JP5635447B2 - Treatment method for energized heating wire - Google Patents
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Description
本発明は、例えば触媒線化学気相成長装置における触媒線に用いられる通電加熱線の処理方法に関する。 The present invention relates to a method for treating an electrically heated wire used for a catalyst wire in a catalyst wire chemical vapor deposition apparatus, for example.
触媒化学気相成長法（Ｃａｔ−ＣＶＤ：Catalytic-Chemical Vapor Deposition）は、例えば１５００〜２０００℃に加熱した触媒線に反応ガスを供給し、反応ガスの接触反応もしくは熱分解反応を利用して生成した分解種（堆積種）を被成膜基板上に堆積させる成膜法である。 Catalytic-Chemical Vapor Deposition (Cat-CVD), for example, is produced by supplying a reaction gas to a catalyst wire heated to 1500 to 2000 ° C. and utilizing a reaction reaction or a thermal decomposition reaction of the reaction gas. In this film formation method, the decomposed species (deposition species) deposited are deposited on the deposition target substrate.
触媒化学気相成長法は、反応ガスの分解種を基板上に堆積させて膜を形成する点でプラズマＣＶＤ法と類似する。しかし、触媒化学気相成長法は、高温の触媒線上において反応ガスの分解種を生成するので、プラズマを形成して反応ガスの分解種を生成するプラズマＣＶＤ法に比べて、プラズマによる表面損失がなく、原料ガスの利用効率も高いという利点がある。 Catalytic chemical vapor deposition is similar to plasma CVD in that a reactive gas decomposition species is deposited on a substrate to form a film. However, the catalytic chemical vapor deposition method generates reaction gas decomposition species on a high-temperature catalyst wire, so that surface loss due to plasma is less than that of plasma CVD, which generates plasma and formation of reaction gas decomposition species. There is also an advantage that the utilization efficiency of the raw material gas is high.
この触媒化学気相成長法に使用される触媒線の材料としてタンタル、タングステン等の高融点金属が広く用いられている。また、触媒線の材料として、高融点金属の酸化物、窒化物、炭化物等を用いた例も知られている（例えば特許文献１参照）。 Refractory metals such as tantalum and tungsten are widely used as materials for catalyst wires used in this catalytic chemical vapor deposition method. In addition, examples of using a high melting point metal oxide, nitride, carbide, etc. as a material for the catalyst wire are also known (see, for example, Patent Document 1).
触媒化学気相成長装置用の触媒線には一般的に高価な金属材料が使用されている。このため、触媒線の耐久性は高いほどよい。また、使用済み触媒線の再生を容易に行えれば、触媒線の使用コストの低減を図ることができる。 Generally, an expensive metal material is used for a catalyst wire for a catalytic chemical vapor deposition apparatus. For this reason, the higher the durability of the catalyst wire, the better. Moreover, if the used catalyst line can be easily regenerated, the use cost of the catalyst line can be reduced.
以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、耐久性に優れ、再生処理も容易な通電加熱線の処理方法を提供することにある。 In view of the circumstances as described above, an object of the present invention is to provide a method for treating an electrically heated wire that is excellent in durability and easy to regenerate.
上記目的を達成するため、本発明の一形態に係る通電加熱線の処理方法は、窒化タンタルで形成された通電加熱線を２０００℃以上の温度に通電加熱することで、上記通電加熱線から窒素を除去する工程を含む。
窒素が除去された上記通電加熱線を窒化性雰囲気で１７００℃以上２０００℃未満の温度に通電加熱することで、上記通電加熱線は再窒化させられる。
In order to achieve the above object, a method for treating an electrically heated wire according to an embodiment of the present invention includes an electrically heated wire formed of tantalum nitride that is electrically heated to a temperature of 2000 ° C. or higher, so The process of removing.
The energization heating line is renitrided by energizing and heating the energization heating line from which nitrogen has been removed to a temperature of 1700 ° C. or more and less than 2000 ° C. in a nitriding atmosphere.
本発明の一実施形態に係る通電加熱線の処理方法は、窒化タンタルで形成された通電加熱線を２０００℃以上の温度に通電加熱することで、上記通電加熱線から窒素を除去する工程を含む。
窒素が除去された上記通電加熱線を窒化性雰囲気で１７００℃以上２０００℃未満の温度に通電加熱することで、上記通電加熱線は再窒化させられる。
The processing method of the electric heating wire which concerns on one Embodiment of this invention includes the process of removing nitrogen from the said electric heating wire by carrying out the electric heating of the electric heating wire formed with the tantalum nitride to the temperature of 2000 degreeC or more. .
The energization heating line is renitrided by energizing and heating the energization heating line from which nitrogen has been removed to a temperature of 1700 ° C. or more and less than 2000 ° C. in a nitriding atmosphere.
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。一方、金属タンタルは、窒化性雰囲気で高温に加熱されることで、容易に窒素と化合する。上記通電加熱線の処理方法は、このようなタンタル窒化物の性質を利用して、通電加熱線の再生あるいはリサイクルを可能とする。 Since tantalum nitride has a large difference in vapor pressure between tantalum and nitrogen, it is easy to release the contained nitrogen component when heated to a high temperature. On the other hand, metallic tantalum is easily combined with nitrogen by being heated to a high temperature in a nitriding atmosphere. The treatment method for the electric heating wire makes it possible to regenerate or recycle the electric heating wire by utilizing such properties of tantalum nitride.
一実施形態として、上記通電加熱線は、触媒化学気相成長装置の触媒線に適用される。一般に、タンタル窒化物は、金属タンタルと比較して、強度および硬度が非常に高いため、高温環境下での耐久性が非常に高い。したがって、タンタル窒化物で形成された触媒線を用いることによって、装置の稼働時間が長くなり、生産性の向上が図れるようになる。 As one embodiment, the energization heating line is applied to a catalyst line of a catalytic chemical vapor deposition apparatus. In general, tantalum nitride has a very high strength and hardness compared to metal tantalum, and therefore has a very high durability in a high temperature environment. Therefore, by using a catalyst wire formed of tantalum nitride, the operating time of the apparatus becomes longer and the productivity can be improved.
触媒線が長時間使用されると、成膜ガス等の反応物が付着することで触媒線の性能が劣化し、あるいは、触媒線６の含有窒素量が減少することで強度が低下するおそれがある。そこで、使用済みの触媒線を回収し、再生処理を施すことで、触媒線を初期の性能に回復させることができるとともに、触媒線の繰り返し使用による材料コストの低減を図ることができる。 If the catalyst wire is used for a long time, the performance of the catalyst wire may be deteriorated due to deposition of reactants such as a film forming gas, or the strength may be lowered by reducing the amount of nitrogen contained in the catalyst wire 6. is there. Therefore, by collecting the used catalyst wire and performing a regeneration treatment, the catalyst wire can be restored to the initial performance, and the material cost can be reduced by repeated use of the catalyst wire.
上記処理方法は、通電加熱線から窒素を除去する（脱窒素）工程と、通電加熱線を再窒化させる工程とを有する。通電加熱線の脱窒素工程では、通電加熱線を通電加熱により加熱する。加熱温度は、２０００℃以上とされる。２０００℃以上とすることで、通電加熱線の表面だけでなく内部の窒素成分をも容易に除去することができる。加熱温度の上限は特に限定されず、タンタルの融点より低ければよい。 The said processing method has the process of removing nitrogen from an electrically heated wire (denitrification), and the process of renitriding an electrically heated wire. In the denitrification step of the electric heating wire, the electric heating wire is heated by electric heating. The heating temperature is 2000 ° C. or higher. By setting the temperature to 2000 ° C. or higher, not only the surface of the energization heating wire but also the internal nitrogen component can be easily removed. The upper limit of the heating temperature is not particularly limited as long as it is lower than the melting point of tantalum.
通電加熱線の再窒化工程も同様に、通電加熱線を通電加熱により加熱する。加熱温度は１７００℃以上２０００℃未満とされる。加熱温度が１７００℃未満の場合、当該通電加熱線を触媒線として用いたときに成膜時の加熱温度に接近し、触媒線の脱窒素による膜質の低下が懸念される。また、加熱温度が２０００℃以上の場合、触媒線からの脱窒素作用も進行するため、再窒化効率の低下が懸念される。すなわち再窒化工程での加熱温度は、成膜工程での加熱温度と脱窒素工程での加熱時間との間の温度範囲に設定される。 Similarly, in the re-nitriding step of the electric heating wire, the electric heating wire is heated by electric heating. The heating temperature is 1700 ° C. or higher and lower than 2000 ° C. When the heating temperature is less than 1700 ° C., when the current heating wire is used as a catalyst wire, the heating temperature is approached when the film is formed, and there is a concern about film quality deterioration due to denitrification of the catalyst wire. In addition, when the heating temperature is 2000 ° C. or higher, the denitrification action from the catalyst wire also proceeds, so there is a concern that the renitriding efficiency may be reduced. That is, the heating temperature in the renitriding process is set to a temperature range between the heating temperature in the film forming process and the heating time in the denitrification process.
上記通電加熱線の脱窒素処理と上記通電加熱線の再窒化処理とは、共通の真空チャンバ内で実施されてもよい。
これにより、通電加熱線の再生処理を共通の真空チャンバで連続的に行うことができる。
The denitrification treatment of the energization heating wire and the renitridation treatment of the energization heating wire may be performed in a common vacuum chamber.
Thereby, the regeneration process of the energization heating wire can be continuously performed in the common vacuum chamber.
さらに、上記通電加熱線の再窒化処理が行われた後、上記通電加熱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からなる層が形成されてもよい。 Furthermore, after the nitriding treatment of the electric heating wire is performed, a layer made of any of a boride layer, a carbide layer, and a silicide layer that covers the surface of the electric heating wire may be formed.
また、上記層を形成する処理は、真空チャンバにホウ素、炭素及びケイ素の少なくとも一つを含有するガスが導入される工程と、上記真空チャンバ内に設置された上記通電加熱線が通電加熱される工程を含んでもよい。 The process for forming the layer includes a step of introducing a gas containing at least one of boron, carbon, and silicon into a vacuum chamber, and the energizing heating wire installed in the vacuum chamber is energized and heated. A process may be included.
上述のように、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。そこで、タンタル窒化物である窒化タンタル線を、例えばホウ化処理することによって、窒化タンタル線表面にホウ化物層を形成し、窒化タンタル線から窒素成分の放出を抑制することができる。このようにして製造された通電加熱線は、窒化タンタル線を第１の層とし、ホウ化物を被覆層（第２の層）とする２層構造を有する。上記通電加熱線を用いることによって、窒素の脱離と、それに伴う窒化タンタル線の硬度・強度の低下を抑制することができる。 As described above, since tantalum nitride has a large difference in vapor pressure between tantalum and nitrogen, it is easy to release the contained nitrogen component when heated to a high temperature. Therefore, for example, by boriding a tantalum nitride wire that is a tantalum nitride, a boride layer can be formed on the surface of the tantalum nitride wire, and release of a nitrogen component from the tantalum nitride wire can be suppressed. The electric heating wire thus manufactured has a two-layer structure in which the tantalum nitride wire is the first layer and the boride is the coating layer (second layer). By using the current heating wire, it is possible to suppress the desorption of nitrogen and the accompanying decrease in the hardness and strength of the tantalum nitride wire.
また、窒化タンタル表面に形成される層を構成する化合物については、第１の層の表面に上記機能を有する第２の層を形成できる材料であれば特に限定されず、例えば、ホウ化物、炭化物及びケイ化物が用いられる。これらの材料は、上記通電加熱線の使用温度域では物理的・化学的に安定であるので、第２の層の構成材料として用いることができる。 The compound constituting the layer formed on the tantalum nitride surface is not particularly limited as long as it is a material capable of forming the second layer having the above function on the surface of the first layer. For example, boride, carbide And silicides are used. Since these materials are physically and chemically stable in the operating temperature range of the energization heating wire, they can be used as the constituent material of the second layer.
上記通電加熱線の再窒化処理と、上記通電加熱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を形成する処理とは、共通の真空チャンバ内で実施されてもよい。
これにより、通電加熱線の再窒化処理と、例えばホウ化処理とは、共通の真空チャンバで連続的に行うことができる。
The re-nitriding treatment of the electric heating wire and the treatment for forming any of a boride layer, a carbide layer and a silicide layer covering the surface of the electric heating wire may be performed in a common vacuum chamber. .
Thereby, the re-nitriding process of the energization heating wire and the boriding process, for example, can be continuously performed in a common vacuum chamber.
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
＜第１の実施形態＞
［触媒化学気相成長装置の構成］
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。
<First Embodiment>
[Configuration of catalytic chemical vapor deposition system]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a catalytic chemical vapor deposition apparatus according to an embodiment of the present invention. The catalytic chemical vapor deposition apparatus 1 of this embodiment includes a vacuum chamber 3 in which a reaction chamber 2 is formed. A vacuum pump 4 is connected to the vacuum chamber 3 so that the reaction chamber 2 can be evacuated to a predetermined degree of vacuum. The reaction chamber 2 is formed on the inner side of a deposition preventing plate 5 installed inside the vacuum chamber 3.
防着板５で区画された反応室２の内部には、複数本の触媒線６が設置されている。触媒線６は、窒化タンタル（ＴａＮ）で形成された通電加熱線で構成されている。本実施形態では、複数本の触媒線６が反応室２の内部を上下方向に横切るように平行に設置されている。なお、触媒線６の設置形態は上述の縦方向だけに限らず、反応室２を横方向に横切る形態で設置されていても構わない。 A plurality of catalyst wires 6 are installed inside the reaction chamber 2 partitioned by the deposition preventing plate 5. The catalyst wire 6 is composed of an energized heating wire made of tantalum nitride (TaN). In the present embodiment, a plurality of catalyst wires 6 are installed in parallel so as to cross the inside of the reaction chamber 2 in the vertical direction. The installation form of the catalyst wire 6 is not limited to the vertical direction described above, and may be installed in a form that crosses the reaction chamber 2 in the horizontal direction.
各々の触媒線６は、防着板５の天面および底面に形成された通し穴５ａ，５ｂを貫通して設置され、両端部が真空チャンバ３の外部に設置されている制御部８に接続されている。制御部８は、触媒線６を通電加熱するためのコントローラであり、電流供給源と供給電流を調整するコンピュータ等によって構成されている。供給される電流は、直流でもよいし交流でもよい。 Each catalyst wire 6 is installed through the through holes 5 a and 5 b formed in the top and bottom surfaces of the deposition preventing plate 5, and both ends are connected to a control unit 8 installed outside the vacuum chamber 3. Has been. The controller 8 is a controller for energizing and heating the catalyst wire 6, and is configured by a current supply source and a computer for adjusting the supply current. The supplied current may be direct current or alternating current.
反応室２の内部には、被成膜基材としての基板Ｓが設置されている。基板Ｓには、例えば矩形状のガラス基板が用いられている。本実施形態においては、図２に示すように、２枚の基板Ｓが触媒線６を挟むように互いに対向配置されている。ここでは、基板Ｓの長辺方向が触媒線６の延在方向と直交するように、基板Ｓが反応室２の内部に設置されている。なお、基板Ｓは、図示せずとも、キャリア等のような基板支持手段によって支持されている。この基板支持手段は、基板Ｓを所定温度に加熱する加熱源を内蔵していてもよい。 Inside the reaction chamber 2, a substrate S as a film formation base is installed. As the substrate S, for example, a rectangular glass substrate is used. In the present embodiment, as shown in FIG. 2, the two substrates S are arranged to face each other so as to sandwich the catalyst wire 6. Here, the substrate S is installed inside the reaction chamber 2 so that the long side direction of the substrate S is orthogonal to the extending direction of the catalyst wire 6. The substrate S is supported by substrate support means such as a carrier, not shown. The substrate support means may incorporate a heating source for heating the substrate S to a predetermined temperature.
防着板５はほぼ直方形状を有しており、その４辺部にそれぞれガス導入配管７が設置されている。ガス導入配管７は、反応室２へ成膜ガス、不活性ガス等のプロセスガスを導入するためのもので、ガス供給ラインを介して真空チャンバ３の外部に設置されたガス供給部９に接続されている。ガス導入配管７から噴出したガスは、主として、２枚の基板Ｓの間に導入される。 The deposition preventing plate 5 has a substantially rectangular shape, and gas introduction pipes 7 are respectively installed on the four sides thereof. The gas introduction pipe 7 is for introducing a process gas such as a film forming gas or an inert gas into the reaction chamber 2 and is connected to a gas supply unit 9 installed outside the vacuum chamber 3 through a gas supply line. Has been. The gas ejected from the gas introduction pipe 7 is mainly introduced between the two substrates S.
成膜ガスは、基板Ｓの表面に成膜される材料の種類に応じて選択される。例えば、成膜すべき薄膜がアモルファスシリコン膜の場合、成膜ガスには、シラン（ＳｉＨ４）および水素（Ｈ２）の混合ガスが用いられる。また、成膜すべき薄膜がｐ型シリコン膜の場合、シラン（ＳｉＨ４）及びジボラン（Ｂ２Ｈ６）の混合ガス等が用いられる。 The film forming gas is selected according to the type of material to be formed on the surface of the substrate S. For example, when the thin film to be deposited is an amorphous silicon film, a mixed gas of silane (SiH 4 ) and hydrogen (H 2 ) is used as the deposition gas. When the thin film to be formed is a p-type silicon film, a mixed gas of silane (SiH 4 ) and diborane (B 2 H 6 ) is used.
［触媒化学気相成長装置の動作］
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。
[Operation of catalytic chemical vapor deposition system]
Next, a typical operation of the catalytic chemical vapor deposition apparatus 1 configured as described above will be described.
まず、真空ポンプ４を作動させて真空チャンバ３の内部を真空排気し、反応室２を所定の真空度（例えば１Ｐａ）に減圧する。このとき、真空チャンバ３の内部は、ガス導入配管７から供給される不活性ガスによって置換されてもよい。 First, the vacuum pump 4 is operated to evacuate the inside of the vacuum chamber 3, and the reaction chamber 2 is depressurized to a predetermined degree of vacuum (for example, 1 Pa). At this time, the inside of the vacuum chamber 3 may be replaced with an inert gas supplied from the gas introduction pipe 7.
次いで、制御部８は、各々の触媒線６に電流を供給することで、各々の触媒線６を例えば１７００℃以上の温度に通電加熱する。このとき、基板支持手段によって基板Ｓを所定温度（例えば３００℃程度）に加熱してもよい。 Next, the control unit 8 supplies the current to each catalyst line 6, thereby energizing and heating each catalyst line 6 to a temperature of, for example, 1700 ° C. or higher. At this time, the substrate S may be heated to a predetermined temperature (for example, about 300 ° C.) by the substrate support means.
成膜ガスは、ガス導入配管７から、互いに対向配置された２枚の基板Ｓの間に導入される。反応室２へ供給された成膜ガスは、高温に加熱された触媒線６に接触し、触媒反応もしくは熱分解反応により生成された成膜ガスの分解種が基板Ｓ上に堆積することで、アモルファスシリコン膜が形成される。 The film forming gas is introduced from the gas introduction pipe 7 between the two substrates S arranged to face each other. The film forming gas supplied to the reaction chamber 2 comes into contact with the catalyst wire 6 heated to a high temperature, and the decomposition species of the film forming gas generated by the catalytic reaction or the thermal decomposition reaction are deposited on the substrate S. An amorphous silicon film is formed.
本実施形態の触媒化学気相成長装置１においては、触媒線６が窒化タンタルで形成されている。一般に、タンタル窒化物は、金属タンタルと比較して、強度および硬度が非常に高いため、高温環境下での耐久性に優れる。したがって、タンタル窒化物で形成された触媒線を用いることによって、装置の稼働時間が長くなり、生産性の向上が図れるようになる。 In the catalytic chemical vapor deposition apparatus 1 of the present embodiment, the catalyst wire 6 is formed of tantalum nitride. In general, tantalum nitride has an extremely high strength and hardness as compared with metal tantalum, and thus has excellent durability in a high temperature environment. Therefore, by using a catalyst wire formed of tantalum nitride, the operating time of the apparatus becomes longer and the productivity can be improved.
一方、触媒線６が長期にわたって使用され続けると、成膜ガス等の反応物が付着することで、触媒線６の性能が劣化するおそれがある。あるいは、触媒線６の含有窒素量が減少することで、強度が低下するおそれがある。このため、触媒線６を定期的にメンテナンスする必要がある。 On the other hand, if the catalyst wire 6 continues to be used for a long period of time, the performance of the catalyst wire 6 may be deteriorated due to adhesion of reactants such as film forming gas. Or there exists a possibility that intensity | strength may fall because the nitrogen content of the catalyst wire 6 reduces. For this reason, it is necessary to maintain the catalyst wire 6 regularly.
そこで本実施形態では、使用済みの触媒線６を回収し、再生処理を施すことで、触媒線を初期の性能に回復させる。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。一方、金属タンタルは、窒化性雰囲気で高温に加熱されることで、容易に窒素と化合する。本実施形態では、このようなタンタル窒化物の性質を利用して、触媒線６の再生あるいはリサイクルを可能とする。以下、第１の実施形態として、触媒線６の再生処理方法について説明する。 Therefore, in the present embodiment, the used catalyst wire 6 is recovered and subjected to a regeneration process, whereby the catalyst wire is restored to the initial performance. Since tantalum nitride has a large difference in vapor pressure between tantalum and nitrogen, it is easy to release the contained nitrogen component when heated to a high temperature. On the other hand, metallic tantalum is easily combined with nitrogen by being heated to a high temperature in a nitriding atmosphere. In the present embodiment, it is possible to regenerate or recycle the catalyst wire 6 by utilizing such properties of tantalum nitride. Hereinafter, as a first embodiment, a method for regenerating the catalyst wire 6 will be described.
＜第１の実施形態＞
［触媒線の再生処理方法］
本実施形態の触媒線（通電加熱線）の再生処理方法は、触媒線から窒素を除去する第１の工程と、触媒線を再窒化させる第２の工程とを有する。
<First Embodiment>
[Catalyst wire regeneration treatment method]
The method for regenerating a catalyst wire (electric heating wire) according to the present embodiment includes a first step of removing nitrogen from the catalyst wire and a second step of renitriding the catalyst wire.
第１の工程では、窒化タンタルで形成された触媒線６を２０００℃以上の温度に通電加熱することで、触媒線６を脱窒素させる。触媒線６を２０００℃以上に加熱することで、触媒線６の表面だけでなく内部の窒素成分をも容易に除去することができる。なお、触媒線６の加熱温度の上限は特に限定されず、タンタルの融点より低ければよく、例えば２５００℃〜３０００℃とされる。 In the first step, the catalyst wire 6 formed of tantalum nitride is energized and heated to a temperature of 2000 ° C. or higher to denitrify the catalyst wire 6. By heating the catalyst wire 6 to 2000 ° C. or higher, not only the surface of the catalyst wire 6 but also the nitrogen component inside can be easily removed. In addition, the upper limit of the heating temperature of the catalyst wire 6 is not specifically limited, What is necessary is just to be lower than melting | fusing point of tantalum, for example, it shall be 2500 to 3000 degreeC.
第２の工程では、脱窒素処理が完了した触媒線（タンタル線）を窒化性雰囲気で１７００℃以上２０００℃未満の温度に通電加熱することで、触媒線を再窒化させる。加熱温度が１７００℃未満の場合、基板Ｓへの成膜時における触媒線６の加熱温度に接近し、触媒線からの脱窒素が懸念されるが、例えば窒化シリコン膜等の窒化膜の成膜プロセスでは影響が少ない。しかし必要に応じて、後述する、窒化処理した触媒線の表面をホウ化、炭化、またはケイ化させる処理をさらに行ってもよい。これにより触媒線の脱窒素が阻止されるため、安定した膜質が得られる。 In the second step, the catalyst wire (tantalum wire) that has been subjected to the denitrification treatment is heated in a nitriding atmosphere to a temperature of 1700 ° C. or higher and lower than 2000 ° C., thereby renitriding the catalyst wire. When the heating temperature is less than 1700 ° C., the heating temperature of the catalyst wire 6 approaches the heating temperature at the time of film formation on the substrate S, and there is concern about denitrification from the catalyst wire. For example, a nitride film such as a silicon nitride film is formed. The process has little impact. However, if necessary, a treatment for boriding, carbonizing, or siliciding the surface of the nitriding catalyst wire, which will be described later, may be further performed. As a result, denitrification of the catalyst wire is prevented, and a stable film quality can be obtained.
また、加熱温度が２０００℃以上の場合、触媒線６からの脱窒素作用も進行するため、再窒化効率の低下が懸念される。以上のように、再窒化工程での加熱温度は、成膜工程での加熱温度と脱窒素工程での加熱時間との間の温度範囲に設定される。 Further, when the heating temperature is 2000 ° C. or higher, the denitrification action from the catalyst wire 6 also proceeds, so there is a concern that the renitriding efficiency will be lowered. As described above, the heating temperature in the renitriding process is set to a temperature range between the heating temperature in the film forming process and the heating time in the denitrification process.
タンタル線の窒化処理は、真空チャンバ内で実施することができる。例えば図１に示したように、タンタル線は、真空チャンバ内に設置される。真空チャンバの内部は所定の減圧雰囲気に真空排気された後、アンモニア等の窒化性ガスが真空チャンバ内に導入される。この状態でタンタル線が通電加熱により上記所定温度に加熱されることで、タンタル線が窒化される。 The tantalum wire nitriding process can be performed in a vacuum chamber. For example, as shown in FIG. 1, the tantalum wire is placed in a vacuum chamber. After the inside of the vacuum chamber is evacuated to a predetermined reduced pressure atmosphere, a nitriding gas such as ammonia is introduced into the vacuum chamber. In this state, the tantalum wire is heated to the predetermined temperature by energization heating, so that the tantalum wire is nitrided.
また、タンタル線の脱窒化処理と再窒化処理は、同一の真空チャンバ内で実施することも可能である。これにより、触媒線６の再生処理を共通の真空チャンバで連続的に行うことができる。さらに、図１に示した触媒化学気相成長装置において、基板Ｓへの成膜前に触媒線の再生処理を実施することも可能である。これにより、基材の成膜途中において定期的に触媒線の再生処理が可能となる。 Further, the nitriding process and the renitriding process of the tantalum wire can be performed in the same vacuum chamber. Thereby, the regeneration process of the catalyst wire 6 can be continuously performed in a common vacuum chamber. Furthermore, in the catalytic chemical vapor deposition apparatus shown in FIG. 1, it is also possible to carry out a regeneration process of the catalyst line before film formation on the substrate S. This makes it possible to periodically regenerate the catalyst wire during the film formation of the substrate.
タンタル線の窒化の度合いは、加熱温度、処理時間等によって調整可能である。図３および図４は、処理温度を異ならせて作製した複数のタンタル線の断面をそれぞれＥＰＭＡ（Electron Probe Micro-Analysis）で測定したときの実験結果であり、横軸は断面の直径方向における位置、縦軸は窒素強度を示している。実験では、窒化性ガスにアンモニア（ＮＨ３）が用いられ、処理圧力は１Ｐａ、処理時間は３０分とした。なお、図中「ｒｅｆ」は、窒素強度のバックグラウンドに相当し、いわば含有窒素のゼロレベルを示している。 The degree of nitridation of the tantalum wire can be adjusted by the heating temperature, processing time, and the like. 3 and 4 are experimental results when cross sections of a plurality of tantalum wires produced at different processing temperatures are measured by EPMA (Electron Probe Micro-Analysis), and the horizontal axis indicates the position of the cross section in the diameter direction. The vertical axis represents nitrogen intensity. In the experiment, ammonia (NH 3 ) was used as the nitriding gas, the processing pressure was 1 Pa, and the processing time was 30 minutes. In the figure, “ref” corresponds to a background of nitrogen intensity, which is so-called zero level of nitrogen contained.
図３（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、処理温度が高温であるほど窒化強度が減少する。これは、タンタルの窒化よりも脱窒素が優先的に進行するからであると推認される。図４（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、処理温度が２０００℃〜２２００℃に達すると、脱窒素が支配的となり、タンタルの窒化は困難になる。 As shown in FIGS. 3A to 3C, the nitriding strength decreases as the processing temperature increases. This is presumably because denitrification proceeds preferentially over tantalum nitridation. As shown in FIGS. 4A to 4C, when the processing temperature reaches 2000 ° C. to 2200 ° C., denitrification becomes dominant and tantalum nitriding becomes difficult.
以上の実験結果より、窒化タンタルの脱窒素処理は、２０００℃以上の加熱温度が効果的であり、タンタルの窒化処理は、要求される窒化の度合いにもよるが、１７００℃〜２０００℃の範囲が効果的であることがわかる。 From the above experimental results, a heating temperature of 2000 ° C. or more is effective for the denitrification treatment of tantalum nitride, and the tantalum nitridation treatment is in the range of 1700 ° C. to 2000 ° C. depending on the required degree of nitridation. Is effective.
また、図３〜図４の結果から明らかなように、通電加熱による窒化法は、触媒線の断面全域にわたってほぼ一様な濃度で触媒線を窒化させることができる。すなわち、触媒線の表面近傍のみならず内部深くにまで窒化を進行させることができる。 As is apparent from the results of FIGS. 3 to 4, the nitriding method by energization heating can nitride the catalyst wire at a substantially uniform concentration over the entire cross section of the catalyst wire. That is, nitriding can be advanced not only in the vicinity of the surface of the catalyst wire but also deep inside.
図５は、図３（Ａ）に示す１７００℃で処理した窒化タンタル線の断面の光学顕微鏡写真である。ここでは、サンプルの断面部分を横に並べた状態で撮影した。窒化タンタル線の表面に変質層は認められず、径方向に一様な相が確認された。 FIG. 5 is an optical micrograph of a cross section of the tantalum nitride wire processed at 1700 ° C. shown in FIG. Here, the images were taken with the cross-sectional portions of the sample arranged side by side. No altered layer was observed on the surface of the tantalum nitride wire, and a uniform phase was confirmed in the radial direction.
図６は、図３（Ａ）に示す１７００℃で処理した窒化タンタル線に係るＸ線回折測定の実験結果を示す。図示するように、窒化タンタル（ＴａＮ）相の回折ピークが現れており、したがって上記処理温度でタンタル線の窒化処理を適正に遂行できることが確認された。 FIG. 6 shows the experimental results of the X-ray diffraction measurement for the tantalum nitride wire processed at 1700 ° C. shown in FIG. As shown in the figure, a diffraction peak of a tantalum nitride (TaN) phase appears, and therefore, it was confirmed that the nitriding treatment of the tantalum wire can be properly performed at the above treatment temperature.
以上のように、本実施形態によれば、使用済みの触媒線６を回収し、再生処理を施すことで、触媒線を初期の性能に回復させることができる。また、触媒線の繰り返し使用が可能となるので、材料コストの低減を図ることができる。 As described above, according to the present embodiment, the catalyst line can be recovered to the initial performance by collecting the used catalyst line 6 and performing the regeneration process. In addition, since the catalyst wire can be used repeatedly, the material cost can be reduced.
また、本実施形態によれば、使用済み触媒線６から窒素のほぼ全量を除去した後、再窒化させるため、窒素の補給量の調整といった面倒な作業を必要とすることなく、すべての触媒線を一様な窒素濃度で容易に作製することができる。 In addition, according to the present embodiment, since almost all of the nitrogen is removed from the used catalyst line 6 and then renitrided, all the catalyst lines are required without requiring troublesome work such as adjustment of the replenishment amount of nitrogen. Can be easily produced at a uniform nitrogen concentration.
しかし、窒化タンタル線を触媒線として基板への成膜を行う場合、成膜条件によっては窒化タンタル線から窒素の脱離が起こる可能性も否定できない。そこで、通電加熱下における窒化タンタル線からの脱窒素を阻止し、さらに触媒線としての耐久性を向上させるため、窒化タンタル線の表面をホウ化、炭化、またはケイ化させる処理を行ってもよい。以下、第２の実施形態としてこの処理方法について説明する。 However, when forming a film on a substrate using a tantalum nitride wire as a catalyst wire, the possibility of desorption of nitrogen from the tantalum nitride wire cannot be denied depending on the film forming conditions. Therefore, in order to prevent denitrification from the tantalum nitride wire under current heating and further improve the durability as a catalyst wire, the surface of the tantalum nitride wire may be borated, carbonized, or silicided. . Hereinafter, this processing method will be described as a second embodiment.
＜第２の実施形態＞
以下、本発明の第２の実施形態を説明する。本実施形態は、回収した窒化タンタル線から窒素を除去する工程と、窒素が除去された通電加熱線を再窒化させる工程と、再窒化した通電加熱線の表面に例えばホウ化物層を形成する工程とを有する。なお、通電加熱線からの窒素の除去工程及び通電加熱線の再窒化工程は上述の第１の実施形態と同様であるので、ここではそれらの説明を省略する。
<Second Embodiment>
Hereinafter, a second embodiment of the present invention will be described. The present embodiment includes a step of removing nitrogen from the recovered tantalum nitride wire, a step of renitriding the energized heating wire from which nitrogen has been removed, and a step of forming, for example, a boride layer on the surface of the re-nitrided energized heating wire. And have. In addition, since the removal process of nitrogen from the current heating wire and the renitridation step of the current heating wire are the same as those in the first embodiment, the description thereof is omitted here.
窒化タンタル線の表面を、例えばホウ化処理した触媒線は、窒化タンタル線の表面をホウ化物が被覆した２層構造を有する。このような構造を持つ触媒線をＴａＢＮ線８０とし、図面を参照しながら、ＴａＢＮ線８０の製造方法について説明する。なお、第１の実施形態と同様の装置構成及び動作等については説明を省略又は簡略して説明する。 A catalyst wire obtained by boriding the surface of a tantalum nitride wire, for example, has a two-layer structure in which the surface of the tantalum nitride wire is covered with a boride. A catalyst wire having such a structure is referred to as a TaBN wire 80, and a method for manufacturing the TaBN wire 80 will be described with reference to the drawings. Note that the description of the apparatus configuration and operation similar to those of the first embodiment will be omitted or simplified.
［ＴａＢＮ線の製造方法］
図７は、ＴａＢＮ線８０の製造工程を示すフローチャートである。ＴａＢＮ線８０の製造工程の説明は、以下の順序で行うものとする。
（１）窒化タンタル線の設置（Ｓ７０１）
（２）ホウ化処理（Ｓ７０２）
[TaBN wire manufacturing method]
FIG. 7 is a flowchart showing a manufacturing process of the TaBN line 80. The manufacturing process of the TaBN wire 80 will be described in the following order.
(1) Installation of tantalum nitride wire (S701)
(2) Boring treatment (S702)
一方図８は、図７の各製造工程で使用及び製造される触媒線を示している。すなわち、図８（Ａ）はＳ７０１で用いられる窒化タンタル線、図８（Ｂ）はＳ７０２で製造されるＴａＢＮ線８０を示している。以下、図７と図８を参照しながら製造工程及び各工程に対応する触媒線について説明する。 On the other hand, FIG. 8 shows a catalyst wire used and manufactured in each manufacturing process of FIG. 8A shows the tantalum nitride wire used in S701, and FIG. 8B shows the TaBN wire 80 manufactured in S702. Hereinafter, the manufacturing process and the catalyst wire corresponding to each process will be described with reference to FIGS.
［（１）窒化タンタル線の設置］
まず、窒化タンタル線（図８（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（Ｓ７０１）。なお、上記真空チャンバは、タンタル線の窒化処理を行ったものと共通の真空チャンバでもよい。この場合、通電加熱線の再窒化処理後、後述するホウ化処理が連続して行われてもよい。
[(1) Installation of tantalum nitride wire]
First, a tantalum nitride wire (FIG. 8A) is placed in a vacuum chamber. The tantalum wire has a diameter of 1 mm, for example (S701). The vacuum chamber may be the same vacuum chamber as that subjected to tantalum wire nitriding. In this case, after the nitriding treatment of the energization heating wire, a boriding treatment described later may be continuously performed.
［（２）ホウ化処理］
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８０（図８（Ｂ））が製造される（Ｓ７０２）。
[(2) Boring treatment]
Next, the inside of the vacuum chamber is depressurized to a predetermined vacuum atmosphere (for example, 1 Pa), and the tantalum wire is energized and heated to 1700 ° C. Then, a gas containing boron is introduced into the vacuum chamber. For example, diborane (B 2 H 6 ) gas having a flow rate of 179 sccm is used as the reaction gas. By this treatment, a boride layer covering the surface of the tantalum nitride layer is formed, and the TaBN wire 80 (FIG. 8B) is manufactured (S702).
製造されたＴａＢＮ線８０は２層構造となっている。すなわち、第１の層８１は窒化タンタル線、第２の層８２はホウ化物層からなり、第１の層の表面を第２の層が被覆する。 The manufactured TaBN line 80 has a two-layer structure. That is, the first layer 81 is made of a tantalum nitride wire, the second layer 82 is made of a boride layer, and the second layer covers the surface of the first layer.
第１の層８１は、例えば直径１ｍｍの窒化タンタル線からなる。第１の層８１中は一様な濃度で窒化されている。タンタルと窒素の含有割合は特に制限されないが、タンタル：窒素＝１：０．０４〜１の窒化タンタル線が用いられる。このような窒化タンタル線は、硬度が加工に適するので容易に製造でき、さらに高温環境下での耐久性が非常に高く、熱伸び等の変形が少ない。 The first layer 81 is made of, for example, a tantalum nitride wire having a diameter of 1 mm. The first layer 81 is nitrided at a uniform concentration. The content ratio of tantalum and nitrogen is not particularly limited, but a tantalum nitride wire of tantalum: nitrogen = 1: 0.04-1 is used. Such a tantalum nitride wire has a hardness suitable for processing and can be easily manufactured. Further, the tantalum nitride wire has a very high durability under a high temperature environment and has little deformation such as thermal elongation.
第２の層８２は、第１の層８１の表面を被覆している。厚みは特に制限されないが、例えば５〜５０μｍである。これにより、窒素の脱離と、それに伴う第１の層８１の硬度・強度の低下を抑制することができる。 The second layer 82 covers the surface of the first layer 81. The thickness is not particularly limited, but is, for example, 5 to 50 μm. Thereby, desorption of nitrogen and the accompanying decrease in the hardness and strength of the first layer 81 can be suppressed.
第２の層８２を構成する化合物については、ＴａＢＮ線８０と同様の構造・機能を有する材料であれば特に限定されず、例えば、炭化物、ケイ化物が用いられる。これらの材料は、触媒線としての使用温度域において物理的・化学的に安定であるので、第２の層８２の構成材料として用いることができる。 The compound constituting the second layer 82 is not particularly limited as long as it is a material having the same structure and function as the TaBN line 80. For example, carbide and silicide are used. Since these materials are physically and chemically stable in the operating temperature range as the catalyst wire, they can be used as the constituent material of the second layer 82.
さらに、触媒化学気相成長装置１を用いてＴａＢＮ線８０を製造し、続けて、ＴａＢＮ線８０を触媒線６としてｐ型シリコン膜等の成膜を行うことも可能となる。以下、共通の真空チャンバで連続してＴａＢＮ線の製造、ｐ型シリコン膜等の成膜を行った例を示す。 Furthermore, it is possible to manufacture the TaBN line 80 using the catalytic chemical vapor deposition apparatus 1 and subsequently to form a p-type silicon film or the like using the TaBN line 80 as the catalyst line 6. Hereinafter, an example will be described in which a TaBN line is continuously manufactured and a p-type silicon film or the like is formed in a common vacuum chamber.
図９は、真空チャンバ内でＴａＢＮ線の製造とｐ型シリコン膜の成膜とを連続して行った際の、通電加熱線（触媒線）の線抵抗を測定したときの実験結果であり、横軸は時間を、縦軸は電力を示している。測定中を通して通電加熱線の電流値は３０Ａに固定しているので、縦軸は実質的に抵抗値を示している。また図９は、経時的に以下の３相、すなわち、（１）０〜Ｔ１、（２）Ｔ１〜Ｔ２、（３）Ｔ２〜Ｔ３に分けることができる。以下、（１）〜（３）についてそれぞれ説明する。 FIG. 9 shows the experimental results when the line resistance of the energized heating wire (catalyst wire) is measured when the production of the TaBN wire and the formation of the p-type silicon film are continuously performed in the vacuum chamber. The horizontal axis represents time, and the vertical axis represents power. Since the current value of the energization heating wire is fixed at 30 A throughout the measurement, the vertical axis substantially indicates the resistance value. Moreover, FIG. 9 can be divided into the following three phases over time, that is, (1) 0 to T1, (2) T1 to T2, and (3) T2 to T3. Hereinafter, (1) to (3) will be described.
［（１）０〜Ｔ１］
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９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。
[(1) 0 to T1]
First, a tantalum wire was placed in a vacuum chamber and nitriding was performed. The tantalum wire had a diameter of 1 mm and a length of 1320 mm, and was energized and heated to 1700 ° C. Ammonia (NH 3 ) was used as the nitriding gas, the processing pressure was 1 Pa, and the processing time was 30 minutes. In (1), nitriding of the tantalum wire progressed, and a tantalum nitride wire was formed. From the results of FIG. 9, it can be seen that as the nitriding of the tantalum wire progresses, the resistance value increases from the initial resistance value (P0) and reaches the maximum value (P1). This is presumably because the specific resistance increased by nitriding at the same time that the tantalum wire thermally expanded.
［（２）Ｔ１〜Ｔ２］
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、その後１０分間真空中で通電した。（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９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。
[(2) T1 to T2]
Subsequently, boriding of the tantalum nitride wire was performed. Diborane (B 2 H 6 ) was used as the boride gas, the treatment pressure was 1 Pa, the treatment time was 3 minutes × 2 times, and then electricity was applied in vacuum for 10 minutes. In (2), tantalum nitride wire boriding progressed and TaBN wire was formed. From the results of FIG. 9, it can be seen that the resistance value decreases from P1 as the boriding of the tantalum nitride wire proceeds. This is presumably because only the denitrification from the tantalum nitride wire occurred because there was no nitriding gas source and nitriding did not proceed at all. However, it has stopped decreasing at a value (P2) higher than the initial resistance value (P0) of the tantalum wire. This is considered to be because a boride layer covering the surface of the tantalum nitride wire was gradually formed as the boride treatment progressed, and denitrification was suppressed by this boride layer.
［（３）Ｔ２〜Ｔ３］
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９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) T2 to T3]
Next, a p-type silicon film was formed using the formed TaBN line. The inside of the vacuum chamber was continuously adjusted to 1 Pa, and a reaction gas (silane (SiH 4 ) / diborane (B 2 H 6 ) gas having a flow rate of 25/90 sccm, respectively) was introduced. This process was performed intermittently for 70 seconds. From the result of FIG. 9, it is shown that the resistance value during (3) changes at a substantially stable value (P2). Therefore, it can be seen that the TaBN line has no volume expansion such as denitrification and thermal elongation even when it is used for forming a p-type silicon film or the like, and maintains a stable property. Further, when a TaBN wire is used as a catalyst wire, the production of the catalyst wire and the film formation of the substrate can be continuously performed in a common vacuum chamber as in this experiment, so that productivity can be improved. .
一方、図１０は、異なるＴａＢＮ線（直径１ｍｍ）の断面について、それぞれＥＰＭＡで窒素強度を測定したときの実験結果であり、横軸は断面の直径方向における位置、縦軸は窒素強度を示している。（Ａ）は製造後無処理のＴａＢＮ線サンプル、（Ｂ）は製造後、１７００℃で３０分間、１Ｐａ下で真空通電したＴａＢＮ線サンプルの結果を示している。なお、図中「ｒｅｆ」は、窒素強度のバックグラウンドに相当し、いわば含有窒素のゼロレベルを示している。 On the other hand, FIG. 10 shows the experimental results when nitrogen intensity is measured by EPMA for cross sections of different TaBN lines (diameter 1 mm), the horizontal axis indicates the position in the diameter direction of the cross section, and the vertical axis indicates the nitrogen intensity. Yes. (A) shows an untreated TaBN wire sample after production, and (B) shows the result of a TaBN wire sample subjected to vacuum current at 1700 ° C. for 30 minutes under 1 Pa after production. In the figure, “ref” corresponds to a background of nitrogen intensity, which is so-called zero level of nitrogen contained.
図１０の結果から、（Ａ）と（Ｂ）の窒素強度に変化がなく、また（Ａ）（Ｂ）ともに、表面近傍のみならず内部深くにまでほぼ一様な濃度で窒化されていた。さらに、両サンプルのタンタルと窒素の含有比を測定したところ、いずれもタンタル：窒素＝１：０．０５と同じ結果を示した。つまり、１７００℃で３０分間真空通電したＴａＢＮ線からの脱窒素はないと推認される。 From the results of FIG. 10, the nitrogen intensity of (A) and (B) did not change, and both (A) and (B) were nitrided at a substantially uniform concentration not only near the surface but also deep inside. Furthermore, when the content ratio of tantalum and nitrogen in both samples was measured, both showed the same results as tantalum: nitrogen = 1: 0.05. That is, it is presumed that there is no denitrification from the TaBN wire that is vacuum-energized for 30 minutes at 1700 ° C.
さらに、図１０（Ｂ）の加熱処理条件はｐ型シリコン膜等の成膜に用いられることから、ＴａＢＮ線を触媒線として基板成膜をした際も脱窒素がなく、ＴａＢＮ線が硬度・強度を維持できると考えられる。さらに、放出された窒素成分が基板成膜時に混入する可能性も否定できる。 Furthermore, since the heat treatment conditions in FIG. 10B are used for forming a p-type silicon film or the like, there is no denitrification when the substrate is formed using the TaBN line as a catalyst wire, and the TaBN line has the hardness and strength. Can be maintained. Furthermore, the possibility that the released nitrogen component is mixed during film formation of the substrate can be denied.
以上のように、本実施形態によれば、触媒化学気相成長装置において、ＴａＢＮ線は熱伸びせず、耐久性に優れた触媒線として利用でき、それによってコストの低減・生産性の向上が図れる。さらに、熱伸び等の変形がなく基板と触媒線との位置関係が維持できること、及び脱窒素もなく成膜中の基板への窒素成分の混入を抑制できることから、基板成膜時の膜質安定化も期待できる。 As described above, according to the present embodiment, in the catalytic chemical vapor deposition apparatus, the TaBN wire does not thermally stretch and can be used as a highly durable catalyst wire, thereby reducing costs and improving productivity. I can plan. In addition, since the positional relationship between the substrate and the catalyst wire can be maintained without deformation such as thermal expansion, and the nitrogen component can be prevented from being mixed into the substrate during film formation without denitrification, film quality stabilization during substrate film formation can be achieved. Can also be expected.
なお、触媒線としてＴａＢＮ線８０が長期にわたって使用され続けると、成膜ガス等の反応物が付着することで、触媒線６の性能が劣化するおそれがある。そこで、使用済みのＴａＢＮ線８０を回収し、再生処理を施すことで、触媒線を初期の性能に回復させてもよい。この場合においても、回収したＴａＢＮ線を例えば２０００℃以上の所定の温度に通電加熱することで、ＴａＢＮ線から窒素を除去することができる。一方、再窒化に際しては、通電加熱線は、第１の実施形態と同様に窒素雰囲気中で通電加熱される。この場合、真空チャンバ内を高温・高圧の窒素雰囲気としてもよい。このように、使用済みのＴａＢＮ線を回収し再生処理を施すことで、ＴａＢＮ線を初期の性能に回復させることができれば、耐久性が非常に高いＴａＢＮ線の繰り返し使用が可能となるので、大幅な材料コストの低減を図ることができる。 If the TaBN line 80 is continuously used as a catalyst line for a long period of time, the performance of the catalyst line 6 may be deteriorated due to adhesion of reactants such as film forming gas. Therefore, the catalyst wire may be restored to the initial performance by collecting the used TaBN wire 80 and performing a regeneration process. Also in this case, nitrogen can be removed from the TaBN line by heating the collected TaBN line to a predetermined temperature of, for example, 2000 ° C. or more. On the other hand, at the time of renitriding, the energizing heating wire is energized and heated in a nitrogen atmosphere as in the first embodiment. In this case, the inside of the vacuum chamber may be a high-temperature, high-pressure nitrogen atmosphere. In this way, if the TaBN line can be recovered to its initial performance by recovering the used TaBN line and performing a regeneration process, it will be possible to repeatedly use the TaBN line with extremely high durability, The material cost can be reduced.
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されることはなく、本発明の技術的思想に基づいて種々の変形が可能である。 The embodiment of the present invention has been described above, but the present invention is not limited to this, and various modifications can be made based on the technical idea of the present invention.
例えば以上の実施形態では、通電加熱線として、触媒化学気相成長装置用の触媒線に適用した例を説明したが、これに限られず、ヒータ等を構成する抵抗加熱線にも本発明は適用可能である。 For example, in the above embodiment, the example in which the heating wire is applied to a catalytic wire for a catalytic chemical vapor deposition apparatus has been described. However, the present invention is not limited to this, and the present invention is also applied to a resistance heating wire constituting a heater or the like. Is possible.
また、以上の実施形態では、真空チャンバ内で縦方向または横方向に横切るように触媒線を設置する例を説明したが、これに代えて、触媒線各々の両端部を上方に設置し、中央部が折り返されるように触媒線を鉛直方向に吊り下げてもよい。 Further, in the above embodiment, the example in which the catalyst wire is installed so as to cross in the vertical direction or the horizontal direction in the vacuum chamber has been described, but instead, the both ends of each catalyst wire are installed upward, The catalyst wire may be suspended in the vertical direction so that the portion is folded.
１…触媒化学気相成長装置
３…真空チャンバ
６…触媒線
Ｓ…基板
８０…ＴａＢＮ線
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Catalytic chemical vapor deposition apparatus 3 ... Vacuum chamber 6 ... Catalytic wire S ... Substrate 80 ... TaBN wire
Claims (5)
窒素が除去された前記通電加熱線を窒化性雰囲気で１７００℃以上２０００℃未満の温度に通電加熱することで、前記通電加熱線を再窒化させる
通電加熱線の処理方法。 Nitrogen is removed from the current heating wire by heating the current heating wire formed of tantalum nitride to a temperature of 2000 ° C. or higher,
A method for treating an energized heating wire, wherein the energized heating wire is re-nitrided by energizing and heating the energized heating wire from which nitrogen has been removed to a temperature of 1700 ° C. or more and less than 2000 ° C. in a nitriding atmosphere.
前記通電加熱線の脱窒素処理と前記通電加熱線の再窒化処理とを共通の真空チャンバ内で実施する通電加熱線の処理方法。 It is a processing method of the electric heating wire of Claim 1, Comprising:
A method for treating an energization heating wire, wherein the deheating treatment of the energization heating wire and the renitridation treatment of the energization heating wire are performed in a common vacuum chamber.
前記通電加熱線の再窒化処理を行った後、前記通電加熱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からなる層を形成する
通電加熱線の処理方法。 It is a processing method of the electric heating wire of Claim 1, Comprising: Furthermore,
After re-nitriding the electric heating wire, a layer composed of any one of a boride layer, a carbide layer and a silicide layer covering the surface of the electric heating wire is formed.
Processing method of the electric heating wire.
前記層を形成する処理は、
真空チャンバにホウ素、炭素及びケイ素の少なくとも一つを含有するガスを導入する工程と、
前記真空チャンバ内に設置された前記通電加熱線を通電加熱する工程とを有する
通電加熱線の処理方法。 It is a processing method of the energization heating wire according to claim 3,
The process of forming the layer includes
Introducing a gas containing at least one of boron, carbon and silicon into a vacuum chamber;
A process for energizing and heating the energization heating wire installed in the vacuum chamber.
前記通電加熱線の再窒化処理と、前記層を形成する処理とを共通の真空チャンバ内で実施する通電加熱線の処理方法。 It is a processing method of the energization heating wire according to claim 3,
A method for treating an energized heating wire, wherein the re-nitriding treatment of the energized heating wire and the treatment for forming the layer are performed in a common vacuum chamber.
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