JPH01116079A - 薄膜作製装置 - Google Patents

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、原料ガスを分解することにより、超伝導物質
の薄膜を作製し、超伝導デバイス、半導体デバイス、セ
ンサー、電子部品等を製造する薄膜作製装置に関する。

（従来の技術） 従来、超伝導物質の薄膜は、真空蒸着法、スパッタ法等
により作製されてきた。このような方法では、超伝導材
料を物理的に基体表面に供給し薄膜化することで超伝導
膜を得ている。

また一部には、酸素を導入した状態で真空蒸着またはス
パッタを行なうリアクティブ蒸着法、リアクティブスパ
ッタ法がある。これらの方法は、物理的に原料を供給す
るとともに、多少の化学反応を用いて薄膜化を行なう方
法である。

（発明が解決しようとする問題点） さて以上のような従来の方法では、各種の薄膜製品を作
製する際に、凹凸部の被覆性が非常に悪くなる。そのた
め均一な膜厚分布を得難いため、部分的に臨界電流値が
低下したり、デバイスの誤動作を引き起こしたり、ひど
いときには、薄膜作製時においてすでに超伝導配線の断
線を生じてしまったりしている。

特にスパッタ法においては、基体がプラズマと接触する
ため、プラズマから放出される荷電粒子でダメージを生
じ、製品である電子デバイスの特性を悪化させてしまっ
たりする欠点がある。

（発明の目的） 本発明は、これらの問題を解決し、気相化学堆積法（Ｃ
ＶＤ法）によって、超伝導薄膜を作製する新規の装置を
提供することを目的とする。

（問題を解決するための手段） 本発明は、上記の目的を達成するために、堆積室と；該
堆積室に所定の原料ガスを導入するガス導入機構と；該
堆積室内を真空排気する排気機構と；該堆積室内にてそ
の表面に所定の薄膜を作製する基体を保持しかつその温
度調整を行なう温度調整機構を備えた基体ホルダーと；
該堆積室とバルブを介して連通するロード室と；該ロー
ド室内を真空排気する排気機構と；該ロード室とバルブ
を介して連通ずる酸化室と；該酸化室に所定の酸化ガス
を導入する酸化ガス導入機構と；該ロード室と該堆積室
との間で該基体を搬送する第１搬送機構と；該ロード室
と該酸化室との間で該基体を搬送する第２搬送機構と；
該酸化室に設置されて該基体を保持しかつ基体の温度調
整を行なう温度調整機構を備える基体ホルダーと；から
なり、該原料ガスを分解することにより該原料ガスの構
成元素の一部を該基体の表面に堆積させ堆積膜を作製す
るとともに、大気に晒さない状態で該堆積膜を酸化処理
することが可能であるように構成されている。

（作用） 該堆積室内へガス導入機構により導入された原料ガスＡ
は、熱、プラズマ、活性種もしくは光、またはこれらの
併用によって分解し、原料ガスへの構成元素の一部を基
体上に堆積させてこれを薄膜化するとともに、酸化室内
で酸化アニールすることで、よりよい超伝導特性を得る
ことが出来る。

ロード室は基体を大気から装置内へ出し入れする室で、
堆積室および酸化室が大気で汚染されるのを防止してい
る。

（実施例） 第１図ａは本発明の１実施例の薄膜作製装置の概略の平
面断面図であり、ｂは側面断面図である。

】０は堆積室、４０はロード室、７０は酸化室であり、
堆積室１０とロード室４０はバルブ５０て連通している
。また酸化室７０とロード室４０はバルブ８０で連通し
ている。

ロード室４０の一部の壁面を構成している笠４１を開く
ことにより、基体１１をこのロード室４０内に導入する
ことが出来る。ロード室４０は、真空ポンプ６１とバル
ブ６２からなる排気機構６０により真空排気される。ロ
ード室４０内を真空排気した後バルブ５０を問いて、第
１搬送機構１００により、基体１１を堆積室内の基体１
１′の位置に搬送する。第１搬送機構１００は直線導入
機１０１を主体としており、磁気結合によって駆動され
て完全に真空シールされている。勿論ここにベローズシ
ールやＯリングシールな用いることもできるが、ベロー
ズシールは直線導入のストロ−クが大になると極めて高
価となり、Ｏリングシールでは真空のシール性が悪いと
いう欠点がある。

基体１１′の導入後、バルブ５０を閉じて、薄膜を形成
させる。基体１１′は、図示していないチャック機構に
より基体ホルダー１２にチャックされている。基体１１
′の温度は温度調整機構１４で所定の温度に制御するこ
とができる。

熱シールド板１３は、基体ホルダー１２からの放熱をシ
ールドし、不用な部分へ熱放射が行なわれないようにし
ている。

基体ホルダー１２は、必要ならば回転したり、基体の向
く方向を変化させることができる。

２０はガス導入機構で、所定の原料ガスを矢印２３の方
向からバルブ２２を通して、ノズル２１から堆積室１０
内に噴出させる構造となっている。

原料ガスと反応生成気体は、排気調整板３４でその流れ
が調整され、第１排気機構３０（バルブ３２、バリアプ
ルコンダクタンスバルブ３３、真空ポンプ３１）で排気
される。

堆積室１０内の圧力は、ガス導入機構２０の図示してい
ない流量コントローラで導入気体流量をコントロールし
たり、バリアプルコンダクタンスバルブ３３で排気のコ
ンダクタンスを制御することで一定に保つことができる
。原料ガスは、基体１１′の熱；あるいは基体１１′の
前面空間に発生したプラズマ；あるいは基体１１′また
は基体１１′の前面空間と基体１１′に照射した光；も
しくは活性種、またはこれらの併用によって分解され、
原料ガスの構成元素の一部が基体１１′の表面に堆積し
成膜が行なわれる。

ここで、原料ガスは、ただ一種類の化合物気体に限定さ
れない。キャリアガスを含めて多種類の気体の混合気体
であってもよい。またガス導入機構はこれを複数系統併
置して、例えばバリウム系気体、イツトリウム系気体、
銅系気体、酸素系気体と４系統以上に分けた方が、各成
分比の制御性がよく良質な膜を作製することができて効
果的である。

成膜後、基体１１′はロード室４０を通って酸化室７０
に導入される。即ち、堆積室１０内の基体１１′は、先
に堆積室に導入されたのと丁度逆の手続きでロード室４
０内に導入される。即ち、バルブ８０を開いて基体１１
の位置の基体を第２搬送機構１１０を用いて酸化室７０
内の基体１１″の位置に導入する。第２搬送機構１１０
は、第１搬送機構１００と同様に磁気結合型の直線導入
機１１１を用いるのがよい。酸化室７０は、主に、石英
ガラス管７１で構成され、基体１１”は、この中で電気
炉７６により加熱される。

基体１１”の温度は、温度調整機構７５で温度制御する
ことが可能である。必要のときは、基体１１″は、時間
的に多段階の温度設定をすることが行なわれる。

酸化性のある所定の酸化ガスを酸化ガス導入機構９０か
ら導入し、基体１１”表面に堆積した堆積膜を酸化する
ことによって堆積膜の超伝導特性は良好になる。

ここで、酸化ガスＣは、矢印９２の方向からバルブ９１
を通して酸化室７０内に導入される。また酸化ガスは、
酸素、水、亜酸化窒素、オゾン等の気体のみならず、キ
ャリアガスを含めて混合気体であってもよい。またこれ
らの気体を放電や光により活性化して導入してもよい。

更にまた必要ならば、酸化室７０内は真空ポンプ７９を
使フてバルブ７８を通して真空に排気することが可能で
ある。ただし、逆止弁９５を用いて大気圧以上の圧力領
域でも酸化処理を行なうことができるようにしている。

堆積室１０を、上記の酸化室７０に類似した石英ガラス
管と電気炉を併用する方式のものにしてもよい。この場
合は、石英ガラス管の内壁に膜が堆積し、基体１１′の
昇温特性が悪化したり、再現性が出難くなる問題を生じ
、石英ガラス管を如何に洗浄するかなどがプロセス上大
きな問題となる。

堆積室１０とロード室４０と酸化室７０の３室の配置は
第１図の配置に限定されるものではないが、この図のよ
うに、ロード室４０を中心としたＬ型構造を採用するの
が最適である。

３室をロード室−堆積室一酸化室の順にならべた場合に
は、酸化室から基体を取り出すときに、”酸化室内を大
気に接触させる”か、′堆積室を通過してロード室から
取り出す”かのどちらかを採用せざるを得ない。第１図
のように、堆積室−ロード室−酸化室となフている場合
には、堆積室内で膜を作製しているときに、他の基体を
酸化室内で酸化処理することが可能となるばかりでなく
、ロード室と酸化室の間で基体を搬送することも可能と
なる。また逆に、酸化室で処理を行なっている場合につ
いても同様のことが言える。即ち、堆積室−ロード室−
酸化室の順に構成されている方が操作性がよく、かつ処
理能力を高めることが可能である。

搬送機構の位置と操作性からは上記したＬ型構造が最適
である。搬送機構は堆積室１０側に設置しても良いが、
堆積室１０は成膜工程の最も重要な部屋であるために、
デッドスペースは最小にする必要がある。第１図の実施
例のようにロード室側に設置する方が優れている。

２５は、堆積室１０内を覗くビューイングボートである
。一方、４２は、ロード室４０内を覗くビューイングボ
ートである。

Ｌ型構造にすると、これらのビューイングボート２５．
４２が接近し、操作性が良好となる。

先述のように、この第１図の実施例の酸化室７０の主要
部分は石英ガラス管７１であった。もし、電気炉として
も透明な電気炉を用いるときは、酸化室７０内部の観察
は容易となる。

次に、超伝導膜作製用の有機金属化合物、アルコキシド
、金属ハロゲン化物等は、常温常圧で固体である場合が
多い。

このような固体物質を気化して、気相化学堆積法（ＣＶ
Ｄ法）で薄膜を作製するためには、第１図のガス導入機
構のほかに、堆積室１０内に別途設置したルツボ内に固
体物質を入れ、そのルツボを加熱することで所望の原料
ガスを生成してもよい。この場合、必要とあれば、上記
の原料ガスを輸送するキャリアガスを導入することもあ
る。

第１図に示した装置を用いることで、段差被覆性のよい
良質な膜を得ることが可能となった。

また超伝導特性は少々悪いが、より低温のプロセスでも
超伝導膜を作製することができた。

（発明の効果） 本発明は、凹凸の大きい部分でも段差被覆性良く薄膜を
作製することができ、超伝導特性の優れた超伝導デバイ
ス、半導体デバイス、センサー、電子部品等の作製の可
能な薄膜作製装置を提供する効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図ａは、本発明の実施例の装置の概略の平面断面図
、ｂは、側面断面図である。 １０・・・堆積室、　　１１．１１’、１１′″・・・
基体、１２・・・基体ホルダー、１４・・・温度調整機
構、２０・・・ガス導入機構、３０．６０・・・排気機
構、４０・・・ロード室、　　　５０・・・バルブ、７
０・・・酸化室、　　　　７５・・・温度調整機構、８
０・・・バルブ、　　　　９０・・・酸化ガス導入機構
、１００．１１０・・・第１、第２搬送機構。 特許出願人　日電アネルバ株式会社 代理人　弁理士　　　村上　健次

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）堆積室と；該堆積室に所定の原料ガスを導入する
   ガス導入機構と；該堆積室内を真空排気する排気機構と
   ；該堆積室内にてその表面に所定の薄膜を作製する基体
   を保持しかつその温度調整を行なう温度調整機構を備え
   た基体ホルダーと；該堆積室とバルブを介して連通する
   ロード室と；該ロード室内を真空排気する排気機構と；
   該ロード室とバルブを介して連通する酸化室と；該酸化
   室に所定の酸化ガスを導入する酸化ガス導入機構と；該
   ロード室と該堆積室との間で該基体を搬送する第１搬送
   機構と；該ロード室と該酸化室との間で該基体を搬送す
   る第２搬送機構と；該酸化室に設置されて該基体を保持
   しかつ基体の温度調整を行なう温度調整機構を備える基
   体ホルダーと；からなり、 　該原料ガスを分解することにより該原料ガスの構成元
   素の一部を該基体の表面に堆積させ堆積膜を作製すると
   ともに、大気に晒さない状態で該堆積膜を酸化処理する
   ことが可能であるようにしたことを特徴とする薄膜作製
   装置。
2. （２）該酸化室が石英ガラス管を主体とし、その温度調
   整機構は該石英ガラス管の外部から電気炉により基体を
   加熱する構造であることをことを特徴とする特許請求の
   範囲第１項記載の薄膜作製装置。
3. （３）該ガス導入機構を複数個設置することを特徴とす
   る特許請求の範囲第１または２項記載の薄膜作製装置。
4. （４）該ロード室を中心にして、該堆積室と該酸化室が
   Ｌ字型に配置されていることを特徴とする特許請求の範
   囲第１、２または３項記載の薄膜作製装置。
5. （５）該堆積膜が超伝導膜であることを特徴とする特許
   請求の範囲第１、２、３または４項記載の薄膜作製装置