JP2001284258A - Semiconductor production system - Google Patents

Semiconductor production system

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JP2001284258A
JP2001284258A JP2000092667A JP2000092667A JP2001284258A JP 2001284258 A JP2001284258 A JP 2001284258A JP 2000092667 A JP2000092667 A JP 2000092667A JP 2000092667 A JP2000092667 A JP 2000092667A JP 2001284258 A JP2001284258 A JP 2001284258A
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JP
Japan
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gas
grooves
hole
wafer
diameter
Prior art date
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Application number
JP2000092667A
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Japanese (ja)
Inventor
Hiroyoshi Kamimura
大義 上村
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Hitachi Kokusai Electric Inc
Original Assignee
Hitachi Kokusai Electric Inc
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To enhance the quality of product and the production yield by mixing a plurality of kinds of gas sufficiently so that a film having a uniform concentration composition can be formed with uniform processing gas concentration. SOLUTION: In a semiconductor production system comprising an airtight processing chamber 2, a substrate mounting member 36 provided in the processing chamber, means 38 for heating a substrate 42 mounted on the substrate mounting member, and a hole 34 for jetting processing gas toward the substrate mounting face of the substrate mounting member made oppositely thereto, a mixer plate 52 having first and second major surfaces is disposed upstream the gas jet hole. A plurality of independent grooves 62, 63 are made in the first major surface so that different kinds of gas are fed thereto and at least one recess 65 is made in the second major surface across at least two independent grooves. The recess and the plurality of grooves are interconnected through channels and the different kinds of gas flowing into the plurality of grooves are mixed in the recess before being jetted from the gas jet hole toward the substrate mounting face.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明はシリコンウェーハ等
の基板から半導体素子を製造する半導体製造装置に関
し、特に複数種類のガスを混合して基板を処理する半導
体製造装置に関するものである。
The present invention relates to a semiconductor manufacturing apparatus for manufacturing semiconductor elements from a substrate such as a silicon wafer, and more particularly to a semiconductor manufacturing apparatus for processing a substrate by mixing a plurality of types of gases.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体素子はウェーハ、ガラス基板等、
基板の表面にCVD法により所定の薄膜を成膜し、燐、
硼素等の不純物拡散を行い、或はエッチング等をして製
造され、半導体製造装置は基板に上記処理を行う反応炉
を具備している。
2. Description of the Related Art Semiconductor devices include wafers, glass substrates, and the like.
A predetermined thin film is formed on the surface of the substrate by a CVD method, and phosphorus,
The semiconductor manufacturing apparatus is manufactured by diffusing impurities such as boron or by performing etching or the like. The semiconductor manufacturing apparatus includes a reaction furnace for performing the above-described processing on the substrate.

【0003】上記半導体素子の製造過程で複数種類のガ
スを混合した処理ガスにより前記ウェーハの表面を処理
する場合、前記複数種類のガスは別々に反応炉内の処理
室に供給され、該処理室内で混合された後、前記ウェー
ハの処理に用いられている。
When the surface of the wafer is treated with a treatment gas obtained by mixing a plurality of kinds of gases in the process of manufacturing the semiconductor device, the plurality of kinds of gases are separately supplied to a treatment chamber in a reaction furnace. And then used for processing the wafer.

【0004】2種類のガスを用いて成膜する従来の半導
体製造装置を図10及び図11に於いて説明する。
A conventional semiconductor manufacturing apparatus for forming a film using two kinds of gases will be described with reference to FIGS. 10 and 11. FIG.

【0005】図10及び図11で示す半導体製造装置
は、ウェーハを枚葉処理する減圧熱CVD装置であり、
コールドウォール反応炉1を備えている。該コールドウ
ォール反応炉1は気密な真空容器であるチャンバ2を有
し、該チャンバ2内に形成される空間は処理室を構成す
る。該チャンバ2はチャンバ本体4の上下開口端に天井
板5及び底板6を気密に有している。前記チャンバ2の
内部にはヒータユニット3が昇降可能に設けられてい
る。
The semiconductor manufacturing apparatus shown in FIGS. 10 and 11 is a low-pressure thermal CVD apparatus for processing wafers one by one.
A cold wall reactor 1 is provided. The cold wall reactor 1 has a chamber 2 which is an airtight vacuum vessel, and a space formed in the chamber 2 constitutes a processing chamber. The chamber 2 has a ceiling plate 5 and a bottom plate 6 at the upper and lower open ends of a chamber body 4 in an airtight manner. Inside the chamber 2, a heater unit 3 is provided so as to be able to move up and down.

【0006】前記チャンバ本体4には大径孔7と該大径
孔7に連続し同心の小径孔8が上下に形成されている。
前記大径孔7に円筒ヒータ9が嵌入され、一部に隙間が
形成されている。該円筒ヒータ9に内筒10が内嵌さ
れ、該内筒10は下端に内フランジ11が形成され、該
内フランジ11の内径は前記小径孔8と同径であり、前
記円筒ヒータ9、前記内筒10は前記大径孔7と前記小
径孔8との段差部に乗置されている。
The chamber body 4 has a large-diameter hole 7 and a small-diameter hole 8 contiguous to and concentric with the large-diameter hole 7.
A cylindrical heater 9 is fitted into the large-diameter hole 7, and a gap is partially formed. An inner cylinder 10 is fitted inside the cylindrical heater 9, and an inner flange 11 is formed at a lower end of the inner cylinder 10, and an inner diameter of the inner flange 11 is the same as the small-diameter hole 8. The inner cylinder 10 is mounted on a step between the large diameter hole 7 and the small diameter hole 8.

【0007】前記チャンバ本体4、前記円筒ヒータ9、
前記内筒10を貫通する排気口12が穿設され、該排気
口12に図示しない排気ラインが接続されている。
The chamber body 4, the cylindrical heater 9,
An exhaust port 12 penetrating the inner cylinder 10 is formed, and an exhaust line (not shown) is connected to the exhaust port 12.

【0008】前記チャンバ本体4に扁平な開口部を有す
るウェーハ投入口15が穿設され、該ウェーハ投入口1
5は前記小径孔8の上部に連通している。前記ウェーハ
投入口15は図示しないゲートバルブにより開閉され、
気密に閉塞可能となっている。
A wafer input port 15 having a flat opening is formed in the chamber main body 4.
5 communicates with the upper part of the small diameter hole 8. The wafer inlet 15 is opened and closed by a gate valve (not shown),
Airtight closure is possible.

【0009】前記天井板5上にシャワーヘッド16が取
付けられ、該シャワーヘッド16はガス導入カバー1
7、中間板18及びシャワー板19を有している。
A shower head 16 is mounted on the ceiling plate 5, and the shower head 16 is
7, an intermediate plate 18 and a shower plate 19.

【0010】前記ガス導入カバー17は前記天井板5に
Oリング14を介し気密に固着され、前記ガス導入カバ
ー17の下面に大径凹部21と小径凹部22とが同心に
且つ上下に形成され、前記大径凹部21と内側に位置す
る前記小径凹部22との境に段差部を有している。
The gas introduction cover 17 is air-tightly fixed to the ceiling plate 5 via an O-ring 14. A large-diameter recess 21 and a small-diameter recess 22 are formed concentrically and vertically on the lower surface of the gas introduction cover 17, A step is provided at the boundary between the large-diameter recess 21 and the small-diameter recess 22 located inside.

【0011】前記大径凹部21に前記中間板18が嵌込
まれる。該中間板18は前記段差部に当接され、該中間
板18と前記ガス導入カバー17とにより第1混合空間
23が画成されている。前記大径凹部21に前記シャワ
ー板19の上部が嵌込まれ、該シャワー板19と前記段
差部との間に前記中間板18が挾持されている。前記シ
ャワー板19の上面に円形凹部24が前記第1混合空間
23と同心に形成され、前記シャワー板19と前記中間
板18とにより第2混合空間25が画成されている。前
記シャワー板19の下部が前記天井板5の中央部に嵌合
されている。
The intermediate plate 18 is fitted in the large-diameter recess 21. The intermediate plate 18 is in contact with the stepped portion, and a first mixing space 23 is defined by the intermediate plate 18 and the gas introduction cover 17. The upper portion of the shower plate 19 is fitted into the large-diameter recess 21, and the intermediate plate 18 is held between the shower plate 19 and the step portion. A circular recess 24 is formed on the upper surface of the shower plate 19 concentrically with the first mixing space 23, and a second mixing space 25 is defined by the shower plate 19 and the intermediate plate 18. The lower portion of the shower plate 19 is fitted to the center of the ceiling plate 5.

【0012】前記ガス導入カバー17の上面にガス導入
口26,27が2個所穿設され、該ガス導入口26,2
7にガス供給管28,29が接続され、該ガス供給管2
8,29は図示しないガスA及びガスBのガス供給源に
それぞれ接続されている。前記ガス導入カバー17の上
面中央にTCポート31が設けられ、該TCポート31
に図示しない熱電対が挿入されている。
Two gas inlets 26, 27 are formed in the upper surface of the gas inlet cover 17, and the gas inlets 26, 27 are formed.
7, gas supply pipes 28 and 29 are connected.
Reference numerals 8 and 29 are respectively connected to gas supply sources of gas A and gas B (not shown). A TC port 31 is provided at the center of the upper surface of the gas introduction cover 17.
, A thermocouple (not shown) is inserted.

【0013】前記中間板18は図11に示す如く、中心
に熱電対通孔32が穿設され、該熱電対通孔32の周囲
に適数のガス連絡孔33が穿設され、該ガス連絡孔33
は前記中間板18に均等に分散配置されている。
As shown in FIG. 11, the intermediate plate 18 is provided with a thermocouple through hole 32 at the center thereof, and an appropriate number of gas communication holes 33 around the thermocouple through hole 32. Hole 33
Are uniformly distributed on the intermediate plate 18.

【0014】前記シャワー板19の下面に小口径のガス
噴出孔34が多数穿設され、該ガス噴出孔34は後述す
るウェーハの径と同径の円内に均等に分散して配置さ
れ、前記ガス噴出孔34は前記第2混合空間25と連通
している。前記シャワー板19の中心に熱電対用穴35
が貫通しない様に穿設され、該熱電対用穴35に前記T
Cポート31及び前記熱電対通孔32を経て熱電対(図
示せず)が取付けられ、該熱電対により前記シャワー板
19の温度をモニタし得る様になっている。
A large number of small-diameter gas ejection holes 34 are formed in the lower surface of the shower plate 19, and the gas ejection holes 34 are uniformly distributed within a circle having the same diameter as the diameter of a wafer described later. The gas ejection holes 34 communicate with the second mixing space 25. In the center of the shower plate 19, a thermocouple hole 35 is provided.
Is bored so as not to penetrate, and the T
A thermocouple (not shown) is attached through a C port 31 and the thermocouple through hole 32, so that the temperature of the shower plate 19 can be monitored by the thermocouple.

【0015】前記ヒータユニット3はサセプタ36、フ
ラットヒータ37、円筒体38及び支持円盤39を有し
ている。前記円筒体38の外径と前記支持円盤39の直
径は同じであり、該支持円盤39上に前記円筒体38が
同心に設けられ、該円筒体38の内部に前記フラットヒ
ータ37が水平に設けられている。該フラットヒータ3
7は円盤状であり、前記円筒体38内上部に位置し、図
示しない支持フレームにより前記支持円盤39上に取付
けられている。
The heater unit 3 has a susceptor 36, a flat heater 37, a cylindrical body 38, and a support disk 39. The outer diameter of the cylindrical body 38 and the diameter of the support disk 39 are the same. The cylindrical body 38 is provided concentrically on the support disk 39, and the flat heater 37 is provided horizontally inside the cylindrical body 38. Have been. The flat heater 3
Reference numeral 7 denotes a disk shape, which is located in the upper part of the cylindrical body 38 and is mounted on the support disk 39 by a support frame (not shown).

【0016】前記円筒体38の上端に前記サセプタ36
が取付けられている。該サセプタ36は円盤状であり、
上面に周囲がテーパとなったウェーハ載置部41が凹設
され、該ウェーハ載置部41にウェーハ42が載置され
る。
The susceptor 36 is mounted on the upper end of the cylindrical body 38.
Is installed. The susceptor 36 has a disk shape,
A wafer mounting portion 41 having a tapered periphery is provided on the upper surface, and a wafer 42 is mounted on the wafer mounting portion 41.

【0017】前記サセプタ36に上貫通孔43が穿設さ
れ、前記フラットヒータ37に中貫通孔44が穿設さ
れ、前記支持円盤39に下貫通孔45が穿設され、前記
上貫通孔43、前記中貫通孔44及び前記下貫通孔45
は同一軸心上にあり、該下貫通孔45は前記中貫通孔4
4及び前記上貫通孔43に比べ小径となっている。
An upper through hole 43 is formed in the susceptor 36, a middle through hole 44 is formed in the flat heater 37, and a lower through hole 45 is formed in the support disk 39. The middle through hole 44 and the lower through hole 45
Are on the same axis, and the lower through hole 45 is
4 and the upper through hole 43 are smaller in diameter.

【0018】前記上貫通孔43及び前記中貫通孔44に
ウェーハ支持ピン46が遊貫されている。該ウェーハ支
持ピン46の下部は細径となっており、境界に段差47
が形成される。前記ウェーハ支持ピン46の、細径の部
分が前記下貫通孔45に摺動自在に嵌合し、前記段差4
7がストッパになっている。前記ウェーハ支持ピン46
は図示しないスプリング等の所要の手段により上方に向
かって付勢されている。
A wafer support pin 46 is loosely inserted through the upper through hole 43 and the middle through hole 44. The lower portion of the wafer support pin 46 has a small diameter and a step 47 at the boundary.
Is formed. A small-diameter portion of the wafer support pin 46 is slidably fitted in the lower through hole 45, and the step 4
7 is a stopper. The wafer support pin 46
Are urged upward by required means such as a spring (not shown).

【0019】前記支持円盤39の中心に下方に延びる中
空軸48が固着されている。該中空軸48は前記底板6
を遊貫し、図示しない昇降手段により昇降可能になって
いる。又前記底板6と前記中空軸48との貫通部分には
ベローズ49が設けられ、該ベローズ49により気密に
シールされている。前記中空軸48の内部には給電ケー
ブル(図示せず)が挿通され、該給電ケーブルが前記フ
ラットヒータ37に接続されている。
A hollow shaft 48 extending downward is fixed to the center of the support disk 39. The hollow shaft 48 is connected to the bottom plate 6.
And can be moved up and down by a lifting means (not shown). Further, a bellows 49 is provided at a penetrating portion between the bottom plate 6 and the hollow shaft 48, and is hermetically sealed by the bellows 49. A power supply cable (not shown) is inserted into the hollow shaft 48, and the power supply cable is connected to the flat heater 37.

【0020】前記コールドウォール反応炉1により前記
ウェーハ42の処理を開始する場合、前記中空軸48及
び前記ヒータユニット3は下降した状態にあり、前記底
板6に前記支持円盤39が近接し、前記ウェーハ支持ピ
ン46の下端が前記底板6に突当り、前記ウェーハ支持
ピン46が相対的に突上げられ、該ウェーハ支持ピン4
6の上部が前記サセプタ36から突出する。
When the processing of the wafer 42 is started by the cold wall reactor 1, the hollow shaft 48 and the heater unit 3 are in a lowered state, the support disk 39 is close to the bottom plate 6, and the wafer The lower end of the support pin 46 abuts against the bottom plate 6, and the wafer support pin 46 is relatively pushed up.
6 protrudes from the susceptor 36.

【0021】図示しないゲートバルブが開となり、前記
ウェーハ投入口15から前記ウェーハ42がウェーハ移
載機(図示せず)により搬入され、前記ウェーハ42は
前記ウェーハ支持ピン46上に載置される。
When a gate valve (not shown) is opened, the wafer 42 is carried in from the wafer inlet 15 by a wafer transfer machine (not shown), and the wafer 42 is placed on the wafer support pins 46.

【0022】前記ゲートバルブが閉となる。前記中空軸
48が上昇し、前記ヒータユニット3が上昇される。前
記ウェーハ支持ピン46は前記支持円盤39が前記細径
部を上昇する間は移動せず、前記支持円盤39が前記段
差47と当接した状態で、前記ウェーハ支持ピン46は
前記サセプタ36の上面より、僅かに没下し、前記ウェ
ーハ支持ピン46上の前記ウェーハ42は前記ウェーハ
載置部41に移載され、前記ヒータユニット3は前記天
井板5に近接した位置で前記シャワー板19との間に所
要の間隙を形成する様に停止される。
The gate valve is closed. The hollow shaft 48 is raised, and the heater unit 3 is raised. The wafer support pins 46 do not move while the support disk 39 moves up the small-diameter portion. In a state where the support disk 39 is in contact with the step 47, the wafer support pins 46 are mounted on the upper surface of the susceptor 36. The wafer 42 on the wafer support pins 46 is slightly lowered, and the wafer 42 on the wafer support pins 46 is transferred to the wafer mounting portion 41, and the heater unit 3 contacts the shower plate 19 at a position close to the ceiling plate 5. It is stopped so as to form a required gap therebetween.

【0023】前記排気口12から図示しない排気ライン
により処理室が排気され、前記チャンバ2が減圧状態に
なる。前記フラットヒータ37に給電され、該フラット
ヒータ37により前記ウェーハ42が所定の温度に裏面
から加熱される。前記シャワー板19の温度が図示しな
い熱電対によりモニタされ、前記フラットヒータ37の
給電量がフィードバック制御され、前記サセプタ36及
び前記ウェーハ42の周辺が温度調節される。
The processing chamber is evacuated from the exhaust port 12 by an exhaust line (not shown), and the pressure in the chamber 2 is reduced. Power is supplied to the flat heater 37, and the flat heater 37 heats the wafer 42 to a predetermined temperature from the back surface. The temperature of the shower plate 19 is monitored by a thermocouple (not shown), the amount of power supplied to the flat heater 37 is feedback-controlled, and the temperature of the susceptor 36 and the periphery of the wafer 42 is adjusted.

【0024】前記ガス供給管28から前記ガス導入口2
6を経てガスAが前記第1混合空間23に供給され、同
時に前記ガス供給管29から前記ガス導入口27を経て
ガスBが前記第1混合空間23に導入され、別々に導入
されたガスA及びガスBは前記第1混合空間23で拡散
しつつ混合される。次いで、混合されたガスが前記ガス
連絡孔33を通って前記第2混合空間25に流入し、更
に拡散しつつ混合されて処理ガスとなる。該処理ガスは
前記ガス噴出孔34を通って前記ウェーハ42に吹付け
られ、前記処理ガスの加熱による反応生成物が前記ウェ
ーハ42に堆積され、前記ウェーハ42表面に成膜され
る。
From the gas supply pipe 28 to the gas inlet 2
6, the gas A is supplied to the first mixing space 23, and at the same time, the gas B is introduced from the gas supply pipe 29 to the first mixing space 23 via the gas inlet 27, and the gas A separately introduced And the gas B are mixed while diffusing in the first mixing space 23. Next, the mixed gas flows into the second mixing space 25 through the gas communication holes 33, and is further mixed while being diffused to become a processing gas. The processing gas is blown onto the wafer 42 through the gas ejection holes 34, and a reaction product generated by heating the processing gas is deposited on the wafer 42, and a film is formed on the surface of the wafer 42.

【0025】反応後の排ガスは前記排気口12から排出
される。前記内筒10は前記円筒ヒータ9により所定の
温度に加熱されており、前記内筒10の内壁面への成膜
や前記排ガス成分の固化が防止される。
The exhaust gas after the reaction is discharged from the exhaust port 12. The inner cylinder 10 is heated to a predetermined temperature by the cylindrical heater 9 to prevent film formation on the inner wall surface of the inner cylinder 10 and solidification of the exhaust gas component.

【0026】[0026]

【発明が解決しようとする課題】然し、前記第1混合空
間23では前記ガスA及びガスBが2個所の前記ガス導
入口26,27から別々に導入され、且つ該ガス導入口
26,27は離れている為、前記ガスA及び前記ガスB
の拡散が先行し、前記ガスA及び前記ガスBが充分に混
合されないまま前記ガス連絡孔33を通過する割合が多
い。
However, in the first mixing space 23, the gas A and the gas B are separately introduced from the two gas inlets 26 and 27, respectively. The gas A and the gas B
The gas A and the gas B often pass through the gas communication holes 33 without being sufficiently mixed.

【0027】該ガス連絡孔33を通過した混合ガスは前
記第2混合空間25で更に拡散しつつ混合されるが、混
合よりも拡散の方が速くなってしまう。その為、ガス成
分に偏りが生じたまま、十分に混合されていない処理ガ
スが前記シャワー板19の前記ガス噴出孔34から前記
ウェーハ42に吹付けられるので、該ウェーハ42表面
付近はガス成分に偏りがあり、反応生成物が不均一にな
り、均一な濃度組成の膜が得られず、製品品質が低下
し、歩留りが低下する虞れがある。
The mixed gas that has passed through the gas communication holes 33 is mixed while being further diffused in the second mixing space 25, but the diffusion is faster than the mixing. Therefore, the processing gas that is not sufficiently mixed is blown from the gas ejection holes 34 of the shower plate 19 to the wafer 42 while the gas component is biased, and the vicinity of the surface of the wafer 42 is converted to the gas component. There is a possibility that there is a bias, the reaction product becomes non-uniform, a film having a uniform concentration composition cannot be obtained, the product quality is reduced, and the yield is reduced.

【0028】本発明は斯かる実情に鑑み、複数種類のガ
スを充分に混合し、均一な処理ガス濃度で、均一な濃度
組成の成膜を可能とし、製品品質及び歩留りの向上を図
るものである。
The present invention has been made in view of the above circumstances and aims to improve the product quality and the yield by sufficiently mixing a plurality of types of gases to form a film having a uniform processing gas concentration and a uniform concentration composition. is there.

【0029】[0029]

【課題を解決するための手段】本発明は、気密な処理室
と、該処理室に設けられた基板載置部材と、該基板載置
部材に置かれる基板を加熱する加熱手段と、前記基板載
置部材の基板載置面と向かい合った位置に設けられ且つ
前記基板載置面方向に処理ガスを噴出するガス噴出孔と
を具備する半導体製造装置に於いて、上流側の第1主面
と下流側の第2主面とを有するミキサ板が前記ガス噴出
孔の上流側に設置され、前記第1主面に複数の独立した
溝が凹設され、該溝に異なる種類のガスが供給される様
にし、前記第2主面には少なくとも1つの窪みが少なく
とも2つの前記独立した溝に掛渡って凹設され、該窪み
と前記複数の溝とが流路により連通され、前記複数の溝
に流れる異なる種類のガスが前記窪みで混合され、混合
されたガスが前記ガス噴出孔を介し、前記基板載置面方
向に噴出される様にした半導体製造装置に係るものであ
る。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides an airtight processing chamber, a substrate mounting member provided in the processing chamber, heating means for heating a substrate mounted on the substrate mounting member, In a semiconductor manufacturing apparatus provided with a gas ejection hole for ejecting a processing gas in the direction of the substrate mounting surface provided at a position facing the substrate mounting surface of the mounting member, a first main surface on an upstream side; A mixer plate having a downstream second main surface is installed on the upstream side of the gas ejection holes, and a plurality of independent grooves are recessed in the first main surface, and different types of gas are supplied to the grooves. In the second main surface, at least one dent is provided so as to extend over at least two of the independent grooves, and the dent and the plurality of grooves are communicated with each other by a flow path. Different types of gases flowing through the depression are mixed in the depression, and the mixed gas is Through the scan jetting holes, it relates to a semiconductor manufacturing apparatus was set to be ejected to the substrate mounting surface direction.

【0030】前記第1主面に於ける独立した複数の溝に
複数のガスが別々に供給され、前記ガスが前記溝から前
記流路を経て前記第2主面の前記窪みに導入される為、
該窪み部内及びその周辺で前記複数のガスが混合され
る。混合されたガスが前記ミキサ板と前記ガス噴出孔と
の間で拡散及び混合され、均一化する。充分に混合され
た処理ガスが前記ガス噴出孔から前記載置部材上の基板
に吹付けられ、均一な前記処理ガスの加熱により均一な
反応生成物が前記基板表面に堆積され、該基板表面に均
一な濃度組成の膜が形成される。
A plurality of gases are separately supplied to a plurality of independent grooves in the first main surface, and the gases are introduced from the grooves into the depressions in the second main surface through the flow paths. ,
The plurality of gases are mixed in and around the depression. The mixed gas is diffused and mixed between the mixer plate and the gas ejection holes to be uniform. A sufficiently mixed processing gas is sprayed onto the substrate on the mounting member from the gas ejection hole, and a uniform reaction product is deposited on the substrate surface by uniform heating of the processing gas, and the substrate surface is coated with a uniform reaction product. A film having a uniform concentration composition is formed.

【0031】[0031]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しつつ本発明の
実施の形態を説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0032】図1〜図6に於いて本発明の第1の実施の
形態を説明する。
A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.

【0033】尚、図1〜図6中、図10及び図11中と
同等のものには同符号を付してある。
In FIGS. 1 to 6, those equivalent to those in FIGS. 10 and 11 are denoted by the same reference numerals.

【0034】図1は前述の従来例と同様のウェーハを枚
葉処理する減圧熱CVD装置に本発明を適用した例であ
る。該減圧熱CVD装置はコールドウオール反応炉1を
有している。
FIG. 1 shows an example in which the present invention is applied to a low-pressure thermal CVD apparatus for processing single wafers in the same manner as the above-mentioned conventional example. The reduced pressure thermal CVD apparatus has a cold wall reactor 1.

【0035】チャンバ2内に形成される空間は処理室を
構成し、該処理室にはヒータユニット3を昇降可能に備
え、前記チャンバ2は筒状のチャンバ本体4の上下開口
端にそれぞれ天井板5と底板6を気密に有している。
The space formed in the chamber 2 constitutes a processing chamber, and the processing chamber is provided with a heater unit 3 so as to be able to move up and down. The chamber 2 has ceiling plates at upper and lower opening ends of a cylindrical chamber body 4 respectively. 5 and a bottom plate 6 are hermetically sealed.

【0036】前記天井板5は上部にシャワーヘッド51
が設けられている。該シャワーヘッド51はガス導入カ
バー17、ミキサ板52、中間板53及びシャワー板1
9を有している。
The ceiling plate 5 has a shower head 51
Is provided. The shower head 51 includes a gas introduction cover 17, a mixer plate 52, an intermediate plate 53, and a shower plate 1.
9.

【0037】前記天井板5に前記ガス導入カバー17が
Oリング14を介し気密に取付けられ、前記ガス導入カ
バー17の下面に大径凹部21と小径凹部22とが同心
に且つ上下に形成され、外側に位置する前記大径凹部2
1と内側に位置する前記小径凹部22との境に段差部を
有している。
The gas introduction cover 17 is hermetically attached to the ceiling plate 5 via an O-ring 14. A large-diameter concave portion 21 and a small-diameter concave portion 22 are formed concentrically and vertically on the lower surface of the gas introduction cover 17, The large-diameter concave portion 2 located on the outside
A stepped portion is provided at the boundary between 1 and the small-diameter concave portion 22 located inside.

【0038】前記小径凹部22に前記ミキサ板52が嵌
込まれている。該ミキサ板52はアルミニウム板の削出
しにより円盤状に形成され、外径は前記小径凹部22の
直径と同一で、外周に前記大径凹部21と同径のフラン
ジ54が設けられ、該フランジ54は前記段差部に当接
されている。
The mixer plate 52 is fitted in the small-diameter recess 22. The mixer plate 52 is formed in a disk shape by cutting an aluminum plate, and the outer diameter is the same as the diameter of the small-diameter recess 22, and a flange 54 having the same diameter as the large-diameter recess 21 is provided on the outer periphery. Is in contact with the step.

【0039】前記大径凹部21に前記シャワー板19の
上部が嵌込まれている。該シャワー板19はアルミニウ
ム製の短円柱状であり、上面に円形凹部24が前記大径
凹部21と同心に形成されている。前記円形凹部24に
円盤状の前記中間板53が嵌込まれている。該中間板5
3はアルミニウム製であり、両面に円形凹部55,56
が形成されている。前記中間板53と前記ガス導入カバ
ー17とにより第1混合空間58が画成され、前記中間
板53と前記シャワー板19とにより第2混合空間25
が画成されている。
The upper part of the shower plate 19 is fitted into the large-diameter recess 21. The shower plate 19 has a short columnar shape made of aluminum, and a circular concave portion 24 is formed on the upper surface concentrically with the large diameter concave portion 21. The disk-shaped intermediate plate 53 is fitted into the circular recess 24. The intermediate plate 5
3 is made of aluminum and has circular concave portions 55 and 56 on both sides.
Are formed. A first mixing space 58 is defined by the intermediate plate 53 and the gas introduction cover 17, and a second mixing space 25 is defined by the intermediate plate 53 and the shower plate 19.
Is defined.

【0040】前記ガス導入カバー17の上面にガス導入
口26、ガス導入口27が2個所穿設され、該ガス導入
口26、ガス導入口27にガス供給管28、ガス供給管
29が接続され、該ガス供給管28、ガス供給管29は
図示しないガスA及びガスBのガス供給源にそれぞれ接
続されている。前記ガス導入カバー17の上面中央にT
Cポート31が設けられ、該TCポート31から図示し
ない熱電対が挿入されている。
Two gas inlets 26 and 27 are formed in the upper surface of the gas inlet cover 17, and a gas supply pipe 28 and a gas supply pipe 29 are connected to the gas inlet 26 and the gas inlet 27. The gas supply pipe 28 and the gas supply pipe 29 are connected to gas supply sources of a gas A and a gas B (not shown), respectively. The center of the upper surface of the gas introduction cover 17 has a T
A C port 31 is provided, and a thermocouple (not shown) is inserted from the TC port 31.

【0041】前記ミキサ板52の中心に熱電対通孔59
が穿設され、該熱電対通孔59は前記TCポート31と
重なる位置にある。
In the center of the mixer plate 52, a thermocouple through hole 59 is provided.
The thermocouple through hole 59 is located at a position overlapping the TC port 31.

【0042】前記ミキサ板52の上面(上流面)が第1
主面60となっており、下面(下流面)が第2主面61
となっている。前記第1主面60は前記ガス導入カバー
17の内面と密着され、前記第1主面60に2つの独立
したガスA導入溝62、ガスB導入溝63の2条の溝が
相互に干渉しない様に、前記第1主面60の中心部から
外方に向かって渦巻き状に穿設されている。一方の前記
ガスA導入溝62は渦巻き中心側の端近傍で前記ガス導
入口26と連通し、他方の前記ガスB導入溝63は渦巻
き中心側の端近傍で前記ガス導入口27と連通してい
る。
The upper surface (upstream surface) of the mixer plate 52 is the first
The lower surface (downstream surface) is the second main surface 61.
It has become. The first main surface 60 is in close contact with the inner surface of the gas introduction cover 17, and two independent gas A introduction grooves 62 and gas B introduction grooves 63 do not interfere with each other on the first main surface 60. Thus, the first main surface 60 is spirally formed outward from the center of the first main surface 60. One of the gas A introduction grooves 62 communicates with the gas introduction port 26 near the end of the spiral center, and the other gas B introduction groove 63 communicates with the gas introduction port 27 near the end of the spiral center. I have.

【0043】前記第2主面61に前記ガスA導入溝6
2、ガスB導入溝63の外径と同等の外径を有する凹部
64が形成され、該凹部64の底面にガス合流窪み65
が前記ガスA導入溝62とガスB導入溝63との境界に
沿って所要数凹設されている。図3及び図4に示す様
に、前記ガス合流窪み65は前記ガスA導入溝62、ガ
スB導入溝63と部分的に重なっている。該ガスA導入
溝62、ガスB導入溝63と前記ガス合流窪み65との
重なり部にA流路66、B流路67が貫通穿設され、隣
合う該A流路66とB流路67とは孔径が等しくなって
いる。前記ガス合流窪み65と前記A流路66、B流路
67との位置関係は図5に示す通りであり、隣接するA
流路66とB流路67とに跨る様前記ガス合流窪み65
の形状が決定されている。
The second main surface 61 has the gas A introduction groove 6
2. A concave portion 64 having an outer diameter equal to the outer diameter of the gas B introduction groove 63 is formed.
Are formed along the boundary between the gas A introduction groove 62 and the gas B introduction groove 63 by a required number. As shown in FIGS. 3 and 4, the gas merging depression 65 partially overlaps the gas A introduction groove 62 and the gas B introduction groove 63. An A flow path 66 and a B flow path 67 are penetrated through an overlapping portion of the gas A introduction groove 62, the gas B introduction groove 63, and the gas merging recess 65, and the adjacent A flow path 66 and B flow path 67 are provided. And have the same hole diameter. The positional relationship between the gas merging depression 65 and the A channel 66 and the B channel 67 is as shown in FIG.
The gas merging depression 65 so as to straddle the flow path 66 and the B flow path 67.
Has been determined.

【0044】前記A流路66、前記B流路67及び前記
ガス合流窪み65は図2に示す様に、前記ガスA導入溝
62、ガスB導入溝63を直線に展開した場合に等間隔
となる様、且つ前記第2主面61に均等に分散する様に
配置され、前記A流路66、B流路67の孔径は図4に
示す様に前記ガス導入口26,27から距離が遠くなる
程漸次径が大きくなっている(図中右が中心側を示
す)。
As shown in FIG. 2, the A flow path 66, the B flow path 67, and the gas merging recess 65 are arranged at equal intervals when the gas A introduction groove 62 and the gas B introduction groove 63 are linearly developed. And the holes are arranged so as to be evenly distributed on the second main surface 61, and the hole diameters of the A channel 66 and the B channel 67 are far from the gas inlets 26 and 27 as shown in FIG. The diameter gradually becomes larger (the right side in the figure indicates the center side).

【0045】前記中間板53は図6に示す様に熱電対通
孔57が中心に穿設され、該熱電対通孔57の周囲にガ
ス連絡孔68が所要数設けられている。該ガス連絡孔6
8は前記ガス合流窪み65の真下ではなく、該ガス合流
窪み65と同間隔で位相がずれた位置に配置され、且つ
前記ガス連絡孔68の孔径は前記中間板53の中心に近
い程大きくなっている。
As shown in FIG. 6, the intermediate plate 53 is formed with a thermocouple through hole 57 at the center, and a required number of gas communication holes 68 are provided around the thermocouple through hole 57. The gas communication hole 6
Numeral 8 is not located directly below the gas merging depression 65, but is arranged at a position out of phase with the gas merging depression 65, and the hole diameter of the gas communication hole 68 becomes larger as being closer to the center of the intermediate plate 53. ing.

【0046】前記シャワー板19の下面にガス噴出孔3
4が多数穿設され、該ガス噴出孔34は前記ガス合流窪
み65及び前記ガス連絡孔68よりも小口径であり、前
記円形凹部24及び前記第2混合空間25と連通してい
る。
The gas ejection holes 3 are formed on the lower surface of the shower plate 19.
The gas ejection hole 34 has a smaller diameter than the gas merging recess 65 and the gas communication hole 68, and communicates with the circular recess 24 and the second mixing space 25.

【0047】前記シャワー板19の熱電対用穴35に前
記TCポート31及び前記熱電対通孔57,59を経て
図示しない熱電対が取付けられ、該熱電対により前記シ
ャワー板19の温度をモニタし得る様になっている。
A thermocouple (not shown) is attached to the thermocouple hole 35 of the shower plate 19 through the TC port 31 and the thermocouple holes 57 and 59, and the temperature of the shower plate 19 is monitored by the thermocouple. It is getting.

【0048】前記チャンバ本体4は大径孔7と該大径孔
7に連続し同心の小径孔8を上下に有している。前記大
径孔7に円筒ヒータ9が嵌入され、該円筒ヒータ9には
内筒10が内嵌されている。該内筒10は下端部に内フ
ランジ11が設けられ、該内フランジ11の内径は前記
小径孔8と同径であり、前記円筒ヒータ9、前記内筒1
0が前記大径孔7と前記小径孔8と境界の段差部に乗置
されている。
The chamber main body 4 has a large-diameter hole 7 and small-diameter holes 8 contiguous to and concentric with the large-diameter hole 7 above and below. A cylindrical heater 9 is fitted in the large-diameter hole 7, and an inner cylinder 10 is fitted in the cylindrical heater 9. The inner cylinder 10 is provided with an inner flange 11 at a lower end, and the inner diameter of the inner flange 11 is the same as that of the small-diameter hole 8.
0 is placed on the stepped portion between the large-diameter hole 7 and the small-diameter hole 8.

【0049】前記チャンバ本体4、円筒ヒータ9、内筒
10を貫通する排気口12が穿設され、該排気口12に
図示しない排気ラインが接続されている。
An exhaust port 12 is formed through the chamber body 4, the cylindrical heater 9, and the inner cylinder 10, and an exhaust line (not shown) is connected to the exhaust port 12.

【0050】前記チャンバ本体4に扁平な開口部を有す
るウェーハ投入口15が穿設されている。該ウェーハ投
入口15は前記チャンバ本体4の略中間の高さに位置
し、前記小径孔8と連通し、図示しないゲートバルブに
より開閉され、気密に閉塞可能となっている。
A wafer inlet 15 having a flat opening is formed in the chamber body 4. The wafer inlet 15 is located at a substantially intermediate height of the chamber main body 4, communicates with the small-diameter hole 8, is opened and closed by a gate valve (not shown), and can be airtightly closed.

【0051】前記ヒータユニット3はサセプタ36、フ
ラットヒータ37、円筒体38及び支持円盤39を有し
ている。前記円筒体38の外径と前記支持円盤39の直
径とは同じであり、該支持円盤39上に前記円筒体38
が同心に設けられ、該円筒体38の内部に前記フラット
ヒータ37が水平に設けられている。該フラットヒータ
37は円盤状であり、前記円筒体38内上部に位置し、
図示しない支持フレームにより前記支持円盤39上に取
付けられている。
The heater unit 3 has a susceptor 36, a flat heater 37, a cylindrical body 38, and a support disk 39. The outer diameter of the cylindrical body 38 is the same as the diameter of the support disk 39, and the cylindrical body 38 is placed on the support disk 39.
Are provided concentrically, and the flat heater 37 is provided horizontally inside the cylindrical body 38. The flat heater 37 has a disk shape, and is located at an upper portion in the cylindrical body 38.
It is mounted on the support disk 39 by a support frame (not shown).

【0052】前記円筒体38の上端に前記サセプタ36
が取付けられている。該サセプタ36は円盤状であり、
上面にウェーハ載置部41が凹設され、該ウェーハ載置
部41にウェーハ42が載置される。
The susceptor 36 is mounted on the upper end of the cylindrical body 38.
Is installed. The susceptor 36 has a disk shape,
A wafer mounting portion 41 is recessed on the upper surface, and a wafer 42 is mounted on the wafer mounting portion 41.

【0053】前記サセプタ36に上貫通孔43が穿設さ
れ、前記フラットヒータ37に中貫通孔44が穿設さ
れ、前記支持円盤39に下貫通孔45が穿設されてい
る。前記上貫通孔43、前記中貫通孔44及び前記下貫
通孔45は同一軸心上にあり、該下貫通孔45は前記中
貫通孔44及び前記上貫通孔43に比べ小径となってい
る。
An upper through hole 43 is formed in the susceptor 36, a middle through hole 44 is formed in the flat heater 37, and a lower through hole 45 is formed in the support disk 39. The upper through hole 43, the middle through hole 44, and the lower through hole 45 are on the same axis, and the lower through hole 45 has a smaller diameter than the middle through hole 44 and the upper through hole 43.

【0054】前記上貫通孔43及び前記中貫通孔44に
ウェーハ支持ピン46が遊貫し、該ウェーハ支持ピン4
6の下部細径部は前記下貫通孔45に摺動自在に嵌合
し、段差47がストッパになっている
The wafer support pins 46 pass through the upper through holes 43 and the middle through holes 44, and the wafer support pins 4
The lower small diameter portion 6 is slidably fitted in the lower through hole 45, and the step 47 is a stopper.

【0055】前記支持円盤39の中心に下方に延びる中
空軸48が固着され、該中空軸48は前記底板6を遊貫
し、図示しない昇降手段により昇降可能になっている。
前記底板6と前記中空軸48との間にはベローズ49が
気密に取付けられ、該ベローズ49により、前記底板6
と前記中空軸48との貫通部が気密にシールされてい
る。。該中空軸48の内部に給電ケーブル(図示せず)
が挿通され、該給電ケーブルが前記フラットヒータ37
に接続されている。
A hollow shaft 48 extending downward is fixed to the center of the support disk 39. The hollow shaft 48 passes through the bottom plate 6 and can be moved up and down by a lifting means (not shown).
A bellows 49 is hermetically mounted between the bottom plate 6 and the hollow shaft 48, and the bellows 49 allows the bottom plate 6
And the hollow shaft 48 are hermetically sealed. . A power supply cable (not shown) is provided inside the hollow shaft 48.
And the power supply cable is connected to the flat heater 37.
It is connected to the.

【0056】以下、作用について説明する。The operation will be described below.

【0057】前記チャンバ2に前記ウェーハ42を搬入
する際は、前記中空軸48及び前記ヒータユニット3は
下降された状態にあり、前記底板6に前記ウェーハ支持
ピン46の下端が突当り、該ウェーハ支持ピン46の上
部が前記サセプタ36から突出している。
When the wafer 42 is loaded into the chamber 2, the hollow shaft 48 and the heater unit 3 are in a lowered state, and the lower end of the wafer support pin 46 abuts on the bottom plate 6, and the wafer support The upper part of the pin 46 protrudes from the susceptor 36.

【0058】前記ゲートバルブ(図示せず)が開とな
り、前記ウェーハ投入口15から前記ウェーハ42がウ
ェーハ移載機(図示せず)により搬入され、前記ウェー
ハ42は前記ウェーハ支持ピン46上に載置される。
When the gate valve (not shown) is opened, the wafer 42 is loaded from the wafer input port 15 by a wafer transfer device (not shown), and the wafer 42 is placed on the wafer support pins 46. Is placed.

【0059】前記ゲートバルブが閉となり、前記中空軸
48の上昇により、前記ヒータユニット3が上昇され
る。前記ウェーハ支持ピン46はサセプタ36に対して
相対的に下降し、前記ウェーハ支持ピン46の上端がサ
セプタ36より没下した状態で前記ウェーハ42は支持
ピン46から前記ウェーハ載置部41に移載される。前
記ヒータユニット3は上部に空間を残置した状態で停止
される。
When the gate valve is closed and the hollow shaft 48 is raised, the heater unit 3 is raised. The wafer support pins 46 are relatively lowered with respect to the susceptor 36, and the wafer 42 is transferred from the support pins 46 to the wafer mounting portion 41 with the upper ends of the wafer support pins 46 being lowered below the susceptor 36. Is done. The heater unit 3 is stopped with a space left above.

【0060】前記排気口12から図示しない排気ライン
により処理室が排気され、前記チャンバ2が減圧され
る。前記フラットヒータ37に給電され、該フラットヒ
ータ37により前記ウェーハ42が所定の温度に裏面か
ら加熱される。前記シャワー板19の温度が図示しない
熱電対によりモニタされ、前記フラットヒータ37の給
電量がフィードバック制御され、前記サセプタ36及び
前記ウェーハ42の周辺が所定の温度に調節される。
The processing chamber is evacuated from the exhaust port 12 by an exhaust line (not shown), and the pressure in the chamber 2 is reduced. Power is supplied to the flat heater 37, and the flat heater 37 heats the wafer 42 to a predetermined temperature from the back surface. The temperature of the shower plate 19 is monitored by a thermocouple (not shown), the amount of power supplied to the flat heater 37 is feedback-controlled, and the temperature around the susceptor 36 and the wafer 42 is adjusted to a predetermined temperature.

【0061】前記ガス供給管28から前記ガス導入口2
6を経てガスAが前記ガスA導入溝62の前記渦巻き中
心付近に導入され、前記ガス供給管29から前記ガス導
入口27を経てガスBが前記ガスB導入溝63の前記渦
巻き中心付近に導入される。
From the gas supply pipe 28 to the gas inlet 2
6, gas A is introduced near the center of the spiral of the gas A introduction groove 62, and gas B is introduced from the gas supply pipe 29 through the gas introduction port 27 near the center of the spiral of the gas B introduction groove 63. Is done.

【0062】前記ガスA導入溝62、ガスB導入溝63
は前記ガス導入カバー17により気密に閉塞されている
ので、前記ガスA導入溝62、ガスB導入溝63は独立
したガス流路となり、前記ガスAは前記ガスA導入溝6
2を又前記ガスBは前記ガスB導入溝63を別々に流れ
る。
The gas A introduction groove 62 and the gas B introduction groove 63
Are gas-tightly closed by the gas introduction cover 17, the gas A introduction groove 62 and the gas B introduction groove 63 become independent gas flow paths, and the gas A flows into the gas A introduction groove 6.
2 and the gas B separately flows through the gas B introduction groove 63.

【0063】前記ガスAは前記A流路66から前記ガス
合流窪み65に噴出され、同時に前記ガスBは前記B流
路67から前記ガス合流窪み65に噴出され、該ガス合
流窪み65内で前記ガスA及びガスBが初めて混合され
る。前記ガスA及びガスBは隣合って且つ同流量で前記
ガス合流窪み65に噴出される。該ガス合流窪み65は
小さな空間であるので混合され易い。全てのガス合流窪
み65に於いても同様に前記ガスA及びガスBが混合さ
れる。
The gas A is ejected from the A channel 66 to the gas converging recess 65, and the gas B is simultaneously ejected from the B channel 67 to the gas converging recess 65. Gas A and gas B are mixed for the first time. The gas A and the gas B are discharged into the gas merging recess 65 adjacently and at the same flow rate. Since the gas merging depression 65 is a small space, it is easy to mix. The gas A and the gas B are similarly mixed in all the gas merging depressions 65.

【0064】上記した様に、前記A流路66、B流路6
7の孔径は前記ガス導入口26,27から遠くなる程大
きくなっているので、前記A流路66、B流路67の流
路抵抗により生じる圧力勾配により前記ガス導入口2
6,27から遠くなる程流量が低下するのが防止され、
全ての前記ガス合流窪み65へ流出する前記ガスA、ガ
スBの流量は同じになる様設定されている。
As described above, the A channel 66 and the B channel 6
Since the hole diameter of the gas inlet 7 increases as the distance from the gas inlets 26 and 27 increases, the pressure gradient generated by the flow resistance of the A flow path 66 and the B flow path 67 causes the gas inlet 2 to have a larger diameter.
The flow rate is prevented from decreasing as the distance from 6, 27 increases.
The flow rates of the gas A and the gas B flowing out to all the gas merging depressions 65 are set to be the same.

【0065】又、前記ガス合流窪み65及び前記A流路
66、B流路67は前記ガスA導入溝62、ガスB導入
溝63を直線に展開した場合に等間隔となる様配置され
ており、前記ガス合流窪み65は前記ミキサ板52に均
等に分散されているので、混合ガスが前記第1混合空間
58内に均等な流量で噴出される。
The gas merging recess 65, the A flow path 66, and the B flow path 67 are arranged at equal intervals when the gas A introduction groove 62 and the gas B introduction groove 63 are linearly developed. Since the gas merging depressions 65 are evenly dispersed in the mixer plate 52, the mixed gas is jetted into the first mixing space 58 at a uniform flow rate.

【0066】該第1混合空間58に噴出された混合ガス
は更に分散及び混合され、前記中間板53のガス連絡孔
68から前記第2混合空間25に噴出される。前記ガス
連絡孔68は前記ガス合流窪み65と同間隔で位相がず
れているので、混合ガスが前記ガス合流窪み65から噴
出されて前記ガス連絡孔68に至る迄の間に更に混合さ
れる。又前記ガス合流窪み65から噴出された混合ガス
が直接前記ガス連絡孔68に流れ込むことがなく、混合
ガス流が整流される。
The mixed gas ejected into the first mixing space 58 is further dispersed and mixed, and is ejected from the gas communication hole 68 of the intermediate plate 53 into the second mixing space 25. Since the gas communication holes 68 are out of phase at the same interval as the gas merging depressions 65, the mixed gas is further mixed before being ejected from the gas merging depressions 65 and reaching the gas communication holes 68. Further, the mixed gas jetted from the gas merging depression 65 does not flow directly into the gas communication hole 68, and the mixed gas flow is rectified.

【0067】更に、前記ガス連絡孔68の孔径は中心に
近い程大きい為、多量の混合ガスが前記第2混合空間2
5の中心に噴出され、中心部に於ける前記ガス連絡孔6
8の分布密度の低さが補われる。前記中間板53は構造
が単純であり、交換再製作が容易にできる。
Further, since the hole diameter of the gas communication hole 68 is larger as it is closer to the center, a large amount of the mixed gas flows in the second mixing space 2.
5 and the gas communication hole 6 at the center.
The low distribution density of 8 is compensated for. The intermediate plate 53 has a simple structure and can be easily replaced and remanufactured.

【0068】前記第2混合空間25に於いて混合ガスが
更に拡散、混合されて均一な処理ガスとなり、前記シャ
ワー板19の前記噴出口から前記処理ガスが前記ウェー
ハ42に吹付けられ、前記処理ガスの加熱による反応生
成物が均一な組成となり、均一な反応生成物が前記ウェ
ーハ42に堆積され、前記ウェーハ42表面に成膜され
る。
The mixed gas is further diffused and mixed in the second mixing space 25 to form a uniform processing gas. The processing gas is blown from the jet port of the shower plate 19 onto the wafer 42, and The reaction product resulting from the heating of the gas has a uniform composition, the uniform reaction product is deposited on the wafer 42, and a film is formed on the surface of the wafer 42.

【0069】反応後の排ガスは前記排気口12から排出
される。前記内筒10は前記円筒ヒータ9により所定の
温度に加熱されており、前記内筒10の内壁面への成膜
や排ガスの成分の固化が防止される。
The exhaust gas after the reaction is discharged from the exhaust port 12. The inner cylinder 10 is heated to a predetermined temperature by the cylindrical heater 9 to prevent film formation on the inner wall surface of the inner cylinder 10 and solidification of components of exhaust gas.

【0070】前記ウェーハ42の成膜が終了した後、前
記ガス供給管28,29からのガスA,Bの供給が停止
され、前記フラットヒータ37の電源がOFFとなり、
前記中空軸48及び前記ヒータユニット3が下降され、
前記ウェーハ支持ピン46の下端が前記底板6に突当
り、前記ウェーハ支持ピン46が相対的に上昇され、該
ウェーハ支持ピン46の上端で前記ウェーハ42が支持
される。
After the film formation on the wafer 42 is completed, the supply of the gases A and B from the gas supply pipes 28 and 29 is stopped, and the power of the flat heater 37 is turned off.
The hollow shaft 48 and the heater unit 3 are lowered,
The lower end of the wafer support pin 46 abuts against the bottom plate 6, the wafer support pin 46 is relatively raised, and the upper end of the wafer support pin 46 supports the wafer 42.

【0071】図示しないゲートバルブが開となり、前記
ウェーハ移載機(図示せず)により前記ウェーハ42が
前記ウェーハ投入口15から搬出される。
The gate valve (not shown) is opened, and the wafer 42 is carried out of the wafer input port 15 by the wafer transfer device (not shown).

【0072】図7〜図9に於いて本発明の第2の実施の
形態を説明する。
A second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.

【0073】尚、図7〜図9中、図1〜図6中と同等の
ものには同符号を付してある。
7 to 9, the same components as those in FIGS. 1 to 6 are denoted by the same reference numerals.

【0074】図7は他のミキサ板69を示したもので、
前述した第1の実施の形態と同様の構成で、前記ミキサ
板52に代えて前記ミキサ板69が用いられている。
FIG. 7 shows another mixer plate 69.
In the configuration similar to that of the first embodiment, the mixer plate 69 is used instead of the mixer plate 52.

【0075】該ミキサ板69はアルミニウム板の削出し
により円盤状に形成され、外周にフランジ54を有し、
中心に熱電対通孔59が穿設され、前記ミキサ板69の
上流面(第1主面60)に2つの独立したガスA導入溝
71、ガスB導入溝72が同心多重円状に凹設されてい
る。
The mixer plate 69 is formed in a disk shape by cutting an aluminum plate, and has a flange 54 on the outer periphery.
A thermocouple through-hole 59 is formed at the center, and two independent gas A introduction grooves 71 and gas B introduction grooves 72 are formed in the upstream surface (first main surface 60) of the mixer plate 69 in a concentric multiple circular shape. Have been.

【0076】前記ガスA導入溝71は半径方向に延びる
主溝73の両側に複数の半円弧状の枝溝74,74が分
岐連通した形状であり、該枝溝74,74は半径方向に
等間隔に形成され、両側の前記枝溝74,74は同心多
重に形成されている。最も外側の枝溝74,74は相互
に連通し、環状になっている。
The gas A introduction groove 71 has a shape in which a plurality of semicircular branch grooves 74, 74 are branched and communicated on both sides of a main groove 73 extending in the radial direction. The branch grooves 74 on both sides are formed concentrically and multiplexly. The outermost branch grooves 74, 74 communicate with each other and have an annular shape.

【0077】前記ガスB導入溝72も半径方向の主溝7
5の両側に複数の半円弧状の枝溝76,76分岐連通さ
れた形状である。前記主溝75は前記主溝73と対称位
置にある。前記枝溝76,76は等間隔で且つ前記枝溝
74,74の間に形成され、且つ前記枝溝76,76は
半円弧状であり、両側の前記枝溝76,76は同心多重
に形成され、最も内側の枝溝76,76は相互に連通
し、円状になっている。
The gas B introduction groove 72 is also provided in the radial main groove 7.
5 has a plurality of semicircular arc-shaped branch grooves 76, which are branched and communicated on both sides. The main groove 75 is located symmetrically with the main groove 73. The branch grooves 76, 76 are formed at equal intervals and between the branch grooves 74, 74, and the branch grooves 76, 76 have a semicircular shape, and the branch grooves 76, 76 on both sides are formed in a concentric multiple. The innermost branch grooves 76, 76 communicate with each other and have a circular shape.

【0078】前記ミキサ板69の上流面(第2主面6
1)(図示せず、図3参照)には凹部64(図示せず、
図3参照)が凹設され、該凹部64に更にガス合流窪み
65が穿設されている。該ガス合流窪み65は前記枝溝
74及び前記枝溝76の間に掛渡り設けられ、前記枝溝
74及び前記枝溝76と重なった部分で、前記ガス合流
窪み65と前記枝溝74,76との間にA流路77、B
流路78が隣合って穿設されている。隣合う該A流路7
7、B流路78は孔径が等しく、且つ異なるガスが流れ
る様になっている。
The upstream surface of the mixer plate 69 (the second main surface 6
1) (not shown, see FIG. 3) has a recess 64 (not shown,
(See FIG. 3). The concave portion 64 is further provided with a gas converging recess 65. The gas merging recess 65 is provided between the branch groove 74 and the branch groove 76, and the gas merging recess 65 and the branch grooves 74 and 76 overlap with the branch groove 74 and the branch groove 76. Between channel A 77 and B
Channels 78 are drilled adjacent to each other. The adjacent A flow path 7
7. The B channel 78 has the same hole diameter and allows different gases to flow.

【0079】前記A流路77,B流路78及び前記ガス
合流窪み65は前記枝溝74,76を直線とした場合に
等間隔になる様、且つ前記第2主面61に均等に分散す
る様に配置され、前記A流路77,B流路78の孔径は
図8に示す様に前記ガス導入口26,27から距離が遠
くなる程漸次大きくなっている。
The A flow path 77, the B flow path 78, and the gas merging recess 65 are equally spaced when the branch grooves 74, 76 are straight, and are evenly distributed on the second main surface 61. The hole diameters of the A flow path 77 and the B flow path 78 gradually increase as the distance from the gas introduction ports 26 and 27 increases, as shown in FIG.

【0080】前記ミキサ板69は前記第1の実施の形態
に於ける図1と同様の態様で使用されるので、図1を参
照して作用を説明する。
Since the mixer plate 69 is used in the same manner as in FIG. 1 in the first embodiment, the operation will be described with reference to FIG.

【0081】前記ガスAが前記主溝73に導入されて半
径方向外側に流れ、該主溝73から前記枝溝74,74
に導入されて円周方向に流れ、前記ガスBが前記主溝7
5に導入されて半径方向外側に流れ、該主溝75から前
記枝溝76,76に導入されて円周方向に流れる。
The gas A is introduced into the main groove 73 and flows radially outward, and the gas A flows from the main groove 73 to the branch grooves 74, 74.
The gas B flows in the circumferential direction and flows in the main groove 7.
5 and flows radially outward, and from the main groove 75 into the branch grooves 76, and flows in the circumferential direction.

【0082】前記枝溝74,74を流れる前記ガスAは
前記A流路77から前記ガス合流窪み65に噴出され、
前記枝溝76,76を流れる前記ガスBは前記B流路7
8から前記ガス合流窪み65に噴出され、該ガス合流窪
み65に於いて前記ガスA及びガスBが初めて混合され
る。該ガスA及びガスBは隣合って且つ同流量で前記ガ
ス合流窪み65に噴出される為、混合され易い。
The gas A flowing through the branch grooves 74, 74 is jetted from the A channel 77 into the gas merging recess 65,
The gas B flowing through the branch grooves 76, 76
8, the gas A and the gas B are mixed for the first time in the gas merged depression 65. Since the gas A and the gas B are ejected to the gas merging recess 65 adjacently and at the same flow rate, they are easily mixed.

【0083】前記A流路77、B流路78の孔径は前記
ガス導入口26,27から遠くなる程径が大きくなって
いるので、圧力勾配により前記ガス導入口26,27か
ら遠くなる程流量が低下するのが防止され、全ての前記
ガス合流窪み65のガス流量は略同じになる。
Since the diameters of the A flow path 77 and the B flow path 78 increase as the distance from the gas introduction ports 26 and 27 increases, the flow rate increases as the distance from the gas introduction ports 26 and 27 increases due to the pressure gradient. Is prevented from decreasing, and the gas flow rates of all the gas merging depressions 65 become substantially the same.

【0084】又、該ガス合流窪み65及び前記流路A流
路77、B流路78は前記枝溝74,76を直線とした
場合に等間隔となる様配置されており、前記ガス合流窪
み65は前記ミキサ板69に均等に分散されて配置され
ているので、混合ガスが前記第1混合空間58内に均等
な流量で噴出される。
The gas converging cavities 65 and the flow path A flow paths 77 and B flow paths 78 are arranged so as to be equidistant when the branch grooves 74 and 76 are linear. Since the elements 65 are evenly distributed on the mixer plate 69, the mixed gas is jetted into the first mixing space 58 at an even flow rate.

【0085】該第1混合空間58に噴出された混合ガス
は更に分散、混合され、前記中間板53の前記ガス連絡
孔68から前記第2混合空間25に噴出される。
The mixed gas jetted into the first mixing space 58 is further dispersed and mixed, and jetted from the gas communication hole 68 of the intermediate plate 53 into the second mixing space 25.

【0086】該第2混合空間25に於いて混合ガスが更
に拡散、混合されて均一な処理ガスとなり、前記ガス噴
出孔34から処理ガスが前記ウェーハ42に吹付けら
れ、加熱による反応生成物が均一な組成となり、均一な
反応生成物が前記ウェーハ42に堆積され、前記ウェー
ハ42表面に成膜される。
The mixed gas is further diffused and mixed in the second mixing space 25 to form a uniform processing gas. The processing gas is blown from the gas ejection holes 34 onto the wafer 42, and a reaction product by heating is generated. A uniform reaction product having a uniform composition is deposited on the wafer 42, and a film is formed on the surface of the wafer 42.

【0087】尚、本発明の半導体製造装置は、上述の実
施の形態に於ける減圧熱CVD装置に限定されるもので
はなく、不純物拡散、エッチング等他の基板処理にも適
用出来ること、ガスの種類及び溝の数は3以上でもよ
く、前記中間板は省いても均一な組成の成膜を得ること
が可能であることは勿論である。
The semiconductor manufacturing apparatus of the present invention is not limited to the low pressure thermal CVD apparatus in the above-described embodiment, but can be applied to other substrate processing such as impurity diffusion and etching. The number of types and the number of grooves may be three or more, and it goes without saying that a film having a uniform composition can be obtained even if the intermediate plate is omitted.

【0088】[0088]

【発明の効果】以上述べた如く本発明によれば、気密な
処理室と、該処理室に設けられた基板載置部材と、該基
板載置部材に置かれる基板を加熱する加熱手段と、前記
基板載置部材の基板載置面と向かい合った位置に設けら
れ且つ前記基板載置面方向に前記処理ガスを噴出するガ
ス噴出孔とを具備する半導体製造装置に於いて、上流側
の第1主面と下流側の第2主面とを有するミキサ板が前
記ガス噴出孔の上流側に設置され、前記第1主面に複数
の独立した溝が凹設され、該溝に異なる種類のガスが供
給される様にし、前記第2主面には少なくとも1つの窪
みが少なくとも2つの前記独立した溝に掛渡って凹設さ
れ、該窪みと前記複数の溝とが流路により連通され、前
記複数の溝に流れる異なる種類のガスが前記窪みで混合
され、混合されたガスが前記ガス噴出孔を介し、前記基
板載置面方向に噴出される様にした構成であり、前記独
立した複数の溝に複数のガスが別々に供給され、複数の
ガスが前記溝から前記流路を経て前記窪みに導入される
為、該窪み内及びその周辺で複数のガスが混合され、次
いで前記ミキサ板と前記ガス噴出孔との間で拡散及び混
合され、更に均一化し、充分に混合された処理ガスが前
記ガス噴出孔から前記基板載置部材上の基板に吹付けら
れるので、加熱による反応生成物が均一な組成となり、
該基板表面に均一な濃度組成の膜が形成され、製品品質
が向上し、歩留りも向上する等種々の優れた効果を発揮
する。
As described above, according to the present invention, an airtight processing chamber, a substrate mounting member provided in the processing chamber, and a heating means for heating a substrate mounted on the substrate mounting member, In a semiconductor manufacturing apparatus provided with a gas ejection hole for ejecting the processing gas in the direction of the substrate placement surface, the gas ejection hole being provided at a position facing the substrate placement surface of the substrate placement member, A mixer plate having a main surface and a second main surface on the downstream side is installed on the upstream side of the gas ejection hole, and a plurality of independent grooves are recessed in the first main surface, and different types of gas are provided in the grooves. The second main surface is provided with at least one depression extending over at least two of the independent grooves, and the depression and the plurality of grooves are communicated with each other by a flow path. Different types of gases flowing in the plurality of grooves were mixed in the depression and mixed Gas is ejected in the direction of the substrate mounting surface through the gas ejection holes, a plurality of gases are separately supplied to the plurality of independent grooves, and a plurality of gases are supplied from the grooves. Since the gas is introduced into the depression through the flow path, a plurality of gases are mixed in and around the depression, and then diffused and mixed between the mixer plate and the gas ejection holes, and are further homogenized and sufficiently mixed. Since the mixed processing gas is sprayed onto the substrate on the substrate mounting member from the gas ejection hole, a reaction product by heating has a uniform composition,
A film having a uniform concentration composition is formed on the substrate surface, and various excellent effects such as an improvement in product quality and an improvement in yield are exhibited.

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

【図1】本発明の第1の実施の形態を示す断面図であ
る。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a first embodiment of the present invention.

【図2】該実施の形態に於けるミキサ板の平面図であ
る。
FIG. 2 is a plan view of a mixer plate according to the embodiment.

【図3】図2のA−A矢視図である。FIG. 3 is a view as viewed in the direction of arrows AA in FIG. 2;

【図4】図3のB部拡大断面図である。FIG. 4 is an enlarged sectional view of a portion B in FIG. 3;

【図5】図4のC−C矢視図である。FIG. 5 is a view taken in the direction of the arrows CC in FIG. 4;

【図6】前記実施の形態に於ける中間板の平面図であ
る。
FIG. 6 is a plan view of the intermediate plate in the embodiment.

【図7】本発明の第2の実施の形態に於けるミキサ板の
平面図である。
FIG. 7 is a plan view of a mixer plate according to a second embodiment of the present invention.

【図8】図7のD部拡大断面図である。FIG. 8 is an enlarged sectional view of a portion D in FIG. 7;

【図9】図8のE−E矢視図である。FIG. 9 is a view as seen from the direction of arrows EE in FIG. 8;

【図10】従来例の断面図である。FIG. 10 is a sectional view of a conventional example.

【図11】該従来例に於ける中間板の平面図である。FIG. 11 is a plan view of an intermediate plate in the conventional example.

【符号の説明】 2 チャンバ 3 ヒータユニット 5 天井板 17 ガス導入カバー 19 シャワー板 25 第2混合空間 26 ガス導入口 27 ガス導入口 34 ガス噴出孔 36 サセプタ 37 フラットヒータ 41 ウェーハ載置部 42 ウェーハ 51 シャワーヘッド 52 ミキサ板 53 中間板 58 第1混合空間 60 第1主面 61 第2主面 62 ガスA導入溝 63 ガスB導入溝 65 ガス合流窪み 66 A流路 67 B流路 68 ガス連絡孔 69 ミキサ板 71 ガスA導入溝 72 ガスB導入溝 73 主溝 74 枝溝 75 主溝 76 枝溝 77 A流路 78 B流路[Description of Signs] 2 chamber 3 heater unit 5 ceiling plate 17 gas introduction cover 19 shower plate 25 second mixing space 26 gas introduction port 27 gas introduction port 34 gas ejection hole 36 susceptor 37 flat heater 41 wafer mounting section 42 wafer 51 Shower head 52 Mixer plate 53 Intermediate plate 58 First mixing space 60 First main surface 61 Second main surface 62 Gas A introduction groove 63 Gas B introduction groove 65 Gas merge recess 66 A flow path 67 B flow path 68 Gas communication hole 69 Mixer plate 71 Gas A introduction groove 72 Gas B introduction groove 73 Main groove 74 Branch groove 75 Main groove 76 Branch groove 77 A flow path 78 B flow path

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 気密な処理室と、該処理室に設けられた
基板載置部材と、該基板載置部材に置かれる基板を加熱
する加熱手段と、前記基板載置部材の基板載置面と向か
い合った位置に設けられ且つ前記基板載置面方向に処理
ガスを噴出するガス噴出孔とを具備する半導体製造装置
に於いて、上流側の第1主面と下流側の第2主面とを有
するミキサ板が前記ガス噴出孔の上流側に設置され、前
記第1主面に複数の独立した溝が凹設され、該溝に異な
る種類のガスが供給される様にし、前記第2主面には少
なくとも1つの窪みが少なくとも2つの前記独立した溝
に掛渡って凹設され、該窪みと前記複数の溝とが流路に
より連通され、前記複数の溝に流れる異なる種類のガス
が前記窪みで混合され、混合されたガスが前記ガス噴出
孔を介し、前記基板載置面方向に噴出される様にしたこ
とを特徴とする半導体製造装置。
An airtight processing chamber; a substrate mounting member provided in the processing chamber; heating means for heating a substrate mounted on the substrate mounting member; and a substrate mounting surface of the substrate mounting member. And a gas ejection hole for ejecting a processing gas in the direction of the substrate mounting surface, the first main surface on the upstream side and the second main surface on the downstream side. A mixer plate having a plurality of independent grooves is provided on the upstream side of the gas ejection holes, and a plurality of independent grooves are formed in the first main surface so that different types of gases are supplied to the grooves. At least one dent is formed in the surface so as to span at least two of the independent grooves, the dent and the plurality of grooves are communicated by a flow path, and different types of gases flowing through the plurality of grooves are provided. The mixed gas is mixed in the depression, and the mixed gas is passed through the gas ejection hole to the substrate. A semiconductor manufacturing apparatus characterized by being ejected in the direction of a mounting surface.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008187102A (en) * 2007-01-31 2008-08-14 Tokyo Electron Ltd Substrate treating equipment
US9287152B2 (en) 2009-12-10 2016-03-15 Orbotech LT Solar, LLC. Auto-sequencing multi-directional inline processing method
US9462921B2 (en) 2011-05-24 2016-10-11 Orbotech LT Solar, LLC. Broken wafer recovery system

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