(57)【要約】【課題】搬送中に基板がホルダから外れることを防止することができる真空蒸着装置を提供する。【解決手段】ホルダ１０３ａは、基板２０を保持する一方面Ｓ１と、一方面Ｓ１と反対の他方面Ｓ２とを有する。またホルダ１０３ａには、平面視において基板２０の一部と重複する領域において開口部ＯＰが設けられている。蒸着源１２０はホルダ１０３ａの一方面Ｓ１に対向している。ヒータはホルダの他方面Ｓ２に対向している。固定具６０は、ホルダの一方面Ｓ１上に固定され、一方面Ｓ１との間で基板２０を挟むことによって基板２０を固定している。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板への蒸着を行うための真空蒸着装置であって、
前記基板を保持する一方面と、前記一方面と反対の他方面とを有し、平面視において前記基板の一部と重複する領域において前記一方面および前記他方面の間を貫通する開口部が設けられたホルダと、
前記ホルダの前記一方面に対向する蒸着源と、
前記ホルダの前記他方面に対向するヒータと、
前記ホルダの前記一方面上に固定され、前記一方面との間で前記基板を挟むことによって前記基板を固定する固定具とを備える、真空蒸着装置。
【請求項２】
前記一方面は下方を向いている、請求項１に記載の真空蒸着装置。
【請求項３】
前記固定具は、前記基板の最外周の一部のみを押さえるように構成されている、請求項１または２に記載の真空蒸着装置。
【請求項４】
前記ホルダーは、前記一方面上において、前記基板と接するように設けられた少なくとも１つの突出部を有する、請求項１〜３のいずれか１項に記載の真空蒸着装置。
【請求項５】
前記少なくとも１つの突出部は複数の突出部を含む、請求項４に記載の真空蒸着装置。
【請求項６】
前記複数の突出部は、第１および第２の突出部と、前記第１および第２の突出部を通る直線上から外れて配置された第３の突出部とを含む、請求項５に記載の真空蒸着装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は真空蒸着装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
基板上に蒸着法によって膜を形成する装置、すなわち真空蒸着装置において、通常、基板を保持するホルダが用いられる。場合によって、基板はホルダとともに自動的に搬送される。特開平４−３６５３１７号公報（特許文献１）によれば、処理すべき基板を落とし込む溝を有する支持台が用いられる。基板は支持台とともに搬送され得る。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平４−３６５３１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
支持台に形成された溝に基板が単に載置されただけでは、搬送中に基板が溝から外れてしまうことがある。本発明の一の目的は、搬送中に基板がホルダから外れることを防止することができる真空蒸着装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の真空蒸着装置は、基板への蒸着を行うための真空蒸着装置であって、ホルダと、蒸着源と、ヒータと、固定具とを有する。ホルダは、基板を保持する一方面と、一方面と反対の他方面とを有する。またホルダには、平面視において基板の一部と重複する領域において、一方面および他方面の間を貫通する開口部が設けられている。蒸着源はホルダの一方面に対向している。ヒータはホルダの他方面に対向している。固定具は、ホルダの一方面上に固定され、一方面との間で基板を挟むことによって基板を固定している。
【０００６】
上記の真空蒸着装置によれば、基板の保持に用いられる固定具がホルダに固定されている。よって固定具がホルダからずれることがないので、より確実に基板を保持することができる。
【０００７】
好ましくは、上記の固定具は、基板の最外周の一部のみを押さえるように構成されている。これにより基板の表面のうち固定具の存在によって蒸着されなくなる部分をより小さくすることができる。
【０００８】
好ましくは、上記のホルダは、一方面上において、基板と接するように設けられた少なくとも１つの突出部を有する。これにより、ホルダと基板との接触面積が小さくなるので、ホルダと基板との間での熱の授受を抑制される。よって、ホルダ上への膜の堆積などに起因したホルダの状態の変動が基板温度に与える影響を抑制することができる。これにより、基板温度の変動に起因した蒸着工程のばらつきを抑制することができる。
【０００９】
より好ましくは、上記の少なくとも１つの突出部は複数の突出部を含む。これにより基板をより安定に保持することができる。
【００１０】
さらに好ましくは、上記の複数の突出部は、第１および第２の突出部と、第１および第２の突出部を通る直線上から外れて配置された第３の突出部とを含む。これにより基板をさらに安定に保持することができる。
【発明の効果】
【００１１】
以上説明したように、本発明の真空蒸着装置によれば、より確実に基板を保持することができる
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施の形態１における真空蒸着装置を概略的に示す断面図である。
【図２】図１の真空蒸着装置におけるホルダの近傍を概略的に示す平面図（Ａ）、およびその線ＩＩＢ−ＩＩＢに沿う概略断面図（Ｂ）である。
【図３】本発明の実施の形態２における真空蒸着装置におけるホルダの近傍を概略的に示す平面図（Ａ）、およびその線ＩＩＩＢ−ＩＩＩＢに沿う断面図（Ｂ）である。
【図４】図３におけるホルダを概略的に示す平面図（Ａ）、およびその線ＩＶＢ−ＩＶＢに沿う概略断面図（Ｂ）である。
【図５】本発明の実施の形態３における半導体装置を概略的に示す断面図である。
【図６】図５の半導体装置の製造方法の第１工程を概略的に示す断面図である。
【図７】図５の半導体装置の製造方法の第２工程を概略的に示す断面図である。
【図８】本発明の実施の形態１および２の各々における真空蒸着装置における温度測定の結果の例を示すグラフ図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
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。
【００１４】
（実施の形態１）
図１および図２を参照して、本実施の形態の真空蒸着装置としての分子線エピタキシ（Molecular  Beam  Epitaxy（ＭＢＥ））装置１００は、ホルダ１０３ａと、蒸着源１２０と、ヒータ１０５と、板ばね６０（固定具）と、ねじ６１と、搬送アーム２０３と、ゲートバルブ２０２と、プロセスチャンバ１０１と、搬送チャンバ２０１と、真空ポンプ１０７と、基板シャッタ１１１と、蒸着源シャッタ１２５〜１２８とを有する。
【００１５】
ホルダ１０３ａは、ウエハ２０を保持する表面Ｓ１（一方面）と、表面Ｓ１と反対の裏面Ｓ２（他方面）とを有する。またホルダ１０３ａには、平面視（図２（Ａ））においてウエハ２０の一部と重複する領域において、表面Ｓ１および裏面Ｓ２の間を貫通する開口部ＯＰが設けられている。好ましくは、表面Ｓ１は下方を向いており、裏面Ｓ２は上方を向いている。ホルダ１０３ａの材料は、たとえばモリブデンである。
【００１６】
蒸着源１２０はホルダ１０３ａの表面Ｓ１に対向している。蒸着源１２０は原料セル１２１〜１２４を有する。原料セル１２１〜１２４のそれぞれは、たとえば、Ｇａ（ガリウム）、ｐ型電極の材料であるＡｕ（金）、ドーパントの材料であるＭｇ（マグネシウム）、およびＮ2（窒素）ラジカル源を内部に収容している。
【００１７】
板ばね６０は、ホルダ１０３ａの表面Ｓ１上にねじ６１によって固定され、表面Ｓ１との間でウエハ２０を挟むことによってウエハ２０を固定している。板ばね６０の材料は、たとえば、モリブデン、タングステン、ステンレス鋼、またはニッケル合金である。ねじ６１の材料は、たとえば、モリブデン、タングステン、ステンレス鋼またはニッケル合金である。ニッケル合金としては、たとえばインコネル（登録商標）がある。
【００１８】
ヒータ１０５はホルダ１０３ａの裏面Ｓ２に対向している。ヒータ１０５は、ホルダ１０３ａの開口部ＯＰを介した熱輻射によってウエハ２０を加熱するものである。温度制御のためにヒータ１０５は熱電対含んでいてもよい。
【００１９】
搬送アーム２０３は、図１の破線矢印に示すように搬送チャンバ２０１からプロセスチャンバ１０１中へと挿入可能なものである。搬送アーム２０３によって、ウエハ２０が取り付けられたホルダ１０３ａをプロセスチャンバ１０１および搬送チャンバ２０１の間で出し入れすることができる。
【００２０】
本実施の形態のＭＢＥ装置１００（図１）によれば、図２（Ｂ）に示すように、ウエハ２０の保持に用いられる板ばね６０がホルダ１０３ａに固定されている。よって板ばね６０がホルダ１０３ａからずれることがないので、より確実にウエハ２０を保持することができる。
【００２１】
また板ばね６０は、平面視（図２（Ａ））において、ウエハ２０の最外周の一部のみを押さえるように構成されている。これによりウエハ２０の表面Ｓ１のうち板ばね６０の存在によって蒸着されなくなる部分をより小さくすることができる。
【００２２】
（実施の形態２）
図３および図４を参照して、本実施の形態のＭＢＥ装置は、上述したホルダ１０３ａの代わりにホルダ１０３ｂを有する。ホルダ１０３ｂは、表面Ｓ１上において、ウエハ２０と接するように設けられた突出部５１を有する。これにより、ホルダ１０３ｂとウエハ２０との接触面積が小さくなるので、ホルダ１０３ｂとウエハ２０との間での熱の授受を抑制される。よって、ホルダ１０３ｂ上への膜の堆積などに起因したホルダ１０３ｂの状態の変動がウエハ２０温度に与える影響を抑制することができる。これにより、ウエハ２０温度の変動に起因した蒸着工程のばらつきを抑制することができる。
【００２３】
またホルダ１０３ｂは、図４（Ａ）に示すように、ウエハ２０と接するように設けられた複数の突出部５１ａ〜５１ｄを含む。これにより、単数の突出部のみが設けられる場合に比して、ウエハ２０をより安定に保持することができる。また突出部５１は、突出部５１ａおよび５１ｂと、両者を通る直線上から外れて配置された突出部５１ｃとを含む。これによりウエハ２０をさらに安定に保持することができる。
【００２４】
好ましくは、各突出部５１の高さは０．１ｍｍ以上とされ、より好ましくは０．５ｍｍ以上とされる。これによりホルダ１０３ｂとウエハ２０との間の断熱作用をより高めることができる。また蒸着の際にホルダ１０３ｂに付着する物質によって突出部５１が完全に埋もれてしまうことを、実用的に十分に避けることができる。
【００２５】
好ましくは、各突出部の高さは１ｍｍ以下とされる。これにより突出部５１の強度をより十分に確保することができる。
【００２６】
好ましくは、各突出部５１の平面視（図４（Ａ））における最小寸法（たとえば最小直径）は２ｍｍ以下とされる。これによりホルダ１０３ｂとウエハ２０との間の断熱作用をより高めることができる。
【００２７】
好ましくは、各突出部５１の平面視（図４（Ａ））における最小寸法（たとえば最小直径）は０．３ｍｍ以上とされる。これにより突出部５１の強度をより十分に確保することができる。
【００２８】
好ましくは、各突出部５１は、図４（Ｂ）に示すように、先端ほど幅が小さくなるテーパ形状を有する。これにより、突出部５１がウエハ２０に接する面積を小さくすると同時に、突出部５１の強度をより確保することができる。ただし突出部５１の形状はテーパ形状に限定されるものではなく、たとえば、直径０．５ｍｍ程度の円筒形状を有してもよい。
【００２９】
好ましくは、突出部５１を有するホルダ１０３ｂは、１つの塊（たとえばモリブデン塊）を加工することによって形成される。この場合、ホルダ１０３ｂの本体部分と突出部５１との間には界面が形成されないので、突出部６１がホルダ１０３ｂから取れにくくなる。
【００３０】
なお、上記以外の構成については、上述した実施の形態１の構成とほぼ同じであるため、同一または対応する要素について同一の符号を付し、その説明を繰り返さない。
【００３１】
（実施の形態３）
図５を参照して、上述したＭＢＥ装置によって製造し得る半導体装置について説明する。本実施の形態では、半導体装置としてｐｎダイオード１０を例に挙げて説明する。ｐｎダイオード１０は、ＧａＮ（窒化ガリウム）基板１１と、ｎ-ＧａＮ層１２と、ｐ-ＧａＮ層１３と、ｐ+ＧａＮ層１４と、ｐ+ＧａＮ層１５と、ｐ型電極１６と、ｎ型電極１７とを備えている。ｎ-ＧａＮ層１２は、ＧａＮ基板１１上に形成されている。ｐ-ＧａＮ層１３は、ｎ-ＧａＮ層１２上に形成されている。ｐ+ＧａＮ層１４は、ｐ-ＧａＮ層１３上に形成されている。ｐ+ＧａＮ層１５は、ｐ+ＧａＮ層１４上に形成されている。ｐ型電極１６は、ｐ+ＧａＮ層１５上に形成され、たとえばＡｕ（金）からなる。ｎ型電極１７は、ＧａＮ基板においてｎ-ＧａＮ層１２が形成された面と反対側の面に形成され、たとえばＴｉ（チタン）／Ａｌ（アルミニウム）からなる。
【００３２】
図６を参照して、ＧａＮ基板１１を準備し、ＭＯＣＶＤ（Metal Organic Chemical Vapor Deposition：有機金属化学気相堆積）装置（図示せず）を用いて、ｎ-ＧａＮ層１２と、ｐ-ＧａＮ層１３と、ｐ+ＧａＮ層１４とをこの順でエピタキシャル成長させる。これによりエピタキシャルウエハであるウエハ２０が準備される。
【００３３】
次に、このウエハ２０をＭＢＥ装置１００（図１）のホルダ１０３ａ（図２）または１０３ｂ（図３）に取り付ける。真空ポンプ１０７で、プロセスチャンバ１０１の内部を真空にする。真空とは、たとえばプロセスチャンバ１０１内の圧力が１×１０-10Ｐａ以上１．０×１０-3Ｐａ以下である。
【００３４】
次に、ヒータ１０５でウエハ２０を加熱する。また、Ｇａ、Ｍｇを収容した原料セル１２１、１２３、およびＮ2ラジカル源を収容した原料セル１２４の蒸着源シャッタ１２５、１２７、１２８と、基板シャッタ１１１とを開けて、原料であるＧａ、ＭｇおよびＮ2ラジカルの分子流を、ウエハ２０上に到達させる。原料がウエハ２０の表面に衝突および付着することにより、ウエハ２０のｐ+ＧａＮ層１４上に、ｐ+ＧａＮ層１５を成膜することができる。
【００３５】
次に、蒸着源シャッタ１２５、１２７、１２８で原料セル１２１、１２３、１２４を覆うことで、Ｇａ、ＭｇおよびＮの供給を停止する。これにより、ｐ+ＧａＮ層１５の成膜を終了する。
【００３６】
図７を参照して、蒸着源シャッタ１２８を開けることで、Ａｕの分子流をホルダ１０３ａまたはホルダ１０３ｂに載置されたｐ+ＧａＮ層１５上に到達させる。原料がｐ+ＧａＮ層１５の表面に衝突および付着することにより、ｐ+ＧａＮ層１５上にｐ型電極１６としてのＡｕ膜を形成することができる。これにより、ｐ型電極１６がさらに形成されたｐｎダイオード用のウエハを形成することができる。このようにｐ型電極１６を形成することで、ｐ+ＧａＮ層１５とｐ型電極１６との清浄な界面を形成することができる。
【００３７】
次に、ｐ+ＧａＮ層１５およびｐ型電極１６が形成されたウエハ２０をＭＢＥ装置１００から取り出す。その後、ＧａＮ基板１１においてｎ-ＧａＮ層１２を形成した面と反対側にｎ型電極１７を形成する。ｎ型電極１７の形成方法は特に限定されないが、たとえばＭＢＥ装置１００（図１）により形成してもよい。
【００３８】
以上により、ｐｎダイオード１０（図５）を製造することができる。
なお上記各実施の形態においては真空蒸着装置としてＭＢＥ装置１００について説明したが、真空蒸着装置は、より真空度の低い雰囲気中での蒸着を行うものであってもよい。
【実施例】
【００３９】
図８を参照して、ホルダ１０３ａおよび１０３ｂの各々を用いてＭＢＥ装置１００（図１）により蒸着を行いながら、ヒータ１０５の温度（設定温度）と、ウエハ２０の温度（基板温度）との関係を調べた。
【００４０】
まず蒸着を行う前に、ホルダ１０３ａおよび１０３ｂのそれぞれを用いる場合の設定温度ＦＳおよびＰＳを、パイロメータによって測定される基板温度が７２０℃となるように設定した。この結果、設定温度ＰＳの方が設定温度ＦＳよりも高くなった。この理由は、ホルダ１０３ｂの場合、突出部５１の存在によってホルダ１０３ｂからウエハ２０への熱伝導が小さかったためと考えられる。
【００４１】
次に、ホルダ１０３ａおよび１０３ｂの各々を用いた蒸着を行った。具体的には、ドープなしのＧａＮの３時間に渡る成長工程を５回繰り返し、その間、基板温度ＦＷおよびＰＷを測定した。蒸着条件は、Ｇａのフラックス量を１．９×１０-4Ｐａとし、Ｎ2ラジカルの電力を２５０Ｗ、ガス流量を１．３ｓｃｃｍとした。その結果、成長レートは０．２５μｍ／ｈであった。
【００４２】
成長工程を繰り返すにつれて、ホルダ１０３ａを用いた場合の基板温度ＦＷは徐々に低下していったが、ホルダ１０３ｂを用いた場合の基板温度ＰＷはほぼ一定であった。この理由は、ホルダ１０３ｂの場合、突出部５１（図３）の存在によって、ホルダ１０３ｂとウエハ２０との間での熱の授受が抑制されたためと考えられる。
【００４３】
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説明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。
【符号の説明】
【００４４】
１０  ｐｎダイオード（半導体装置）、２０  ウエハ（基板）、６０  板ばね（固定具）、６１  ねじ、１００  真空蒸着装置、１０３ａ，１０３ｂ  ホルダ、１０５  ヒータ、１０７  真空ポンプ、１２０  蒸着源、ＯＰ  開口部、Ｓ１  表面(一方面）、Ｓ２  裏面（他方面）。
【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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