JPH0443410B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0443410B2 JPH0443410B2 JP57207707A JP20770782A JPH0443410B2 JP H0443410 B2 JPH0443410 B2 JP H0443410B2 JP 57207707 A JP57207707 A JP 57207707A JP 20770782 A JP20770782 A JP 20770782A JP H0443410 B2 JPH0443410 B2 JP H0443410B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- sapphire
- heating
- sample
- vacuum
- heat
- Prior art date
- 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.)
- Expired
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10P—GENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
- H10P14/00—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars
- H10P14/20—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars of semiconductor materials
- H10P14/29—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars of semiconductor materials characterised by the substrates
- H10P14/2901—Materials
- H10P14/2921—Materials being crystalline insulating materials
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10P—GENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
- H10P14/00—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars
- H10P14/20—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars of semiconductor materials
- H10P14/22—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars of semiconductor materials using physical deposition, e.g. vacuum deposition or sputtering
Landscapes
- Physical Deposition Of Substances That Are Components Of Semiconductor Devices (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の技術分野〕
本発明は、サフアイア板を使用した真空用試料
加熱装置に関する。
加熱装置に関する。
近年、真空技術の発達と共に10-9〔Torr〕以下
の超高真空が手軽に得られるようになつた。そし
て、超高真空中で分子線エピタキツーや各種高感
度の分析が行われている。その際、試料には真空
中で様々の処理が施されるが、特に加熱は試料の
清浄化や結晶成長等に用いられる重要な処理方法
である。
の超高真空が手軽に得られるようになつた。そし
て、超高真空中で分子線エピタキツーや各種高感
度の分析が行われている。その際、試料には真空
中で様々の処理が施されるが、特に加熱は試料の
清浄化や結晶成長等に用いられる重要な処理方法
である。
現在、試料を加熱する方法としては、抵抗加
熱、レーザ加熱、電子ビーム加熱、高周波加熱お
よび直接通電加熱等があるが、これらのいずれに
あつても大きな試料を均一に加熱することは難し
い。特に、シリコン半導体基板の表面清浄化の際
には、基板を1000℃以上に均一に加熱しなければ
ならない。このため、ヒータや伝熱部材等の構造
および材料の選択が重要な問題となる。すなわ
ち、材料としては高温で試料と反応を起こさず構
造的に強度の大きいもので、さらに超高真空中で
の使用を考慮すると高温で蒸気圧の低いものでな
ければならない。
熱、レーザ加熱、電子ビーム加熱、高周波加熱お
よび直接通電加熱等があるが、これらのいずれに
あつても大きな試料を均一に加熱することは難し
い。特に、シリコン半導体基板の表面清浄化の際
には、基板を1000℃以上に均一に加熱しなければ
ならない。このため、ヒータや伝熱部材等の構造
および材料の選択が重要な問題となる。すなわ
ち、材料としては高温で試料と反応を起こさず構
造的に強度の大きいもので、さらに超高真空中で
の使用を考慮すると高温で蒸気圧の低いものでな
ければならない。
しかしながら、上記の要求を全て満足する物質
は未だ開発されておらず、これがために従来の真
空用試料加熱装置は何らかの特性を犠牲にしてい
るのが実情であつた。
は未だ開発されておらず、これがために従来の真
空用試料加熱装置は何らかの特性を犠牲にしてい
るのが実情であつた。
本発明の目的は、真空中にあつても試料を均一
に加熱することができ、かつガス放出も極めて少
なく、強度も十分大きな真空用試料加熱装置を提
供することにある。
に加熱することができ、かつガス放出も極めて少
なく、強度も十分大きな真空用試料加熱装置を提
供することにある。
本発明の骨子は、伝熱部材を介してヒータによ
り試料を加熱する装置において、上記伝熱部材を
複数の短冊状サフアイア板で形成し、かつこれら
サフアイア板にヒータ材である抵抗性膜を蒸着な
どによつて形成すると共に、複数の前記抵抗性膜
の内その配列の端に配置された膜の発熱が内方に
配列された膜の発熱より大としたものである。サ
フアイア単結晶の特徴としては次の(1)〜(9)が挙げ
られる。
り試料を加熱する装置において、上記伝熱部材を
複数の短冊状サフアイア板で形成し、かつこれら
サフアイア板にヒータ材である抵抗性膜を蒸着な
どによつて形成すると共に、複数の前記抵抗性膜
の内その配列の端に配置された膜の発熱が内方に
配列された膜の発熱より大としたものである。サ
フアイア単結晶の特徴としては次の(1)〜(9)が挙げ
られる。
(1) 硬度が高く機械的強度が大きい。
(2) 遠紫外から赤外までの広い領域に亘り光透過
性が良い。
性が良い。
(3) 熱電導性が高く耐熱性、耐低温性に優れてい
る。
る。
(4) 化学的に安定で耐蝕性に優れている。
(5) 電気絶縁性が高く誘電体特性に優れている。
(6) 経時変化のない高精度の表面加工ができる。
(7) 摩擦係数が小さく耐摩耗性に優れている。
(8) 耐放射線特性が優れている。
(9) 高純度のものが得られる。
また、サフアイア単結晶の蒸気圧は第１図に示
す如く、2083kで10-7〔Torr〕と十分低い。
す如く、2083kで10-7〔Torr〕と十分低い。
さらに、単結晶であるので加熱した際にガス放
出が少ない等の特徴を有する。したがつて、サフ
アイアは真空中での絶縁性耐熱材料として非常に
優れており、これを伝熱部材として用いることに
より信頼性の高い加熱装置が実現されると考えら
れる。
出が少ない等の特徴を有する。したがつて、サフ
アイアは真空中での絶縁性耐熱材料として非常に
優れており、これを伝熱部材として用いることに
より信頼性の高い加熱装置が実現されると考えら
れる。
ところが、サフアイアはその線膨張率が10-5／
℃であり、結晶の方位により若干異なる。
℃であり、結晶の方位により若干異なる。
このため、サフアイアの温度差が大きい場合に
は、熱歪により割れてしまうと言う問題がある。
は、熱歪により割れてしまうと言う問題がある。
第２図はサフアイアの温度勾配と割れ発生との
関係を示す特性である。この図からも明らかなよ
うに、温度勾配が100℃／cmにより大きいとサフ
アイアの割れる確率が極端に高くなる。
関係を示す特性である。この図からも明らかなよ
うに、温度勾配が100℃／cmにより大きいとサフ
アイアの割れる確率が極端に高くなる。
従つて、サフアイアを使用する場合、その温度
勾配が小さい状態、例えば100℃／cmより小さい
状態に保持しなければならない。
勾配が小さい状態、例えば100℃／cmより小さい
状態に保持しなければならない。
このため、従来は第３図に示すようにサフアイ
ア２を短冊状に分割し組み合わせる方法や、第４
図のように、サフアイア３の裏面に例えばタング
ステン膜４を密着させ、サフアイア板３を均一に
加熱する方法をとつていた。しかしながらこれら
の方法では次に述べるような欠点があつた。たと
えば第３図においてはタングステン線の真上の部
分が温度が高くなる。また第４図においては伝熱
部の端の方で温度が下がり中心が温度が高くな
る。
ア２を短冊状に分割し組み合わせる方法や、第４
図のように、サフアイア３の裏面に例えばタング
ステン膜４を密着させ、サフアイア板３を均一に
加熱する方法をとつていた。しかしながらこれら
の方法では次に述べるような欠点があつた。たと
えば第３図においてはタングステン線の真上の部
分が温度が高くなる。また第４図においては伝熱
部の端の方で温度が下がり中心が温度が高くな
る。
本発明はこのような点に着目し、ヒーターおよ
び平面状の伝熱部材からなる真空用試料加熱装置
において短冊状のサフアイア板の裏面に任意の厚
さのタングステン膜を蒸着し、任意の抵抗の発熱
体とし、それらを平面状にならべ複数の前記タン
グステン膜の発熱を端と内方とで異ならしめるこ
とによつて伝熱部材の全体を均一の温度にするこ
とを可能ならしめたものである。
び平面状の伝熱部材からなる真空用試料加熱装置
において短冊状のサフアイア板の裏面に任意の厚
さのタングステン膜を蒸着し、任意の抵抗の発熱
体とし、それらを平面状にならべ複数の前記タン
グステン膜の発熱を端と内方とで異ならしめるこ
とによつて伝熱部材の全体を均一の温度にするこ
とを可能ならしめたものである。
本発明によれば、平面状の伝熱部材としてサフ
アイア板を使用しているので、試料の均一加熱を
行い得るのは勿論、真空中でのガス放出を極めて
少なくすることができ、さらに強度も十分大きく
することができる。しかも、サフアイア板の温度
勾配を100℃／cm以下に保持できるので、割れの
発生を防止することができる。
アイア板を使用しているので、試料の均一加熱を
行い得るのは勿論、真空中でのガス放出を極めて
少なくすることができ、さらに強度も十分大きく
することができる。しかも、サフアイア板の温度
勾配を100℃／cm以下に保持できるので、割れの
発生を防止することができる。
さらに任意の抵抗をもつた発熱体をならべるこ
とにより、周辺部での温度が下がらないようにで
きる。また平面状の発熱体によつて加熱されるた
め試料を均一に加熱することができる。また発熱
体を並べかえたり、サフアイア板の幅をかえるこ
とにより任意の温度分布が得られる。発熱体が破
損した場合にも最小限のものを取り替えるだけで
すむ。また短冊状であるため熱歪による破損はき
わめて少ない。
とにより、周辺部での温度が下がらないようにで
きる。また平面状の発熱体によつて加熱されるた
め試料を均一に加熱することができる。また発熱
体を並べかえたり、サフアイア板の幅をかえるこ
とにより任意の温度分布が得られる。発熱体が破
損した場合にも最小限のものを取り替えるだけで
すむ。また短冊状であるため熱歪による破損はき
わめて少ない。
第５図は本発明による真空中試料加熱装置の一
実施例を示す概略構成図であり、第６図はその加
熱装置を構成する主要部分の斜視図である。図中
４はタングステンからなる薄膜状発熱部材であ
る。この部材は10-5Tow以下で長時間タングス
テンを短冊状サフアイア板６の裏面に均一に蒸着
することによつて薄膜状にしたものであり、短冊
一本の室温での抵抗が４×10-1Ωになるような厚
さにつけたものである。サフアイア板６は厚さ１
mmである。第５図は上記短冊状サフアイアの多数
を相互に隣接するようにならべて、それらの両端
下に板状のタングステンやモリブデン等の高融点
金属からなる電極を設け真空内試料加熱装置とし
た状態を示している。ここで、サフアイア板６両
端部及び電極５は図示しない絶縁部材により固定
される。第７図は上記実施例装置を用いて半導体
基板７を加熱している状態を示している。タング
ステンからなる薄膜状発熱部４の両端から直流電
源９によつて通電することにより短冊状サフアイ
ア板６が加熱され、サフアイア板６からの伝導に
よつて該基板７が加熱される。同時にサフアイア
板６を通してタングステン発熱部材４からの輻射
によつても加熱される。そしてこの場合基板７が
サフアイア６に面で接触しさらに、発熱部材４が
面で発熱しているので基板７は均一に加熱され
る。この時どうしても加熱面の端の方での温度降
下がおこるがこれは端の短冊状サフアイアのタン
グステン発熱部材温度を中心部の発熱部材温度に
くらべ10％低くすることにより全発熱面内の温度
の均一性を±１％以内におさえることができた。
これは、発熱部材の抵抗値を例えば膜厚を変える
ことによつて達成することができる。
実施例を示す概略構成図であり、第６図はその加
熱装置を構成する主要部分の斜視図である。図中
４はタングステンからなる薄膜状発熱部材であ
る。この部材は10-5Tow以下で長時間タングス
テンを短冊状サフアイア板６の裏面に均一に蒸着
することによつて薄膜状にしたものであり、短冊
一本の室温での抵抗が４×10-1Ωになるような厚
さにつけたものである。サフアイア板６は厚さ１
mmである。第５図は上記短冊状サフアイアの多数
を相互に隣接するようにならべて、それらの両端
下に板状のタングステンやモリブデン等の高融点
金属からなる電極を設け真空内試料加熱装置とし
た状態を示している。ここで、サフアイア板６両
端部及び電極５は図示しない絶縁部材により固定
される。第７図は上記実施例装置を用いて半導体
基板７を加熱している状態を示している。タング
ステンからなる薄膜状発熱部４の両端から直流電
源９によつて通電することにより短冊状サフアイ
ア板６が加熱され、サフアイア板６からの伝導に
よつて該基板７が加熱される。同時にサフアイア
板６を通してタングステン発熱部材４からの輻射
によつても加熱される。そしてこの場合基板７が
サフアイア６に面で接触しさらに、発熱部材４が
面で発熱しているので基板７は均一に加熱され
る。この時どうしても加熱面の端の方での温度降
下がおこるがこれは端の短冊状サフアイアのタン
グステン発熱部材温度を中心部の発熱部材温度に
くらべ10％低くすることにより全発熱面内の温度
の均一性を±１％以内におさえることができた。
これは、発熱部材の抵抗値を例えば膜厚を変える
ことによつて達成することができる。
かくして本実施例によれば、サフアイア板３が
熱歪によつて破損することを防止でき、1000℃以
上もの高温で使用することが可能となつた。さら
に、急激な温度の昇温にも十分耐えることができ
た。また、通常のセラミツク板を使用した場合に
比してガスの放出が極めて少なく、10-9〔Torr〕
以下の超高真空中での使用も可能となつた。そし
て半導体基板７をきわめて均一に加熱することが
可能となつた。またタングステン発熱部材４とサ
フアイア板６との反応もなく100回以上の昇温に
耐えた。
熱歪によつて破損することを防止でき、1000℃以
上もの高温で使用することが可能となつた。さら
に、急激な温度の昇温にも十分耐えることができ
た。また、通常のセラミツク板を使用した場合に
比してガスの放出が極めて少なく、10-9〔Torr〕
以下の超高真空中での使用も可能となつた。そし
て半導体基板７をきわめて均一に加熱することが
可能となつた。またタングステン発熱部材４とサ
フアイア板６との反応もなく100回以上の昇温に
耐えた。
なお、本発明は上述した実施例に限定されるも
のではない。例えば、ヒータ材料として、タング
ステンに限るものではなく、それに他の金属を混
ぜたり、あるいは真空中で好適に使用できる部材
でサフアイア板と高温で反応をおこさないもので
あれば良い。またタングステン薄膜の形成は蒸着
に限らずスパツタリングによつてつけてもよい。
また半導体基板の加熱に限らず、他の金属、絶縁
物の加熱等に適用することも可能である。その他
本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々変形して
実施することができる。
のではない。例えば、ヒータ材料として、タング
ステンに限るものではなく、それに他の金属を混
ぜたり、あるいは真空中で好適に使用できる部材
でサフアイア板と高温で反応をおこさないもので
あれば良い。またタングステン薄膜の形成は蒸着
に限らずスパツタリングによつてつけてもよい。
また半導体基板の加熱に限らず、他の金属、絶縁
物の加熱等に適用することも可能である。その他
本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々変形して
実施することができる。
第１図および第２図ではそれぞれ本発明の概要
を説明するためのもので第１図はサフアイア単結
晶の温度と蒸気圧との関係を示す特性図、第２図
はサフアイア単結晶の温度勾配と割れ発生との関
係を示す特性図、第３図は従来の短冊状サフアイ
アを使用した真空内試料加熱装置の一例を示す斜
視図、第４図は一枚のサフアイアの裏面にタング
ステンを密着させた真空内試料加熱装置の一例を
示す斜視図、第５図は本発明の一実施例を説明す
るための斜視図、第６図はサフアイア板の斜視図
第７図は本発明を実際の真空中加熱に用いた例を
示す説明図である。 ４……タングステン膜、５……電極、６……短
冊状サフアイア板、７……半導体基板。
を説明するためのもので第１図はサフアイア単結
晶の温度と蒸気圧との関係を示す特性図、第２図
はサフアイア単結晶の温度勾配と割れ発生との関
係を示す特性図、第３図は従来の短冊状サフアイ
アを使用した真空内試料加熱装置の一例を示す斜
視図、第４図は一枚のサフアイアの裏面にタング
ステンを密着させた真空内試料加熱装置の一例を
示す斜視図、第５図は本発明の一実施例を説明す
るための斜視図、第６図はサフアイア板の斜視図
第７図は本発明を実際の真空中加熱に用いた例を
示す説明図である。 ４……タングステン膜、５……電極、６……短
冊状サフアイア板、７……半導体基板。
Claims (1)
- １ 相互に隣接して配置され真空にさらされる被
加熱試料を載置する複数の短冊状サフアイア板
と、これらサフアイア板の裏面にそれぞれ形成さ
れる抵抗性膜と、これら抵抗性膜の両端にそれぞ
れ電圧を印加して通電加熱し前記サフアイア板を
伝熱部材として前記試料を加熱する手段とを具備
し、複数の前記抵抗性膜の内その配列の端に配置
される膜の発熱が内方に配列された膜の発熱より
大なることを特徴とする真空中試料加熱装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57207707A JPS5999715A (ja) | 1982-11-29 | 1982-11-29 | 真空中試料加熱装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57207707A JPS5999715A (ja) | 1982-11-29 | 1982-11-29 | 真空中試料加熱装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5999715A JPS5999715A (ja) | 1984-06-08 |
| JPH0443410B2 true JPH0443410B2 (ja) | 1992-07-16 |
Family
ID=16544228
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57207707A Granted JPS5999715A (ja) | 1982-11-29 | 1982-11-29 | 真空中試料加熱装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5999715A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02110917A (ja) * | 1988-06-15 | 1990-04-24 | Teru Kyushu Kk | 熱処理装置 |
-
1982
- 1982-11-29 JP JP57207707A patent/JPS5999715A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5999715A (ja) | 1984-06-08 |
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