JPS63241921A

JPS63241921A - 分子線エピタキシ装置の基板加熱装置

Info

Publication number: JPS63241921A
Application number: JP7406787A
Authority: JP
Inventors: Ryokichi Kaji; 鍛治　亮吉; Nushito Takahashi; 主人高橋; Naoyuki Tamura; 直行田村
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1987-03-30
Filing date: 1987-03-30
Publication date: 1988-10-07

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、分子線エピタキシ装置の基板加熱装置に係り
、特に基板を効率良く、均一に加熱するのに好適な分子
線エピタキシ装置の基板加熱装置に関するものである。

〔従来の技術〕

従来の装置は、特開昭６０−１１２６９１号に記載のよ
うに、基板を均一に加熱するためにヒータと基板の間に
加熱均一化部材（ここでは加熱板と称する。）を設けて
いる。しかし、加熱板を挿入すると、ヒータからの輻射
熱で加熱板を加熱し、さらに加熱板の輻射熱で基板を加
熱するため、加熱板が無い場合、に比較し、基板を所定
の温度にするための消費電力が多くなる。また、ヒータ
材料が加熱板に蒸着し、加熱板の透過率、輻射率２反射
率等が変わり、経時的に加熱効率が変わる。

また、タンタルなどの高融点金属から成るヒータで基板
を直接加熱する場合には、ヒータ材料が蒸発し基板を汚
染する恐れがある。また、一般に、ヒータはヒータベー
スに細線で固定されているが、これらの方法でヒータを
ヒータベースに接触固定する場合は、ヒータからヒータ
ベースへ熱伝導で伝わる熱量がヒータとヒータベースの
接触状態に依存するし、加熱、冷却を繰り返すことでヒ
ータが膨張、収縮を繰り返し、ヒータとヒータベースの
接触状態が変わり、ヒータがヒータ同士や他の部材と短
絡する恐れがある。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記従来技術は、基板を均一に加熱することに重点を置
き、基板の加熱効率を向上させることや加熱効率の経時
的な変化やヒータの短絡を防止することについて配慮さ
れていなかった。すなわち。

上記従来の基板加熱装置では、基板を所定の温度に加熱
するためにはヒータの温度を高める必要があり、したが
って、消′Ｒ電力が多くなり、ヒータの周囲からの放出
ガスが多くなったり、ヒータ材料の蒸発による基板の汚
染が増加するといった問題があった。

本発明の目的は、基板を均一に加熱するとともに基板の
加熱効率を向上させ成長膜の品質が向上できる分子線エ
ピタキシ装置の基板加熱装置を提供することである。

〔問題点を解決するための手段〕上記目的は、ヒータを発熱体とヒータベースで構成し１
発熱体と基板と対向しない面に配置し。

発熱体を化学蒸着、スパッタ法、真空蒸着などによって
ヒータベース上に形成することにより、達成される。

〔作用〕

本発明では、ヒータベースにヒータを直接形成している
ので、ヒータベースは、ヒータからの熱伝ぷで加熱され
る。ヒータベースに伝わった熱は、ヒータベース面内に
熱伝導で伝わり、ヒータベースからの熱輻射で基板を加
熱する。従来の加熱板を挿入する方式のように、ヒータ
からの熱輻射で加熱板を加熱し、加熱された加熱板の熱
輻射で基板を加熱していたのに比較して加熱効率を向上
できる。加熱効率を向上させることによって基板を所定
の温度に加熱するのにヒータの温度を従来より低くでき
、しいては、消費電力を少なくでき、放出ガスを少なく
できる。また、タンタルなどの高融点金属で直接基板を
加熱していないので、ヒータ材料が蒸発し基板を汚染す
る恐れがない。

また、ヒータはヒータベースに蒸着して形成しているの
で、加熱、冷却を繰り返すことでヒータが膨張、収縮を
繰り返し、ヒータとヒータベースの接触状態が変るとい
ったことがない、したがって、ヒータからヒータベース
へ熱伝導量の変化や。

ヒータ同士、またはヒータと他の部材（例えばサセプタ
や１反射板）との接触に起因する短絡の恐れがない。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を説明する。第１図は、本発明
の基板加熱装置を分子線エピタキシ装置の試料ホルダー
に設置した時の縦断面図である。基板１はサセプタ２と
板３で保持され、該サセプタ２は爪４で固定され、図中
に示していない駆動機構により回転（自転）運動が可能
である６発熱体５は高融点金属のタングステン、タンタ
ルや炭素などを化学蒸着、スパッタ法、真空蒸着などに
より、熱分解窒化はう素（ＰＢＮ）等の絶縁物で製作さ
れたヒータベース６上に形成して作成する。

この発熱体５は、基板１と対向しない面に配置され、基
板１は発熱体５の裏側のヒータベース６と対向する。ま
た１発熱体５と対向して反射板９を配置している。基板
１の温度制御を行うために温度計測を行う熱電対７が試
料ホルダーの中央に取り付けている６本実施例では熱電
対７の碍子９にヒータベース６や反射板９、さらにラジ
エーションシールド板１０を取り付ける構造にしている
。

次に本実施例の基板加熱装置の伝熱形態を説明する。た
とえば、ヒータベース６をＰＢＮとすると、ＰＢＮは１
μｍ程度以上の波長の赤外線の一部を透過する６したが
って、発熱体５が発生する熱の一部は、ヒータベース６
を透過して基板１を加熱する。また、発熱体５の発生す
る熱の一部は熱伝導によってヒータベース６に伝わりヒ
ータベース６を加熱する。ヒータベース６に伝わった熱
は、ヒータベース６面内に熱伝導で伝わり、ヒータベー
ス６からの熱輻射で基板１を加熱する。従来の技術とし
て説明した特開昭６０−１１２６９１号の例のように、
加熱板とヒータが接触していない場合は、ヒータの輻射
で加熱板が加熱される。この輻射による加熱効率と本方
式の熱伝導による加熱効率を比較すると、本方式の方が
著しく加熱効率が良い。加熱効率を向上させることによ
って基板１を所定の温度に加熱するのに発熱体５の温度
を従来より低くでき、しいては、消費電力を少なくでき
、発熱体５の周囲の放出ガスを少なくできるので、基板
１上に結晶成長させる薄膜の品質を向上できる効果があ
る。

また、発熱体５はヒータベース６に蒸着して形成してい
るので、加熱、冷却を繰り返すことで発熱体５が膨張、
収縮を繰り返し１発熱体５とヒータベース６の接触状態
が変るといったことがないしたがって、発熱体５からヒ
ータベース６への熱伝導量の変化や１発熱体５同士、ま
たは発熱体５と他の部材（例えば、サセプタ２や反射板
９）との接触に起因する短絡の恐れがない。

〔発明の効果〕

本発明によれば、基板を効率良く、均一に加熱でき、ヒ
ータ温度を低くでき、しいては、消費電力を少なく、ヒ
ータの周囲からの放出ガスを少なくできるので、基板上
に結晶成長させるｇｔ膜の品質を向上できる効果がある
。

【図面の簡単な説明】

図面は、本発明の基板加熱装置を分子線エピタキシ装置
の試料ホルダーに設置した時の縦断面図である。ｌ・・・基板、２・・一基板ホルダー、３・・・板、４
・・・爪、５・・・発熱体、６・・・ヒータベース、７
・・・熱電対、８・・・碍子、９・・・反射板、１ｏ・
・・ラジェーションシールド。　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　・Ｘ；、ノ

Claims

【特許請求の範囲】１、基板を保持する基板ホルダーと、該基板ホルダーに
保持された基板と、該基板を加熱するヒータより成る分
子線エピタキシ装置の基板加熱装置において、該ヒータ
を絶縁体のヒータベースと発熱体で形成し、該発熱体を
該基板と対向しない面に配置したことを特徴とする分子
線エピタキシ装置の基板加熱装置。２、特許請求の範囲第１項記載のものにおいて、発熱体
を化学蒸着、スパッタ法、真空蒸着によつてヒータベー
ス上に形成したことを特徴とする分子線エピタキシ装置
の基板加熱装置。