JP2015106619A - 拡散装置および拡散方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ウエハへの異物の付着を十分に抑制することができる拡散装置および拡散方法を提供する。【解決手段】拡散装置１は、ウエハ２の表面に反応性ガスによって膜を形成するためのものである。拡散装置１は、拡散炉１１と、保持具と、排気装置２０とを備えている。拡散炉１１は内部空間を有する。保持具３は、ウエハ２を保持するための保持部３ａと、保持部３ａに接続され、かつウエハ２側から反対側に向かって先が細くなる構造体３ｂとを含む。保持具３は、内部空間に開口し、かつ拡散炉１１の外部に通じる排気通路４を含んでいる。排気装置２０は、排気通路４を通じて内部空間内の気体を外部へ排出するよう排気通路４に接続されている。【選択図】図１

Description

本発明は、拡散装置および拡散方法に関し、特に、ウエハの表面に反応性ガスによって膜を形成するための拡散装置および拡散方法に関するものである。

半導体製造工程において、たとえばシリコン酸化膜（ＳｉＯ₂）、多結晶シリコン膜、ＴＥＯＳ（Tetraethyl Ortho Silicate）膜（ＳｉＯ₂）、ＢＰＴＥＯＳ（Boro Phospho Tetraethyl Ortho Silicate）膜（リン（Ｐ）、ホウ素（Ｂ）を含んだＳｉＯ₂)、ＰＳＧ（Phosphorus Silicon Glass）膜（Ｐを含んだＳｉＯ₂）、シリコン窒化膜（Ｓｉ₃Ｎ₄）等が半導体ウエハ表面に形成される。それらの膜を形成する技術として、主に縦型拡散炉または横型拡散炉を用いたＬＰ−ＣＶＤ（Low Pressure Chemical Vapor Deposition）技術または熱ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）技術がある。これらのＬＰ−ＣＶＤ技術または熱ＣＶＤ技術は半導体プロセス技術が開花した初期から用いられている薄膜形成技術であり、導入初期は５インチの比較的小径のウエハの薄膜形成技術として用いられてきた。上述した初期における薄膜形成技術では比較的装置構造が簡単な横型拡散炉が使用され、薄膜形成技術および装置技術の進歩により大口径ウエハが製造できるようになった。さらに半導体ウエハの生産性向上とコスト削減の要求から使用ウエハ径が６インチ、８インチ、１２インチウエハへと展開されてきている。ウエハ径の大型化に伴い横型拡散炉に比べて膜質改善および異物低減の制御をより高精度に行える縦型拡散炉が使用されるようになってきている。

ところがたとえばデザインルールの緩い（ゲート幅０．５μｍ以上）マイコンやパワー半導体の一部はいまだに横型拡散炉を使用して生産されている。縦型拡散炉ではバッチ処理が可能であるが装置構造が複雑（特に搬送系）で装置が高価である。近年の半導体デバイスの品質向上機運とあいまって横型拡散炉の異物低減が特に喫緊の課題となってきている。

横型拡散炉のメリットは、装置構造がシンプルなために縦型拡散炉に比べて安価な装置であるということ、およびバッチ処理が可能なことから生産性に優れているということである。一方、横型拡散炉特有のデメリットは、炉内へのウエハの出し入れの際にクリーンルーム内の空気が炉内に入り込み石英チューブ内部に付着した異物を巻き上げること、および石英チューブへの石英ボートの挿入時に石英ボートが異物をはがし、発塵させることである。このため、昨今のデバイスへの高品質要求の向上にあいまって横型拡散炉の発塵対策はますます重要になってきている。

横型拡散炉の発塵対策に関して、たとえば特開平７−３３５５５５号公報（特許文献１）ではウエハへの異物付着を抑止する手法が開示されている。この公報は、石英ボートの炉内挿入時に石英ボートと石英チューブとのこすれによる発塵と、プロセス時のガスイン時の巻き上げ時の乱流に注目している。そして、この公報の化学的気相成長装置は、ガスの流れがスムーズになるよう石英ボートの前面および背面にガスの流れを調整するためのガス流れ調整体を配置し、乱流をなくすことにより、ウエハへの異物付着を抑止しようとしている。

特開平７−３３５５５５号公報

上記公報の化学的気相成長装置では、石英ボートの先頭部での乱流による異物の舞い上がりを防止するために円錐状のガス分散体を設けたと述べられている。しかし、ウエハ前面および背面にガス分散体を設けてガス導入時の乱流を抑えたとしても、規則的に配置されているウエハ間には隙間が存在するため、石英ボート形状やウエハ厚さの影響でガス合流部では必然的に乱流となる。そして、その乱流箇所に近接するウエハ上には異物が付着してしまうという問題がある。

本発明は、上記の課題を鑑みてなされたものであり、その目的は、ウエハへの異物の付着を十分に抑制することができる拡散装置および拡散方法を提供することである。

本発明の拡散装置は、ウエハの表面に反応性ガスによって膜を形成するためのものである。拡散装置は、拡散炉と、保持具と、排気装置とを備えている。拡散炉は内部空間を有する。保持具は、ウエハを保持するための保持部と、保持部に接続され、かつウエハ側から反対側に向かって先が細くなる構造体とを含む。保持具は、内部空間に開口し、かつ拡散炉の外部に通じる排気通路を含んでいる。排気装置は、排気通路を通じて内部空間内の気体を外部へ排出するよう排気通路に接続されている。

本発明の拡散装置によれば、保持具の排気通路を通じて内部空間内の気体を外部に排出することによって、内部空間内の異物を気体と一緒に外部に排出することができる。これにより、ウエハへの異物の付着を十分に抑制することができる。

本発明の実施の形態１における拡散装置の構成を概略的に示す斜視図である。 本発明の実施の形態１における保持具の構成を概略的に示す正面図である。 本発明の実施の形態１における保持具の構成を概略的に示す側面図である。 本発明の実施の形態１における石英ボートが石英チューブに挿入された状態を概略的に示す側面図である。 本発明の実施の形態１における石英ボートが石英チューブに押し込められて異物が巻きあげられた状態を概略的に示す側面図である。 本発明の実施の形態１における石英ボートが石英チューブにさらに押し込められて異物が吸引口から吸引される状態を概略的に示す側面図である。 本発明の実施の形態１における石英ボートが石英チューブにさらに押し込められてプロセスがスタートされる状態を概略的に示す側面図である。 比較例１の石英ボートにウエハが載置された状態を概略的に示す斜視図である。 図８のＰ１部を拡大して示す断面図である。 比較例１および２における異物数とウエハの配置との関係を示す図である。 本発明の実施の形態１における放置時間による異物数とウエハの配置との関係を示す図である。 比較例１および２と本発明の実施の形態１との異物数とウエハの配置との関係を示す図である。 本発明の実施の形態２における拡散装置の構成を概略的に示す斜視図である。 本発明の実施の形態２における構造体の先端部とガス配管の接合部とが接合された状態を概略的に示す断面図である。 比較例１および２と本発明の実施の形態１および２との異物数とウエハの配置との関係を示す図である。 本発明の実施の形態３における拡散装置の構成を概略的に示す斜視図である。 比較例１および２と本発明の実施の形態１、２および３との異物数とウエハの配置との関係を示す図である。 本発明の実施の形態４における保持具の構成を概略的に示す正面図である。 本発明の実施の形態４における保持具の構成を概略的に示す右側面図である。 本発明の実施の形態４における保持具の構成を概略的に示す左側面図である。 比較例１および２と本発明の実施の形態１、２、３および４との異物数とウエハの配置との関係を示す図である。 本発明の実施の形態１における拡散方法を示す図である。

以下、本発明の実施の形態について図に基づいて説明する。
（実施の形態１）
最初に本発明の実施の形態１における拡散装置の構成について説明する。本実施の形態では、フリップフロップ式横型拡散炉を備えた拡散装置を例に説明する。フリップフロップ式横型拡散炉は一般的な横型拡散炉と比べて特殊な装置構造を有しているため、まず「フリップフロップ」の言葉の意味を説明する。

フリップフロップ式横型拡散炉の「フリップフロップ」とは、本来ＩＴ用語であり、主に集積回路の記憶素子に用いられている論理回路のことを指している。これは一つの入力に対して常に二つの状態（１か０）の出力を発生させ、次に逆の入力が与えられるまで状態を保持する回路のことである。フリップフロップ式横型拡散炉ではガスが放出される側と排気される側が一定時間で切り替わる（逆になる）ことから、この拡散炉はフリップフロップ式横型拡散炉と名づけられている。

次に、図１を参照して、本実施の形態のフリップフロップ式横型拡散炉を備えた拡散装置の構造を説明する。なお、図１では、説明の便宜のため、フリップフロップ式横型拡散炉の内部構造が図示されている。

本実施の形態の拡散装置１は、ウエハ２の表面に反応性ガスによって膜を形成するためのものである。この拡散装置１は、保持具３と、金属製排気配管５と、フランジ６と、蓋７と、排気配管８と、拡散炉１１と、ガス供給配管１５および１６と、排気装置２０とを主に有している。

保持具３は保持部３ａおよび構造体３ｂを含んでいる。保持部３ａはウエハ２を保持するためのものである。本実施の形態では、保持部３ａは石英製のボート（以下、石英ボートと呼ぶ）である。石英ボート３ａは、ウエハ２を保持した状態で拡散炉内に送りこむためのものである。図示しないが、石英ボート３ａの上面にはウエハ２を挿入してウエハ２を保持可能なスリットが複数個形成されている。構造体３ｂは、拡散炉１１の延在方向において石英ボート３ａの両端に接続されている。構造体３ｂはウエハ２側から反対側に向かって先が細くなるように構成されている。具体的には、構造体３ｂは、ウエハ２側から反対側に向かって径が小さくなる円錐状に形成されている。構造体３ｂは、プロセスガス（反応性ガス）９を分散させることができるように構成されている。

保持具３は、排気通路４を有している。排気通路４は、内部空間に開口し、拡散炉１１の外部に通じている。本実施の形態では、排気通路４は石英ボート３ａに設けられている。金属製排気配管５は、保持具３と排気配管８とを接続するためのものである。金属製排気配管５の一端は吸引口４ａに接続されており、他端は排気配管８に接続されている。

フランジ６には開閉可能な蓋７が設置されている。石英ボート３ａの挿入時および取り出し時には、蓋７は手動または自動で開閉されるように構成されている。排気配管８は反応済みまたは未反応のプロセスガス１０を拡散炉１１から排気するためのものである。また、排気配管８は反応済みまたは未反応のプロセスガス１０と一緒に異物を排気することができるように構成されている。

拡散炉１１は内部空間を有している。本実施の形態では、拡散炉１１は、横方向に配置された横型拡散炉であり、石英製のチューブ（以下、石英チューブと呼ぶ）である。また、石英チューブ１１の外周部には図示しない複数個のヒータが設けられている。これらのヒータはプロセス温度をコントロールするためのものである。ガス供給配管（石英チューブリア側）１５およびガス供給配管（石英チューブフロント側）１６は、プロセスガス９を拡散炉１１に導入するためのものである。ガス供給配管１５および１６は石英チューブ１１の内部空間に通じており、内部空間にプロセスガス９を供給可能に構成されている。排気装置２０は、排気通路４を通じて内部空間内の気体を異物と一緒に外部へ排出するよう排気通路４に接続されている。本実施の形態では、排気装置２０はポンプである。また、排気装置２０は排気配管８に接続されている。

図２および図３を参照して、排気通路４は、石英ボート３ａの側面に設けられた複数個の吸引口４ａと、石英ボート３ａの内部に設けられた内部通路４ｂとを有している。石英ボート３ａの下部には複数個の吸引口４ａが設けられており、これらの吸引口４ａはすべて石英ボート３ａの内部通路４ｂを経由して繋がっている。吸引口４ａは、ウエハ２が石英ボート３ａに保持された状態で、ウエハ２が保持された領域の真下領域内に配置されている。なお、図２では、保持具３を一方側から見た構造を示しているが、保持具３を他方側から見た構造も同様の構造を有している。

本実施の形態では、構造体３ｂは中実に形成されている。なお、構造体３ｂは空洞を有するように形成されていてもよい。構造体３ｂの材質は、プロセスガス９を分散させ、かつウエハ２の品質に影響を与えなければ、石英ボート３ａと同じ材質である石英や金属であってもよい。

また構造体３ｂの直径についてはウエハ２の品質に影響を与えなければウエハ２の直径以下または直径以上としてもかまわない。ただし構造体３ｂの直径の上限はプロセスガス９を通過させるスペースが必要なため、石英チューブ１１の内径よりも小さくする必要がある。このスペースはウエハ２の品質に影響しない範囲で調整される。なお、本実施の形態では、石英ボート３ａの吸引口４ａは、石英ボート３ａの側面のみに設けられているが、巻き上げ異物を吸気できる効果を有するのであれば、たとえば石英ボート３ａの下面の内側（ウエハ２に対向する位置）に配置するなど、その効果に応じてその個数および配置は自由に変更してもかまわない。

次に、本実施の形態の拡散装置の動作について説明する。
再び図１を参照して、本実施の形態のフリップフロップ式横型拡散装置１の動作の概要について説明する。蓋７の位置をフロント側とし、プロセスガス（下流）１０側をリア側とすると、まずフロント側から炉内にプロセスガス９が放出される。放出されたプロセスガス９は気相中またはウエハ２の表面上で反応しながらフロント側からリア側に流れ、未反応ガスまたは反応済ガスがリア側にある排気配管８から排気される。ウエハ２の表面に所望の膜が形成された後、プロセスガス９の放出および排気を上記とは逆に切替えて成膜され、さらに所望の膜が形成されればプロセスは完了する。なお、上記では最初のプロセスガス９がフロント側から放出されたが、リア側から放出されることも可能であり、またこの放出方向を複数回切り替えることも可能である。

続いて、本実施の形態の拡散装置の具体的な動作について、ウエハ２上にＰＳＧ膜（リン珪酸ガラス）を形成する場合を例に説明する。

プロセス条件については、たとえば、プロセスガスはシラン（ＳｉＨ₄）と酸素（Ｏ₂）とアルゴン（Ａｒ）ベースでリン化水素（ＰＨ₃）が数パーセント含まれた混合ガスであり、キャリアーガスは窒素（Ｎ₂）であり、時間は片側６０分でトータル１２０分であり、温度は４５０℃であり、圧力は０．３Ｔｏｒｒである。

図１および図２２を参照して、石英ボート３ａを石英チューブ１１に挿入する前の準備として、石英ボート（保持具）３ａにウエハ２が載置される（Ｓ１０）。具体的には、まず石英ボート（保持具）３ａが保持具ローダーにセットされる（Ｓ１）。続いてウエハ２がウエハローダーにセットされる（Ｓ２）。そして、ウエハローダーからウエハ２が１枚または複数抜き取られ、石英ボート（保持具）３ａにセットされる（Ｓ３）。たとえば、５インチシリコンウエハ２５枚を１ロットとして、２ロット分が石英ボート３ａの中心部分にセットされ、その両サイドと中心部にガスの流れおよび膜質安定化を目的として複数枚のダミーウエハが配置される。石英ボート３ａの吸引口４ａの１つにフレキシブルな金属製排気配管５が取り付けられ、金属製排気配管５に異物を吸い取る排気装置（ポンプ）２０が繋げられる。

次に、ウエハ２が載置された石英ボート３ａが石英チューブ１１の内部空間に挿入された状態で、ポンプ２０によって排気通路を通じて内部空間内の異物がプロセスガス９と一緒に石英チューブ１１の外部へ排出される（Ｓ２０）。

図４を参照して、フロント側から石英チューブ１１の内部空間に石英ボート（保持具）３ａが挿入される。この際、石英ボート３ａからの排気がスタートする（Ｓ４）。具体的には石英ボート３ａが動作開始する直前から排気がスタートする。なお、図４〜７では、説明の便宜のため、フリップフロップ式横型拡散炉の内部構造が図示されている。ウエハ２が載置された石英ボート３ａが石英チューブ１１内部にゆっくり押し込まれる。この際、石英ボート３ａからの排気は継続される（Ｓ５）。また、ガス供給配管（石英チューブリア側）１５からプロセスガス（パージガス）９が供給される。そして吸引口４ａからプロセスガス（パージガス）９と一緒に異物が吸引される。この後も石英ボート３ａは所定の位置までゆっくりと石英チューブ１１の炉内に押し込まれる。石英ボート３ａはたとえば３０ｃｍ／分の速度で炉内に押し込まれる。

図５を参照して、石英チューブ１１内に石英ボート３ａが押し込まれると、石英ボート３ａと石英チューブ１１とが接触する。石英チューブ１１の内壁には成膜時に付着した付着膜が存在している。石英チューブ１１の内壁に付着した付着膜が石英ボート３ａに削り取られて巻き上げられる。この結果、異物が発生する。そして、巻き上げられた異物は構造体３ｂにぶつかる。

図６および図２２を参照して、さらにフロント側から石英チューブ１１内に石英ボート３ａが押し込まれる。この際、巻き上げられた異物を吸引口４ａから吸引しながら石英ボート３ａが炉内に押し込まれる。具体的には、構造体３ｂにぶつかった異物は構造体３ｂに跳ね返されるが、リア側から流れるプロセスガス（パージガス）９に押し戻されてフロント側に押しやられる。このため巻き上げられた異物は、構造体３ｂによって押さえ込まれ、吸引口４ａに導かれて吸引される。吸引口４ａは石英チューブ１１の外部に通じているため、吸引口４ａから吸引された異物は石英チューブ１１の外部へ排出される。石英ボート３ａはリア側に移動しているため異物の吸引口４ａからの吸引を後押しする。また、このようにして石英ボート３ａが石英チューブ１１の炉内に押し込まれていくと、それに伴い石英ボート３ａは石英チューブ１１の外周部に設置したヒータによって徐々に温められる。

図７を参照して、石英ボート３ａは石英チューブ１１内の所定の位置まで押し込まれる。そして石英ボート３ａは最終的にはプロセス温度である４５０℃まで温められる。石英ボート（保持具）３ａが所望の位置に到達後、数分間、石英ボート３ａからの排気が行われた後、排気がストップする（Ｓ６）。この後、プロセスがスタートする（Ｓ７）。上記では排気が停止しているが、さらなる異物吸い取りのためプロセススタート後も吸引力を調整しながら吸引口４ａから吸引することも可能である。プロセス終了後、導入されたプロセスガス９が遮断され、石英ボート３ａを石英チューブ１１の炉内に挿入したときと同じ方法で吸引口４ａから異物を吸引しながらゆっくりと石英ボート３ａが石英チューブ１１から引き出される。

なお、石英チューブ１１への入炉直後にプロセスをスタートさせてもよいが、石英チューブ１１の内部にはわずかに残留異物（吸引できなかった異物）が浮遊しているため、石英チューブ１１に入炉してから数分間放置した後にプロセスをスタートさせることにより、さらなる異物低減効果が発揮される。

なお、本実施の形態では、搬送装置を使用した工程を示したが、手動で上記工程を実施することもできる。つまり、マニュアルで石英ボート３ａが石英チューブ１１の炉内に押し込まれてもよく、更なる異物抑制のため自動で押し込まれてもよい。また、上記の拡散装置１では、石英ボート３ａの排気通路４にフレキシブルな金属製排気配管５が取り付けられたが、炉内構造の簡素化のため、石英棒を円筒状にしてその内部にプロセスガス１０を排気できるようにした配管構造を用いることもできる。この場合、石英棒の先端を排気通路４につなげることにより、異物の吸引と石英ボート３ａの出し入れとを兼ねた構造にすることができる。

次に、本実施の形態の作用効果について比較例と対比して説明する。
図８および図９を参照して、比較例１の石英ボート３ａは、本実施の形態の排気通路および構造体を有していない点で本実施の形態と主に異なっている。比較例１の石英ボート３ａの上部にはスリットが形成されており、このスリットにウエハ２が挿入されている。図示しない比較例２の石英ボートは本実施の形態と同様の構造体を有している。つまり、構造体は石英ボートのリア側およびフロント側の両方に配置されている。したがって、ウエハはリア側の構造体とフロント側の構造体とによって挟み込まれるように配置されている。

まず、図１０を参照して、比較例２の構造体による異物低減効果を確認するために実験を行った。図１０では、横軸は石英ボートに配置したウエハの位置を示している。図１０において、リア側とはガスが放出される側であり、中心部は石英ボートの中心部分であり、フロント側は石英ボートを挿入する側すなわちクリーンルーム側を意味している。縦軸は２μｍ以上のウエハ１枚あたりの異物数を示している。

図１０に示すように比較例２の構造体による異物低減効果が確認された。しかし、その効果は、リア側およびフロント側、つまり構造体の近辺に配置されたウエハのみに及んでおり、中心部までは及んでいない。したがって、構造体による異物低減効果は限定的である。なお、ガスの流れの下流側であるフロント側の構造体の近辺のウエハの異物数がリア側に比べて若干少なくなっている。この理由は、フロント側の構造体の下流側（排気側）にはガスの流れを妨げるものがないため（コンダクタンスが良好）、よどみなくスムーズに排気されるためである。

続いて、図１１を参照して、本実施の形態について、放置時間とウエハ上に付着した異物との関係を確認するために実験を行った。図１１を参照して、石英チューブの炉内に放置すればするほど異物数は低減する傾向を示し、放置後１５分くらいで安定することがわかる。このことから、本実施の形態の拡散装置の異物低減効果をさらに高めるためには石英ボートを石英チューブの炉内に入れ、その後１５分以上放置すればよいことがわかる。また副次効果としてウエハ２を放置することによりウエハ温度が安定化するため、膜厚均一性やリン濃度均一性（ＰＳＧ膜の場合）が向上し、膜質向上およびパワーデバイスの品質向上にも寄与する。

図１２を参照して、比較例１および２と本実施の形態との異物数を比較するための実験を行った。図１２では、異物抑制効果を明確にするために、石英ボートを石英チューブの炉内に挿入し、１５分放置した後にプロセスをスタートした場合の異物数を示している。これは放置することにより浮遊した異物がウエハ上に付着する確率が上がり異物抑制効果を確認しやすくなるためである。図１２に示すように、本実施の形態は比較例１および２に比べて異物数が激減していることがわかる。

なお、リア側およびフロント側の異物数がほぼ同等であることが望ましい。これはプロセスガス９と排気配管８の排気のバランスが両サイドでとれているためである。このバランスがとれない場合は排気配管８の長さやガス配管長さが原因である。このため、微調整として構造体３ｂの直近にあるダミーウエハの枚数またはダミーウエハ間の隙間を変更することにより、リア側およびフロント側の異物数の微調整が可能である。

上記のとおり、本実施の形態の拡散装置１によれば、石英ボート３ａの排気通路４を通じて内部空間内の気体を外部に排出することによって、内部空間内の異物をプロセスガスと一緒に外部に排出することができる。これにより、ウエハ２への異物の付着を十分に抑制することができる。

また、本実施の形態の拡散装置１によれば、吸引口４ａは、ウエハ２が石英ボート３ａに保持された状態で、ウエハ２が保持された領域の真下領域内に配置されている。このため、石英ボート３ａによって削られて巻き上げられた異物がウエハ２に付着する前に吸引口４ａから吸引される。このため、石英ボート３ａの底部の周囲に巻き上がった異物を効率よく排出することができる。

本実施の形態の拡散方法によれば、石英ボート３ａにウエハが載置される工程と、石英ボート３ａが石英チューブ１１の内部空間に挿入された状態で、ポンプ２０によって排気通路４を通じて内部空間内のプロセスガスが外部へ排出される工程とを備えている。このため、石英ボート３ａの排気通路４を通じて内部空間内の気体を外部に排出することによって、内部空間内の異物をプロセスガスと一緒に外部に排出することができる。これにより、ウエハ２への異物の付着を十分に抑制することができる。

（実施の形態２）
本発明の実施の形態２は、実施の形態１と比較してガス供給配管および構造体の構成が主に異なっている。なお、実施の形態１と同一の要素については同一の符号を付し、その説明を繰り返さない。

図１３を参照して、本実施の形態では、ガス供給配管１５および１６の各々は、ガス配管１２と、ガスジャバラ供給配管１７とを含んでいる。ガス配管１２は、構造体３ｂの先端部に接続されている。ガスジャバラ供給配管１７はガス配管１２とガス供給配管１６とに接続されている。構造体３ｂは、ウエハ側に開口が設けられた端面を有している。つまり、構造体３ｂは先端部から当該端面（背面）に向かってプロセスガス９が流れるように構成されている。

石英チューブ１１の先端側からガス配管１２が伸びており、ガス配管１２に構造体３ｂの先端部が接続されている。ガス供給配管１５および１６は、構造体３ｂの開口からプロセスガス９を排出可能に構成されている。プロセスガス９の流れにおいて構造体３ｂよりも下流側の排気配管８から未反応ガスまたは反応済ガスが排気される。なお、プロセスガス９の流れにおいて構造体３ｂよりも下流側に設置されているガス配管１２に排気の機能を持たせて、このガス配管１２から未反応ガスまたは反応済ガスが排気されてもよい。

上記実施の形態１で示したダミーウエハの微調整の作用とあわせて、ガス配管１２で排気を制御することにより、石英ボート３ａの両サイドにおける異物をより高精度に制御することが可能である。

また、図１４を参照して、構造体３ｂの先端部と、ガス配管１２の接合部とは脱着可能に構成されていてもよい。この接合部は構造体３ｂの径が小さい先端に沿って、先端を覆うように形成されている。具体的には、この接合部はおわん状に形成されていてもよい。これにより、入炉時に石英チューブ１１内で石英ボート３ａの位置ズレが発生してもガス配管１２と構造体３ｂとを確実に接合することができる。なお、接合部の構造は、接合が容易かつ確実にできる構造であればよく、おわん状でなくてもよい。さらに本実施の形態では、ガス供給配管１５および１６は金属製配管であってもよく、また石英ボート３ａと同質の材料たとえばＳｉＯ₂で形成されてもよく、またＡｌ₂Ｏ₃（酸化アルミニウム）等のセラミック材を用いたものでもよい。

なお、上記では、石英ボート３ａを石英チューブ１１の炉内に送り込んで、構造体３ｂの先端部にガス配管１２を接合したが、あらかじめ可動可能な延長配管を石英ボート３ａに取り付けておき、その状態で炉内に石英ボート３ａを挿入してもよい。

図１５を参照して、本実施の形態の異物低減効果を確認するための実験を行った。この実験は実施の形態１で示した手順およびプロセス条件で実施した。図１５に示すように本実施の形態では、異物の巻上げをほぼ抑止できた。

以上より、本実施の形態の拡散装置１によれば、構造体３ｂのウエハ２側の開口から反応性ガスを排出するため、反応性ガスの排出による異物の巻き上げを抑制することができる。

また、本実施の形態の拡散装置１によれば、ガス配管１２の接合部が構造体３ｂの径が小さい先端に沿って、先端を覆うように形成されているため、入炉時に石英チューブ１１内で石英ボート３ａの位置ズレが発生してもガス配管１２と構造体３ｂとを確実に接合することができる。

（実施の形態３）
本発明の実施の形態３は、実施の形態１と比較して構造体の構成が主に異なっている。なお、実施の形態１と同一の要素については同一の符号を付し、その説明を繰り返さない。

図１６を参照して、本実施の形態では、構造体３ｂは排気通路４に通じる孔１３を有している。構造体３ｂは、構造体３ｂの先が細くなる外周面を有している。当該孔１３はこの外周面に開口している。本実施の形態では、当該孔１３は複数個設けられている。つまり、構造体３ｂの外周面に開口した孔１３は石英ボート３ａの排気通路４に繋がっている。

図１７を参照して、本実施の形態の異物低減効果を確認するための実験を行った。この実験は実施の形態１で示した手順およびプロセス条件で実施した。本実施の形態では、実施の形態１よりも異物低減効果があることがわかった。

以上より、本実施の形態の拡散装置１によれば、構造体３ｂは、構造体３ｂの先が細くなる外周面に開口し、かつ排気通路４に通じる孔１３を有している。これにより、石英チューブ１１内に浮遊している異物をより排気することができる。

（実施の形態４）
本発明の実施の形態４は、実施の形態１と比較して、保持具の構成が主に異なっている。つまり、保持具は突起部を有している。また、構造体は石英ボートの一方端にのみ配置されている。なお、実施の形態１と同一の要素については同一の符号を付し、その説明を繰り返さない。

図１８〜図２０を参照して、保持具３の突起部１４は石英ボート３ａから石英チューブ１１の内周面に向かって突出するように構成されている。突起部１４は石英ボート３ａの下面に取り付けられている。突起部１４は石英ボート３ａの幅方向の両側に配置されており、石英ボート３ａの長手方向に延在している。突起部１４は、たとえば、石英ボート３ａと同質の材料であるＳｉＯ₂で作製されており、石英ボート３ａに張り合わされている。保持具３は、突起部１４によって内周面に接触するように構成されている。

なお、上記では突起部１４は、石英ボート３ａと同質の材料であるＳｉＯ₂で作製されている場合について説明したが、異物の巻き上げ防止の観点から逸脱しない範囲で形状および材質の変更は可能である。

図２１を参照して、本実施の形態の異物低減効果を確認するための実験を行った。この実験は実施の形態１で示した手順およびプロセス条件で実施した。本実施の形態では、実施の形態１よりも異物低減効果があることがわかった。

以上より、本実施の形態の拡散装置１によれば、保持具３は、突起部１４によって石英チューブ１１の内周面に接触するため、石英ボート３ａの炉内挿入時および炉外排出時における異物の巻き上げを低減することができる。

上記各実施の形態は適宜組み合わせることができる。
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることを意図される。

１ 拡散装置、２ ウエハ、３ 保持具、３ａ 保持部（石英ボート）、３ｂ 構造体、４ 排気通路、４ａ 吸引口、４ｂ 内部通路、５ 金属製排気配管、６ フランジ、７ 蓋、８ 排気配管、９，１０ プロセスガス、１１ 拡散炉（石英チューブ）、１２ ガス配管、１３ 孔、１４ 突起部、１５，１６ ガス供給配管、１７ ガスジャバラ供給配管、２０ 排気装置。

Claims (8)

1. ウエハの表面に反応性ガスによって膜を形成するための拡散装置であって、
   内部空間を有する拡散炉と、
   前記ウエハを保持するための保持部と、前記保持部に接続され、かつ前記ウエハ側から反対側に向かって先が細くなる構造体とを含む保持具とを備え、
   前記保持具は、前記内部空間に開口し、かつ前記拡散炉の外部に通じる排気通路を含み、
   さらに前記排気通路を通じて前記内部空間内の気体を外部へ排出するよう前記排気通路に接続された排気装置を備えた、拡散装置。
2. 前記吸引口は、前記ウエハが前記保持具に保持された状態で、前記ウエハが保持された領域の真下領域内に配置されている、請求項１に記載の拡散装置。
3. 前記内部空間に通じ、かつ前記内部空間に前記反応性ガスを供給可能なガス供給配管をさらに備え、
   前記構造体は、前記ウエハ側に開口が設けられた端面を有し、
   前記ガス供給配管は、前記構造体に接続されており、前記開口から前記反応性ガスを排出可能に構成されている、請求項１または２に記載の拡散装置。
4. 前記構造体は、前記ウエハ側から反対側に向かって径が小さくなる円錐状に形成されており、
   前記ガス供給配管は、前記構造体の径が小さい先端に沿って、前記先端を覆うように形成された接合部を含む、請求項３に記載の拡散装置。
5. 前記構造体は、前記構造体の先が細くなる外周面に開口し、かつ前記排気通路に通じる孔を有する、請求項１または２に記載の拡散装置。
6. 前記保持具は、前記保持部から前記拡散炉の内周面に向かって突出する突起部を含み、
   前記保持具は、前記突起部によって前記内周面に接触するように構成されている、請求項１〜５のいずれか１項に記載の拡散装置。
7. 前記拡散炉は石英チューブであり、前記保持具は石英ボートである、請求項１〜６のいずれか１項に記載の拡散装置。
8. ウエハの表面に反応性ガスによって膜を形成するための拡散方法であって、
   前記ウエハを保持するための保持部と、前記保持部に接続され、かつ前記ウエハ側から反対側に向かって先が細くなる構造体とを含む保持具に、前記ウエハが載置される工程と、
   前記ウエハが載置された前記保持具が拡散炉の内部空間に挿入された状態で、前記内部空間に開口し、かつ前記拡散炉の外部に通じる排気通路に接続された排気装置によって前記排気通路を通じて前記内部空間内の気体が外部へ排出される工程とを備えた、拡散方法。

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