JP5565131B2

JP5565131B2 - Semiconductor manufacturing equipment

Info

Publication number: JP5565131B2
Application number: JP2010141718A
Authority: JP
Inventors: 巧柴田; 正樹松井; 信博辻; 博隆森; 彰二野上; 智則山岡; 晃岡部
Original assignee: Sumco Corp; Denso Corp; Epicrew Corp
Current assignee: Sumco Corp; Denso Corp; Epicrew Corp
Priority date: 2010-06-22
Filing date: 2010-06-22
Publication date: 2014-08-06
Anticipated expiration: 2030-06-22
Also published as: JP2012009500A

Description

本発明は、半導体基板に対してガス供給を行うと共に加熱処理を行うことで薄膜形成を行う半導体製造装置に関すものである。 The present invention relates to a semiconductor manufacturing apparatus for forming a thin film by supplying a gas to a semiconductor substrate and performing a heat treatment.

従来、特許文献１において、大面積な半導体基板に対して均一に気相成長を行うことが可能な気相成長装置が提案されている。この気相成長装置では、各原料を水素ガスでバブリングすることにより発生したトリメチルガリウム（ＴＭＧ）等の各蒸気とアルシン（ＡｓＨ₃）およびそれらを運ぶ水素キャリアガスを第１の反応管入口より導入すると共に、上記原料と中間反応を起こすと考えられるトリメチルアミンアラン（ＴＭＡＡ）蒸気および水素キャリアガスを第２の反応管入口より導入するようにしている。そして、分岐管を通じて第１、第２の反応管入口より導入されたガスを等配分に導入することで、大面積でのガス供給配分を均一にしつつ、ガスに含まれる成分同士の中間反応も未然に防ぐことができるようにしている。 Conventionally, Patent Document 1 proposes a vapor phase growth apparatus capable of performing vapor phase growth uniformly over a large-area semiconductor substrate. In this vapor phase growth apparatus, each vapor such as trimethylgallium (TMG) generated by bubbling each raw material with hydrogen gas, arsine (AsH ₃ ), and a hydrogen carrier gas carrying them are introduced from the first reaction tube inlet. At the same time, trimethylamine allane (TMAA) vapor and hydrogen carrier gas, which are considered to cause an intermediate reaction with the raw material, are introduced from the second reaction tube inlet. Then, by introducing the gas introduced from the inlets of the first and second reaction tubes through the branch pipes in an equal distribution, the intermediate reaction between components contained in the gas can be performed while the gas supply distribution in a large area is made uniform. We are trying to prevent it.

特開平０５−１３６０６４号公報JP 05-136064 A

しかしながら、上述した特許文献１に記載の装置のように、ガスを等配分に導入することによって半導体基板の対して薄膜を形成するような機構の場合、薄膜の膜厚、濃度に面内分布が生じ、均一化が困難であった。 However, in the case of a mechanism in which a thin film is formed on a semiconductor substrate by introducing gas into a uniform distribution, as in the apparatus described in Patent Document 1 described above, there is an in-plane distribution in the film thickness and concentration of the thin film. It was difficult to make uniform.

本発明は上記点に鑑みて、複数の導入管を通じてガス導入が行える半導体製造装置において、薄膜の膜厚、濃度の面内分布をより均一化できるようにすることを目的とする。 In view of the above, an object of the present invention is to make the in-plane distribution of film thickness and concentration of a thin film more uniform in a semiconductor manufacturing apparatus capable of introducing gas through a plurality of introduction pipes.

上記目的を達成するために、本発明者らが様々研究やシミュレーション等を行ったところ、エピタキシャル成長を行うためのチャンバー（成長炉）内にガスを等配分に導入するのではなく、ガスの導入場所に応じて独立してガス流量を制御できるようにすることが有効であることを見出した。特に、バッチ処理（多数の半導体基板に対して同時に薄膜形成等の処理を行うこと）を行う場合には、独立してガス流量を制御することで、多数の半導体基板に対して形成される薄膜の膜厚、濃度の面内分布を同時に均一化することも可能になる。 In order to achieve the above object, the present inventors have conducted various researches and simulations. As a result, the gas is not introduced into the chamber (growth furnace) for epitaxial growth, but the gas is introduced evenly. It has been found that it is effective to be able to control the gas flow rate independently according to the above. In particular, when performing batch processing (processing a thin film on a large number of semiconductor substrates simultaneously), a thin film formed on a large number of semiconductor substrates by independently controlling the gas flow rate. It is also possible to make the in-plane distribution of the film thickness and concentration uniform at the same time.

これに対して、従来は、上述した特許文献１に記載の装置のようにガスを等配分に導入するというものしかなく、ガスの特性に応じてガス流量を調整することができなかった。つまり、特許文献１に記載の装置では、ガスの中間反応を未然に防げるように２つの導入管を備えた構造になっているものの、基本的には複数のガスを予め混合した混合ガスを生成しておき、その混合ガスをチャンバー内に導入するというものである。このため、導入場所に応じて独立してガス流量を制御することはできなかった。 On the other hand, conventionally, there has been only the introduction of gas at equal distribution as in the apparatus described in Patent Document 1 described above, and the gas flow rate could not be adjusted according to the characteristics of the gas. In other words, the apparatus described in Patent Document 1 has a structure including two introduction pipes so as to prevent an intermediate reaction between gases, but basically generates a mixed gas in which a plurality of gases are mixed in advance. In addition, the mixed gas is introduced into the chamber. For this reason, the gas flow rate could not be controlled independently depending on the place of introduction.

そこで、請求項１に記載の発明では、ガス導入部（２５）を、供給ガスをチャンバー（１５）内に導入する複数のガス導入配管（２５３ａ〜２５３ｅ）と、複数のガス導入配管（２５３ａ〜２５３ｅ）それぞれに備えられ、複数のガス導入配管（２５３ａ〜２５３ｅ）それぞれからチャンバー（１５）に導入されるガス流量の調整を行う導入量調整用の流量調整機構（２５４ａ〜２５４ｅ）と、を有した構成とすることを特徴としている。 Therefore, in the first aspect of the present invention, the gas introduction part (25) includes the plurality of gas introduction pipes (253a to 253e) for introducing the supply gas into the chamber (15) and the plurality of gas introduction pipes (253a to 253a). 253e) each having a flow rate adjustment mechanism (254a to 254e) for adjusting the amount of gas introduced to adjust the flow rate of the gas introduced into the chamber (15) from each of the plurality of gas introduction pipes (253a to 253e). It is characterized by having a configuration as described above.

このように、チャンバー（１５）に対して複数のガス導入配管（２５３ａ〜２５３ｅ）を接続し、各ガス導入配管（２５３ａ〜２５３ｅ）に対して流量調整機構（２５４ａ〜２５４ｅ）を備えた構成としている。このため、ガスの導入場所に応じて独立してガス流量を制御できる。これにより、半導体基板（６０）に対して形成される薄膜の膜厚、濃度の面内分布を同時に均一化することが可能となる。特に、請求項６に記載したように、サセプタ（５０）の搭載面（５０ａ）に対して複数枚の半導体基板（６０）が搭載され、複数枚の半導体基板（６０）に対して同時に薄膜をエピタキシャル成長させるようなバッチ処理を行う場合にも、多数の半導体基板（６０）に対して形成される薄膜の膜厚、濃度の面内分布を均一化を図ることが可能となる。 As described above, a plurality of gas introduction pipes (253a to 253e) are connected to the chamber (15), and a flow rate adjusting mechanism (254a to 254e) is provided to each gas introduction pipe (253a to 253e). Yes. For this reason, the gas flow rate can be controlled independently according to the place where the gas is introduced. As a result, the in-plane distribution of the film thickness and concentration of the thin film formed on the semiconductor substrate (60) can be made uniform at the same time. In particular, as described in claim 6, a plurality of semiconductor substrates (60) are mounted on the mounting surface (50a) of the susceptor (50), and a thin film is simultaneously formed on the plurality of semiconductor substrates (60). Even when batch processing such as epitaxial growth is performed, the in-plane distribution of the film thickness and concentration of the thin film formed on a large number of semiconductor substrates (60) can be made uniform.

また、請求項１に記載の発明では、複数のガス導入配管（２５３ａ〜２５３ｅ）にて、複数種類のガスが混合された混合ガスをチャンバー（１５）内に導入し、複数のガス導入配管（２５３ａ〜２５３ｅ）それぞれからチャンバー（１５）に導入される混合ガスの流量を、ガス導入配管（２５３ａ〜２５３ｅ）毎に、流量調整機構（２５４ａ〜２５４ｅ）によって調整することを特徴としている。 Moreover, in invention of Claim 1 , mixed gas with which multiple types of gas was mixed is introduce | transduced in the chamber (15) in several gas introduction piping (253a-253e), and several gas introduction piping ( 253a to 253e) is characterized in that the flow rate of the mixed gas introduced into the chamber (15) from each is adjusted by the flow rate adjusting mechanism (254a to 254e) for each gas introduction pipe (253a to 253e).

このように、各ガス導入配管（２５３ａ〜２５３ｅ）に対して１つずつ流量調整機構（２５４ａ〜２５４ｅ）が備えられているため、ガス導入配管（２５３ａ〜２５３ｅ）を通じて混合ガスを導入する場合にも、ガス導入配管（２５３ａ〜２５３ｅ）それぞれの混合ガスのガス流量を独立して調整することができる。 As described above, since the flow rate adjusting mechanism (254a to 254e) is provided for each gas introduction pipe (253a to 253e), when the mixed gas is introduced through the gas introduction pipe (253a to 253e). In addition, the gas flow rate of the mixed gas of each of the gas introduction pipes (253a to 253e) can be adjusted independently.

また、請求項１に記載の発明では、供給ガスを構成する各種ガスのガス種毎に備えられた複数のガス供給配管（２５１ａ〜２５１ｄ）と、複数のガス供給配管（２５１ａ〜２５１ｄ）と複数のガス導入配管（２５３ａ〜２５３ｅ）との間に接続され、複数のガス供給配管（２５１ａ〜２５１ｄ）から供給される各種ガスを混合して混合ガスを生成する集合配管（２５２）と、を備えていることを特徴としている。 In the first aspect of the present invention, a plurality of gas supply pipes (251a to 251d), a plurality of gas supply pipes (251a to 251d) and a plurality of gas supply pipes provided for each gas type constituting the supply gas. And a gas collecting pipe (252a to 253e), and a collecting pipe (252) that mixes various gases supplied from a plurality of gas supply pipes (251a to 251d) to generate a mixed gas. It is characterized by having.

このように、複数のガス供給配管（２５１ａ〜２５１ｄ）と複数のガス導入配管（２５３ａ〜２５３ｅ）との間を集合配管（２５２）で接続することで、混合ガスを生成することができる。 As described above, the mixed gas can be generated by connecting the plurality of gas supply pipes (251a to 251d) and the plurality of gas introduction pipes (253a to 253e) with the collective pipe (252).

さらに、請求項１に記載の発明では、ガス導入部（２５）は、複数のガス供給配管（２５１ａ〜２５１ｄ）と、集合配管（２５２）と、流量調整機構（２５６ａ〜２５６ｅ）を備えた複数のガス導入配管（２５３ａ〜２５３ｅ）とを有する組が複数のガス導入配管（２５３ａ〜２５３ｅ）の数よりも少ない組数備えられており、各組の複数のガス導入配管（２５３ａ〜２５３ｅ）同士が接続されることで、複数組分の複数のガス供給配管（２５１ａ〜２５１ｄ）から供給される供給ガスが複数のガス導入配管（２５３ａ〜２５３ｅ）を通じてチャンバー（１５）内に導入されるように構成されていることを特徴としている。 Furthermore, in the invention according to claim 1 , the gas introduction part (25) includes a plurality of gas supply pipes (251a to 251d), a collective pipe (252), and a plurality of flow rate adjustment mechanisms (256a to 256e). The number of sets having a plurality of gas introduction pipes (253a to 253e) is less than the number of the plurality of gas introduction pipes (253a to 253e), and the plurality of gas introduction pipes (253a to 253e) of each set Are connected so that supply gases supplied from a plurality of gas supply pipes (251a to 251d) for a plurality of sets are introduced into the chamber (15) through the gas introduction pipes (253a to 253e). It is characterized by being composed.

このような構造によれば、ガス導入配管（２５３ａ〜２５３ｅ）の数よりも少ない組のガス供給系統、つまりガス供給配管（２５１ａ〜２５１ｅ）を、例えば２組しか備えていなくても、それよりも数の多いガス導入配管（２５３ａ〜２５３ｅ）から異なる流量および混合比率のガスを導入することが可能となる。これにより、ガス導入配管数よりも少ないガス系統により、複数のガス導入配管（２５３ａ〜２５３ｅ）からチャンバー（１５）に導入するガスの流量および混合比率を調整することが可能となる。 According to such a structure, even if only two sets of gas supply pipes (251a to 251e) are provided, for example, there are fewer sets of gas supply systems than the number of gas introduction pipes (253a to 253e). In addition, it is possible to introduce gases having different flow rates and mixing ratios from the large number of gas introduction pipes (253a to 253e). Thereby, it becomes possible to adjust the flow volume and mixing ratio of the gas introduced into the chamber (15) from the plurality of gas introduction pipes (253a to 253e) by a gas system that is smaller than the number of gas introduction pipes.

請求項３に記載の発明では、サセプタ（５０）の搭載面（５０ａ）を回転させる回転機構（５２）を有し、ガス導入部（２５）とガス排出部（２６）は、チャンバー（１５）を挟んだ両側に配置されており、ガス導入部（２５）から導入される供給ガスがガス排出部（２６）側に向かって移動する際に、チャンバー（１５）内を通過する構造とされており、ガス導入部（２５）に備えられた複数のガス導入配管（２５３ａ〜２５３ｅ）の配列方向がサセプタ（５０）の搭載面（５０ａ）の回転方向に対する接線方向とされていると共に、ガス導入部（２５）とガス排出部（２６）との配置方向に対して垂直とされており、複数のガス導入配管（２５３ａ〜２５３ｅ）ぞれぞれから導入される供給ガスはチャンバー（１５）内で平行に流され、ガス排出部（２６）に至ることを特徴としている。 In the invention according to claim 3 , the rotating mechanism (52) for rotating the mounting surface (50a) of the susceptor (50) is provided, and the gas introduction part (25) and the gas discharge part (26) are provided in the chamber (15). The supply gas introduced from the gas introduction part (25) moves through the chamber (15) when moving toward the gas discharge part (26) side. The arrangement direction of the plurality of gas introduction pipes (253a to 253e) provided in the gas introduction part (25) is a tangential direction with respect to the rotation direction of the mounting surface (50a) of the susceptor (50). The supply gas introduced from each of the plurality of gas introduction pipes (253a to 253e) is in the chamber (15) and is perpendicular to the arrangement direction of the part (25) and the gas discharge part (26). In parallel, It is characterized by reaching the scan discharge unit (26).

このように、各ガス導入配管（２５３ａ〜２５３ｅ）から導入される供給ガスがチャンバー（１５）内で平行に流されるようにすることで、チャンバー（１５）内において均一に各種ガスを流動させられる。また、サセプタ（５０）の搭載面（５０ａ）の回転方向の前方側から後方側に向かって順番に各ガス導入配管（２５３ａ〜２５３ｅ）から供給ガスを導入することができる。そして、各ガス導入配管（２５３ａ〜２５３ｅ）から導入される供給ガスの流量を導入配管毎に調整できるため、例えばサセプタ（５０）の搭載面（５０ａ）の回転方向の前方と後方とで異なった流量の各種ガスを導入することができる。 As described above, by supplying the supply gas introduced from the gas introduction pipes (253a to 253e) in parallel in the chamber (15), various gases can be uniformly flowed in the chamber (15). . Moreover, supply gas can be introduce | transduced from each gas introduction piping (253a-253e) in order toward the back side from the front side of the rotation direction of the mounting surface (50a) of a susceptor (50). And since the flow volume of the supply gas introduce | transduced from each gas introduction piping (253a-253e) can be adjusted for every introduction piping, it differed, for example by the front and back of the rotation direction of the mounting surface (50a) of a susceptor (50). Various gas flow rates can be introduced.

例えば、請求項４に記載したように、供給ガスとして、シリコンソースガス、エッチングガス、ドーパントガスおよびキャリアガスのいずれか２つ以上が複数のガス導入配管（２５３ａ〜２５３ｅ）からチャンバー（１５）の導入されるようにすることができる。 For example, as described in claim 4 , as the supply gas, any two or more of a silicon source gas, an etching gas, a dopant gas, and a carrier gas are supplied from a plurality of gas introduction pipes (253a to 253e) to the chamber (15). Can be introduced.

なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。 In addition, the code | symbol in the bracket | parenthesis of each said means shows the correspondence with the specific means as described in embodiment mentioned later.

本発明の第１実施形態にかかる半導体製造装置の概略断面図である。It is a schematic sectional drawing of the semiconductor manufacturing apparatus concerning 1st Embodiment of this invention. 図１に示す半導体製造装置を上面から見たときの模式図である。It is a schematic diagram when the semiconductor manufacturing apparatus shown in FIG. 1 is seen from the upper surface. 本発明の第２実施形態にかかる半導体製造装置を上面から見たときの模式図である。It is a schematic diagram when the semiconductor manufacturing apparatus concerning 2nd Embodiment of this invention is seen from the upper surface. 導入ガスのイメージ図である。It is an image figure of introduction gas. 本発明の第３実施形態にかかる半導体製造装置を上面から見たときの模式図である。It is a schematic diagram when the semiconductor manufacturing apparatus concerning 3rd Embodiment of this invention is seen from the upper surface.

以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付してある。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following embodiments, the same or equivalent parts are denoted by the same reference numerals in the drawings.

（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態について図を参照して説明する。本実施形態で示される半導体製造装置は、複数の半導体基板に対してエピタキシャル成長によって薄膜を形成する装置として使用される。 (First embodiment)
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. The semiconductor manufacturing apparatus shown in this embodiment is used as an apparatus for forming a thin film by epitaxial growth on a plurality of semiconductor substrates.

図１は、本発明の第１実施形態にかかる半導体製造装置の概略断面図である。また、図２は、半導体製造装置を上面から見たときの模式図である。以下、これらの図を参照して本実施形態にかかる半導体製造装置の構成について説明する。 FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a semiconductor manufacturing apparatus according to a first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a schematic view of the semiconductor manufacturing apparatus as viewed from above. Hereinafter, the configuration of the semiconductor manufacturing apparatus according to the present embodiment will be described with reference to these drawings.

図１に示されるように、半導体製造装置は、石英ドーム１１、１２と、冷却チャンバー２１、２２と、ガス排出機構３０と、サセプタ５０と、シャフト５１と、回転機構５２と、ランプモジュール５３とを備えている。 As shown in FIG. 1, the semiconductor manufacturing apparatus includes quartz domes 11 and 12, cooling chambers 21 and 22, a gas discharge mechanism 30, a susceptor 50, a shaft 51, a rotation mechanism 52, and a lamp module 53. It has.

石英ドーム１１、１２は、石英窓１１ａ、１２ａとフランジ部１１ｂ、１２ｂとで構成されている。石英窓１１ａ、１２ａは、上面形状が円形状とされ、中央部が最も膨らむように構成された凸状容器である。また、フランジ部１１ｂ、１２ｂは、石英窓１１ａ、１２ａの外周において、径方向外側に突き出すように設けられたものである。 The quartz domes 11 and 12 are composed of quartz windows 11a and 12a and flange portions 11b and 12b. The quartz windows 11a and 12a are convex containers configured such that the upper surface has a circular shape and the center portion is most swelled. Further, the flange portions 11b and 12b are provided so as to protrude outward in the radial direction on the outer periphery of the quartz windows 11a and 12a.

そして、冷却チャンバー２１、２２は、複数のＯリング１３、１４を介して石英ドーム１１、１２のフランジ部１１ｂ、１２ｂを拘束するものであり、内部に冷却水が流れる構造を有している。冷却チャンバー２１、２２はそれぞれネジ２３、２４によりねじ止め固定され、フランジ部１１ｂ、１２ｂが冷却チャンバー２１、２２に強固に拘束されている。 The cooling chambers 21 and 22 restrain the flange portions 11b and 12b of the quartz domes 11 and 12 through the plurality of O-rings 13 and 14, and have a structure in which cooling water flows inside. The cooling chambers 21 and 22 are fixed with screws 23 and 24, respectively, and the flange portions 11b and 12b are firmly bound to the cooling chambers 21 and 22, respectively.

具体的には、冷却チャンバー２１、２２内には、図示しないが冷却水が流れる冷媒通路が設けられており、この冷媒通路内に冷却水を流すことにより、冷却チャンバー２１、２２を冷却できる構成となっている。冷却水は、各冷却チャンバー２１、２２に設けられた図示しない導入口から導入され、冷媒通路を介して冷却チャンバー２１、２２内を通過し、図示しない排出口から排出される。 Specifically, in the cooling chambers 21 and 22, although not shown, a refrigerant passage through which cooling water flows is provided, and the cooling chambers 21 and 22 can be cooled by flowing the cooling water into the refrigerant passage. It has become. The cooling water is introduced from an inlet (not shown) provided in each of the cooling chambers 21 and 22, passes through the cooling chambers 21 and 22 through the refrigerant passage, and is discharged from an outlet (not shown).

そして、石英ドーム１１のフランジ部１１ｂにＯリング１３を介して冷却チャンバー２１が固定されたものと、石英ドーム１２のフランジ部１２ｂにＯリング１４を介して冷却チャンバー２２が固定されたものとが用意され、各石英ドーム１１、１２の各石英窓１１ａ、１２ａの凹部がそれぞれ向かい合わされた状態で、各冷却チャンバー２１、２２同士が接合されている。このように、石英ドーム１１、１２、Ｏリング１３、１４、および冷却チャンバー２１、２２にて閉じられた空間によりチャンバー１５が構成されている。このチャンバー１５は、半導体基板６０を加熱処理すると共に大気圧から減圧された減圧雰囲気を作り出し、各種ガスが注入されることで半導体基板６０の表面に薄膜をエピタキシャル成長させるための成長炉となる。 A cooling chamber 21 is fixed to the flange portion 11 b of the quartz dome 11 via an O-ring 13, and a cooling chamber 22 is fixed to the flange portion 12 b of the quartz dome 12 via an O-ring 14. The cooling chambers 21 and 22 are joined together in a state where the concave portions of the quartz windows 11a and 12a of the quartz domes 11 and 12 are faced to each other. Thus, the chamber 15 is configured by the space closed by the quartz domes 11 and 12, the O-rings 13 and 14, and the cooling chambers 21 and 22. The chamber 15 serves as a growth furnace for epitaxially growing a thin film on the surface of the semiconductor substrate 60 by heat-treating the semiconductor substrate 60 and creating a reduced-pressure atmosphere reduced from atmospheric pressure, and by injecting various gases.

具体的には、冷却チャンバー２１、２２には、各種ガスをチャンバー１５に導入するためのガス導入部２５と、チャンバー１５から各種ガスを排出するためのガス排出部２６とが設けられている。ガス導入部２５とガス排出部２６は、チャンバー１５の外周部において、チャンバー１５を挟んだ両側（チャンバー１５の中心を通る径方向両側）に配置され、ガス導入部２５から導入される各種ガスがガス排出部２６側に向かって移動する際に、チャンバー１５内のほぼ全域を通過する構造とされている。 Specifically, the cooling chambers 21 and 22 are provided with a gas introduction unit 25 for introducing various gases into the chamber 15 and a gas discharge unit 26 for discharging various gases from the chamber 15. The gas introduction part 25 and the gas discharge part 26 are arranged on both sides of the outer periphery of the chamber 15 on both sides of the chamber 15 (both sides in the radial direction passing through the center of the chamber 15), and various gases introduced from the gas introduction part 25 are When moving toward the gas discharge part 26 side, it is configured to pass through almost the entire region in the chamber 15.

これらのうちガス導入部２５が本発明の特徴を有する部分であり、このガス導入部２５の詳細構造については、後述する。 Among these, the gas introduction part 25 is a part having the characteristics of the present invention, and the detailed structure of the gas introduction part 25 will be described later.

ガス排出機構３０は、ポンプ３１を備えた構成とされている。ポンプ３１は、ガス排出部２６に接続された配管３２に備えられており、配管３２を通じてチャンバー１５内のガスを吸引する。なお、このガス排出機構３０には、図示しないが除害装置やスクラバ等が備えられており、除害装置によってガスの無害化が行われると共にスクラバ内の薬液によってガス内のダストや有毒ガス等の除去が行われる。これにより、ポンプ３１にて吸引されたガスがクリーンなものとされてから外部に排出されるようになっている。 The gas discharge mechanism 30 is configured to include a pump 31. The pump 31 is provided in a pipe 32 connected to the gas discharge unit 26, and sucks the gas in the chamber 15 through the pipe 32. Although not shown, the gas discharge mechanism 30 is provided with a detoxifying device, a scrubber, and the like. The detoxifying device detoxifies the gas, and the chemical in the scrubber causes dust in the gas, toxic gas, etc. Is removed. Thereby, after the gas sucked by the pump 31 is made clean, it is discharged to the outside.

サセプタ５０は、半導体基板６０を設置するための搭載面５０ａが備えられた円板状のテーブルである。このサセプタ５０の搭載面５０ａに対して、図２に示されるように搭載面５０ａの周方向に等間隔に複数枚（図２中では５枚）の半導体基板６０が搭載される。 The susceptor 50 is a disk-shaped table provided with a mounting surface 50 a for installing the semiconductor substrate 60. As shown in FIG. 2, a plurality of (five in FIG. 2) semiconductor substrates 60 are mounted on the mounting surface 50a of the susceptor 50 at equal intervals in the circumferential direction of the mounting surface 50a.

シャフト５１は、サセプタ５０のうち搭載面５０ａとは反対側の面である他面５０ｂ側に接続され、サセプタ５０の他面５０ｂに対し垂直方向に延びる棒状の部材であり、サセプタ５０を支持してチャンバー１５内に配置させるものである。シャフト５１のうちサセプタ５０側の上端部５１ａ側にサセプタ５０が接続され、上端部５１ａとは反対側の下端部５１ｂが回転機構５２に組付けられている。 The shaft 51 is a rod-like member that is connected to the other surface 50 b of the susceptor 50 that is opposite to the mounting surface 50 a and extends in a direction perpendicular to the other surface 50 b of the susceptor 50, and supports the susceptor 50. Are disposed in the chamber 15. The susceptor 50 is connected to the upper end 51 a side of the shaft 51 on the susceptor 50 side, and the lower end 51 b opposite to the upper end 51 a is assembled to the rotation mechanism 52.

シャフト５１は、石英窓１２ａに設けられたシャフト貫通部１２ｃに差し込まれた形態になっている。これにより、シャフト５１の上端部５１ａはチャンバー１５内に配置され、下端部５１ｂはチャンバー１５の外部に配置される。 The shaft 51 is inserted into a shaft penetrating portion 12c provided in the quartz window 12a. Accordingly, the upper end portion 51 a of the shaft 51 is disposed in the chamber 15, and the lower end portion 51 b is disposed outside the chamber 15.

回転機構５２は、シャフト５１の下端部５１ｂを支持し、シャフト５１の中心軸を中心にシャフト５１を回転させるものであり、モータ等を備えた周知のものである。この回転機構５２によってシャフト５１が回転すると、これに連動してサセプタ５０の搭載面５０ａも回転させられる。この回転機構５２にはＯリング５２ａを介してシャフト貫通部１２ｃが取り付けられている。これにより、貫通孔１２ｃの先端と回転機構５２との間におけるシールがなされ、チャンバー１５の気密性が確保されている。 The rotation mechanism 52 supports the lower end portion 51b of the shaft 51, rotates the shaft 51 around the central axis of the shaft 51, and is a well-known one provided with a motor or the like. When the shaft 51 is rotated by the rotation mechanism 52, the mounting surface 50a of the susceptor 50 is also rotated in conjunction with the rotation of the shaft 51. A shaft penetrating portion 12c is attached to the rotating mechanism 52 via an O-ring 52a. Thereby, the seal | sticker is made between the front-end | tip of the through-hole 12c, and the rotation mechanism 52, and the airtightness of the chamber 15 is ensured.

また、図１に示されるランプモジュール５３は、輻射熱を発する加熱源であり、チャンバー１５の外部に複数備えられ、石英窓１１ａ、１２ａの外壁壁面に沿って配置されている。具体的には、ランプモジュール５３は、各石英窓１１ａ、１２ａの凸側に配置され、サセプタ５０の搭載面５０ａおよび他面５０ｂを照らし、チャンバー１５内を加熱する。ランプモジュール５３として、例えばハロゲンランプが採用されている。 Further, the lamp module 53 shown in FIG. 1 is a heating source that emits radiant heat, and a plurality of lamp modules 53 are provided outside the chamber 15 and are arranged along the outer wall surfaces of the quartz windows 11a and 12a. Specifically, the lamp module 53 is disposed on the convex side of each quartz window 11a, 12a, illuminates the mounting surface 50a and the other surface 50b of the susceptor 50, and heats the inside of the chamber 15. For example, a halogen lamp is employed as the lamp module 53.

続いて、このような構成を有する本実施形態の半導体製造装置におけるガス導入部２５の詳細構造について、図２を参照して説明する。 Next, the detailed structure of the gas introduction part 25 in the semiconductor manufacturing apparatus of this embodiment having such a configuration will be described with reference to FIG.

本実施形態にかかる半導体製造装置のガス導入部２５は、図２に示されるようにガス供給配管２５１、集合配管２５２、ガス導入配管２５３、導入量調整用のフローメータ２５４および供給量調整用のフローメータ２５５を有した構成とされている。 As shown in FIG. 2, the gas introduction unit 25 of the semiconductor manufacturing apparatus according to the present embodiment includes a gas supply pipe 251, a collective pipe 252, a gas introduction pipe 253, a flow meter 254 for adjusting the introduction amount, and a supply amount adjustment The flow meter 255 is provided.

ガス供給配管２５１は、チャンバー１５内に導入される各種ガスを供給するためのものであり、ガス種毎に備えられており、図示しないガスボンベなどに接続されている。本実施形態では、各種ガスとして、シリコンソースガス、エッチングガス、ドーパントガスおよびキャリアガスを供給しているため、４本のガス供給配管２５１ａ〜２５１ｄが備えられている。ガス供給配管２５１ａは、シリコンソースガスを供給するための配管とされ、例えばシリコンソースガスとしてジクロロシラン（ＳｉＨ₂Ｃｌ₂）を供給する。ガス供給配管２５１ｂは、エッチングガスを供給するための配管とされ、例えばエッチングガスとしてＨＣｌを供給する。ガス供給配管２５１ｃは、ドーパントガスを供給するための配管とされ、例えばドーパントガスとしてＢ₂Ｈ₆を供給する。ガス供給配管２５１ｄは、キャリアガスを供給するための配管とされ、例えばキャリアガスとしてＨ₂を供給する。 The gas supply pipe 251 is for supplying various gases introduced into the chamber 15, is provided for each gas type, and is connected to a gas cylinder (not shown) or the like. In this embodiment, since silicon source gas, etching gas, dopant gas, and carrier gas are supplied as various gases, four gas supply pipes 251a to 251d are provided. The gas supply pipe 251a is a pipe for supplying a silicon source gas, and supplies, for example, dichlorosilane (SiH ₂ Cl ₂ ) as a silicon source gas. The gas supply pipe 251b is a pipe for supplying an etching gas, and supplies HCl as an etching gas, for example. The gas supply pipe 251c is a pipe for supplying a dopant gas, and supplies, for example, B ₂ H ₆ as the dopant gas. The gas supply pipe 251d is a pipe for supplying a carrier gas, and supplies H ₂ as the carrier gas, for example.

集合配管２５２は、各ガス供給配管２５１と各ガス導入配管２５３とを接続するものである。この集合配管２５２内において各ガス供給配管２５１から供給された各種ガスが混合されたのち、その混合ガスが各ガス導入配管２５３に導かれる。 The collective pipe 252 connects each gas supply pipe 251 and each gas introduction pipe 253. After the various gases supplied from the gas supply pipes 251 are mixed in the collective pipe 252, the mixed gas is guided to the gas introduction pipes 253.

ガス導入配管２５３は、集合配管２５２内で混合された各種ガスをチャンバー１５内に導入するための配管である。本実施形態では、ガス導入配管２５３として５本のガス導入配管２５３ａ〜２５３ｅが備えられており、各ガス導入配管２５３ａ〜２５３ｅがチャンバー１５の周方向（サセプタ５０の搭載面５０ａの回転方向）の接線方向を配列方向として、順に並べられている。つまり、各ガス導入配管２５３ａ〜２５３ｅは、チャンバー１５内の異なる位置を開口として配置とされ、その開口がサセプタ５０の搭載面５０ａの回転方向に沿って並ぶ配置とされている。このため、各ガス導入配管２５３ａ〜２５３ｅを通じてチャンバー１５の異なる位置から各種ガスを導入できるようになっている。そして、各ガス導入配管２５３ａ〜２５３ｅがチャンバー１５の周方向の接線方向を配列方向として並べられていること、換言すれば、各ガス導入配管２５３ａ〜２５３ｅの配列方向がガス導入部２５とガス排出部２６との配置方向に対して垂直とされていることから、各ガス導入配管２５３ａ〜２５３ｅから導入される各種ガスはチャンバー１５内で平行に流され、ガス排出部２６に至るように移動する。 The gas introduction pipe 253 is a pipe for introducing various gases mixed in the collective pipe 252 into the chamber 15. In the present embodiment, five gas introduction pipes 253a to 253e are provided as the gas introduction pipes 253, and each gas introduction pipe 253a to 253e is provided in the circumferential direction of the chamber 15 (the rotation direction of the mounting surface 50a of the susceptor 50). They are arranged in order with the tangential direction as the arrangement direction. That is, the gas introduction pipes 253a to 253e are arranged with openings at different positions in the chamber 15, and the openings are arranged along the rotation direction of the mounting surface 50a of the susceptor 50. Therefore, various gases can be introduced from different positions of the chamber 15 through the gas introduction pipes 253a to 253e. The gas introduction pipes 253a to 253e are arranged with the circumferential tangent direction of the chamber 15 as the arrangement direction, in other words, the arrangement direction of the gas introduction pipes 253a to 253e is the same as the gas introduction part 25 and the gas discharge. Since it is perpendicular to the arrangement direction with respect to the part 26, various gases introduced from the gas introduction pipes 253 a to 253 e are caused to flow in parallel in the chamber 15 and move to reach the gas discharge part 26. .

このように、各ガス導入配管２５３ａ〜２５３ｅから導入される各種ガスがチャンバー１５内で平行に流されるようにすることで、チャンバー１５内において均一に各種ガスを流動させられる。また、サセプタ５０の搭載面５０ａの回転方向の前方側から後方側に向かって順番に各ガス導入配管２５３ａ〜２５３ｅから導入される各種ガスを供給することができる。そして、各ガス導入配管２５３ａ〜２５３ｅから導入される各種ガスの流量を導入配管毎に調整できるため、例えばサセプタ５０の搭載面５０ａの回転方向の前方と後方とで異なった流量の各種ガスを導入することができる。 As described above, various gases introduced from the gas introduction pipes 253 a to 253 e are caused to flow in parallel in the chamber 15, whereby the various gases can be uniformly flowed in the chamber 15. In addition, various gases introduced from the gas introduction pipes 253a to 253e can be supplied in order from the front side to the rear side in the rotation direction of the mounting surface 50a of the susceptor 50. Since the flow rates of various gases introduced from the gas introduction pipes 253a to 253e can be adjusted for each introduction pipe, for example, various gases having different flow rates are introduced between the front and rear in the rotational direction of the mounting surface 50a of the susceptor 50. can do.

導入量調整用のフローメータ２５４は、各ガス導入配管２５３に備えられ、ガス導入配管２５３から導入されるガス流量を調整するための流量調整機構として機能する。本実施形態では、５本のガス導入配管２５３ａ〜２５３ｅそれぞれに１つずつフローメータ２５４ａ〜２５４ｅが備えられている。このように、各ガス導入配管２５３ａ〜２５３ｅに対して１つずつフローメータ２５４ａ〜２５４ｅが備えられているため、ガス導入配管２５３ａ〜２５３ｅそれぞれのガス流量を独立して調整することができる。 The flow meter 254 for adjusting the introduction amount is provided in each gas introduction pipe 253 and functions as a flow rate adjustment mechanism for adjusting the gas flow rate introduced from the gas introduction pipe 253. In the present embodiment, one flow meter 254a to 254e is provided for each of the five gas introduction pipes 253a to 253e. As described above, since the flow meters 254a to 254e are provided for each of the gas introduction pipes 253a to 253e, the gas flow rates of the gas introduction pipes 253a to 253e can be independently adjusted.

供給量調整用のフローメータ２５５は、各ガス供給配管２５１に備えられ、ガス供給配管２５１から導入されるガス流量を調整するための流量調整機構として機能する。本実施形態では、４本のガス導入配管２５１ａ〜２５１ｄそれぞれに１つずつフローメータ２５５ａ〜２５５ｄが備えられている。このように、各ガス供給配管２５１ａ〜２５１ｄに対して１つずつフローメータ２５５ａ〜２５５ｄが備えられているため、ガス供給配管２５１ａ〜２５１ｄそれぞれのガス流量を独立して調整することができる。 A flow meter 255 for adjusting the supply amount is provided in each gas supply pipe 251 and functions as a flow rate adjusting mechanism for adjusting the flow rate of gas introduced from the gas supply pipe 251. In the present embodiment, one flow meter 255a to 255d is provided for each of the four gas introduction pipes 251a to 251d. Thus, since the flow meters 255a-255d are provided for each of the gas supply pipes 251a-251d, the gas flow rates of the gas supply pipes 251a-251d can be adjusted independently.

以上が本実施形態にかかる半導体製造装置の全体構成である。なお、この半導体製造装置において、ランプモジュール５３の照度、回転機構５２の回転速度、チャンバー１５への各種ガスの注入、冷却チャンバー２１、２２の冷却水の制御、ガス排出機構３０の制御等は、図示しない制御装置により行われる。 The above is the overall configuration of the semiconductor manufacturing apparatus according to the present embodiment. In this semiconductor manufacturing apparatus, the illuminance of the lamp module 53, the rotation speed of the rotation mechanism 52, the injection of various gases into the chamber 15, the control of the cooling water in the cooling chambers 21 and 22, the control of the gas discharge mechanism 30, etc. This is performed by a control device (not shown).

次に、上記装置を用いて半導体基板６０に加熱処理を行う工程について説明する。ポンプ３１により、チャンバー１５を真空にする。その後、フローメータ２５４ｄを調整することでキャリアガス（例えばＨ₂）のみをチャンバー１５内を導入し、チャンバー１５内を所定の圧力の雰囲気（減圧雰囲気）とする。この状態で、図示しないトランスファーチャンバー（準備室）から半導体基板６０を搬送し、サセプタ５０の搭載面５０ａに半導体基板６０を配置する。例えば、図２に示すように、複数枚の半導体基板６０をサセプタ５０の搭載面５０ａ上において、搭載面５０ａの周方向に等間隔に並べて配置する。そして、回転機構５２によってサセプタ５０を所定の回転速度（例えば１０ｒｐｍの回転速度）で回転させる。 Next, a process of performing heat treatment on the semiconductor substrate 60 using the above apparatus will be described. The chamber 15 is evacuated by the pump 31. Thereafter, by adjusting the flow meter 254d, only the carrier gas (for example, H ₂ ) is introduced into the chamber 15, and the inside of the chamber 15 is set to a predetermined pressure atmosphere (depressurized atmosphere). In this state, the semiconductor substrate 60 is transferred from a transfer chamber (preparation chamber) (not shown), and the semiconductor substrate 60 is disposed on the mounting surface 50 a of the susceptor 50. For example, as shown in FIG. 2, a plurality of semiconductor substrates 60 are arranged on the mounting surface 50 a of the susceptor 50 so as to be arranged at equal intervals in the circumferential direction of the mounting surface 50 a. Then, the susceptor 50 is rotated at a predetermined rotation speed (for example, a rotation speed of 10 rpm) by the rotation mechanism 52.

続いて、供給量調整用のフローメータ２５５ａ〜２５５ｄを調整することにより、シリコンソースガス（例えばＳｉＨ₂Ｃｌ₂）、エッチングガス（例えばＨＣｌ）、ドーパントガス（例えばＢ₂Ｈ₆）およびキャリアガス（例えばＨ₂）の供給量を調整する。これにより、各ガス供給配管２５１ａ〜２５１ｄを通じて各種ガスが集合配管２５２側に供給されることで、各種ガスが所望の混合比率で混合された混合ガスが生成される。また、これと同時に、導入量調整用のフローメータ２５４ａ〜２５４ｅを調整して、各ガス導入配管２５３ａ〜２５３ｅからのガス流量を調整する。このとき、各フローメータ２５４ａ〜２５４ｅによりガス導入量を独立して制御することができ、チャンバー１５内にガスを等配分に導入するのではなく、ガスの導入場所に応じて独立してガス流量を制御できるようにすることが可能となる。例えば、ＳｉＨ₂Ｃｌ₂を０．２ｓｌｍ、ＨＣｌを０．５ｓｌｍ、Ｈ₂を３０ｓｌｍとする。Ｂ₂Ｈ₆については、要求される薄膜の不純物濃度に応じてガス流量を設定する。 Subsequently, by adjusting flow meters 255a to 255d for adjusting the supply amount, a silicon source gas (for example, SiH ₂ Cl ₂ ), an etching gas (for example, HCl), a dopant gas (for example, B ₂ H ₆ ), and a carrier gas ( For example, the supply amount of H ₂ ) is adjusted. As a result, various gases are supplied to the collecting pipe 252 through the gas supply pipes 251a to 251d, thereby generating a mixed gas in which various gases are mixed at a desired mixing ratio. At the same time, the flow rate 254a to 254e for adjusting the introduction amount is adjusted to adjust the gas flow rate from the gas introduction pipes 253a to 253e. At this time, the amount of gas introduced can be controlled independently by each of the flow meters 254a to 254e, and the gas flow rate is not independently introduced into the chamber 15 but distributed according to the place where the gas is introduced. Can be controlled. For example, SiH ₂ Cl ₂ is 0.2 slm, HCl is 0.5 slm, and H ₂ is 30 slm. For B ₂ H ₆ , the gas flow rate is set according to the required impurity concentration of the thin film.

さらに、ランプモジュール５３によってチャンバー１５を例えば９００〜９５０℃に加熱する。これにより、半導体基板６０に薄膜をエピタキシャル成長させることができる。その後、ガス導入を停止し、半導体基板６０をトランスファーチャンバー（準備室）に戻してから新しい半導体基板６０を搬送し、その半導体基板６０に薄膜をエピタキシャル成長させる作業を繰り返す。このようにして、バッチ処理、すなわち多数の半導体基板６０に対して同時に薄膜形成を行うことが可能となる。そして、ガスの導入場所に応じて独立してガス流量を制御できるため、多数の半導体基板６０に対して形成される薄膜の膜厚、濃度の面内分布を均一化することも可能になる。 Further, the chamber 15 is heated to, for example, 900 to 950 ° C. by the lamp module 53. Thereby, a thin film can be epitaxially grown on the semiconductor substrate 60. Thereafter, the gas introduction is stopped, the semiconductor substrate 60 is returned to the transfer chamber (preparation chamber), a new semiconductor substrate 60 is transferred, and the operation of epitaxially growing a thin film on the semiconductor substrate 60 is repeated. In this way, it is possible to perform batch processing, that is, to form a thin film on a large number of semiconductor substrates 60 simultaneously. Since the gas flow rate can be controlled independently according to the place where the gas is introduced, the in-plane distribution of the film thickness and concentration of the thin film formed on many semiconductor substrates 60 can be made uniform.

以上説明したように、本実施形態で説明した半導体製造装置では、チャンバー１５に対して複数のガス導入配管２５３ａ〜２５３ｅを接続し、各ガス導入配管２５３ａ〜２５３ｅに対してフローメータ２５４ａ〜２５４ｅを備えた構成としている。このため、ガスの導入場所に応じて独立してガス流量を制御できる。これにより、半導体基板６０に対して形成される薄膜の膜厚、濃度の面内分布を同時に均一化することが可能となる。特に、バッチ処理を行う場合にも、多数の半導体基板６０に対して形成される薄膜の膜厚、濃度の面内分布を均一化を図ることが可能となる。 As described above, in the semiconductor manufacturing apparatus described in the present embodiment, a plurality of gas introduction pipes 253a to 253e are connected to the chamber 15, and the flow meters 254a to 254e are connected to the gas introduction pipes 253a to 253e. It has a configuration with. For this reason, the gas flow rate can be controlled independently according to the place where the gas is introduced. As a result, the in-plane distribution of the film thickness and concentration of the thin film formed on the semiconductor substrate 60 can be made uniform at the same time. In particular, even when batch processing is performed, the in-plane distribution of the film thickness and concentration of the thin film formed on a large number of semiconductor substrates 60 can be made uniform.

（第２実施形態）
本発明の第２実施形態について説明する。本実施形態は、第１実施形態に対してガス導入部２５の構成を変更したものであり、その他に関しては第１実施形態と同様であるため、異なる部分についてのみ説明する。 (Second Embodiment)
A second embodiment of the present invention will be described. In the present embodiment, the configuration of the gas introduction unit 25 is changed with respect to the first embodiment, and the other parts are the same as those in the first embodiment. Therefore, only different parts will be described.

図３は、本実施形態の半導体製造装置を上面から見たときの模式図である。この図に示されるように、本実施形態では、ガス種毎に備えられたガス供給配管２５１ａ〜２５１ｄをガス導入配管２５３ａ〜２５３ｅ毎に１つずつ備えた構造としている。つまり、シリコンソースガスを供給するためのガス供給配管２５１ａをガス供給配管２５１ａａ〜２５１ａｅとし、エッチングガスを供給するためのガス供給配管２５１ｂをガス供給配管２５１ｂａ〜２５１ｂｅとし、ドーパントガスを供給するためのガス供給配管２５１ｃをガス供給配管２５１ｃａ〜２５１ｃｅとし、キャリアガスを供給するためのガス供給配管２５１ｄをガス供給配管２５１ｄａ〜２５１ｄｅとしている。 FIG. 3 is a schematic view of the semiconductor manufacturing apparatus according to the present embodiment as viewed from above. As shown in this figure, in this embodiment, gas supply pipes 251a to 251d provided for each gas type are provided for each gas introduction pipe 253a to 253e. That is, the gas supply line 251a for supplying the silicon source gas is set to gas supply lines 251aa to 251ae, the gas supply line 251b for supplying the etching gas is set to gas supply lines 251ba to 251be, and the dopant gas is supplied. The gas supply pipes 251c are gas supply pipes 251ca to 251ce, and the gas supply pipes 251d for supplying the carrier gas are gas supply pipes 251da to 251de.

また、供給量調整用のフローメータ２５５ａ〜２５５ｄについても、各ガス供給配管２５１ａａ〜２５１ｄｅそれぞれに対して１つずつ備えられている。すなわち、ガス供給配管２５１ａａ〜２５１ａｅにはフローメータ２５５ａａ〜２５５ａｅが備えられ、ガス供給配管２５２ｂａ〜２５２ｂｅにはフローメータ２５５ｂａ〜２５５ｂｅが備えられ、ガス供給配管２５１ｃａ〜２５１ｃｅにはフローメータ２５５ｃａ〜２５５ｃｅが備えられ、ガス供給配管２５１ｄａ〜２５１ｄｅにはフローメータ２５５ｄａ〜２５５ｄｅが備えられている。 Further, the flow rate adjusting flow meters 255a to 255d are also provided one for each of the gas supply pipes 251aa to 251de. That is, the gas supply pipes 251aa to 251ae are provided with flow meters 255aa to 255ae, the gas supply pipes 252ba to 252be are provided with flow meters 255ba to 255be, and the gas supply pipes 251ca to 251ce are provided with flow meters 255ca to 255ce. The gas supply pipes 251da to 251de are provided with flow meters 255da to 255de.

このように、ガス種毎に備えられたガス供給配管２５１ａ〜２５１ｄをガス導入配管２５３ａ〜２５３ｅ毎に１つずつ備えた構造にしている。そして、その各ガス供給配管２５１ａａ〜２５１ｄｅそれぞれに対して１つずつ、フローメータ２５５ａａ〜２５５ａｅ、２５５ｂａ〜２５５ｂｅ、２５５ｃａ〜２５５ｃｅ、２５５ｄａ〜２５５ｄｅを備えている。これにより、各ガス導入配管２５３ａ〜２５３ｅからチャンバー１５に対して導入されるガス種の混合比率を独立して調整することが可能となる。したがって、ガスの導入場所に応じて独立してガス流量を制御できるのに加えて、導入されるガス種の混合比率を独立して調整することもできる。これにより、さらに半導体基板６０に対して形成される薄膜の膜厚、濃度の面内分布を同時に均一化することが可能となる。 In this way, the gas supply pipes 251a to 251d provided for each gas type are provided for each of the gas introduction pipes 253a to 253e. And it has one flow meter 255aa-255ae, 255ba-255be, 255ca-255ce, 255da-255de, one for each of the gas supply pipes 251aa-251de. Thereby, it becomes possible to adjust independently the mixing ratio of the gas seed | species introduce | transduced with respect to the chamber 15 from each gas introduction piping 253a-253e. Therefore, in addition to being able to control the gas flow rate independently according to the place where the gas is introduced, the mixing ratio of the introduced gas species can also be adjusted independently. As a result, the in-plane distribution of the film thickness and concentration of the thin film formed on the semiconductor substrate 60 can be made uniform at the same time.

このような半導体製造装置を用いる場合、例えば、図４に示す導入ガスのイメージ図に示されるように、サセプタ５０の回転方向の前方側から後方側に向かって順に、ガス種を調整して導入する。例えば、上流側のガス導入配管２５３ａ、２５３ｂからはＳｉＨ₂Ｃｌ₂とＨＣｌとＨ₂を導入し、それよりも下流側に位置するガス導入配管２５３ｃからはＢ₂Ｈ₆を導入し、さらにガス導入配管２５３ｄからはＳｉＨ₂Ｃｌ₂とＨＣｌとＨ₂を再度導入し、最下流のガス導入配管２５３ｅからはＨ₂のみが導入されるようにする。このように、ガスの導入場所に応じて独立してガス流量を制御できるのに加えて、導入されるガス種の混合比率を独立して調整することで、薄膜の膜厚、濃度の面内分布を同時に均一化をより効果的に行うことが可能となる。 When such a semiconductor manufacturing apparatus is used, for example, as shown in the conceptual diagram of the introduced gas shown in FIG. 4, the gas species are adjusted and introduced sequentially from the front side to the rear side in the rotation direction of the susceptor 50. . For example, SiH ₂ Cl ₂ , HCl and H ₂ are introduced from the gas introduction pipes 253a and 253b on the upstream side, B ₂ H ₆ is introduced from the gas introduction pipe 253c located on the downstream side of the gas introduction pipes 253a and 253b, and gas SiH ₂ Cl ₂ , HCl, and H ₂ are introduced again from the introduction pipe 253d, and only H ₂ is introduced from the most downstream gas introduction pipe 253e. In this way, in addition to being able to control the gas flow rate independently according to the place where the gas is introduced, by independently adjusting the mixing ratio of the introduced gas species, the film thickness and concentration of the thin film can be controlled within the plane. The distribution can be made more uniform at the same time.

（第３実施形態）
本発明の第３実施形態について説明する。本実施形態は、第１実施形態に対してガス導入部２５の構成を変更したものであり、その他に関しては第１実施形態と同様であるため、異なる部分についてのみ説明する。 (Third embodiment)
A third embodiment of the present invention will be described. In the present embodiment, the configuration of the gas introduction unit 25 is changed with respect to the first embodiment, and the other parts are the same as those in the first embodiment. Therefore, only different parts will be described.

図５は、本実施形態の半導体製造装置を上面から見たときの模式図である。この図に示されるように、本実施形態の半導体製造装置では、ガス種毎に備えられたガス供給配管２５１ａ〜２５１ｄ、集合配管２５２およびガス導入配管２５４ａ〜２５３ｅを２組備えてある。２組のガス供給配管２５１ａ〜２５１ｄをそれぞれ集合配管２５２にて集約したのち、集合配管２５２から各ガス導入配管２５３ａ〜２５３ｅにガス導入が行えるようにしている。また、各ガス導入配管２５３ａ〜２５３ｅには導入量調整用のメタバルブ２５６（２５６ａ〜２５６ｅ）が備えられており、メタバルブ２５６にてガス導入量の調整が行えるように構成されている。そして、このように構成されるガス導入部２５において、２組のガス導入配管２５３ａ〜２５３ｅがそれぞれ接続され、２組のガス導入配管２５３ａ〜２５３ｅそれぞれから導入されるガスが混合されてチャンバー１５内に導入されるようになっている。 FIG. 5 is a schematic view of the semiconductor manufacturing apparatus according to the present embodiment as viewed from above. As shown in this figure, the semiconductor manufacturing apparatus of the present embodiment includes two sets of gas supply pipes 251a to 251d, collective pipes 252 and gas introduction pipes 254a to 253e provided for each gas type. After the two sets of gas supply pipes 251a to 251d are gathered by the collecting pipe 252, gas can be introduced from the collecting pipe 252 to the gas introducing pipes 253a to 253e. Further, each gas introduction pipe 253a to 253e is provided with a meta valve 256 (256a to 256e) for adjusting the introduction amount, and is configured so that the gas introduction amount can be adjusted by the meta valve 256. And in the gas introduction part 25 comprised in this way, two sets of gas introduction piping 253a-253e are each connected, and the gas introduce | transduced from each of two sets of gas introduction piping 253a-253e is mixed, and the inside of the chamber 15 is mixed. To be introduced.

このような構成のガス導入部２５によれば、各ガス導入配管２５３ａ〜２５３ｅからそれぞれ異なる流量および混合比率のガスを導入することが可能となる。これについて、例えばシリコンソースガスとキャリアガスのみを導入する場合を例に挙げて説明する。なお、以下の説明では、紙面下方に配置される組を第１組といい、紙面右側に配置される組を第２組という。 According to the gas introduction part 25 having such a configuration, it is possible to introduce gases having different flow rates and mixing ratios from the gas introduction pipes 253a to 253e. This will be described by taking as an example the case of introducing only silicon source gas and carrier gas. In the following description, the group arranged on the lower side of the sheet is called a first group, and the group arranged on the right side of the sheet is called a second group.

例えば、第１組のガス供給配管２５１ａ〜２５１ｅに備えられたフローメータ２５５ａ〜２５５ｄを調整してシリコンソースガスとキャリアガスの混合ガス中におけるシリコンソースガスの濃度が１０％となるように設定したとする。また、メタバルブ２５６ａ〜２５６ｅを調整して各ガス導入配管２５３ａ〜２５３ｅから１Ｌ（リットル）／ｍｉｎずつ混合ガスが導入されるようにしたとする。この場合、各ガス導入配管２５３ａ〜２５３ｅから１分間で導入される混合ガスに対するシリコンソースガスの量は、混合ガス１Ｌに対して０．１Ｌとなる。 For example, the flow meters 255a to 255d provided in the first set of gas supply pipes 251a to 251e are adjusted to set the concentration of the silicon source gas in the mixed gas of the silicon source gas and the carrier gas to 10%. And Further, it is assumed that the mixed gas is introduced by 1 L (liter) / min from the gas introduction pipes 253a to 253e by adjusting the meta valves 256a to 256e. In this case, the amount of the silicon source gas with respect to the mixed gas introduced in 1 minute from each of the gas introduction pipes 253a to 253e is 0.1L with respect to 1L of the mixed gas.

一方、第２組のガス供給配管２５１ａ〜２５１ｅに備えられたフローメータ２５５ａ〜２５５ｅを調整してシリコンソースガスとキャリアガスの混合ガス中におけるシリコンソースガスの濃度が５０％となるように設定したとする。また、メタバルブ２５６ａ〜２５６ｅを調整して各ガス導入配管２５３ａ〜２５３ｅからそれぞれ１Ｌ、２Ｌ、３Ｌ、４Ｌ５Ｌ／ｍｉｎずつ混合ガスが導入されるようにしたとする。この場合、各ガス導入配管２５３ａ〜２５３ｅから１分間で導入される混合ガスに対するシリコンソースガスの量は、それぞれ、混合ガス１Ｌに対して０．５Ｌ、２Ｌに対して１．０Ｌ、３Ｌに対して１．５Ｌ、４Ｌに対して２．０Ｌ、５Ｌに対して２．５Ｌとなる。 On the other hand, the flow meter 255a-255e provided in the second set of gas supply pipes 251a-251e was adjusted so that the concentration of the silicon source gas in the mixed gas of the silicon source gas and the carrier gas was set to 50%. And Further, it is assumed that the mixed valves are introduced by 1 L, 2 L, 3 L, and 4 L 5 L / min from the gas introduction pipes 253 a to 253 e by adjusting the meta valves 256 a to 256 e, respectively. In this case, the amount of the silicon source gas with respect to the mixed gas introduced in 1 minute from each of the gas introduction pipes 253a to 253e is 0.5L for the mixed gas 1L, 1.0L for 2L, and 3L for 3L, respectively. 1.5L, 4L is 2.0L, and 5L is 2.5L.

したがって、第１組と第２組の各ガス導入配管２５３ａ〜２５３ｅの接続点よりも下流側では、各ガス導入配管２５３ａ〜２５３ｅから最終的にチャンバー１５内に１分間で導入される混合ガスに対するシリコンソースガスの量は、２Ｌに対して０．６Ｌ、３Ｌに対して１．１Ｌ、４Ｌに対して１．６Ｌ、５Ｌに対して２．１Ｌ、６Ｌに対して２．６Ｌとなる。このように、各ガス導入配管２５３ａ〜２５３ｅからそれぞれ異なる流量および混合比率のガスを導入することが可能となる。 Therefore, on the downstream side of the connection point of the gas introduction pipes 253a to 253e of the first set and the second set, the mixed gas finally introduced into the chamber 15 from the gas introduction pipes 253a to 253e in one minute. The amount of silicon source gas is 0.6L for 2L, 1.1L for 3L, 1.6L for 4L, 2.1L for 5L, and 2.6L for 6L. In this way, it is possible to introduce gases having different flow rates and mixing ratios from the gas introduction pipes 253a to 253e.

このような構造によれば、ガス導入配管２５３ａ〜２５３ｅの数よりも少ない組のガス供給系統、つまりガス供給配管２５１ａ〜２５１ｅを２組しか備えていなくても、５つのガス導入配管２５３ａ〜２５３ｅから異なる流量および混合比率のガスを導入することが可能となる。これにより、ガス導入配管数よりも少ないガス系統により、複数のガス導入配管２５３ａ〜２５３ｅからチャンバー１５に導入するガスの流量および混合比率を調整することが可能となる。 According to such a structure, five gas introduction pipes 253a to 253e are provided even if only two sets of gas supply systems, that is, gas supply pipes 251a to 251e, are provided, which are fewer than the number of gas introduction pipes 253a to 253e. Therefore, it is possible to introduce gases having different flow rates and mixing ratios. Thereby, it becomes possible to adjust the flow volume and mixing ratio of the gas introduced into the chamber 15 from the plurality of gas introduction pipes 253a to 253e by a gas system that is smaller than the number of gas introduction pipes.

（他の実施形態）
上記各実施形態では、ガス導入部２５がチャンバー１５の外周に配置された構造としているが、チャンバー１５の上方、つまり石英ドーム１１の凸部内に配置された構造としても良い。このような構造であっても、チャンバー１５に対して複数のガス導入配管２５３ａ〜２５３ｅを接続し、各ガス導入配管２５３ａ〜２５３ｅに対してフローメータ２５４ａ〜２５４ｅを備えることで、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。 (Other embodiments)
In each of the above embodiments, the gas introduction part 25 is arranged on the outer periphery of the chamber 15. However, the gas introduction part 25 may be arranged above the chamber 15, that is, in the convex part of the quartz dome 11. Even in such a structure, a plurality of gas introduction pipes 253a to 253e are connected to the chamber 15, and the flow meters 254a to 254e are provided for the respective gas introduction pipes 253a to 253e, so that the first embodiment is provided. The same effect can be obtained.

また、上記各実施形態では、各ガス導入配管２５３ａ〜２５３ｅに供給される各種ガスとして、シリコンソースガス、エッチングガス、ドーパントガスおよびキャリアガスを例に挙げて説明したが、これらすべてを混合しなければならない訳ではない。つまり、ガスを混合する場合には、これらのうちの２つ以上が含まれるようにすれば良い。また、複数のガス導入配管２５３ａ〜２５３ｅすべてについて混合ガスを供給する必要はなく、そのうちのいずれかについて１種類のガスのみが供給されるようにしても構わない。 In the above embodiments, the silicon source gas, the etching gas, the dopant gas, and the carrier gas have been described as examples of various gases supplied to the gas introduction pipes 253a to 253e. However, all of these must be mixed. It's not necessary. That is, when mixing gases, two or more of these may be included. Further, it is not necessary to supply the mixed gas to all of the plurality of gas introduction pipes 253a to 253e, and only one kind of gas may be supplied to any of them.

１１、１２石英ドーム
１５チャンバー
２５ガス導入部
２５１ガス供給配管
２５２集合配管
２５３ガス導入配管
２５４フローメータ
２５５フローメータ
２６ガス排出部
５０サセプタ
５０ａ搭載面
５２回転機構
６０半導体基板 DESCRIPTION OF SYMBOLS 11, 12 Quartz dome 15 Chamber 25 Gas introduction part 251 Gas supply piping 252 Collecting piping 253 Gas introduction piping 254 Flow meter 255 Flow meter 26 Gas discharge part 50 Susceptor 50a Mounting surface 52 Rotation mechanism 60 Semiconductor substrate

Claims

A susceptor (50) on which a semiconductor substrate (60) is installed;
A chamber (15) for accommodating the susceptor (50), heat-treating the semiconductor substrate (60), and introducing a supply gas containing a raw material for growing a thin film on the semiconductor substrate (60);
A gas introduction part (25) for introducing the supply gas into the chamber (15);
A gas discharge part (26) for discharging the supply gas introduced into the chamber (15),
In a semiconductor manufacturing apparatus for performing epitaxial growth of the thin film on the semiconductor substrate (60),
The gas introduction part (25)
A plurality of gas introduction pipes (253a to 253e) for introducing the supply gas into the chamber (15);
A flow rate for adjusting the introduction amount that is provided in each of the plurality of gas introduction pipes (253a to 253e) and adjusts a gas flow rate introduced into the chamber (15) from each of the plurality of gas introduction pipes (253a to 253e). Adjustment mechanism (254a-254e, 256a-256e) ,
The plurality of gas introduction pipes (253a to 253e) are for introducing a mixed gas, in which a plurality of types of gases are mixed, into the chamber (15), and from each of the plurality of gas introduction pipes (253a to 253e). The flow rate of the mixed gas introduced into the chamber (15) is adjusted by the flow rate adjusting mechanism (254a to 254e, 256a to 256e) for each of the gas introduction pipes (253a to 253e),
Furthermore, a plurality of gas supply pipes (251a to 251d) provided for each gas type of various gases constituting the supply gas,
Connected between the plurality of gas supply pipes (251a to 251d) and the plurality of gas introduction pipes (253a to 253e) to mix the various gases supplied from the plurality of gas supply pipes (251a to 251d) And a collecting pipe (252) for generating the mixed gas,
The gas introduction part (25) includes the gas introduction pipes (253a) including the gas supply pipes (251a to 251d), the collective pipe (252), and the flow rate adjusting mechanisms (256a to 256e). To 253e) are provided in a number smaller than the number of the plurality of gas introduction pipes (253a to 253e), and the plurality of gas introduction pipes (253a to 253e) of each group are connected to each other. Thus, the supply gas supplied from a plurality of sets of the plurality of gas supply pipes (251a to 251d) is introduced into the chamber (15) through the plurality of gas introduction pipes (253a to 253e). A semiconductor manufacturing apparatus characterized by being configured .

A plurality of the semiconductor substrates (60) are mounted on the mounting surface (50a) of the susceptor (50), and the thin film is epitaxially grown simultaneously on the plurality of semiconductor substrates (60). The semiconductor manufacturing apparatus according to claim 1 .

A rotation mechanism (52) for rotating the mounting surface (50a) of the susceptor (50);
The gas introduction part (25) and the gas discharge part (26) are arranged on both sides of the chamber (15), and the supply gas introduced from the gas introduction part (25) is the gas discharge part. When moving toward the part (26) side, it is configured to pass through the chamber (15),
The arrangement direction of the plurality of gas introduction pipes (253a to 253e) provided in the gas introduction part (25) is a tangential direction with respect to the rotation direction of the mounting surface (50a) of the susceptor (50), The supply gas which is perpendicular to the arrangement direction of the gas introduction part (25) and the gas discharge part (26) and is introduced from each of the plurality of gas introduction pipes (253a to 253e). The semiconductor manufacturing apparatus according to claim 2 , wherein the gas flows in parallel in the chamber (15) and reaches the gas discharge part (26).

As the supply gas, any two or more of a silicon source gas, an etching gas, a dopant gas and a carrier gas are introduced into the chamber (15) from the plurality of gas introduction pipes (253a to 253e). The semiconductor manufacturing apparatus according to claim 1 .