JP5704757B2 - 通電加熱線、通電加熱線の製造方法および真空処理装置 - Google Patents
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Description
上記第1の層は、窒化タンタルからなり、芯状である。
上記第2の層は、ホウ化物、炭化物及びケイ化物のいずれかからなり、上記第1の層を被覆する。
上記窒化タンタル線を通電加熱することで、上記窒化タンタル線の表面を被覆するホウ化物層、炭化物層及びケイ化物層のいずれかが形成される。
上記通電加熱線は、窒化タンタルからなる芯状の第1の層と、ホウ化物、炭化物及びケイ化物のいずれかからなり前記第1の層を被覆する第2の層とを有する。上記通電加熱線は、上記真空チャンバに設置される。
上記ガス導入系は、上記真空チャンバにガスを供給する。
上記第1の層は、窒化タンタルからなり、芯状である。
上記第2の層は、ホウ化物、炭化物及びケイ化物のいずれかからなり、上記第1の層を被覆する。
上記窒化タンタル線を通電加熱することで、上記窒化タンタル線の表面を被覆するホウ化物層、炭化物層及びケイ化物層のいずれかが形成される。
一方、タンタル窒化物は、タンタルと窒素との蒸気圧の差が大きいため、高温に加熱されることで含有する窒素成分を放出し易い。よって、窒素が脱離することで、窒化タンタルからなる通電加熱線の硬度・強度が低下するおそれがある。さらに、放出された窒素成分が基板への成膜時に混入する可能性がある。
そこで、タンタル窒化物である窒化タンタルを、例えばホウ化処理することによって、窒化タンタル表面にホウ化物層を形成し、窒化タンタルから窒素成分の放出を抑制することができる。上記通電加熱線を用いることによって、窒素の脱離と、それに伴う第1の層の硬度・強度の低下を抑制することができる。
上記通電加熱線は、窒化タンタルからなる芯状の第1の層と、ホウ化物、炭化物及びケイ化物のいずれかからなり前記第1の層を被覆する第2の層とを有する。上記通電加熱線は、上記真空チャンバに設置される。
上記ガス導入系は、上記真空チャンバにガスを供給する。
図1は、本発明の一実施形態に係る触媒化学気相成長装置を示す概略構成図である。本実施形態の触媒化学気相成長装置1は、反応室2が内部に形成された真空チャンバ3を備えている。真空チャンバ3には真空ポンプ4が接続されており、反応室2を所定の真空度に真空排気可能とされている。反応室2は、真空チャンバ3の内部に設置された防着板5の内方に形成されている。
次に、以上のように構成される触媒化学気相成長装置1の典型的な動作について説明する。
図2は、TaBN線20の構造を示す図である。
図3は、TaBN線20の製造工程を示すフローチャートである。TaBN線20の製造工程の説明は、以下の(1)〜(3)の順序で行うものとする。
(1)タンタル線の設置(S301)
(2)窒化処理(S302)
(3)ホウ化処理(S303)
まず、タンタル線(図4(A))を真空チャンバ内に設置する。このタンタル線は、例えば直径1mmとする(S301)。
続いて、真空チャンバ内を所定の真空雰囲気(例えば1Pa)に減圧し、タンタル線を例えば1700℃に通電加熱する。そして、窒素を含むガスを真空チャンバ内に導入する。反応ガスは、例えば流量が179sccmのアンモニア(NH3)ガスが用いられる。この処理によって、タンタル線が一様な濃度で窒化された、窒化タンタル線(図4(B))が製造される(S302)。
次に、真空チャンバ内を所定の真空雰囲気(例えば1Pa)に減圧し、タンタル線を1700℃に通電加熱する。そして、ホウ素を含むガスを真空チャンバ内に導入する。反応ガスは、例えば流量が179sccmのジボラン(B2H6)ガスが用いられる。この処理によって、窒化タンタル層の表面を被覆するホウ化物層が形成され、TaBN線20(図4(C))が製造される(S303)。
まず、タンタル線を真空チャンバ内に設置し、窒化処理を行った。タンタル線は、直径1mm、長さが1320mmであり、1700℃に通電加熱された。窒化ガスとしてアンモニア(NH3)が用いられ、処理圧力は1Pa、処理時間は30分とした。(1)ではタンタル線の窒化が進行し、窒化タンタル線が形成された。図7の結果から、タンタル線の窒化が進むにつれて、初期抵抗値(P0)から抵抗値が上昇し、ほぼ最高値(P1)に達していることがわかる。これは、タンタル線が熱伸びしたと同時に、窒化によって比抵抗が増加したためと考えられる。
続いて、窒化タンタル線のホウ化処理を行った。ホウ化ガスとしてジボラン(B2H6)が用いられ、処理圧力は1Pa、処理時間は3分間×2回+10分間とした。(2)では窒化タンタル線のホウ化が進行し、TaBN線が形成された。図7の結果から、窒化タンタル線のホウ化が進むにつれてP1から抵抗値が低下していることがわかる。これは、窒化ガス源がなく窒化が全く進まないので、結果として窒化タンタル線からの脱窒素のみが起きたためと考えられる。しかし、タンタル線の初期抵抗値(P0)よりは高い値(P2)で下げ止まっている。これは、ホウ化処理が進むにつれて窒化タンタル線の表面を被覆するホウ化物層が徐々に形成され、このホウ化物層によって脱窒素が抑制されたためであると考えられる。
次に、形成されたTaBN線を用いて、p型シリコン膜の成膜を行った。真空チャンバ内は引き続き1Paに調圧され、反応ガス(流量がそれぞれ25/90sccmのシラン(SiH4)/ジボラン(B2H6)ガス)が導入された。この処理は70秒間、間欠的に行われた。図7の結果から、(3)の間の抵抗値はほぼ安定な値(P2)で推移していることが示される。よって、TaBN線はp型シリコン膜等の成膜に用いられた場合でも、脱窒素及び熱伸び等の体積膨張がなく、安定した性質を保つことがわかる。さらにTaBN線を触媒線として用いる場合、本実験のように、共通の真空チャンバ内で触媒線の製造及び基板の成膜を連続的に行うことができるため、生産性の向上も図ることができる。
3…真空チャンバ
6…触媒線
S…基板
20…TaBN線
Claims (4)
- 一様な濃度で窒化された窒化タンタルからなる芯状の第1の層と、
窒化タンタルのホウ化物からなり、前記第1の層を被覆する第2の層と
を具備する通電加熱線。 - 一様な濃度で窒化された窒化タンタル線が設置された真空チャンバに、ホウ素を含有するガスを導入し、
前記窒化タンタル線を通電加熱することで、前記窒化タンタル線の表面を被覆する窒化タンタルのホウ化物層を形成する
通電加熱線の製造方法。 - タンタル線が設置された真空チャンバに、窒素を含むガスを導入し、
前記タンタル線を通電加熱することで、前記タンタル線が一様な濃度で窒化された窒化タンタル線を形成し、
前記窒化タンタル線が設置された前記真空チャンバに、ホウ素を含有するガスを導入し、
前記窒化タンタル線を通電加熱することで、前記窒化タンタル線の表面を被覆する窒化タンタルのホウ化物層を形成する
通電加熱線の製造方法。 - 真空チャンバと、
一様な濃度で窒化された窒化タンタルからなる芯状の第1の層と、窒化タンタルのホウ化物からなり前記第1の層を被覆する第2の層とを有し、前記真空チャンバに設置された通電加熱線と、
前記真空チャンバにガスを供給するガス導入系と
を具備する真空処理装置。
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