JPH0344471A - 化学気相成長装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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。

〔従来の技術〕

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。

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。

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。

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。

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。

〔発明が解決しようとする課題〕

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。

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。

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。

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。

〔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
。

〔作用〕

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。

〔実施例〕

以下、この発明の一実施例を図面に基づいて説明する。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

〔発明の効果〕

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。

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。

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。

【図面の簡単な説明】

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。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）　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。