(57)【要約】【課題】CVD設備の提供。【解決手段】主にチャンバー、気体管路加熱器、基材キャリア、キャリア加熱器、複数のホットフィラメント、電場装置、磁場装置を含む。該気体管路加熱器は気体を予熱し、該キャリア加熱器、該複数のホットフィラメントは該基材を加熱し、多種の異なる加熱方式により、気体と基材の加熱速度を加速し、積層時間を短縮し、積層効率を高める。さらに電場と磁場装置を組み合わせることで、該チャンバー内の気体イオン化濃度を高め、基材の積層膜厚度の均一性を増加させることができる。【選択図】図１
2008050683.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
チャンバー、気体管路加熱器、基材キャリア、キャリア加熱器、複数のホットフィラメント、磁場装置を含み、
該チャンバーは内容空間、進気管路、排気口を含み、該進気管路は出口を含み、該出口は該内容空間内に位置し、
該気体管路加熱器は該進気管路の外周面に設置し、
該基材キャリアは該内容空間内に設置し、
該キャリア加熱器は該基材キャリアの外周面に設置し、
該複数のホットフィラメントは該内容空間内に設置し、該基材キャリアに隣接し、
該磁場装置は該基材キャリアの相対する両側に設置することを特徴とするCVD設備。
【請求項２】
請求項１記載のCVD設備において、前記進気管路は蛇腹管式進気管路であることを特徴とするCVD設備。
【請求項３】
請求項１記載のCVD設備において、前記CVD設備はさらに噴射装置を含み、該噴射装置は該進気管路の出口位置に設置することを特徴とするCVD設備。
【請求項４】
請求項１記載のCVD設備において、前記CVD設備はさらに分流導管を含み、該分流導管は該進気管路の出口位置に設置することを特徴とするCVD設備。
【請求項５】
請求項１記載のCVD設備において、前記CVD設備はさらに回転駆動装置を含み、該回転駆動装置は該基材キャリア下方に設置し、該基材キャリアの回転を駆動することを特徴とするCVD設備。
【請求項６】
請求項１記載のCVD設備において、前記磁場装置は該チャンバーの左右両側に設置することを特徴とするCVD設備。
【請求項７】
請求項１記載のCVD設備において、前記CVD設備はさらに電極柵網、偏圧パワーサプライを設置し、該電極柵網は該内容空間内に設置し、該偏圧パワーサプライは該電極柵網、及び該基材キャリアに電気的に接続することを特徴とするCVD設備。
【請求項８】
請求項１記載のCVD設備において、前記CVD設備はさらに偏圧パワーサプライを含み、該偏圧パワーサプライは該複数のホットフィラメント、及び該基材キャリアに電気的に接続することを特徴とするCVD設備。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一種のCVD設備に関する。特に一種の気体予熱、基材加熱、及び電場と磁場制御構造を備えたCVD設備に関わる。
【背景技術】
【０００２】
ホットフィラメントCVD(Hot Filament Chemical Vapor Deposition、HFCVDと略称)は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、大面積の基材に堆積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。
【０００３】
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堆積するものである。
【０００４】
実際の製造工程では、その堆積される薄膜の純度、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、しかも気体が高温分解を通して形成する原子の分布条件に対しても一定の制限を加える。
【０００５】
しかし、反応チャンバー内のホットフィラメントによる加熱は、その所要時間が非常に長く、しかもホットフィラメントの温度を高くする必要があるため、製造工程全体は時間がかかり、効率も良くない。
【０００６】
上記問題を解決するため、気体を予め加熱し、次にホットフィラメントを加熱し両者を相互に組み合わせる方法があるが、気体の予熱により得られる温度にはやはり限界があり、基材製造工程に時間がかかり過ぎ、基材積層膜厚度が不均一であるなどの問題を依然として解決することはできていない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は下記のCVD設備を提供する。
それはチャンバー、気体管路加熱器、基材キャリア、キャリア加熱器、複数のホットフィラメント、電場装置、磁場装置を含み、
該チャンバーは内容空間、進気管路、排気口を含み、該進気管路は出口を含み、該出口は該内容空間内に位置し、
該気体管路加熱器は該進気管路の外周面に設置し、
該基材キャリアは該内容空間内に設置し、
該キャリア加熱器は該基材キャリアの外周面に設置し、
該複数のホットフィラメントは該内容空間内に設置し、該基材キャリアに隣接し、
該磁場装置は該基材キャリアの相対する両側に設置し、該チャンバー内側或いは該チャンバー外側の上下両側或いは左右両側に配置可能である。
【０００８】
さらに該気体管路加熱器は気体を予熱可能で、該キャリア加熱器、及び該複数のホットフィラメントは該基材キャリア上の基材加熱器に対応し設置し、このように多種の異なる加熱方式により、気体及び基材の加熱速度を迅速にし、積層時間を短縮し、積層効率を向上させ、該基材キャリア両側の磁場装置を対応させ、該チャンバー内の気体イオン化濃度を高め、これにより該基材の積層膜厚度の均一性を高めることができる。
【０００９】
また該進気管路は蛇腹管式進気管路で、これにより管路の長さを増大させ、気体への予熱効果を拡大するが、他の同様の効果を備える形状の管路とすることができる。
【００１０】
さらに該気体管路加熱器は該チャンバーの内容空間内に設置するが、該チャンバーの外側に設置することもでき、また該進気管路、及び該気体管路加熱器も該チャンバー内に設置可能で、該チャンバー内で予熱し、或いは該進気管路、及び該気体管路加熱器は共に該チャンバーの外側に設置し、該チャンバーの外において予熱することもできる。
【００１１】
また該気体管路加熱器は該進気管路の出口位置外周面に設置し、最大の気体予熱効果を発揮する。
【００１２】
さらに該進気管路の出口位置にはさらに噴射装置を含み、該噴射装置は該チャンバーの進気管路の出口位置に設置し、こうして気体を該基材上に平均に分布させることができ、積層膜厚度の均一度を増加させる。
【００１３】
また該進気管路の出口位置にはさらに分流導管を含み、該分流導管は該チャンバーの進気管路の出口位置に設置し、積層を行う基材が複数である時には、該分流導管により気体は該各基材上に平均に分布し、積層膜厚度の均一度を増加させる。
【００１４】
さらに該進気管路の出口位置にはさらに該チャンバーの頂端を設置し、気体は該チャンバーの頂端より進入し、該チャンバーの排気口は該チャンバーの底部に設置し、気体は該チャンバーの底部より排出され、こうして気体の該チャンバー内容空間内における分布の均一性を高めることができる。
【００１５】
またそれはさらに回転駆動装置を含み、該回転駆動装置は該基材キャリア下方に設置し、該基材キャリアの回転を駆動し、これにより該基材キャリア上に比較的大きいサイズの積層を行う対象基材を設置する時には、該基材は該チャンバー内において回転し、該基材キャリア上に複数の比較的小さいサイズの積層を行う対象基材を設置する時には、該基材は該チャンバー内において移動する。
【００１６】
さらに該磁場装置は該基材キャリアの左右両側に設置し、該基材キャリアの上下両側に設置することもでき、該磁場装置は該チャンバーの内容空間内に設置し、該チャンバーの外側にも設置可能で、共に該チャンバー内の気体のイオン化濃度を高めることができ、基材積層膜厚度の均一性を向上させる。
【００１７】
またそれはさらにパワーサプライを含み、該パワーサプライは該気体管路加熱器、該キャリア加熱器、該複数のホットフィラメント、該磁場装置の内の少なくとも一つを電気的に接続し、該パワーサプライは上記部品それぞれに電力を供給可能で、或いは複数のパワーサプライが上記部品それぞれに電力を供給する。
【００１８】
さらにそれはさらに電極柵網、偏圧パワーサプライを設置し、該電極柵網は該内容空間内に設置し、該偏圧パワーサプライは該電極柵網、及び該基材キャリアに電気的に接続し、これにより該偏圧パワーサプライは該電極柵網、及び該基材キャリアに相対電極を生じさせることで、気体イオン化の濃度を高め、基材積層膜厚度の均一性を向上させる。
【００１９】
またそれはさらに偏圧パワーサプライを含み、該偏圧パワーサプライは該複数のホットフィラメント、及び該基材キャリアに電気的に接続し、偏圧パワーサプライは該複数のホットフィラメント、及び該基材キャリアに相対電極を生じさせることで、気体イオン化の濃度を高め、基材積層膜厚度の均一性を向上させることを特徴とするCVD設備である。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
請求項１の発明は、チャンバー、気体管路加熱器、基材キャリア、キャリア加熱器、複数のホットフィラメント、磁場装置を含み、
該チャンバーは内容空間、進気管路、排気口を含み、該進気管路は出口を含み、該出口は該内容空間内に位置し、
該気体管路加熱器は該進気管路の外周面に設置し、
該基材キャリアは該内容空間内に設置し、
該キャリア加熱器は該基材キャリアの外周面に設置し、
該複数のホットフィラメントは該内容空間内に設置し、該基材キャリアに隣接し、
該磁場装置は該基材キャリアの相対する両側に設置することを特徴とするCVD設備としている。
請求項２の発明は、請求項１記載のCVD設備において、前記進気管路は蛇腹管式進気管路であることを特徴とするCVD設備としている。
請求項３の発明は、請求項１記載のCVD設備において、前記CVD設備はさらに噴射装置を含み、該噴射装置は該進気管路の出口位置に設置することを特徴とするCVD設備としている。
請求項４の発明は、請求項１記載のCVD設備において、前記CVD設備はさらに分流導管を含み、該分流導管は該進気管路の出口位置に設置することを特徴とするCVD設備としている。
請求項５の発明は、請求項１記載のCVD設備において、前記CVD設備はさらに回転駆動装置を含み、該回転駆動装置は該基材キャリア下方に設置し、該基材キャリアの回転を駆動することを特徴とするCVD設備としている。
請求項６の発明は、請求項１記載のCVD設備において、前記磁場装置は該チャンバーの左右両側に設置することを特徴とするCVD設備としている。
請求項７の発明は、請求項１記載のCVD設備において、前記CVD設備はさらに電極柵網、偏圧パワーサプライを設置し、該電極柵網は該内容空間内に設置し、該偏圧パワーサプライは該電極柵網、及び該基材キャリアに電気的に接続することを特徴とするCVD設備としている。
請求項８の発明は、請求項１記載のCVD設備において、前記CVD設備はさらに偏圧パワーサプライを含み、該偏圧パワーサプライは該複数のホットフィラメント、及び該基材キャリアに電気的に接続することを特徴とするCVD設備としている。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の気体管路加熱器は気体を予熱し、キャリア加熱器、複数のホットフィラメントは基材を加熱し、こうして多種の異なる加熱方式により、気体と基材の加熱速度を加速し、積層時間を短縮し、積層効率を高める。さらに電場と磁場装置を組み合わせることで、チャンバー内の気体イオン化濃度を高め、基材の積層膜厚度の均一性を増加させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
本発明気体予熱及び基材加熱構造を備えたCVD設備の第一実施例の表示図である図１に示すように、本実施例はチャンバー１０、気体管路加熱器３、基材キャリア９、キャリア加熱器４、回転駆動装置９１、複数のホットフィラメント２、磁場装置８、４組のパワーサプライ６１、６２、６３、６４を含む。
図１に示すように、該チャンバー１０は内容空間１１、進気管路１２、排気口１３を含む。
該進気管路１２は入り口１２１、出口１２２を含む。本実施例では、該進気管路１２の出口１２２は該チャンバー１０の内容空間１１内に位置し、該進気管路１２の出口１２２は該チャンバー１０の内容空間１１の頂点端に位置する。こうして気体は該チャンバー１０の頂点端から進入する。
該排気口１３は該チャンバー１０の内容空間１１の底部に位置し、気体は該チャンバー１０の底部から排出され、こうして該チャンバー１０内容空間１１内における気体の分布の均一性を高める。しかも本実施例では、該チャンバー１０の進気管路１２は直管式進気管路１２で、該進気管路１２の出口１２２には噴射装置７を装置する。これにより気体は基材１上に平均に分布し、積層膜厚度の均一性を高めることができる。
【００２３】
この他、該気体管路加熱器３は該チャンバー１０の内容空間１１内に設置し、該進気管路１２の出口１２２外周面に位置する。これにより該進気管路１２の気体は該チャンバー１０の内容空間１１内において予熱される。
また図１に示すように、該基材キャリア９は該チャンバー１０の内容空間１１内に設置し、該基材キャリア９上には積層加工を施す対象の基材１を設置する。該回転駆動装置９１は該基材キャリア９下方に設置し、該基材キャリア９の回転を駆動する。該キャリア加熱器４は該基材キャリア９の外周面に設置し、該基材１を加熱する。本実施例においては、該基材キャリア９上にはサイズが大きい積層加工を施す対象の基材１を設置し、該回転駆動装置９１により該基材キャリア９の回転を駆動し、該基材１は該チャンバー１０内において回転する。こうして該基材１上の積層膜厚度の均一性を増加することができる。
【００２４】
さらに図１に示すように、該複数のホットフィラメント２は該チャンバー１０の内容空間１１内に設置し、該基材キャリア９に設置する該基材１の表面に積層カバー面を形成し、該基材１に対して加熱を行う。該磁場装置８も該チャンバー１０の内容空間１１内に設置し、該基材キャリア９の左右両側に位置し、該チャンバー１０内の気体イオン化濃度を高めることができる。
この他、該４組のパワーサプライ６１、６２、６３、６４はそれぞれ該気体管路加熱器３、該キャリア加熱器４、該複数のホットフィラメント２、該磁場装置８に電気的に接続し、上記装置に電力を供給する。
上記構造により、本実施例は該気体管路加熱器３により先ず該進気管路１２内の気体を予熱し、該キャリア加熱器４は該基材キャリア９上の基材１を加熱し、該複数のホットフィラメント２は該基材１を加熱し、こうした多種の加熱方式に、該基材キャリア９左右両側の磁場装置８を対応させ、該チャンバー１０内の気体イオン化濃度を高める。これにより該基材１の積層膜厚度の均一性を高め、気体及び基材１の加熱速度を迅速にし、積層時間を短縮し、積層効率を向上させることができる。本実施例では、ダイヤモンド薄膜積層を行う時、該気体管路加熱器３は先ず、該進気管路１２内の気体を２００℃から９００℃に予熱し、該キャリア加熱器４は該基材キャリア９を３００℃から１０００℃に加熱し、該複数のホットフィラメント２を１８００℃から２４００℃に加熱する。
【００２５】
本発明第二最適実施例の表示図である図２に示すように、本実施例構造は第一最適実施例とおおむね同様である。両者の差異は、本実施例のチャンバー１０の進気管路１２が蛇腹式進気管路１２３であり、しかも該進気管路１２３の出口１２２位置には分流導管７１を設置する点である。本実施例のチャンバー１０の進気管路１２を蛇腹式進気管路１２３とすることで管路の長さを増大し、気体の予熱効果を高めることができる。本実施例では、該基材キャリア９上には３個の比較的小さい積層加工を施す対象の基材１１１を設置し、該回転駆動装置９１により該基材キャリア９の回転を駆動し、該３個の基材１１１は該チャンバー１０内において移動し、該基材１１１上の積層膜厚度の均一性を増強することができる。
本実施例は多種の加熱方式に、該基材キャリア９左右両側の磁場装置８を対応させ、第一実施例同様に該チャンバー１０内の気体イオン化濃度を高めることができ、同様に該基材１１１上の積層膜厚度の均一性を増強することができる。さらに気体と基材１１１の加熱速度を迅速とし、積層時間を短縮し、積層効率を向上させることができる。
【００２６】
本発明第三最適実施例の表示図である図３に示すように、本実施例構造は第一最適実施例とおおむね同様である。両者の差異は、本実施例が偏圧パワーサプライ５２を増設する点である。該偏圧パワーサプライ５２は該複数のホットフィラメント２、該基材キャリア９に電気的に接続し、該偏圧パワーサプライ５２により該複数のホットフィラメント２、該基材キャリア９は相対電極を生じる。こうして気体イオン化濃度を高め、基材の積層膜の均一性を向上させる。
本実施例は多種の加熱方式に、該基材キャリア９左右両側の磁場装置８を対応させ、及び該複数のホットフィラメント２と該基材キャリア９は相対電極を生じ、これにより第一実施例同様に該チャンバー１０内の気体イオン化濃度を高めることができる。これにより該基材１の積層膜厚度の均一性を高め、気体及び基材１の加熱速度を迅速にし、積層時間を短縮し、積層効率を向上させることができる。
【００２７】
本発明第四最適実施例の表示図である図４に示すように、本実施例構造は第一最適実施例とおおむね同様である。両者の差異は、本実施例が電極柵網５と偏圧パワーサプライ５１を増設する点である。しかも、該磁場装置８１は該チャンバー１０の外側に設置し、該チャンバー１０の内容空間１１内に設置するものではない。該電極柵網５は該チャンバー１０の内容空間１１内に設置し、該偏圧パワーサプライ５１は該電極柵網５、該基材キャリア９に電気的に接続し、該偏圧パワーサプライ５１により該電極柵網５、該基材キャリア９は相対電極を生じる。こうして気体イオン化濃度を高め、基材の積層膜の均一性を向上させる。
本実施例は多種の加熱方式に、該基材キャリア９左右両側の磁場装置８１を対応させ、及び該電極柵網５と該基材キャリア９は相対電極を生じ、これにより第一実施例同様に該チャンバー１０内の気体イオン化濃度を高めることができる。これにより該基材１の積層膜厚度の均一性を高め、気体及び基材１の加熱速度を迅速にし、積層時間を短縮し、積層効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明第一実施例の表示図である。
【図２】本発明第二実施例の表示図である。
【図３】本発明第三実施例の表示図である。
【図４】本発明第四実施例の表示図である。
【符号の説明】
【００２９】
１、１１１  基材
１０  チャンバー
１１  内容空間
１２  進気管路
１２１  入り口
１２２  出口
１２３  蛇腹管式進気管路
１３  排気口
２  ホットフィラメント
３  気体管路加熱器
４  キャリア加熱器
５  電極柵網
５１、５２  偏圧パワーサプライ
６１、６２、６３、６４  パワーサプライ
７  噴射装置
７１  分流導管
８、８１  磁場装置
９  基材キャリア
９１  回転駆動装置
【図１】
2008050683.tif 000003
【図２】
2008050683.tif 000004
【図３】
2008050683.tif 000005
【図４】
2008050683.tif 000006