JP2002317261A - SiC COATED CARBON HEATER FURNACE AND FILM DEPOSITION SYSTEM - Google Patents
SiC COATED CARBON HEATER FURNACE AND FILM DEPOSITION SYSTEMInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、カーボンヒータ炉
及び成膜装置に係り、特には高融点材料の蒸着や熱処理
に利用可能なカーボンヒータ炉及び高融点材料を含有す
る薄膜の成膜に利用可能な成膜装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a carbon heater furnace and a film forming apparatus, and more particularly to a carbon heater furnace and a thin film containing a high melting point material which can be used for vapor deposition and heat treatment of a high melting point material. The present invention relates to a possible film forming apparatus.
【０００２】[0002]
【従来の技術】高融点材料から得られる薄膜は、様々な
分野での利用が期待されている。例えば、高融点材料の
一種である硫化ストロンチウム（ＳｒＳ）からなる薄膜
は、高輝度を実現し得る青色無機電界発光型（ＥＬ）蛍
光体層としての利用が期待されている。2. Description of the Related Art Thin films obtained from high melting point materials are expected to be used in various fields. For example, a thin film made of strontium sulfide (SrS), which is a kind of high melting point material, is expected to be used as a blue inorganic electroluminescent (EL) phosphor layer capable of realizing high luminance.
【０００３】ところで、そのような高融点材料からなる
薄膜は、抵抗加熱蒸着法、電子線蒸着法、ＲＦスパッタ
リング法、抵抗加熱蒸着法、分子線蒸着法、及び原子層
成長法などのように様々な方法で成膜可能である。これ
ら成膜法の中でも、抵抗加熱蒸着法は、複雑な装置が不
要であり、他の方法に比べて設備や維持に要する費用を
低く抑えることができるなどの利点を有している。特
に、本発明者らがReviewof Scientific Instruments, V
ol.71, No.3, pp.1505-1508 (2000)などで開示する技術
によると、抵抗加熱蒸着法で高融点金属化合物薄膜を成
膜するに際し、焼結窒化硼素（Pyrolytic Boron Nitrid
e：ｐ−ＢＮ）からなる坩堝やカーボンヒータなどを有
する成膜装置を使用することにより、極めて高い到達温
度及び結晶性等に優れた高融点金属化合物薄膜の成膜が
可能となる。[0003] By the way, such a thin film made of a high melting point material can be formed by various methods such as a resistance heating evaporation method, an electron beam evaporation method, an RF sputtering method, a resistance heating evaporation method, a molecular beam evaporation method, and an atomic layer growth method. The film can be formed by a simple method. Among these film forming methods, the resistance heating vapor deposition method has an advantage that a complicated apparatus is not required and the cost required for equipment and maintenance can be reduced as compared with other methods. In particular, the inventors have reviewed Reviewof Scientific Instruments, V
ol. 71, No. 3, pp. 1505-1508 (2000), etc., when forming a refractory metal compound thin film by resistance heating vapor deposition, sintered boron nitride (Pyrolytic Boron Nitrid
By using a film forming apparatus having a crucible made of e: p-BN) and a carbon heater, it becomes possible to form a high melting point metal compound thin film having an extremely high ultimate temperature and excellent crystallinity.
【０００４】しかしながら、この成膜装置はカーボン発
熱体を使用しているため、成膜の際にチャンバ内の酸素
ガスを十分に低い濃度にまで排気する必要がある。すな
わち、この成膜装置では、チャンバ内のガス圧を十分に
低いレベルに制御する必要がある。However, since this film forming apparatus uses a carbon heating element, it is necessary to exhaust oxygen gas in the chamber to a sufficiently low concentration during film formation. That is, in this film forming apparatus, it is necessary to control the gas pressure in the chamber to a sufficiently low level.
【０００５】また、この場合、坩堝は実質的にカーボン
発熱体からの輻射熱のみによって加熱されるため、カー
ボン発熱体の負担が大きい。それゆえ、この成膜装置で
は、より高い到達温度を実現することが難しく、また、
例え可能であったとしてもカーボン発熱体は比較的短時
間で寿命に達することが予想される。さらに、この成膜
装置を用いた場合、得られる薄膜中には発熱体由来の炭
素が混入することがある。In this case, since the crucible is heated substantially only by the radiant heat from the carbon heating element, the burden on the carbon heating element is large. Therefore, in this film forming apparatus, it is difficult to achieve a higher ultimate temperature, and
Even if possible, the carbon heating element is expected to reach its life in a relatively short time. Further, when this film forming apparatus is used, carbon derived from the heating element may be mixed in the obtained thin film.
【０００６】[0006]
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記問題点
に鑑みてなされたものであり、高融点材料を含有する薄
膜を抵抗加熱蒸着法によって成膜するに際し、チャンバ
内の酸素ガス濃度を厳密に制御する必要のない成膜装置
及びそのような成膜装置に使用可能なカーボンヒータ炉
を提供することを目的とする。また、本発明は、カーボ
ン発熱体に過度な負担をかけることなく十分に高い到達
温度を実現することが可能なカーボンヒータ炉及び成膜
装置を提供することを目的とする。さらに、本発明は、
得られる薄膜中への炭素の混入が抑制され得る成膜装置
及びそのような成膜装置に使用可能なカーボンヒータ炉
を提供することを目的とする。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems, and has been made to reduce the oxygen gas concentration in a chamber when forming a thin film containing a high melting point material by a resistance heating evaporation method. An object of the present invention is to provide a film forming apparatus that does not need to be strictly controlled and a carbon heater furnace that can be used in such a film forming apparatus. Another object of the present invention is to provide a carbon heater furnace and a film forming apparatus capable of achieving a sufficiently high ultimate temperature without imposing an excessive load on a carbon heating element. Further, the present invention provides
It is an object of the present invention to provide a film forming apparatus capable of suppressing carbon from being mixed into the obtained thin film and a carbon heater furnace usable for such a film forming apparatus.
【０００７】[0007]
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は、焼結窒化硼素坩堝と、前記焼結窒化硼素
坩堝の少なくとも一部を取り囲むカーボン発熱体及びそ
れぞれ前記カーボン発熱体に電気的に接続された一対の
電極を備えたカーボンヒータとを具備し、前記カーボン
発熱体は実質的にカーボンからなる基材と前記基材の表
面を被覆する窒化珪素被膜とを備えたことを特徴とする
ＳｉＣコートカーボンヒータ炉を提供する。In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides a sintered boron nitride crucible, a carbon heating element surrounding at least a part of the sintered boron nitride crucible, and a carbon heating element. A carbon heater having a pair of electrodes electrically connected to each other, wherein the carbon heating element includes a substrate substantially composed of carbon and a silicon nitride film covering a surface of the substrate. A SiC coated carbon heater furnace is provided.
【０００８】また、本発明は、抵抗加熱蒸着法によって
基板の主面に薄膜を成膜する成膜装置であって、チャン
バと、前記チャンバ内に配置された焼結窒化硼素坩堝
と、前記チャンバ内に配置され且つ前記焼結窒化硼素坩
堝の少なくとも一部を取り囲むカーボン発熱体及びそれ
ぞれ前記カーボン発熱体に電気的に接続された一対の電
極を備えたカーボンヒータと、前記チャンバ内に配置さ
れ且つ前記基板を着脱可能に及びその薄膜を形成すべき
主面が前記焼結窒化硼素坩堝の開口部と対向するように
支持する支持部材とを具備し、前記カーボン発熱体は実
質的にカーボンからなる基材と前記基材の表面を被覆す
る窒化珪素被膜とを備えたことを特徴とする成膜装置を
提供する。Further, the present invention is a film forming apparatus for forming a thin film on a main surface of a substrate by a resistance heating evaporation method, comprising: a chamber; a sintered boron nitride crucible disposed in the chamber; A carbon heater disposed in the chamber and surrounding at least a portion of the sintered boron nitride crucible, and a carbon heater including a pair of electrodes electrically connected to the carbon heating element, respectively, and disposed in the chamber; A supporting member for detachably supporting the substrate and supporting the main surface of the substrate on which a thin film is to be formed so as to face an opening of the sintered boron nitride crucible, wherein the carbon heating element is substantially made of carbon A film forming apparatus comprising: a base material; and a silicon nitride film for covering a surface of the base material.
【０００９】[0009]
【発明の実施の形態】以下、本発明について、図面を参
照しながらより詳細に説明する。なお、各図において、
同様または類似する構成要素には同一の参照符号を付
し、重複する説明は省略する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the drawings. In each figure,
The same or similar components are denoted by the same reference numerals, and redundant description will be omitted.
【００１０】図１は、本発明の一実施形態に係る成膜装
置を概略的に示す断面図である。図１に示す成膜装置１
は、チャンバ２、カーボンヒータ３、坩堝４、シールド
５，６、基板７を支持する支持部材８、及びヒータ９で
主に構成されており、抵抗加熱蒸着法によって基板７の
主面に薄膜を成膜するものである。なお、参照番号１２
ａ，１２ｂは、それぞれ熱電対を示している。また、カ
ーボンヒータ３及び坩堝４等はＳｉＣコートカーボンヒ
ータ炉を構成している。FIG. 1 is a sectional view schematically showing a film forming apparatus according to one embodiment of the present invention. Film forming apparatus 1 shown in FIG.
Is mainly composed of a chamber 2, a carbon heater 3, a crucible 4, shields 5, 6, a support member 8 for supporting the substrate 7, and a heater 9. A thin film is formed on the main surface of the substrate 7 by resistance heating evaporation. It is to form a film. Reference number 12
a and 12b indicate thermocouples, respectively. The carbon heater 3 and the crucible 4 constitute an SiC-coated carbon heater furnace.
【００１１】チャンバ２は、開閉可能な構造を有してお
り、それにより、基板７や各種構成部材の交換を可能と
している。また、チャンバ２の底部には排気口（図示せ
ず）が設けられている。チャンバ２は、この排気口を介
して排気機構（図示せず）と接続されており、内部を所
望の減圧状態とすることが可能である。The chamber 2 has a structure that can be opened and closed, so that the substrate 7 and various components can be replaced. An exhaust port (not shown) is provided at the bottom of the chamber 2. The chamber 2 is connected to an exhaust mechanism (not shown) through the exhaust port, and the inside of the chamber 2 can be brought into a desired reduced pressure state.
【００１２】カーボンヒータ３は、略円筒形のカーボン
発熱体１０と一対の電極１１ａ，１１ｂとで構成されて
いる。電極１１ａ，１１ｂは、カーボン発熱体１０と図
示しない外部電源とを電気的に接続する役割に加え、カ
ーボン発熱体１０を支持する支持体としての役割も果た
している。これら電極１１ａ，１１ｂは、カーボン発熱
体１０からの熱に耐え得る材料，例えばモリブデンな
ど，で構成される。なお、カーボン発熱体１０の詳細な
構造については、後で図２を参照しながら説明する。The carbon heater 3 comprises a substantially cylindrical carbon heating element 10 and a pair of electrodes 11a and 11b. The electrodes 11a and 11b not only serve to electrically connect the carbon heating element 10 to an external power supply (not shown), but also serve as a support for supporting the carbon heating element 10. The electrodes 11a and 11b are made of a material that can withstand the heat from the carbon heating element 10, such as molybdenum. The detailed structure of the carbon heating element 10 will be described later with reference to FIG.
【００１３】坩堝４は、焼結窒化硼素（Pyrolytic Boro
n Nitride：ｐ−ＢＮ）で構成されている。坩堝４は、
高融点材料１３を収容する略円筒形の容器部とその開口
位置に設けられた鍔部とを有しており、容器部の高融点
材料１３を収容する部分がカーボン発熱体１０に取り囲
まれるように配置されている。The crucible 4 is made of sintered boron nitride (Pyrolytic Boro).
n Nitride: p-BN). Crucible 4
It has a substantially cylindrical container part for accommodating the high melting point material 13 and a flange provided at an opening position thereof. Are located in
【００１４】図１に示す成膜装置１では、カーボン発熱
体１０は極めて高温となるため、シールド５，６を用い
た多重遮蔽構造を採用している。シールド５はＳＵＳ３
０４などで構成することができ、シールド６はモリブデ
ンなどで構成することができる。なお、坩堝４は、その
鍔部でシールド５に支持されている。すなわち、シール
ド５は、カーボン発熱体１０からの熱を遮蔽する役割に
加え、坩堝４を支持する支持体としての役割も果たして
いる。In the film forming apparatus 1 shown in FIG. 1, since the carbon heating element 10 is extremely hot, a multiple shielding structure using shields 5 and 6 is adopted. Shield 5 is SUS3
04 and the like, and the shield 6 can be made of molybdenum or the like. The crucible 4 is supported by the shield 5 at its flange. That is, the shield 5 plays a role as a support for supporting the crucible 4 in addition to a role of shielding heat from the carbon heating element 10.
【００１５】支持部材８は、坩堝と対向する位置に、基
板７よりも小さなサイズの開口を有している。支持部材
８は、その開口を介して基板７の成膜面が坩堝４側の空
間に露出するように基板７を着脱可能に支持する。ヒー
タ９は、基板７の成膜面の裏面側に配置されている。こ
れにより、基板７は所望の温度に加熱可能とされてい
る。The support member 8 has an opening smaller in size than the substrate 7 at a position facing the crucible. The support member 8 detachably supports the substrate 7 such that the film formation surface of the substrate 7 is exposed to the space on the crucible 4 side through the opening. The heater 9 is arranged on the back surface side of the film formation surface of the substrate 7. Thereby, the substrate 7 can be heated to a desired temperature.
【００１６】図２（ａ）は、図１に示す成膜装置１のカ
ーボン発熱体１０を概略的に示す側面図である。また、
図２（ｂ）は図２（ａ）に示すカーボン発熱体１０を図
中上側から見た平面図であり、図２（ｃ）は図２（ａ）
に示すカーボン発熱体１０のＣ−Ｃ線に沿った断面図で
あり、図２（ｄ）は図２（ａ）に示すカーボン発熱体１
０を図中下側から見た平面図である。FIG. 2A is a side view schematically showing the carbon heating element 10 of the film forming apparatus 1 shown in FIG. Also,
FIG. 2B is a plan view of the carbon heating element 10 shown in FIG. 2A as viewed from above in the figure, and FIG. 2C is a plan view of FIG.
FIG. 2D is a cross-sectional view of the carbon heating element 10 shown in FIG.
0 is a plan view as viewed from below in the figure.
【００１７】図２（ａ）〜図２（ｄ）に示すように、こ
のカーボン発熱体１０は、一対の接続部１０ａ，１０ｂ
と、接続部１０ａ，１０ｂに接続された主発熱部１０ｃ
とで構成されている。接続部１０ａ，１０ｂは、図２
（ｃ）及び図２（ｄ）に示すように、それぞれ半円弧状
の横断面を有している。また、これら接続部１０ａ，１
０ｂは、互いに離間されており、電極１１ａ，１１ｂに
それぞれ接続されている。一方、主発熱部１０ｃは、図
２（ａ）及び図２（ｂ）に示すように、円筒にその一方
の開口からの切り込みと他方の開口からの切り込みとを
交互に設けた場合に得られるのと同様のミアンダ状の構
造を有している。As shown in FIGS. 2 (a) to 2 (d), the carbon heating element 10 has a pair of connecting portions 10a, 10b.
And a main heat generating portion 10c connected to the connecting portions 10a and 10b.
It is composed of The connecting parts 10a and 10b are shown in FIG.
As shown in (c) and FIG. 2 (d), each has a semicircular cross section. In addition, these connection parts 10a, 1
Ob is separated from each other and connected to the electrodes 11a and 11b, respectively. On the other hand, as shown in FIGS. 2A and 2B, the main heat-generating portion 10c is obtained when a cut from one opening and a cut from the other opening are alternately provided in a cylinder. It has a meandering structure similar to that described above.
【００１８】さて、本実施形態に係る成膜装置１におい
て、カーボン発熱体１０は、カーボン製の基材と、この
基材の表面を被覆する炭化珪素（ＳｉＣ）被膜とで構成
されている。ＳｉＣ膜を酸素の存在下で高温に加熱した
場合、その露出面には酸化珪素膜が形成されるが、この
酸化珪素膜はＳｉＣ膜の深部が酸化されるのを防止する
役割を果たす。そのため、カーボン基材の表面にＳｉＣ
被膜を設けた場合、カーボン基材が酸素の存在下で高温
に達したとしても、その酸化が生ずることはない。した
がって、本実施形態に係る成膜装置１を用いて基板７の
表面に薄膜を成膜した場合、得られる薄膜中に発熱体由
来の炭素が混入することは殆どない。Now, in the film forming apparatus 1 according to the present embodiment, the carbon heating element 10 is composed of a carbon base material and a silicon carbide (SiC) coating covering the surface of the base material. When the SiC film is heated to a high temperature in the presence of oxygen, a silicon oxide film is formed on the exposed surface, and this silicon oxide film plays a role in preventing the deep part of the SiC film from being oxidized. Therefore, the SiC
When the coating is provided, even if the carbon substrate reaches a high temperature in the presence of oxygen, its oxidation does not occur. Therefore, when a thin film is formed on the surface of the substrate 7 using the film forming apparatus 1 according to the present embodiment, carbon derived from the heating element hardly mixes in the obtained thin film.
【００１９】また、本実施形態に係る成膜装置１では、
カーボン基材はＳｉＣ被膜によって酸化から保護される
ため、チャンバ２内の酸素ガス濃度を従来ほど厳密に制
御する必要はない。すなわち、本実施形態によると、チ
ャンバ２内のガス圧を従来ほど低いレベルに制御する必
要がない。In the film forming apparatus 1 according to the present embodiment,
Since the carbon base material is protected from oxidation by the SiC film, it is not necessary to control the oxygen gas concentration in the chamber 2 more strictly than in the conventional case. That is, according to the present embodiment, it is not necessary to control the gas pressure in the chamber 2 to a lower level than in the related art.
【００２０】さらに、本実施形態に係る成膜装置１で
は、チャンバ２内のガス圧を従来に比べて高めることが
できるため、坩堝４をより効率的に加熱することができ
る。そのため、本実施形態によると、より少ない電力で
高い到達温度を実現することができる。すなわち、カー
ボン発熱体１０に過度な負担をかけることなく十分に高
い到達温度を実現することが可能となる。Further, in the film forming apparatus 1 according to the present embodiment, the gas pressure in the chamber 2 can be increased as compared with the prior art, so that the crucible 4 can be heated more efficiently. Therefore, according to the present embodiment, it is possible to achieve a high ultimate temperature with less power. That is, it is possible to realize a sufficiently high ultimate temperature without imposing an excessive load on the carbon heating element 10.
【００２１】しかも、本実施形態に係る成膜装置１で
は、カーボン発熱体１０をカーボン基材とＳｉＣ被膜と
で構成しているため、被膜が破損したとしても、その修
復は極めて簡単である。例えば、チャンバ２にＳｉＣ被
膜修復用のガス源に接続されたガス供給口を設け、カー
ボン発熱体１０に電力を供給して発熱させた状態で、こ
のガス供給口からチャンバ２内にジメチルシランのよう
なシランとメタンとの混合ガスなどを供給することによ
り、ＳｉＣ被膜を修復することができる。このような方
法によると、カーボン発熱体１０を装置１から取り外す
必要がないため、極めて簡便にＳｉＣ被膜を修復するこ
とができる。Moreover, in the film forming apparatus 1 according to the present embodiment, since the carbon heating element 10 is composed of the carbon base material and the SiC film, even if the film is damaged, its repair is very simple. For example, a gas supply port connected to a gas source for SiC film repair is provided in the chamber 2, and power is supplied to the carbon heating element 10 to generate heat. By supplying such a mixed gas of silane and methane, the SiC film can be repaired. According to such a method, it is not necessary to remove the carbon heating element 10 from the device 1, so that the SiC coating can be repaired extremely easily.
【００２２】以上、カーボンヒータ３及び坩堝４等を有
するカーボンヒータ炉を成膜装置１に適用した場合につ
いて説明したが、このカーボンヒータ炉は成膜以外の目
的で様々な熱処理に利用することも可能である。また、
坩堝４内に投入する高融点材料１３に特に制限はなく、
半導体、金属、酸化物、及びセラミックスなどのいずれ
であってもよい。Although the case where the carbon heater furnace having the carbon heater 3 and the crucible 4 and the like is applied to the film forming apparatus 1 has been described above, this carbon heater furnace can be used for various heat treatments for purposes other than film formation. It is possible. Also,
There is no particular limitation on the high melting point material 13 to be put into the crucible 4,
Any of a semiconductor, a metal, an oxide, and a ceramic may be used.
【００２３】[0023]
【実施例】（実施例）図１に示す成膜装置１を作製し、
この成膜装置１についてカーボンヒータ３の到達温度特
性を調べた。なお、ここでは、チャンバ２内のガス圧を
１〜１０-4Ｔｏｒｒとし、カーボン発熱体１０として
は、幅３ｍｍ×長さ８５ｍｍの切り込みを計１６個設け
た内径３０ｍｍ×外径４６±３ｍｍ×高さ９５ｍｍの主
発熱部１０ｃを有するものを使用した。また、電極１１
ａ，１１ｂの材料としてはモリブデンを用い、シールド
５，６はＳＵＳ３０４及びモリブデンでそれぞれ構成し
た。EXAMPLE (Example) A film forming apparatus 1 shown in FIG.
The ultimate temperature characteristics of the carbon heater 3 of the film forming apparatus 1 were examined. Here, the gas pressure in the chamber 2 is set to 1 to 10 -4 Torr, and the carbon heating element 10 is provided with a total of 16 cuts having a width of 3 mm × a length of 85 mm and an inner diameter of 30 mm × an outer diameter of 46 ± 3 mm × One having a main heat generating portion 10c having a height of 95 mm was used. The electrode 11
Molybdenum was used as the material for a and 11b, and the shields 5 and 6 were made of SUS304 and molybdenum, respectively.
【００２４】図３は、本発明の実施例に係る成膜装置１
について得られたカーボンヒータ３の到達温度特性を示
すグラフである。図中、横軸は電極１０ａ，１０ｂ間の
電圧を示し、縦軸は熱電対１２ａを用いて得られた到達
温度を示している。図３に示すように、本実施例に係る
成膜装置１では、１４Ｖ程度の電圧２ｋＷで１４００℃
以上の到達温度を実現することができた。FIG. 3 shows a film forming apparatus 1 according to an embodiment of the present invention.
5 is a graph showing the attained temperature characteristics of the carbon heater 3 obtained with respect to FIG. In the figure, the horizontal axis indicates the voltage between the electrodes 10a and 10b, and the vertical axis indicates the attained temperature obtained using the thermocouple 12a. As shown in FIG. 3, in the film forming apparatus 1 according to the present embodiment, at a voltage of about 14
The above attained temperature was achieved.
【００２５】次に、この成膜装置１を用いて、石英基板
７の一方の主面上にＳｒＳ膜を成膜した。なお、坩堝４
内に収容する薄膜原料としてはＳｒＳ粉末を使用し、チ
ャンバ２内のガス圧は１０-3Ｔｏｒｒとした。また、こ
のＳｒＳ膜の成膜の際には、熱電対１２ｂを用いて測定
される温度が１４５０℃程度となるようにヒータ９への
電力供給量を制御しつつ、熱電対１２ａを用いて測定さ
れる温度が１４００℃程度となるようにカーボンヒータ
３に供給する電力を約２．２Ｗとした。Next, an SrS film was formed on one main surface of the quartz substrate 7 using the film forming apparatus 1. In addition, crucible 4
SrS powder was used as a thin film raw material accommodated in the chamber, and the gas pressure in the chamber 2 was set to 10 −3 Torr. In addition, when the SrS film is formed, the measurement is performed using the thermocouple 12a while controlling the amount of power supply to the heater 9 so that the temperature measured using the thermocouple 12b is about 1450 ° C. The electric power supplied to the carbon heater 3 was set to about 2.2 W so that the temperature to be performed was about 1400 ° C.
【００２６】次いで、このＳｒＳ膜の物性について調べ
た。その結果、結晶性は非常に良好であること及び膜中
の炭素濃度は十分に低いことが確認された。Next, the physical properties of the SrS film were examined. As a result, it was confirmed that the crystallinity was very good and the carbon concentration in the film was sufficiently low.
【００２７】（比較例）カーボン発熱体１０にＳｉＣ被
膜を設けなかったこと以外は実施例１で作製したのと同
様の構造を有する成膜装置を作製した。次に、この成膜
装置を用いて実施例１で説明したのと同様の条件でＳｒ
Ｓ膜を成膜し、このＳｒＳ膜の物性について調べた。そ
の結果、膜中の炭素濃度は実施例１及び実施例２に比べ
ると遥かに高いことが判明した。(Comparative Example) A film forming apparatus having the same structure as in Example 1 was prepared except that the SiC film was not provided on the carbon heating element 10. Next, using this film forming apparatus, Sr was obtained under the same conditions as described in Example 1.
An S film was formed, and physical properties of the SrS film were examined. As a result, it was found that the carbon concentration in the film was much higher than in Examples 1 and 2.
【００２８】[0028]
【発明の効果】以上説明したように、本発明では、カー
ボンヒータの発熱体として、カーボン基材とその表面を
被覆する窒化珪素被膜とを備えたカーボン発熱体を使用
するため、カーボンヒータを酸素の存在下で発熱させた
としても、カーボン基材が酸化することはない。そのた
め、高融点材料を含有する薄膜を抵抗加熱蒸着法によっ
て成膜する際に、チャンバ内の酸素ガス濃度を厳密に制
御する必要がない。また、カーボン基材は窒化珪素被膜
によって酸化から保護されるため、得られる薄膜中に発
熱体由来の炭素が混入することは殆どない。さらに、チ
ャンバ内のガス圧を高めることができるため、カーボン
発熱体に過度な負担をかけることなく十分に高い到達温
度を実現することが可能となる。As described above, in the present invention, a carbon heater having a carbon substrate and a silicon nitride film covering the surface thereof is used as the heater of the carbon heater. Even when heat is generated in the presence of carbon, the carbon substrate is not oxidized. Therefore, when a thin film containing a high melting point material is formed by a resistance heating evaporation method, it is not necessary to strictly control the oxygen gas concentration in the chamber. Further, since the carbon base material is protected from oxidation by the silicon nitride film, carbon derived from the heating element hardly mixes into the obtained thin film. Further, since the gas pressure in the chamber can be increased, it is possible to realize a sufficiently high ultimate temperature without imposing an excessive load on the carbon heating element.
【００２９】すなわち、本発明によると、高融点材料を
含有する薄膜を抵抗加熱蒸着法によって成膜するに際し
チャンバ内の酸素ガス濃度を厳密に制御する必要のない
成膜装置及びそのような成膜装置に使用可能なカーボン
ヒータ炉が提供される。また、本発明によると、カーボ
ン発熱体に過度な負担をかけることなく十分に高い到達
温度を実現することが可能なカーボンヒータ炉及び成膜
装置が提供される。さらに、本発明によると、得られる
薄膜中への炭素の混入が抑制され得る成膜装置及びその
ような成膜装置に使用可能なカーボンヒータ炉が提供さ
れる。That is, according to the present invention, when forming a thin film containing a high melting point material by a resistance heating evaporation method, there is no need to strictly control the oxygen gas concentration in a chamber, and such a film forming apparatus. A carbon heater furnace is provided that can be used in the apparatus. Further, according to the present invention, there is provided a carbon heater furnace and a film forming apparatus capable of achieving a sufficiently high ultimate temperature without imposing an excessive load on a carbon heating element. Further, according to the present invention, there is provided a film forming apparatus capable of suppressing carbon from being mixed into the obtained thin film, and a carbon heater furnace usable for such a film forming apparatus.
【図１】本発明の一実施形態に係る成膜装置を概略的に
示す断面図。FIG. 1 is a sectional view schematically showing a film forming apparatus according to an embodiment of the present invention.
【図２】（ａ）は図１に示す成膜装置のカーボン発熱体
を概略的に示す側面図、（ｂ）は（ａ）に示すカーボン
発熱体を図中上側から見た平面図、（ｃ）は（ａ）に示
すカーボン発熱体のＣ−Ｃ線に沿った断面図、（ｄ）は
（ａ）に示すカーボン発熱体を図中下側から見た平面
図。2A is a side view schematically showing a carbon heating element of the film forming apparatus shown in FIG. 1, FIG. 2B is a plan view of the carbon heating element shown in FIG. (c) is a cross-sectional view of the carbon heating element shown in (a) taken along the line CC, and (d) is a plan view of the carbon heating element shown in (a) as viewed from below in the figure.
【図３】本発明の実施例に係る成膜装置について得られ
たカーボンヒータの到達温度特性を示すグラフ。FIG. 3 is a graph showing the ultimate temperature characteristics of a carbon heater obtained for a film forming apparatus according to an example of the present invention.
１…成膜装置 ２…チャンバ ３…カーボンヒータ ４…坩堝 ５，６…シールド ７…基板 ８…支持部材 ９…ヒータ １０…カーボン発熱体 １０ａ，１０ｂ…接続部 １０ｃ…主発熱部 １１ａ，１１ｂ…電極 １２ａ，１２ｂ…熱電対 １３…高融点材料 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Film-forming apparatus 2 ... Chamber 3 ... Carbon heater 4 ... Crucible 5, 6 ... Shield 7 ... Substrate 8 ... Support member 9 ... Heater 10 ... Carbon heating element 10a, 10b ... Connection part 10c ... Main heating part 11a, 11b ... Electrodes 12a, 12b: Thermocouple 13: High melting point material
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 以西 雅章 静岡県浜松市城北３丁目５番１号 静岡大 学工学部電気電子工学科内 Ｆターム(参考） 3K092 PP09 QA04 QB14 QB27 QB62 VV40 4K029 DB13 DB18 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuing on the front page (72) Inventor Masaaki Inishi 3-5-1, Jokita, Hamamatsu-shi, Shizuoka Prefecture F-term (Reference) 3K092 PP09 QA04 QB14 QB27 QB62 VV40 4K029 DB13 DB18
Claims (2)
坩堝の少なくとも一部を取り囲むカーボン発熱体及びそ
れぞれ前記カーボン発熱体に電気的に接続された一対の
電極を備えたカーボンヒータとを具備し、前記カーボン
発熱体は実質的にカーボンからなる基材と前記基材の表
面を被覆する窒化珪素被膜とを備えたことを特徴とする
ＳｉＣコートカーボンヒータ炉。1. A sintered boron nitride crucible, a carbon heating element surrounding at least a part of the sintered boron nitride crucible, and a carbon heater having a pair of electrodes electrically connected to the carbon heating element, respectively. A SiC-coated carbon heater furnace, wherein the carbon heating element includes a substrate substantially made of carbon and a silicon nitride film covering a surface of the substrate.
膜を成膜する成膜装置であって、 チャンバと、 前記チャンバ内に配置された焼結窒化硼素坩堝と、 前記チャンバ内に配置され且つ前記焼結窒化硼素坩堝の
少なくとも一部を取り囲むカーボン発熱体及びそれぞれ
前記カーボン発熱体に電気的に接続された一対の電極を
備えたカーボンヒータと、 前記チャンバ内に配置され且つ前記基板を着脱可能に及
びその薄膜を形成すべき主面が前記焼結窒化硼素坩堝の
開口部と対向するように支持する支持部材とを具備し、 前記カーボン発熱体は実質的にカーボンからなる基材と
前記基材の表面を被覆する窒化珪素被膜とを備えたこと
を特徴とする成膜装置。2. A film forming apparatus for forming a thin film on a main surface of a substrate by a resistance heating vapor deposition method, comprising: a chamber; a sintered boron nitride crucible disposed in the chamber; A carbon heating element surrounding at least a portion of the sintered boron nitride crucible, and a carbon heater including a pair of electrodes electrically connected to the carbon heating element, and a carbon heater disposed in the chamber and detaching the substrate. And a supporting member for supporting the main surface on which the thin film is to be formed so as to face the opening of the sintered boron nitride crucible, wherein the carbon heating element is substantially composed of carbon and a base material. And a silicon nitride film for covering a surface of the substrate.
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| JP2001122836A JP2002317261A (en) | 2001-04-20 | 2001-04-20 | SiC COATED CARBON HEATER FURNACE AND FILM DEPOSITION SYSTEM |
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Cited By (1)
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- 2001-04-20 JP JP2001122836A patent/JP2002317261A/en active Pending
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