記弾性部材の厚みが２ｍｍ以下である、請求項１〜６のいずれかに記載の基板ホルダー。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれかに記載の基板ホルダーを備える、成膜装置。
【請求項９】
前記基板ホルダーを横置きおよび縦置きのいずれかに配置する、請求項８に記載の成膜装置。
【請求項１０】
請求項１〜７のいずれかに記載の基板ホルダーに基板を保持する工程と、
前記基板に膜を成長させる工程とを備える、成膜方法。
【請求項１１】
ＨＶＰＥ法により膜を成長させる、請求項１０に記載の成膜方法。
【請求項１２】
請求項１０または１１に記載の成膜方法により得られる、被成膜基板。
【請求項１３】
請求項１０または１１に記載の成膜方法により得られる膜がＡｌxＩｎyＧａ(1-x-y)Ｎ（０≦ｘ≦１、ｘ＋ｙ≦１）である、被成膜基板。
【請求項１４】
請求項１０または１１に記載の成膜方法により得られる膜の厚みが１ｍｍ以上である、被成膜基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板ホルダー、成膜装置、成膜方法、および被成膜基板に関し、たとえば成長させる膜の厚みの均一性を向上する基板ホルダー、成膜装置、成膜方法、および被成膜基板に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＩＩＩ族窒化物半導体膜は、発光素子、電子素子、および半導体センサなどの半導体デバイスを形成するための材料として非常に有用である。このような膜を成長させるために、従来から、たとえば昇華法、ＨＶＰＥ（Hydride Vapor Phase Epitaxy：ハイドライド気相成長）法、ＭＢＥ（Molecular Beam Epitaxy：分子線エピタキシ）法、ＭＯＣＶＤ（Metal Organic Chemical Vapor Deposition：有機金属化学気相堆積）法などの気相成長法が提案されている。
【０００３】
気相成長法として、たとえば特許第３５５３５８３号公報（特許文献１）に記載の気相成長装置を用いることができる。上記特許文献１には、基板ホルダーに保持された窒化物結晶成長用の基板を備えている気相成長装置が開示されている。このような気相成長装置に保持される基板ホルダー２００は、図７に示すように、基板保持用の固定部分である爪部材２を有している。該気相成長装置では、基板ホルダー２００に基板４を保持させて、基板４の表面に成膜ガスを流して、基板の表面上に膜を成長させている。なお、図７は従来の基板ホルダーを示す断面図である。
【０００４】
しかし、ガスの流れに対して基板４が直角になるように上記特許文献１に開示の基板ホルダー２００を設置すると、爪部材２は基板４の膜が成長する面（被成膜面）の表面を保持し、爪部材２が被成膜面上に存在する。そのため、爪部材２が成膜ガスの流れを阻害してしまうので、基板４上に均一に成膜ガスが接触せず、基板４の表面全面に膜を成長させることができないという問題や、成長する膜が均一な厚みで成長しないという問題がある。
【０００５】
そこで、基板４の表面全面に厚みの均一な膜を成長させることを目的として、特開昭６０−１３０８２３号公報（特許文献２）に記載の気相成長用基板ホルダーを用いて気相成長を行なうことができる。上記特許文献２では、図８に示すように、２本以上の弾性腕３０４と、基板４を保持した状態で各弾性腕３０４を緊締する輪状の固定具３０５とからなることを特徴とする気相成長用基板ホルダーが開示されている。なお、図８は、従来の別の基板ホルダーを示す断面図である。
【特許文献１】特許第３５５３５８３号公報
【特許文献２】特開昭６０−１３０８２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記特許文献２に開示の基板ホルダー３００では、膜を成長させる際に、基板４の厚み方向を保持する部材がないので弾性腕３０４に対する基板４の位置がずれてしまう場合がある。すると、たとえば弾性腕３０４の先端部３０４ａが基板４の側部において被成膜面から過度に上方に突き出してしまう。この場合は先端部３０４ａが図７に示す基板ホルダー２００の爪部材２と同様に、基板４に対して成膜ガスの流れを妨げてしまい、先端部３０４ａ近傍で膜が成長しにくくなり基板４の表面全体に膜を成長させることができず、かつ基板４に均一の厚みで膜が成長しないという問題がある。特に、先端部３０４ａ近傍などの基板ホルダー３００によりガスの流れが阻害される部分では、膜が成長しにくい。
【０００７】
それゆえ本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、基板を堅固に保持することができ、被成膜面の全面に成膜でき、かつ均一な膜厚で成膜できる、基板ホルダー、成膜装置、成膜方法、および被成膜基板を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の基板ホルダーは、表面上に膜を成長させるための基板を保持するための基板ホルダーであり、台座と弾性部材とを備えている。台座は、基板を載置するための部材である。弾性部材は、基板の側面に外側から内側へ力を加えることで基板を台座に保持するための部材である。
【０００９】
本発明の基板ホルダーによれば、基板は台座に載置されるので、基板はその厚み方向に位置ずれを起こさない。また、基板の側面は弾性部材に保持されるので基板は被成膜面と平行な方向にずれない。よって、基板は基板ホルダーによって堅固に保持される。
【００１０】
また、基板は弾性部材により側面から支持されているので、基板の被成膜面側から基板を保持する必要がない。そのため、被成膜面上に支持部材等の障害物が存在しない。よって、被成膜面の全面に成膜でき、かつ均一な膜厚で成膜できる。
【００１１】
さらに、基板は台座により厚み方向の位置ずれを防止されている。そのため、基板のその厚み方向（被成膜面と平行な方向）の位置ずれによる膜厚の不均一は生じない。
【００１２】
上記基板ホルダーにおいて好ましくは、台座との間で弾性部材を挟み込んで支持する爪部材をさらに備えている。台座と爪部材との間に挟み込まれることによって、弾性部材をより堅固に支持できる。
【００１３】
上記基板ホルダーにおいて好ましくは、爪部材は、基板の端縁よりも外側で弾性部材を支持している。
【００１４】
これにより、基板の端縁よりも外側の離れた位置で爪部材が弾性部材を支持しているため、基板近傍でも膜が成長するので、被成膜面の全面に成膜でき、かつより均一な膜厚で成膜できる。
【００１５】
上記基板ホルダーにおいて好ましくは、爪部材の支持部高さＨと、弾性部材の支持部長さＬとがＨ≦（Ｌ／２）の関係を有している。これにより、被成膜面の全面に成膜でき、かつ均一な膜厚で成膜できる。
【００１６】
なお、「爪部材の支持部高さＨ」とは、爪部材のうち基板の配置領域に最も近い部分における、台座の表面に対して直交する方向に沿う弾性部材の上面からの高さを意味する。また、「弾性部材の支持部長さＬ」とは、爪部材と基板の配置領域との距離であって、台座の表面に平行な方向に沿う最短の距離を意味する。
【００１７】
上記基板ホルダーにおいて好ましくは、弾性部材が、多孔質カーボンおよびフェルト状カーボンの少なくとも一方を含んでいる。多孔質カーボンおよびフェルト状カーボンは、弾性力と耐熱性とを兼ね備えている。よって、基板をより堅固に支持できるとともに、高温の環境下で使用できる。
【００１８】
上記基板ホルダーにおいて好ましくは、弾性部材が、９００℃以上の耐熱性を有する。これにより、高温の環境下で膜を成長させる際にも基板ホルダーを使用できる。
【００１９】
上記基板ホルダーにおいて好ましくは、弾性部材の厚みが２ｍｍ以下である。これにより、厚みの薄い基板を堅固に保持できる。
【００２０】
本発明の成膜装置によれば、上記基板ホルダーを備えている。これにより、被成膜面の全面に成膜でき、かつ均一な膜厚で成膜できる成膜装置とできる。
【００２１】
上記成膜装置において好ましくは、基板ホルダーを横置きおよび縦置きのいずれかに配置している。これにより、膜を効率的に成長させる成膜装置とできる。
【００２２】
本発明の成膜方法によれば、上記基板ホルダーに基板を保持する工程と、基板に膜を成長させる工程とを備えている。これにより、被成膜面の全面に成膜でき、かつ均一な膜厚で成膜することが可能となる。
【００２３】
上記成膜方法において好ましくは、ＨＶＰＥ法により膜を成長させている。ＨＶＰＥ法を用いることにより、基板近傍で成膜ガスの流れが乱されないので、被成膜面の全面に成膜でき、かつより均一な膜厚で成膜することが可能となる。
【００２４】
本発明の一の局面における被成膜基板によれば、上記成膜方法により得られる。これにより、膜厚の均一性が向上した膜に被成膜面の全面が被覆される被成膜基板となる。
【００２５】
本発明の他の局面における被成膜基板によれば、上記成膜方法により得られる膜がＡｌxＩｎyＧａ(1-x-y)Ｎ（０≦ｘ≦１、ｘ＋ｙ≦１）である。これにより、膜厚の均一性が向上したＡｌxＩｎyＧａ(1-x-y)Ｎ（０≦ｘ≦１、ｘ＋ｙ≦１）の膜に被成膜面の全面が被覆される被成膜基板となる。
【００２６】
本発明のさらに他の局面における被成膜基板によれば、上記成膜方法により得られる膜の厚みが１ｍｍ以上である。これにより、薄膜でかつ膜厚の均一性が向上した膜に基板の全面が被覆される被成膜基板となる。
【発明の効果】
【００２７】
このように、本発明の基板ホルダーによれば、基板は台座に載置され、基板の側面は弾性部材に保持されるので、基板は基板ホルダーによって堅固に保持される。また、基板の被成膜面側から基板を保持する必要がないので、被成膜面の全面に成膜でき、かつ均一な膜厚で成膜できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。なお、以下の図面において同一または相当する部分には、同一の参照符号を付し、その説明は繰り返さない。
【００２９】
（実施の形態１）
図１（Ａ）は、本発明の実施の形態１における基板ホルダーを示す断面図であり、図１（Ｂ）は、本発明の実施の形態１における基板ホルダーに基板を保持させた状態を示す断面図である。図１（Ａ）および図１（Ｂ）を参照して、本発明の実施の形態１における基板ホルダーを説明する。
【００３０】
本発明の実施の形態１における基板ホルダー１０は、図１（Ａ）および図１（Ｂ）に示すように、表面上に膜を成長させるための基板４を保持するための基板ホルダー１０であって、台座１と弾性部材３とを備えている。台座１は、基板４を載置するための部材である。弾性部材３は、基板４の側面４ａに外側から内側へ力を加えることで基板４を台座１に保持するための部材である。
【００３１】
具体的には、弾性部材３は、弾性と耐熱性との両方を有する観点から、多孔質カーボンおよびフェルト状カーボンの少なくとも一方を含むことが好ましい。多孔質カーボンおよびフェルト状カーボンは、弾性と耐熱性とを兼ね備えているので、基板４を堅固に保持できるとともに、高温下での使用も可能である。
【００３２】
また、弾性部材３は、高温の環境下で使用できる観点から、９００℃以上の耐熱性を有することが好ましく、さらに好ましくは１０００℃以上である。
【００３３】
また、弾性部材３は、基板４を堅固に保持する観点から、２３５ＧＰａ以上の弾性率を有していることが好ましい。弾性率を２３５ＧＰａ以上とすることによって、多少の振動が生じても基板４が落ちない。また、弾性部材３は、基板４の側面を保持するため、弾性部材３は台座１の表面に平行な方向（図１（Ａ）において上下方向）に沿う方向について弾性力を有しているが、他の方向にも弾性力を有していてもよい。弾性部材３は、たとえば弾性部材３の厚み方向（図１（Ａ）において左右方向）に上記のような弾性力を有していてもよい。
【００３４】
また、弾性部材３の高さは特に限定されないが、たとえば図１（Ａ）に示すように弾性部材３における基板が配置される領域（基板配置領域）Ｒに最も近い部分の高さは、用いる基板４の高さと同一またはそれより低いことが好ましい。これにより、基板の被成膜面上に爪部材２等の障害物が存在しないので、被成膜面の全面に成膜でき、かつ均一な膜厚で成膜できる。さらに、弾性部材３における基板配置領域Ｒに最も近い部分の高さは、用いる基板４の高さの２／３以下とすることがより好ましい。これにより、さらに均一な膜厚で成膜できる。また、弾性部材３の厚みは２ｍｍ以下とすることが好ましい。これにより、基板４が２ｍｍ程度である場合に、弾性部材３の高さが用いる基板４の高さと同一またはそれより低くなり、被成膜面の全面に成膜でき、かつ均一な膜厚で成膜できる。
【００３５】
また、弾性部材３は、台座１と接続されている。接続されていれば特に限定されないが、たとえば基板ホルダー１０に高温の環境下で成膜ガスを流した場合であっても、弾性部材３は台座１と接続されている。
【００３６】
また、弾性部材３は、保持する基板４の外形と同一またはそれより僅かに小さい形状としている。これにより、基板４を堅固に保持できる。
【００３７】
台座１は、基板４を載置できれば特に限定されないが、耐熱性を有する観点から、たとえば炭素、窒化ホウ素、炭化珪素からなることが好ましい。
【００３８】
基板ホルダー１０の上面形状は特に限定されないが、たとえば円形状や四角形状とすることができる。また、弾性部材３は、基板配置領域Ｒの周囲をすべて囲むように配置されていてもよいし、基板配置領域Ｒの周囲の一部を囲むように配置されていてもよい。実施の形態１では、基板ホルダー１０の上面形状は円形状とし、弾性部材３は基板配置領域Ｒの周囲のすべてを囲むように配置されている。
【００３９】
上述した基板ホルダー１０に基板４を保持させると、図１（Ｂ）に示すような状態となる。具体的には、基板４の側面４ａは、弾性部材３に外側から内側に力を加えることにより保持されている。このように保持される基板４は、基板４の表面上に膜を成長させる際に、その成長方向に基板ホルダー１０が存在しないため、その成長は阻害されない。なお、基板ホルダー１０は、たとえばＨＶＰＥ法やＣＶＤ法などの気相成長に用いることができ、特にＨＶＰＥ法に好適に用いられる。
【００４０】
次に、本発明の実施の形態１における成膜方法について説明する。実施の形態１における成膜方法は、まず、基板ホルダー１０に基板４を保持する工程を実施する。この工程では、図１（Ｂ）に示すように、弾性部材３に基板４を保持する。
【００４１】
次に、基板４に膜を成長させる工程を実施する。この工程では、膜を成長できれば特に限定されないが、たとえばＨＶＰＥ法やＣＶＤ法などの気相成長により成膜することができ、特にＨＶＰＥ法により膜を成長させることが好ましい。成膜ガスを基板４の表面（被成膜面）に流すことによって膜を成長させる方法においては、基板４の表面に対して成膜ガスの流れが常に一定であるので、均一な厚みの膜が基板４の表面上に成長する。
【００４２】
上記工程を備える成膜方法により得られる被成膜基板は、被成膜面の全面に成膜され、厚みの均一性が向上する膜を備える優れたものとなる。なお、被成膜基板とは、基板４と、基板４上に成長した膜とを備えているものを意味する。
【００４３】
以上説明したように、本発明の実施の形態１における基板ホルダー１０によれば、基板４を載置するための台座１と、基板４の側面４ａに外側から内側へ力を加えることで基板４を台座１に保持するための弾性部材３とを備えている。基板４は台座１に載置されるので、基板４はその厚み方向に位置ずれを起こさない。また、基板４の側面４ａは弾性部材３に保持されるので基板４は被成膜面と平行な方向にずれない。よって、基板は基板ホルダーによって堅固に保持される。
【００４４】
また、基板４は弾性部材３により側面４ａから支持されているので、基板４の被成膜面側から基板４を保持する必要がない。そのため、被成膜面上に障害物が存在しない。よって、被成膜面の全面に成膜でき、かつ均一な膜厚で成膜できる。特に、気相成長させる場合には、被成膜面付近で成膜ガスの流れが乱されないため、より均一な膜厚で成膜できる。
【００４５】
さらに、基板４は台座１により厚み方向の位置ずれを防止されている。そのため、基板４のその厚み方向の位置ずれによる基板４の被成膜面から過度に上方に突き出してしまうことが生じないので、膜厚の不均一は生じない。
【００４６】
（実施の形態２）
図２〜４を参照して、本発明の実施の形態２における基板ホルダーを説明する。なお、図２は、本発明の実施の形態２における基板ホルダーを示す断面図である。図３は、本発明の実施の形態２における基板ホルダーの別の例を示す断面図である。図４は、本発明の実施の形態２における基板ホルダーに基板を保持させた状態を示す断面図である。
【００４７】
本発明の実施の形態２における基板ホルダー２０の構成は、基本的には実施の形態１における基板ホルダー１０と同様の構成を備えているが、爪部材２を備えている点において図１に示す基板ホルダー１０と異なる。
【００４８】
詳細には、図２に示すように、基板ホルダー２０は、台座１との間で弾性部材３を挟み込んで支持する爪部材２をさらに備えている。爪部材２は、基板４の端縁よりも外側で弾性部材３を支持している。
【００４９】
爪部材２の支持部高さＨと、弾性部材３の支持部長さＬとがＨ≦（Ｌ／２）の関係を有することが好ましい。なお、「爪部材の支持部高さＨ」とは、爪部材２のうち基板配置領域Ｒに最も近い部分における、台座１の表面に対して直交する方向（図２および図３において左右方向）に沿う弾性部材３の上面からの高さを意味する。また、「弾性部材３の支持部長さＬ」とは、爪部材２と基板配置領域Ｒとの距離であって、台座１の表面に平行な方向（図２および図３において上下方向）に沿う最短の距離を意味する。Ｈ≦（Ｌ／２）以上とすることによって、爪部材２によるガス流れの阻害が無視できる程度に小さくなるからである。
【００５０】
爪部材２は、弾性部材３を挟み込んで支持できれば特に限定されないが、耐熱性を有する観点から、たとえば石英、炭素、窒化ホウ素、炭化珪素からなることが好ましい。
【００５１】
また、図２に示すように、爪部材２は、隙間を介さずに弾性部材３を保持しているが、弾性部材３を保持できれば特にこれに限定されず、たとえば台座１の表面に平行な方向に弾性部材３を保持できる程度の隙間を介して保持してもよい。
【００５２】
また、実施の形態２の爪部材２において、外側端縁の台座１の表面に直交する方向に沿う台座１からの高さは、基板配置領域Ｒに最も近い部分における台座１の表面に直交する方向に沿う爪部材２の高さよりも低くしているが、特にこれに限定されない。たとえば図３に示す基板ホルダー３０のように、外側端縁の台座１の表面に直交する方向に沿う台座１からの高さを、基板配置領域Ｒに最も近い部分における台座１の表面に直交する方向に沿う爪部材２の高さと同じとしてもよいし、たとえば一方端から他方端に向けて傾斜を有するテーパ状としてもよい。
【００５３】
上述した基板ホルダー２０に基板４を保持させると、図４に示すような状態となる。具体的には、実施の形態１の基板ホルダー１０と同様に基板４の側面４ａは、弾性部材３に外側から内側に力を加えることにより保持されている。
【００５４】
実施の形態２における基板ホルダー２０では、たとえば以下のような工程により基板４を保持する。まず、弾性部材３の材料として、たとえば多孔質カーボンシートを準備する。そして、準備した多孔質カーボンシートから基板４の外形と同一またはやや小さい外形の穴をくり抜く。そして、多孔質カーボンシートの外形を爪部材２に挟み込める程度の形状とする。そして、該多孔質カーボンシートを爪部材２に挟み込んで支持する。そして、基板４を弾性部材３の穴に押し込むようにして、基板４の側面４ａを弾性部材３により保持する。このようにして、基板ホルダー２０は、基板４を保持できる。
【００５５】
以上説明したように、本発明の実施の形態２における基板ホルダー２０によれば、台座１との間で弾性部材３を挟み込んで支持する爪部材２をさらに備えている。これにより、弾性部材３をより堅固に支持できる。また、保持する基板４の形状にあわせた弾性部材を容易に台座１と爪部材２との間に支持できる。そのため、基板４をより安定して保持できる。
【００５６】
また、基板ホルダー２０において好ましくは、爪部材２は、基板４の端縁よりも外側で弾性部材３を支持している。これにより、爪部材２に支持される弾性部材３により基板４を側面４ａから保持できる。基板４の端縁よりも外側の離れた位置で爪部材２が弾性部材３を支持しているため、たとえばＨＶＰＥ法により膜を成長させる場合には、基板４近傍で成膜ガスの流れが乱されないので、被成膜面の全面に成膜でき、かつ均一な膜厚で成膜できる。
【００５７】
（実施の形態３）
図５を参照して、本発明の実施の形態３における成膜装置を説明する。なお、図５は、本発明の実施の形態３における成膜装置を示す概略図である。
【００５８】
図５に示すように、実施の形態３における成膜装置１００は、実施の形態２における基板ホルダー２０を備えている。また、成膜装置１００は、たとえばＨＶＰＥ法により膜を成長させる装置としている。
【００５９】
具体的には、成膜装置１００は、基板ホルダー２０と、第１ガスボンベ１０１と、第２ガスボンベ１０２と、第１ガス入口１０３と、第２ガス入口１０４と、ソースボート１０５と、ヒータ１０６と、排気口１０７とを備えている。
【００６０】
基板ホルダー２０は、成膜装置１００において横置きおよび縦置きのいずれかに配置されることが好ましい。実施の形態３における成膜装置１００では、基板ホルダー２０をたとえば縦置きに配置している。なお、特にこれに限定されず、たとえば、基板ホルダー２０の台座１の裏面側を別の部材で保持することもできる。
【００６１】
成膜装置１００は、たとえば横型反応炉としている。第１ガスは、たとえばＮＨ3（アンモニア）ガスとし、第１ガスボンベ１０１にはＮＨ3ガスが充填されている。第２ガスは、たとえばＨＣｌ（塩化水素）ガスとし、第２ガスボンベ１０２には、たとえばＨＣｌガスが充填されている。ソースボート１０５は、たとえばＧａ（ガリウム）が充填されている。ヒータ１０６は、成膜装置１００の内部をたとえば７００℃以上１５００℃以下に加熱する能力を有している。排気口１０７は、反応後のガスを外部に排出するための部材である。
【００６２】
また、成膜装置１００は、基板加熱用の局所加熱機構を備えていることが好ましい。局所加熱機構は、たとえばサセプタに埋め込んだ抵抗加熱ヒータのようなものを用いることができる。
【００６３】
次に、本発明の実施の形態３における成膜方法について説明する。たとえば、ＧａＮ単結晶からなる被成膜基板を成膜する方法について説明する。
【００６４】
まず、基板ホルダー２０に、たとえばＧａＮ基板を種基板として台座１上に載置する。
次に、ボート１０５をたとえば約８００℃に加熱する。そして、第２ガス入口１０４を開ける。そして、第２ガス入口から供給されるＨＣｌガスとソースボート１０５のＧａとを式（１）のように反応させて、ＧａＣｌガスを生成する。
Ｇａ＋ＨＣｌ＝ＧａＣｌ＋１／２Ｈ2・・・・・式（１）
【００６５】
次に、基板４の温度が１０００℃になるように加熱する。次に、第１ガス入口１０３を開ける。そして、基板４に生成したＧａＣｌガスと第１ガス入口１０３から供給されるＮＨ3ガスとを基板４の被成膜面に当たるように流して（供給して）、下記の式（２）のように反応させて、基板４の被成膜面上にＧａＮ結晶からなる膜を成膜する。なお、この工程では、基板４に供給されるガスの流れは、常に一定となる。
ＧａＣｌ＋ＮＨ3＝ＧａＮ＋ＨＣｌ＋Ｈ2・・・・・式（２）
【００６６】
上記工程を備える成膜方法により得られるたとえばＧａＮからなる膜により被覆された被成膜基板は、厚みの均一性が優れている。また、被成膜基板はＮＨ3ガス、ＨＣｌガス、およびＧａを調整することによって、厚みを調整することもできる。たとえば、膜の厚みが１ｍｍ以上である被成膜基板とすることができる。また、ガスを変更することによって、多結晶からなる膜を基板上に成膜することもできる。
【００６７】
また、基板ホルダー２０を備えた成膜装置１００を用いて基板に成膜する成膜方法によれば、ＡｌxＩｎyＧａ(1-x-y)Ｎ（０≦ｘ≦１、ｘ＋ｙ≦１）からなる膜を基板に被覆した被成膜基板とすることもできる。この場合は、たとえば基板４として、サファイヤ、炭化シリコン、窒化ガリウム、窒化アルミニウム、またはシリコンを用いる。そして、ソースボート１０５にＩｎ金属を充填する。そして、ＨＣｌガスを供給してＩｎＣｌガスに反応させる。そして、ＮＨ3ガスを供給して、ＩｎＣｌガスと反応させる。これにより、ＡｌxＩｎyＧａ(1-x-y)Ｎ（０≦ｘ≦１、ｘ＋ｙ≦１）からなる膜により被覆された被成膜基板を得ることができる。
【００６８】
以上説明したように、本発明の実施の形態３における成膜装置１００によれば、本発明の基板ホルダー２０を備えている。そのため、成膜装置１００により基板４の表面上に膜を成膜すると、被成膜面の全面に成膜でき、かつ均一な膜厚で成膜できる。
【００６９】
上記成膜装置１００において好ましくは、基板４加熱用の局所加熱機構をさらに備えている。これにより、基板４の表面上に膜を成長しやすくなり、成長させる膜の質が非常に向上する。
【００７０】
[実施例]
本実施例では、本発明の基板ホルダーを用いて成膜することの効果を調べた。始めに、実施例１および比較例１の各々の被成膜基板を以下の方法により製造した。
【００７１】
（実施例１における被成膜基板の成膜方法）
実施の形態２における基板ホルダー２０を備える実施の形態３における成膜装置１００により被成膜基板を製造した。
【００７２】
具体的には、１８ｍｍ角（図４におけるＳ１が１８ｍｍ）で、厚みが４００μｍ以下であるＧａＮ基板を準備した。また、第１ガスとしてＮＨ3を、第２ガスとしてＨＣｌを準備した。そして、ＧａＮ基板の側面を弾性部材３で保持して基板ホルダー２０に保持させた。そして、実施の形態３の成膜装置１００では、ソースボート１０５にＧａＮを充填し、８００℃に加熱した。次に、ＮＨ3ガスとＧａとを反応させて、ＧａＣｌガスを生成しした。そして、基板４の温度を１０００℃とし、ＮＨ3ガスと、ＧａＣｌガスとを基板４上で反応させて、１ｍｍの厚みのＧａＮ膜を成長させた。
【００７３】
なお、ＨＣｌガスおよびＮＨ3ガスの分圧を調整し、多結晶が発生せず、かつ膜も成長速度が２０μｍ以上となるようにした。
【００７４】
（比較例１における被成膜基板の成膜方法）
比較例１は基本的には実施例１と同様であるが、比較例１は、基板ホルダーとして、図７に示す従来の基板ホルダー２００を用いて膜を成長させた点においてのみ異なる。そのため、基板の厚み方向を保持して基板ホルダー２００に保持させた。なお、用いた基板は実施例１と同様であり、図７においてＳ２が１８ｍｍとなる。
【００７５】
（評価方法）
得られた被成膜基板の膜について、それぞれ膜厚を測定した。その結果を図６に示す。なお、図６において、横軸は、基板の長さ（単位：ｍｍ）を示し、縦軸は膜厚均一性（単位：％）を示す。横軸の基板長さは、基板における一方端を０ｍｍとし、他方端を１８ｍｍとし、１ｍｍごとにその膜厚を測定した。膜厚均一性は、膜厚１ｍｍを１００％として、各点において１ｍｍから何％ずれているかを見積もることで算出した。
【００７６】
（評価結果）
図６に示すように、実施例１における被成膜基板は、基板の表面すべてにおいて膜厚均一性が±２％以内となり、膜が均一に成長した。一方、比較例１における被成膜基板は、端から３ｍｍの範囲内で膜が成長しなかった。すなわち、爪部材近傍で膜厚均一性が急激に悪化したことがわかった。
【００７７】
以上説明したように実施例によれば、基板の表面上の膜を成長させる方向に爪部材を有していない本発明の基板ホルダーを用いることによって、被成膜面の全面に成膜でき、かつ均一な膜厚で成膜できることが確認できた。
【００７８】
今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した実施の形態ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】（Ａ）は、本発明の実施の形態１における基板ホルダーを示す断面図であり、（Ｂ）は、本発明の実施の形態１における基板ホルダーに基板を保持させた状態を示す断面図である。
【図２】本発明の実施の形態２における基板ホルダーを示す断面図である。
【図３】本発明の実施の形態２における基板ホルダーの別の例を示す断面図である。
【図４】本発明の実施の形態２における基板ホルダーに基板を保持させた状態を示す断面図である。
【図５】本発明の実施の形態３における成膜装置を示す概略図である。
【図６】実施例における膜厚均一性を示す図である。
【図７】従来の基板ホルダーを示す断面図である。
【図８】従来の別の基板ホルダーを示す断面図である。
【符号の説明】
【００８０】
１  台座、２  爪部材、３  弾性部材、４  基板、４ａ  側面、１０，２０  基板ホルダー、１００  成膜装置、１０１  第１ガスボンベ、１０２  第２ガスボンベ、１０３  第１ガス入口、１０４  第２ガス入口、１０５  ソースボート、１０６  ヒータ、１０７  排気口、Ｒ  基板配置領域。
【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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【図８】
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