JPH04325685A - 薄膜の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は薄膜の製造方法、特には
均一で平滑なセラミックス、重金属またはその複合体な
どの薄膜を製造する方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】窒化ほう素（ＢＮ）、窒化けい素（Ｓｉ
Ｎｘ）、炭化けい素（ＳｉＣｘ）、炭化ほう素（Ｂ４　
Ｃ）　などのセラミックスやタンタル（Ｔａ）、タング
ステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）などの重金属さらに
これらの複合体の薄膜の成膜は通常、化学気相蒸着法（
以下ＣＶＤ法と略記する）やスパッタ−法、真空蒸着法
（以下これらをＰＶＤ法と略記する）によって行なわれ
ているが、この場合には基板の温度が膜の結晶構造に大
きな影響を与えることが知られている。

【０００３】例えばＣＶＤ法による場合、基板温度は８
００　℃以上、好ましくは１，０００　℃以上としない
と基板上に膜が形成されないことが多く、これより低温
であると成膜しても膜質が不均一で平滑性もわるく、異
物やピンホ−ル、ノジュ−ルの多いものとなり、基板の
膜との密着性も不充分となるという不利が生じる。また
スパッタ−法によってＳｉＣを形成させる場合には基板
温度が室温〜６００　℃では得られる膜がアモルファス
状となり、６００〜８００　℃以上とすると結晶性で高
純度の膜が得られる。

【０００４】しかして、このＣＶＤ法、ＰＶＤ法では真
空室内に設置した基板を所定温度に加熱するのであるが
、この加熱には室外から熱を供給して室全体を加熱し、
室の壁からの輻射熱や熱伝導で基板を加熱する方法、基
板に取付板（基板プレ−ト）を設置し、この取付板を加
熱して熱伝導で基板を加熱する方法が採られている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、この室全体を
外部から加熱する方法には、１）昇温および成膜後膜体
取出しのための冷却に長時間を要する、２）加熱のため
のユ−ティリティコストが高い、３）室を真空、高温下
に耐える高価な耐熱材料で構成する必要がある、４）熱
を外部に逃がさないためにヒ−タ−廻りを断熱材で覆う
必要がある、５）ＣＶＤ法の場合、原料ガスの供給速度
、供給位置、供給方向によっては基板面の周辺で気相反
応が起り、得られる薄膜に異物やピンホ−ル、ノジュ−
ルの発生するおそれがある、６）装置面に制約があるし
、装置が大がかりなものになる、という不利がある。 一方、基板プレ−トを加熱する方法には１）基板の加熱
温度に限界があり、基板プレ−ト自体から異物や気化物
が発生し、室内が汚染される、２）基板と基板プレ−ト
とが溶着する、３）加熱、冷却をくり返していると、発
熱体が消耗または劣化するので長時間の使用が難しい、
４）ヒ−タ−の形状によっては基板プレ−トの温度分布
が不均一になり易いという欠点がある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明はこのような不利
、欠点を解決した薄膜の製造方法に関するものであり、
これはＣＶＤ法またはＰＶＤ法で薄膜を製造するに当り
、基板の加熱用ヒ−タ−として熱分解窒化ほう素成形体
の表面に熱分解炭素または炭化けい素よりなる導電膜を
積層したもの、またはこれにさらに熱分解窒化ほう素成
形体を積層したものを用いることを特徴とするものであ
る。

【０００７】すなわち、本発明者らはＣＶＤ法、ＰＶＤ
法における基板の加熱方法について種々検討した結果、
この基板加熱のためのヒ−タ−を熱分解窒化ほう素成形
体の表面に熱分解炭素または炭化けい素からなる導電膜
を積層したもの、あるいはこれにさらに熱分解型窒化ほ
う素成形体を積層したものとすると、基板温度を１，５
００　℃前後まで加熱することができ、この際、ヒ−タ
−部から異物や気化物が発生することがないので室内を
清浄に保つことができるし、これは長時間のくり返し使
用が可能で温度分布の均一性もすぐれているので、目的
とする薄膜を高純度で異物、ピンホ−ル、ノジュ−ルな
どのない、均一で平滑な表面をもつものとすることがで
きるし、これにはまた反応室構成材を耐高温化のものと
する必要がなく、ヒ−タ−廻りに断熱装置を設ける必要
もなく、基板廻りで反応が起るおそれもないし、これに
よれば加熱時間も短く、ユ−ティリティも低くてすむと
いう利点の与えられることを見出して本発明を完成させ
た。 以下にこれをさらに詳述する

【０００８】

【作用】本発明は窒化ほう素（ＢＮ）、窒化けい素（Ｓ
ｉＮｘ）、　炭化けい素（ＳｉＣｘ）、　炭化ほう素（
Ｂ４　Ｃ）などのセミラックス、タンタル（Ｔａ）、タ
ングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）などの重金属ま
たはこれらの複合体の薄膜を製造する方法に関するもの
であり、これはＣＶＤ法、ＰＶＤ法により薄膜を製造す
るときの基板の加熱用ヒ−タ−として、熱分解型窒化ほ
う素成形体の表面に熱分解炭素または炭化けい素からな
る導電膜を積層したもの、またはこれにさらに熱分解型
窒化ほう素成形体を積層したものを用いることを要旨と
するものである。

【０００９】本発明による薄膜の製造はＣＶＤ法または
ＰＶＤ法によって行なわれるが、このＣＶＤ法には特に
制限はなく、これは通常の減圧ＣＶＤ法やプラズマＣＶ
Ｄ法、ＥＣＲ−ＣＶＤ法、ＭＯＣＶＤ法のいずれとして
もよく、このＰＶＤ法についても特に制限はないが、こ
れは真空蒸着法、ＲＦスパッタ−法、ＲＦマグネトロン
スパッタ−法などのスパッタ−法、イオンプレ−ティン
グ法などとすればよい。

【００１０】本発明において使用される基板加熱用ヒ−
タ−は熱分解型窒化ほう素成形体の表面に熱分解型炭素
または炭化けい素からなる導電膜を積層したものとされ
る。この熱分解型窒化ほう素成形体は一般的に塩化ほう
素（ＢＣｌ３）やフッ化ほう素（ＢＦ３）などのハロゲ
ン化ほう素とアンモニアガスとを高温に保持した炉内で
熱分解反応させ、所定形状の基体表面に窒化ほう素を析
出させるＣＶＤ法により製造されるが、このものは高純
度ですぐれた耐熱性を有しており、高真空、高温下でも
不純物の発生もなく使用することができる。

【００１１】この熱分解型窒化ほう素成形体の表面には
、ついで熱分解炭素または炭化けい素からなる導電膜を
積層されるのであるが、この積層方法には特に制限はな
く、これは熱分解型窒化ほう素成形体の表面に熱分解炭
素または炭化けい素からなる導電性抵抗体膜を蒸着し、
これを機械加工してヒ−タ−パタ−ンを形成させればよ
い。なお、この熱分解炭素の形成は炭化水素ガス、例え
ばメタンガスを高温に保持した炉内で熱分解させ、生成
した炭素を上記した熱分解型窒化ほう素成形体の上に蒸
着させればよく、炭化けい素膜の形成は例えば四塩化け
い素とメタンガスを水素ガスをキヤリヤガスとして炉内
に導入し、ＣＶＤ法で生成した炭化けい素を熱分解型窒
化ほう素成形体の表面に蒸着させればよい。

【００１２】また、このように得られた基板加熱用ヒ−
タ−についえは、そのヒ−タ−パタ−ンの保護あるいは
絶縁を目的として、そのヒ−タ−パタ−ン面上に熱分解
型窒化ほう素成形体を積層してもよい。なお、このヒ−
タ−の形状は一般には平板状とし、所定の円盤状の形状
をもつものとすることがよく、これは加熱する基材の形
状によってルツボ状、セル状、ボ−ト状、パイプ状など
としてもよいが、このものはこの端子部分に電極を取り
つけることによってヒ−タ−とされる。

【００１３】本発明による薄膜の製造はこのようにして
作られた基板加熱用ヒ−タ−を用いたＣＶＤ法、ＰＶＤ
法、によって行なわれるが、これはＣＶＤ法、ＰＶＤ法
で使用される基板をこの基板加熱用ヒ−タ−を用いて加
熱し、この加熱下にＣＶＤ法、ＰＶＤ法でこの基板上に
薄膜を形成させればよく、これによれば基板の加熱が容
易にしかもくり返して行なうことができるし、この場合
には炉内が常に清浄に保たれているので、目的とする薄
膜を高純度で異物やピンホ−ル、ノジュ−ルなどがなく
、均一で表面が平滑なものとして得ることができるし、
加熱時間も短く、低いユ−ティリティで製造することが
できるという有利性が与えられる。

【００１４】

【実施例】つぎに本発明で使用される基板加熱用ヒ−タ
−の製造例および本発明の実施例をあげる。 （ヒ−タ−の製造（１））減圧ＣＶＤ法で製造した直径
７６ｍｍφ、厚みが０．５ｍｍ　である熱分解型窒化ほ
う素を真空加熱炉内に設置し、炉内を圧力１ト−ル、温
度１，１５０　℃に保持した。ついで、ここに四塩化け
い素とメタンガスを水素ガスをキヤリアガスとして導入
し、ＣＶＤ法で得た炭化けい素を厚さ８０μｍ　に蒸着
させた。つぎに、機械加工により幅が５ｍｍで５ｍｍ間
隔でうず巻き状に形状したヒ−タ−パタ−ンを形成し、
端子部分にモリブデンの電極を取りつけて基板加熱用ヒ
−タ−を作り、この抵抗を測定したところ、これは４５
Ωであった。

【００１５】また、このヒ−タ−についてはそのヒ−タ
−パタ−ンを絶縁する目的で、このヒ−タ−パタ−ンの
ある面の全面に減圧ＣＶＤ法で熱分解型窒化ほう素を厚
さ０．３ｍｍ　で形成した（以下これをヒ−タ−Ｎｏ．
１と略記する）。

【００１６】（ヒ−タ−の製造（２））上記したヒ−タ
−の製造方法における炭化けい素膜を熱分解炭素とする
こととし、上記における四塩化けい素、メタンガスをメ
タンガスだけとし、メタンガスの熱分解で発生した炭素
を厚さ８０μｍで蒸着したほかは上記と同じ方法で基板
加熱ヒ−タ−を作り、この抵抗を測定したところ、これ
は３３Ωであり、これを上記と同じように熱分解型窒化
ほう素膜で被覆した（以下これをヒ−タ−Ｎｏ．　２と
略記する）。

【００１７】実施例１ 縦型熱ＣＶＤ装置の室内に上記したヒ−タ−の製造例で
製造したヒ−タ−Ｎｏ．１またはＮｏ．２を設置し、こ
れらのヒ−タ−面に直径が７５ｍｍφで厚さが６００μ
ｍであるシリコンウエ−ハを基板として取りつけた。つ
いで、この室内の圧力を０．５　ト−ルとし、ヒ−タ−
に電力を印加して基板面の表面温度を１，１００　℃に
保持したのち、室内に原料ガスとしてのジメチルジクロ
ロシランとアセチレンとを水素ガスをキヤリヤガスとし
て供給したところ、基板面に厚さ約１．０　μｍ　にＳ
ｉＣ膜が形成されたが、このものは異物、ピンホ−ル、
ノジュ−ルなどがなく、均一で平滑な表面を有する良好
な膜であった　　。

【００１８】なお、この場合、基板面の表面温度を室温
から１，１００　℃に上昇させるのに必要な時間は２５
分で、電力供給停止から１００　℃まで冷却するのに必
要な時間は９５分であり、これは従来法による室全体を
外部から加熱する場合にくらべて１／３　〜１／５　と
いう時間であった。 また、この場合には基板を１，１００　℃に加熱保持し
た状態のときのヒ−タ−から１０ｃｍ離れた室壁の温度
は１１０　〜１５０　℃であることから、基板周辺の治
具類に汚れは殆んど認められず、これは従来法による室
全体を外部から加熱する方法においては基板周辺の治具
類の表面がＳｉＣ形成物によって汚れるのにくらべて室
内が極めて清浄に保たれていることが判った。

【００１９】実施例２ 高周波マグネトロンスパッタ−装置・ＳＰＦ−３３２Ｈ
［日電アネルバ社製商品名］のカソ−ド側に、純度が９
９．９％で直径が７５ｍｍφ、厚さが５ｍｍのＳｉＣタ
−ゲットをセットし、このアノ−ド側に上記製造例で製
造したヒ−タ−Ｎｏ．１またはＮｏ．２を設置すると共
に、この各ヒ−タ−面に直径が７５ｍｍφ、厚さ６００
μｍのシリコンウエ−ハを基板として取りつけた。つい
で、この室内の圧力を０．０５ト−ルとし、各ヒ−タ−
に電力を印加して基板面の温度を１，０００　℃に保持
したのち、室内にキヤリヤ−ガスとしてのアルゴンガス
を供給してスパッタ−を行なったところ、基板面に厚さ
約１．０　μｍ　のＳｉＣ膜が形成されたが、このもの
は異物、ピンホ−ル、ノジュ−ルなどがなく均一で平滑
な表面を有する良好な膜であった。

【００２０】なお、この場合、基板面の表面温度を室温
から１，０００　℃に昇温させるのに必要な時間は２０
分で、電力供給停止から１００　℃まで冷却するのに必
要な時間は７０分であり、これは従来法による室全体を
外部から加熱する場合にくらべて１／３　〜１／５　と
いう時間であった。また、この場合には基板を１，００
０　℃に加熱保持した状態のときのヒ−タ−から８ｃｍ
離れた室壁の温度は８０〜１００℃であることから、基
板周辺の治具類に汚れは殆んど認められず、室内は極め
て清浄に保たれていた。

【００２１】

【発明の効果】本発明はセラミックス、重金属またはそ
れらの複合体の薄膜を製造する方法に関するものであり
、これは前記したようにＣＶＤ法またはＰＶＤ法で薄膜
を製造するに当り、基板の加熱用ヒ−タ−として熱分解
型窒化ほう素成形体の表面に熱分解炭素または炭化けい
素からなる導電膜を積層したものを用いることを特徴と
するものであるが、これによれば基板温度を１，５００
　℃前後まで加熱することができ、この際ヒ−タ−部か
ら異物や気化物が発生することがないので室内を清浄に
保つことができるし、これは長時間のくり返し使用が可
能で、温度分布の均一性もすぐれているので、目的とす
る薄膜を高純度で異物、ピンホ−ル、ノジュ−ルなどの
ない、均一で平滑な表面を有するものとして得ることが
できるし、これによれば加熱時間も短く、ユ−ティリテ
ィを低くすることができるという有利性が与えられる。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】化学気相蒸着法またはスパッタ−法で薄膜
   を製造するに当り、基板の加熱用ヒ−タ−として熱分解
   窒化ほう素成形体の表面に熱分解炭素または炭化けい素
   からなる導電膜を積層したものを用いることを特徴とす
   る薄膜の製造方法。
2. 【請求項２】加熱用ヒ−タ−が熱分解窒化ほう素成形体
   の表面に熱分解炭素または炭化けい素よりなる導電膜を
   積層し、さらにその上に熱分解窒化ほう素成形体を積層
   した三層構造体としたものである請求項１に記載した薄
   膜の製造方法。