JPH04106325U - 成膜装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 ［目的］酸化物超伝導膜の成膜後の基板温度の降下速度
を制御する。 ［構成］実施例装置は成膜室１０と成膜室１０内に設け
た基板ホルダー１２、加熱源１４及びリフレクター１６
とを備え、基板ホルダー１２及び加熱源１４を対向配置
しこれら基板ホルダー１２及び加熱源１４の外周囲にリ
フレクター１６を設けた構成を有する。さらに実施例装
置は冷媒供給器２４及び冷媒流路２６を備え、冷媒供給
器２４に接続した冷媒流路２６を、リフレクター１６の
外周囲に設けた構成を有する。成膜後、冷媒供給器２４
により水、空気等の冷媒を冷媒流路２６で流し、基板１
８の放熱を促す。冷媒流路２６を流れる冷媒の種類や流
速を任意好適に調整することによって、目的を達成でき
る。その結果、酸化物超伝導膜の膜質（例えば結晶性や
臨界温度）を向上することができる。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

この考案は例えば酸化物超電導膜の形成に用いる成膜装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】

従来より、薄膜形成では成膜室内に保持した基板を加熱しながら膜材料を基板 上に堆積させている。図３は薄膜形成に用いる従来の成膜装置の要部構成を概略 的に示す断面図である。

【０００３】 同図に示す成膜装置は、成膜室１０とこの成膜室１０内に設けた基板ホルダー １２、加熱源１４及びリフレクター１６とを備える。

【０００４】 成膜時には、基板１８を基板ホルダー１２に装着する。そして給電線２０を介 し加熱源１４に通電し加熱源１４を機能させ、加熱源１４により基板１８を加熱 する。加熱源１４からの輻射熱の温度を熱電対２２により監視し制御しながら、 成膜を行なう。

【０００５】 所定の膜厚の薄膜を成膜したら、基板１８を成膜室１０内に保持したまま自然 冷却し、基板温度がほぼ室温になったら後工程を行なうべく基板１８を成膜室１ ０の外部に取り出す。

【０００６】

【考案が解決しようとする課題】

しかしながら上述した従来の成膜装置においては、成膜し終えた基板を成膜室 内の真空中に放置し自然冷却により冷やしているため基板温度が室温まで降下す るのに要する時間が非常に長くなる。基板が冷却しないうちに基板を大気中に取 り出すと膜質が変化するので、基板温度が室温程度に下がるまで次の基板の成膜 を開始できず、その結果、成膜の作業効率が悪くなるという問題点があった。

【０００７】 また従来の成膜装置においては、基板温度の降下速度を所望の速度に制御する ことができないという問題点があった。成膜後の基板温度の降下速度は、膜質例 えば酸化物超電導膜の臨界温度や結晶性そのほかに影響を与えるので、膜質を向 上するためには基板温度の降下速度を制御することが望まれる。

【０００８】 この考案の目的は上述した従来の問題点を解決するため、冷却機構を設けた成 膜装置を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】

この目的の達成を図るため、この考案の成膜装置は、成膜室と成膜室内に設け た基板ホルダー、加熱源及びリフレクターとを備え、基板ホルダー及び加熱源を 対向配置しこれら基板ホルダー及び加熱源の外周囲にリフレクターを設けて成る 装置において、冷媒供給器及び冷媒流路を備え、冷媒供給器に接続した冷媒流路 を、リフレクターの外周囲に設けたことを特徴とする。

【００１０】

【作用】

このような構成によれば、基板ホルダー及び加熱源の外周囲にリフレクターを 設け、このリフレクターの外周囲に冷媒供給器と接続した冷媒流路を設ける。そ して成膜を終えたら、冷媒供給器により空気、水或いはそのほかの冷媒を冷媒流 路に流すことによって、基板を冷却する。

【００１１】 この冷却の際に、冷媒流路を流れる冷媒の種類や流速を任意好適に設定するこ とによって基板温度の降下温度を制御することができる。

【００１２】

【実施例】

以下、図面を参照し、この考案の実施例につき説明する。尚、図面はこの考案 が理解できる程度に概略的に示してあるにすぎず、従ってこの考案を図示例に限 定するものではない。

【００１３】 図１はこの考案の一実施例の要部構成を概略的に示す断面図であり、図中、従 来の構成成分に対応する構成成分については同一の符号を付して示した。

【００１４】 この実施例の成膜装置は、成膜室１０と成膜室１０内に設けた基板ホルダー１ ２、加熱源１４及びリフレクター１６とを備え、基板ホルダー１２及び加熱源１ ４を対向配置しこれら基板ホルダー１２及び加熱源１４の外周囲にリフレクター １６を設けた構成を有する。

【００１５】 リフレクター１６は輻射熱を反射し、このリフレクター１６により加熱源１４ 及び基板ホルダー１２を囲む。成膜時には、基板１８を基板ホルダー１６に装着 し従って基板１８の周囲をリフレクター１６で囲むこととなるので、輻射熱をリ フレクター１６で基板１８へ向けて反射し基板１８の加熱効率を高めることがで きる。

【００１６】 この実施例では、リフレクター１６を中空の筒状体から構成する。このリフレ クター１６の上部を成膜室１０の内壁に固定し、基板ホルダー１２を基板ステー ジ１８を介しリフレクター１６の底部に支持する。また基板ホルダー１２を中空 の枠体から構成する。成膜時には基板１８を基板ホルダー１２に係止することに よって基板ホルダー１２の中空部分に基板１８を保持する。そして基板ホルダー １２に熱板１９を設ける。熱板１９は加熱源１４により効率よく加熱することが できる材料、例えばモリブデンそのほかの遮光性材料から成る。基板加熱時には 熱板１９を加熱源１４により加熱し、熱板１９の熱を基板１８へ伝える。基板１ ８が加熱源１４による加熱を効率よく行なえない材料から成る場合でも、熱板１ ９を用いることにより、基板１８を効率よく加熱することができる。また加熱源 １４を発熱抵抗体或いはハロゲンランプから構成する。この加熱源１４を基板ホ ルダー１２と成膜室１０の内壁との間に配置する。成膜時には、加熱源１４に給 電線２０を介し電気を供給し、熱電対２２により加熱源１４からの輻射熱の温度 を監視する。

【００１７】 さらにこの実施例の成膜装置は、冷媒供給器２４及び冷媒流路２６を備え、冷 媒供給器２４に接続した冷媒流路２６を、リフレクター１６の外周囲に設けた構 成を有する。

【００１８】 この実施例では、冷媒供給器２４を成膜室１０の外部に設け、冷媒流路２６の 一端を冷媒供給器２４に接続する。そして冷媒流路２６を成膜室１０の外部から 内部へ延在させ、成膜室１０内で冷媒流路２６がリフレクター１６の外周囲を囲 むように冷媒流路２６を配置する。さらに冷媒流路２６の他端を成膜室１０の外 部へ引出す。成膜後、冷媒供給器２４により水、空気等の冷媒を冷媒流路２６で 流し、基板１８の放熱を促す。

【００１９】 冷媒流路２６として直径１／８インチのパイプを用い、冷媒流路２６の形成材 料には１０００℃程度の高温に耐えることができる材料例えばステンレス鋼ＳＵ Ｓ３１６を用いる。この冷媒流路２６をリフレクター２６に３回程度巻き付けて 溶接する。好ましくは、成膜時に基板ホルダー１２に保持した基板１８の近傍に 、冷媒流路２６が位置するように冷媒流路２６を配置する。

【００２０】 図２は冷媒を流した場合及び流さない場合における加熱源近傍での温度変化の 様子を示す図である。図２においては、横軸に成膜を終えた時点からの経過時間 ［分］及び縦軸に熱電対２２で測定した加熱源１４近傍の温度［℃］を取って示 し、成膜後に冷媒を流した場合及び流さない場合の加熱源近傍での温度変化を実 線及び破線の曲線で示した。この実験では冷媒として空気を用いた。

【００２１】 図２からも理解できるように、加熱源近傍の温度が５０〜６０℃まで降下する のに要した時間は、冷媒を流した場合のほうが大幅に減少する。

【００２２】 成膜後に基板１８を成膜室１０内に保持したまま冷却する場合、基板１８は真 空中に保持される。この場合に冷媒を流さないと、基板１８の冷却は主として輻 射による自然冷却で行なわれるので、基板温度の降下速度は非常に遅くなる。し かしながら冷媒を流せば、基板１８の熱が、基板ホルダー１２、リフレクター１ ６及び冷媒流路２６或いはこれらに加え熱板１９及び基板ステージ２８を伝導し 冷媒に吸収され従って基板１８が熱伝導により強制冷却されるので、基板温度の 降下速度を速くすることができる。

【００２３】 冷媒流路２６を流れる冷媒の種類や流速を任意好適に調整することによって、 基板１８から基板ホルダー１２、リフレクター１６及び冷媒流路２６を伝導する 熱の移動量を変化させることができるので、基板温度の降下速度を所望の速度に 調整することができる。冷媒の流速は、冷媒供給器２４による単位時間当りの冷 媒供給量やパイプの内径により変化するので、所望の基板温度降下速度が得られ るように、これら冷媒供給量やパイプの内径を決定すればよい。尚、パイプの材 料、肉厚、レイアウト（配設位置）及び内径そのほかの条件は、所望の基板温度 降下速度に応じて任意好適に変更できる。

【００２４】 この実施例装置を、酸化物超伝導膜の成膜装置として用いる場合には、この実 施例装置に、酸化ガス供給路と酸化物超伝導膜の材料元素供給源とを設ける。酸 化ガス供給路の一端を酸化ガス源と接続し及び他端を基板ホルダー１０に保持さ れた基板１８の成膜面近傍に配置する。成膜時には、基板１８を加熱しながら、 基板１８の成膜面に酸化ガス及び材料元素を供給し、成膜する。

【００２５】 酸化物超伝導膜を成膜した場合、成膜後に基板温度の降下速度を任意好適に調 整することによって、基板の冷却中に膜から酸素が逃げ出すのを防止したり膜が 良好な結晶状態に結晶化するのを助けたりすることができ、従って酸化物超伝導 膜の膜質（例えば結晶性や臨界温度）を向上することができる。

【００２６】 この考案は上述した実施例にのみ限定されるものではなく、従って各構成成分 の形状、寸法、配設位置、形成材料、配設個数及びそのほかの条件を任意好適に 変更することができる。

【００２７】 例えば冷媒流路をひとつのみならず複数設けるようにしてもよいし、またその 配設位置や形状を基板の放熱に適したものに変更することができる。

【００２８】

【考案の効果】

上述した説明からも明らかなように、この考案の成膜装置によれば、基板ホル ダー及び加熱源の外周囲にリフレクターを設け、このリフレクターの外周囲に冷 媒供給器と接続した冷媒流路を設ける。成膜を終えたら、冷媒供給器により空気 そのほかの冷媒を冷媒流路に流すことによって基板を強制冷却することができ、 従って基板温度の降下速度を上げることができる。その結果、次の基板の成膜を 開始するまでの待ち時間を短縮し成膜の作業効率を高めることができる。

【００２９】 しかも基板を冷却する際に、冷媒流路を流れる冷媒の種類や流速を任意好適に 調整することによって基板温度の降下速度を所望の速度に制御することができる 。特に、この考案の成膜装置を酸化物超伝導膜の成膜に用いた場合には、基板温 度の降下速度を調整することによって膜質を向上することができるという利点が ある。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例の成膜装置の要部構成を概略的に示す断
面図である。

【図２】冷媒を用いて冷却した場合及びしない場合にお
ける加熱源近傍での温度変化の様子を示す図である。

【図３】従来の成膜装置の要部構成を概略的に示す断面
図である。

【符号の説明】

１０：成膜室 １２：基板ホルダー １４：加熱源 １６：リフレクター ２４：冷媒供給器 ２６：冷媒流路

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 // Ｈ０１Ｂ 12/06 ＺＡＡ 8936−5Ｇ

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 成膜室と該成膜室内に設けた基板ホルダ
   ー、加熱源及びリフレクターとを備え、前記基板ホルダ
   ー及び加熱源を対向配置しこれら基板ホルダー及び加熱
   源の外周囲にリフレクターを設けて成る成膜装置におい
   て、冷媒供給器及び冷媒流路を備え、冷媒供給器に接続
   した冷媒流路を、前記リフレクターの外周囲に設けたこ
   とを特徴とする成膜装置。