JP2003303780A - 触媒体の温度制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】触媒温度を計測する手段を外部に設けることな
く、また、通電加熱のための電源の供給電力を効率良く
調整して、触媒温度を簡易に制御し得る方法を提供す
る。 【解決手段】触媒反応工程前の触媒線５ａの電気抵抗値
に対応する入出力データ格納部３５内の参照温度値を触
媒体温度の目標値としてあらかじめ設定すると共に、触
媒反応工程における電圧計３２の電圧値と電流計３３の
電流値とにより触媒線５ａの電気抵抗値を算出し、この
電気抵抗値に対応する入出力データ格納部３５内の参照
温度値を触媒体温度の現在値とし、電源コントローラ３
４により、触媒体温度の目標値に対する現在値の偏差を
補正する。電源コントローラ３４の作動により外部に温
度計を設けずに電気抵抗値の変動に応じて触媒温度を適
正に制御できるので、所期の触媒反応を行うことができ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば触媒ＣＶＤ
装置など触媒を用いる成膜装置において、触媒体の温度
を制御する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】図１は、触媒体の温度を制御する従来の
方法を用いた触媒ＣＶＤ装置を示す。図１において、触
媒ＣＶＤ装置１内には、内部に加熱ヒータ２を設けた基
板載置台３と、載置台３上のガラス基板４に対向して位
置させた金属タングステンや金属イリジウムから成る触
媒線５ａとが設けられ、触媒線５ａは導線５と装置外部
のスライダック６とで回路を構成している。また、装置
１の上部には、触媒線５ａの直上に位置させた多数の供
給口７ａを備えるシャワーヘッド７が備えられ、ガス導
入口８から導入されるキャリアガスや反応ガスが供給口
７ａを介して触媒線５ａに送出される。また、装置１の
側壁には基板４を図外の搬送室から搬送するための仕切
弁９や、ドライポンプ１０やターボ分子ポンプ１１によ
り装置内部を排気するための排気口１２、１３が設けら
れると共に、透過窓１４を介して、加熱した触媒線５ａ
を臨む位置に赤外線式パイロメータなどの放射温度計１
５が設置されている。

【０００３】また、上記の従来の触媒ＣＶＤ装置１に搭
載する触媒線５ａを選定するに際しては、触媒線の長さ
や線径などに関し精度の高い品質管理を行うことにより
所望の電気抵抗値を確保し、装置内でのプレヒート作業
時も含め工程中で不測の放電が発生することを防止し
て、放電発生に伴う内部クリーニング作業など本来は不
要な工程が生じないようにしている。

【０００４】そして、この従来の装置を用いて成膜を行
う際には、触媒線５ａにより所期の触媒反応を進行させ
るため触媒温度を制御する必要があるが、上記の触媒Ｃ
ＶＤ装置１の場合は、触媒反応工程中に、透過窓１４を
介して赤外線式パイロメータ１５により触媒線５ａの温
度を観測し、この観測値に応じてスライダック６を調整
して所望の温度が得られるようにしている。

【０００５】ところで、近年、基板の大面積化が進展し
ていることもあり、ガラス基板に対向して複数の触媒線
を並置して設けるものが多用されている。これに対応し
た触媒ＣＶＤ装置を含む大型の多室型成膜装置の一例を
図２に示す。図２に示す成膜装置は、搬送室２０を包囲
して配置された仕込室２１と取出室２２あるいは仕込取
出室２１、２２と触媒ＣＶＤ室２３、２４と加熱室２５
などから構成される。この装置において、カセット２６
に格納された所定枚数のガラス基板４を１バッチとし、
カセット２６からガラス基板４を、基板移載機構２７の
リフト２８により仕込室２１あるいは仕込取出室２１、
２２に搬送し、仕込室２１あるいは仕込取出室２１、２
２の圧力条件を成膜装置全体の内部圧力に調整した後、
ガラス基板４を搬送室２０に移送する。そして、このと
きに移送されたガラス基板４を、搬送室２０内の基板移
載機構（図示せず）により触媒ＣＶＤ室２３内の基板載
置台３上に載置する。触媒ＣＶＤ室２３内に配置された
複数の触媒線５ａは、成膜工程時にいずれも載置台３上
のガラス基板４に対向できるように並置されている。工
程中においては、触媒線５ａによる触媒反応を経て生成
された堆積種により、大面積の基板４の全面に亘って均
等に成膜が行われる。この際、各触媒線５ａは確実に所
期の触媒温度に加熱できるよう、それぞれ個別の電源に
接続され、一部の触媒線に問題が発生しても他の触媒線
の作動に影響が生じないようにしている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図２の
ような大型の成膜装置は構造が複雑となり、図１で温度
制御用に用いた外部放射温度計を設置することは設計上
無理がある。

【０００７】また、図２で示す装置のように複数の触媒
線を用いる場合、これらの触媒線のそれぞれに接続する
多数の各電源の供給電力を個別に調整するのは煩雑で非
効率である。そのうえ、適切なタイミングで電力の調整
が行えないと、所期の触媒性能が得られず、このことに
より触媒の品質管理が正確に行えないなどの問題が生じ
る。

【０００８】本発明は、以上の点に鑑み、触媒温度を計
測する手段を外部に設けることなく、また、通電加熱の
ための電源の供給電力を効率良く調整して、触媒温度を
簡易に制御し得る方法を提供することを課題としてい
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明は、触媒体を通電加熱するための電力を供給
する電源と、この電源より通電される加熱電流を検出す
る電流検出手段と、電源の印加電圧を検出する電圧検出
手段と、電源の電力を制御する電力制御手段と、触媒体
温度とこの温度に対応する触媒体の電気抵抗値とを参照
値として格納する参照値格納領域とを用いて、通電によ
り加熱される触媒体の温度を制御するものである。

【００１０】そして、その温度制御に際し、上記の電力
制御手段の作動として、最初に、所定の触媒反応工程に
おける電流検出手段の電流値と電圧検出手段の電圧値と
から電気抵抗値を算出すると共に、この電気抵抗値に対
応する参照値格納領域中の参照温度値を触媒体温度の現
在値として採用する。

【００１１】このようにすることにより、外部に放射温
度計などの触媒体温度の検出手段を新たに設けることを
せずに、あらかじめ格納しておいた参照値を用いて所定
の工程ごとに最新の触媒体温度をモニタすることができ
る。

【００１２】さらに、上記の電力制御手段はその作動に
より、上記の触媒反応工程前の触媒体の電気抵抗値に対
応する参照値格納領域中の参照温度値を用いてあらかじ
め設定しておいた触媒体温度の目標値と、先述の触媒反
応工程の触媒体温度の現在値とを比較する。

【００１３】このようにすることにより、触媒反応工程
を行うときの触媒の消耗度を、その電気抵抗値の変動や
これに基づく触媒体温度の変化として得ることができ
る。

【００１４】そして、この電力制御手段は、その後、上
記した触媒体温度の目標値に対する現在値の偏差を解消
するように電源の電力を制御するので、複数の電源を用
いる場合でも、それぞれの触媒体の消耗度に応じて高効
率で簡易に触媒体温度を制御することができる。

【００１５】また、触媒体の消耗度の進み具合が一様で
なく、触媒体の電気抵抗値と触媒温度との相関関係が、
あらかじめ格納しておいたこれらの参照値から乖離する
ことがある。そこで、本発明では、さらに、上記の触媒
反応工程後に、放射温度計を用いて触媒体温度を計測
し、参照値格納領域中の電流値と前記電圧値とにより算
出された電気抵抗値に対応する参照温度値を、この放射
温度計の計測値で書き換えることにより較正するものと
した。

【００１６】このようにすれば、温度制御に用いる参照
温度値の確度が向上し、さらに正確に触媒体の温度制御
を行うことが可能となる。

【００１７】

【発明の実施の形態】図３は、本発明の触媒体温度の制
御ブロック図であり、例えば、図２に示すような大型成
膜装置内の触媒ＣＶＤ室２３内に搭載している複数の触
媒線５ａの制御に用いることを想定している。図３を参
照して、金属タングステンや金属イリジウムから成る触
媒線５ａとこれに電力を供給する電源３１とから成る単
位回路を複数並設しており、各回路はそれぞれ触媒線５
ａに対する印加電圧を計測する電圧計３２と加熱電流を
計測する電流計３３とを備えている。

【００１８】このような単位回路中の触媒線５ａを用い
て触媒ＣＶＤ法の触媒反応を進行させる場合、全触媒線
５ａの温度管理を行うため、各触媒線５ａの消耗度に応
じて電源３１から供給される電流をそれぞれ制御する必
要があるが、この際に回路ごとに個別に対応するのは煩
雑で非効率である。

【００１９】そこで、あらかじめ使用前の触媒線５ａに
関し、例えば大気圧下の定電流入力により使用前の触媒
抵抗値Ｒ₀を算出し、電源コントローラ３４が参照でき
るデータとして入出力データ格納部３５に入力してお
く。また、同じ触媒線５ａに関し、その触媒温度と触媒
抵抗値とに関する複数の相関データを入出力データ格納
部３５に入力しておく。そして、各触媒線５ａの各電源
３１を電源コントローラ３４で制御できるように構成す
る。

【００２０】このようにして、通常の前処理（所期の圧
力条件への到達やパージガス存在下でのプレヒート等）
を経て運転可能状況にした触媒ＣＶＤ装置の各触媒線５
ａに対し、微小な擬似電流を電源３１から通電して電圧
計３２と電流計３３とから電気抵抗値Ｒａを得る。

【００２１】このとき、前処理時の触媒の消耗により触
媒線５ａの線径が細くなっていると、図４（ａ）に示す
ように、同じ加熱電流を通電した場合、前処理後の触媒
線５ａは初期状態のものよりも触媒温度が低下する。こ
れは、前処理後の触媒抵抗値Ｒａが、初期触媒抵抗値Ｒ
₀より増加するためであり、このため、図４（ｂ）に示
すように、初期設定電力時の印加電圧では、所望の加熱
電流を得られずその格差ΔＩ分だけ補正を行う必要があ
る。しかし、この補正を行わないで電力を投入し続ける
と所望の温度まで触媒温度が到達せず、所期の触媒性能
が得られない。そして、導線の電気抵抗値はその断面積
に反比例するため、所定の補正係数を乗じることにより
このような補正を行うことが可能である。

【００２２】このため、本実施の形態では、図３のブロ
ック線図において、上記の微小な擬似電流を触媒反応工
程の開始直前に各触媒線５ａに通電し、このときに電圧
計３２の電圧値と電流計３３の電流値とから得られる電
気抵抗値を考慮して補正係数を乗じたものを投入電力と
して用いる。また、所定の触媒反応工程、例えば、図２
のカセット２６に搭載された１バッチ分の基板処理の開
始にあたり設定された触媒温度の目標値を電源コントロ
ーラ３４にあらかじめ記憶させておく。

【００２３】そして、図３において、電源コントローラ
３４と連係する装置コントローラ３６も作動させて触媒
反応工程を開始した後には、電圧計３２と電流計３３と
により検出される電圧値と電流値とを電源コントローラ
３４に入力して各触媒線５ａの電気抵抗値の現在値を算
出する。さらに、この電気抵抗値の現在値を、入出力デ
ータ格納部３５で参照させ、格納部３５内にあらかじめ
入力しておいた触媒抵抗値と相関する触媒温度を抽出
し、これを触媒線５ａの触媒温度の現在値とする。この
ようにして、電源コントローラ３４において、上記の触
媒温度の目標値と現在値とを比較する。

【００２４】両者は、触媒の消耗度の進行に伴って乖離
したものとなるが、触媒温度の目標値に対する現在値の
偏差を解消するように、電源コントローラ３４からの投
入電力を調整する。このようにすれば、触媒が消耗して
も、上記のように調整された電力を投入することによ
り、所望の触媒温度を得ることができ、これにより各触
媒線５ａにおいて所期の触媒反応により触媒ＣＶＤ室２
３での成膜を行うことができる。

【００２５】また、各触媒線５ａの消耗度は連続した触
媒反応だけでなく、装置運転のための通電の有無などに
も影響されて変動するため、これらの状況を経た後の各
触媒線５ａの特性データは、あらかじめ入出力データ格
納部３５に格納しておいた当初の電気抵抗値と触媒温度
との相関データから乖離することも考えられる。そこ
で、触媒反応工程を数サイクル経た後のメンテナンス時
などのタイミングで、赤外線式パイロメータなどの放射
温度計を用いて触媒線５ａの加熱状況を測定して、この
ときの触媒温度の測定値と上記の電圧計３２と電流計３
３とのそれぞれの計測値から算出される各触媒線５ａの
電気抵抗値との相関データを取得する。そして、このデ
ータを用いて入出力データ格納部３５内の触媒温度デー
タを書き換えて較正することで、次回に参照する触媒線
５ａの電気抵抗値に対する触媒温度データの確度を向上
することができる。これにより、各触媒線５ａにおいて
触媒反応工程時の触媒温度における目標値と現在値との
乖離が縮小されて触媒ＣＶＤ室２３での成膜が行われる
ので、この際に、さらに正確に触媒温度の制御を行うこ
とができる。

【００２６】なお、較正データを取得する際に用いる放
射温度計は、メンテナンス時など必要に応じて使用する
もので、成膜装置の外部に温度計設置用のスペースを確
保する必要はない。

【００２７】このような機構により触媒体の温度制御を
行うことにより、触媒反応工程中に各触媒線５ａの温度
を設定温度に維持することができる。

【００２８】なお、本実施の形態では、触媒線５ａに対
する温度制御を触媒反応工程中に行う構成とし、場合に
よってはリアルタイム制御を行うことも可能としたが、
触媒の消耗の進行による触媒温度の変動が比較的小さい
ことがあらかじめ判明している場合には、電源コントロ
ーラ３４に対する負荷を軽減するため、例えば、１枚の
基板に対する成膜処理などの工程サイクルごとに触媒線
５ａの電気抵抗値を測定して、触媒温度の制御を行うも
のとしても良い。

【００２９】また、本実施の形態では、電源コントロー
ラ３４を、触媒温度の制御のための電力投入、入出力デ
ータ格納部３５のデータの参照及び書き換えに用いた
が、入出力データ格納部３５のデータを他に活用するこ
ともできる。例えば、触媒温度と電気抵抗値との相関デ
ータから極端に乖離した電気抵抗値を現在値として検知
した場合は、触媒線回路に故障が発生したか、あるいは
触媒が寿命となった可能性があるものとして、アラーム
３７により警報を表示するものとしても良い。

【００３０】また、本実施の形態では、温度制御を行う
対象を、触媒ＣＶＤ装置に搭載する触媒体としたが、本
発明はこれに限定されるものではなく、通電加熱を要す
る触媒体に対する温度制御を目的とするものであれば適
用可能である。

【００３１】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、触媒反応工程中に触媒が消耗しても、触媒温
度の変動を補償することができるので所期の触媒反応を
行うことができ、しかも、装置外部に放射温度計を設け
ずに触媒体の温度制御機構を構成することができる。

【００３２】さらに、複数の触媒体を用いた成膜装置の
触媒反応工程の際に、簡素な一括管理により各触媒体の
触媒温度を効率良く制御できる。このため、基板の全面
に対して成膜分布状態を均一にして成膜を行うことがで
きて出荷製品の歩留りが向上し、また、基板間の再現性
を確保できるので、出荷製品の性能の安定化を実現する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来の触媒体の温度制御機構を有する触媒ＣＶ
Ｄ装置の略断面図

【図２】触媒ＣＶＤ装置を用いて構成される大型成膜装
置の斜視図

【図３】本発明の触媒体温度の制御ブロック図

【図４】（ａ）初期状態及び前処理後の触媒線の電流値
と温度との関係を示すグラフ （ｂ）初期状態及び前処理後の触媒線の電流値と電圧値
との関係を示すグラフ

【符号の説明】

５ 回路導線 ５ａ 触媒線 １５ 放射温度計 ３１ 電源 ３２ 電圧計 ３３ 電流計 ３４ 電源コントローラ ３５ 入出力データ格納部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山川 洋幸 茨城県つくば市東光台５−９−７ 株式会 社アルバック筑波超材料研究所内 Ｆターム(参考） 4G069 AA15 BB02B BC60B BC74B CD10 DA05 EA03Y EE03 4K030 FA17 JA10 KA25 5F045 AA16 DP03 DQ10 EF05 EK07 5H323 AA01 BB01 CA01 CB02 CB20 DA02 DA03 EE01 FF03 GG07 GG15 HH02 JJ03 JJ04 KK07 MM06

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】通電により加熱される触媒体の温度を制御
   する方法において、前記触媒体を通電加熱するための電
   力を供給する電源と、該電源より通電される加熱電流を
   検出する電流検出手段と、前記電源の印加電圧を検出す
   る電圧検出手段と、前記電源の電力を制御する電力制御
   手段と、触媒体温度と該温度に対応する前記触媒体の電
   気抵抗値とを参照値として格納する参照値格納領域とを
   用い、前記電力制御手段は、最初に、所定の触媒反応工
   程における前記電流検出手段の電流値と前記電圧検出手
   段の電圧値とにより電気抵抗値を算出すると共に該電気
   抵抗値に対応する前記参照値格納領域中の参照温度値を
   触媒体温度の現在値とし、次に、前記触媒反応工程前の
   触媒体の電気抵抗値に対応する前記参照値格納領域中の
   参照温度値を用いてあらかじめ設定しておいた触媒体温
   度の目標値と前記触媒反応工程の触媒体温度の現在値と
   を比較し、さらに、触媒体温度の前記目標値に対する前
   記現在値の偏差を解消するように前記電源の電力を制御
   することを特徴とする触媒体の温度制御方法。
2. 【請求項２】前記触媒反応工程後に、放射温度計を用い
   て触媒体温度を計測し、前記参照値格納領域中の前記電
   流値と前記電圧値とにより算出された電気抵抗値に対応
   する参照温度値を、前記放射温度計の計測値に書き換え
   て較正することを特徴とする請求項１に記載の触媒体の
   温度制御方法。