(57)【要約】【課題】垂直方向に折り返すようにチャンバの内部に吊り下げられた触媒線のねじれを抑制し、所望の精度で成膜を行うことが可能な触媒化学気相成長装置、特に、大面積の成膜領域に成膜を行う場合に有効な触媒線化学気相成長装置を提供すること。【解決手段】触媒線６がＺ軸を中心に時計回りの方向にねじれるとき、折り返し部６３は、円柱部３０ｂ，３０ｃから離れ、円柱部３０ａ，３０ｄに近づくように図中矢印で示す方向にＺ軸回りに回転する。回転した折り返し部６３の垂下部６１側の端部が円柱部３０ａに当接し、垂下部６２側の端部が円柱部３０ｄに当接して触媒線６のねじれがＹ軸方向で規制される。また、このとき、垂下部６２は平板部２０から離れ、垂下部６１は平板部２０に近づく如く位置ずれする。位置ずれした触媒線６の垂下部６１が平板部２０の端部２１ｃに当接して触媒線６の位置ずれがＸ軸方向で規制される。【選択図】図３
2011082226.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
チャンバと、
前記チャンバ内で基板を立てた状態で保持する保持機構と、
電源に接続される両端部を有し、前記保持機構により保持された前記基板の主面に対向して、垂直方向に折り返すように前記チャンバの内部に吊り下げられ、前記両端部間に電力を印加することで前記チャンバに導入された原料ガスの分解温度に発熱可能な第１の触媒線と、
前記第１の触媒線に接触することで前記第１の触媒線の垂直軸回りのねじれを規制する第１の規制部と
を具備する触媒化学気相成長装置。
【請求項２】
請求項１に記載の触媒化学気相成長装置であって、
前記第１の規制部は、前記第１の触媒線が所定以上ねじれたときに前記第１の触媒線に接触して前記第１の触媒線のねじれを規制する
触媒化学気相成長装置。
【請求項３】
請求項２に記載の触媒化学気相成長装置であって、
前記チャンバは、
前記保持機構に保持された前記基板の主面と対向する第１の領域と、
前記第１の領域よりも上方側であって、前記両端部が位置する第２の領域と、
前記第１の領域よりも下方側であって、前記第１の触媒線の折り返し領域が位置する第３の領域とを有し、
前記第１の規制部は、前記第３の領域に設けられている
触媒化学気相成長装置。
【請求項４】
請求項３に記載の触媒化学気相成長装置であって、
前記第１の規制部は、前記第１の触媒線を挟んで対向する第１及び第２の部材を含む
触媒化学気相成長装置。
【請求項５】
請求項４に記載の触媒化学気相成長装置であって、
前記第１及び第２の部材は、垂直方向又は水平方向に延びる軸状部材である
触媒化学気相成長装置。
【請求項６】
請求項５に記載の触媒化学気相成長装置であって、
前記電源に接続される両端部を有し、前記保持機構により保持された前記基板の前記主面に対向して、垂直方向に折り返すように前記チャンバの内部に吊り下げられた第２の触媒線をさらに具備し、
前記第１及び第２の部材は、前記第１及び第２の触媒線を横切るように延在する軸状部材である
触媒化学気相成長装置。
【請求項７】
請求項４に記載の触媒化学気相成長装置であって、
前記第１の触媒線に接触可能に配置され、前記両端部を支点とする前記第１の触媒線の位置ずれを、前記保持機構により保持された前記基板の前記主面に平行な方向で規制する第２の規制部
をさらに具備する触媒化学気相成長装置。
【請求項８】
請求項７に記載の触媒化学気相成長装置であって、
前記第２の規制部は、前記チャンバの一部に固定され、
前記第１及び第２の部材は、前記第２の規制部に支持される
触媒化学気相成長装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、チャンバ内に設置された発熱した触媒線に原料ガスを供給し、生成した分解種をチャンバ内の被成膜基材上に堆積させて成膜を行う触媒化学気相成長装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
チャンバ内の触媒線に原料ガスを供給し、原料ガスの触媒反応もしくは熱分解反応を利用して生成した分解種（堆積種）を被成膜基板上に堆積させる成膜法である触媒化学気相成長法（ＣＡＴ−ＣＶＤ：catalytic-Chemical Vapor Deposition）を用いた成膜装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
特許文献１に記載の触媒化学気相成長装置では、処理チャンバ内で基板ホルダーにより基板が垂直な姿勢で保持され、通電されて発熱することで原料ガスを分解可能な触媒線がその基板に対向するように配置されている。この触媒線はＵ字状に形成され、触媒線の両端は上側に位置し、折り返されたＵ字状の部分が下側に位置している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−３０３１８２号公報（段落［００２４］、図２）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このような触媒化学気相成長装置では、触媒線は通電によりおよそ２０００℃程度に発熱する。このとき、触媒線に大電流が供給されるため、触媒線の周囲に強い磁場が発生して、磁場と電流との相互作用により電磁力が発生する。電磁力を受け、下部に自由端を持って吊り下げられた長尺の触媒線は、垂直軸回りにねじれる場合がある。触媒線がねじれると、触媒線と基板との距離が不均一となり分解種の基板への到達確率や輻射熱による基板の温度上昇が不均一になって、成膜の膜厚分布に変動が生じる等、所望の精度で成膜を行うことができなくなるおそれがある。この触媒線のねじれによる膜厚分布の変動等の問題は、大面積の成膜領域に成膜を行う場合に、特に顕著である。
【０００６】
以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、垂直方向に折り返すようにチャンバの内部に吊り下げられた触媒線のねじれを抑制し、所望の精度で成膜を行うことが可能な触媒化学気相成長装置、特に、大面積の成膜領域に成膜を行う場合に有効な触媒線化学気相成長装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明の一形態に係る触媒化学気相成長装置は、チャンバと、保持機構と、第１の触媒線と、第１の規制部とを有する。
上記保持機構は、上記チャンバ内で基板を立てた状態で保持する。
上記第１の触媒線は、電源に接続される両端部を有し、上記保持機構により保持された上記基板に対向して、垂直方向に折り返すように上記チャンバの内部に吊り下げられ、上記両端部間に電力を印加することで上記チャンバに導入された原料ガスの分解温度に発熱可能である。
上記第１の規制部は、上記第１の触媒線に接触可能に配置され、上記第１の触媒線の垂直軸回りのねじれを規制する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の一実施形態に係る触媒化学気相成長装置の概略構成を示す正面図である。
【図２】図１の触媒化学気相成長装置の概略構成を示す側面図である。
【図３】規制部及び触媒線を示す斜視図である。
【図４】図３の規制部及び触媒線をＹ軸方向から示す概略構成図である。
【図５】図３の規制部及び触媒線をＺ軸方向から示す概略構成図である。
【図６】規制部の部分断面図である。
【図７】触媒線がＺ軸回りにねじれたときの規制部及び触媒線をＺ軸方向から示す概略図である。
【図８】図７の規制部及び触媒線をＹ軸方向から示す概略図である。
【図９】規制部を設けた場合の成膜の膜厚分布の変動及び規制部を設けない場合の成膜の膜厚分布の変動を示す図である。
【図１０】規制部に原料ガスの分解種が堆積した様子を示す部分断面図である。
【図１１】本発明の別の実施形態に係る規制部及び触媒線を示す斜視図である。
【図１２】触媒線がＺ軸回りにねじれたときの図１１の規制部及び触媒線をＺ軸方向から示す概略図である。
【図１３】本発明の別の実施形態に係る規制部及び触媒線を示す斜視図である。
【図１４】本発明の別の実施形態に係る規制部及び触媒線を示す斜視図である。
【図１５】本発明の別の実施形態に係る規制部及び触媒線を示す斜視図である。
【図１６】本発明の別の実施形態に係る規制部及び触媒線を示す斜視図である。
【図１７】本発明の別の実施形態に係る触媒化学気相成長装置の概略構成を示す正面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明の一実施形態に係る触媒化学気相成長装置は、チャンバと、保持機構と、第１の触媒線と、第１の規制部とを有する。
上記保持機構は、上記チャンバ内で基板を立てた状態で保持する。
上記第１の触媒線は、電源に接続される両端部を有し、上記保持機構により保持された上記基板に対向して、垂直方向に折り返すように上記チャンバの内部に吊り下げられ、上記両端部間に電力を印加することで上記チャンバに導入された原料ガスの分解温度に発熱可能である。
上記第１の規制部は、上記第１の触媒線に接触することで上記第１の触媒線の垂直軸回りのねじれを規制する。
この触媒化学気相成長装置によれば、第１の規制部により、第１の触媒線の垂直軸回りのねじれを基板に直交する方向で規制することができるので、基板と第１の触媒線との距離が大きく変動するのを抑えることができる。これにより、原料ガスの分解種の基板への到達確率の変動や、触媒線からの輻射熱による基板の局所的な温度上昇を防止でき、成膜の膜厚分布が不均一となるのを抑えることができる。
【００１０】
上記第１の規制部は、上記第１の触媒線が所定以上ねじれたときに上記第１の触媒線に接触して上記第１の触媒線のねじれを規制してもよい。
この触媒化学気相成長装置によれば、例えば、電圧を印加し、第１の触媒線が所定以上ねじれたときのみ第１の規制部が第１の触媒線に接触するので、第１の規制部の接触に起因する第１の触媒線の温度低下等を抑制することができる。
【００１１】
上記チャンバは、上記保持機構に保持された上記基板と対向する第１の領域と、上記第１の領域よりも上方側であって、上記両端部が位置する第２の領域と、上記第１の領域よりも下方側であって、上記第１の触媒線の折り返し領域が位置する第３の領域とを有してもよい。
上記第１の規制部は、上記第３の領域に設けられてもよい。
この触媒化学気相成長装置によれば、第１の規制部を基板と対向する第１の領域よりも下方側の第３の領域に設けることにより、第１の規制部が成膜の際に基板に対する障害となるのを防止できる。さらに、移動の自由度が高い触媒線の自由端を第１の規制部で拘束するため、触媒線のねじれをより効果的に規制することができる。
【００１２】
上記第１の規制部は、上記第１の触媒線を挟んで対向する第１及び第２の部材を含んでもよい。
この触媒化学気相成長装置によれば、折り返し部を挟んで対向する第１及び第２の部材により、第１の触媒線のねじれを基板面に直交する方向で規制することができる。したがって、簡素な構成で、触媒線のねじれを規制することができる。
【００１３】
上記第１及び第２の部材は、垂直方向又は水平方向に延びる軸状部材であってもよい。
この触媒化学気相成長装置によれば、第１及び第２の部材を垂直方向に延びる軸状部材とした場合、ねじれた第１の触媒線の折り返された部位が第１及び第２の部材に当接して、第１の触媒線のねじれを規制することができる。また、第１及び第２の部材を水平方向に延びる軸状部材とした場合、ねじれた第１の触媒線の垂直方向に吊り下げられた部位が第１及び第２の部材に当接して、第１の触媒線のねじれを規制することができる。
【００１４】
上記触媒化学気相成長装置は、上記電源に接続される両端部を有し、上記保持機構により保持された上記基板に対向して、垂直方向に折り返すように上記チャンバの内部に吊り下げられた第２の触媒線をさらに有してもよい。
上記第１及び第２の部材は、上記第１及び第２の触媒線を横切るように水平方向に延在する軸状部材であってもよい。
この触媒化学気相成長装置によれば、触媒線を複数備えているので、大面積の成膜領域にも対応することができる。また、第１及び第２の部材により、第１及び第２の触媒線のねじれを共通に規制することができる。
【００１５】
上記触媒化学気相成長装置は、上記第１の触媒線に接触可能に配置され、上記両端部を支点とする上記第１の触媒線の位置ずれを、上記保持機構により保持された上記基板に平行な方向で規制する第２の規制部をさらに有してもよい。
この触媒化学気相成長装置によれば、第２の規制部により、触媒線の垂直軸回りのねじれによる位置ずれを基板に平行な方向で規制することができる。
【００１６】
上記第２の規制部は、上記チャンバの一部に固定されてもよい。
上記第１及び第２の部材は、上記第２の規制部に支持されてもよい。
この触媒化学気相成長装置によれば、第１及び第２の規制部を一体的に構成することができるので、組み立て時の作業性が向上する。
【００１７】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。
【００１８】
［触媒化学気相成長装置の構成］
図１は、本発明の一実施形態に係る触媒化学気相成長装置１０の概略構成を示す正面図であり、図２は、図１の触媒化学気相成長装置１０の概略構成を示す側面図である。
これらの図に示すように、触媒化学気相成長装置１０は、真空チャンバ３を有する。真空チャンバ３は、防着板５により区画された反応室２を内部に有し、反応室２を所定の真空度に真空排気可能な真空ポンプ４が真空チャンバ３に接続されている。
【００１９】
真空チャンバ３には、例えばタンタル、タングステン、モリブデン、イリジウム等の高融点金属からなる複数の触媒線６ａ，６ｂ，６ｃが設置されている。各複数の触媒線６ａ，６ｂ，６ｃは、防着板５の天面に形成された通し穴（図示せず。）を貫通して、反応室２内を垂直方向（本実施形態では重力方向とする。）に垂下し、反応室２内の下部の領域で垂直方向に折り返されるようにして吊り下げられる。各触媒線６ａ，６ｂ，６ｃは、垂直方向に垂下する垂下部６１，６２と、垂下部６１，６２の間の折り返し部６３とを有する。この折り返しの形状は、Ｕ字状、クランク状等にすればよい。触媒線６の線径は特に限定されず、例えば０．５ｍｍである。
また、触媒線６の長さも特には限定されないが、一本の触媒線６の長さが２ｍ以上となる大面積の成膜領域に成膜を行う場合に本発明は特に有効である。これは、触媒線６の長さが２ｍ以上となると、電流が印加された場合に発生する触媒線６のねじれや振動が特に大きくなるからである。触媒線６の長さは２ｍ〜５ｍとすることができ、本実施形態では、長さ２ｍの触媒線６が用いられる。なお、一本の触媒線６において、垂下部６１と６２の長さは、お互いに等しくなるように配置されている。
【００２０】
触媒線６の設置本数（ユニット数）は、特に限定されないが、図１では説明をわかりやすくするため３ユニットの触媒線６ａ，６ｂ，６ｃが列設された様子を示している。触媒線６の設置本数は、基板の大きさに応じて適宜設定することができる。例えば１２９０ｍｍ×８８０ｍｍの成膜領域の広い基板に成膜する場合、触媒線６は例えば８ユニット程度設ければよい。
【００２１】
真空チャンバ３には、さらに、複数の触媒線６ａ，６ｂ，６ｃに対応して、触媒線６ａ，６ｂ，６ｃのねじれをそれぞれ規制するための規制部１００ａ，１００ｂ，１００ｃが設けられている。規制部１００ａ，１００ｂ，１００ｃの構成等については後で詳細に説明する。
【００２２】
なお、以下の説明において、複数の触媒線６ａ，６ｂ，６ｃの列設方向を「Ｘ軸方向」、垂直方向を「Ｚ軸方向」、これらに直交する方向を「Ｙ軸方向」と呼ぶものとする。また、触媒線６ａ，６ｂ，６ｃはそれぞれ同様の構成を有し、規制部１００ａ，１００ｂ，１００ｃもまたそれぞれ同様の構成を有する。従って、以下の説明において、触媒線６ａ，６ｂ，６ｃのうちのいずれか１つについて説明する場合には「触媒線６」と総称し、規制部１００ａ，１００ｂ，１００ｃのうちのいずれか１つについて説明する場合には「規制部１００」と総称するものとする。また、後に説明する各部材においても、同様の趣旨により同様の総称をする場合がある。
【００２３】
触媒線６の両端部６４，６４は、真空チャンバ３の外部に設置されている電源８に接続されている。電源８は、電流供給源及び供給電流を調整可能な制御部（図示せず。）を含んでもよい。電源８は、触媒線６の両端部６４，６４間に電力を印加することで、触媒線６を反応室２に導入される原料ガス（後述する。）の分解温度に発熱させることが可能である。電源８は、直流電源とされるが、交流電源であってもよい。
【００２４】
防着板５には、複数のガス導入配管７が設置されている。ガス導入配管７には、原料ガスを噴出可能な複数の原料ガス噴出孔（図示せず。）が設けられており、反応室２に原料ガスを導入可能である。ガス導入配管７は、ガス供給ラインを介して真空チャンバ３の外部に設置された原料ガス供給部９に接続されている。
【００２５】
反応室２の内部には、例えば１２９０ｍｍ×８８０ｍｍの成膜領域の広いガラス基板Ｓを保持可能なフレーム状のホルダ１が設けられる。ホルダ１は触媒線６を挟んでＹ軸方向で対向するように２つ設けられている。ホルダ１は、基板ＳをＸ軸とＺ軸とがなす平面上に立てた状態で保持可能である。このように保持された基板Ｓの間の空間には、ガス導入配管７から噴出した原料ガスが導入される。
【００２６】
ホルダ１は、基板Ｓの温度調節を行うためのヒータを内蔵していてもよく、これに限定されず、ホルダ１の近傍にヒータを設けてもよい。ホルダ１に保持された基板は、複数の触媒線６の列設方向と平行な方向（Ｘ軸方向）に移動可能とされる。ホルダ１の搬送機構は特に限定されない。例えば、真空チャンバ３の底部に敷設されたレール（図示略）に沿ってホルダ１を搬送するようにしてもよい。あるいは、反応室２の直上を移動可能なキャリヤ（図示略）によりホルダ１を支持してもよい。
【００２７】
真空チャンバ３内において、ホルダ１に保持された基板Ｓと、触媒線６と、規制部１００は、以下のような位置関係を有する。すなわち、ホルダ１に保持された基板Ｓが位置する第１の領域には、触媒線６の垂下部６１，６２が位置する。触媒線６の両端部６４，６４は、基板Ｓが配置される第１の領域よりもＺ軸方向で上方側の第２の領域に位置する。触媒線６の折り返し部６３及び規制部１００は、基板Ｓが配置される第１の領域よりもＺ軸方向で下方側の第３の領域に位置する。
【００２８】
以上のように構成された触媒化学気相成長装置１０を用いて、次のように触媒化学気相成長が行われる。
【００２９】
まず、真空ポンプ４を作動させて真空チャンバ３の内部を真空排気し、反応室２を所定の真空度（例えば１Ｐａ）に減圧する。次に、電源８により両端部６４，６４間に直流又は交流電力を印加して触媒線６に電流を供給し、触媒線６を所定温度（例えば２０００℃）以上に発熱させる。この触媒線６の発熱温度は、原料ガスが熱分解が可能な程度の温度に選定されたものである。また、基板Ｓを上記ヒータにより所定温度（例えば３００℃程度）に加熱する。次に、原料ガス供給部９から、ガス導入配管７を介して、反応室２内の互いに対向配置された２枚の基板Ｓの間の空間に原料ガスを導入する。この原料ガスは、発熱した触媒線６に接触する。これにより、触媒反応もしくは熱分解反応により生成された原料ガスの分解種が基板Ｓ上に堆積して成膜される。
【００３０】
原料ガスとしては、例えば、シラン（ＳｉＨ４）ガスと水素（Ｈ２）の混合ガスを用いて、基板Ｓの表面にシリコン（Ｓｉ）膜を成膜する。なお、基板Ｓの表面に形成する膜は、シラン、水素、アンモニア（ＮＨ３）を用いて成膜した窒化シリコン膜（ＳｉＮ）、トリシリルアミン（（ＳｉＨ３）３Ｎ）、アンモニア、水素を用いて成膜した窒化シリコン膜、ヘキサメチルジシラザン（（ＣＨ３）３ＳｉＮＨＳｉ（ＣＨ３）３、略してＨＭＤＳ）を用いて成膜した窒化シリコン膜、シラン、水素と酸素（Ｏ２）又は一酸化二窒素（Ｎ２Ｏ）を用いて成膜した酸化シリコン膜（ＳｉＯ）、シランと正珪酸四エチル（Ｓｉ（ＯＣ２Ｈ５）４、略してＴＥＯＳ）を用いて成膜した酸化シリコン膜、シラン、水素とホスフィン（ＰＨ３）又はジボランを用いて成膜したリンドープシリコン膜（ｎ型）やボロンドープシリコン（ｐ型）、シラン、水素とアセチレン又はメタンを用いて成膜した炭化シリコン膜、シラン、水素、ゲルマンを用いて成膜したシリコンゲルマニウム膜、シラン、ヘキサフルオロプロピレンオキサイド（略してＨＦＰＯ）を用いて成膜したポリテトラフルオロエチレン膜等であってもよい。なお、水素ガスを使用した水素処理を行った場合には、シリコン膜の膜中欠陥の終端や自然酸化膜除去という目的を達成できる。また、アンモニアガスを使用した窒化処理を行った場合には、シリコンの窒化を図ることができる。
【００３１】
ここで、垂直方向に折り返すように吊り下げられた触媒線６を通電加熱するに際しては、触媒線６を流れる電流に起因して触媒線６の周囲に磁場が発生する。この磁場は、垂下部６１を流れる電流によって発生する磁場と垂下部６２を流れる電流によって発生する磁場との合成磁場となり、磁場の大きさは、垂下部６１，６２を流れる電流の大きさに比例する。この磁場に起因して、触媒線６がＺ軸回りにねじれることがある。ねじれの原因は必ずしも一義的でないが、上記電流により発生する磁場のほか、地磁気、複数の触媒線６相互間で発生する静電力、さらにこれらの磁場によって触媒線６内を流れる電子が受けるローレンツ力等の電磁力によるものと考えられる。ねじれの方向も一様ではなく、時計回り、反時計回りがあり得る。
【００３２】
触媒線６がＺ軸回りにねじれると、触媒線６と基板Ｓとの距離が不均一となり分解種の基板Ｓへの到達確率の変動や、触媒線６からの輻射熱による基板Ｓの局所的な温度上昇を招き、所望の精度で成膜を行うことができなくなるおそれがある。この触媒線６のＺ軸回りのねじれを規制するために複数の触媒線６のそれぞれに設けられた規制部１００について次に説明する。
【００３３】
［規制部の構成］
以下、規制部１００の構成及び規制部１００と触媒線６との位置関係等について説明する。
【００３４】
図３は、規制部１００及び触媒線６を示す斜視図である。図４は、規制部１００及び触媒線６をＹ軸方向から見たときの概略構成図であり、図５はこれらをＺ軸方向から見たときの概略構成図である。
これらの図に示すように、規制部１００は、平板部２０（第２の規制部）と、互いに等しい形状を有する４つの円柱部３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄ（以下、「円柱部３０」と総称することがある。）（第１の規制部）を有する。平板部２０及び円柱部３０は、それぞれ例えばセラミックス等の絶縁材料よりなる。セラミックス材料としては、アルミナや石英などが挙げられる。
【００３５】
平板部２０は、例えばＸ軸及びＹ軸にそれぞれ平行な辺からなる矩形面を有するプレート状の部材である。平板部２０のＸ軸方向の辺の長さは、触媒線６の垂下部６１，６２間の距離より小さい。平板部２０は、垂下部６１，６２間に配置される。詳細には、平板部２０は、電圧を印加しない状態では、垂下部６１，６２の何れに対しても非接触であるが、垂下部６１，６２が両端部６４，６４を支点としてＸ軸方向に所定距離位置ずれしたとき等に平板部２０の側面に接触する距離で配置される。
【００３６】
平板部２０は、Ｘ軸方向の辺に対応する端部２１ａ，２１ｂが、真空チャンバ３の底部に設置された支持部材９０（図１、図２）により支持されて、反応室２内に水平に支持固定される。支持部材９０は、例えば、上記レール等の基台の一部として構成されてもよい。ここで、平板部２０のＹ軸方向の辺に対応する端部２１ｃ，２１ｄはそれぞれ垂下部６１，６２に対して略均等に離間しつつ対向し、平板部２０の下面部２２は折り返し部６３に対して離間しつつ対向するように配置される。
【００３７】
平板部２０には、４つの円柱部３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄをそれぞれ挿入可能な４つの円形の貫通孔２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄ（以下、「貫通孔２３」と総称することがある。）が形成されている。貫通孔２３ａ，２３ｂは、互いに近接して端部２１ｃに設けられる。貫通孔２３ａ，２３ｂは、平板部２０のＹ軸方向の辺から互いに等しい距離で離間している。貫通孔２３ａ，２３ｂは、また、平板部２０のＸ軸方向の辺からも等しい距離だけ離間している。
【００３８】
貫通孔２３ｃ，２３ｄは、貫通孔２３ａ，２３ｂと同様の位置関係をもって平板部２０の端部２１ｄに設けられている。これら貫通孔２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄはそれぞれ等しい形状を有しており、この形状等については後に図示と共に説明する。
【００３９】
円柱部３０は、長尺状の軸状部材であるロッド３１（第１及び第２の部材）と、頭部３２とを有する。
【００４０】
ロッド３１は、折り返し部６３を横切るようにしてＺ軸方向に延在する。ロッド３１の長さは、熱膨張、クリープ等の影響により生じる触媒線６の変形を考慮して適宜選定すればよい。ロッド３１は、貫通孔２３に挿通可能である。
【００４１】
頭部３２は、ロッド３１の一方の端部に設けられる。頭部３２は、円柱部３０の貫通孔２３からの抜け落ちを規制する。円柱部３０は、頭部３２が上面部２４側に位置するように貫通孔２３に挿入されることで、平板部２０に取り付けられる。
【００４２】
このように円柱部３０が平板部２０に対して支持されたとき、円柱部３０ａ，３０ｂは、平板部２０の下面部２２の下方に位置する折り返し部６３を挟んで対向する。円柱部３０ｃ，３０ｄもまた、折り返し部６３を挟んで対向する。
【００４３】
このとき折り返し部６３は、円柱部３０ａ，３０ｂ間の略中央に位置するとともに円柱部３０ｃ，３０ｄ間の略中央に位置する。折り返し部６３は、円柱部３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄの何れに対しても非接触であるが、折り返し部６３が位置ずれしたとき等に円柱部３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄに接触可能となるような距離で配置されている。
【００４４】
なお、上記各部材の寸法及び距離等は、上記趣旨を逸脱しない範囲で適宜選定可能である。例えば、平板部２０のＸ軸方向の幅をおよそ５０ｍｍとしたとき、触媒線６の垂下部６１，６２間の距離はおよそ６０ｍｍ程度とすればよい。平板部２０の下面部２２と折り返し部６３とは、Ｚ軸方向に例えばおよそ５０ｃｍ程度離間するように配置されればよい。このとき、折り返し部６３からロッド３１の下端までの距離はおよそ２００ｍｍ程度とすればよい。貫通孔２３ａ，２３ｂ及び貫通孔２３ｃ，２３ｄの孔中心間の距離は、それぞれおよそ１０ｍｍ程度とすればよい。貫通孔２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄは、孔中心が平板部２０のＹ軸方向の辺からおよそ７ｍｍ程度離間した位置にそれぞれ設けられればよい。
【００４５】
次に、規制部１００における平板部２０及び円柱部３０の形状及び係合の関係等をより詳細に説明する。
【００４６】
図６は、規制部１００の部分断面図である。
同図に示すように、平板部２０に設けられた円形の貫通孔２３は、上面部２４側の大径孔部２５と、下面部２２側の小径孔部２６とを有する。大径孔部２５及び小径孔部２６は同心円状に形成され、間に平板部２０と平行な段差面２７が設けられる。
【００４７】
円柱部３０の頭部３２は、ロッド３１から連続して形成された小径頭部３４と、小径頭部３４から連続して形成された中径頭部３６と、中径頭部３６から連続して形成された大径頭部３３とを有する。大径頭部３３、中径頭部３６及び小径頭部３４は同心の円柱状に形成される。小径頭部３４と中径頭部３６との間に、ロッド３１の軸方向に対して直交する第１の段差面３５が設けられる。中径頭部３６と大径頭部３３との間に、第１の段差面３５と平行な第２の段差面３７が設けられる。
【００４８】
円柱部３０は、貫通孔２３に対して以下のような寸法となるように形成される。ロッド３１の直径は小径孔部２６の直径より小さく形成される。小径頭部３４の直径は小径孔部２６の直径と略等しく形成される。より詳細には、小径頭部３４が小径孔部２６に挿入可能であり、小径頭部３４が小径孔部２６に挿入されたときに小径頭部３４の外周面が小径孔部２６の内周面に当接可能となるように小径頭部３４及び小径孔部２６の直径が選定される。小径頭部３４の高さは小径孔部２６の高さより小さく形成される。中径頭部３６の直径は小径孔部２６の直径より大きく且つ大径孔部２５の直径より小さく、中径頭部３６の高さは大径孔部２５の高さより大きく形成される。大径頭部３３の直径は大径孔部２５の直径より大きく形成される。
【００４９】
この円柱部３０は、貫通孔２３に挿入されて平板部２０に取り付けられる。詳細には、小径頭部３４が小径孔部２６に挿入されたときにこれらが面当接するので、小径頭部３４のＸ軸方向及びＹ軸方向への移動が規制される。これにより、円柱部３０がＸ軸及びＹ軸方向で位置決めされる。小径頭部３４の下部と連続するロッド３１及び小径孔部２６は、上記位置決めされたときに所定の距離だけ離間するように直径が選定されている。
【００５０】
中径頭部３６の直径は小径孔部２６の直径より大きく且つ大径孔部２５の直径より小さいので、上記のように小径頭部３４が小径孔部２６に挿入されたときに、中径頭部３６は大径孔部２５に収容される。このとき、中径頭部３６の底面である第１の段差面３５が大径孔部２５の底部としての段差面２７に当接する。これにより、中径頭部３６のＺ軸方向への移動が規制され、円柱部３０のＺ軸方向への抜け落ちが規制される。これにより、円柱部３０が平板部２０に対して３軸方向にて支持される。中径頭部３６及び大径孔部２５は、このように係合されたときに所定の距離だけ互いに離間するように直径が選定されている。
【００５１】
中径頭部３６の高さは大径孔部２５の高さより大きいので、中径頭部３６が大径孔部２５に収容されたときに、中径頭部３６の上部が大径孔部２５の上端すなわち平板部２０の上面部２４から突出する。この中径頭部３６上部に連続する大径頭部３３の直径は大径孔部２５の直径よりも大きいので、中径頭部３６が大径孔部２５に収容されたときに、大径頭部３３の底部である第２の段差面３７が平板部２０の上面部２４に対して所定の距離をあけて対向する。
【００５２】
この規制部１００によれば、円柱部３０を平板部２０の貫通孔２３に挿入することで、平板部２０により円柱部３０を支持している。これにより、円柱部３０及び平板部２０が一体的に構成されるので、組み立て時、メンテナンス時等の作業性が向上する。
【００５３】
［規制部によるねじれの規制］
次に、規制部１００による触媒線６のねじれの規制について説明する。
【００５４】
図７は、触媒線６がＺ軸を中心に時計回りにねじれたときの様子を示す概略平面図である。
触媒線６の折り返し部６３に着目すると、同図に示すように、触媒線６がＺ軸を中心に矢印で示す時計回りの方向にねじれるとき、折り返し部６３は、円柱部３０ｂ，３０ｃから離れ、円柱部３０ａ，３０ｄに近づくように回転する。回転した折り返し部６３の垂下部６１側の端部が円柱部３０ａに当接し、垂下部６２側の端部が円柱部３０ｄに当接して触媒線６のねじれがＹ軸方向で規制される。
【００５５】
次に、触媒線６の垂下部６１，６２に着目する。
図８は、図７の規制部１００及び触媒線６をＹ軸方向から示す概略図である。
同図に示すように、触媒線６がＺ軸を中心に時計回りの方向にねじれたとき、垂下部６２が平板部２０から離れ、垂下部６１が平板部２０に近づく如く、触媒線６がＸ軸方向に位置ずれする場合がある。位置ずれした触媒線６の垂下部６１が平板部２０の端部２１ｃに当接して触媒線６の位置ずれがＸ軸方向で規制される。
【００５６】
本実施形態によれば、規制部１００の円柱部３０により触媒線６のＺ軸回りのねじれがＹ軸方向で規制されるので、基板Ｓと触媒線６の各部分とのＹ軸方向での距離が大きく変動するのを抑えることができる。また、規制部１００の平板部２０により触媒線６の位置ずれがＸ軸方向で規制されるので、触媒線６がＸ軸方向における所定の位置から大きく移動するのを規制することができる。これにより、分解種の基板Ｓへの到達確率の変動や、触媒線６からの輻射熱による基板Ｓの局所的な温度上昇を防止し、成膜の膜厚分布が不均一となるのを抑えることができる。
【００５７】
また、規制部１００は基板Ｓの下方の第３の領域に設けられているため、成膜の際に基板Ｓに対する障害となることがない。これにより、分解種の基板Ｓへの到達確率の変動、触媒線６からの輻射熱による基板Ｓの局所的な温度上昇等をさらに確実に抑制することができる。
【００５８】
さらに、規制部１００により、ねじれた触媒線６が真空チャンバ３内の各部材等に対する接触も防止される。触媒線６が各部材等に接触すると、触媒線６から熱が奪われてシリコンとの反応温度にまで温度が低下し、触媒線６とシリコンとの合金化反応（シリサイド化）が起こり、触媒線６の表面にクラックが発生するおそれがある。本実施形態によれば、触媒線６の真空チャンバ３内の各部材等に対する接触が防止されるので、触媒線６の機械的強度の低下や、寿命の短縮を防止することができる。
【００５９】
なお、交流電力を印加して触媒線６に電流を供給する場合等は、触媒線６のねじれの方向が周期的に変化する場合がある。この場合も、折り返し部６３の垂下部６１側の端部が円柱部３０ａまたは３０ｂに当接し、垂下部６２側の端部が円柱部３０ｄまたは３０ｃに当接して触媒線６のねじれがＹ軸方向で規制される。また、垂下部６２が平板部２０の端部２１ｃまたは２１ｄに当接して触媒線６の位置ずれがＸ軸方向で規制される。
【００６０】
また、規制部１００は、上記説明した触媒線６の電磁力等によるねじれだけでなく、何らかの外力による揺動その他の位置ずれも規制可能であることは勿論である。
【００６１】
図９は、規制部１００を設けた場合の成膜の膜厚分布の変動及び規制部１００を設けない場合の成膜の膜厚分布の変動を示す図である。
なお、同図は、基板の成膜領域の水平方向幅がおよそ１４００ｍｍであり、７ユニットの触媒線６が列設された場合を例示している。
【００６２】
規制部１００を設けない場合、触媒線６がねじれることで、触媒線６の各部分と基板ＳとのＹ軸方向での距離の差異が大きくなるとともに、触媒線６がＸ軸方向における所定の位置から大きく移動する。その結果、成膜の膜厚分布が不均一となる（＞４０A）。
【００６３】
これに対して、本実施形態の規制部１００を設けた場合、規制部１００により触媒線６のねじれがＸ軸方向及びＹ軸方向に規制されるので、成膜の膜厚分布が不均一となるのを抑えることができる（＜２０A）。
【００６４】
一方、本実施形態の触媒化学気相成長装置１０においては、基板Ｓの間の空間に導入された原料ガスが発熱した触媒線６に接触して、触媒反応もしくは熱分解反応により原料ガスの分解種が生成される。この分解種は、基板Ｓ上に堆積するのみならず、反応室２内の規制部１００等の各部材にも堆積する。上述のように、触媒線６のねじれが規制部１００により規制されるとき、折り返し部６３は円柱部３０に当接する。したがって、原料ガスの分解種が規制部１００に堆積すると、この堆積した分解種を介して触媒線６が短絡するおそれがある。
【００６５】
図１０は、規制部１００に原料ガスの分解種Ｍが堆積した様子を示す部分断面図である。
本実施形態によれば、ロッド３１の外周面と小径孔部２６の内周面とは、互いに離間している。このため、規制部１００に分解種が堆積したとき、ロッド３１の外周面に堆積した分解種Ｍ１と、平板部２０の下面部２２に堆積した分解種Ｍ２とが、図中領域Ａで示すように、ロッド３１の外周面と小径孔部２６の内周面との間の隙間を隔てて互いに分離する。これにより、ロッド３１と平板部２０との絶縁が維持される。
【００６６】
また、中径頭部３６の外周面及び大径孔部２５の内周面と、第２の段差面３７及び平板部２０の上面部２４とは、互いに離間している。このため、大径頭部３３の外周面に堆積した分解種Ｍ３と、平板部２０の上面部２４に堆積した分解種Ｍ４とが、図中領域Ｂで示すように、第２の段差面３７と上面部２４との間の隙間及び中径頭部３６と大径孔部２５との間の隙間を隔てて互いに分離する。これにより、頭部３２と平板部２０との絶縁が維持される。
【００６７】
この結果、規制部１００に分解種が堆積した場合でも、円柱部３０と平板部２０との間が導通することなく絶縁状態が維持される。
【００６８】
従って、本実施形態によれば、触媒線６の垂下部６１と平板部２０とが導通され、折り返し部６３と円柱部３０とが導通されたとしても、円柱部３０と平板部２０との絶縁状態を維持することにより、触媒線６の短絡の発生を防止することができる。
【００６９】
また、円柱部３０の外周面が曲面であるので、折り返し部６３が円柱部３０に接触したときの接触面積を小さくすることができる、これにより、折り返し部６３と円柱部３０との絶縁状態をさらに確実に維持することができる。なお、同様の趣旨で、平板部２０の端部２１ｃ，２１ｄに相当する側面を曲面としてもよく、これにより、垂下部６１，６２と平板部２０との絶縁状態をさらに確実に維持することができる。
【００７０】
［別の実施形態］
本発明に係る実施形態は、以上説明した実施形態に限定されず、他の種々の実施形態が考えられる。例えば、上記実施形態では、複数の触媒線６ａ，６ｂ，６ｃに、規制部１００ａ，１００ｂ，１００ｃをそれぞれ設けた。しかしながら、触媒線６のねじれを規制するための規制部はこれに限定されない。
【００７１】
図１１は、本発明の別の実施形態に係る規制部２００及び触媒線６を示す斜視図である。
同図に示すように、本発明の別の実施形態に係る規制部２００（第１の規制部）は、長尺状の軸状部材である２つの円柱部４０ａ，４０ｂ（以下、「円柱部４０」と総称することがある。）（第１及び第２の部材）を有する。円柱部４０は、等しい形状であり、例えばセラミックス等の絶縁材料よりなる。
【００７２】
これ以降の説明では、上記実施形態に係る触媒化学気相成長装置１０の部材や機能等について同様のものは同様の参照符号を付した上で説明を簡略または省略し、異なる点を中心に説明する。
【００７３】
円柱部４０は、基板Ｓが配置される第１の領域よりもＺ軸方向で下方側の第３の領域に設けられる。円柱部４０は、それぞれＸ軸方向に配設され、触媒線６の垂下部６１，６２を挟んで互いに対向する。円柱部４０は、例えば同じ高さに設ければよいが、これに限定されない。触媒線６は、円柱部４０ａ，４０ｂの略中央に位置する。
【００７４】
次に、規制部２００による触媒線６のねじれの規制について説明する。
図１２は、触媒線６がＺ軸回りにねじれたときの規制部２００及び触媒線６をＺ軸方向から示す概略図である。
同図に示すように、触媒線６は、垂下部６１が円柱部４０ａから離れて円柱部４０ｂに近づき、垂下部６２が円柱部４０ｂから離れて円柱部４０ａに近づくように、図中矢印で示す方向（時計回りの方向）にＺ軸回りにねじれる。触媒線６がさらにねじれると、垂下部６１が円柱部４０ｂに当接し、垂下部６２が円柱部４０ａに当接して触媒線６のねじれがＹ軸方向で規制される。
【００７５】
この実施形態によっても、上記実施形態と同様に、規制部２００により触媒線６のＺ軸回りのねじれがＹ軸方向で規制されるので、基板Ｓと触媒線６の各部分とのＹ軸方向での距離が大きく変動するのを抑えることができる。これにより、成膜の膜厚分布が不均一となるのを抑えることができる。また、規制部２００により、ねじれた触媒線６が真空チャンバ３内の各部材等に対する接触も防止されるので、触媒線６の機械的強度の低下や、寿命の短縮を防止することができる。さらに、触媒線６のねじれの方向が反時計回りとなる場合も、垂下部６１が円柱部４０ａに当接し、垂下部６２が円柱部４０ｂに当接して、規制部２００により触媒線６のねじれをＹ軸方向で規制することができる。
【００７６】
なお、この実施形態においても、上記実施形態に係る平板部２０のように、触媒線６のＸ軸方向への位置ずれを規制する第２の規制部を設けてもよい。例えば、円柱部４０ａ，４０ｂの間に、平板部２０に相当する部材を渡し設けてもよい。この場合、上記実施形態のように、１つの触媒線６の垂下部６１，６２の間に平板部２０に相当する部材を渡し設ければよい。あるいは、触媒線６の垂下部６１と、隣り合う他の触媒線６の垂下部６２との間に平板部２０に相当する部材を渡し設けてもよい。
【００７７】
図１３は、本発明の別の実施形態に係る規制部３００及び触媒線６を示す斜視図である。
同図に示すように、本発明の別の実施形態に係る規制部３００は、平板部３２０と、例えば互いに等しい形状を有する４つの円柱部３３０（第１の規制部）を有する。
【００７８】
平板部３２０は、触媒線６の折り返し部６３の下方に、折り返し部６３に対して離間しつつ対向するように配置される。円柱部３３０は、平板部３２０の上面に略垂直に設けられ、折り返し部６３を横切るようにしてＺ軸方向に延在する。平板部３２０と折り返し部６３との間の距離及び円柱部３３０の長さは、熱膨張、クリープ等の影響により生じる触媒線６の変形を考慮して適宜選定すればよい。
【００７９】
この実施形態によっても、上記実施形態と同様に、規制部３００により触媒線６のＺ軸回りのねじれがＹ軸方向で規制されるので、基板Ｓと触媒線６の各部分とのＹ軸方向での距離が大きく変動するのを抑えることができる。なお、この実施形態においても、触媒線６のＸ軸方向への位置ずれを規制する第２の規制部を設けてもよい。
【００８０】
図１４は、本発明の別の実施形態に係る規制部４００及び触媒線６を示す斜視図である。
同図に示すように、本発明の別の実施形態に係る規制部４００は、第１の平板部４２０と、互いに等しい形状を有する２つの第２の平板部４３０（第１の規制部）を有する。
【００８１】
第１の平板部４２０は、触媒線６の折り返し部６３の下方に、折り返し部６３に対して離間しつつ対向するように配置される。第２の平板部４３０は、第１の平板部４２０の上面に略垂直に設けられ、折り返し部６３を横切るようにしてＺ軸方向に延在する。第１の平板部４２０と折り返し部６３との間の距離及び第２の平板部４３０の長さは、熱膨張、クリープ等の影響により生じる触媒線６の変形を考慮して適宜選定すればよい。
【００８２】
この実施形態によっても、上記実施形態と同様に、規制部４００により触媒線６のＺ軸回りのねじれがＹ軸方向で規制されるので、基板Ｓと触媒線６の各部分とのＹ軸方向での距離が大きく変動するのを抑えることができる。なお、この実施形態においても、触媒線６のＸ軸方向への位置ずれを規制する第２の規制部を設けてもよい。
【００８３】
図１５は、本発明の別の実施形態に係る規制部５００及び触媒線６を示す斜視図である。
同図に示すように、本発明の別の実施形態に係る規制部５００は、２つの貫通孔５２３が設けられた平板部５２０（第１の規制部、第２の規制部）を有する。
【００８４】
平板部５２０は、例えばＸ軸及びＹ軸にそれぞれ平行な辺からなる矩形面を有するプレート状の部材である。平板部５２０のＸ軸方向の辺の長さは、触媒線６の垂下部６１，６２間の距離より大きい。平板部５２０は、触媒線６の折り返し部６３の上方に、折り返し部６３に対して離間しつつ対向するように配置される。平板部５２０と折り返し部６３との間の距離は、熱膨張、クリープ等の影響により生じる触媒線６の変形を考慮して適宜選定すればよい。
【００８５】
平板部５２０には、触媒線６の垂下部６１，６２をそれぞれ挿入可能な、例えば円形の２つの貫通孔５２３が形成されている。貫通孔５２３の位置及び大きさは、内周面が垂下部６１，６２の何れに対しても非接触であるが、垂下部６１，６２がＸ軸方向及びＹ軸方向に所定距離位置ずれしたとき等に、垂下部６１，６２が貫通孔２３の内周面に接触可能となるように選定される。なお、本図では貫通孔５２３を円形としているが、これに限定されず、矩形等でもよい。
【００８６】
この実施形態によっても、上記実施形態と同様に、規制部５００により触媒線６のＺ軸回りのねじれがＸ軸方向及びＹ軸方向で規制されるので、基板Ｓと触媒線６の各部分とのＸ軸方向及びＹ軸方向での距離が大きく変動するのを抑えることができる。
【００８７】
図１６は、本発明の別の実施形態に係る規制部６００及び触媒線６を示す斜視図である。
同図に示すように、本発明の別の実施形態に係る規制部６００は、２つの切欠き部６２３が設けられた平板部６２０（第１の規制部、第２の規制部）を有する。
【００８８】
平板部６２０は、例えばＸ軸及びＹ軸にそれぞれ平行な辺からなる矩形面を有するプレート状の部材である。平板部６２０のＸ軸方向の辺の長さは、触媒線６の垂下部６１，６２間の距離より大きい。平板部６２０は、触媒線６の折り返し部６３の上方に、折り返し部６３に対して離間しつつ対向するように配置される。平板部６２０と折り返し部６３との間の距離は、熱膨張、クリープ等の影響により生じる触媒線６の変形を考慮して適宜選定すればよい。
【００８９】
平板部６２０には、触媒線６の垂下部６１，６２をそれぞれ挿入可能な、例えばＵ字形の２つの切欠き部６２３が形成されている。切欠き部６２３の位置及び大きさは、内周面が垂下部６１，６２の何れに対しても非接触であるが、垂下部６１，６２がＸ軸方向及びＹ軸方向に所定距離位置ずれしたとき等に、垂下部６１，６２が切欠き部６２３の内周面に接触可能となるように選定される。なお、本図では切欠き部６２３をＵ字形としているが、これに限定されず、矩形等でもよい。
【００９０】
この実施形態によっても、上記実施形態と同様に、規制部６００により触媒線６のＺ軸回りのねじれがＸ軸方向及びＹ軸方向で規制されるので、基板Ｓと触媒線６の各部分とのＸ軸方向及びＹ軸方向での距離が大きく変動するのを抑えることができる。
【００９１】
図１７は、本発明の別の実施形態に係る触媒化学気相成長装置１０の概略構成を示す正面図である。
図１に示した触媒化学気相成長装置１０では、３ユニットの触媒線６がそれぞれ両端部６４，６４を有し、この両端部６４，６４がそれぞれ電源８に接続されたが、これに限定されない。図１７に示すように、電源８に接続される両端部６４，６４を有する１本の触媒線６を複数回折り返すことで、３ユニットの触媒線６を構成してもよい。この場合、触媒線６は、その上方側の折り返し部分で図示しない支持部材により支持されてもよい。この場合、上記支持部材を断熱材料で構成することにより、支持点における触媒線６の温度低下を抑制することができる。
【符号の説明】
【００９２】
１…ホルダ
２…反応室
３…真空チャンバ
４…真空ポンプ
５…防着板
６，６ａ，６ｂ，６ｃ…触媒線
７…ガス導入配管
８…電源
９…原料ガス供給部
１０…触媒化学気相成長装置
２０，３２０，５２０，６２０…平板部
２３，２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄ，５２３…貫通孔
２５…大径孔部
２６…小径孔部
２７…段差面
３０，３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄ，３３０…円柱部
３１…ロッド
３２…頭部
３３…大径頭部
３４…小径頭部
３５…第１の段差面
３６…中径頭部
３７…第２の段差面
４０，４０ａ，４０ｂ…円柱部（第１及び第２の部材）
６１，６２…垂下部
６３…折り返し部
６４…両端部
１００，１００ａ，１００ｂ，１００ｃ，２００，３００，４００，５００，６００…規制部
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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