JP4435395B2

JP4435395B2 - Heating element CVD equipment

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Publication number: JP4435395B2
Application number: JP2000280221A
Authority: JP
Inventors: 啓次石橋; 雅彦田中; 稔柄澤
Original assignee: Canon Anelva Corp
Current assignee: Canon Anelva Corp
Priority date: 2000-09-14
Filing date: 2000-09-14
Publication date: 2010-03-17
Anticipated expiration: 2020-09-14
Also published as: JP2002093723A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、真空室（処理容器）内に所定の温度に維持される発熱体を設け、原料ガスを前記発熱体によって分解及び／又は活性化させ、真空室（処理容器）内に配置されている基板上に薄膜を堆積させる発熱体ＣＶＤ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ＬＳＩ（大規模集積回路）を始めとする各種半導体デバイスやＬＣＤ（液晶ディスプレイ）等の作製においては、基板上に所定の薄膜を形成するプロセスの１つとして化学気相堆積（ＣＶＤ：ＣｈｅｍｉｃａｌＶａｐｏｒＤｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法が広く用いられている。
【０００３】
ＣＶＤ法には、放電プラズマ中で原料ガスを分解及び／又は活性化させて成膜を行うプラズマＣＶＤ法や基板を加熱してその熱により化学反応を生じさせて成膜を行う熱ＣＶＤ法等の他に、所定の高温に維持した発熱体により原料ガスを分解及び／又は活性化させて成膜を行う方式のＣＶＤ法（以下、発熱体ＣＶＤ法と呼ぶ）がある。
【０００４】
発熱体ＣＶＤ法を行う成膜処理装置（発熱体ＣＶＤ装置）は、真空排気可能な処理室内に設けられたタングステン等の高融点金属からなる発熱体を１０００〜２０００℃程度の高温に維持しながら原料ガスを導入するよう構成されている。導入された原料ガスは、発熱体の表面を通過する際に分解や活性化され、これらが基板に到達することにより最終的な目的物である材料の薄膜が基板の表面に堆積する。尚、このような発熱体ＣＶＤ法のうち、ワイヤ状の発熱体を用いるものについてはホットワイヤ（ＨｏｔＷｉｒｅ）ＣＶＤ法と呼ばれ、また、発熱体による原料ガスの分解あるいは活性化において発熱体の触媒反応を利用しているものについては触媒ＣＶＤ（またはＣａｔ−ＣＶＤ：Ｃａｔａｌｙｔｉｃ−ＣＶＤ）法と呼ばれる。
【０００５】
発熱体ＣＶＤ法では原料ガスの分解や活性化は、発熱体の表面を通過する際に起こるため、基板の熱のみによって反応を生じさせる熱ＣＶＤ法に比べて基板の温度を低くできるという長所がある。また、プラズマＣＶＤ法のようにプラズマを形成することがないので、プラズマによる基板へのダメージといった問題からも無縁である。このようなことから、発熱体ＣＶＤ法は、高集積化や高機能化が益々進む次世代の半導体デバイスや表示デバイス等の成膜法として有望視されている。
【０００６】
図８に従来の発熱体ＣＶＤ装置の概念図を示す。内部で基板（不図示）に対して薄膜形成という所定の処理がなされる処理容器１に、処理容器１内を真空に排気する排気系１１と、処理容器１内に薄膜形成のための所定の原料ガスを供給する原料ガス供給系２１とが接続されている。
【０００７】
処理容器１内には、処理容器１内に供給された原料ガスが表面を通過するように発熱体３が配置されており、当該発熱体３には、これを発熱体ＣＶＤ法に要求される所定の高温（約１６００〜２０００℃程度）に加熱、維持するように、電力を与える電力供給機構３０が接続されている。
【０００８】
また、処理容器１内には、前記所定の高温に維持されている発熱体３によって分解及び／又は活性化された原料ガスによって所定の薄膜が形成される基板（不図示）を保持する基板ホルダー４が備えられている。
【０００９】
なお、図８図示の形態においては、原料ガス供給系２１は、不図示の原料ガスが充填されたボンベ、供給圧調整器、流量調整器、供給／停止切換バルブ等から構成されており、原料ガスは、この原料ガス供給系２１より処理容器１内において発熱体３に対向して配置されているガス供給器２を介して処理容器１内に供給されている。また、２種類以上の原料ガスを使用するプロセスでは、原料ガス供給系２１は使用されるガス種の数だけガス供給器２に並列に接続されることになる。ガス供給器２は中空構造となっており、基板ホルダー４と対向する面に多数のガス吹出孔２１０が形成されている。
【００１０】
一方、排気系１１は、排気速度調整機能を有するメインバルブ１２を介して処理容器１と接続されており、この調整機能により処理容器１内の圧力が制御される。
【００１１】
また、薄膜形成という所定の処理が施される被処理物たる基板（不図示）は、ゲートバルブ５を介して処理容器１内に搬出／搬入され、基板ホルダー４内には、基板（不図示）を所定の温度に加熱する加熱機構（不図示）が内蔵されている。
【００１２】
発熱体３は、一般に線状の部材からなるものであり、鋸歯状に折り曲げられ、少なくとも表面が絶縁体である支持体３１により保持されている。また、電力供給機構３０からの電力供給線３２が接続端子３３により接続され、ここを介して電力の供給を受け、発熱体ＣＶＤ法に要求される所定の温度への加熱、所定の温度での維持が図られている。
【００１３】
電力供給機構３０には、通常、直流電源又は交流電源が用いられる。発熱体３は、電源から電力が供給されて、通電加熱により所定の温度に設定されるようになっている。この発熱体を高温加熱することにより、原料ガスを分解及び／又は活性化し成膜を効率よく行うことができる。
【００１４】
発熱体３が電力供給機構３０に接続される接続部における発熱体３の接続部への取り付けは、図１０図示のように、電力供給線３２が接続されている接続端子本体３３１（図８の接続端子３３に該当している）に設けられている発熱体挿入口３３７に、発熱体３の端部が挿入され、ネジ３３２で締め付けて行われている。
【００１５】
図８に示す発熱体ＣＶＤ装置による薄膜形成について、シリコン膜を作製する場合とシリコン窒化膜を作製する場合を例に挙げると、シリコン膜を作製する場合には、原料ガスとしてシラン（ＳｉＨ_４）と水素（Ｈ_２）の混合ガスが用いられ、シリコン窒化膜を作製する場合にはシランとアンモニア（ＮＨ_３）の混合ガスが用いられる。処理容器１内の圧力は０．１〜１００Ｐａ程度である。何れの膜においても発熱体３の温度は約１６００〜２０００℃、基板ホルダー４に保持されている基板（不図示）の温度は、基板ホルダー４内の加熱機構（不図示）によって２００〜５００℃程度にされている。
【００１６】
前述した従来型の発熱体ＣＶＤを用いて所定の成膜条件により、シリコン膜やシリコン窒化膜を形成した場合、発熱体に使用されている高融点金属、例えば、前述のタングステン線等がシランガスと反応してしまい、シリコン化合物を生成してしまうことがある（シリサイド化）。
【００１７】
このようなシリサイド化は、電力供給機構３０からの電力供給の接続部である接続端子３３近傍や支持体３１との接続部近傍など、原料ガスが発熱体３を変性させる反応を起こすよりも短い時間内に原料ガス又はその分解種を熱により瞬時に発熱体３の表面から吹き飛ばすことができない、やや温度が低い部分から進行する。
【００１８】
このシリサイド化によって、発熱体の組成及び径が変化してしまい、抵抗値が下がる。その結果、発熱量が減少し、最終的には発熱体全体の劣化が引き起こされ、発熱体の使用時間が長くなるにつれて成膜速度が低下する。また、これらシリサイド等の反応物は、一般的に蒸気圧が高いので、堆積された膜の汚染の原因ともなり、この発熱体の劣化にともない、成膜されるシリコン膜やシリコン窒化膜の膜質も劣化する。そこで、所定の処理枚数を行ったある時点で、処理容器１内の真空を大気開放し、発熱体３の交換を行う必要があり、生産性において問題であった。
【００１９】
このシリサイド化の現象については、２０００年４月２４日〜２８日に米国サンフランシスコのＭａｒｒｉｏｔｔホテルならびにＡｒｇｅｎｔホテルにて開催されたＭａｔｅｒｉａｌｓＲｅｓｅａｒｃｈＳｏｃｉｅｔｙ２０００ＳｐｒｉｎｇＭｅｅｔｉｎｇにおいて、“ＴｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆＷｆｉｌａｍｅｎｔａｌｌｏｙｉｎｇｏｎｔｈｅｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆＨＷＣＶＤｄｅｐｏｓｉｔｅｄａ−Ｓｉ：Ｈｆｉｌｍｓ”と題して、Ａ．Ｈ．Ｍａｈａｎ等により詳細な発表がなされている。
【００２０】
上述の発熱体のシリサイド化による劣化に対する制御手段であるが、Ｍａｈａｎ等は、前記発表の中で発熱体の寿命を延ばす手段についても触れ、成膜後に発熱体を水素中あるいは真空中で加熱することを提案している。
【００２１】
しかし、この手段は、各成膜の間にその処理を行う時間を確保する必要があり、生産性が低下してしまう問題がある。また、厳密には発熱体のシリサイド化は成膜中に進行していることから、すなわち、発熱体温度、あるいは原料ガスの分解及び／又は活性化に有効な発熱体の領域等の発熱体３を中心とした成膜環境が変化しているため、成膜時間が長い場合、膜の特性が厚さ方向で変化（劣化）してしまう。
【００２２】
図９は、発熱体３を支持体３１に線材３４（通常モリブデンが用いられる）により保持し、これによって接触面積を低減させることにより熱伝導を低減させ、発熱体３のやや温度が低くなる部分（発熱体３が電力供給機構３０に接続されている接続部や、発熱体３が支持体３１に支持されている支持部）から進行するシリサイド化の防止を図ろうとした従来例の支持体３１の部分を説明するものである。しかしこの方法でも線材３４と接触した点の発熱体３の温度は少なからず低下してしまい、シリコン膜形成等でシランガス圧力が高い等、成膜条件によってはその点からシリサイド化を生じてしまう。
【００２３】
したがって、図９図示の構成を採用した発熱体ＣＶＤ装置においても、所定の処理枚数を行ったある時点で、処理容器１内の真空を大気開放し、発熱体３の交換を行う必要があり、生産性において問題があった。
【００２４】
一方、発熱体ＣＶＤ装置において成膜を繰り返し行うと、処理容器内部にも膜が付着し、やがて剥離してゴミの原因となる。本発明者は、このゴミの原因となる処理容器内部の付着膜を効率よく除去可能な除去方法、さらには、発熱体ＣＶＤ装置のｉｎｓｉｔｕクリーニング法を提案している（特願平１１−２２２０８７号）。これは、図８図示のような従来の発熱体ＣＶＤ装置におけるガス供給器２に、原料ガス供給系２１と同様の構成のクリーニングガス供給系を配設し、クリーニング時には、成膜時の原料ガスの代わりにガス供給器２を介して処理容器１にクリーニングガスを導入するものである。すなわち、処理容器１内を排気した後、内部に配設されている発熱体３を２０００℃以上に加熱保持し、この状態で発熱体３により分解及び／又は活性化されて生成される活性種が、付着膜と反応してこれを気体状物質に変換させることのできるクリーニングガスを処理容器１に導入し、生成された気体状物質を排気することにより付着膜を除去することを特徴とする発明である。この発明は、発熱体を２０００℃以上に保持することで、発熱体３自身がクリーニングガスと反応を起こさず安定であるという知見に基づいたものである。
【００２５】
しかし、その発明後、発熱体３を２０００℃以上に保持しようとしても、やはり電力供給機構３０からの電力供給の接続部である接続端子３３近傍や支持体３１との接触部近傍といった部分は温度が低く、付着膜の除去を行うにしたがって、その部分がクリーニングガスとの反応によりエッチングされて徐々に細ってしまい、やがて切れてしまうことが判明した。したがって、原料ガスによるシリサイド化の問題と同様、ある時点で発熱体３の交換を行う必要があり、生産性において問題となっていた。
【００２６】
更に、前述したように、従来型の発熱体ＣＶＤ装置においては、発熱体３が電力供給機構３０に接続されている接続部に、図１０図示のような接続構造が採用されているので、ネジ３３２の締め付け力は、製造者（作業者）によって一定していない。また、ネジ３３２を締め付ける力が一定していないだけでなく、発熱体３に通電することで接続端子本体３３１が加熱されるが、この熱サイクルでネジ３３２に緩みが生じ、ネジ３３２による発熱体３の接続端子本体３３１への締め付け力が小さくなってしまうこともあった。
【００２７】
通常、発熱体３は通電加熱により１６００〜２０００℃程度に加熱されるため、材料としては、高融点金属が用いられ、一般的には、φ０．５の線状タングステンが用いられる。しかし、タングステン線は、一度、１６００〜２０００℃の高温で通電加熱されると、結晶状態が変化することから、脆く、折れ易い性質に変化してしまう。この変化は、上述のシリサイド化と異なり、発熱体３と電力供給機構との接続部などに限られた領域ではなく、当然、発熱体３全体に及び、特に接続部などにおいては、従来多用されていた上述のネジによる固定に代わる、新たに脆い性質に変質したタングステン線の固定方法の問題として、発熱体のシリサイド化防止と同様に、生産性の向上を図る上で発熱体ＣＶＤ装置固有の解決すべき課題として残されていた。
【００２８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、処理容器（真空室）内に導入された原料ガスを発熱体によって分解及び／又は活性化させ、処理容器（真空室）内に配置されている基板上に薄膜を堆積させる発熱体ＣＶＤ装置であって、生産性の向上された発熱体ＣＶＤ装置を提供することを目的としている。そして、かかる目的を達成するために、発熱体ＣＶＤ装置の重要な機構部の一つである、主に発熱体の電力供給機構との接続部において、発熱体のやや温度が低くなる部分が、成膜時に、原料ガスやこれらを起源とする活性種によって劣化（シリサイド化）したり、付着膜除去時（クリーニング時）にクリーニングガスやこれを起源とする活性種と反応（エッチング）したりすることを防止でき、また、発熱体の固定方法が改善されていて、その箇所における発熱体の劣化の問題を防止することのできる発熱体ＣＶＤ装置を提供することにある。
【００２９】
【課題を解決する為の手段】
本発明の発熱体ＣＶＤ装置は、上記目的を達成するために次のように構成されている。
【００３０】
本発明の発熱体ＣＶＤ装置は、内部に備えられている基板ホルダーに保持されている基板に対して薄膜形成処理がなされる処理容器と、当該処理容器に接続されていて処理容器内を真空に排気する排気系及び、処理容器内に原料ガスを供給する原料ガス供給系と、支持体に支持されて当該処理容器内に配置され、電力供給機構からの電力供給を受けて高温（約１６００〜２０００℃程度）にされる発熱体とを備えている。そして、前記原料ガス供給系から処理容器内に導入された原料ガスが高温に維持された発熱体によって分解及び／又は活性化され、前記基板ホルダーに保持されている基板に薄膜が形成されることを基本的形態とする発熱体ＣＶＤ装置である。
【００３１】
本発明の発熱体ＣＶＤ装置は、前記の構成において、前記発熱体が電力供給機構に接続されている接続部及び／又は前記発熱体が支持体に支持されている支持部には、接続部及び支持部との間に隙間を存在させ、かつ発熱体と接触すること無しにカバーが装着されており、当該カバーと、接続部及び支持部との間の当該隙間に、ガスを導入するためのガス導入系が備えられていることを特徴とするものである。
【００３２】
しかも、発熱体が電力供給機構に接続されている接続部及び／又は発熱体が支持体に支持されている支持部において、前記カバーと接続部及び支持部との間に存在している隙間は、発熱体の端部と接触すること無しに装着されているカバーと、発熱体端部との間に形成されている隙間を介して処理容器の内部空間に連通されている。
【００３３】
そこで、前記カバーと接続部及び支持部との間の隙間にガスを導入するためのガス導入系から導入されたガスは、前記カバーと接続部及び支持部との間に存在している隙間及び、前記カバーと発熱体端部との間に形成されている隙間を介して処理容器内に導入されていく。
【００３４】
この結果、成膜時あるいは付着膜除去（クリーニング）時に、前記カバーと接続部及び支持部との間の隙間にガス導入系からガスを導入すると、これが、当該隙間から、前記カバーと発熱体端部との間に形成されている隙間を介して処理容器内に流動していく。
【００３５】
そこで、成膜時にはシランガス等の原料ガスがカバー内部の、カバーと接続部や支持部との間に存在している隙間へ侵入すること、すなわち原料ガスが発熱体のやや温度の低い部分に接触することを抑制できる。また、付着膜除去（クリーニング）時にも、クリーニングガスがカバー内部の、カバーと接続部や支持部との間に存在している隙間へ侵入すること、すなわちクリーニングガスが発熱体のやや温度の低い部分に接触することを抑制できる。
【００３６】
また、カバーが発熱体に接触すると、その接触部分の発熱体の温度が低下してしまい、その温度が低下した部分が原料ガスやクリーニングガス、これらを起源とする活性種に接触し、シリサイド化の進行や、成膜環境の不安定化が生じてしまうが、前記の通り、カバーは、発熱体の端部と接触すること無しに接続部や支持部に装着されている、すなわちカバーと発熱体の端部との間には隙間が形成されているのでこのようなおそれはない。
【００３７】
これらにより、発熱体が電力供給機構に接続されている接続部や、発熱体が支持体に支持されている支持部のように、発熱体の温度がやや低くなる部分が、成膜時に原料ガスにより劣化（シリサイド化）したり、付着膜除去（クリーニング）時にクリーニングガスと反応（エッチング）したりすることを防止できる。
【００３８】
この結果、発熱体の長寿命化と、成膜環境の安定化が実現でき、発熱体の長寿命化による発熱体の交換頻度の低下により、生産性の良い発熱体ＣＶＤ装置を提供するこができる。
【００３９】
なお、前記において、カバーと接続部や支持部との間の隙間にガス導入系から導入されるガスは、水素、アルゴン、ヘリウム、ネオン、クリプトン、キセノン、窒素、アンモニアのいずれか、またはこれらの２種以上からなる混合ガスとすることができる。
【００４０】
本発明が提案する他の発熱体ＣＶＤ装置は、前述した基本的形態の発熱体ＣＶＤ装置において、前記発熱体が電力供給機構に接続されている接続部は、発熱体の端部が挿脱される発熱体挿入口と、当該発熱体の端部が発熱体挿入口に挿脱する方向へ摺動自在に取り付けられている弾性体支持具とを備えていると共に、当該発熱体挿入口内に、一方側が発熱体挿入口に挿入される発熱体の端部に面し、他方側が前記弾性体支持具に摺動自在に支持される金属製又はセラミック製の弾性体を備えており、前記弾性体支持具を、発熱体端部が発熱体挿入口に挿入される方向へ移動させることによって、前記弾性体の弾性力で発熱体端部を接続部に押し付けて、発熱体の接続部への取り付けが行われることを特徴とするものである。
【００４１】
ここで、金属製又はセラミック製の弾性体としては、１６００〜２０００℃の高温に達する発熱体と接触し、６００℃近くまで加熱される場合があるため、そのような温度でもその弾性力を失わない材質であるインコネル（登録商標）などの金属や窒化硅素などのセラミックからできているバネなどを採用することが望ましい。
【００４２】
前記の構成の発熱体ＣＶＤ装置によれば、発熱体の端部と接続部との接触面積を前記発熱体挿入口に与えられている一定の面積に保ち、かつ、発熱体の端部を接続部に常にほぼ一定の力で押し付けることができる。
【００４３】
また、前記の構成を採用することによって、図１０に示したような従来のネジの締め付け力による固定と異なり、弾性体支持具（例えば、バネ押さえ金具）が接続部の発熱体挿入口への発熱体端部の挿脱方向に並行にスライドされることによって、弾性力を発揮する弾性体からの押し付け力による固定、または力の解除を瞬時に行って、発熱体の端部の、接続部での取り付け、取り外しを実現できる。
【００４４】
したがって、発熱体が一度通電加熱されて変質し、脆くなっていたとしても、発熱体の端部は、高温下において安定した一定の弾性力により固定されており、しかも、発熱体端部の接続部での取り付け、取り外しは容易に、かつ短時間で行うことが可能であるため、メンテナンスによる装置停止時間を低減でき、生産性の高い発熱体ＣＶＤ装置を提供することができる。
【００４５】
本発明が提案する更に他の発熱体ＣＶＤ装置は、前述した基本的形態の発熱体ＣＶＤ装置において、前記発熱体が電力供給機構に接続されている接続部は、発熱体の端部が挿脱される発熱体挿入口と、当該発熱体挿入口内に配置されている金属製コイルバネを備えており、前記発熱体挿入口に挿入された発熱体の端部の金属製ブロックが、前記発熱体挿入口内の金属製コイルバネの弾性力によって保持され、その金属製コイルバネを通して前記電力供給機構からの電力供給が行われることを特徴とするものである。
【００４６】
ここでも、金属製コイルバネは、１６００〜２０００℃の高温に達する発熱体と接触し、６００℃近くまで加熱される場合があるため、そのような温度でもその弾性力を失わない材質であるインコネル（登録商標）などの金属製とすることが望ましい。
【００４７】
かかる構成によっても、発熱体の端部を、金属製コイルバネで、常にほぼ一定の力で、接続部に保持することができる。
【００４８】
また、発熱体の端部の金属製ブロックを発熱体挿入口内に挿脱することによって、弾性力を発揮する金属製コイルバネからの押し付け力による固定、または力の解除が瞬時に行われ、発熱体の端部の、接続部での取り付け、取り外しを容易に、かつ短時間で行うことが可能であるため、メンテナンスによる装置停止時間を低減でき、生産性の高い発熱体ＣＶＤ装置を提供することができる。
【００４９】
このように、以上のような構成にすれば、発熱体が電力供給機構に接続されている接続部や、発熱体が支持体に支持されている支持部のように、発熱体の温度がやや低くなる部分が、成膜時に原料ガスにより劣化（シリサイド化）したり、付着膜除去（クリーニング）時にクリーニングガスと反応（エッチング）したりすることを防止できると共に、発熱体が一度通電加熱されて変質し、脆くなっていたとしても、発熱体の端部を、高温下においても安定したほぼ一定の弾性力により固定し続け、しかも、発熱体端部の接続部での取り付け、取り外しは容易に、かつ短時間で行うことができる。つまり、シリサイド化やエッチングの防止による発熱体の長寿命化と合わせることにより、メンテナンスによる装置停止時間を低減できる生産性の高い発熱体ＣＶＤ装置を提供することができる。
【００５０】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の好適な実施形態を添付図面に基づいて説明する。
【００５１】
図１は、本発明に係わる発熱体ＣＶＤ装置の第一の実施形態の要部構造を示すものであり、処理容器１やその内部構造、排気系１１及び、原料ガス導入系２１等の形態、構造については、前記した図８に示す従来の発熱体ＣＶＤ装置と同様であるため図示を省略している。また、図８に示した部材と同様の部材には同じ符号を付してその説明を省略している。
【００５２】
図１では、発熱体３、発熱体３を支持する支持体３１、電力供給線３２、カバー３０１と３０２が示されている。
【００５３】
カバー３０１、３０２は、それぞれ発熱体３が電力供給線３２に接続されている接続部側（接続端子３３）及び、発熱体３が支持体３１に支持されている支持部側（不図示）において、図５図示のように、その内部に隙間３１１ａを存在させ、すなわち接続部及び支持部との間に隙間３１１ａを存在させ、かつ発熱体３と接触すること無しに、すなわち発熱体３との間に隙間３１１ｂを存在させて装着されているものである。
【００５４】
更に、カバー３０１、３０２の内部の隙間３１１ａにガスを導入するために、図８に示す原料ガス導入系２１と同様の構成からなるガス供給系３２１が模式的に示されている。
【００５５】
本実施形態では、発熱体３が電力供給線３２に接続されている接続部（接続端子３３）及び、発熱体３が支持体３１に支持されている支持部は、カバー３０１、３０２に覆われているため破線で示している。
【００５６】
カバー３０１は発熱体３が支持体３１に支持される部分一箇所と、接続端子３３に接続される部分二箇所をまとめて覆い、カバー３０２は発熱体３が支持体３１に支持される部分二箇所をまとめて覆うようになっている。
【００５７】
ここで、一つのカバーで覆う支持部や接続部（接続端子）の数は発熱体３の形状により任意であることは言うまでもない。
【００５８】
図２は、本発明に係わる発熱体ＣＶＤ装置の第二の実施形態の要部構造を示すものである。図１及び図８に示した部材と同様の部材には同じ符号を付している。本実施形態では、発熱体３が支持体３１に支持される部分及び、発熱体３が電力供給線３２に接続されている接続部（接続端子３３）の各々を、個別のカバー３０３、３０４で覆うようにしたもので、カバー３０３は発熱体３と支持体３１の各支持部を覆い、カバー３０４は接続端子３３の部分を覆うものである。
【００５９】
図３は、本発明に係わる発熱体ＣＶＤ装置の第三の実施形態の要部構造を示すものであり、図９に示した支持体３１に線材３４で発熱体３を保持した発熱体ＣＶＤ装置に本発明を適用したものである。図１、図２及び、図９に示した部材と同様の部材には同じ符号を付している。本実施形態では、発熱体３が線材３４に接触している部分及び、接続端子３３に接続されている部分をカバー３０５、３０６で覆うようにしたもので、カバー３０５は発熱体３が線材３４に接触している部分一箇所と接続端子３３に接続されている部分二箇所をまとめて覆い、カバー３０６は発熱体３が線材３４に接触している部分二箇所をまとめて覆うようになっている。ここで、図１で示した実施形態の説明と同様に、一つのカバーで覆う接触部や接続端子部の数は発熱体３の形状により任意であることは言うまでもない。
【００６０】
図４は、本発明に係わる発熱体ＣＶＤ装置の第四の実施形態の要部構造を示すものである。図１〜図３及び、図９に示した部材と同様の部材には同じ符号を付している。本実施形態では、発熱体３が線材３４に接触している部分及び接続端子３３に接続されている部分の各々を個別のカバー３０７、３０８で覆うようにしたもので、カバー３０７は線材３４との接触部分を線材３４を含めて覆い、カバー３０８は接続端子３３の部分を覆うものである。
【００６１】
図８に示す従来の発熱体ＣＶＤ装置によるシリコン膜形成では、シランガスと水素ガスをそれぞれの原料ガス供給系２１（図８では一系統のみの図示になっている）よりガス供給器２を介して処理容器１内に導入していた。
【００６２】
これに対し、上記本発明の実施形態では、好適には、シランガスのみを原料ガス供給系２１からガス供給器２を介して処理容器１内に導入し、水素ガスはガス供給系３２１よりカバー３０１〜３０８内の隙間３１１ａに導入することができる。
【００６３】
本発明の発熱体ＣＶＤ装置においては、カバー３０１〜３０８は発熱体３に接触することなく配置されている。すなわちカバー３０１〜３０８と発熱体３の間に隙間３１１ｂが設けられているので、前記のようにカバー３０１〜３０８内の隙間３１１ａに導入された水素ガスは、カバー３０１〜３０８内からこの隙間３１１ｂを介して処理容器１内に導入される。
【００６４】
図５に図２に示した本発明の第二実施形態のＡ部断面の概略図を示す。水素ガスは、ガス供給系３２１よりカバー３０４内の隙間３１１ａへ矢印３２２の方向に導入され、発熱体３とカバー３０４の隙間３１１ｂから矢印３２３のように処理容器１内へ導入される。
【００６５】
この水素ガスの流れによりガス供給器２より処理容器１内に導入されたシランガスや、カバーされていない発熱体３の表面で分解及び／又は活性化されたシランガス起源の活性種が、カバー３０４内の隙間３１１ａへ矢印３２３と反対の方向から侵入してくるのを防止でき、発熱体３が電力供給機構からの電力供給線３２に接続されている接続部（接続端子）３３近傍における発熱体３の端部の、やや温度が低い部分にこれらが接触し、シリサイド化して劣化してしまうのを防止できる。
【００６６】
また、発熱体３が支持体３１に支持されている部分（図２に示した第二実施形態のカバー３０３で覆われている部分）においても、図５に図示した構造と同様の構造（電力供給機構からの電力供給線３２が接続されなくなり、接続端子３３が存在しなくなる点のみが図５図示の構造と異なる）を採用することにより、支持体３１に支持されている発熱体３の部分にシランガス等が接触して、シリサイド化し、劣化してしまうのを防止できる。
【００６７】
このような発熱体３のシリサイド化防止による劣化防止は、同様な原理により、図１、図３、図４に示した第一、第三、第四実施形態におけるカバー３０１、３０２、３０５〜３０８部においても実現される。
【００６８】
ここで、カバー３０１〜３０８内に導入するガスは水素ガスに限らず、アルゴン、ヘリウム、ネオン、クリプトン、キセノンのいずれか、またはこれらの２種以上からなる混合ガスでもよく、これらのいずれによっても、同様に発熱体３の劣化を防止できる。
【００６９】
水素ガスをこれらのガスと同時に導入する場合には、水素ガスはガス供給器２（図８）から導入し、他のガスをカバー３０１〜３０８内の隙間を介して導入することとしても、水素ガスを他のガスと混合してカバー３０１〜３０８内の隙間を介して導入してもよい。ただ好ましくはカバー３０１〜３０８内の隙間から混合して導入した方が効率的でよい。
【００７０】
図８に示す従来の発熱体ＣＶＤ装置によるシリコン窒化膜形成では、シランガスとアンモニアガスをそれぞれの原料ガス供給系２１（図８では１系統のみの図示になっている）よりガス供給器２を介して処理容器１内に導入していた。
【００７１】
これに対し、前記本発明の実施形態では、好適には、シランガスのみを原料ガス供給系２１からガス供給器２を介して処理容器１内に導入し、アンモニアガスはガス供給系３２１よりカバー３０１〜３０８内の隙間３１１ａへ矢印３２２の方向に導入し、発熱体３とカバー３０１の隙間３１１ｂから矢印３２３のように処理容器１内へ導入する構成にすることができる。
【００７２】
これにより上記シリコン膜形成の場合と同様に、処理容器１内に導入されたシランガスや、カバーされていない発熱体３の表面で分解及び／又は活性化されたシランガス起源の活性種がカバー３０１〜３０８内の隙間３１１ａへ矢印３２３と反対の方向から侵入してくるのを防止でき、発熱体３が接続端子３３に接続されている部分近傍や、発熱体３の支持体３１に支持されている部分近傍といった、発熱体３のやや温度が低い部分にこれらが接触し、シリサイド化して劣化してしまうのを防止できる。
【００７３】
ここで、カバー３０１〜３０８内の隙間を介して導入するガスは、アンモニアガスに、水素、アルゴン、ヘリウム、ネオン、クリプトン、キセノン、窒素のいずれか、またはこれらの２種以上を混合した混合ガスでもよく、これらのいずれによっても、同様に発熱体３の劣化を防止できる。
【００７４】
シリコン窒化膜を効率よく形成するためにはアンモニアガスを導入する必要があるが、アンモニアガスをこれらのガスと同時に導入する場合、アンモニアガスはガス供給器２から導入し、他のガスをカバー３０１〜３０８内の隙間を介して導入してもよいし、カバー３０１〜３０８内の隙間を介してアンモニアガスを他のガスと混合して導入してもよい。ただ好ましくはカバー３０１〜３０８内の隙間を介して他のガスと混合して導入した方が効率的でよい。
【００７５】
上記本発明の実施形態によるシリコン膜及びシリコン窒化膜の形成は、本発明の発熱体ＣＶＤ装置の成膜適用例であり、これら以外の成膜にも適応可能である。また、これらの膜形成においてはシランガスを用いているが、シランガス以外のジシラン（Ｓｉ_２Ｈ_６）、トリシラン（Ｓｉ_３Ｈ_８）、テトラエトキシシラン（ＴＥＯＳ）等でも本発明の適用が可能である。
【００７６】
前記本発明の実施形態において、処理容器１内部に付着した膜の除去を行う際には、クリーニングガスを原料ガス供給系２１と同様の構成のクリーニングガス供給系（不図示）からガス供給器２を介して処理容器１内に導入するとともに、水素、アルゴン、ヘリウム、ネオン、クリプトン、キセノン、窒素、アンモニアのいずれか、またはこれらの２種以上からなる混合ガスをガス供給系３２１よりカバー３０１〜３０８内の隙間３１１ａに導入する。
【００７７】
これにより処理容器１内に導入されたクリーニングガスそのものや、カバーされていない発熱体３の表面で分解及び／又は活性化されたクリーニングガス起源の活性種がカバー内の隙間３１１ａへ矢印３２３と反対の方向から侵入してくるのを防止でき、支持体３１に支持されている発熱体３近傍や、接続端子３３に接続されている発熱体３近傍がエッチングされて劣化してしまうのを防止できる。
【００７８】
ここで本発明の発熱体ＣＶＤ装置は、フッ素（Ｆ_２）、塩素（Ｃｌ_２）、三フッ化窒素（ＮＦ_３）、四フッ化メタン（ＣＦ_４）、六フッ化エタン（Ｃ_２Ｆ_６）、八フッ化プロパン（Ｃ_３Ｆ_８）、四塩化炭素（ＣＣｌ_４）、三フッ化塩化メタン（ＣＣｌＦ_３）、五フッ化塩化エタン（Ｃ_２ＣｌＦ_５）、三フッ化塩素（ＣｌＦ_３）、六フッ化硫黄（ＳＦ_６）のいずれのクリーニングガスに対しても適用可能である。
【００７９】
以上説明した本発明の発熱体ＣＶＤ装置では、発熱体３に線状のものを用いたが、発熱体は箔状であっても、また線状発熱体ではコイル状等にして配置してもよい。ただし、コイル状の発熱体を用いる場合、カバーと発熱体との隙間は、カバー内への原料ガスやその活性種、あるいはクリーニングガスやその活性種の侵入を効果的に防止するように狭く設定することが重要であり、その隙間の面積を狭くするため、少なくとも隙間部分の形状が線状である発熱体を用いることが望ましい。
【００８０】
図６（ａ）、（ｂ）は、本発明による第五の実施形態における、接続部の構成部材である接続端子本体３３１（図５の接続端子３３に該当している）への発熱体３の取り付けを説明するものである。
【００８１】
この実施形態は、図５に符号Ｃで表されている、発熱体３が電力供給線３２に接続されている接続部での発熱体の取り付け構造に特徴を有し、図６（ａ）、（ｂ）は、接続部の構成部材である接続端子本体３３１（図５の接続端子３３に該当している）が支持体３１（不図示）の上面に直接固定された形態を表わしている。
【００８２】
接続端子本体３３１（図５の接続端子３３に該当している）は、発熱体３の端部が挿脱される発熱体挿入口３３７と、発熱体３の端部が発熱体挿入口３３７に挿脱する方向（図６（ａ）において矢示３３５で示される方向）へ摺動自在に取り付けられている弾性体支持具としてのバネ押え金具３３４を備えていると共に、金属製又はセラミックス製の弾性体（図６（ａ）図示の実施形態においては、バネ３３３）を発熱体挿入口３３７内に備えている。
【００８３】
バネ３３３は、図６（ａ）図示のように、一方側（図６（ａ）中、左側）が、発熱体挿入口３３７内に挿入される発熱体３の端部に面し、他方側（図６（ａ）中、右側）が、バネ押え金具３３４に摺動自在に支持されている。
【００８４】
図６（ａ）図示の状態では、バネ押え金具３３４がバネ３３３を押していない。この状態で、図６（ａ）図示のように、発熱体３の端部を発熱体挿入口３３７へ挿入し、次いで、図６（ｂ）図示の状態へ、バネ押え金具３３４を、発熱体３の端部が発熱体挿入口３３７に挿入される方向（図６（ａ）中、下側）へスライドさせると、バネ３３３が押され、このバネ３３３の弾性力によって発熱体３の端部が接続端子本体３３１に押し付けられ、発熱体３の接続端子本体３３１への取り付けが行われる。かかる取り付けは、バネ押え金具３３４の図６（ａ）中、下側へスライドする動作によって瞬時に、しかも簡単に行うことができる。
【００８５】
また、発熱体３が接続端子本体３３１へ取り付けられている図６（ｂ）図示の状態では、発熱体３の端部は、バネ押え金具３３４に支持されたバネ３３３の弾性力によるほぼ一定した力で、接続端子本体３３１に押し付けられている。
【００８６】
発熱体３を交換する場合には、バネ押え金具３３４を図６（ｂ）中、上側へスライドさせて、図６（ａ）図示の状態に戻せば、バネ３３３が発熱体３の端部を接続端子本体３３１に押し付ける力が瞬時に解除されるので、発熱体３の端部を簡単に抜き取ることができる。
【００８７】
なお、前述した図６（ａ）、（ｂ）の実施形態においては、安定した成膜に貢献する一つの方策として、タングステン、モリブデンなどの高融点金属の板をバネ３３３と発熱体３の端部との間に介在させ（不図示）、発熱体３の熱をバネ３３３に伝導しずらくすることで、バネ３３３の温度上昇を低減させ、バネ３３３の温度上昇によるバネ力の変化を防止することも考えられる。
【００８８】
発熱体３の端部を接続端子本体３３１に押し付ける弾性力を発揮する弾性体としては、バネが考えられ、このバネは、ベリリューム銅、ステンレススチール、インコネル（登録商標）などの金属製のものや、セラミック製などのものを採用することができる。ただし、１６００〜２０００℃の高温に達する発熱体と接触し、６００℃近くまで加熱される場合には、インコネル（登録商標）やセラミックス製のバネを採用することが望ましい。
【００８９】
図８、図９で説明した従来の基本的形態からなる発熱体ＣＶＤ装置において、発熱体３が電力供給機構に接続されている接続部を、図６（ａ）、（ｂ）の実施形態で説明した構造とすることによって、本発明が提案する発熱体ＣＶＤ装置とすることができる。このような構成にすれば、発熱体が一度通電加熱されて変質し、脆くなっていたとしても、発熱体３の端部は、高温下においてバネ３３３の安定したほぼ一定の弾性力により固定されており、しかも、発熱体３の端部の接続部３３での取り付け、取り外しを容易に行うことができる。
【００９０】
また、図８、図９で説明した従来の基本的形態からなる発熱体ＣＶＤ装置において、図１乃至図５で説明した実施形態からなる発熱体３が電力供給線３２に接続されている接続部及び、発熱体３が支持体３１に支持されている支持部の構造を採用し、更に、発熱体３が電力供給機構に接続されている接続部を、図６（ａ）、（ｂ）の実施形態で説明した構造とすることによって、本発明が提案する発熱体ＣＶＤ装置とすることもできる。このような構成にすれば、発熱体ＣＶＤ装置の重要な機構部の一つである、主に発熱体の電力供給機構との接続部において、発熱体３のやや温度が低くなる部分が、成膜時に、原料ガスやこれを起源とする活性種によって劣化（シリサイド化）したり、クリーニング時にクリーニングガスやこれを起源とする活性種と反応（エッチング）することを防止できるだけでなく、発熱体の固定方法が改善されていて、その箇所における発熱体の劣化の問題を防止できる発熱体ＣＶＤ装置を提供することができる。
【００９１】
図７（ａ）、（ｂ）は、接続部（接続端子３３）の構成部材である接続端子本体３３１（図５の接続端子３３に該当する）への発熱体３の取り付け構造の他の実施形態を説明するものである。
【００９２】
接続端子本体３３１（図５の接続端子３３に該当している）は、発熱体３の端部が挿脱される発熱体挿入口３３７と、発熱体挿入口３３７内に配置されている金属製コイルバネ３４０を備えている。
【００９３】
一方、発熱体３はその端部にボス３３８の形態をした金属製ブロックを備えており、発熱体挿入口３３７に挿入されたボス３３８が、発熱体挿入口３３７内の金属製コイルバネ３４０の弾性力によって接続端子本体３３１に保持されて、発熱体３の接続端子本体３３１への取り付けが行われ、しかも金属製コイルバネ３４０を通して発熱体３に電力供給が行われるものである。
【００９４】
発熱体３の端部に備えられているボス３３８が発熱体挿入口３３７内へ挿入されると、金属製コイルバネ３４０の弾性力によって瞬時に、しかも簡単に、ボス３３８を接続端子本体３３１へ保持させると共に、金属製コイルバネ３４０を通して発熱体３への電力供給のための電気的接触を取ることができる。
【００９５】
また、発熱体３が接続端子本体３３１へ取り付けられている図７（ａ）図示の状態では、発熱体３は、金属製コイルバネ３４０の弾性力によるほぼ一定した力で、接続端子本体３３１に保持されている。
【００９６】
発熱体３を交換する場合には、ボス３３８を発熱体挿入口３３７から、金属製コイルバネ３４０の弾性力に抗して抜き取るだけで、発熱体３のボス３３８を簡単に抜き取ることができる。
【００９７】
図８、図９で説明した従来の基本的形態からなる発熱体ＣＶＤ装置において、発熱体３が電力供給機構に接続されている接続部を、図７（ａ）、（ｂ）の実施形態で説明した構造とすることによって、本発明が提案する発熱体ＣＶＤ装置とすることができる。このような構成にすれば、発熱体が一度通電加熱されて変質し、脆くなっていたとしても、発熱体３の端部は、高温下において金属製コイルバネ３４０の安定したほぼ一定の弾性力により固定されており、しかも、発熱体３の端部の接続部３３での取り付け、取り外しを容易に行うことができる。
【００９８】
以上、添付図面を参照して本発明の好ましい実施形態を説明したが、本発明は、かかる実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載から把握される技術的範囲に於いて種々の形態に変更可能である。
【００９９】
例えば、カバー３０１〜３０８の形態及び、その支持体３１への固定方法、カバー３０１〜３０８への電力及び水素ガスの導入位置等は、添付した図面に例示したものに限られるものではない。
【０１００】
【発明の効果】
本発明によれば、発熱体が電力供給機構に接続されている接続部や、発熱体が支持体に支持されている支持部を、接続部、支持部との間に隙間を存在させ、かつ、発熱体と接触すること無しに、すなわち発熱体との間に隙間を介在させてカバーで覆い、当該カバーと接続部、支持部との間の隙間にガスを導入するガス導入機構が備えられている。そこで、ガス導入機構から水素、アルゴン、ヘリウム、ネオン、クリプトン、キセノン、窒素、アンモニアのいずれか、またはこれらの２種以上からなる混合ガスを、前記カバーと接続部、支持部との間の隙間に導入することにより、成膜時にはシランガス等の原料ガスやこれに起源を有する活性種、付着膜除去時にはクリーニングガスやこれに起源を有する活性種が、前記カバーと接続部、支持部との間の隙間に侵入して、接続部近傍や、支持部近傍といった発熱体の温度がやや低くなる発熱体部分に接触することを抑制できる。そのため、成膜時におけるこれら発熱体の温度がやや低くなる部分から進行するシリサイド化、又は、クリーニング時におけるエッチング現象などによる発熱体の劣化を効果的に防止することができる。
【０１０１】
また、発熱体が電力供給機構に接続されている接続部における発熱体端部の取り付けを、接続部に設けられている発熱体挿入口への発熱体端部の挿入と、当該発熱体挿入口内に備えられている金属製又はセラミック製弾性体によるほぼ一定の弾性力による発熱体端部の接続部への押し付けによって実現している。そこで、発熱体が一度、通電加熱して脆くなったとしても、高温下でも安定した、ほぼ一定の弾性力により発熱体の端部を接続部に固定し続けることができ、しかも、発熱体端部の接続部での取り付け、取り外しは、容易に、かつ短時間で行うことができる。
【０１０２】
そこで、シリサイド化やエッチング現象の防止による発熱体の長寿命化と合わせることにより、メンテナンスによる装置停止時間を低減できる生産性の高い発熱体ＣＶＤ装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係わる発熱体ＣＶＤ装置の第１実施形態の要部構成例を示す概念図である。
【図２】本発明に係わる発熱体ＣＶＤ装置の第２実施形態の要部構成例を示す概念図である。
【図３】本発明に係わる発熱体ＣＶＤ装置の第３実施形態の要部構成例を示す概念図である。
【図４】本発明に係わる発熱体ＣＶＤ装置の第４実施形態の要部構成例を示す概念図である。
【図５】本発明に係わる発熱体ＣＶＤ装置の第２実施形態のＡ部断面を示す概念図である。
【図６】本発明に係わる発熱体ＣＶＤ装置の第５実施形態の要部構成例を示す概念図であり、
（ａ）はバネによる発熱体の押し付けが行われていない状態を説明する図、
（ｂ）はバネによる発熱体の押し付けが行われている状態を説明する図、
【図７】（ａ）本発明に係わる発熱体ＣＶＤ装置の第６実施形態の要部構成例を示す概念図、
（ｂ）は、図７（ａ）の実施形態に採用されているコイルバネの概略図。
【図８】従来の発熱体ＣＶＤ装置の構成例を示す概念図である。
【図９】従来の発熱体ＣＶＤ装置の別の構成例の要部構成を示す概念図である。
【図１０】従来の発熱体ＣＶＤ装置における発熱体の取り付け部を説明する図。
【符号の説明】
１処理容器
２ガス供給器
３発熱体
４基板ホルダー
１１排気系
２１原料ガス供給系
３０電力供給機構
３１支持体
３３接続端子
３０１〜３０８カバー
３１１ａ、３１１ｂ隙間
３２１ガス供給系
３３１接続端子本体
３３３バネ
３３４バネ押え金具
３３７発熱体挿入口
３３８ボス
３４０コイルバネ[0001]
[Industrial application fields]
In the present invention, a heating element that is maintained at a predetermined temperature is provided in a vacuum chamber (processing container), and a raw material gas is decomposed and / or activated by the heating element and disposed in the vacuum chamber (processing container). The present invention relates to a heating element CVD apparatus for depositing a thin film on a substrate.
[0002]
[Prior art]
In the manufacture of various semiconductor devices such as LSI (Large Scale Integrated Circuit) and LCD (Liquid Crystal Display), as one of the processes for forming a predetermined thin film on a substrate, chemical vapor deposition (CVD: Chemical Vapor Deposition). ) Method is widely used.
[0003]
The CVD method includes a plasma CVD method in which a source gas is decomposed and / or activated in discharge plasma to form a film, and a thermal CVD method in which a film is heated to cause a chemical reaction to form a film. In addition, there is a CVD method (hereinafter referred to as a heating element CVD method) in which a source gas is decomposed and / or activated by a heating element maintained at a predetermined high temperature to form a film.
[0004]
A film forming apparatus (heating element CVD apparatus) that performs a heating element CVD method maintains a heating element made of a refractory metal such as tungsten provided in a processing chamber that can be evacuated at a high temperature of about 1000 to 2000 ° C. It is comprised so that source gas may be introduced. The introduced source gas is decomposed and activated when it passes through the surface of the heating element, and when they reach the substrate, a thin film of a material that is the final target is deposited on the surface of the substrate. Of these heating element CVD methods, those using wire-like heating elements are called hot wire (hot wire) CVD methods, and in the decomposition or activation of the source gas by the heating elements, What uses a catalytic reaction is called a catalytic CVD (or Cat-CVD: Catalytic-CVD) method.
[0005]
In the heating element CVD method, since the decomposition and activation of the source gas occurs when passing through the surface of the heating element, there is an advantage that the temperature of the substrate can be lowered as compared with the thermal CVD method in which a reaction is caused only by the heat of the substrate. is there. Further, since plasma is not formed unlike the plasma CVD method, there is no concern from the problem of damage to the substrate due to plasma. For these reasons, the heating element CVD method is regarded as promising as a film forming method for next-generation semiconductor devices, display devices, and the like, which are becoming increasingly highly integrated and highly functional.
[0006]
FIG. 8 shows a conceptual diagram of a conventional heating element CVD apparatus. In a processing container 1 in which a predetermined process of forming a thin film on a substrate (not shown) is performed, an exhaust system 11 that exhausts the inside of the processing container 1 to a vacuum, and a predetermined for forming a thin film in the processing container 1 A source gas supply system 21 that supplies source gas is connected.
[0007]
A heating element 3 is disposed in the processing container 1 so that the source gas supplied into the processing container 1 passes through the surface, and the heating element 3 is required for the heating element CVD method. An electric power supply mechanism 30 that supplies electric power is connected so as to be heated and maintained at a predetermined high temperature (about 1600 to 2000 ° C.).
[0008]
Further, a substrate holder that holds a substrate (not shown) on which a predetermined thin film is formed by a source gas decomposed and / or activated by the heating element 3 maintained at the predetermined high temperature in the processing container 1. 4 is provided.
[0009]
In the form shown in FIG. 8, the source gas supply system 21 includes a cylinder filled with a source gas (not shown), a supply pressure regulator, a flow rate regulator, a supply / stop switching valve, and the like. The gas is supplied into the processing container 1 from the raw material gas supply system 21 through the gas supply device 2 disposed opposite to the heating element 3 in the processing container 1. In the process using two or more kinds of source gases, the source gas supply systems 21 are connected in parallel to the gas supply device 2 by the number of gas types used. The gas supply device 2 has a hollow structure, and a large number of gas blowing holes 210 are formed on the surface facing the substrate holder 4.
[0010]
On the other hand, the exhaust system 11 is connected to the processing container 1 via a main valve 12 having an exhaust speed adjusting function, and the pressure in the processing container 1 is controlled by this adjusting function.
[0011]
Further, a substrate (not shown), which is an object to be processed, which is subjected to a predetermined process of forming a thin film, is carried out / loaded into the processing container 1 through the gate valve 5, and the substrate (not shown) is placed in the substrate holder 4. ) Is heated to a predetermined temperature (not shown).
[0012]
The heating element 3 is generally composed of a linear member, is bent in a sawtooth shape, and is held by a support 31 having at least a surface as an insulator. In addition, a power supply line 32 from the power supply mechanism 30 is connected by a connection terminal 33, and is supplied with power through the connection terminal 33, heated to a predetermined temperature required for the heating element CVD method, and at a predetermined temperature. Maintenance is planned.
[0013]
For the power supply mechanism 30, a DC power supply or an AC power supply is usually used. The heating element 3 is supplied with electric power from a power source and is set to a predetermined temperature by energization heating. By heating the heating element at a high temperature, the source gas can be decomposed and / or activated to form a film efficiently.
[0014]
The connection of the heating element 3 to the connection part at the connection part where the heating element 3 is connected to the power supply mechanism 30 is performed as shown in FIG. 10 in the connection terminal body 331 (see FIG. 8) to which the power supply line 32 is connected. An end portion of the heating element 3 is inserted into a heating element insertion port 337 provided in the connection terminal 33) and is tightened with a screw 332.
[0015]
In the case of forming a silicon film and a silicon nitride film as an example of thin film formation by the heating element CVD apparatus shown in FIG. 8, when forming a silicon film, silane (SiH as a source gas) is used. ₄ ) And hydrogen (H ₂ When a silicon nitride film is formed, a mixed gas of silane and ammonia (NH ₃ ) Is used. The pressure in the processing container 1 is about 0.1 to 100 Pa. In any film, the temperature of the heating element 3 is about 1600 to 2000 ° C., and the temperature of the substrate (not shown) held by the substrate holder 4 is 200 to 500 ° C. by a heating mechanism (not shown) in the substrate holder 4. To a degree.
[0016]
When a silicon film or a silicon nitride film is formed under a predetermined film formation condition using the above-described conventional heating element CVD, a refractory metal used in the heating element, for example, the above-described tungsten wire is replaced with silane gas. It may react to produce a silicon compound (silicidation).
[0017]
Such silicidation is shorter than the reaction in which the source gas denatures the heating element 3, such as in the vicinity of the connection terminal 33, which is a connection part of power supply from the power supply mechanism 30, or in the vicinity of the connection part with the support 31. The raw material gas or its decomposition species cannot be instantaneously blown off from the surface of the heating element 3 by heat within the time, and proceeds from a slightly low temperature portion.
[0018]
This silicidation changes the composition and diameter of the heating element and lowers the resistance value. As a result, the amount of heat generation is reduced, eventually causing deterioration of the entire heating element, and the film formation rate decreases as the usage time of the heating element becomes longer. Further, these reactants such as silicide generally have a high vapor pressure, which causes contamination of the deposited film. As the heating element deteriorates, the film quality of the silicon film or silicon nitride film to be formed is reduced. Deteriorate. Therefore, it is necessary to open the vacuum in the processing container 1 to the atmosphere and replace the heating element 3 at a certain point in time when the predetermined number of processing sheets is performed, which is a problem in productivity.
[0019]
This silicidation phenomenon was reported at the Materials Research Society 2000 Spring Meeting held at Marriot Hotel and Argent Hotel in San Francisco, USA, from April 24 to 28, 2000. of HWCVD deposited a-Si: H films ”. H. A detailed announcement is made by Mahan et al.
[0020]
As a control means for the deterioration of the heating element due to silicidation described above, Mahan et al. Touched on the means for extending the life of the heating element in the presentation, and heat the heating element in hydrogen or in vacuum after film formation. Propose that.
[0021]
However, this means has a problem that productivity needs to be reduced because it is necessary to secure time for performing the processing between the respective films. Strictly speaking, since the silicidation of the heating element proceeds during film formation, that is, the heating element 3 such as the temperature of the heating element or the region of the heating element effective for decomposition and / or activation of the source gas. Therefore, when the deposition time is long, the film characteristics change (deteriorate) in the thickness direction.
[0022]
FIG. 9 shows a part in which the heat generating body 3 is held on a support 31 by a wire 34 (usually molybdenum is used), thereby reducing the contact area, thereby reducing heat conduction and lowering the temperature of the heat generating body 3 slightly. The support 31 of the conventional example which tried to prevent silicidation proceeding from (a connection part where the heating element 3 is connected to the power supply mechanism 30 or a support part where the heating element 3 is supported by the support 31). This part will be explained. However, even in this method, the temperature of the heating element 3 at the point of contact with the wire 34 is lowered considerably, and silicidation occurs from that point depending on the film forming conditions such as high silane gas pressure in forming the silicon film.
[0023]
Therefore, in the heating element CVD apparatus adopting the configuration shown in FIG. 9, it is necessary to release the vacuum in the processing container 1 to the atmosphere and replace the heating element 3 at a certain time after a predetermined number of processing has been performed. There was a problem in productivity.
[0024]
On the other hand, when the film formation is repeatedly performed in the heating element CVD apparatus, the film adheres to the inside of the processing container, and eventually peels off to cause dust. The present inventor has proposed a removal method capable of efficiently removing the adhered film inside the processing vessel causing the dust, and further an in situ cleaning method for a heating element CVD apparatus (Japanese Patent Application No. 11-222087). issue). This is because a cleaning gas supply system having the same configuration as the source gas supply system 21 is provided in the gas supply unit 2 in the conventional heating element CVD apparatus as shown in FIG. Instead, the cleaning gas is introduced into the processing container 1 via the gas supply device 2. That is, after the inside of the processing container 1 is evacuated, the heating element 3 disposed therein is heated and held at 2000 ° C. or higher, and in this state, the activated species generated by being decomposed and / or activated by the heating element 3 However, the method is characterized in that a cleaning gas capable of reacting with an attached film and converting it into a gaseous substance is introduced into the processing container 1, and the produced gaseous substance is exhausted to remove the attached film. It is an invention. This invention is based on the knowledge that the heating element 3 itself is stable without causing a reaction with the cleaning gas by holding the heating element at 2000 ° C. or higher.
[0025]
However, even after trying to hold the heating element 3 at 2000 ° C. or higher after the invention, the portions such as the vicinity of the connection terminal 33 and the vicinity of the contact portion with the support 31 that are the power supply connection portions from the power supply mechanism 30 are not It was found that as the adhered film was removed, the portion was etched by the reaction with the cleaning gas and gradually thinned and eventually cut off. Therefore, similar to the problem of silicidation by the source gas, it is necessary to replace the heating element 3 at a certain point in time, which is a problem in productivity.
[0026]
Further, as described above, in the conventional heating element CVD apparatus, the connection structure as shown in FIG. 10 is adopted in the connection portion where the heating element 3 is connected to the power supply mechanism 30. The tightening force of 332 is not constant by the manufacturer (operator). In addition to the fact that the force for tightening the screw 332 is not constant, the connection terminal body 331 is heated by energizing the heating element 3. The fastening force to the connection terminal main body 331 of 3 may be reduced.
[0027]
Usually, since the heating element 3 is heated to about 1600 to 2000 ° C. by energization heating, a refractory metal is used as a material, and generally, φ0.5 linear tungsten is used. However, once the tungsten wire is energized and heated at a high temperature of 1600 to 2000 ° C., the crystalline state changes, so that the tungsten wire changes to a brittle and easy-to-break property. Unlike the above-described silicidation, this change is not limited to the region where the heating element 3 and the power supply mechanism are connected, and is naturally used throughout the heating element 3 and particularly in the connection portion. As a problem of the method of fixing the tungsten wire, which has been changed to a brittle property instead of the above-described fixing by the screw, as well as prevention of silicidation of the heating element, in order to improve productivity, it is inherent to the heating element CVD apparatus. It was left as a problem to be solved.
[0028]
[Problems to be solved by the invention]
An object of the present invention is to decompose and / or activate a source gas introduced into a processing container (vacuum chamber) by a heating element, and deposit a thin film on a substrate disposed in the processing container (vacuum chamber). An object of the present invention is to provide a heating element CVD apparatus with improved productivity. And in order to achieve such an object, in the connection part with the power supply mechanism of the heating element, which is one of the important mechanism parts of the heating element CVD device, the part where the temperature of the heating element is slightly lowered, Deterioration (silicidation) due to source gas and active species originating from these during film formation, or reacting (etching) with cleaning gas and active species originating from this when removing attached film (during cleaning) It is an object of the present invention to provide a heating element CVD apparatus capable of preventing this problem and improving the fixing method of the heating element and preventing the problem of deterioration of the heating element at that location.
[0029]
[Means for solving the problems]
The heating element CVD apparatus of the present invention is configured as follows to achieve the above object.
[0030]
The heating element CVD apparatus according to the present invention includes a processing container for performing a thin film forming process on a substrate held in a substrate holder provided therein, and a vacuum in the processing container connected to the processing container. An exhaust system for exhausting, a raw material gas supply system for supplying a raw material gas into the processing container, and a support body that is disposed in the processing container and is supplied with electric power from the power supply mechanism and is heated to a high temperature (about 1600 to The heating element is set to about 2000 ° C.). The source gas introduced into the processing vessel from the source gas supply system is decomposed and / or activated by a heating element maintained at a high temperature, and a thin film is formed on the substrate held by the substrate holder. Is a heating element CVD apparatus having a basic configuration.
[0031]
The heating element CVD apparatus according to the present invention includes a connecting portion in which the heating element is connected to a power supply mechanism and / or a supporting portion in which the heating element is supported by the support in the above configuration. There is a gap between the support part and the cover without being in contact with the heating element, and the gas is introduced into the gap between the cover, the connection part and the support part. A gas introduction system is provided.
[0032]
In addition, in the connection part where the heating element is connected to the power supply mechanism and / or the support part where the heating element is supported by the support, the gap existing between the cover and the connection part and the support part is The cover is connected to the inner space of the processing container through a gap formed between the cover mounted without contacting the end of the heating element and the end of the heating element.
[0033]
Therefore, the gas introduced from the gas introduction system for introducing the gas into the gap between the cover, the connection portion, and the support portion is a gap existing between the cover, the connection portion, and the support portion, and Then, it is introduced into the processing container through a gap formed between the cover and the end of the heating element.
[0034]
As a result, when a gas is introduced from the gas introduction system into the gap between the cover and the connection portion and the support portion during film formation or adhesion film removal (cleaning), this results in the cover and the heating element end from the gap. It flows into the processing container through a gap formed between the two parts.
[0035]
Therefore, at the time of film formation, the source gas such as silane gas penetrates into the gap between the cover and the connection part or the support part inside the cover, that is, the source gas contacts the part of the heating element having a slightly low temperature. Can be suppressed. In addition, when the attached film is removed (cleaning), the cleaning gas penetrates into the gap between the cover and the connection portion or the support portion inside the cover, that is, the cleaning gas is slightly lower in temperature of the heating element. It can suppress contacting a part.
[0036]
Further, when the cover comes into contact with the heating element, the temperature of the heating element at the contact portion is lowered, and the portion where the temperature is lowered comes into contact with the raw material gas, the cleaning gas, and the active species originating from these, thereby silicidizing. However, as described above, the cover is attached to the connection part or the support part without coming into contact with the end of the heating element, that is, the cover and the heat generation. Since there is a gap between the end of the body, there is no such fear.
[0037]
As a result, the part where the temperature of the heating element is slightly lowered, such as the connection part where the heating element is connected to the power supply mechanism and the support part where the heating element is supported by the support, Therefore, it is possible to prevent deterioration (silicidation) and reaction (etching) with the cleaning gas during removal of the attached film (cleaning).
[0038]
As a result, it is possible to extend the life of the heating element and stabilize the film forming environment, and to provide a heating element CVD apparatus with good productivity by reducing the replacement frequency of the heating element due to the longer life of the heating element. it can.
[0039]
In the above, the gas introduced from the gas introduction system into the gap between the cover and the connection portion or the support portion is any one of hydrogen, argon, helium, neon, krypton, xenon, nitrogen, ammonia, or these It can be set as the mixed gas which consists of 2 or more types.
[0040]
Another heating element CVD apparatus proposed by the present invention is the heating element CVD apparatus of the basic form described above, wherein an end portion of the heating element is inserted and removed at a connection portion where the heating element is connected to the power supply mechanism. A heating element insertion port and an elastic body support that is slidably attached in a direction in which an end of the heating element is inserted into and removed from the heating element insertion port, and in the heating element insertion port, One side faces the end of the heating element inserted into the heating element insertion port, and the other side includes a metal or ceramic elastic body that is slidably supported by the elastic body support, and the elastic body By attaching the heating tool in the direction in which the end of the heating element is inserted into the heating element insertion port, the end of the heating element is pressed against the connecting portion by the elastic force of the elastic body, and the heating element is attached to the connecting portion. Is performed.
[0041]
Here, as an elastic body made of metal or ceramic, it contacts with a heating element reaching a high temperature of 1600 to 2000 ° C. and may be heated to close to 600 ° C., so the elastic force is lost even at such temperature. Inconel is not a material (Registered trademark) It is desirable to employ a spring made of a metal such as silicon or ceramic such as silicon nitride.
[0042]
According to the heating element CVD apparatus having the above-described configuration, the contact area between the end of the heating element and the connection portion is maintained at a constant area given to the heating element insertion port, and the end of the heating element is connected. It can always be pressed against the part with almost constant force.
[0043]
In addition, by adopting the above-described configuration, unlike the conventional fixing by the tightening force of the screw as shown in FIG. 10, an elastic body support (for example, a spring pressing metal fitting) is connected to the heating element insertion port of the connection portion. By sliding parallel to the insertion / removal direction of the end of the heating element, the connecting part at the end of the heating element is instantly fixed or released by the pressing force from the elastic body that exerts elasticity. Mounting and removal with can be realized.
[0044]
Therefore, even if the heating element is once energized and heated and deteriorates and becomes brittle, the end of the heating element is fixed with a constant elastic force that is stable at high temperatures, and the end of the heating element is connected. Since the attachment and detachment at the unit can be performed easily and in a short time, the apparatus stop time due to the maintenance can be reduced, and a highly productive heating element CVD apparatus can be provided.
[0045]
Still another heating element CVD apparatus proposed by the present invention is the heating element CVD apparatus of the basic form described above, wherein the end of the heating element is inserted / removed in the connection portion where the heating element is connected to the power supply mechanism. A heating element insertion port, and a metal coil spring disposed in the heating element insertion port, the metal block at the end of the heating element inserted into the heating element insertion port is inserted into the heating element insertion It is held by the elastic force of the metal coil spring in the mouth, and power is supplied from the power supply mechanism through the metal coil spring.
[0046]
Here too, the metal coil spring is in contact with a heating element that reaches a high temperature of 1600 to 2000 ° C. and may be heated to close to 600 ° C. Therefore, Inconel is a material that does not lose its elastic force even at such a temperature. (Registered trademark) It is desirable to use metal such as.
[0047]
Even with such a configuration, the end of the heating element can be held by the metal coil spring at the connection portion with a substantially constant force at all times.
[0048]
In addition, by inserting / removing the metal block at the end of the heating element into / from the heating element insertion slot, fixing by the pressing force from the metal coil spring that exerts elastic force or release of the force is instantaneously performed, and the heating element It is possible to easily attach and detach the end of the connector at a connecting portion in a short time, so that the apparatus stop time due to maintenance can be reduced, and a highly productive heating element CVD apparatus can be provided. it can.
[0049]
Thus, with the above-described configuration, the temperature of the heating element is slightly higher, such as a connection part where the heating element is connected to the power supply mechanism and a support part where the heating element is supported by the support. It is possible to prevent the lowered portion from being deteriorated (silicidation) by the source gas during film formation and from reacting (etching) with the cleaning gas during removal of the attached film (cleaning), and the heating element is heated once. Even if it has deteriorated and becomes brittle, the end of the heating element continues to be fixed with a substantially constant elastic force even at high temperatures, and it is easy to attach and detach at the end of the heating element. And can be performed in a short time. That is, by combining with a longer life of the heating element by preventing silicidation and etching, it is possible to provide a highly productive heating element CVD apparatus capable of reducing apparatus downtime due to maintenance.
[0050]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
[0051]
FIG. 1 shows a structure of a main part of a first embodiment of a heating element CVD apparatus according to the present invention, and forms of a processing vessel 1 and its internal structure, an exhaust system 11, a source gas introduction system 21, Since the structure is the same as that of the conventional heating element CVD apparatus shown in FIG. 8, the illustration is omitted. Further, the same members as those shown in FIG. 8 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
[0052]
In FIG. 1, a heating element 3, a support 31 that supports the heating element 3, a power supply line 32, and covers 301 and 302 are shown.
[0053]
The covers 301 and 302 are respectively connected to the connection part side (connection terminal 33) where the heating element 3 is connected to the power supply line 32 and on the support part side (not shown) where the heating element 3 is supported by the support body 31. As shown in FIG. 5, there is a gap 311 a inside, that is, there is a gap 311 a between the connection part and the support part, and without contact with the heating element 3, that is, with the heating element 3. It is mounted with a gap 311b in between.
[0054]
Furthermore, in order to introduce gas into the gap 311a inside the covers 301 and 302, a gas supply system 321 having the same configuration as the source gas introduction system 21 shown in FIG. 8 is schematically shown.
[0055]
In the present embodiment, the connection part (connection terminal 33) in which the heating element 3 is connected to the power supply line 32 and the support part in which the heating element 3 is supported by the support 31 are covered by the covers 301 and 302. Therefore, it is indicated by a broken line.
[0056]
The cover 301 covers one part where the heating element 3 is supported by the support 31 and two parts where the heating element 3 is connected to the connection terminal 33, and the cover 302 covers two parts where the heating element 3 is supported by the support 31. The parts are covered together.
[0057]
Here, it goes without saying that the number of support portions and connection portions (connection terminals) covered with one cover is arbitrary depending on the shape of the heating element 3.
[0058]
FIG. 2 shows the main structure of a second embodiment of the heating element CVD apparatus according to the present invention. The same members as those shown in FIGS. 1 and 8 are denoted by the same reference numerals. In the present embodiment, each of the portion where the heating element 3 is supported by the support 31 and the connection portion (connection terminal 33) where the heating element 3 is connected to the power supply line 32 are separated by individual covers 303 and 304. The cover 303 covers the support portions of the heating element 3 and the support 31, and the cover 304 covers the connection terminal 33.
[0059]
FIG. 3 shows the structure of the main part of the third embodiment of the heating element CVD apparatus according to the present invention, and the heating element CVD apparatus in which the heating element 3 is held by the support 34 shown in FIG. The present invention is applied to. The same members as those shown in FIGS. 1, 2, and 9 are denoted by the same reference numerals. In the present embodiment, the portion where the heating element 3 is in contact with the wire 34 and the portion connected to the connection terminal 33 are covered with the covers 305 and 306. The cover 306 collectively covers the two portions where the heating element 3 is in contact with the wire 34. The cover 306 covers the two portions where the heating element 3 is in contact with the wire 34. Yes. Here, as with the description of the embodiment shown in FIG. 1, it goes without saying that the number of contact portions and connection terminal portions covered with one cover is arbitrary depending on the shape of the heating element 3.
[0060]
FIG. 4 shows the main structure of the fourth embodiment of the heating element CVD apparatus according to the present invention. Members similar to those shown in FIGS. 1 to 3 and FIG. In the present embodiment, each of the portion where the heating element 3 is in contact with the wire 34 and the portion connected to the connection terminal 33 is covered with individual covers 307 and 308, and the cover 307 is connected to the wire 34. The contact portion including the wire 34 is covered, and the cover 308 covers the connection terminal 33 portion.
[0061]
In the silicon film formation by the conventional heating element CVD apparatus shown in FIG. 8, silane gas and hydrogen gas are supplied from each source gas supply system 21 (only one system is shown in FIG. 8) through the gas supply device 2. It was introduced into the processing container 1.
[0062]
On the other hand, in the embodiment of the present invention, preferably, only silane gas is introduced from the source gas supply system 21 into the processing container 1 via the gas supply device 2, and hydrogen gas is supplied from the gas supply system 321 to the cover 301. ˜308 can be introduced into the gap 311a.
[0063]
In the heating element CVD apparatus of the present invention, the covers 301 to 308 are disposed without contacting the heating element 3. That is, since the gap 311b is provided between the covers 301 to 308 and the heating element 3, the hydrogen gas introduced into the gap 311a in the covers 301 to 308 as described above is transferred from the covers 301 to 308 into the gap 311b. Is introduced into the processing container 1.
[0064]
FIG. 5 shows a schematic view of a cross-section of the A part of the second embodiment of the present invention shown in FIG. Hydrogen gas is introduced from the gas supply system 321 into the gap 311a in the cover 304 in the direction of arrow 322, and is introduced into the processing container 1 from the gap 311b between the heating element 3 and the cover 304 as indicated by arrow 323.
[0065]
The silane gas introduced into the processing container 1 from the gas supply device 2 by the flow of the hydrogen gas and the active species originating from the silane gas decomposed and / or activated on the surface of the uncovered heating element 3 are contained in the cover 304. Can be prevented from entering the gap 311a from the direction opposite to the arrow 323, and the heating element 3 in the vicinity of the connection portion (connection terminal) 33 where the heating element 3 is connected to the power supply line 32 from the power supply mechanism. It is possible to prevent these from coming into contact with a slightly low temperature portion of the end portion and silicidation and deterioration.
[0066]
Further, in the part where the heating element 3 is supported by the support 31 (the part covered by the cover 303 of the second embodiment shown in FIG. 2), the structure (electric power) similar to the structure shown in FIG. The portion of the heating element 3 supported by the support 31 is adopted by adopting a difference from the structure shown in FIG. 5 only in that the power supply line 32 from the supply mechanism is not connected and the connection terminal 33 is not present. It is possible to prevent the silane gas or the like from coming into contact with silicidation and deterioration.
[0067]
Such a deterioration prevention by silicidation of the heating element 3 is based on the same principle, and covers 301, 302, 305 to 308 in the first, third, and fourth embodiments shown in FIGS. Also realized in the department.
[0068]
Here, the gas introduced into the covers 301 to 308 is not limited to hydrogen gas, and may be argon, helium, neon, krypton, xenon, or a mixed gas composed of two or more of these. Similarly, deterioration of the heating element 3 can be prevented.
[0069]
When hydrogen gas is introduced simultaneously with these gases, hydrogen gas is introduced from the gas supply device 2 (FIG. 8), and other gases are introduced through the gaps in the covers 301 to 308. The gas may be mixed with other gas and introduced through the gaps in the covers 301 to 308. However, it is more efficient to introduce the mixture through the gaps in the covers 301 to 308.
[0070]
In the silicon nitride film formation by the conventional heating element CVD apparatus shown in FIG. 8, silane gas and ammonia gas are supplied from the source gas supply system 21 (only one system is shown in FIG. 8) through the gas supply device 2. Was introduced into the processing container 1.
[0071]
On the other hand, in the embodiment of the present invention, preferably, only the silane gas is introduced into the processing container 1 from the source gas supply system 21 via the gas supplier 2, and the ammonia gas is supplied from the gas supply system 321 to the cover 301. 308 to the gap 311a in the direction of the arrow 322, and the gap 311b between the heating element 3 and the cover 301 can be introduced into the processing container 1 as indicated by the arrow 323.
[0072]
Thereby, as in the case of the silicon film formation, the active species derived from the silane gas introduced into the processing container 1 and the silane gas originating from the silane gas decomposed and / or activated on the surface of the uncovered heating element 3 are covered. 308 can be prevented from entering the gap 311a in the direction opposite to the arrow 323, and is supported by the vicinity of the portion where the heating element 3 is connected to the connection terminal 33 or the support 31 of the heating element 3. It is possible to prevent the heat generating element 3 from coming into contact with a part at a slightly low temperature, such as the vicinity of the part, to be silicided and deteriorate.
[0073]
Here, the gas introduced through the gaps in the covers 301 to 308 is ammonia gas, hydrogen, argon, helium, neon, krypton, xenon, nitrogen, or a mixture of two or more of these. However, the deterioration of the heating element 3 can be similarly prevented by any of these.
[0074]
In order to efficiently form the silicon nitride film, it is necessary to introduce ammonia gas. However, when ammonia gas is introduced simultaneously with these gases, the ammonia gas is introduced from the gas supply device 2 and other gases are covered with the cover 301. ˜308 may be introduced through a gap, or ammonia gas may be mixed with another gas and introduced through a gap in the covers 301 to 308. However, it is more efficient that it is introduced by mixing with other gases through the gaps in the covers 301 to 308.
[0075]
The formation of the silicon film and the silicon nitride film according to the embodiment of the present invention is a film formation application example of the heating element CVD apparatus of the present invention, and can be applied to film formation other than these. In addition, silane gas is used in forming these films, but disilane other than silane gas (Si ₂ H ₆ ), Trisilane (Si ₃ H ₈ ), Tetraethoxysilane (TEOS), etc., can be applied to the present invention.
[0076]
In the embodiment of the present invention, when the film adhering to the inside of the processing container 1 is removed, the cleaning gas is supplied from the cleaning gas supply system (not shown) having the same configuration as the source gas supply system 21 to the gas supply device 2. Through the gas supply system 321 and a cover 301 to a mixed gas composed of hydrogen, argon, helium, neon, krypton, xenon, nitrogen, ammonia, or a mixture of two or more thereof. It introduces into the gap 311 a in 308.
[0077]
As a result, the cleaning gas itself introduced into the processing container 1 or the active species originating from the cleaning gas decomposed and / or activated on the surface of the uncovered heating element 3 is opposite to the arrow 323 into the gap 311a in the cover. Can be prevented from entering, and the vicinity of the heating element 3 supported by the support 31 and the vicinity of the heating element 3 connected to the connection terminal 33 can be prevented from being etched and deteriorated. .
[0078]
Here, the heating element CVD apparatus of the present invention has fluorine (F ₂ ), Chlorine (Cl ₂ ), Nitrogen trifluoride (NF) ₃ ), Tetrafluoromethane (CF ₄ ), Hexafluoroethane (C ₂ F ₆ ), Octafluoropropane (C ₃ F ₈ ), Carbon tetrachloride (CCl ₄ ), Trifluorochloromethane (CCIF) ₃ ), Pentafluorochloride ethane (C ₂ ClF ₅ ), Chlorine trifluoride (ClF) ₃ ), Sulfur hexafluoride (SF) ₆ It can be applied to any cleaning gas.
[0079]
In the heating element CVD apparatus of the present invention described above, a linear element is used as the heating element 3. However, the heating element may be a foil or a linear heating element arranged in a coil or the like. Good. However, when a coiled heating element is used, the gap between the cover and the heating element is set narrow so as to effectively prevent the source gas and its active species, or the cleaning gas and its active species from entering the cover. In order to reduce the area of the gap, it is desirable to use a heating element in which at least the gap portion has a linear shape.
[0080]
6 (a) and 6 (b) show a heating element 3 to a connection terminal main body 331 (corresponding to the connection terminal 33 in FIG. 5) which is a constituent member of the connection portion in the fifth embodiment of the present invention. This is a description of the attachment.
[0081]
This embodiment is characterized in the structure for attaching the heating element at the connection portion where the heating element 3 is connected to the power supply line 32, which is represented by the symbol C in FIG. (B) represents a configuration in which a connection terminal main body 331 (corresponding to the connection terminal 33 in FIG. 5), which is a component of the connection portion, is directly fixed to the upper surface of the support 31 (not shown).
[0082]
The connection terminal main body 331 (corresponding to the connection terminal 33 in FIG. 5) includes a heating element insertion port 337 into which an end of the heating element 3 is inserted and removed, and an end of the heating element 3 into the heating element insertion port 337. A spring retainer fitting 334 is provided as an elastic body support that is slidably attached in the insertion / removal direction (direction indicated by arrow 335 in FIG. 6A), and is made of metal or ceramics. An elastic body (in the embodiment shown in FIG. 6A, a spring 333) is provided in the heating element insertion port 337.
[0083]
As shown in FIG. 6A, the spring 333 has one side (the left side in FIG. 6A) facing the end of the heating element 3 inserted into the heating element insertion port 337 and the other side. (Right side in FIG. 6A) is slidably supported by the spring retainer 334.
[0084]
In the state shown in FIG. 6A, the spring retainer 334 does not push the spring 333. In this state, as shown in FIG. 6A, the end of the heating element 3 is inserted into the heating element insertion port 337, and then the spring retainer 334 is moved to the state shown in FIG. 3 is slid in the direction in which it is inserted into the heating element insertion port 337 (lower side in FIG. 6A), the spring 333 is pushed, and the end of the heating element 3 is pressed by the elastic force of the spring 333. Is pressed against the connection terminal body 331, and the heating element 3 is attached to the connection terminal body 331. Such attachment can be performed instantly and easily by the operation of sliding the spring retainer 334 downward in FIG. 6A.
[0085]
Further, in the state shown in FIG. 6B in which the heating element 3 is attached to the connection terminal main body 331, the end of the heating element 3 is substantially constant due to the elastic force of the spring 333 supported by the spring retainer 334. It is pressed against the connection terminal main body 331 by force.
[0086]
When the heating element 3 is replaced, if the spring holding metal 334 is slid upward in FIG. 6B and returned to the state shown in FIG. 6A, the spring 333 causes the end of the heating element 3 to move. Since the force pressed against the connection terminal main body 331 is released instantaneously, the end of the heating element 3 can be easily extracted.
[0087]
In the embodiment of FIGS. 6A and 6B described above, as one measure for contributing to stable film formation, a plate of a refractory metal such as tungsten or molybdenum is attached to the end of the spring 333 and the heating element 3. (Not shown), making it difficult to conduct the heat of the heating element 3 to the spring 333, thereby reducing the temperature rise of the spring 333 and preventing the spring force from changing due to the temperature rise of the spring 333. It is also possible to do.
[0088]
As an elastic body that exerts an elastic force that presses the end of the heating element 3 against the connection terminal main body 331, a spring can be considered, and this spring is made of beryllium copper, stainless steel, Inconel. (Registered trademark) The thing made from metals, such as these, and the thing made from a ceramic can be employ | adopted. However, if it is in contact with a heating element that reaches a high temperature of 1600 to 2000 ° C. and is heated to close to 600 ° C., Inconel (Registered trademark) It is desirable to employ a spring made of ceramics.
[0089]
In the heating element CVD apparatus according to the conventional basic form described with reference to FIGS. 8 and 9, the connecting portion where the heating element 3 is connected to the power supply mechanism is shown in the embodiment of FIGS. 6 (a) and 6 (b). With the structure described, the heating element CVD apparatus proposed by the present invention can be obtained. With such a configuration, even if the heating element is once energized and heated and deteriorates and becomes brittle, the end of the heating element 3 is fixed by a stable and almost constant elastic force of the spring 333 at a high temperature. In addition, the attachment and detachment of the end portion of the heating element 3 at the connection portion 33 can be easily performed.
[0090]
Further, in the heating element CVD apparatus having the conventional basic form described with reference to FIGS. 8 and 9, the connecting portion in which the heating element 3 having the embodiment described with reference to FIGS. 1 to 5 is connected to the power supply line 32. And the structure of the support part by which the heat generating body 3 is supported by the support body 31 is employ | adopted, Furthermore, the connection part to which the heat generating body 3 is connected to the electric power supply mechanism is shown to Fig.6 (a), (b). With the structure described in the embodiment, the heating element CVD apparatus proposed by the present invention can be provided. With such a configuration, a portion where the temperature of the heating element 3 is slightly reduced is formed in the connection part of the heating element CVD apparatus, which is one of the important mechanism parts of the heating element CVD apparatus, mainly the heating element power supply mechanism. In addition to preventing deterioration (silicidation) due to the source gas and active species originating from it during film formation, and not reacting (etching) with the cleaning gas and active species originating therefrom during cleaning, It is possible to provide a heating element CVD apparatus in which the fixing method is improved and the problem of deterioration of the heating element at that location can be prevented.
[0091]
FIGS. 7A and 7B show other implementations of the structure for attaching the heating element 3 to the connection terminal main body 331 (corresponding to the connection terminal 33 in FIG. 5) which is a component of the connection portion (connection terminal 33). The form will be described.
[0092]
The connection terminal main body 331 (corresponding to the connection terminal 33 in FIG. 5) is a heating element insertion port 337 into which the end of the heating element 3 is inserted and removed, and a metal made in the heating element insertion port 337. A coil spring 340 is provided.
[0093]
On the other hand, the heating element 3 is provided with a metal block in the form of a boss 338 at the end, and the boss 338 inserted into the heating element insertion port 337 is elastic of the metal coil spring 340 in the heating element insertion port 337. The heating element 3 is held by the connection terminal body 331 by force, and the heating element 3 is attached to the connection terminal body 331, and power is supplied to the heating element 3 through the metal coil spring 340.
[0094]
When the boss 338 provided at the end of the heating element 3 is inserted into the heating element insertion port 337, the boss 338 is held in the connection terminal body 331 instantly and easily by the elastic force of the metal coil spring 340. In addition, electrical contact for supplying power to the heating element 3 through the metal coil spring 340 can be made.
[0095]
Further, in the state shown in FIG. 7A in which the heating element 3 is attached to the connection terminal body 331, the heating element 3 is held by the connection terminal body 331 with a substantially constant force due to the elastic force of the metal coil spring 340. Has been.
[0096]
When the heating element 3 is replaced, the boss 338 of the heating element 3 can be easily extracted simply by extracting the boss 338 from the heating element insertion port 337 against the elastic force of the metal coil spring 340.
[0097]
In the heating element CVD apparatus according to the conventional basic form described with reference to FIGS. 8 and 9, the connection part where the heating element 3 is connected to the power supply mechanism is shown in the embodiment of FIGS. 7 (a) and 7 (b). With the structure described, the heating element CVD apparatus proposed by the present invention can be obtained. With such a configuration, even if the heating element is once energized and heated and deteriorates and becomes brittle, the end of the heating element 3 is caused by a stable and almost constant elastic force of the metal coil spring 340 at a high temperature. In addition, the attachment and detachment at the connection portion 33 at the end of the heating element 3 can be easily performed.
[0098]
The preferred embodiments of the present invention have been described above with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to such embodiments, but within the technical scope grasped from the description of the claims. It can be changed into various forms.
[0099]
For example, the forms of the covers 301 to 308, the fixing method to the support 31, the power and hydrogen gas introduction positions to the covers 301 to 308, etc. are not limited to those illustrated in the attached drawings.
[0100]
【The invention's effect】
According to the present invention, the connecting portion in which the heating element is connected to the power supply mechanism and the supporting portion in which the heating element is supported by the support are provided with a gap between the connecting portion and the supporting portion, and In addition, a gas introduction mechanism for introducing gas into the gap between the cover, the connecting portion, and the support portion without being in contact with the heating element, that is, covering with a cover with a gap between the heating element and the cover is provided. ing. Accordingly, hydrogen, argon, helium, neon, krypton, xenon, nitrogen, ammonia, or a mixed gas composed of two or more of these is introduced from the gas introduction mechanism into the gap between the cover, the connection portion, and the support portion. Introduced into the substrate, the source gas such as silane gas and the active species originating from it, and the cleaning gas and the active species originating from the source gas are removed between the cover and the connecting portion and the supporting portion when removing the adhered film. It can suppress that it intrudes into this clearance gap and contacts the heat generating body part in which the temperature of a heat generating body near the connection part and the support part becomes a little low. For this reason, it is possible to effectively prevent silicidation that proceeds from a portion where the temperature of these heating elements becomes slightly lower during film formation, or deterioration of the heating elements due to an etching phenomenon during cleaning.
[0101]
In addition, the attachment of the heating element end at the connection part where the heating element is connected to the power supply mechanism, the insertion of the heating element end into the heating element insertion port provided in the connection part, and the inside of the heating element insertion port This is realized by pressing the end of the heating element against the connecting portion by a substantially constant elastic force by the elastic body made of metal or ceramic provided in the above. Therefore, even if the heating element becomes brittle when it is heated by energization, the end of the heating element can be fixed to the connecting portion with a substantially constant elastic force that is stable even at high temperatures. The attachment and detachment at the connection part of the part can be performed easily and in a short time.
[0102]
Therefore, by combining with the extension of the life of the heating element by preventing silicidation and etching, it is possible to provide a highly productive heating element CVD apparatus capable of reducing the apparatus stop time due to maintenance.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a conceptual diagram showing a configuration example of a main part of a first embodiment of a heating element CVD apparatus according to the present invention.
FIG. 2 is a conceptual diagram illustrating an exemplary configuration of a main part of a second embodiment of a heating element CVD apparatus according to the present invention.
FIG. 3 is a conceptual diagram showing a configuration example of a main part of a third embodiment of a heating element CVD apparatus according to the present invention.
FIG. 4 is a conceptual diagram showing a configuration example of a main part of a fourth embodiment of a heating element CVD apparatus according to the present invention.
FIG. 5 is a conceptual diagram showing a cross-section of part A of the second embodiment of the heating element CVD apparatus according to the present invention.
FIG. 6 is a conceptual diagram showing a configuration example of a main part of a fifth embodiment of a heating element CVD apparatus according to the present invention;
(A) is a figure explaining the state by which the heating element is not pressed by the spring,
(B) is a diagram for explaining a state where the heating element is pressed by a spring;
FIG. 7A is a conceptual diagram showing an example of the configuration of the main part of a sixth embodiment of a heating element CVD apparatus according to the present invention;
(B) is the schematic of the coil spring employ | adopted as embodiment of Fig.7 (a).
FIG. 8 is a conceptual diagram showing a configuration example of a conventional heating element CVD apparatus.
FIG. 9 is a conceptual diagram showing a main configuration of another configuration example of a conventional heating element CVD apparatus.
FIG. 10 is a view for explaining a mounting portion of a heating element in a conventional heating element CVD apparatus.
[Explanation of symbols]
1 Processing container
2 Gas supply
3 Heating elements
4 Board holder
11 Exhaust system
21 Raw material gas supply system
30 Power supply mechanism
31 Support
33 Connection terminal
301-308 Cover
311a, 311b gap
321 Gas supply system
331 Connection terminal body
333 Spring
334 Spring clamp bracket
337 Heater insertion slot
338 Boss
340 Coil spring

Claims

Material gas from the raw material gas supply system is supplied to the processing vessel arranged substrate, heating the said material gas is decomposed and / or activated by a heating element maintained at high temperature, the thin film before Kimoto plate is formed A body CVD apparatus,
The connecting portion where the heating element is connected to the power supply mechanism slides in the direction in which the end of the heating element is inserted into and removed from and the direction in which the end of the heating element is inserted into and removed from the heating element insertion port. An elastic body support that is freely attached, and one side of the heating element insertion port faces the end of the heating element inserted into the heating element insertion port, and the other side is the elastic body support. And an elastic body made of metal or ceramic that is slidably supported on the elastic body, and the elastic body support is moved in a direction in which the end of the heat generating body is inserted into the heat generating body insertion port. A heating element CVD apparatus, wherein an end of a heating element is pressed against a connection part by elastic force of the body, and the heating element is attached to the connection part.

Material gas from the raw material gas supply system is supplied to the processing vessel arranged substrate, heating the said material gas is decomposed and / or activated by a heating element maintained at high temperature, the thin film before Kimoto plate is formed A body CVD apparatus,
The connecting portion where the heating element is connected to the power supply mechanism includes a heating element insertion port through which an end of the heating element is inserted and removed, and a metal coil spring disposed in the heating element insertion port, The metal block at the end of the heating element inserted into the heating element insertion port is held by the elastic force of the metal coil spring in the heating element insertion port, and power is supplied from the power supply mechanism through the metal coil spring. A heating element CVD apparatus characterized by being performed.

The heating element CVD apparatus according to claim 2 , wherein the metallic coil spring is made of beryllium copper, stainless steel, or a nickel-base superalloy.

The heating element CVD apparatus according to claim 1, wherein the heating element contains tungsten.