WO2005031029A1 - Method for forming thin film and substrate-holding device - Google Patents
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Abstract
Disclosed is a substrate-holding device for heating and holding a substrate which comprises a heater for heating the substrate, a susceptor arranged between the substrate and the heater, and a spacer for holding the substrate at a certain distance from the susceptor. Also disclosed is a method for forming a thin film on one major surface of a substrate which comprises a step for holding the substrate at a certain distance from a susceptor, and a step for forming a thin film on one major surface of the substrate while heating the substrate via the susceptor. With this method, the substrate can be heated uniformly and damages to the substrate surface can be suppressed.
Description
明細書 薄膜の形成方法および基板保持装置 技術分野 Technical Field Thin film forming method and substrate holding device
本発明は、 薄膜の形成方法および基板保持装置に関し、 特に、 基板を均一 に加熱することができ、 かつ基板の表面の損傷を抑止することができる薄膜 形成方法および基板保持装置に関する。 背景技術 The present invention relates to a method of forming a thin film and a substrate holding device, and more particularly to a method of forming a thin film and a substrate holding device capable of uniformly heating a substrate and suppressing damage to the surface of the substrate. Background art
高温超電導体の発見以来、 超電導ケーブル、 限流器、 超電導マグネッ トな どの電力機器への応用を目指した高温超電導線材の開発が進められている。 この高温超電導線材の製造方法において、 パルスレーザ蒸着法 （P LD法、 Pulsed Laser Deposition)や、 P LD法をさらに改良した基板傾斜成膜法（ I SD法、 Inclined Substrate Deposition) などの気相法が用いられている。 I S D法を用いた場合、 超電導線材は、 以下のように製造される。 Since the discovery of high-temperature superconductors, the development of high-temperature superconducting wires for use in power devices such as superconducting cables, current limiters, and superconducting magnets has been underway. In the manufacturing method of this high-temperature superconducting wire, gas phase methods such as pulsed laser deposition (PLD, Pulsed Laser Deposition), and substrate tilt film formation (ISD, Inclined Substrate Deposition), which is a further improvement of PLD, are used. Is used. When the ISD method is used, a superconducting wire is manufactured as follows.
多結晶金属よりなるテープ状の基板の上に、 たとえばィッ トリァ安定化ジ ルコユア （Y S Z) よりなる中間層が形成される。 次に、 たとえば YiB as C u3〇7_x (YB CO) よりなる超電導層が積層して形成される。 さらに、 た とえば銀よりなる安定化層が積層して形成され、 超電導線材が完成する。 I S D法における中間層または超電導層の形成の際には、 中間層または超電導 層の焼結体ターゲットにエキシマレーザを照射してプラズマ化し、 対向配置 された基板上に中間層および超電導層が形成される。 このとき、 基板は、 焼 結体ターゲットに対して一定角度で傾斜した状態で、 加熱して配置される。 このような幾何学的配置をとることで、 単結晶に近い中間層および超電導層 を形成することができる。 なお、 このような超電導線材の製造方法は、 たと えば藤野他 6名著、 「 I SD法による高温超電導薄膜線材の開発」、 S E Iテ クニカルレビュー、 1 9 9 9年 9月、 第 1 5 5号、 P 1 3 1〜1 3 5に開示
されている。 発明の開示 On a tape-shaped substrate made of polycrystalline metal, an intermediate layer made of, for example, yttria-stabilized zirconia (YSZ) is formed. Then, for example YiB as C u 3 〇 7 _ x (YB CO) than becomes superconducting layer is formed by laminating. Further, a stabilizing layer made of, for example, silver is formed by lamination to complete a superconducting wire. When forming the intermediate layer or the superconducting layer in the ISD method, the sintered target of the intermediate layer or the superconducting layer is irradiated with excimer laser to generate plasma, and the intermediate layer and the superconducting layer are formed on the opposing substrate. You. At this time, the substrate is heated and arranged in a state of being inclined at a certain angle with respect to the sintered body target. With such a geometrical arrangement, an intermediate layer and a superconducting layer close to a single crystal can be formed. The method of manufacturing such superconducting wires is described in, for example, Fujino et al., 6th author, “Development of High-Temperature Superconducting Thin-Film Wires by ISD Method”, SEI Technical Review, September 1999, No. , Disclosed on pages 13 1 to 13 5 Has been. Disclosure of the invention
従来、 基板を加熱保持するために用いられていた基板保持装置は、 一部が 伝熱板により構成された容器の中にランプヒータのような発熱体が配置され た構造であった。 そして、 基板の上に中間層および超電導層を形成する際に は、 移動しているテープ状の基板の一部に基板保持装置の伝熱板を押し付け ることにより、 基板が保持されるとともに基板の一部が加熱され、 この加熱 された部分に中間層および超電導層が形成されていた。 Conventionally, a substrate holding device used to heat and hold a substrate has a structure in which a heating element such as a lamp heater is arranged in a container partially constituted by a heat transfer plate. When forming the intermediate layer and the superconducting layer on the substrate, the heat transfer plate of the substrate holding device is pressed against a part of the moving tape-shaped substrate, thereby holding the substrate and simultaneously forming the substrate. Was heated, and an intermediate layer and a superconducting layer were formed in the heated portion.
しかしながら、 上記従来の基板保持装置および薄膜形成方法においては、 基板を均一に加熱するために、 基板保持装置の伝熱板を基板に押し付けるこ とにより基板を加熱している。 このため、 基板の表面に凹凸がある場合や、 基板保持装置の押し付け方にムラがある場合などには、 基板の加熱のされ方 が不均一になり、 基板温度が不均一になるという問題があった。 基板上に中 間層おょぴ超電導層を形成する際に基板温度が不均一になると、 形成される 中間層および超電導層の膜質や膜厚が不均一になってしまう。 However, in the above-mentioned conventional substrate holding apparatus and thin film forming method, the substrate is heated by pressing the heat transfer plate of the substrate holding apparatus against the substrate in order to uniformly heat the substrate. For this reason, when the surface of the substrate has irregularities or when the pressing method of the substrate holding device is uneven, the method of heating the substrate becomes uneven, and the substrate temperature becomes uneven. there were. If the substrate temperature is not uniform when the intermediate layer and the superconducting layer are formed on the substrate, the film quality and thickness of the formed intermediate layer and superconducting layer become uneven.
また、 基板保持装置の伝熱板を基板に押し付けることにより基板を加熱し ているので、 伝熱板と接触する基板の表面が損傷するという問題があった。 特に両面に中間層および超電導層を形成する場合には、 基板の一方の主表面 上に中間層おょぴ超電導層を形成する際に、 基板の他方の主表面に形成され た中間層および超電導層が損傷してしまうので、 重大な問題となる。 これら の問題は、 超電導線材の製造方法における中間層および超電導層の形成方法 に限定されるものではなく、 基板上に薄膜を形成する場合全般に共通するも のである。 Further, since the substrate is heated by pressing the heat transfer plate of the substrate holding device against the substrate, there is a problem that the surface of the substrate in contact with the heat transfer plate is damaged. In particular, when the intermediate layer and the superconducting layer are formed on both surfaces, when the intermediate layer and the superconducting layer are formed on one main surface of the substrate, the intermediate layer and the superconducting layer formed on the other main surface of the substrate are formed. This is a serious problem because the layers are damaged. These problems are not limited to the method of forming the intermediate layer and the superconducting layer in the method of manufacturing a superconducting wire, but are common to all cases of forming a thin film on a substrate.
本発明の目的は、 基板を均一に加熱することができ、 かつ基板の表面の損 傷を抑止することができる薄膜形成方法および基板保持装置を提供すること である。 An object of the present invention is to provide a method for forming a thin film and a substrate holding apparatus capable of uniformly heating a substrate and suppressing damage to the surface of the substrate.
本発明の薄膜形成方法は、 基板の一方の主表面上に薄膜を形成する薄膜の
形成方法であって、 温度緩衝部材と一定の間隔をおいて基板を保持する工程 と、 温度緩衝部材を介して基板を加熱した状態で、 基板の一方の主表面上に 薄膜を形成する成膜工程とを備えている。 The method of forming a thin film according to the present invention comprises the steps of: forming a thin film on one main surface of a substrate; Forming a thin film on one main surface of the substrate while heating the substrate via the temperature buffer member, wherein the substrate is held at a fixed distance from the temperature buffer member; Process.
本発明の基板保持装置は、 基板を加熱して保持するための基板保持装置で あって、 基板を加熱するためのヒータと、 基板とヒータとの間に配置される 温度緩衝部材と、 温度緩衝部材と一定の間隔をおいて基板を保持するための スぺーサとを備えている。 本発明の薄膜形成方法およぴ基板保持装置によれば、 加熱された温度緩衝 部材がその熱を輻射し、 一定の間隔だけ離れた基板を加熱する。 このため、 加熱の際の温度分布が温度緩衝部材によって一旦緩和されて、 均一な温度分 布となった状態で基板が加熱される。 したがって、 基板を均一に加熱するこ とができる。 また、 基板保持装置を基板に押し付けることなく基板を均一に 加熱することができるので、 基板の加熱時に基板の表面の損傷を抑止するこ とができる。 A substrate holding device of the present invention is a substrate holding device for heating and holding a substrate, a heater for heating the substrate, a temperature buffer member disposed between the substrate and the heater, and a temperature buffer. A spacer for holding the substrate at a predetermined interval from the member; According to the thin film forming method and the substrate holding apparatus of the present invention, the heated temperature buffer radiates the heat, and heats the substrate separated by a predetermined interval. Therefore, the temperature distribution at the time of heating is temporarily alleviated by the temperature buffer member, and the substrate is heated in a state of uniform temperature distribution. Therefore, the substrate can be heated uniformly. Further, since the substrate can be uniformly heated without pressing the substrate holding device against the substrate, damage to the surface of the substrate when the substrate is heated can be suppressed.
本発明の薄膜形成方法において、 加熱は、 ランプヒータを用いて行っても よい。 In the thin film forming method of the present invention, the heating may be performed using a lamp heater.
本発明の基板保持装置において、ヒータは、ランプヒータであってもよい。 ランプヒータは、近赤外に中心波長を有する光で加熱するものであるので、 放射される光は、 高工ネルギである。 したがって、 反射板などを用いてラン プヒータの光を集光することにより、 基板保持装置を基板に押しつけなくて も十分に効率良く基板を加熱することができる。 In the substrate holding device of the present invention, the heater may be a lamp heater. Since the lamp heater heats with light having a central wavelength in the near infrared, the emitted light is high energy. Therefore, by condensing the light of the lamp heater using a reflector or the like, the substrate can be heated sufficiently efficiently without pressing the substrate holding device against the substrate.
本発明の薄膜形成方法および基板保持装置において、 温度緩衝部材は、 石 英、 セラミック、 金属よりなる群から選ばれる 1種以上よりなるようにして もよい。 In the method for forming a thin film and the substrate holding apparatus of the present invention, the temperature buffering member may be made of one or more selected from the group consisting of Eishi Ishi, ceramic and metal.
これらの材料は、 エネルギの高い近赤外の波長の光を延赤外の波長の光に 変換する性質を有している。 遠赤外の波長の光は、 近赤外の波長の光に比べ て、 材質を選ぶことなく加熱対象物を均一に加熱することができる。 したが つて、 基板の材質によらずに、 温度のばらつきを少なく して基板を加熱する
ことができる。 These materials have the property of converting high-energy near-infrared wavelength light into extended-infrared wavelength light. Light with a far-infrared wavelength can heat the object to be heated uniformly without selecting a material, as compared with light with a near-infrared wavelength. Therefore, regardless of the material of the substrate, the substrate is heated with less temperature variation be able to.
本発明の薄膜形成方法および基板保持装置において、 温度緩衝部材と基板 との間隔は、 0ミリメートルより大きく 2ミリメートル以下であってもよい。 これにより、 温度緩衝部材と基板とを接触させることなく、 基板を効率良 く加熱することができる。 In the thin film forming method and the substrate holding device of the present invention, the distance between the temperature buffer member and the substrate may be larger than 0 mm and 2 mm or less. Thus, the substrate can be efficiently heated without bringing the temperature buffer member into contact with the substrate.
本発明の薄膜形成方法において好ましくは、 基板の他方の主表面上に薄膜 を形成する工程をさらに備えてもよい。 Preferably, the thin film forming method of the present invention may further include a step of forming a thin film on the other main surface of the substrate.
これにより、 基板の両面に薄膜を形成することができる。 また、 基板の一 方 （他方） の主表面上に薄膜を形成した後で基板の他方 （一方） の主表面に 薄膜を形成する際、 基板の一方 （他方） の主表面に基板保持装置を押し付け ることなく基板を均一に加熱することができる。 したがって、 基板の加熱時 に基板の一方 （他方） の主表面に形成された薄膜が損傷することを抑止する ことができる。 Thereby, a thin film can be formed on both surfaces of the substrate. When a thin film is formed on one (other) main surface of the substrate after forming a thin film on one (other) main surface of the substrate, a substrate holding device is mounted on one (other) main surface of the substrate. The substrate can be heated uniformly without being pressed. Therefore, it is possible to prevent the thin film formed on one (other) main surface of the substrate from being damaged when the substrate is heated.
本発明の薄膜形成方法において、 成膜工程は、 予め薄膜が形成ざれた基板 の一方の主表面上に薄膜を積層して形成することにより行なってもよい。 これにより、 基板とともに、 予め形成された薄膜を均一に加熱することが できるので、 膜質や膜厚が均一な薄膜を積層して形成することができる。 図面の簡単な説明 In the thin film forming method of the present invention, the film forming step may be performed by laminating and forming a thin film on one main surface of the substrate on which the thin film has been formed in advance. With this, the thin film formed in advance can be uniformly heated together with the substrate, so that thin films having uniform film quality and film thickness can be formed. Brief Description of Drawings
図 1は、 本発明の一実施の形態における基板保持装置の構成を示す正面図で ある。 FIG. 1 is a front view showing a configuration of a substrate holding device according to an embodiment of the present invention.
図 2は、 本発明の一実施の形態における基板保持装置の構成を示す側面図で ある。 FIG. 2 is a side view showing the configuration of the substrate holding device according to one embodiment of the present invention.
図 3は、本発明の一実施の形態における薄膜の形成方法を示す模式図である。 発明を実施するための最良の形態 FIG. 3 is a schematic view illustrating a method for forming a thin film according to an embodiment of the present invention. BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
以下、 本発明の一実施の形態を図に基づいて説明する。 なお、 図面の説明 においては、同一要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。また、
図面の寸法比率は、 説明のものと必ずしも一致していない。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In the description of the drawings, the same elements will be denoted by the same reference symbols, without redundant description. Also, The dimensional ratios in the drawings do not always match those described.
図 1およぴ図 2を参照して、 基板保持装置 1 0は、 サセプタ 1 (温度緩衝 部材） と、発熱体 2 (ヒータ） と、 反射体 3と、 スぺーサ 6とを備えている。 反射体 3は、 中空部分 4を有しており、 この中空部分 4の中に発熱体 2が配 置されている。 発熱体 2は、 たとえばカンタル線、 P t (プラチナ）、 または C (カーボン）、 好ましくはランプヒータよりなっている。 反射体 3の下部に は、 中空部分 4の下部を塞ぐようにサセプタ 1が配置されている。 サセプタ 1は、 石英、 セラミック、 金属よりなる群から選ばれる 1種以上よりなって いることが好ましい。 すなわち、 サセプタ 1は、 たとえば S i o 2 (石英）、 イッ トリア安定化ジルコユア ( Y S Z ) N S i C (炭化シリ コン）、 A 1 203 (アルミナ）、 インコネル （R )、 または B N (窒化ホウ素） などよりなって いることが好ましい。 サセプタ 1の下面には、 2本のスぺーサ 6が配置され ている。 これにより、 2本のスぺーサ 6の間には、 溝 8が形成されている。 2本のスぺーサ 6の厚さは、 0 mmより大きく 2 mm以下であることが好ま しい。 この 2本のスぺーサ 6の上に基板 5が保持される。 基板 5は、 溝 8を 跨ぐように両端がスぺーサ 6上に配置された状態で保持される。 たとえば、 保持される基板 5の幅が 1 O mmである場合には、 溝 8は、 1 0 mmよりも わずかに小さくなるような幅で形成されている。 なお、 図 1において保持さ れる基板 5の 2つの主表面には、 薄膜 5 a、 5 bが形成されていてもよい。 基板保持装置 1 0においては、 基板 5が保持された状態で発熱体 2が発熱す る。 発熱体 2から放射される熱および光は、 反射体 3により反射されてサセ プタ 1に集光される。 これにより、 サセプタ 1が加熱される。 そして、 加熱 されたサセプタ 1は、その熱を輻射し、均一な温度分布で基板 5を加熱する。 ここで、 たとえば超電導線材の製造工程においては、 基板保持装置 1を用 いて以下の方法により薄膜が形成される。 Referring to FIG. 1 and FIG. 2, the substrate holding device 10 includes a susceptor 1 (temperature buffer member), a heating element 2 (heater), a reflector 3, and a spacer 6 . The reflector 3 has a hollow portion 4 in which the heating element 2 is arranged. The heating element 2 comprises, for example, Kanthal wire, Pt (platinum) or C (carbon), preferably a lamp heater. The susceptor 1 is arranged below the reflector 3 so as to cover the lower part of the hollow portion 4. The susceptor 1 is preferably made of at least one selected from the group consisting of quartz, ceramic, and metal. That is, the susceptor 1 may, for example S io 2 (quartz), said thoria stabilized Jirukoyua (YSZ) N S i C (carbonization silicon), A 1 2 0 3 (alumina), Inconel (R), or BN (nitride (Boron) or the like. On the lower surface of the susceptor 1, two spacers 6 are arranged. Thus, a groove 8 is formed between the two spacers 6. The thickness of the two spacers 6 is preferably greater than 0 mm and 2 mm or less. The substrate 5 is held on the two spacers 6. The substrate 5 is held in a state where both ends are arranged on the spacer 6 so as to straddle the groove 8. For example, when the width of the substrate 5 to be held is 10 mm, the groove 8 is formed to have a width slightly smaller than 10 mm. Note that thin films 5a and 5b may be formed on the two main surfaces of the substrate 5 held in FIG. In the substrate holding device 10, the heating element 2 generates heat while the substrate 5 is held. Heat and light radiated from the heating element 2 are reflected by the reflector 3 and collected on the susceptor 1. Thereby, the susceptor 1 is heated. Then, the heated susceptor 1 radiates the heat and heats the substrate 5 with a uniform temperature distribution. Here, for example, in a process of manufacturing a superconducting wire, a thin film is formed using the substrate holding device 1 by the following method.
図 3は、 本発明の一実施の形態における薄膜の形成方法を示す模式図であ る。
図 3を参照して、 多結晶金属よりなるテープ状の基板 5が基板保持装置 1 0のスぺーサ 6上に保持される。 これにより、 サセプタ 1 と一定の （スぺ一 サ 6の厚さ分の） 間隔をおいて基板 5が保持される。 そして、 たとえば Y S Zよりなる焼結体 1 2が、 基板 5の付近に配置される。 次に、 サセプタ 1を 介して発熱体 2により基板 5を加熱した状態で、 焼結体 1 2にたとえば 2 4 8 n mの波長のエキシマレーザ光 1 1が照射される。 焼結体 1 2にレーザ光 が照射されると、 焼結体 1 2がプラズマ化し、 プラズマ 1 3が発生する。 こ のプラズマ 1 3に含まれる分子などにより、 基板 5の一方の主表面に Y S Z よりなる中間層 （薄膜） が形成される。 テープ状の基板 5を一定速度で図 3 中矢印の方向に移動しながら中間層を形成することにより、 一定の膜厚の中 間層が連続して形成される。 この中間層により、 基板 5の金属と超電導層と の相互拡散が防止される。 次に、 中間層の上に、 たとえば H o a 2 C u 307 -x (H o B C O ) よりなる超電導層が、 同様の方法により形成される。 その 後、 超電導薄膜表面の保護のため、 たとえば銀よりなる安定化層が積層して 形成され、 超電導線材が完成する。 FIG. 3 is a schematic view illustrating a method for forming a thin film according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 3, a tape-shaped substrate 5 made of polycrystalline metal is held on spacer 6 of substrate holding device 10. As a result, the substrate 5 is held at a fixed distance (for the thickness of the spacer 6) from the susceptor 1. Then, for example, a sintered body 12 made of YSZ is arranged near the substrate 5. Next, in a state where the substrate 5 is heated by the heating element 2 via the susceptor 1, the sintered body 12 is irradiated with excimer laser light 11 having a wavelength of, for example, 248 nm. When the sintered body 12 is irradiated with laser light, the sintered body 12 is turned into plasma, and plasma 13 is generated. An intermediate layer (thin film) made of YSZ is formed on one main surface of the substrate 5 by the molecules and the like contained in the plasma 13. By forming the intermediate layer while moving the tape-shaped substrate 5 at a constant speed in the direction of the arrow in FIG. 3, the intermediate layer having a constant thickness is continuously formed. This intermediate layer prevents mutual diffusion between the metal of substrate 5 and the superconducting layer. Next, on the intermediate layer, for example, H oa 2 C u 3 0 7 - x (H o BCO) from becomes superconducting layer is formed by the same method. After that, a stabilizing layer made of, for example, silver is laminated and formed to protect the surface of the superconducting thin film, and the superconducting wire is completed.
なお、 上記製造方法においては、 基板 5の一方の主表面側から加熱した状 態で基板 5の他方の主表面に薄膜を形成する場合について示した。 しかしな がら、 本実施の形態における薄膜の形成方法においては、 さらに基板 5の他 方の主表面側から加熱した状態で基板 5の一方の主表面に薄膜が形成されて もよい。 このような場合には、 薄膜が形成された他方の主表面側から基板 5 が加熱されることになるが、 本実施の形態における薄膜の形成方法は、 基板 保持装置 1 0を基板 5の他方の主表面に押し付けることなく均一に基板 5を 加熱することができるので、 基板 5の他方の主表面に形成された薄膜が損傷 することを抑止することができる。 In the above manufacturing method, the case where a thin film is formed on the other main surface of the substrate 5 while being heated from one main surface side of the substrate 5 has been described. However, in the method for forming a thin film according to the present embodiment, a thin film may be formed on one main surface of substrate 5 while being heated from the other main surface of substrate 5. In such a case, the substrate 5 is heated from the other main surface side on which the thin film is formed. Since the substrate 5 can be uniformly heated without being pressed against the main surface of the substrate 5, it is possible to prevent the thin film formed on the other main surface of the substrate 5 from being damaged.
本実施の形態の薄膜形成方法および基板保持装置 1 0によれば、 加熱され たサセプタ 1がその熱を輻射し、 一定の間隔だけ離れた基板 5を加熱する。 このため、 加熱の際の温度分布がサセプタ 1によってー且緩和されて、 均一 な温度分布となった状態で基板 5が加熱される。 したがって、 基板 5を均一
に加熱することができる。 また、 基板保持装置 1 0を基板 5に押し付けるこ となく基板 5を均一に加熱することができるので、 基板 5の加熱時に基板 5 の表面の損傷を抑止することができる。 According to the thin film forming method and the substrate holding apparatus 10 of the present embodiment, the heated susceptor 1 radiates the heat, and heats the substrate 5 separated by a predetermined interval. Therefore, the temperature distribution during heating is reduced by the susceptor 1 and the substrate 5 is heated in a state where the temperature distribution becomes uniform. Therefore, the substrate 5 is uniform Can be heated. In addition, since the substrate 5 can be uniformly heated without pressing the substrate holding device 10 against the substrate 5, damage to the surface of the substrate 5 during heating of the substrate 5 can be suppressed.
本実施の形態の薄膜形成方法において好ましくは、 加熱は、 ランプヒータ を用いて行なわれる。 Preferably, in the thin film forming method of the present embodiment, the heating is performed using a lamp heater.
本実施の形態基板保持装置 1 0において好ましくは、 発熱体 2は、 ランプ ヒータである。 . In the substrate holding device 10 of the present embodiment, preferably, the heating element 2 is a lamp heater. .
ランプヒータは、近赤外に中心波長を有する光で加熱するものであるので、 放射される光は、 高工ネルギである。 したがって、 反射板などを用いてラン プヒータの光を集光することにより、 基板保持装置 1 0を基板に押しつけな くても十分に効率良く基板 5を加熱することができる。 Since the lamp heater heats with light having a central wavelength in the near infrared, the emitted light is high energy. Therefore, by condensing the light from the lamp heater using a reflector or the like, the substrate 5 can be sufficiently efficiently heated without pressing the substrate holding device 10 against the substrate.
本実施の形態の薄膜形成方法および基板保持装置 1 0において好ましくは、 サセプタ 1は、. 石英、 セラミック、 金属よりなる群から選ばれる 1種以上よ りなっている。 In the thin film forming method and the substrate holding apparatus 10 of the present embodiment, preferably, the susceptor 1 is made of one or more kinds selected from the group consisting of quartz, ceramic, and metal.
これらの材料は、 エネルギの高い近赤外の波長の光を延赤外の波長の光に 変換する性質を有している。 遠赤外の波長の光は、 近赤外の波長の光に比べ て、 材質を選ぶことなく加熱対象物を均一に加熱することができる。 したが つて、 基板 5の材質によらずに、 温度のばらつきを少なく して基板 5を加熱 することができる。 These materials have the property of converting high-energy near-infrared wavelength light into extended-infrared wavelength light. Light with a far-infrared wavelength can heat the object to be heated uniformly without selecting a material, as compared with light with a near-infrared wavelength. Therefore, regardless of the material of the substrate 5, the substrate 5 can be heated with less variation in temperature.
本実施の形態の薄膜形成方法および基板保持装置 1 0において好ましくは、 サセプタ 1と基板 5との間隔は、 0ミリメ一トルより大きく 2ミリメートル 以下である。 In the thin film forming method and the substrate holding apparatus 10 of the present embodiment, preferably, the distance between the susceptor 1 and the substrate 5 is greater than 0 millimeter and not more than 2 millimeters.
これにより、 サセプタ 1と基板 5とを接触させることなく、 基板 5を効率 良く加熱することができる。 Thereby, the substrate 5 can be efficiently heated without bringing the susceptor 1 into contact with the substrate 5.
本願発明者らは、 上記効果を確認すべく以下の実験を行なった。 The present inventors conducted the following experiment in order to confirm the above effects.
サセプタ 1の材料としてそれぞれィンコネル ( R )、 Y S Z、 S i C、 およ ぴアルミナを用い、 サセプタと基板との間の距離 （間隔） を 0 . 5 mm〜3 mmの範囲で 0 . 5 mmづっ変化させて、基板の平均温度を測定した。また、
基板において均一に加熱されていると考えられる 10 Ommの長さの範囲 (図 2参照） において、 基板の温度のばらつきについて測定した。 さらに、 比較のため、 従来のサセプタのなレ、基板保持装置における平均温度および基 板の温度のばらつきについて同様に測定した。その結果を表 1に示す。なお、 発熱体としてランプヒータを用い、 ランプヒータの出力を 2 kWとして加熱 を行なった。 表 1 Inconel (R), YSZ, SiC, and alumina were used as the material of the susceptor 1, and the distance (spacing) between the susceptor and the substrate was 0.5 mm in the range of 0.5 mm to 3 mm. The average temperature of the substrate was measured while changing the temperature. Also, Variations in substrate temperature were measured in a range of 10 Omm length (see Fig. 2), which is considered to be uniformly heated on the substrate. Further, for comparison, the same measurement was performed for the conventional susceptor, the average temperature in the substrate holding device, and the variation in the substrate temperature. The results are shown in Table 1. Heating was performed using a lamp heater as the heating element and an output of the lamp heater of 2 kW. table 1
—方、 サセプタの材料としてィンコネル (R)、 YS Z、 S i Cおよびアル ミナを用いた場合には、 基板の温度のばらつきは、 ±4°C〜5°Cとなってお り、 ばらつきが小さくなつている。 一方、 従来のサセプタのない基板保持装 置における基板の温度のばらつきは、 土 1 5°Cとなっており、 ばらつきが大 きくなっている。以上の結果により、サセプタの材料としてィンコネル（R)、 YS Z、 S i Cおよびアルミナを用いた場合には、 温度のばらつきが少なく 安定して基板を加熱することができることがわかる。 On the other hand, when using Inconel (R), YSZ, SiC and alumina as the material of the susceptor, the temperature variation of the substrate is ± 4 ° C to 5 ° C. Is getting smaller. On the other hand, the temperature variation of the substrate in the conventional substrate holding device without a susceptor is 15 ° C on the soil, and the variation is large. From the above results, it can be seen that, when using Inconel (R), YSZ, SiC and alumina as the material of the susceptor, the substrate can be stably heated with little temperature variation.
本実施の形態の薄膜形成方法において好ましくは、 基板 5の他方の主表面 上に薄膜を形成する工程をさらに備えている。 Preferably, the thin film forming method of the present embodiment further includes a step of forming a thin film on the other main surface of substrate 5.
これにより、 基板 5の両面に薄膜を形成することができる。 また、 基板 5 の一方 （他方） の主表面上に薄膜を形成した後で基板 5の他方 （一方） の主 表面に薄膜を形成する際、 基板の一方 （他方） の主表面に基板保持装置を押 し付けることなく基板を均一に加熱することができる。 したがって、 基板 5 の加熱時に基板の一方 （他方） の主表面に形成された薄膜が損傷することを 抑止することができる。
本実施の形態の薄膜形成方法において好ましくは、 成膜工程は、 予め薄膜 が形成された基板 5の一方の主表面上に薄膜を積層して形成することにより 行なわれる。 Thereby, a thin film can be formed on both surfaces of the substrate 5. When a thin film is formed on one (other) main surface of the substrate 5 after forming a thin film on one (other) main surface of the substrate 5, a substrate holding device is provided on one (other) main surface of the substrate 5. The substrate can be heated uniformly without pressing the substrate. Therefore, it is possible to prevent the thin film formed on one (other) main surface of the substrate from being damaged when the substrate 5 is heated. Preferably, in the thin film forming method of the present embodiment, the film forming step is performed by laminating and forming a thin film on one main surface of substrate 5 on which the thin film has been formed in advance.
これにより、 基板 5とともに、 予め形成された薄膜を均一に加熱すること ができるので、 膜質や膜厚が均一な薄膜を積層して形成することができる。 以上に開示された実施の形態は、 すべての点で例示であって制限的なもの ではないと考慮されるべきである。 本発明の範囲は、 以上の実施の形態では なく、 特許請求の範囲によって示され、 特許請求の範囲と均等の意味および 範囲内でのすべての修正や変形を含むものと意図される。 産業上の利用可能性 Accordingly, the thin film formed in advance can be uniformly heated together with the substrate 5, so that thin films having uniform film quality and thickness can be laminated. The embodiments disclosed above are to be considered in all respects as illustrative and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the embodiments described above, and is intended to include any modifications or variations within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims. Industrial applicability
本発明の薄膜形成方法によれば、 加熱された温度緩衝部材がその熱を輻射 し、 一定の間隔だけ離れた基板を加熱する。 このため、 加熱の際の温度分布 が温度緩衝部材によつて一旦緩和されて、 均一な温度分布となった状態で基 板が加熱される。 したがって、 基板を均一に加熱することができる。 また、 基板保持装置を基板に押し付けることなく基板を均一に加熱することができ るので、 基板の加熱時に基板の表面の損傷を抑止することができる。
According to the thin film forming method of the present invention, the heated temperature buffer radiates the heat and heats the substrate separated by a predetermined interval. Therefore, the temperature distribution at the time of heating is temporarily alleviated by the temperature buffer member, and the substrate is heated in a state where the temperature distribution becomes uniform. Therefore, the substrate can be heated uniformly. Further, since the substrate can be uniformly heated without pressing the substrate holding device against the substrate, damage to the surface of the substrate when the substrate is heated can be suppressed.
Claims
1 . 基板の一方の主表面上に薄膜を形成する薄膜の形成方法であって、 温度緩衝部材と一定の間隔をおいて前記基板を保持する工程と、 前記温度緩衝部材を介して前記基板を加熱した状態で、 前記基板の前記一 方の主表面上に前記薄膜を形成する成膜工程とを備える、 薄膜の形成方法。 1. A thin film forming method for forming a thin film on one main surface of a substrate, the method comprising: holding the substrate at a constant distance from a temperature buffer member; and holding the substrate through the temperature buffer member. A film forming step of forming the thin film on the one main surface of the substrate in a heated state.
2 . 前記加熱は、 ランプヒータを用いて行なわれることを特徴とする、 請求 項 1に記載の薄膜の形成方法。 2. The method for forming a thin film according to claim 1, wherein the heating is performed using a lamp heater.
3 . 前記温度緩衝部材は、 石英、 セラミック、 金属よりなる群から選ばれる 1種以上よりなることを特徴とする、 請求項 1または 2に記載の薄膜の形成 方法。 3. The method for forming a thin film according to claim 1, wherein the temperature buffer member is made of at least one selected from the group consisting of quartz, ceramic, and metal.
4 . 前記間隔は、 0ミリメートルより大きく 2ミリメートル以下であること を特徴とする、 請求項 1〜 3のいずれかに記載の薄膜の形成方法。 4. The method for forming a thin film according to any one of claims 1 to 3, wherein the interval is greater than 0 mm and 2 mm or less.
5 . 前記基板の他方の主表面上に薄膜を形成する工程をさらに備えることを 特徴とする、 請求項 1〜4のいずれかに記載の薄膜の形成方法。 5. The method for forming a thin film according to any one of claims 1 to 4, further comprising a step of forming a thin film on the other main surface of the substrate.
6 . 前記成膜工程は、 予め薄膜が形成された前記基板の前記一方の主表面上 に前記薄膜を積層して形成することにより行なわれることを特徴とする、 請 求項 1〜 5のいずれかに記載の薄膜の形成方法。 6. The method according to any one of claims 1 to 5, wherein the film forming step is performed by laminating and forming the thin film on the one main surface of the substrate on which the thin film has been formed in advance. Or a method for forming a thin film.
7 . 基板を加熱して保持するための基板保持装置であって、 7. A substrate holding device for heating and holding a substrate,
前記基板を加熱するためのヒータと、 A heater for heating the substrate,
前記基板と前記ヒータとの間に配置される温度緩衝部材と、 A temperature buffer member disposed between the substrate and the heater;
前記温度緩衝部材と一定の間隔をおいて前記基板を保持するためのスぺー サとを備える、 基板保持装置。 A substrate holding device, comprising: the temperature buffering member; and a spacer for holding the substrate at a predetermined interval.
8 . 前記ヒータは、 ランプヒータであることを特徴とする、 請求項 7に記載 の基板保持装置。 8. The substrate holding device according to claim 7, wherein the heater is a lamp heater.
9 . 前記温度緩衝部材は、 石英、 セラミック、 金属よりなる群から選ばれる 1種以上よりなることを特徴とする、 請求項 7または 8に記載の基板保持装 9. The substrate holding device according to claim 7, wherein the temperature buffer member is made of at least one selected from the group consisting of quartz, ceramic, and metal.
0 . 前記スぺーサの厚さは、 0ミリメートルより大きく 2ミリメートル以
下であることを特徴とする、請求項 7〜 9のいずれかに記載の基板保持装置。
0. The thickness of the spacer is more than 0mm and not more than 2mm 10. The substrate holding device according to claim 7, wherein the substrate holding device is below.
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