JPH073454A - 基板加熱装置 - Google Patents
基板加熱装置Info
- Publication number
- JPH073454A JPH073454A JP5145998A JP14599893A JPH073454A JP H073454 A JPH073454 A JP H073454A JP 5145998 A JP5145998 A JP 5145998A JP 14599893 A JP14599893 A JP 14599893A JP H073454 A JPH073454 A JP H073454A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- substrate
- electrode
- heating
- temperature
- metal plate
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- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
- Physical Vapour Deposition (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】基板に通電する事による直接加熱において、加
熱時の基板表面の温度分布を均一にし、かつ基板にかか
る歪を低減する基板加熱装置を提供する。 【構成】電極３として所望の位置関係にある複数の頂上
部分を有する波状金属板を用い、基板６から電極を通じ
て基板ホルダー１への熱の逃げを最小限にくい止め、か
つ基板６にかかる歪を低減することにより基板の中心部
から端部にいたるまでの温度の均一化し、低応力の良質
な薄膜形成をはかる。
熱時の基板表面の温度分布を均一にし、かつ基板にかか
る歪を低減する基板加熱装置を提供する。 【構成】電極３として所望の位置関係にある複数の頂上
部分を有する波状金属板を用い、基板６から電極を通じ
て基板ホルダー１への熱の逃げを最小限にくい止め、か
つ基板６にかかる歪を低減することにより基板の中心部
から端部にいたるまでの温度の均一化し、低応力の良質
な薄膜形成をはかる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、金属、半導体など各種
の薄膜を形成する際に必要となる基板の加熱装置に関す
るものである。
の薄膜を形成する際に必要となる基板の加熱装置に関す
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
にわたっており、スパッタリング法、プラズマＣＶＤ
法、ＭＯＣＶＤ法、分子線エピタキシー（ＭＢＥ）法、
並びにこれらの応用、組み合わせど各種の方法が実用と
なっている。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したものである。製膜の高速
化、膜の結晶性および特性の向上のためには形成時に基
板を加熱することが不可欠である。基板加熱方法として
はヒーターを利用するなどして輻射により間接的に加熱
する方法と、基板に電流を流すことによる発熱を利用す
る直接加熱法に大別される。大型基板を使用する場合あ
るいは頻繁に異なる大きさの基板を用いる場合など多く
の場合には間接加熱のほうが便利であるためよく使われ
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利用しなければならない場合が
ある。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、原料気体の分解が基板表面上または近傍のみな
らずヒーター付近でも起こってしまい、必要とする製膜
の制御に悪影響を与えてしまう。それに対し、直接加熱
であれば原料気体が基板近傍以外で分解されてしまうこ
とがないため、ＣＶＤ法、ガスソースＭＢＥ法などにお
いて有効な加熱方法である。
にわたっており、スパッタリング法、プラズマＣＶＤ
法、ＭＯＣＶＤ法、分子線エピタキシー（ＭＢＥ）法、
並びにこれらの応用、組み合わせど各種の方法が実用と
なっている。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したものである。製膜の高速
化、膜の結晶性および特性の向上のためには形成時に基
板を加熱することが不可欠である。基板加熱方法として
はヒーターを利用するなどして輻射により間接的に加熱
する方法と、基板に電流を流すことによる発熱を利用す
る直接加熱法に大別される。大型基板を使用する場合あ
るいは頻繁に異なる大きさの基板を用いる場合など多く
の場合には間接加熱のほうが便利であるためよく使われ
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利用しなければならない場合が
ある。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、原料気体の分解が基板表面上または近傍のみな
らずヒーター付近でも起こってしまい、必要とする製膜
の制御に悪影響を与えてしまう。それに対し、直接加熱
であれば原料気体が基板近傍以外で分解されてしまうこ
とがないため、ＣＶＤ法、ガスソースＭＢＥ法などにお
いて有効な加熱方法である。
【０００３】基板に通電するための電極の構造は様々な
ものが可能であり、主として用いられているものは基板
ホルダーに平面的に固定する、またはクリップ状の金属
片ではさむような構造のものなどである。基本的に
（１）基板全体が均一に加熱されるように電流を流し得
ること、（２）基板に対し不要な歪を与えないことが必
要である。
ものが可能であり、主として用いられているものは基板
ホルダーに平面的に固定する、またはクリップ状の金属
片ではさむような構造のものなどである。基本的に
（１）基板全体が均一に加熱されるように電流を流し得
ること、（２）基板に対し不要な歪を与えないことが必
要である。
【０００４】従来、基板にはシリコン（Ｓｉ）など半導
体がもっとも一般的に用いられる。図４（ａ）の模式図
のごとく半導体基板４１と電極を兼ねる基板ホルダー４
２とが面的に接触している。
体がもっとも一般的に用いられる。図４（ａ）の模式図
のごとく半導体基板４１と電極を兼ねる基板ホルダー４
２とが面的に接触している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら前記図４
の場合、電流は比較的容易に流せるが、電極接触部分か
ら基板の熱が逃げてしまう。図４（ｂ）は６００℃を目
標に加熱した場合の図であるが、ここに示すごとく基板
の温度分布が不均一になってしまうという問題を生じて
いる。また、面的接触といっても微視的に見れば接触し
ている部分はその一部であり、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
のために実際には基板を装着する度に温度分布の再現が
得られない。また、基板を安定に固定することが必要で
はあるが、完全に固定してしまうと基板と基板ホルダー
との熱膨張係数の差や固定の際のわずかな基板のねじれ
などによる歪のために基板表面に形成される薄膜の物性
に悪影響を及ぼしてしまう。一方、電極をピンのように
鋭い点接触をする構成にした場合には、電気的接触の再
現性は確実であるが、基板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５に示すごとく電極接触部
５１に対し高温部分５２と低温部分５３を生じてしま
う。この対策として基板裏面に導電性薄膜を形成するこ
とにより基板全体に均等に電流が流れやすくするなどの
などの工夫がなされているが、工程数の増加および本来
の目的とする基板表面への薄膜形成時の不純物混入の原
因となるなど問題が多い。いずれの場合においても基板
の不均一温度分布は膜厚ムラ、抵抗、結晶性の不均一な
ど様々な物性の面内ばらつきを生じてしまう。
の場合、電流は比較的容易に流せるが、電極接触部分か
ら基板の熱が逃げてしまう。図４（ｂ）は６００℃を目
標に加熱した場合の図であるが、ここに示すごとく基板
の温度分布が不均一になってしまうという問題を生じて
いる。また、面的接触といっても微視的に見れば接触し
ている部分はその一部であり、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
のために実際には基板を装着する度に温度分布の再現が
得られない。また、基板を安定に固定することが必要で
はあるが、完全に固定してしまうと基板と基板ホルダー
との熱膨張係数の差や固定の際のわずかな基板のねじれ
などによる歪のために基板表面に形成される薄膜の物性
に悪影響を及ぼしてしまう。一方、電極をピンのように
鋭い点接触をする構成にした場合には、電気的接触の再
現性は確実であるが、基板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５に示すごとく電極接触部
５１に対し高温部分５２と低温部分５３を生じてしま
う。この対策として基板裏面に導電性薄膜を形成するこ
とにより基板全体に均等に電流が流れやすくするなどの
などの工夫がなされているが、工程数の増加および本来
の目的とする基板表面への薄膜形成時の不純物混入の原
因となるなど問題が多い。いずれの場合においても基板
の不均一温度分布は膜厚ムラ、抵抗、結晶性の不均一な
ど様々な物性の面内ばらつきを生じてしまう。
【０００６】本発明は、前記従来の問題を解決するた
め、基板に通電する事による直接加熱において、加熱時
の基板表面の温度分布を均一にし、かつ基板にかかる歪
を低減するための基板加熱装置を提供することを目的と
する。
め、基板に通電する事による直接加熱において、加熱時
の基板表面の温度分布を均一にし、かつ基板にかかる歪
を低減するための基板加熱装置を提供することを目的と
する。
【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、基板の一方の端部より他
方の端部に電流を流すことにより基板を加熱する装置で
あって、通電のために基板に接触する電極が、金属製基
板ホルダーの一部分に固定した波状金属板からなり、前
記波状金属板は複数の頂上部分を有することを特徴とす
る。
め、本発明の基板加熱装置は、基板の一方の端部より他
方の端部に電流を流すことにより基板を加熱する装置で
あって、通電のために基板に接触する電極が、金属製基
板ホルダーの一部分に固定した波状金属板からなり、前
記波状金属板は複数の頂上部分を有することを特徴とす
る。
【０００８】前記構成においては、基板が非導電性物質
によって固定されていることが好ましい。また前記構成
においては、電極となる金属板が、非導電性物質製の薄
板を介して装着されていることが好ましい。
によって固定されていることが好ましい。また前記構成
においては、電極となる金属板が、非導電性物質製の薄
板を介して装着されていることが好ましい。
【０００９】
【作用】前記した本発明の構成によれば、通電のために
基板に接触する電極が、金属製基板ホルダーの一部分に
固定した波状金属板からなり、前記波状金属板は複数の
頂上部分を有することにより、加熱時の基板表面の温度
分布を均一にし、かつ基板にかかる歪を低減するするこ
とができる。すなわち、前記のような構成の基板加熱装
置は基板と電極との接触面積が限られているために基板
から電極または基板ホルダーへの熱の逃げが最小限です
み、また接触位置が複数であるために基板の大きさに応
じて突起の個数および間隔などの位置関係を制御できる
ため、基板に均一な電流経路すなわち均一な温度分布を
得ることを可能にするものである。
基板に接触する電極が、金属製基板ホルダーの一部分に
固定した波状金属板からなり、前記波状金属板は複数の
頂上部分を有することにより、加熱時の基板表面の温度
分布を均一にし、かつ基板にかかる歪を低減するするこ
とができる。すなわち、前記のような構成の基板加熱装
置は基板と電極との接触面積が限られているために基板
から電極または基板ホルダーへの熱の逃げが最小限です
み、また接触位置が複数であるために基板の大きさに応
じて突起の個数および間隔などの位置関係を制御できる
ため、基板に均一な電流経路すなわち均一な温度分布を
得ることを可能にするものである。
【００１０】
【実施例】以下に、図面を用いて本発明を具体的に説明
する。図１（ａ）は本発明の一実施例の基板ホルダーお
よび電極の構成を示す概念図、（ｂ）は基板を装着した
状態を示す図である。ここでは長方形に切った基板（１
ｃｍ×２ｃｍ）を用いる場合を取り上げる。基板ホルダ
ー１は高融点金属、たとえばモリブデン（Ｍｏ）、タン
タル（Ｔａ）、タングステン（Ｗ）などでつくられる。
このブロックに基板を装着できる溝２を設ける。基板は
同図において表面が上方を向くものとし、電極となる波
板状金属部品３をこの溝の底部に非導電性プレート４を
介し、基板ホルダー１と同じ材料でできたビス５を用い
て装着する。この電極上に図１（ｂ）のように、厚さ例
えば０．３〜０．５ｍｍのシリコン基板６を基板固定用
プレート７および基板ホルダー１と同じ材料でできたビ
ス８を用いて装着する。前記波板状金属部品３は、Ｍ
ｏ，Ｔａ，Ｗなどで作成するが、Ｔａの場合、例えば５
０〜１００μｍの厚さで、波の頂部と頂部１ピッチ長さ
が例えば２ｍｍ、頂部の数５個、長さ１０ｍｍ、高さ５
ｍｍのものを用いることができる。
する。図１（ａ）は本発明の一実施例の基板ホルダーお
よび電極の構成を示す概念図、（ｂ）は基板を装着した
状態を示す図である。ここでは長方形に切った基板（１
ｃｍ×２ｃｍ）を用いる場合を取り上げる。基板ホルダ
ー１は高融点金属、たとえばモリブデン（Ｍｏ）、タン
タル（Ｔａ）、タングステン（Ｗ）などでつくられる。
このブロックに基板を装着できる溝２を設ける。基板は
同図において表面が上方を向くものとし、電極となる波
板状金属部品３をこの溝の底部に非導電性プレート４を
介し、基板ホルダー１と同じ材料でできたビス５を用い
て装着する。この電極上に図１（ｂ）のように、厚さ例
えば０．３〜０．５ｍｍのシリコン基板６を基板固定用
プレート７および基板ホルダー１と同じ材料でできたビ
ス８を用いて装着する。前記波板状金属部品３は、Ｍ
ｏ，Ｔａ，Ｗなどで作成するが、Ｔａの場合、例えば５
０〜１００μｍの厚さで、波の頂部と頂部１ピッチ長さ
が例えば２ｍｍ、頂部の数５個、長さ１０ｍｍ、高さ５
ｍｍのものを用いることができる。
【００１１】これを真空製膜装置内に導入し、基板に通
電することにより加熱する。シリコン（Ｓｉ）のような
半導体材料は室温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
ために加熱の初期においては高電圧をかけることにより
電流を流し始め、ひとたび電流が流れはじめた後には高
電圧は不要であり、一定電流を流すよう制御することが
必要である。本実施例の大きさのＳｉ基板では数Ｖ〜数
十Ｖ程度の初期電圧を要する。基板の大きさが一定であ
れば温度と電流は再現性のよい相関関係があり、試験基
板を用いてあらかじめ更正曲線を求めておけばよい。
電することにより加熱する。シリコン（Ｓｉ）のような
半導体材料は室温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
ために加熱の初期においては高電圧をかけることにより
電流を流し始め、ひとたび電流が流れはじめた後には高
電圧は不要であり、一定電流を流すよう制御することが
必要である。本実施例の大きさのＳｉ基板では数Ｖ〜数
十Ｖ程度の初期電圧を要する。基板の大きさが一定であ
れば温度と電流は再現性のよい相関関係があり、試験基
板を用いてあらかじめ更正曲線を求めておけばよい。
【００１２】図２に本実施例の基板加熱装置を用いた場
合の温度分布を示す。従来は図４（ｂ）に示すように基
板中心部と端部で１００℃以上の温度差があったもの
が、ほぼ均一になっている。このように温度分布を均一
化した条件でＳｉＯ2 薄膜を形成したときの膜厚分布を
図３に示す。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得られている。また、従来の基
板を完全に固定してしまうタイプのホルダーを用いた場
合に見られる応力歪およびそれによる不規則な膜厚ムラ
などは解消された。
合の温度分布を示す。従来は図４（ｂ）に示すように基
板中心部と端部で１００℃以上の温度差があったもの
が、ほぼ均一になっている。このように温度分布を均一
化した条件でＳｉＯ2 薄膜を形成したときの膜厚分布を
図３に示す。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得られている。また、従来の基
板を完全に固定してしまうタイプのホルダーを用いた場
合に見られる応力歪およびそれによる不規則な膜厚ムラ
などは解消された。
【００１３】
【発明の効果】本発明の基板加熱装置を用いれば、基板
の中心部分と端部での大きな温度差を生ずるような温度
不均一を解消でき、そのために基板裏面に金属薄膜を形
成するような工程は不要になる。また、電極が波状金属
板であることから、その弾性を利用して基板裏面との電
気的接触を確実なものとし、基板に歪をあたえることな
く固定できる。このことにより基板表面に形成される薄
膜は基板上全面にわたって膜厚、抵抗、屈折率、結晶
性、その他重要な物性値が均一となり、良質な所望の薄
膜形成が可能となる。
の中心部分と端部での大きな温度差を生ずるような温度
不均一を解消でき、そのために基板裏面に金属薄膜を形
成するような工程は不要になる。また、電極が波状金属
板であることから、その弾性を利用して基板裏面との電
気的接触を確実なものとし、基板に歪をあたえることな
く固定できる。このことにより基板表面に形成される薄
膜は基板上全面にわたって膜厚、抵抗、屈折率、結晶
性、その他重要な物性値が均一となり、良質な所望の薄
膜形成が可能となる。
【図１】本発明の一実施例に用いる基板ホルダーおよび
電極構造を示す図。
電極構造を示す図。
【図２】本発明の一実施例による基板加熱の際の温度分
布を示す図。
布を示す図。
【図３】本発明の一実施例の膜厚分布を示す図。
【図４】従来例の基板と電極が面的に接触している様子
を示す図（ａ）およびそのときの不均一な温度分布を示
す図（ｂ）。
を示す図（ａ）およびそのときの不均一な温度分布を示
す図（ｂ）。
【図５】従来例の鋭い先端を有する電極を用いた場合に
生ずる不均一な温度分布を示す図。
生ずる不均一な温度分布を示す図。
１ 基板ホルダー ２ 基板を設置する溝 ３ 波板状金属部品（電極） ４ 非導電性薄板 ５ 電極固定用ビス ６ 基板 ７ 基板固定用プレート ８ ビス ４１ 半導体基板 ４２ 基板ホルダー ５１ 点電極接触部 ５２ 高温部分 ５３ 低温部分
Claims (3)
- 【請求項１】 基板の一方の端部より他方の端部に電流
を流すことにより基板を加熱する装置であって、通電の
ために基板に接触する電極が、金属製基板ホルダーの一
部分に固定した波状金属板からなり、前記波状金属板は
複数の頂上部分を有することを特徴とする基板加熱装
置。 - 【請求項２】 基板が非導電性物質によって固定されて
いる請求項１に記載の基板加熱装置。 - 【請求項３】 電極となる金属板が、非導電性物質製の
薄板を介して装着されている請求項１に記載の基板加熱
装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5145998A JPH073454A (ja) | 1993-06-17 | 1993-06-17 | 基板加熱装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5145998A JPH073454A (ja) | 1993-06-17 | 1993-06-17 | 基板加熱装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH073454A true JPH073454A (ja) | 1995-01-06 |
Family
ID=15397795
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5145998A Pending JPH073454A (ja) | 1993-06-17 | 1993-06-17 | 基板加熱装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH073454A (ja) |
-
1993
- 1993-06-17 JP JP5145998A patent/JPH073454A/ja active Pending
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Legal Events
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