(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板（６０）が設置されるサセプタ（５０）と、
前記サセプタ（５０）を収容し、前記半導体基板（６０）を加熱処理すると共に、前記半導体基板（６０）の上に薄膜を成長させるための原料を含む供給ガスを導入するチャンバー（１５）と、
前記チャンバー（１５）内に、前記供給ガスを導入するガス導入部（２５）と、
前記チャンバー（１５）内に導入された前記供給ガスを排出するガス排出部（２６）と、を有し、
前記半導体基板（６０）の上への前記薄膜のエピタキシャル成長を行う半導体製造装置において、
前記ガス導入部（２５）は、
前記供給ガスを前記チャンバー（１５）内に導入する複数のガス導入配管（２５３ａ〜２５３ｅ）と、
前記複数のガス導入配管（２５３ａ〜２５３ｅ）それぞれに備えられ、前記複数のガス導入配管（２５３ａ〜２５３ｅ）それぞれから前記チャンバー（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、２５６ａ〜２５６ｅ）と、を有し、
前記複数のガス導入配管（２５３ａ〜２５３ｅ）は、複数種類のガスが混合された混合ガスを前記チャンバー（１５）内に導入するものであり、前記複数のガス導入配管（２５３ａ〜２５３ｅ）それぞれから前記チャンバー（１５）に導入される前記混合ガスの流量が前記ガス導入配管（２５３ａ〜２５３ｅ）毎に、前記流量調整機構（２５４ａ〜２５４ｅ、２５６ａ〜２５６ｅ）によって調整されており、
さらに、前記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、
前記複数のガス供給配管（２５１ａ〜２５１ｄ）と前記複数のガス導入配管（２５３ａ〜２５３ｅ）との間に接続され、前記複数のガス供給配管（２５１ａ〜２５１ｄ）から供給される前記各種ガスを混合して前記混合ガスを生成する集合配管（２５２）と、を有し、
前記ガス導入部（２５）は、前記複数のガス供給配管（２５１ａ〜２５１ｄ）と、前記集合配管（２５２）と、前記流量調整機構（２５６ａ〜２５６ｅ）を備えた前記複数のガス導入配管（２５３ａ〜２５３ｅ）とを有する組が前記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、各組の前記複数のガス導入配管（２５３ａ〜２５３ｅ）同士が接続されることで、複数組分の前記複数のガス供給配管（２５１ａ〜２５１ｄ）から供給される前記供給ガスが前記複数のガス導入配管（２５３ａ〜２５３ｅ）を通じて前記チャンバー（１５）内に導入されるように構成されていることを特徴とする半導体製造装置。
【請求項２】
前記サセプタ（５０）の搭載面（５０ａ）に対して複数枚の前記半導体基板（６０）が搭載され、複数枚の前記半導体基板（６０）に対して同時に前記薄膜をエピタキシャル成長させることを特徴とする請求項１に記載の半導体製造装置。
【請求項３】
前記サセプタ（５０）の前記搭載面（５０ａ）を回転させる回転機構（５２）を有し、
前記ガス導入部（２５）と前記ガス排出部（２６）は、前記チャンバー（１５）を挟んだ両側に配置されており、前記ガス導入部（２５）から導入される前記供給ガスが前記ガス排出部（２６）側に向かって移動する際に、前記チャンバー（１５）内を通過する構造とされており、
前記ガス導入部（２５）に備えられた前記複数のガス導入配管（２５３ａ〜２５３ｅ）の配列方向が前記サセプタ（５０）の前記搭載面（５０ａ）の回転方向に対する接線方向とされていると共に、前記ガス導入部（２５）と前記ガス排出部（２６）との配置方向に対して垂直とされており、前記複数のガス導入配管（２５３ａ〜２５３ｅ）ぞれぞれから導入される前記供給ガスは前記チャンバー（１５）内で平行に流され、前記ガス排出部（２６）に至ることを特徴とする請求項２に記載の半導体製造装置。
【請求項４】
前記供給ガスとして、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つ以上が前記複数のガス導入配管（２５３ａ〜２５３ｅ）から前記チャンバー（１５）の導入されることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の半導体製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平０５−１３６０６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
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。
【０００５】
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。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
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。
【０００７】
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。
【０００８】
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。
【０００９】
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。
【００１０】
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。
【００１１】
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。
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】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。
【図２】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。
【図３】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。
【図４】導入ガスのイメージ図である。
【図５】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。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
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。
【００２６】
（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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
（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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
（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。
【００６０】
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。
【００６１】
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。
【００６２】
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。
【００６３】
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。
【００６４】
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。
【００６５】
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。
【００６６】
（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。
【００６７】
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。
【符号の説明】
【００６８】
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
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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