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JP2008218760A - Semiconductor device manufacturing method and semiconductor device manufacturing apparatus - Google Patents

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JP2008218760A
JP2008218760A JP2007054960A JP2007054960A JP2008218760A JP 2008218760 A JP2008218760 A JP 2008218760A JP 2007054960 A JP2007054960 A JP 2007054960A JP 2007054960 A JP2007054960 A JP 2007054960A JP 2008218760 A JP2008218760 A JP 2008218760A
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gas
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JP2007054960A
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Masayori Matsushima
正頼 松島
Tetsuo Imaoka
哲夫 今岡
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Panasonic Holdings Corp
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To control the number of moles in a raw material gas supplied to a reaction chamber, thereby preventing the deterioration of yields caused by morphologic abnormalities. <P>SOLUTION: In the manufacturing of the semiconductor device for forming a thin film using the MOCVD method, the semiconductor device has a plurality of raw material vessels for supplying raw material compounds, and by arbitrarily selecting the raw material vessel used for supplying the raw material compound together with a carrier gas, the raw material vessel used for supply is added when the concentration of the raw material gas cannot be kept constant at a carrier gas flow rate, and when the raw material compound in the raw material vessel runs short, the other raw material vessel is used to supply the raw material compound, thus replenishing the raw material compound while continuing the supply so that the number of moles in the raw gas supplied to the reaction chamber can be stably controlled, thus controlling the deterioration of yields caused by morphologic abnormalities. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、有機金属化学気相成長(Metal Organic Chemical Vapor Deposition、以下、MOCVDと称す)装置における原料ガス供給の技術を用いて、有機金属を原料とする化学気相成長法により化合物半導体などの薄膜を堆積する半導体装置の製造方法および半導体装置の製造装置に関する。   The present invention uses a material gas supply technique in a metal organic chemical vapor deposition (hereinafter, referred to as MOCVD) apparatus, and a chemical vapor deposition method using an organic metal as a raw material. The present invention relates to a semiconductor device manufacturing method for depositing a thin film and a semiconductor device manufacturing apparatus.

近年、InGaAsP薄膜などの化合物半導体薄膜を形成する手法として、MOCVD(Metal Organic Chemical Vapor Deposition;有機金属化学気相成長)法が用いられている。このCVD法は有機金属原料ガスを基板に吹き付け、基板上で化学反応させ薄膜を形成する方法であって、装置構成は出発原料である液体および固体の有機金属化合物をステンレス製容器などに封入し、これを恒温槽等により一定温度に保持して原料を気化又は昇華させて原料ガスを発生させ、この原料ガスを不活性ガス等からなるキャリアガスで反応室に供給する方式が用いられる。この場合、キャリアガスの流量はマスフローコントローラーにより制御される。   In recent years, MOCVD (Metal Organic Chemical Vapor Deposition) is used as a method for forming a compound semiconductor thin film such as an InGaAsP thin film. This CVD method is a method in which an organic metal source gas is sprayed onto a substrate and chemically reacted on the substrate to form a thin film. The apparatus configuration is such that the starting material liquid and solid organometallic compound are enclosed in a stainless steel container or the like. A method is used in which a raw material gas is generated by vaporizing or sublimating the raw material while keeping this at a constant temperature by a thermostat or the like, and this raw material gas is supplied to the reaction chamber with a carrier gas composed of an inert gas or the like. In this case, the flow rate of the carrier gas is controlled by the mass flow controller.

しかしながら、有機金属である液体および固体の多くの出発原料はその蒸気圧の安定性に問題があり、安定した原料ガスを再現性よく反応室に送り込むことが困難である。また、容器内に封入した原料の量の確認は容器内を観察することができないため薄膜等を作製後、組成分析、膜厚測定等を行って調べなければならない。更に、液体および固体原料はバブリング等を行っていることが多く、この場合、残量が減少していくことにより原料ガスの濃度が変化してしまうという問題がある。   However, many liquid and solid starting materials that are organic metals have a problem in the stability of their vapor pressures, and it is difficult to feed a stable raw material gas into the reaction chamber with good reproducibility. In addition, since the amount of the raw material sealed in the container cannot be observed, the inside of the container cannot be observed. Therefore, after producing a thin film or the like, composition analysis and film thickness measurement must be performed. Furthermore, liquid and solid raw materials are often subjected to bubbling or the like. In this case, there is a problem that the concentration of the raw material gas changes as the remaining amount decreases.

そのため、原料容器と反応室のガスラインにインラインの濃度測定器を設置し、原料ガス濃度を検出し、マスフローコントローラーのキャリアガス流量にフィードバックして反応室に運ばれる原料のモル数が一定になるように制御する方式を用いることがある(例えば、特許文献1参照)。   Therefore, an in-line concentration measuring device is installed in the gas line between the raw material container and the reaction chamber, the raw material gas concentration is detected, and the number of moles of the raw material transferred to the reaction chamber is fixed by feeding back to the carrier gas flow rate of the mass flow controller. In some cases, a control method is used (see, for example, Patent Document 1).

従来、III−V族化合物半導体の気相成長法には有機化合物からなる原料を気体状態で供給する気相成長法がある。III族の原料、例えばGaであればトリメチルガリウム(TMG)、トリエチルガリウム(TEG)、Alであればトリメチルアルミニウム(TMA)、Inであればトリメチルインジウム(TMI)という有機金属化合物が用いられる。V族の原料であればPHやAsHなどが用いられる。このような成長法を有機金属化学気相成長法(MOCVD法)と呼んでいる。 Conventionally, there is a vapor phase growth method of supplying a raw material made of an organic compound in a gaseous state as a vapor phase growth method of a III-V compound semiconductor. Group III raw materials, for example, trimethylgallium (TMG) and triethylgallium (TEG) for Ga, trimethylaluminum (TMA) for Al, and trimethylindium (TMI) for In are used. PH 3 and AsH 3 are used for Group V raw materials. Such a growth method is called a metal organic chemical vapor deposition method (MOCVD method).

ここで用いられるTMGやTMAは液体であり、TMIは固体原料である。MOCVD法の装置においては、原料である有機金属原料は適当な温度に制御されており、ここにキャリアガスを吹き込むと原料が気化又は昇華して原料ガスとなり、キャリアガスによって反応室へ運搬されることとなる。これらのガスはキャリアガスの流量制御によって精密に制御されるが、キャリアガスに含まれる原料ガスの濃度は原料ガスの状態に大きく支配される。   TMG and TMA used here are liquids, and TMI is a solid raw material. In the MOCVD method apparatus, the organometallic raw material that is a raw material is controlled to an appropriate temperature, and when a carrier gas is blown into the raw material, the raw material is vaporized or sublimated to become a raw material gas, which is transported to the reaction chamber by the carrier gas. It will be. These gases are precisely controlled by controlling the flow rate of the carrier gas, but the concentration of the source gas contained in the carrier gas is largely governed by the state of the source gas.

原料ガス濃度が一定に制御されるには、個々の原料が飽和蒸気圧条件になるよう、一定の圧力や温度に制御されることが必要であり、且つキャリアガスとの接触面積を一定にすることが必須である。原料が減少すると、特に固体原料では固体表面積が減少するため原料ガス量が変動してしまう。   In order to control the raw material gas concentration to be constant, it is necessary to control the raw material at a constant pressure and temperature so that each raw material has a saturated vapor pressure condition, and to make the contact area with the carrier gas constant. It is essential. When the raw material decreases, the solid material surface area decreases particularly in the case of a solid raw material, so that the amount of raw material gas fluctuates.

それを解決するための従来技術について図8,図9を用いて説明する。
図8は従来の半導体装置の製造装置を示す図、図9は半導体装置の製造装置における従来のキャリアガス流量および原料ガスの濃度ならびに原料ガスのモル数の関係を示す図である。
A conventional technique for solving this will be described with reference to FIGS.
FIG. 8 is a diagram illustrating a conventional semiconductor device manufacturing apparatus, and FIG. 9 is a diagram illustrating a relationship between a conventional carrier gas flow rate, source gas concentration, and the number of moles of source gas in the semiconductor device manufacturing apparatus.

図8に示すように、従来のMOCVD法を用いた半導体装置の製造装置においては、原料容器1と反応室2の連結管3にインラインの濃度測定器4を設置し、原料ガス濃度を検出し、制御部6を介してマスフローコントローラー5にフィードバックしてキャリアガスの流量を調整することで反応室2に運ばれる原料ガスのモル数が一定になるように制御する方式を用いることがあった。
特開平8−271418号公報
As shown in FIG. 8, in the conventional semiconductor device manufacturing apparatus using the MOCVD method, an in-line concentration measuring device 4 is installed in the connecting tube 3 between the raw material container 1 and the reaction chamber 2 to detect the raw material gas concentration. In some cases, a method is used in which the number of moles of the raw material gas conveyed to the reaction chamber 2 is controlled to be constant by feeding back to the mass flow controller 5 through the control unit 6 and adjusting the flow rate of the carrier gas.
JP-A-8-271418

しかしながら、図9に示すように、原料ガスが減少していくと、キャリアガスの流量では反応室へ運ばれる原料ガスのモル数を調整できなくなる。また、原料が十分残っている場合においても、濃度変動が著しいとマスフローコントローラーの制御範囲を超過し、やはりキャリアガスの流量では調整できず、供給元素の一部が不足し、組成変動はおろか結晶成長が出来ず表面モホロジ異常が発生し、歩留が低下する問題点があった。   However, as shown in FIG. 9, as the source gas decreases, the number of moles of source gas carried to the reaction chamber cannot be adjusted with the flow rate of the carrier gas. Even when the raw material remains sufficiently, if the concentration fluctuation is significant, the control range of the mass flow controller will be exceeded, and it will not be possible to adjust with the flow rate of the carrier gas. There is a problem that the growth cannot be performed, the surface morphology abnormality occurs, and the yield decreases.

本発明の半導体装置の製造装置および半導体装置の製造方法は、上記問題点を解決するために、反応室に供給される原料ガスのモル数を制御し、モホロジ異常による歩留まりの低下を抑制することを目的とする。   In order to solve the above problems, the semiconductor device manufacturing apparatus and the semiconductor device manufacturing method of the present invention control the number of moles of the source gas supplied to the reaction chamber to suppress a decrease in yield due to an abnormal morphology. With the goal.

上記目的を達成するために、本発明における半導体装置の製造装置は、有機金属化学気相成長法により半導体薄膜を形成する半導体装置の製造装置であって、前記半導体薄膜が形成される半導体基板が設置される反応室と、前記反応室に原料ガスを供給するガスラインと、前記ガスラインにキャリアガスを流入させるマスフローコントローラーと、前記ガスラインに接続されて前記原料ガスを供給する複数の原料容器と、前記各原料容器の前記ガスラインとの接続部に設けられるバルブと、前記反応室に供給される前記原料ガスの濃度を測定する濃度測定器と、前記濃度測定器にて測定した前記濃度に応じて前記マスフローコントローラーからの前記キャリアガスの流量および前記各バルブの閉開を制御する制御部とを有し、前記原料ガスの濃度を一定に保つ際に、前記制御部の制御により、前記キャリアガスの流量を制御し、必要に応じて前記バルブを閉開して前記原料ガスの供給に用いる前記原料容器の個数を制御し、さらに、一部の前記原料容器の原料を補充する際には、他の前記原料容器を用いて前記原料ガスを供給するように前記バルブの閉開を制御することを特徴とする。   In order to achieve the above object, a semiconductor device manufacturing apparatus according to the present invention is a semiconductor device manufacturing apparatus for forming a semiconductor thin film by metal organic chemical vapor deposition, wherein the semiconductor substrate on which the semiconductor thin film is formed includes: A reaction chamber to be installed; a gas line for supplying a source gas to the reaction chamber; a mass flow controller for flowing a carrier gas into the gas line; and a plurality of source containers connected to the gas line for supplying the source gas A valve provided at a connection portion of each raw material container with the gas line, a concentration measuring device for measuring the concentration of the raw material gas supplied to the reaction chamber, and the concentration measured by the concentration measuring device And a control unit for controlling the flow rate of the carrier gas from the mass flow controller and the opening and closing of the valves, When the degree is kept constant, the flow rate of the carrier gas is controlled by the control unit, and the valve is opened and closed as necessary to control the number of the raw material containers used to supply the raw material gas. Furthermore, when replenishing the raw materials in some of the raw material containers, the opening and closing of the valve is controlled so as to supply the raw material gas using the other raw material containers.

また、有機金属化学気相成長法により半導体薄膜を形成する半導体装置の製造装置であって、前記半導体薄膜が形成される半導体基板が設置される反応室と、前記反応室に原料ガスを供給するガスラインと、前記ガスラインにキャリアガスを流入させるマスフローコントローラーと、前記ガスラインに接続されて前記原料ガスを供給する第1の原料容器と、前記ガスラインに接続されて前記原料ガスを供給する第2の原料容器と、前記第1の原料容器の前記ガスラインとの接続部に設けられる第1のバルブと、前記第2の原料容器の前記ガスラインとの接続部に設けられる第2のバルブと、前記反応室に供給される前記原料ガスの濃度を測定する濃度測定器と、前記濃度測定器にて測定した前記濃度に応じる前記マスフローコントローラーからの前記キャリアガスの流量の制御ならびに前記第1のバルブおよび前記第2のバルブの閉開に対する制御を行う制御部とを有し、前記原料ガスの濃度を一定に保つ際に、前記制御部は、前記キャリアガスの流量を制御し、必要に応じて前記第1のバルブおよび前記第2のバルブを閉開する制御をして前記原料ガスの供給に用いる原料容器を前記第1の原料容器または前記第2の原料容器のいずれか一方あるいは両方とし、さらに、いずれかの原料容器の原料を補充する際には、他方の原料容器を用いて前記原料ガスを供給するように前記バルブの閉開を制御することを特徴とする。   Also, a semiconductor device manufacturing apparatus for forming a semiconductor thin film by metal organic chemical vapor deposition, a reaction chamber in which a semiconductor substrate on which the semiconductor thin film is formed is installed, and a source gas is supplied to the reaction chamber A gas line; a mass flow controller for flowing a carrier gas into the gas line; a first source container connected to the gas line for supplying the source gas; and a source gas connected to the gas line for supplying the source gas. A first valve provided at a connection between the second raw material container and the gas line of the first raw material container; and a second provided at a connection between the gas line of the second raw material container. A valve, a concentration measuring device for measuring the concentration of the source gas supplied to the reaction chamber, and the mass flow controller according to the concentration measured by the concentration measuring device. A control unit that controls the flow rate of the carrier gas and controls the opening and closing of the first valve and the second valve, and when the concentration of the source gas is kept constant, the control unit , Controlling the flow rate of the carrier gas, and controlling the opening and closing of the first valve and the second valve as necessary to use the raw material container for supplying the raw material gas as the first raw material container or Either or both of the second raw material containers, and when refilling the raw material of any of the raw material containers, the valve is closed so that the raw material gas is supplied using the other raw material container. It is characterized by controlling.

また、前記第1の原料容器および前記第2の原料容器は、お互いが並列になるように接続されることを特徴とする。
また、前記第1の原料容器および前記第2の原料容器は、お互いが直列になるように接続されることを特徴とする。
The first raw material container and the second raw material container are connected to each other in parallel.
The first raw material container and the second raw material container are connected to each other in series.

また、前記原料は、有機化合物であることを特徴とする。
また、前記ガスラインは、さらに前記キャリアガスを排気するベントラインを備えることを特徴とする。
The raw material is an organic compound.
Further, the gas line further includes a vent line for exhausting the carrier gas.

さらに、本発明における半導体装置の製造方法は、キャリアガスを介して第1の原料容器ならびに第2の原料容器から供給される原料ガスを半導体基板に供給することにより有機金属化学気相成長法による半導体薄膜の形成を行う半導体装置の製造方法であって、前記キャリアガス流量により前記第1の原料容器のみから供給される前記原料ガスの濃度を一定に保つように制御する工程と、前記原料ガスの濃度があらかじめ定めた第1の閾値濃度より低下した場合には前記第2の原料容器からも前記原料ガスを供給するように制御する工程とを有することを特徴とする。   Furthermore, the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention is based on a metal organic chemical vapor deposition method by supplying a source gas supplied from a first source container and a second source container to a semiconductor substrate via a carrier gas. A method of manufacturing a semiconductor device for forming a semiconductor thin film, the step of controlling the carrier gas flow rate so that the concentration of the source gas supplied only from the first source container is kept constant, and the source gas And a step of controlling to supply the source gas also from the second source container when the concentration of the source gas is lower than a predetermined first threshold concentration.

また、キャリアガスを介して第1の原料容器ならびに第2の原料容器から供給される原料ガスを半導体基板に供給することにより有機金属化学気相成長法による半導体薄膜の形成を行う半導体装置の製造方法であって、前記キャリアガス流量により前記第1の原料容器のみから供給される前記原料ガスの濃度を一定に保つように制御する工程と、前記原料ガスの濃度があらかじめ定めた第1の閾値濃度より低下した場合には前記第2の原料容器からも前記原料ガスを供給するように制御する工程と、前記原料ガスが前記第1の原料容器および前記第2の原料容器から供給されている状態で前記原料ガスの濃度があらかじめ定めた第2の閾値濃度より低下した場合には前記第1の原料容器からの前記原料ガスを停止して前記第1の原料容器に原料を補充するように制御する工程と、前記原料ガスが前記第2の原料容器のみから供給されている状態で前記原料ガスの濃度があらかじめ定めた第3の閾値濃度より低下した場合には前記第1の原料容器からも前記原料ガスを供給するように制御する工程と、前記原料ガスが前記第2の原料容器のみから供給された後で前記原料ガスが前記第1の原料容器および前記第2の原料容器から供給されている状態で前記原料ガスの濃度があらかじめ定めた第4の閾値濃度より低下した場合には前記第2の原料容器からの前記原料ガスの供給を停止して前記第2の原料容器に原料を補充するように制御する工程とを有することを特徴とする。   Further, a semiconductor device is manufactured by forming a semiconductor thin film by metal organic chemical vapor deposition by supplying a source gas supplied from a first source container and a second source container to a semiconductor substrate via a carrier gas. A method of controlling the concentration of the source gas supplied from only the first source container according to the carrier gas flow rate to be constant, and a first threshold value in which the concentration of the source gas is predetermined. When the concentration is lower than the concentration, the step of controlling the source gas to be supplied also from the second source container, and the source gas is supplied from the first source container and the second source container. When the concentration of the raw material gas falls below a predetermined second threshold concentration in the state, the raw material gas from the first raw material container is stopped and the raw material gas is supplied to the first raw material container. In a state where the source gas is supplied from only the second source container and the concentration of the source gas falls below a predetermined third threshold concentration. A step of controlling the source gas to be supplied also from one source container, and after the source gas is supplied only from the second source container, the source gas is supplied to the first source container and the second source container. When the concentration of the source gas is lower than a predetermined fourth threshold concentration while being supplied from the source material container, the supply of the source gas from the second source container is stopped and the second source gas is supplied. And a step of controlling to replenish the raw material in the raw material container.

また、前記原料は、有機化合物であることを特徴とする。
また、前記キャリアガスの導入前に、前記第1の原料容器に前記キャリアガスを通過させ、前記キャリアガスをベントラインに排気する工程を備えることを特徴とする。
The raw material is an organic compound.
In addition, the method includes a step of passing the carrier gas through the first raw material container and exhausting the carrier gas to a vent line before introducing the carrier gas.

以上により、反応室に供給される原料ガスのモル数を安定的に制御し、モホロジ異常による歩留まりの低下を抑制することが可能となる。   As described above, it is possible to stably control the number of moles of the raw material gas supplied to the reaction chamber, and to suppress a decrease in yield due to an abnormal morphology.

MOCVD法を用いて薄膜形成する半導体装置の製造において、原料化合物を供給する原料容器を複数備え、キャリアガスと共に原料化合物の供給に用いる原料容器を適宜選択することにより、キャリアガス流量では原料ガス濃度を一定に保てないときには供給に用いる原料容器を追加し、原料容器内の原料化合物が残り少なくなったときには、他の原料容器により原料化合物を供給して供給を継続しながら原料化合物を補充することにより、反応室に供給される原料ガスのモル数を安定的に制御し、モホロジ異常による歩留まりの低下を抑制することが可能となる。   In the manufacture of a semiconductor device for forming a thin film using the MOCVD method, a plurality of raw material containers for supplying a raw material compound are provided, and the raw material container used for supplying the raw material compound together with the carrier gas is appropriately selected. If the amount of raw material compounds in the raw material container is low, supply raw material compounds from other raw material containers and replenish the raw material compounds while continuing the supply. Thus, it is possible to stably control the number of moles of the raw material gas supplied to the reaction chamber, and to suppress a decrease in yield due to abnormal morphology.

(第1の実施の形態)
以下、本発明の第1の実施の形態を図1〜3および図7に基づいて詳細に説明する。
図1は第1の実施の形態における半導体装置の製造装置が原料容器Aのみを用いて原料ガス濃度を調整する構成を示す図、図2は第1の実施の形態における半導体装置の製造装置が原料容器Aおよび原料容器Bを用いて原料ガス濃度を調整する構成を示す図、図3は第1の実施の形態における半導体装置の製造装置が原料容器Bのみを用いて原料ガス濃度を調整する構成を示す図、図7は第1の実施の形態における半導体装置の製造装置によって調整される水素ガス流量による原料ガス濃度の変化の様子を示す図である。
(First embodiment)
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS.
FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration in which a semiconductor device manufacturing apparatus according to the first embodiment adjusts a source gas concentration using only a source container A, and FIG. 2 illustrates a semiconductor device manufacturing apparatus according to the first embodiment. The figure which shows the structure which adjusts raw material gas concentration using the raw material container A and the raw material container B, FIG. 3 adjusts raw material gas concentration using only the raw material container B by the manufacturing apparatus of the semiconductor device in 1st Embodiment. FIG. 7 is a diagram illustrating a configuration, and FIG. 7 is a diagram illustrating a change in a source gas concentration depending on a hydrogen gas flow rate adjusted by the semiconductor device manufacturing apparatus according to the first embodiment.

図1〜3において、キャリアガスである水素ガスの流量を調節するマスフローコントローラー5と基板への薄膜形成を行う反応室2がガスライン7で接続され、TMIを有する原料容器Aと原料容器Bとをガスライン7に対して並列に、そして原料容器同士も並列に接続され、原料容器と反応室2の間にキャリアガス中に含まれる原料ガス濃度を測定する濃度測定器4が接続されている。さらに、濃度測定器4によって測定されたプロセス中の原料ガス濃度に基づいて、マスフローコントローラー5の水素ガスの流量と原料容器Aおよび原料容器Bのバルブの開閉とを制御する制御部8を備えている。このバルブの開閉に対する制御が本発明の特徴となる構成である。詳細は、製造方法の説明と合わせて行う。   1-3, a mass flow controller 5 for adjusting the flow rate of hydrogen gas as a carrier gas and a reaction chamber 2 for forming a thin film on a substrate are connected by a gas line 7, and a raw material container A and a raw material container B having TMI Is connected in parallel to the gas line 7 and the raw material containers are also connected in parallel, and a concentration measuring device 4 for measuring the concentration of the raw material gas contained in the carrier gas is connected between the raw material container and the reaction chamber 2. . Furthermore, based on the raw material gas concentration in the process measured by the concentration measuring device 4, a control unit 8 is provided for controlling the flow rate of the hydrogen gas of the mass flow controller 5 and the opening and closing of the valves of the raw material container A and the raw material container B. Yes. This control for opening and closing the valve is a feature of the present invention. Details are given together with the description of the manufacturing method.

以下、本発明の半導体装置の製造装置を用いた半導体装置の製造方法について説明する。
まず、反応室2に処理する基板を設置し、原料容器Aおよび原料容器BにTMIを充填する。
Hereinafter, a semiconductor device manufacturing method using the semiconductor device manufacturing apparatus of the present invention will be described.
First, a substrate to be processed is installed in the reaction chamber 2, and the raw material container A and the raw material container B are filled with TMI.

次に、キャリアガスである水素ガスをガスライン7から導入する。このとき、図1に示すように、原料容器AのTMIが供給されるように原料容器AのバルブA1とA3を開き、バルブA2を閉じ、そして、原料容器BのTMIは供給されないようにバルブB1とB3を閉じ、B2を開く。このとき、濃度測定器4によって測定された原料ガス濃度に基づいて、制御部8によってマスフローコントローラー5を制御し、水素ガスの流量を調整することで、反応室2には運ばれるTMIの量を一定に保つ。この場合、原料ガス濃度の低下に伴い、水素ガスの流量を増加させることで、反応室2に運ばれるTMIの量を一定に保つことができる。理論的には原料ガス濃度が1/2になれば、流量を2倍にすることで反応室2に運ばれるTMIのモル数を一定に保つことができる。   Next, hydrogen gas as a carrier gas is introduced from the gas line 7. At this time, as shown in FIG. 1, the valves A1 and A3 of the raw material container A are opened so that the TMI of the raw material container A is supplied, the valve A2 is closed, and the TMI of the raw material container B is not supplied. Close B1 and B3 and open B2. At this time, the control unit 8 controls the mass flow controller 5 based on the raw material gas concentration measured by the concentration measuring device 4 and adjusts the flow rate of hydrogen gas, so that the amount of TMI carried into the reaction chamber 2 is reduced. Keep constant. In this case, the amount of TMI carried to the reaction chamber 2 can be kept constant by increasing the flow rate of the hydrogen gas as the raw material gas concentration decreases. Theoretically, when the raw material gas concentration is halved, the number of moles of TMI conveyed to the reaction chamber 2 can be kept constant by doubling the flow rate.

次に、原料容器Aからの原料ガス濃度が低下し、ある閾値C1に達すると、原料容器AからのTMI供給だけでは反応室2に運ばれるTMIのモル数を一定に保つことができないと判断され、図2に示すように、制御部8の働きによって、原料容器BのバルブB1とB3を開き、バルブB2を閉じることで、原料容器Aに加えて、原料容器BのTMIの供給を開始する。これにより、原料容器BのTMIの供給が始まり、濃度測定器によって測定された原料ガス濃度が再び安定するため、水素ガスの流量も元通り安定するようにマスフローコントローラー5は制御される。このとき、原料容器Aと原料容器Bの両方からTMIが供給されることとなる。   Next, when the concentration of the raw material gas from the raw material container A decreases and reaches a certain threshold value C1, it is judged that the number of moles of TMI conveyed to the reaction chamber 2 cannot be kept constant only by the supply of TMI from the raw material container A. As shown in FIG. 2, the supply of the TMI of the raw material container B in addition to the raw material container A is started by opening the valves B1 and B3 of the raw material container B and closing the valve B2 by the operation of the control unit 8. To do. As a result, the supply of TMI to the raw material container B is started, and the raw material gas concentration measured by the concentration measuring device is stabilized again. Therefore, the mass flow controller 5 is controlled so that the flow rate of hydrogen gas is also stabilized. At this time, TMI is supplied from both the raw material container A and the raw material container B.

このときの動作について図7を用いて説明すると、水素ガスの流量により、原料容器Aのみを用いて原料ガスの濃度を調整している場合に、水素ガス流量だけでは原料ガス濃度を一定に保つことができず、原料ガス濃度がある閾値C1まで低下すると、原料容器Aに加えて原料容器BからのTMI供給を行い、原料容器Aと原料容器Bの両方からTMIの供給を行うことにより、原料ガス濃度を高め、反応室2に運ばれるTMIのモル数を一定に保つように制御している。   The operation at this time will be described with reference to FIG. 7. When the concentration of the source gas is adjusted using only the source container A by the flow rate of the hydrogen gas, the source gas concentration is kept constant only by the hydrogen gas flow rate. When the raw material gas concentration falls to a certain threshold C1, the TMI is supplied from the raw material container B in addition to the raw material container A, and the TMI is supplied from both the raw material container A and the raw material container B. The raw material gas concentration is increased, and the number of moles of TMI conveyed to the reaction chamber 2 is controlled to be constant.

次に、原料容器AのTMIの更なる減少によって原料ガス濃度が低下し、ある閾値C2に達すると、原料容器AのTMIがほとんどなくなったと判断し、図3に示すように、制御部8の働きによって、原料容器AのバルブA1とA3を閉じ、A2を開くことで原料容器AのTMIの供給を停止する。これにより、原料ガスの供給は原料容器Bからのみになる。このとき、原料容器Bにはまだ十分なTMIが残存しているので、原料容器Bのみからの供給が可能である。そして、原料容器Bのみで原料ガスを供給する間に、TMIがほとんどなくなった原料容器Aに新たにTMIを補充する。このようにすると、原料ガスの供給を止めることなく、原料容器Aに新たにTMIを補充することができ、プロセス時間の節約が可能となる。   Next, when the raw material gas concentration decreases due to a further decrease in the TMI of the raw material container A and reaches a certain threshold value C2, it is determined that the TMI of the raw material container A has almost disappeared, and as shown in FIG. By the operation, the valves A1 and A3 of the raw material container A are closed, and A2 is opened to stop the supply of the TMI of the raw material container A. Thereby, the supply of the source gas is only from the source container B. At this time, since sufficient TMI still remains in the raw material container B, supply from only the raw material container B is possible. And while supplying source gas only with source container B, TMI is newly replenished to source container A in which TMI almost disappeared. In this way, TMI can be newly replenished to the raw material container A without stopping the supply of the raw material gas, and the process time can be saved.

このときの動作について図7を用いて説明すると、水素ガスの流量により、原料容器Aおよび原料容器Bを用いて原料ガスの濃度を調整している場合に、原料容器AのTMIがほとんどなくなって原料ガス濃度を一定に保つことができず、原料ガス濃度がある閾値C2まで低下すると、原料容器AからのTMI供給を停止し、原料容器BのみからTMIの供給を行う。その間に、原料ガスの供給を止めることなく、TMIがほとんどなくなった原料容器Aに新たにTMIを補充することができる。   The operation at this time will be described with reference to FIG. 7. When the concentration of the source gas is adjusted using the source vessel A and the source vessel B by the flow rate of the hydrogen gas, the TMI of the source vessel A is almost eliminated. When the raw material gas concentration cannot be kept constant and the raw material gas concentration falls to a certain threshold value C2, the TMI supply from the raw material container A is stopped, and the TMI supply is performed only from the raw material container B. In the meantime, the TMI can be newly replenished to the raw material container A in which the TMI almost disappears without stopping the supply of the raw material gas.

次に、原料容器Bからの原料ガス濃度が低下し、ある閾値C3に達すると、図2に示すように、制御部の働きによって、原料容器AのバルブA1とA3を開き、バルブA2を閉じることで、原料容器Bに加えて、再び原料容器AのTMIの供給を開始する。この時、原料容器Aには原料容器AからのTMI供給を停止している間に新たにTMIを補充されている。ちなみに、本実施の形態ではC3=C1とするが、特に同じにする必要はない。これにより、原料容器AのTMIの供給が始まり、濃度測定器4によって測定される原料ガス濃度が再び安定するため、水素ガスの流量も元通り安定するようにマスフローコントローラー5は制御される。このとき、原料容器Aと原料容器Bの両方からTMIが供給されることとなる。   Next, when the concentration of the raw material gas from the raw material container B decreases and reaches a certain threshold value C3, the valves A1 and A3 of the raw material container A are opened and the valve A2 is closed by the action of the control unit as shown in FIG. Thus, in addition to the raw material container B, the supply of the TMI of the raw material container A is started again. At this time, the raw material container A is newly replenished with TMI while the supply of TMI from the raw material container A is stopped. Incidentally, in the present embodiment, C3 = C1, but it is not necessary to be the same. Thereby, the supply of TMI to the raw material container A starts, and the raw material gas concentration measured by the concentration measuring device 4 is stabilized again, so that the mass flow controller 5 is controlled so that the flow rate of hydrogen gas is also stabilized. At this time, TMI is supplied from both the raw material container A and the raw material container B.

このときの動作について図7を用いて説明すると、水素ガスの流量により、原料容器Bのみを用いて原料ガスの濃度を調整している場合に、水素ガス流量だけでは原料ガス濃度を一定に保つことができず、原料ガス濃度がある閾値C3まで低下すると、原料容器Bに加えて原料容器AからのTMI供給を行い、原料容器Aと原料容器Bの両方からTMIの供給を行うことにより、原料ガス濃度を高め、反応室2に運ばれるTMIのモル数を一定に保つように制御している。   The operation at this time will be described with reference to FIG. 7. When the concentration of the source gas is adjusted using only the source container B by the flow rate of the hydrogen gas, the source gas concentration is kept constant only by the hydrogen gas flow rate. If the raw material gas concentration falls to a certain threshold C3, the TMI is supplied from the raw material container A in addition to the raw material container B, and the TMI is supplied from both the raw material container A and the raw material container B. The raw material gas concentration is increased, and the number of moles of TMI conveyed to the reaction chamber 2 is controlled to be constant.

次に、原料容器BのTMIの更なる減少によって原料ガス濃度が低下し、閾値C4に達すると、原料容器BのTMIがほとんどなくなったと判断し、図1に示すように、制御部8の働きによって、原料容器BのバルブB1とB3を閉じ、B2を開くことで、原料容器BのTMIの供給を停止する。ちなみに、本実施例ではC4=C2とするが、特に同じにする必要はない。これにより、原料ガスの供給は原料容器Aからのみになる。このとき、原料容器Aにはまだ十分なTMIが残存しているので、原料容器Aのみからの供給が可能である。そして、原料容器Aのみで原料ガスを供給する間に、TMIがほとんどなくなった原料容器Bに新たにTMIを補充する。このようにすると、原料ガスの供給を止めることなく、原料容器Bに新たにTMIを補充することができ、プロセス時間の節約が可能となる。   Next, when the raw material gas concentration decreases due to a further decrease in the TMI of the raw material container B and reaches the threshold value C4, it is determined that the TMI of the raw material container B has almost disappeared, and as shown in FIG. By closing the valves B1 and B3 of the raw material container B and opening B2, the supply of the TMI of the raw material container B is stopped. Incidentally, in the present embodiment, C4 = C2, but it is not necessary to be the same. Thereby, the supply of the source gas is only from the source container A. At this time, since sufficient TMI still remains in the raw material container A, supply from only the raw material container A is possible. And while supplying source gas only with source container A, TMI is newly replenished to source container B from which TMI almost disappeared. In this way, TMI can be newly replenished to the raw material container B without stopping the supply of the raw material gas, and the process time can be saved.

このときの動作について図7を用いて説明すると、水素ガスの流量により、原料容器Aおよび原料容器Bを用いて原料ガスの濃度を調整している場合に、原料容器BのTMIがほとんどなくなって原料ガス濃度を一定に保つことができず、原料ガス濃度がある閾値C4まで低下すると、原料容器BからのTMI供給を停止し、原料容器AのみからTMIの供給を行う。その間に、原料ガスの供給を止めることなく、TMIがほとんどなくなった原料容器Bに新たにTMIを補充することができる。   The operation at this time will be described with reference to FIG. 7. When the concentration of the source gas is adjusted using the source vessel A and the source vessel B by the flow rate of the hydrogen gas, the TMI of the source vessel B is almost eliminated. When the raw material gas concentration cannot be kept constant and the raw material gas concentration falls to a certain threshold value C4, the TMI supply from the raw material container B is stopped, and the TMI is supplied only from the raw material container A. In the meantime, the TMI can be newly replenished to the raw material container B where the TMI has almost disappeared without stopping the supply of the raw material gas.

以上のような工程を繰り返すことで、原料ガスの供給を止めることなく、必要に応じて原料容器Aおよび原料容器Bの両方からTMIを供給することができる。さらに、いずれかの原料容器のTMIに補充の必要が生じた場合には、残りの原料容器のみからTMIの供給を継続しながら補充の必要が生じた原料容器に新たにTMIを補充することができ、プロセスを連続して安定的に行うことが可能となる。よって、反応室に供給される原料ガスのモル数を制御し、モホロジ異常による歩留まりの低下を抑制することが可能となる。
(第2の実施の形態)
以下、本発明の第2の実施の形態を図4〜6に基づいて詳細に説明する。
By repeating the above steps, TMI can be supplied from both the raw material container A and the raw material container B as needed without stopping the supply of the raw material gas. Further, when the TMI of any raw material container needs to be replenished, the TMI can be newly replenished to the raw material container that needs to be replenished while continuing to supply TMI only from the remaining raw material containers. It is possible to perform the process continuously and stably. Therefore, it is possible to control the number of moles of the raw material gas supplied to the reaction chamber, and to suppress a decrease in yield due to an abnormal morphology.
(Second Embodiment)
Hereinafter, the second embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS.

図4は第2の実施の形態における半導体装置の製造装置が原料容器Aのみを用いて原料ガス濃度を調整する構成を示す図、図5は第2の実施の形態における半導体装置の製造装置が原料容器Aおよび原料容器Bを用いて原料ガス濃度を調整する構成を示す図、図6は第2の実施の形態における半導体装置の製造装置が原料容器Bのみを用いて原料ガス濃度を調整する構成を示す図である。図4〜6において、第1の実施の形態と異なる点は、TMIを有する原料容器Aと原料容器Bとをガスラインに対して並列に、そして原料容器同士は直列に接続されていることである。   FIG. 4 is a diagram illustrating a configuration in which the semiconductor device manufacturing apparatus according to the second embodiment adjusts the source gas concentration using only the source container A, and FIG. 5 illustrates the semiconductor device manufacturing apparatus according to the second embodiment. FIG. 6 is a diagram showing a configuration for adjusting the raw material gas concentration using the raw material container A and the raw material container B. FIG. 6 shows the semiconductor device manufacturing apparatus in the second embodiment adjusting the raw material gas concentration using only the raw material container B. It is a figure which shows a structure. 4 to 6, the difference from the first embodiment is that the raw material container A and the raw material container B having TMI are connected in parallel to the gas line, and the raw material containers are connected in series. is there.

以下、本発明の半導体装置の製造装置を用いた半導体装置の製造方法について説明する。
まず、反応室2に処理する基板を設置し、原料容器Aおよび原料容器BにTMIを充填する。
Hereinafter, a semiconductor device manufacturing method using the semiconductor device manufacturing apparatus of the present invention will be described.
First, a substrate to be processed is installed in the reaction chamber 2, and the raw material container A and the raw material container B are filled with TMI.

次に、キャリアガスである水素ガスをガスライン7から導入する。このとき、図4に示すように、原料容器AのTMIが供給されるように原料容器AのバルブA1とA3を開き、バルブA2を閉じる。そして、原料容器BのTMIは供給されないようにバルブB1とB3を閉じ、B2を開く。そして、濃度測定器4によって測定された原料ガス濃度に基づいて、制御部8によってマスフローコントローラー5を制御し、水素ガスの流量を調整することで、反応室2に運ばれるTMIの量を一定に保つ。この場合、原料ガス濃度の低下に伴い、水素ガスの流量を増加させることで、反応室2に運ばれるTMIの量を一定に保つことができる。理論的には原料ガス濃度が1/2になれば、流量を2倍にすることで反応室2に運ばれるTMIの量を一定に保つことができる。   Next, hydrogen gas as a carrier gas is introduced from the gas line 7. At this time, as shown in FIG. 4, the valves A1 and A3 of the raw material container A are opened and the valve A2 is closed so that the TMI of the raw material container A is supplied. Then, valves B1 and B3 are closed and B2 is opened so that TMI in the raw material container B is not supplied. Then, based on the raw material gas concentration measured by the concentration measuring device 4, the mass flow controller 5 is controlled by the control unit 8 and the flow rate of hydrogen gas is adjusted so that the amount of TMI carried into the reaction chamber 2 is constant. keep. In this case, the amount of TMI carried to the reaction chamber 2 can be kept constant by increasing the flow rate of the hydrogen gas as the raw material gas concentration decreases. Theoretically, if the source gas concentration is halved, the amount of TMI carried to the reaction chamber 2 can be kept constant by doubling the flow rate.

次に、原料容器Aからの原料ガス濃度が低下し、ある閾値C1に達すると、原料容器AからのTMI供給だけでは反応室2に運ばれるTMIのモル数を一定に保つことができないと判断され、図5に示すように、制御部8の働きによって、原料容器BのバルブB1とB3を開き、バルブB2を閉じることで、原料容器Aに加えて、原料容器BのTMIの供給を開始する。これにより、原料容器BのTMIの供給が始まり、濃度測定器4によって測定された原料ガス濃度が再び安定するため、水素ガスの流量も元通り安定するようにマスフローコントローラー5は制御される。このとき、原料容器Aと原料容器Bの両方からTMIが供給されることとなる。   Next, when the concentration of the raw material gas from the raw material container A decreases and reaches a certain threshold value C1, it is judged that the number of moles of TMI conveyed to the reaction chamber 2 cannot be kept constant only by the supply of TMI from the raw material container A. Then, as shown in FIG. 5, by the operation of the control unit 8, the valves B1 and B3 of the raw material container B are opened and the valve B2 is closed, so that the supply of the TMI of the raw material container B is started in addition to the raw material container A. To do. Thereby, the supply of the TMI to the raw material container B starts, and the raw material gas concentration measured by the concentration measuring device 4 is stabilized again, so that the mass flow controller 5 is controlled so that the flow rate of hydrogen gas is also stabilized. At this time, TMI is supplied from both the raw material container A and the raw material container B.

次に、原料容器AのTMIの更なる減少によって原料ガス濃度が低下し、ある閾値C2に達すると、原料容器AのTMIがほとんどなくなったと判断し、図6に示すように、制御部8の働きによって、原料容器AのバルブA1とA3を閉じ、A2を開くことで、原料容器AのTMIの供給を停止する。これにより、原料ガスの供給は原料容器Bからのみになる。このとき、原料容器Bにはまだ十分なTMIが残存しているので、原料容器Bのみからの供給が可能である。そして、原料容器Bのみで原料ガスを供給する間に、TMIがほとんどなくなった原料容器Aに新たにTMIを補充する。このようにすると、原料ガスの供給を止めることなく、原料容器Aに新たにTMIを補充することができ、プロセス時間の節約が可能となる。   Next, when the raw material gas concentration decreases due to a further decrease in the TMI of the raw material container A and reaches a certain threshold value C2, it is determined that the TMI of the raw material container A has almost disappeared, and as shown in FIG. By the operation, the valves A1 and A3 of the raw material container A are closed and A2 is opened, thereby stopping the supply of TMI of the raw material container A. Thereby, the supply of the source gas is only from the source container B. At this time, since sufficient TMI still remains in the raw material container B, supply from only the raw material container B is possible. And while supplying source gas only with source container B, TMI is newly replenished to source container A in which TMI almost disappeared. In this way, TMI can be newly replenished to the raw material container A without stopping the supply of the raw material gas, and the process time can be saved.

次に、原料容器Bからの原料ガス濃度が低下し、ある閾値C3に達すると、図5に示すように、制御部の働きによって、原料容器AのバルブA1とA3を開き、バルブA2を閉じることで、原料容器Bに加えて、再び原料容器AのTMIの供給を開始する。これにより、原料容器AのTMIの供給が始まり、濃度測定器4によって測定された原料ガス濃度が再び安定するため、水素ガスの流量も元通り安定するようにマスフローコントローラー5は制御される。この時、原料容器AからのTMI供給を停止している間に原料容器Aに新たにTMIを補充されている。このとき、原料容器Aと原料容器Bの両方からTMIが供給されることとなる。   Next, when the concentration of the raw material gas from the raw material container B decreases and reaches a certain threshold value C3, as shown in FIG. 5, the valves A1 and A3 of the raw material container A are opened and the valve A2 is closed by the action of the control unit. Thus, in addition to the raw material container B, the supply of the TMI of the raw material container A is started again. Thereby, the supply of TMI to the raw material container A starts, and the raw material gas concentration measured by the concentration measuring device 4 is stabilized again, so that the mass flow controller 5 is controlled so that the flow rate of hydrogen gas is also stabilized. At this time, while the supply of TMI from the raw material container A is stopped, the raw material container A is newly replenished with TMI. At this time, TMI is supplied from both the raw material container A and the raw material container B.

次に、原料容器BのTMIの更なる減少によって原料ガス濃度が低下し、ある閾値C4に達すると、原料容器BのTMIがほとんどなくなったと判断し、図4に示すように、制御部8の働きによって、原料容器BのバルブB1とB3を閉じ、B2を開くことで、原料容器BのTMIの供給を停止する。これにより、原料ガスの供給は原料容器Aからのみになる。このとき、原料容器Aにはまだ十分なTMIが残存しているので、原料容器Aのみからの供給が可能である。そして、原料容器Aのみで原料ガスを供給する間に、TMIがほとんどなくなった原料容器Bに新たにTMIを補充する。このようにすると、原料ガスの供給を止めることなく、原料容器Bに新たにTMIを補充することができ、プロセス時間の節約が可能となる。   Next, when the raw material gas concentration decreases due to a further decrease in the TMI of the raw material container B and reaches a certain threshold value C4, it is determined that the TMI of the raw material container B has almost disappeared, and as shown in FIG. By the operation, the valves B1 and B3 of the raw material container B are closed, and B2 is opened, thereby stopping the supply of the TMI of the raw material container B. Thereby, the supply of the source gas is only from the source container A. At this time, since sufficient TMI still remains in the raw material container A, supply from only the raw material container A is possible. And while supplying source gas only with source container A, TMI is newly replenished to source container B from which TMI almost disappeared. In this way, TMI can be newly replenished to the raw material container B without stopping the supply of the raw material gas, and the process time can be saved.

以上のような工程を繰り返すことで、原料ガスの供給を止めることなく、必要に応じて原料容器Aおよび原料容器Bの両方からTMIを供給することができる。さらに、いずれかの原料容器のTMIに補充の必要が生じた場合には、残りの原料容器のみからTMIの供給を継続しながら補充の必要が生じた原料容器に新たにTMIを補充することができ、プロセスを連続して行うことが可能となる。よって、反応室に供給される原料ガスのモル数を安定的に制御し、モホロジ異常による歩留まりの低下を抑制することが可能となる。   By repeating the above steps, TMI can be supplied from both the raw material container A and the raw material container B as needed without stopping the supply of the raw material gas. Further, when the TMI of any raw material container needs to be replenished, the TMI can be newly replenished to the raw material container that needs to be replenished while continuing to supply TMI only from the remaining raw material containers. And the process can be performed continuously. Therefore, it is possible to stably control the number of moles of the raw material gas supplied to the reaction chamber, and to suppress a decrease in yield due to abnormal morphology.

また、第1の実施の形態および第2の実施の形態において、プロセスの開始前に原料ガス濃度を安定化させる工程を備えていることが好ましい。原料ガス濃度の安定化プロセスにおいて、キャリアガスと原料ガスは反応室へ導入するのではなくベントラインから外部へ放出する。   In the first embodiment and the second embodiment, it is preferable to provide a step of stabilizing the source gas concentration before the start of the process. In the process of stabilizing the raw material gas concentration, the carrier gas and the raw material gas are not introduced into the reaction chamber but are discharged to the outside from the vent line.

また、キャリアガスは水素以外に、ヘリウム、アルゴン、ネオンなどの不活性ガスであっても構わない。
さらに、上記両実施の形態ではTMIを用いる場合について説明したが、TMGやTMA等の有機化合物を用いることができる。
In addition to hydrogen, the carrier gas may be an inert gas such as helium, argon, or neon.
Furthermore, although the case where TMI is used has been described in the above two embodiments, organic compounds such as TMG and TMA can be used.

以上の説明では、2つの原料容器により供給を制御する例を用いて説明したが、原料容器は2つに限らず3つ以上を用いてもかまわない。この場合、原料供給源である原料容器の原料供給不足により、キャリアガス流量では原料ガス濃度を一定に保てないときには、供給に用いる原料容器を追加し、いずれかの原料容器の原料が残り少なくなったときには、他の原料容器から原料の供給を継続しながら、その原料容器に原料を補充するように、原料ガス濃度の閾値や原料容器の優先順位等を定める。   In the above description, the example in which the supply is controlled by two raw material containers has been described. However, the number of raw material containers is not limited to two, and three or more raw material containers may be used. In this case, if the source gas concentration cannot be kept constant at the carrier gas flow rate due to insufficient supply of the raw material container as the raw material supply source, a raw material container used for supply is added, and the raw material in one of the raw material containers is reduced. In such a case, the threshold value of the raw material gas concentration, the priority order of the raw material containers, and the like are determined so that the raw material containers are replenished while continuing to supply the raw materials from other raw material containers.

本発明は、反応室に供給される原料ガスのモル数を安定的に制御し、モホロジ異常による歩留まりの低下を抑制することがで、MOCVD装置における原料ガス供給の技術を用いて、有機金属を原料とする化学気相成長法により化合物半導体などの薄膜を堆積する半導体装置の製造方法および半導体装置の製造装置等に有用である。   The present invention stably controls the number of moles of the source gas supplied to the reaction chamber and suppresses a decrease in yield due to an abnormality in morphology, so that the organic metal can be added using the source gas supply technique in the MOCVD apparatus. The present invention is useful for a semiconductor device manufacturing method and a semiconductor device manufacturing apparatus for depositing a thin film such as a compound semiconductor by a chemical vapor deposition method as a raw material.

第1の実施の形態における半導体装置の製造装置が原料容器Aのみを用いて原料ガス濃度を調整する構成を示す図The figure which shows the structure which the manufacturing apparatus of the semiconductor device in 1st Embodiment adjusts raw material gas concentration using only the raw material container A 第1の実施の形態における半導体装置の製造装置が原料容器Aおよび原料容器Bを用いて原料ガス濃度を調整する構成を示す図The figure which shows the structure which the manufacturing apparatus of the semiconductor device in 1st Embodiment adjusts raw material gas concentration using the raw material container A and the raw material container B 第1の実施の形態における半導体装置の製造装置が原料容器Bのみを用いて原料ガス濃度を調整する構成を示す図The figure which shows the structure which the manufacturing apparatus of the semiconductor device in 1st Embodiment adjusts raw material gas concentration using only the raw material container B 第2の実施の形態における半導体装置の製造装置が原料容器Aのみを用いて原料ガス濃度を調整する構成を示す図The figure which shows the structure which the manufacturing apparatus of the semiconductor device in 2nd Embodiment adjusts source gas concentration using only the source container A 第2の実施の形態における半導体装置の製造装置が原料容器Aおよび原料容器Bを用いて原料ガス濃度を調整する構成を示す図The figure which shows the structure which the manufacturing apparatus of the semiconductor device in 2nd Embodiment adjusts raw material gas concentration using the raw material container A and the raw material container B 第2の実施の形態における半導体装置の製造装置が原料容器Bのみを用いて原料ガス濃度を調整する構成を示す図The figure which shows the structure which the manufacturing apparatus of the semiconductor device in 2nd Embodiment adjusts source gas concentration using only the source container B 第1の実施の形態における半導体装置の製造装置によって調整される水素ガス流量による原料ガス濃度の変化の様子を示す図The figure which shows the mode of the change of source gas concentration by the hydrogen gas flow volume adjusted with the manufacturing apparatus of the semiconductor device in 1st Embodiment 従来の半導体装置の製造装置を示す図Diagram showing a conventional semiconductor device manufacturing apparatus 半導体装置の製造装置における従来のキャリアガス流量および原料ガスの濃度ならびに原料ガスのモル数の関係を示す図The figure which shows the relationship between the conventional carrier gas flow volume in a semiconductor device manufacturing apparatus, the density | concentration of source gas, and the number of moles of source gas

符号の説明Explanation of symbols

1 原料容器
2 反応室
3 連結管
4 濃度測定器
5 マスフローコントローラー
6 制御部
7 ガスライン
8 制御部
A 原料容器
A1 バルブ
A2 バルブ
A3 バルブ
B 原料容器
B1 バルブ
B2 バルブ
B3 バルブ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Raw material container 2 Reaction chamber 3 Connection pipe 4 Concentration measuring device 5 Mass flow controller 6 Control part 7 Gas line 8 Control part A Raw material container A1 valve A2 valve A3 valve B Raw material container B1 valve B2 valve B3 valve

Claims (10)

有機金属化学気相成長法により半導体薄膜を形成する半導体装置の製造装置であって、
前記半導体薄膜が形成される半導体基板が設置される反応室と、
前記反応室に原料ガスを供給するガスラインと、
前記ガスラインにキャリアガスを流入させるマスフローコントローラーと、
前記ガスラインに接続されて前記原料ガスを供給する複数の原料容器と、
前記各原料容器の前記ガスラインとの接続部に設けられるバルブと、
前記反応室に供給される前記原料ガスの濃度を測定する濃度測定器と、
前記濃度測定器にて測定した前記濃度に応じて前記マスフローコントローラーからの前記キャリアガスの流量および前記各バルブの閉開を制御する制御部と
を有し、前記原料ガスの濃度を一定に保つ際に、前記制御部の制御により、前記キャリアガスの流量を制御し、必要に応じて前記バルブを閉開して前記原料ガスの供給に用いる前記原料容器の個数を制御し、さらに、一部の前記原料容器の原料を補充する際には、他の前記原料容器を用いて前記原料ガスを供給するように前記バルブの閉開を制御することを特徴とする半導体装置の製造装置。
A semiconductor device manufacturing apparatus for forming a semiconductor thin film by metal organic chemical vapor deposition,
A reaction chamber in which a semiconductor substrate on which the semiconductor thin film is formed is installed;
A gas line for supplying a raw material gas to the reaction chamber;
A mass flow controller for flowing a carrier gas into the gas line;
A plurality of raw material containers connected to the gas line to supply the raw material gas;
A valve provided at a connection portion between each raw material container and the gas line;
A concentration measuring device for measuring the concentration of the source gas supplied to the reaction chamber;
A controller for controlling the flow rate of the carrier gas from the mass flow controller and the opening and closing of the valves according to the concentration measured by the concentration measuring device, and maintaining the concentration of the source gas constant Further, the flow rate of the carrier gas is controlled by the control of the control unit, and the number of the raw material containers used for supplying the raw material gas is controlled by opening and closing the valve as necessary. An apparatus for manufacturing a semiconductor device, wherein when the raw material in the raw material container is replenished, closing and opening of the valve is controlled so as to supply the raw material gas using another raw material container.
有機金属化学気相成長法により半導体薄膜を形成する半導体装置の製造装置であって、
前記半導体薄膜が形成される半導体基板が設置される反応室と、
前記反応室に原料ガスを供給するガスラインと、
前記ガスラインにキャリアガスを流入させるマスフローコントローラーと、
前記ガスラインに接続されて前記原料ガスを供給する第1の原料容器と、
前記ガスラインに接続されて前記原料ガスを供給する第2の原料容器と、
前記第1の原料容器の前記ガスラインとの接続部に設けられる第1のバルブと、
前記第2の原料容器の前記ガスラインとの接続部に設けられる第2のバルブと、
前記反応室に供給される前記原料ガスの濃度を測定する濃度測定器と、
前記濃度測定器にて測定した前記濃度に応じる前記マスフローコントローラーからの前記キャリアガスの流量の制御ならびに前記第1のバルブおよび前記第2のバルブの閉開に対する制御を行う制御部と
を有し、前記原料ガスの濃度を一定に保つ際に、前記制御部は、前記キャリアガスの流量を制御し、必要に応じて前記第1のバルブおよび前記第2のバルブを閉開する制御をして前記原料ガスの供給に用いる原料容器を前記第1の原料容器または前記第2の原料容器のいずれか一方あるいは両方とし、さらに、いずれかの原料容器の原料を補充する際には、他方の原料容器を用いて前記原料ガスを供給するように前記バルブの閉開を制御することを特徴とする半導体装置の製造装置。
A semiconductor device manufacturing apparatus for forming a semiconductor thin film by metal organic chemical vapor deposition,
A reaction chamber in which a semiconductor substrate on which the semiconductor thin film is formed is installed;
A gas line for supplying a raw material gas to the reaction chamber;
A mass flow controller for flowing a carrier gas into the gas line;
A first raw material container connected to the gas line and supplying the raw material gas;
A second raw material container connected to the gas line and supplying the raw material gas;
A first valve provided at a connection portion of the first raw material container with the gas line;
A second valve provided at a connection portion between the second raw material container and the gas line;
A concentration measuring device for measuring the concentration of the source gas supplied to the reaction chamber;
A control unit for controlling the flow rate of the carrier gas from the mass flow controller according to the concentration measured by the concentration measuring device and controlling the opening and closing of the first valve and the second valve; When the concentration of the source gas is kept constant, the control unit controls the flow rate of the carrier gas, and performs control to close and open the first valve and the second valve as necessary. A raw material container used for supplying a raw material gas is one or both of the first raw material container and the second raw material container, and when the raw material in one of the raw material containers is replenished, the other raw material container An apparatus for manufacturing a semiconductor device, wherein the opening and closing of the valve is controlled so as to supply the source gas by using a gas.
前記第1の原料容器および前記第2の原料容器は、お互いが並列になるように接続されることを特徴とする請求項2記載の半導体装置の製造装置。   3. The apparatus for manufacturing a semiconductor device according to claim 2, wherein the first raw material container and the second raw material container are connected so as to be parallel to each other. 前記第1の原料容器および前記第2の原料容器は、お互いが直列になるように接続されることを特徴とする請求項2記載の半導体装置の製造装置。   3. The apparatus for manufacturing a semiconductor device according to claim 2, wherein the first raw material container and the second raw material container are connected to each other in series. 前記原料は、有機化合物であることを特徴とする請求項1〜請求項4のいずれかに記載の半導体装置の製造装置。   5. The semiconductor device manufacturing apparatus according to claim 1, wherein the raw material is an organic compound. 前記ガスラインは、さらに前記キャリアガスを排気するベントラインを備えることを特徴とする請求項1〜請求項5のいずれかに記載の半導体装置の製造装置。   6. The semiconductor device manufacturing apparatus according to claim 1, wherein the gas line further includes a vent line for exhausting the carrier gas. キャリアガスを介して第1の原料容器ならびに第2の原料容器から供給される原料ガスを半導体基板に供給することにより有機金属化学気相成長法による半導体薄膜の形成を行う半導体装置の製造方法であって、
前記キャリアガス流量により前記第1の原料容器のみから供給される前記原料ガスの濃度を一定に保つように制御する工程と、
前記原料ガスの濃度があらかじめ定めた第1の閾値濃度より低下した場合には前記第2の原料容器からも前記原料ガスを供給するように制御する工程と
を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
A semiconductor device manufacturing method for forming a semiconductor thin film by metal organic chemical vapor deposition by supplying a source gas supplied from a first source container and a second source container to a semiconductor substrate via a carrier gas. There,
Controlling the carrier gas flow rate so that the concentration of the source gas supplied from only the first source container is kept constant;
And a step of controlling the source gas to be supplied also from the second source container when the source gas concentration falls below a predetermined first threshold concentration. Production method.
キャリアガスを介して第1の原料容器ならびに第2の原料容器から供給される原料ガスを半導体基板に供給することにより有機金属化学気相成長法による半導体薄膜の形成を行う半導体装置の製造方法であって、
前記キャリアガス流量により前記第1の原料容器のみから供給される前記原料ガスの濃度を一定に保つように制御する工程と、
前記原料ガスの濃度があらかじめ定めた第1の閾値濃度より低下した場合には前記第2の原料容器からも前記原料ガスを供給するように制御する工程と、
前記原料ガスが前記第1の原料容器および前記第2の原料容器から供給されている状態で前記原料ガスの濃度があらかじめ定めた第2の閾値濃度より低下した場合には前記第1の原料容器からの前記原料ガスを停止して前記第1の原料容器に原料を補充するように制御する工程と、
前記原料ガスが前記第2の原料容器のみから供給されている状態で前記原料ガスの濃度があらかじめ定めた第3の閾値濃度より低下した場合には前記第1の原料容器からも前記原料ガスを供給するように制御する工程と、
前記原料ガスが前記第2の原料容器のみから供給された後で前記原料ガスが前記第1の原料容器および前記第2の原料容器から供給されている状態で前記原料ガスの濃度があらかじめ定めた第4の閾値濃度より低下した場合には前記第2の原料容器からの前記原料ガスの供給を停止して前記第2の原料容器に原料を補充するように制御する工程と
を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
A semiconductor device manufacturing method for forming a semiconductor thin film by metal organic chemical vapor deposition by supplying a source gas supplied from a first source container and a second source container to a semiconductor substrate via a carrier gas. There,
Controlling the carrier gas flow rate so that the concentration of the source gas supplied from only the first source container is kept constant;
A step of controlling the source gas to be supplied also from the second source container when the concentration of the source gas is lower than a predetermined first threshold concentration;
When the source gas is supplied from the first source container and the second source container and the concentration of the source gas falls below a predetermined second threshold concentration, the first source container Controlling to stop the source gas from and replenish the first source container with source material;
In a state where the source gas is supplied only from the second source container, when the concentration of the source gas falls below a predetermined third threshold concentration, the source gas is also supplied from the first source container. A process of controlling to supply,
After the source gas is supplied only from the second source container, the concentration of the source gas is predetermined in a state where the source gas is supplied from the first source container and the second source container. And a step of controlling the supply of the raw material gas from the second raw material container to replenish the second raw material container when it is lower than the fourth threshold concentration. A method for manufacturing a semiconductor device.
前記原料は、有機化合物であることを特徴とする請求項7または請求項8のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。   The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 7, wherein the raw material is an organic compound. 前記キャリアガスの導入前に、前記第1の原料容器に前記キャリアガスを通過させ、前記キャリアガスをベントラインに排気する工程を備えることを特徴とする請求項7〜請求項9のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。   10. The method according to claim 7, further comprising a step of passing the carrier gas through the first raw material container and exhausting the carrier gas to a vent line before introducing the carrier gas. The manufacturing method of the semiconductor device of description.
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015177186A (en) * 2014-03-17 2015-10-05 江蘇南大光電材料股▲ふん▼有限公司 Liquid-metal organic compound supply system
JP2016192515A (en) * 2015-03-31 2016-11-10 株式会社東芝 Vaporization system
WO2018025713A1 (en) * 2016-08-05 2018-02-08 株式会社堀場エステック Gas control system and film formation device provided with gas control system
KR102208303B1 (en) * 2019-09-25 2021-01-28 주식회사 레이크머티리얼즈 Apparatus for supplying organometallic compound
US11365480B2 (en) 2019-01-28 2022-06-21 Horiba Stec, Co., Ltd. Concentration control apparatus, zero point adjustment method, and program recording medium recorded with concentration control apparatus program
CN115165787A (en) * 2022-07-14 2022-10-11 合肥清溢光电有限公司 Mask plate coating LCVD carrier gas concentration adjusting and measuring equipment

Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015177186A (en) * 2014-03-17 2015-10-05 江蘇南大光電材料股▲ふん▼有限公司 Liquid-metal organic compound supply system
JP2016192515A (en) * 2015-03-31 2016-11-10 株式会社東芝 Vaporization system
TWI737780B (en) * 2016-08-05 2021-09-01 日商堀場Stec股份有限公司 Gas control system, film forming device with the gas control system, detection method and memory medium
KR20190034223A (en) * 2016-08-05 2019-04-01 가부시키가이샤 호리바 에스텍 Gas control system and deposition apparatus having the gas control system
CN109715851A (en) * 2016-08-05 2019-05-03 株式会社堀场Stec Gas control system and film forming apparatus equipped with the gas control system
JPWO2018025713A1 (en) * 2016-08-05 2019-05-30 株式会社堀場エステック Gas control system and film forming apparatus provided with the gas control system
US10927462B2 (en) 2016-08-05 2021-02-23 Horiba Stec, Co., Ltd. Gas control system and film formation apparatus provided with gas control system
CN109715851B (en) * 2016-08-05 2021-07-09 株式会社堀场Stec Gas control system, film forming apparatus equipped with the gas control system, detection method, and storage medium
WO2018025713A1 (en) * 2016-08-05 2018-02-08 株式会社堀場エステック Gas control system and film formation device provided with gas control system
KR102493037B1 (en) * 2016-08-05 2023-01-31 가부시키가이샤 호리바 에스텍 Gas control system and film formation apparatus equipped with the gas control system
US11365480B2 (en) 2019-01-28 2022-06-21 Horiba Stec, Co., Ltd. Concentration control apparatus, zero point adjustment method, and program recording medium recorded with concentration control apparatus program
KR102208303B1 (en) * 2019-09-25 2021-01-28 주식회사 레이크머티리얼즈 Apparatus for supplying organometallic compound
CN115165787A (en) * 2022-07-14 2022-10-11 合肥清溢光电有限公司 Mask plate coating LCVD carrier gas concentration adjusting and measuring equipment

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