JPH08176830A - Thermal CVD equipment - Google Patents

Thermal CVD equipment

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JPH08176830A
JPH08176830A JP31654794A JP31654794A JPH08176830A JP H08176830 A JPH08176830 A JP H08176830A JP 31654794 A JP31654794 A JP 31654794A JP 31654794 A JP31654794 A JP 31654794A JP H08176830 A JPH08176830 A JP H08176830A
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JP
Japan
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substrate
reaction
internal reactor
reaction chamber
film
Prior art date
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Pending
Application number
JP31654794A
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Japanese (ja)
Inventor
Masahiro Hiraishi
雅弘 平石
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Shimadzu Corp
Original Assignee
Shimadzu Corp
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Publication date
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  • Chemical Vapour Deposition (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 基板の大きさや形状にかかわらず膜生成効率
の高い熱CVD装置を提供する。 【構成】 成膜反応室内にさらに内部反応器を設け、基
板をこの内部反応器内に配置する。内部反応器は、基板
の大きさや形状にあわせて作製し、また、膜と密着性の
良い物質で作製する。 【作用】 実質に反応に関与する空間が限定されるた
め、反応ガスが基板の周囲にとどまると共に、ヒータの
熱効率も向上し、膜の生成効率が格段に向上する。同時
に反応室内壁に生成した膜の剥離による汚染をも防止で
きる。
(57) [Summary] [Object] To provide a thermal CVD apparatus having high film formation efficiency regardless of the size and shape of a substrate. [Structure] An internal reactor is further provided in the film formation reaction chamber, and the substrate is placed in the internal reactor. The internal reactor is made according to the size and shape of the substrate, and is made of a substance having good adhesion to the film. Since the space that is substantially involved in the reaction is limited, the reaction gas stays around the substrate, the thermal efficiency of the heater is improved, and the film formation efficiency is significantly improved. At the same time, it is possible to prevent contamination due to peeling of the film formed on the inner wall of the reaction chamber.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、反応ガスの化学反応に
より基板表面上に金属・セラミックス等の膜を生成させ
るCVD(Chemical Vapor Deposition:化学蒸着)装置
のうち、特に反応の励起エネルギーとして熱を利用する
熱CVD装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a CVD (Chemical Vapor Deposition) apparatus for forming a film of metal, ceramics or the like on the surface of a substrate by a chemical reaction of a reaction gas, and in particular, it uses heat as the excitation energy of the reaction. The present invention relates to a thermal CVD apparatus utilizing

【0002】[0002]

【従来の技術】CVD技術は、材料の多様性、高純度、
良好な制御性といった利点を持ち、各種デバイスの製
造、コーティングなどに盛んに利用されている実用技術
である。しかし、その潜在的可能性からみて、未だ発展
途上の技術であり、装置の最適化に向けての途上にあ
る。特に、高融点金属膜の生成技術は、ターゲット材料
やLSIなどの作製には欠かせないものであり、注目さ
れている。
2. Description of the Related Art CVD technology is used for material diversity, high purity,
It is a practical technology that has the advantage of good controllability and is widely used in the manufacture and coating of various devices. However, due to its potential, it is still a developing technology and is in the process of being optimized. In particular, the technique for producing a high-melting-point metal film is indispensable for the production of target materials, LSIs, etc., and is drawing attention.

【0003】CVD技術の最も基本的なものに熱CVD
がある。これは、反応の励起エネルギーとして熱を用い
るもので、加熱方式によって大別され、反応室の内側に
加熱源を備えた内熱式(図2)、反応室の外側より加熱
する外熱式(図3)、これら両方を備えた内熱+外熱式
(図4)などが開発されている。
The most basic of CVD techniques is thermal CVD
There is. This uses heat as excitation energy for the reaction and is roughly classified into heating methods. An internal heat type (Fig. 2) having a heating source inside the reaction chamber, and an external heat type (heated from outside the reaction chamber) (Fig. 3), an internal heat + external heat type (Fig. 4) having both of these has been developed.

【0004】熱CVD装置の基本的な構成を図2を用い
て説明する。反応室1内に設置されている支持台2上に
基板3が置かれている。反応生成物質を含む反応ガスが
反応ガス導入口4より導入され、ヒータ5によって加熱
・励起され、同じくヒータ5によって加熱されている基
板3上に目的とする反応生成物質の膜を形成する。
The basic structure of the thermal CVD apparatus will be described with reference to FIG. A substrate 3 is placed on a support 2 installed in the reaction chamber 1. A reaction gas containing a reaction product is introduced from the reaction gas inlet 4, heated and excited by the heater 5, and a target reaction product film is formed on the substrate 3 which is also heated by the heater 5.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】図2〜図4のいずれの
型の熱CVD装置においても、その成膜能力は、基板や
反応ガスなどの加熱温度と、基板をとりまく反応ガスの
濃度に依存する。反応効率を高めるためには、単純に考
えて、反応室を小さくすれば、熱効率が良く、しかも反
応ガスも効率よく基板付近に導かれる。
In any of the types of the thermal CVD apparatus shown in FIGS. 2 to 4, the film forming ability depends on the heating temperature of the substrate or the reaction gas and the concentration of the reaction gas surrounding the substrate. To do. In order to increase the reaction efficiency, if the reaction chamber is made small by simply thinking, the thermal efficiency is good, and the reaction gas is also efficiently guided to the vicinity of the substrate.

【0006】しかし、反応室の構造は、本願図面では簡
単な筐体に模型化して記載しているが、実際は気密性を
得るための構成など複雑に設計されているものであり、
また、材質も耐熱性、耐腐食性などに優れたステンレス
やニッケルなどが一般に用いられ、非常に高価なものと
なっている。そのため、基板の大きさや形状に合わせて
反応室を作り直すことは事実上不可能であり、反応室
は、ある程度の大きさを確保せざるを得ない。
However, although the structure of the reaction chamber is shown as a model in a simple housing in the drawings of the present application, it is actually designed in a complicated manner such as a structure for obtaining airtightness,
In addition, stainless steel, nickel, etc., which are excellent in heat resistance and corrosion resistance, are generally used as materials, and are very expensive. Therefore, it is virtually impossible to recreate the reaction chamber according to the size and shape of the substrate, and the reaction chamber has to be secured to some extent.

【0007】また、仮に反応室を小型にしたとしても、
確かに熱や反応ガスの効率は高くなるが、同時に反応室
の壁の温度も上昇し、基板だけでなく、反応室の内壁に
も膜が付着する。そして、この予期しない生成物質が剥
離し、基板や反応室底へ降りかかり、膜の品質の低下、
あるいは排気系の不良を招いてしまう。こうした事態を
防止するため、反応室の壁を冷却する方法も開発されて
いるが、熱効率が下がる上、冷却した反応室の壁に反応
ガスが液化または吸着し、基板へのガス効率も低下して
しまう。
Further, even if the reaction chamber is made small,
Certainly, the efficiency of heat and reaction gas increases, but at the same time, the temperature of the wall of the reaction chamber rises, and the film adheres not only to the substrate but also to the inner wall of the reaction chamber. Then, this unexpected product is peeled off and falls onto the substrate and the bottom of the reaction chamber, which deteriorates the quality of the film.
Alternatively, it causes a defect in the exhaust system. In order to prevent such a situation, a method of cooling the wall of the reaction chamber has been developed, but the thermal efficiency is lowered, and the reaction gas is liquefied or adsorbed on the wall of the cooled reaction chamber, and the gas efficiency to the substrate is also lowered. Will end up.

【0008】本発明は、かかる課題を解決するためにな
されたものであり、基板の大きさや形状にかかわらず反
応効率の高い熱CVD装置を提供することを目的として
いる。
The present invention has been made to solve the above problems, and an object thereof is to provide a thermal CVD apparatus having high reaction efficiency regardless of the size and shape of the substrate.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】上述のような問題点を解
消するため、本発明にかかる熱CVD装置では、反応室
内部にさらに内部反応器を設け、基板をこの内部反応器
内に配置するようにしている。
In order to solve the above-mentioned problems, in the thermal CVD apparatus according to the present invention, an internal reactor is further provided inside the reaction chamber, and the substrate is placed in this internal reactor. I am trying.

【0010】なお、ここでいう「基板」とは、LSI作
成時におけるSi基板や、コーティングされる工具類、
X線発生装置におけるターゲットなど、形状・大きさの
特定されない被膜物全般を意味する。
The term "substrate" as used herein means a Si substrate at the time of making an LSI, tools to be coated,
It refers to all coated materials of unspecified shape and size, such as targets in X-ray generators.

【0011】[0011]

【作用】上記の構成によれば、内部反応器は基板の大き
さや形状に合わせて作製できるので、実際の反応空間に
無駄がなく、反応ガスが基板の周囲に高濃度で存在し、
反応ガスの利用効率が格段に向上する。また、特に内熱
式や内熱+外熱式の熱CVD装置の場合には、ヒータか
らの熱が拡散せず、反応に関与する内部反応器内の反応
ガスの昇温と基板の昇温に利用され、加熱に対する膜生
成の効率が格段に向上する。さらに、内部反応器の壁に
は副反応である膜が生成するが、内部反応器をこの膜と
密着性の良い物質で作製した場合には、膜が剥離せずに
堆積し、反応室内をクリーンな状態に保てる上、基板上
に生成される膜の品質も向上し、欠陥発生をも防止でき
る。
According to the above construction, since the internal reactor can be manufactured in accordance with the size and shape of the substrate, there is no waste in the actual reaction space, and the reaction gas exists in a high concentration around the substrate,
The utilization efficiency of the reaction gas is remarkably improved. Further, particularly in the case of an internal heat type or internal heat + external heat type thermal CVD apparatus, the heat from the heater does not diffuse, and the temperature of the reaction gas in the internal reactor and the temperature of the substrate involved in the reaction are increased. The efficiency of film formation against heating is significantly improved. Furthermore, a film, which is a side reaction, is generated on the wall of the internal reactor, but when the internal reactor is made of a material with good adhesion to this film, the film is deposited without peeling and the inside of the reaction chamber In addition to keeping it in a clean state, the quality of the film formed on the substrate is improved and defects can be prevented.

【0012】[0012]

【実施例】以下、本発明の実施例を、図面を参照して説
明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0013】図1は、本発明による熱CVD装置の内熱
式装置の一実施例を示した概略図である。いま、この実
施例の装置により、金属ハロゲン化物の還元反応による
高融点金属膜の生成工程を例にとって説明する。
FIG. 1 is a schematic view showing an embodiment of an internal heat type apparatus of a thermal CVD apparatus according to the present invention. Now, a process of forming a refractory metal film by a reduction reaction of a metal halide with the apparatus of this embodiment will be described as an example.

【0014】例えば、基板上にタングステン(W)膜を
CVD法により蒸着させて作製する場合について説明す
る。原料として用いられるWF6 (フッ化タングステ
ン)は、ガス化して反応ガス導入口4から反応室1内に
設けられた内部反応器6内へ導入される。ガス導入口は
ノズルあるいは均一に拡散するようにシャワーの形状に
構成されている。内部反応器6内にはヒータ5が配置さ
れている。加熱の方式は、通電加熱や誘電加熱など公知
のもので良い。このヒータ5の熱エネルギーを励起エネ
ルギーとして、内部反応器6内の基板3や、同時に反応
室内に導入されているWF6 ガスとH2 ガスが加熱・励
起され、WF6 がH2 により還元されて、基板3上にW
として析出する。そして、排ガスは、有毒物質を含んで
いるので、排気口7より排気した後、スクラバーなどの
公知の技術により処理される。
For example, a case of forming a tungsten (W) film on a substrate by vapor deposition by the CVD method will be described. WF6 (tungsten fluoride) used as a raw material is gasified and introduced from the reaction gas introduction port 4 into the internal reactor 6 provided in the reaction chamber 1. The gas inlet is formed in the shape of a nozzle or a shower so as to diffuse uniformly. A heater 5 is arranged in the internal reactor 6. A known heating method such as electric heating or dielectric heating may be used. Using the thermal energy of the heater 5 as excitation energy, the substrate 3 in the internal reactor 6 and the WF6 gas and H2 gas simultaneously introduced into the reaction chamber are heated and excited, and WF6 is reduced by H2, and the substrate 3 W on top
Is deposited as. Since the exhaust gas contains a toxic substance, it is exhausted from the exhaust port 7 and then treated by a known technique such as a scrubber.

【0015】内部反応器6は、工作しやすい0.2mm の銅
板を用いて円筒状に作製した。この内部反応器を設ける
目的は、熱やガスが出来るだけ基板の周囲に集まるよう
にすることであるから、反応室1のような気密性は必要
としない。
The internal reactor 6 was formed in a cylindrical shape by using a 0.2 mm copper plate which is easy to machine. Since the purpose of providing this internal reactor is to collect heat and gas as much as possible around the substrate, the airtightness of the reaction chamber 1 is not required.

【0016】本発明による内部反応器6を用いた場合
と、従来の用いない場合とで比較実験を行った。WF6
ガスは200 CCM 、H2 ガスは1000CCM とし、内径4mmの
ノズルを用いて常圧で供給した。ヒータの設定温度は75
0 ℃であるが、実際の基板温度は従来法では650 ℃まで
しか昇温されないのに対し、本発明による内部反応器を
用いた場合では670 ℃まで昇温され、その結果、膜の生
成量が約40%増加した。さらに、同出力での前記温度ま
での昇温時間も約2/3 に短縮された。
Comparative experiments were carried out between the case where the internal reactor 6 according to the present invention was used and the case where the conventional internal reactor 6 was not used. WF6
The gas was 200 CCM and the H2 gas was 1000 CCM, and they were supplied at normal pressure using a nozzle having an inner diameter of 4 mm. Heater set temperature is 75
Although it is 0 ° C, the actual substrate temperature is raised to 650 ° C in the conventional method, whereas it is raised to 670 ° C in the case of using the internal reactor according to the present invention. Increased by about 40%. Furthermore, the time required to raise the temperature to the above temperature at the same output was reduced to about 2/3.

【0017】従来法では反応室1の内壁にも膜が生成
し、また、本発明によっても内部反応器6の内壁に膜が
生成した。従来法では、反応室1の材質として、強度・
耐腐食性などの制約から一般にステンレスやニッケルな
どが用いられているが、これらの材質はタングステンと
の密着性が悪く、剥離して落下し、基板上に降りかかっ
て欠陥を生じたり、排気系を汚染してしまう。一方、本
発明によれば、内部反応器6は銅にて作製されており、
銅はタングステンとの密着性が非常に良いため、剥離を
起こさずに堆積し、欠陥や汚染を生じなかった。
In the conventional method, a film was formed on the inner wall of the reaction chamber 1, and also according to the present invention, a film was formed on the inner wall of the internal reactor 6. In the conventional method, the strength of the material of the reaction chamber 1 is
Stainless steel, nickel, etc. are generally used due to restrictions such as corrosion resistance, but these materials have poor adhesion with tungsten, peel off and fall, and fall onto the substrate to cause defects, exhaust system Pollutes. On the other hand, according to the present invention, the internal reactor 6 is made of copper,
Since copper has very good adhesion to tungsten, it was deposited without peeling and did not cause defects or contamination.

【0018】内部反応器によれば、内部反応器内にヒー
タを備える内熱式が最も熱効率が良いが、外熱式でも、
反応ガスの効率は向上させることができるため、特にW
F6のように高価なガスを用いる場合には、十分その効
果を期待できる。
According to the internal reactor, the internal heat type having a heater in the internal reactor has the highest thermal efficiency, but the external heat type also has
Since the efficiency of the reaction gas can be improved, W
When an expensive gas such as F6 is used, its effect can be expected sufficiently.

【0019】内部反応器6に生成した膜は、剥離せずに
堆積しつづけるので、この内部反応器は長期にわたって
使用することができる。ある程度堆積した時点で、エッ
チングなどにより膜を除去してもよいが、材料となる銅
板は安価であるため、使い捨てで交換してもよい。逆
に、生成膜がタングステンなどの高価な物質である場合
には、銅の方を除去し、タングステンをリサイクルして
もよい。
Since the film formed in the internal reactor 6 continues to be deposited without peeling off, this internal reactor can be used for a long period of time. The film may be removed by etching or the like after it is deposited to some extent, but the copper plate used as the material may be disposable and replaced because it is inexpensive. On the contrary, when the produced film is an expensive substance such as tungsten, the copper may be removed and the tungsten may be recycled.

【0020】[0020]

【発明の効果】本発明による熱CVD装置は、反応室内
部にさらに内部反応器を設けたので、反応室の気密性・
耐熱性・耐腐食性を損なうことなく、安価な内部反応器
を基板の大きさや形状に合わせて作製し、実際の反応空
間を基板毎に最適化することができ、高価な反応ガスの
利用効率を格段に高めると同時に、ヒータの熱効率も向
上させることができ、結果として膜の生成率を大幅に向
上させることができた。また、内部反応器の材質を、生
成膜と密着性の良いものにした場合には、内部反応器に
生成した膜の剥離が生じず、反応室内をクリーンに保つ
ことができると共に、基板への剥離膜の降りかかりを防
止することができ、欠陥の発生を防止し、製品の品質に
対する信頼性を高めるという効果を奏する。
Since the thermal CVD apparatus according to the present invention is further provided with an internal reactor inside the reaction chamber,
An inexpensive internal reactor can be manufactured according to the size and shape of the substrate without compromising heat resistance and corrosion resistance, and the actual reaction space can be optimized for each substrate, and the utilization efficiency of expensive reaction gas At the same time, the thermal efficiency of the heater could be improved, and as a result, the production rate of the film could be significantly improved. In addition, when the material of the internal reactor is made to have good adhesion to the produced film, the film produced in the internal reactor does not peel off, the reaction chamber can be kept clean, and It is possible to prevent the release film from falling down, prevent defects from occurring, and improve the reliability of the product quality.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明に係る熱CVD装置の内熱式の一実施例
を示す概略図である。
FIG. 1 is a schematic view showing an embodiment of an internal heat type of a thermal CVD apparatus according to the present invention.

【図2】従来の熱CVD装置の内熱式の構成例を示す概
略図である。
FIG. 2 is a schematic diagram showing an example of an internal heat type configuration of a conventional thermal CVD apparatus.

【図3】従来の熱CVD装置の外熱式の構成例を示す概
略図である。
FIG. 3 is a schematic diagram showing an example of an externally heated configuration of a conventional thermal CVD apparatus.

【図4】従来の熱CVD装置の内熱+外熱式の構成例を
示す概略図である。
FIG. 4 is a schematic diagram showing a configuration example of an internal heat + external heat type of a conventional thermal CVD apparatus.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1・・・・・・・・・・反応室 2・・・・・・・・・・支持台 3・・・・・・・・・・基板 4・・・・・・・・・・反応ガス導入口 5・・・・・・・・・・ヒータ 6・・・・・・・・・・内部反応器 7・・・・・・・・・・排気口 1 reaction room 2 support 3 substrate 4 reaction Gas inlet port 5: Heater 6: Internal reactor 7: Exhaust port

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 内部に設置した基板に膜生成処理を行う
反応室と、この反応室内へ反応ガスを供給するガス供給
部と、反応器内を加熱するための加熱部とを備えた熱C
VD装置であって、前記反応室内にさらに内部反応器を
設け、基板をこの内部反応器内に配置するようにしたこ
とを特徴とする熱CVD装置。
1. A heat C comprising a reaction chamber for performing a film forming process on a substrate installed inside, a gas supply unit for supplying a reaction gas into the reaction chamber, and a heating unit for heating the inside of the reactor.
A thermal CVD apparatus, which is a VD apparatus, wherein an internal reactor is further provided in the reaction chamber, and a substrate is arranged in the internal reactor.
【請求項2】 内部反応器を、反応生成物質と密着性の
良い物質で構成したことを特徴とする請求項1の熱CV
D装置。
2. The thermal CV according to claim 1, wherein the internal reactor is made of a substance having good adhesion to the reaction product.
D device.
JP31654794A 1994-12-20 1994-12-20 Thermal CVD equipment Pending JPH08176830A (en)

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