JPH03247768A - 薄膜成長装置 - Google Patents
薄膜成長装置Info
- Publication number
- JPH03247768A JPH03247768A JP2043473A JP4347390A JPH03247768A JP H03247768 A JPH03247768 A JP H03247768A JP 2043473 A JP2043473 A JP 2043473A JP 4347390 A JP4347390 A JP 4347390A JP H03247768 A JPH03247768 A JP H03247768A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- substrate
- susceptor
- thin film
- heating
- chamber
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- Pending
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- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
- Superconductor Devices And Manufacturing Methods Thereof (AREA)
- Manufacturing Of Electric Cables (AREA)
- Physical Vapour Deposition (AREA)
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔概要〕
薄膜成長装置に関し、
薄膜成長時に、基板温度と加熱用サセプタとの温度差を
小さ（シ、かつ、基板温度の制御性を改善して生成する
薄膜の品質を向上させることを目的とし、 チャンバー内において、基板加熱用サセプタの上方に配
置された基板の表面に薄膜を生成するサセプタ加熱方式
による薄膜成長装置において、前記基板の上方に間隔を
あけて、前記基板加熱用サセプタに対向するように補助
加熱用サセプタを設けて薄膜成長装置を構成する。さら
に、前記補助加熱用サセプタと前記基板加熱用サセプタ
とが相対的に回転しているように構成すればより効果を
高めることができる。
小さ（シ、かつ、基板温度の制御性を改善して生成する
薄膜の品質を向上させることを目的とし、 チャンバー内において、基板加熱用サセプタの上方に配
置された基板の表面に薄膜を生成するサセプタ加熱方式
による薄膜成長装置において、前記基板の上方に間隔を
あけて、前記基板加熱用サセプタに対向するように補助
加熱用サセプタを設けて薄膜成長装置を構成する。さら
に、前記補助加熱用サセプタと前記基板加熱用サセプタ
とが相対的に回転しているように構成すればより効果を
高めることができる。
本発明はサセプタ加熱方式による薄膜成長装置。
とくに、赤外線吸収率のよくない基板、たとえば、透明
度の高い基板に高品質の薄膜を成長させるのに適した薄
膜成長装置の改良に関する。
度の高い基板に高品質の薄膜を成長させるのに適した薄
膜成長装置の改良に関する。
現在、サセプタ加熱方式による薄膜成長装置は半導体デ
バイスなどの製造に広く使用されておりたとえば、化学
気相成長（ＣＶＤ）装置、スパッタ装置１分子ビーム成
長（ＭＢＩＥ）装置、蒸着装置等の各種のタイプの装置
として用いられている。
バイスなどの製造に広く使用されておりたとえば、化学
気相成長（ＣＶＤ）装置、スパッタ装置１分子ビーム成
長（ＭＢＩＥ）装置、蒸着装置等の各種のタイプの装置
として用いられている。
たとえば、第２図は従来の気相成長装置（ＣＶＤ）の例
を示す図で、同図（イ）は上面図（一部断面）、同図（
ロ）はＡ−Δ°断面図である。
を示す図で、同図（イ）は上面図（一部断面）、同図（
ロ）はＡ−Δ°断面図である。
図中、５は真空排気に耐えるチャンバー、６は前記チャ
ンバー５に取り付けられた排気口、４はソースガス発生
器でこの図では４個設けられであるが、必要により４個
以下でもよいし５個以上にしてもよい。２は基板加熱用
サセプタで支持軸２１により、チャンバー５の外部から
、こ−には図示してない駆動装置により回転されるよう
になっている。
ンバー５に取り付けられた排気口、４はソースガス発生
器でこの図では４個設けられであるが、必要により４個
以下でもよいし５個以上にしてもよい。２は基板加熱用
サセプタで支持軸２１により、チャンバー５の外部から
、こ−には図示してない駆動装置により回転されるよう
になっている。
３は基板で基板加熱用サセプタ２の上部に載置され、そ
の底面から加熱されるようになっている。
の底面から加熱されるようになっている。
３１は基板３の表面に生成された薄膜である。
いま、たとえば、Ｂｊ−３ｒ−Ｃａ−Ｃｕ−０系の高温
超電導薄膜を生成するために、たとえば、基板３として
ＭｇＯ基板を用い、それぞれの金属のハロゲン化物から
なるソース７をソースガス発生器４の中に入れて、ヒー
タ４１でソース７を加熱すると、ソース７はそれぞれ所
定の温度で気化し外部から供給するキャリヤガス、たと
えば、Ｈｅガスで運ばれて基板３上に達する。基板３は
基板加熱用サセプタ２により予め所定の温度、すなわち
、所望の薄膜の成長温度に加熱されているので、基板３
の表面には所望の組成の薄膜３１が成長していく。
超電導薄膜を生成するために、たとえば、基板３として
ＭｇＯ基板を用い、それぞれの金属のハロゲン化物から
なるソース７をソースガス発生器４の中に入れて、ヒー
タ４１でソース７を加熱すると、ソース７はそれぞれ所
定の温度で気化し外部から供給するキャリヤガス、たと
えば、Ｈｅガスで運ばれて基板３上に達する。基板３は
基板加熱用サセプタ２により予め所定の温度、すなわち
、所望の薄膜の成長温度に加熱されているので、基板３
の表面には所望の組成の薄膜３１が成長していく。
この時、成長する薄膜３１の均質性をよ（するために、
基板加熱用サセプタ２を回転する場合が多い。また、ソ
ースガスの供給量などばヒータ４１やこ＼には図示して
ないキャリヤガス、たとえば、Ｈｅガスの供給量制御装
置により制御して薄膜３１の成長速度や膜品質の制御を
行っている。
基板加熱用サセプタ２を回転する場合が多い。また、ソ
ースガスの供給量などばヒータ４１やこ＼には図示して
ないキャリヤガス、たとえば、Ｈｅガスの供給量制御装
置により制御して薄膜３１の成長速度や膜品質の制御を
行っている。
しかし、上記の如き従来のサセプタ加熱方式の薄膜成長
装置では、基板３は基板加熱用サセプタ２の上に載置さ
れており、したがって、基板３の加熱は基板とザセプタ
との接触による熱伝導、基板とサセプタ間のギャップお
よびその近傍に存在する気体による対流、サセプタ表面
からの熱輻射などによって行われる。一方、これら薄膜
成長装置は減圧雰囲気で使用されるのが一般的であり、
基板加熱は気体の対流よりも熱伝導や熱輻射が支配して
おり温度変動が生じやすい。とくに、基板３が赤外線に
透明な場合には基板加熱用サセプタ２の温度と基板３の
表面の温度が数１０００Ｃも異なることがあり、基板温
度の高精度の制御が困難で。
装置では、基板３は基板加熱用サセプタ２の上に載置さ
れており、したがって、基板３の加熱は基板とザセプタ
との接触による熱伝導、基板とサセプタ間のギャップお
よびその近傍に存在する気体による対流、サセプタ表面
からの熱輻射などによって行われる。一方、これら薄膜
成長装置は減圧雰囲気で使用されるのが一般的であり、
基板加熱は気体の対流よりも熱伝導や熱輻射が支配して
おり温度変動が生じやすい。とくに、基板３が赤外線に
透明な場合には基板加熱用サセプタ２の温度と基板３の
表面の温度が数１０００Ｃも異なることがあり、基板温
度の高精度の制御が困難で。
したがって、製品のバラツキが発生し品質の制御が困難
になるという問題を生じており、その解決が必要であっ
た。
になるという問題を生じており、その解決が必要であっ
た。
上記の課題は、チャンバー５内において、基板加熱用サ
セプタ２の上方に配置された基板３の表面に薄膜３１を
生成するサセプタ加熱方式による薄膜成長装置において
、前記基板３の上方に間隔をあけて、前記基板加熱用ザ
セブタ２に対向するように補助加熱用サセプタ１を設け
た薄膜成長装置により解決することができる。
セプタ２の上方に配置された基板３の表面に薄膜３１を
生成するサセプタ加熱方式による薄膜成長装置において
、前記基板３の上方に間隔をあけて、前記基板加熱用ザ
セブタ２に対向するように補助加熱用サセプタ１を設け
た薄膜成長装置により解決することができる。
さらに、前記補助加熱用サセプタ１と前記基板加熱用サ
セプタ２とが相対的に回転しているように構成すれば、
−層効果を高めることが可能となる。
セプタ２とが相対的に回転しているように構成すれば、
−層効果を高めることが可能となる。
本発明の薄膜成長装置は、基板３の載置台を兼ねた基板
加熱用サセプタ２のほかに、基板３の上方に適当な間隔
をあけて補助加熱用サセプタ１を設けであるので、基板
３は片側からでなく上下の両面から加熱され、したがっ
て、熱輻射による加熱効果が上がるだけでなく、均一な
加熱と高精度の温度制御が可能となるのである。
加熱用サセプタ２のほかに、基板３の上方に適当な間隔
をあけて補助加熱用サセプタ１を設けであるので、基板
３は片側からでなく上下の両面から加熱され、したがっ
て、熱輻射による加熱効果が上がるだけでなく、均一な
加熱と高精度の温度制御が可能となるのである。
第１図は本発明の実施例装置を示す側断面図である。図
中、１は補助加熱用サセプタ、１１は支持軸で補助加熱
用サセプタ１を回転するするためにチャンバー５の外部
に設けられた。こ＼には図示してない駆動装置に接続さ
れている。１２は補助加熱用サセプタ１を加熱するため
のヒータである。
中、１は補助加熱用サセプタ、１１は支持軸で補助加熱
用サセプタ１を回転するするためにチャンバー５の外部
に設けられた。こ＼には図示してない駆動装置に接続さ
れている。１２は補助加熱用サセプタ１を加熱するため
のヒータである。
なお、前記従来例の図面で説明したものと同等の部分に
ついては同一符号を付し、かつ、同等部分についての説
明は省略する。
ついては同一符号を付し、かつ、同等部分についての説
明は省略する。
チャンバー５としては５００ｍｍφの真空容器を用い、
基板加熱用サセプタ２として１００ｍｍφのカーボン製
ブロックの中に電熱ヒータ２２を設置してチャンバー５
の外から電流を制御できるようにした。補助加熱用サセ
プタ１は同じ＜１００ｍｍφのカーボン製ブロックの中
に電熱ヒータ１２を設置してチャンバー５の外から電流
を制御できるようにし、両サセプタの間隔は、たとえば
、３０ｍｍとした。基板３には厚さ０．６ ｍｍ、直径
５０ｍｍφのＭｇＯ基板を用いた。ソースガス発生器４
はチャンバー５の周囲に４個設け、それぞれソース７と
してＢｉ、Ｓｒ、Ｃａ、Ｃｕのハロゲン化物を用いた。
基板加熱用サセプタ２として１００ｍｍφのカーボン製
ブロックの中に電熱ヒータ２２を設置してチャンバー５
の外から電流を制御できるようにした。補助加熱用サセ
プタ１は同じ＜１００ｍｍφのカーボン製ブロックの中
に電熱ヒータ１２を設置してチャンバー５の外から電流
を制御できるようにし、両サセプタの間隔は、たとえば
、３０ｍｍとした。基板３には厚さ０．６ ｍｍ、直径
５０ｍｍφのＭｇＯ基板を用いた。ソースガス発生器４
はチャンバー５の周囲に４個設け、それぞれソース７と
してＢｉ、Ｓｒ、Ｃａ、Ｃｕのハロゲン化物を用いた。
薄膜の生成に当たって、まず、排気口６からチャンバー
５の内部を真空に排気し、基板３を基板加熱用サセプタ
２と補助加熱用サセプタ１により所定の温度に加熱した
のち、各ソース７をそれぞれ所定の温度にヒータ４１で
加熱し、キャリヤガスとして、たとえば、Ｈｅガスをソ
ースガス発生器４に流してソースガスを基板３の表面に
搬送して気相反応を生じさせ、厚さ約１μｍのＢ１−３
ｒ−Ｃａ−ＣｕＯ系の高温超電導薄膜を生成させた。こ
の間のチャンバー５内の圧力は０．１〜１０ Ｔｏｒｒ
になるように制御した。また、基板加熱用サセプタ２お
よび補助加熱用サセプタ１はそれぞれ４０ｒｐｍで、か
つ、逆方向に回転するようにした。
５の内部を真空に排気し、基板３を基板加熱用サセプタ
２と補助加熱用サセプタ１により所定の温度に加熱した
のち、各ソース７をそれぞれ所定の温度にヒータ４１で
加熱し、キャリヤガスとして、たとえば、Ｈｅガスをソ
ースガス発生器４に流してソースガスを基板３の表面に
搬送して気相反応を生じさせ、厚さ約１μｍのＢ１−３
ｒ−Ｃａ−ＣｕＯ系の高温超電導薄膜を生成させた。こ
の間のチャンバー５内の圧力は０．１〜１０ Ｔｏｒｒ
になるように制御した。また、基板加熱用サセプタ２お
よび補助加熱用サセプタ１はそれぞれ４０ｒｐｍで、か
つ、逆方向に回転するようにした。
このようにして成長させた薄膜は、顕微鏡観察およびＸ
線解析による評価により、従来装置を用いた場合に得ら
れる結晶性の悪い、しかも、バラツキの大きい膜と比較
して、結晶性が向上し再現性も極めて高い膜が得られ、
高温超伝導薄膜として優れていることがわかった。
線解析による評価により、従来装置を用いた場合に得ら
れる結晶性の悪い、しかも、バラツキの大きい膜と比較
して、結晶性が向上し再現性も極めて高い膜が得られ、
高温超伝導薄膜として優れていることがわかった。
さらに、事前に行った基板３の表面とサセプタの温度と
を熱電対を用いて測定したところ、基板加熱用サセプタ
２の温度が１ｏｏｏ０ｃ、補助加熱用サセプタ１の温度
を９５０°Ｃとした場合、基板３の表面温度は８６０８
Ｃとなり、従来装置で基板加熱用サセプタ２だけを１０
００°Ｃに加熱した場合の基板３の表面温度６７１°Ｃ
に比較して大巾な改善効果が得られることがわかった。
を熱電対を用いて測定したところ、基板加熱用サセプタ
２の温度が１ｏｏｏ０ｃ、補助加熱用サセプタ１の温度
を９５０°Ｃとした場合、基板３の表面温度は８６０８
Ｃとなり、従来装置で基板加熱用サセプタ２だけを１０
００°Ｃに加熱した場合の基板３の表面温度６７１°Ｃ
に比較して大巾な改善効果が得られることがわかった。
なお、サセプタの回転は上記実施例の場合に限定するも
のでなく、回転数を変えたり同一方向に互いに異なる速
度で回転させてもよい。このサセプタの回転によりソー
スガスの流れに当たってサセプタが冷えるの防いだり、
基板表面の温度分布を均一化したりする効果がある。
のでなく、回転数を変えたり同一方向に互いに異なる速
度で回転させてもよい。このサセプタの回転によりソー
スガスの流れに当たってサセプタが冷えるの防いだり、
基板表面の温度分布を均一化したりする効果がある。
また、サセプタの加熱は本体のカーボンに直接電流を流
して行ってもよい。
して行ってもよい。
さらに、基板３の保持方法も水平とは限らず上下左右あ
るいは傾斜して配置しても構わない。
るいは傾斜して配置しても構わない。
上記実施例では、化学気相成長（ＣＶＤ）装置について
示したが、その他のプラズマＣＶＤ装置、 ＭＢｌｌ！
装置、スパッタ装置、蒸着装置などに対しても本発明が
適用できることは言うまでもない。
示したが、その他のプラズマＣＶＤ装置、 ＭＢｌｌ！
装置、スパッタ装置、蒸着装置などに対しても本発明が
適用できることは言うまでもない。
以上述べた実施例は例を示したもので、本発明の趣旨に
添うものである限り、使用する素材、たとえば、基板や
ソースその他や装置の細部構成など適宜好ましいもの、
あるいはその組み合わせを用いてもよいことは勿論であ
る。
添うものである限り、使用する素材、たとえば、基板や
ソースその他や装置の細部構成など適宜好ましいもの、
あるいはその組み合わせを用いてもよいことは勿論であ
る。
以上説明したように、本発明の薄膜成長装置は基板３の
載置台を兼ねた基板加熱用サセプタ２のほかに、基板３
の上方に適当な間隔をあけて補助加熱用サセプタｌを設
けであるので、基板３は片側からでなく上下の両面から
加熱され、したがって、熱輻射による加熱効果が上がる
だけでなく、均一な加熱と高精度の温度制御が可能とな
り、薄膜成長装置の性能の向上と薄膜応用装置の品質向
上に寄与するところが極めて大きい。
載置台を兼ねた基板加熱用サセプタ２のほかに、基板３
の上方に適当な間隔をあけて補助加熱用サセプタｌを設
けであるので、基板３は片側からでなく上下の両面から
加熱され、したがって、熱輻射による加熱効果が上がる
だけでなく、均一な加熱と高精度の温度制御が可能とな
り、薄膜成長装置の性能の向上と薄膜応用装置の品質向
上に寄与するところが極めて大きい。
第１図は本発明の実施例装置を示す側断面図、第２図は
従来の気相成長装置（ＣＶＤ）図である。 図において、 １は補助加熱用サセプタ、 ２は基板加熱用サセプタ、 ３は基板、 ４はソースガス発生器、 ５はチャンバー ６は排気口、 ７はソースである。 の例を示す
従来の気相成長装置（ＣＶＤ）図である。 図において、 １は補助加熱用サセプタ、 ２は基板加熱用サセプタ、 ３は基板、 ４はソースガス発生器、 ５はチャンバー ６は排気口、 ７はソースである。 の例を示す
Claims (2)
- （１）チャンバー（５）内において、基板加熱用サセプ
タ（２）の上方に配置された基板（３）の表面に薄膜（
３１）を生成するサセプタ加熱方式による薄膜成長装置
において、 前記基板（３）の上方に間隔をあけて、前記基板加熱用
サセプタ（２）に対向するように補助加熱用サセプタ（
１）を設けることを特徴とした薄膜成長装置。 - （２）前記補助加熱用サセプタ（１）と前記基板加熱用
サセプタ（２）とが相対的に回転していることを特徴と
する請求項（１）記載の薄膜成長装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2043473A JPH03247768A (ja) | 1990-02-23 | 1990-02-23 | 薄膜成長装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2043473A JPH03247768A (ja) | 1990-02-23 | 1990-02-23 | 薄膜成長装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03247768A true JPH03247768A (ja) | 1991-11-05 |
Family
ID=12664693
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2043473A Pending JPH03247768A (ja) | 1990-02-23 | 1990-02-23 | 薄膜成長装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03247768A (ja) |
-
1990
- 1990-02-23 JP JP2043473A patent/JPH03247768A/ja active Pending
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