JP2008038243A - 水平積層カバー覆面と動力源によるホットフィラメント制御を備えたｃｖｄ設備 - Google Patents

Abstract

【課題】水平積層カバー覆面と動力源によるホットフィラメント制御を備えたＣＶＤ設備の提供。
【解決手段】主にチャンバーを含み、該チャンバー内には少なくとも１個の回転電極、複数のホットフィラメント、回転動力源を設置する。該複数のホットフィラメントの少なくとも一端は回転電極上に設置する。本発明は回転動力源が回転動力を出力し回転電極を駆動し回転させることで、温度変化により伸長したホットフィラメントを引き支え、該ホットフィラメントが伸長し、該基材に接触し、該基材を破裂させる事態の発生を避けることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は一種のＣＶＤ設備に関する。特に一種の水平積層カバー覆面と動力源によるホットフィラメント制御を備えたＣＶＤ設備に係る。

一般に工業に応用される薄膜堆積（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）の種類は、薄膜形成の堆積過程において化学反応を生じるか否かで物理気相堆積（Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ ＤｅｐｏｓｉｔｉｏｎＰＶＤ）と化学気相堆積（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ，ＣＶＤ）の２種に分けられる。

内、ホットフィラメントＣＶＤ（Ｈｏｔ Ｆｉｌａｍｅｎｔ ＣＶＤ、ＨＦＣＶＤと略称)は化学ＣＶＤの一種である。ホットフィラメントＣＶＤは覆蓋性が良好で、薄膜の均一度が優良で、純度が高く、大面積の基材に積層可能であるなどの多くの長所を備えているため、ダイヤモンド薄膜、ポリシリコンなどの材料上に広く応用されて来た。

ホットフィラメントＣＶＤの基本原理は、反応チャンバー内のホットフィラメント（Ｈｏｔ Ｆｉｌａｍｅｎｔ）を通して、その表面の高温を利用し、ホットフィラメントを通過した反応気体の高温分解、或いは励起解離により、原子は基板上に薄膜を積層するものである。

実際の製造工程では、その積層される薄膜の純度、厚み、均一性などの品質パラメーターを制御するため、反応チャンバー内の基材反応温度は最適なプロセス条件内に制御される。

しかし、該ＣＶＤ設備は積層カバー時に、反応チャンバー内のホットフィラメントの表面温度(ホットフィラメントの温度は積層カバーしようとする材料により異なる)２４００℃以上に達することもあり、このような温度変化の状況では、ホットフィラメントは自然に伸長し、しかも反応気流の吹き付けにより揺れ動く可能性がある。左右に揺れ動けば、薄膜積層の厚みは不均一となり、さらにはホットフィラメントが断裂し基材に接触し基材が破裂する恐れさえある。

上記問題を解決するため、現在業界ではホットフィラメント両端にバネ、或いは錘を設置するなどの様々な手段により、ホットフィラメントが温度変化により伸長してしまう問題を解決する方法があるが、理想的とは言えない。

上記課題を解決するため、本発明は下記の水平積層カバー覆面と動力源によるホットフィラメント制御を備えたＣＶＤ設備を提供する。

それは主に水平積層カバー覆面と動力源によるホットフィラメント制御を備えたＣＶＤ設備を提供し、それはチャンバー、少なくとも２個の電極、複数のホットフィラメント、回転動力源を含む。

該チャンバーは内容空間を含み、積層カバー処理を行う対象の基材を該チャンバーの内容空間内に設置し、該基材は膜積層を行う上平面を備える。

該少なくとも２個の電極は該チャンバーの内容空間内に設置し、しかも該少なくとも２個の電極は少なくとも１個の回転電極を含む。

該複数のホットフィラメントの両端はそれぞれ該少なくとも２個の電極上に設置し、それぞれ特定張力を備え、該ホットフィラメントは該基材の上平面と特定距離を隔てる。

該回転動力源は少なくとも１個の該回転電極を特定方向に回転させ、これにより該ホットフィラメントと該基材間の特定距離の不変を保持する。

これにより該ホットフィラメントは該チャンバー内において高温により伸長すると、該回転電極の回転により引き支えられ、該基材の積層カバー処理を行う上平面と固定距離を維持し、こうして公知構造の欠点を改善する。

さらにそれは少なくとも１個のセンサーを備え、該センサーは該ホットフィラメントと該基材の上平面間の特定距離の変化を感知する。

感知信号を出力し、該少なくとも１個のセンサーは光学センサー、サーモカップルセンサー、或いは他の同等の効果を持つ感知装置である。

またそれはさらに制御器を含み、該制御器は該センサーの感知信号を受信し、該回転動力源を制御し、該センサーの感知信号はまた該回転動力源に直接フィードバックし制御を行い、バネ或いは錘などを採用するホットフィラメント一方向制御ではフィードバック信号の技術がないのに比べ、該ホットフィラメントと該基材はより確実に特定距離を保持可能である。

加えてそれは応力センサーを含み、該応力センサーは該ホットフィラメントの特定張力を感知し、感知信号を出力し、該感知信号は制御器に出力可能で、該制御器により回転動力源の制御を行い、また制御器を通さず、直接回転動力源にフィードバックし制御を行うことができる。

またその回転動力源は電動モーター、気圧シリンダー、液圧シリンダー、或いは他の同等の効果を備える回転動力源である。

またそのホットフィラメントは少なくとも１本の比較的細いホットワイヤを含み、複数のホットワイヤを採用し、該ホットワイヤは相互に絡まり該ホットフィラメントを形成し、こうして該ホットフィラメントの強度を増強し、高温における物理性能を強化することを特徴とする水平積層カバー覆面と動力源によるホットフィラメント制御を備えたＣＶＤ設備である。

請求項１の発明は、チャンバー、少なくとも２個の電極、複数のホットフィラメント、回転動力源を含み、
該チャンバーは内容空間を含み、該内容空間には少なくとも１個の基材を設置し、該少なくとも１個の基材は上平面を含み、
該少なくとも２個の電極は該内容空間内に設置し、該少なくとも２個の電極は少なくとも１個の回転電極を含み、
該複数のホットフィラメントの両端はそれぞれ該少なくとも２個の電極上に設置し、水平積層カバー覆面を相互に平行に形成し、該各ホットフィラメントはそれぞれ該少なくとも１個の基材の該上平面との間に特定距離を隔て、該各ホットフィラメントはそれぞれ特定張力を備え、
該回転動力源は該少なくとも１個の回転電極を特定方向に回転させ、これにより該ホットフィラメントの特定距離の不変を保持することを特徴とする水平積層カバー覆面と動力源によるホットフィラメント制御を備えたＣＶＤ設備としている。
請求項２の発明は、前記ＣＶＤ設備は少なくとも１個の光学センサー、制御器を備え、 該光学センサーは特定距離の変化を感知し、感知信号を出力し、
該制御器は該感知信号を受信し、該回転動力源を制御することを特徴とする請求項１記載の水平積層カバー覆面と動力源によるホットフィラメント制御を備えたＣＶＤ設備としている。
請求項３の発明は、前記ＣＶＤ設備はさらに少なくとも１個の応力センサーを含み、該応力センサーは該特定張力の変化を感知し、感知信号を出力することを特徴とする請求項１記載の水平積層カバー覆面と動力源によるホットフィラメント制御を備えたＣＶＤ設備としている。
請求項４の発明は、前記ＣＶＤ設備はさらに少なくとも１個のサーモカップルセンサーを含み、該サーモカップルセンサーは該ホットフィラメントの温度変化を感知し、感知信号を出力することを特徴とする請求項１記載の水平積層カバー覆面と動力源によるホットフィラメント制御を備えたＣＶＤ設備としている。
請求項５の発明は、前記回転動力源は電動モーター、気圧シリンダー、液圧シリンダーの内から少なくとも１つを採用することを特徴とする請求項１記載の水平積層カバー覆面と動力源によるホットフィラメント制御を備えたＣＶＤ設備としている。
請求項６の発明は、前記ホットフィラメントは複数のホットワイヤを含み、該ホットワイヤは相互に絡まり該ホットフィラメントを形成することを特徴とする請求項１記載の水平積層カバー覆面と動力源によるホットフィラメント制御を備えたＣＶＤ設備としている。

上記のように、本発明はホットフィラメントが温度変化により伸長すると、回転電極の回転により引き支えられ、各ホットフィラメントの特定張力の不変が保持されるため、基材に接触し、基材を破裂させる事態の発生を避けることができる。

本発明第一最適実施例の表示図である図１、図１ホットフィラメントAの局部拡大表示図である図４に示すように、本実施例はチャンバー１を備え、該チャンバー１は内容空間１１を含む。積層カバー膜作業を行う対象の基材９は該内容空間１１内の適当な台座上に設置し、該基材９は積層カバー膜作業を行う上平面９１を備える。

該内容空間１１内部の両辺には２個の電極２、２１を設置する。本実施例では右側は回転電極２１で、該回転電極２１上には６本のホットフィラメントを設置し、左側は固定電極２である。しかも図１ホットフィラメントAの局部拡大表示図である図４に示すように、該各ホットフィラメントは直径が比較的小さい３本のホットワイヤ４０１が一緒に絡まり形成する。

該ホットフィラメント４の両端はそれぞれ該固定電極２、該回転電極２１上に設置し、該ホットフィラメント４は相互に平行に設備の底槽と水平な積層カバー覆面を形成する。該各ホットフィラメント４はそれぞれ該基材９の上平面９１との間に特定距離Ｄ１を隔て、しかも該各ホットフィラメント４は特定張力を備える。

また該回転電極２１一端は回転動力源３上に設置する。本実施例では、該回転動力源３は電動モーターを採用する。

この他、該回転電極２１上には応力センサー５０１を設置し、該センサー５０１は該回転電極２１上に設置する各ホットフィラメント４の特定張力を感知し、感知信号を外部の制御器９３に出力し、演算を行うことができる。該制御器９３により演算を行った後、該回転動力源３を制御し、該回転電極２１に特定方向への回転を促し、該各特定距離Ｄ１を一定値に維持する。

こうして該ホットフィラメント４が積層カバー作業の温度変化により伸長する時、該回転電極２１の回転により引き支えられ、該各ホットフィラメント４と該基材９の上平面９１は固定距離を維持する。

本実施例では該応力センサー５０１は感知信号を外部の制御器９３に伝送し演算し、該応力センサー５０１は自動制御などの手段を通して、該制御器９３により演算を行い、感知信号を直接が回転動力源３にフィードバックし、直接制御を行うことができる。

本発明第二実施例の表示図である図２に示すように、本実施例の構造は第一最適実施例とほぼ同一であるが、両者の差異は回転電極位置において変化を加え、センサーを増設する点で、これにより本実施例は前記実施例同様の各種効果を達成することができる。

図２に示すように、本実施例の回転電極２２は直立式を採用し、しかも該各回転電極２２上にそれぞれ設置するホットフィラメント４１は反対側の固定電極２に同時に接続することができる。該各回転電極２２はそれぞれ該回転動力源３１上に設置し、本実施例の回転動力源３１は電動モーターを採用する。

また一対のセンサー５は基材積層カバー面から該各ホットフィラメント４１までの特定距離Ｄ２の変化を感知し、感知信号を外部の制御器９３１に出力し演算を行う。本実施例では、該センサー５は光学センサー、赤外線センサー、或いは他の同等の効果を持つ光感知装置とすることができる。該制御器９３１は感知信号を受信後、オンライン制御方式で該回転動力源３１を制御し動力を出力させ、該回転電極２２の回転を制御する。これにより該各ホットフィラメント４１を引き支え、基材から該各ホットフィラメント４１までの特定距離Ｄ２を一定値に維持する。

上記のように本実施例では、該センサー５は感知信号を外部の制御器９３１に伝送し演算を行うが、該センサー５は自動制御などの手段を通して、該制御器９３１の演算を通さず、直接感知信号を該回転動力源３１にフィードバックし制御を行うことができる。

本発明第三実施例の表示図である図３に示すように、本実施例の構造は第一最適実施例とほぼ同一であるが、両者の差異は回転電極位置において変化を加え、センサーを増設する点で、これにより本実施例は前記実施例同様の各種効果を達成することができる。

図３に示すように、本実施例の回転電極２３は直立式を採用し、しかもそれぞれ相対する側に設置する。該各一対の回転電極２３にはホットフィラメント４２を設置し、合計６対の回転電極２３、６本のホットフィラメント４２を設置する。この他、該各回転電極２３はそれぞれ該回転動力源３２上にせっちする。本実施例の回転動力源３２は電動モーターを採用する。

また一対のセンサー５１は該各ホットフィラメント４２の温度変化を感知し、感知信号を外部の制御器９３２に出力し比較対照演算を行い、該各ホットフィラメント４２が伸長し下垂していないかどうかを判断する。本実施例では、該センサー５１はサーモカップルセンサーを採用する。該制御器９３２は演算比較対照を完成後、オンライン制御方式で該回転動力源３２を制御し動力を出力させ、２対の該回転電極２３の回転を制御する。これにより該各ホットフィラメント４２を引き支え、該各ホットフィラメント４２が伸長により下垂し基材の積層カバー面に接触することを防止するため、本実施例も第一最適実施例と同様の各種効果を達成することができる。

本発明第一最適実施例の表示図である。 本発明第二最適実施例の表示図である。 本発明第三最適実施例の表示図である。 図１のホットフィラメントＡの局部拡大表示図である。

符号の説明

１ チャンバー
１１ 内容空間
２ 固定電極
２１、２２、２３ 回転電極
３、３１、３２ 回転動力源
４１、４２、Ａ ホットフィラメント
４０１ ホットワイヤ
５１ センサー
５０１ 応力センサー
９ 基材
９１ 上平面
９３、９３１、９３２ 制御器
Ｄ１、Ｄ２ 特定距離

Claims (6)

1. チャンバー、少なくとも２個の電極、複数のホットフィラメント、回転動力源を含み、 該チャンバーは内容空間を含み、該内容空間には少なくとも１個の基材を設置し、該少なくとも１個の基材は上平面を含み、
   該少なくとも２個の電極は該内容空間内に設置し、該少なくとも２個の電極は少なくとも１個の回転電極を含み、
   該複数のホットフィラメントの両端はそれぞれ該少なくとも２個の電極上に設置し、水平積層カバー覆面を相互に平行に形成し、該各ホットフィラメントはそれぞれ該少なくとも１個の基材の該上平面との間に特定距離を隔て、該各ホットフィラメントはそれぞれ特定張力を備え、
   該回転動力源は該少なくとも１個の回転電極を特定方向に回転させ、これにより該ホットフィラメントの特定距離の不変を保持することを特徴とする水平積層カバー覆面と動力源によるホットフィラメント制御を備えたＣＶＤ設備。
2. 前記ＣＶＤ設備は少なくとも１個の光学センサー、制御器を備え、
   該光学センサーは特定距離の変化を感知し、感知信号を出力し、
   該制御器は該感知信号を受信し、該回転動力源を制御することを特徴とする請求項１記載の水平積層カバー覆面と動力源によるホットフィラメント制御を備えたＣＶＤ設備。
3. 前記ＣＶＤ設備はさらに少なくとも１個の応力センサーを含み、該応力センサーは該特定張力の変化を感知し、感知信号を出力することを特徴とする請求項１記載の水平積層カバー覆面と動力源によるホットフィラメント制御を備えたＣＶＤ設備。
4. 前記ＣＶＤ設備はさらに少なくとも１個のサーモカップルセンサーを含み、該サーモカップルセンサーは該ホットフィラメントの温度変化を感知し、感知信号を出力することを特徴とする請求項１記載の水平積層カバー覆面と動力源によるホットフィラメント制御を備えたＣＶＤ設備。
5. 前記回転動力源は電動モーター、気圧シリンダー、液圧シリンダーの内から少なくとも１つを採用することを特徴とする請求項１記載の水平積層カバー覆面と動力源によるホットフィラメント制御を備えたＣＶＤ設備。
6. 前記ホットフィラメントは複数のホットワイヤを含み、該ホットワイヤは相互に絡まり該ホットフィラメントを形成することを特徴とする請求項１記載の水平積層カバー覆面と動力源によるホットフィラメント制御を備えたＣＶＤ設備。

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