JP2016225565A - Diffusion device and method for manufacturing semiconductor device - Google Patents

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直茂 河崎
Naoshige Kawasaki
直茂 河崎
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a diffusion device capable of suppressing adhesion of contaminants to a wafer, and a method for manufacturing a semiconductor device.SOLUTION: A diffusion device comprises: a reaction chamber 1; holding unit 2 which can hold a plurality of wafers 14; a transportation unit 3 which transports the holding unit 2 to the inside and outside of the reaction chamber 1; a first gas supply unit 6 and a second gas supply unit 31 which supply a process gas into the reaction chamber 1; and a first supply control unit 5 which controls an amount of gas supply by the first gas supply unit 6 and a second supply control unit 34 which controls the amount of gas supply by the second gas supply unit 31. The first gas supply unit 6 can supply a gas from the other end of the reaction chamber 1 to the one end side of the chamber. When the holding unit 2 is located in the reaction chamber 1, the second gas supply unit 31 is arranged closer to the other end side than the wafer 14, and can supply a gas to the other end side.SELECTED DRAWING: Figure 5

Description

本発明は、拡散装置および該拡散装置を用いた半導体装置の製造方法に関し、特に横型の拡散装置および該拡散装置を用いた半導体装置の製造方法に関する。   The present invention relates to a diffusion device and a method for manufacturing a semiconductor device using the diffusion device, and more particularly to a lateral diffusion device and a method for manufacturing a semiconductor device using the diffusion device.

半導体装置の製造方法において、縦型拡散炉または横型拡散炉は、ウエハ表面に薄膜を形成する工程またはウエハに注入されたドーパントを拡散させる工程などに用いられている。ウエハ表面に薄膜を形成する工程では、LP−CVD(Low Pressure Chemical Vapor Deposition)技術または熱CVD(Chemical Vapor Deposition)技術により、プロセスガス(原料ガスを含む)が供給された縦型拡散炉または横型拡散炉内においてウエハ表面上に薄膜が形成される。このようにして形成される薄膜は、たとえばシリコン酸化膜(SiO)、多結晶シリコン膜、TEOS(Tetraethyl Ortho Silicate)膜、BPTEOS(Boron Phospho Tetraethyl Ortho Silicate)膜(リン(P)、ホウ素(B)を含んだSiO)、PSG(Phosphorus Silicon Glass)膜(Pを含んだSiO)、シリコン窒化膜(Si)等である。 In a manufacturing method of a semiconductor device, a vertical diffusion furnace or a horizontal diffusion furnace is used in a process of forming a thin film on a wafer surface or a process of diffusing a dopant implanted into the wafer. In the process of forming a thin film on the wafer surface, a vertical diffusion furnace or a horizontal type furnace supplied with process gas (including source gas) by LP-CVD (Low Pressure Chemical Vapor Deposition) technology or thermal CVD (Chemical Vapor Deposition) technology. A thin film is formed on the wafer surface in the diffusion furnace. The thin film formed in this way is, for example, a silicon oxide film (SiO 2 ), a polycrystalline silicon film, a TEOS (Tetraethyl Ortho Silicate) film, a BPTEOS (Boron Phospho Tetraethyl Ortho Silicate) film (phosphorus (P), or boron (B). ) Including SiO 2 ), PSG (Phosphorus Silicon Glass) film (SiO 2 including P), silicon nitride film (Si 3 N 4 ), and the like.

また、ドーパントを拡散させる工程では、第1導電型または第2導電型のドーパント(たとえばホウ素(B)、ヒ素(As)、リン(P)など)が注入されたウエハに対し、プロセスガス(活性ガスまたは不活性ガスなど)が供給された縦型拡散炉または横型拡散炉内において加熱処理が行われて、ウエハ中にドーパントが拡散される。   In the step of diffusing the dopant, a process gas (active) is applied to the wafer into which the first conductivity type or second conductivity type dopant (for example, boron (B), arsenic (As), phosphorus (P), etc.) is implanted. Heat treatment is performed in a vertical diffusion furnace or a horizontal diffusion furnace supplied with a gas or an inert gas, and the dopant is diffused into the wafer.

横型拡散炉は、縦型拡散炉と比べてメンテナンス費用が安く、ランニングコストが低いという特徴を有している。しかし、従来の横型拡散炉では、拡散炉内への外気の流入などによりウエハが汚染されることなどの問題があった。この結果、従来の横型拡散炉を用いて上記のような拡散処理されたウエハには、ウエハが汚染されることに伴い少数キャリアのライフタイムが短いという問題があった。   A horizontal diffusion furnace is characterized by low maintenance costs and low running costs compared to a vertical diffusion furnace. However, the conventional horizontal diffusion furnace has a problem that the wafer is contaminated by the inflow of outside air into the diffusion furnace. As a result, the wafer subjected to the diffusion treatment as described above using a conventional horizontal diffusion furnace has a problem that the lifetime of minority carriers is short as the wafer is contaminated.

特開2001−351872号公報には、半導体ウエハを炉心管内に搬入し、また炉心管内から搬出する際に半導体ウエハが外気に触れることを防止することを目的として、プロセスガスがボートの両端に配置されたガス噴出口からボートの中央に向かって噴出される拡散装置が開示されている。   In Japanese Patent Laid-Open No. 2001-351872, a process gas is arranged at both ends of a boat for the purpose of preventing a semiconductor wafer from coming into contact with the outside air when the semiconductor wafer is carried into and out of the core tube. A diffusion device is disclosed that is ejected from a gas outlet formed toward the center of a boat.

特開2001−351872号公報JP 2001-318772 A

しかしながら、従来の拡散装置において汚染物の発塵源は外気のみならず、拡散炉内または拡散炉内の表面に蓄積している汚染物も飛散して発塵源となり得る。そのため、特開2001−351872号公報に記載の拡散装置では、プロセスガスがボートの両端に配置されたガス噴出口からボートの中央に向かって噴出されるため、飛散した汚染物がウエハに吹付けられて付着することがあった。   However, in the conventional diffusion device, not only the outside air but also the contaminant accumulated on the surface of the diffusion furnace or the diffusion furnace can be scattered and become a dust generation source. For this reason, in the diffusion apparatus described in Japanese Patent Laid-Open No. 2001-351872, since process gas is ejected from the gas ejection ports arranged at both ends of the boat toward the center of the boat, scattered contaminants are sprayed onto the wafer. And sometimes adhered.

また、上記拡散装置においても従来の拡散装置と同様に、プロセス中においては炉心管の開口部と反対側に位置する上記他端から開口部へ向かってプロセスガスが供給される。炉心管内に供給されたプロセスガスは炉心管の長手方向に沿って流れるが、このときウエハはその表面が該長手方向に交差するように保持されているため、プロセスガスは開口部に達するまでにウエハとぶつかり、ウエハ近傍で乱流が生じる。その結果、従来の拡散装置では、乱流により炉心管内に堆積していた汚染物が巻き上げられ、また、乱流発生箇所の近傍にあるウエハ表面上に汚染物が付着するという問題があった。ウエハに汚染物が付着した場合、当該ウエハ上に製造される半導体装置の歩留まりが低下するという問題があった。   In the diffusion apparatus, as in the conventional diffusion apparatus, the process gas is supplied from the other end located on the side opposite to the opening of the core tube toward the opening during the process. The process gas supplied into the core tube flows along the longitudinal direction of the core tube. At this time, since the wafer is held so that the surface intersects the longitudinal direction, the process gas reaches the opening. It collides with the wafer and turbulence occurs near the wafer. As a result, the conventional diffusion apparatus has a problem that the contaminants accumulated in the core tube due to the turbulent flow are wound up, and the contaminants adhere to the wafer surface in the vicinity of the turbulent flow generation location. When contaminants adhere to the wafer, there is a problem that the yield of semiconductor devices manufactured on the wafer is reduced.

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものである。本発明の主たる目的は、ウエハへの汚染物の付着が抑制されている拡散装置および半導体装置の製造方法を提供することにある。   The present invention has been made to solve the above-described problems. A main object of the present invention is to provide a diffusion device and a method for manufacturing a semiconductor device in which the adhesion of contaminants to a wafer is suppressed.

本発明に係る拡散装置は、開口部を有する一端と、鉛直方向に交差する方向において一端と反対側に位置する他端とを有する反応室と、複数のウエハを交差する方向において互いに間隔を隔てて保持可能に形成されている保持部と、保持部を開口部を通じて反応室の内外に搬送する搬送部と、反応室内にプロセスガスを供給するための第1ガス供給部および第2ガス供給部と、第1ガス供給部および第2ガス供給部による反応室内へのプロセスガスの供給量をそれぞれ制御するための第1供給制御部および第2供給制御部とを備える。第1ガス供給部は、反応室の他端に設けられており、かつ一端側に向かってプロセスガスを供給可能に設けられている。第2ガス供給部は、保持部が反応室内に位置した場合に、交差する方向において保持部に保持されるウエハよりも他端側に配置されており、かつ、他端側に向かってプロセスガスを供給可能に設けられている。   A diffusion apparatus according to the present invention includes a reaction chamber having one end having an opening and another end positioned on the opposite side to the one end in the direction intersecting the vertical direction, and spaced apart from each other in the direction intersecting the plurality of wafers. A holding portion formed so as to be able to hold, a transfer portion for transferring the holding portion into and out of the reaction chamber through the opening, and a first gas supply portion and a second gas supply portion for supplying process gas into the reaction chamber And a first supply control unit and a second supply control unit for controlling the amount of process gas supplied into the reaction chamber by the first gas supply unit and the second gas supply unit, respectively. The first gas supply unit is provided at the other end of the reaction chamber, and is provided so as to be able to supply process gas toward the one end side. The second gas supply unit is disposed on the other end side of the wafer held by the holding unit in the intersecting direction when the holding unit is located in the reaction chamber, and the process gas is directed toward the other end side. Can be supplied.

本発明によれば、ウエハへの汚染物の付着が抑制されている拡散装置および半導体装置の製造方法を提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the manufacturing method of the diffusion apparatus and the semiconductor device with which adhesion of the contaminant to the wafer is suppressed can be provided.

実施の形態1に係る拡散装置の保持部を説明するための斜視図である。3 is a perspective view for explaining a holding unit of the diffusion device according to Embodiment 1. FIG. 実施の形態1に係る拡散装置の搬送部を説明するための斜視図である。FIG. 5 is a perspective view for explaining a transport unit of the diffusion device according to the first embodiment. 実施の形態1に係る拡散装置の第2ガス供給部を説明するための断面図である。6 is a cross-sectional view for explaining a second gas supply unit of the diffusion device according to Embodiment 1. FIG. 実施の形態1に係る拡散装置の保持部および搬送部を説明するための斜視図である。4 is a perspective view for explaining a holding unit and a transport unit of the diffusion device according to Embodiment 1. FIG. 実施の形態1に係る拡散装置を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the diffusion apparatus which concerns on Embodiment 1. FIG. 実施の形態1に係る拡散装置の動作を説明するための模式図である。6 is a schematic diagram for explaining an operation of the diffusion device according to Embodiment 1. FIG. 実施の形態1に係る拡散装置を用いて拡散処理により酸化膜を形成するときの温度プロファイルの一例を示すグラフである。6 is a graph showing an example of a temperature profile when an oxide film is formed by a diffusion process using the diffusion device according to the first embodiment. 実施の形態1に係る拡散装置を用いて上述した条件により酸化膜を形成したウエハの表面の汚染量と従来の拡散装置を用いて酸化膜を形成したウエハ表面の汚染量とを示すグラフである。6 is a graph showing the amount of contamination on the surface of a wafer on which an oxide film is formed using the diffusion device according to Embodiment 1 and the amount of contamination on the surface of a wafer on which an oxide film is formed using a conventional diffusion device. . 実施の形態1に係る拡散装置を用いて上述した条件によりウエハ表面上に形成された酸化膜および従来の拡散装置を用いて形成された酸化膜について、同一ウエハ面内での膜厚均一性および同一バッチ内での膜厚均一性を示すグラフである。Regarding the oxide film formed on the wafer surface under the above-described conditions using the diffusion apparatus according to the first embodiment and the oxide film formed using the conventional diffusion apparatus, the film thickness uniformity within the same wafer surface and It is a graph which shows the film thickness uniformity within the same batch. 実施の形態2に係る拡散装置の保持部を説明するための斜視図である。FIG. 10 is a perspective view for explaining a holding unit of a diffusion device according to Embodiment 2. 実施の形態2に係る拡散装置の搬送部を説明するための斜視図である。FIG. 10 is a perspective view for explaining a transport unit of a diffusion device according to a second embodiment. 実施の形態2に係る拡散装置の保持部および搬送部を説明するための斜視図である。10 is a perspective view for explaining a holding unit and a transport unit of a diffusion device according to Embodiment 2. FIG. 実施の形態2に係る拡散装置を説明するための図である。6 is a diagram for explaining a diffusion device according to Embodiment 2. FIG. 実施の形態2に係る拡散装置を用いて上述した条件により酸化膜を形成したウエハの表面の汚染量と従来の拡散装置を用いて酸化膜を形成したウエハ表面の汚染量とを示すグラフである。It is a graph which shows the contamination amount of the surface of the wafer which formed the oxide film on the conditions mentioned above using the diffusion apparatus which concerns on Embodiment 2, and the contamination amount of the wafer surface which formed the oxide film using the conventional diffusion apparatus. . 実施の形態2に係る拡散装置を用いて上述した条件によりウエハ表面上に形成された酸化膜および従来の拡散装置を用いて形成された酸化膜について、同一ウエハ面内での膜厚均一性および同一バッチ内での膜厚均一性を示すグラフである。With respect to the oxide film formed on the wafer surface under the above-described conditions using the diffusion apparatus according to the second embodiment and the oxide film formed using the conventional diffusion apparatus, the film thickness uniformity within the same wafer surface and It is a graph which shows the film thickness uniformity within the same batch. 実施の形態3に係る拡散装置の保持部を説明するための斜視図である。6 is a perspective view for explaining a holding unit of a diffusion device according to Embodiment 3. FIG. 実施の形態3に係る拡散装置の搬送部を説明するための斜視図である。FIG. 9 is a perspective view for explaining a transport unit of a diffusion device according to a third embodiment. 実施の形態3に係る拡散装置の保持部および搬送部を説明するための斜視図である。10 is a perspective view for explaining a holding unit and a conveyance unit of a diffusion device according to Embodiment 3. FIG. 実施の形態3に係る拡散装置を説明するための図である。FIG. 6 is a diagram for explaining a diffusion device according to a third embodiment. 実施の形態3に係る拡散装置を用いて上述した条件により酸化膜を形成したウエハの表面の汚染量と従来の拡散装置を用いて酸化膜を形成したウエハ表面の汚染量とを示すグラフである。It is a graph which shows the contamination amount of the surface of the wafer which formed the oxide film on the conditions mentioned above using the diffusion apparatus which concerns on Embodiment 3, and the contamination amount of the wafer surface which formed the oxide film using the conventional diffusion apparatus. . 実施の形態3に係る拡散装置を用いて上述した条件によりウエハ表面上に形成された酸化膜および従来の拡散装置を用いて形成された酸化膜について、同一ウエハ面内での膜厚均一性および同一バッチ内での膜厚均一性を示すグラフである。Regarding the oxide film formed on the wafer surface under the above-described conditions using the diffusion device according to the third embodiment and the oxide film formed using the conventional diffusion device, the film thickness uniformity within the same wafer surface and It is a graph which shows the film thickness uniformity within the same batch. 実施の形態4に係る拡散装置の搬送部を説明するための斜視図である。FIG. 10 is a perspective view for explaining a transport unit of a diffusion device according to a fourth embodiment. 実施の形態4に係る拡散装置の保持部および搬送部を説明するための斜視図である。It is a perspective view for demonstrating the holding | maintenance part and conveyance part of the diffusion apparatus which concern on Embodiment 4. FIG. 実施の形態4に係る拡散装置を説明するための図である。FIG. 10 is a diagram for explaining a diffusion device according to a fourth embodiment. 実施の形態4に係る拡散装置を用いて上述した条件により酸化膜を形成したウエハの表面の汚染量と従来の拡散装置を用いて酸化膜を形成したウエハ表面の汚染量とを示すグラフである。6 is a graph showing the amount of contamination on the surface of a wafer on which an oxide film is formed using the diffusion device according to Embodiment 4 and the amount of contamination on the surface of a wafer on which an oxide film is formed using a conventional diffusion device. . 実施の形態4に係る拡散装置を用いて上述した条件によりウエハ表面上に形成された酸化膜および従来の拡散装置を用いて形成された酸化膜について、同一ウエハ面内での膜厚均一性および同一バッチ内での膜厚均一性を示すグラフである。With respect to the oxide film formed on the wafer surface using the diffusion device according to the fourth embodiment under the above-described conditions and the oxide film formed using the conventional diffusion device, the film thickness uniformity within the same wafer surface and It is a graph which shows the film thickness uniformity within the same batch. 実施の形態5に係る拡散装置の保持部を説明するための斜視図である。FIG. 10 is a perspective view for explaining a holding unit of a diffusion device according to a fifth embodiment. 実施の形態5に係る拡散装置の保持部および搬送部を説明するための斜視図である。FIG. 10 is a perspective view for explaining a holding unit and a conveyance unit of a diffusion device according to a fifth embodiment. 実施の形態5に係る拡散装置を説明するための図である。FIG. 10 is a diagram for explaining a diffusion device according to a fifth embodiment. 実施の形態5に係る拡散装置を用いて上述した条件により酸化膜を形成したウエハの表面の汚染量と従来の拡散装置を用いて酸化膜を形成したウエハ表面の汚染量とを示すグラフである。6 is a graph showing the amount of contamination on the surface of a wafer on which an oxide film is formed using the diffusion device according to Embodiment 5 under the above-described conditions and the amount of contamination on the surface of a wafer on which an oxide film is formed using a conventional diffusion device. . 実施の形態5に係る拡散装置を用いて上述した条件によりウエハ表面上に形成された酸化膜および従来の拡散装置を用いて形成された酸化膜について、同一ウエハ面内での膜厚均一性および同一バッチ内での膜厚均一性を示すグラフである。With respect to the oxide film formed on the wafer surface under the above-described conditions using the diffusion apparatus according to the fifth embodiment and the oxide film formed using the conventional diffusion apparatus, the film thickness uniformity within the same wafer surface and It is a graph which shows the film thickness uniformity within the same batch. 実施の形態5に係る拡散装置の第3ガス供給部を説明するための部分断面図である。FIG. 9 is a partial cross-sectional view for explaining a third gas supply unit of a diffusion device according to a fifth embodiment. 実施の形態6に係る拡散装置の保持部を説明するための斜視図である。FIG. 10 is a perspective view for explaining a holding unit of a diffusion device according to a sixth embodiment. 実施の形態6に係る拡散装置の保持部および搬送部を説明するための斜視図である。FIG. 10 is a perspective view for explaining a holding unit and a conveyance unit of a diffusion device according to a sixth embodiment. 実施の形態6に係る拡散装置を説明するための図である。FIG. 10 is a diagram for explaining a diffusion device according to a sixth embodiment. 実施の形態6に係る拡散装置を用いて上述した条件により酸化膜を形成したウエハの表面の汚染量と従来の拡散装置を用いて酸化膜を形成したウエハ表面の汚染量とを示すグラフである。It is a graph which shows the contamination amount of the surface of the wafer which formed the oxide film on the conditions mentioned above using the diffusion apparatus which concerns on Embodiment 6, and the contamination amount of the wafer surface which formed the oxide film using the conventional diffusion apparatus. . 実施の形態6に係る拡散装置を用いて上述した条件によりウエハ表面上に形成された酸化膜および従来の拡散装置を用いて形成された酸化膜について、同一ウエハ面内での膜厚均一性および同一バッチ内での膜厚均一性を示すグラフである。Regarding the oxide film formed on the wafer surface under the above-described conditions using the diffusion apparatus according to the sixth embodiment and the oxide film formed using the conventional diffusion apparatus, the film thickness uniformity within the same wafer surface and It is a graph which shows the film thickness uniformity within the same batch. 実施の形態7に係る拡散装置の保持部および搬送部を説明するための斜視図である。FIG. 10 is a perspective view for explaining a holding unit and a conveyance unit of a diffusion device according to a seventh embodiment. 実施の形態7に係る拡散装置を説明するための図である。FIG. 10 is a diagram for explaining a diffusion device according to a seventh embodiment. 実施の形態7に係る拡散装置を用いて上述した条件により酸化膜を形成したウエハの表面の汚染量と従来の拡散装置を用いて酸化膜を形成したウエハ表面の汚染量とを示すグラフである。It is a graph which shows the contamination amount of the surface of the wafer which formed the oxide film on the conditions mentioned above using the diffusion apparatus which concerns on Embodiment 7, and the contamination amount of the wafer surface which formed the oxide film using the conventional diffusion apparatus. . 実施の形態7に係る拡散装置を用いて上述した条件によりウエハ表面上に形成された酸化膜および従来の拡散装置を用いて形成された酸化膜について、同一ウエハ面内での膜厚均一性および同一バッチ内での膜厚均一性を示すグラフである。With respect to the oxide film formed on the wafer surface using the diffusion device according to the seventh embodiment under the above-described conditions and the oxide film formed using the conventional diffusion device, the film thickness uniformity within the same wafer surface and It is a graph which shows the film thickness uniformity within the same batch. 実施の形態7に係る拡散装置を用いて拡散処理(ドライブ工程)によりドーパントを拡散するときの温度プロファイルの一例を示すグラフである。18 is a graph showing an example of a temperature profile when a dopant is diffused by a diffusion process (drive process) using the diffusion device according to the seventh embodiment. 実施の形態7に係る拡散装置を用いてドーパントが拡散されたウエハの少数キャリアのライフタイムと、比較例として従来の拡散装置を用いてドーパントが拡散されたウエハの少数キャリアのライフタイムとを示すグラフである。The minority carrier lifetime of the wafer in which the dopant is diffused using the diffusion device according to the seventh embodiment and the minority carrier lifetime of the wafer in which the dopant is diffused using the conventional diffusion device are shown as a comparative example. It is a graph.

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。なお、以下の図面において同一または相当する部分には、同一の参照符号を付し、その説明は繰り返さない。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the following drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals, and description thereof will not be repeated.

(実施の形態1)
図1〜図5を参照して、実施の形態1に係る拡散装置100について説明する。図1(a)は被処理物としての複数のウエハ14を保持している保持部2の斜視図であり、図1(b)は図1(a)に示される保持部2の長手方向から見た側面図である。図5は、拡散装置100の構成を説明するための模式図である。なお、図5において、保持部2および搬送部3は図4と同様に斜視図として示し、それ以外は断面図として示す。
(Embodiment 1)
With reference to FIGS. 1 to 5, diffusion apparatus 100 according to Embodiment 1 will be described. FIG. 1A is a perspective view of a holding unit 2 holding a plurality of wafers 14 as objects to be processed, and FIG. 1B is a longitudinal view of the holding unit 2 shown in FIG. FIG. FIG. 5 is a schematic diagram for explaining the configuration of the diffusion device 100. In FIG. 5, the holding unit 2 and the transport unit 3 are shown as perspective views similarly to FIG. 4, and the rest are shown as cross-sectional views.

図5に示されるように、拡散装置100は、反応室1(チューブ)、保持部2(ボート)、搬送部3(パドル)を主に備える拡散装置である。反応室1は、被処理物(たとえばウエハ14)に対して拡散処理または薄膜形成処理を施すための反応室として構成されている。反応室1は、ウエハ14、保持部2、および搬送部3を内部に収容可能に設けられている。反応室1は、開口部を有する一端と、鉛直方向に交差する方向(たとえば水平方向)において一端と反対側に位置する他端とを有している。つまり、拡散装置100は、いわゆる横型拡散炉である。ウエハ14、保持部2、および搬送部3の反応室1への搬入・搬出は、反応室の上記開口部を介して行われる。反応室1の上記一端に形成されている開口部には扉4(エンドリッド)が取り付けられている。扉4は、反応室内をプロセスガスで十分に満たし、長手方向に配置された複数のウエハに対し均一に成膜するために設けられている。扉4は、ウエハ14、保持部2、および搬送部3を反応室1に搬入・搬出する際に上記開口部を開放し、ウエハ14、保持部2、および搬送部3が反応室1内に搬入・収容された後に上記開口部の少なくとも一部を閉鎖するように設けられている。扉4は、たとえば反応室1の開口部よりも開口面積が小さく、かつ搬送部3の一部(たとえば後述する幅狭な部分)を通過可能な貫通孔が形成されていてもよい。扉4の開閉は、自動または手動である。反応室1の外部において扉4の近傍には、搬送部3と扉4との間の隙間を通って反応室1の内部から外部へリークするプロセスガスを排気するためのスカベンジャー(図示しない)が設けられている。反応室1の外部には、反応室1の内部に搬送されたウエハを加熱可能なヒータ13が設けられている。ヒータ13は、反応室1の周囲を囲うように複数設けられている。   As shown in FIG. 5, the diffusion device 100 is a diffusion device mainly including a reaction chamber 1 (tube), a holding unit 2 (boat), and a transfer unit 3 (paddle). The reaction chamber 1 is configured as a reaction chamber for performing diffusion processing or thin film formation processing on an object to be processed (for example, the wafer 14). The reaction chamber 1 is provided so that the wafer 14, the holding unit 2, and the transfer unit 3 can be accommodated therein. The reaction chamber 1 has one end having an opening and the other end located on the opposite side to the one end in a direction intersecting the vertical direction (for example, the horizontal direction). That is, the diffusion device 100 is a so-called horizontal diffusion furnace. Loading / unloading of the wafer 14, the holding unit 2, and the transfer unit 3 into and from the reaction chamber 1 is performed through the opening of the reaction chamber. A door 4 (end lid) is attached to the opening formed at the one end of the reaction chamber 1. The door 4 is provided to sufficiently fill the reaction chamber with a process gas and to form a film uniformly on a plurality of wafers arranged in the longitudinal direction. The door 4 opens the opening when the wafer 14, the holding unit 2, and the transfer unit 3 are loaded into and unloaded from the reaction chamber 1, and the wafer 14, the holding unit 2, and the transfer unit 3 are placed in the reaction chamber 1. It is provided so as to close at least a part of the opening after being carried in and accommodated. For example, the door 4 may have a through-hole that has an opening area smaller than the opening of the reaction chamber 1 and can pass through a part of the transfer unit 3 (for example, a narrow portion described later). The opening and closing of the door 4 is automatic or manual. In the vicinity of the door 4 outside the reaction chamber 1, there is a scavenger (not shown) for exhausting the process gas leaking from the inside of the reaction chamber 1 to the outside through the gap between the transfer unit 3 and the door 4. Is provided. Outside the reaction chamber 1, a heater 13 capable of heating the wafer transferred to the inside of the reaction chamber 1 is provided. A plurality of heaters 13 are provided so as to surround the reaction chamber 1.

図5に示されるように、反応室1は、その長手方向(上記交差する方向)における一端に第1ガス供給部6が接続されている。第1ガス供給部6は、プロセスガスを反応室1の内部へ供給する。プロセスガスは、たとえば原料ガスとキャリアガス(不活性ガス)との混合ガスである。第1ガス供給部6により反応室1内に供給されるプロセスガスの流量は、第1ガス供給部6と配管を介して接続された第1供給制御部5(流量コントロールユニット)によって制御されている。第1ガス供給部6は、たとえばインジェクターを含む。第1供給制御部5は、たとえばマスフローコントローラを含む。   As shown in FIG. 5, the reaction chamber 1 has a first gas supply unit 6 connected to one end in the longitudinal direction (the intersecting direction). The first gas supply unit 6 supplies process gas into the reaction chamber 1. The process gas is, for example, a mixed gas of a source gas and a carrier gas (inert gas). The flow rate of the process gas supplied into the reaction chamber 1 by the first gas supply unit 6 is controlled by a first supply control unit 5 (flow rate control unit) connected to the first gas supply unit 6 via a pipe. Yes. The first gas supply unit 6 includes, for example, an injector. The first supply control unit 5 includes a mass flow controller, for example.

図1(a)に示されるように、保持部2は、複数のウエハを上記交差する方向において互いに間隔を隔てて保持可能に形成されている。保持部2は、複数のウエハを保持可能に形成されている限りにおいて任意の構成を備えていればよいが、たとえば2つの柱状体がウエハの径未満の間隔を隔てて平行に接続されている。保持部2の当該柱状体には、たとえばウエハの外周端を収容可能な溝が一定の間隔を空けて複数形成されている。図1(b)に示されるように、ウエハ14は保持部2よりも鉛直方向上方に表出している領域を有しており、当該領域はウエハ14において半導体装置が形成される領域である。   As shown in FIG. 1A, the holding unit 2 is formed so as to be able to hold a plurality of wafers at intervals in the intersecting direction. The holding unit 2 may have any configuration as long as it is formed so as to hold a plurality of wafers. For example, two columnar bodies are connected in parallel with an interval less than the diameter of the wafer. . In the columnar body of the holding unit 2, for example, a plurality of grooves that can accommodate the outer peripheral edge of the wafer are formed at regular intervals. As shown in FIG. 1B, the wafer 14 has a region that is exposed vertically above the holding unit 2, and this region is a region where a semiconductor device is formed in the wafer 14.

図2に示されるように、搬送部3は、長手方向と短手方向とを有している。搬送部3は、たとえば短手方向において一方が他方に対し幅広な部分と幅狭な部分とを含み、長手方向において当該幅広な部分と幅狭な部分とが接続された構成を有している。図4に示されるように、搬送部3の当該幅広な部分は保持部2を載置可能に設けられている。図5に示されるように、搬送部3の当該幅広な部分は搬送部3が反応室1の内部に搬送されたときに反応室1の上記他端と対向する端部を有している。搬送部3の当該端部には、複数の第2ガス供給部31が設けられている。複数の第2ガス供給部31は、保持部2および搬送部3が反応室1内に配置された場合に、上記他端側に向かってプロセスガスを供給可能に設けられている。   As shown in FIG. 2, the transport unit 3 has a longitudinal direction and a lateral direction. The transport unit 3 includes, for example, a portion in which one side is wider than the other in the short side direction and a narrow portion, and the wide portion and the narrow portion are connected in the longitudinal direction. . As shown in FIG. 4, the wide portion of the transport unit 3 is provided so that the holding unit 2 can be placed thereon. As shown in FIG. 5, the wide portion of the transport unit 3 has an end that faces the other end of the reaction chamber 1 when the transport unit 3 is transported into the reaction chamber 1. A plurality of second gas supply units 31 are provided at the end of the transport unit 3. The plurality of second gas supply units 31 are provided so as to be able to supply process gas toward the other end when the holding unit 2 and the transfer unit 3 are arranged in the reaction chamber 1.

搬送部3の内部には、幅狭な部分から幅広な部分の上記端部まで長手方向に延びるガス配管32が形成されている。ガス配管32は、たとえば搬送部3の幅狭な部分における1本のガス配管と、幅広な部分における複数のガス配管とが接続された構成を有している。ガス配管32は、搬送部3の幅広な部分において第2ガス供給部31と、搬送部3の幅狭な部分においてガス配管33と、それぞれ接続されている。ガス配管33は、たとえばフレキシブルタイプの配管であり、搬送部3の動作に追従可能に設けられている。ガス配管33を搬送部3に固定する方法(ガス配管32とガス配管33との接続方法)は、搬送部3からガス配管33が脱離しない限りにおいて任意の方法で接続されていればよいが、たとえば一般的な半導体製造装置で使用されている高純度ガス配管の固定方法である、ネジ固定式または直接溶接する方法などである。ガス配管33は、第2供給制御部34と接続されている。第2供給制御部34は、第2ガス供給部31により反応室1内に供給されるプロセスガスの流量を制御する。第2供給制御部34は、たとえばマスフローコントローラユニットである。ガス配管32,33は、プロセスガスに含まれるガス種毎に設けられており、たとえばそれぞれが内管および外管を有し、内管と外管とで異なるガスを流通可能に設けられている。   A gas pipe 32 extending in the longitudinal direction from the narrow portion to the end portion of the wide portion is formed inside the transport unit 3. The gas pipe 32 has, for example, a configuration in which one gas pipe in a narrow part of the transport unit 3 and a plurality of gas pipes in a wide part are connected. The gas pipe 32 is connected to the second gas supply part 31 in the wide part of the transport part 3 and the gas pipe 33 in the narrow part of the transport part 3. The gas pipe 33 is, for example, a flexible type pipe and is provided so as to be able to follow the operation of the transport unit 3. The method for fixing the gas pipe 33 to the transport unit 3 (method for connecting the gas pipe 32 and the gas pipe 33) may be connected by any method as long as the gas pipe 33 is not detached from the transport unit 3. For example, a high-purity gas pipe fixing method used in a general semiconductor manufacturing apparatus, such as a screw fixing type or a direct welding method. The gas pipe 33 is connected to the second supply control unit 34. The second supply control unit 34 controls the flow rate of the process gas supplied into the reaction chamber 1 by the second gas supply unit 31. The second supply control unit 34 is, for example, a mass flow controller unit. The gas pipes 32 and 33 are provided for each gas type included in the process gas. For example, each of the gas pipes 32 and 33 has an inner pipe and an outer pipe so that different gases can flow between the inner pipe and the outer pipe. .

第2ガス供給部31は、たとえばインジェクターを含む。図3に示されるように、第2ガス供給部31は、たとえば内管37と外管38とを有しており、内管37と外管38とで2種のガスを放出可能に設けられている。このとき、ガス配管32,33は、2種のガスを混合させることなく第2ガス供給部31の内管37および外管38まで流通可能に設けられている。第2ガス供給部31の内管37には、2本のガス配管32のうちの一方が、外管38には2本のガス配管32のうちの他方がそれぞれ接続されている。また、第2供給制御部34は、2種のガスのそれぞれを単独に制御可能に設けられている。なお、好ましくは第1ガス供給部6も第2ガス供給部31と同様の構成を備えている。つまり、第1ガス供給部6は、たとえば内管および外管とを有しており、内管と外管とで2種のガスを放出可能に設けられている。   The second gas supply unit 31 includes, for example, an injector. As shown in FIG. 3, the second gas supply unit 31 includes, for example, an inner tube 37 and an outer tube 38, and the inner tube 37 and the outer tube 38 are provided so as to be able to release two kinds of gases. ing. At this time, the gas pipes 32 and 33 are provided so as to be able to flow to the inner pipe 37 and the outer pipe 38 of the second gas supply unit 31 without mixing two kinds of gases. One of the two gas pipes 32 is connected to the inner pipe 37 of the second gas supply unit 31, and the other of the two gas pipes 32 is connected to the outer pipe 38. The second supply control unit 34 is provided so that each of the two types of gas can be controlled independently. The first gas supply unit 6 preferably has the same configuration as the second gas supply unit 31. That is, the first gas supply unit 6 has, for example, an inner tube and an outer tube, and is provided so as to be able to release two kinds of gases by the inner tube and the outer tube.

図4(a)に示されるように、第2ガス供給部31は、搬送部3の上記端部においてたとえば3つ設けられている。図4(b)に示されるように、3つの第2ガス供給部31は、搬送部3において保持部2を載置可能に設けられている面を平面視したときに、ウエハ14の中心と重なる位置に設けられている1つの第2ガス供給部31と、ウエハ14の外周よりも外側において当該1つの第2ガス供給部31を挟むように設けられている、2つの第2ガス供給部31とで構成されている。複数の第2ガス供給部31は、それぞれが同等の構成(上記交差する方向における長さ、ガス供給口の大きさなど)を有している。なお、複数の第2ガス供給部31は、それぞれが異なる構成(上記交差する方向における長さ、ガス供給口の大きさなど)を有していてもよい。また、第2ガス供給部31が奇数個設けられている場合には、上述のように、1つの第2ガス供給部31がウエハ14の中心と重なる位置に設けられており、その他の第2ガス供給部31が該1つの第2ガス供給部31を挟んで対称に設けられているのが好ましい。また、第2ガス供給部31が偶数個設けられている場合には、各第2ガス供給部31がウエハ14の中心を通る鉛直線に対して対称に設けられているのが好ましい。   As shown in FIG. 4A, for example, three second gas supply units 31 are provided at the end of the transport unit 3. As shown in FIG. 4B, the three second gas supply units 31 have a center of the wafer 14 when the surface of the transfer unit 3 on which the holding unit 2 can be placed is viewed in plan view. One second gas supply unit 31 provided at an overlapping position and two second gas supply units provided so as to sandwich the one second gas supply unit 31 outside the outer periphery of the wafer 14 31. Each of the plurality of second gas supply units 31 has the same configuration (the length in the intersecting direction, the size of the gas supply port, etc.). The plurality of second gas supply units 31 may have different configurations (length in the intersecting direction, size of the gas supply port, etc.). When an odd number of the second gas supply units 31 are provided, as described above, one second gas supply unit 31 is provided at a position overlapping the center of the wafer 14 and the other second gas supply units 31 are provided. It is preferable that the gas supply unit 31 is provided symmetrically with the one second gas supply unit 31 in between. Further, when an even number of second gas supply units 31 are provided, it is preferable that each second gas supply unit 31 is provided symmetrically with respect to a vertical line passing through the center of the wafer 14.

図5に示されるように、搬送部3は、その長手方向が反応室1の長手方向と沿うように設けられており、当該方向に沿って反応室1に対して移動可能に設けられている。搬送部3は、たとえば搬送制御ユニット11、および搬送制御ユニット11に接続されている回転部12を有する搬送装置10に接続されている。搬送部3の移動距離は、搬送制御ユニット11により回転部12の回転量として制御されている。これにより、搬送部3は、その幅広な部分に載置された保持部2を、上記開口部を通じて反応室1の内外に搬送可能に設けられている。図5において、矢印はプロセスガスGの流通経路を示している。   As shown in FIG. 5, the transport unit 3 is provided such that the longitudinal direction thereof is along the longitudinal direction of the reaction chamber 1, and is provided so as to be movable with respect to the reaction chamber 1 along the direction. . The transport unit 3 is connected to a transport device 10 having, for example, a transport control unit 11 and a rotating unit 12 connected to the transport control unit 11. The movement distance of the conveyance unit 3 is controlled by the conveyance control unit 11 as the rotation amount of the rotation unit 12. Thereby, the conveyance part 3 is provided so that the holding | maintenance part 2 mounted in the wide part can be conveyed in and out of the reaction chamber 1 through the said opening part. In FIG. 5, the arrows indicate the flow paths of the process gas G.

反応室1、保持部2、搬送部3、第1ガス供給部6、第2ガス供給部31およびガス配管33を構成する材料は、それぞれ高温(たとえば1300℃以上)においても変形または変質が抑制されている任意の材料とすればよいが、たとえば窒化アルミニウム(AlN)または酸化アルミニウム(Al)などのセラミックスであってもよいし、石英(SiO)であってもよい。また、反応室1、保持部2、搬送部3、第1ガス供給部6、第2ガス供給部31およびガス配管33を構成する材料は、当該材料のウエハへの付着が許容される場合(たとえば半導体素子への当該材料の混入によるデバイス特性への影響が全く無いか軽微な場合)には、タングステン(W)などの高融点の金属材料であってもよい。反応室1、保持部2、搬送部3、第1ガス供給部6、第2ガス供給部31およびガス配管33の表面は、SiOなどからなる汚染防止膜により被覆されていてもよい。 The materials constituting the reaction chamber 1, the holding unit 2, the transport unit 3, the first gas supply unit 6, the second gas supply unit 31, and the gas pipe 33 are prevented from being deformed or altered even at high temperatures (for example, 1300 ° C. or higher) For example, ceramics such as aluminum nitride (AlN) or aluminum oxide (Al 2 O 3 ) or quartz (SiO 2 ) may be used. In addition, the materials constituting the reaction chamber 1, the holding unit 2, the transfer unit 3, the first gas supply unit 6, the second gas supply unit 31, and the gas pipe 33 are allowed to adhere to the wafer ( For example, in the case where there is no or slight influence on the device characteristics due to the mixing of the material into the semiconductor element), a metal material having a high melting point such as tungsten (W) may be used. The surfaces of the reaction chamber 1, the holding unit 2, the transport unit 3, the first gas supply unit 6, the second gas supply unit 31, and the gas pipe 33 may be covered with a contamination prevention film made of SiO 2 or the like.

次に、図5および図6を参照して、拡散装置100の動作について説明する。図6は、拡散装置100の動作状態を説明するための模式図である。図6(a)はスタンバイ状態、図6(b)は保持部2が搬送部3により反応室1内に搬送される途中の状態、図6(c)は保持部2が搬送部3により反応室1内に搬送された後の拡散処理可能な状態を示す。   Next, the operation of the diffusion device 100 will be described with reference to FIGS. 5 and 6. FIG. 6 is a schematic diagram for explaining the operating state of the diffusion device 100. 6A is a standby state, FIG. 6B is a state in which the holding unit 2 is being transferred into the reaction chamber 1 by the transfer unit 3, and FIG. 6C is a state in which the holding unit 2 is reacted by the transfer unit 3. The state which can be diffused after being transported into the chamber 1 is shown.

図6(a)に示されるように、拡散装置100がスタンバイ状態にあるときに、搬送部3の幅広な部分上に載置されている保持部2に複数のウエハ14が保持される。このとき、保持部2および搬送部3は、反応室1の開口部から上記交差する方向に沿ってたとえば2000mm離れた位置(スタンバイ位置)に配置されている。ウエハ14は、任意の半導体材料で構成されていればよいが、たとえばシリコン(Si)からなる。ウエハ14の外径は、任意の大きさであればよく、たとえば50mm以上300mm以下である。   As shown in FIG. 6A, when the diffusion device 100 is in a standby state, the plurality of wafers 14 are held by the holding unit 2 placed on the wide portion of the transfer unit 3. At this time, the holding unit 2 and the transfer unit 3 are arranged at a position (standby position), for example, 2000 mm away from the opening of the reaction chamber 1 along the intersecting direction. The wafer 14 may be made of any semiconductor material, but is made of, for example, silicon (Si). The outer diameter of the wafer 14 may be any size, for example, 50 mm or more and 300 mm or less.

次に、図6(b)に示されるように、搬送部3によりウエハ14および保持部2が反応室1内に搬送される。このとき、搬送部3による上記交差する方向への搬送速度は、たとえば60mm/分である。これにより、保持部2は、図6(c)に示されるようなウエハ14に対し拡散処理が施されるときの所定の位置(プロセス位置)まで搬送される。保持部2は、上記スタンバイ位置から上記プロセス位置まで、たとえば30分以上かけてゆっくり搬送される。反応室1内への保持部2の搬送が開始する前または搬送中に、第1ガス供給部6および第2ガス供給部31から反応室1内へのプロセスガスの供給が開始される。さらに、反応室1内への保持部2の搬送が開始する前または搬送中に、ヒータ13による加熱が開始される。   Next, as shown in FIG. 6B, the wafer 14 and the holding unit 2 are transferred into the reaction chamber 1 by the transfer unit 3. At this time, the conveyance speed in the said crossing direction by the conveyance part 3 is 60 mm / min, for example. Accordingly, the holding unit 2 is transported to a predetermined position (process position) when the diffusion process is performed on the wafer 14 as shown in FIG. The holding unit 2 is slowly conveyed from the standby position to the process position, for example, over 30 minutes. Supply of process gas from the first gas supply unit 6 and the second gas supply unit 31 into the reaction chamber 1 is started before or during the transfer of the holding unit 2 into the reaction chamber 1. Further, heating by the heater 13 is started before or during the transfer of the holding unit 2 into the reaction chamber 1.

図6(c)に示されるように、搬送部3により反応室1内への搬送が完了した後、反応室1の炉内が拡散処理可能な温度にまで昇温されることにより、拡散処理が開始される。拡散装置100は、図5および図6(c)に示されるように反応室1内に搬送されたウエハ14に対し、ウエハ14の表面に酸化膜を形成するための拡散処理、およびウエハ14に注入されたドーパントを活性化するための拡散処理などを実施することができる。   As shown in FIG. 6 (c), after the transfer into the reaction chamber 1 is completed by the transfer unit 3, the temperature in the furnace of the reaction chamber 1 is increased to a temperature at which the diffusion process can be performed. Is started. As shown in FIGS. 5 and 6C, the diffusion device 100 performs diffusion processing for forming an oxide film on the surface of the wafer 14 on the wafer 14 transferred into the reaction chamber 1, and the wafer 14. A diffusion process for activating the implanted dopant can be performed.

拡散装置100による拡散処理のプロセス条件は、被処理物であるウエハ14および拡散処理などに応じて適宜採用し得るが、その一例としてSiからなるウエハ14の表面に酸化膜を形成するための拡散処理について説明する。図7は、拡散装置100を用いて拡散処理により酸化膜を形成するときの温度プロファイルの一例を示すグラフである。図7の縦軸は処理温度であり、横軸は処理時間である。   The process conditions of the diffusion process by the diffusion apparatus 100 can be appropriately adopted according to the wafer 14 to be processed, the diffusion process, and the like. For example, diffusion for forming an oxide film on the surface of the wafer 14 made of Si. Processing will be described. FIG. 7 is a graph showing an example of a temperature profile when an oxide film is formed by a diffusion process using the diffusion device 100. The vertical axis in FIG. 7 is the processing temperature, and the horizontal axis is the processing time.

図7を参照して、たとえば、加熱開始時点tの反応室1内の温度Tを常温(25℃)とし、時点tのときにヒータ13による加熱を開始する。上述のように、ヒータ13により加熱は、反応室1内への保持部2の搬送が開始する前または搬送中に開始される。このとき、反応室1の炉内の設定温度Tはたとえば950℃とし、加熱開始後反応室1が温度Tに到達する時点tまでヒータ13による昇温速度はたとえば5℃/秒とする。搬送部3により保持部2を反応室1内へ搬送している間および時点tから時点tまでの間、第1ガス供給部6および第2ガス供給部31から反応室1内に供給されるプロセスガスは、たとえば酸素(O)ガスのみである。このとき、反応室1内に供給される酸素ガスの単位時間当たりの流量は、第1供給制御部5および第2供給制御部34によってたとえば3L/分に制御される。 Referring to FIG. 7, for example, temperature T 0 in reaction chamber 1 at heating start time t 0 is set to room temperature (25 ° C.), and heating by heater 13 is started at time t 0 . As described above, heating by the heater 13 is started before or during the conveyance of the holding unit 2 into the reaction chamber 1. At this time, the set temperature T 1 in the furnace of the reaction chamber 1 is set to, for example, 950 ° C., and the heating rate by the heater 13 is, for example, 5 ° C./second until the time t 1 when the reaction chamber 1 reaches the temperature T 1 after the start of heating. To do. Supplyed into the reaction chamber 1 from the first gas supply unit 6 and the second gas supply unit 31 while the holding unit 2 is being transferred into the reaction chamber 1 by the transfer unit 3 and from the time t 0 to the time t 1. The process gas to be used is, for example, only oxygen (O 2 ) gas. At this time, the flow rate per unit time of the oxygen gas supplied into the reaction chamber 1 is controlled to, for example, 3 L / min by the first supply control unit 5 and the second supply control unit 34.

反応室1が目標温度に到達すると、ヒータ13により反応室1の炉内の温度が目標温度に任意のプロセス時間(酸化膜を形成する時間(t−t))だけ保持される。酸化膜を形成する時間(t−t)は、酸化膜の膜厚等に応じて任意に設定され得るが、たとえば100分である。時点tから時点tまでの間、第1ガス供給部6および第2ガス供給部31から反応室1内に供給されるプロセスガスは、たとえば酸素(O)ガスと水素(H)ガスである。このとき、反応室1内に供給される水素ガスの単位時間当たりの流量は、第1供給制御部5および第2供給制御部34によってたとえば6L/分に制御される。また、反応室1内に供給される酸素ガスの単位時間当たりの流量は、時点tまでと同様に、第1供給制御部5および第2供給制御部34によってたとえば3L/分に制御される。 When the reaction chamber 1 reaches the target temperature, the heater 13 holds the temperature in the furnace of the reaction chamber 1 at the target temperature for an arbitrary process time (time for forming an oxide film (t 2 −t 1 )). The time (t 2 -t 1 ) for forming the oxide film can be arbitrarily set according to the thickness of the oxide film, etc., and is, for example, 100 minutes. Between time t 1 to time t 2, the process gas supplied into the reaction chamber 1 through the first gas supply unit 6 and the second gas supply unit 31, for example, oxygen gas (O 2) and hydrogen (H 2) Gas. At this time, the flow rate per unit time of the hydrogen gas supplied into the reaction chamber 1 is controlled to, for example, 6 L / min by the first supply control unit 5 and the second supply control unit 34. The flow rate per unit time of the oxygen gas supplied into the reaction chamber 1, as before time point t 1, is controlled by a first supply control unit 5 and the second supply control unit 34 for example, 3L / min .

時点t経過後、反応室1の炉内の降温を開始する。このとき、反応室1が室温となる時点tまでの降温速度はたとえば5℃/秒とする。時点t経過後、保持部2は搬送部3により反応室1の炉外へ搬送される。また、時点t経過後、第1ガス供給部6および第2ガス供給部31からの水素ガスの放出が停止される。つまり、時点tから時点tまでの間、第1ガス供給部6および第2ガス供給部31から放出されるプロセスガスは、たとえば酸素(O)ガスのみである。このとき、反応室1内に供給される酸素ガスの単位時間当たりの流量は、時点tまでと同様に、第1供給制御部5および第2供給制御部34によってたとえば3L/分に制御される。 After time t 2 has elapsed, it starts cooling of the reaction chamber 1 in a furnace. At this time, the reaction chamber 1 is cooling rate up to the time t 3 when the room temperature, for example to 5 ° C. / sec. After the elapse of time t 2 , the holding unit 2 is transferred to the outside of the reaction chamber 1 by the transfer unit 3. In addition, after the time point t 2 has elapsed, the release of hydrogen gas from the first gas supply unit 6 and the second gas supply unit 31 is stopped. In other words, during the period from time t 2 to time t 3, the process gas discharged from the first gas supply unit 6 and the second gas supply unit 31 is only for example, oxygen gas (O 2). At this time, the flow rate per unit time of the oxygen gas supplied into the reaction chamber 1, as before time point t 2, is controlled by a first supply control unit 5 and the second supply control unit 34 for example, 3L / min The

上記プロセス中において、第1ガス供給部6および第2ガス供給部31は、その供給動作が同時に行われるように第1供給制御部5および第2供給制御部34により制御される。また、たとえば水素ガスは内管37を、酸素ガスは外管38を、それぞれ通って反応室1内に供給される。   During the process, the first gas supply unit 6 and the second gas supply unit 31 are controlled by the first supply control unit 5 and the second supply control unit 34 so that the supply operations are performed simultaneously. Further, for example, hydrogen gas is supplied into the reaction chamber 1 through the inner tube 37 and oxygen gas through the outer tube 38.

次に、図8を参照して、実施の形態1に係る拡散装置100の作用効果について説明する。図8は、実施例として実施の形態1に係る拡散装置100を用いて上述した条件により酸化膜を形成したウエハ14の表面(酸化膜表面)の汚染量と、比較例として上述した従来の拡散装置(上記特許文献1に記載の拡散装置)を用いて酸化膜を形成したウエハ表面(酸化膜表面)の汚染量をそれぞれ示す。図8に示すウエハ表面の汚染量は、全反射蛍光X線装置(株式会社テクノス製)を用いて、ウエハ表面に対し略平行な蛍光X線を照射することにより測定した。汚染元素は、鉄(Fe)、亜鉛(Zn)とした。図8の縦軸は、汚染量(単位:atoms/cm)である。図9は、実施例として実施の形態1に係る拡散装置100を用いて上述した条件によりウエハ14表面上に形成された酸化膜の同一ウエハ面内での膜厚均一性および同一バッチ内での膜厚均一性を示す。さらに、図9は、比較例として上述した従来の拡散装置を用いてウエハ表面上に形成された酸化膜の同一ウエハ面内での膜厚均一性と、同一バッチ内での膜厚均一性を示す。図9の縦軸は、膜厚均一性(単位:%)である。同一ウエハ面内での膜厚均一性は、ウエハの中心および外周4点(中心から等間隔であって外周から5mm内側に位置する点)の計5箇所の膜厚の標準偏差を平均値で割った値とした。また、同一バッチ内での膜厚均一性は、同一バッチで処理された複数枚全てのウエハの各測定箇所で測定された全ての膜厚の標準偏差を平均値で割った値とした。なお、図8に示すウエハ表面の汚染量、および図9に示す同一ウエハ面内での膜厚均一性は、保持部2において反応室1内の上記他端側に最も近い場所に保持されていたウエハに対して算出した。また、実施例および比較例の上記評価には、いずれも外径、構成材料、膜厚、および表面状態(たとえば拡散処理前の表面の汚染量など)などが同等なウエハを用いた。 Next, with reference to FIG. 8, the effect of the diffusion apparatus 100 which concerns on Embodiment 1 is demonstrated. FIG. 8 shows the amount of contamination on the surface (oxide film surface) of the wafer 14 on which the oxide film is formed under the above-described conditions using the diffusion apparatus 100 according to the first embodiment as an example, and the conventional diffusion described above as a comparative example. The contamination amounts on the wafer surface (oxide film surface) on which the oxide film is formed using the apparatus (the diffusion device described in Patent Document 1) are shown. The amount of contamination on the wafer surface shown in FIG. 8 was measured by irradiating fluorescent X-rays substantially parallel to the wafer surface using a total reflection fluorescent X-ray apparatus (manufactured by Technos Co., Ltd.). Contaminating elements were iron (Fe) and zinc (Zn). The vertical axis in FIG. 8 represents the amount of contamination (unit: atoms / cm 2 ). FIG. 9 shows the uniformity of the film thickness within the same wafer surface of the oxide film formed on the surface of the wafer 14 under the above-described conditions using the diffusion apparatus 100 according to the first embodiment as an example, and the same batch. Shows film thickness uniformity. Further, FIG. 9 shows the film thickness uniformity within the same wafer surface and the film thickness uniformity within the same batch of the oxide film formed on the wafer surface using the conventional diffusion device described above as a comparative example. Show. The vertical axis in FIG. 9 is the film thickness uniformity (unit:%). The film thickness uniformity within the same wafer surface is the average value of the standard deviation of the film thickness at a total of five points: the center and the outer periphery of the wafer at four points (points that are equidistant from the center and located 5 mm from the outer periphery). The value was divided. In addition, the film thickness uniformity within the same batch was a value obtained by dividing the standard deviation of all film thicknesses measured at each measurement point of all the plurality of wafers processed in the same batch by the average value. Note that the contamination amount on the wafer surface shown in FIG. 8 and the film thickness uniformity in the same wafer surface shown in FIG. 9 are held in the holding unit 2 at a place closest to the other end side in the reaction chamber 1. The calculation was performed on the wafers. Further, in the above evaluations of the examples and comparative examples, wafers having the same outer diameter, constituent material, film thickness, and surface condition (for example, the amount of contamination on the surface before the diffusion treatment) were used.

図8に示されるように、従来の拡散装置を用いて酸化膜が形成されたウエハ表面の汚染量は、1.0×1011atoms/cmであったのに対し、実施の形態1に係る拡散装置100を用いて酸化膜が形成されたウエハ表面の汚染量は、8.0×10atoms/cmであった。つまり、実施の形態1に係る拡散装置100によれば、従来の拡散装置と比べて拡散処理を施したウエハ表面の汚染を十分に抑制することができることが確認された。 As shown in FIG. 8, the contamination amount on the surface of the wafer on which the oxide film is formed using the conventional diffusion device was 1.0 × 10 11 atoms / cm 2 , whereas in the first embodiment, The amount of contamination on the wafer surface on which the oxide film was formed using the diffusion device 100 was 8.0 × 10 9 atoms / cm 2 . In other words, it was confirmed that the diffusion device 100 according to the first embodiment can sufficiently suppress contamination of the wafer surface subjected to the diffusion treatment as compared with the conventional diffusion device.

従来の拡散装置では、プロセス中においては拡散炉の開口部と反対側に位置する上記他端から開口部へ向かってプロセスガスが供給される。拡散炉内に供給されたプロセスガスは拡散炉の長手方向に沿って流れるが、このときウエハはその表面が該長手方向に交差するように保持されているため、プロセスガスは開口部に達するまでにウエハとぶつかり、ウエハ近傍で乱流が生じる。その結果、従来の拡散装置では、乱流により拡散炉内に堆積していた汚染物が巻き上げられ、また、乱流発生箇所の近傍にあるウエハ表面上に汚染物が付着するという問題があった。   In the conventional diffusion apparatus, the process gas is supplied from the other end located on the side opposite to the opening of the diffusion furnace to the opening during the process. The process gas supplied into the diffusion furnace flows along the longitudinal direction of the diffusion furnace. At this time, the wafer is held so that its surface intersects the longitudinal direction, so that the process gas reaches the opening. The wafer collides with the wafer and a turbulent flow is generated in the vicinity of the wafer. As a result, the conventional diffusion apparatus has a problem that the contaminants accumulated in the diffusion furnace are wound up by turbulent flow, and the contaminants adhere to the wafer surface in the vicinity of the turbulent flow generation location. .

これに対し、拡散装置100は、反応室1内にプロセスガスを供給するための第1ガス供給部6および第2ガス供給部31と、第1ガス供給部6および第2ガス供給部31による反応室1内へのプロセスガスの供給量をそれぞれ制御するための第1供給制御部5および第2供給制御部34とを備えている。第1ガス供給部6は、反応室1の他端に設けられており、かつ一端側に向かってプロセスガスを供給可能に設けられている。第2ガス供給部31は、保持部2が反応室1内に位置した場合に、交差する方向において保持部2に保持されるウエハ14よりも他端側に配置されており、かつ、該他端側に向かってプロセスガスを供給可能に設けられている。そのため、第1ガス供給部6から上記交差する方向に沿って開口部に向かって流通するプロセスガスは、保持部2に保持されているウエハ14から離れた位置において、第2ガス供給部31から上記交差する方向に沿って上記他端側に向かって流通するプロセスガスとぶつかる。このときの第1ガス供給部6および第2ガス供給部31による供給量が第1供給制御部5および第2供給制御部34により適切に制御されることにより、図5において矢印Gで示されるように、第1ガス供給部6および第2ガス供給部31により反応室1内に供給されたプロセスガスは主にウエハ14の上部または下部を流通して開口部から反応室1の外部へ排気される。その結果、拡散装置100は、ウエハ14近傍での乱流の発生が抑制されているため、乱流発生箇所の近傍にあるウエハ14の表面上への汚染物の付着を抑制することができる。   In contrast, the diffusion device 100 includes a first gas supply unit 6 and a second gas supply unit 31 for supplying process gas into the reaction chamber 1, and a first gas supply unit 6 and a second gas supply unit 31. A first supply control unit 5 and a second supply control unit 34 for controlling the amount of process gas supplied into the reaction chamber 1 are provided. The 1st gas supply part 6 is provided in the other end of the reaction chamber 1, and is provided so that process gas can be supplied toward one end side. The second gas supply unit 31 is disposed on the other end side of the wafer 14 held by the holding unit 2 in the intersecting direction when the holding unit 2 is located in the reaction chamber 1, and the other A process gas can be supplied toward the end side. Therefore, the process gas flowing from the first gas supply unit 6 toward the opening along the intersecting direction is separated from the second gas supply unit 31 at a position away from the wafer 14 held by the holding unit 2. It collides with the process gas flowing toward the other end side along the intersecting direction. The supply amount by the first gas supply unit 6 and the second gas supply unit 31 at this time is appropriately controlled by the first supply control unit 5 and the second supply control unit 34, and is indicated by an arrow G in FIG. As described above, the process gas supplied into the reaction chamber 1 by the first gas supply unit 6 and the second gas supply unit 31 circulates mainly through the upper or lower portion of the wafer 14 and is exhausted from the opening to the outside of the reaction chamber 1. Is done. As a result, since the turbulent flow generation near the wafer 14 is suppressed, the diffusion device 100 can suppress the adhesion of contaminants on the surface of the wafer 14 near the turbulent flow generation location.

さらに、図9に示されるように、従来の拡散装置を用いて形成された酸化膜のウエハ面内の膜厚均一性は3.0%であったのに対し、実施の形態1に係る拡散装置100を用いて形成された酸化膜のウエハ面内の膜厚均一性は2.5%であった。つまり、実施の形態1に係る拡散装置100は、従来の拡散装置と比べてウエハ面内の膜厚均一性が高い酸化膜を形成可能であることが確認された。また、従来の拡散装置を用いて形成された酸化膜のバッチ内の膜厚均一性は5.0%であったのに対し、実施の形態1に係る拡散装置100を用いて形成された酸化膜のバッチ内の膜厚均一性は4.5%であった。つまり、実施の形態1に係る拡散装置100は、従来の拡散装置と比べてバッチ内の膜厚均一性が高い酸化膜を形成可能であることが確認された。拡散装置100は、上述のように従来の拡散装置と比べてウエハ14の近傍でプロセスガスの乱流の発生が抑制されているため、該プロセスガスにより形成される酸化膜の膜厚均一性を向上することができる。また、プロセスガスは主に反応室1内においてヒータ13に近い領域を通るため、効果的に加熱され得る。その結果、拡散装置100は、十分に加熱されたプロセスガスをウエハ14へ供給することができるため、該プロセスガスにより形成される酸化膜の膜厚均一性を向上することができる。   Furthermore, as shown in FIG. 9, the uniformity of the film thickness in the wafer surface of the oxide film formed by using the conventional diffusion device was 3.0%, whereas the diffusion according to the first embodiment. The film thickness uniformity in the wafer surface of the oxide film formed using the apparatus 100 was 2.5%. That is, it was confirmed that the diffusion device 100 according to the first embodiment can form an oxide film having a high film thickness uniformity in the wafer surface as compared with the conventional diffusion device. Further, the film thickness uniformity within the batch of the oxide film formed using the conventional diffusion device was 5.0%, whereas the oxidation formed using the diffusion device 100 according to the first embodiment. The film thickness uniformity within the film batch was 4.5%. That is, it was confirmed that the diffusion device 100 according to the first embodiment can form an oxide film with high film thickness uniformity in the batch as compared with the conventional diffusion device. Since the diffusion apparatus 100 suppresses the generation of turbulent process gas in the vicinity of the wafer 14 as compared with the conventional diffusion apparatus as described above, the film thickness uniformity of the oxide film formed by the process gas is improved. Can be improved. Further, since the process gas mainly passes through the region close to the heater 13 in the reaction chamber 1, it can be heated effectively. As a result, since the diffusion device 100 can supply a sufficiently heated process gas to the wafer 14, it is possible to improve the film thickness uniformity of the oxide film formed by the process gas.

拡散装置100により酸化膜が形成されたウエハ14には、他の任意の工程が施されることにより、半導体装置が形成される。つまり、拡散装置100におけるウエハ14に対する拡散処理は、ウエハ14上に形成される半導体装置の製造方法における1つの工程である。実施の形態1において、拡散装置100を用いた半導体装置の製造方法は、ウエハ14を準備する工程と、ウエハ14の表面上に酸化膜を形成する工程とを備える。酸化膜を形成する工程では、拡散装置100を用いて、酸化膜が形成される温度に昇温された反応室1内に第1ガス供給部6および第2ガス供給部31から酸素を含むプロセスガスを供給する。このようにすれば、ウエハ14は汚染が抑制されているため、該ウエハ14上に形成された半導体装置を高い歩留まりで製造することができる。   The wafer 14 on which the oxide film is formed by the diffusion device 100 is subjected to another arbitrary process, thereby forming a semiconductor device. That is, the diffusion process for the wafer 14 in the diffusion device 100 is one step in the method for manufacturing the semiconductor device formed on the wafer 14. In the first embodiment, a method for manufacturing a semiconductor device using diffusion device 100 includes a step of preparing wafer 14 and a step of forming an oxide film on the surface of wafer 14. In the step of forming the oxide film, a process including oxygen from the first gas supply unit 6 and the second gas supply unit 31 in the reaction chamber 1 heated to the temperature at which the oxide film is formed using the diffusion device 100. Supply gas. In this way, since the contamination of the wafer 14 is suppressed, the semiconductor device formed on the wafer 14 can be manufactured with a high yield.

(実施の形態2)
次に、図10〜図13を参照して、実施の形態2に係る拡散装置110について説明する。実施の形態2に係る拡散装置110は、基本的には実施の形態1に係る拡散装置100と同様の構成を備えるが、拡散装置100における第2ガス供給部31に代えて上記交差する方向において第1ガス供給部6と対向する保持部2の端部に設けられている第2ガス供給部21を備えている点で異なる。
(Embodiment 2)
Next, with reference to FIGS. 10 to 13, diffusion apparatus 110 according to Embodiment 2 will be described. The diffusing device 110 according to the second embodiment basically has the same configuration as the diffusing device 100 according to the first embodiment, but in the crossing direction instead of the second gas supply unit 31 in the diffusing device 100. The difference is that a second gas supply unit 21 is provided at the end of the holding unit 2 facing the first gas supply unit 6.

図10(a)は実施の形態2に係る拡散装置110における保持部2の斜視図であり、図10(b)は図10(a)に示される保持部2の長手方向から見た側面図である。保持部2は、実施の形態1と同様に任意の構成を備えていればよいが、たとえば直方体状の枠体として構成されている。図10(b)を参照して、保持部2は、ウエハ14を保持している鉛直方向下方に位置する部分と、当該部分よりも鉛直方向上方に位置する部分とを有している。   10A is a perspective view of the holding unit 2 in the diffusion device 110 according to Embodiment 2, and FIG. 10B is a side view of the holding unit 2 shown in FIG. 10A viewed from the longitudinal direction. It is. Although the holding | maintenance part 2 should just be provided with arbitrary structures similarly to Embodiment 1, it is comprised, for example as a rectangular parallelepiped frame. Referring to FIG. 10B, the holding unit 2 includes a portion that is positioned below the vertical direction that holds the wafer 14, and a portion that is positioned above the portion in the vertical direction.

第2ガス供給部21は、上記他端側に向かってプロセスガスを供給可能に設けられている。第2ガス供給部21は、たとえば保持部2に保持されているウエハ14の表面に平行な面内においてウエハ14を囲うように複数設けられている。第2ガス供給部21の数は、たとえば8つである。複数の第2ガス供給部21は、たとえば鉛直方向および水平方向においてウエハ14の中心と重なる位置に設けられている4つの第2ガス供給部21と、当該4つの第2ガス供給部21を挟むように設けられている(たとえば保持部2をその長手方向から見たときに4隅に設けられている)4つの第2ガス供給部21とで構成されている。   The 2nd gas supply part 21 is provided so that process gas can be supplied toward the said other end side. For example, a plurality of second gas supply units 21 are provided so as to surround the wafer 14 in a plane parallel to the surface of the wafer 14 held by the holding unit 2. The number of second gas supply units 21 is eight, for example. The plurality of second gas supply units 21 sandwich, for example, the four second gas supply units 21 provided at positions overlapping the center of the wafer 14 in the vertical direction and the horizontal direction, and the four second gas supply units 21. (For example, provided at the four corners when the holding unit 2 is viewed from its longitudinal direction) and four second gas supply units 21.

保持部2の内部には、第2ガス供給部21が設けられている端部と、当該端部と上記交差する方向において反対側に位置する端部との間に延びるガス配管(図示しない)が形成されている。ガス配管は、上記反対側に位置する端部において、ガス配管22と接続されている。ガス配管22は、搬送部3の幅狭な部分に沿うように設けられている。ガス配管22は、フレキシブルタイプのガス配管23と接続されている。ガス配管22とガス配管23とを固定する方法(ガス配管22とガス配管23との接続方法)は、互いに脱離しない限りにおいて任意の方法で接続されていればよいが、たとえば挿入固定式またはネジ固定式である。ガス配管23は、第2供給制御部24と接続されている。第2供給制御部24は、第2ガス供給部21により反応室1内に供給されるプロセスガスの流量を制御する。第2供給制御部24は、たとえばマスフローコントローラユニットである。   Inside the holding part 2, a gas pipe (not shown) extending between an end provided with the second gas supply part 21 and an end located on the opposite side in the intersecting direction with the end. Is formed. The gas pipe is connected to the gas pipe 22 at the end located on the opposite side. The gas pipe 22 is provided along the narrow portion of the transport unit 3. The gas pipe 22 is connected to a flexible type gas pipe 23. The gas pipe 22 and the gas pipe 23 may be connected by any method as long as they are not detached from each other as long as they are not detached from each other. It is a screw fixing type. The gas pipe 23 is connected to the second supply control unit 24. The second supply control unit 24 controls the flow rate of the process gas supplied into the reaction chamber 1 by the second gas supply unit 21. The second supply control unit 24 is, for example, a mass flow controller unit.

このようにすれば、実施の形態2に係る拡散装置110における第2ガス供給部21は、実施の形態1における第2ガス供給部31と同様に、保持部2が反応室1内に位置した場合に、交差する方向において保持部2に保持されるウエハ14よりも他端側に配置されており、かつ、該他端側に向かってプロセスガスを供給可能に設けられている。そのため、実施の形態2に係る拡散装置110は実施の形態1に係る拡散装置100と同様の効果を奏することができる。   In this way, in the second gas supply unit 21 in the diffusion device 110 according to the second embodiment, the holding unit 2 is located in the reaction chamber 1 as in the second gas supply unit 31 in the first embodiment. In this case, it is arranged on the other end side with respect to the wafer 14 held by the holding unit 2 in the intersecting direction, and is provided so as to be able to supply a process gas toward the other end side. Therefore, the diffusing device 110 according to the second embodiment can achieve the same effects as the diffusing device 100 according to the first embodiment.

さらに、拡散装置110は、第2ガス供給部21がウエハ14の表面に平行な面内においてウエハ14を囲むように複数設けられているため、拡散装置100と比べて第1ガス供給部6から反応室1内に供給されたプロセスガスがウエハ14にぶつかることをより効果的に抑制することができる。その結果、拡散装置110は、拡散装置100と比べてウエハ14の近傍で乱流が生じることをより効果的に抑制することができる。   Furthermore, since a plurality of second gas supply units 21 are provided so as to surround the wafer 14 in a plane parallel to the surface of the wafer 14 in the diffusion device 110, the first gas supply unit 6 is compared with the diffusion device 100. It can suppress more effectively that the process gas supplied in the reaction chamber 1 collides with the wafer 14. As a result, the diffusing device 110 can more effectively suppress turbulent flow in the vicinity of the wafer 14 as compared with the diffusing device 100.

図14は、実施例として実施の形態2に係る拡散装置110を用いて上述した条件により酸化膜を形成したウエハ14の表面(酸化膜表面)の汚染量と、比較例として上述した従来の拡散装置(上記特許文献1に記載の拡散装置)を用いて酸化膜を形成したウエハ表面(酸化膜表面)の汚染量をそれぞれ示す。図14の縦軸は、図8と同様である。図14に示されるように、従来の拡散装置を用いて酸化膜が形成されたウエハ表面の汚染量は、1.0×1011atoms/cmであったのに対し、実施の形態2に係る拡散装置110を用いて酸化膜が形成されたウエハ表面の汚染量は、6.0×10atoms/cmであった。つまり、実施の形態2に係る拡散装置110によれば、従来の拡散装置と比べて拡散処理を施したウエハ表面の汚染を十分に抑制することができることが確認された。さらに、拡散装置110は、実施の形態1に係る拡散装置100と比較して、ウエハ14の表面の汚染量を低減することができることが確認された。 FIG. 14 shows the contamination amount on the surface (oxide film surface) of the wafer 14 on which the oxide film is formed under the above-described conditions using the diffusion device 110 according to the second embodiment as an example, and the conventional diffusion described above as a comparative example. The contamination amounts on the wafer surface (oxide film surface) on which the oxide film is formed using the apparatus (the diffusion device described in Patent Document 1) are shown. The vertical axis in FIG. 14 is the same as in FIG. As shown in FIG. 14, the contamination amount of the wafer surface on which the oxide film is formed using the conventional diffusion device is 1.0 × 10 11 atoms / cm 2 , whereas in the second embodiment, The amount of contamination on the wafer surface on which the oxide film was formed using such a diffusion device 110 was 6.0 × 10 9 atoms / cm 2 . That is, according to the diffusion device 110 according to the second embodiment, it was confirmed that contamination of the wafer surface subjected to the diffusion treatment can be sufficiently suppressed as compared with the conventional diffusion device. Further, it was confirmed that the diffusion device 110 can reduce the amount of contamination on the surface of the wafer 14 as compared with the diffusion device 100 according to the first embodiment.

図15は、実施例として実施の形態2に係る拡散装置110を用いて実施の形態1において上述した条件によりウエハ14表面上に形成された酸化膜と、比較例として上述した従来の拡散装置を用いてウエハ表面上に形成された酸化膜のそれぞれについての、同一ウエハ面内での膜厚均一性および同一バッチ内での膜厚均一性を示す。図15の縦軸は、図9と同様である。従来の拡散装置を用いて形成された酸化膜のウエハ面内の膜厚均一性は3.0%であったのに対し、実施の形態2に係る拡散装置110を用いて形成された酸化膜のウエハ面内の膜厚均一性は2.0%であった。つまり、実施の形態2に係る拡散装置110は、従来の拡散装置と比べてウエハ面内の膜厚均一性が高い酸化膜を形成可能であることが確認された。また、従来の拡散装置を用いて形成された酸化膜のバッチ内の膜厚均一性は5.0%であったのに対し、実施の形態2に係る拡散装置110を用いて形成された酸化膜のバッチ内の膜厚均一性は4.0%であった。つまり、実施の形態2に係る拡散装置110は、従来の拡散装置と比べてバッチ内の膜厚均一性が高い酸化膜を形成可能であることが確認された。さらに、拡散装置110は、実施の形態1に係る拡散装置100と比較して、ウエハ14の表面に形成された酸化膜の膜厚均一性を向上させることができることが確認された。   FIG. 15 shows an oxide film formed on the surface of the wafer 14 under the conditions described in the first embodiment using the diffusion apparatus 110 according to the second embodiment as an example, and the conventional diffusion apparatus described above as a comparative example. The film thickness uniformity within the same wafer surface and the film thickness uniformity within the same batch are shown for each of the oxide films formed on the wafer surface. The vertical axis in FIG. 15 is the same as in FIG. The film thickness uniformity in the wafer surface of the oxide film formed using the conventional diffusion device was 3.0%, whereas the oxide film formed using the diffusion device 110 according to the second embodiment. The film thickness uniformity in the wafer surface was 2.0%. That is, it was confirmed that the diffusion device 110 according to the second embodiment can form an oxide film having a high film thickness uniformity in the wafer surface as compared with the conventional diffusion device. Further, the film thickness uniformity within the batch of the oxide film formed using the conventional diffusion device was 5.0%, whereas the oxidation formed using the diffusion device 110 according to the second embodiment. The film thickness uniformity within the film batch was 4.0%. That is, it was confirmed that the diffusion device 110 according to the second embodiment can form an oxide film with high film thickness uniformity in the batch as compared with the conventional diffusion device. Furthermore, it was confirmed that the diffusion device 110 can improve the film thickness uniformity of the oxide film formed on the surface of the wafer 14 as compared with the diffusion device 100 according to the first embodiment.

(実施の形態3)
次に、図16〜図19を参照して、実施の形態3に係る拡散装置120について説明する。実施の形態3に係る拡散装置120は、基本的には実施の形態1に係る拡散装置100と同様の構成を備えるが、搬送部3には、保持部2を載置可能な表面に接続されており、プロセスガスを反応室1の外部へ排気可能な複数の排気部35が形成されており、かつ排気部35による反応室1外へのプロセスガスの排気量を制御するための排気制御部36を備えている点で異なる。
(Embodiment 3)
Next, with reference to FIGS. 16 to 19, diffusion apparatus 120 according to Embodiment 3 will be described. The diffusing device 120 according to the third embodiment basically has the same configuration as that of the diffusing device 100 according to the first embodiment, but the transport unit 3 is connected to a surface on which the holding unit 2 can be placed. And a plurality of exhaust parts 35 capable of exhausting the process gas to the outside of the reaction chamber 1 are formed, and an exhaust control part for controlling the exhaust amount of the process gas to the outside of the reaction chamber 1 by the exhaust part 35 The difference is that 36 is provided.

排気部35は、搬送部3において保持部2を載置可能に設けられている上記表面上に形成されている排気孔と、当該排気孔と接続されており搬送部3の内部を通って反応室1の外部にまで引き回されている排気管とを有している。排気部35の排気管の少なくとも一部はフレキシブルに設けられており、当該排気管は搬送部3の動作に追従可能に設けられている。排気制御部36は、排気部35の排気管に接続されている。   The exhaust unit 35 is connected to the exhaust hole formed on the surface where the holding unit 2 can be placed in the transport unit 3 and is connected to the exhaust hole and reacts through the inside of the transport unit 3. And an exhaust pipe routed to the outside of the chamber 1. At least a part of the exhaust pipe of the exhaust unit 35 is provided flexibly, and the exhaust pipe is provided so as to follow the operation of the transport unit 3. The exhaust control unit 36 is connected to the exhaust pipe of the exhaust unit 35.

なお、保持部2は、少なくとも図1に示される実施の形態1における保持部2と同様の構成を備えていればよいが、図16に示されるように、直方体状の枠体として構成されていてもよい。   The holding unit 2 only needs to have at least the same configuration as the holding unit 2 in the first embodiment shown in FIG. 1, but as shown in FIG. 16, it is configured as a rectangular parallelepiped frame. May be.

このようにすれば、実施の形態3に係る拡散装置120における第2ガス供給部31は、実施の形態1における第2ガス供給部31と同様の構成を備えている。そのため、実施の形態2に係る拡散装置110は実施の形態1に係る拡散装置100と同様の効果を奏することができる。   In this way, the second gas supply unit 31 in the diffusion device 120 according to the third embodiment has the same configuration as the second gas supply unit 31 in the first embodiment. Therefore, the diffusing device 110 according to the second embodiment can achieve the same effects as the diffusing device 100 according to the first embodiment.

さらに、実施の形態3に係る拡散装置120は、プロセスガスを反応室1の外部へ排気可能な複数の排気部35が形成されており、かつ排気部35による反応室1外へのプロセスガスの排気量を制御するための排気制御部36を備えているため、排気部35および排気制御部36によって搬送部3上に保持部2により保持されているウエハ14の近傍におけるプロセスガスの流れをより安定化させることができる。その結果、拡散装置120は、拡散装置100と比べてウエハ14の近傍で乱流が生じることをより効果的に抑制することができる。また、図19に示されるように、排気部35により排気されることにより、ウエハ14の上部からウエハ14の近傍を流通して排気部35に至るプロセスガスの流路Gが形成されるため、より効果的にウエハ14にプロセスガスを供給することができる。その結果、拡散装置120によれば、ウエハ14に対し効果的に拡散処理を施すことができる。   Furthermore, in the diffusion device 120 according to the third embodiment, a plurality of exhaust parts 35 that can exhaust the process gas to the outside of the reaction chamber 1 are formed, and the process gas is discharged to the outside of the reaction chamber 1 by the exhaust part 35. Since the exhaust control unit 36 for controlling the exhaust amount is provided, the flow of the process gas in the vicinity of the wafer 14 held by the holding unit 2 on the transfer unit 3 by the exhaust unit 35 and the exhaust control unit 36 is further increased. Can be stabilized. As a result, the diffusing device 120 can more effectively suppress turbulent flow in the vicinity of the wafer 14 as compared with the diffusing device 100. Further, as shown in FIG. 19, by exhausting by the exhaust unit 35, a process gas flow path G is formed from the upper part of the wafer 14 through the vicinity of the wafer 14 to the exhaust unit 35. The process gas can be supplied to the wafer 14 more effectively. As a result, according to the diffusion device 120, the diffusion process can be effectively performed on the wafer 14.

図20は、実施例として実施の形態3に係る拡散装置120を用いて上述した条件により酸化膜を形成したウエハ14の表面(酸化膜表面)の汚染量と、比較例として上述した従来の拡散装置(上記特許文献1に記載の拡散装置)を用いて酸化膜を形成したウエハ表面(酸化膜表面)の汚染量をそれぞれ示す。図20の縦軸は、図8と同様である。図20に示されるように、従来の拡散装置を用いて酸化膜が形成されたウエハ表面の汚染量は、1.0×1011atoms/cmであったのに対し、実施の形態3に係る拡散装置120を用いて酸化膜が形成されたウエハ表面の汚染量は、4.0×10atoms/cmであった。つまり、実施の形態3に係る拡散装置120によれば、従来の拡散装置と比べて拡散処理を施したウエハ表面の汚染を十分に抑制することができることが確認された。さらに、拡散装置120は、実施の形態2に係る拡散装置110と比較して、ウエハ14の表面の汚染量を低減することができることが確認された。 FIG. 20 shows the amount of contamination on the surface (oxide film surface) of the wafer 14 on which the oxide film is formed under the above-described conditions using the diffusion device 120 according to the third embodiment as an example, and the conventional diffusion described above as a comparative example. The contamination amounts on the wafer surface (oxide film surface) on which the oxide film is formed using the apparatus (the diffusion device described in Patent Document 1) are shown. The vertical axis in FIG. 20 is the same as in FIG. As shown in FIG. 20, the amount of contamination on the wafer surface on which the oxide film is formed using the conventional diffusion device is 1.0 × 10 11 atoms / cm 2 , whereas in Embodiment 3, The amount of contamination on the wafer surface on which the oxide film was formed using the diffusion device 120 was 4.0 × 10 9 atoms / cm 2 . That is, according to the diffusion device 120 according to the third embodiment, it was confirmed that contamination of the wafer surface subjected to the diffusion treatment can be sufficiently suppressed as compared with the conventional diffusion device. Furthermore, it was confirmed that the diffusion device 120 can reduce the amount of contamination on the surface of the wafer 14 as compared with the diffusion device 110 according to the second embodiment.

図21は、実施例として実施の形態3に係る拡散装置120を用いて実施の形態1において上述した条件によりウエハ14表面上に形成された酸化膜と、比較例として上述した従来の拡散装置を用いてウエハ表面上に形成された酸化膜のそれぞれについての、同一ウエハ面内での膜厚均一性および同一バッチ内での膜厚均一性を示す。図21の縦軸は、図9と同様である。従来の拡散装置を用いて形成された酸化膜のウエハ面内の膜厚均一性は3.0%であったのに対し、実施の形態3に係る拡散装置120を用いて形成された酸化膜のウエハ面内の膜厚均一性は1.5%であった。つまり、実施の形態3に係る拡散装置120は、従来の拡散装置と比べてウエハ面内の膜厚均一性が高い酸化膜を形成可能であることが確認された。また、従来の拡散装置を用いて形成された酸化膜のバッチ内の膜厚均一性は5.0%であったのに対し、実施の形態3に係る拡散装置120を用いて形成された酸化膜のバッチ内の膜厚均一性は3.5%であった。つまり、実施の形態3に係る拡散装置120は、従来の拡散装置と比べてバッチ内の膜厚均一性が高い酸化膜を形成可能であることが確認された。さらに、拡散装置120は、実施の形態2に係る拡散装置110と比較して、ウエハ14の表面に形成された酸化膜の膜厚均一性を向上させることができることが確認された。   FIG. 21 shows an oxide film formed on the surface of the wafer 14 under the conditions described in the first embodiment using the diffusion apparatus 120 according to the third embodiment as an example, and the conventional diffusion apparatus described above as a comparative example. The film thickness uniformity within the same wafer surface and the film thickness uniformity within the same batch are shown for each of the oxide films formed on the wafer surface. The vertical axis in FIG. 21 is the same as in FIG. The film thickness uniformity in the wafer surface of the oxide film formed using the conventional diffusion device was 3.0%, whereas the oxide film formed using the diffusion device 120 according to the third embodiment. The film thickness uniformity in the wafer surface was 1.5%. In other words, it was confirmed that the diffusion device 120 according to the third embodiment can form an oxide film with higher film thickness uniformity in the wafer surface than the conventional diffusion device. The thickness uniformity within the batch of the oxide film formed using the conventional diffusion device was 5.0%, whereas the oxidation formed using the diffusion device 120 according to the third embodiment. The film thickness uniformity within the film batch was 3.5%. That is, it was confirmed that the diffusion device 120 according to the third embodiment can form an oxide film with high film thickness uniformity in the batch as compared with the conventional diffusion device. Furthermore, it was confirmed that the diffusion device 120 can improve the film thickness uniformity of the oxide film formed on the surface of the wafer 14 as compared with the diffusion device 110 according to the second embodiment.

(実施の形態4)
次に、図22〜図24を参照して、実施の形態4に係る拡散装置130について説明する。実施の形態4に係る拡散装置130は、基本的には実施の形態2に係る拡散装置110と同様の構成を備えるが、搬送部3には、保持部2を載置可能な表面に接続されており、プロセスガスを反応室1の外部へ排気可能な複数の排気部35が形成されており、かつ排気部35による反応室1外へのプロセスガスの排気量を制御するための排気制御部36を備えている点で異なる。
(Embodiment 4)
Next, with reference to FIG. 22 to FIG. 24, the diffusion device 130 according to the fourth embodiment will be described. The diffusion device 130 according to the fourth embodiment basically has the same configuration as that of the diffusion device 110 according to the second embodiment, but the transport unit 3 is connected to a surface on which the holding unit 2 can be placed. And a plurality of exhaust parts 35 capable of exhausting the process gas to the outside of the reaction chamber 1 are formed, and an exhaust control part for controlling the exhaust amount of the process gas to the outside of the reaction chamber 1 by the exhaust part 35 The difference is that 36 is provided.

つまり、実施の形態4に係る拡散装置130は、第2ガス供給部21が設けられている実施の形態2における保持部2と、排気部35が設けられている実施の形態3における搬送部3とを備えている。そのため、拡散装置130は、拡散装置120と同様の効果を奏することができる。   That is, the diffusing device 130 according to the fourth embodiment includes the holding unit 2 in the second embodiment in which the second gas supply unit 21 is provided and the transport unit 3 in the third embodiment in which the exhaust unit 35 is provided. And. Therefore, the diffusion device 130 can achieve the same effect as the diffusion device 120.

図25は、実施例として実施の形態4に係る拡散装置130を用いて上述した条件により酸化膜を形成したウエハ14の表面(酸化膜表面)の汚染量と、比較例として上述した従来の拡散装置(上記特許文献1に記載の拡散装置)を用いて酸化膜を形成したウエハ表面(酸化膜表面)の汚染量をそれぞれ示す。図25の縦軸は、図8と同様である。図25に示されるように、従来の拡散装置を用いて酸化膜が形成されたウエハ表面の汚染量は、1.0×1011atoms/cmであったのに対し、実施の形態4に係る拡散装置130を用いて酸化膜が形成されたウエハ表面の汚染量は、2.0×10atoms/cmであった。つまり、実施の形態4に係る拡散装置130によれば、従来の拡散装置と比べて拡散処理を施したウエハ表面の汚染を十分に抑制することができることが確認された。さらに、拡散装置130は、実施の形態3に係る拡散装置120と比較して、ウエハ14の表面の汚染量を低減することができることが確認された。 FIG. 25 shows the contamination amount on the surface (oxide film surface) of the wafer 14 on which the oxide film is formed under the above-described conditions using the diffusion device 130 according to the fourth embodiment as an example, and the conventional diffusion described above as a comparative example. The contamination amounts on the wafer surface (oxide film surface) on which the oxide film is formed using the apparatus (the diffusion device described in Patent Document 1) are shown. The vertical axis in FIG. 25 is the same as in FIG. As shown in FIG. 25, the contamination amount of the wafer surface on which the oxide film is formed by using the conventional diffusion device was 1.0 × 10 11 atoms / cm 2 , whereas in the fourth embodiment, The amount of contamination on the wafer surface on which the oxide film was formed using the diffusion device 130 was 2.0 × 10 9 atoms / cm 2 . That is, according to the diffusion device 130 according to the fourth embodiment, it was confirmed that contamination of the wafer surface subjected to the diffusion treatment can be sufficiently suppressed as compared with the conventional diffusion device. Further, it was confirmed that the diffusion device 130 can reduce the amount of contamination on the surface of the wafer 14 as compared with the diffusion device 120 according to the third embodiment.

図26は、実施例として実施の形態4に係る拡散装置130を用いて実施の形態1において上述した条件によりウエハ14表面上に形成された酸化膜と、比較例として上述した従来の拡散装置を用いてウエハ表面上に形成された酸化膜のそれぞれについての、同一ウエハ面内での膜厚均一性および同一バッチ内での膜厚均一性を示す。図26の縦軸は、図9と同様である。従来の拡散装置を用いて形成された酸化膜のウエハ面内の膜厚均一性は3.0%であったのに対し、実施の形態4に係る拡散装置130を用いて形成された酸化膜のウエハ面内の膜厚均一性は1.2%であった。つまり、実施の形態4に係る拡散装置130は、従来の拡散装置と比べてウエハ面内の膜厚均一性が高い酸化膜を形成可能であることが確認された。また、従来の拡散装置を用いて形成された酸化膜のバッチ内の膜厚均一性は5.0%であったのに対し、実施の形態4に係る拡散装置130を用いて形成された酸化膜のバッチ内の膜厚均一性は3.0%であった。つまり、実施の形態4に係る拡散装置130は、従来の拡散装置と比べてバッチ内の膜厚均一性が高い酸化膜を形成可能であることが確認された。さらに、拡散装置130は、実施の形態3に係る拡散装置120と比較して、ウエハ14の表面に形成された酸化膜の膜厚均一性を向上させることができることが確認された。   FIG. 26 shows an oxide film formed on the surface of the wafer 14 under the conditions described in the first embodiment using the diffusion apparatus 130 according to the fourth embodiment as an example, and the conventional diffusion apparatus described above as a comparative example. The film thickness uniformity within the same wafer surface and the film thickness uniformity within the same batch are shown for each of the oxide films formed on the wafer surface. The vertical axis in FIG. 26 is the same as that in FIG. The film thickness uniformity in the wafer surface of the oxide film formed using the conventional diffusion device was 3.0%, whereas the oxide film formed using the diffusion device 130 according to the fourth embodiment. The film thickness uniformity in the wafer surface was 1.2%. That is, it was confirmed that the diffusion device 130 according to the fourth embodiment can form an oxide film having a high film thickness uniformity in the wafer surface as compared with the conventional diffusion device. Further, the film thickness uniformity within the batch of the oxide film formed using the conventional diffusion device was 5.0%, whereas the oxidation formed using the diffusion device 130 according to the fourth embodiment. The film thickness uniformity within the film batch was 3.0%. That is, it was confirmed that the diffusion device 130 according to the fourth embodiment can form an oxide film with high film thickness uniformity in the batch as compared with the conventional diffusion device. Further, it was confirmed that the diffusion device 130 can improve the film thickness uniformity of the oxide film formed on the surface of the wafer 14 as compared with the diffusion device 120 according to the third embodiment.

(実施の形態5)
次に、図27〜図29、および図32を参照して、実施の形態5に係る拡散装置140について説明する。実施の形態5に係る拡散装置140は、基本的には実施の形態4に係る拡散装置130と同様の構成を備えるが、保持部2により保持されるウエハ14の鉛直方向上方に設けられており、搬送部3に向かってプロセスガスを供給可能に設けられている第3ガス供給部17を備えている点で異なる。
(Embodiment 5)
Next, with reference to FIGS. 27 to 29 and FIG. 32, diffusion apparatus 140 according to Embodiment 5 will be described. The diffusion device 140 according to the fifth embodiment basically has the same configuration as the diffusion device 130 according to the fourth embodiment, but is provided above the wafer 14 held by the holding unit 2 in the vertical direction. The third difference is that a third gas supply unit 17 is provided so that the process gas can be supplied toward the transfer unit 3.

第3ガス供給部17は、たとえば保持部2に固定されている。第3ガス供給部17は、保持部2に保持されているウエハ14の表面に沿って鉛直方向上方から下方へプロセスガスを放出可能に設けられている。第3ガス供給部17の内部にはプロセスガスを流通可能なガス配管19が形成されており、ガス配管19においてウエハ14側に位置する(鉛直方向下方に位置する)外壁には複数の貫通孔20が形成されている。貫通孔20は、搬送部3に形成されている排気部35の排気孔とウエハ14を挟んで対向するように設けられていてもよい。   The third gas supply unit 17 is fixed to the holding unit 2, for example. The third gas supply unit 17 is provided so as to be able to release process gas from the upper side to the lower side in the vertical direction along the surface of the wafer 14 held by the holding unit 2. A gas pipe 19 through which process gas can flow is formed inside the third gas supply unit 17, and a plurality of through holes are formed in the outer wall located on the wafer 14 side (positioned vertically below) in the gas pipe 19. 20 is formed. The through hole 20 may be provided so as to face the exhaust hole of the exhaust unit 35 formed in the transport unit 3 with the wafer 14 interposed therebetween.

第3ガス供給部17は、反応室1の外部から引き回されておりプロセスガスを流通可能なガス配管と接続されている。第3ガス供給部17は、たとえば保持部2において第2ガス供給部21にプロセスガスを供給するためのガス配管と接続されている。第3ガス供給部17による反応室1内へのプロセスガスの供給量は、当該ガス配管に接続されている第3供給制御部により制御されている。第3供給制御部は、たとえば第2供給制御部24が兼ねている。   The third gas supply unit 17 is routed from the outside of the reaction chamber 1 and is connected to a gas pipe through which process gas can flow. The third gas supply unit 17 is connected to a gas pipe for supplying process gas to the second gas supply unit 21 in the holding unit 2, for example. The supply amount of the process gas into the reaction chamber 1 by the third gas supply unit 17 is controlled by a third supply control unit connected to the gas pipe. For example, the second supply control unit 24 serves as the third supply control unit.

このようにすれば、実施の形態5に係る拡散装置140における第2ガス供給部21および排気部35は、それぞれ実施の形態4における第2ガス供給部21および排気部35と同様の構成を備えている。そのため、実施の形態5に係る拡散装置140は実施の形態4に係る拡散装置130と同様の効果を奏することができる。   In this way, the second gas supply unit 21 and the exhaust unit 35 in the diffusion device 140 according to Embodiment 5 have the same configurations as the second gas supply unit 21 and the exhaust unit 35 in Embodiment 4, respectively. ing. Therefore, the diffusion device 140 according to the fifth embodiment can achieve the same effect as the diffusion device 130 according to the fourth embodiment.

さらに、実施の形態5に係る拡散装置140は、保持部2により保持されるウエハ14の鉛直方向上方に設けられており、搬送部3に向かってプロセスガスを供給可能に設けられている第3ガス供給部17を備えているため、排気部35、排気制御部36、および第3ガス供給部17によって搬送部3上に保持部2により保持されているウエハ14の近傍におけるプロセスガスの流れをより安定化させることができる。その結果、拡散装置140は、拡散装置130と比べてウエハ14の近傍で乱流が生じることをより効果的に抑制することができる。   Furthermore, the diffusion device 140 according to the fifth embodiment is provided above the wafer 14 held by the holding unit 2 in the vertical direction, and is provided so as to be able to supply process gas toward the transfer unit 3. Since the gas supply unit 17 is provided, the flow of the process gas in the vicinity of the wafer 14 held by the holding unit 2 on the transfer unit 3 by the exhaust unit 35, the exhaust control unit 36, and the third gas supply unit 17. It can be further stabilized. As a result, the diffusing device 140 can more effectively suppress the occurrence of turbulent flow near the wafer 14 as compared with the diffusing device 130.

図30は、実施例として実施の形態5に係る拡散装置140を用いて上述した条件により酸化膜を形成したウエハ14の表面(酸化膜表面)の汚染量と、比較例として上述した従来の拡散装置(上記特許文献1に記載の拡散装置)を用いて酸化膜を形成したウエハ表面(酸化膜表面)の汚染量をそれぞれ示す。図30の縦軸は、図8と同様である。図30に示されるように、従来の拡散装置を用いて酸化膜が形成されたウエハ表面の汚染量は、1.0×1011atoms/cmであったのに対し、実施の形態5に係る拡散装置140を用いて酸化膜が形成されたウエハ表面の汚染量は、1.0×10atoms/cmであった。つまり、実施の形態5に係る拡散装置140によれば、従来の拡散装置と比べて拡散処理を施したウエハ表面の汚染を十分に抑制することができることが確認された。さらに、拡散装置140は、実施の形態4に係る拡散装置130と比較して、拡散装置130よりもウエハ14の表面の汚染量を低減することができることが確認された。 FIG. 30 shows the amount of contamination on the surface (oxide film surface) of the wafer 14 on which the oxide film is formed under the conditions described above using the diffusion apparatus 140 according to the fifth embodiment as an example, and the conventional diffusion described above as a comparative example. The contamination amounts on the wafer surface (oxide film surface) on which the oxide film is formed using the apparatus (the diffusion device described in Patent Document 1) are shown. The vertical axis in FIG. 30 is the same as that in FIG. As shown in FIG. 30, the contamination amount on the wafer surface on which the oxide film is formed using the conventional diffusion device is 1.0 × 10 11 atoms / cm 2 , whereas in the fifth embodiment, The amount of contamination on the wafer surface on which the oxide film was formed using the diffusion device 140 was 1.0 × 10 8 atoms / cm 2 . That is, according to the diffusion device 140 according to the fifth embodiment, it was confirmed that contamination of the wafer surface subjected to the diffusion treatment can be sufficiently suppressed as compared with the conventional diffusion device. Further, it has been confirmed that the diffusion device 140 can reduce the amount of contamination on the surface of the wafer 14 more than the diffusion device 130 as compared with the diffusion device 130 according to the fourth embodiment.

図31は、実施例として実施の形態5に係る拡散装置140を用いて実施の形態1において上述した条件によりウエハ14表面上に形成された酸化膜と、比較例として上述した従来の拡散装置を用いてウエハ表面上に形成された酸化膜のそれぞれについての、同一ウエハ面内での膜厚均一性および同一バッチ内での膜厚均一性を示す。図31の縦軸は、図8と同様である。従来の拡散装置を用いて形成された酸化膜のウエハ面内の膜厚均一性は3.0%であったのに対し、実施の形態5に係る拡散装置140を用いて形成された酸化膜のウエハ面内の膜厚均一性は1.0%であった。つまり、実施の形態5に係る拡散装置140は、従来の拡散装置と比べてウエハ面内の膜厚均一性が高い酸化膜を形成可能であることが確認された。また、従来の拡散装置を用いて形成された酸化膜のバッチ内の膜厚均一性は5.0%であったのに対し、実施の形態5に係る拡散装置140を用いて形成された酸化膜のバッチ内の膜厚均一性は2.5%であった。つまり、実施の形態5に係る拡散装置140は、従来の拡散装置と比べてバッチ内の膜厚均一性が高い酸化膜を形成可能であることが確認された。さらに、拡散装置140は、実施の形態4に係る拡散装置130と比較して、ウエハ14の表面に形成された酸化膜の膜厚均一性を向上させることができることが確認された。   FIG. 31 shows an oxide film formed on the surface of the wafer 14 under the conditions described in the first embodiment using the diffusion apparatus 140 according to the fifth embodiment as an example, and the conventional diffusion apparatus described above as a comparative example. The film thickness uniformity within the same wafer surface and the film thickness uniformity within the same batch are shown for each of the oxide films formed on the wafer surface. The vertical axis in FIG. 31 is the same as in FIG. The thickness uniformity in the wafer surface of the oxide film formed using the conventional diffusion device was 3.0%, whereas the oxide film formed using the diffusion device 140 according to the fifth embodiment. The film thickness uniformity in the wafer surface was 1.0%. That is, it was confirmed that the diffusion device 140 according to the fifth embodiment can form an oxide film having a high film thickness uniformity in the wafer surface as compared with the conventional diffusion device. Further, the film thickness uniformity in the batch of the oxide film formed using the conventional diffusion device was 5.0%, whereas the oxidation formed using the diffusion device 140 according to the fifth embodiment. The film thickness uniformity within the batch of films was 2.5%. That is, it was confirmed that the diffusion device 140 according to the fifth embodiment can form an oxide film with high film thickness uniformity in the batch as compared with the conventional diffusion device. Furthermore, it was confirmed that the diffusion device 140 can improve the film thickness uniformity of the oxide film formed on the surface of the wafer 14 as compared with the diffusion device 130 according to the fourth embodiment.

(実施の形態6)
次に、図33〜図35を参照して、実施の形態6に係る拡散装置150について説明する。実施の形態6に係る拡散装置150は、基本的には実施の形態5に係る拡散装置140と同様の構成を備えるが、第2ガス供給部21に代えて実施の形態1および実施の形態3における第2ガス供給部31を備えている点で異なる。
(Embodiment 6)
Next, with reference to FIGS. 33 to 35, a diffusion apparatus 150 according to Embodiment 6 will be described. The diffusion device 150 according to the sixth embodiment basically includes the same configuration as the diffusion device 140 according to the fifth embodiment, but the first and third embodiments replace the second gas supply unit 21. It differs in that the second gas supply unit 31 is provided.

つまり、実施の形態6に係る拡散装置150は、第2ガス供給部21が設けられていない実施の形態3における保持部2と、第2ガス供給部31および排気部35が設けられている実施の形態3における搬送部3と、実施の形態5における第3ガス供給部17を備えている。この場合、保持部2の内部にはガス配管22と第3ガス供給部17とを接続するガス配管(図示しない)が形成されており、ガス配管22および保持部2内に形成されているガス配管を流通したプロセスガスが第3ガス供給部17から放出される。   In other words, the diffusion device 150 according to the sixth embodiment includes the holding unit 2, the second gas supply unit 31, and the exhaust unit 35 in the third embodiment in which the second gas supply unit 21 is not provided. The transport unit 3 in the third embodiment and the third gas supply unit 17 in the fifth embodiment are provided. In this case, a gas pipe (not shown) for connecting the gas pipe 22 and the third gas supply part 17 is formed inside the holding part 2, and the gas formed in the gas pipe 22 and the holding part 2. The process gas flowing through the pipe is released from the third gas supply unit 17.

このようにしても、拡散装置150において第1ガス供給部6から上記交差する方向に沿って開口部に向かって流通するプロセスガスは、保持部2に保持されているウエハ14から離れた位置において、第2ガス供給部31から上記交差する方向に沿って上記他端側に向かって流通するプロセスガスとぶつかる。その結果、拡散装置150は、ウエハ14近傍での乱流の発生が抑制されているため、乱流発生箇所の近傍にあるウエハ14の表面上への汚染物の付着を抑制することができる。   Even in this case, the process gas flowing from the first gas supply unit 6 toward the opening along the intersecting direction in the diffusion device 150 is at a position away from the wafer 14 held by the holding unit 2. The second gas supply unit 31 collides with the process gas flowing toward the other end side along the intersecting direction. As a result, since the turbulent flow is suppressed in the vicinity of the wafer 14, the diffusion device 150 can suppress the adhesion of contaminants on the surface of the wafer 14 in the vicinity of the turbulent flow generation location.

また、拡散装置150は、排気部35、排気制御部36、および第3ガス供給部17によって搬送部3上に保持部2により保持されているウエハ14の近傍におけるプロセスガスの流れをより安定化させることができる。その結果、拡散装置140は、拡散装置130と比べてウエハ14の近傍で乱流が生じることをより効果的に抑制することができる。   The diffusion device 150 further stabilizes the flow of the process gas in the vicinity of the wafer 14 held by the holding unit 2 on the transfer unit 3 by the exhaust unit 35, the exhaust control unit 36, and the third gas supply unit 17. Can be made. As a result, the diffusing device 140 can more effectively suppress the occurrence of turbulent flow near the wafer 14 as compared with the diffusing device 130.

図36は、実施例として実施の形態6に係る拡散装置150を用いて上述した条件により酸化膜を形成したウエハ14の表面(酸化膜表面)の汚染量と、比較例として上述した従来の拡散装置(上記特許文献1に記載の拡散装置)を用いて酸化膜を形成したウエハ表面(酸化膜表面)の汚染量をそれぞれ示す。図36の縦軸は、図8と同様である。図36に示されるように、従来の拡散装置を用いて酸化膜が形成されたウエハ表面の汚染量は、1.0×1011atoms/cmであったのに対し、実施の形態6に係る拡散装置150を用いて酸化膜が形成されたウエハ表面の汚染量は、8.0×10atoms/cmであった。つまり、実施の形態6に係る拡散装置150によれば、従来の拡散装置と比べて拡散処理を施したウエハ表面の汚染を十分に抑制することができることが確認された。さらに、拡散装置150は、実施の形態3に係る拡散装置120と比較して、ウエハ14の表面の汚染量を低減することができることが確認された。 FIG. 36 shows the contamination amount on the surface (oxide film surface) of the wafer 14 on which the oxide film is formed under the above-described conditions using the diffusion device 150 according to the sixth embodiment as an example, and the conventional diffusion described above as a comparative example. The contamination amounts on the wafer surface (oxide film surface) on which the oxide film is formed using the apparatus (the diffusion device described in Patent Document 1) are shown. The vertical axis in FIG. 36 is the same as in FIG. As shown in FIG. 36, the contamination amount on the wafer surface on which the oxide film is formed by using the conventional diffusion device is 1.0 × 10 11 atoms / cm 2 , whereas in the sixth embodiment, The amount of contamination on the wafer surface on which the oxide film was formed using the diffusion device 150 was 8.0 × 10 8 atoms / cm 2 . That is, according to the diffusion device 150 according to the sixth embodiment, it was confirmed that contamination of the wafer surface subjected to the diffusion treatment can be sufficiently suppressed as compared with the conventional diffusion device. Further, it was confirmed that the diffusion device 150 can reduce the amount of contamination on the surface of the wafer 14 as compared with the diffusion device 120 according to the third embodiment.

図37は、実施例として実施の形態6に係る拡散装置150を用いて実施の形態1において上述した条件によりウエハ14表面上に形成された酸化膜と、比較例として上述した従来の拡散装置を用いてウエハ表面上に形成された酸化膜のそれぞれについての、同一ウエハ面内での膜厚均一性および同一バッチ内での膜厚均一性を示す。図37の縦軸は、図9と同様である。従来の拡散装置を用いて形成された酸化膜のウエハ面内の膜厚均一性は3.0%であったのに対し、実施の形態6に係る拡散装置150を用いて形成された酸化膜のウエハ面内の膜厚均一性は1.5%であった。つまり、実施の形態6に係る拡散装置150は、従来の拡散装置と比べてウエハ面内の膜厚均一性が高い酸化膜を形成可能であることが確認された。また、従来の拡散装置を用いて形成された酸化膜のバッチ内の膜厚均一性は5.0%であったのに対し、実施の形態6に係る拡散装置150を用いて形成された酸化膜のバッチ内の膜厚均一性は3.5%であった。つまり、実施の形態6に係る拡散装置150は、従来の拡散装置と比べてバッチ内の膜厚均一性が高い酸化膜を形成可能であることが確認された。さらに、拡散装置150により形成される酸化膜は拡散装置120により形成される酸化膜と同等の膜厚均一性を有することが確認された。   FIG. 37 shows an oxide film formed on the surface of the wafer 14 under the conditions described in the first embodiment using the diffusion apparatus 150 according to the sixth embodiment as an example and the conventional diffusion apparatus described above as a comparative example. The film thickness uniformity within the same wafer surface and the film thickness uniformity within the same batch are shown for each of the oxide films formed on the wafer surface. The vertical axis in FIG. 37 is the same as that in FIG. The film thickness uniformity in the wafer surface of the oxide film formed using the conventional diffusion device was 3.0%, whereas the oxide film formed using the diffusion device 150 according to the sixth embodiment. The film thickness uniformity in the wafer surface was 1.5%. That is, it was confirmed that the diffusion device 150 according to the sixth embodiment can form an oxide film having a high film thickness uniformity in the wafer surface as compared with the conventional diffusion device. Further, the film thickness uniformity within the batch of the oxide film formed using the conventional diffusion device was 5.0%, whereas the oxidation formed using the diffusion device 150 according to the sixth embodiment. The film thickness uniformity within the film batch was 3.5%. That is, it was confirmed that the diffusion device 150 according to the sixth embodiment can form an oxide film with high film thickness uniformity in the batch as compared with the conventional diffusion device. Furthermore, it was confirmed that the oxide film formed by the diffusion device 150 has the same film thickness uniformity as the oxide film formed by the diffusion device 120.

(実施の形態7)
次に、図38および図39を参照して、実施の形態7に係る拡散装置160について説明する。実施の形態7に係る拡散装置160は、基本的には実施の形態5に係る拡散装置140と同様の構成を備えるが、第2ガス供給部21に加えて実施の形態1および実施の形態3における第2ガス供給部31を備えている点で異なる。
(Embodiment 7)
Next, with reference to FIG. 38 and FIG. 39, a diffusion apparatus 160 according to Embodiment 7 will be described. The diffusing device 160 according to the seventh embodiment basically includes the same configuration as the diffusing device 140 according to the fifth embodiment, but in addition to the second gas supply unit 21, the first and third embodiments. It differs in that the second gas supply unit 31 is provided.

つまり、実施の形態7に係る拡散装置160は、実施の形態5における第2ガス供給部21が設けられている保持部2および第3ガス供給部17と、実施の形態3における第2ガス供給部31および排気部35が設けられている搬送部3とを備えている。   That is, the diffusion device 160 according to the seventh embodiment includes the holding unit 2 and the third gas supply unit 17 provided with the second gas supply unit 21 in the fifth embodiment, and the second gas supply in the third embodiment. And a transport unit 3 in which an exhaust unit 35 and an exhaust unit 35 are provided.

このようにしても、拡散装置150において第1ガス供給部6から上記交差する方向に沿って開口部に向かって流通するプロセスガスは、保持部2に保持されているウエハ14から離れた位置において、第2ガス供給部21,31から上記交差する方向に沿って上記他端側に向かって流通するプロセスガスとぶつかる。その結果、拡散装置150は、ウエハ14近傍での乱流の発生が抑制されているため、乱流発生箇所の近傍にあるウエハ14の表面上への汚染物の付着を抑制することができる。   Even in this case, the process gas flowing from the first gas supply unit 6 toward the opening along the intersecting direction in the diffusion device 150 is at a position away from the wafer 14 held by the holding unit 2. Then, it collides with the process gas flowing from the second gas supply unit 21, 31 toward the other end side along the intersecting direction. As a result, since the turbulent flow is suppressed in the vicinity of the wafer 14, the diffusion device 150 can suppress the adhesion of contaminants on the surface of the wafer 14 in the vicinity of the turbulent flow generation location.

第2ガス供給部21および第2ガス供給部31の上記交差する方向における長さは、プロセス条件に応じて任意に決めることができ、たとえば互いに同等であってもよいし、一方が他方よりも長くなるように設けられていてもよい。図38に示されるように、第2ガス供給部31は、たとえば第2ガス供給部21よりも上記交差する方向において長く設けられていてもよい。また、第2ガス供給部31は、たとえば第2ガス供給部21よりも上記交差する方向において短く設けられていてもよい。第2ガス供給部21と第2ガス供給部31は、上記他端側(第1ガス供給部6側)に位置する端部が揃っていてもよい。   The lengths of the second gas supply unit 21 and the second gas supply unit 31 in the intersecting direction can be arbitrarily determined according to the process conditions. For example, the lengths of the second gas supply unit 21 and the second gas supply unit 31 may be equal to each other. You may provide so that it may become long. As shown in FIG. 38, the second gas supply unit 31 may be provided longer in the intersecting direction than the second gas supply unit 21, for example. Moreover, the 2nd gas supply part 31 may be provided short in the said crossing direction rather than the 2nd gas supply part 21, for example. The second gas supply unit 21 and the second gas supply unit 31 may have end portions located on the other end side (first gas supply unit 6 side).

図40は、実施例として実施の形態7に係る拡散装置160を用いて上述した条件により酸化膜を形成したウエハ14の表面(酸化膜表面)の汚染量と、比較例として上述した従来の拡散装置(上記特許文献1に記載の拡散装置)を用いて酸化膜を形成したウエハ表面(酸化膜表面)の汚染量をそれぞれ示す。図40の縦軸は、図8と同様である。図40に示されるように、従来の拡散装置を用いて酸化膜が形成されたウエハ表面の汚染量は、1.0×1011atoms/cmであったのに対し、実施の形態6に係る拡散装置150を用いて酸化膜が形成されたウエハ表面の汚染量は、6.0×10atoms/cmであった。つまり、実施の形態7に係る拡散装置160によれば、従来の拡散装置と比べて拡散処理を施したウエハ表面の汚染を十分に抑制することができることが確認された。さらに、拡散装置160によれば、実施の形態3に係る拡散装置120と比較して、ウエハ14の表面の汚染量を低減することができることが確認された。 FIG. 40 shows the amount of contamination on the surface of the wafer 14 (oxide film surface) on which an oxide film is formed under the above-described conditions using the diffusion device 160 according to the seventh embodiment as an example, and the conventional diffusion described above as a comparative example. The contamination amounts on the wafer surface (oxide film surface) on which the oxide film is formed using the apparatus (the diffusion device described in Patent Document 1) are shown. The vertical axis in FIG. 40 is the same as in FIG. As shown in FIG. 40, the contamination amount on the wafer surface on which the oxide film is formed using the conventional diffusion device is 1.0 × 10 11 atoms / cm 2 , whereas The amount of contamination on the wafer surface on which the oxide film was formed using the diffusion device 150 was 6.0 × 10 8 atoms / cm 2 . That is, according to the diffusion device 160 according to the seventh embodiment, it was confirmed that contamination of the wafer surface subjected to the diffusion treatment can be sufficiently suppressed as compared with the conventional diffusion device. Further, according to the diffusion device 160, it was confirmed that the amount of contamination on the surface of the wafer 14 can be reduced as compared with the diffusion device 120 according to the third embodiment.

図41は、実施例として実施の形態7に係る拡散装置160を用いて実施の形態1において上述した条件によりウエハ14表面上に形成された酸化膜と、比較例として上述した従来の拡散装置を用いてウエハ表面上に形成された酸化膜のそれぞれについての、同一ウエハ面内での膜厚均一性および同一バッチ内での膜厚均一性を示す。図41の縦軸は、図9と同様である。従来の拡散装置を用いて形成された酸化膜のウエハ面内の膜厚均一性は3.0%であったのに対し、実施の形態7に係る拡散装置160を用いて形成された酸化膜のウエハ面内の膜厚均一性は1.5%であった。つまり、実施の形態7に係る拡散装置160は、従来の拡散装置と比べてウエハ面内の膜厚均一性が高い酸化膜を形成可能であることが確認された。また、従来の拡散装置を用いて形成された酸化膜のバッチ内の膜厚均一性は5.0%であったのに対し、実施の形態7に係る拡散装置160を用いて形成された酸化膜のバッチ内の膜厚均一性は3.5%であった。つまり、実施の形態7に係る拡散装置160は、従来の拡散装置と比べてバッチ内の膜厚均一性が高い酸化膜を形成可能であることが確認された。さらに、拡散装置160により形成される酸化膜は、拡散装置120により形成される酸化膜と同等の膜厚均一性を有することが確認された。   FIG. 41 shows an oxide film formed on the surface of the wafer 14 under the conditions described in the first embodiment using the diffusion apparatus 160 according to the seventh embodiment as an example and the conventional diffusion apparatus described above as a comparative example. The film thickness uniformity within the same wafer surface and the film thickness uniformity within the same batch are shown for each of the oxide films formed on the wafer surface. The vertical axis in FIG. 41 is the same as in FIG. The film thickness uniformity in the wafer surface of the oxide film formed using the conventional diffusion device was 3.0%, whereas the oxide film formed using the diffusion device 160 according to the seventh embodiment. The film thickness uniformity in the wafer surface was 1.5%. That is, it was confirmed that the diffusion device 160 according to the seventh embodiment can form an oxide film having a high film thickness uniformity in the wafer surface as compared with the conventional diffusion device. Further, the film thickness uniformity in the batch of the oxide film formed using the conventional diffusion device was 5.0%, whereas the oxidation formed using the diffusion device 160 according to the seventh embodiment. The film thickness uniformity within the film batch was 3.5%. That is, it was confirmed that the diffusion device 160 according to the seventh embodiment can form an oxide film with high film thickness uniformity in the batch as compared with the conventional diffusion device. Furthermore, it was confirmed that the oxide film formed by the diffusion device 160 has the same film thickness uniformity as the oxide film formed by the diffusion device 120.

実施の形態1〜実施の形態7では、拡散装置100〜160による拡散処理の一例としてウエハ14表面上への酸化膜の形成について説明し、拡散装置100〜160によればその表面の汚染量および膜厚均一性を改善することができることを示した。一方、拡散装置100〜160では、上述のようにウエハ14に注入されたドーパントを拡散・活性化するための拡散処理(ドライブ工程)が実施され得る。この場合には、ウエハ14の表面への重金属などの汚染物の付着が抑制されているため、該汚染物が熱処理によって簡単にウエハ14中に拡散・固溶することが抑制されている。その結果、拡散装置100〜160を用いて当該ウエハ14上に形成された半導体装置では、耐圧の劣化やリーク電流の増加などの異常発生が抑制されている。   In the first to seventh embodiments, formation of an oxide film on the surface of the wafer 14 will be described as an example of diffusion processing by the diffusion devices 100 to 160. According to the diffusion devices 100 to 160, the amount of contamination on the surface and It was shown that the film thickness uniformity can be improved. On the other hand, in the diffusion devices 100 to 160, a diffusion process (drive process) for diffusing and activating the dopant implanted into the wafer 14 as described above can be performed. In this case, since the adhesion of contaminants such as heavy metals to the surface of the wafer 14 is suppressed, it is suppressed that the contaminants are easily diffused and dissolved in the wafer 14 by heat treatment. As a result, in the semiconductor device formed on the wafer 14 using the diffusion devices 100 to 160, occurrence of abnormalities such as deterioration of breakdown voltage and increase of leakage current is suppressed.

このような拡散処理(ドライブ工程)での汚染量の評価方法として、ライフタイムを測定する方法がある。以下、図42および図43を参照して、実施の形態7に係る拡散装置160を用いて拡散処理(ドライブ工程)を行って得られたウエハ14と、従来の拡散装置を用いて同様の拡散処理を行って得られたウエハについて、ライフタイムの測定結果を説明する。   As a method for evaluating the amount of contamination in such a diffusion process (drive process), there is a method of measuring lifetime. 42 and 43, the wafer 14 obtained by performing the diffusion process (drive process) using the diffusion device 160 according to the seventh embodiment and the same diffusion using the conventional diffusion device are described below. The measurement result of the lifetime of the wafer obtained by performing the process will be described.

図42は、拡散装置160を用いて拡散処理(ドライブ工程)によりドーパントを拡散するときの温度プロファイルの一例を示すグラフである。図42の縦軸は処理温度であり、横軸は処理時間である。このとき、拡散装置160は、基本的には実施の形態1において酸化膜を形成するときの拡散装置100と同様の動作を行うように制御される。具体的には、拡散装置160は、保持部2が搬送部3により反応室1の内部へ搬送されるとき、拡散処理(ドライブ工程)中、および保持部2が搬送部3により反応室1の外部へ搬送されるときに、第2ガス供給部21,31および第3ガス供給部17がプロセスガス(たとえばOおよびH)を放出している。反応室1の炉内の設定温度はたとえば1100℃とし、加熱開始後反応室1の炉内が目標温度1100℃に到達する時点tまでヒータ13による昇温速度はたとえば5℃/秒とする。このとき、反応室1内に供給される酸素ガスの単位時間当たりの流量および水素ガスの単位時間当たりの流量は、それぞれ第1供給制御部5および第2供給制御部34によってたとえば3L/分および5L/分に制御される。拡散時間(t−t)は任意に設定され得るが、たとえば6時間である。 FIG. 42 is a graph showing an example of a temperature profile when a dopant is diffused by a diffusion process (drive process) using the diffusion device 160. The vertical axis in FIG. 42 is the processing temperature, and the horizontal axis is the processing time. At this time, diffusion device 160 is basically controlled to perform the same operation as diffusion device 100 in forming the oxide film in the first embodiment. Specifically, in the diffusion device 160, when the holding unit 2 is transferred into the reaction chamber 1 by the transfer unit 3, the diffusion unit 160 is in the diffusion process (drive process) and the holding unit 2 is set in the reaction chamber 1 by the transfer unit 3. When transported to the outside, the second gas supply units 21 and 31 and the third gas supply unit 17 release process gases (for example, O 2 and H 2 ). The set temperature in the furnace of the reaction chamber 1 is, for example, 1100 ° C., and the heating rate by the heater 13 is, for example, 5 ° C./second until the time point t 1 when the inside of the reactor in the reaction chamber 1 reaches the target temperature 1100 ° C. . At this time, the flow rate per unit time of the oxygen gas supplied into the reaction chamber 1 and the flow rate per unit time of the hydrogen gas are set to 3 L / min, for example, by the first supply control unit 5 and the second supply control unit 34, respectively. Controlled to 5 L / min. The diffusion time (t 2 −t 1 ) can be arbitrarily set, and is, for example, 6 hours.

図43は、実施例として実施の形態7に係る拡散装置160を用いて上述した条件によりドーパントが拡散されたウエハ14の少数キャリアのライフタイムと、比較例として上述した従来の拡散装置(上記特許文献1に記載の拡散装置)を用いてドーパントが拡散されたウエハの少数キャリアのライフタイムをそれぞれ示す。図43の縦軸は、少数キャリアのライフタイム(単位:μs)である。実施例および比較例ともに、同一バッチ内において反応室1内において第1ガス供給部6側(上段側)に配置されたウエハ、反応室1内において中央部に配置されたウエハ、反応室1内において開口部側(下段側)に配置されたウエハのそれぞれに対しライフタイムを測定した。図43に示す少数キャリアのライフタイムは、ライフタイム測定装置(日本セミラボ株式会社製)を用いて、ウエハ表面に強力な紫外線を照射してウエハ内部の不純物を励起させ、キャリアの再結合時間を測定した。図43の縦軸は、ライフタイム(単位:μs)である。図43に示されるように、拡散装置160により拡散処理が施されたウエハは、反応室1内の配置位置によらず、従来の拡散装置により拡散処理が施されたウエハと比べて少数キャリアのライフタイムが3倍以上長いことが確認された。つまり、拡散装置160によれば、反応室1内の配置位置によらず、従来の拡散装置と比べて拡散処理(ドライブ工程)中のウエハ14の表面への汚染物の付着を抑制することができることが確認された。なお、実施の形態1〜実施の形態6に係る拡散装置100〜150を用いて拡散処理(ドライブ工程)を行っても、上述した酸化膜を形成するための拡散処理と同様に、従来の拡散装置よりもウエハ14表面の汚染量を低減することができる。そのため、拡散装置100〜160を用いて拡散処理(ドライブ工程)が施されたウエハ14も、図43に示す従来の拡散装置を用いて拡散処理がなされたウエハと比べて少数キャリアのライフタイムが長い。   43 shows the lifetime of minority carriers of the wafer 14 in which the dopant is diffused under the above-described conditions using the diffusion device 160 according to the seventh embodiment as an example, and the conventional diffusion device described above as a comparative example (the above-mentioned patent). The lifetime of minority carriers of a wafer in which a dopant is diffused using the diffusion device described in Document 1 is shown. The vertical axis in FIG. 43 is the minority carrier lifetime (unit: μs). In both the example and the comparative example, a wafer disposed on the first gas supply unit 6 side (upper side) in the reaction chamber 1 in the same batch, a wafer disposed in the central portion in the reaction chamber 1, and in the reaction chamber 1 The lifetime was measured for each of the wafers arranged on the opening side (lower side) in FIG. The lifetime of minority carriers shown in FIG. 43 is determined by irradiating the wafer surface with strong ultraviolet rays to excite impurities inside the wafer using a lifetime measuring device (manufactured by Nippon Semi-Lab Co., Ltd.). It was measured. The vertical axis in FIG. 43 is the lifetime (unit: μs). As shown in FIG. 43, the wafer subjected to the diffusion process by the diffusion device 160 has a smaller number of minority carriers than the wafer subjected to the diffusion process by the conventional diffusion apparatus, regardless of the arrangement position in the reaction chamber 1. It was confirmed that the lifetime was more than three times longer. That is, according to the diffusion device 160, it is possible to suppress the adhesion of contaminants to the surface of the wafer 14 during the diffusion process (drive process) as compared with the conventional diffusion device, regardless of the arrangement position in the reaction chamber 1. It was confirmed that it was possible. Even if the diffusion process (drive process) is performed using the diffusion devices 100 to 150 according to the first to sixth embodiments, the conventional diffusion is performed in the same manner as the diffusion process for forming the oxide film described above. The amount of contamination on the surface of the wafer 14 can be reduced as compared with the apparatus. Therefore, the wafer 14 subjected to the diffusion process (drive process) using the diffusion apparatuses 100 to 160 also has a minority carrier lifetime as compared with the wafer subjected to the diffusion process using the conventional diffusion apparatus shown in FIG. long.

拡散装置100〜160によりドーパントが拡散されたウエハ14には、他の任意の工程が施されることにより、半導体装置が形成される。つまり、拡散装置100におけるウエハ14に対する拡散処理は、ウエハ14上に形成される半導体装置の製造方法における1つの工程である。この場合、拡散装置100〜160を用いた半導体装置の製造方法は、ウエハ14を準備する工程と、ウエハ14にドーパントを拡散させる工程とを備える。ドーパントを拡散させる工程では、拡散装置100を用いて、拡散可能な温度に昇温された反応室1内に第1ガス供給部6および第2ガス供給部31から酸素を含むプロセスガスを供給する。このようにすれば、ウエハ14は汚染が抑制されているため、該ウエハ14上に形成された半導体装置を高い歩留まりで製造することができる。   The semiconductor device is formed by performing other arbitrary processes on the wafer 14 in which the dopant is diffused by the diffusion devices 100 to 160. That is, the diffusion process for the wafer 14 in the diffusion device 100 is one step in the method for manufacturing the semiconductor device formed on the wafer 14. In this case, the semiconductor device manufacturing method using the diffusion devices 100 to 160 includes a step of preparing the wafer 14 and a step of diffusing the dopant in the wafer 14. In the step of diffusing the dopant, a process gas containing oxygen is supplied from the first gas supply unit 6 and the second gas supply unit 31 into the reaction chamber 1 heated to a diffusible temperature using the diffusion device 100. . In this way, since the contamination of the wafer 14 is suppressed, the semiconductor device formed on the wafer 14 can be manufactured with a high yield.

上述した実施の形態において、酸素および水素をプロセスガスとして使用しているが、拡散装置100〜160において使用され得るプロセスガスのこれに限られるものでは無い。プロセスガスは、たとえば酸素とシラン(SiH)であってもよい。また、ウエハ14の表面に酸化膜を形成するための拡散処理において、ヒータ13による反応室1内の昇温時に、第1ガス供給部6、第2ガス供給部21,31、および第3ガス供給部17からプロセスガス(酸素および水素)を供給してもよい。このようにしても、ウエハ14への汚染物の付着を抑制することが可能である。また、ウエハ14に対する拡散処理ではなく拡散装置100〜160のメンテナンス時において、図6に示す温度プロファイルの下で昇温時から第1ガス供給部6、第2ガス供給部21,31、および第3ガス供給部17からプロセスガス(酸素および水素)を反応室1内に供給し、反応室1内に表出している面上(たとえば保持部2および搬送部3の表面上)に酸化膜を形成してもよい。このようにすれば、反応室1内に表出している面上に付着している汚染物が酸化膜で覆われるため、当該汚染物がプロセス中において飛散しウエハ14に付着することを防止することができる。 In the above-described embodiment, oxygen and hydrogen are used as process gases. However, the present invention is not limited to the process gases that can be used in the diffusion apparatuses 100 to 160. The process gas may be, for example, oxygen and silane (SiH 4 ). Further, in the diffusion process for forming an oxide film on the surface of the wafer 14, the first gas supply unit 6, the second gas supply units 21, 31, and the third gas are used when the temperature inside the reaction chamber 1 is increased by the heater 13. Process gas (oxygen and hydrogen) may be supplied from the supply unit 17. Even in this case, it is possible to suppress the adhesion of contaminants to the wafer 14. In addition, during the maintenance of the diffusion apparatuses 100 to 160 instead of the diffusion process on the wafer 14, the first gas supply unit 6, the second gas supply units 21, 31, and the first gas supply unit 6 from the time of temperature increase under the temperature profile shown in FIG. 3 Process gas (oxygen and hydrogen) is supplied from the gas supply unit 17 into the reaction chamber 1, and an oxide film is formed on the surface exposed to the reaction chamber 1 (for example, on the surfaces of the holding unit 2 and the transfer unit 3). It may be formed. In this way, since the contaminants adhering to the surface exposed in the reaction chamber 1 are covered with the oxide film, the contaminants are prevented from scattering and adhering to the wafer 14 during the process. be able to.

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が意図される。   The embodiment disclosed this time is to be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.

本発明は、横型の拡散炉を備える拡散装置に特に有利に適用される。   The present invention is particularly advantageously applied to a diffusion apparatus having a horizontal diffusion furnace.

1 拡散炉、2 保持部、3 搬送部、4 蓋材、5 第1供給制御部、6 第1ガス供給部、10 搬送装置、11 搬送制御ユニット、12 回転部、13 ヒータ、14 ウエハ、17 第3ガス供給部、19,22,23,32,33 ガス配管、20 貫通孔、21,31 第2ガス供給部、24,34 第2供給制御部、35 排気部、36 排気制御部、37 内管、38 外管、100,110,120,130,140,150,160 拡散装置。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Diffusion furnace, 2 holding | maintenance part, 3 conveyance part, 4 cover material, 5 1st supply control part, 6 1st gas supply part, 10 conveyance apparatus, 11 conveyance control unit, 12 rotation part, 13 heater, 14 wafer, 17 Third gas supply unit, 19, 22, 23, 32, 33 Gas pipe, 20 through-hole, 21, 31 Second gas supply unit, 24, 34 Second supply control unit, 35 exhaust unit, 36 exhaust control unit, 37 Inner tube, 38 Outer tube, 100, 110, 120, 130, 140, 150, 160 Diffuser.

Claims (7)

開口部を有する一端と、鉛直方向に交差する方向において前記一端と反対側に位置する他端とを有する反応室と、
複数のウエハを前記交差する方向において互いに間隔を隔てて保持可能に形成されている保持部と、
前記保持部を前記開口部を通じて前記反応室の内外に搬送する搬送部と、
前記反応室内にプロセスガスを供給するための第1ガス供給部および第2ガス供給部と、
前記第1ガス供給部および前記第2ガス供給部による前記反応室内への前記プロセスガスの供給量をそれぞれ制御するための第1供給制御部および第2供給制御部とを備え、
前記第1ガス供給部は、前記反応室の前記他端に設けられており、かつ前記一端側に向かって前記プロセスガスを供給可能に設けられており、
前記第2ガス供給部は、前記保持部が前記反応室内に位置した場合に、前記交差する方向において前記保持部に保持されるウエハよりも前記他端側に配置されており、かつ、前記他端側に向かって前記プロセスガスを供給可能に設けられている、拡散装置。
A reaction chamber having one end having an opening and the other end located on the opposite side to the one end in a direction intersecting the vertical direction;
A holding part formed so as to be able to hold a plurality of wafers at intervals in the intersecting direction;
A transport section for transporting the holding section into and out of the reaction chamber through the opening;
A first gas supply unit and a second gas supply unit for supplying a process gas into the reaction chamber;
A first supply control unit and a second supply control unit for controlling the amount of the process gas supplied into the reaction chamber by the first gas supply unit and the second gas supply unit, respectively;
The first gas supply unit is provided at the other end of the reaction chamber, and is provided so as to be able to supply the process gas toward the one end side,
The second gas supply unit is disposed on the other end side of the wafer held by the holding unit in the intersecting direction when the holding unit is located in the reaction chamber, and the other A diffusion device provided so as to be able to supply the process gas toward the end side.
前記第2ガス供給部は、前記交差する方向において前記第1ガス供給部と対向する前記搬送部の端部に設けられており、かつ前記保持部が前記反応室内に位置した場合に前記他端側に向かって前記プロセスガスを供給可能に設けられている、請求項1に記載の拡散装置。   The second gas supply unit is provided at an end portion of the transfer unit facing the first gas supply unit in the intersecting direction, and the other end when the holding unit is located in the reaction chamber. The diffusion device according to claim 1, wherein the diffusion device is provided so as to be able to supply the process gas toward the side. 前記第2ガス供給部は、前記交差する方向において前記第1ガス供給部と対向する前記保持部の端部に設けられており、かつ前記他端側に向かって前記プロセスガスを供給可能に設けられている、請求項1または請求項2に記載の拡散装置。   The second gas supply unit is provided at an end of the holding unit facing the first gas supply unit in the intersecting direction, and is provided so as to be able to supply the process gas toward the other end side. The diffusion device according to claim 1, wherein the diffusion device is provided. 前記搬送部は、前記保持部が載置される表面を有し、
前記搬送部には、前記表面に接続されており、前記プロセスガスを前記反応室の外部へ排気可能な複数の排気部が形成されており、
前記排気部による前記反応室外への前記プロセスガスの排気量を制御するための排気制御部を備える、請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載の拡散装置。
The transport unit has a surface on which the holding unit is placed,
A plurality of exhaust parts connected to the surface and capable of exhausting the process gas to the outside of the reaction chamber are formed in the transfer part,
The diffusion apparatus according to claim 1, further comprising an exhaust control unit configured to control an exhaust amount of the process gas to the outside of the reaction chamber by the exhaust unit.
前記保持部により保持されるウエハの鉛直方向上方に設けられており、前記搬送部に向かって前記プロセスガスを供給可能に設けられている第3ガス供給部と、
前記第3ガス供給部による前記反応室内への前記プロセスガスの供給量を制御するための第3供給制御部とを備える、請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載の拡散装置。
A third gas supply unit provided above the wafer held by the holding unit in a vertical direction and provided so as to be able to supply the process gas toward the transfer unit;
The diffusion device according to claim 1, further comprising a third supply control unit configured to control a supply amount of the process gas into the reaction chamber by the third gas supply unit.
ウエハを準備する工程と、
前記ウエハの表面上に酸化膜を形成する工程とを備え、
前記酸化膜を形成する工程では、請求項1〜請求項5のいずれか1項に記載に拡散装置を用いて、前記酸化膜が形成される温度に昇温された前記反応室内に前記第1ガス供給部および前記第2ガス供給部から酸素を含むプロセスガスを供給する、半導体装置の製造方法。
Preparing a wafer;
Forming an oxide film on the surface of the wafer,
In the step of forming the oxide film, using the diffusion device according to any one of claims 1 to 5, the first chamber is formed in the reaction chamber heated to a temperature at which the oxide film is formed. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising: supplying a process gas containing oxygen from a gas supply unit and the second gas supply unit.
ウエハを準備する工程と、
前記ウエハにドーパントを拡散させる工程とを備え、
前記ドーパントを拡散させる工程では、請求項1〜請求項5のいずれか1項に記載に拡散装置を用いて、拡散可能な温度に昇温された前記反応室内に前記第1ガス供給部および前記第2ガス供給部からプロセスガスを供給する、半導体装置の製造方法。
Preparing a wafer;
Diffusing a dopant in the wafer,
In the step of diffusing the dopant, using the diffusion device according to any one of claims 1 to 5, the first gas supply unit and the first gas supply unit are heated in the reaction chamber heated to a diffusible temperature. A method for manufacturing a semiconductor device, wherein a process gas is supplied from a second gas supply unit.
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