JPH0344471A - Chemical vapor deposition device - Google Patents
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この発明は、半導体製造プロセスで用いられる化学気相
成長装置にかかり、詳しくは、その構造に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Application Field] The present invention relates to a chemical vapor deposition apparatus used in a semiconductor manufacturing process, and specifically relates to its structure.
従来から、化学気相成長装置としては、第２図で示すよ
うに構成されたものが知られており、この化学気相成長
装置は、シリコン酸化膜なとの薄Ｈｗｏを半導体基板Ｗ
の表面上に被着形成するための反応室１を備えている。Conventionally, as a chemical vapor deposition apparatus, one configured as shown in FIG. 2 has been known.
It is equipped with a reaction chamber 1 for forming a deposit on the surface of.
そして、この反応室１内の下側位置には薄膜Ｗ０が被着
形成される半導体基板Ｗを保持して加熱するステージ２
が配設されており、その上側位置には半導体基板Ｗを介
してステージ２と対向配置され、かつ、所要の反応ガス
Ｇを噴出するガスへラド３が配設されている。また、こ
のガスヘッド３には反応ガスＧを供給するガス供給管４
が連通接続される一方、反応室１の側部には排気管５が
連通接続されている。At a lower position in the reaction chamber 1, a stage 2 holds and heats the semiconductor substrate W on which the thin film W0 is deposited.
A gas heater 3 is disposed above the stage 2, facing the stage 2 with the semiconductor substrate W interposed therebetween, and ejecting a required reaction gas G. Further, this gas head 3 is provided with a gas supply pipe 4 for supplying the reaction gas G.
are connected to each other, and an exhaust pipe 5 is connected to the side of the reaction chamber 1.
なお、図中の符号６は、ステージ２内に埋設されたヒー
タである。Note that the reference numeral 6 in the figure is a heater embedded within the stage 2.
そして、この化学気相成長装置においては、ステージ２
の基板保持面２ａ上に保持された半導体基板Ｗをヒータ
６で所定温度になるまで加熱したうえ、ガス供給管４を
通じて供給された反応ガスＧをガスヘッド３から噴出す
るようになっている。In this chemical vapor deposition apparatus, stage 2
The semiconductor substrate W held on the substrate holding surface 2a is heated by the heater 6 until it reaches a predetermined temperature, and the reaction gas G supplied through the gas supply pipe 4 is ejected from the gas head 3.
そこで、この反応室１内に噴出された反応ガスＧはヒー
タ６によって加熱された半導体基板Ｗの表面で熱化学反
応を起こすことになり、この半導体基板Ｗの表面には薄
Ｍｗｏが成長して形成されることになる。すなわち、こ
の化学気相成長装置では、ガスヘッド３から反応室１内
に噴出される反応ガスＧの種類に応じて、例えば、シリ
コン酸化膜というような薄膜Ｗ０が半導体基ＦｉＷの表
面上に形成されることになる。なお、このとき、薄膜Ｗ
０の形成に寄与しなかった反応ガスＧは、排気管５を通
じて反応室１の外部に排出される。Therefore, the reaction gas G ejected into the reaction chamber 1 causes a thermochemical reaction on the surface of the semiconductor substrate W heated by the heater 6, and a thin Mwo is grown on the surface of the semiconductor substrate W. will be formed. That is, in this chemical vapor deposition apparatus, depending on the type of reaction gas G ejected from the gas head 3 into the reaction chamber 1, a thin film W0 such as a silicon oxide film is formed on the surface of the semiconductor substrate FiW. will be done. Note that at this time, the thin film W
The reaction gas G that did not contribute to the formation of 0 is discharged to the outside of the reaction chamber 1 through the exhaust pipe 5.
ところで、前記構成の化学気相成長装置によって薄膜Ｗ
ｌｌが被着形成された半導体基板Ｗにおいては、つぎの
ような不都合が生じていた。By the way, the thin film W is grown by the chemical vapor deposition apparatus having the above configuration.
The following disadvantages have occurred in the semiconductor substrate W on which ll has been deposited.
すなわち、化学気相成長法による薄膜Ｗ０が被着形成さ
れた半導体基板Ｗを反応室ｌの外部に取り出して冷却す
ると、この薄膜Ｗ、には、半導体基板Ｗ及び薄膜Ｗ０そ
れぞれの有する熱収縮率の相違に基づく特有の内部応力
、例えば、常圧下で形成されたシリコン酸化膜では引っ
張り応力というような内部応力が発生することになる。That is, when the semiconductor substrate W on which the thin film W0 has been deposited by chemical vapor deposition is taken out of the reaction chamber l and cooled, the thin film W has a thermal contraction coefficient that the semiconductor substrate W and the thin film W0 each have. For example, in a silicon oxide film formed under normal pressure, internal stress such as tensile stress occurs.
その結果、薄膜Ｗ、としてのシリコン酸化膜が被着形成
された半導体基板Ｗは、第３図（ａ）で例示するように
、シリコン酸化膜の有する引っ張り応力によって湾曲さ
せられることになり、このシリコン酸化膜が形成された
表面側に向かって反ってしまうことになる。また、この
シリコン酸化膜のｌｌｌ厚が厚くなると、この膜自身に
内部応力に基づくクランクが発生することにもなってい
た。As a result, the semiconductor substrate W on which the silicon oxide film as the thin film W is deposited is bent by the tensile stress of the silicon oxide film, as illustrated in FIG. 3(a). This results in warpage toward the surface on which the silicon oxide film is formed. Furthermore, when the thickness of this silicon oxide film increases, cranks occur in the film itself due to internal stress.
この発明は、このような不都合に鑑みて創案されたもの
であって、薄膜の被着形成によって生じる半導体基板の
反りを低減し、薄膜が形成された半導体基板の平坦性を
確保することが可能な化学気相成長装置の提供を目的と
している。This invention was devised in view of these inconveniences, and is capable of reducing the warping of a semiconductor substrate caused by the formation of a thin film and ensuring the flatness of the semiconductor substrate on which the thin film is formed. The purpose is to provide a chemical vapor deposition apparatus that is suitable for chemical vapor deposition.
〔課題を解決するための手段）
この発明は、薄膜が被着形成される半導体基板を保持し
て加熱するステージと、このステージと対向配置されて
反応ガスを噴出するガスヘッドと、これらを内装する反
応室とを備えてなる化学気相成長装置において、ステー
ジの基板当接面を薄膜の形成によって湾曲する半導体基
板の反り方向とは逆向きに湾曲した球面の一部となる形
状に形成する一方、この基板当接面と半導体基板とを密
着させる固定手段を設けたことを特徴とするものである
。[Means for Solving the Problems] The present invention provides a stage that holds and heats a semiconductor substrate on which a thin film is deposited, a gas head that is disposed opposite to this stage and spouts out a reaction gas, and an internal structure that incorporates these. In a chemical vapor deposition apparatus comprising a reaction chamber, the substrate contacting surface of the stage is formed into a shape that becomes part of a spherical surface curved in the opposite direction to the warping direction of the semiconductor substrate which is curved by thin film formation. On the other hand, the present invention is characterized in that a fixing means is provided for bringing the substrate contact surface into close contact with the semiconductor substrate.
上記構成によれば、固定手段によって半導体基板をステ
ージの基板当接面に対して強制的に密着させると、この
半導体基板はその薄膜形成によって生じる反りとは逆向
きに湾曲した球面の一部となる形状とされた基板当接面
に沿って湾曲させら゛れることになり、この半導体基板
にはあらかじめ薄膜形成による反り方向とは逆向きの初
期的な反りが与えられることになる。そこで、この半導
体基板に薄膜を被着形成したうえで、反応室の外部に取
り出すと、この薄膜の形成によって生じる半導体基板の
反りと、あらかじめ与えられた初期的な反りとが互いに
相殺し合うことになり、最終的な半導体基板の反りが低
減されることになる。According to the above configuration, when the semiconductor substrate is forcibly brought into close contact with the substrate contacting surface of the stage by the fixing means, the semiconductor substrate becomes part of a spherical surface curved in the opposite direction to the warp caused by the thin film formation. The semiconductor substrate is curved along the substrate abutting surface, which has a shape such that the semiconductor substrate is initially warped in the opposite direction to the warp direction due to thin film formation. Therefore, if a thin film is deposited on this semiconductor substrate and then taken out of the reaction chamber, the warpage of the semiconductor substrate caused by the formation of this thin film and the initial warp given in advance cancel each other out. As a result, warpage of the final semiconductor substrate is reduced.
以下、この発明の一実施例を図面に基づいて説明する。 Hereinafter, one embodiment of the present invention will be described based on the drawings.
第１図は、本発明にかかる化学気相成長装置の概略構成
を示す断面図である。なお、この化学気相成長装置全体
の構成は、前述した従来例と基本的に異ならないので、
第１図において第２図と互いに同一もしくは相当する部
品、部分には同一符号を付し、ここでの詳しい説明は省
略する。FIG. 1 is a sectional view showing a schematic configuration of a chemical vapor deposition apparatus according to the present invention. The overall configuration of this chemical vapor deposition apparatus is basically the same as the conventional example described above.
In FIG. 1, parts and portions that are the same as or correspond to those in FIG. 2 are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.
本実施例にかかる化学気相成長装置は、半導体基板Ｗの
表面上に薄＠ｗｅを被着形成するための反応室ｌを備え
ており、この反応室ｌには、半導体基板Ｗを保持して加
熱するステージ２と、このステージ２と対向配置されて
反応ガスＧを噴出するガスヘッド３とが内装されている
。そして、半導体基板Ｗが保持されるステージ２の基板
当接面２ａは、薄膜Ｗ、の形成によって湾曲する半導体
基板Ｗの反り方向とは逆向きに湾曲した球面の一部とな
る形状に形成されている。すなわち、この第１図は、常
圧下で薄膜Ｗ０としてのシリコン酸化膜を半導体基板Ｗ
に被着形成する場合を示しており、この場合の半導体基
板Ｗはシリコン酸化膜の有する引っ張り応力によって下
向きの凸となる形状に湾曲させられるので、第１図で示
すステージ２の基板当接面２ａは、半導体基板Ｗの反り
方向とは逆向きの上向きに凸となる形状に湾曲した球面
の一部となる形状として形成されている。The chemical vapor deposition apparatus according to this embodiment includes a reaction chamber l for depositing and forming a thin @we on the surface of a semiconductor substrate W, and this reaction chamber l holds the semiconductor substrate W. A stage 2 that heats by heating, and a gas head 3 that is disposed opposite to this stage 2 and blows out a reaction gas G are installed inside. The substrate contacting surface 2a of the stage 2 on which the semiconductor substrate W is held is formed into a shape that is a part of a spherical surface that is curved in the opposite direction to the warping direction of the semiconductor substrate W that is curved due to the formation of the thin film W. ing. That is, FIG. 1 shows that a silicon oxide film as a thin film W0 is deposited on a semiconductor substrate W under normal pressure.
In this case, the semiconductor substrate W is curved into a downward convex shape due to the tensile stress of the silicon oxide film, so that the substrate contact surface of the stage 2 shown in FIG. 2a is formed as a part of a spherical surface curved in an upwardly convex shape opposite to the warping direction of the semiconductor substrate W.
また、このステージ２には、その基板当接面２ａと半導
体基板Ｗとを密着する固定手段としての押さえリング７
が設けられている。そして、この押さえリング７は、例
えば、シリンダ機構（図示していない）などに連結され
ており、このシリンダ機構によって進退自在に駆動され
るようになっている。なお、固定手段としては、この押
さえリング７を用いて構成された機械的手段に限定され
るものではなく、例えば、真空吸着や静電吸着によって
半導体基板Ｗをステージ２の基板当接面２ａに密着して
固定する構成とされたものであってもよい。Further, on this stage 2, a holding ring 7 is provided as a fixing means for tightly contacting the substrate contact surface 2a and the semiconductor substrate W.
is provided. The presser ring 7 is connected to, for example, a cylinder mechanism (not shown), and is driven to move forward and backward by the cylinder mechanism. Note that the fixing means is not limited to the mechanical means configured using this holding ring 7, and for example, the semiconductor substrate W can be fixed to the substrate contact surface 2a of the stage 2 by vacuum adsorption or electrostatic adsorption. It may be configured to be tightly fixed.
つぎに、本実施例にかかる化学気相成長装置の動作につ
いて説明する。Next, the operation of the chemical vapor deposition apparatus according to this embodiment will be explained.
まず、所定温度に加熱されたステージ２０基板保持面２
ａ上に半導体基板Ｗを載置したのち、押さえリング７を
用いて半導体基板Ｗを基板保持面２ａに対して強制的に
密着させると、この半導体基板Ｗは基板当接面２ａに沿
って湾曲させられることになり、半導体基板Ｗには薄膜
Ｗ、としてのシリコン酸化膜によって生じる反りとは逆
向きとされた初期的な反りが与えられることになる。そ
して、ガス供給管４を通して供給されたモノシラン（Ｓ
ｉＨ４）及び酸素（０２）からなる反応ガスＧをガスヘ
ッド３から噴出すると、反応室１内に噴出された反応ガ
スＧはヒータ６によって加熱された半導体基板Ｗの表面
で熱化学反応を起こすことになり、この半導体基板Ｗの
表面には薄膜Ｗ。としてのシリコン酸化膜が成長して形
成される。First, the stage 20 substrate holding surface 2 is heated to a predetermined temperature.
After placing the semiconductor substrate W on the substrate a, when the semiconductor substrate W is forcibly brought into close contact with the substrate holding surface 2a using the holding ring 7, the semiconductor substrate W is curved along the substrate contact surface 2a. As a result, the semiconductor substrate W is given an initial warp that is opposite to the warp caused by the silicon oxide film as the thin film W. Then, monosilane (S
When the reaction gas G consisting of iH4) and oxygen (02) is ejected from the gas head 3, the reaction gas G ejected into the reaction chamber 1 causes a thermochemical reaction on the surface of the semiconductor substrate W heated by the heater 6. A thin film W is formed on the surface of this semiconductor substrate W. A silicon oxide film is grown and formed.
そこで、押さえリング７による強制的な固定を解除して
半導体基板Ｗを反応室１の外部に取り出して冷却すると
、シリコン酸化膜が形成された半導体基板Ｗは、シリコ
ン酸化膜の有する引っ張り応力によって湾曲させられて
シリコン酸化膜が形成された表面側に向かって反ってし
まうことになる。ところが、この半導体基板Ｗには初期
的な反りがあらかじめ与えられているので、第３図（ｂ
）で例示するように、このシリコン酸化膜の有する引っ
張り応力によって新たに生した反りと初期的な反りとは
互いに相殺されることになる。Therefore, when the forced fixation by the holding ring 7 is released and the semiconductor substrate W is taken out to the outside of the reaction chamber 1 and cooled, the semiconductor substrate W on which the silicon oxide film is formed is bent due to the tensile stress of the silicon oxide film. As a result, the silicon oxide film is bent toward the surface on which the silicon oxide film is formed. However, since this semiconductor substrate W has been given an initial warp in advance,
), the new warpage caused by the tensile stress of this silicon oxide film and the initial warp cancel each other out.
ところで、以上の説明においては、半導体基板Ｗに被着
形成される薄膜Ｗ０が常圧下で形成されたシリコン酸化
膜であり、このシリコン酸化膜の有する引っ張り応力に
よって半導体基Ｈｗが下向きの凸となる形状に湾曲させ
られるものとしているが、半導体基板Ｗに被着形成され
る薄膜Ｗ０はシリコン酸化膜以外であってもよい。また
、半導体基板Ｗに被着形成される薄膜Ｗ０が減圧下で形
成されたシリコン酸化膜のように圧縮応力を有するもの
である場合には、ステージ２の基板当接面２ａをあらか
じめ薄膜Ｗ、の形成によって湾曲する半導体基板Ｗの反
り方向とは°逆向きとなる下向きの凸形状としておけば
よいことはいうまでもない。By the way, in the above explanation, the thin film W0 deposited on the semiconductor substrate W is a silicon oxide film formed under normal pressure, and the semiconductor substrate Hw becomes convex downward due to the tensile stress of this silicon oxide film. Although it is assumed that the thin film W0 is curved in shape, the thin film W0 formed on the semiconductor substrate W may be made of other than silicon oxide film. Furthermore, if the thin film W0 to be formed on the semiconductor substrate W has compressive stress, such as a silicon oxide film formed under reduced pressure, the substrate contacting surface 2a of the stage 2 may be coated with the thin film W, Needless to say, it is sufficient to form a downward convex shape which is opposite to the warping direction of the semiconductor substrate W which is curved by the formation of the curve.
以上説明したように、この発明によれば、固定手段によ
って半導体基板をステージの基板当接面に対して強制的
に密着させると、この半導体基板はその薄膜形成によっ
て生じる反りとは逆向きに湾曲した球面の一部となる形
状とされた基板当接面に沿って湾曲させられることにな
り、この半導体基板にばあらかしめ薄膜形成による反り
方向とは逆向きに湾曲した初期的な反りが与えられるこ
とになる。As explained above, according to the present invention, when the semiconductor substrate is forcibly brought into close contact with the substrate contacting surface of the stage by the fixing means, the semiconductor substrate is curved in the opposite direction to the warp caused by the thin film formation. This causes the semiconductor substrate to be curved along the substrate abutting surface, which is shaped to become a part of the spherical surface. It will be done.
そこで、この半導体基板に薄膜を被着形成すると、この
薄膜の形成によって生じる半導体基板の反りと、あらか
じめ与えられた初期的な反りとが互いに相殺し合うこと
になる結果、最終的な半導体基板の反りは従来例よりも
大幅に低減され゛る。Therefore, when a thin film is deposited on this semiconductor substrate, the warpage of the semiconductor substrate caused by the formation of this thin film and the initial warp given in advance cancel each other out, resulting in the final shape of the semiconductor substrate. Warpage is significantly reduced compared to the conventional example.
そのため、薄膜が被着形成された半導体基板の平坦性を
確保することが可能となるばかりか、この薄膜の膜厚が
厚い場合であっても、薄膜自身に内部応力に基づくクラ
ンクが発生することが低減されることになる。Therefore, not only is it possible to ensure the flatness of the semiconductor substrate on which the thin film is deposited, but even if the thin film is thick, it is possible to prevent cranking due to internal stress in the thin film itself. will be reduced.
第１図は本発明の一実施例にかかる化学気相成長装置の
概略構成を示す断面図であり、第２図は従来例にかかる
化学気相成長装置の概略構成を示す断面図である。また
、第３図（ａ） 、 （ｂ）は、薄膜が被着形成された
半導体基板の状態を示す側面図である。
図における符号１は反応室、２はステージ、２ａは基板
当接面、３はガスヘンド、７は押さえリング（固定手段
）、Ｗは半導体基板、Ｗｏは薄膜、Ｇは反応ガスである
。
なお、図中の同一符号は、互いに同一もしくは相当する
部品、部分を示している。FIG. 1 is a sectional view showing a schematic configuration of a chemical vapor deposition apparatus according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a sectional view showing a schematic configuration of a chemical vapor deposition apparatus according to a conventional example. Moreover, FIGS. 3(a) and 3(b) are side views showing the state of a semiconductor substrate on which a thin film has been deposited. In the figure, 1 is a reaction chamber, 2 is a stage, 2a is a substrate contact surface, 3 is a gas hand, 7 is a holding ring (fixing means), W is a semiconductor substrate, Wo is a thin film, and G is a reaction gas. Note that the same reference numerals in the drawings indicate parts and portions that are the same or correspond to each other.
Claims (1)
熱するステージと、このステージと対向配置されて反応
ガスを噴出するガスヘッドと、これらを内装する反応室
とを備えてなる化学気相成長装置において、 ステージの基板当接面を、薄膜の形成によって湾曲する
半導体基板の反り方向とは逆向きに湾曲した球面の一部
となる形状に形成する一方、この基板当接面と半導体基
板とを密着する固定手段を設けたことを特徴とする化学
気相成長装置。(1) A chemical vaporizer comprising a stage that holds and heats a semiconductor substrate on which a thin film is to be deposited, a gas head that is placed opposite to this stage and spouts out a reaction gas, and a reaction chamber that houses these. In a phase growth apparatus, the substrate contacting surface of the stage is formed into a shape that is part of a spherical surface that is curved in the opposite direction to the direction in which the semiconductor substrate curves due to thin film formation. A chemical vapor deposition apparatus characterized by being provided with a fixing means for closely contacting a substrate.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18103089A JPH0344471A (en) | 1989-07-12 | 1989-07-12 | Chemical vapor deposition device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18103089A JPH0344471A (en) | 1989-07-12 | 1989-07-12 | Chemical vapor deposition device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0344471A true JPH0344471A (en) | 1991-02-26 |
Family
ID=16093543
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18103089A Pending JPH0344471A (en) | 1989-07-12 | 1989-07-12 | Chemical vapor deposition device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0344471A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1999045166A1 (en) * | 1998-03-06 | 1999-09-10 | Tokyo Electron Limited | Vacuum processing apparatus |
-
1989
- 1989-07-12 JP JP18103089A patent/JPH0344471A/en active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1999045166A1 (en) * | 1998-03-06 | 1999-09-10 | Tokyo Electron Limited | Vacuum processing apparatus |
| US6599367B1 (en) | 1998-03-06 | 2003-07-29 | Tokyo Electron Limited | Vacuum processing apparatus |
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