(57)【要約】      （修正有）【課題】基材上に成膜された膜に冷却ムラが発生することを抑制して、組織や特性が均一な膜を作製することができ、その結果、安定した品質の製品を提供することができる成膜装置を提供する。【解決手段】成膜材料を基材２の表面上に蒸着させて薄膜を成膜する成膜装置であって、前記基材を保持する基材ホルダー３と、前記基材ホルダーに接して前記基材ホルダーを冷却する冷却ブロック４とを備えており、前記基材ホルダーおよび前記冷却ブロックの少なくとも一方に、磁石が内蔵されている成膜装置であり、基材として磁性材料により構成される基材を用いる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
成膜材料を基材の表面上に蒸着させて薄膜を成膜する成膜装置であって、
前記基材を保持する基材ホルダーと、
前記基材ホルダーに接して前記基材ホルダーを冷却する冷却ブロックと
を備えており、
前記基材ホルダーおよび前記冷却ブロックの少なくとも一方に、磁石が内蔵されていることを特徴とする成膜装置。
【請求項２】
前記磁石が、電磁石であることを特徴とする請求項１に記載の成膜装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の成膜装置を用いる成膜方法であって、
基材として磁性材料により構成される基材を用いることを特徴とする成膜方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、真空蒸着法やスパッタリング法などの物理蒸着法を用いて薄膜を成膜する成膜装置および成膜方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、非水電解質電池の製造などにおいて、真空蒸着やスパッタリングなどの物理蒸着法を用いて基材上に電極や固体電解質等の薄膜を成膜させることが行われている。
【０００３】
この種の成膜装置は、真空チャンバー内で、蒸着源を加熱により蒸発させ、昇華した蒸着粒子を基材上に堆積させて成膜を行うものであり、成膜した薄膜が熱により変質することを防止するため、成膜後に基材をセットした基材ホルダーに冷却ブロックを押し当てることにより、基材ホルダーを介して基材を冷却することが行われている。（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−１２９３２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、この基材ホルダーおよび冷却ブロックの表面には一般に凹凸があるため、冷却ブロックを基材ホルダーに押し当てたとしても、冷却ブロックと基材ホルダーとを十分に密着させることができない。
【０００６】
このように、冷却ブロックと基材ホルダーの間で十分な密着が得られない場合、冷却ブロックから基材ホルダーへの熱伝達を一様に保つことができないため、基材のみならず、基材上に形成された膜も不均一に冷却されて、膜に冷却ムラが生じる。
【０００７】
このように、冷却ムラが生じる成膜装置を用いて成膜を行った場合、組織や特性が均一な膜を得ることができず、安定した品質の製品を提供することができない。
【０００８】
例えば、非水電解質電池に用いられる硫化物固体電解質膜の作製において、組織や特性が不均一な膜が作製されると、非水電解質電池の電池性能に大きな影響を与えて、品質を低下させる。
【０００９】
本発明は、上記の問題の解決に鑑み、基材上に成膜された膜に冷却ムラが発生することを抑制して、組織や特性が均一な膜を作製することができ、その結果、安定した品質の製品を提供することができる成膜装置および成膜方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係る成膜装置は、
成膜材料を基材の表面上に蒸着させて薄膜を成膜する成膜装置であって、
前記基材を保持する基材ホルダーと、
前記基材ホルダーに接して前記基材ホルダーを冷却する冷却ブロックと
を備えており、
前記基材ホルダーおよび前記冷却ブロックの少なくとも一方に、磁石が内蔵されていることを特徴とする。
【００１１】
本請求項の発明においては、基材ホルダーおよび冷却ブロックの少なくとも一方に磁石が内蔵されているため、基材ホルダーおよび冷却ブロックの表面に凹凸が存在していても、磁石の磁力により双方を十分に密着させることができる。このため、冷却ブロックから基材ホルダーへの熱伝達のバラツキを抑制することができる。この結果、基材ホルダーに保持された基材上に成膜された膜に冷却ムラが発生することが抑制されて、組織や特性が均一な膜を提供することができ、安定した品質の製品を提供することができる。
【００１２】
基材ホルダーおよび冷却ブロックの双方に磁石が内蔵されている場合は、基材ホルダーおよび冷却ブロックのそれぞれに、異なる極が対向するように磁石を内蔵させることにより、基材ホルダーと冷却ブロックとの間に密着力を働かすことができる。
【００１３】
また、基材ホルダーおよび冷却ブロックの一方にのみ磁石が内蔵されている場合には、他方が磁性材料で形成されている必要がある。
【００１４】
磁石としては、フェライト磁石や金属磁石など種類を問わず、成膜環境（雰囲気、温度、ターゲット種類など）や基材のサイズなどを考慮して適宜使用することができる。磁石のサイズとしては、基材ホルダーおよび冷却ブロックの内部全面に亘って１つの磁石を内蔵していてもよいが、基材の大きさに対応した小さいサイズの磁石を複数配置してもよい。
【００１５】
そして、前記の成膜装置は、
前記磁石が、電磁石であることを特徴とする。
【００１６】
本請求項の発明においては、磁石として電磁石を使用し、通電の有無に対応して磁力の発生を制御しているため、基材ホルダーと冷却ブロックとの密着あるいは解除を容易に行うことができ、成膜装置内での作業を円滑に行なうことができる。具体的には、例えば、基材ホルダーと冷却ブロックを密着させ、基材が冷却した後、冷却ブロックを基材ホルダーから引き離す場合、電磁石への通電を停止することにより、引き離しを円滑に行うことができる。
【００１７】
次に、本発明の成膜方法は、
前記の成膜装置を用いる成膜方法であって、
基材として磁性材料により構成される基材を用いることを特徴とする。
【００１８】
本請求項の発明においては、基材として磁性材料により構成される基材を使用しているため、基材ホルダーおよび冷却ブロックに内蔵された磁石の磁力により、基材ホルダーと基材とを十分に密着させることができ、基材ホルダーから基材への熱伝達のバラツキを抑制することができると共に、冷却速度も速くすることができる。なお、基材ホルダーに磁石が内蔵されていない場合には、冷却ブロックには磁力線が基材ホルダーを貫通する磁石を内蔵させておく必要がある。
【００１９】
磁性材料としては、例えば、ＳＵＳ４３０、ＳＵＳ４２０、ＳＵＳ４０３、等を挙げることができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、基材上に成膜された膜に冷却ムラが発生することを抑制して、組織や特性が均一な膜を作製することができ、その結果、安定した品質の製品を提供することができる成膜装置および成膜方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明に係る成膜装置の主要部を模式的に示す断面図であり、（ａ）は冷却ブロックが基材ホルダーから離れている状態を示し、（ｂ）は冷却ブロックが基材ホルダーに接触している状態を示している。
【図２】本発明に係る成膜装置の冷却ブロック、基材ホルダーおよび基材ホルダーに配置された基材を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明を実施の形態に基づいて具体的に説明する。なお、本実施の形態においては、成膜方法として真空蒸着を採用している。
【００２３】
１．成膜装置
最初に、本実施の形態における成膜装置の構成につき、図１に基づき説明する。図１は、本実施の形態における成膜装置の主要部を模式的に示す断面図であり、（ａ）は冷却ブロックが基材ホルダーから離れている状態を示し、（ｂ）は冷却ブロックが基材ホルダーに接触している状態を示している。
【００２４】
図１において、１は真空チャンバーである。真空チャンバー１内において、上部には基材２を保持する基材ホルダー３および冷却ブロック４が配置されている。そして、底部には蒸着源であるターゲット６が加熱ヒーターを内蔵した支持台５上に配置されている。
【００２５】
冷却ブロック４は、冷却ブロック本体４ａとその内部に配置されて冷媒を循環させる流路４ｂおよび電磁石９により構成されている。そして、この冷却ブロック４は、図外の昇降手段によって、昇降自在に配置されている。
【００２６】
具体的には、成膜が終了するまでは、図１（ａ）に示すように冷却ブロック４は基材ホルダー３から離れており、成膜終了と同時に、図１（ｂ）に示すように冷却ブロック４が降下して基材ホルダー３の上面に接触するように設定されている。
【００２７】
本実施の形態における成膜装置の場合、基材ホルダー３は９枚の基材２を保持できるように構成されている。そのため、冷却ブロック４には、基材２の保持位置に対応して９個の電磁石９が配置されている。
【００２８】
また、基材ホルダー３についても、基材２の保持位置に対応して９個の電磁石９が配置されている。
【００２９】
電磁石９は基材ホルダー３および冷却ブロック４に内蔵され、基材２よりも一回り大きいサイズに形成されている。なお、基材２の保持枚数などの変更に応じて成膜装置の電磁石９の個数などは適宜設計変更される。
【００３０】
基材ホルダー３は図外の支持材により支持されている。そして、基材２は基材ホルダー３へ係止具（図示略）などを用いて固定される。係止方法としては、例えば、額縁状に形成して基材２の全周縁を固定する方法や、基材２の周縁の複数箇所を固定する方法が考えられる。
【００３１】
一方、基材２は一般に薄いため、基材２を基材ホルダー３へ係止具などを用いて固定する際、基材２の中央部が基材ホルダー３表面から浮き上がって隙間が生じ易くなる。このため、本実施の形態においては、基材２を磁性材料により形成している。
【００３２】
磁性材料により形成された基材２であれば、冷却ブロック４や基材ホルダー３に内蔵された磁石の磁力により浮き上がりを防止して、基材ホルダー３と基材２とを十分に密着させることができるため、基材２の冷却ムラが防止でき、さらに、基材２を基材ホルダー３へ固定するハンドリング性も向上する。
【００３３】
基材２の一般的な厚さは１０〜５００μｍ程度が好ましい。
【００３４】
前記した冷却ブロック４、基材ホルダー３および基材２のサイズの関係につき、図２を用いて説明する。図２は、本実施の形態に係る成膜装置の冷却ブロック４、基材ホルダー３および基材ホルダー３に配置された基材２を示す平面図である。
【００３５】
図２（ａ）、（ｂ）に示すように、冷却ブロック４のサイズは、基材ホルダー３のサイズに比べ、一回り大きく設定されている。これにより、降下時、基材ホルダー３の全面を覆って、十分に冷却することができる。
【００３６】
そして、図２（ｃ）に示すように、複数の基材２は、基材ホルダー３の下面に接して固定されている。なお、基材ホルダー３および冷却ブロック４に内蔵された電磁石は、各基材２に対応する位置に配置されている。
【００３７】
２．成膜
次に、上記した本実施の形態における成膜装置を用いた成膜方法の一例につき説明する。
【００３８】
最初に、基材ホルダー３に複数の基材２を仮止めして真空チャンバー１内にセット後、基材ホルダー３に内蔵されている電磁石９に通電して磁力を発生させ、基材２を基材ホルダーに固定する。これにより基材２と基材ホルダー３は、隙間無く良好に密着する。このとき、冷却ブロック４は図１（ａ）に示すように基材ホルダー３から離れている。
【００３９】
次に、ターゲット６を支持台５に内蔵された加熱ヒーターにより加熱して蒸発させ、基材ホルダー３に保持された基材２の表面に堆積させて成膜を行う。
【００４０】
所定の厚さの成膜の完了と同時に、真空チャンバー１内の加熱を止め、冷却ブロック４に内蔵された電磁石９に通電する。その後、図外の昇降手段により冷却ブロック４を降下させ基材ホルダー３に当接させる。これにより、基材ホルダー３および冷却ブロック４に内蔵されているそれぞれの電磁石９の磁力により冷却ブロック４が基材ホルダー３に良好に密着する。
【００４１】
そして、冷却ブロック４の流路４ｂに冷媒を循環させ、冷却ブロック本体４ａを冷却する。
【００４２】
このとき、成膜された基材２と基材ホルダー３の間、および基材ホルダー３と冷却ブロック４の間は十分に密着されているため、基材２は速い速度で均一に冷却される。
【００４３】
基材２が所定の温度まで冷却された後は、各電磁石９への通電を止め、冷却ブロック４を上昇させて、基材ホルダー３から離す。
【００４４】
その後、真空チャンバー１内より基材ホルダー３を取り出し、成膜された基材２の仮止めを解除し、成膜された基材２を基材ホルダー３より取り外す。
【００４５】
３．実施例
(実施例)
上記の成膜装置を用い、基材上に硫化物固体電解質層を形成させた。
【００４６】
本実施例おける基材として、厚さ５００μｍのＳＵＳ４３０箔を５０×３０ｍｍの大きさで９枚用意し、３０×２０ｃｍの大きさ（厚さ６ｍｍ）の基材ホルダーにセットした。その後、基材ホルダーに内蔵されている電磁石に通電して、磁力を発生させて基材を基材ホルダーに密着させた。
【００４７】
その後、成膜を行い、成膜終了と同時に、冷却ブロックを降下し、冷媒の循環により冷却された基材ホルダーおよび冷却ブロックに内蔵された電磁石に通電して磁力を発生させ、冷却ブロックを基材ホルダーに密着させた。
【００４８】
そして、基材ホルダーを冷却した後、冷却ブロックを上昇させて、基材ホルダーから離した。
【００４９】
最後に、基材を真空チャンバーより取り出し、変色の有無を調べたところ、全面に亘って変色が無く、厚さが１０μｍの均質な硫化物固体電解質膜が成膜されていることが確認できた。
【００５０】
(比較例)
電磁石を内蔵しない従来の成膜装置を用いて、同様の成膜を行い、変色の有無を調べたところ、膜の中央部に変色が認められ、中央部の冷却が不十分であったことが確認された。
【００５１】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は、以上の実施の形態に限定されるものではない。本発明と同一および均等の範囲内において、以上の実施の形態に対して種々の変更を加えることが可能である。
【符号の説明】
【００５２】
１          真空チャンバー
２          基材
３          基材ホルダー
４          冷却ブロック
４ａ        ブロック本体
４ｂ        流路
５          支持台
６          ターゲット
９          電磁石
【図１】
2011174117.tif 000003
【図２】
2011174117.tif 000004