JPH06321684A - 基板加熱装置 - Google Patents
基板加熱装置Info
- Publication number
- JPH06321684A JPH06321684A JP5115624A JP11562493A JPH06321684A JP H06321684 A JPH06321684 A JP H06321684A JP 5115624 A JP5115624 A JP 5115624A JP 11562493 A JP11562493 A JP 11562493A JP H06321684 A JPH06321684 A JP H06321684A
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- JP
- Japan
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- substrate
- heating
- holder
- heating apparatus
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- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 基板4に通電する事による直接加熱する装置
において、加熱時の基板表面の温度分布を均一にする。 【構成】 基板ホルダー1の溝部2において、電極とし
ての複数の線状突起3又は点状突起3aを所定の位置に
配置し、基板4ら基板ホルダー1への熱の逃げを最小限
にするとともに、基板4全体に一様にな電流径路を確保
し、基板4の中心部4cから端部4a、4bにいたるま
での温度を均一にする。
において、加熱時の基板表面の温度分布を均一にする。 【構成】 基板ホルダー1の溝部2において、電極とし
ての複数の線状突起3又は点状突起3aを所定の位置に
配置し、基板4ら基板ホルダー1への熱の逃げを最小限
にするとともに、基板4全体に一様にな電流径路を確保
し、基板4の中心部4cから端部4a、4bにいたるま
での温度を均一にする。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、金属や半導体などの各
種の薄膜を形成する際に基板を加熱するための装置に関
するものである。
種の薄膜を形成する際に基板を加熱するための装置に関
するものである。
【0002】
【従来の技術】金属、半導体などの薄膜形成方法は多岐
にわたり、スパッタリング法、プラズマCVD法、MO
CVD法、若しくは分子線エピタキシー(MBE)法、
又はこれらを応用したものや組み合わせたものなど各種
の方法が実用化されている。これらの方法は、いずれも
真空を利用した製膜法であり、高純度で良質の膜形成に
適する。一方、製膜の高速化、膜の結晶性および特性の
向上を図るためには、膜形成時に基板を加熱することが
不可欠である。基板加熱方法としては、ヒーター等を用
いて輻射により間接的に加熱する方法と、基板に通電し
発熱させる直接加熱法とに大別される。大型の基板を使
用する場合や頻繁に異なる大きさの基板を用いる場合な
どには間接加熱のほうが便利であり、一般にひろく利用
されている。 一方、原料を気体状態で成膜室に供給す
る方法においては、直接加熱法を用いて基板を加熱しな
ければならない場合がある。すなわち、もし輻射加熱用
のヒーターが基板の近くに設置されているとすると、原
料気体の分解が基板表面上あるいはその近傍だけでなく
ヒーターの付近でも起ってしまい、必要とする製膜の制
御に悪影響を与えてしまうおそれがある。これに対し、
直接加熱法を用いた場合、原料気体が基板上およびその
近傍以外の部分で分解されてしまうおそれがない。その
ため、直接加熱法はCVD法、ガスソースMBE法など
において有効である。
にわたり、スパッタリング法、プラズマCVD法、MO
CVD法、若しくは分子線エピタキシー(MBE)法、
又はこれらを応用したものや組み合わせたものなど各種
の方法が実用化されている。これらの方法は、いずれも
真空を利用した製膜法であり、高純度で良質の膜形成に
適する。一方、製膜の高速化、膜の結晶性および特性の
向上を図るためには、膜形成時に基板を加熱することが
不可欠である。基板加熱方法としては、ヒーター等を用
いて輻射により間接的に加熱する方法と、基板に通電し
発熱させる直接加熱法とに大別される。大型の基板を使
用する場合や頻繁に異なる大きさの基板を用いる場合な
どには間接加熱のほうが便利であり、一般にひろく利用
されている。 一方、原料を気体状態で成膜室に供給す
る方法においては、直接加熱法を用いて基板を加熱しな
ければならない場合がある。すなわち、もし輻射加熱用
のヒーターが基板の近くに設置されているとすると、原
料気体の分解が基板表面上あるいはその近傍だけでなく
ヒーターの付近でも起ってしまい、必要とする製膜の制
御に悪影響を与えてしまうおそれがある。これに対し、
直接加熱法を用いた場合、原料気体が基板上およびその
近傍以外の部分で分解されてしまうおそれがない。その
ため、直接加熱法はCVD法、ガスソースMBE法など
において有効である。
【0003】基板に通電するための電極の構造として様
々なものが提案されているが、一般には図6に示すよう
な基板41と基板ホルダー42とを平面的に接触させ固
定する構造のもの、またはクリップ状の金属片を介して
基板を挾持する構造のもの(図示せず)などが採用され
ている。
々なものが提案されているが、一般には図6に示すよう
な基板41と基板ホルダー42とを平面的に接触させ固
定する構造のもの、またはクリップ状の金属片を介して
基板を挾持する構造のもの(図示せず)などが採用され
ている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】直接加熱法において
は、基板全体が均一に加熱されるように電流を流すこと
が重要であり、この方法における基本ともなる。基板材
料としてはシリコン(Si)など半導体がもっとも一般
的に用いられる。図6の斜視図に示すように、半導体基
板41と電極を兼ねる基板ホルダー42とが面的に接触
(面接触)している場合、電流は比較的容易に流すこと
ができる。しかし、基板41と基板ホルダー42との接
触部分から基板41の熱が基板ホルダー42に逃げてし
まう。例えば、基板41の温度を600℃を目標に加熱
した場合における、基板41の断面上の温度分布を図7
に示す。図7に示すように、基板41の温度分布は、中
央部分が高く、両端部分が低くなっていることがわか
る。すなわち、基板41と基板ホルダー42とを面接触
させた場合、基板41の温度分布が不均一になってしま
うという問題を有している。
は、基板全体が均一に加熱されるように電流を流すこと
が重要であり、この方法における基本ともなる。基板材
料としてはシリコン(Si)など半導体がもっとも一般
的に用いられる。図6の斜視図に示すように、半導体基
板41と電極を兼ねる基板ホルダー42とが面的に接触
(面接触)している場合、電流は比較的容易に流すこと
ができる。しかし、基板41と基板ホルダー42との接
触部分から基板41の熱が基板ホルダー42に逃げてし
まう。例えば、基板41の温度を600℃を目標に加熱
した場合における、基板41の断面上の温度分布を図7
に示す。図7に示すように、基板41の温度分布は、中
央部分が高く、両端部分が低くなっていることがわか
る。すなわち、基板41と基板ホルダー42とを面接触
させた場合、基板41の温度分布が不均一になってしま
うという問題を有している。
【0005】また、面接触と称してはいるが、微視的に
見れば接触している部分はその面の一部分にすぎず、か
つその接触部分の大きさおよび位置などは不規則であり
制御不可能である。そのため、実際には基板を装着する
度に温度分布が異なり、再現性を得ることは困難であ
る。一方、電極をピンのように尖らせ、基板41とそれ
ぞれ点51で示すように点接触させる構成した場合、電
気的接触の再現性は確実であるが、基板41を流れる電
流経路が基板全体にわたって均一にならず、図8に示す
ように電極接触部51に対し高温部分52と低温部分5
3とを生じ、基板41の平面的な温度分布が均一にはな
らないという問題を生ずる。この対策として基板裏面に
導電性薄膜を形成し、基板全体に均等に電流が流れるよ
うに工夫がなされている。しかし、このような対策を施
した場合、工程数が増加するとともに、本来の目的であ
る基板表面への薄膜形成の際に不純物混入の原因となる
という問題を有している。いずれの方法を採用した場合
でも、基板の温度分布の不均一は形成された膜の膜厚ム
ラ、抵抗、結晶性の不均一など様々な物性面上のばらつ
きを生じる原因となっている。
見れば接触している部分はその面の一部分にすぎず、か
つその接触部分の大きさおよび位置などは不規則であり
制御不可能である。そのため、実際には基板を装着する
度に温度分布が異なり、再現性を得ることは困難であ
る。一方、電極をピンのように尖らせ、基板41とそれ
ぞれ点51で示すように点接触させる構成した場合、電
気的接触の再現性は確実であるが、基板41を流れる電
流経路が基板全体にわたって均一にならず、図8に示す
ように電極接触部51に対し高温部分52と低温部分5
3とを生じ、基板41の平面的な温度分布が均一にはな
らないという問題を生ずる。この対策として基板裏面に
導電性薄膜を形成し、基板全体に均等に電流が流れるよ
うに工夫がなされている。しかし、このような対策を施
した場合、工程数が増加するとともに、本来の目的であ
る基板表面への薄膜形成の際に不純物混入の原因となる
という問題を有している。いずれの方法を採用した場合
でも、基板の温度分布の不均一は形成された膜の膜厚ム
ラ、抵抗、結晶性の不均一など様々な物性面上のばらつ
きを生じる原因となっている。
【0006】本発明は以上のような問題点を解決するた
めになされたものであり、基板全体を均一に加熱し、膜
厚、抵抗、屈折率、結晶性等の重要な物性値が均一な薄
膜を形成することができる基板加熱装置を提供すること
を目的としている。
めになされたものであり、基板全体を均一に加熱し、膜
厚、抵抗、屈折率、結晶性等の重要な物性値が均一な薄
膜を形成することができる基板加熱装置を提供すること
を目的としている。
【0007】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明の基板加熱装置は、基板を保持するための金
属製の基板ホルダーに、基板を装着するための溝部と、
前記溝部の底部の所定の位置に前記基板に通電するため
の複数の点状突起または線状突起を設けるように構成し
たものである。さらに、上記構成において、基板の固定
には非導電性物質からなる固定具を用いることが好まし
い。
め、本発明の基板加熱装置は、基板を保持するための金
属製の基板ホルダーに、基板を装着するための溝部と、
前記溝部の底部の所定の位置に前記基板に通電するため
の複数の点状突起または線状突起を設けるように構成し
たものである。さらに、上記構成において、基板の固定
には非導電性物質からなる固定具を用いることが好まし
い。
【0008】
【作用】以上のように構成された本発明の基板加熱装置
においては、基板と電極とが複数の点状突起又は線状突
起により点接触又は線接触するため、接触面積が限られ
る。そのため、基板から電極または基板ホルダーへ逃げ
る熱量がきわめて少なくなる。また、基板の大きさに応
じて突起の個数および間隔などの位置関係を適宜選択す
ることにより、基板全体に均一な電流が流れるような電
流経路が作り出される。その結果、加熱された基板の温
度分布は均一になる。
においては、基板と電極とが複数の点状突起又は線状突
起により点接触又は線接触するため、接触面積が限られ
る。そのため、基板から電極または基板ホルダーへ逃げ
る熱量がきわめて少なくなる。また、基板の大きさに応
じて突起の個数および間隔などの位置関係を適宜選択す
ることにより、基板全体に均一な電流が流れるような電
流経路が作り出される。その結果、加熱された基板の温
度分布は均一になる。
【0009】
【実施例】本発明の基板加熱装置の好適な第1の実施例
の構成を、図1および図2を用いて説明する。図1は第
1の実施例における基板および基板ホルダーの構成を示
す斜視図、図2は基板を基板ホルダーに取り付けた状態
を示す断面図である。図1および図2に示すように、基
板ホルダー1は基板4を装着するための溝部2と、溝部
2の底面に設けられた複数の線状突起3を有している。
すなわち、第1の実施例では電極を兼ねる基板ホルダー
1と基板4とが複数の線状突起3により線接触するよう
に構成されている。基板ホルダー1は高融点金属、例え
ばモリブデン(Mo)、タンタル(Ta)などで作製さ
れている。基板4は各図において表面が上方を向くよう
に装着される。この実施例の場合、長方形に切った基板
(1cmx2cm)を用い、電極として機能する線状突
起3は2mm間隔で5個設けられている。図2に示すよ
うに、基板4は基板固定用プレート5およびねじ6を用
いて基板ホルダー1上に装着されている。熱膨張係数の
違いなどによるゆるみを防止するため、ねじ6は基板ホ
ルダー1と同じ材料で作製することが好ましい。また、
基板固定用プレート5は基板4の熱が逃げないように、
非導電性材料で作製されていることが好ましい。なお、
図2に示した状態において、基板ホルダー1の溝部2の
深さと、基板4の厚さと線状突起3の高さとを足した高
さとが実質的に等しいことはいうまでもない。
の構成を、図1および図2を用いて説明する。図1は第
1の実施例における基板および基板ホルダーの構成を示
す斜視図、図2は基板を基板ホルダーに取り付けた状態
を示す断面図である。図1および図2に示すように、基
板ホルダー1は基板4を装着するための溝部2と、溝部
2の底面に設けられた複数の線状突起3を有している。
すなわち、第1の実施例では電極を兼ねる基板ホルダー
1と基板4とが複数の線状突起3により線接触するよう
に構成されている。基板ホルダー1は高融点金属、例え
ばモリブデン(Mo)、タンタル(Ta)などで作製さ
れている。基板4は各図において表面が上方を向くよう
に装着される。この実施例の場合、長方形に切った基板
(1cmx2cm)を用い、電極として機能する線状突
起3は2mm間隔で5個設けられている。図2に示すよ
うに、基板4は基板固定用プレート5およびねじ6を用
いて基板ホルダー1上に装着されている。熱膨張係数の
違いなどによるゆるみを防止するため、ねじ6は基板ホ
ルダー1と同じ材料で作製することが好ましい。また、
基板固定用プレート5は基板4の熱が逃げないように、
非導電性材料で作製されていることが好ましい。なお、
図2に示した状態において、基板ホルダー1の溝部2の
深さと、基板4の厚さと線状突起3の高さとを足した高
さとが実質的に等しいことはいうまでもない。
【0010】次に、基板4を装着した基板ホルダー1を
真空製膜装置内に導入し、基板ホルダー1から線状突起
3を介して基板4の両端部4a、4b間に通電し、加熱
する。一般に、シリコン(Si)のような半導体材料
は、室温のような比較的低温状態においては電気抵抗が
高く、高温になるに従って抵抗が下がり、電流が急激に
流れやすくなる性質を有している。基板加熱工程の初期
においては、基板4の温度が低く電気抵抗が高いため、
両端部間4a、4bに高電圧を印加し比較的大きな値の
電流が流れるようにする。一旦電流が流れると、基板4
のもつ電気抵抗により基板4自体の温度が上昇し始め
る。基板4の温度が上昇し始めると、基板4の電気抵抗
が下がり、電流が流れやすくなる。そのため、基板4の
両端部4a、4b間に高電圧を印加する必要はなくな
り、その後は基板4の両端部4a、4b間に流れる電流
が一定となるように制御する。本実施例で用いた程度の
大きさのSi基板では数V〜数十V程度の初期電圧を必
要とする。基板4の大きさが一定であれば基板の温度と
電流との相関関係は再現性があるため、試験基板を用い
てあらかじめ更正曲線を求めておけば、基板4の加熱を
容易に制御することができる。
真空製膜装置内に導入し、基板ホルダー1から線状突起
3を介して基板4の両端部4a、4b間に通電し、加熱
する。一般に、シリコン(Si)のような半導体材料
は、室温のような比較的低温状態においては電気抵抗が
高く、高温になるに従って抵抗が下がり、電流が急激に
流れやすくなる性質を有している。基板加熱工程の初期
においては、基板4の温度が低く電気抵抗が高いため、
両端部間4a、4bに高電圧を印加し比較的大きな値の
電流が流れるようにする。一旦電流が流れると、基板4
のもつ電気抵抗により基板4自体の温度が上昇し始め
る。基板4の温度が上昇し始めると、基板4の電気抵抗
が下がり、電流が流れやすくなる。そのため、基板4の
両端部4a、4b間に高電圧を印加する必要はなくな
り、その後は基板4の両端部4a、4b間に流れる電流
が一定となるように制御する。本実施例で用いた程度の
大きさのSi基板では数V〜数十V程度の初期電圧を必
要とする。基板4の大きさが一定であれば基板の温度と
電流との相関関係は再現性があるため、試験基板を用い
てあらかじめ更正曲線を求めておけば、基板4の加熱を
容易に制御することができる。
【0011】次に、本発明の基板加熱装置の好適な第2
の実施例の構成を、図3を用いて説明する。図3に示す
第2の実施例は図1に示す第1の実施例と比較して、基
板ホルダー1の溝部2の底部に設けられた突起3aが線
状ではなく、所定のパターンで配列された複数の点状突
起によって構成されている点が異なる。すなわち、第2
の実施例においては、電極を兼ねる基板ホルダー1と基
板4とが複数の点状突起3aにより点接触するように構
成されている。その他の構成は第1の実施例と実質的に
同一であるため、その説明を省略する。
の実施例の構成を、図3を用いて説明する。図3に示す
第2の実施例は図1に示す第1の実施例と比較して、基
板ホルダー1の溝部2の底部に設けられた突起3aが線
状ではなく、所定のパターンで配列された複数の点状突
起によって構成されている点が異なる。すなわち、第2
の実施例においては、電極を兼ねる基板ホルダー1と基
板4とが複数の点状突起3aにより点接触するように構
成されている。その他の構成は第1の実施例と実質的に
同一であるため、その説明を省略する。
【0012】以上のように構成された本発明の基板加熱
装置を用いて、実際に基板を加熱した場合の温度分布の
測定結果を図4に示す。図7に示したように、従来の基
板加熱装置を用いた場合、基板中心部と端部とでは10
0℃以上の温度差があったが、図4に示すように本発明
の基板加熱装置を用いて基板4を加熱した場合、基板中
心部4cでも端部4a、4bでもほぼ均一に加熱されて
いることがわかる。さらに、本発明の基板加熱装置を用
いて、温度分布が均一になるように基板を加熱した条件
で、実際にSiO2薄膜を形成した場合の膜厚分布を図
5に示す。図5に示すように、基板中心部から固定用プ
レートのエッジ近くまでほぼ均一な膜厚が形成されてい
ることがわかる。
装置を用いて、実際に基板を加熱した場合の温度分布の
測定結果を図4に示す。図7に示したように、従来の基
板加熱装置を用いた場合、基板中心部と端部とでは10
0℃以上の温度差があったが、図4に示すように本発明
の基板加熱装置を用いて基板4を加熱した場合、基板中
心部4cでも端部4a、4bでもほぼ均一に加熱されて
いることがわかる。さらに、本発明の基板加熱装置を用
いて、温度分布が均一になるように基板を加熱した条件
で、実際にSiO2薄膜を形成した場合の膜厚分布を図
5に示す。図5に示すように、基板中心部から固定用プ
レートのエッジ近くまでほぼ均一な膜厚が形成されてい
ることがわかる。
【0013】
【発明の効果】以上のように、本発明の基板加熱装置は
電極を兼ねる基板ホルダーと基板とを複数の線接触又は
点接触となるように構成したので、基板全体に均一な電
流が流れるような電流経路を作り出すことができ、基板
全体を温度分布が均一となるように加熱することができ
るという効果を有する。さらに、基板裏面に金属薄膜を
形成するような工程の増加を必要とせず、基板表面に形
成された薄膜は基板上全面にわたって膜厚、抵抗、屈折
率、結晶性等の重要な物性値が均一となるという効果を
有する。
電極を兼ねる基板ホルダーと基板とを複数の線接触又は
点接触となるように構成したので、基板全体に均一な電
流が流れるような電流経路を作り出すことができ、基板
全体を温度分布が均一となるように加熱することができ
るという効果を有する。さらに、基板裏面に金属薄膜を
形成するような工程の増加を必要とせず、基板表面に形
成された薄膜は基板上全面にわたって膜厚、抵抗、屈折
率、結晶性等の重要な物性値が均一となるという効果を
有する。
【図1】本発明の基板加熱装置の第1の実施例の構成を
示す斜視図
示す斜視図
【図2】第1の実施例の構成を示す側部断面図
【図3】本発明の基板加熱装置の第2の実施例の構成を
示す斜視図
示す斜視図
【図4】本発明の基板加熱装置を用いて基板を加熱の際
の基板の温度分布を示す図
の基板の温度分布を示す図
【図5】本発明の基板加熱装置を用いて薄膜を形成した
際の膜厚分布を示す図
際の膜厚分布を示す図
【図6】従来の基板加熱装置における基板と電極とが面
的に接触している様子を示す斜視図
的に接触している様子を示す斜視図
【図7】従来の基板加熱装置を用いて基板を加熱した際
の基板の不均一な温度分布を示す図
の基板の不均一な温度分布を示す図
【図8】従来の基板加熱装置において、ピン状に尖らせ
た電極を用いて基板と基板ホルダーとを点接触させた場
合に生ずる不均一な温度分布を示す図
た電極を用いて基板と基板ホルダーとを点接触させた場
合に生ずる不均一な温度分布を示す図
1 基板ホルダー 2 溝部 3 線状突起 3a 点状突起 4 基板 4a 端部 4b 端部 4c 中心部 5 基板固定用プレート 6 ねじ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 C30B 25/12 9040−4G H05B 3/00 340 7913−3K
Claims (2)
- 【請求項1】 基板の一方の端部から他方の端部に電流
を流すことにより基板を加熱する基板加熱装置におい
て、基板を保持するための金属製の基板ホルダーに、基
板を装着するための溝部と、前記溝部の底部の所定の位
置に前記基板に通電するための複数の点状突起または線
状突起を設けたことを特徴とする基板加熱装置。 - 【請求項2】 基板を非導電性物質により作られた固定
具を用いて固定する請求項1記載の基板加熱装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5115624A JPH06321684A (ja) | 1993-05-18 | 1993-05-18 | 基板加熱装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5115624A JPH06321684A (ja) | 1993-05-18 | 1993-05-18 | 基板加熱装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06321684A true JPH06321684A (ja) | 1994-11-22 |
Family
ID=14667264
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5115624A Pending JPH06321684A (ja) | 1993-05-18 | 1993-05-18 | 基板加熱装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06321684A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2018508934A (ja) * | 2014-02-18 | 2018-03-29 | ゴットフリート・ビルヘルム・ライプニツ・ウニベルジテート・ハノーバーGottfried Wilhelm Leibniz Universitaet Hannover | 金属シートの伝導加熱方法、そのための電極及び加熱装置 |
| CN108825328A (zh) * | 2018-07-27 | 2018-11-16 | 盛嘉伦热力科技(河源)有限公司 | 车用曲通管加热器 |
| JP2019220639A (ja) * | 2018-06-22 | 2019-12-26 | 日本特殊陶業株式会社 | シャワーヘッド用ガス分配体 |
-
1993
- 1993-05-18 JP JP5115624A patent/JPH06321684A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2018508934A (ja) * | 2014-02-18 | 2018-03-29 | ゴットフリート・ビルヘルム・ライプニツ・ウニベルジテート・ハノーバーGottfried Wilhelm Leibniz Universitaet Hannover | 金属シートの伝導加熱方法、そのための電極及び加熱装置 |
| JP2019220639A (ja) * | 2018-06-22 | 2019-12-26 | 日本特殊陶業株式会社 | シャワーヘッド用ガス分配体 |
| CN108825328A (zh) * | 2018-07-27 | 2018-11-16 | 盛嘉伦热力科技(河源)有限公司 | 车用曲通管加热器 |
| CN108825328B (zh) * | 2018-07-27 | 2025-02-28 | 广东恒驰热力科技有限公司 | 车用曲通管加热器 |
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