JPH1067584A - 反応容器 - Google Patents
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- JPH1067584A JPH1067584A JP24143896A JP24143896A JPH1067584A JP H1067584 A JPH1067584 A JP H1067584A JP 24143896 A JP24143896 A JP 24143896A JP 24143896 A JP24143896 A JP 24143896A JP H1067584 A JPH1067584 A JP H1067584A
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- Japan
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- reaction vessel
- aluminum nitride
- boron nitride
- coating
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B41/00—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
- C04B41/009—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone characterised by the material treated
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
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- C04B41/00—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
- C04B41/45—Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements
- C04B41/50—Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements with inorganic materials
- C04B41/5053—Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements with inorganic materials non-oxide ceramics
- C04B41/5062—Borides, Nitrides or Silicides
- C04B41/5063—Aluminium nitride
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 耐蝕性及び耐熱衝撃性に優れ、半導体製造分
野、特にプラズマCVD反応装置用として好適な反応容
器を得る。 【解決手段】 熱分解窒化硼素で形成された反応容器本
体内壁に窒化アルミニウムを被覆する。
野、特にプラズマCVD反応装置用として好適な反応容
器を得る。 【解決手段】 熱分解窒化硼素で形成された反応容器本
体内壁に窒化アルミニウムを被覆する。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体製造分野、
特にはプラズマCVD反応装置用として好適な反応容器
に関し、更に詳細には耐蝕性、耐熱衝撃性等に優れた反
応容器に関する。
特にはプラズマCVD反応装置用として好適な反応容器
に関し、更に詳細には耐蝕性、耐熱衝撃性等に優れた反
応容器に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、プラズマCVD反応装置におい
て、その反応容器の材質には金属が採用されてきたが、
近年、反応性の高いガス種、例えばOやFを使う反応が
増えてきたことから、この反応容器の材質を腐食しやす
い金属から耐蝕性の高いセラミックスへと変える動きが
ある。具体的には、アルミナ製や石英製の反応容器が採
用され始めている。
て、その反応容器の材質には金属が採用されてきたが、
近年、反応性の高いガス種、例えばOやFを使う反応が
増えてきたことから、この反応容器の材質を腐食しやす
い金属から耐蝕性の高いセラミックスへと変える動きが
ある。具体的には、アルミナ製や石英製の反応容器が採
用され始めている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、反応容器をア
ルミナ製のものとすると、耐蝕性は飛躍的に向上するも
のの、アルミナは耐熱衝撃性が低く、反応による温度変
化に耐えられず、容易に割れてしまうという欠点があ
る。更に、アルミナ製のものは通常焼結法で作られるた
め、数%のバインダーを含んでいるが、これがコンタミ
ネーションの原因となる場合がある。また、石英製のも
のは上記欠点は解消されるが、耐蝕性はアルミナ製に比
べはるかに低いという欠点がある。従って、これら欠点
のない反応容器の開発が望まれる。
ルミナ製のものとすると、耐蝕性は飛躍的に向上するも
のの、アルミナは耐熱衝撃性が低く、反応による温度変
化に耐えられず、容易に割れてしまうという欠点があ
る。更に、アルミナ製のものは通常焼結法で作られるた
め、数%のバインダーを含んでいるが、これがコンタミ
ネーションの原因となる場合がある。また、石英製のも
のは上記欠点は解消されるが、耐蝕性はアルミナ製に比
べはるかに低いという欠点がある。従って、これら欠点
のない反応容器の開発が望まれる。
【0004】本発明は、上記事情に鑑みなされたもの
で、耐蝕性及び耐熱衝撃性に優れ、しかも製造時のコン
タミネーションもなく、半導体製造分野で有効に使用で
きる反応容器を提供することを目的とする。
で、耐蝕性及び耐熱衝撃性に優れ、しかも製造時のコン
タミネーションもなく、半導体製造分野で有効に使用で
きる反応容器を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段及び発明の実施の形態】本
発明者は、上記目的を達成するため鋭意検討を重ねた結
果、熱分解窒化硼素で反応容器本体を形成し、かつこの
容器本体内壁を窒化アルミニウム、好ましくは結晶子サ
イズが100nm未満の窒化アルミニウムで被覆するこ
とにより、耐蝕性に優れ、酸素やフッ素などの反応性の
高いガス種により腐食されることがない上、耐熱衝撃性
に優れ、熱衝撃により割れることがなく、かつ上記窒化
アルミニウム被覆が剥離してしまうこともなく、しかも
製造時のコンタミネーションの心配もない長寿命で高品
質の反応容器が得られ、この反応容器は半導体製造用、
特にプラズマCVD反応装置用として極めて有用である
ことを見出した。
発明者は、上記目的を達成するため鋭意検討を重ねた結
果、熱分解窒化硼素で反応容器本体を形成し、かつこの
容器本体内壁を窒化アルミニウム、好ましくは結晶子サ
イズが100nm未満の窒化アルミニウムで被覆するこ
とにより、耐蝕性に優れ、酸素やフッ素などの反応性の
高いガス種により腐食されることがない上、耐熱衝撃性
に優れ、熱衝撃により割れることがなく、かつ上記窒化
アルミニウム被覆が剥離してしまうこともなく、しかも
製造時のコンタミネーションの心配もない長寿命で高品
質の反応容器が得られ、この反応容器は半導体製造用、
特にプラズマCVD反応装置用として極めて有用である
ことを見出した。
【0006】即ち、本発明者は、熱分解窒化硼素は耐熱
衝撃性が非常に高く、ガス透過性がないことが知られて
おり、反応容器として好適な材料であるが、酸素やフッ
素と高温下あるいはプラズマ下で容易に反応し腐食する
ことから、このままでは使用できないものであるが、窒
化アルミニウムを熱分解窒化硼素で形成された容器本体
の内壁に被覆することにより、酸素やフッ素で腐食され
ることのない優れた耐蝕性が付与されること、それ故、
上記した優れた特性を有し、特にプラズマCVD反応装
置用として有効な反応容器が得られることを知見し、本
発明をなすに至ったものである。
衝撃性が非常に高く、ガス透過性がないことが知られて
おり、反応容器として好適な材料であるが、酸素やフッ
素と高温下あるいはプラズマ下で容易に反応し腐食する
ことから、このままでは使用できないものであるが、窒
化アルミニウムを熱分解窒化硼素で形成された容器本体
の内壁に被覆することにより、酸素やフッ素で腐食され
ることのない優れた耐蝕性が付与されること、それ故、
上記した優れた特性を有し、特にプラズマCVD反応装
置用として有効な反応容器が得られることを知見し、本
発明をなすに至ったものである。
【0007】従って、本発明は、熱分解窒化硼素で形成
された反応容器本体内壁に窒化アルミニウムが被覆され
てなることを特徴とする反応容器を提供する。
された反応容器本体内壁に窒化アルミニウムが被覆され
てなることを特徴とする反応容器を提供する。
【0008】以下、本発明につき更に詳細に説明する
と、本発明の反応容器は、その容器本体が熱分解窒化硼
素で形成されたものである。
と、本発明の反応容器は、その容器本体が熱分解窒化硼
素で形成されたものである。
【0009】ここで、本発明の反応容器の形状は特に制
限はなく、その使用目的に応じた形状とすることができ
るが、容器内が減圧になる場合、例えばプラズマCVD
反応装置用として用いる場合には、円筒状又は半球状と
することが好ましい。
限はなく、その使用目的に応じた形状とすることができ
るが、容器内が減圧になる場合、例えばプラズマCVD
反応装置用として用いる場合には、円筒状又は半球状と
することが好ましい。
【0010】また、反応容器を形成する熱分解窒化硼素
の厚さは1〜5mm、特に2〜4mmの範囲が好まし
く、1mm未満では強度が不足してしまう場合があり、
5mmより厚いと内部応力により層状に分離してしまう
場合がある。
の厚さは1〜5mm、特に2〜4mmの範囲が好まし
く、1mm未満では強度が不足してしまう場合があり、
5mmより厚いと内部応力により層状に分離してしまう
場合がある。
【0011】この場合、熱分解窒化硼素は、化学気相蒸
着法により、例えばNH3とBCl3とのガスを1600
〜2000℃、より好ましくは約1900℃で1〜20
Torr、特に約10Torr下で反応させることによ
り得ることができるもので、この熱分解窒化硼素で反応
容器本体を形成するには、所望形状のグラファイト等か
らなる型を高温炉中に設置し、上記化学気相蒸着法を行
った後、でき上がった反応容器本体を型から取り出し、
成形することが好適である。
着法により、例えばNH3とBCl3とのガスを1600
〜2000℃、より好ましくは約1900℃で1〜20
Torr、特に約10Torr下で反応させることによ
り得ることができるもので、この熱分解窒化硼素で反応
容器本体を形成するには、所望形状のグラファイト等か
らなる型を高温炉中に設置し、上記化学気相蒸着法を行
った後、でき上がった反応容器本体を型から取り出し、
成形することが好適である。
【0012】本発明においては、上記熱分解窒化硼素で
形成された反応容器本体の内壁を窒化アルミニウムで被
覆することが必要である。
形成された反応容器本体の内壁を窒化アルミニウムで被
覆することが必要である。
【0013】この場合、窒化アルミニウムは結晶子サイ
ズが100nm未満、特に20〜40nmのものである
ことが好ましい。結晶子サイズが100nm以上である
と窒化アルミニウムの被覆が剥離しやすくなる場合があ
る。即ち、窒化アルミニウムは熱分解窒化硼素とは熱膨
張係数が異なるため、熱分解窒化硼素に窒化アルミニウ
ムを被覆すると、界面に発生する熱応力により被覆が剥
離しやすいが、窒化アルミニウムを結晶子サイズが10
0nm未満のものとすることで、塑性変形により熱応力
が緩和され剥離が起こらないものである。ここで、上記
結晶子サイズはX線回折で測定した値である。
ズが100nm未満、特に20〜40nmのものである
ことが好ましい。結晶子サイズが100nm以上である
と窒化アルミニウムの被覆が剥離しやすくなる場合があ
る。即ち、窒化アルミニウムは熱分解窒化硼素とは熱膨
張係数が異なるため、熱分解窒化硼素に窒化アルミニウ
ムを被覆すると、界面に発生する熱応力により被覆が剥
離しやすいが、窒化アルミニウムを結晶子サイズが10
0nm未満のものとすることで、塑性変形により熱応力
が緩和され剥離が起こらないものである。ここで、上記
結晶子サイズはX線回折で測定した値である。
【0014】また、窒化アルミニウム被膜の厚さは1〜
50μm、特に5〜20μmの範囲が好ましく、1μm
未満では耐蝕性が低下する場合があり、50μmより厚
いと応力緩和の効果が得られず、剥離が発生する場合が
ある。
50μm、特に5〜20μmの範囲が好ましく、1μm
未満では耐蝕性が低下する場合があり、50μmより厚
いと応力緩和の効果が得られず、剥離が発生する場合が
ある。
【0015】上記窒化アルミニウムによる被覆は、熱分
解窒化硼素で形成された反応容器本体を高温炉に設置し
た後、化学気相蒸着法により、例えばNH3とAlCl3
とのガスを1100℃以下、特に600〜1100℃、
とりわけ約800℃で1〜10Torr、特に6Tor
r下で反応させることにより得ることができる。なお、
窒化アルミニウムの結晶子サイズは反応温度に依存する
ため、反応温度が1100℃を超えると結晶子サイズが
100nm以上になり、窒化アルミニウム被覆の剥離が
起こる場合がある。
解窒化硼素で形成された反応容器本体を高温炉に設置し
た後、化学気相蒸着法により、例えばNH3とAlCl3
とのガスを1100℃以下、特に600〜1100℃、
とりわけ約800℃で1〜10Torr、特に6Tor
r下で反応させることにより得ることができる。なお、
窒化アルミニウムの結晶子サイズは反応温度に依存する
ため、反応温度が1100℃を超えると結晶子サイズが
100nm以上になり、窒化アルミニウム被覆の剥離が
起こる場合がある。
【0016】
【発明の効果】本発明の反応容器は、酸素やフッ素など
の反応性の高いガス種により腐食されることがなく、熱
衝撃により割れることもなく、更にはコンタミネーショ
ンを発生することもなく、特に窒化アルミニウムを結晶
子サイズが100nm未満のものとすることにより、該
窒化アルミニウム被覆が剥離してしまうことがないもの
で、耐蝕性及び耐熱衝撃性に優れ、長寿命で高品質な反
応容器である。
の反応性の高いガス種により腐食されることがなく、熱
衝撃により割れることもなく、更にはコンタミネーショ
ンを発生することもなく、特に窒化アルミニウムを結晶
子サイズが100nm未満のものとすることにより、該
窒化アルミニウム被覆が剥離してしまうことがないもの
で、耐蝕性及び耐熱衝撃性に優れ、長寿命で高品質な反
応容器である。
【0017】
【実施例】以下、実験例、実施例及び比較例を挙げて本
発明を具体的に説明するが、本発明は下記実施例に制限
されるものではない。
発明を具体的に説明するが、本発明は下記実施例に制限
されるものではない。
【0018】〔実験例〕化学気相蒸着法によりNH3と
AlCl3のガスを600〜1300℃、6Torr下
で反応させ、窒化アルミニウムを得た。この時の反応温
度と得られる窒化アルミニウムの結晶子サイズは、図1
に示すグラフの通りであった。なお、結晶子サイズは、
得られた窒化アルミニウム薄膜をX線回折で分析し、得
られた結果(図2)より、その(002)ピークの半値
幅から結晶子サイズを求めた。
AlCl3のガスを600〜1300℃、6Torr下
で反応させ、窒化アルミニウムを得た。この時の反応温
度と得られる窒化アルミニウムの結晶子サイズは、図1
に示すグラフの通りであった。なお、結晶子サイズは、
得られた窒化アルミニウム薄膜をX線回折で分析し、得
られた結果(図2)より、その(002)ピークの半値
幅から結晶子サイズを求めた。
【0019】図1の結果より、600〜1100℃で反
応させることにより、結晶子サイズが100nm未満の
窒化アルミニウムが得られることが確認された。
応させることにより、結晶子サイズが100nm未満の
窒化アルミニウムが得られることが確認された。
【0020】〔実施例〕半径99mmの半球状のグラフ
ァイトを内径280mm、高さ350mmの円筒状高温
炉の中心部に設置した後、炉内を真空ポンプで0.01
Torrまで減圧しながら、炉内温度を10℃/min
の割合で1900℃まで昇温した。次に、炉内にNH3
ガスとBCl3ガスをそれぞれ12L/min、3L/
minの割合で供給し、炉内温度1900℃、炉内圧力
10Torrに調節しながら25時間反応を行った。炉
内温度を3℃/minの割合で室温まで冷却した後、反
応により生成した熱分解窒化硼素が表面に堆積したグラ
ファイト半球を取り出した。次に、グラファイト半球か
ら熱分解窒化硼素を取りはずし、機械加工により整形
し、内径100mm、厚さ3mmの中空半球状の熱分解
窒化硼素を得た。
ァイトを内径280mm、高さ350mmの円筒状高温
炉の中心部に設置した後、炉内を真空ポンプで0.01
Torrまで減圧しながら、炉内温度を10℃/min
の割合で1900℃まで昇温した。次に、炉内にNH3
ガスとBCl3ガスをそれぞれ12L/min、3L/
minの割合で供給し、炉内温度1900℃、炉内圧力
10Torrに調節しながら25時間反応を行った。炉
内温度を3℃/minの割合で室温まで冷却した後、反
応により生成した熱分解窒化硼素が表面に堆積したグラ
ファイト半球を取り出した。次に、グラファイト半球か
ら熱分解窒化硼素を取りはずし、機械加工により整形
し、内径100mm、厚さ3mmの中空半球状の熱分解
窒化硼素を得た。
【0021】次に、得られた熱分解窒化硼素を内径30
0mm、高さ500mmの円筒状高温炉の中心部に設置
した後、炉内を真空ポンプで0.01Torrまで減圧
しながら、炉内温度を10℃/minの割合で800℃
まで昇温した。更に、炉内にNH3ガスと140℃に加
熱し昇華させたAlCl3ガスをそれぞれ3L/mi
n、0.3L/minの割合で供給し、炉内温度800
℃、炉内圧力6Torrに調節しながら30分間反応を
行った。炉内温度を3℃/minの割合で室温まで冷却
した後、反応により生成した窒化アルミニウムで内面が
被覆された中空半球状の熱分解窒化硼素を取り出した。
この窒化アルミニウム被覆の厚さは10μmで、結晶子
サイズは30nmであった。なお、結晶子サイズの測定
法はX線回折法によった。
0mm、高さ500mmの円筒状高温炉の中心部に設置
した後、炉内を真空ポンプで0.01Torrまで減圧
しながら、炉内温度を10℃/minの割合で800℃
まで昇温した。更に、炉内にNH3ガスと140℃に加
熱し昇華させたAlCl3ガスをそれぞれ3L/mi
n、0.3L/minの割合で供給し、炉内温度800
℃、炉内圧力6Torrに調節しながら30分間反応を
行った。炉内温度を3℃/minの割合で室温まで冷却
した後、反応により生成した窒化アルミニウムで内面が
被覆された中空半球状の熱分解窒化硼素を取り出した。
この窒化アルミニウム被覆の厚さは10μmで、結晶子
サイズは30nmであった。なお、結晶子サイズの測定
法はX線回折法によった。
【0022】このものを図3に示すような準常圧プラズ
マCVD反応装置の反応容器として使用した。なお、図
3において、1は中空半球状の反応容器、2はウエハ載
置台、3はウエハ、4は原料供給ノズル、5はプラズマ
発生装置である。
マCVD反応装置の反応容器として使用した。なお、図
3において、1は中空半球状の反応容器、2はウエハ載
置台、3はウエハ、4は原料供給ノズル、5はプラズマ
発生装置である。
【0023】次に、準常圧プラズマCVD反応装置の反
応容器として使用した際の耐蝕性、耐熱衝撃性を評価し
たところ、上記反応容器は、酸素やフッ素には侵食され
ず、50℃/minの熱衝撃にも割れず、被覆の剥離も
起こらず、コンタミネーションも全く認められなかっ
た。
応容器として使用した際の耐蝕性、耐熱衝撃性を評価し
たところ、上記反応容器は、酸素やフッ素には侵食され
ず、50℃/minの熱衝撃にも割れず、被覆の剥離も
起こらず、コンタミネーションも全く認められなかっ
た。
【0024】また、上記実施例と同形状、同様の方法で
表1に示すように熱分解窒化硼素の厚さ、窒化アルミニ
ウム被覆の厚さ、結晶子サイズを変えて反応容器を作
り、同様に準常圧プラズマCVD反応装置の反応容器と
して使用したところ、表1に示す結果が得られた。
表1に示すように熱分解窒化硼素の厚さ、窒化アルミニ
ウム被覆の厚さ、結晶子サイズを変えて反応容器を作
り、同様に準常圧プラズマCVD反応装置の反応容器と
して使用したところ、表1に示す結果が得られた。
【0025】
【表1】
【0026】表1の結果より、熱分解窒化硼素の厚さが
1〜5mm、窒化アルミニウム被覆の厚さが1〜50μ
m、結晶子サイズが100μm未満である反応容器は、
とりわけ耐蝕性、耐熱衝撃性に優れていることがわかっ
た。
1〜5mm、窒化アルミニウム被覆の厚さが1〜50μ
m、結晶子サイズが100μm未満である反応容器は、
とりわけ耐蝕性、耐熱衝撃性に優れていることがわかっ
た。
【図1】窒化アルミニウム被覆形成時の反応温度と結晶
子サイズとの関係を示すグラフである。
子サイズとの関係を示すグラフである。
【図2】窒化アルミニウム被覆のX線回折チャートを示
すグラフである。
すグラフである。
【図3】プラズマCVD反応装置の一例を示す概略図で
ある。
ある。
1 反応容器 2 ウエハ載置台 3 ウエハ 4 原料供給ノズル 5 プラズマ発生装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 // C30B 25/02 C30B 25/02 P 25/08 25/08
Claims (3)
- 【請求項1】 熱分解窒化硼素で形成された反応容器本
体の内壁に窒化アルミニウムが被覆されてなることを特
徴とする反応容器。 - 【請求項2】 内壁に被覆された窒化アルミニウムの結
晶子サイズが100nm未満である請求項1記載の反応
容器。 - 【請求項3】 プラズマCVD反応装置用である請求項
1又は2記載の反応容器。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP24143896A JPH1067584A (ja) | 1996-08-23 | 1996-08-23 | 反応容器 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP24143896A JPH1067584A (ja) | 1996-08-23 | 1996-08-23 | 反応容器 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH1067584A true JPH1067584A (ja) | 1998-03-10 |
Family
ID=17074316
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP24143896A Pending JPH1067584A (ja) | 1996-08-23 | 1996-08-23 | 反応容器 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH1067584A (ja) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1160354A1 (en) * | 2000-05-31 | 2001-12-05 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Apparatus and method for depositing semiconductor film |
EP1184488A2 (en) | 2000-09-01 | 2002-03-06 | Ngk Insulators, Ltd. | An apparatus for fabricating a III-V nitride film and a method for fabricating the same |
EP1207215A2 (en) | 2000-11-15 | 2002-05-22 | Ngk Insulators, Ltd. | A method for fabricating a III-V nitride film and an apparatus for fabricating the same |
WO2006005067A2 (en) * | 2004-07-07 | 2006-01-12 | General Electric Company | Protective coating on a substrate and method of making thereof |
JP2009007205A (ja) * | 2007-06-28 | 2009-01-15 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 基板生産物を作製する方法 |
-
1996
- 1996-08-23 JP JP24143896A patent/JPH1067584A/ja active Pending
Cited By (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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