JP2000303182A

JP2000303182A - 化学蒸着装置

Info

Publication number: JP2000303182A
Application number: JP11108970A
Authority: JP
Inventors: Kei Ikeda; 圭池田
Original assignee: Anelva Corp
Current assignee: Canon Anelva Corp
Priority date: 1999-04-16
Filing date: 1999-04-16
Publication date: 2000-10-31

Abstract

(57)【要約】【課題】高温媒体ＣＶＤ法を行う化学蒸着装置におい
て、高温媒体の垂れに起因した問題を解消し、ランニン
グコストや生産性を向上させる。【解決手段】減圧状態の処理チャンバー１内のガス導
入ヘッド３１から導入された原料ガスが、エネルギー印
加機構５により所定の高温に維持された高温媒体４の表
面に接触するか表面付近を通過する際に生じた生成物
が、基板ホルダー２により垂直かつ互いに平行に保持さ
れた二枚の基板９の表面に到達して薄膜が作成される。
高温媒体４は、二枚の基板９から等距離の垂直な面上で
延びるとともに端部が上側に位置したＵ字状の形状の複
数本のワイヤー状の媒体エレメント４１から成り、各媒
体エレメント４１は独立して温度制御される。ガス導入
ヘッド３１は各媒体エレメント４１と同じ面上に複数設
けられていてそれらのガス導入量が独立して制御可能で
あり、一つの媒体エレメント４１と一つのガス導入ヘッ
ド３１が独立して処理チャンバー１から取り出される一
つの媒体ヘッドユニットを構成している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本願発明は、原料ガスの反応
によって基板の表面に所定の薄膜を作成する化学蒸着装
置に関するものであり、特に、所定の高温に維持された
高温媒体を処理チャンバー内に配置して高温媒体の作用
による生成物を利用しながら成膜を行う化学蒸着装置に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）膜や
ポリシリコン（ｐｏｌｙ−Ｓｉ）膜の作成には、従来よ
り化学蒸着法（または、化学気相成長法、ＣＶＤ法とも
呼ばれる）を利用した装置が用いられている。特に、プ
ラズマを利用したプラズマＣＶＤ（ＰＣＶＤ）法は、ス
ループットの大きい方法として現在用いられている主流
の方法として知られている。ＰＣＶＤ法は、例えばａ−
Ｓｉ膜の場合には、１〜１０Ｐａ程度のガス圧力下にお
いて高周波によるプラズマを生成し、プラズマ中で生成
された生成物を堆積させて成膜を行う方法である。これ
に対し、プラズマを使用しない方法として、所定の高温
に維持された高温媒体を処理チャンバー内に配置して高
温媒体の作用により成膜を行う方法が近年開発されてい
る。

【０００３】このうち、高温媒体を触媒として用いる方
法が知られており、このような方法は触媒ＣＶＤ（ｃａ
ｔａｌｙｔｉｃＣＶＤ，ｃａｔ−ＣＶＤ）法と呼ばれ
ている。（例えば、H. Matsumura、 J. Appl. Phys. 65
(11)、 1 4396(1989) ）。また、通電により１５００
℃以上の高温に発熱させたワイヤー又はフィラメントを
高温媒体として用い、熱分解によって生成された生成物
を対象物の表面に堆積させる方法が開発されている（例
えば、E. C. Molenbroek and A. H. Mahan、 J. Appl.
Phys. 82(4)、 15 1909(1997) ）。この方法は、ワイヤ
ー状又はフィラメントを使用することから、ホットワイ
ヤーＣＶＤ（ＨｏｔＷｉｒｅＣＶＤ，ＨＷＣＶＤ）
法と呼ばれたり、ホットフィラメントＣＶＤ（Ｈｏｔ
ＦｉｌａｍｅｎｔＣＶＤ，ＨＦＣＶＤ）法と呼ばれた
りすることがある。

【０００４】このような高温媒体を使用したＣＶＤ（以
下、総称して高温媒体ＣＶＤ）法は、通常の熱ＣＶＤ法
に比べて基板の温度が低くても充分な成膜速度で成膜が
行えるため、低温プロセスとして有望視されている。ま
た、プラズマを使用しないため、プラズマによる基板の
ダメージという問題からも無縁である。更に、導入する
ガス種を変えることにより、Ｓｉ系のみならず、ダイヤ
モンド薄膜や電子デバイスの保護膜の作成等にも応用で
きる。このような高温媒体ＣＶＤ法を行う従来の化学蒸
着装置の構成について、図５及び図６を参照しながら説
明する。図５は、従来の化学蒸着装置の構成を示した正
面概略図、図６は、図５の装置に使用された高温媒体の
構成を示す斜視概略図である。

【０００５】図５に示す装置は、排気系１１によって内
部を減圧状態に維持することが可能な処理チャンバー１
と、処理チャンバー１内の所定の位置に基板９を保持す
る基板ホルダー２と、所定の原料ガスを処理チャンバー
１に導入するガス導入系３と、ガス導入系３より導入さ
れた原料ガスが表面に接触するか表面付近を通過するよ
うにして処理チャンバー１内に設けられた高温媒体４
と、高温媒体４にエネルギーを印加して高温媒体４を所
定の高温に維持するエネルギー印加機構５とを備えてい
る。

【０００６】高温媒体４は、タングステン等の高融点金
属の一本のワイヤーから成る構成である。高温媒体４
は、図６に示すように、鋸波状に折り曲げられ、方形の
枠体４０１に架設されている。枠体４０１には、フック
４０２が取り付けられており、高温媒体４は、折り曲げ
られた部分がこのフック４０２に引っ掛けられている。
そして、高温媒体４の両端は、締め付け具４０３によっ
て固定されており、ある程度の張力が維持された状態と
なっている。また、締め付け具４０３は、高温媒体４へ
のエネルギーの導入部にも兼用されている。即ち、エネ
ルギー印加機構５は、高温媒体４を通電して発熱させる
直流又は交流の通電用電源となっている。そして、締め
付け具４０３には導入棒４０４が取り付けられており、
エネルギー印加機構５は、導入棒４０４を介して高温媒
体４を通電するようになっている。

【０００７】図１に示す装置において、エネルギー印加
機構５によって高温媒体４を通電し、高温媒体４を１５
００〜２２００℃程度の範囲内の高温に発熱させる。こ
の状態で、ガス導入系３によって所定の原料ガスを処理
チャンバー１内に導入する。導入されたガスが、高温媒
体４の表面に接触するか表面付近を通過する際に反応が
生じ、この反応による生成物が基板９の表面に到達する
ことで、基板９の表面に所定の薄膜が作成される。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本願発明によって解決
しようとする課題は、大きく分けて三つある。第一番目
は、高温媒体と基板との距離に関する課題である。上述
したような高温媒体ＣＶＤでは、高温媒体の表面に接触
するか表面付近を通過することで生成された生成物を基
板に到達させて成膜を行うから、高温媒体と基板の距離
は非常に重要なパラメータである。高温媒体を基板に近
づけて配置すれば、生成物が基板に到達する確率が増し
て成膜速度が高くなるものの、高温媒体からの輻射熱が
多くなり、基板の温度が高くなってしまう欠点がある。
逆に、輻射熱を低減させるために高温媒体を基板から遠
ざけると、生成物の到達確率が低くなり、成膜速度が低
下してしまう。高温媒体と基板との距離は、これらの点
を勘案して、最適な値を実験的に選定するようにする。

【０００９】しかしながら、従来の化学蒸着装置では、
前述したように、一本のワイヤーを水平な面内に沿って
設けた構成の高温媒体を使用しているため、高温媒体の
垂れの問題がある。つまり、ワイヤーより成る高温媒体
は、通電発熱により熱膨張する。ワイヤーには、締め付
け具によって適当な張力が与えられているものの、通電
発熱により熱膨張した際、フックで引っかかっている部
分の間で垂れることが避けられない。例えば、１〜２メ
ートル程度のタングステン製のワイヤーを４インチ四方
程度の面内で折り曲げた構成で、１９００℃程度に加熱
すると、最大で２〜３ｍｍ程度垂れてしまう。

【００１０】このような垂れによって、高温媒体が延び
る平面と基板の表面とが平行でなくなり、高温媒体と基
板との距離が不均一になる。この結果、生成物の到達確
率や輻射熱による基板の温度上昇も不均一になる。これ
は、成膜速度や膜質の不均一性をもたらす。また、垂れ
の量は制御困難であり、処理の再現性の点でも問題があ
る。即ち、ワイヤーより成る高温媒体は、１枚の基板の
処理のたびごとに通電されて発熱するが、その際の垂れ
の量が毎回同じになることは少なく、微妙に異なる。一
方、垂れの量の相違は成膜速度や膜質に非常に敏感に影
響する。このため、垂れの量の相違により、成膜速度や
膜質が処理のたびに変わってしまい、成膜処理の再現性
が得られなくなってしまう。

【００１１】第二番目は、高温媒体の交換頻度に関する
問題である。上記従来の化学蒸着装置では、長いワイヤ
ーを折り曲げ、両端で引っ張るように成形する。このた
め、断線が生じ易くなり、結果的に寿命が短いという問
題があった。また、交換する際に、一箇所断線しただけ
でも、全部を交換する必要があった。

【００１２】第三番目は、基板処理枚数に関する課題で
ある。上記従来の化学蒸着装置の場合、同時に処理チャ
ンバー内に配置されて成膜され得る基板は１枚に限られ
ているため、生産性が低いという問題がある。また、こ
れに関連して、原料ガスの利用効率が低いという問題も
ある。即ち、原料ガスは、処理チャンバー内を広く拡散
し、そのうちの一部が高温媒体を経由して基板に到達す
るのみである。残りの多くは、基板への成膜に使用され
ることなく排気系によって排気される。このため、原料
ガスの使用量に対する基板の処理枚数が多くなく、原料
コストが比較的高いという問題がある。

【００１３】さらに、高温媒体を経由することで生じた
生成物が、基板ではなく処理チャンバーの内面や処理チ
ャンバー内の構造物の表面等（以下、単に処理チャンバ
ーの内面）に達する結果、これらの表面に薄膜が多く堆
積する。この薄膜の厚さが厚くなると、自重や内部応力
により剥離し、処理チャンバー内にパーティクル（処理
チャンバー内を浮遊する微粒子の総称）を発生させる。
このパーティクルが基板の表面に付着すると、局所的な
膜厚異常等の問題を生ずることになる。

【００１４】従来は、このような問題を防止するため、
所定の枚数の基板を処理した後、処理チャンバーを大気
に開放し、処理チャンバー内に堆積した薄膜を除去する
クリーニングを行っていた。しかしながら、上記のよう
に原料ガスの利用効率が悪いことから、処理チャンバー
の内面への膜堆積の速度が速く、非常に高い頻度でクリ
ーニングを行わなければならないという問題がある。ク
リーニングそのものに時間が掛かる上、クリーニングを
行うにはクリーニング終了に再度処理チャンバー内を排
気し、再現性等が確保されていることを確認した上で処
理を再開するため、非常に長い時間装置の運転を止める
必要がある。このようなクリーニングの頻度が高いこと
は、装置全体の生産性を著しく低下させる結果となる。

【００１５】本願発明は、これらの課題を解決するため
に成されたものであり、高温媒体ＣＶＤ法を行う化学蒸
着装置において、高温媒体の垂れに起因した問題を解消
し、ランニングコストや生産性の点で優れた構成を提供
するという技術的意義を有する。

【００１６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本願の請求項１記載の発明は、内部を減圧状態に維
持することが可能な処理チャンバーと、処理チャンバー
内の所定の位置に基板を保持する基板ホルダーと、所定
の原料ガスを処理チャンバーに導入するガス導入系と、
ガス導入系より導入された原料ガスが表面に接触するか
表面付近を通過するようにして処理チャンバー内に設け
られた高温媒体と、高温媒体にエネルギーを印加して高
温媒体を所定の高温に維持するエネルギー印加機構とを
備えており、原料ガスが高温媒体の表面に接触するか又
は表面付近を通過することにより生成された生成物が基
板に到達することで基板の表面に所定の薄膜が作成され
る化学蒸着装置であって、前記基板ホルダーは基板を垂
直に保持するものであり、前記高温媒体は、垂直な面で
あって前記基板ホルダーに保持された基板と平行な平面
に沿って設けられており、さらに、前記高温媒体は、別
々に取り付けられる複数の媒体エレメントから成るもの
であるという構成を有する。また、上記課題を解決する
ため、請求項２記載の発明は、内部を減圧状態に維持す
ることが可能な処理チャンバーと、処理チャンバー内の
所定の位置に基板を保持する基板ホルダーと、所定の原
料ガスを処理チャンバーに導入するガス導入系と、ガス
導入系より導入された原料ガスが表面に接触するか表面
付近を通過するようにして処理チャンバー内に設けられ
た高温媒体と、高温媒体にエネルギーを印加して高温媒
体を所定の高温に維持するエネルギー印加機構とを備え
ており、原料ガスが高温媒体の表面に接触するか又は表
面付近を通過することにより生成された生成物が基板に
到達することで基板の表面に所定の薄膜が作成される化
学蒸着装置であって、前記基板ホルダーは基板を垂直に
保持するものであり、前記高温媒体は、垂直な面であっ
て前記基板ホルダーに保持された基板と平行な平面に沿
って設けられており、前記高温媒体は、水平に延びる成
分よりも垂直に延びる成分の方が多い形状であるという
構成を有する。また、上記課題を解決するため、請求項
３記載の発明は、上記請求項１の構成において、前記複
数の媒体エレメントは、各々別々に処理チャンバーから
取り出して交換可能であるという構成を有する。また、
上記課題を解決するため、請求項４記載の発明は、上記
請求項１又は３の構成において、前記エネルギー印加機
構は、前記高温媒体を構成する複数の媒体エレメントに
対して各々独立して印加エネルギーを制御することが可
能なものであるという構成を有する。また、上記課題を
解決するため、請求項５記載の発明は、上記請求項１、
３又は４の構成において、前記高温媒体は、複数本のワ
イヤー状の媒体エレメントから成るものであり、このワ
イヤー状の媒体エレメントの各々は、Ｕ字状の形状であ
るという構成を有する。また、上記課題を解決するた
め、請求項６記載の発明は、上記請求項５の構成におい
て、前記ワイヤー状の媒体エレメントは、端部が上側に
位置したＵ字状であるという構成を有する。また、上記
課題を解決するため、請求項７記載の発明は、上記請求
項１乃至６いずれかの構成において、前記基板ホルダー
は、垂直な第一の面で基板を保持するともに第一の面に
対して平行な第二の面で基板を保持することが可能であ
り、前記高温媒体は、この第一第二の二つの面に対して
平行な面であって二つの面から等距離の面に沿って延び
る形状であるという構成を有する。また、上記課題を解
決するため、請求項８記載の発明は、上記請求項７の構
成において、前記ガス導入系は、処理チャンバー内に設
けられたガス導入ヘッドを介して処理チャンバー内に原
料ガスを導入するものであり、このガス導入ヘッドは、
前記高温媒体が延びる面と同じ面に沿って設けられてい
るという構成を有する。また、上記課題を解決するた
め、請求項９記載の発明は、内部を減圧状態に維持する
ことが可能な処理チャンバーと、処理チャンバー内の所
定の位置に基板を保持する基板ホルダーと、所定の原料
ガスを処理チャンバーに導入するガス導入系と、ガス導
入系より導入された原料ガスが表面に接触するか表面付
近を通過するようにして処理チャンバー内に設けられた
高温媒体と、高温媒体にエネルギーを印加して高温媒体
を所定の高温に維持するエネルギー印加機構とを備えて
おり、原料ガスが高温媒体の表面に接触するか又は表面
付近を通過することにより生成された生成物が基板に到
達することで基板の表面に所定の薄膜が作成される化学
蒸着装置であって、前記ガス導入系は、処理チャンバー
内に設けられた複数のガス導入ヘッドを介して処理チャ
ンバー内に原料ガスを導入するものであり、各ガス導入
ヘッドからの原料ガスの導入量を独立して制御できるも
のであるという構成を有する。また、上記課題を解決す
るため、請求項１０記載の発明は、上記請求項９の構成
において、前記複数のガス導入ヘッドは、各々別々に処
理チャンバーから取り出すことが可能な状態で設けられ
ているという構成を有する。また、上記課題を解決する
ため、請求項１１記載の発明は、上記請求項１０の構成
において、前記高温媒体は、別々に取り付けられる複数
の媒体エレメントから成るものであり、一つの媒体エレ
メントと、前記複数のガス導入ヘッドの一つが、一つの
媒体ヘッドユニットを構成しており、この媒体ヘッドユ
ニットが独立して取り出し可能に複数設けられていると
いう構成を有する。また、上記課題を解決するため、請
求項１２記載の発明は、上記請求項１１の構成におい
て、前記高温媒体はＵ字状に形成された複数本のワイヤ
ー状の媒体エレメントから成るものであり、前記ガス導
入ヘッドは垂直方向に長い管状であるとともに基板に向
けてガスの噴出させる複数のガス噴出孔を有し、前記媒
体ヘッドユニットの各々は、各ガス導入ヘッドが各媒体
エレメントのＵ字の内側に位置した構造となっていると
いう構成を有する。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、図を参照して、この出願の
発明の実施の形態について説明する。図１は、本願発明
の第一の実施形態の化学蒸着装置の正面概略図である。
図１に示す装置は、排気系１１によって内部を減圧状態
に維持することが可能な処理チャンバー１と、処理チャ
ンバー１内の所定の位置に基板９を保持する基板ホルダ
ー２と、所定の原料ガスを処理チャンバー１に導入する
ガス導入系３と、ガス導入系３より導入された原料ガス
が表面に接触するか表面付近を通過するようにして処理
チャンバー１内に設けられた高温媒体４と、高温媒体４
にエネルギーを印加して高温媒体４を所定の高温に維持
するエネルギー印加機構５とを備えている。

【００１８】処理チャンバー１は、不図示のゲートバル
ブを備えた気密な真空容器である。排気系１１は、ター
ボ分子ポンプと回転ポンプの組み合わせのような多段の
真空ポンプを備えており、処理チャンバー１内を１×１
０^-3Ｐａ程度まで排気可能に構成される。尚、処理チャ
ンバー１の外面には、不図示のチャンバー温度制御機構
が設けられている。ホットウォール型の装置の場合、処
理チャンバー１を室温より高い所定の温度に加熱するよ
う制御される。処理チャンバー１を室温程度まで冷却す
るよう制御する場合もある。

【００１９】さて、図１に示す本実施形態の装置の大き
な特徴点の一つは、基板ホルダー２は基板９を垂直に保
持するものである点である。具体的に説明すると、基板
ホルダー２は、全体が高さの低い柱状であり、高さ方向
が水平方向になるようにして配置されている。この基板
ホルダー２は、金属製のホルダー本体２１と、ホルダー
本体２１に接続された誘電体ブロック２２とから主に構
成されている。そして、誘電体ブロック２２の垂直に延
びる前面が基板保持面になっている。

【００２０】また、基板保持面に静電気を誘起して基板
９を静電吸着する静電吸着機構６が設けられている。静
電吸着機構６は、誘電体ブロック２２内に設けられた一
対の吸着電極６１と、吸着電極６１に電圧を印加する吸
着電源６２とから構成されている。吸着電源６２によっ
て一対の吸着電極６１に直流電圧が印加されると、誘電
体ブロック２２が誘電分極し、基板保持面に静電気が誘
起される。この結果、基板９が垂直な姿勢を維持したま
た基板保持面に保持されるようになっている。

【００２１】また、ホルダー本体２１には、基板９の温
度を制御する基板温度制御機構２３が設けられている。
例えば、基板温度制御機構２３には、ジュール発熱方式
のヒータをホルダー本体２１内に設け、誘電体ブロック
２２を介して基板９を所定温度に加熱する構成が採用さ
れる。場合によっては、ホルダー本体２１内に冷媒を流
通させ基板９を冷却して所定の温度に維持する構成が採
用されることがある。尚、誘電体ブロック２２の基板保
持面の下縁には、ホルダーフック２４が設けられてい
る。このホルダーフック２４は、基板９の着脱を容易に
するためのものである。

【００２２】不図示の搬送ロボットは、アームの先端に
より基板９をその両端で挟んで保持し基板９を垂直な姿
勢にする。アームを移動させて基板９を誘電体ブロック
２２の表面に接触させて静電吸着機構６により吸着させ
る。基板ホルダー２から基板９を取り去る際には、これ
と逆の動作となる。上記基板ホルダー２への基板９の保
持動作の際、基板９をホルダーフック２４の上に載せて
安定させた後に誘電体ブロック２２に静電吸着させるこ
とができる。また、基板ホルダー２からの基板９の取り
去り動作の際も、静電吸着をオフにしてもホルダーフッ
ク２４があるので落下することが無く、ホルダーフック
２４に載っている状態から搬送ロボットのアームの先端
に静電吸着させて取り去ることができる。このように、
ホルダーフック２４は基板９の着脱を容易にする意義が
ある。

【００２３】このように基板９を垂直に保持する構成
は、本実施形態の別の大きな特徴点である高温媒体４を
垂直な面に沿って延びる形状とする構成に密接に関連し
ている。この点を、図２及び図３を使用しながら説明す
る。図２は、図１に示す高温媒体４の構成を説明する斜
視概略図、図３は、図２をさらに拡大して示した詳細図
である。

【００２４】図１、図２及び図３に示すように、本実施
形態の装置における高温媒体４は、垂直な面であってか
つ基板ホルダー２に保持された基板９と平行な平面に沿
って延びる形状である複数の媒体エレメント４１から成
る構成である。各媒体エレメント４１は、チタン、モリ
ブデン又はタンタル等の高融点金属で形成されている。
そして、図２から解るように、一つの媒体エレメント４
１は、一本のワイヤーを長いＵ字状に成形した構成であ
る。従って、ワイヤーの両端は上側に位置し、曲がった
部分が下側に位置する。尚、ワイヤーの直径は、０．２
ｍｍ〜３ｍｍ程度である。また、一本のワイヤーの長さ
は、基板９の同方向の長さの２倍よりやや長い程度であ
る。

【００２５】上側に位置する各媒体エレメント４１の両
端部分は、導入保持体４２に連結されている。導入保持
体４２は、媒体エレメント４１より少し太いワイヤー状
又はロッド状である。導入保持体４２は、各媒体エレメ
ント４１と同様の高融点金属から形成されている。各導
入保持体４２は垂直な姿勢であり、その下端に媒体エレ
メント４１の端部がネジ４３により連結されている。
尚、ネジ４３は、高融点であるアルミナ等で形成されて
いることが好ましい。

【００２６】尚、前述したように、基板９と高温媒体４
の距離（図１中Ｌで示す）は、技術的に重要なパラメー
タである。高温媒体４からの輻射熱を少なくしつつ充分
な量の生成物を基板９に到達させるには、距離Ｌは１〜
１０ｃｍ程度であることが好ましい。１ｃｍ未満である
と基板９への輻射熱があまりに多くなる問題が生じる。
また、１０ｃｍを越えると、生成物の基板９への到達量
が減ってしまう問題が生ずる。

【００２７】また、図１、図２及び図３に示すように、
一つの媒体エレメント４１の両端を保持した一対の導入
保持体４２を保持する保持板４４が設けられている。導
入保持体４２は、アルミナ等の高融点の絶縁材４５を介
在させた状態で保持板４４を気密に貫通している。保持
板４４は、アルミナやＰＢＮ（パイロリティック・ボロ
ンナイトライド）等の高融点材料で形成されることが好
ましい。この保持板４４は、処理チャンバー１の上壁部
の外面に取り付けられるようになっている。即ち、図１
に示すように、処理チャンバー１の上壁部には、各保持
板４４よりも小さなスロット１００が、保持板４４の数
だけ形成されている。各保持板４４に保持された導入保
持体４２は、このスロット１００に挿通されて下方に延
び、その下端に媒体エレメント４１を連結している。

【００２８】各保持板４４と処理チャンバー１の上壁部
の外面との間には、Ｏリング等の不図示の真空シールが
設けられており、各保持板４４はスロット１００を気密
に塞ぐ状態となっている。尚、各保持板４４は、ネジ止
め等により処理チャンバー１の上壁部に取り付けられて
いる。保持板４４を経由しての処理チャンバー１の加熱
が問題となるときは、保持板４４と処理チャンバー１と
の間に断熱材が設けられる。

【００２９】また、エネルギー印加機構５は、図２に示
すように、媒体エレメント４１の数に等しい数の通電用
電源５１から構成されている。通電用電源５１は、媒体
エレメント４１に交流又は直流の電流を通して発熱さ
せ、媒体エレメント４１を２２００℃程度までの所定の
高温に維持できるよう構成されている。そして、各通電
用電源５１には、制御部８が設けられている。制御部８
は、各通電用電源５１を制御し、各媒体エレメント４１
の通電電流を各々独立して制御する。この結果、各媒体
エレメント４１の温度が独立して制御されるようになっ
ている。

【００３０】尚、通電用電源５１を媒体エレメント４１
と同数とすることは必須の条件ではない。例えば、複数
の媒体エレメント４１を並列につないで各回路に独立し
て制御可能な制御素子（例えば可変抵抗）を設けるよう
にしてもよく、この場合には、通電用電源５１の数は媒
体エレメント４１の数より少なくなる（例えば１つ）。

【００３１】本実施形態の装置のさらに別の特徴点は、
ガス導入系３が、処理チャンバー１内に設けられた複数
のガス導入ヘッド３１を介して処理チャンバー１内に原
料ガスを導入するものであり、各ガス導入ヘッド３１か
らの原料ガスの導入量を独立して制御できるものである
点である。この点を、再び、図１、図２及び図３を使用
して説明する。

【００３２】まず、図１又は図２に示すように、ガス導
入系３は、処理チャンバー１内に設けられたガス導入ヘ
ッド３１と、処理チャンバー１外に設けられたガスボン
ベ３２とガス導入ヘッド３１とを繋ぐ配管３３と、配管
３３上に設けられたバルブ３４、流量調整器３５及び不
図示のフィルタ等とから構成されている。そして、図２
に示すように、ガス導入ヘッド３１は、媒体エレメント
４１の数に等しい数だけ設けられている。

【００３３】より具体的に説明すると、図２及び図３に
示すように、各ガス導入ヘッド３１は、垂直な姿勢の細
長い管である。各ガス導入ヘッド３１は、Ｕ字状である
各媒体エレメント４１のそのＵ字の内部に位置してい
る。つまり、各ガス導入ヘッド３１は、各媒体エレメン
ト４１が設けられた垂直な面と同じ面に沿って設けられ
ている。従って、各媒体エレメント４１と同様、各ガス
導入ヘッド３１は、基板ホルダー２に保持された基板９
に対して平行である。尚、各ガス導入ヘッド３１は、高
融点の金属又は石英等で形成されている。

【００３４】そして、図３に示すように、各ガス導入ヘ
ッド３１は、基板９を臨む側面にガス吹き出し孔３１１
を均等に有している。各ガス吹き出し孔３１１の直径は
３〜１５ｍｍ程度、間隔は１０〜５０ｍｍ程度である。
また、図２に示すように、ガス導入系３の配管３３は、
ガス導入ヘッド３１の数だけ分岐しており、その先端に
ガス導入ヘッド３１が連結されている。そして、分岐し
た後の配管３３のそれぞれに流量調整器３５が設けられ
ている。そして、制御部８は、各流量調整器３５を独立
して制御できるうようになっている。つまり、各ガス導
入ヘッド３１から処理チャンバー１内に導入される原料
ガスの流量が、独立して制御できるようになっている。
尚、本明細書おいて、「原料ガス」とは、成膜のために
導入されるガスの総称であり、成膜に直接寄与するガス
のみならず、キャリアガスやバッファガスのような成膜
には直接関与しないガスも含まれる。

【００３５】本実施形態の装置のさらに別の特徴点は、
このようなガス導入ヘッド３１が、媒体エレメント４１
とともにユニット化されている点である。即ち、各ガス
導入ヘッド３１は、そのガス導入ヘッド３１が内側に位
置する媒体エレメント４１を保持する保持板４４に保持
されている。具体的には、前述した一対の導入保持体４
２の丁度真ん中の位置で保持板４４を気密に貫通するよ
うにしてヘッド保持具３１２が設けられている。ヘッド
保持具３１２は、内部が中空であり、ガス導入系３の配
管３３とガス導入ヘッド３１とを気密に繋いでいる。こ
のように、本実施形態では、一つの媒体エレメント４１
と一つのガス導入ヘッド３１とが一つの保持板４４に保
持されており、これらが一つのユニット（以下、媒体ヘ
ッドユニット）を構成している。

【００３６】本実施形態のさらに別の大きな特徴点は、
処理チャンバー１内に同時に二枚の基板９が保持できる
ようになっていることであり、高温媒体４及びガス導入
ヘッド３１が設けられた面に対して面対称になるように
二枚の基板９が保持できるようになっている点である。
この点を、再び図１及び図２を使用して説明する。

【００３７】図１に示すように、前述した基板ホルダー
２は、処理チャンバー１内に二つ設けられている。二つ
の基板ホルダー２は、その基板保持面が垂直で且つ平行
に向かい合うように設けられている。そして、前述した
高温媒体４及びガス導入ヘッド３１が設けられた平面
は、二つの基板ホルダー２の基板保持面に対して平行で
且つ等距離となっている。尚、ガス導入ヘッド３１のガ
ス吹き出し孔３１１は、図３に示すように両側面に設け
られている。ガス吹き出し孔３１１の大きさ、数及び間
隔は、双方の側面で同一である。但し、ガス導入ヘッド
３１内での急激なガス圧の低下を防止するため、図３に
示すように上下方向に互い違いに設けられている。

【００３８】また、二つの基板ホルダー２の基板保持面
のそれぞれに正しく基板９が保持された状態では、図２
に示すように、二つの基板９の中心軸（基板９の中心を
貫く基板９に垂直な仮想軸）が一致するようになってい
る。そして、この一致した中心軸に対して、高温媒体４
及びガス導入ヘッド３１が配設された領域の中心点もほ
ぼ一致するようになっている。「高温媒体４及びガス導
入ヘッド３１が配設された領域の中心点」とは、図２に
示すように、高温媒体４の高さ（媒体エレメント４１の
高さ）ｈの中央と、高温媒体４の幅（複数の媒体エレメ
ント４１の全体の幅）ｗの中央とを満足する点である。

【００３９】上記構成に係る本実施形態の化学蒸着装置
の動作について、以下に説明する。まず、基板９は不図
示の予備真空チャンバー内に配置されており、この予備
真空チャンバーと処理チャンバー１とが同程度の真空圧
力まで排気されている状態で、不図示のゲートバルブが
開き、不図示の搬送ロボットによって基板９が処理チャ
ンバー１内に搬入される。そして、基板９は、一方の基
板ホルダー２によって保持される。同様に、二枚目の基
板９が搬入され、他方の基板ホルダー２に保持される。
この結果、二枚の基板９が垂直、平行かつ同軸上に保持
された状態となる。尚、二枚の基板９は、それぞれ静電
吸着機構６により基板ホルダー２に静電吸着される。

【００４０】不図示のゲートバルブが閉じた後、ガス導
入系３が動作して原料ガスが所定の流量で処理チャンバ
ー１内に導入される。即ち、原料ガスは、各ガス導入ヘ
ッド３１のガス吹き出し孔３１１から吹き出し、処理チ
ャンバー１内の空間に拡散する。この際、制御部８は、
ガス導入系３に設けられた流量調整器３５を制御し、各
ガス導入ヘッド３１からの原料ガスの導入量を独立して
制御する。また、処理チャンバー１に設けられた排気系
１１は、排気速度調整器を備えており、処理チャンバー
１内が所定の真空圧力になるように排気速度を制御す
る。

【００４１】そして、高温媒体４を構成する各媒体エレ
メント４１は、エネルギー印加機構５の各通電用電源５
１によって予め通電されてジュール発熱しており、所定
の高温に維持されている。尚、制御部８は、各媒体エレ
メント４１が所定の高温に維持されるよう、各通電用電
源５１を独立して制御する。各ガス導入ヘッド３１から
吹き出して拡散した原料ガスは、媒体エレメント４１の
表面に接触するか又は表面付近を通過する際に反応が生
じる。この反応による生成物が基板９の表面に到達し、
この到達が重なると、経時的に薄膜に成長する。この
際、基板ホルダー２に設けられた基板温度制御機構２３
により基板９の温度が制御される。

【００４２】このような状態を所定時間維持し、所定の
厚さで薄膜が作成されると、ガス導入系３及びエネルギ
ー印加機構５の動作を止める。そして、排気系１１によ
って処理チャンバー１内を再度排気した後、不図示のゲ
ートバルブを開けて不図示の搬送ロボットが基板９を一
枚ずつ処理チャンバー１から取り出す。

【００４３】成膜の具体例について、ａ−Ｓｉ膜を作成
する場合を例にして説明する。原料ガスとしては、モノ
シランを流量１〜２０ｓｃｃｍ（ｓｃｃｍは、０℃一気
圧での１分あたりの流量（立方センチメートル））、水
素ガスを流量１〜１００ｓｃｃｍの程度の流量で混合し
て導入する。高温媒体４の温度を１５００〜２２００
℃、基板９の温度を２５０〜３５０℃、処理チャンバー
１内の圧力を０．５〜４０Ｐａに維持して蒸着を行う
と、１００〜１０００オングスローム／分程度の成膜速
度でａ−Ｓｉ膜の作成が行える。このようなａ−Ｓｉ膜
は、太陽電池用等として効果的に利用できる。

【００４４】次に、上述した本実施形態の装置の動作に
おける薄膜作成のメカニズムの一例について説明する。
高温媒体４を利用することは、前述したように成膜時の
基板９の温度を低くするためであるが、何故基板９の温
度を低くしても成膜が行えるかについては、必ずしも明
らかではない。一つのモデルとして、以下のような表面
反応が生じていることが考えられる。

【００４５】図４は、本実施形態の装置における成膜の
一つの考えられるモデルについて説明する概略図であ
る。上記ａ−Ｓｉ膜を作成する場合を例にとると、導入
されたモノシランガスが、所定の高温に維持された高温
媒体４の表面に接触した際、又は、表面付近を通過する
際、図４に示すように、水素分子の吸着解離反応に類似
したモノシランの接触分解反応が生じ、ＳｉＨ_３ ^＊及
びＨ^＊という分解活性種が生成される。詳細なメカニ
ズムは明かではないが、モノシランを構成する一つの水
素が高温媒体４の表面に吸着することで、その水素とシ
リコンの結合が弱まってモノシランが分解し、タングス
テン表面への吸着が熱によって解かれてＳｉＨ_３ ^＊及
びＨ^＊（又は、ＳｉＨ₂ ^＊及び２Ｈ^＊）という分解活性
種が生成されると考えられる。水素にも同様な接触分解
反応が生じ、２Ｈ^＊という分解活性種が生成される。
そして、これらの生成物が基板９に到達してａ−Ｓｉ膜
が堆積することになる。尚、このようにして堆積したａ
−Ｓｉ膜は、水素を含んだ状態のアモルファス膜であ
る。

【００４６】また、高温媒体４の作用については、Jan.
J. Appl. Pys. Vol.37(1998)pp.3175-3187 の論文で詳
細な議論がされている。この論文では、高温媒体４の温
度をパラメータにした成膜速度の傾きが高温媒体４の材
料によって異なることから、高温媒体４の表面で生じて
いるのは単なる熱分解ではなく触媒作用であるとしてい
る（同 Fig.7参照）。このことから、この種のＣＶＤ法
を触媒化学蒸着（ｃａｔ−ＣＶＤ）法と呼んでいる。

【００４７】さらに、本実施形態の装置におけるような
成膜方法は、高温媒体４の表面での熱電子の作用による
ものとの考え方もできる。つまり、高温に維持された高
温媒体４の表面からは、仕事関数以上のエネルギーを持
った熱電子が原料ガスに作用し、この結果、原料ガスが
分解したり活性化したりするとの考え方を採ることがで
きる。

【００４８】本実施形態の装置における成膜のメカニズ
ムについては、上記いずれの考え方も採り得る。また、
これらの現象が同時に生じているとの考え方を採ること
もできる。いずれの考え方を採るにしても、高温媒体４
の表面又は表面付近では、分解や活性化等の変化が原料
ガスについて生じており、この変化による生成物を利用
して成膜が行われている。

【００４９】次に、本実施形態の装置の技術的意義につ
いて説明する。まず、基板ホルダー２が基板９を垂直に
保持するものであり、高温媒体４が垂直な面であってか
つ基板９と平行な平面に沿って延びる形状である点は、
前述した垂れに起因する問題を効果的に解消する技術的
意義がある。即ち、図２及び図３に示すようにＵ字状の
媒体エレメント４１からなる高温媒体４が通電により発
熱し、熱膨張した場合でも、熱膨張は主に垂直方向に働
き、水平方向にはあまり働かない。

【００５０】従って、熱膨張によって各媒体エレメント
４１は下方に垂れるものの、基板９と高温媒体４との距
離が本質的に変わってしまうことはない。このため、高
温媒体４の表面又は表面付近で生成された生成物の基板
９への到達確率が局所的に変わってしまったり、高温媒
体４から基板９への輻射熱が局所的に変わってしまった
りすることがない。このようなことから、空間的に均一
（即ち基板９の面内で均一）な成膜ができるとともに、
時間的に均一な成膜（即ち再現性の良い成膜）が行え
る。

【００５１】特に、液晶ディスプレイ用の基板は、大型
化の傾向が顕著である。例えば、５０ｃｍ×５０ｃｍ以
上の大きさの基板に対して実用的な成膜を行うことは、
従来のような水平配置の高温媒体４では垂れによって本
質的に不可能である。このような大型の基板９に対して
は、本実施形態のような垂直配置の高温媒体４によって
初めて実用的な成膜が可能になる。尚、各媒体エレメン
ト４１のＵ字の下側の曲がった部分が若干下方に変位す
るが、この部分は基板９の下縁から下方にはみ出した部
分であり、基板９の表面に与える影響は少ない。従っ
て、この部分が下方に変位しても、成膜を不均一にする
問題は殆ど無い。

【００５２】また、高温媒体４が設けられた平面と基板
９の表面とが平行である構成は、基板９の表面の各点へ
の生成物の到達確率を均一にするとともに、基板９の表
面の各点が受ける高温媒体４からの輻射熱を均一にする
技術的意義がある。尚、「高温媒体が垂直な平面に沿っ
て設けられている」という場合、水平に延びる複数のワ
イヤー状の部材をある垂直な面に沿って配置したような
構成も含まれる。この場合、各媒体エレメント４１は熱
膨張により真ん中部分が垂れるが、その場合でも、その
垂れの量が各媒体エレメント４１で均一であり、その垂
れの量が基板９への生成物の到達確率や熱輻射量の不均
一にするほどで無ければ問題無い。また、そのような垂
れが時間的に（処理のたびに）安定して生じていれば問
題無い。しかし、生成物や熱輻射量を不均一にするほど
の垂れであったり、時間的に不安定な垂れである場合、
成膜が不均一になったり再現性が低下したりする問題が
生ずる恐れがある。

【００５３】このような点を考慮すると、「高温媒体が
垂直な平面に沿って設けられている」という条件ととも
に、「水平方向に延びる成分よりも垂直方向に延びる成
分が大きい」という条件が成立することが好ましい。最
も単純な例について説明すると、高温媒体４が一本のワ
イヤーから成る場合、そのワイヤーは、垂直な平面内で
斜め４５度の角度よりも垂直に近い角度で配置されるこ
とが好ましい。また、別の例としては、高温媒体４がメ
ッシュ状であり、それが垂直な平面に沿って配置される
場合、水平方向に延びるワイヤーの総延長よりも、垂直
方向に延びる総延長の方が長いことが好ましい。

【００５４】また、「高温媒体が垂直な平面に沿って設
けられている」とともに「水平方向に延びる成分よりも
垂直方向に延びる成分が大きい」ということを考慮する
と、各媒体エレメント４１が垂直に延びる直線状の一本
のワイヤーから成る構成とし、これらを垂直な平面に沿
って配設し、それらの下端を固定しないで自由に垂れさ
せる構成が最も好ましいように思える。しかし、このよ
うにすると、媒体エレメント４１が通電により発熱する
ものである場合、問題を生ずる。即ち、通電するために
は、両端に電流導入用の部材を取り付けなければならな
い。従って、下端を固定しない構成は困難である。この
ような点を考慮すると、上述したＵ字状が最もシンプル
で電流導入が容易であり、また垂れによる影響も非常に
少ない。

【００５５】尚、Ｕ字状のワイヤーの場合、両端を下側
にして電流導入部を取り付け、曲がった部分を上側にし
てフックなどで引っかける媒体エレメント４１の構成が
考えられる。しかし、この場合、下側が固定されている
ので、熱膨張によってワイヤーが水平方向に膨らんでし
まう。従って、両端を上側にして配置する構成が最適で
ある。尚、Ｕ字以外の形状としては、Ｕ字を横につない
だ形状、例えば丸みを帯びたｗ状やｍ状などでもよい。

【００５６】次に、高温媒体４が複数の媒体エレメント
４１から成り、それらが別々に取り付けられているとい
う構成は、高温媒体４の交換から生ずるコストを低減さ
せる技術的意義を有する。即ち、ワイヤー状から成る媒
体エレメント４１の断線のような故障が生じた場合、そ
の故障が生じた媒体エレメント４１を交換すれば足り、
全体を交換する必要がない。このため、交換によって生
じる材料コストが低減される。さらに、ワイヤーから成
る媒体エレメント４１を複数本使用すると、１本のワイ
ヤーから成る高温媒体４に比べ、各媒体エレメント４１
の長さは短くなる。このため、成形や架設の際に加わる
張力が小さくなり、断線の恐れが低下する。

【００５７】尚、複数の媒体エレメント４１が各々別々
に処理チャンバー１から取り出して交換可能である構成
は、交換作業を短時間にする技術的意義がある。即ち、
複数の媒体エレメント４１を同時に処理チャンバー１か
ら取り出して処理チャンバー１外で分解して交換するよ
うな構成であると、取り出し作業が大がかりになり、時
間がかかる。本実施形態のように、断線等の故障のある
媒体エレメント４１のみ処理チャンバー１から取り出せ
る構成だと、交換作業が容易で短時間に済む。

【００５８】次に、各媒体エレメント４１に対する印加
エネルギーが独立して制御される構成は、基板９の表面
への成膜の不均一性を補償する技術的意義がある。即
ち、図２に示すように三つの媒体エレメント４１が使用
されている場合、中央の媒体エレメント４１に向き合う
基板９の中央部分は、中央の媒体エレメント４１のみな
らずその両側の媒体エレメント４１によっても輻射熱を
少なからず受ける。一方、両側の媒体エレメント４１に
向き合う基板９の両側部分は、その向き合う媒体エレメ
ント４１や中央の媒体エレメント４１からは多く輻射熱
を受けるものの、反対側の媒体エレメント４１から受け
る輻射熱は少ない。このため、この両側の部分で基板９
の温度が低くなり易い。このような場合でも、両側の媒
体エレメント４１への通電電流を中央の媒体エレメント
４１に比べて大きくしてやると、基板９の両側が受け取
る輻射熱が相対的に多くなり、基板９の温度分布を均一
にすることができる。この結果、成膜速度や膜質もまた
均一にすることができる。

【００５９】次に、基板ホルダー２が処理チャンバー１
内に二つ設けられており、二枚の基板９を同時に処理で
きる構成であることは、生産性の増大に直結する。と同
時に、従来無駄になっていた原料ガスの多くが二枚目の
基板９への成膜に利用されるので、原料ガスの利用効率
が向上するという技術的意義がある。さらに、処理チャ
ンバー１の内面等への膜堆積が少なくなるので、クリー
ニング頻度が低くなる。この点で、さらに生産性の向上
が期待できる。また、高温媒体４とガス導入ヘッド３１
とが同一平面上に設けられており、その平面を中心にし
て両側に面対称な状態で基板９が設けられる構成は、両
側の基板９に対して均等に生成物を供給し、また熱輻射
の影響も均等にすることで、両側の基板９がバランス良
く成膜される技術的意義がある。

【００６０】尚、上述した実施形態では、二枚の基板９
が同時に保持されて同時に成膜されたが、各基板保持面
で同時に二枚以上の基板９が保持される構成とし、同時
に４枚以上の基板９を成膜できるようにすると、さらに
生産性は向上する。この場合でも、垂直で互いに平行に
向かい合う一対の基板保持面は平坦面であり、そのよう
な平坦面に沿って面一に複数の基板９が保持されるよう
にする。尚、基板ホルダー２が複数設けられる構成は必
須のものではない。即ち、垂直で平行に向かい合う一対
の基板保持面を有するように一つの基板ホルダーを構成
してもよい。

【００６１】次に、ガス導入ヘッド３１が複数設けられ
ており、それらから導入されるガスの量が独立して制御
される構成は、上述した媒体エレメント４１の場合と同
様、基板９の表面への成膜の不均一性を補償する技術的
意義を有する。即ち、図２に示す中央の媒体エレメント
４１に向き合う基板９の中央部分は、中央の媒体エレメ
ント４１のみならずその両側の媒体エレメント４１から
も生成物の供給を少なからず受ける。一方、両側の媒体
エレメント４１に向き合う基板９の両側部分は、その向
き合う媒体エレメント４１や中央の媒体エレメント４１
からは多く生成物が供給されるものの、反対側の媒体エ
レメント４１からの生成物の供給は少ない。このため、
この両側の部分で成膜速度が低くなり易い。このような
場合でも、両側のガス導入ヘッド３１から導入される原
料ガスの量を多くしてやると、各々向かい合う媒体エレ
メント４１を経由して基板９の両側部分に供給される生
成物の量が相対的に多くなり、生成物の到達量の分布が
均一になる。この結果、成膜速度や膜質もまた均一にす
ることができる。

【００６２】次に、一つの媒体エレメント４１と一つの
ガス導入ヘッド３１が媒体ヘッドユニットとしてユニッ
ト化されている構成は、装置の構造を簡略化し、部品の
交換やメンテナンス等をし易くする技術的意義がある。
上述したように、本実施形態では、媒体エレメント４１
が複数別々に取り付けられているとともに、ガス導入ヘ
ッド３１も複数設けられている。そして、これら複数の
媒体エレメント４１と複数のガス導入ヘッド３１とを基
板９に対して均等に配置する必要がある。つまり、媒体
エレメント４１の数とガス導入ヘッド３１の数が同じで
基板９と平行な面内に等間隔に配置する必要がある。こ
のような点を考慮すると、媒体エレメント４１とガス導
入ヘッド３１とを一つのユニットにし、これを等間隔で
並べる構成が構造的にシンプルとなるので最適である。
尚、媒体エレメント４１とガス導入ヘッド３１とが同数
であることは必須の条件ではない。一つの媒体エレメン
ト４１に対して二つや三つのガス導入ヘッド３１を設け
てもよく、またはその逆でもよい。

【００６３】また、媒体エレメント４１は前述したよう
に断線などの場合には交換する必要がある。そして、ガ
ス導入ヘッド３１も、ガス吹き出し孔３１１の目詰まり
など場合にはメンテナンス作業を行う必要がある。この
ような交換やメンテナンスの際、媒体エレメント４１と
ガス導入ヘッド３１が別々に設けられていると、処理チ
ャンバー１からの取り出しや処理チャンバー１内への装
着作業がしにくくなる。特に、媒体エレメント４１とガ
ス導入ヘッド３１とが同一平面上に設けられる構成で
は、両者が別々に取り付けられていると、構造的に複雑
で、交換やメンテナンスの作業がしにくい。このような
ことから、媒体エレメント４１とガス導入ヘッド３１を
一つのユニットにして交換可能にする構造が好ましい。
特に、媒体エレメント４１をＵ字状にし、そのＵ字の内
側にガス導入ヘッド３１を配置する構成は、最も構造的
にシンプルでメンテナンス性に優れている。

【００６４】尚、上記説明では、媒体エレメント４１は
直線状のワイヤーを曲げて成形されたものであった。し
かしながら、コイル状のものをＵ字状にしてもよく、ワ
イヤー状以外の例えばロッド状のものを媒体エレメント
４１して使用してもよい。また、「フィラメント」とい
う用語は、通電されるワイヤーというような意味である
解されるので、フィラメントと呼ばれるものもワイヤー
と同様に媒体エレメント４１を構成し得る。

【００６５】また、媒体エレメント４１が通電により発
熱するものであることは、媒体エレメント４１を所定の
高温に維持するのが容易にできるという技術的意義を有
するが、これに限られるものではない。例えば、ワイヤ
ーにレーザー等の光を照射して高温に維持する構成も考
えられる。

【００６６】尚、図２及び図３に示すように、本実施形
態の装置では、三つの媒体エレメント４１と三つのガス
導入ヘッド３１が配置されているが、基板９が大きくな
った場合、さらにこれ以上の数を配置する場合がある。
また、本実施形態では、方形の基板９を処理することが
想定されているため、媒体エレメント４１とガス導入ヘ
ッド３１とが配置された領域の形状は方形であるが、基
板９が円形である場合、この領域を変形にすることがあ
り得る。つまり、中央の媒体エレメント４１とガス導入
ヘッド３１が最も長く、外側になるに従い媒体エレメン
ト４１とガス導入ヘッド３１が徐々に短くなる構成であ
る。

【００６７】また、前述した例では、ａ−Ｓｉ膜を採り
上げたが、窒化シリコン膜、ポリシリコン膜等、任意の
種類の薄膜の作成に本願発明の化学蒸着装置は使用可能
である。さらに、成膜の対象物である基板９には、半導
体デバイスを製作する際のウェーハ、液晶ディスプレイ
を製作する際の液晶基板等が該当し得る。

【００６８】

【発明の効果】上述した通り、本願の請求項１記載の化
学蒸着装置によれば、基板ホルダーは基板を垂直に保持
するものであり、高温媒体が、垂直な面であって前記基
板ホルダーに保持された基板と平行な平面に沿って設け
られているので、高温媒体の垂れに起因した空間的又は
時間的な成膜の不均一性が抑制される。また、基板の表
面の各点への生成物の到達確率や輻射熱が均一になるの
で、この点でも成膜の均一性が向上する。そして、高温
媒体が、別々に取り付けられる複数の媒体エレメントか
ら成るので、故障等の場合の交換コストが安くでき、ま
た交換の際の作業も容易で短時間に済むという効果があ
る。また、請求項２記載の化学蒸着装置によれば、基板
ホルダーが基板を垂直に保持するものであり、高温媒体
が、垂直な面であって基板ホルダーに保持された基板と
平行な平面に沿って設けられているとともに、水平に延
びる成分よりも垂直に延びる成分の方が多い形状である
ので、高温媒体の垂れに起因した空間的又は時間的な成
膜の不均一性が抑制される。また、基板の表面の各点へ
の生成物の到達確率や輻射熱が均一になるので、この点
でも成膜の均一性が向上する。また、請求項３記載の化
学蒸着装置によれば、上記請求項１の効果に加え、複数
の媒体エレメントが各々別々に処理チャンバー１から取
り出して交換可能なので、交換作業が短時間に終了する
という効果がある。また、請求項４記載の化学蒸着装置
によれば、上記請求項１又は３の効果に加え、複数の媒
体エレメントに対して各々独立して印加エネルギーを制
御できるので、膜厚や膜質等の不均一性を補償してさら
に均一な成膜を行うことができるという効果がある。ま
た、請求項５記載の化学蒸着装置によれば、上記請求項
１、３又は４の効果に加え、媒体エレメントがＵ字状の
ワイヤーからなるので、ある限られた長さのワイヤーで
垂直な成分を多く取ることができ、垂れに起因した問題
をさらに低減させることができるという効果がある。ま
た、請求項６記載の化学蒸着装置によれば、上記請求項
５の効果に加え、媒体エレメントが、端部が上側に位置
したＵ字状のワイヤーで構成されているので、通電によ
りジュール発熱させる構成の場合でも、水平方向に膨ら
む問題は発生しないという効果がある。また、請求項７
記載の化学蒸着装置によれば、上記請求項１乃至６のい
ずれかの効果に加え、複数の基板に対して同時に成膜を
行うことができるので、生産性が向上する。また、原料
ガスの利用効率が向上するので原料コストも削減でき、
同時に処理チャンバー内のクリーニング頻度も少なくす
ることができるという効果がある。また、請求項８記載
の化学蒸着装置によれば、上記請求項７の効果に加え、
処理チャンバー内に原料ガスを導入するガス導入ヘッド
が、高温媒体が延びる面と同じ面に沿って設けられてい
るので、両側の基板に対して均一に原料ガスを供給する
ことができ、バランス良く成膜できるという効果があ
る。また、請求項９記載の化学蒸着装置によれば、ガス
導入系が、処理チャンバー内に設けられた複数のガス導
入ヘッドを介して処理チャンバー内に原料ガスを導入す
るものであり、各ガス導入ヘッドからの原料ガスの導入
量が独立して制御されるので、膜厚や膜質等の不均一性
を補償して均一な成膜を行うことができるという効果が
ある。また、請求項１０記載の化学蒸着装置によれば、
上記請求項９の効果に加え、複数のガス導入ヘッドが各
々別々に処理チャンバーから取り出すことが可能な状態
で設けられているので、ガス導入ヘッドの交換やメンテ
ナンスの作業が容易で短時間に済むという効果がある。
また、請求項１１記載の化学蒸着装置によれば、上記請
求項１０の効果に加え、高温媒体を構成する一つの媒体
エレメントと、複数のガス導入ヘッドの一つが、一つの
媒体ヘッドユニットを構成しており、この媒体ヘッドユ
ニットが交換可能に複数設けられているので、装置の構
造がシンプルになり、媒体エレメントやガス導入ヘッド
の交換やメンテナンスが容易になるという効果がある。
また、請求項１２記載の化学蒸着装置によれば、上記請
求項１１の効果に加え、Ｕ字状の媒体エレメントの内側
に長い管状のガス導入ヘッドが位置した構造なので、さ
らに構造がシンプルになり、交換やメンテナンスがさら
に容易にであるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本願発明の第一の実施形態の化学蒸着装置の正
面概略図である。

【図２】図１に示す高温媒体４の構成を説明する斜視概
略図である。

【図３】図２をさらに拡大して示した詳細図である。

【図４】本実施形態の装置における成膜の一つの考えら
れるモデルについて説明する概略図である。

【図５】従来の化学蒸着装置の構成を示した正面概略図
である。

【図６】図５の装置に使用された高温媒体の構成を示す
斜視概略図である。

【符号の説明】

１処理チャンバー１１排気系２基板ホルダー３ガス導入系３１ガス導入ヘッド３１１ガス吹き出し孔３５流量調整器４高温媒体４１媒体エレメント５エネルギー印加機構５１通電用電源８制御部９基板

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】内部を減圧状態に維持することが可能な
処理チャンバーと、処理チャンバー内の所定の位置に基
板を保持する基板ホルダーと、所定の原料ガスを処理チ
ャンバーに導入するガス導入系と、ガス導入系より導入
された原料ガスが表面に接触するか表面付近を通過する
ようにして処理チャンバー内に設けられた高温媒体と、
高温媒体にエネルギーを印加して高温媒体を所定の高温
に維持するエネルギー印加機構とを備えており、原料ガ
スが高温媒体の表面に接触するか又は表面付近を通過す
ることにより生成された生成物が基板に到達することで
基板の表面に所定の薄膜が作成される化学蒸着装置であ
って、前記基板ホルダーは基板を垂直に保持するものであり、
前記高温媒体は、垂直な面であって前記基板ホルダーに
保持された基板と平行な平面に沿って設けられており、
さらに、前記高温媒体は、別々に取り付けられる複数の
媒体エレメントから成るものであることを特徴とする化
学蒸着装置。
【請求項２】内部を減圧状態に維持することが可能な
処理チャンバーと、処理チャンバー内の所定の位置に基
板を保持する基板ホルダーと、所定の原料ガスを処理チ
ャンバーに導入するガス導入系と、ガス導入系より導入
された原料ガスが表面に接触するか表面付近を通過する
ようにして処理チャンバー内に設けられた高温媒体と、
高温媒体にエネルギーを印加して高温媒体を所定の高温
に維持するエネルギー印加機構とを備えており、原料ガ
スが高温媒体の表面に接触するか又は表面付近を通過す
ることにより生成された生成物が基板に到達することで
基板の表面に所定の薄膜が作成される化学蒸着装置であ
って、前記基板ホルダーは基板を垂直に保持するものであり、
前記高温媒体は、垂直な面であって前記基板ホルダーに
保持された基板と平行な平面に沿って設けられており、
前記高温媒体は、水平に延びる成分よりも垂直に延びる
成分の方が多い形状であることを特徴とする化学蒸着装
置。
【請求項３】前記複数の媒体エレメントは、各々別々
に処理チャンバーから取り出して交換可能であることを
特徴とする請求項１記載の化学蒸着装置。
【請求項４】前記エネルギー印加機構は、前記高温媒
体を構成する複数の媒体エレメントに対して各々独立し
て印加エネルギーを制御することが可能なものであるこ
とを特徴とする請求項１又は３記載の化学蒸着装置。
【請求項５】前記高温媒体は、複数本のワイヤー状の
媒体エレメントから成るものであり、このワイヤー状の
媒体エレメントの各々は、Ｕ字状の形状であることを特
徴とする請求項１、３又は４記載の化学蒸着装置。
【請求項６】前記ワイヤー状の媒体エレメントは、端
部が上側に位置したＵ字状であることを特徴とする請求
項５記載の化学蒸着装置。
【請求項７】前記基板ホルダーは、垂直な第一の面で
基板を保持するともに第一の面に対して平行な第二の面
で基板を保持することが可能であり、前記高温媒体は、
この第一第二の二つの面に対して平行な面であって二つ
の面から等距離の面に沿って延びる形状であることを特
徴とする請求項１乃至６いずれかに記載の化学蒸着装
置。
【請求項８】前記ガス導入系は、処理チャンバー内に
設けられたガス導入ヘッドを介して処理チャンバー内に
原料ガスを導入するものであり、このガス導入ヘッド
は、前記高温媒体が延びる面と同じ面に沿って設けられ
ていることを特徴とする請求項７記載の化学蒸着装置。
【請求項９】内部を減圧状態に維持することが可能な
処理チャンバーと、処理チャンバー内の所定の位置に基
板を保持する基板ホルダーと、所定の原料ガスを処理チ
ャンバーに導入するガス導入系と、ガス導入系より導入
された原料ガスが表面に接触するか表面付近を通過する
ようにして処理チャンバー内に設けられた高温媒体と、
高温媒体にエネルギーを印加して高温媒体を所定の高温
に維持するエネルギー印加機構とを備えており、原料ガ
スが高温媒体の表面に接触するか又は表面付近を通過す
ることにより生成された生成物が基板に到達することで
基板の表面に所定の薄膜が作成される化学蒸着装置であ
って、前記ガス導入系は、処理チャンバー内に設けられた複数
のガス導入ヘッドを介して処理チャンバー内に原料ガス
を導入するものであり、各ガス導入ヘッドからの原料ガ
スの導入量を独立して制御できるものであることを特徴
とする化学蒸着装置。
【請求項１０】前記複数のガス導入ヘッドは、各々別
々に処理チャンバーから取り出すことが可能な状態で設
けられていることを特徴とする請求項９記載の化学蒸着
装置。
【請求項１１】前記高温媒体は、別々に取り付けられ
る複数の媒体エレメントから成るものであり、一つの媒
体エレメントと、前記複数のガス導入ヘッドの一つが、
一つの媒体ヘッドユニットを構成しており、この媒体ヘ
ッドユニットが独立して取り出し可能に複数設けられて
いることを特徴とする請求項１０記載の化学蒸着装置。
【請求項１２】前記高温媒体はＵ字状に形成された複
数本のワイヤー状の媒体エレメントから成るものであ
り、前記ガス導入ヘッドは垂直方向に長い管状であると
ともに基板に向けてガスの噴出させる複数のガス噴出孔
を有し、前記媒体ヘッドユニットの各々は、各ガス導入
ヘッドが各媒体エレメントのＵ字の内側に位置した構造
となっていることを特徴とする請求項１１記載の化学蒸
着装置。