通電加熱線、通電加熱線の製造方法および真空処理装置
【課題】熱伸びせず、耐久性に優れた通電加熱線、通電加熱線の製造方法及びこの通電加熱線を用いた真空処理装置を提供することにある。
【解決手段】本発明に係る通電加熱線（ＴａＢＮ線２０）は、窒化タンタル線からなる第１の層２１と、第１の層２１の表面を被覆し、例えばホウ化物からなる第２の層２２を有する。すなわち、強度が高く変形が少ない窒化タンタル線の表面を、第２の層が被覆することによって、高温環境下での窒化タンタル線からの脱窒素を抑制でき、耐久性が非常に高い通電加熱線として利用できる。また、このようなＴａＢＮ線２０を用いた真空処理装置は、コストの低減・生産性の向上を図れると同時に、基板成膜時の膜質安定化も期待できる。
【解決手段】本発明に係る通電加熱線（ＴａＢＮ線２０）は、窒化タンタル線からなる第１の層２１と、第１の層２１の表面を被覆し、例えばホウ化物からなる第２の層２２を有する。すなわち、強度が高く変形が少ない窒化タンタル線の表面を、第２の層が被覆することによって、高温環境下での窒化タンタル線からの脱窒素を抑制でき、耐久性が非常に高い通電加熱線として利用できる。また、このようなＴａＢＮ線２０を用いた真空処理装置は、コストの低減・生産性の向上を図れると同時に、基板成膜時の膜質安定化も期待できる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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として用いられる通電加熱線と、この通電加熱線の製造方法及びこの通電加熱線を用いた真空処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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傷がなく、原料ガスの利用効率も高いという利点がある。
【０００４】
この触媒化学気相成長法は、例えば、シリコン系の膜を成膜する際に使用されている。従来、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。しかし、タングステンはシリコンとの合金化反応（シリサイド化）が起こり易く、それによって機械的強度が低下し、触媒線の寿命が短くなるという問題がある。一方タンタルは、タングステンと比較してシリサイド化は遅いものの、加熱時に熱伸びが起き、やはり触媒線の寿命が短くなるという問題がある。
【０００５】
そこで、触媒線の耐久性を向上させるために、タンタルよりも硬質な触媒線の材料として、タンタルの表面にホウ化物層が形成されたホウ化タンタルを用いた例が知られている（例えば特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−３００７９３号公報（段落[００２９]）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、触媒化学気相成長法においてホウ化タンタルを触媒線として通電加熱した際、タンタル線の熱伸びによってホウ化物層にひずみが生じ、ホウ化物層にクラックが入ることがある。その結果、触媒線の強度が低下し、耐久性が低くなるという問題がある。
【０００８】
以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、熱伸びせず、耐久性に優れた通電加熱線、通電加熱線の製造方法及びこの通電加熱線を用いた真空処理装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
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は、第１の層と、第２の層とを具備する。
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。
【００１０】
本発明の一形態に係る通電加熱線の製造方法は、窒化タンタル線が設置された真空チャンバに、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を含む。
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。
【００１１】
本発明の一実施形態に係る真空処理装置は、真空チャンバと、通電加熱線と、ガス導入系とを具備する。
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。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】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。
【図２】上記触媒化学気相成長装置に用いられる通電加熱線の構造を示す図である。
【図３】上記触媒化学気相成長装置に用いられる通電加熱線の製造工程を示すフローチャートである。
【図４】上記製造工程において使用及び製造される通電加熱線を示す図である。
【図５】処理温度を異ならせて作製したタンタル線各々の含有窒素濃度を示す実験結果であり、（Ａ）は１７００℃で処理したサンプルを、（Ｂ）は１８００℃で処理したサンプルを、そして（Ｃ）は１９００℃で処理したサンプルをそれぞれ示す。
【図６】処理温度を異ならせて作製したタンタル線各々の含有窒素濃度を示す実験結果であり、（Ａ）は２０００℃で処理したサンプルを、（Ｂ）は２１００℃で処理したサンプルを、そして（Ｃ）は２２００℃で処理したサンプルをそれぞれ示す。
【図７】上記触媒化学気相成長装置で上記通電加熱線の製造とｐ型シリコン膜の成膜とを連続して行った際に、上気通電加熱線の線抵抗を経時的に測定した結果である。
【図８】２種の通電加熱線サンプルの含有窒素濃度を示す実験結果であり、（Ａ）は製造後無処理のＴａＢＮ線サンプルを、（Ｂ）は製造後、真空通電加熱処理したＴａＢＮ線サンプルをそれぞれ示す。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明の一実施形態に係る通電加熱線は、第１の層と、第２の層とを具備する。
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。
【００１４】
上記通電加熱線は、上記第２の層がホウ化物であってもよい。
【００１５】
本発明の一実施実施形態に係る通電加熱線の製造方法は、窒化タンタル線が設置された真空チャンバに、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を含む。
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。
【００１６】
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。このため、窒化タンタルからなる通電加熱線は、高温環境化での耐久性が非常に高く、熱伸び等の変形が少ない。
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。
【００１７】
以上のように、上記通電加熱線によれば、熱伸び等の変形を抑制しつつ強度の低下を防止できるので、耐久性を向上させることができる。また、成膜中の基板への窒素成分の混入を抑制することができる。
【００１８】
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。
【００１９】
本発明の一実施形態に係る通電加熱線の製造方法において、タンタル線の窒化処理とホウ化処理とは、共通の真空チャンバ内で実施されてもよい。これにより、タンタル線から上記通電加熱線を製造する際、共通の真空チャンバで連続的に行うことができる。
【００２０】
本発明の一実施形態に係る真空処理装置は、真空チャンバと、通電加熱線と、ガス導入系とを具備する。
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。
【００２１】
上記真空処理装置は、触媒化学気相成長装置として使用でき、上記通電加熱線を触媒線として用いることができる。高温環境下での耐久性が高い上記通電加熱線を用いることによって、触媒線の使用コストの低減及び生産性の向上が図れるようになる。さらに、上記通電加熱線が変形しにくいことから、成膜中の基板と触媒線との距離の変化も抑えられ、膜質の向上が図れるようになる。
【００２２】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。
【００２３】
［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。
【００２４】
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、窒化タンタルを内層（第１の層）とし、ホウ化物を外層（第２の層）とする２層構造の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もよいし、両端を反応室の上部に固定した状態で自重により垂れ下げられてもよい。
【００２５】
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。
【００２６】
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、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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。また、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、シランおよび水素（Ｈ２）の混合ガスが用いられる。
【００２９】
［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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
成膜ガス（例えばシランおよびジボランの混合ガス）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、例えばｐ型シリコン膜が形成される。
【００３３】
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、窒化タンタルを内層（第１の層）とし、ホウ化物を外層（第２の層）とする２層構造を有する。以下、このような構造を持つ触媒線をＴａＢＮ線２０とし、図面を参照しながら、ＴａＢＮ線２０の構造について説明する。
【００３４】
［ＴａＢＮ線の構造］
図２は、ＴａＢＮ線２０の構造を示す図である。
【００３５】
図２は、窒化タンタル線をホウ化処理することで生成されたＴａＢＮ線２０を表している。触媒線の内層（第１の層）２１は窒化タンタル線、外層（第２の層）２２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２層構造となっている。
【００３６】
第１の層２１は、例えば直径１ｍｍの芯状の窒化タンタル線からなる。第１の層２１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。
【００３７】
第２の層２２は、第１の層２１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２１の硬度・強度の低下を抑制することができる。
【００３８】
第２の層２２を構成する化合物については、ＴａＢＮ線２０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２２の構成材料として用いることができる。
【００３９】
以上のように、ＴａＢＮ線２０によれば、熱伸び等の変形を抑制しつつ強度の低下を防止できるので、耐久性を向上させることができる。また、成膜中の基板への窒素成分の混入を抑制することができる。
【００４０】
次に、図面を参照しながら、ＴａＢＮ線２０の製造方法について説明する。
【００４１】
［ＴａＢＮ線の製造方法］
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）
【００４２】
一方図４は、図３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４（Ａ）はＳ３０１で用いられるタンタル線、図４（Ｂ）はＳ３０２で製造される窒化タンタル線、図４（Ｃ）はＳ３０３で製造されるＴａＢＮ線２０を示している。以下、図３と図４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。
【００４３】
［（１）タンタル線の設置］
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）。
【００４４】
［（２）窒化処理］
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）。
【００４５】
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５および図６は、処理温度を異ならせて作製した複数のタンタル線（直径１ｍｍ）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、窒素を含むガスにアンモニア（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。
【００４６】
図５（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６（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。
【００４７】
以上の実験結果より、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。一方、２０００℃以上の加熱温度では脱窒素が支配的となり、タンタルの窒化は困難になる。つまり、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。
【００４８】
また、図５〜図６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。
【００４９】
［（３）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２０（図４（Ｃ））が製造される（Ｓ３０３）。
【００５０】
なお、ＴａＢＮ線２０の製造においては、既に製造された窒化タンタル線を真空チャンバ内に設置し、上記ホウ化物処理（Ｓ３０３）を行い、ＴａＢＮ線２０を製造してもよい。
【００５１】
また、触媒化学気相成長装置１を用いて、ＴａＢＮ線２０の製造を行ってもよい。すなわち、触媒線６の位置にタンタル線を設置し、真空チャンバ３内を真空雰囲気に減圧した後、タンタル線を通電加熱し、図３（Ｓ３０１）〜（Ｓ３０３）で示した工程を実施する。これにより、タンタル線からＴａＢＮ線２０を製造する各工程を、共通の真空チャンバ３で連続的に行うことができる。さらに続けて、触媒化学気相成長装置１を用いてｐ型シリコン膜等の成膜を行う際、製造されたＴａＢＮ線２０を触媒線６として用いることができるので、共通の真空チャンバ３で基板の成膜も可能となる。以下、共通の真空チャンバでタンタル線からＴａＢＮ膜の製造、ｐ型シリコン膜等の成膜まで連続して行った例を示す。
【００５２】
図７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７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。
【００５３】
［（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。
【００５４】
［（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＋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。
【００５５】
［（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。
【００５６】
一方、図８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。
【００５７】
図８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。
【００５８】
さらに、図８（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。
【００５９】
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、及び脱窒素もないことから、基板成膜時の膜質安定化も期待できる。
【００６０】
以上、本発明の実施形態について説明したが、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。
【００６１】
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。
【符号の説明】
【００６２】
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
２０…ＴａＢＮ線
【技術分野】
【０００１】
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として用いられる通電加熱線と、この通電加熱線の製造方法及びこの通電加熱線を用いた真空処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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傷がなく、原料ガスの利用効率も高いという利点がある。
【０００４】
この触媒化学気相成長法は、例えば、シリコン系の膜を成膜する際に使用されている。従来、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。しかし、タングステンはシリコンとの合金化反応（シリサイド化）が起こり易く、それによって機械的強度が低下し、触媒線の寿命が短くなるという問題がある。一方タンタルは、タングステンと比較してシリサイド化は遅いものの、加熱時に熱伸びが起き、やはり触媒線の寿命が短くなるという問題がある。
【０００５】
そこで、触媒線の耐久性を向上させるために、タンタルよりも硬質な触媒線の材料として、タンタルの表面にホウ化物層が形成されたホウ化タンタルを用いた例が知られている（例えば特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−３００７９３号公報（段落[００２９]）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、触媒化学気相成長法においてホウ化タンタルを触媒線として通電加熱した際、タンタル線の熱伸びによってホウ化物層にひずみが生じ、ホウ化物層にクラックが入ることがある。その結果、触媒線の強度が低下し、耐久性が低くなるという問題がある。
【０００８】
以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、熱伸びせず、耐久性に優れた通電加熱線、通電加熱線の製造方法及びこの通電加熱線を用いた真空処理装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
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は、第１の層と、第２の層とを具備する。
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。
【００１０】
本発明の一形態に係る通電加熱線の製造方法は、窒化タンタル線が設置された真空チャンバに、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を含む。
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。
【００１１】
本発明の一実施形態に係る真空処理装置は、真空チャンバと、通電加熱線と、ガス導入系とを具備する。
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。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】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。
【図２】上記触媒化学気相成長装置に用いられる通電加熱線の構造を示す図である。
【図３】上記触媒化学気相成長装置に用いられる通電加熱線の製造工程を示すフローチャートである。
【図４】上記製造工程において使用及び製造される通電加熱線を示す図である。
【図５】処理温度を異ならせて作製したタンタル線各々の含有窒素濃度を示す実験結果であり、（Ａ）は１７００℃で処理したサンプルを、（Ｂ）は１８００℃で処理したサンプルを、そして（Ｃ）は１９００℃で処理したサンプルをそれぞれ示す。
【図６】処理温度を異ならせて作製したタンタル線各々の含有窒素濃度を示す実験結果であり、（Ａ）は２０００℃で処理したサンプルを、（Ｂ）は２１００℃で処理したサンプルを、そして（Ｃ）は２２００℃で処理したサンプルをそれぞれ示す。
【図７】上記触媒化学気相成長装置で上記通電加熱線の製造とｐ型シリコン膜の成膜とを連続して行った際に、上気通電加熱線の線抵抗を経時的に測定した結果である。
【図８】２種の通電加熱線サンプルの含有窒素濃度を示す実験結果であり、（Ａ）は製造後無処理のＴａＢＮ線サンプルを、（Ｂ）は製造後、真空通電加熱処理したＴａＢＮ線サンプルをそれぞれ示す。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明の一実施形態に係る通電加熱線は、第１の層と、第２の層とを具備する。
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。
【００１４】
上記通電加熱線は、上記第２の層がホウ化物であってもよい。
【００１５】
本発明の一実施実施形態に係る通電加熱線の製造方法は、窒化タンタル線が設置された真空チャンバに、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を含む。
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。
【００１６】
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。このため、窒化タンタルからなる通電加熱線は、高温環境化での耐久性が非常に高く、熱伸び等の変形が少ない。
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。
【００１７】
以上のように、上記通電加熱線によれば、熱伸び等の変形を抑制しつつ強度の低下を防止できるので、耐久性を向上させることができる。また、成膜中の基板への窒素成分の混入を抑制することができる。
【００１８】
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。
【００１９】
本発明の一実施形態に係る通電加熱線の製造方法において、タンタル線の窒化処理とホウ化処理とは、共通の真空チャンバ内で実施されてもよい。これにより、タンタル線から上記通電加熱線を製造する際、共通の真空チャンバで連続的に行うことができる。
【００２０】
本発明の一実施形態に係る真空処理装置は、真空チャンバと、通電加熱線と、ガス導入系とを具備する。
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。
【００２１】
上記真空処理装置は、触媒化学気相成長装置として使用でき、上記通電加熱線を触媒線として用いることができる。高温環境下での耐久性が高い上記通電加熱線を用いることによって、触媒線の使用コストの低減及び生産性の向上が図れるようになる。さらに、上記通電加熱線が変形しにくいことから、成膜中の基板と触媒線との距離の変化も抑えられ、膜質の向上が図れるようになる。
【００２２】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。
【００２３】
［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。
【００２４】
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、窒化タンタルを内層（第１の層）とし、ホウ化物を外層（第２の層）とする２層構造の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もよいし、両端を反応室の上部に固定した状態で自重により垂れ下げられてもよい。
【００２５】
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。
【００２６】
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、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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。また、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、シランおよび水素（Ｈ２）の混合ガスが用いられる。
【００２９】
［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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
成膜ガス（例えばシランおよびジボランの混合ガス）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、例えばｐ型シリコン膜が形成される。
【００３３】
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、窒化タンタルを内層（第１の層）とし、ホウ化物を外層（第２の層）とする２層構造を有する。以下、このような構造を持つ触媒線をＴａＢＮ線２０とし、図面を参照しながら、ＴａＢＮ線２０の構造について説明する。
【００３４】
［ＴａＢＮ線の構造］
図２は、ＴａＢＮ線２０の構造を示す図である。
【００３５】
図２は、窒化タンタル線をホウ化処理することで生成されたＴａＢＮ線２０を表している。触媒線の内層（第１の層）２１は窒化タンタル線、外層（第２の層）２２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２層構造となっている。
【００３６】
第１の層２１は、例えば直径１ｍｍの芯状の窒化タンタル線からなる。第１の層２１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。
【００３７】
第２の層２２は、第１の層２１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２１の硬度・強度の低下を抑制することができる。
【００３８】
第２の層２２を構成する化合物については、ＴａＢＮ線２０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２２の構成材料として用いることができる。
【００３９】
以上のように、ＴａＢＮ線２０によれば、熱伸び等の変形を抑制しつつ強度の低下を防止できるので、耐久性を向上させることができる。また、成膜中の基板への窒素成分の混入を抑制することができる。
【００４０】
次に、図面を参照しながら、ＴａＢＮ線２０の製造方法について説明する。
【００４１】
［ＴａＢＮ線の製造方法］
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）
【００４２】
一方図４は、図３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４（Ａ）はＳ３０１で用いられるタンタル線、図４（Ｂ）はＳ３０２で製造される窒化タンタル線、図４（Ｃ）はＳ３０３で製造されるＴａＢＮ線２０を示している。以下、図３と図４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。
【００４３】
［（１）タンタル線の設置］
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）。
【００４４】
［（２）窒化処理］
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）。
【００４５】
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５および図６は、処理温度を異ならせて作製した複数のタンタル線（直径１ｍｍ）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、窒素を含むガスにアンモニア（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。
【００４６】
図５（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６（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。
【００４７】
以上の実験結果より、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。一方、２０００℃以上の加熱温度では脱窒素が支配的となり、タンタルの窒化は困難になる。つまり、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。
【００４８】
また、図５〜図６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。
【００４９】
［（３）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２０（図４（Ｃ））が製造される（Ｓ３０３）。
【００５０】
なお、ＴａＢＮ線２０の製造においては、既に製造された窒化タンタル線を真空チャンバ内に設置し、上記ホウ化物処理（Ｓ３０３）を行い、ＴａＢＮ線２０を製造してもよい。
【００５１】
また、触媒化学気相成長装置１を用いて、ＴａＢＮ線２０の製造を行ってもよい。すなわち、触媒線６の位置にタンタル線を設置し、真空チャンバ３内を真空雰囲気に減圧した後、タンタル線を通電加熱し、図３（Ｓ３０１）〜（Ｓ３０３）で示した工程を実施する。これにより、タンタル線からＴａＢＮ線２０を製造する各工程を、共通の真空チャンバ３で連続的に行うことができる。さらに続けて、触媒化学気相成長装置１を用いてｐ型シリコン膜等の成膜を行う際、製造されたＴａＢＮ線２０を触媒線６として用いることができるので、共通の真空チャンバ３で基板の成膜も可能となる。以下、共通の真空チャンバでタンタル線からＴａＢＮ膜の製造、ｐ型シリコン膜等の成膜まで連続して行った例を示す。
【００５２】
図７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７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。
【００５３】
［（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。
【００５４】
［（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＋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。
【００５５】
［（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。
【００５６】
一方、図８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。
【００５７】
図８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。
【００５８】
さらに、図８（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。
【００５９】
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、及び脱窒素もないことから、基板成膜時の膜質安定化も期待できる。
【００６０】
以上、本発明の実施形態について説明したが、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。
【００６１】
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。
【符号の説明】
【００６２】
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
２０…ＴａＢＮ線
【特許請求の範囲】
【請求項１】
窒化タンタルからなる芯状の第１の層と、
前記主部のホウ化物、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
を具備する通電加熱線。
【請求項２】
請求項１に記載の通電加熱線であって、
前記第２の層はホウ化物からなる通電加熱線。
【請求項３】
窒化タンタル線が設置された真空チャンバに、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
通電加熱線の製造方法。
【請求項４】
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、前記タンタル線を窒化して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、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
通電加熱線の製造方法。
【請求項５】
真空チャンバと、
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。
【請求項１】
窒化タンタルからなる芯状の第１の層と、
前記主部のホウ化物、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
を具備する通電加熱線。
【請求項２】
請求項１に記載の通電加熱線であって、
前記第２の層はホウ化物からなる通電加熱線。
【請求項３】
窒化タンタル線が設置された真空チャンバに、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
通電加熱線の製造方法。
【請求項４】
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、前記タンタル線を窒化して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、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
通電加熱線の製造方法。
【請求項５】
真空チャンバと、
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。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１２−２２７３８０（Ｐ２０１２−２２７３８０Ａ）
【公開日】平成２４年１１月１５日（２０１２．１１．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−９４０８９（Ｐ２０１１−９４０８９）
【出願日】平成２３年４月２０日（２０１１．４．２０）
【出願人】（０００２３１４６４）株式会社アルバック (1,740)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１１月１５日（２０１２．１１．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年４月２０日（２０１１．４．２０）
【出願人】（０００２３１４６４）株式会社アルバック (1,740)
【Ｆターム（参考）】
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