JP2003124287A - エピタキシャルウェハ製造装置及びウェハ製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 エピタキシャルウェハ製造装置のチャンバ内
からウェハを搬送する際に、ウェハに反りが発生するこ
とを防止できる搬送方法及び機構を提供する。 【解決手段】 チャンバ２内に反応ガスを供給し、上面
がウェハ１２を支持する支持面となっているサセプタ４
上にウェハ１２を載置し、チャンバ２内のサセプタ４と
ウェハ１２を加熱しエピタキシャル層を成長させる。ウ
ェハ１２の搬出時には、ウェハ支持ピン２３とサセプタ
支持軸１４を一緒に上方へ移動させ、その後、ウェハ支
持ピン２３に対してサセプタ支持軸１４を相対的に下方
へ移動させる。ウェハ１２をチャンバ２内から搬送する
際に、ウェハ支持ピン２３とともにサセプタ４を上昇さ
せる機構としたため、ウェハ表裏面に温度差が生じるの
を防止し、ウェハの反り，ウェハの裏面傷及びパーティ
クルが発生することを防止することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ウェハにエピタキ
シャル層を形成するためのエピタキシャルウェハ製造装
置およびウェハ製造方法に関し、特に、エピタキシャル
ウェハ製造装置において、サセプタを回転，垂直変位さ
せ、熱反応炉からウェハを搬送する機構及びウェハ搬送
方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】ウェハの表面にシリコンの結晶層を成長
させることにより、結晶欠陥がなく、所望の抵抗率を有
するシリコンウェハを製造する技術が知られている。こ
のシリコンの結晶層は、例えば直径が２００ｍｍで厚さ
が０．７５ｍｍのウェハの場合に数μｍ程度の厚さを有
する極薄い層であり、一般的にエピタキシャル層と呼ば
れ、このエピタキシャル層を形成する装置をエピタキシ
ャルウェハ製造装置と呼んでいる。エピタキシャルウェ
ハ製造装置には、シリコンウェハを１枚ずつ処理する枚
葉式と称されるものがある。

【０００３】この枚葉式のエピタキシャルウェハ製造装
置においては、通常、ウェハを１枚だけ水平に支持する
サセプタ（ウェハ支持台）が処理チャンバ内に設けられ
ている。また、サセプタ上にウェハを搬送するために、
ウェハをサセプタに対して上下動させるためのリフト機
構が設けられている。従来の一般のリフト機構は、サセ
プタを貫通して延びる複数本のリフトピンを有してお
り、これらのリフトピンの上端にウェハを載せ、リフト
ピンを上下動させることで、ウェハを昇降させることが
できるようになっている。このようなリフト機構によ
り、搬送用アームのハンドに載せられてチャンバ内に運
ばれてきたウェハをサセプタ上に移載したり、或いはそ
の逆に、ウェハをサセプタからハンドに受け渡したりす
ることが可能となる。また、エピタキシャル層の成長を
行うためには、サセプタ上で支持されたウェハを高温に
加熱する必要がある。このため、多数のハロゲンランプ
（赤外線ランプ又は遠赤外線ランプ）を処理チャンバの
上下に配置し、サセプタ及びウェハを加熱している。

【０００４】しかし、上述したような従来の枚葉式エピ
タキシャルウェハ製造装置においては、ウェハが搬送中
に位置ずれを起こしていることがあった。また、処理済
みのウェハの裏面（下面）に傷が付いていることもあっ
た。このウェハの裏面の傷は後プロセスで問題となるお
それがある。

【０００５】特開２０００−２６９１３７号公報におい
ては、上記位置ずれ及び裏面傷の原因として、処理チャ
ンバからウェハを搬送する際のウェハ表裏面の温度差に
よる凸形状の反りを見出している。図１０に示すよう
に、ウェハ１２をチャンバ２内から搬送する際にはリフ
トピン２３にウェハ１２を載せて上昇させるために、ウ
ェハ１２の表面（上面）が上方のハロゲンランプ８に接
近することになる。その結果、ウェハ１２の表面温度が
裏面温度に比べて上昇し、ウェハ表裏面の熱膨張差によ
って凸形状の反りが発生する。このようにウェハに反り
が発生すると、搬送用アームのハンド上でウェハが動い
てしまう可能性が高くなる。また、反りの発生したウェ
ハをリフトピンの上端に移載した場合、時間が経過する
につれてウェハの反りの度合いが変化し、ウェハがリフ
トピン上で移動してしまい、リフトピンによってウェハ
の裏面（下面）に傷が付けられることになる。

【０００６】そのため、前記公開公報においては、リフ
トピンを上昇させる際に上方の全ハロゲンランプを消灯
させ又は上方の一部のハロゲンランプを消灯させること
により、ウェハ表裏面の温度差を無くすようにしてい
る。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】確かにエピタキシャル
層成長工程においてはウェハが凸形状に反る場合もある
が、全てのウェハが凸形状に反るわけではなく、本願発
明者等の成膜条件においては、ウェハの温度分布によっ
てウェハが凹形状に反る場合も多く確認されている。こ
のようにウェハが凹形状に反るということは、ウェハの
表面よりも裏面の熱膨張が大きく、裏面側の温度が高い
ことを意味している。これは、ウェハが上方よりも下方
から受ける熱量が大きいことを示しており、この原因と
して上方のハロゲンランプからの加熱よりも、ウェハの
直下に位置しているサセプタからの熱放射による加熱の
方が大きいことが考えられる。このようなウェハの凹形
状の反りを低減する方法として、上部加熱源（上方のハ
ロゲンランプ）からの加熱量を増やすこと、またはサセ
プタ自体の温度を下げることが考えられる。

【０００８】しかし、前者については、搬送用アーム及
びハンドの耐熱性を考慮すると、上部加熱源の加熱量を
増やすことは実質的に困難である。また、後者について
は、下部加熱源（下方のハロゲンランプ）を停止する方
法が考えられる。しかし、サセプタはウェハの温度分布
を均一化するためにウェハの数倍の厚み、すなわち数倍
の熱容量を有している。そのため、下部加熱源を停止さ
せて、サセプタ自身からの熱放射とサセプタ上を流れる
処理ガスへの熱伝導だけでサセプタ温度を下げようとす
る場合には、サセプタは熱容量が大きいために冷め難
く、逆にウェハの表面は処理ガスによって冷却が促進さ
れ、さらにウェハ表裏面に温度差を生じ、凹形状の反り
を促進する結果となってしまうという問題があった。

【０００９】更に、従来のウェハ搬送方法は、サセプタ
を位置固定した状態でリフトピンを上下動させることに
より、ウェハをサセプタから脱着させている。リフトピ
ンはサセプタに形成された貫通穴を通って上下動する
が、上下動の際にリフトピンと穴内壁面との接触によっ
てパーティクルが発生することのないように、サセプタ
に形成されているリフトピン挿通用の穴は、リフトピン
の直径よりも大きな直径を有している。そのため、リフ
トピンが上下動するときには、リフトピンの動作による
機械的な振動がリフトピン上のウェハに直接伝わり、リ
フトピン上端とウェハ裏面間でズレが生じやすく、ウェ
ハの裏面に傷がつき、パーティクルも発生するという問
題があった。

【００１０】本出願に係る発明は、上記のような問題点
を解決するためになされたものであり、その目的とする
ところは、エピタキシャルウェハ製造装置のチャンバ内
からウェハを搬送する際に、ウェハに反りが発生するこ
とを防止できる搬送方法及び機構を提供することにあ
る。また、本出願に係る発明の他の目的は、エピタキシ
ャルウェハ製造装置のチャンバ内からウェハを搬送する
際に、リフトピンによる振動がウェハに直接伝わること
を防ぐことができる搬送方法及び機構を提供することに
ある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本出願に係る第１の発明は、反応ガスの供給口と排
出口を有するチャンバと、上面がウェハを支持する支持
面となっているサセプタと、サセプタを支持する支持手
段と、前記チャンバ内のサセプタとウェハを加熱する加
熱手段と、ウェハをチャンバ内から搬送するウェハ搬送
手段と、前記サセプタに形成された穴内を通って上下動
自在であり前記サセプタ上のウェハを上端部で支持する
ウェハ支持手段と、前記サセプタ支持手段とウェハ支持
手段を一緒に上下動させる第１の移動手段と、前記ウェ
ハ支持手段に対して前記サセプタ支持手段を相対的に上
下動させる第２の移動手段と、前記第１および第２の移
動手段を制御する制御手段と、を備えたウェハ製造装置
であって、前記チャンバ内のサセプタ上からウェハを搬
送するときに、前記制御手段が前記第１の移動手段を制
御して、前記サセプタ支持手段とウェハ支持手段を上方
に移動させ、次いで、前記第２の移動手段を制御して、
前記サセプタ支持手段を前記ウェハ支持手段に対して下
方に移動させることを特徴とするウェハ製造装置であ
る。

【００１２】また、本出願に係る第２の発明は、前記制
御手段によって制御され、前記サセプタ支持手段を回転
させる回転駆動機構を備え、前記チャンバ内のサセプタ
上からウェハを搬送するときに、前記サセプタ支持手段
とウェハ支持手段が上方に移動している間は、前記回転
駆動機構によって前記サセプタ支持手段を回転させ、前
記サセプタ支持手段が下方に移動している間は、前記サ
セプタ支持手段の回転を停止させることを特徴とする前
記第１の発明に記載のウェハ製造装置である。

【００１３】更に、本出願に係る第３の発明は、上面が
ウェハを支持する支持面となっているサセプタ上にウェ
ハを載置するステップと、前記チャンバ内のサセプタと
ウェハを加熱するステップと、チャンバ内に反応ガスを
供給するステップと、前記サセプタに形成された穴内を
通って上下動自在であり前記サセプタ上のウェハを上端
部で支持するウェハ支持手段と、前記サセプタ支持手段
を一緒に上方へ移動させる第１の移動ステップと、前記
ウェハ支持手段に対して前記サセプタ支持手段を相対的
に下方へ移動させる第２の移動ステップと、を含むこと
を特徴とするウェハ製造方法である。

【００１４】また、本出願に係る第４の発明は、前記第
１の移動ステップが、前記ウェハ支持手段を回転させつ
つ上方に移動させるステップを含むことを特徴とする前
記第３の発明に記載のウェハ製造方法である。

【００１５】更に、本出願に係る第５の発明は、前記第
１の移動ステップ後、前記第２の移動ステップ前に、前
記ウェハ支持手段の回転を停止させるステップを含むこ
とを特徴とする前記第４の発明に記載のウェハ製造方法
である。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本出願に係る発明の一実施
の形態について、図１〜図９に基づいて詳細に説明す
る。図１は、本発明に係るエピタキシャルウェハ製造装
置の概略構造を示す縦断面である。同図において図面中
腹より上方にチャンバ２が、図面中腹より下方に駆動機
構３が示されている。この駆動機構３は、サセプタ４を
上下に動かす昇降機構とサセプタ４を回転させる回転駆
動機構を含んでいる。

【００１７】チャンバ２は、不図示のベースリングを石
英よりなる透光性の窓５，６によって上下から挟んでな
り、内部の閉空間は反応炉７となっている。さらに、反
応炉７を加熱する熱源８，９をチャンバ２の上下に備え
ている。本実施の形態においては、上下の熱源８，９は
それぞれ複数本のハロゲンランプから構成されている。
チャンバ２の左右には開口１０，１１が形成されてお
り、一方の流入口１０から反応ガスおよびキャリアガス
が流入し、他方の排出口１１から反応後のガスおよびキ
ャリアガスが排出される。

【００１８】反応炉７内には、ウェハ１２を上部に支持
するサセプタ４を収納している。サセプタ４は上方から
見ると円板形状をしており、その直径はウェハ１２より
も大きく、サセプタ４の上面にはウェハ１２が収納され
る円形状のウェハ収納用凹部１３を設けている。サセプ
タ４は、本例においては炭素Ｃの基材に炭化シリコンＳ
ｉＣの被膜を施したものであり、ウェハ１２を加熱する
際にウェハ１２全体の温度を均一に保つ均熱盤としての
役割を果たす。そのため、サセプタ４はウェハ１２より
も数倍の厚さ、すなわち数倍の熱容量を有している。前
述のように、サセプタ４はエピタキシャル層成長処理操
作の間、ウェハ１２の板面と平行な面内において、垂直
軸を回転中心として回転動をする。サセプタ４に設けた
サセプタ収納用凹部１３の中心は、サセプタ４の回転中
心と一致する。

【００１９】サセプタ４の下面には、サセプタ４を水平
に支持し回転軸となるサセプタ支持軸１４が当接する。
サセプタ支持軸１４は、その軸心とサセプタ４の円板中
心とが一致する位置に垂直に配置されており、サセプタ
支持軸１４の回転によりサセプタ４が回転する。サセプ
タ支持軸１４への回転は、回転駆動機構によって与えら
れる。サセプタ支持軸１４は、下部熱源９からの光を遮
ることのないよう、透光性の石英から形成されている。
サセプタ支持軸１４は、先端が円筒状の回転可能な駆動
軸１７の上端に連結されている。サセプタ支持軸１４
は、ステンレス製の駆動軸１７内の結合部１８より駆動
力が伝達される。

【００２０】駆動軸１７にはボールスプライン用溝が設
けられており、回転ベース１５に固定されたスプライン
ナット２０の中心穴内を挿通しており、回転ベース１５
に対して上下動可能に支持されている。回転ベース１５
が回転するとその回転に追従するように駆動軸１７も回
転する。このように駆動軸１７は、回転ベース１５と共
に回転するように支持されている。駆動軸１７の下端
は、回転ベース１５の下端面よりも下方に伸び出した状
態で配置されている。駆動軸１７の上部と回転ベース１
５はベローズ１６により密閉構造となり、駆動軸１７と
回転ベース１５との間からガスが漏れないようになって
おり、回転ベース１５に対して駆動軸１７が上下方向に
伸縮自在になっている。

【００２１】回転ベース１５はシール本体２１を挿通し
ており、磁性流体シール４５により回転ベース１５の外
周をシールし、ベアリング１９によって回転動自在に支
持されている。この回転ベース１５は、シール本体２１
に対して、独立して上下方向に移動しないように支持さ
れている。

【００２２】サセプタ４には３個の貫通穴２２（図１に
おいては、２個しか図示されていない）が設けられ、各
々の貫通穴２２の上部はウェハ収納用凹部１３に上方に
向かって拡大開口する皿状穴２２´を形成している。３
個の貫通穴２２にはそれぞれウェハ支持用のウェハ支持
ピン２３が挿通している。この貫通穴２２の穴径はウェ
ハ支持ピン２３の直径よりも大きくし、サセプタ４に対
してウェハ支持ピン２３が上下動する際に接触しない大
きさを有するように形成する。ウェハ支持ピン２３は、
石英，シリコンＳｉ，炭化シリコンＳｉＣ，石英にシリ
コンＳｉ又は炭化シリコンＳｉＣの被膜を施したもの等
よりなる。

【００２３】ウェハ支持ピン２３の上端部は皿状穴２２
´に対応するように円錐台形の頭部２４を備えている。
この円錐台形頭部２４は皿状穴２２´の形状にぴったり
と適合する。この結果、頭部２４は皿状穴２２´の内壁
に対し、かなり優れたシールを与え、これにより処理ガ
スがウェハ支持ピン２３と貫通穴２２の内壁との間を通
って漏れること、およびウェハ１２の下側が焼けること
が防止される。さらに、頭部２４はその上面が、サセプ
タ４のウェハ収納用凹部１３の上面と同一平面となるよ
うな寸法になっており、これにより均一なウェハ支持面
が得られる。ウェハ支持ピン２３は、回転ベース１５の
上端部に上方に向けて固定されている。

【００２４】次に、昇降機構について説明する。図１に
示すように、エピタキシャルウェハ製造装置の外周には
剛体支持フレームであるメインフレーム２５が配置され
ている。メインフレーム２５には、垂直上方に向けてそ
の回転軸を配置した状態で、昇降用モータ２６が固定さ
れている。昇降用モータ２６はその回転軸の延長上にね
じ送り機構用の雄ねじ２７を形成している。雄ねじ２７
の上端は、メインフレーム２５に外周が固定されたボー
ルベアリング４４の内周壁に嵌着し、メインフレーム２
５に対して滑らかに回転できるように支持されている。
そして、昇降用モータ２６の回転によって回転軸上に設
けられた雄ねじ２７は、その場で回転する。

【００２５】雄ねじ２７には、ブラケット２８の側部に
回転不能に固定された雌ねじ２９が嵌合しており、雄ね
じ２７の回転動によって雌ねじ２９が上下動する。雌ね
じ２９はブラケット２８に固定されているため、雄ねじ
２７の回転によって雌ねじ２９と共にブラケット２８が
上下方向に昇降動する。また、図示していないが、ブラ
ケット２８の側面には昇降動作時のガイドとなる凹状の
アリ溝が設けてあり、メインフレーム２５に垂直方向に
わたって設けた凸状のガイドレールに嵌合している。そ
して、ブラケット２８は、ガイドレールに案内され、安
定した状態で前記ねじ送り機構によって上下方向にねじ
送りされる。

【００２６】ブラケット２８はその下端部に、上方に向
けてロッド３０を配置したエアシリンダ３１のバレル部
３２を支持している。エアシリンダ３１はポンプ３３に
よってバレル内に送り込まれる圧縮空気に応じて、ロッ
ド３０を上下方向に移動させる。ロッド３０の上端には
駆動軸１７が配置されており、駆動軸１７はロッド３０
によってその下端が支持されている。そして、ロッド３
０が上下動することにより、ロッド３０の上端によって
駆動軸１７が下方から押し上げられ、駆動軸１７が上下
動を行う。このとき、駆動軸１７は回転ベース１５に対
して独立して上下方向に移動するため、回転ベース１５
はその位置を維持したまま、駆動軸１７のみが上下動を
行う。また、駆動軸１７の下端はロッド３０の上端部に
単に載置されているだけであり、滑らかに摺動可能であ
る。従って、駆動軸１７の回転力はエアシリンダ３１の
ロッド３０には伝達されない。

【００２７】更に、ブラケット２８には、回転ベース駆
動用の回転駆動用モータ３４を設けている。回転駆動用
モータ３４の回転軸は垂直下方に向けて配置され、その
下端には駆動ギヤ３５を固定している。また、回転ベー
ス１５の下端部外周にもギヤ３６を設けており、駆動ギ
ヤ３５から回転ベース１５のギヤ３６にわたって、環状
のタイミングベルト３９が掛けられている。回転駆動用
モータ３４の駆動によって駆動ギヤ３５が回転し、駆動
ギヤ３５の回転に従ってタイミングベルト３９を介して
回転ベース１５が回転を行う。なお、本例ではタイミン
グベルト３９を用いているが、駆動ギヤ３５とギヤ３６
を直接噛み合わせる構造であっても良い。

【００２８】昇降用モータ２６，エアシリンダ用ポンプ
３３，回転駆動用モータ３４は、装置内若しくは装置と
は別途に設けた制御部３７に接続されている。制御部３
７は昇降用モータ２６の回転を制御することにより、サ
セプタ４及びウェハ支持ピン２３の全体の昇降動をコン
トロールする。また、制御部３７はエアシリンダ用ポン
プ３３の圧力制御を行うことにより、サセプタ４のみの
昇降動をコントロールする。更に、制御部３７は回転駆
動用モータ３４の回転を制御することにより、サセプタ
４の回転の有無及び回転数をコントロールする。この制
御部３７は、装置内に設けたものであっても、装置とは
別に設けた例えばパーソナルコンピュータ等のコントロ
ール装置であっても良い。また、制御部３７をディスプ
レイに接続することにより、サセプタ４およびウェハ支
持ピン２３の昇降状態やサセプタ４の回転情報をグラフ
ィカルに若しくは数値的にディスプレイに表示して、作
業者がディスプレイの表示を確認しながら作業を行える
ようにしても良い。

【００２９】シール本体２１の上部にはフランジ部３８
が設けられており、このフランジ部３８の下面をブラケ
ット２８の上面に、ボルト等によって固定している。従
って、シール本体２１はブラケット２８に固定されてい
るため、ブラケット２８と一体となって上下動を行う。
フランジ部３８の上面とチャンバ２の下側の窓６とは、
ベローズ４０によって接続されており、チャンバ２内の
機密性を保持している。

【００３０】次に、図１〜３を用いて、エピタキシャル
ウェハ製造装置全体の昇降機構の動作説明を行う。通常
のエピタキシャル処理状態においては、サセプタ４とウ
ェハ支持ピン２３の位置関係は図１に示す状態になって
いる。説明の都合上、以降この位置関係を初期位置と称
する。サセプタ４はチャンバ２内に固定配置されたサセ
プタリング４１内に収容された状態で、サセプタ４の上
面とサセプタリング４１の上面とがほぼ同一平面状に配
置される。図１に示す状態においては、エアシリンダ３
１のロッド３０は上昇した位置にある。また、ウェハ支
持ピン２３は下降した位置にあり、ウェハ支持ピン２３
の頭部２４上面とサセプタ４のウェハ収納用凹部１３の
上面とが平坦面を形成するように配置する。このウェハ
支持ピン２３の頭部２４上面は、処理されるウェハ１２
に影響を与えない範囲内で、ウェハ収納用凹部１３の上
面よりもやや下がった位置であっても良い。このウェハ
収納用凹部１３にウェハ１２を載置し、サセプタ４を回
転させた状態でウェハ４のエピタキシャル層成長処理を
行う。エピタキシャル層成長処理中は、ウェハ１２上に
エピタキシャル層を均一に成長させるために、制御部３
７によって回転駆動用モータ３４を回転させ、サセプタ
４を回転させた状態を保っておく。

【００３１】次に、ウェハ１２を反応炉７内から搬出す
る際には、制御部３７からの指令により昇降用モータ２
６を駆動させる。図２に示すように、ねじ送り機構によ
ってブラケット２８に固定された雌ねじ２９と共にブラ
ケット２８が上昇する。このときブラケット２８の下端
に設けたエアシリンダ３１も一緒に上昇するため、サセ
プタ４とウェハ支持ピン２３はお互いの相対的な位置関
係を保った状態で、共に上昇する。サセプタ４上のウェ
ハ１２は、従来技術のようにウェハ支持ピン２３に押し
上げられることなく、サセプタ４に載置された状態でサ
セプタ４によって上方に持ち上げられる。このサセプタ
上昇工程においても、回転駆動用モータ３４を駆動させ
た状態を保ち、サセプタ４を回転させた状態で上昇させ
るように制御する。

【００３２】次に、制御部３７からの指令によって回転
駆動用モータ３４の回転を止め、サセプタ４の回転を停
止させる。サセプタ４の回転が停止したら、制御部３７
はエアシリンダ３１のポンプ３３の空気圧を制御し、図
３に示すようにエアシリンダ３１のロッド３０を下降し
た位置に移動させる。エアシリンダ３１のロッド３０の
上端部には駆動軸１７が載置されているため、駆動軸１
７もロッド３０の動きに追従して下降する。このとき、
サセプタ４に設けられたウェハ支持ピン用の貫通穴２２
とウェハ支持ピン２３の間にはギャップがあるため、サ
セプタ４は滑らかに下降し、ウェハ支持ピンとの接触に
よってウェハ支持ピン２３に振動が発生するのを防止す
ることができる。

【００３３】サセプタ４はウェハ支持ピン２３に対して
相対的に下降し、ウェハ１２はサセプタ４に載置された
状態から、ウェハ支持ピン２３の頭部２４に載置された
状態へと移行する。従来技術によれば、サセプタ４から
ウェハ１２を持ち上げる際には、ウェハ支持ピン２３の
みを上昇させる機構としていたためにウェハ支持ピン２
３の振動によってウェハ１２の裏面（下面）が傷付けら
れることがあった。本願発明によれば、ウェハ１２をサ
セプタ４に載置した状態でサセプタ４と共にウェハ支持
ピン２３を上昇させ、その後、サセプタ４のみを下降さ
せる機構としたため、ウェハ１２の裏面に傷が付いたり
パーティクルが発生したりするのを防止することができ
る。

【００３４】なお、本実施の形態においては、ウェハ支
持ピン２３が回転ベース１５上に固定され、回転ベース
１５とともに回転する例について説明したが、当該技術
分野で周知のように、ウェハ支持ピン２３を回転ベース
１５から分離させてサセプタ４の貫通穴２２に吊るされ
た構造を採用してもよい。

【００３５】次に、本願発明のエピタキシャルウェハ製
造装置の全体の動作説明について、図１及び図４〜９を
用いて説明する。図４〜９は、本動作の遷移の様子を模
式的に示した図である。本動作説明においては、昇降機
構や回転駆動機構の機械的な動作の説明は省略し、サセ
プタおよびウェハ支持ピンとウェハとの動作関係、及
び、それらの位置関係についてのみ説明する。

【００３６】［動作例１］まず、上下部の熱源８，９を
作動させ、処理チャンバ２内のサセプタ４をウェハの搬
送に適した温度まで加熱する。ウェハ搬送温度として
は、８００℃程度が好ましく、サーモセンサ等によって
反応炉７内のサセプタ４の温度を検知しながら上記の温
度範囲を保つように制御する。同時に、ガス流入口１０
からキャリアガスを流し込み、反応炉７内をキャリアガ
スによって充填する。反応炉７はガス流入口１０の反対
側にガス排出口１１を有しており、ガス流入口１０から
ガス排出口１１に向かってキャリアガスが常時流れる。
キャリアガスとしては一般に水素Ｈ_２を用いることが多
く、通常、常温（室温）の状態で反応炉７内へ供給され
る。

【００３７】次に、反応炉７内が十分に加熱されキャリ
アガスが充填されたら、今度は反応炉７内にウェハ１２
を搬入する。ウェハ１２はインゴットからスライス加工
され、研削工程、研磨工程を経てなり、薄い円板状をな
している。一例としては、直径２００ｍｍ，厚さ０．７
〜０．７５ｍｍ程度のものがある。図４（ａ）に示すよ
うに、このウェハ１２を石英製のハンド４２の上に載
せ、ハンド４２をチャンバ２内に入れる。図４（ａ）に
おいては、ハンド４２はガス流入口１０と同一方向から
チャンバ２内に挿入されているが、ハンド４２の挿入方
向はこれだけに限られるものではなく、ガス排出口１１
やガスの流れと直交する方向から挿入しても良い。（ス
テップ１） このときサセプタ４は、図９にその平面図で示すよう
に、３本のウェハ支持ピン２３の各頭部２４がハンド４
２の投影面内に配置されない位置（搬送位置）に停止さ
せておく。その後、図４（ｂ）に示すように、ウェハ支
持ピン２３を静止させた状態でサセプタ４のみを下降さ
せ、サセプタ４からウェハ支持ピン２３が突き出た状態
にする。（ステップ２）

【００３８】ハンド４２がサセプタ４のウェハ収納用凹
部１３の真上の位置まで挿入されたら、図４（ｃ）に示
すように、今度はサセプタ４とウェハ支持ピン２３を同
時に上昇させる。ウェハ支持ピン２３の上端は、ハンド
４２の位置よりも高い位置まで上昇する。ウェハ支持ピ
ン２３とサセプタ４が上昇し、ウェハ支持ピン２３の頭
部２４がウェハ１２の裏面に接触してウェハ１２を押し
上げると、ハンド４２上に載置されていたウェハ１２が
ウェハ支持ピン２３上へと移載され、ウェハ１２は３本
のウェハ支持ピン２３によって支持された状態となる。
そして、ハンド４２をチャンバ２内から抜き出す。（ス
テップ３）

【００３９】図５（ａ）に示すようにサセプタ４を上昇
させて、サセプタ４のウェハ収納用凹部１３のウェハ載
置面とウェハ支持ピン２３の上端面を面一状態にして、
ウェハ１２をサセプタ４に移載する。ウェハ１２はサセ
プタ４の凹部１３に嵌り込み、左右方向の位置ずれが発
生しない状態となる。（ステップ４）

【００４０】その後、図５（ｂ）に示すようにサセプタ
４とウェハ支持ピン２３を同時に下降させ、サセプタ４
をエピタキシャル処理位置（初期位置）で停止させる。
ウェハ１２は、サセプタ４に載置された状態で下降する
ため、ウェハ支持ピン２３のみによって支えられて下降
する場合に比べ、裏面への傷の発生を防止することがで
き、パーティクルの発生も防ぐことができる。（ステッ
プ５）

【００４１】上下部の熱源８，９を作動させ、ウェハ表
面温度をエピタキシャル成長に適した温度（１０００〜
１２００℃）に上昇させる。また、制御部３７からの指
令によって回転駆動用モータ３４を駆動し、サセプタ４
を回転させる。サセプタ４の回転が安定したら、今度は
反応ガスをキャリアガス（例えばＨ_２）と共にガス流入
口１０からチャンバ２内に供給する。反応ガスは、一般
にトリクロルシランＳｉＨＣｌ_３やジクロルシランＳｉ
Ｈ_２Ｃｌ_２等が用いられる。

【００４２】ウェハ１２の表面を反応ガスが流れ、ウェ
ハ表面にエピタキシャル層が成長し始める。ウェハ１２
はサセプタ４に収容された状態で水平面内で回転してい
るため、ウェハ１２の表面にはほぼ均一な厚さを有する
エピタキシャル層が成長する。所望の厚さのエピタキシ
ャル層が成長したら、反応ガスの供給を停止し、ウェハ
搬送温度に下げる。

【００４３】そして今度は、処理済みのウェハ１２をチ
ャンバ２内から搬出する。図６（ａ）に示すように、ガ
ス流入口１０からキャリアガスを流した状態で、昇降用
モータ２６の駆動によりサセプタ４及びウェハ支持ピン
２３を一緒に上昇させる。ウェハ１２はサセプタ４上に
載置された状態で上昇するため、ウェハ支持ピン２３の
先端によって裏面が傷つけられることなく上昇する。こ
のとき、サセプタ４は回転した状態のまま上昇させるよ
うにする。処理位置から搬出位置へと上昇したサセプタ
４は、ガス流入口１０から常温で供給されるキャリアガ
スによって冷却される。

【００４４】このとき、矢示しているようにキャリアガ
スはサセプタ４の上下を流れるため、サセプタ４全体が
ほぼ一様に冷却される。更に、ウェハ１２の表面は処理
位置よりも上部熱源８に近い位置に配置されるため、ウ
ェハ１２の表面が上部熱源８によって加熱され凹形状の
反りの発生を防止することができる。また、サセプタ４
が回転しているために、サセプタ４の冷却も偏り無く行
われ、サセプタ全体をほぼ均等に温度低下させることが
できる。サセプタ４の冷却は数秒から十数秒程度で良
く、適度な時間だけサセプタ４を冷却させたら、回転駆
動用モータ３４を停止し、サセプタ４を搬送位置に停止
させる。（ステップ６）

【００４５】上記のようにサセプタ４を処理位置よりも
上昇させた位置において、キャリアガスに晒すことによ
り、サセプタ支持軸１４やサセプタ４の下面に付着・堆
積した反応ガスの副生成物（パーティクル）を吹き飛ば
すことができる。また、チャンバ２の下方にもキャリア
ガスが流入するため、チャンバ２の下部に付着・堆積し
たパーティクルもキャリアガスと共にチャンバ外へ排出
することができ、チャンバ２内をクリーンな状態に保つ
ことができる。

【００４６】そして、サセプタ４の回転が停止したらエ
アシリンダ３１を作動させ、図６（ｂ）に示すようにサ
セプタ４のみを処理位置まで下降させる。従来技術では
サセプタ４からの放射熱によってウェハ１２の裏面が加
熱され、ウェハ１２が凹形状に反ることがあったが、本
発明によればサセプタ４はキャリアガスによって冷却さ
れているため、その放射熱によってウェハ１２の裏面を
加熱する影響が少なく、ウェハ１２に凹形状の反りが発
生するのを防止することができる。（ステップ７）

【００４７】次に、図６（ｃ）に示すように、ハンド４
２をチャンバ２内に挿入し、ウェハ１２の真下に配置す
る。（ステップ８）

【００４８】図６（ｄ）に示すように、昇降用モータ２
６を駆動させることにより、サセプタ４とウェハ支持ピ
ン２３を共に下降させる。ウェハ支持ピン２３が下降す
るに従ってウェハ１２の裏面がハンド４２に接触し、ウ
ェハ１２がウェハ支持ピン２３上からハンド４２上へ移
載される。（ステップ９）このとき、ウェハ支持ピン２
３のみを下降させるよりも、ウェハ支持ピン２３ととも
にサセプタ４も一緒に下降させることにより、ウェハ支
持ピン２３の機械的な振動をより少なくすることができ
る。

【００４９】ウェハ１２がハンド４２上に載置された
ら、図６（ｄ）の状態からハンド４２を水平に移動させ
て、図７（ａ）に示すようにウェハ１２及びハンド４２
をチャンバ２内から搬出する。（ステップ１０）

【００５０】ハンド４２によってウェハ１２が搬出され
たら、エアシリンダ３１を作動させてサセプタ４を上昇
させ、図７（ｂ）に示すようにサセプタ４を処理位置
（初期位置）へと戻し、初期状態になる（ステップ１
１）。そして、ウェハ製造装置は、次の新たな被処理ウ
ェハが搬入されるまで、待機状態を保つ。

【００５１】［動作例２］次に動作例２について説明す
る。なお、本例については動作例１と同様な部分が多い
ため、相違する部分についてのみ説明する。本例におい
ては、ハンド４２を支持するアーム４３の移動機構が動
作例１と異なる。

【００５２】ウェハ１２の処理が終了し、ウェハ１２を
チャンバ２内から搬出するために、サセプタ４及びウェ
ハ支持ピン２３を共に上昇させ、サセプタ４のみを下降
させる点までは、動作例１と同様である。本例において
は、動作例１の図６（ｃ）のステップ８の後に、図８
（ａ）に示すステップ９´へと続く。図８（ａ）におい
ては、ハンド４２をウェハ１２の真下に入れた後、ウェ
ハ支持ピン２３を下降させるのではなくアーム４３を上
昇させる。（ステップ９´）

【００５３】アーム４３を上昇させることにより、ハン
ド４２がウェハ支持ピン２３の上端よりも上昇した時点
で、図８（ｂ）に示すようにウェハ支持ピン２３上のウ
ェハ１２がハンド４２上に移載される。（ステップ１０
´）

【００５４】その後は、図８（ｃ）に示すようにハンド
４２を水平に移動させてチャンバ２内から搬出し（ステ
ップ１１´）、図８（ｄ）に示すようにウェハ支持ピン
２３を初期位置まで下降させる。（ステップ１２´）

【００５５】このように動作例２においては、ウェハ１
２をウェハ支持ピン２３からハンド４２へ移載させる際
に、ウェハ支持ピン２３を下降させるのではなくアーム
４３を上昇させる機構にした。これにより、ウェハ１２
はウェハ支持ピン２３の振動によって揺られること無く
ハンド４２に移載されることができ、ウェハ裏面への傷
やパーティクルの発生を防止することができる。

【００５６】

【発明の効果】本願発明は、ウェハをチャンバ内から搬
送する際に、ウェハ支持ピンとともにサセプタを上昇さ
せる機構としたために、ウェハ表裏面に温度差が生じる
のを防止し、ウェハの反り，ウェハの裏面傷及びパーテ
ィクルが発生することを防止することができる。

【００５７】また、本発明によれば、エピタキシャルウ
ェハ製造装置のチャンバ内からウェハを搬送する際に、
リフトピンによる振動がウェハに直接伝わることを防止
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本願発明のウェハ製造装置の概略を示す、縦断
面図である。

【図２】本願発明のウェハ製造装置において、サセプタ
及びウェハ支持ピンを上昇させた状態を示す概念図であ
る。

【図３】本願発明のウェハ製造装置において、ウェハ支
持ピンのみを上昇させた状態を示す概念図である。

【図４】図４（ａ）〜（ｃ）は、本願発明のウェハ製造
装置にウェハを搬入する手順を示す図である。

【図５】図５（ａ）及び（ｂ）は、図４（ｃ）に続い
て、本願発明のウェハ製造装置にウェハを搬入する手順
を示す図である。

【図６】図６（ａ）〜（ｄ）は、本願発明のウェハ製造
装置からウェハを搬出する手順を示す図である。

【図７】図７（ａ）及び（ｂ）は、図６（ｄ）に続い
て、サセプタ及びウェハ支持ピンを初期位置に移動させ
る様子を示す図である。

【図８】図８（ａ）〜（ｄ）は、ハンド及びアームの上
下動によってウェハを搬出する動作例を示す図である。

【図９】サセプタ停止位置（搬送位置）を示すサセプタ
の平面図である。

【図１０】従来技術のウェハ製造装置を示す概略図であ
る。

【符号の説明】

１…エピタキシャルウェハ製造装置 ２…チャンバ ３…駆動機構 ４…サセプタ ５…上部窓 ６…下部窓 ７…反応炉 ８…上部熱源 ９…下部熱源 １０…ガス流入口 １１…ガス排出口 １２…ウェハ １３…ウェハ収納用凹部 １４…サセプタ支持軸 １５…回転ベース １６…ベローズ １７…駆動軸 １８…結合部 １９…ベアリング ２０…スプラインナット ２１…シール本体 ２２…貫通穴 ２２´…皿状穴 ２３…ウェハ支持ピン ２４…頭部 ２５…メインフレーム ２６…昇降用モータ ２７…雄ねじ ２８…ブラケット ２９…雌ねじ ３０…ロッド ３１…エアシリンダ ３２…バレル ３３…ポンプ ３４…回転駆動用モータ ３５…駆動ギヤ ３６…ギヤ ３７…制御部 ３８…フランジ部 ３９…タイミングベルト ４０…ベローズ ４１…サセプタリング ４２…ハンド ４３…アーム ４４…ボールベアリング ４５…磁性流体シール。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 武田 英俊 神奈川県平塚市万田1200番地 株式会社小 松製作所研究本部内 Ｆターム(参考） 4K030 AA06 AA17 BA29 BB02 CA04 FA10 GA12 KA45 LA15 5F031 CA02 FA01 FA12 HA02 HA12 HA33 HA58 HA59 JA01 JA46 LA01 LA12 LA13 LA14 LA15 MA28 NA15 PA13 PA23 5F045 AA03 AB02 AC05 AD14 AD15 AD16 AF03 BB11 BB15 DP03 DQ10 EK12 EK14 EM02 EM10 EN04

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】反応ガスの供給口と排出口を有するチャン
   バと、 上面がウェハを支持する支持面となっているサセプタ
   と、 サセプタを支持する支持手段と、 前記チャンバ内のサセプタとウェハを加熱する加熱手段
   と、 ウェハをチャンバ内から搬送するウェハ搬送手段と、 前記サセプタに形成された穴内を通って上下動自在であ
   り、前記サセプタ上のウェハを上端部で支持するウェハ
   支持手段と、 前記サセプタ支持手段とウェハ支持手段を一緒に上下動
   させる第１の移動手段と、 前記ウェハ支持手段に対して前記サセプタ支持手段を相
   対的に上下動させる第２の移動手段と、 前記第１および第２の移動手段を制御する制御手段と、 を備えたウェハ製造装置であって、 前記チャンバ内のサセプタ上からウェハを搬送するとき
   に、前記制御手段が前記第１の移動手段を制御して、前
   記サセプタ支持手段とウェハ支持手段を上方に移動さ
   せ、 次いで、前記第２の移動手段を制御して、前記サセプタ
   支持手段を前記ウェハ支持手段に対して下方に移動させ
   ることを特徴とするウェハ製造装置。
2. 【請求項２】前記制御手段によって制御され、前記サセ
   プタ支持手段を回転させる回転駆動機構を備え、 前記チャンバ内のサセプタ上からウェハを搬送するとき
   に、前記サセプタ支持手段とウェハ支持手段が上方に移
   動している間は、前記回転駆動機構によって前記サセプ
   タ支持手段を回転させ、 前記サセプタ支持手段が下方に移動している間は、前記
   サセプタ支持手段の回転を停止させることを特徴とする
   請求項１に記載のウェハ製造装置。
3. 【請求項３】上面がウェハを支持する支持面となってい
   るサセプタ上に、ウェハを載置するステップと、 前記チャンバ内のサセプタとウェハを加熱するステップ
   と、 チャンバ内に反応ガスを供給するステップと、 前記サセプタに形成された穴内を通って上下動自在であ
   り前記サセプタ上のウェハを上端部で支持するウェハ支
   持手段と、前記サセプタ支持手段を一緒に上方へ移動さ
   せる第１の移動ステップと、 前記ウェハ支持手段に対して前記サセプタ支持手段を相
   対的に下方へ移動させる第２の移動ステップと、を含む
   ことを特徴とするウェハ製造方法。
4. 【請求項４】前記第１の移動ステップは、前記ウェハ支
   持手段を回転させつつ上方に移動させるステップを含む
   ことを特徴とする請求項３に記載のウェハ製造方法。
5. 【請求項５】前記第１の移動ステップ後、前記第２の移
   動ステップ前に、 前記ウェハ支持手段の回転を停止させるステップを含む
   ことを特徴とする請求項４に記載のウェハ製造方法。