(57)【要約】      （修正有）【課題】発熱体ＣＶＤ装置のチャンバに対して着脱自在な触媒体ユニット及びそれを備える発熱体ＣＶＤ装置の提供。【解決手段】発熱体ＣＶＤ装置のチャンバに着脱自在に固定されるユニット基体１１０と、ユニット基体１１０に支持され、チャンバ内に挿入される原料ガス供給管２３と、ユニット基体１１０に支持される電極対１８と、電極対１８に接続され、原料ガス供給管２３の側面に沿って配置される線状の触媒体１９と、を備え、触媒体１９は、返し部１９ａを有する触媒体ユニット１００。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発熱体ＣＶＤ装置のチャンバに着脱自在に固定されるユニット基体と、
該ユニット基体に支持され、前記チャンバ内に挿入される原料ガス供給管と、
前記ユニット基体に支持される電極対と、
該電極対に接続され、前記原料ガス供給管の側面に沿って配置される線状の触媒体と、を備え、
該触媒体は、返し部を有することを特徴とする触媒体ユニット。
【請求項２】
前記電極対は、細長状の形状を有し、かつ、前記原料ガス供給管の長手方向に沿って配置され、
複数の前記触媒体の一部又は全部が前記電極対に間隔をあけて電気的に並列に接続されることを特徴とする請求項１に記載の触媒体ユニット。
【請求項３】
すべての前記触媒体の抵抗値が等しいことを特徴とする請求項２に記載の触媒体ユニット。
【請求項４】
被蒸着物が、口部と、首部と、該首部の直径よりも大きな直径を有する胴部とを備えるボトル状容器であり、
前記口部から、前記原料ガス供給管及び前記触媒体が挿入され、
前記胴部は、該胴部の横断面に存在する前記触媒体の数が、前記首部の横断面に存在する前記触媒体の数よりも多い領域を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の触媒体ユニット。
【請求項５】
前記ユニット基体が、前記チャンバの天面壁に着脱自在に固定され、
錘体が前記返し部に配置されて、前記触媒体が張架されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の触媒体ユニット。
【請求項６】
前記原料ガス供給管の外周にガイドが設けられ、
前記ガイドは、前記錘体を揺動自在に支持し、かつ、前記触媒体を支持しないことを特徴とする請求項５に記載の触媒体ユニット。
【請求項７】
前記触媒体は、前記返し部に、他の部分よりも前記触媒体を密に配置した密部分を有し、該密部分が錘となって前記触媒体が張架されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つの記載の触媒体ユニット。
【請求項８】
前記密部分の質量が、前記触媒体の全体の質量に対して１０％以上４０％以下であることを特徴とする請求項７に記載の触媒体ユニット。
【請求項９】
前記原料ガス供給管が導電性を有し、かつ、前記電極対を兼ねていることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一つに記載の触媒体ユニット。
【請求項１０】
前記原料ガス供給管の外周の一部又は全体が、着脱可能な管状の絶縁部材で被覆されていることを特徴とする請求項１〜９のいずれか一つに記載の触媒体ユニット。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれか一つに記載の触媒体ユニットを備えることを特徴とする発熱体ＣＶＤ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、触媒体ユニット及びそれを備える発熱体ＣＶＤ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
発熱体ＣＶＤ装置は、発熱させた触媒体に原料ガスを接触させて、生成した化学種を基材上に堆積させて薄膜を形成する装置である（例えば、特許文献１又は２を参照。）。発熱体ＣＶＤはＣａｔ−ＣＶＤ又はホットワイヤーＣＶＤと呼ばれることもある。発熱体ＣＶＤ装置として、プラスチック容器を収容する真空チャンバと、プラスチック容器の内部へ原料ガスを供給する原料ガス供給管と、原料ガス供給管に支持された触媒体とを備える装置が知られている（例えば、特許文献１又は２を参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】ＷＯ２００６／１２６６７７号公報
【特許文献２】特開２０１４−３４７１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
発熱体ＣＶＤ装置では、より均一な成膜ができるようにするために、被蒸着物の形状又は原料ガスの種類に応じて、原料ガス供給管及びそれに支持された触媒体の種類、寸法又は配置などを変更したり、所定回数成膜後に触媒体を交換したりする場合がある。そのため、この変更作業又は交換作業を効率よく行うことができる発熱体ＣＶＤ装置が望まれる。
【０００５】
本発明の目的は、発熱体ＣＶＤ装置のチャンバに対して着脱自在な触媒体ユニット及びそれを備える発熱体ＣＶＤ装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る触媒体ユニットは、発熱体ＣＶＤ装置のチャンバに着脱自在に固定されるユニット基体と、該ユニット基体に支持され、前記チャンバ内に挿入される原料ガス供給管と、前記ユニット基体に支持される電極対と、該電極対に接続され、前記原料ガス供給管の側面に沿って配置される線状の触媒体と、を備え、該触媒体は、返し部を有することを特徴とする。
【０００７】
本発明に係る触媒体ユニットでは、前記電極対は、細長状の形状を有し、かつ、前記原料ガス供給管の長手方向に沿って配置され、複数の前記触媒体の一部又は全部が前記電極対に間隔をあけて電気的に並列に接続されることが好ましい。
【０００８】
本発明に係る触媒体ユニットでは、すべての前記触媒体の抵抗値が等しいことが好ましい。
【０００９】
本発明に係る触媒体ユニットでは、被蒸着物が、口部と、首部と、該首部の直径よりも大きな直径を有する胴部とを備えるボトル状容器であり、前記口部から、前記原料ガス供給管及び前記触媒体が挿入され、前記胴部は、該胴部の横断面に存在する前記触媒体の数が、前記首部の横断面に存在する前記触媒体の数よりも多い領域を有することが好ましい。
【００１０】
本発明に係る触媒体ユニットでは、前記ユニット基体が前記チャンバの天面壁に着脱自在に固定され、錘体が前記返し部に配置されて、前記触媒体が張架されていることが好ましい。
【００１１】
本発明に係る触媒体ユニットでは、前記原料ガス供給管の外周にガイドが設けられ、前記ガイドは、前記錘体を揺動自在に支持し、かつ、前記触媒体を支持しないことが好ましい。
【００１２】
本発明に係る触媒ユニットでは、前記触媒体は、前記返し部に、他の部分よりも前記触媒体を密に配置した密部分を有し、該密部分が錘となって前記触媒体が張架されていることが好ましい。
【００１３】
本発明に係る触媒体ユニットでは、前記密部分の質量が、前記触媒体の全体の質量に対して１０％以上４０％以下であることが好ましい。
【００１４】
本発明に係る触媒体ユニットでは、前記原料ガス供給管が導電性を有し、かつ、前記電極対を兼ねていることが好ましい。
【００１５】
本発明に係る触媒体ユニットでは、前記原料ガス供給管の外周の一部又は全体が、着脱可能な管状の絶縁部材で被覆されていることが好ましい。
【００１６】
本発明に係る発熱体ＣＶＤ装置は、本発明に係る触媒体ユニットを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明は、発熱体ＣＶＤ装置のチャンバに対して着脱自在な触媒体ユニット及びそれを備える発熱体ＣＶＤ装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】第一実施形態に係る触媒体ユニットの一例を示す概略図である。
【図２】触媒体の配置の変形形態の第一例を示す概略図である。
【図３】図２の電気回路図である。
【図４】触媒体の配置の変形形態の第二例を示す概略図である。
【図５】容器の横断面に存在する触媒体の数を説明するための図であり，（ａ）は図４のＡ−Ａ線端面図、（ｂ）は図４のＢ−Ｂ線端面図、（ｃ）は図４のＣ−Ｃ線端面図である。
【図６】錘体の第一例を示す概略図である。
【図７】錘体の第二例を示す概略図である。
【図８】第二実施形態に係る触媒体ユニットの一例を示す概略図である。
【図９】本実施形態に係る発熱体ＣＶＤ装置の一例を示す概略図である。
【図１０】触媒体の変形例を示す概略図である。
【図１１】原料ガス供給管の変形例を示す概略図である。
【図１２】図１１に示す原料ガス供給管の先端部の第一例を示す拡大図である。
【図１３】図１１に示す原料ガス供給管の先端部の第二例を示す拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
次に、本発明について実施形態を示して詳細に説明するが本発明はこれらの記載に限定して解釈されない。本発明の効果を奏する限り、実施形態は種々の変形をしてもよい。
【００２０】
（発熱体ＣＶＤ装置）
図９は、本実施形態に係る発熱体ＣＶＤ装置の一例を示す概略図である。まず、図９を参照して、発熱体ＣＶＤ装置について説明する。
【００２１】
発熱体ＣＶＤ装置１は、被蒸着物７を収容するチャンバ６と、チャンバ６を真空引きする排気ポンプ（不図示）と、原料ガス供給管２３と、電極対１８と、触媒体１９と、を有する。
【００２２】
チャンバ６は、天面壁２と、天面壁２に対向する底面壁３と、天面壁２及び底面壁３を接続する側面壁４とを有する。チャンバ６の内部には、被蒸着物７を収容して、被蒸着物７の表面に薄膜を形成する反応室となる薄膜形成空間１２が設けられている。チャンバ６は、例えば下部チャンバ１３と下部チャンバ１３の上部に着脱自在に取り付けられて下部チャンバ１３の内部をＯリング１４を介して密封可能とする上部チャンバ１５とを有し、上部チャンバ１５を図示しない上下駆動機構で上下させて、被蒸着物７の搬入・搬出を行う。天面壁２には、真空バルブ８を介して排気管２１を取り付け、薄膜形成空間１２内の空気は、図示しない排気ポンプによって排気される。図１では、チャンバ６を、天面壁２が上方、底面壁３が下方となるよう配置した形態を示したが、配置はこれに限定されず、例えば天面壁２が下方、底面壁３が上方となるように配置してもよい。
【００２３】
被蒸着物７は、例えば、容器、シリンダのような筒状物、フィルム又はシートである。被蒸着物７は、図８に図示するようなボトル状容器であることが好ましい。ボトル状容器は、例えばプラスチックボトルである。
【００２４】
原料ガス供給管２３は、原料ガス流路１７と、原料ガス流路１７に通じる原料ガス噴出口１１とを有し、薄膜形成空間１２内に配置される。原料ガス噴出口１１は、例えば、底面壁３に向かって原料ガスを噴出する底面側ガス噴出口１１ｘ又は薄膜形成空間１２の側面壁４に向けて原料ガスを噴出する側面側ガス噴出口１１ｙである。本実施形態に係る発熱体ＣＶＤ装置１では、原料ガス噴出口１１として少なくとも底面側ガス噴出口１１ｘを有することが好ましい。より好ましくは、図９に示すように、原料ガス噴出口１１として底面側ガス噴出口１１ｘ及び側面側ガス噴出口１１ｙの両方を有する。
【００２５】
原料ガス供給管２３の一端は、ガス供給口１６に接続される。ガス供給口１６は、図９では一例として天面壁２に設けた形態を示したが、本発明はこれに限定されず、底面壁３又は側面壁４に設けてもよい（不図示）。原料ガスは、ボンベ２４ａ，２４ｂからガス流量調整器２５ａ，２５ｂ及びバルブ２６ａ〜２６ｃを介してガス供給口１６へ供給され、原料ガス流路１７を通って、原料ガス噴出口１１から噴出す。原料ガスは、目的とする薄膜の種類によって適宜選択されるものであり、本発明では特に制限はない。例えば、薄膜がＳｉＣＯ系の薄膜である場合、原料ガスは、例えば、ビニルシラン、ジシラブタン、ジシリルアセチレン、２‐アミノエチルシランなどの有機シラン系化合物である。また、原料ガスには、必要に応じてキャリアガスを混合してもよい。キャリアガスは、例えば、アルゴン、ヘリウム、窒素などの不活性ガスである。図９では、一例としてボンベ２４ａ，２４ｂが２本である形態を示したが、本発明はこれに限定されない。
【００２６】
原料ガス供給管２３の長さは、チャンバ６の寸法、被蒸着物７の位置及び被蒸着物７の種類に応じて適宜設計される事項であり、本発明では特に限定されない。例えば、被蒸着物７がボトル状容器であるとき、原料ガス供給管２３の長さは、原料ガス供給管２３の先端がボトル状容器の底に当たらないように設計される。このとき、原料ガス供給管２３の長さは、膜厚の均一性が向上する点で、原料ガス供給管２３の先端からボトル状容器の底までの距離Ｌ１が５〜３０ｍｍとなる長さであることが好ましい。
【００２７】
電極対１８は、２本の電極１８ａ，１８ｂで一組になっており、薄膜形成空間１２内に配置される。電極対１８は、電極棒（図９に図示）又はリード線（不図示）などのように細長状の形状を有することが好ましい。電極対１８には、ヒーター電源２２が電気的に接続される。電極対１８の材質は、特に限定されないが、例えば、ステンレス鋼などの金属、又はグラファイトである。
【００２８】
触媒体１９は、線状の部材であり、薄膜形成空間１２内に配置される。ここで、線状とは、外形が細長い形状をいう。触媒体１９は、発熱体と呼ばれることもある。触媒体１９の材質は、特に限定されないが、Ｃ，Ｗ，Ｔａ，Ｔｉ，Ｈｆ，Ｖ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｍｎ，Ｔｃ，Ｒｅ，Ｆｅ，Ｒｕ，Ｏｓ，Ｃｏ，Ｒｈ，Ｉｒ，Ｎｉ，Ｐｄ及びＰｔの群の中から選ばれる一つ又は二つ以上を含むことが好ましい。このうち、触媒体１９は、金属タンタル又は炭化タンタルであることが好ましい。
【００２９】
触媒体１９の一方の端部は、電極対１８の一方の電極１８ａに接続される。また、触媒体１９の他方の端部は、電極対１８の他方の電極１８ｂに接続される。触媒体１９は、ヒーター電源２２によって触媒体１９に電気を流すことで発熱する。触媒体１９は、原料ガスとの接触機会を増やすために、例えば、コイルバネ形状、波線形状又はジグザグ線形状に加工した部分（不図示）を設けてもよい。
【００３０】
本実施形態に係る発熱体ＣＶＤ装置１は、触媒体ユニットを備える。触媒体ユニットとしては、例えば、図１に示す第一実施形態に係る触媒体ユニット１００、又は図８に示す第二実施形態に係る触媒体ユニット２００とがある。図９では第一実施形態に係る触媒体ユニット１００を装着した例を示したが、第一実施形態に係る触媒体ユニット１００に代えて、第二実施形態に係る触媒体ユニット２００を装着してもよい。第一実施形態に係る触媒体ユニット１００は、原料ガス供給管２３と電極対１８とが別体である。一方、第二実施形態に係る触媒体ユニット２００は、原料ガス供給管２３が電極対１８を兼ねている。まず、第一実施形態に係る触媒体ユニット１００について説明する。
【００３１】
（第一実施形態に係る触媒体ユニット）
図１は、第一実施形態に係る触媒体ユニットの一例を示す概略図である。第一実施形態に係る触媒体ユニット１００は、発熱体ＣＶＤ装置１のチャンバ６（図９に図示）に着脱自在に固定されるユニット基体１１０と、ユニット基体１１０に支持され、チャンバ内に挿入される原料ガス供給管２３と、ユニット基体１１０に支持される電極対１８と、電極対１８に接続され、原料ガス供給管２３の側面に沿って配置される線状の触媒体１９と、を備え、触媒体１９は、返し部１９ａを有する。
【００３２】
ユニット基体１１０は、チャンバ６の壁（図９では天面壁２）に固定可能な外形を有していればよく、特に限定されない。図１では一例として、ユニット基体１１０が、嵌合部１１１と嵌合部１１１よりも拡径した拡径部１１２とを有する形態を示した。嵌合部１１１は、図９に示すように、開口５（図９に図示）に嵌め込まれる部分である。嵌合部１１１と開口５との嵌合をより強固にするために、嵌合部１１１の外周にＯリングなどのシール部品（不図示）を配置してもよい。拡径部１１２は、図９に示すように、開口５の周辺の壁面に係合する部分である。変形形態としては、図示しないが、例えば、チャンバ６の壁（図９では天面壁２）にストッパを設けて、当該ストッパでユニット基体１１０を固定する形態、又はユニット基体１１０をチャンバ６の壁（図９では天面壁２）にねじ止めする形態であってもよい。開口５は、図９では天面壁２に設けた形態を示したが、本発明はこれに限定されず、底面壁３又は側面壁４に設けてもよい。ユニット基体１１０は、ガス供給口１６に連通する貫通孔１１３を有する。ユニット基体１１０のうち電極対１８を固定する箇所の材質は、高耐熱の絶縁体であり、例えば、セラミックス、ポリイミド、ＰＴＦＥ又はＰＥＥＫである。その他の箇所のユニット基体１１０の材質は、特に限定されないが、例えば、ステンレス鋼などの金属又はセラミックスである。
【００３３】
原料ガス供給管２３は、例えば貫通孔１１３に挿入又はねじ止めされることで、ユニット基体１１０に支持される。また、原料ガス供給管２３は、溶接によってユニット基体１１０に支持されていてもよい。原料ガス供給管２３と貫通孔１１３との嵌合をより強固にするために、原料ガス供給管２３の外周のうち貫通孔１１３に挿入される部分にＯリングなどのシール部品（不図示）を配置してもよい。
【００３４】
第一実施形態に係る触媒体ユニット１００では、原料ガス供給管２３の材質は、導電材料であるか、又は絶縁材料であってもよいが、絶縁材料であることがより好ましい。絶縁材料は、例えば、窒化アルミニウム、炭化珪素、窒化珪素若しくは酸化アルミニウムなどのセラミックを主成分とする材料で形成されたセラミック管、又は、窒化アルミニウム、炭化珪素、窒化珪素若しくは酸化アルミニウムなどのセラミックを主成分とする材料で表面が被覆された金属管であることが好ましい。触媒体１９に安定して通電することができ、耐久性があり、かつ、触媒体１９で発生した熱を熱伝導によって効率よく排熱させることができる。
【００３５】
電極対１８は、例えばユニット基体１１０のチャンバ６（図９に図示）内に挿入される面１１４に差し込まれることで、ユニット基体１１０に支持される。電極対１８とユニット基体１１０とは絶縁されている。電極対１８をなす各電極１８ａ，１８ｂは、それぞれ、例えば電線２８を介して端子２７に電気的に接続される。端子２７は、ヒーター電源２２（図９に図示）に電気的に接続される。各電極１８ａ，１８ｂは、導通を防止するために、互いに間隔をあけて配置されることが好ましい。電極対１８は、窒化アルミニウム、炭化珪素、窒化珪素若しくは酸化アルミニウムなどのセラミックを主成分とする材料で表面が被覆されていることが好ましい。
【００３６】
電極対１８の長さは、被蒸着物がボトル状容器９００であるとき、電極対１８の先端部が、ボトル状容器９００の口部９０１からボトル状容器９００内に挿入される長さであることが好ましい。電極対１８の先端部をボトル状容器内に挿入することで、触媒体１９の全体をボトル状容器内に配置することができる。その結果、ボトル状容器９００の口部９０１への熱負荷を低減して口部９０１の変形を防止することができる。また、電極対１８をなす各電極１８ａ，１８ｂは、図１では相互に同じ長さとする形態を示したが、本発明はこれに限定されず、相互に異なる長さとしてもよい。ここで、電極対１８の長さとは、ユニット基体１１０から突出する長さをいう。すなわち、面１１４からの長さである。
【００３７】
触媒体１９は、電極対１８に接続され、原料ガス供給管２３の側面に沿って配置される。触媒体１９は、原料ガス供給管２３の側面に接触させずに配置されることが好ましい。図９では、触媒体１９を原料ガス供給管２３の側壁の外周面と平行に配置した形態を示したが、本発明はこれに限定されず、例えば、触媒体１９を原料ガス供給管２３の側壁の外周面に螺旋状に配置してもよい。また、触媒体１９は、原料ガス供給管２３の外周に設けた絶縁セラミックスなどの絶縁材料からなる支持部材（不図示）で支持されてもよい。
【００３８】
触媒体１９は、返し部１９ａを有する。触媒体１９は電極対１８の一方の電極１８ａから原料ガス供給管２３の側面に沿って配置され、所定の箇所でターンして、他方の電極１８ｂへ向かって戻される。触媒体１９を所定の箇所でターンさせた部分が返し部１９ａである。触媒体１９が返し部１９ａを有することで、触媒体１９の概形は、例えば、Ｕ字状（図１に図示）、Ｖ字状（不図示）又はＪ字状（不図示）となる。返し部１９ａは、図９に示すように、例えば原料ガス供給管２３の底面側ガス噴出口１１ｘよりも底面壁３側に形成される。返し部１９ａを形成する箇所は、これに限定されず、原料ガス供給管２３の底面側ガス噴出口１１ｘよりも天面壁２側に形成してもよい。
【００３９】
被蒸着物７がボトル状容器であるとき、触媒体１９及び原料ガス供給管２３を含む径Ｌ２（図９に図示）は、ボトル状容器の口部９０１から挿入する時の位置ズレを考慮して適宜設定される。
【００４０】
触媒体１９の本数は、図１では一例として１本である形態を示したが、本発明はこれに限定されず、２本以上であってもよい。触媒体１９が２本以上であるとき、２本以上の触媒体１９を、同一の電極対１８に接続するか、又は１本の触媒体１９あたり一組の電極対１８を用いてもよい。１本の触媒体１９あたり一組の電極対１８を用いることは、具体的には、例えば触媒体１９が３本であるとき、電極対１８を三組用いることである。被蒸着物７がボトル状容器であるとき、口部９０１からの挿入しやすさを考慮すると、２本以上の触媒体１９を、同一の電極対１８に接続することがより好ましい。
【００４１】
図２は、触媒体の配置の変形形態の第一例を示す概略図である。本実施形態に係る触媒体ユニットでは、電極対１８は、細長状の形状を有し、かつ、原料ガス供給管２３の長手方向に沿って配置され、複数の触媒体１９（１９１，１９２，１９３）の一部又は全部が電極対１８に間隔をあけて電気的に並列に接続されることが好ましい。
【００４２】
細長状の形状を有する電極対１８は、例えば、電極棒又はリード線である。図２では、電極対１８を概念的に示している。図３は、図２の電気回路図である。電気的に並列に接続されるとは、図３に示すように、電極対１８及び触媒体１９が並列回路を形成することをいう。触媒体１９の本数は図２及び図３では一例として３本である形態を示したが、本発明はこれに限定されない。また、間隔をあけて接続されるとは、図３に示すように、触媒体１９の電極対１８に対する接続部２０が、相互に離れて配置されることをいう。このとき、接続部２０は、図２に示すように、同一の電極１８ａ，１８ｂ内で間隔をあけて配置されて、原料ガス供給管２３の長手方向に沿って複数段配置される。触媒体１９１の返し部１９ａが直下の触媒体１９２の接続部２０の電極間の中央部に位置することが好ましい。触媒体１９１が直下の触媒体１９２の接続部２０に接触して導通することを防止するとともに、容器軸方向においてより均一に成膜することができる。複数の触媒体１９（１９１，１９２，１９３）のうち電極対１８に間隔をあけずに電気的に並列に接続される触媒体があってもよい。触媒体が電極対１８に間隔をあけずに電気的に並列に接続されるとは、触媒体が３本以上であって、２本以上の触媒体が、同一の接続部２０に接続することをいう。
【００４３】
本実施形態に係る触媒体ユニットでは、すべての触媒体１９（１９１，１９２，１９３）の抵抗値Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３が等しいことが好ましい。被蒸着物の被蒸着面（例えば図９ではボトル状容器の内壁面）に対してより均一に成膜するためには、各触媒体１９１，１９２，１９３の抵抗値Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３を相互に等しくして、各触媒体１９１，１９２，１９３の発熱温度を均一にすることが好ましい。触媒体１９（１９１，１９２，１９３）の製造時又は取り付け時などに生じうる誤差を考慮してもよい。
【００４４】
触媒体が１本では、被蒸着物の形状によっては、触媒体の長さを長くせざるを得ない場合がある。例えば被蒸着物が高さが２５０ｍｍ以上の背高ボトルであるとき、図１に示すように触媒体１９が１本であると、触媒体１９の長さは例えば４００ｍｍ以上となる。触媒体１９の長さが長くなるほど、放電し易くなる。また、触媒体１９の長さが長くなるほど、熱膨張及び体積膨張による伸び量が増大するため、触媒体１９が変形し易くなる。そこで、図２に示された触媒体の配置の変形形態の第一例では、各触媒体１９１，１９２，１９３の１本あたりの長さを短くすることができるため、放電を抑制することができる。また、触媒体１９の変形を防止することができる。
【００４５】
図４は、触媒体の配置の変形形態の第二例を示す概略図である。図４では、電極対１８を概念的に示している。本実施形態に係る触媒体ユニットでは、被蒸着物が、口部９０１と、首部９０２と、首部９０２の直径よりも大きな直径を有する胴部９０４とを備えるボトル状容器９００であり、口部９０１から、原料ガス供給管２３及び触媒体１９が挿入され、胴部９０４は、胴部９０４の横断面に存在する触媒体１９（１９２ｘ及び１９２ｙ，１９３ｘ及び１９３ｙ）の数が、首部９０２の横断面に存在する触媒体１９（１９１）の数よりも多い領域を有することが好ましい。
【００４６】
ボトル状容器９００は、首部９０２と胴部９０４との間に、胴部９０４に向かって径を拡径させた肩部９０３を有していてもよい。
【００４７】
図４では、複数の触媒体１９（１９１，１９２ｘ，１９２ｙ，１９３ｘ，１９４ｙ）が電極対１８に間隔をあけて電気的に並列に接続されている。各触媒体１９１，１９２ｘ，１９２ｙ，１９３ｘ，１９３ｙの抵抗値は、等しいことが好ましい。
【００４８】
図４では、首部９０２には、１本の触媒体１９１が配置されている。触媒体１９１は返し部１９ａを有するため、容器の横断面に存在する触媒体の数は、触媒体１本あたり２個となる。そうすると、首部９０２の横断面（例えばＡ−Ａ断面）に存在する触媒体１９１の数は、図５（ａ）に示すように、２個である。
【００４９】
肩部と９０３と胴部９０４との境界部に２本の触媒体１９２ｘ，１９２ｙが配置されている。そうすると、２本の触媒体１９２ｘ，１９２ｙが配置されている領域では、胴部９０４の横断面（例えばＢ−Ｂ断面）に存在する触媒体１９２ｘ，１９２ｙの数は、図５（ｂ）に示すように、４個である。また、図４では、更に２本の触媒体１９２ｘ，１９２ｙが配置された部分よりも容器の底面側の胴部９０４に、２本の触媒体１９３ｘ，１９３ｙが配置されている。そうすると、２本の触媒体１９３ｘ，１９３ｙが配置されている領域では、胴部９０４の横断面（例えばＣ−Ｃ断面）に存在する触媒体１９３ｘ，１９３ｙの数は、図５（ｃ）に示すように、４個である。このように、図４では、胴部９０４は、胴部９０４の横断面に存在する触媒体１９（１９２ｘ及び１９２ｙ、又は、１９３ｘ及び１９３ｙ）の数が首部９０２の横断面に存在する触媒体の数よりも多い領域を容器軸方向に２箇所有している。本発明は、当該領域が少なくとも一つあればよく当該領域の数に限定されない。なお、図４では、便宜上、２本の触媒体１９２ｘ，１９２ｙの電極対１８に対する接続部２０（２０２ｘ，２０２ｙ）を上下にずらして図示しているが、接続部２０（２０２ｘ，２０２ｙ）は相互に同じ高さに配置することが好ましい。２本の触媒体１９３ｘ，１９３ｙの電極対１８に対する接続部２０（２０３ｘ，２０３ｙ）についても同様である。
【００５０】
図４に示された触媒体の配置の変形形態の第二例では、例えば次のような効果が得られる。変形形態の第二例では、首部９０２のように径が細い部分では、触媒体１９を相対的に少なく配置して、発熱量を相対的に小さくする。一方、胴部９０４のように径が太い部分では、触媒体１９を相対的に多く配置して、発熱量を相対的に大きくする。このように、発熱量の分布を容器の形状に合わせることができる。その結果、首部９０２では熱変形を抑制するとともに、１回の成膜処理によって首部９０２と胴部９０４とで成膜をより均一に行うことができる。
【００５１】
図４では、複数の触媒体１９（１９１，１９２ｘ，１９２ｙ，１９３ｘ，１９４ｙ）が一組の電極対１８に間隔をあけて電気的に並列に接続された形態を示したが、本発明はこれに限定されない。例えば、首部９０２に配置される短い電極対（不図示）と胴部９０４に至る長さを有する長い電極対（不図示）とを用いて、短い電極対及び長い電極対に、それぞれ触媒体を接続する形態としてもよい。この形態では、胴部９０４に至る長い電極対に接続する触媒体の数を、首部９０２に配置される短い電極対に接続する触媒体の数よりも多くする。このとき、短い電極対及びそれに接続された触媒体と、長い電極対及びそれに接続された触媒体とが、一つの並列回路を形成することが好ましい。または、短い電極対と長い電極対とが別個のヒーター電源に接続され、短い電極対に接続された触媒体の発熱量と長い電極対に接続された触媒体の発熱量とが同程度となるように、各ヒーター電源で別個の電圧制御をする形態としてもよい。
【００５２】
図６は、錘体の第一例を示す概略図である。本実施形態に係る触媒体ユニットでは、ユニット基体がチャンバの天面壁２（図９に図示）に着脱自在に固定され、錘体３１が返し部１９ａに配置されて、触媒体１９が張架されていることが好ましい。触媒体１９は錘体３１によって常に張力が付加される。その結果、触媒体１９が熱でたわみ、原料ガス供給管２３の長手方向とは異なる方向の変形することを防止することができる。特に、触媒体１９の体積膨張、熱膨張又は熱収縮によって触媒体１９が原料ガス供給管２３の長手方向と異なる方向へ変形することを防止することができる。また、触媒体１９を繰り返し使用しても、触媒体１９の形状を維持することができる。
【００５３】
錘体３１の形状は、特に限定されず、図６に示すコイル状の他、例えば、球状、立方体状、又は棒状であってもよい。棒状は、細長状の形状であり、筒状、柱状又は錘状を包含する。また、錐体３１には、返し部１９ａに引っ掛かるフックのような取付け部が設けられていてもよい。なお、錐体３１に複数の取付け部を設ける場合には、取付け部間の距離を狭くする（例えば、１０ｍｍ以内）。錘体３１の材質は、特に限定されないが、Ｃ，Ｗ，Ｔａ，Ｔｉ，Ｈｆ，Ｖ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｍｎ，Ｔｃ，Ｒｅ，Ｆｅ，Ｒｕ，Ｏｓ，Ｃｏ，Ｒｈ，Ｉｒ，Ｎｉ，Ｐｄ及びＰｔの群の中から選ばれる一つ又は二つ以上を含むことが好ましい。錘体３１に電流が流れることによる触媒体１９の見かけ上の抵抗値を変化させたくない場合は、錘体３１の表面にセラミックコーティングなどの絶縁処理を施してもよい。また、錘体３１の材質は、石英ガラスなどのガラス、又はアルミナ、ジルコニア若しくはムライトなどのセラミックスであってもよい。また、金属とガラス又はセラミックスとの組合せであってもよい。金属とガラスとの組合せは、例えば、琺瑯である。金属とセラミックスとの組合せは、例えば、セラミックス粒子分散強化型金属である。これらのうち、比重が大きい点で、錘体３１の材質は、Ｗ（タングステン）又はＷＣ（炭化タングステン）であることがより好ましい。
【００５４】
錘体３１は、返し部１９ａに係止されているか、又は返し部１９ａに固定されていてもよい。より好ましくは、錘体３１が返し部１９ａに係止されている。錘体３１が返し部１９ａに係止されている形態は、例えば、図６に示すようにコイル状の錘体３１が返し部１９に引っ掛けられる形態である。この形態では、錘体３１と触媒体１９との接点を複数個とすることができ、触媒体１９にかかる応力を分散することができる。また、錘体３１が返し部１９ａに係止されている形態の別の例として、図示しないが、球状、立方体状、又は棒状の錘体に貫通孔を設け、当該貫通孔に触媒体１９を通す形態であってもよい。錘体３１が返し部１９ａに固定されている形態は、例えば、錘体が返し部１９ａに溶接される形態（不図示）又は錘体が返し部１９ａに接着される形態（不図示）である。
【００５５】
図７は、錘体の第二例を示す概略図である。本実施形態に係る触媒体ユニットでは、原料ガス供給管２３の外周にガイド４０が設けられ、ガイド４０は、錘体３２を揺動自在に支持し、かつ、触媒体１９を支持しないことが好ましい。ガイド４０を設けることで、装置本体の振動などによる触媒体１９の動きを抑制することができる。
【００５６】
ガイド４０は、例えば、図７に示すような、原料ガス供給管２３の外周に固定するための管固定部４１と錘体３２を揺動自在に支持するための支持部４２とを有する板状部材である。管固定部４１は、例えば、板状部材に設けた貫通孔（図７に図示）又は切欠き（不図示）である。支持部４２は、例えば、板状部材に設けた貫通孔（図７に図示）又は切欠き（不図示）である。ここで、ガイド４０が錘体３２を揺動自在に支持するとは、ガイド４０が、錘体３２を垂直方向に移動可能としながら、その水平方向の移動範囲を規制した状態で支持している状態をいう。図７では、ガイド４０が錘体３２を揺動自在に支持する形態の一例として、錘体３２として例えば棒状部材を用い、錘体３２の一方の端部に貫通孔３２ａを設けて、貫通孔３２ａに触媒体１９を通し、錘体３２の他方の端部をガイド４０の支持部４２に通した形態を示した。図７では、ガイド４０は、支持部４２の孔径を錘体３２の直径よりも大きくして錘体３２を支持部４２内で垂直方向に移動可能としながら、錘体３２が支持部４２からは外れない構造を有しており、錘体３２の水平方向の移動範囲を規制している。ガイド４０が錘体３２を揺動可能に支持することで、触媒体１９に常に張力を付加することができる。原料ガス供給管２３の噴出口１１の近傍に返し部１９ａ及び錘体３２が配置される場合、返し部１９ａ及び錘体３２には原料ガスの噴出しによって重力方向以外（例えば、水平方向）の力が作用する。このような環境下で、ガイド４０が錘体３２の水平方向の移動範囲を制限しているため、錘体３２が触媒体１９に対して重力方向へ荷重をより確実に付加することができる。
【００５７】
ガイド４０は触媒体１９を支持しないことが好ましい。触媒体１９をガイド４０で支持するとき、通常ガイド４０にガイド孔（不図示）を設けて、該ガイド孔に触媒体１９を通すことで支持される。このとき、成膜作業を繰り返すうちにガイド４０のガイド孔の内側も成膜されて、ガイド孔が塞がっていく。そうすると、触媒体１９が熱膨張時にガイド孔内に引っかかって、断線するおそれがある。そこで、ガイド４０が触媒体１９を支持しないことで、触媒体１９の寿命をより延ばすことができる。また、触媒体１９は、ガイド４０で支持されなくても、錘体３２によって張架されているため、原料ガス供給管２３の側面に沿って配置した状態を保持することができる。
【００５８】
ガイド４０の材質は、特に限定されないが、例えば、ガラス又はセラミックスなどの絶縁材料であることが好ましい。
【００５９】
図７の変形例として、図示しないが、ガイド４０としてワイヤーなどの線状部材を用い、線状部材の一部を原料ガス供給管２３の外周に巻きつけて固定し、線状部材の残りの部分で輪を作り、該輪に錘体３２を通して揺動自在に支持してもよい。
【００６０】
図１０は、触媒体の変形例を示す概略図である。本実施形態に係る触媒体ユニットでは、触媒体１９は、返し部１９ａに、他の部分よりも触媒体１９を密に配置した密部分５０を有し、密部分５０が錘となって触媒体１９が張架されていることが好ましい。密部分５０は、例えば、図１０に示すように触媒線１９をコイルばね形状に加工した部分、触媒線１９を波線形状に加工した部分（不図示）又はジグザグ線形状に加工した部分（不図示）であってもよい。密部分５０では、触媒体１９同士が接触しないように配置する。返し部１９ａに、錘体３２に代えて密部分５０を設けることで、触媒体１９が自重で鉛直方向に張架される。その結果、錘体３２を設けた場合と同様の効果が得られる。さらに、密部分５０を設けることで、底面側ガス噴出口１１ｘから噴出されるガスに対する触媒線１９の接触面積が大きくなり、形成される薄膜の膜質（例えばガスバリア性）をより向上させることができる。
【００６１】
密部分５０が、触媒体１９をコイルばね形状に加工した部分であるとき、コイルの巻き回数は、０．２回／ｍｍ以上２回／ｍｍ以下であることが好ましく、０．３回／ｍｍ以上１回／ｍｍ以下であることがより好ましい。また、コイルの巻き直径は、１ｍｍ以上５ｍｍ以下であることが好ましく、３ｍｍ以上５ｍｍ以下であることがより好ましい。
【００６２】
本実施形態に係る触媒体ユニットでは、密部分５０の質量が、触媒体１９の全体の質量に対して１０％以上４０％以下であることが好ましい。より好ましくは、２０％以上３０％以下である。
【００６３】
図６及び図７では、返し部１９ａが原料ガス供給管２３の下端よりも下方側に配置され、錘体３１，３２を原料ガス供給管２３の下端よりも下方側に配置した形態を示したが、本発明はこれに限定されない。例えば、図２又は図４に示す触媒体１９１，１９２，１９２ｘ，１９２ｙの返し部１９ａように、原料ガス供給管２３の側面に配置されている返し部に錘体３１，３２を配置してもよい。
【００６４】
（第二実施形態に係る触媒体ユニット）
図８は、第二実施形態に係る触媒体ユニットの一例を示す概略図である。第二実施形態に係る触媒体ユニット２００では、原料ガス供給管２０２（２０２ａ，２０２ｂ）が導電性を有し、かつ、電極対を兼ねていることが好ましい。第二実施形態に係る触媒体ユニット２００は、原料ガス供給管２０２（２０２ａ，２０２ｂ）が電極対を兼ねている以外は、基本的な構造を第一実施形態に係る触媒体ユニット１００と同じくする。ここでは相違する構造を中心に説明し、共通する構造については説明を省略する場合がある。
【００６５】
原料ガス供給管２０２（２０２ａ，２０２ｂ）は、原料ガス流路２０３と、原料ガス流路２０３に通じる原料ガス噴出口２０４とを有し、２本一組で薄膜形成空間１２（図９に図示）内に配置される。２本の原料ガス供給管２０２ａ，２０２ｂは、それぞれ、例えば電線２０６を介して端子２０５に電気的に接続される。端子２０５は、ヒーター電源２２（図９に図示）に電気的に接続される。２本の原料ガス供給管２０２ａ，２０２ｂは、導通防止のために相互に間隔をあけて配置されることが好ましい。図８では原料ガス供給管２０２（２０２ａ，２０２ｂ）を一組設けた形態を示したが、二組以上設けてもよい。
【００６６】
第二実施形態に係る触媒体ユニット２００では、原料ガス供給管２０２の材質は、導電性材料であればよく、例えば、ステンレス鋼などの金属、又はグラファイトである。導電性とは、電極対としての役割をなすことができる程度の電気伝導性を有することをいう。原料ガス供給管２０２の材質は、放電限界電圧以下となるように選定される。また、原料ガス供給管２０２は、触媒体１９との接続部２０以外の表面にセラミックコーティングなどの絶縁処理を施してもよい。
【００６７】
触媒体１９は、例えば、原料ガス供給管２０２（２０２ａ，２０２ｂ）の外周に接続される。より好ましくは、触媒体１９は、２本の原料ガス供給管の間に挟んで配置される。このように、第二実施形態に係る触媒体ユニット２００では、触媒体１９を２本の原料ガス供給管２０２（２０２ａ，２０２ｂ）間に挟んで配置することができるなど配置の自由度が高まる。特に、２本の原料ガス供給管２０２（２０２ａ，２０２ｂ）間の中心部に触媒体１９を配置して、触媒体１９と被蒸着物の被蒸着面との距離を等距離にすることができる。触媒体１９を２本の原料ガス供給管間に挟んで配置することで、被蒸着物が胴径の細い部分を有する場合であっても被蒸着物の熱変形を防止することができる。また、ボトル状容器９００の口部における触媒体１９及び原料ガス供給管２０２の専有断面積をより小さくすることができるため、ボトル状容器９００内の空気の排気効率（真空引きの効率）を向上させることができる。その結果、薄膜の密着性及び膜質を向上することができる。
【００６８】
図８では、触媒体１９を原料ガス供給管２０２の長手方向に沿って間隔をあけて複数本配置した形態を示した。この形態の電気回路図は、図３に示す回路図と同じである。触媒体１９の配置は、図８に示す形態に限定されず、例えば、触媒体１９を１本だけ配置する形態、又は図４に示すように首部と胴部とで配置する触媒体１９の数を変更する形態としてもよい。また、図６又は図７に示すように、錘体３１，３２を設けてもよい。
【００６９】
以上のとおり、第一実施形態に係る触媒体ユニット１００及び第二実施形態に係る触媒体ユニット２００は、いずれも、原料ガス供給管２３，２０２及び触媒体１９がユニット化されているため、原料ガス供給管２３，２０２及び触媒体１９の交換作業が容易である。
【００７０】
図１１は、原料ガス供給管の変形例を示す概略図である。第一実施形態及び第二実施形態に係る触媒体ユニット１００，２００では、原料ガス供給管２３，２０２の外周の一部又は全体が、着脱可能な管状の絶縁部材６０で被覆されていることが好ましい。原料ガス供給管２３，２０２の外周には薄膜ダストが付着するおそれがあるところ、絶縁部材６０を交換するだけで、薄膜ダストを除去することができる。また、原料ガス供給管２３，２０２を金属製とした場合、絶縁部材６０によって絶縁性を確保することができる。
【００７１】
絶縁部材６０は、例えば碍子であり、その材質は、特に限定されないが、例えば、磁器、ガラス又は合成樹脂である。
【００７２】
絶縁部材６０の原料ガス供給管２３，２０２への取り付け方法は、特に限定されないが、例えば、図１２に示すように、原料ガス供給管２３，２０２の外周に溝を設け、該溝にスナップリング２３ａを嵌め込み、絶縁部材をスナップリング２３ａに係合させる方法、又は図１３に示すように、原料ガス供給管２３，２０２の下端をかしめてフランジ２３ｂを形成し、フランジ２３ｂに絶縁部材を係止させる方法であってもよい。
【００７３】
絶縁部材６０は、図１１に示すように複数の管に分割されているか、又は１本管であってもよい（不図示）。特に図９に示すように、原料ガス供給管２３が側面側ガス噴出口１１ｙを有する場合、絶縁部材６０は、複数の管に分割されていることがより好ましい。原料ガス供給管２３の外周のうち各側面側ガス噴出口１１ｙの上方に溝（不図示）を設け、各溝にスナップリング（不図示）を嵌め込み、各スナップリングに絶縁部材６０をそれぞれ係止させることで、側面側ガス噴出口１１ｙを避けて絶縁部材６０を配置することができる。
【００７４】
次に、発熱体ＣＶＤ装置１を用いた薄膜の形成方法を、被蒸着物７としてボトル状容器の内表面に薄膜を形成する方法を例にとって説明する。
【００７５】
まず、チャンバ６の例えば天面壁２に設けた開口５に、第一実施形態に係る触媒体ユニット１００又は第二実施形態に係る触媒体ユニット（不図示）を固定する。次いで、チャンバ６の上部チャンバ１５を上昇させて、下部チャンバ１３内にボトル状容器を収容する。その後、上部チャンバ１５を降下させ、原料ガス供給管２３及び触媒体１９をボトル状容器の口部９０１からボトル状容器内に挿入し、チャンバ６を密閉する。次いで、ベント（不図示）を閉じ、排気ポンプ（不図示）を作動させ、真空バルブ８を開とすることで薄膜形成空間１２内の空気を排気する。次いで、触媒体１９を通電することで発熱させる。この後、原料ガスを、ガス流量調整器２５ａ，２５ｂで流量制御した状態で、原料ガス供給管２３の原料ガス噴出口１１から薄膜形成空間１２内に噴出する。原料ガスが触媒体１９に接触すると化学種３４が生成する。この化学種３４がボトル状容器の内壁に到達することで、薄膜が堆積する。薄膜が所定の厚さに達したところで、原料ガスの供給を止め、薄膜形成空間１２内を排気し、図示していないリークガスを導入して薄膜形成空間１２を大気圧にする。この後、上部チャンバ１５を上昇させて、ボトル状容器を取り出す。
【符号の説明】
【００７６】
１  発熱体ＣＶＤ装置
２  天面壁
３  底面壁
４  側面壁
５  開口
６  チャンバ
７  被蒸着物
８  真空バルブ
１１  原料ガス噴出口
１１ｘ  底面側ガス噴出口
１１ｙ  側面側ガス噴出口
１２  薄膜形成空間
１３  下部チャンバ
１４  Ｏリング
１５  上部チャンバ
１６  ガス供給口
１７  原料ガス流路
１８  電極対
１８ａ，１８ｂ  電極
１９，１９１，１９２，１９２ｘ，１９２ｙ，１９３，１９３ｘ，１９３ｙ  触媒体
１９ａ  返し部
２０，２０２ｘ，２０２ｙ，２０３ｘ，２０３ｙ  接続部
２１  排気管
２２  ヒーター電源
２３  原料ガス供給管
２４ａ，２４ｂ  ボンベ
２５ａ，２５ｂ  ガス流量調整器
２６ａ〜２６ｃ  バルブ
２７  端子
２８  電線
３１，３２  錘体
３２ａ  貫通孔
３４  化学種
４０  ガイド
４１  管固定部
４２  支持部
５０  密部分
６０  絶縁部材
１００  触媒体ユニット
１１０  ユニット基体
１１１  嵌合部
１１２  拡径部
１１３  貫通孔
１１３ａ  孔口
１１４  面
２００  触媒体ユニット
２０２（２０２ａ，２０２ｂ）  原料ガス供給管
２０３  原料ガス流路
２０４  原料ガス噴出口
２０５  端子
２０６  電線
９００  ボトル状容器
９０１  口部
９０２  首部
９０３  肩部
９０４  胴部
Ｌ１  原料ガス供給管の先端からボトル状容器の底までの距離
Ｌ２  触媒体及び原料ガス供給管を含む径
Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３  抵抗値
【図１】
2016128607.tif 000003
【図２】
2016128607.tif 000004
【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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