JP4035011B2

JP4035011B2 - 触媒ｃｖｄ用触媒線

Info

Publication number: JP4035011B2
Application number: JP2002208208A
Authority: JP
Inventors: 均池田; 正志菊池; 雄司内山; 一也斎藤
Original assignee: Ulvac Inc
Current assignee: Ulvac Inc
Priority date: 2002-07-17
Filing date: 2002-07-17
Publication date: 2008-01-16
Anticipated expiration: 2022-07-17
Also published as: JP2004055651A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、触媒ＣＶＤ法に用いる触媒線に関する。触媒ＣＶＤ法は、低温プロセスが実現できて比較的低いエネルギーで所望の成膜速度を確保できる、プラズマプロセスを回避できて基板等へのダメージを抑制できる等の点で有用である。
【０００２】
【従来の技術】
触媒ＣＶＤ法に用いる従来の触媒線は、例えば、図１に示すような配線で構成される。図１を参照して、ユニットボックス１０の側面には、ボックス内部のメンテナンス及び触媒配線作業用のメンテナンスパネル１１が配置され、ユニットボックス１０の下面１２には、複数の触媒線３ａ〜３ｆにより中継端子１３ａ〜１３ｇが直列に接続されている。また、ユニットボックス１０の上面には、ガス導入プラグ１４及び電極導入プラグ１５ａ、１５ｂの突出部と、天板用ボックス取り付け部１６が形成されている。通常の触媒ＣＶＤ法では、触媒ＣＶＤ成膜室の天板（図示せず）の内側天井部に、このようなユニットボックスが５〜６列に亘り複数並置され、露出される触媒線（３ａ〜３ｆなど）全体で所望の触媒反応を進行させる。
【０００３】
このユニットボックス構造は、天板用ボックス取り付け部１６で触媒ユニットを取り外しすることによりメンテナンスの利便性を向上させる目的で構成したものであり、メンテナンス時の利便性向上の要請が重要でなければユニットボックス構造でなくても良い。上記従来例において注目すべきことは、むしろ、１０〜２０ｃｍ程度の比較的短い触媒線を複数用いた直列構造である。
【０００４】
即ち、近年の基板大面積化に伴い、触媒全長も長くする必要が生じる一方、中継なしの触媒単線のみで触媒全長を構成すると、触媒全長に充分な張力を確保できないことがある。特に、触媒線は反応時に１７００℃以上の高温環境となり、このため水平方向に触媒線を配置した場合において、体積膨張により弛緩して（「ダレ」状態）、触媒線中央部において基板との距離が変化する。即ち、基板の上面が堆積面となるようないわゆるデポダウン式の場合、触媒線と基板との距離が近くなる。この結果、触媒線の張架状態を想定していた触媒反応条件から逸脱するおそれがあり、基板全体での均一な触媒反応が困難になる。このような要因から上記従来例は、比較的短い触媒線を複数配置して直列構造としたのである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記直列構造は多数の触媒線を必要とし、触媒線の取り付けやメンテナンス時の作業が煩雑となる。そして、これにより作業時間が長期化するため、装置全体の稼働率向上の阻害要因となる。また、中継端子の介在により触媒全長の電気抵抗値が大きくなり、これに対応して所要電力が増大するため、反応効率が良好でなくなるなどの問題が多い。
【０００６】
本発明は、上記課題に鑑み、所望の触媒反応のため、触媒単線により触媒全長を構成し得る触媒ＣＶＤ用触媒線を提供することを課題としている。
【０００７】
上記課題を解決するため、本発明は、一対の電極端子間に結線された触媒線の両端のうち少なくとも一方の端子に触媒線が張架される方向に限って触媒線に張力を与えるように引っ張るバネ構造を設けて、該バネ構造によって触媒線に張力を付与することによって触媒線を電極端子間に張架する。
【０００８】
これにより、バネ構造に引っ張り応力、即ち、張力を付勢させ、触媒単線の全長に亘って弛緩を防止することができる。そして、このような張力付勢状態は、触媒線の両端にバネ構造を設けたときにさらに確実となる。いずれの場合も、触媒単線により触媒全長を構成しても触媒反応時に所望の反応条件を維持できる。
【０００９】
この場合、上記したバネ構造として、触媒単線の端部を螺旋コイル状に巻回したものを用いても良く、また、触媒単線の端部の終端に接続した板バネを用いても良い。
【００１０】
【発明の実施の形態】
近年の基板大面積化に伴い、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取出室２１、２２と触媒ＣＶＤ室２３ａ〜２３ｄと加熱室２５などから構成される。この装置において、キャリアケース２６に格納された所定枚数のガラス基板１を１バッチとし、このガラス基板１を、基板移載機構２７のリフト２８により仕込取出室２１、２２に搬送する。そして、仕込取出室２１、２２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１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１を、搬送室２０内の基板移載機構（図示せず）を経由して触媒ＣＶＤ室２３ｄ内の基板載置台２上に載置する。触媒ＣＶＤ室２３ｄの天板２４に配設された複数の触媒線３は、成膜工程時にいずれも載置台２上のガラス基板１に対向できるように並置されている。そして、工程中において、触媒線３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１の全面に亘って均等に成膜が行われる。この際、各触媒線３は確実に所期の触媒温度に加熱できるように、それぞれ個別の電源に接続されており、各触媒への電力調整により微妙な分布補正を行っている。
【００１１】
本発明の触媒ＣＶＤ用触媒線は、図２において、触媒ＣＶＤ室２３ｄの天板２４に配設された複数の触媒線３の構造に関するものである。
【００１２】
そして、図３に示すものは、触媒ＣＶＤ用触媒線の第１の態様である。図３（ａ）は天板２４の側面図であり、電極端子ボックス部３１ａが天板２４のブラケット部３２にボルト３３により固定される。また、図３（ｂ）は天板２４の天井面の概略図である。図３（ｂ）を参照して、電極端子ボックス部３１ａの側面３４ａに並列に取り付けられた電極端子３５ａ〜３５ｇと、電極端子ボックス３１ｂの側面３４ｂに並列に取り付けられた電極端子３６ａ〜３６ｇとが対向し、これらの電極端子３５ａ〜３５ｇと電極端子３６ａ〜３６ｇとは、一端に螺旋コイルを設けた触媒線３ａ〜３ｇにより結線されている。
【００１３】
図３（ｃ）は、触媒線と電極端子との取り付けの詳細を示すため拡大図として示したものである。即ち、図３（ｃ）は電極端子３５ａの正面図であり、電極端子３５ａは、絶縁物３７を介してボルト３８にて固定され取り付けられている。また、絶縁物３７は、ボルト３９により側面３４ａに固定されて取り付けられている。
【００１４】
また、触媒線３ａを挿通させるに際し、触媒線３ａに対するシリサイド化対策の要請によりガス流を生じさせるため、絶縁物３７内に通孔４０を設けている。そして、触媒線３ａのシリサイド化防止用のシールガスを螺旋コイル部及び取り付け部に封入するために、カバー４１が、ボルト４２により絶縁物３７に固定されている。このとき、触媒線３ａの一端部分は、触媒線４３と、この触媒線４３に接続するコイル部４４と、このコイル部４４を支持する支柱４５とから成るユニットとして構成される。なお、図外の触媒線３ａの他端部分は、上記ユニットで用いた触媒線４３とこれを支持する支柱のみの構成で良い。
【００１５】
また、電極端子３５ａに触媒線３ａを取り付ける際には、図３（ｃ）に示すように、触媒線３ａのプラグ状端部支柱４５をソケット４６に差し込み、触媒線３ａとソケット４６とを電気的に接触させる。このとき、天板２４に搭載される全触媒線３ａ〜３ｇがそれぞれ同じ触媒線長に揃うように各電極端子においてソケット４６により触媒線の終端の位置決めを正確に行う必要がある。
【００１６】
このようにして結線された触媒線３ａ〜３ｇは、螺旋コイル４４により引っ張り方向に張力が付勢されており、温度上昇時に体積膨張しても張力を確保できるようにしている。このため、触媒線３ａ〜３ｇの線径や材質の温度変化率に対応できる弾性係数を有するように、螺旋コイル状構造４４を設計する必要がある。このとき、例えば、螺旋コイル状構造４４の線径は、コイル部の加熱により弾性を喪失しないように、その直線状部分（即ち、触媒体として使用する部分）の線径の３〜４倍であることが望ましい。
【００１７】
上記第１の態様において、原料ガスとしてＳｉＨ₄ガス及びＮＨ₃ガス（若しくはＮ₂ガス）を用いて、ＳｉＮ膜の成膜を行うことができる。その際、まず、図外の基板１を所定位置に載置し、各触媒線３ａ〜３ｇを通電して所定温度に加熱する。その後、図３（ｃ）において、カバー４１内を経由してＮＨ₃ガス（若しくはＮ₂ガス混入の場合は、Ｎ₂単体ガスまたはＮ₂及びＮＨ₃の混合ガス）を、電極端子３５ａ側から触媒線３ａの延伸方向にある反応室内に導入する。また、ＳｉＨ₄ガスを図外の別導入口から反応室内に導入する。これらの工程を各触媒線３ａ〜３ｇのそれぞれで行うことにより基板１に対して成膜を行う。なお、このとき、カバー４１内は、内部にＳｉＨ₄ガスが侵入しないように、反応室に対して同圧または陽圧に調整されている。
【００１８】
また、上記第１の態様において、原料ガスとしてＮＦ₃ガスやＮ₂ガスやＡｒガスを用いて反応室のクリーニングを行うことができる。その際、まず、各触媒線３ａ〜３ｇを通電して所定温度に加熱する。その後、図３（ｃ）において、カバー４１内を経由してＮ₂ガスまたはＡｒガスを、電極端子３５ａ側から触媒線３ａの延伸方向にある反応室内に導入する。また、ＮＦ₃ガスを図外の別導入口から反応室内に導入する。これらの工程を各触媒線３ａ〜３ｇのそれぞれで行うことにより反応室のクリーニングを行う。なお、このとき、カバー４１内は、内部にＮＦ₃ガスが侵入しないように、反応室に対して同圧または陽圧に調整されている。
【００１９】
上記いずれの例においても、カバー４１内を経由して反応室に導入するガスにはＮｅ、Ａｒなどの不活性ガスや、Ｈ₂、ＮＨ₃、Ｎ₂など金属との反応により化合物を形成しないガスを用いることが重要である。そして、ＳｉＨ₄やＮＦ₃のような反応性ガスは、別導入口から反応室に導入する必要がある。
【００２０】
図４に示すものは、触媒ＣＶＤ用触媒線の第２の態様である。図４（ａ）は天板２４の側面図であり、電極端子ボックス部３１ａが天板２４のブラケット部３２に、ボルト３３により固定されている。また、図４（ｂ）は天板２４の天井面の概略図である。図４（ｂ）を参照して、電極端子ボックス部３１ａの側面５４ａに取り付けられた電極端子５５ａ〜５５ｇと、電極端子ボックス３１ｂの側面５４ｂに取り付けられた電極端子５６ａ〜５６ｇとが対向し、これらの電極端子５５ａ〜５５ｇと電極端子５６ａ〜５６ｇとが触媒線３ａ〜３ｇにより結線されている。そして、これらの電極端子はいずれも端子部に板バネ５５ｓ、５６ｓを備えた構造としている。
【００２１】
図４（ｃ）及び（ｄ）は、触媒線と電極端子との取り付けの詳細を示すため拡大図として示したもので、それぞれ電極端子５５ａの正面図と側面図である。いずれも電極端子５５ａは、絶縁物３７を介して側面５４ａにボルト３９により固定されて取り付けられている。
【００２２】
また、触媒線３ａを挿通させるに際し、絶縁物３７との距離を確保して接触を避けるため、また、触媒線３ａに対するシリサイド化対策の要請により触媒線３ａの周囲にスムーズなガス流を生じさせるため、絶縁物３７の電極端子５５ａの直下部分で通孔５７を開口している。このときの通孔５７の開口径は、温度上昇時の触媒自体の膨張による垂直部接触を回避するため、下部（触媒線の中央部方向）に行くほど開口径が増大するように設計されている。
【００２３】
また、電極端子５５ａに触媒線３ａを取り付ける際には、図４（ｄ）に示すように、触媒線３ａの処理端部をスリット５８に差し込み、触媒線３ａと板バネ５５ｓとを電気的に接触させる。このとき、天板２４に搭載される全触媒線３ａ〜３ｇがそれぞれ同じ触媒線長に揃うように各電極端子においてスリット５８により触媒線の終端の位置決めを正確に行う必要がある。
【００２４】
このようにして結線された触媒線３ａ〜３ｇは、電極端子５５ａ〜５５ｇ及び電極端子５６ａ〜５６ｇの板バネ５５ｓ、５６ｓにより引っ張り方向に張力が付勢されており、温度上昇時に体積膨張しても張力を確保できるようにしている。このため、触媒線３ａ〜３ｇの線径や材質の温度変化率に対応できる弾性係数の板バネ５５ｓ、５６ｓを設計する必要がある。
【００２５】
なお、本態様においては、触媒線３ａ〜３ｇの両端を板バネ５５ｓ、５６ｓに接続したが、触媒線３ａ〜３ｇの張力が充分に確保されるのであれば、両板バネ５５ｓ、５６ｓにのうち一方を省略した構成としても良い。
【００２６】
上記の２態様の触媒ユニットを取り付ける作業を行うに際しては、いずれの態様においても、電極端子ボックス部３１ａを開放し、触媒３ａの終端を電極端子３５ａ（５５ａ）に差し込み、触媒３ａの終端をソケット４６（スリット５８）に取り付けて電極端子３５ａ（５５ａ）との接続作業を終了する。このような作業を全部の触媒線３ａ〜３ｇについて行って、これらを各電極端子３５ａ〜３５ｇ（５５ａ〜５５ｇ）及び３６ａ〜３６ｇ（５６ａ〜５６ｇ）に接続する。
【００２７】
なお、メンテナンス時に触媒線の交換作業を行う場合も、両実施態様の場合とも電極端子ボックス部３１ａ、３１ｂを開放して、同様の作業工程を行う。
【００２８】
なお、本実施の形態においては、成膜プロセスに用いる触媒を用いたが、本発明は、それ以外の、例えば加熱触媒についても転用可能である。
【００２９】
また、本実施の形態においては、触媒線３ａ〜３ｇを天板２４に設置したが、本発明はこのような構造に限定されるものでなく、例えば、天板２４に対置する成膜室内に設置する構造としても良い。このような構造とすると、メンテナンス時の交換作業がさらに容易になる。
【００３０】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明の触媒ＣＶＤ用触媒線は、螺旋コイル状の巻回部分や板バネなどのバネ構造により、引っ張り方向に付勢されているので、触媒反応に伴う温度上昇時も張架された結線状態を保つ。したがって、触媒全長の構成が触媒単線で済む。
【図面の簡単な説明】
【図１】触媒全長が短触媒線の直列構造で構成された従来の触媒線
【図２】触媒ＣＶＤ装置を搭載した大型成膜装置の斜視図
【図３】本発明の第１の態様を示す図
【図４】本発明の第２の態様を示す図
【符号の説明】
３ａ〜３ｇ触媒線
３５ａ〜３５ｇ、３６ａ〜３６ｇ、５５ａ〜５５ｇ、５６ａ〜５６ｇ
電極端子
４４螺旋コイル状構造
５５ｓ、５６ｓ板バネ

Claims

一対の電極端子間に結線された触媒線の両端のうち少なくとも一方の端子に前記触媒線が張架される方向に限って前記触媒線に張力を与えるように引っ張るバネ構造を設けて、前記バネ構造によって前記触媒線に張力を付与することにより、前記触媒線を前記電極端子間に張架したことを特徴とする触媒線ＣＶＤ用触媒線。