JP6743727B2 - Semiconductor wafer heat treatment method and solar cell manufacturing method - Google Patents
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Description
本発明は、複数の半導体ウェハに対して熱処理を行う熱処理方法およびその半導体ウェハの熱処理方法を用いた太陽電池の製造方法に関する。 The present invention relates to a heat treatment method for performing heat treatment on a plurality of semiconductor wafers and a method for manufacturing a solar cell using the heat treatment method for semiconductor wafers.
横型炉と称される一般的な横型熱処理炉では、プロセスチューブの外側に設置された加熱ヒーターによって加熱された半導体ウェハが、原料ガスと接触することで熱処理がなされる。複数の半導体ウェハに対して、熱処理が均一に実施されるように、加熱ヒーターはプロセスチューブの軸方向に複数ゾーンに分離され、各ゾーンに適切な電力を供給する工夫がなされる。 In a general horizontal heat treatment furnace called a horizontal furnace, a semiconductor wafer heated by a heater installed outside a process tube comes into contact with a source gas to perform heat treatment. The heater is divided into a plurality of zones in the axial direction of the process tube so that the heat treatment is uniformly performed on the plurality of semiconductor wafers, and an appropriate electric power is supplied to each zone.
しかしながら、プロセスチューブの一方の端から導入される原料ガスは、室温に近い温度で導入されるため、半導体ウェハ温度を低下させる原因になる。したがって、プロセスチューブ内のガス導入側に設置された半導体ウェハ群の一端は、導入ガスで半導体ウェハ温度が低下し、熱処理が均一に行われないという課題がある。 However, the source gas introduced from one end of the process tube is introduced at a temperature close to room temperature, which causes a decrease in the semiconductor wafer temperature. Therefore, at one end of the semiconductor wafer group installed on the gas introduction side in the process tube, there is a problem that the temperature of the semiconductor wafer is lowered by the introduced gas and the heat treatment is not uniformly performed.
そこで、上記課題を解決するために、横型炉のガス導入側に隣接した位置に予熱体を配置することにより、導入ガスの温度を昇温する熱処理炉が提案されている(特許文献1)。 Therefore, in order to solve the above problem, a heat treatment furnace has been proposed in which a preheater is arranged at a position adjacent to the gas introduction side of a horizontal furnace to raise the temperature of the introduced gas (Patent Document 1).
しかしながら、特許文献1に記載の熱処理炉では、プロセスチューブの軸と垂直に半導体ウェハが設置されているため、半導体ウェハ内の中心部への原料ガスの供給が不足し、半導体ウェハの面内で、熱処理が均一に行われないという課題があった。また、プロセスチューブの軸方向に複数配置された半導体ウェハにおいて、ガス導入側の半導体ウェハの温度が低下する為、複数の半導体ウェハ間での温度の均一性が低下するという課題があった。
However, in the heat treatment furnace described in
本発明は上記のような問題を解決するためになされたものであり、熱処理炉を用いて、均一性の優れた熱処理を行う半導体ウェハの熱処理方法、太陽電池の製造方法を得ることを目的とする。 The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to obtain a heat treatment method for a semiconductor wafer and a method for manufacturing a solar cell, which perform heat treatment with excellent uniformity using a heat treatment furnace. To do.
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の半導体ウェハの熱処理方法は、筒状のプロセスチューブに、プロセスチューブの軸と平行に複数の半導体ウェハを設置する半導体ウェハ設置工程と、プロセスチューブの一方の端に設けられたガス導入口から原料ガスを供給しながら前記プロセスチューブを加熱することによって、半導体ウェハを熱処理する熱処理工程とを備えた熱処理方法であって、ガス導入口と半導体ウェハとの間に、プロセスチューブの軸と垂直に配置され、プロセスチューブの内周と接する複数の仕切り板を有し、仕切り板に設けられた開口を通して原料ガスを供給し、複数の仕切り板は、ガス導入口側から導入口側第1仕切り板、導入口側第2仕切り板、中央開口仕切り板、ウェハ側仕切り板の順に設置され、ガス導入口側に設置された導入口側第1仕切り板が、周方向の端部の第1位置の切欠きによりプロセスチューブの内周との間に形成された第1開口を備え、導入口側第2仕切り板が、周方向の端部の第1位置とは異なる第2位置の切欠きによりプロセスチューブの内周との間に形成された第2開口を備え、中央開口仕切り板が、中央部に形成された1個の中央開口を備え、ウェハ側仕切り板が、原料ガスを分散させる複数の開口である分散開口を備えたことを特徴とする。
In order to solve the above problems and achieve the object, a semiconductor wafer heat treatment method of the present invention is a semiconductor wafer installation step of installing a plurality of semiconductor wafers in a cylindrical process tube in parallel with the axis of the process tube. A heat treatment step of heat-treating a semiconductor wafer by heating the process tube while supplying a raw material gas from a gas introduction port provided at one end of the process tube. Between the semiconductor wafer and the semiconductor wafer, it has a plurality of partition plates arranged perpendicular to the axis of the process tube and in contact with the inner circumference of the process tube, and the source gas is supplied through the openings provided in the partition plate to provide a plurality of partition plates. The plates are installed in this order from the gas inlet side to the inlet side first partition plate, the inlet side second partition plate, the central opening partition plate, and the wafer side partition plate, and the inlet side first partition plate is installed on the gas inlet side. The first partition plate has a first opening formed between itself and the inner circumference of the process tube by the notch at the first position of the end portion in the circumferential direction, and the second partition plate on the inlet side is the end portion in the circumferential direction. Is provided with a second opening formed between the inner circumference of the process tube and a notch at a second position different from the first position, and the central opening partition plate has one central opening formed at the central portion. The wafer-side partition plate is provided with a plurality of dispersion openings for distributing the raw material gas .
本発明によれば、半導体ウェハ内の中心部への原料ガスの供給を促すことにより、半導体ウェハの面内での熱処理の均一性を向上するとともに、プロセスチューブの軸方向に複数配置された半導体ウェハ間での温度の均一性を向上することで、半導体ウェハ間での熱処理の均一性を向上するができる。 According to the present invention, by promoting the supply of the source gas to the central portion of the semiconductor wafer, the uniformity of the heat treatment in the plane of the semiconductor wafer is improved, and a plurality of semiconductors arranged in the axial direction of the process tube are provided. By improving the temperature uniformity between the wafers, the uniformity of the heat treatment between the semiconductor wafers can be improved.
1 プロセスチューブ、2 ガス導入口、3 排気口、4 半導体ウェハ設置ボート、5 半導体ウェハ、6 ヒーター、7 均熱領域、8 熱処理炉、9 ガス導入端部、11 導入口側第1仕切り板、12 第1開口、21 導入口側第2仕切り板、22 第2開口、31 中央開口仕切り板、32 中央開口、41 ウェハ側仕切り板、42 分散開口、51 ウェハ側仕切り板、52 分散開口、61 ウェハ側仕切り板、62 分散開口 1 process tube, 2 gas introduction port, 3 exhaust port, 4 semiconductor wafer installation boat, 5 semiconductor wafer, 6 heater, 7 soaking area, 8 heat treatment furnace, 9 gas introduction end, 11 introduction port side first partition plate, 12 1st opening, 21 2nd opening side partition plate, 22 2nd opening, 31 Central opening partition plate, 32 Central opening, 41 Wafer side partition plate, 42 Dispersion opening, 51 Wafer side partition plate, 52 Dispersion opening, 61 Wafer side partition plate, 62 distributed openings
以下に添付図面を参照して、この発明の実施の形態にかかる半導体ウェハの熱処理方法
およびその半導体ウェハの熱処理方法を用いた太陽電池の製造方法を詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。また、以下に示す図面においては、理解の容易のため、各部材の縮尺が実際とは異なる場合がある。各図面間においても同様である。
Exemplary embodiments of a heat treatment method for a semiconductor wafer and a method for manufacturing a solar cell using the heat treatment method for a semiconductor wafer according to the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. It should be noted that the present invention is not limited to the embodiments, and can be changed as appropriate without departing from the gist of the present invention. Further, in the drawings shown below, the scale of each member may be different from the actual scale for easy understanding. The same applies between the drawings.
実施の形態1.
図1は、本発明の実施の形態1にかかる熱処理方法に用いる熱処理炉8の構成を示す図である。図2は、本発明の実施の形態1の熱処理方法に用いるプロセスチューブ1の要部を示す斜視図である。図1、図2に示すように、実施の形態にかかる熱処理炉8は、石英ガラス製の円筒状のプロセスチューブ1と、プロセスチューブ1の外周に配置された円筒状のヒーター6を有する。プロセスチューブ1は、軸方向に同一の断面形状を有する円筒状で、耐熱性を有し、内部に原料ガスが流される。プロセスチューブ1の一方の端はガス導入端部9によって閉塞されている。ガス導入端部9には、原料ガスを導入するガス導入口2が設けられており、ガス導入口2には、ガス導入用の配管が接続されている。プロセスチューブ1の他方の端は、半導体ウェハ5をプロセスチューブ1内に配置するために開放端となっており、扉が開閉可能に設置されている。プロセスチューブ1の開放端の周縁部にはガス排出口3が設けられている。
FIG. 1 is a diagram showing the configuration of a heat treatment furnace 8 used in the heat treatment method according to the first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a perspective view showing a main part of the
本実施の形態にかかる熱処理炉8では、石英ガラス製の半導体ウェハ設置ボート4に半導体ウェハ5を複数枚設置し、プロセスチューブ1に挿入する。半導体ウェハ5はプロセスチューブ1の軸方向に平行に設置する。ここで、半導体ウェハ5は例えば太陽電池を製造するためのシリコン基板である。半導体ウェハ5は小ボートにプロセスチューブ1の軸方向と平行に複数枚並べて設置されており、さらに小ボートはプロセスチューブ1の軸方向に複数個並べて半導体ウェハ設置ボート4の上に設置されている。
In the heat treatment furnace 8 according to the present embodiment, a plurality of
プロセスチューブ1の外周部には、半導体ウェハ5の均熱領域7を取り囲むようにヒーター6が設置される。なお、半導体ウェハ5の均熱領域7とは、プロセスチューブ1内の半導体ウェハ5が配置される領域である。
A
プロセスチューブ1のガス導入端部9側には原料ガスを導入するガス導入口2が備え付けられており、そこから窒素・酸素・オキシ塩化リンなどの混合ガスが原料ガスとして供給され、図1の矢印の方向に流れ、排気口3から排気される。
A gas introduction port 2 for introducing a raw material gas is provided on the gas introduction end 9 side of the
半導体ウェハ設置ボート4とガス導入端部9との間には、半導体ウェハ設置ボート4や半導体ウェハ5に干渉しないガス導入側空間があり、ガス導入側空間もヒーター6の影響を受けて高温になっている。そこに仕切り板を複数枚設置する。
Between the semiconductor wafer installation boat 4 and the gas introduction end portion 9, there is a gas introduction side space that does not interfere with the semiconductor wafer installation boat 4 and the
図2では、熱処理炉8のうち、プロセスチューブ1、半導体ウェハ5、第1開口11、導入口側第2仕切り板21、中央開口仕切り板31、ウェハ側仕切り板41のみを斜視図で記載している。半導体ウェハ5は、プロセスチューブ1の軸方向と平行に複数枚並べて設置され、さらにプロセスチューブ1の軸方向と平行に複数枚並べたものを1組として、プロセスチューブ1の軸方向に複数組並べて設置される。
In FIG. 2, only the
仕切り板は石英製であり、プロセスチューブ1の内周に溶接して固定される。あるいは、仕切り板間に仕切り板接続部材を配置して溶接して複数の仕切り板を固定し、プロセスチューブ1内のガス導入側空間に設置しても良い。
The partition plate is made of quartz and is fixed by welding to the inner circumference of the
仕切り板は、半導体ウェハ設置ボート4とガス導入口2との間に、ガス導入口2側から、導入口側第1仕切り板11A、導入口側第2仕切り板21A、導入口側第1仕切り板11B、導入口側第2仕切り板21B、中央開口仕切り板31、ウェハ側仕切り板41、の順に、プロセスチューブ1の軸方向に垂直に、互いに平行に等間隔で設置される。仕切り板の板厚は例えば3mmで、仕切り板の間隔は例えば20mmである。
The partition plate is provided between the semiconductor wafer installation boat 4 and the gas introduction port 2 from the gas introduction port 2 side from the introduction port side
図3に、プロセスチューブ1の軸方向から導入口側第1仕切り板11A、11Bを見た平面図を示す。第1仕切り板11Aと11Bとは同一の形状である。導入口側第1仕切り板11Aは、複数の仕切り板のうち、ガス導入口2に最も近い位置に設置される。導入口側第1仕切り板11A、11Bは、石英製で、外径がプロセスチューブ1の内径と等しい円板状の外形形状であり、円周の一部を直線状に切断してD型形状とした第1D型切断部を有し、第1D型切断部を周方向の端部の第1位置である下部にしてプロセスチューブ内に設置することで、プロセスチューブ1の内周下部との間に第1開口12を形成する。図3では、プロセスチューブ1を破線で示している。なお、第1位置を下部に設ける構成について説明したが、第1位置は下部に限らない。周方向の端部であればどの位置にあっても良い。
FIG. 3 shows a plan view of the introduction port side
図4に、プロセスチューブ1の軸方向から導入口側第2仕切り板21A、21Bを見た平面図を示す。第2仕切り板21Aと21Bとは同一の形状である。導入口側第2仕切り板21A、21Bは、石英製で、外径がプロセスチューブ1の内径と等しい円板状の外形形状であり、円周の一部を直線状に切断してD型形状とした第2D型切断部を有し、第2D型切断部を周方向の端部の第2位置である上部にしてプロセスチューブ内に設置することで、プロセスチューブ1の内周上部との間に第2開口22を形成する。図4では、プロセスチューブ1を破線で示している。なお、第2位置を上部に設ける構成について説明したが、第2位置は上部に限らない。プロセスチューブの周方向の端部の第1位置とは異なる位置であって、プロセスチューブの軸方向から見て第2開口22が第1開口12と重ならない位置に設けられていれば良い。第1開口12と第2開口22とは、周方向で90°以上ずれていることがより望ましい。第1開口12と第2開口22とは、周方向で180°ずれていることが最も望ましい。
FIG. 4 shows a plan view of the inlet side
図5に、プロセスチューブ1の軸方向から中央開口仕切り板31を見た平面図を示す。中央開口仕切り板31は、石英製で、外径がプロセスチューブ1の内径と等しい円板状であり、円板の中央部に1個の中央開口32が開けられている。
FIG. 5 shows a plan view of the central
図6に、プロセスチューブ1の軸方向からウェハ側仕切り板41を見た平面図を示す。ウェハ側仕切り板41は、石英製で、外径がプロセスチューブ1の内径と等しい円板状であり、円板の全面に均等に配置され、原料ガスをプロセスチューブ1の軸方向に垂直な断面の全体に分散する複数の分散開口42が開けられている。ウェハ側仕切り板41は、平行に等間隔で複数枚設置された仕切り板のうち、半導体ウェハ5に最も近い位置に配置される。
FIG. 6 shows a plan view of the wafer
図7に、半導体ウェハ5を設置した位置でのプロセスチューブ1の軸方向と垂直方向の断面図を示す。半導体ウェハ5は、プロセスチューブ1の軸方向と垂直方向に平行に複数枚並べて設置される。半導体ウェハ5を囲んで均熱領域7が形成される。プロセスチューブ1は、例えば内径が250mm円筒状である。半導体ウェハ5は、例えば1辺が156mmの正方形状で、厚さ0.2mmの平板状である。半導体ウェハ5は、3.5mmの間隔で、41枚が平行に配置される。
FIG. 7 shows a cross-sectional view of the
次に、図1の原料ガスの流れ方について説明する。原料ガスはガス導入口2からプロセスチューブ1内に導入される。導入された原料ガスは、ガス導入端部9側に配置された導入口側第1仕切り板11Aに衝突し、導入口側第1仕切り板11Aの下部に形成された第1開口12Aを通って、導入口側第1仕切り板11Aと導入口側第2仕切り板21Aとの間に形成された空間に上向きに流れる。
Next, the flow of the raw material gas in FIG. 1 will be described. The raw material gas is introduced into the
次に原料ガスは、導入口側第2仕切り板21Aの上部に形成された第2開口22Aを通って、導入口側第2仕切り板21Aと導入口側第1仕切り板11Bとの間に形成された空間に下向きに流れる。
Next, the raw material gas passes through the second opening 22A formed in the upper part of the inlet side second partition plate 21A and is formed between the inlet side second partition plate 21A and the inlet side
次に原料ガスは、導入口側第1仕切り板11Bの下部に形成された第1開口12Bを通って、導入口側第1仕切り板11Bと導入口側第2仕切り板21Bとの間に形成された空間に上向きに流れる。なお、図1では導入口側第1仕切り板11と導入口側第2仕切り板21とを1組として、プロセスチューブ1の軸方向に2組並べた構成で説明したが、本発明はこれに限られるものではない。図2のように1組であってもよい。あるいは、3組以上であっても良い。
Next, the raw material gas passes through the first opening 12B formed in the lower part of the inlet side
次に原料ガスは、導入口側第2仕切り板21Bの上部に形成された第2開口22Bを通って、導入口側第2仕切り板21Bと中央開口仕切り板31との間に形成された空間に下向きに流れる。
Next, the raw material gas passes through the second opening 22B formed in the upper portion of the inlet-side
次に原料ガスは、中央開口仕切り板31の中央部に設けられた中央開口32を通って、中央開口仕切り板31とウェハ側仕切り板41との間に形成された空間に流れる。
Next, the source gas flows through the
次に原料ガスは、ウェハ側仕切り板41の全面に均等に設けられた複数の分散開口42を通って、プロセスチューブ1の軸方向に垂直な断面の全体に分散されて均熱領域7に流れる。
Next, the raw material gas is distributed to the entire cross section perpendicular to the axial direction of the
本発明の実施の形態1は、不純物拡散源を含む原料ガスを流しながら熱処理を行う事により、熱拡散処理を行う拡散炉に用いられる。熱処理炉内で拡散処理を行う熱拡散処理の例として、シリコン(Si)の半導体ウェハにn型不純物のリン(P)を拡散させる場合は、オキシ塩化リン(POCl3)を気化させて窒素ガスや酸素ガスと混合して原料ガスとする。反応式は次の通りである。
2POCl3+(3/2)O2 → P2O5+3Cl2(1)
P2O5+(5/2)Si → 2P+(5/2)SiO2 (2)
The first embodiment of the present invention is used in a diffusion furnace that performs thermal diffusion processing by performing heat treatment while flowing a source gas containing an impurity diffusion source. As an example of a thermal diffusion process in which a diffusion process is performed in a heat treatment furnace, when diffusing n-type impurity phosphorus (P) into a semiconductor wafer of silicon (Si), phosphorus oxychloride (POCl 3 ) is vaporized to nitrogen gas. And mixed with oxygen gas to obtain the raw material gas. The reaction formula is as follows.
2POCl 3 +(3/2)O 2 →P 2 O 5 +3Cl 2 (1)
P 2 O 5 +(5/2)Si→2P+(5/2)SiO 2 (2)
上記式(1)、(2)の化学反応は800℃〜1000℃の炉中で行われる。 The chemical reactions of the above formulas (1) and (2) are performed in a furnace at 800°C to 1000°C.
複数の半導体ウェハ5をプロセスチューブ1内に配置して同時に熱拡散処理を行う場合、複数の半導体ウェハ5に対して同一の条件で処理を行う事により、拡散の均一性を向上させることができる。熱拡散処理に影響を与える条件として、処理温度と原料ガスの供給量があげられる。複数の半導体ウェハ5に対して処理温度を均一化することにより、熱処理の均一性が向上する。
When a plurality of
また、複数の半導体ウェハ5に対して原料ガスの供給量を均一化することにより、熱拡散処理の均一性が向上する。原料ガスの供給量については、原料ガスを供給する際のプロセスチューブ1の軸方向に垂直な断面での流速分布を均一化することにより、原料ガスの供給量の均一性が向上する。
Further, by uniformizing the supply amount of the raw material gas to the plurality of
本発明の実施の形態1では、導入口側第1仕切り板11の第1開口12と導入口側第2仕切り板21の第2開口22とがプロセスチューブ1の軸方向から見て重ならない位置に設けられている。原料ガスは、導入口側第1仕切り板11と導入口側第2仕切り板21との間で第1開口21から第2開口22まで、プロセスチューブ1の軸方向と垂直方向に流れる。このように開口部を設けて、原料ガスをプロセスチューブ1の軸方向と垂直方向に流すことにより、ヒーター6によって加熱される空間を流れる時間が長くなるので、仕切り板なしの場合に比べて原料ガスの温度が高くなり、均熱領域7の温度低下を抑制することができる。
In the first embodiment of the present invention, the position where the
なお、第1開口12と第2開口22とを周方向で180°ずれた位置に配置することにより、原料ガスが、導入口側第1仕切り板11と導入口側第2仕切り板21との間で第1開口12から第2開口22まで流れる距離を最も長くすることができる。
In addition, by arranging the
また、本発明の実施の形態1では、原料ガスは、導入口側第1仕切り板11と導入口側第2仕切り板21とが隣り合って設置されるので、第1位置と第2位置を、周方向で90°以上ずらすことにより、ヒーター6によって加熱される空間を流れる時間をより長くすることができる。第1位置と第2位置を、周方向で180°ずらすことにより、ヒーター6によって加熱される空間を流れる時間を最も長くすることができる。
Further, in the first embodiment of the present invention, the source gas is installed at the first position and the second position because the inlet side
また、本発明では、半導体ウェハ5はプロセスチューブ1の軸方向に平行に設置されており、導入ガスが半導体ウェハ間を通過しやすいため、半導体ウェハ面内の均一性が向上するという効果がある。また、プロセスチューブ1の軸方向に複数個並べられた小ボート間での均一性が向上するという効果がある。
Further, in the present invention, the
また、本発明の実施の形態1では、均熱領域7に最も近い側に設けられたウェハ側仕切り板41において、複数の分散開口42がウェハ側仕切り板41の全面に均等に設けられているので、原料ガスを、複数の分散開口42に均等に分散し、プロセスチューブ1の軸方向に垂直な断面の全体に分散して均熱領域7に流すという効果がある。これにより、プロセスチューブ1の軸方向に垂直な断面での原料ガスの流速分布を、断面全体で均一化することができるので、プロセスチューブ1の軸方向に垂直な方向に平行に複数配置された半導体ウェハ5において、半導体ウェハ間の均一性を向上させることができる。
Further, in the first embodiment of the present invention, in the wafer
また、本発明の実施の形態1では、ウェハ側仕切り板41に隣り合う上流側に中央開口仕切り板31が設けられているので、ウェハ側仕切り板41の複数の分散開口42に対して均等に原料ガスを分散する効果がある。
Further, in the first embodiment of the present invention, since the central
本発明によれば、半導体ウェハ内の中心部への原料ガスの供給を促すことにより、半導体ウェハの面内での熱処理の均一性を向上するとともに、プロセスチューブ1の軸方向に複数配置された半導体ウェハ間での温度の均一性を向上することで、半導体ウェハ間での熱処理の均一性を向上するができる。
According to the present invention, by promoting the supply of the source gas to the central portion of the semiconductor wafer, the uniformity of the heat treatment in the plane of the semiconductor wafer is improved, and a plurality of
実施の形態2.
実施の形態2は、実施の形態1と比較して、ウェハ側仕切り板の形状が異なる。それ以外の構成は実施の形態1と同様である。図8に、実施の形態2に用いるウェハ側仕切り板51をプロセスチューブ1の軸方向から見た平面図を示す。ウェハ側仕切り板51は、平行に等間隔で複数枚設置された仕切り板のうち、半導体ウェハ5に最も近い位置に配置される。
Embodiment 2.
The second embodiment is different from the first embodiment in the shape of the wafer side partition plate. The other configuration is the same as that of the first embodiment. FIG. 8 shows a plan view of the wafer side partition plate 51 used in the second embodiment as seen from the axial direction of the
ウェハ側仕切り板51は、石英製で、外径がプロセスチューブ1の内径と等しい円板状であり、均熱領域7に対応する領域に、スリット状の分散開口52が設けられる。分散開口52は、開口の形状が例えば鉛直方向が半導体ウェハ5の一辺と同じ156mm、水平方向が10mmの長方形で、開口と開口との間の開口間保持部が10mmで、8個の開口が水平方向に並んで配置される。8個の開口と開口間保持部7個を水平方向に並べることで、鉛直方向156mm、水平方向150mmの均熱領域7に対応する領域に開口を設ける。この場合、均熱領域7での分散開口52の開口率は約50%となる。また、プロセスチューブ1の軸方向と垂直方向の断面に対する分散開口52の開口率は約25%となる。
The wafer-side partition plate 51 is made of quartz and has a disk shape with an outer diameter equal to the inner diameter of the
なお、導入口側第1仕切り板11の第1開口12、導入口側第2仕切り板21の第2開口22、中央開口仕切り板31の中央開口32について、プロセスチューブ1の軸方向と垂直方向の断面に対する開口率は、分散開口52の開口率と同程度とすることが望ましい。
The
実施の形態2では、均熱領域7に対応する領域のみに開口部が設けられているので、原料ガスが主に均熱領域7に流れるため、原料ガスを半導体ウェハ5に効率的に供給するという効果がある。
In the second embodiment, since the opening is provided only in the region corresponding to the soaking
また、開口と開口間保持部とを同程度の長さとすることで、ウェハ側仕切り板51の強度を保つという効果がある。また、開口と開口間保持部とを同程度の長さとすることで、50%の開口率を得るという効果がある。すなわち、開口と開口間保持部とを同程度の長さとすることにより、強度を確保しつつ高い開口率を得ることができる。開口率を大きくすることにより、プロセスチューブ1の軸方向と垂直方向の断面において、面内の原料ガスの流速分布を均等化することができる。
Further, by making the openings and the inter-opening holding portions to have the same length, there is an effect that the strength of the wafer side partition plate 51 is maintained. Further, by making the openings and the inter-opening holding portions have the same length, it is possible to obtain an opening ratio of 50%. That is, by making the openings and the opening-to-opening holding portions have the same length, it is possible to obtain a high opening ratio while ensuring strength. By increasing the aperture ratio, it is possible to equalize the in-plane flow rate distribution of the source gas in the cross section of the
実施の形態3.
実施の形態3は、実施の形態1と比較して、ウェハ側仕切り板の形状が異なる。それ以外の構成は実施の形態1と同様である。図9に、実施の形態3に用いるウェハ側仕切り板61をプロセスチューブ1の軸方向から見た平面図を示す。ウェハ側仕切り板61は、平行に等間隔で複数枚設置された仕切り板のうち、半導体ウェハ5に最も近い位置に配置される。
Embodiment 3.
The third embodiment is different from the first embodiment in the shape of the wafer side partition plate. The other configuration is the same as that of the first embodiment. FIG. 9 shows a plan view of the wafer
ウェハ側仕切り板61は、石英製で、外径がプロセスチューブ1の内径と等しい円板状であり、均熱領域7に対応する領域に、円状の分散開口62が千鳥状に複数配置される。分散開口62は、開口の形状が外径10mmの円形で、10mmの開口間保持部を設けて水平方向に並べて均熱領域7の幅だけ配置される。鉛直方向には、開口間ピッチの半分だけ水平方向にずらして、上下に隣り合う開口の中心が鉛直方向に対して60°の角度を持つような高さで配置される。このとき、上下に隣り合う開口の開口間保持部は、左右に隣り合う開口の開口間保持部と同じ長さになる。これにより、分散開口62は中心位置が正三角形となる配置で配置される。これを鉛直方向に並べて、均熱領域7の高さ分だけ配置する。このようにに並べることで、鉛直方向156mm、水平方向150mmの均熱領域7に対応する領域に開口を設ける。この場合、均熱領域7での分散開口62の開口率は23%となる。また、プロセスチューブ1の軸方向と垂直方向の断面に対する分散開口62の開口率は約12%となる。
The wafer-
なお、導入口側第1仕切り板11の第1開口12、導入口側第2仕切り板21の第2開口22、中央開口仕切り板31の中央開口32について、プロセスチューブ1の軸方向と垂直方向の断面に対する開口率は、分散開口62の開口率と同程度とすることが望ましい。
The
実施の形態3では、均熱領域7に対応する領域のみに開口部が設けられているので、原料ガスが主に均熱領域7に流れるため、原料ガスを半導体ウェハ5に効率的に供給するという効果がある。また、開口と開口間保持部とを同程度の長さとすることで、ウェハ側仕切り板61の強度を保つという効果がある。また、開口部を60°の千鳥配置の円形とすることで、23%の開口率を得るという効果がある。
In the third embodiment, since the opening is provided only in the region corresponding to the soaking
実施の形態3では、開口と開口間保持部とを同程度の長さとし、開口間ピッチの半分だけ水平方向にずらしてに並べる事により、ある高さ位置の列の水平方向の開口位置が隣り合う列の開口間保持部となり、ある高さ位置の列の水平方向の開口間保持部が隣り合う列列の開口位置となる。即ち、水平方向の各位置にに開口を設けることができるので、原料ガスを半導体ウェハ5に効率的に供給するという効果がある。
In the third embodiment, the openings and the inter-opening holding portions have the same length, and the rows are horizontally shifted by a half of the inter-opening pitch, so that the rows at the certain height positions are adjacent to each other in the horizontal direction. It becomes the inter-opening holding portion of the matching row, and the horizontal inter-opening holding portion of the row at a certain height position becomes the opening position of the adjacent row. That is, since openings can be provided at respective positions in the horizontal direction, there is an effect that the source gas is efficiently supplied to the
実施の形態4.
本発明の太陽電池セルの製造方法の実施の形態4について説明する。太陽電池セルを製造するには、例えば、ホウ素(B)が添加されたp型シリコンウェハに対して、上記実施の形態1の熱処理方法を用いてリンを拡散し、ウェハ表面にn型層を形成する。これによって、p型シリコンウェハの表面にpn接合が形成され、太陽光によって光起電力を発生させることができる。光起電力によって生じた電流を取り出すため、n型層上に複数の細線電極を、ウェハ裏面全体に裏面電極を形成する。n型層の上には反射防止層などを形成して、光利用効率を高めることができる。太陽電池モジュールを製造するには、複数の太陽電池セルをガラス基板上に配列して電気配線を行い、EVA樹脂などで封止を行えばよい。
Fourth Embodiment
A fourth embodiment of the method for manufacturing a solar cell of the present invention will be described. To manufacture a solar cell, for example, a p-type silicon wafer to which boron (B) is added is diffused with phosphorus using the heat treatment method of the above-described first embodiment, and an n-type layer is formed on the wafer surface. Form. As a result, a pn junction is formed on the surface of the p-type silicon wafer, and photovoltaic power can be generated by sunlight. In order to extract the electric current generated by the photovoltaic power, a plurality of thin wire electrodes are formed on the n-type layer and a back surface electrode is formed on the entire back surface of the wafer. An antireflection layer or the like may be formed on the n-type layer to improve light utilization efficiency. In order to manufacture a solar battery module, a plurality of solar battery cells may be arranged on a glass substrate, electrical wiring may be performed, and sealing may be performed with EVA resin or the like.
本発明によれば、太陽電池セルの製造方法において、均一に熱処理された半導体ウェハを用いることができるので、均一な太陽電池セルを得ることができるという効果がある。 According to the present invention, in the method for manufacturing a solar battery cell, since a semiconductor wafer that has been uniformly heat-treated can be used, there is an effect that a uniform solar battery cell can be obtained.
以上のように、この発明にかかる熱処理方法は、複数の半導体ウェハに対して熱処理を行う熱処理方法に有用である。 As described above, the heat treatment method according to the present invention is useful as a heat treatment method for performing heat treatment on a plurality of semiconductor wafers.
Claims (4)
前記プロセスチューブの一方の端に設けられたガス導入口から原料ガスを供給しながら前記プロセスチューブを加熱することによって、前記半導体ウェハを熱処理する熱処理工程とを備えた熱処理方法であって、
前記ガス導入口と前記半導体ウェハとの間に、前記プロセスチューブの軸と垂直に配置され、前記プロセスチューブの内周と接する複数の仕切り板を有し、前記仕切り板に設けられた開口を通して前記原料ガスを供給し、
前記複数の仕切り板は、前記ガス導入口側から導入口側第1仕切り板、導入口側第2仕切り板、中央開口仕切り板、ウェハ側仕切り板の順に設置され、
前記ガス導入口側に設置された導入口側第1仕切り板が、周方向の端部の第1位置の切欠きにより前記プロセスチューブの内周との間に形成された第1開口を備え、
前記導入口側第2仕切り板が、周方向の端部の前記第1位置とは異なる第2位置の切欠きにより前記プロセスチューブの内周との間に形成された第2開口を備え、
前記中央開口仕切り板が、中央部に形成された1個の中央開口を備え、
前記ウェハ側仕切り板が、前記原料ガスを分散させる複数の開口である分散開口を備えた
ことを特徴とする半導体ウェハの熱処理方法。 A semiconductor wafer installation step of installing a plurality of semiconductor wafers in a cylindrical process tube in parallel with the axis of the process tube;
A heat treatment method comprising a heat treatment step of heat treating the semiconductor wafer by heating the process tube while supplying a source gas from a gas inlet provided at one end of the process tube,
Between the gas inlet and the semiconductor wafer, it is arranged perpendicular to the axis of the process tube, has a plurality of partition plates in contact with the inner circumference of the process tube, through the opening provided in the partition plate Supply raw material gas ,
The plurality of partition plates are installed in this order from the gas inlet side to the inlet side first partition plate, the inlet side second partition plate, the central opening partition plate, and the wafer side partition plate.
The inlet side first partition plate installed on the gas inlet side includes a first opening formed between the inner periphery of the process tube and a notch at the first position of the end portion in the circumferential direction,
The introduction-side second partition plate includes a second opening formed between the inner periphery of the process tube by a notch at a second position different from the first position at the end in the circumferential direction,
The central opening partition plate is provided with one central opening formed in the central portion,
The heat treatment method for a semiconductor wafer, wherein the wafer-side partition plate is provided with dispersion openings that are a plurality of openings for dispersing the raw material gas .
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