(57)【要約】【課題】基板を低温に維持したまま、膜の高温アニール等の熱処理をし、または熱ＣＶＤ膜を基板表面に形成することができる安価な膜形成方法および膜形成装置を提供する。【解決手段】支持台４上に支持された基板１の表面上に、複数の高温ガスビーム２ｂ，２ｃを相互に所要の間隔を置いてほぼ垂直に吹き付けると基板表面１ａ上の膜のみをアニールできる。これと共に、これら高温ガスビーム２ｂ，２ｃと前記基板１の表面とにより画成された高温空間６に、堆積性を有する膜形成用の熱分解ガス７を供給し、それを熱分解させて活性種を生成させ基板１の表面に吹き付けることにより、熱ＣＶＤ膜を形成することができる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
支持台上に密着して支持された基板の表面上に、基板より高温の複数ガスを一つのガスビームに合流させてほぼ垂直に吹き付けることを特徴とする膜形成方法。
【請求項２】
前記支持台が冷却可能に構成されていることを特徴する請求項１記載の膜形成方法。
【請求項３】
支持台上に支持された基板の表面上に、堆積性を有する膜形成用の熱分解ガスを含む複数の高温ガスを一つのガスビームに合流させてほぼ垂直に吹き付けることを特徴とする膜形成方法。
【請求項４】
前記基板がガラスまたはプラスチックスよりなり、前記高温ガスがこのガラスまたはプラスチックスの軟化または相変化の温度または支持温度よりも高い温度であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項記載の膜形成方法。
【請求項５】
前記基板がデバイスを形成したシリコン基板であり、前記高温ガスが前記デバイスの膜形成工程時の温度以上の高温であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項記載の膜形成方法。
【請求項６】
基板およびこの基板を密着して支持する移動可能な支持台と、
所要の複数ガスを通す複数ガス通路およびこれらのガス通路のガスを所要の高温に加熱する加熱装置およびこれらの複数の高温ガスとこれら複数の高温ガスにより囲まれた高温空間に吐出された堆積性を有する膜形成用の熱分解ガスとを合流させて一つのガスビーム状に絞って前記基板表面にほぼ垂直に吹き付ける吹出孔を備えたガス吹付装置と、
を具備していることを特徴とする膜形成装置。
【請求項７】
前記所要のガスは、窒素，水素，アルゴン，ヘリウム，酸素のいずれか１つ、またはこれらの２種以上の混合ガスを含むことを特徴とする請求項６記載の膜形成装置。
【請求項８】
前記所要ガスは、シリコンまたはカーボンまたはゲルマニュームを含む膜形成用の熱分解ガスを含むことを特徴とする請求項６または７記載の膜形成装置。
【請求項９】
前記所要ガスは、シラン（ＳｉＨ４、Ｓｉ２Ｈ６）またはハロゲン化シランと、これらと反応するＮ２Ｏ，ＮＯ２を含む酸化ガス、あるいはＮＨ３を含む窒化ガスのいずれか、または両者を含むことを特徴とする請求項６〜８のいずれか１項記載の膜形成装置。
【請求項１０】
前記ガス吹付装置を複数台並設し、これらガス吹付装置の並設方向に前記支持台を移動可能に構成したことを特徴とする請求項６〜９のいずれか１項記載の膜形成装置。
【請求項１１】
前記基板がガラスまたはプラスチックスよりなり、前記高温ガスがこのガラスまたはプラスチックスの軟化温度または支持温度よりも高い温度であることを特徴とする請求項６〜１０のいずれか１項記載の膜形成装置。
【請求項１２】
ガスを所要の高温に加熱する加熱装置が断熱材で囲われていることを特徴とすることを特徴とする請求項６〜１１のいずれか１項記載の膜形成装置。
【請求項１３】
前記基板がデバイスを形成したシリコン基板であり、前記高温ガスが前記デバイスの最後の膜形成工程時の温度以上の高温であることを特徴とする請求項６〜１２のいずれか１項記載の膜形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は例えば大面積電子デバイスの作製に好適な膜形成の改良に係り、例えば高温にできないガラス基板等の基板上や、既に配線工程を終了させた基板上に、この基板を支持する支持台の温度よりも高い温度を必要とする高温で成長または加熱する膜、例えばシリコン膜やシリコン酸化膜、シリコン窒化膜、または３元以上の化合物膜等の膜を形成する方法およびその膜形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、基板に膜を形成したデバイスの中には、その基板を低温に保持しなくてはならないものがある。例えば、基板としてガラス基板や既に所要の膜を作製した後のシリコン基板がある。ガラス基板上に成長させた薄膜を具備したデバイスとしては、液晶表示デバイス（ＬＣＤ）や有機ＥＬ（エレクトロミネセンス）表示デバイス、太陽電池等のいわゆる大面積電子デバイスがある。
【０００３】
薄膜はいずれのデバイスにおいてもアモルファス膜や結晶膜、絶縁膜、保護膜として用いられることが多い。
【０００４】
そして、基板上に成長させる膜は、例えばプラズマ励起のアモルファス薄膜の場合は非平衡成長（可逆反応でない成長）なので、気相の活性種同士が核成長を起こして基板に付着して成長が進行するため高温熱ＣＶＤ（化学気相成長）膜よりも組成や構造で不安定である。このために、膜は水素などの不純物を含み、構造も安定ではなく、吸湿もしやすく緻密性で劣る。
【０００５】
従って、例えば、ガラス基板の上に膜を形成しアニール等の加熱処理、または成長させる処理、またはその膜上で何らかの加工処理をするためには、当該加工処理工程の温度はガラスの軟化点または相変化点（種類により例えば３００℃〜５００℃）以下に制限される。この制限があるので、薄膜としては４００℃以下で成長できるプラズマ成長膜やレーザーなどで表面アニールした膜が使用される。
【０００６】
このように基板の温度を低温で処理する技術はガラス基板を用いるデバイス製造工程に必要である。また、デバイスを作製したシリコンウエハ同士を張り合わせてデバイスを積層させるために、既に工程の終了した基板にさらに他の工程を行う必要が近年出てきた。例えば、シリコン基板を貫通させる電極（貫通電極）形成を配線工程完了後に行う。一般には深い貫通孔の中にＣｕを埋め込むが、Ｃｕが基板シリコンの中に拡散をするのを防ぐために、厚い酸化膜や窒化膜を孔の内側に成長させる。しかし、４００℃以下の低温で成長させても緻密な膜が得られないのと、表面には成長しても内面や底面にまで十分に成長しない。成長を全表面に起こさせる必要がある。また、低温ガス雰囲気で成長させても活性種の表面移動が不十分であるために均一な厚みで孔の内面を被覆できない。これがウエハ張り合わせ製造の妨げになる。このような背景があるので低温で膜を成長させるための技術が従来からある（例えば、非特許文献１参照）。
【０００７】
そして、熱励起の化学気相成長（ＣＶＤ）では、基板温度として低くても５００℃以上が一般的に必要である。しかし、プラズマ励起の化学気相成長は低温に保持された基板表面に平坦に膜を成長させるには有効である。例えばＥＣＲ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｃｙｃｒｏｔｒｏｎ  Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ）プラズマＣＶＤは基板温度が３００℃以下でも膜成長が可能であるが、被覆性が悪いので、寧ろボトムアップ成長に用いられる。またプラズマと違いＥＣＲプラズマはマイクロ波の波長依存の制限があり、装置の拡張が自由でないので、ガラスなどの大型基板には適用できない。また、タングステンフィラメントに膜形成ガスを接触させて分解種を作る熱触媒体ＣＶＤがあるが、タングステンが膜の中に入る欠点や緻密性の不足を補うために、イオン衝撃を追加させる工程追加が必要である。これは装置を大型化させる拡張性の妨げになる。
【０００８】
従来から知られているように、５００℃以上の高い温度を用いる熱ＣＶＤは理想的であり、特性においても半導体産業で実績のある膜であるので、基板を高温にすることなく熱ＣＶＤ膜を成長させることが出来れば、それが実用上最も信頼性が高く確実な膜形成方法である。
【非特許文献１】「反応性熱ＣＶＤ法による多結晶ＳｉＧｅ薄膜の低温成長技術の開発」東京工業大学大学院理工学研究科附属像情報工学研究施設半那研究室［平成２０（２００８）年６月１２日検索］インターネット（ＵＲＬ：ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｉｓｌ．ｔｉｔｅｃｈ．ａｃ．ｊｐ〜ｈａｎｎａ／ｃｖｄ．ｈｔｍｌ）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかし、基板がガラス板であっても、デバイス作製完了済みのシリコンウエハであっても、晒される時間にも依存するが５００℃以下の温度に基板を保持したい。
【００１０】
そのような低温において信頼性の高い薄膜を基板の上に成長させるためには、現状の技術ではいくつかの課題がある。
【００１１】
例えば、３００℃のプラズマＣＶＤ（化学気相成長）でシランガスから成長させた膜はアモルファスで未結合手と水素を含んでおり、電子移動度の初期性能も単結晶やポリシリコンから比べると１０００倍も低い。経年劣化もあるので、得られる低い性能の範囲で商品を設計するしかない。
【００１２】
また、プラズマＣＶＤで１０μｍ以上に深い孔に酸化膜を成長させると、側面に膜が均一に成長しない。
【００１３】
本発明は、このような事情を考慮してなされたもので、その目的は、基板を低温に維持したまま、基板表面の膜を加熱してアニール等の熱処理を行い、または追加して熱ＣＶＤ膜を基板表面に形成することができる安価な膜形成方法および膜形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
以下、図１，図２に基づいて本発明の原理と膜形成方法を説明する。
【００１５】
一般に、加熱したガスを基板の表面にほぼ垂直に吹き付けると、ガスの温度を基板に伝えることができる。また、平坦な基板表面に平行にガスは流れる。すると基板と平行に停滞層ができて、この停滞層が熱抵抗層となりガスの温度が基板に短時間には伝えられない。換言すれば、伝達効率が落ちるという言い方もできる。
【００１６】
しかし、高温ガスを絞ってビーム状にして基板表面に平行でなく、ほぼ垂直に吹付け、または衝突させると停滞層が薄くなる。または相対的に実質上出来ないくらいに停滞層を薄くできる。停滞層が薄いと効率よく高温ガスの温度を基板に伝えられる。即ち基板表面は垂直に入射する高温ガスから効率よく熱を受け取る。しかし、基板全体は材料に応じて固有の熱伝導率を持っていると共に、かつ基板の裏面が冷媒や放熱により冷却されていると一定の熱容量のヒートシンクをもっているので温度が上昇してガスの温度に到達するのはガスが衝突する基板表面に限定される。この原理を用いると、基板表面のみを局所的かつ優先的に加熱して基板の裏面と内部は一定温度以下に維持でき、基板全体の溶融や軟化または相変化を防止できる。
【００１７】
図２はこの原理を模式的に示す。すなわち、基板１の表面に、図示省略の加熱装置により加熱された高温ガス２がガス吹付装置３の吹出孔３ａからビーム状２ａに絞られてほぼ垂直に吹き付けられると、基板１は、その裏面１ｂが支持台４により密着した状態で保持されているために基板１の裏面１ｂの温度Ｔ１は支持台４の冷却材４ａにより所定温度で一定に保持される。冷却材を使用しなくても放熱効果だけによる冷却でも所望の温度に依存して所定の温度が得られる。高温ガスビーム２ａは基板１表面にその速度に依存して一定の停滞層５を形成する。この停滞層５の厚みＳは高温ガスビーム２ａの入射速度Ｖや基板１の表面１ａに入射する入射角度に依存する。入射速度Ｖが速いほど停滞層５の厚みＳは薄くなる。基板表面１ａの温度は高温ガスビーム２ａの温度Ｔ２よりも低い。高温ガスビーム２ａからの熱の伝達は停滞層５の厚みＳで制御できるので、基板１の表面温度は高温ガスビーム２ａの温度Ｔ２と基板１に衝突入射する速度Ｖにより制御できることになる。したがって、高温ガスビーム２ａにより基板表面１ａまたはその上の膜（図示省略）を基板内部や裏面より優先的に加熱できる。高温ガスビーム２ａの衝突領域からずれると、横方向の速度も遅くなり停滞層５の厚みＳは増し（図２では厚さを表現してない）、熱伝導は小さくなる。
【００１８】
図２のように反応しないガスの高温ガスビーム２ａが一つの場合、その高温ガスビーム２ａの周辺に、熱分解反応を起こすガス、例えばシランＳｉＨ４が存在していても、高温ガスビーム２ａの吹出圧により排除されるので、高温ガスビーム２ａが基板１の表面に衝突して高温が作り出された基板１の表面での成長反応の効率が悪い（低い）。すなわち、基板１表面に衝突した反応しないガスの高温ビーム２ａの流れに沿って分解反応種が基板表面に沿って排気されてしまう。したがって、高温ガスビーム２ａの中に熱分解ガスを合流させる構造が膜堆積のためには必要である。
【００１９】
図１は、この課題を解決する膜形成方法に係る本発明の原理を示す模式図である。この発明は２つの高温ガス２ｂ，２ｃを所定間隔置いた２箇所から吹きだし、これら２つの高温ガス２ｂ，２ｃにより挟まれた空間に高温空間を形成し、ここに堆積性のガスを合流用ヘッダ９により合流させて混合し、一つのガスビームにする。そして、この高温ガスビームを新たな高温のガスとして吹出口９ａから基板１に向かってビームとして吹出す。その吹出流路を狭くすると、吹出速度を増すことができるので、停滞層５（図２参照）を薄くさせ熱伝達効果を促進できる。逆に、吹出流路を広くすると、停滞層５が厚くなり基板表面１ａの温度を流路幅に依存して相対的に低くして高温分解活性種を拡散させることができる。
【００２０】
すなわち、図１のように、本発明に係る膜形成装置は、例えば２つの高温ガス２ｂおよび２ｃとに囲まれた高温空間である高温ルーム６に、堆積性を有する膜形成用の熱分解ガスの一例としてシランガス７を吹出孔８から吐出させ供給する。すると、高温ルーム６でシランガス７の熱分解が進行して活性種が生成される。これが１つのガスビーム１０に絞られてから吹出口であるアパーチャー出口９ａから吹き出る。すると、このガスビーム１０により薄くされた図２で示す停滞層５を拡散してシリコン膜を基板１の表面１ａ上に成長させる。
【００２１】
また、これら２つの高温ガス２ｂと２ｃとして酸化還元反応するガスを選ぶと、この高温ルーム６に停滞したもの同士で互いに熱分解反応を起こす。しかし、気相中に異種物質の核がなければ一定濃度以下では自然核形成は生じないが、アパーチャー出口９ａの下方には温度の低い異種物質である巨大核としての基板１がある。このために、図２に示したように停滞層５を挟んで熱伝達が行われて基板表面１ａは高温ガス２ｂ，２ｃの各温度Ｔ２よりも低いが基板１の裏面１ｂの温度Ｔ１や内部よりも高い温度になっている。異種物質である基板表面１ａには核成長から始まり膜の成長が起きる。これが基板１の温度を低く維持しながら、基板１の温度よりも高い温度の高温ガス２ｂ，２ｃを接触させて熱ＣＶＤを基板表面１ａ上で発生させる原理である。
【００２２】
さらに、このような高温ガス２ｂ，２ｃの化学的種類を選ぶことのほかに、それに応じて高温ガス２ｂ，２ｃの吹付速度や吹付（入射）角度、温度、ガスの排気などを調整することで所望の膜を成長させることが可能である。熱分解活性種は高い表面温度に維持される基板表面１ａ近傍で表面移動するので、例えば基板表面１ａに深い孔などがある場合には、この深い孔内にも移動して膜を形成させることができる。またガスビーム１０は基板表面１ａに衝突したあと横方向に高速で移動するので、基板表面１ａの孔の中に孔の上下を循環する渦流または乱流を作り出すので、活性種を孔の中に有効に導く効果がある。この効果は孔の中における膜の厚みの均一性を改善する。なお、図１中、符号４ｂは基板１を支持する支持台４の図中上面に形成された複数の真空チャック用溝であり、これら真空チャック用溝４ｂ，４ｂ，…内を図示しない排気装置により真空に排気することにより基板１の裏面１ｂを支持台４の表面に吸着させて密着状態で固定し支持するようになっている。また、これら真空チャック用溝４ｂ，４ｂ，…内に空気等を充填することにより、基板１を支持台４から取り外すことができる。基板１を支持台４に密着させて支持する機構は、基板１の一部が瞬時に加熱され熱膨張して基板１が変形するのを強制的に防止する。例えば大型の基板１を、それよりも小さい加熱装置で加熱処理するとき基板１を変形なしで移動させるために必要である。基板１の密着のための真空チャックが不要なときは、基板１を横ずれさせずに固定する固定装置（図示省略）だけでも良い。基板１の移動について上に述べたが、その移動はビームに対して相対的であればよく、ビームの吹出し装置を基板１に対して移動させるように設計してもよい。
【００２３】
そして、請求項１に係る発明は支持台上に密着して支持された基板の表面上に、基板よりも高温の複数ガスを一つのガスビームに合流させてほぼ垂直に吹き付けることを特徴とする膜形成方法。である。
【００２４】
本請求項１以下において高温ガスが基板表面に対して吹き付けられる吹付角のほぼ垂直とは、高温ガスの主とする吹出方向が垂直に対して例えば±１０°程度以内で分布していることを指す。
【００２５】
また、高温ガスの温度は、この高温ガスが吹き付けられる基板によって相違し、基板がガラス製やプラスチック製であるときは、これら基板の軟化温度または維持温度（例えば２００℃〜５００℃）以上であり、シリコン基板の場合は、この基板に最後に形成された膜の形成工程時の温度以上の高温である。
【００２６】
請求項２に係る発明は、前記支持台が冷却可能に構成されていることを特徴する請求項１記載の膜形成方法である。
【００２７】
請求項３に係る発明は、支持台上に支持された基板の表面上に、堆積性を有する膜形成用の熱分解ガスを含む複数の高温ガスを一つのガスビームに合流させてほぼ垂直に吹き付けることを特徴とする膜形成方法
請求項４に係る発明は、前記基板がガラスまたはプラスチックスよりなり、前記高温ガスがこのガラスまたはプラスチックスの軟化または相変化の温度または支持温度よりも高い温度であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項記載の膜形成方法。
【００２８】
請求項５に係る発明は、前記基板がデバイスを形成したシリコン基板であり、前記高温ガスが前記デバイスの膜形成工程時の温度以上の高温であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項記載の膜形成方法である。
【００２９】
請求項６に係る発明は、基板およびこの基板を密着して支持する移動可能な支持台と、所要の複数ガスを通す複数ガス通路およびこれらのガス通路のガスを所要の高温に加熱する加熱装置およびこれらの複数の高温ガスとこれら複数の高温ガスにより囲まれた高温空間に吐出された堆積性を有する膜形成用の熱分解ガスとを合流させて一つのガスビーム状に絞って前記基板表面にほぼ垂直に吹き付ける吹出孔を備えたガス吹付装置と、を具備していることを特徴とする膜形成装置である。
【００３０】
請求項７に係る発明は、前記所要のガスは、窒素，水素，アルゴン，ヘリウム，酸素のいずれか１つ、またはこれらの２種以上の混合ガスを含むことを特徴とする請求項６記載の膜形成装置である。
【００３１】
請求項８に係る発明は、前記所要ガスは、シリコンまたはカーボンまたはゲルマニュームを含む膜形成用の熱分解ガスを含むことを特徴とする請求項６または７記載の膜形成装置である。
【００３２】
請求項９に係る発明は、前記所要ガスは、シラン（ＳｉＨ４、Ｓｉ２Ｈ６）またはハロゲン化シランと、これらと反応するＮ２Ｏ，ＮＯ２を含む酸化ガス、あるいはＮＨ３を含む窒化ガスのいずれか、または両者を含むことを特徴とする請求項６〜８のいずれか１項記載の膜形成装置である。
【００３３】
請求項１０に係る発明は、前記ガス吹付装置を複数台並設し、これらガス吹付装置の並設方向に前記支持台を移動可能に構成したことを特徴とする請求項６〜９のいずれか１項記載の膜形成装置である。
【００３４】
請求項１１に係る発明は、前記基板がガラスまたはプラスチックスよりなり、前記高温ガスがこのガラスまたはプラスチックスの軟化温度または支持温度よりも高い温度であることを特徴とする請求項６〜１０のいずれか１項記載の膜形成装置である。
【００３５】
請求項１２に係る発明は、ガスを所要の高温に加熱する加熱装置が断熱材で囲われていることを特徴とすることを特徴とする請求項６〜１１のいずれか１項記載の膜形成装置。
【００３６】
請求項１３に係る発明は、前記基板がデバイスを形成したシリコン基板であり、前記高温ガスが前記デバイスの最後の膜形成工程時の温度以上の高温であることを特徴とする請求項６〜１２のいずれか１項記載の膜形成装置である。
【発明の効果】
【００３７】
請求項１に係る発明によれば、移動可能な支持台の上に載せた基板を低温に維持しながら、高温ガスビームを基板表面上にほぼ垂直に吹き付けて基板表面を内部や裏面よりも優先的にアニール（加熱）できるので，基板表面の膜をアニールする等の熱処理を基板の温度を相対的に低温に維持しながら行う膜形成が可能になる。
【００３８】
請求項３，６に係る発明によれば、複数の高温ガスとそれらで囲まれた高温空間に、堆積性を有する膜形成用の熱分解性ガスが合流され、その熱分解性ガスが高温空間で熱分解されて、基板表面上に吹き付けられるので、基板表面上に膜が形成される。
【００３９】
そして、基板表面上に熱抵抗層の停滞層が形成されて基板内部への熱伝導を抑制することができる。また、基板を支持する支持台で基板を冷却することができるので、基板温度を一定に保持することができ、基板の軟化等高温に起因する不都合を防止または抑制することができる。また支持台を移動可能にするので、それは基板の全域へのアニール等の熱処理と膜堆積を可能にさせ、複数の種類のガスビーム吹付装置を基板移動方向に置くことにより、複数の種類の膜形成を基板の上に連続して行うことを可能にさせる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４０】
以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。なお、これら添付図面中、同一または相当部分には同一符号を付している。
【００４１】
図３は本発明の第２実施形態に係る膜形成装置１１の構成を示す構成図であり、図４はその要部拡大図である。
【００４２】
図３に示すように膜形成装置１１は、所要の膜を形成するための基板１２およびこの基板１２を支持する冷却可能で移動可能の支持台１３と、ガス吹付装置１４とを具備している。
【００４３】
基板１２は、所要大の平板状のガラス基板やプラスチック基板等からなり、その表面１２ａ上に、これら基板１２の軟化または相変化の温度（例えば３００℃〜５００℃）よりも高い温度によりシリコン酸化膜や同窒化膜、ポリシリコン等の高温熱ＣＶＤ材料の膜を形成、成長させようとするものである。
【００４４】
支持台１３は、その基板１２の裏面１２ｂに密着する表面１３ａに、図中上面を開口させた真空チャック吸着用の複数の溝１３ｂ，１３ｂ，…を形成し、これら溝１３ｂ，１３ｂ，…内を図示しない排気装置により排気することにより基板１２の裏面１２ｂを吸着し、固定する。一方、これら溝１３ｂ，１３ｂ，…内に空気等を充填することにより、基板１２を支持台１３から取り外すことができる。溝１３ｂ，１３ｂ，…の設計により熱伝導による冷却効果を調整して所望の温度が得られるようにすることが可能である。また、支持台１３は、必要に応じてその内部に循環できる熱媒体（冷却材または加熱材）１３ｃを内蔵し、支持台１３を所要の温度に適宜制御し得るようになっている。また、支持台１３の温度を制御することにより、基板１２の裏面１２ｂの温度を制御できる。必要なときは基板支持台１３は基板１２の平面縦横（Ｘ−Ｙ）方向に移動できる。
【００４５】
一方、ガス吹付装置１４は、例えばステンレス製有蓋筒状の外ケーシング１５内に、例えばステンレス製筒状の内ケーシング１６を配設し、外ケーシング１５の底面は開口させている。また、内ケーシング１６内には、図３中破線枠で示すガス加熱装置１７を配設している。内ケーシング１６と外ケーシング１５とガス加熱装置１７の間には図示しない断熱材が配置されて外に放熱するのを防いでいる。
【００４６】
外ケーシング１５は、その上蓋１５ａに、第１，第２，第３ガス導入口１５ａ１，１５ａ２，１５ａ３と、電力線導入口１５ａ４をそれぞれ形成し、これら第１，第２，第３ガス導入口１５ａ１，１５ａ２，１５ａ３の外端には、第１，第２，第３ガス導入管１８ａ，１８ｂ，１８ｃをそれぞれ同心状に気密に連結し、電力線導入口１５ａ４には電力線１９を挿入している。第３ガス導入口１５ａ３の内端には、例えば石英製等の第３の内側ガス導入管２０が連通されている。
【００４７】
第１，第２ガス導入管１８ａ，１８ｂには、例えば窒素ガスが導入され、第３の内側ガス導入管２０には、例えば窒素ガスにより１〜１０％に希釈されたシラン（ＳｉＨ４）が堆積性を有する膜形成用の熱分解ガスの一例として導入される。
【００４８】
外ケーシング１５は、その左右一対の側面に左右一対の排気管２１，２２をそれぞれ配設し、これら排気管２１，２２の内側開口端２１ａ，２２ａを、外ケーシング１５と内ケーシング１６とにより画成される環状の排気空間２３で開口させており、この排気空間２３内へ外ケーシング１５の底面開口から侵入した窒素ガス等の排気を排気管２１，２２により外部へ排気する。
【００４９】
加熱装置１７は、セラミクスやカーボンの耐熱性の素材で作られる。本実施形態においては、カーボン（例えばグラファイト、等方性カーボンなどを含む）により形成された中実平板状のカーボン中央板２４と、その左右両側面にそれぞれ添設固着されるカーボン製の中実平板状の左右一対のカーボン側板２５，２６を有し、カーボン中央板２４はその図３中、左右両側端部にて、その外側面に向けて開口し、その奥行き方向（図３の表裏方向）に延在する左右一対のコ字状の溝２７，２８をカーボン中央板２４の長手方向（図３中、縦方向）に所要の間隔を置いて複数段形成している。これら左右一対の各溝２７、２７…、２８，２８…の外側端は図４にも示すように、左右一対のカーボン側板２５，２６の対向面により気密に密閉されている。
【００５０】
そして、カーボン中央板２４は、その図３，図４中の上部において、左右一対の第１，第２の上部ガス導入縦孔２９，３０を図中縦方向にそれぞれ形成し、これら第１，第２ガス導入縦孔２９，３０の内端（図中下端）を左右一対の溝２７，２８の縦列方向上端の溝２７ａ，２８ａにそれぞれ連通させている。
【００５１】
さらに、カーボン中央板２４は、左右一対の溝２７，２８の縦列方向下端の各溝２７ｂ，２８ｂに、第１，第２の下部ガス吹出縦孔３１，３２をそれぞれ連通させている。これら第１，第２の下部ガス吹出縦孔３１，３２はカーボン中央板２４の長手方向下部の左右側端にて、その各一側端が外側に開口する凹部によりそれぞれ形成され、これら凹部開口が左右一対のカーボン側板２５，２６により気密に密閉されている。
【００５２】
また、これら左右一対のカーボン側板２５，２６の下部外側面の外側開口の凹部内に、平板状の断熱石英板３３，３４が嵌合され、加熱装置１７の断熱を図っている。加熱装置の断熱は外ケーシング１５の過熱を防止するために、使用する温度領域に依存して追加挿入する。６００℃以上にガスの温度を上げる使用目的のときは内ケーシング１６の内部には断熱材を加熱装置１７を囲うように断熱材を挿入する。また外ケーシング１５と発熱装置１７の間の接触部にも断熱材を挿入する。
【００５３】
そして、このように構成された左右一対の第１，第２の下部ガス吹出縦孔３１，３２は、その図３，図４中下端に、第１，第２ガス吹出孔３５，３６を連通させている。これら第１，第２ガス吹出孔３５，３６はカーボン中央板２４の下端部の左右両側端部にそれぞれ形成され、これら第１，第２ガス吹出孔３５，３６から、第１，第２ガスが高温ガスとして基板表面１２ａにほぼ垂直に吹き付けられるようになっている。また、これら左右一対の第１，第２ガス吹出孔３５，３６同士の中間部には、第３ガス吹出孔３７が形成されている。これら第１〜第３ガス吹出孔３５〜３７は図示の都合上、線状で図示されているが、平面（底面）形状は細い長方形のスリットである。なお、これら第１〜第３の吹出孔３５〜３７は、単一の細長スリットでもよいが、小形の複数の長方形のスリットや小さい円形孔や矩形孔の複数個を所要の間隔を置いて列状に配設することにより構成してもよい。また、その配列の形状としては、直線状や曲線状、環状でもよい。この第３ガス吹出孔３７には、第３の内側ガス導入管２０の吹出口端部が接続され、第３ガス吹出孔３７から第３のガスが基板表面１３ａに吹き出されるようになっている。第３ガス吹出孔（細長スリット）３７は、図３では一つとして示したが，複数を配置しても良い。これら複数のスリットには異なる複数の種類のガスを通す第３の内側ガス導入管２０の一例として石英管を連結することは自由に設計できる。石英導入管の特定ガスの流れる方向を反対にして２本導入して吹出すガスの量をスリットの長手方向に均一にすることは自由に設計できる。また一本の石英管をスリットの片側でＵターンさせて２本ガス吹出し孔を構成することも自由に設計できる。
【００５４】
そして、内ケーシング１６の底部開口端（図３では下端）１６ａの外面には有底皿状の合流用ヘッダ６０の開口上端を固着している。合流用ヘッダ６０は、図１で示す合流用ヘッダ９とほぼ同様の機能を有し、第１，第２，第３のガス吹出孔３５，３６，３７を所要の間隔を置いて被覆し、これら第１〜第３ガス吹出孔３５〜３７から吹き出される高温のガスを受けて合流し混合させるものであり、第１，第２のガス吹出孔３５，３６から合流用ヘッダ６０内へそれぞれ吹き出される２本の高温ガスビームにより囲まれた空間を高温ガスルーム６（図１参照）に形成するようになっている。この高温ガスルーム６には、第３ガス吹出孔３７からのガスが吹き出され、合流して混合される。また、合流ヘッダ６０は、この混合したガスを１本のガスビームｇ状に絞って基板表面１２ａ側へ吹き付けるアパーチャー６０ａを開口させている。
【００５５】
図５（Ａ）は上記カーボン中央板２４の一側面（例えば左側面）の正面図、同（Ｂ）は同（Ａ）のＢ−Ｂ断面図、同（Ｃ）は同（Ａ）のＣ−Ｃ断面図、同（Ｄ）は同（Ａ）のＤ−Ｄ断面図であり、これらカーボン中央板２４と、左右一対のカーボン側板２５，２６とにより、図３に示す左右一対の複数の溝２７，２７，…、２８，２８，…と、第１，第２の下部ガス吹出縦孔３１，３２をそれぞれ形成している。これら左右一対の各溝２７，２７，…、２８，２８，…は図３，図４中縦方向に第１，第２の導入ガスをそれぞれ個別に通すように形成され、これら左右一対の溝２７，２８同士は左右（横）方向で連結されていない。
【００５６】
図５（Ａ）中の符号３８は、左右一対の各溝２７，２８毎に図中縦方向に連通させる複数の縦連通溝であり、３９は加熱用ランプ４０が挿入される挿入孔である。加熱用ランプ４０は例えば２００Ｖ，２．２ｋＷのランプであり、電力線１９に接続されて、所要の電力が供給されて高温で発熱するクリーンな熱源である。
【００５７】
また、図中、符号４１は、熱電対等の温度センサであり、第１，第２のガス吹出孔３５，３６から基板１２の表面１２ａに吹き付けられる第１，第２ガスの温度を検出し、その温度検出信号を図示しない温度制御装置に与えるようになっている。
【００５８】
この温度制御装置はこの温度検出信号を受けて、電力線１９から加熱用ランプ４０に供給される電力を制御することにより、第１，第２ガスの吹出温度を所定の温度（例えば６５０℃）に制御し得るようになっている。
【００５９】
次に、図３を用いてこのように構成された膜形成装置１１の作用について説明する。
【００６０】
まず、図示しない温度制御装置により電力線１９から加熱装置１７の加熱用ランプ４０へ供給される所要の電力の通電が開始される。
【００６１】
このために、加熱用ランプ４０の発熱によりカーボン中央板２４と左右一対のカーボン側板２５，２６が高温に加熱され、これら２４，２５，２６により形成された第１，第２の上部ガス導入縦孔２９，３０、左右一対の複数の溝２７，２７…、２８，２８…、第１，第２の下部ガス吹出縦孔３１，３２、すなわち、左右一対の第１，第２のガス通路が加熱される。
【００６２】
このとき、第１，第２ガス導入管１８ａ，１８ｂから窒素ガスが加熱装置１７の左右一対の第１，第２の上部ガス導入縦孔２９，３０へ導入される。この窒素ガスは、さらに左右一対の複数の溝２７，２７，…、２８，２８…、第１，第２の下部ガス吹出縦孔を順次経て、第１，第２吹出孔３５，３６に至るまでに所要の高温（例えば６５０℃）にそれぞれ加熱される。この後、これら高温ガスは、第１，第２吹出孔３５，３６から合流用ヘッダ６０内へ吹き出される。これにより、合流用ヘッダ６０内には、これら第１，第２吹出孔３５，３６からそれぞれ吹き出されている高温ガスにより囲まれた空間に高温ガスルーム６が形成される。これら窒素ガスの出口温度は温度センサ４１により検出され、上記制御装置により加熱用ランプ４０への電力を制御することにより、所要の温度にフィードバック制御される。
【００６３】
一方、このとき、第３ガス導入管１８ｃからは堆積性を有する膜形成用の熱分解ガスの一例であるシランガスが導入される。このシランガスは例えば窒素ガスにより１〜１０％に希釈されており、石英製の第３の内側ガス導入管２０により断熱した状態、すなわち、加熱装置１７に接触して直接加熱されないように断熱した状態で第３の吹出孔３７へ導入され、この第３の吹出孔３７から合流用ヘッダ６０内の高温ガスルーム６へ吐き出されて２つの高温ガス（例えば窒素ガス）と合流してアパーチャー出口６０ａから１本のガスビームに絞られて基板表面１２ａ側へ吹き付けられる。
【００６４】
これにより、第３のガスであるシランガスは、高温ガスルーム６で高温ガスと合流して混合することで高温に加熱されて熱分解し、生成した分解活性種が基板表面１２ａへ拡散を伴いながら吹き付けられる。
【００６５】
こうして、基板表面１２ａに吹き付けられたシランガスの分解活性種は基板表面１２ａ上でシリコン膜として堆積する。一方、基板表面１２ａで反射または膜形成に寄与しなっかった成分を含むガスは外ケース１５の底面と基板１２の間の開口から、その内部の減圧排気空間２３へ導かれ排気空間２３から排気管２１，２２により排気される。
【００６６】
これにより、ガラスの基板表面１２ａ上にシリコン膜を形成した。このシリコン膜は例えば２００ｎｍほどの厚みに成長した。この堆積したシリコン膜結晶性を評価するためにラマン散乱スペクトルを調べたところ、スペクトルの５１５ｃｍ−１付近のピークシフト成分からポリシリコンであることが確かめられた。Ｘ線回折のロッキングカーブには（１１１）、（２２０）、（３１１）のピークを観察した。さらに、断面ＴＥＭを見るとポリシリコンであることを示す格子像が観察された。したがって、堆積した膜はポリシリコンであった。
【００６７】
次に、基板１２として、ガラス基板に代えて、例えば１０Ωｃｍのシリコンウエハ基板を３００℃の支持台１３の上に密着させて載置した。第３ガス導入口１８ｃからシランを導入するとともに酸化性のガスＮ２Ｏガスを含む窒素ガスを第１，第２ガス導入口１８ａ，１８ｂから導入し温度センサ４１の検出温度を７００℃に設定したところ、このシリコンウエハ基板の表面１２ａ上に膜が成長した。シート抵抗測定を試みたところこの膜は絶縁膜であった。この膜を堆積させていない同一ロットウエハを参照ウエハとして用いて赤外分光光度計を用いた赤外透過スペクトルからはＳｉ−Ｏのピークが観察されて、この膜はシリコンの酸化物であることが確認できた。この膜はフッ酸に溶けた。
【００６８】
また、このシリコンウエハ基板に既にデバイスが形成されている場合には、上記第１，第２の高温ガス（窒素ガス）を、このデバイス作製時に用いたプラズマ窒化膜、シリコン酸化膜の形成工程時の温度（４００℃）以上の高温に加熱することにより、このシリコンウエハ基板上に熱ＣＶＤ膜を形成することができる。
【００６９】
そして、上記のごとく第３のガスとして窒素で希釈したシランを導入すると同時に上記第１，第２ガス導入口１８ａ，１８ｂへ導入したガスを、アンモニアＮＨ３を含む窒素ガスに置換し温度センサ４１の検出温度を７００℃に設定したところ、基板表面１２ａ上で成長した膜は絶縁膜であった。また、この膜の赤外分光光度計を用いた赤外透過スペクトルからはＳｉ−Ｎの振動ピークが観察されて、膜はシリコンの窒化物であることが確認できた。
【００７０】
なお、上記実施形態では、基板表面１２ａ上にシリコン膜を堆積させるためにモノシランＳｉＨ４を用いたが、より低温にするために、このモノシランを、高次シラン、例えばジシランＳｉ２Ｈ６に置換してもよく、また、反応性を利用してさらに低温にするためＳｉＦ４などのガスを用いることは自由に設計できる。さらに、シリコンを含むガスのほかに、カーボンを含むガスを導入することも可能である。例えばカーボンを含むガスとしては、アセチレンＣ２Ｈ２が熱分解しやすいので用いることができる。また、これをシランと同時に用いるとシリコンカーバイドを含む膜が形成される。また、ゲルマニュームを含むガスＧｅＨ４とＳｉＨ４を同時に導入するとシリコンとゲルマニュームの混晶を成長させることも可能である。また、ドーピングガスＰＨ３やＢ２Ｈ６をシランガスと同時に導入して不純物ドーピングされたポリシリコンを成長させることも自由にできる。さらに、膜堆積した膜形成装置１１の部品のクリーニングのためにシリコンと反応するＣｌＦ３やＮＦ３などのクリーニングガスを加熱用ガスの第１〜第３の導入口１８ａ〜１８ｃから導入することにより、部品を取り替えずに付着した膜を除去できる。クリーニングガスの導入により、装置の管理された安定稼動を自由に工程設計できる。
【００７１】
さらにまた、ガスの選択により異なる材料の膜を種々形成し、成長できることを示したが、基板１２の移動により積層膜の形成と積層構造の選択と設計ができる。
【００７２】
図６は本発明の第３の実施形態に係る膜形成装置１１Ａの構成を示す模式図である。この膜形成装置１１Ａは、上記図３で示す膜形成装置１１において、そのガス吹付装置１４の複数台を所要のピッチを置いて、例えば１列状に並設し固定する一方、上記支持台１３を複数台のガス吹付装置１４，１４，１４の並設方向に通過または往復動可能に支持する支持台移動装置５０を設けた点に特徴がある。これ以外の構成は、図３で示す膜形成装置１１の構成とほぼ同一である。
【００７３】
すなわち、この膜形成装置１１Ａは、基台５１上に昇降台５２を、複数のねじ５３，５３，…等により上下方向に調節可能に配設している。この調節はモータ駆動させることは自由に機械設計できる。昇降台５２上には、移動ねじ５４の軸方向両端部を回転可能に支持する一対の軸受５５，５５と、移動ねじ５４をその軸心周りに回転させるモータ５６と、を配設している。
【００７４】
一方、支持台１３の図６中下面には、左右一対の支持脚１３ｃ，１３ｄを突設し、これら支持脚１３ｃ，１３ｄには、移動ねじ５４に噛み合うねじ孔を形成する。この移動ねじ５４の回転により支持台１３は左右に移動する。支持台１３が回転しないように回転を規制する図示しないスライド機構を設けている。移動ねじと噛み合う支持脚１３は一つであっても良い。
【００７５】
したがって、この支持台移動装置５０により支持台１３を、複数台のガス吹付装置１４，１４，１４の並設方向に順次移動させ、または適宜往復動させることにより、これらガス吹付装置１４，１４，１４を通過する毎に基板表面１２ａ上に形成される膜の処理温度を変えたり、形成する膜の厚さを増加させることができる。または、各ガス吹付装置１４に導入する高温ガスやその温度、膜形成用のガスの種類やその組合せを適宜変えることにより、基板表面１２ａ上に複数種類の膜を形成し、または複数の膜を積層し、あるいはアニール等の熱処理を施すことができる。なお、ここでは基板１２側を移動させる例を示したが、移動は相対的であればよく、吹付装置１４，１４，…側を移動させても良い。また、その相対移動方向はＸＹの２方向でもよい。
【００７６】
図７（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）は上記図６で示す膜形成装置１１Ａにおいて、複数台のガス吹付装置１４，１４，１４の配置列をそれぞれ示す平面模式図である。図７（Ａ）は複数のガス吹付装置１４，１４，１４を基板１２の図中矢印で示す基板１２の移動方向に所要の間隔を置いて１列状に並設している点に特徴があり、これ以外は図６で示す膜形成装置１１Ａと同一の構成である。
【００７７】
なお、これらガス吹付装置１４，１４，１４は、その基板表面１２ａに対向する対向面の幅方向長さ（図７（Ａ）では縦方向長さ）が基板１２の短手方向の長さ（図７（Ａ）では縦方向長さ）よりも長い場合に好適である。
【００７８】
図７（Ｂ）は複数のガス吹付装置１４，１４，１４を、基板１２の長手方向、すなわち、図中矢印で示す移動方向に対して斜め方向に配設した点に特徴がある。
【００７９】
この斜め配列によれば、各ガス吹付装置１４の幅方向長さ（図７（Ｂ）では縦方向長さ）が基板１２の図中縦方向長さよりも短いときに、これらがス吹付装置１４，１４，１４により基板１２の短手方向長さのほぼ全域に膜を形成することができる。
【００８０】
また、大型のガラス基板１２に１直線状に高温部を形成すると基板１２が反る場合があるのでガス吹付装置１４の配置を分割して配設するのが望ましい。さらに、膜を形成した大型基板１２から複数のパネル基板（図示省略）に切り出すときには、その境目に、複数のガス吹付装置１４の配置の分かれ目を入れることで、パネル基板一つ分の小さなガス吹付装置１４で基板表面１２ａのほぼ全域に膜を形成できる装置に設計できる。
【００８１】
図７（Ｃ）はガス吹付装置１４の長さ（図では縦方向の長さ）が基板１２の図中縦方向（短手方向）の長さよりも短い場合に、これら複数のガス吹付装置１４，１４，１４，１４を基板１２の図中縦方向に複数列（例えば２列）で千鳥状に配設した点に特徴がある。この千鳥配列によれば、図中左端のガス吹付装置１４から右端のガス吹付装置１４までの幅寸法Ｗを短くすることができる。このために、これらガス吹付装置１４，１４，１４，１４を１つの外ケーシング（図示省略）により収容する場合に、その外ケーシングの幅寸法Ｗを短くし、小形化を図ることができる。また、これらガス吹付装置１４，１４，１４，１４を図示しない外ケーシング内に収容する場合は、これらガス吹付装置１４，１４，１４，１４から吹き出されたガスが基板表面１２ａで反射する等により外側方へ拡散したガスを外ケーシング内に吸気し排気源へ排気するように構成してもよい。以上、基板１２を一方向に移動することで基板１２の全領域を処理する例を示した。しかし、移動を基板１２の長手方向と直角、この図では短手方向に基板１２を移動することを組み合わせた移動、例えばＸ−Ｙ方向へ移動可能に設計すると、少ないガス吹付装置１４，１４，…で全領域を処理できる。この移動により処理の均一性向上が図られると同時に、基板１２の表面温度の均一性が改善されて基板１２の熱膨張差による変形を抑止できる効果がある。
【００８２】
図８は本発明の第５の実施形態に係る膜形成装置１１Ｂの概略構成を示す模式図である。図８に示すように、この膜形成装置１１Ｂは、主に基板表面１２ａ上に予め形成されているアモルファスシリコン膜等の膜をアニール処理等の熱処理をするために構成された点に特徴がある。このために、この膜形成装置１１Ｂは、図３等で示す第１の実施形態に係る膜形成装置１１において、堆積性を有する膜形成用の熱分解ガスを導入する第３ガス導入管１８ｃとこれに連通する第３の内側ガス導入管２０を削除している点と、加熱装置１７の２台を左右に並設して左右一対の加熱装置１７ａ，１７ｂに構成した点とに主な特徴を有する。
【００８３】
したがって、左右一対の加熱装置１７ａ，１７ｂは、図３等で示す加熱装置１７とほぼ同様にカーボン中央板２４，２４をそれぞれ具備しているが、これら左右一対のカーボン中央板２４，２４同士の間には、これら２枚のカーボン中央板２４，２４の外側端に添着される１枚のカーボン側板２６Ｂを介在させており、この１枚のカーボン側板２６Ｂにより、２枚のカーボン側板２６，２６を兼用している点で上記第１の実施形態と相違する。
【００８４】
このために、左右一対の加熱装置１７ａ，１７ｂは、２本の第１ガス導入管１５ａ１，１５ａ１と、２本の第２ガス導入管１５ａ２，１５ａ２の合計４本のガス導入管と、これら４本のガス導入管１５ａ１，１５ａ１、１５ａ２，１５ａ２に連通する４本のガス通路が形成されている。
【００８５】
次に、このように構成された膜形成装置１１Ｂの加熱作用について説明する。
【００８６】
まず、図示しない温度制御装置により加熱用ランプ４０へ供給される所要の電力の通電が開始される。このために、加熱用ランプ４０の発熱により左右のカーボン中央板２４，２４と左右一対のカーボン側板２５，２５，２６Ｂが高温（例えば７００〜゜８００℃）に加熱され、これら２４，２５，２６Ｂにより形成された第１，第２の上部ガス導入縦孔２９，２９、３０，３０、各左右一対の複数の溝２７，２７…、２８，２８…、各第１，第２の下部ガス吹出縦孔３１，３１，３２，３２、すなわち、各左右一対で４本の第１，第２のガス通路が加熱される。
【００８７】
このとき、各第１，第２の４本のガス導入管１８ａ，１８ａ、１８ｂ，１８ｂから窒素ガスが各加熱装置１７ａ，１７ｂの各左右一対の第１，第２の上部ガス導入縦孔２９，２９、３０，３０へ導入される。この窒素ガスは、さらに各左右一対の複数の溝２７，２７，…、２８，２８…、第１，第２の下部ガス吹出縦孔３１，３１、３２，３２をそれぞれ順次経て、各第１，第２吹出孔３５，３５，３６，３６に至るまでに所要の高温にそれぞれ加熱され、さらに、これら各第１，第２吹出孔３５，３５，３６，３６からビーム状にそれぞれ絞られて高温ガスビーム６０ｂとして基板１２の表面１２ａ上にほぼ垂直にそれぞれ吹き付けられる。この高温ガスビーム６０ｂにより、ガラスの基板表面１２ａ上に、予め形成されているアモルファスシリコン等の膜を高温に加熱し、アニールすることができる。
【００８８】
プラズマＣＶＤで成長させたアモルファスシリコンはアニールすることにより、アモルファスシリコン中の水素を追い出し、水素の少ないポリシリコンに変換することが可能であることが分かっている。高温ガスビーム６０ｂの温度を７５０℃に設定し、窒素の総流量５０ＳＬＭで４分間アニールした１００ｎｍの厚みのガラス上のアモルファスシリコン膜についてラマン散乱スペクトルを調べたところ、５１５ｃｍ−１付近のピークシフト成分からポリシリコンに変換できるのを確認した。また温度や照射時間の調整により５１５ｃｍ−１より低周波数側にピークを観測した。照射前のアモルファスシリコンは４８０ｃｍ−１付近にブロードな弱いピークを示した。すなわち、上記膜形成装置１１または１１Ａにより、基板表面１２ａ上に載せたアモルファス膜を加熱することにより、ラマンシフトスペクトルにピークを持つ膜をアニール基板表面１２ａ上に固着形成できることが確認された。
【００８９】
そして、２連の膜形成装置１１Ｂは、２台の加熱装置１７ａ，１７ｂを設け、例えば４本の高温ガスを一つのビームに絞って基板表面１２ａに吹き付けるので、この高温ガスビーム６０ｂの吹付熱量を増大させることができる。このために、図６，図７に示すように支持台１３により基板１２を移動させる場合には、高温ガスビーム６０ｂの熱量が増加した分、基板１２の加熱処理時間を短縮できる。その結果、基板１２を高速で移動できるので、高いスループットが得られる。すなわち、基板１２を高速で移動させても、単位時間と単位面積当たりに所要の熱量のガスビームを吹き付けることができるので、スループットを向上させることができる。
【００９０】
そして、４本の高温ガスを１つのビームに絞るために、アパーチャー６０ａの開口径を２本の高温ガスビーム６０ｂの場合よりも広くするので、２本のときよりも高温ガスビーム６０ｂの吹出し厚が厚くなる。このために、アパーチャー６０ａの開口径を基準とした高温ガスビーム６０ｂの広がりの出口からの距離は相対的に遠くすることができる。また、高温ガスビーム６０ｂの広がりと高温ガスビーム６０ｂの温度は対応しているので、２本の高温ガスを一つのビームに絞ったときに比べて、同じ温度のガスビームが得られる位置は遠くなる。このために、基板１２とアパーチャー６ａとの微小間隔を大きくできるので、基板１２の保持と移動の機構設計の精度に余裕を与えることができる。この余裕は膜形成装置１１Ｂを設計製造するときの大きな利点である。
【００９１】
なお、上記各実施形態では、加熱用の高温ガスとして窒素ガスを使用した場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、加熱用高温ガスは不活性ガスであればよい。また、複数種類の不活性ガスを適宜組み合せてもよく、ガス温度も適宜選定できる。さらに、上記膜形成装置１１Ｂでは４本の高温ガスを合流させて１本の高温ガスビーム６０ｂに絞る場合について説明したが、この高温ガスビーム６０ｂの本数は３本や５本以上でもよく、２本以上であればよい。
【００９２】
さらに、上記膜形成装置１１Ｂでは、基板表面１２ａ上に既に形成されているアモルファスシリコン等の膜を加熱してアニールする熱処理を行う場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば上記図３等で示す膜形成装置１１のように、基板表面１２ａ上にシリコン薄膜等の膜を形成するように構成してもよい。
【００９３】
そして、上記膜形成装置１１によれば、ガラス基板表面１２ａ上にポリシリコン薄膜や絶縁膜等を安価に形成し、形成させることができるので、薄膜トランジスタ等のデバイスをガラス基板の表面１２ａ上に直接製造することができる。また、基板表面１２ａ上で異なる組成の膜を連続成長させて、傾斜組成の薄膜を成長させることにより、太陽光のスペクトルを有効に利用できる傾斜組成薄膜や異種接合を用いた太陽電池のデバイスを安価に製造することも可能である。なお、上記各実施形態では、カーボン中央板２４やカーボン側板２５，２６，２６Ａをカーボンにより形成した場合について説明したが、酸化されないセラミクス製またはそれで被覆されたものに置換してもよく、これによれば、酸素の導入も可能である。
【００９４】
以上説明したように本発明は、ガラス製等の基板１２をその軟化または相変化点よりも低い温度の支持台１３により維持しながら、その軟化または相変化点の温度または支持台１３の温度よりも高い温度の高温ガスを、ビーム状に絞って基板表面１２ａ上にほぼ垂直に吹き付け、衝突させることにより、基板１２全体を軟化点以下の低温度、または基板１２を支持する支持台１３の温度に維持しながら基板表面１２ａの膜をアニールできる。
【００９５】
また、高温ガスと堆積性を有する膜形成用の熱分解ガスを合流させて一つにして熱分解を促進させ、この分解種を基板１２にほぼ垂直に吹き付けることにより、基板１２上に効率よく膜を形成し、成長させることができる。
【００９６】
さらにまた、基板表面１２ａ上にポリシリコンを成長させとともに、半導体で用いられる高温の熱ＣＶＤ膜を積層して成長させることもできる。さらにまた、組成を傾斜的に変化させた膜や積層膜構造を生成することも可能であるので、例えば大型ガラス基板１２の上に薄膜トランジスタや有機ＥＬ（エレクトロルミネセンス）、太陽電池などのデバイスを安価に作ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００９７】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る膜形成方法の原理を示す模式図。
【図２】ビーム状の高温ガスが基板表面に吹き付けられ、衝突したときの状態と、そのときの温度分布を示す模式図。
【図３】本発明の第２の実施形態に係る膜形成装置の構成図。
【図４】図３で示すカーボン中央板と左右一対のカーボン側板等を示す側断面図。
【図５】（Ａ）は図３で示すカーボン中央板の一側面の正面図、（Ｂ）は同（Ａ）のＢ−Ｂ線断面図、（Ｃ）は同（Ａ）のＣ−Ｃ線断面図、（Ｄ）は同（Ａ）のＤ−Ｄ線断面図。
【図６】本発明の第３の実施形態に係る膜形成装置の構成を示す模式図。
【図７】本発明の第４の実施形態に係る膜形成装置の変形例をそれぞれ示し、（Ａ）は図６で示す複数のガス吹付装置を基板の移動方向に並設する配置例の平面模式図、（Ｂ）は基板よりも小さい複数のガス吹付装置を、基板表面のほぼ全域をカバーする場合の配置例を示す模式図、（Ｃ）は複数のガス吹付装置を千鳥状に配設した変形例を示す模式図。
【図８】本発明の第５の実施形態に係る膜形成装置の主要部の模式図。
【符号の説明】
【００９８】
１  基板
１ａ  基板表面
１ｂ  基板裏面
２ａ  高温ガスビーム
２ｂ  高温ガス
２ｃ  高温ガス
３  ガス吹付装置
３ａ  吹出孔
４  支持台
４ａ  熱媒体
４ｂ  真空チャック溝
５  停滞層
６  高温ガスルーム
７  堆積性のガス（シランガス）
９  合流用ヘッダ
９ａ  合流用ヘッダのアパーチャ（吹出口）
１０  高温ガスビーム
１１，１１Ａ，１１Ｂ  膜形成装置
１２  基板
１２ａ  基板表面
１２ｂ  基板裏面
１３  支持台
１３ａ  支持台表面
１３ｂ  真空チャック吸着用の複数の溝
１３ｃ  熱媒体
１４  ガス吹付装置
１５  外ケーシング
１６  内ケーシング
１７，１７ａ，１７ｂ  加熱装置
１８ａ  第１ガス導入口
１８ｂ  第２ガス導入口
１８ｃ  第３ガス導入口
１９  電力線
２０  第３の内側ガス導入管
２１，２２  一対の排気管
２３  排気空間
２４  カーボン中央板
２５，２６  左右一対のカーボン側板
２７，２８  左右一対の溝
２７ａ，２８ａ  左右一対の上部溝
２９  第１の上部ガス導入縦孔
３０  第２の上部ガス導入縦孔
３１  第１の下部ガス吹出縦孔
３２  第２の下部ガス吹出縦孔
３５  第１ガス吹出孔
３６  第２ガス吹出孔
３７  第３ガス吹出孔
３９  加熱用ランプ挿入孔
４０  加熱用ランプ
４１  温度センサ
４２  高温領域
５０  移動装置
５１  基台
５２  昇降台
５３  ネジ
５４  移動ネジ
５５  軸受
５６  モータ
６０  合流用ヘッダ
６０ａ  合流用ヘッダのアパーチャー（吹出口）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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