JP2008140945A - cat-CVD DEVICE AND FILAMENT REPLACEMENT METHOD - Google Patents
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Abstract
Description
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。 The present invention relates to a cat-CVD apparatus and a filament exchange method that include a vacuum chamber containing at least a growth substrate and a filament disposed in the vacuum chamber.
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。 Conventionally, as an apparatus for forming a thin film on a growth substrate, an apparatus (cat-CVD apparatus) or a plasma CVD apparatus using catalytic chemical vapor deposition (cat-CVD) is known.
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。 Since plasma discharge is used in the plasma CVD apparatus, depending on the material constituting the thin film, the surface of the thin film may be adversely affected. On the other hand, in the cat-CVD apparatus, since plasma discharge is not used, there is little adverse effect on the surface of the thin film.
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。 Specifically, the cat-CVD apparatus includes a vacuum chamber that accommodates the growth substrate, a filament disposed in the vacuum chamber, a gas supply path for supplying a source gas into the vacuum chamber, and a vacuum chamber. A gas discharge passage for discharging the source gas. In the cat-CVD apparatus, the filament is heated by passing an electric current through the filament, and the source gas is decomposed by the heated filament until it reaches a high temperature. As a result, a thin film is formed on the growth substrate.
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。 Here, when a Si-based thin film such as an amorphous Si film is formed by a cat-CVD apparatus, it is necessary to heat the filament until it reaches a sufficiently high temperature (for example, 1600 ° C.). When the temperature of the filament is not sufficiently high, Si adheres to the filament surface, the metal constituting the filament reacts with Si, and alloying (silicidation) proceeds. Therefore, the filament is generally used after being sufficiently heated. However, there are portions where the temperature of the filament cannot be sufficiently increased, such as the end of the filament and the vicinity of the contact. In such a portion, it is difficult to avoid the adhesion of Si and the occurrence of silicidation. Therefore, breakage of the filament due to an increase in electrical resistance is inevitable.
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。 As described above, since filament breakage is unavoidable, replacement of the filament is necessary. As a method for replacing the filament, a method of opening the vacuum chamber and replacing the filament can be considered. However, when the vacuum chamber is opened, a dead time (for example, 10 hours or more) such as a time for returning the inside of the vacuum chamber to a vacuum state or a time for performing test film formation occurs.
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)。
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。 Here, consider the case where a material (for example, tungsten) having a ductile-brittle transition temperature higher than room temperature is used as the filament material in the above-described cat-CVD apparatus. In this case, when the temperature of the filament decreases to room temperature, the filament becomes brittle due to the ductile-brittle transition that occurs with the temperature decrease of the filament. For this reason, when winding a filament, a filament will fracture | rupture brittlely. That is, it is difficult to exchange filaments in the above-described cat-CVD apparatus.
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。 The ductile-brittle transition is a phenomenon in which a metal material becomes extremely brittle as the temperature of the metal material (filament) decreases, and is common to body-centered cubic crystal metals (eg, steel, tungsten, molybdenum, etc.). This phenomenon occurs. The ductile-brittle transition temperature is a temperature at which a ductile-brittle transition occurs. The ductile-brittle transition temperature is determined by the type of metal material, and is also affected by the crystal grain size and the amount of impurities.
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。 For example, the ductile-brittle transition of steel (Fe) will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a diagram showing a ductile-brittle transition curve of steel (Fe). In FIG. 5, the horizontal axis is the test temperature (° C.), and the vertical axis is the absorbed energy (E / J). The ductile-brittle transition temperature generally refers to a temperature at which the energy required for fracture of a metal material is about 50% of the energy required for ductile fracture (on the high temperature side).
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。 Next, the ductile-brittle transition temperature of a typical high-temperature metal material will be described with reference to FIG. FIG. 6 is a diagram showing a ductile-brittle transition temperature of a typical high-temperature metal material.
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。 As shown in FIG. 6, molybdenum (Mo) and tungsten (W) are brittle at room temperature. Therefore, it can be seen that when molybdenum (Mo) or tungsten (W) is used as the filament material, the filament exhibits brittleness at room temperature. In the VIa group to which tungsten (W) belongs, when hydrogen (H) is contained as an impurity, the influence of hydrogen (H) on the ductile-brittle transition temperature is small. On the other hand, when carbon (C), nitrogen (N), oxygen (O), etc. are contained as impurities, the effect of carbon (C), nitrogen (N), oxygen (O), etc. on the ductile-brittle transition temperature Is big.
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。 Therefore, the present invention has been made to solve the above-described problem, and even when a material having a high ductile-brittle transition temperature is used as the filament material, the filament can be easily replaced. An object of the present invention is to provide a cat-CVD apparatus and a filament exchange method.
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。 One feature of the present invention is that a cat-CVD apparatus (cat-CVD apparatus 100) includes a vacuum chamber (vacuum chamber 30) for accommodating at least a growth substrate, and a filament (filament 1) disposed in the vacuum chamber. ) Is a feeding section (feeding roller 20) that feeds the filament into the vacuum chamber, a winding section (winding pinch roller 40) that winds the filament from the vacuum chamber, and a ductile-brittle transition of the filament. The gist is to include a winding side heating section (heater 41) that heats the filament on the winding section side until the temperature becomes higher than the temperature.
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。 According to this characteristic, the winding side heating unit heats the filament on the winding unit side until the temperature becomes higher than the ductile-brittle transition temperature of the filament. Therefore, it is possible to suppress the filament from being brittlely broken in the vacuum chamber due to the ductile-brittle transition caused by the temperature decrease of the filament on the winding portion side. Therefore, even when a material having a high ductile-brittle transition temperature (for example, tungsten) is used as the filament material, the filament can be easily replaced.
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。 One feature of the present invention is that, in the one feature described above, a delivery side heating section (heater 21) that heats the filament on the delivery section side until the temperature becomes higher than the ductile-brittle transition temperature of the filament. The cat-CVD apparatus further includes a control unit (control unit 120) that controls the heating amount of the winding side heating unit and the feeding side heating unit, and the control unit is more than the winding unit side than the winding unit side. The gist is to control the heating amount so that the temperature of the filament becomes higher on the part side.
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。 One feature of the present invention is that, in a cat-CVD apparatus comprising a vacuum chamber containing at least a growth substrate, and a filament disposed in the vacuum chamber, the filament exchange method for exchanging the filament includes the filament. Delivering the filament into the vacuum chamber; and winding the filament from within the vacuum chamber, wherein the filament is wound up until the temperature is higher than the ductile-brittle transition temperature of the filament. The gist is to take up the filament while heating.
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。 One feature of the present invention is that in the one feature described above, in the step of sending out the filament, the filament is sent out while heating the filament until the temperature becomes higher than the ductile-brittle transition temperature of the filament, and the filament In the step of feeding and the step of winding the filament, the filament is heated so that the temperature of the filament is higher on the side of winding the filament than on the side of feeding the filament.
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。 One feature of the present invention is that, in the one feature described above, in the step of feeding the filament and the step of winding the filament, a current is supplied to the filament.
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。 According to the present invention, it is possible to provide a cat-CVD apparatus and a filament exchange method capable of easily exchanging a filament even when a material having a high ductile-brittle transition temperature is used as a filament material. Can do.
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。 Hereinafter, a cat-CVD apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following description of the drawings, the same or similar parts are denoted by the same or similar reference numerals.
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。 However, it should be noted that the drawings are schematic and ratios of dimensions are different from actual ones. Therefore, specific dimensions and the like should be determined in consideration of the following description. Moreover, it is a matter of course that portions having different dimensional relationships and ratios are included between the drawings.
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。 In the following, the ductile-brittle transition is a phenomenon in which when the temperature of the metal material (filament) is lowered, the metal material becomes extremely brittle as the temperature of the metal material is lowered. The ductile-brittle transition temperature is a temperature at which a ductile-brittle transition occurs.
[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。
[First Embodiment]
(Configuration of cat-CVD apparatus)
Hereinafter, the configuration of the cat-CVD apparatus according to the first embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a configuration of a cat-
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。
As shown in FIG. 1, the cat-
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。
The
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。
The
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。
In the vicinity of the
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。
The
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。
The
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。
The
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。
The
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。
In the reaction chamber 30b, a
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。
The
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。
The
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。
The
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。
In the winding
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。
The
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。
The
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。
The take-
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。
A heater 41 (a
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。
The
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。
The
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。
A connection point 71 for connecting the
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。
Here, when a thin film is formed on the
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。
It should be noted that the temperature of the
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。
Here, the
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。
The speed at which the
(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。
(Filament arrangement)
FIG. 1 shows the principle that the
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。
As a method of arranging a plurality of filaments on the
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。
Below, arrangement | positioning of the filament in the vacuum chamber which concerns on 1st Embodiment is demonstrated, referring drawings. FIG. 2 is a view showing the arrangement of the
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。
As shown in FIG. 2, a plurality of rollers 80 (
(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。
(Function of cat-CVD apparatus)
Hereinafter, the configuration of the cat-CVD apparatus according to the first embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 3 is a block diagram illustrating functions of the cat-
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。
As shown in FIG. 3, the cat-
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。
The
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。
The
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。
Here, it is desirable that the
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。
The
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。
The
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。
The
(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。
(Operation of cat-CVD apparatus)
Hereinafter, the operation of the cat-CVD apparatus according to the first embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 4 is a flowchart showing the operation of the cat-
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。
As shown in FIG. 4, in
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。
In
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。
In
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。
Here, it should be noted that the cat-
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。
Moreover, in order to suppress that the temperature of the
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。
In
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。
In step 50, the cat-
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。
In
(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。
(Function and effect)
According to the cat-
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。
The
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。
The
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。
The winding
[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。
[Other Embodiments]
Although the present invention has been described with reference to the above-described embodiments, it should not be understood that the descriptions and drawings constituting a part of this disclosure limit the present invention. From this disclosure, various alternative embodiments, examples and operational techniques will be apparent to those skilled in the art.
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。
For example, in the embodiment described above, only the take-
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。
The heating method of the
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。
In the embodiment described above, the
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
DESCRIPTION OF
Claims (5)
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。 A cat-CVD apparatus comprising: a vacuum chamber containing at least a growth substrate; and a filament disposed in the vacuum chamber,
A delivery section for delivering the filament into the vacuum chamber;
A winding unit for winding the filament from the vacuum chamber;
A cat-CVD apparatus comprising: a winding-side heating unit that heats the filament on the winding unit side until the filament reaches a temperature higher than the ductile-brittle transition temperature.
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。 A delivery side heating unit for heating the filament on the delivery unit side until a temperature higher than the ductile-brittle transition temperature of the filament;
A control unit for controlling the heating amount of the winding side heating unit and the delivery side heating unit,
2. The cat-CVD apparatus according to claim 1, wherein the control unit controls the heating amount so that the temperature of the filament is higher on the winding unit side than on the feeding unit side.
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。 In a cat-CVD apparatus comprising a vacuum chamber containing at least a growth substrate and a filament disposed in the vacuum chamber, a filament exchange method for exchanging the filament,
Delivering the filament into the vacuum chamber;
Winding the filament from within the vacuum chamber;
In the step of winding the filament, the filament is wound up while heating the filament until the temperature becomes higher than the ductile-brittle transition temperature of the filament.
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。 In the step of sending out the filament, the filament is sent out while heating the filament until the temperature becomes higher than the ductile-brittle transition temperature of the filament,
In the step of feeding out the filament and the step of winding up the filament, the filament is heated so that the temperature of the filament is higher on the side of winding the filament than on the side of feeding the filament. Item 4. The filament replacement method according to Item 3.
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