Aparato de deposición química en fase de vapor con catalizador.
Un aparato de deposición química catalítica en fase de vapor (1),
que comprende:
una cámara de reacción (2),
una fuente de introducción de gas (9a) para introducir un gas fuente en la cámara de reacción,
un hilo de catalizador (6) dispuesto enfrentado a un sustrato que se va a procesar que está instalado en la cámara de reacción (1), y
una fuente de calor para calentar el hilo de catalizador (6);
caracterizado porque el hilo de catalizador (6) incluye un hilo de tántalo y un boruro de la capa de tántalo metálico formada sobre una superficie del hilo de tántalo.
Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/JP2008/072353.
Solicitante: Ulvac, Inc.
Nacionalidad solicitante: Japón.
Dirección: 2500, Hagisono Chigasaki-shi Kanagawa 253-8543 JAPON.
Inventor/es: OSONO,SHUJI, HASHIMOTO,MASANORI, ASARI,SHIN.
Fecha de Publicación: .
Clasificación Internacional de Patentes:
- C23C16/44 QUIMICA; METALURGIA. › C23 REVESTIMIENTO DE MATERIALES METALICOS; REVESTIMIENTO DE MATERIALES CON MATERIALES METALICOS; TRATAMIENTO QUIMICO DE LA SUPERFICIE; TRATAMIENTO DE DIFUSION DE MATERIALES METALICOS; REVESTIMIENTO POR EVAPORACION EN VACIO, POR PULVERIZACION CATODICA, POR IMPLANTACION DE IONES O POR DEPOSICION QUIMICA EN FASE VAPOR, EN GENERAL; MEDIOS PARA IMPEDIR LA CORROSION DE MATERIALES METALICOS, LAS INCRUSTACIONES, EN GENERAL. › C23C REVESTIMIENTO DE MATERIALES METALICOS; REVESTIMIENTO DE MATERIALES CON MATERIALES METALICOS; TRATAMIENTO DE MATERIALES METALICOS POR DIFUSION EN LA SUPERFICIE, POR CONVERSION QUIMICA O SUSTITUCION; REVESTIMIENTO POR EVAPORACION EN VACIO, POR PULVERIZACION CATODICA, POR IMPLANTACION DE IONES O POR DEPOSICION QUIMICA EN FASE VAPOR, EN GENERAL (fabricación de productos revestidos de metal por extrusión B21C 23/22; revestimiento metálico por unión de objetos con capas preexistentes, ver las clases apropiadas, p. ej. B21D 39/00, B23K; metalización del vidrio C03C; metalización de piedras artificiales, cerámicas o piedras naturales C04B 41/00; esmaltado o vidriado de metales C23D; tratamiento de superficies metálicas o revestimiento de metales mediante electrolisis o electroforesis C25D; crecimiento de monocristales C30B; mediante metalización de textiles D06M 11/83; decoración de textiles por metalización localizada D06Q 1/04). › C23C 16/00 Revestimiento químico por descomposición de compuestos gaseosos, no quedando productos de reacción del material de la superficie en el revestimiento, es decir, procesos de deposición química en fase vapor (pulverización catódica reactiva o evaporación reactiva en vacío C23C 14/00). › caracterizado por el proceso de revestimiento (C23C 16/04 tiene prioridad).
- H01L21/205 ELECTRICIDAD. › H01 ELEMENTOS ELECTRICOS BASICOS. › H01L DISPOSITIVOS SEMICONDUCTORES; DISPOSITIVOS ELECTRICOS DE ESTADO SOLIDO NO PREVISTOS EN OTRO LUGAR (utilización de dispositivos semiconductores para medida G01; resistencias en general H01C; imanes, inductancias, transformadores H01F; condensadores en general H01G; dispositivos electrolíticos H01G 9/00; pilas, acumuladores H01M; guías de ondas, resonadores o líneas del tipo guía de ondas H01P; conectadores de líneas, colectores de corriente H01R; dispositivos de emisión estimulada H01S; resonadores electromecánicos H03H; altavoces, micrófonos, cabezas de lectura para gramófonos o transductores acústicos electromecánicos análogos H04R; fuentes de luz eléctricas en general H05B; circuitos impresos, circuitos híbridos, envolturas o detalles de construcción de aparatos eléctricos, fabricación de conjuntos de componentes eléctricos H05K; empleo de dispositivos semiconductores en circuitos que tienen una aplicación particular, ver la subclase relativa a la aplicación). › H01L 21/00 Procedimientos o aparatos especialmente adaptados para la fabricación o el tratamiento de dispositivos semiconductores o de dispositivos de estado sólido, o bien de sus partes constitutivas. › utilizando la reducción o la descomposición de un compuesto gaseoso dando un condensado sólido, es decir, un depósito químico.
PDF original: ES-2457666_T3.pdf
Fragmento de la descripción:
Aparato de deposición química en fase de vapor con catalizador
Campo técnico La presente invención se refiere a un aparato de deposición química en fase de vapor con catalizador que suministra un gas fuente a un hilo de catalizador calentado instalado en una cámara de reacción y deposita especies de descomposición generadas sobre un material de base que se va a conformar como película en la cámara de reacción, para llevar a cabo de este modo la formación de una película.
Técnica anterior
La deposición química-catalítica en fase de vapor (CAT-CVD) es un procedimiento de formación de películas por
suministro de un gas reactivo (gas fuente) a un hilo de catalizador calentado, por ejemplo, de 1.500 a 2.000 °C y deposición de especies de descomposición (especies depositadas) generadas usando una reacción de catálisis o de descomposición térmica del gas reactivo sobre un material de base que se va a conformar como película.
La deposición química-catalítica en fase de vapor es similar a la CVD de plasma en cuanto que se depositan especies de descomposición de un gas reactivo sobre un material de base para llevar a cabo de este modo la formación de una película. Sin embargo, en la deposición química-catalítica en fase de vapor, se generan especies de descomposición usando una reacción de catálisis o descomposición térmica del gas reactivo sobre un hilo de catalizador que tiene una temperatura alta. Por lo tanto, la deposición química-catalítica en fase de vapor tiene la ventaja de que no se causa el daño en la superficie debido al plasma y de que la eficacia de uso del gas fuente es alta, en comparación con la CVD de plasma, en la que se forma plasma para generar especies de descomposición de un gas reactivo.
Por ejemplo, la deposición química-catalítica en fase de vapor se usa cuando se forma una película a base de silicio (Si) . De forma convencional, para un hilo de catalizador usado en la deposición química-catalítica en fase de vapor, está extendido el uso de un hilo de volframio (W) (véase, por ejemplo, el documento de patente 1) . Sin embargo, el volframio tiende a sufrir una reacción de aleación con el silicio (siliciación) . Cuando se silicia el volframio, se generan grietas en la superficie y se reduce la resistencia mecánica, lo que acorta la vida útil del hilo de catalizador.
Por otro lado, los ejemplos de un material que tiene una velocidad de siliciación más baja que la del volframio incluyen el tántalo (Ta) . Existe un procedimiento de uso de un hilo de tántalo como hilo de catalizador para formar una película de silicio (véase, por ejemplo, el documento de patente 2) .
Documento patente 1: Solicitud de patente japonesa abierta a inspección pública N.º 2003-303780
Documento patente 2: Solicitud de patente japonesa abierta a inspección pública N.º 2003-247062
Divulgación de la invención Problema que debe resolver la invención 45 Sin embargo, el tántalo tiene una resistencia mecánica más baja que la del volframio y, en particular, tiene una resistencia a la fluencia baja cuando se usa a alta temperatura. Por lo tanto, en el caso en que se usa el tántalo metálico para un hilo de catalizador, surgen problemas porque se produce expansión térmica en el momento del calentamiento y, en consecuencia, se hace más pequeño el diámetro del hilo y aumenta la resistencia del hilo, se eleva la temperatura del hilo y tiende a producirse un estallido. Por lo tanto, es imposible mejorar la productividad.
Además, el documento de patente 2 divulga un hilo de catalizador obtenido al recubrir una superficie de un hilo de tántalo con nitruro de boro (BN) . Sin embargo, el recubrimiento con nitruro de boro es insuficiente para prolongar la vida útil del hilo de catalizador de tántalo y se requieren mejoras adicionales.
La presente invención se ha realizado en vista de los problemas descritos anteriormente y tiene como objetivo proporcionar un aparato de deposición química catalítica en fase de vapor que pueda prolongar la vida útil de un hilo de catalizador.
Medios para resolver el problema El problema se resuelve con el aparato de acuerdo con la reivindicación 1. De acuerdo con un modo de realización de la presente invención, se proporciona un aparato de deposición química catalítica en fase de vapor que incluye una cámara de reacción, una fuente de introducción de gas, un hilo de catalizador y una fuente de calor.
La fuente de introducción de gas introduce un gas fuente en la cámara de reacción.
El hilo de catalizador incluye un hilo de tántalo y una capa de boruro formada sobre una superficie del hilo de tántalo y está configurado para disponerlo enfrentado a un sustrato que se va a procesar que está instalado en la cámara de reacción.
La fuente de calor calienta el hilo de catalizador.
Mejores modos de llevar a cabo la invención De acuerdo con un modo de realización de la presente invención, se proporciona un aparato de deposición química catalítica en fase de vapor que incluye una cámara de reacción, una fuente de introducción de gas, un hilo de catalizador y una fuente de calor.
La fuente de introducción de gas introduce un gas fuente en la cámara de reacción.
El hilo de catalizador incluye un hilo de tántalo y una capa de boruro formada sobre una superficie del hilo de tántalo y está configurado para disponerlo enfrentado a un sustrato que se va a procesar que está instalado en la cámara de reacción.
La fuente de calor calienta el hilo de catalizador.
De acuerdo con la estructura descrita anteriormente, el boruro del tántalo metálico (boruro de tántalo) es más duro que el tántalo metálico. Por lo tanto, al usar el hilo de tántalo que tiene la capa de boruro formada sobre la superficie del mismo como hilo de catalizador, es posible reducir la expansión térmica del hilo de catalizador, mejorar la resistencia mecánica y prolongar la vida útil. Además, de acuerdo con la estructura descrita anteriormente, se puede prolongar la vida útil en comparación con un hilo de catalizador obtenido al recubrir la superficie del hilo de tántalo con nitruro de boro o carbono.
Como procedimiento de formación de una capa de boruro sobre una superficie de un hilo de tántalo, se instala un hilo de tántalo en una cámara de reacción y se somete a calentamiento de activación al mismo tiempo que se introduce un gas diborano (B2H6) en la cámara de reacción. El espesor de película de una capa de boruro no está particularmente limitado y se puede ajustar según convenga basándose en la temperatura de calentamiento del hilo de tántalo, la concentración de gas del gas diborano, el tiempo de reacción, o similar.
El aparato de deposición química catalítica en fase de vapor puede incluir además un medio de control para realizar el calentamiento de activación del hilo de catalizador con la fuente de calor por activación continua.
De acuerdo con la estructura descrita anteriormente, se usa el hilo de tántalo que tiene la capa de boruro formada sobre su superficie como hilo de catalizador y se somete a calentamiento de activación para realizar la formación de película. En ese momento, se instala el medio de control para realizar el calentamiento de activación del hilo de catalizador por activación continua y se realiza sucesivamente el calentamiento de activación del hilo de catalizador durante la formación de la película, con el resultado de que se puede aliviar el choque dado al hilo de catalizador, se puede suprimir la generación de grietas en la capa de boruro y se puede prolongar la vida útil del hilo de catalizador.
A continuación en el presente documento se describirán modos de realización de la presente invención con referencia a los dibujos.
La figura 1 es una vista estructural esquemática de un aparato de deposición química catalítica en fase de vapor de acuerdo con un modo de realización de la presente invención. El aparato de deposición química catalítica en fase de vapor 1 incluye una cámara de vacío 3 en la que se forma una cámara de reacción 2. A la cámara de vacío 3, está conectada una bomba de vacío 4, de modo que se puede vaciar la cámara de reacción 2 hasta un grado predeterminado de vacío. La cámara de reacción 2 se forma dentro de una placa antiadhesiva 5 instalada en la cámara de vacío 3.
Dentro de la cámara de reacción 2 dividida por la placa antiadhesiva 5, se instala una pluralidad de hilos de catalizador 6. Cada uno de los hilos de catalizador 6 está constituido por un hilo de tántalo (Ta) . En este modo de realización, la pluralidad de hilos de catalizador 6 se disponen paralelos entre sí, de... [Seguir leyendo]
Reivindicaciones:
1. Un aparato de deposición química catalítica en fase de vapor (1) , que comprende:
una cámara de reacción (2) , una fuente de introducción de gas (9a) para introducir un gas fuente en la cámara de reacción, un hilo de catalizador (6) dispuesto enfrentado a un sustrato que se va a procesar que está instalado en la cámara de reacción (1) , y
una fuente de calor para calentar el hilo de catalizador (6) ;
caracterizado porque el hilo de catalizador (6) incluye un hilo de tántalo y un boruro de la capa de tántalo metálico formada sobre una superficie del hilo de tántalo.
2. El aparato de deposición química catalítica en fase de vapor de acuerdo con la reivindicación 1, que comprende además un medio de control (8) para realizar el calentamiento de activación del hilo de catalizador (6) con la fuente de calor por activación continua.
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