(57)【要約】  触媒体ＣＶＤ法を行う成膜装置において、触媒体の伸びに起因した問題を低減し、ランニングコストや生産性の点で優れた構成を提供する。内部を減圧状態に維持可能なチャンバー１と、原料ガスをチャンバーへ導入する原料ガス導入経路３２、３３ａと、ガス導入経路より導入された原料ガスが表面に接触するようにしてチャンバー１内に設けられたタンタル線の表面にホウ化物層が形成された触媒体４と、触媒体４の表面にホウ化物層を形成するために、チャンバー１へジボランガスを導入する表面層形成用ガス導入経路３６、３３ｂと、触媒体４にエネルギーを印加して触媒体を所定の温度にする電源部５と、を備え、原料ガスの導入を停止し、表面層形成用ガス導入経路からジボランガスを導入しながら触媒体４を通電加熱し、触媒体４のホウ化物層の表面に更に重ねてホウ化物を形成する。
2012117888.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部を減圧状態に維持可能なチャンバーと、
所定の原料ガスを前記チャンバーへ導入する原料ガス導入経路と、
前記ガス導入経路より導入された原料ガスが表面に接触するか表面付近を通過するように前記チャンバー内に設けられ、タンタル線の表面にホウ化物層を有する触媒体と、
前記チャンバーへボロン含有ガスを導入する再ホウ化物層形成用ガス導入経路と、
前記触媒体にエネルギーを印加して前記触媒体を所定の温度にする電源部と、
を備えた触媒化学気相成膜装置を用いた成膜方法であって、
前記再ホウ化物層形成用ガス導入経路から前記ボロン含有ガスを導入しながら前記触媒体を加熱し、前記触媒体のホウ化物層の表面を再ホウ化処理するホウ化処理ステップと、
再ホウ化処理された前記触媒体を用いて、前記原料ガス導入経路から前記チャンバーへ原料ガスを導入しながら前記触媒体を加熱して前記チャンバー内に搬入された基板の表面上に成膜し、前記チャンバー内から基板を搬出する成膜ステップと、を備えた成膜方法。
【請求項２】
前記ホウ化処理ステップの後、一定数の前記成膜ステップを繰り返し行い、再び前記ホウ化処理ステップを行う、請求項１に記載の成膜方法。
【請求項３】
前記基板の表面に成膜される膜は、アモルファスシリコン膜である、請求項１又は請求項２に記載の成膜方法。
【請求項４】
内部を減圧状態に維持可能なチャンバーと、
ボロンを含まない半導体を形成するための所定の原料ガスを前記チャンバーへ導入する原料ガス導入経路と、
前記ガス導入経路より導入された原料ガスが表面に接触するか表面付近を通過するように前記チャンバー内に設けられ、タンタル線の表面にホウ化物層を有する触媒体と、
前記チャンバーへボロン含有ガスを導入する再ホウ化物層形成用ガス導入経路と、
前記触媒体にエネルギーを印加して触媒体を所定の温度にする電源部と、
前記チャンバーへ導入するガスを制御する制御部と、
を備える、触媒化学気相成長装置。
【請求項５】
前記制御部は、原料ガスの導入を停止し、前記表面層形成用ガス導入経路からボロン含有ガスを導入しながら前記触媒体を加熱し、前記触媒体のホウ化物層の表面に再ホウ化処理を行うように、前記ボロン含有ガスの導入と前記触媒体の通電を制御する、請求項４に記載の触媒化学気相成長装置。
【請求項６】
内部を減圧状態に維持可能なチャンバーと、前記チャンバーへボロン含有ガスを導入するホウ化物層形成用ガス導入経路と、前記ホウ化物層形成用ガス導入経路より導入された前記ボロン含有ガスが表面に接触するか表面付近を通過するように前記チャンバー内に設けられた触媒体と、前記触媒体にエネルギーを印加して触媒体を所定の温度にする電源部と、前記チャンバーへ導入するガスを制御する制御部と、を備える触媒化学気相成長装置を用いた触媒体の表面処理方法であって、
前記チャンバーの内部を減圧状態とした状態で、前記再ホウ化物層形成用ガス導入経路から前記ボロン含有ガスを導入しながら、前記電源部を用いて前記触媒体を加熱して前記触媒体の表面をホウ化処理する、触媒体の表面処理方法。
【請求項７】
内部を減圧状態に維持可能なチャンバーと、
所定の原料ガスを前記チャンバーへ導入する原料ガス導入経路と、
前記ガス導入経路より導入された原料ガスが表面に接触するか表面付近を通過するように前記チャンバー内に設けられ、タンタル線の表面にホウ化物層を有する触媒体と、
前記触媒体にエネルギーを印加して前記触媒体を所定の温度にする電源部と、
を備えた触媒化学気相成膜装置を用いたアモルファスシリコン膜の成膜方法であって、
前記触媒体を用いて、前記原料ガス導入経路から前記チャンバーへ原料ガスを導入しながら前記触媒体を加熱して前記チャンバー内に搬入された基板の表面上に成膜し、前記チャンバー内から基板を搬出する成膜ステップと、を備えた成膜方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、原料ガスを分解して基板の表面に所定の薄膜を形成する触媒化学気相成膜装置（触媒ＣＶＤ装置）、それを用いた成膜方法及び触媒体の表面処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）膜や多結晶シリコン（ｐｏｌｙ−Ｓｉ）膜の成膜には、従来から化学蒸着法（または、化学気相成長法、ＣＶＤ法とも呼ばれる）を利用した装置が用いられている。特に、プラズマを利用したプラズマＣＶＤ（ＰＣＶＤ）法は、スループットの大きい方法として現在用いられている主流の方法として知られている。ＰＣＶＤ法は、例えば、ａ−Ｓｉ膜の場合には、１０〜１００Ｐａ程度のガス圧力下において高周波によるプラズマを生成し、プラズマ中で生成された生成物を堆積させて成膜を行う方法である。これに対し、プラズマを使用しない方法として、所定の高温に維持された触媒体をチャンバー内に配置して触媒体の作用により成膜を行う方法が近年開発されている。このような方法は触媒ＣＶＤ（ｃａｔａｌｙｔｉｃ  ＣＶＤ，ｃａｔ−ＣＶＤ）法と呼ばれている。【０００３】
このような触媒体を使用したＣＶＤ（以下、総称して触媒ＣＶＤ）法は、通常の熱ＣＶＤ法に比べて基板の温度が低くても充分な成膜速度で成膜が行えるため、低温プロセスとして有望視されている。また、プラズマを使用しないため、プラズマによる基板のダメージという問題からも無縁である。更に、導入するガス種を変えることにより、Ｓｉ系のみならず、ダイヤモンド薄膜や電子デバイスの保護膜の成膜等にも応用できる（例えば、特許文献１参照）。【０００４】
従来、触媒ＣＶＤ法に用いる触媒体の長寿命化を図るために、触媒体としてのタンタル（Ｔａ）線の表面にホウ化物層を形成することが提案されている（例えば、特許文献２参照）。【０００５】
タンタル線の表面に形成されるホウ化物層は、金属タンタルよりも硬質であるために、このホウ化物層が表面に形成されたタンタル線を触媒体として用いることで、触媒体の熱伸びが低減し、機械的強度を向上させて長寿命化が図れる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−１０８４１７号公報
【特許文献２】特開２００８−３００７９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、より生産性を高めるために、触媒体の寿命をさらに改善することが望まれている。【０００８】
この発明は、触媒体ＣＶＤ法を行う成膜装置において、触媒体の伸びに起因した問題を低減し、ランニングコストや生産性の点で優れた構成を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明は、内部を減圧状態に維持可能なチャンバーと、所定の原料ガスをチャンバーへ導入する原料ガス導入経路と、ガス導入経路より導入された原料ガスが表面に接触するか表面付近を通過するように前記チャンバー内に設けられ、タンタル線の表面にホウ化物層を有する触媒体と、チャンバーへボロン含有ガスを導入する再ホウ化物層形成用ガス導入経路と、触媒体にエネルギーを印加して触媒体を所定の温度にする電源部と、を備えた触媒化学気相成膜装置を用いた成膜方法であって、再ホウ化物層形成用ガス導入経路からボロン含有ガスを導入しながら触媒体を加熱し、触媒体のホウ化物層の表面を再ホウ化処理するホウ化処理ステップと、再ホウ化処理された前記触媒体を用いて、原料ガス導入経路からチャンバーへ原料ガスを導入しながら触媒体を加熱してチャンバー内に搬入された基板の表面上に成膜し、チャンバー内から基板を搬出する成膜ステップと、を備える。【００１０】
また、この発明は、内部を減圧状態に維持可能なチャンバーと、ボロンを含まない半導体を形成するための所定の原料ガスを前記チャンバーへ導入する原料ガス導入経路と、前記ガス導入経路より導入された原料ガスが表面に接触するか表面付近を通過するように前記チャンバー内に設けられ、タンタル線の表面にホウ化物層を有する触媒体と、前記チャンバーへボロン含有ガスを導入する再ホウ化物層形成用ガス導入経路と、前記触媒体にエネルギーを印加して触媒体を所定の温度にする電源部と、前記チャンバーへ導入するガスを制御する制御部と、を備える。【００１１】
また、この発明は、内部を減圧状態に維持可能なチャンバーと、チャンバーへボロン含有ガスを導入するホウ化物層形成用ガス導入経路と、ホウ化物層形成用ガス導入経路より導入されたボロン含有ガスが表面に接触するか表面付近を通過するようにチャンバー内に設けられた触媒体と、触媒体にエネルギーを印加して触媒体を所定の温度にする電源部と、チャンバーへ導入するガスを制御する制御部と、を備える触媒化学気相成長装置を用いた触媒体のホウ化方法であって、チャンバーの内部を減圧状態とした状態で、再ホウ化物層形成用ガス導入経路からボロン含有ガスを導入しながら、電源部を用いて記触媒体を加熱して触媒体の表面をホウ化処理する。
【発明の効果】
【００１２】
この発明によれば、触媒体の寿命を改善することができ、生産性を向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施形態の触媒ＣＶＤ装置の正面概略断面図である。
【図２】実施形態の触媒ＣＶＤ装置における触媒体と基板ホルダーの関係を示す模式的斜視図である。
【図３】実施形態の触媒ＣＶＤ装置に用いられる触媒線を示す模式図である。
【図４】図１に示す触媒体とガス導入経路の構成例を説明する概略斜視図である。
【図５】触媒ＣＶＤ装置において触媒線が伸びている状態を示す模式図である。
【図６】実施形態の触媒ＣＶＤ装置において触媒線が伸びている状態を示す模式図である。
【図７】実施形態の触媒線断面構造を示す模式図である。
【図８】従来の触媒ＣＶＤ装置において触媒線が伸びている状態を示す模式図である。
【図９】従来の触媒線断面構造を示す模式図である。
【図１０】実施形態による触媒線と従来の触媒線との運転時間と抵抗変化率との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付し、説明の重複を避けるためにその説明は繰返さない。
【００１５】
図１は、実施形態の成膜装置の正面概略断面図、図２は、実施形態の成膜装置における触媒体と基板ホルダーの関係を示す模式的斜視図、図３は、実施形態の触媒ＣＶＤ装置に用いられる触媒線を示す模式図、図４は、図１に示す触媒体とガス導入経路の構成例を説明する概略斜視図である。
【００１６】
図１に示す装置は、排気系１１によって内部を減圧状態に維持することが可能なチャンバー１と、チャンバー１内の所定の位置に基板９を保持する基板ホルダー２と、原料ガス供給部３２から所定の原料ガスをチャンバー１内に導入するガス導入経路３と、ガス導入経路３より導入された原料ガスが表面に接触するか表面付近を通過するようにしてチャンバー１内に設けられた触媒体４と、触媒体４にエネルギーを印加して触媒体４を所定の温度に昇温する電源部５とを備えている。更に、この発明では、原料ガス供給部３２とは別に、触媒体４（触媒線４１）の表面に再ホウ化処理を行うために、ジボランガス（Ｂ２Ｈ６）をチャンバー１に供給するためのジボランガス供給部３６を備えている。
【００１７】
原料ガス供給部３２からバルブ３４および配管路３３ａを介してガス導入経路３に原料ガスが供給される。また、触媒体４（触媒線４１）の再ホウ化処理の際に、ジボランガス供給部３６からバルブ３４および配管路３３ｂを介してガス導入経路３にジボランガスが供給される。図３に示すように、触媒線４１は、タンタル線４１ａと、タンタル線４１ａの表面に形成されたホウ化物層４１ｂを備えている。このホウ化物層４１ｂが表面に形成されたタンタル線４１ａを触媒線４１として用いることで、触媒線４１の熱伸びを低減させている。
【００１８】
チャンバー１は、ゲートバルブ（図示せず）を備えた気密な真空容器である。排気系１１は、ターボ分子ポンプと回転ポンプの組み合わせのような多段の真空ポンプを備えており、チャンバー１内を排気可能に構成される。
【００１９】
図１及び図２に示すように、基板ホルダー２は基板９を垂直に保持する。基板ホルダー２は、基板９を保持する面が垂直方向になるようにして配置され、基板９が垂直な姿勢を維持したまま基板保持面に保持される。また、基板ホルダー２は同時に複数枚の基板９が保持できるようになっている。チャンバー１内には２枚の基板ホルダー２が配置され、二枚の基板ホルダー２は触媒体４（触媒線４１）に関して対称になるように配置される。図示はしないが、基板９の温度を制御する基板温度制御機構を設けて、基板９を所定温度に維持するように構成されていてもよい。
【００２０】
図１及び図２に示すように、実施形態の装置における触媒体４は、基板ホルダー２に保持された基板９の処理面と平行な平面に沿って延びる複数の触媒線４１で構成されている。各触媒線４１は、タンタル線４１ａとホウ化物層４１ｂとを備える。そして、図４の概略斜視図から分かるように、一つの触媒線４１は、一本のワイヤーをＵ字状に成形した構成である。従って、ワイヤーの両端は上側に位置し、曲がった部分が下側に位置する。尚、ワイヤーの直径は、０．２ｍｍ〜３ｍｍ程度である。
【００２１】
上側に位置する各触媒線４１の両端部分は、導入保持体４２に連結されている。導入保持体４２は、触媒線４１より少し太いワイヤー状又はロッド状である。導入保持体４２は、各触媒線４１と同様に高融点金属から形成されている。
【００２２】
尚、基板９と触媒体４の距離（図１中Ｌで示す）は、触媒体４からの輻射熱を少なくしつつ充分な量の生成物を基板９に到達させるため、１ｃｍ〜２０ｃｍ程度であることが好ましい。１ｃｍ未満であると基板９への輻射熱が多くなる問題が生じる。また、２０ｃｍを越えると、生成物の基板９への到達量が減ってしまう問題が生ずる。
【００２３】
また、図１及び図４に示すように、一対の導入保持体４２を保持する保持板４４が設けられている。導入保持体４２は、アルミナ等の高融点の絶縁材（図示せず）を介在させた状態で保持板４４を気密に貫通している。保持板４４は、アルミナやＰＢＮ（パイロリティック・ボロンナイトライド）等の高融点材料で形成されることが好ましい。この保持板４４は、チャンバー１の上壁部の外面に取り付けられるようになっている。即ち、図１に示すように、チャンバー１の上壁部には、各保持板４４よりも小さな開口１００が、保持板４４の数だけ形成されている。各保持板４４に保持された導入保持体４２は、この開口１００に挿通されて下方に延び、その下端に触媒線４１を連結している。
【００２４】
各保持板４４とチャンバー１の上壁部の外面との間には、真空シール（図示しない）が設けられており、各保持板４４は開口１００を気密に塞ぐ状態となっている。尚、各保持板４４は、ネジ止め等によりチャンバー１の上壁部に取り付けられている。保持板４４を経由してのチャンバー１の加熱が問題となるときは、保持板４４とチャンバー１との間に断熱材が設けられる。
【００２５】
また、電源部５は、図４に示すように、触媒線４１の数に等しい数の電源５１から構成されている。電源５１は、触媒線４１に交流又は直流の電流を供給して発熱させ、原料ガスが分解できる所定の温度（例えば、１６００℃〜２２００℃程度までの温度）まで触媒線４１を昇温できるよう構成されている。そして、各電源５１は、制御装置８に接続されている。制御装置８は、各電源５１を制御し、各触媒線４１の電流を各々独立して制御する。この結果、各触媒線４１の温度が独立して制御されるようになっている。
【００２６】
尚、電源５１を触媒線４１と同数とすることは必須の条件ではない。例えば、複数の触媒線４１を並列に接続し、各回路に独立して制御可能な制御素子（例えば、可変抵抗）を設けるようにしてもよい。この場合には、電源５１の数は触媒線４１の数より少なくなる。
【００２７】
表面にホウ化物層４１ｂが形成されたタンタル線４１ａは、ホウ化物層を形成しないタンタル線よりも硬質である。このため、ホウ化物層４１ｂが表面に形成されたタンタル線４１ａを触媒線４１として用いることで、温度の上昇による触媒線４１の伸びを低減することができる。
【００２８】
また、図１または図４に示すように、ガス導入経路３は、チャンバー１内に設けられたガス導入ヘッド３１と、チャンバー１外に設けられた原料ガスボンベ３２、ジボランガスボンベ３６とガス導入ヘッド３１とを繋ぐ配管３３、３３ａ、３３ｂと、配管３３上に設けられたバルブ３４、流量調整器３５及びフィルタ（図示せず）等とから構成されている。そして、図４に示すように、ガス導入ヘッド３１は、触媒線４１の数に等しい数だけ設けられている。
【００２９】
図４に示すように、ガス導入ヘッド３１はガス導入経路３に接続され、触媒線４１の数に等しい数だけ設けられている。各ガス導入ヘッド３１は、垂直な姿勢の細長い管であり、Ｕ字状である各触媒線４１のそのＵ字の内部に位置している。つまり、各ガス導入ヘッド３１は、各触媒線４１が設けられた垂直な面と同じ面に沿って設けられている。従って、各触媒線４１と同様、各ガス導入ヘッド３１は、基板ホルダー２に保持された基板９に対して平行である。尚、各ガス導入ヘッド３１は、高融点の金属又は石英等で形成されている。
【００３０】
そして、各ガス導入ヘッド３１は、基板９に対向する側面に複数のガス吹き出し孔（図示せず）を有している。また、図４に示すように、ガス導入経路３の配管３３は、ガス導入ヘッド３１の数だけ分岐しており、その先端にガス導入ヘッド３１が連結されている。そして、分岐した後の配管３３のそれぞれに流量調整器３５が設けられている。そして、制御装置８は、各流量調整器３５を独立して制御できるようになっている。この実施形態では、各ガス導入ヘッド３１からチャンバー１内に導入される原料ガスの流量が、独立して制御できるようになっている。尚、本明細書おいて、「原料ガス」とは、成膜のために導入されるガスの総称であり、成膜に直接寄与するガスのみならず、キャリアガスやバッファガスのような成膜には直接関与しないガスも含まれる。例えば、１つの原料ガスボンベ３２にシランガス（ＳｉＨ４）、１つの原料ガスボンベ３２に水素（Ｈ２）が収納され、それぞれガス導入経路３を経てガス導入ヘッド３１からガスが吹き出される。
【００３１】
成膜動作を繰り返すと、図５に示すように、各触媒線４１が下方に伸びてくる。そして、そのままの状態で連続して使用すると、触媒線４１の回りのホウ化物層が変質し、触媒線４１の伸び率が大きくなってくる。
【００３２】
そこで、この発明においては、６００℃以上の温度を保持し、成膜に使用した時間の積算時間である運転時間が所定の時間を経過すると、各触媒線４１の表面にホウ化物層を再形成する処理を行う。このため、この実施形態では、真性のａ−Ｓｉ膜を形成するチャンバー１には必要のないジボランガスの供給ラインを設け、触媒線４１の再ホウ化処理を行う場合にのみ、選択的にジボランガスを供給するように構成されている。そのため、ジボランガスを収容したガスボンベ３６からバルブ３４および配管路３３ｂを介してガス導入経路３にジボランガスが供給され、ガス導入ヘッド３１からチャンバー１内にジボランガスが導入される。
【００３３】
再ホウ化処理は、原料ガスの供給を停止し、ジボランガスを供給して、触媒線４１に通電する。まず、真空ポンプを作動させて、チャンバー１の内部を真空排気し、所定の真空度（例えば１Ｐａ以下）に減圧する。次に、ジボランガス供給部３６からチャンバー１へジボランガスを導入するとともに、制御装置８により各触媒線４１に通電し、ジボランガスを分解可能な所定温度（例えば１７００℃以上の温度）に加熱する。供給するジボランガスは、Ｂ２Ｈ６／Ｈ２（２％）を流量１００ｓｃｃｍ〜１０００ｓｃｃｍで供給し、圧力０．５Ｐａ〜１０Ｐａ程度に維持し、数分から数１０分通電する。
【００３４】
このとき、図７に示すように、触媒線４１は、ａで示す表面状態からｂで示すように再ホウ化処理される。すなわち、触媒線４１の表面におけるジボランガスの接触によりタンタル線４１ａの表面のホウ化物層４１ｂに重なって、反応生成物である再ホウ化物層４１ｃが形成される。この結果、ホウ化物層４１ｂと４１ｃとにより、ホウ化物層の厚みが厚くなり、触媒線４１の伸び率を抑制することができる。
【００３５】
上記構成に係るこの実施形態の成膜装置の動作について、以下に説明する。複数の基板９を保持する基板ホルダー２がチャンバー１内に搬入される。
【００３６】
チャンバー１のゲートバルブが閉じ、排気系１１によってチャンバー１内が所定の圧力にまで排気された後、ガス導入経路３が動作して原料ガスが所定の流量でチャンバー１内に導入される。即ち、原料ガスは、各ガス導入ヘッド３１のガス吹き出し孔から供給され、チャンバー１内の空間に拡散する。この際、制御装置８は、ガス導入経路３に設けられた流量調整器３５を制御し、各ガス導入ヘッド３１からチャンバー１内に導入される原料ガスの導入量を独立して制御する。また、チャンバー１に設けられた排気系１１は、排気速度調整器を備えており、チャンバー１内が所定の真空圧力になるように排気速度を制御する。原料ガス供給部３２からチャンバー１へ原料ガスを導入する。本実施形態では、原料ガスとしてシラン（ＳｉＨ４）ガスと水素（Ｈ２）の混合ガスを用いて、基板９の表面にシリコン（Ｓｉ）膜を成膜する。具体的には、上述の原料ガスを基板９に供給する。
【００３７】
そして、触媒体４を構成する各触媒線４１に、電源部５の各電源５１から電流を供給し、所定の温度に各触媒線４１を昇温する。各ガス導入ヘッド３１から供給された原料ガスは、触媒線４１の表面に接触するか又は表面付近を通過する際に分解され、生成物が生じる。この生成物が基板９の表面に到達し、この到達が繰り返されると、原料ガスに基づいた薄膜が基板９の表面上に成長する。具体的には、基板９を単結晶シリコン基板とし、上述の原料ガスを基板９に供給して、真性のａ−Ｓｉ膜を成膜する。
【００３８】
このような状態を所定時間維持し、所定の厚さで薄膜が成膜されると、ガス導入経路３及び電源部５の動作を止める。そして、排気系１１によってチャンバー１内を再度排気した後、不活性ガスを導入してチャンバー１内を大気圧にする。チャンバー１内が大気圧になった後にゲートバルブを開けて、基板９をチャンバー１から取り出す。
【００３９】
成膜動作を繰り返すと、上述のとおり各触媒線４１が下方に伸びる。実施形態のように、触媒体４１に再ホウ化処理を行うことにより、連続使用による触媒体４１の変質を抑制し、触媒線４１の伸び率の上昇が抑制され、膜質の安定化、成膜装置のメンテナンス周期の長期化を可能にする。
【００４０】
触媒体４１に再ホウ化処理を行ったあと、複数の基板９を保持する基板ホルダー２がチャンバー１内に再び搬入され、再ホウ化処理された触媒線４１を用いて基板９の表面上に成膜を行う。再ホウ化処理された触媒線４１を用いた成膜は、例えば、６００℃以上の温度での運転時間が所定の時間を経過するまで繰り返し行われる。
【００４１】
次に、表面にホウ化物層を形成した触媒線に再ホウ化処理を行ったものと、表面にホウ化物層を形成した触媒線をそのまま用いたものとについて、連続使用したときの触媒線の伸びを確認した。
【００４２】
その結果を、図１０に示す。触媒線４１の伸びは、触媒線の抵抗の変化率の推移で示した。実験は、表面にホウ化物層を形成した同じ触媒線４１を用いて連続運転をおこなった。連続運転は６００℃以上の運転を行った積算時間である。伸びの変化は抵抗率が変わることで判定している。初期を１として、その状態から運転時間が経過する毎にどれだけ伸び率が大きくなるかにより、効果を確認している。
【００４３】
図６及び図７は、この発明により、再ホウ化処理を行った場合の触媒線４１の伸びと触媒線の状態を示している。図７のａで示す触媒線４１は初期の状態、ｂで示す触媒線４１は再ホウ化処理後の状態を示している。図６のａで示す触媒線４１は初期の状態、ｂで示す触媒線４１は、２００時間経過後に再ホウ化処理を行い、その後、引き続き積算時間で４００時間以上経過した時の状態を示している。
【００４４】
また、図８及び図９は、表面にホウ化物層を形成した触媒線４１をそのまま連続して使用した状態を示している。図８及び図９のａで示す触媒線４１は初期の状態、ｂで示す触媒線４１は、４００時間以上の運転後の状態を示している。
【００４５】
図１０において、黒塗りの菱形が表面にホウ化物層を形成した触媒線をそのまま用いたものの伸び率を示し、白抜きの四角が実施形態による表面にホウ化物層を形成した触媒線に再ホウ化処理を行ったものを示す。実施形態においては、約２００時間経過後に、上記した再ホウ化処理を行った。図９の模式図に示すように、連続使用を続けたものは、タンタル線４１ａが伸び、線径が細くなり、また表面のホウ化層４１ｂも薄くなっていると考えられる。このため、伸び率が時間の経過共に、大きくなっていくと考えられる。
【００４６】
これに対して、実施形態では、再ホウ化処理を行った後は、図１０に示すように、伸び率が１．０３程度であったのが、１．０２を下回り、それ以後の伸び率の上昇も低減できていることが分かった。これは、図７の模式図に示すように、再ホウ化された再ホウ化物層４１ｃにより、触媒線４１の表面が硬くなり、伸びを抑制することができたからだと考えられる。
【００４７】
成膜の具体例について、真性のａ−Ｓｉ（アモルファスシリコン）膜を成膜する場合を例にして説明する。原料ガスとしては、モノシランを流量１０ｓｃｃｍ〜５００ｓｃｃｍ、水素ガスを流量２０ｓｃｃｍ〜１０００ｓｃｃｍの程度の流量で混合して導入する。触媒体４の温度を１５００℃〜２２００℃、チャンバー１内の圧力を０．１Ｐａ〜１０Ｐａに維持して成膜を行うと、３０〜２５０オングストローム／分程度の成膜速度でａ−Ｓｉ膜の成膜が行える。真性のａ−Ｓｉ膜を成膜する場合、触媒体４の表面のホウ化物が原料ガスとともに基板９に供給される。したがって、基板９には、わずかにホウ素が添加されたａ−Ｓｉ膜が成膜される。このようなａ−Ｓｉ膜は、太陽電池用の真性のａ−Ｓｉ膜等として効果的に利用できる。
【００４８】
実施形態の成膜装置は、真性のａ−Ｓｉ膜を成膜する場合には必要のないジボランガスの供給ラインを設け、触媒線の再ホウ化処理を行う場合に、選択的にジボランガスを供給するように構成している。また、これに限らず、実施形態の成膜装置はｐ型のａ−Ｓｉ膜形成用のチャンバーや、ｎ型のａ−Ｓｉ膜形成用のチャンバーにおいても同様に適用することができる。ｐ型のａ−Ｓｉ膜形成用のチャンバーの場合には、もともとチャンバーに設けられているジボランガスの供給ラインをそのまま用いて再ホウ化処理を行うと良い。また、ｎ型のａ−Ｓｉ膜形成用のチャンバーの場合には、通常は設けられないジボランガスの供給ラインを設け、再ホウ化処理を行う場合にのみ選択的にジボランガスを供給するようにすれば良い。また、再ホウ化処理用のボロン含有ガスとしては、ボロンを含み触媒体で分解されるガスであれば良く、ジボランガスに限らず他のガスを用いることもできる。
【００４９】
再ホウ化処理のタイミングは、設置直後や所定の成膜処理回数ごと、ある期間ごとに行っても効果がある。また、再ホウ化前後において、表面のホウ化物層の厚みが変化することが考えられるので、その厚み等を考慮して、成膜条件等を調整すれば、膜質の安定化が期待できる。
【００５０】
そして、再ホウ化処理後は、数回ダミー基板を用いた処理を行った後、真性のａ−Ｓｉ膜の成膜を行えば良い。
【００５１】
尚、Ｕ字状のワイヤーの場合、両端を下側にして電流導入部を取り付け、曲がった部分を上側にしてフックなどで引っかける触媒線４１の構成が考えられる。しかし、この場合、下側が固定されているので、熱膨張によってワイヤーが水平方向に膨らんでしまう。従って、両端を上側にして配置する構成が最適である。尚、Ｕ字以外の形状としては、Ｕ字を横につないだ形状、例えば丸みを帯びたｗ状やｍ状などでもよい。また、装置構成も上述したものに限らず、他の構成のものを用いても良い。
【００５２】
また、前述した例では、ａ−Ｓｉ膜を採り上げたが、窒化シリコン膜、ポリシリコン膜等、任意の種類の薄膜の作成に本願発明の装置は使用可能である。さらに、成膜の対象物である基板９には、半導体デバイスを製作する際のウェーハ、液晶ディスプレイを製作する際の液晶基板等が該当し得る。基板９が大面積の場合、基板ホルダー２を用いることなく基板９を直接チャンバー１内に搬入しても良い。
【００５３】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。この発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００５４】
１  チャンバー
１１  排気系
２  基板ホルダー
３  ガス導入経路
３１  ガス導入ヘッド
３２  原料ガス供給部
３５  流量調整器
３６  ジボランガス供給部
４  触媒体
４１  触媒線
４１ａ  タンタル線
４１ｂ、４１ｃ  ホウ化物層
５  電源部
５１  通電用電源
８  制御装置
９  基板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【国際調査報告】
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