JP2008255420A - Lamp heating type thermal cvd apparatus - Google Patents

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Takeharu Kawabe
丈晴 川邉
Yuji Honda
祐二 本多
Takeshi Shirato
武 白▲土▼
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a lamp heating type thermal CVD apparatus which has enhanced yield by efficiently depositing a CVD film. <P>SOLUTION: The lamp heating type thermal CVD apparatus is used for depositing a film by a thermal CVD method on a substrate 3. The apparatus includes: a chamber 1; lamp heaters 4, 5 which are arranged outside the chamber 1 and irradiates the substrate 3 with the lamp light transmitted by the chamber 1; a raw material gas introducing mechanism which is connected to the chamber 1 and introduces the raw material gas into the chamber 1; an exhaust port 21 which is prepared in the chamber 1 and exhausts the inside of the chamber 1; and an exhaust mechanism 1 which is connected to the exhaust port 21. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、ランプ加熱型サーマルCVD(chemical vapor deposition)装置に係わり、特に、CVD膜を効率良く成膜して収率を向上させることができるランプ加熱型サーマルCVD装置に関する。   The present invention relates to a lamp heating type thermal CVD (chemical vapor deposition) apparatus, and more particularly, to a lamp heating type thermal CVD apparatus capable of improving the yield by efficiently forming a CVD film.

以下、従来のサーマルCVD装置について説明する。
このサーマルCVD装置は、基板としてのスチールフィルム又はスチールベルトの上にCVD膜として酸化物超伝導体のYBaCu膜(以下、「YBCO膜」という。)を成膜する装置である。
Hereinafter, a conventional thermal CVD apparatus will be described.
This thermal CVD apparatus forms an oxide superconductor YBa 2 Cu 3 O 7 film (hereinafter referred to as “YBCO film”) as a CVD film on a steel film or steel belt as a substrate. .

従来のサーマルCVD装置は、石英管チャンバーを有し、この石英管チャンバー内にはスチールフィルム又はスチールベルトなどの基板が連続的に供給されるようになっている。また、石英管チャンバーの外側にはカンタルヒーター又はセラミックヒーターが配置されており、このカンタルヒーターによって石英管チャンバー内が加熱されるようになっている。また、サーマルCVD装置は、石英管チャンバー内にYBCO膜用の原料ガスを導入する原料ガス導入機構を有している。また、サーマルCVD装置は、チャンバー内を所定圧力になるように真空排気する真空ポンプを有している。   A conventional thermal CVD apparatus has a quartz tube chamber, and a substrate such as a steel film or a steel belt is continuously supplied into the quartz tube chamber. Further, a cantal heater or a ceramic heater is disposed outside the quartz tube chamber, and the inside of the quartz tube chamber is heated by this cantal heater. The thermal CVD apparatus also has a source gas introduction mechanism that introduces a source gas for the YBCO film into the quartz tube chamber. Further, the thermal CVD apparatus has a vacuum pump that evacuates the chamber so that a predetermined pressure is obtained.

次に、上記サーマルCVD装置を用いてYBCO膜を成膜する方法について説明する。
まず、真空ポンプによってチャンバー内を真空排気することにより、チャンバー内を所定圧力になるように減圧する。また、チャンバー内にスチールフィルムを供給し、ヒーターによってチャンバー内を加熱する。これにより、チャンバーの内壁が800℃より高い温度に加熱され、スチールフィルムが800℃まで加熱される。
Next, a method for forming a YBCO film using the thermal CVD apparatus will be described.
First, the inside of the chamber is evacuated by a vacuum pump, so that the inside of the chamber is reduced to a predetermined pressure. Further, a steel film is supplied into the chamber, and the inside of the chamber is heated by a heater. Thereby, the inner wall of the chamber is heated to a temperature higher than 800 ° C., and the steel film is heated to 800 ° C.

次いで、原料ガス導入機構によってチャンバー内のスチールフィルムの表面及びその近傍にYBCO膜用の原料ガスを供給する。この際、スチールフィルムがチャンバー内に連続的に供給され、このスチールフィルム上にサーマルCVD法によりYBCO膜が連続的に成膜される。
特開2005−15840号公報(0026段落)
Next, the source gas for the YBCO film is supplied to the surface of the steel film in the chamber and the vicinity thereof by the source gas introduction mechanism. At this time, a steel film is continuously supplied into the chamber, and a YBCO film is continuously formed on the steel film by a thermal CVD method.
Japanese Patent Laying-Open No. 2005-15840 (paragraph 0026)

上記従来のサーマルCVD装置では、カンタルヒーター又はセラミックヒーターによってスチールフィルムなどの基板を加熱する際、基板だけでなくチャンバーの内部及び内壁を全体的に加熱している。このため、CVD膜が基板上だけでなくチャンバーの内壁にも成膜されてしまう。その結果、チャンバー内に供給した原料ガスの量に対する基板上に成膜されたYBCO膜の量の割合が少なくなり、収率も低くなる。   In the conventional thermal CVD apparatus, when a substrate such as a steel film is heated by a cantal heater or a ceramic heater, not only the substrate but also the interior and inner walls of the chamber are heated as a whole. For this reason, the CVD film is formed not only on the substrate but also on the inner wall of the chamber. As a result, the ratio of the amount of YBCO film formed on the substrate to the amount of source gas supplied into the chamber decreases, and the yield also decreases.

本発明は上記のような事情を考慮してなされたものであり、その目的は、CVD膜を効率良く成膜して収率を向上させることができるランプ加熱型サーマルCVD装置を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a lamp heating type thermal CVD apparatus capable of efficiently forming a CVD film to improve the yield. is there.

上記課題を解決するため、本発明に係るランプ加熱型サーマルCVD装置は、基板上にサーマルCVD法により成膜するCVD装置において、
チャンバーと、
前記チャンバーの外側に配置され、前記チャンバーを透過したランプ光が前記基板に照射されるランプヒーターと、
前記チャンバーに接続され、前記チャンバー内に原料ガスを導入する原料ガス導入機構と、
前記チャンバーに設けられ、前記チャンバー内を排気する排気口と、
前記排気口に接続された排気機構と、
を具備することを特徴とする。
In order to solve the above problems, a lamp heating type thermal CVD apparatus according to the present invention is a CVD apparatus for forming a film on a substrate by a thermal CVD method.
A chamber;
A lamp heater disposed outside the chamber and irradiating the substrate with lamp light transmitted through the chamber;
A source gas introduction mechanism connected to the chamber and introducing a source gas into the chamber;
An exhaust port provided in the chamber for exhausting the chamber;
An exhaust mechanism connected to the exhaust port;
It is characterized by comprising.

上記本発明に係るランプ加熱型サーマルCVD装置によれば、ランプヒーターから発せられるランプ光によって基板を加熱し、このランプ光はチャンバーを透過するため、チャンバーが高温に加熱されることを抑制できる。このため、従来のサーマルCVD装置のようにチャンバーの内壁にCVD膜が付着するのを抑制できる。その結果、チャンバー内に供給した原料ガスの量に対する基板上に成膜されたCVD膜の量の割合を多くすることができ、収率を高くすることができる。   According to the lamp heating type thermal CVD apparatus according to the present invention, the substrate is heated by the lamp light emitted from the lamp heater, and the lamp light passes through the chamber, so that the chamber can be prevented from being heated to a high temperature. For this reason, it can suppress that a CVD film adheres to the inner wall of a chamber like the conventional thermal CVD apparatus. As a result, the ratio of the amount of the CVD film formed on the substrate to the amount of the source gas supplied into the chamber can be increased, and the yield can be increased.

本発明に係るランプ加熱型サーマルCVD装置は、基板上にサーマルCVD法により成膜するCVD装置において、
チャンバーと、
前記チャンバーの外側に配置され、前記チャンバーを透過したランプ光が前記基板に照射される第1のランプヒーターと、
前記チャンバーの外側に配置され、前記チャンバーを透過したランプ光が前記基板に照射される第2のランプヒーターと、
前記チャンバーに接続され、前記チャンバー内に原料ガスを導入する原料ガス導入機構と、
前記チャンバーに設けられ、前記チャンバー内を排気する排気口と、
前記排気口に接続された排気機構と、
を具備することを特徴とする。
A lamp heating type thermal CVD apparatus according to the present invention is a CVD apparatus for forming a film on a substrate by a thermal CVD method.
A chamber;
A first lamp heater disposed outside the chamber and irradiating the substrate with lamp light transmitted through the chamber;
A second lamp heater disposed outside the chamber and irradiating the substrate with lamp light transmitted through the chamber;
A source gas introduction mechanism connected to the chamber and introducing a source gas into the chamber;
An exhaust port provided in the chamber for exhausting the chamber;
An exhaust mechanism connected to the exhaust port;
It is characterized by comprising.

また、本発明に係るランプ加熱型サーマルCVD装置において、前記第1のランプヒーター及び前記第2のランプヒーターそれぞれは、ランプ光を発するランプ発光部と、前記ランプ発光部の両端をシールするランプシール部とを有しており、
前記第2のランプヒーターのランプ発光部から発するランプ光が前記第1のランプヒーターの前記ランプシール部に照射されないように遮蔽される第1の遮蔽部材と、
前記第1のランプヒーターのランプ発光部から発するランプ光が前記第2のランプヒーターの前記ランプシール部に照射されないように遮蔽される第2の遮蔽部材と、
をさらに具備することも可能である。
In the lamp heating thermal CVD apparatus according to the present invention, each of the first lamp heater and the second lamp heater includes a lamp light emitting unit that emits lamp light, and a lamp seal that seals both ends of the lamp light emitting unit. And
A first shielding member that is shielded so that lamp light emitted from a lamp light emitting part of the second lamp heater is not irradiated to the lamp seal part of the first lamp heater;
A second shielding member that is shielded so that lamp light emitted from a lamp light emitting portion of the first lamp heater is not irradiated to the lamp seal portion of the second lamp heater;
It is also possible to further comprise.

上記本発明に係るランプ加熱型サーマルCVD装置によれば、第1及び第2のランプヒーターそれぞれのランプシール部に、他のランプヒーターから発せられるランプ光を遮蔽する遮蔽部材を取り付けているため、ランプシール部にランプ光が照射されて加熱されることを抑制できる。その結果、第1及び第2のランプヒーターの寿命を大幅に長くすることができる。   According to the lamp heating type thermal CVD apparatus according to the present invention, a shielding member that shields lamp light emitted from other lamp heaters is attached to the lamp seal portions of the first and second lamp heaters. It is possible to suppress the lamp seal portion from being heated by being irradiated with the lamp light. As a result, the lifetimes of the first and second lamp heaters can be significantly increased.

また、本発明に係るランプ加熱型サーマルCVD装置において、前記基板は長尺形状を有しており、前記チャンバー内に前記基板を連続的に搬送する搬送機構をさらに具備することも可能である。
また、本発明に係るランプ加熱型サーマルCVD装置において、前記原料ガス導入機構は原料ガス導入口を有し、前記排気口は、前記原料ガス導入口に対して前記搬送機構によって搬送される搬送方向の下流側に位置することが好ましい。
In the lamp heating thermal CVD apparatus according to the present invention, the substrate may have a long shape, and may further include a transport mechanism that continuously transports the substrate into the chamber.
Moreover, in the lamp heating type thermal CVD apparatus according to the present invention, the source gas introduction mechanism has a source gas introduction port, and the exhaust port is conveyed in the conveyance direction with respect to the source gas introduction port by the conveyance mechanism. It is preferable to be located on the downstream side.

また、本発明に係るランプ加熱型サーマルCVD装置において、前記チャンバーの内径は、前記基板の幅の2倍以下であることが好ましい。
また、本発明に係るランプ加熱型サーマルCVD装置において、前記原料ガス導入機構は原料ガス導入口を有し、前記基板と前記原料ガス導入口との間の距離は前記チャンバーの内径の1/4以下であることが好ましい。
In the lamp heating thermal CVD apparatus according to the present invention, the inner diameter of the chamber is preferably not more than twice the width of the substrate.
In the lamp heating thermal CVD apparatus according to the present invention, the source gas introduction mechanism has a source gas introduction port, and the distance between the substrate and the source gas introduction port is 1/4 of the inner diameter of the chamber. The following is preferable.

以上説明したように本発明によれば、CVD膜を効率良く成膜して収率を向上させることができるランプ加熱型サーマルCVD装置を提供することができる。   As described above, according to the present invention, it is possible to provide a lamp heating type thermal CVD apparatus capable of efficiently forming a CVD film and improving the yield.

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
図1は、本発明の実施の形態によるランプ加熱型サーマルCVD装置を示す断面図である。図2は、図1に示す2−2線に沿った断面図である。このランプ加熱型サーマルCVD装置は、長尺な基板3の上にCVD膜を連続的に成膜する装置である。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 is a sectional view showing a lamp heating type thermal CVD apparatus according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line 2-2 shown in FIG. This lamp heating type thermal CVD apparatus is an apparatus for continuously forming a CVD film on a long substrate 3.

図1及び図2に示すように、ランプ加熱型サーマルCVD装置は、石英管チャンバー1を有し、この石英管チャンバー1内には厚さ0.1mm程度のスチールフィルム又はスチールベルトのような長尺な基板3が連続的に供給されるようになっている。即ち、この装置は、石英管チャンバー1の中央に基板3を長手方向に沿うように連続的に搬送する搬送機構を有している。また、石英管チャンバー1の内径は長尺な基板3の幅の2倍以下であることが好ましい。   As shown in FIGS. 1 and 2, the lamp heating type thermal CVD apparatus has a quartz tube chamber 1, and the quartz tube chamber 1 has a length such as a steel film or a steel belt having a thickness of about 0.1 mm. A long substrate 3 is continuously supplied. That is, this apparatus has a transport mechanism for continuously transporting the substrate 3 along the longitudinal direction in the center of the quartz tube chamber 1. The inner diameter of the quartz tube chamber 1 is preferably not more than twice the width of the long substrate 3.

石英管チャンバー1の一方端には基板3がリールに巻き取られた基板供給部(図示せず)が配置されており、この基板供給部から巻き回された基板3が石英管チャンバー1内で矢印3aの方向に供給されるようになっている。また、石英管チャンバー1の他方端には基板3がリールに巻き取られた基板回収部(図示せず)が配置されており、石英管チャンバー1内で基板3上にCVD膜が成膜された後、この基板3がリールに巻き取られて基板回収部に回収されるようになっている。   A substrate supply unit (not shown) in which the substrate 3 is wound on a reel is disposed at one end of the quartz tube chamber 1, and the substrate 3 wound from the substrate supply unit is placed in the quartz tube chamber 1. It is supplied in the direction of the arrow 3a. A substrate recovery unit (not shown) in which the substrate 3 is wound on a reel is disposed at the other end of the quartz tube chamber 1, and a CVD film is formed on the substrate 3 in the quartz tube chamber 1. After that, the substrate 3 is wound around a reel and collected by the substrate collecting unit.

石英管チャンバー1の成膜ゾーン4aの外側にはランプヒーター(ハロゲンヒーター、赤外線ヒーター)4〜7が配置されている。つまり、これらランプヒーター4〜7は成膜ゾーン4aの外周を等間隔に囲むように配置されている。これらのランプヒーター4〜7によって発せられるランプ光(例えば赤外光)が石英管チャンバー1を透過して基板3に照射されることにより、基板3は成膜ゾーン4aで素早く加熱されるが、石英管チャンバー1は加熱されないようになっている。   Lamp heaters (halogen heaters, infrared heaters) 4 to 7 are disposed outside the film formation zone 4 a of the quartz tube chamber 1. That is, these lamp heaters 4 to 7 are arranged so as to surround the outer periphery of the film formation zone 4a at equal intervals. Although the lamp light (for example, infrared light) emitted by these lamp heaters 4 to 7 passes through the quartz tube chamber 1 and is irradiated onto the substrate 3, the substrate 3 is quickly heated in the film formation zone 4a. The quartz tube chamber 1 is not heated.

ランプヒーター4〜7それぞれは、赤外光を発するランプ発光部8と、このランプ発光部8の両端をシールするランプシール部9とを有している。このランプシール部9の適正な使用温度は350℃以下である。その理由は、350℃を超えるとランプシール部9に使われている材料の熱膨張係数の差によってランプシール部9にクラックが入り、そのクラックがランプヒーターの故障の原因となるからである。ランプシール部9にはモリブデンが使用されているため、そのクラックからモリブデンの酸化が始まり、モリブデンの体積が増加し、それによりさらにクラックが進行する。   Each of the lamp heaters 4 to 7 includes a lamp light emitting portion 8 that emits infrared light, and a lamp seal portion 9 that seals both ends of the lamp light emitting portion 8. The proper use temperature of the lamp seal portion 9 is 350 ° C. or less. The reason is that if the temperature exceeds 350 ° C., the lamp seal portion 9 is cracked due to the difference in thermal expansion coefficient of the material used for the lamp seal portion 9, and the crack causes failure of the lamp heater. Since molybdenum is used for the lamp seal portion 9, the oxidation of molybdenum starts from the crack, the volume of molybdenum increases, and the crack further advances.

一方、本実施の形態では、石英管チャンバー1の外周を等間隔に囲むようにランプヒーター4〜7を配置することにより、ランプ発光部8から発せられる赤外光がランプシール部9にも照射されるような配置となるため、前記赤外光がランプシール部9に照射されるのを防止することが好ましい。このため、ランプヒーター4〜7それぞれのランプシール部9には、他のランプヒーターから発せられる赤外光を遮蔽する遮蔽部材10が取り付けられている。この遮蔽部材10によってランプシール部9が赤外光から保護され、クラックの発生が防止される。また、遮蔽部材10は、ステンレスなどの金属板、Auメッキ処理又はシュウ酸アルマイト処理した金属板などによって作製されることが好ましい。この金属板の表面は鏡面にすることが好ましい。これにより赤外光を反射させることができる。   On the other hand, in the present embodiment, the lamp heaters 4 to 7 are arranged so as to surround the outer periphery of the quartz tube chamber 1 at equal intervals, so that the infrared light emitted from the lamp light emitting unit 8 is also irradiated to the lamp seal unit 9. Therefore, it is preferable to prevent the lamp seal portion 9 from being irradiated with the infrared light. Therefore, a shielding member 10 that shields infrared light emitted from other lamp heaters is attached to the lamp seal portions 9 of the lamp heaters 4 to 7. The shielding member 10 protects the lamp seal portion 9 from infrared light and prevents the occurrence of cracks. The shielding member 10 is preferably made of a metal plate such as stainless steel, a metal plate treated with Au plating or alumite oxalate, or the like. The surface of the metal plate is preferably a mirror surface. Thereby, infrared light can be reflected.

尚、本実施の形態では、遮蔽部材10をランプシール部9に取り付けているが、赤外光を遮蔽できればランプシール部9に直接取り付けなくても良いし、石英管チャンバー1の外側又は内側に取り付けても良い。また、遮蔽部材10の材質は、赤外光を遮蔽できるものであれば種々の材質を用いることができる。   In the present embodiment, the shielding member 10 is attached to the lamp seal portion 9. However, it may not be directly attached to the lamp seal portion 9 as long as infrared light can be shielded. It may be attached. Various materials can be used as the material of the shielding member 10 as long as it can shield infrared light.

また、ランプヒーター4〜7それぞれは、使用時に温度が上がりすぎると故障の原因になるため、使用時の温度を下げるための空冷機構11を有している。この空冷機構11はパージエアーを供給するエアー供給口12を有し、このエアー供給口12はエアー通路13に繋げられている。このエアー通路13は複数のパージエアー導入口14に繋げられており、このパージエアー導入口14からパージエアーがランプ発光部8に供給される。これにより、ランプ発光部8が冷却されるようになっている。   Further, each of the lamp heaters 4 to 7 has an air cooling mechanism 11 for lowering the temperature at the time of use. The air cooling mechanism 11 has an air supply port 12 for supplying purge air, and the air supply port 12 is connected to an air passage 13. The air passage 13 is connected to a plurality of purge air introduction ports 14, and purge air is supplied from the purge air introduction ports 14 to the lamp light emitting unit 8. Thereby, the lamp light emission part 8 is cooled.

石英管チャンバー1内には第1の仕切板17及び第2の仕切板18が取り付けられている。第1の仕切板17はランプヒーター4〜7の一端近傍に位置しており、第2の仕切板18はランプヒーター4〜7の他端近傍に位置している。前記基板供給部と第1の仕切板17との間に位置する石英管チャンバー1の内部は、供給される基板3を予備加熱するための昇温ゾーン15aである。第1の仕切板17と第2の仕切板18との間に位置する石英管チャンバー1の内部は、供給される基板3にCVD膜を成膜するための成膜ゾーン4aである。第2の仕切板18と前記基板回収部との間に位置する石英管チャンバー1は、成膜ゾーンで高温に加熱された基板3を降温する降温ゾーン16aである。また、第1及び第2の仕切板17,18それぞれには基板3が通過できる程度のスリット(又は穴)17a,18aが設けられている。   A first partition plate 17 and a second partition plate 18 are attached in the quartz tube chamber 1. The first partition plate 17 is located near one end of the lamp heaters 4 to 7, and the second partition plate 18 is located near the other ends of the lamp heaters 4 to 7. The quartz tube chamber 1 located between the substrate supply unit and the first partition plate 17 is a temperature raising zone 15a for preheating the substrate 3 to be supplied. The inside of the quartz tube chamber 1 located between the first partition plate 17 and the second partition plate 18 is a film formation zone 4a for forming a CVD film on the substrate 3 to be supplied. The quartz tube chamber 1 located between the second partition plate 18 and the substrate recovery part is a temperature lowering zone 16a for lowering the temperature of the substrate 3 heated to a high temperature in the film formation zone. The first and second partition plates 17 and 18 are provided with slits (or holes) 17a and 18a that allow the substrate 3 to pass therethrough.

石英管チャンバー1の昇温ゾーン15aの外側には外周を覆うように昇温ゾーン用ヒーター15が設けられており、この昇温ゾーン用ヒーター15はランプヒーター4〜7と前記基板供給部との間に位置している。また、石英管チャンバー1の降温ゾーン16aの外側には外周を覆うように降温ゾーン用ヒーター16が設けられており、この降温ゾーン用ヒーター16はランプヒーター4〜7と前記基板回収部との間に位置している。   A temperature increase zone heater 15 is provided outside the temperature increase zone 15a of the quartz tube chamber 1 so as to cover the outer periphery. The temperature increase zone heater 15 is provided between the lamp heaters 4 to 7 and the substrate supply section. Located between. Further, a cooling zone heater 16 is provided outside the cooling zone 16a of the quartz tube chamber 1 so as to cover the outer periphery, and this cooling zone heater 16 is provided between the lamp heaters 4 to 7 and the substrate recovery section. Is located.

昇温ゾーン用ヒーター15は、昇温ゾーン15aに供給された基板3を予備加熱するものであり、この予備加熱の温度は例えば500〜600℃である。また、降温ゾーン用ヒーター16は、成膜ゾーン4aで例えば800℃程度の高温まで加熱された基板3を降温ゾーン16aで降温するものであり、降温後の基板3の温度は例えば500〜600℃である。   The heater 15 for temperature rising zone preheats the board | substrate 3 supplied to the temperature rising zone 15a, and the temperature of this preheating is 500-600 degreeC, for example. Further, the temperature-lowering zone heater 16 lowers the temperature of the substrate 3 heated to a high temperature of, for example, about 800 ° C. in the film formation zone 4a in the temperature-lowering zone 16a, and the temperature of the substrate 3 after the temperature reduction is, for example, 500 to 600 ° C. It is.

ランプ加熱型サーマルCVD装置は、石英管チャンバー1内にCVD膜用の原料ガス、例えばYBCO膜用の原料ガスを導入する原料ガス導入機構19を有している(図1参照)。この原料ガス導入機構19は基板3に原料ガスが供給される原料ガス導入口20を有している。この原料ガス導入口20は、石英管チャンバー1内の成膜ゾーン4aに位置し且つ基板3の上方に位置している。原料ガス導入口20と基板3との間の距離は石英管チャンバー1の内径の1/2以下であることが好ましい。また、原料ガス導入口20は、複数の導入口の集合体であって原料ガスをシャワー状に基板3へ供給するものであることが好ましい。   The lamp heating type thermal CVD apparatus has a source gas introduction mechanism 19 for introducing a source gas for a CVD film, for example, a source gas for a YBCO film, into the quartz tube chamber 1 (see FIG. 1). The source gas introduction mechanism 19 has a source gas inlet 20 through which source gas is supplied to the substrate 3. The source gas inlet 20 is located in the film formation zone 4 a in the quartz tube chamber 1 and above the substrate 3. The distance between the source gas introduction port 20 and the substrate 3 is preferably ½ or less of the inner diameter of the quartz tube chamber 1. The source gas inlet 20 is preferably an aggregate of a plurality of inlets and supplies the source gas to the substrate 3 in a shower form.

石英管チャンバー1には成膜ゾーン4aに位置する排気口21が設けられており、この排気口21は石英管チャンバー1内を真空排気する真空ポンプ(図示せず)に接続されている。排気口21は第2の仕切板18の近傍に配置されている。これにより、原料ガス導入機構19によって基板3の上方に導入された原料ガスを、基板3の搬送方向に且つ基板3の表面を這うように流すことができる。   The quartz tube chamber 1 is provided with an exhaust port 21 located in the film forming zone 4a, and this exhaust port 21 is connected to a vacuum pump (not shown) for evacuating the inside of the quartz tube chamber 1. The exhaust port 21 is disposed in the vicinity of the second partition plate 18. As a result, the source gas introduced above the substrate 3 by the source gas introduction mechanism 19 can be made to flow in the transport direction of the substrate 3 and over the surface of the substrate 3.

次に、上記ランプ加熱型サーマルCVD装置を用いて基板にCVD膜を成膜する方法について説明する。   Next, a method for forming a CVD film on a substrate using the lamp heating thermal CVD apparatus will be described.

石英管チャンバー1内を真空ポンプによって真空排気することにより、石英管チャンバー1の内部を所定圧力まで減圧する。また、原料ガス導入機構19によって原料ガス導入口20から基板3の表面にYBCO膜用の原料ガスを供給し、この原料ガスを基板3の搬送方向に且つ基板3の表面を這うように流し、排気口21から排気する。また、石英管チャンバー1の昇温ゾーン15aを昇温ゾーン用ヒーター15によって500〜600℃に加熱する。また、石英管チャンバー1の成膜ゾーン4aをランプヒーター4〜7によって800℃に加熱する。また、石英管チャンバー1の降温ゾーン16aを降温ゾーン用ヒーター16によって500〜600℃に加熱する。   The inside of the quartz tube chamber 1 is evacuated by a vacuum pump to reduce the inside of the quartz tube chamber 1 to a predetermined pressure. Further, a source gas for the YBCO film is supplied from the source gas inlet 20 to the surface of the substrate 3 by the source gas introduction mechanism 19, and this source gas is caused to flow in the direction of transport of the substrate 3 and over the surface of the substrate 3, Exhaust from the exhaust port 21. The temperature raising zone 15 a of the quartz tube chamber 1 is heated to 500 to 600 ° C. by the temperature raising zone heater 15. Further, the film formation zone 4 a of the quartz tube chamber 1 is heated to 800 ° C. by the lamp heaters 4 to 7. Further, the temperature lowering zone 16 a of the quartz tube chamber 1 is heated to 500 to 600 ° C. by the temperature lowering zone heater 16.

ランプ加熱型サーマルCVD装置を上記の状態にした後、前記基板供給部から基板3を昇温ゾーン15a、成膜ゾーン4a、降温ゾーン16aに一定の速度で搬送し、その後、基板3を前記基板回収部に回収する。これにより、基板3上にYBCO膜が連続的に成膜される。   After the lamp heating thermal CVD apparatus is in the above state, the substrate 3 is transferred from the substrate supply unit to the temperature raising zone 15a, the film forming zone 4a, and the temperature lowering zone 16a at a constant speed, and then the substrate 3 is transferred to the substrate. Collect in the collection unit. Thereby, a YBCO film is continuously formed on the substrate 3.

以下、詳細な成膜方法を説明する。
昇温ゾーン15aにおいて基板3を500〜600℃に加熱する。次に、この加熱された基板3を成膜ゾーン4aに搬送し、この成膜ゾーン4aにおいて基板3をランプヒーター4〜7によって素早く800℃に加熱するとともに、基板3の表面に原料ガスを供給する。これにより、基板3上にはYBCO膜が成膜される。次いで、このYBCO膜が成膜された基板3を降温ゾーン16aに搬送し、この降温ゾーン16aにおいて基板3を500〜600℃まで降温する。次に、この降温された基板3を前記基板回収部に回収する。このようにしてステンレスフィルムのような長尺な基板3上にYBCO膜を連続的に成膜する。
Hereinafter, a detailed film forming method will be described.
The substrate 3 is heated to 500 to 600 ° C. in the temperature raising zone 15a. Next, the heated substrate 3 is transported to the film formation zone 4 a, and the substrate 3 is quickly heated to 800 ° C. by the lamp heaters 4 to 7 in the film formation zone 4 a and the source gas is supplied to the surface of the substrate 3. To do. Thereby, a YBCO film is formed on the substrate 3. Next, the substrate 3 on which the YBCO film is formed is transported to the temperature lowering zone 16a, and the temperature of the substrate 3 is lowered to 500 to 600 ° C. in the temperature lowering zone 16a. Next, the temperature-reduced substrate 3 is recovered by the substrate recovery unit. In this way, the YBCO film is continuously formed on the long substrate 3 such as a stainless film.

上記実施の形態によれば、ランプヒーター4〜7から発せられるランプ光によって基板3を加熱し、このランプ光は石英管チャンバー1を透過するため、成膜ゾーン4aに位置する石英管チャンバー1が高温に加熱されることを抑制できる。このため、従来のサーマルCVD装置のようにチャンバーの内壁にCVD膜が付着するのを抑制できる。その結果、石英管チャンバー1内に供給した原料ガスの量に対する基板3上に成膜されたCVD膜の量の割合を多くすることができ、収率を高くすることができる。   According to the above embodiment, the substrate 3 is heated by the lamp light emitted from the lamp heaters 4 to 7, and this lamp light is transmitted through the quartz tube chamber 1, so that the quartz tube chamber 1 located in the film formation zone 4a Heating to a high temperature can be suppressed. For this reason, it can suppress that a CVD film adheres to the inner wall of a chamber like the conventional thermal CVD apparatus. As a result, the ratio of the amount of CVD film formed on the substrate 3 to the amount of source gas supplied into the quartz tube chamber 1 can be increased, and the yield can be increased.

また、本実施の形態では、排気口21を原料ガス導入口20に対して基板3の搬送方向(矢印3aの方向)の下流側に配置することにより、原料ガスを基板3の搬送方向に且つ基板3の表面を這うように流すことができる。その結果、成膜されずに排気される原料ガスを少なくすることが期待でき、収率を高くすることができる。   Further, in the present embodiment, by arranging the exhaust port 21 on the downstream side in the transport direction of the substrate 3 (the direction of the arrow 3 a) with respect to the raw material gas introduction port 20, the source gas is disposed in the transport direction of the substrate 3. The surface of the substrate 3 can be flown over. As a result, it can be expected that the amount of source gas exhausted without film formation is reduced, and the yield can be increased.

また、本実施の形態では、石英管チャンバー1の内径を長尺な基板3の幅の2倍以下にすることにより、石英管チャンバー1内に供給する原料ガスの量を少なくすることができる。また、石英管チャンバー1内における原料ガスの流速を速くし、原料ガスの流れに直進性を持たせることができる。その結果、収率を高くすることができる。   In the present embodiment, the amount of source gas supplied into the quartz tube chamber 1 can be reduced by making the inner diameter of the quartz tube chamber 1 not more than twice the width of the long substrate 3. In addition, the flow rate of the source gas in the quartz tube chamber 1 can be increased, and the flow of the source gas can be made to go straight. As a result, the yield can be increased.

また、本実施の形態では、ランプヒーター4〜7それぞれのランプシール部9に、他のランプヒーターから発せられるランプ光を遮蔽する遮蔽部材10を取り付けているため、ランプシール部9にランプ光が照射されて350℃以上に加熱されることを抑制できる。その結果、ランプヒーター4〜7の寿命を大幅に長くすることができる。具体的には、遮蔽部材10を取り付けたランプヒーター4〜7は、遮蔽部材を取り付けていないランプヒーターに比べて2倍以上の寿命を有することが確認されている。   In this embodiment, since the shielding member 10 that shields the lamp light emitted from the other lamp heaters is attached to the lamp seal portions 9 of the lamp heaters 4 to 7, the lamp light is incident on the lamp seal portion 9. Irradiation and heating to 350 ° C. or higher can be suppressed. As a result, the lifetime of the lamp heaters 4 to 7 can be greatly prolonged. Specifically, it has been confirmed that the lamp heaters 4 to 7 to which the shielding member 10 is attached have a lifetime that is at least twice that of the lamp heater to which the shielding member is not attached.

また、本実施の形態では、複数のランプヒーター4〜7によって基板3を加熱するため、基板3の温度均一性を良くすることができる。また、ランプヒーター4〜7によって基板3を加熱するため、カンタルヒーターによって基板を加熱する従来のCVD装置に比べて基板3の温度を素早く上昇させることができる。このため、装置の稼働率を高くすることができる。   Moreover, in this Embodiment, since the board | substrate 3 is heated with the some lamp heaters 4-7, the temperature uniformity of the board | substrate 3 can be improved. Further, since the substrate 3 is heated by the lamp heaters 4 to 7, the temperature of the substrate 3 can be quickly increased as compared with a conventional CVD apparatus that heats the substrate by a cantal heater. For this reason, the operating rate of the apparatus can be increased.

尚、本発明は上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することが可能である。例えば、上記実施の形態では、長尺な基板を用いているが、長尺でない基板を用いることも可能である。   The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. For example, in the above embodiment, a long substrate is used, but a non-long substrate can also be used.

また、上記実施の形態では、石英管チャンバー1に長尺な基板3を連続的に搬送する搬送機構を有するランプ加熱型サーマルCVD装置について説明しているが、搬送機構を有しないランプ加熱型サーマルCVD装置に本発明を適用することも可能である。この場合、石英管チャンバー内に基板を1枚ずつ挿入し、基板上にCVD膜を成膜することになる。   In the above embodiment, a lamp heating thermal CVD apparatus having a transport mechanism for continuously transporting a long substrate 3 to the quartz tube chamber 1 has been described. However, a lamp heating thermal CVD apparatus having no transport mechanism is described. It is also possible to apply the present invention to a CVD apparatus. In this case, the substrates are inserted one by one into the quartz tube chamber, and a CVD film is formed on the substrate.

また、上記実施の形態では、石英管チャンバー1の外側に4つのランプヒーター4〜7を配置しているが、石英管チャンバー1の外側に3つ以下のランプヒーターを配置しても良いし、5つ以上のランプヒーターを配置しても良い。   Moreover, in the said embodiment, although the four lamp heaters 4-7 are arrange | positioned outside the quartz tube chamber 1, you may arrange | position three or less lamp heaters outside the quartz tube chamber 1, Five or more lamp heaters may be arranged.

本発明の実施の形態によるランプ加熱型サーマルCVD装置を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the lamp heating type thermal CVD apparatus by embodiment of this invention. 図1に示す2−2線に沿った断面図である。It is sectional drawing along the 2-2 line shown in FIG.

符号の説明Explanation of symbols

1…石英管チャンバー
3…基板
3a…矢印
4〜7…ランプヒーター
4a…成膜ゾーン
8…ランプ発光部
9…ランプシール部
10…遮蔽部材
11…空冷機構
12…エアー供給口
13…エアー通路
14…パージエアー導入口
15…昇温ゾーン用ヒーター
15a…昇温ゾーン
16…降温ゾーン用ヒーター
16a…降温ゾーン
17…第1の仕切板
18…第2の仕切板
17a,18a…スリット(又は穴)
19…原料ガス導入機構
20…原料ガス導入口
21…排気口
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Quartz tube chamber 3 ... Board | substrate 3a ... Arrow 4-7 ... Lamp heater 4a ... Film-forming zone 8 ... Lamp light emission part 9 ... Lamp seal part 10 ... Shielding member 11 ... Air cooling mechanism 12 ... Air supply port 13 ... Air passage 14 Purge air introduction port 15 Heating zone heater 15a Heating zone 16 Temperature falling zone heater 16a Temperature falling zone 17 First partition plate 18 Second partition plates 17a, 18a Slit (or hole)
19 ... Raw material gas introduction mechanism 20 ... Raw material gas introduction port 21 ... Exhaust port

Claims (7)

基板上にサーマルCVD法により成膜するCVD装置において、
チャンバーと、
前記チャンバーの外側に配置され、前記チャンバーを透過したランプ光が前記基板に照射されるランプヒーターと、
前記チャンバーに接続され、前記チャンバー内に原料ガスを導入する原料ガス導入機構と、
前記チャンバーに設けられ、前記チャンバー内を排気する排気口と、
前記排気口に接続された排気機構と、
を具備することを特徴とするランプ加熱型サーマルCVD装置。
In a CVD apparatus for forming a film on a substrate by a thermal CVD method,
A chamber;
A lamp heater disposed outside the chamber and irradiating the substrate with lamp light transmitted through the chamber;
A source gas introduction mechanism connected to the chamber and introducing a source gas into the chamber;
An exhaust port provided in the chamber for exhausting the chamber;
An exhaust mechanism connected to the exhaust port;
A lamp heating type thermal CVD apparatus comprising:
基板上にサーマルCVD法により成膜するCVD装置において、
チャンバーと、
前記チャンバーの外側に配置され、前記チャンバーを透過したランプ光が前記基板に照射される第1のランプヒーターと、
前記チャンバーの外側に配置され、前記チャンバーを透過したランプ光が前記基板に照射される第2のランプヒーターと、
前記チャンバーに接続され、前記チャンバー内に原料ガスを導入する原料ガス導入機構と、
前記チャンバーに設けられ、前記チャンバー内を排気する排気口と、
前記排気口に接続された排気機構と、
を具備することを特徴とするランプ加熱型サーマルCVD装置。
In a CVD apparatus for forming a film on a substrate by a thermal CVD method,
A chamber;
A first lamp heater disposed outside the chamber and irradiating the substrate with lamp light transmitted through the chamber;
A second lamp heater disposed outside the chamber and irradiating the substrate with lamp light transmitted through the chamber;
A source gas introduction mechanism connected to the chamber and introducing a source gas into the chamber;
An exhaust port provided in the chamber for exhausting the chamber;
An exhaust mechanism connected to the exhaust port;
A lamp heating type thermal CVD apparatus comprising:
請求項2において、前記第1のランプヒーター及び前記第2のランプヒーターそれぞれは、ランプ光を発するランプ発光部と、前記ランプ発光部の両端をシールするランプシール部とを有しており、
前記第2のランプヒーターのランプ発光部から発するランプ光が前記第1のランプヒーターの前記ランプシール部に照射されないように遮蔽される第1の遮蔽部材と、
前記第1のランプヒーターのランプ発光部から発するランプ光が前記第2のランプヒーターの前記ランプシール部に照射されないように遮蔽される第2の遮蔽部材と、
をさらに具備することを特徴とするランプ加熱型サーマルCVD装置。
In Claim 2, each of the first lamp heater and the second lamp heater includes a lamp light emitting part that emits lamp light, and a lamp seal part that seals both ends of the lamp light emitting part,
A first shielding member that is shielded so that lamp light emitted from a lamp light emitting part of the second lamp heater is not irradiated to the lamp seal part of the first lamp heater;
A second shielding member that is shielded so that lamp light emitted from a lamp light emitting portion of the first lamp heater is not irradiated to the lamp seal portion of the second lamp heater;
A lamp heating type thermal CVD apparatus characterized by further comprising:
請求項1乃至3のいずれか一項において、前記基板は長尺形状を有しており、前記チャンバー内に前記基板を連続的に搬送する搬送機構をさらに具備することを特徴とするランプ加熱型サーマルCVD装置。   4. The lamp heating type according to claim 1, wherein the substrate has a long shape, and further includes a transport mechanism that continuously transports the substrate into the chamber. 5. Thermal CVD equipment. 請求項4において、前記原料ガス導入機構は原料ガス導入口を有し、前記排気口は、前記原料ガス導入口に対して前記搬送機構によって搬送される搬送方向の下流側に位置することを特徴とするランプ加熱型サーマルCVD装置。   5. The raw material gas introduction mechanism according to claim 4, wherein the raw material gas introduction mechanism has a raw material gas introduction port, and the exhaust port is located downstream of the raw material gas introduction port in the transport direction transported by the transport mechanism. Lamp heating type thermal CVD apparatus. 請求項4又は5において、前記チャンバーの内径は、前記基板の幅の2倍以下であることを特徴とするランプ加熱型サーマルCVD装置。   6. The lamp heating type thermal CVD apparatus according to claim 4, wherein an inner diameter of the chamber is not more than twice a width of the substrate. 請求項1乃至6のいずれか一項において、前記原料ガス導入機構は原料ガス導入口を有し、前記基板と前記原料ガス導入口との間の距離は前記チャンバーの内径の1/4以下であることを特徴とするランプ加熱型サーマルCVD装置。   7. The source gas introduction mechanism according to claim 1, wherein the source gas introduction mechanism has a source gas introduction port, and a distance between the substrate and the source gas introduction port is ¼ or less of an inner diameter of the chamber. There is a lamp heating type thermal CVD apparatus.
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