JP2003221669A - 基板温度制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】希薄なガス雰囲気中であっても熱応答性が良い
基板温度制御装置を提供することにある。 【解決手段】真空成膜装置の真空チャンバー（１０）内
に付設する基板温度制御装置（１）において、上面に基
板（６）を加熱する為の熱放射板（２）がその一方の面
が前記真空チャンバー（１０）内に配置された基板
（６）に対峙するように配置してあり、側面には冷却用
の冷却媒体導入路（３ａ）が、内側には外気と通ずる中
空部（３ｂ）が配置してあり、冷却媒体（５）が前記冷
却媒体導入路（３ａ）から導入されて前記中空部（３
ｂ）に到達して前記熱放射板（２）の他方の面を冷却で
きるようになっていると共に、さらにこの中空部（２）
を通って外部に排出可能になっている二重構造体（３）
を備え、さらに前記二重構造体（３）の中空部（３ｂ）
には熱放射板（２）を加熱するための熱源（４）が配置
されていることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、真空成膜装置の基
板温度制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】産業上、真空成膜技術は様々なところで
使われており、現在の半導体産業をはじめとするハイテ
クノロジー関連、アルミニウム蒸着など古くから行われ
ている包装関連、また今後期待されるバイオ関連などで
なくてはならないものとなっている。

【０００３】代表的な真空成膜方法には、蒸着法、スパ
ッタリング法、化学蒸着法（ＣＶＤ：Ｃｈｅｍｉｃａｌ
Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）などがあるが、
いずれの場合も成膜結果は、成膜圧力や導入ガス流量、
印加電力、基板温度などによって大きく異なることが知
られている。この中でも基板温度は膜特性に与える影響
が最も顕著に現れるものの一つとして重要なパラメータ
となっている。

【０００４】従来、基板温度の制御は加熱源となるヒー
タの温度をモニタリングし、その表面もしくは内部の温
度を一定に保つよう制御していた。これは、基板温度は
ヒータ温度で決定されるとの考えからである。また、均
一に加熱させやすくするために、多くの場合熱容量の大
きい加熱源を使用しており、内部に埋め込まれたヒータ
の熱分布の緩和を計っている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、成膜過程の基
板は加熱源となるヒータのみならず、電力を印加してい
る電極やプラズマなどからも熱の影響を受けており常に
変化している。現状の方法では、基板の温度が上昇した
場合、ただちに加熱源への通電を停止しても、その過熱
源の熱容量の影響により急激には降温しない。その結
果、基板の温度変化はほとんどなく制御不可能となる。
さらに、その間も加熱源以外からの熱の影響を受け続け
ているために降温せず、逆に基板温度が上昇する現象も
現れる。これは、基板を非接触で加熱冷却制御を行う場
合、より顕著な現象として現れる。

【０００６】また、真空中の場合は大気中の場合に比べ
熱を伝えるガス分子が少ない為一層制御困難となる。

【０００７】本発明の課題は、希薄なガス雰囲気中であ
っても熱応答性が良い基板温度制御装置を提供すること
にある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１に係る
発明は、真空成膜装置の真空チャンバー内に付設する基
板温度制御装置において、上面に基板を加熱する為の熱
放射板がその一方の面が前記真空チャンバー内に配置さ
れた基板に対峙するように配置してあり、側面には冷却
用の冷却媒体導入路が、内側には外気と通ずる中空部が
配置してあり、冷却媒体が前記冷却媒体導入路から導入
されて前記中空部に到達して前記熱放射板の他方の面を
冷却できるようになっていると共に、さらにこの中空部
を通って外部に排出可能になっている二重構造体を備
え、さらに前記二重構造体の中空部には熱放射板を加熱
するための熱源が配置されていることを特徴とする基板
温度制御装置である。

【０００９】本発明の請求項２に係る発明は、上記請求
項１に係る基板温度制御装置において、前記熱放射板が
１℃／秒以下の熱応答性を持つものからなることを特徴
とする基板温度制御装置である。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明の基板温度制御装置を、実
施の形態に沿って以下に詳細に説明する。

【００１１】図１は本発明の基板温度制御装置（１）を
真空成膜装置の真空チャンバー（１０）内に付設し、加
熱対象物である基板（６）を真空チャンバー（１０）内
に挿入した状態を示す図である。

【００１２】本発明の基板温度制御装置（１）は、加熱
源（４）で応答性の良い熱放射板（２）を加熱し、加熱
された熱放射板（２）から放出される輻射熱で基板
（６）を加熱するようになっている。前記熱放射板
（２）は一方の面が真空中に面しているので、加熱され
た場合に効率良く熱が輻射され、基板（６）を加熱する
ことができる。さらに、他方の面は大気中に曝されてい
るので、降温させる時に冷却しやすくなっている。前記
熱放射板（２）に密着している二重構造体（３）は、上
端の熱放射板（２）及び中空部（３ｂ）の大気中に設け
た加熱源（４）を効率的に冷却できるような構造、例え
ば大気が流れやすいような構造になっている。さらに、
側面には冷却媒体導入路（３ａ）を有し、熱放射板
（２）及び加熱源（４）を降温させる際に空冷若しくは
水冷可能なように二重構造になっている。降温させる時
は冷却媒体導入路（３ａ）を経由して外部から冷却媒体
（５）を導入して熱放熱板（２）及び加熱源（４）を冷
却した後に中空部（３ｂ）を通って冷却媒体（５）を外
部へ排出するようになっている。

【００１３】前記熱放射板（２）は１℃／秒以下の熱応
答性を有し、かつ、効率的に加熱されるように放射率
０．６以上のものが好ましい。さらに、真空中での放出
ガスが少なく、波長感度特性は加熱される基板（６）の
吸収波長に近いものが良い。

【００１４】前記加熱源（４）は、例えば赤外線ランプ
に代表されるような応答性に優れたものを使用する。

【００１５】本発明の基板温度制御装置（１）を用い
て、真空成膜装置の真空チャンバー（１０）内に挿入し
た基板（６）を加熱し、基板温度を制御する方法の一例
を以下に説明すると、図１に示す如く、真空チャンバー
（１０）内に厚さ１００μｍのプラスチックフィルムか
らなる基板（６）を挿入し、基板（６）の下方の３０ｍ
ｍ離れた場所に設置した赤外線ランプからなる加熱源
（４）で熱放射板（２）を加熱し、冷却媒体導入部（３
ａ）から冷却媒体（５）として冷却用圧縮空気を導入し
ながら適正な温度に保持した熱放射板（２）から放射さ
れる放射熱で上の基板（６）を加熱し、基板温度を適正
に制御することにより、良好な基板温度を得ることが出
来るようになる。その結果、基板（６）上に目的とする
状態の薄膜が効率良く成膜できる。

【００１６】

【発明の効果】本発明の基板温度制御装置を用いること
により、真空成膜装置の真空チャンバ内に挿入した基板
を加熱する場合、希薄なガス雰囲気中であっても応答性
が良い基板温度制御が可能となり、結果的に、基板上に
目的とする良好な成膜ができるようになった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の基板温度制御装置を真空成膜装置の真
空チャンバー内に付設し、さらに、加熱対象物の基板を
挿入した状態を示す概要図である。

【符号の説明】

１…基板温度制御装置 ２…熱放射板 ３…二重構造体 ３ａ…冷却媒体導入路 ３ｂ…中空部 ４…加熱源 ５…冷却媒体 ６…基板 １０…真空チャンバー

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】真空成膜装置の真空チャンバー内に付設す
   る基板温度制御装置において、上面に基板を加熱する為
   の熱放射板がその一方の面が前記真空チャンバー内に配
   置された基板に対峙するように配置してあり、側面には
   冷却用の冷却媒体導入路が、内側には外気と通ずる中空
   部が配置してあり、冷却媒体が前記冷却媒体導入路から
   導入されて前記中空部に到達して前記熱放射板の他方の
   面を冷却できるようになっていると共に、さらにこの中
   空部を通って外部に排出可能になっている二重構造体を
   備え、さらに前記二重構造体の中空部には熱放射板を加
   熱するための熱源が配置されていることを特徴とする基
   板温度制御装置。
2. 【請求項２】前記熱放射板が１℃／秒以下の熱応答性を
   持つものからなることを特徴とする請求項１記載の基板
   温度制御装置。