(57)【要約】【課題】延性−脆性遷移温度が高い材料をフィラメントの材料として用いる場合であっても、フィラメントの交換を容易に行うことを可能とするｃａｔ−ＣＶＤ装置及びフィラメント交換方法を提供する。【解決手段】成長基板２００を収容する真空チャンバ３０と、真空チャンバ３０内に配置されたフィラメント１とを備えたｃａｔ−ＣＶＤ装置１００が、フィラメント１を真空チャンバ３０内に送り出す送り出しローラー２０と、フィラメント１を真空チャンバ３０内から巻き取る巻き取りピンチローラー４０と、フィラメント１の延性−脆性遷移温度よりも高い温度となるまで、フィラメント１を巻き取りピンチローラー４０側で加熱するヒータ４１とを備える。【選択図】図１
2008140945.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
成長基板を少なくとも収容する真空チャンバと、前記真空チャンバ内に配置されたフィラメントとを備えたｃａｔ−ＣＶＤ装置であって、
前記フィラメントを前記真空チャンバ内に送り出す送り出し部と、
前記フィラメントを前記真空チャンバ内から巻き取る巻き取り部と、
前記フィラメントの延性−脆性遷移温度よりも高い温度となるまで、前記フィラメントを前記巻き取り部側で加熱する巻き取り側加熱部とを備えることを特徴とするｃａｔ−ＣＶＤ装置。
【請求項２】
前記フィラメントの延性−脆性遷移温度よりも高い温度となるまで、前記フィラメントを前記送り出し部側で加熱する送り出し側加熱部と、
前記巻き取り側加熱部及び前記送り出し側加熱部の加熱量を制御する制御部とをさらに備え、
前記制御部は、前記送り出し部側よりも前記巻き取り部側で前記フィラメントの温度が高くなるように加熱量を制御することを特徴とする請求項１に記載のｃａｔ−ＣＶＤ装置。
【請求項３】
成長基板を少なくとも収容する真空チャンバと、前記真空チャンバ内に配置されたフィラメントとを備えたｃａｔ−ＣＶＤ装置において、前記フィラメントを交換するフィラメント交換方法であって、
前記フィラメントを前記真空チャンバ内に送り出すステップと、
前記フィラメントを前記真空チャンバ内から巻き取るステップとを含み、
前記フィラメントを巻き取るステップでは、前記フィラメントの延性−脆性遷移温度よりも高い温度となるまで前記フィラメントを加熱しながら前記フィラメントを巻き取ることを特徴とするフィラメント交換方法。
【請求項４】
前記フィラメントを送り出すステップでは、前記フィラメントの延性−脆性遷移温度よりも高い温度となるまで前記フィラメントを加熱しながら前記フィラメントを送り出し、
前記フィラメントを送り出すステップ及び前記フィラメントを巻き取るステップでは、前記フィラメントを送り出す側よりも前記フィラメントを巻き取る側で前記フィラメントの温度が高くなるように、前記フィラメントが加熱されることを特徴とする請求項３に記載のフィラメント交換方法。
【請求項５】
前記フィラメントを送り出すステップ及び前記フィラメントを巻き取るステップでは、前記フィラメントに電流が供給されていることを特徴とする請求項３に記載のフィラメント交換方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、成長基板を少なくとも収容する真空チャンバと、真空チャンバ内に配置されたフィラメントとを備えたｃａｔ−ＣＶＤ装置及びフィラメント交換方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、成長基板上に薄膜を形成する装置として、触媒化学気相成長（ｃａｔ−ＣＶＤ；Ｃａｔａｌｙｔｉｃ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｕｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）を利用した装置（ｃａｔ−ＣＶＤ装置）やプラズマＣＶＤ装置などが知られている。
【０００３】
プラズマＣＶＤ装置では、プラズマ放電が利用されるため、薄膜を構成する材料によっては、薄膜の表面に悪影響を与える可能性がある。一方で、ｃａｔ−ＣＶＤ装置では、プラズマ放電が利用されないため、薄膜の表面に与える悪影響が少ない。
【０００４】
具体的には、ｃａｔ−ＣＶＤ装置は、成長基板を収容する真空チャンバと、真空チャンバ内に配置されたフィラメントと、真空チャンバ内に原料ガスを供給するためのガス供給路と、真空チャンバ内から原料ガスを排出するためのガス排出路とを有する。ｃａｔ−ＣＶＤ装置では、フィラメントに電流を流すことによってフィラメントが加熱されて、高温となるまで加熱されたフィラメントによって原料ガスが分解される。これによって、成長基板上に薄膜が形成される。
【０００５】
ここで、アモルファスＳｉ膜などのＳｉ系薄膜をｃａｔ−ＣＶＤ装置によって形成する場合には、フィラメントを十分な高温（例えば、１６００℃）となるまで加熱することが必要である。フィラメントの温度が十分に高温でない場合には、フィラメント表面にＳｉが付着し、フィラメントを構成する金属とＳｉとが反応して、合金化（シリサイド化）が進行する。そのため、フィラメントは十分に加熱された上で用いられることが一般的である。しかしながら、フィラメントの端部や接点付近など、フィラメントの温度を十分に高めることができない部分が存在する。このような部分では、Ｓｉの付着やシリサイド化の発生を避けることが難しい。従って、電気抵抗の増加などによるフィラメントの破断が不可避である。
【０００６】
上述したように、フィラメントの破断が不可避であるため、フィラメントの交換が必要である。フィラメントの交換方法としては、真空チャンバを開放してフィラメントを張り替える方法が考えられる。しかしながら、真空チャンバを開放すると、真空チャンバ内を真空状態に戻す時間やテスト成膜を行う時間などのデッドタイム（例えば、１０時間以上）が生じる。
【０００７】
これに対して、フィラメントを送り出す機構やフィラメントを巻き取る機構を有するｃａｔ−ＣＶＤ装置が提案されている（例えば、特許文献１）。
【特許文献１】特開平７−２５４５６６号公報（請求項１、図１など）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ここで、上述したｃａｔ−ＣＶＤ装置において、延性−脆性遷移温度が常温よりも高い材料（例えば、タングステン）をフィラメントの材料として用いるケースについて考える。このケースでは、フィラメントの温度が常温まで低下すると、フィラメントの温度低下に伴って生じる延性−脆性遷移に起因して、フィラメントが脆化する。このため、フィラメントを巻き取る際にフィラメントが脆性的に破断してしまう。すなわち、上述したｃａｔ−ＣＶＤ装置では、フィラメントの交換を行うことが難しい。
【０００９】
なお、延性−脆性遷移とは、金属材料（フィラメント）の温度低下に伴って金属材料が著しく脆くなる現象であり、体心立方結晶系の金属（例えば、鉄鋼、タングステン、モリブデン等）に共通して生じる現象である。また、延性−脆性遷移温度とは、延性−脆性遷移が生じる温度である。延性−脆性遷移温度は、金属材料の種類によって決まるほか、結晶粒度、不純物量などの影響も受ける。
【００１０】
例えば、鉄鋼（Ｆｅ）の延性−脆性遷移について、図５を参照しながら説明する。図５は、鉄鋼（Ｆｅ）の延性−脆性遷移曲線を示す図である。図５では、横軸が試験温度（℃）であり、縦軸が吸収エネルギー（Ｅ／Ｊ）である。延性−脆性遷移温度は、金属材料の破壊に要するエネルギーが延性破壊に要するエネルギー（高温側）の約５０％となる温度を指すことが一般的である。
【００１１】
次に、代表的な高温金属材料の延性−脆性遷移温度について、図６を参照しながら説明する。図６は、代表的な高温金属材料の延性−脆性遷移温度を示す図である。
【００１２】
図６に示すように、モリブデン（Ｍｏ）やタングステン（Ｗ）は、常温で脆性を示す。従って、モリブデン（Ｍｏ）やタングステン（Ｗ）をフィラメントの材料として用いる場合には、フィラメントは常温で脆性を示すことが分かる。なお、タングステン（Ｗ）の属するＶＩａ族では、水素（Ｈ）が不純物として含まれる場合において、水素（Ｈ）が延性−脆性遷移温度に与える影響は小さい。一方で、炭素（Ｃ）、窒素（Ｎ）及び酸素（Ｏ）などが不純物として含まれる場合において、炭素（Ｃ）、窒素（Ｎ）及び酸素（Ｏ）などが延性−脆性遷移温度に与える影響は大きい。
【００１３】
そこで、本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、延性−脆性遷移温度が高い材料をフィラメントの材料として用いる場合であっても、フィラメントの交換を容易に行うことを可能とするｃａｔ−ＣＶＤ装置及びフィラメント交換方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の一の特徴は、成長基板を少なくとも収容する真空チャンバ（真空チャンバ３０）と、前記真空チャンバ内に配置されたフィラメント（フィラメント１）とを備えたｃａｔ−ＣＶＤ装置（ｃａｔ−ＣＶＤ装置１００）が、前記フィラメントを前記真空チャンバ内に送り出す送り出し部（送り出しローラー２０）と、前記フィラメントを前記真空チャンバ内から巻き取る巻き取り部（巻き取りピンチローラー４０）と、前記フィラメントの延性−脆性遷移温度よりも高い温度となるまで、前記フィラメントを前記巻き取り部側で加熱する巻き取り側加熱部（ヒータ４１）とを備えることを要旨とする。
【００１５】
かかる特徴によれば、巻き取り側加熱部は、フィラメントの延性−脆性遷移温度よりも高い温度となるまで、フィラメントを巻き取り部側で加熱する。従って、巻き取り部側におけるフィラメントの温度低下に伴って生じる延性−脆性遷移に起因して、真空チャンバ内でフィラメントが脆性的に破断することを抑制することができる。従って、延性−脆性遷移温度が高い材料（例えば、タングステン）をフィラメントの材料として用いる場合であっても、フィラメントの交換を容易に行うことができる。
【００１６】
本発明の一の特徴は、上述した一の特徴において、前記フィラメントの延性−脆性遷移温度よりも高い温度となるまで、前記フィラメントを前記送り出し部側で加熱する送り出し側加熱部（ヒータ２１）と、前記巻き取り側加熱部及び前記送り出し側加熱部の加熱量を制御する制御部（制御部１２０）とをｃａｔ−ＣＶＤ装置がさらに備え、前記制御部が、前記送り出し部側よりも前記巻き取り部側で前記フィラメントの温度が高くなるように加熱量を制御することを要旨とする。
【００１７】
本発明の一の特徴は、成長基板を少なくとも収容する真空チャンバと、前記真空チャンバ内に配置されたフィラメントとを備えたｃａｔ−ＣＶＤ装置において、前記フィラメントを交換するフィラメント交換方法が、前記フィラメントを前記真空チャンバ内に送り出すステップと、前記フィラメントを前記真空チャンバ内から巻き取るステップとを含み、前記フィラメントを巻き取るステップでは、前記フィラメントの延性−脆性遷移温度よりも高い温度となるまで前記フィラメントを加熱しながら前記フィラメントを巻き取ることを要旨とする。
【００１８】
本発明の一の特徴は、上述した一の特徴において、前記フィラメントを送り出すステップでは、前記フィラメントの延性−脆性遷移温度よりも高い温度となるまで前記フィラメントを加熱しながら前記フィラメントを送り出し、前記フィラメントを送り出すステップ及び前記フィラメントを巻き取るステップでは、前記フィラメントを送り出す側よりも前記フィラメントを巻き取る側で前記フィラメントの温度が高くなるように、前記フィラメントが加熱されることを要旨とする。
【００１９】
本発明の一の特徴は、上述した一の特徴において、前記フィラメントを送り出すステップ及び前記フィラメントを巻き取るステップでは、前記フィラメントに電流が供給されていることを要旨とする。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、延性−脆性遷移温度が高い材料をフィラメントの材料として用いる場合であっても、フィラメントの交換を容易に行うことを可能とするｃａｔ−ＣＶＤ装置及びフィラメント交換方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下において、本発明の実施形態に係るｃａｔ−ＣＶＤ装置について、図面を参照しながら説明する。なお、以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には、同一又は類似の符号を付している。
【００２２】
ただし、図面は模式的なものであり、各寸法の比率などは現実のものとは異なることに留意すべきである。従って、具体的な寸法などは以下の説明を参酌して判断すべきである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。
【００２３】
なお、以下において、延性−脆性遷移とは、金属材料（フィラメント）の温度が低下した場合に、金属材料の温度低下に伴って金属材料が著しく脆くなる現象である。また、延性−脆性遷移温度とは、延性−脆性遷移が生じる温度である。
【００２４】
［第１実施形態］
（ｃａｔ−ＣＶＤ装置の構成）
以下において、第１実施形態に係るｃａｔ−ＣＶＤ装置の構成について、図面を参照しながら説明する。図１は、第１実施形態に係るｃａｔ−ＣＶＤ装置１００の構成を示す概略図である。
【００２５】
図１に示すように、ｃａｔ−ＣＶＤ装置１００は、ボビン１０と、送り出しローラー２０と、真空チャンバ３０と、巻き取りピンチローラー４０と、廃材収容器６０とを有する。
【００２６】
ボビン１０は、回動可能に構成された円柱状の形状を有する。ボビン１０には、フィラメント１が巻き回されている。フィラメント１は、延性−脆性遷移温度が常温よりも高い材料（例えば、タングステン）によって構成される。
【００２７】
送り出しローラー２０は、フィラメント１を真空チャンバ３０内に送り出す機構である。具体的には、送り出しローラー２０は、回動可能に構成された円柱状の形状を有する。送り出しローラー２０には、フィラメント１が掛け渡される。
【００２８】
送り出しローラー２０の近傍には、送り出しローラー２０に掛け渡されたフィラメント１を加熱するヒータ２１が併設されている。ヒータ２１は、フィラメント１の延性−脆性遷移温度よりも高い温度となるまでフィラメント１を加熱する。例えば、フィラメント１がタングステンによって構成される場合には、延性−脆性遷移温度は約３００℃である。フィラメント１の延性−脆性遷移温度は、フィラメント１の材料、フィラメント１の結晶粒度、フィラメント１に含まれる不純物量などによって異なることは勿論である。
【００２９】
真空チャンバ３０は、成長基板２００を少なくとも収容するチャンバである。具体的には、真空チャンバ３０は、送り出し室３０ａと、反応室３０ｂと、巻き取り室３０ｃとによって構成される。
【００３０】
送り出し室３０ａには、ガス供給路３１ａと、ガス排出路３２ａと、ボビン１０と、送り出しローラー２０と、ヒータ２１とが設けられる。
【００３１】
ガス供給路３１ａは、送り出し室３０ａ内に連通しており、ＡｒやＨ２などのガスを送り出し室３０ａ内に供給するための流路である。ＡｒやＨ２などのガスは、ガス供給路３１ａ内の圧力を反応室３０ｂ内の圧力よりも高く保つために、送り出し室３０ａ内に充填される。
【００３２】
ガス排出路３２ａは、送り出し室３０ａ内に連通しており、ＡｒやＨ２などのガスを送り出し室３０ａ内から排出するための流路である。
【００３３】
反応室３０ｂには、ガス供給路３１ｂと、ガス排出路３２ｂと、台座部３３と、ヒータ３４とが設けられている。
【００３４】
ガス供給路３１ｂは、反応室３０ｂ内に連通しており、反応室３０ｂ内に原料ガス（例えば、ＳｉＨ４）を供給するための流路である。
【００３５】
ガス排出路３２ｂは、反応室３０ｂ内に連通しており、反応室３０ｂ内から原料ガス（例えば、ＳｉＨ４）を排出するための流路である。また、ガス排出路３２ｂは、反応室３０ｂ内を真空状態とするために、反応室３０ｂ内から空気（大気）を排出するためにも用いられる。
【００３６】
台座部３３は、成長基板２００が載置される載置面（不図示）を有する。ヒータ３４は、台座部３３に載置された成長基板２００を加熱する。
【００３７】
巻き取り室３０ｃには、ガス供給路３１ｃと、ガス排出路３２ｃと、巻き取りピンチローラー４０と、ヒータ４１と、廃材収容器６０と、破砕器６１とが設けられる。
【００３８】
ガス供給路３１ｃは、巻き取り室３０ｃ内に連通しており、ＡｒやＨ２などのガスを巻き取り室３０ｃ内に供給するための流路である。ＡｒやＨ２などのガスは、巻き取り室３０ｃ内の圧力を反応室３０ｂ内の圧力よりも高く保つために、巻き取り室３０ｃ内に充填される。
【００３９】
ガス排出路３２ｃは、巻き取り室３０ｃ内に連通しており、ＡｒやＨ２などのガスを巻き取り室３０ｃ内から排出するための流路である。
【００４０】
巻き取りピンチローラー４０は、駆動源を有するローラー４０Ａ及びローラー４０Ｂによって構成されており、フィラメント１を反応室３０ｂ内から巻き取る機構である。具体的には、ローラー４０Ａ及びローラー４０Ｂは、回動可能に構成された円柱状の形状を有する。ローラー４０Ａとローラー４０Ｂとの間には、フィラメント１が挟み込まれる。
【００４１】
巻き取りピンチローラー４０の近傍には、ヒータ４１（ヒータ４１Ａ及びヒータ４１Ｂ）が併設されている。ヒータ４１Ａ及びヒータ４１Ｂは、フィラメント１の延性−脆性遷移温度よりも高い温度となるまでフィラメント１を加熱する。
【００４２】
巻き取りピンチローラー４０によって巻き取られたフィラメント１は、自然冷却などの方法によって、フィラメント１の延性−脆性遷移温度よりも低くなるため、フィラメント１が脆化して、フィラメント１の破砕が容易となる。
【００４３】
廃材収容器６０は、自然冷却などの方法で冷却されたフィラメント１を収容する容器である。廃材収容器６０には、カッターなどの破砕器６１Ａ及び破砕器６１Ｂが設けられている。破砕器６１Ａ及び破砕器６１Ｂは、Ａ方向に沿って移動してフィラメント１を破砕する。
【００４４】
真空チャンバ３０の送り出しローラー２０側には、フィラメント１と電流供給線７１Ａとを接続する接続点７１が設けられている。同様に、真空チャンバ３０の巻き取りピンチローラー４０側には、フィラメント１と電流供給線７２Ａとを接続する接続点７２が設けられている。なお、接続点７１及び接続点７２については、送り出しローラー２０及び巻き取りピンチローラー４０がそれぞれ接続点を兼ねる構成であってもよい。
【００４５】
ここで、成長基板２００上に薄膜を形成する場合には、接続点７１と接続点７２との間でフィラメント１に電流が流される。これによって、フィラメント１は、薄膜の形成に必要な温度（例えば、１７００℃）となるまで加熱される。
【００４６】
フィラメント１の温度は、ｃａｔ−ＣＶＤ装置１００内における領域によって異なることに留意すべきである。具体的には、領域ａでは、フィラメント１の温度は、延性−脆性遷移温度（例えば、３００℃）よりも低い常温で保たれていてもよい。領域ｂでは、フィラメント１がヒータ２１によって加熱されるため、フィラメント１の温度は、延性−脆性遷移温度（例えば、３００℃）よりも高い。領域ｃでは、フィラメント１に電流が流れているため、フィラメント１の温度は、薄膜の成膜に必要な温度（例えば、１７００℃）まで上昇する。領域ｄでは、フィラメント１がヒータ４１によって加熱されるため、フィラメント１の温度は、延性−脆性遷移温度（例えば、３００℃）よりも高い。領域ｅでは、フィラメント１が自然冷却などの方法で冷却されるため、フィラメント１の温度は、延性−脆性遷移温度（例えば、３００℃）よりも低い。
【００４７】
ここで、フィラメント１は、成長基板２００上に薄膜を形成している状態、すなわち、接続点７１と接続点７２との間で電流が流れている状態で、巻き取りピンチローラー４０によって巻き取られることに留意すべきである。
【００４８】
巻き取りピンチローラー４０によってフィラメント１を巻き取る速度は、接続点７１から接続点７２までのフィラメント１の長さ（すなわち、真空チャンバ３０内でフィラメント１が原料ガスにさらされる時間）や成膜条件に依存する。例えば、フィラメント１がタングステンによって構成されており、接続点７１から接続点７２までのフィラメント１の長さが１ｍである場合には、フィラメント１を巻き取る速度は、一般的に、約５０ｍｍ／ｈｒで十分である。
【００４９】
（フィラメントの配置）
図１では、フィラメント１が送り出しローラー２０によって送り出されて、フィラメント１が巻き取りピンチローラー４０によって巻き取られることによって、フィラメント１が交換される原理を示した。実際のｃａｔ−ＣＶＤ装置１００では、成長基板２００上において複数のフィラメント１が並べられることが一般的である。
【００５０】
成長基板２００上において複数のフィラメントを並べる方法としては、送り出し機構、巻き取り機構、電流供給機構及び加熱ヒータなどを含む反応部によってフィラメントが直線状に張られた構成を１組として、この構成を複数組備える方法（方法Ａ）が考えられる。他の方法としては、以下に示すように、真空チャンバ内においてフィラメントを折り返す方法（方法Ｂ）が考えられる。なお、方法Ａ及び方法Ｂを組み合わせてもよいことに留意すべきである。
【００５１】
以下において、第１実施形態に係る真空チャンバ内におけるフィラメントの配置について、図面を参照しながら説明する。図２は、第１実施形態に係る真空チャンバ３０内におけるフィラメント１の配置を示す図である。なお、図２は、上述した図１において、ｃａｔ−ＣＶＤ装置１００をＢ方向（上方）から見た図である。
【００５２】
図２に示すように、真空チャンバ３０内には、複数のローラー８０（ローラー８０Ａ〜ローラー８０Ｈ）が配置されている。フィラメント１は、各ローラー８０に掛け渡されており、真空チャンバ３０内でジグザグ状に張り巡らされている。
【００５３】
（ｃａｔ−ＣＶＤ装置の機能）
以下において、第１実施形態に係るｃａｔ−ＣＶＤ装置の構成について、図面を参照しながら説明する。図３は、第１実施形態に係るｃａｔ−ＣＶＤ装置１００の機能を示すブロック図である。
【００５４】
図３に示すように、ｃａｔ−ＣＶＤ装置１００は、操作受付部１１０と、制御部１２０と、ヒータ２１と、巻き取りピンチローラー４０と、ヒータ４１と、電流供給源７０とを有する。
【００５５】
操作受付部１１０は、ユーザによる操作を受付ける。例えば、操作受付部１１０は、薄膜の成膜を開始する操作を受付ける。
【００５６】
制御部１２０は、ヒータ２１及びヒータ４１の加熱量を制御する。具体的には、制御部１２０は、送り出しローラー２０に掛け渡されたフィラメント１の温度が延性−脆性遷移温度よりも高い温度となるように、ヒータ２１の加熱量を制御する。制御部１２０は、ローラー４０Ａとローラー４０Ｂとの間に挟み込まれたフィラメント１の温度が延性−脆性遷移温度よりも高い温度となるように、ヒータ４１の加熱量を制御する。
【００５７】
ここで、制御部１２０は、送り出しローラー２０側よりも巻き取りピンチローラー４０側でフィラメント１の温度が高くなるように、ヒータ２１及びヒータ４１の加熱量を制御することが望ましい。
【００５８】
制御部１２０は、巻き取りピンチローラー４０によってフィラメント１を巻き取る速度を制御する。具体的には、制御部１２０は、フィラメント１の材料や接続点７１から接続点７２までの長さや成膜条件に応じて定められる速度でフィラメント１が巻き取られるように、巻き取りピンチローラー４０を制御する。
【００５９】
制御部１２０は、接続点７１と接続点７２との間でフィラメント１に流す電流量を制御する。具体的には、制御部１２０は、フィラメント１の温度が薄膜の成膜に必要な温度となるように、電流供給源７０が供給する電流量を制御する。
【００６０】
電流供給源７０は、上述した電流供給線７１Ａ及び電流供給線７２Ａに接続されており、接続点７１と接続点７２との間でフィラメント１に電流を流す。
【００６１】
（ｃａｔ−ＣＶＤ装置の動作）
以下において、第１実施形態に係るｃａｔ−ＣＶＤ装置の動作について、図面を参照しながら説明する。図４は、第１実施形態に係るｃａｔ−ＣＶＤ装置１００の動作を示すフロー図である。
【００６２】
図４に示すように、ステップ１０において、ｃａｔ−ＣＶＤ装置１００は、ローラー４０Ａとローラー４０Ｂとの間に挟み込まれたフィラメント１の温度が延性−脆性遷移温度よりも高い温度となるように、ヒータ４１の加熱量を制御する。
【００６３】
ステップ２０において、ｃａｔ−ＣＶＤ装置１００は、フィラメント１の温度が薄膜の成膜に必要な温度となるように、電流供給源７０が供給する電流量を制御する。
【００６４】
ステップ３０において、ｃａｔ−ＣＶＤ装置１００は、制御部１２０は、送り出しローラー２０に掛け渡されたフィラメント１の温度が延性−脆性遷移温度よりも高い温度となるように、ヒータ２１の加熱量を制御する。
【００６５】
ここで、ｃａｔ−ＣＶＤ装置１００は、送り出しローラー２０側よりも巻き取りピンチローラー４０側でフィラメント１の温度が高くなるように、ヒータ２１及びヒータ４１の加熱量を制御することに留意すべきである。
【００６６】
また、フィラメント１の温度が延性−脆性遷移温度よりも低下して、フィラメント１が破断することを抑制するために、巻き取りピンチローラー４０側に近い順にフィラメント１の加熱処理が行われることが好ましいことに留意すべきである。また、ステップ１０〜ステップ３０の処理は同時に行われてもよいことに留意すべきである。
【００６７】
ステップ４０において、ｃａｔ−ＣＶＤ装置１００は、接続点７１から接続点７２までの長さや成膜条件に応じて定められる速度でフィラメント１が巻き取られるように、フィラメント１の巻き取りを開始する。
【００６８】
ステップ５０において、ｃａｔ−ＣＶＤ装置１００は、真空チャンバ３０内に原料ガスを供給し、真空チャンバ３０内の圧力や成長基板２００の温度などを所定の成膜条件に合わせた上で、成長基板２００上に薄膜を形成する処理を開始する。
【００６９】
ステップ６０において、ｃａｔ−ＣＶＤ装置１００は、巻き取りピンチローラー４０によって巻き取られたフィラメント１を自然冷却などの方法で冷却した後に、破砕器６１Ａ及び破砕器６１Ｂによってフィラメント１を破砕して、破砕されたフィラメント１を廃材収容器６０内に収容する。
【００７０】
（作用及び効果）
第１実施形態に係るｃａｔ−ＣＶＤ装置１００によれば、ヒータ４１は、フィラメント１の延性−脆性遷移温度よりも高い温度となるまで、フィラメント１を巻き取りピンチローラー４０側で加熱する。従って、巻き取りピンチローラー４０側におけるフィラメント１の温度低下に伴って生じる延性−脆性遷移に起因して、真空チャンバ３０内でフィラメント１が破断することを低減することができる。従って、延性−脆性遷移温度が高い材料をフィラメント１の材料として用いる場合であっても、フィラメント１の交換を真空中で容易に行うことができる。
【００７１】
ヒータ２１は、フィラメント１の延性−脆性遷移温度よりも高い温度となるまで、フィラメント１を送り出しローラー２０側で加熱する。従って、送り出しローラー２０側におけるフィラメント１の温度低下に伴って生じる延性−脆性遷移に起因して、真空チャンバ３０内でフィラメント１が破断することをさらに抑制することができる。
【００７２】
制御部１２０は、送り出しローラー２０側よりも巻き取りピンチローラー４０側でフィラメント１の温度が高くなるように、ヒータ２１及びヒータ４１の加熱量を制御する。すなわち、金属結晶の粗粒化等によって脆くなったフィラメント１の温度が、金属結晶が粗粒化していないフィラメント１の温度よりも高くなるように、ヒータ２１及びヒータ４１の加熱量が制御される。従って、延性−脆性遷移に起因して真空チャンバ３０内でフィラメント１が破断することを効率的に抑制することができる。
【００７３】
巻き取りピンチローラー４０は、成長基板２００上に薄膜を形成している状態、すなわち、接続点７１と接続点７２との間でフィラメント１に電流が流れている状態で、フィラメント１を巻き取る。すなわち、成長基板２００上に薄膜を形成しながらフィラメント１が交換されるため、薄膜を有する素子（半導体素子や太陽電池素子など）の製造効率が向上する。
【００７４】
［その他の実施形態］
本発明は上述した実施形態によって説明したが、この開示の一部をなす論述及び図面は、この発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。
【００７５】
例えば、上述した実施形態では、巻き取りピンチローラー４０のみが駆動源を有しているが、これに限定されるものではない。具体的には、巻き取りピンチローラー４０だけではなくて、送り出しローラー２０も駆動源を有していてもよい。
【００７６】
領域ｂのフィラメント１の加熱方法は、例えば、ヒータ２１による加熱に代えて、領域ｂのフィラメント１に通電することによる加熱であってもよい。フィラメント１の巻き取り側に加熱ボビンを設けた上で、ステップ６０における破砕を行わなくてもよい。
【００７７】
上述した実施形態では、成膜処理を行っている際にフィラメント１を除々に交換するが、これに限定されるものではない。具体的には、成膜処理を中断した上で、フィラメント１を加熱しながらフィラメント１の交換を行ってもよい。この場合にも、本発明によれば、真空チャンバ３０の大気開放を避けることができ、デッドタイムを減少させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】第１実施形態に係るｃａｔ−ＣＶＤ装置１００の構成を示すブロック図である。
【図２】第１実施形態に係る真空チャンバ３０内におけるフィラメント１の配置を示す図である。
【図３】第１実施形態に係るｃａｔ−ＣＶＤ装置１００の機能を示すブロック図である。
【図４】第１実施形態に係るｃａｔ−ＣＶＤ装置１００の動作を示すフロー図である。
【図５】鉄鋼（Ｆｅ）の延性−脆性遷移曲線を示す図である。
【図６】代表的な高温金属材料の延性−脆性遷移温度を示す図である。
【符号の説明】
【００７９】
１・・・フィラメント、１０・・・ボビン、２０・・・送り出しローラー、２１・・・ヒータ、３０・・・真空チャンバ、３１・・・ガス供給路、３２・・・ガス排出路、３３・・・台座部、３４・・・ヒータ、４０・・・巻き取りピンチローラー、４１・・・ヒータ、６０・・・廃材収容器、６１・・・破砕器、７０・・・電流供給源、７１・・・接続点、７１Ａ・・・電流供給線、７２・・・接続点、７２Ａ・・・電流供給線、８０・・・ローラー、１００・・・ｃａｔ−ＣＶＤ装置、１１０・・・操作受付部、１２０・・・制御部、２００・・・成長基板
【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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