JP2016058480A

JP2016058480A - Semiconductor substrate manufacturing method

Info

Publication number: JP2016058480A
Application number: JP2014182259A
Authority: JP
Inventors: 亮輔岩本; Ryosuke Iwamoto
Original assignee: Shin Etsu Handotai Co Ltd
Current assignee: Shin Etsu Handotai Co Ltd
Priority date: 2014-09-08
Filing date: 2014-09-08
Publication date: 2016-04-21
Anticipated expiration: 2034-09-08
Also published as: JP6315272B2

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor manufacturing method which can inhibit contamination of metal associated with transfer of a substrate to manufacture a high-quality semiconductor substrate.SOLUTION: A vapor deposition apparatus 1 includes a valve gate 18 which is provided between a transfer chamber 3 and a reaction chamber 4 and capable of opening/closing an isolation valve of the transfer chamber 3 and the reaction chamber 4. The valve gate 18 includes a third flow channel 18a for communicating the transfer chamber 3 and the reaction chamber 4 and a second isolation valve 11a for opening/closing communication of the third flow channel 18a. The third flow channel 18a includes a purge gas introduction hole 19a for introducing a purge gas into the third flow channel 18a. By intentionally increasing a flow rate of the purge gas introduced from the purge gas introduction hole 19a while the second isolation valve 11a opens the communication of the third flow channel 18b for carrying in the substrate from the transfer chamber 3 to the reaction chamber 4, a flow current from the transfer chamber 3 to the reaction chamber 4 is blocked.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、半導体基板の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor substrate.

近年、ＣＣＤ（ＣｈａｒｇｅＣｏｕｐｌｅｄＤｅｖｉｃｅ）やＣＩＳ（ＣＭＯＳＩｍａｇｅＳｅｎｓｏｒ）等の撮像素子用基板として、シリコンエピタキシャルウェーハが使用される。シリコンエピタキシャルウェーハはシリコンウェーハ上にシリコン膜を気相成長させており、撮像素子用のエピタキシャルウェーハでは、ウェーハ内に金属不純物が存在すると白キズ（白点）と呼ばれる不良が発生する。そのため、ウェーハ中の金属不純物（重金属汚染）のレベルを低くすることが重要となっている。 In recent years, a silicon epitaxial wafer is used as a substrate for an image sensor such as a CCD (Charge Coupled Device) or a CIS (CMOS Image Sensor). In a silicon epitaxial wafer, a silicon film is vapor-phase grown on a silicon wafer, and in an epitaxial wafer for an image sensor, a defect called a white defect (white spot) occurs when metal impurities are present in the wafer. Therefore, it is important to reduce the level of metal impurities (heavy metal contamination) in the wafer.

エピタキシャル層を気相成長する際に反応炉内（反応チャンバー内）に金属不純物が存在すると、製造するエピタキシャルウェーハが金属不純物により汚染をされる。汚染源の金属不純物としては、例えば原料に用いるシリコン結晶やシリコン含有化合物が考えられる。その他に気相成長装置のメンテナンス（洗浄）時に付着した金属不純物、反応チャンバーを構成する素材に含まれる金属不純物、気相成長装置及び配管系に通常用いられるステンレス成分等が考えられる。 If metal impurities are present in the reaction furnace (in the reaction chamber) during vapor phase growth of the epitaxial layer, the epitaxial wafer to be manufactured is contaminated by the metal impurities. As the metal impurity of the contamination source, for example, silicon crystal or silicon-containing compound used as a raw material can be considered. In addition, metal impurities adhering during maintenance (cleaning) of the vapor phase growth apparatus, metal impurities contained in the material constituting the reaction chamber, stainless steel components usually used in the vapor phase growth apparatus and the piping system, and the like are conceivable.

ところで、気相成長装置は定期的なメンテナンスが必要であり、例えば気相成長装置を大気開放して反応チャンバーや配管の洗浄等が行われる。また、気相成長装置によりシリコンエピタキシャルウェーハの製造を繰り返すと反応チャンバー内にシリコンが次第に堆積していく。この堆積したシリコン堆積物がパーティクル等の発生原因となる。そのため、定期的に反応チャンバー内のシリコン堆積物を除去（反応チャンバー内のクリーニング）する必要がある。反応チャンバーをクリーニングする方法としては、例えば、反応チャンバー内にＨＣＬガスを流して、そのＨＣＬガスにより反応チャンバー内をベーパーエッチングする方法が知られる。 By the way, the vapor phase growth apparatus needs regular maintenance. For example, the vapor phase growth apparatus is opened to the atmosphere, and the reaction chamber and piping are cleaned. Further, when the production of the silicon epitaxial wafer is repeated by the vapor phase growth apparatus, silicon is gradually deposited in the reaction chamber. This deposited silicon deposit causes generation of particles and the like. Therefore, it is necessary to periodically remove silicon deposits in the reaction chamber (cleaning in the reaction chamber). As a method for cleaning the reaction chamber, for example, a method of flowing HCL gas into the reaction chamber and vapor-etching the reaction chamber with the HCL gas is known.

しかし、反応チャンバーのメンテナンスやベーパーエッチングの直後は、気相成長装置の汚染度が一時的に悪化する。また、反応チャンバー内への微量な酸素混入によってもエピタキシャルウェーハに対する金属不純物の汚染が悪化することが分かっている。エピタキシャル層を気相成長させる基板を外部から気相成長装置内に搬入する場合、基板が搬入される搬入チャンバー（例えば、ロードロックチャンバー等）は大気開放状態となる。よって、気相成長装置内に基板を搬入する度に搬入チャンバーを含む基板の搬送系統（搬入チャンバーや基板を搬入チャンバーから反応チャンバーに搬送する搬送チャンバー等）に大気成分や外部の汚染が持ち込まれる。基板の搬送系統（搬送チャンバー）と反応チャンバーは、通常、隔離弁により両者の繋がりが遮断されるが、基板を反応チャンバーに搬送する場合には隔離弁が開放され、搬送チャンバーと反応チャンバーが一続きになる。それ故、搬送チャンバーから反応チャンバーに残留大気(特に酸素)が混入し、残留大気が製造されるエピタキシャルウェーハの金属不純物の汚染を引き起こすことが懸念される。 However, immediately after the maintenance of the reaction chamber and the vapor etching, the degree of contamination of the vapor phase growth apparatus temporarily deteriorates. In addition, it has been found that contamination of metal impurities on the epitaxial wafer is also deteriorated by a small amount of oxygen mixed in the reaction chamber. When a substrate on which an epitaxial layer is vapor-phase grown is carried into the vapor phase growth apparatus from the outside, a carry-in chamber (for example, a load lock chamber or the like) into which the substrate is carried is opened to the atmosphere. Therefore, every time a substrate is carried into the vapor phase growth apparatus, atmospheric components and external contamination are brought into the substrate conveyance system including the carry-in chamber (such as the carry-in chamber and the transfer chamber that carries the substrate from the carry-in chamber to the reaction chamber). . The substrate transfer system (transfer chamber) and the reaction chamber are normally disconnected from each other by an isolation valve. However, when the substrate is transferred to the reaction chamber, the isolation valve is opened and the transfer chamber and the reaction chamber are integrated. Continued. Therefore, there is a concern that residual air (especially oxygen) is mixed from the transfer chamber into the reaction chamber, causing the residual air to be contaminated with metal impurities in the epitaxial wafer to be manufactured.

反応チャンバーに混入する大気対策として、気相成長装置内の酸素濃度を酸素濃度計により管理することが考えられる。しかし、微量な酸素濃度を検出するために高精度の計器を導入する必要があり、計器を導入すべき対象が多数存在する場合は計器を導入するコストが高くなる。そのため、酸素濃度計を用いた大気対策は現実的ではない。また、酸素濃度計では、酸素濃度しか濃度を管理できず、酸素濃度以外の汚染源が反応チャンバーに混入した場合、汚染を抑制することは困難である。 As a countermeasure against the air mixed in the reaction chamber, it is conceivable to manage the oxygen concentration in the vapor phase growth apparatus with an oxygen concentration meter. However, it is necessary to introduce a high-precision instrument in order to detect a trace amount of oxygen concentration, and the cost of introducing the instrument becomes high when there are many objects to which the instrument is to be introduced. Therefore, measures against the atmosphere using an oxygen concentration meter are not realistic. Further, the oxygen concentration meter can manage only the oxygen concentration, and it is difficult to suppress contamination when a contamination source other than the oxygen concentration is mixed into the reaction chamber.

このように基板の搬送系統（搬入・搬送チャンバー）に残留大気が持ち込まれると、搬送チャンバーと反応チャンバーとの間を搬送される基板の基板搬送時に残留大気が反応チャンバーに混入するのを効果的に防げられない。一方から他方のチャンバーにガスが混入するのを防止する関連技術として、特許文献１には反応チャンバー内のガスをパージして反応チャンバーから搬送チャンバーにガスが混入するのを防止する方法が開示されている。また、特許文献２には一方から他方のチャンバーに基板が搬送される基板搬送時に、その両チャンバーを接続する基板の搬送経路にパージガスを導入して搬送される基板表面のパーティクルを除去する方法が開示されている。 When the residual atmosphere is brought into the substrate transfer system (loading / transfer chamber) in this way, it is effective that the residual atmosphere is mixed into the reaction chamber when the substrate is transferred between the transfer chamber and the reaction chamber. Cannot be prevented. As a related technique for preventing gas from being mixed into one chamber from the other, Patent Document 1 discloses a method for purging gas in a reaction chamber to prevent gas from being mixed into the transfer chamber from the reaction chamber. ing. Patent Document 2 discloses a method for removing particles on the surface of a substrate being transferred by introducing a purge gas into a substrate transfer path that connects both chambers when the substrate is transferred from one chamber to the other chamber. It is disclosed.

特開平６−５５２０号公報JP-A-6-5520 特開２００３−１０９９９４号公報JP 2003-109994 A

しかし、特許文献１の方法では、反応チャンバー内のガスをパージするため、搬送チャンバーから反応チャンバーに残留大気が混入するのを防止できない。また、特許文献２の方法は、パーティクルを除去するためにパージガスを導入しており、基板搬送時に搬送チャンバーから反応チャンバーへの残留大気の混入を防止することを意図していない。 However, in the method of Patent Document 1, since the gas in the reaction chamber is purged, it cannot be prevented that residual air is mixed into the reaction chamber from the transfer chamber. Further, the method of Patent Document 2 introduces a purge gas in order to remove particles, and is not intended to prevent mixing of residual air from the transfer chamber to the reaction chamber during substrate transfer.

本発明の課題は、基板の搬送にともなう金属の汚染を抑制して高品質な半導体基板を製造できる半導体基板の製造方法を提供することにある。 The subject of this invention is providing the manufacturing method of the semiconductor substrate which can suppress the metal contamination accompanying conveyance of a board | substrate, and can manufacture a high quality semiconductor substrate.

Means for Solving the Problems and Effects of the Invention

本発明の半導体基板の製造方法は、
基板上に反応ガスを導入して基板を処理する反応チャンバーと、
反応チャンバーに基板を搬入し、基板を処理した処理基板を反応チャンバーから搬出する搬送チャンバーと、
反応チャンバーと搬送チャンバーの間を基板及び処理基板が往来可能に連通する連通部と、
連通部に位置して、連通部にパージガスを導入するパージガス導入孔と、
搬送チャンバーと連通部の連通を開閉可能な開閉部と、
を備える半導体製造装置により半導体基板を製造する製造方法において、
搬送チャンバーから反応チャンバーに基板を搬入するために、開閉部が搬送チャンバーと連通部の連通を開放している間に、連通部に反応ガスが溜まるのを防止するために導入する第１流量のパージガスより大きい第２流量のパージガスを導入することを特徴とする。 The method for producing a semiconductor substrate of the present invention comprises:
A reaction chamber for processing the substrate by introducing a reaction gas onto the substrate;
A transfer chamber for loading the substrate into the reaction chamber and unloading the processed substrate from the reaction chamber;
A communication part for allowing the substrate and the processing substrate to communicate between the reaction chamber and the transfer chamber;
A purge gas introduction hole which is located in the communication part and introduces purge gas into the communication part;
An opening / closing part capable of opening and closing the communication between the transfer chamber and the communication part;
In a manufacturing method for manufacturing a semiconductor substrate by a semiconductor manufacturing apparatus comprising:
In order to carry the substrate from the transfer chamber to the reaction chamber, the first flow rate of the first flow rate introduced to prevent the reaction gas from accumulating in the communication portion while the opening / closing portion opens the communication between the transfer chamber and the communication portion. A purge gas having a second flow rate larger than the purge gas is introduced.

本発明者は、反応チャンバーと搬送チャンバーの間を基板が搬送される際、反応チャンバーと搬送チャンバーを連通する連通部を通して搬送チャンバーから反応チャンバーに汚染が混入するのを発見した。ここで、搬送チャンバーから反応チャンバーへ基板が搬送される基板搬入時には搬送チャンバーと反応チャンバーを連通する連通部が開放される。そのため、基板搬入時に搬送チャンバーから反応チャンバーに汚染が混入してしまうのを防ぐ必要がある。よって、基板の搬入時に連通部に導入されるパージガスを意図的に増加させ（第２流量にし）、搬送チャンバーから反応チャンバーに流通する気体の流れを遮り、反応チャンバーに汚染が混入するのを抑制できる。仮に反応チャンバー内に汚染が混入したとしてもパージガスにより混入した汚染が希釈される。したがって、製造される半導体基板が金属不純物に汚染されるのを低減できる。 The present inventor has discovered that when a substrate is transferred between the reaction chamber and the transfer chamber, contamination enters the reaction chamber from the transfer chamber through a communication portion that connects the reaction chamber and the transfer chamber. Here, when the substrate is transported from the transport chamber to the reaction chamber, the communication portion that connects the transport chamber and the reaction chamber is opened. Therefore, it is necessary to prevent contamination from entering the reaction chamber from the transfer chamber when the substrate is loaded. Therefore, the purge gas introduced into the communication part when the substrate is loaded is intentionally increased (second flow rate), the flow of gas flowing from the transfer chamber to the reaction chamber is blocked, and contamination of the reaction chamber is prevented. it can. Even if contamination is mixed in the reaction chamber, the contamination mixed with the purge gas is diluted. Therefore, contamination of the manufactured semiconductor substrate with metal impurities can be reduced.

パージガスの流量は連通部が開放している間（約１０秒）だけ第１流量から第２流量に増加させる。そのため、連通部が閉鎖している間（プロセス中及び操業待機中）はパージガスの流量を高流量（第２流量）にする必要がない（第１流量でよい）。よって、反応チャンバーで薄膜を成膜する成膜条件やパージガスの使用量に大きな影響を与えない。更には半導体製造装置を改造する必要もない。 The purge gas flow rate is increased from the first flow rate to the second flow rate only while the communicating portion is open (about 10 seconds). Therefore, it is not necessary to set the flow rate of the purge gas to a high flow rate (second flow rate) while the communication portion is closed (during the process and operation standby) (the first flow rate may be sufficient). Therefore, the film forming conditions for forming a thin film in the reaction chamber and the amount of purge gas used are not greatly affected. Furthermore, there is no need to modify the semiconductor manufacturing apparatus.

また、反応チャンバーから搬送チャンバーに処理基板を搬出するために、開閉部が搬送チャンバーと連通部の連通を開放している間に第２流量のパージガスを導入することができる。これにより、反応チャンバーから搬送チャンバーに処理基板を搬出する際に反応チャンバー内が汚染されるのを抑制できる。なお、第２流量は１０Ｌ／ｍｉｎ以上４０Ｌ／ｍｉｎ以下とすると、残留大気の混入の影響を抑制するのに効果的である。 Further, in order to carry out the processing substrate from the reaction chamber to the transfer chamber, a second flow rate of purge gas can be introduced while the opening / closing part opens the communication between the transfer chamber and the communication part. Thereby, it can suppress that the inside of a reaction chamber is contaminated when carrying out a process substrate from a reaction chamber to a conveyance chamber. In addition, if the second flow rate is 10 L / min or more and 40 L / min or less, it is effective to suppress the influence of mixing of the residual air.

本発明の気相成長装置の全体の概略図。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Schematic of the whole vapor phase growth apparatus of this invention. 図１の気相成長装置におけるＡ−Ａ模式断面図（ただし、ロードロックチャンバーの内部機構は省略した）。AA schematic cross-sectional view in the vapor phase growth apparatus of FIG. 1 (however, the internal mechanism of the load lock chamber is omitted). 図２の第３流路の部分拡大模式図。The partial expansion schematic diagram of the 3rd flow path of FIG. 比較例のエピタキシャルウェーハ製造工程を示すフロー図。The flowchart which shows the epitaxial wafer manufacturing process of a comparative example. 実施例のエピタキシャルウェーハ製造工程を示すフロー図。The flowchart which shows the epitaxial wafer manufacturing process of an Example. ＩＣＰ−ＭＳ法によりエピタキシャルウェーハの表面のＭｏ濃度を測定した比較例と実施例の結果を示したグラフ。The graph which showed the result of the comparative example and example which measured Mo density | concentration of the surface of an epitaxial wafer by ICP-MS method. 実施例と比較例の搬送チャンバーの酸素濃度を示したグラフ。The graph which showed the oxygen concentration of the conveyance chamber of an Example and a comparative example. 実施例と比較例の反応チャンバーの酸素濃度を示したグラフ。The graph which showed the oxygen concentration of the reaction chamber of an Example and a comparative example.

図１及び図２は本発明で使用される一例の枚葉式の気相成長装置１を示す。気相成長装置１は、シリコン基板Ｗの表面上にシリコン単結晶膜（エピタキシャル層）を気相成長してシリコンエピタキシャルウェーハ（処理後のシリコン基板Ｗ’）を製造する装置である。気相成長装置１は、例えば、ＣＣＤやＣＩＳ等の撮像素子用基板に使用されるシリコンエピタキシャルウェーハを製造する。 1 and 2 show an example of a single wafer type vapor phase growth apparatus 1 used in the present invention. The vapor phase growth apparatus 1 is an apparatus for producing a silicon epitaxial wafer (processed silicon substrate W ′) by vapor phase growth of a silicon single crystal film (epitaxial layer) on the surface of a silicon substrate W. The vapor phase growth apparatus 1 manufactures a silicon epitaxial wafer used for an image sensor substrate such as a CCD or CIS.

気相成長装置１は、シリコン基板Ｗ、Ｗ’を保持するロードロックチャンバー２とシリコン基板Ｗ、Ｗ’を搬送する搬送チャンバー３と基板を処理する反応チャンバー４（プロセスチャンバー）及びクーリングチャンバー５を備える。 The vapor phase growth apparatus 1 includes a load lock chamber 2 that holds silicon substrates W and W ′, a transfer chamber 3 that transfers silicon substrates W and W ′, a reaction chamber 4 (process chamber) that processes the substrate, and a cooling chamber 5. Prepare.

ロードロックチャンバー２は、処理前のシリコン基板Ｗを収容する第１チャンバー２ａと処理後のシリコン基板Ｗ’を収容する第２チャンバー２ｂを備える。第１チャンバー２ａは、処理前のシリコン基板Ｗを複数保持する第１カセットＣ１と、シリコン基板Ｗを第１チャンバー２ａから搬出する搬送口Ｇ１を有する。第２チャンバー２ｂは、処理後のシリコン基板Ｗ’を複数保持可能な第２カセットＣ２と、シリコン基板Ｗ’を第２チャンバーに搬入する搬送口Ｇ２を有する。第１チャンバー２ａ内及び第２チャンバー２ｂ内はそれぞれ、図示しないガス導入管とガス排出管を備え、ガス導入管から雰囲気ガスが供給され、ガス排気管から排出される。例えば、雰囲気ガスとして窒素ガスが用いられ、第１及び第２チャンバー２ａ、２ｂ内は窒素雰囲気にされる。 The load lock chamber 2 includes a first chamber 2a for storing a silicon substrate W before processing and a second chamber 2b for storing a silicon substrate W 'after processing. The first chamber 2a has a first cassette C1 that holds a plurality of silicon substrates W before processing, and a transfer port G1 that carries the silicon substrates W out of the first chamber 2a. The second chamber 2b has a second cassette C2 capable of holding a plurality of processed silicon substrates W 'and a transfer port G2 for carrying the silicon substrates W' into the second chamber. Each of the first chamber 2a and the second chamber 2b includes a gas introduction pipe and a gas discharge pipe (not shown), and an atmospheric gas is supplied from the gas introduction pipe and discharged from the gas exhaust pipe. For example, nitrogen gas is used as the atmospheric gas, and the first and second chambers 2a and 2b are set to a nitrogen atmosphere.

搬送チャンバー３はロードロックチャンバー２と反応チャンバー４の間に挟まれるように位置する。搬送チャンバー３は、ロードロックチャンバー２から反応チャンバー４にシリコン基板Ｗを搬送する。また、反応チャンバー４からクーリングチャンバー５を経てロードロックチャンバー２にシリコン基板Ｗ’を搬送する。搬送チャンバー３は、シリコン基板Ｗ、Ｗ’を搬送する搬送ロボット６と、チャンバー間（チャンバー２と３、チャンバー３と４）を隔離する可動弁７（図２参照）と、ガス排出管８と、シリコン基板Ｗ、Ｗ’の出入口となる搬送口Ｇ３、Ｇ４（図１参照）、Ｇ５を備える。図示省略してあるが、搬送チャンバー３にはガス排出管８に対応してガス導入管も備わる。 The transfer chamber 3 is positioned so as to be sandwiched between the load lock chamber 2 and the reaction chamber 4. The transfer chamber 3 transfers the silicon substrate W from the load lock chamber 2 to the reaction chamber 4. Further, the silicon substrate W ′ is transferred from the reaction chamber 4 to the load lock chamber 2 through the cooling chamber 5. The transfer chamber 3 includes a transfer robot 6 for transferring silicon substrates W and W ′, a movable valve 7 (see FIG. 2) for isolating the chambers (chambers 2 and 3, and chambers 3 and 4), a gas discharge pipe 8, , Transport ports G3, G4 (see FIG. 1) and G5 serving as gateways for the silicon substrates W and W ′ are provided. Although not shown, the transfer chamber 3 is also provided with a gas introduction pipe corresponding to the gas discharge pipe 8.

図２に示すように搬送ロボット６は、シリコン基板Ｗ、Ｗ’が載置されるブレード６ａと、ブレード６ａに接続される伸縮可能なアーム６ｂと、アーム６ｂを伸縮させる可動機構６ｃと、アーム６ｂを回転させる回転機構６ｄを備える。ブレード６ａは二股状に形成され、上面にシリコン基板Ｗ、Ｗ’が載置される。ブレード６ａは例えば石英製である。ブレード６ａに接続されるアーム６ｂは伸縮機構６ｃにより伸縮する。伸縮機構６ｃは、図示しないモーターを介してアームを水平方向に伸縮可能にする。回転機構６ｄは、図示しないモーターを介して軸線Ｏ１回りにアーム６ｂを回転可能にする。 As shown in FIG. 2, the transfer robot 6 includes a blade 6a on which the silicon substrates W and W ′ are placed, an extendable arm 6b connected to the blade 6a, a movable mechanism 6c for expanding and contracting the arm 6b, A rotation mechanism 6d that rotates 6b is provided. The blade 6a is formed in a bifurcated shape, and the silicon substrates W and W 'are placed on the upper surface. The blade 6a is made of, for example, quartz. The arm 6b connected to the blade 6a is expanded and contracted by the expansion and contraction mechanism 6c. The expansion / contraction mechanism 6c allows the arm to expand and contract in the horizontal direction via a motor (not shown). The rotation mechanism 6d enables the arm 6b to rotate around the axis O1 via a motor (not shown).

アーム６ｂを可動させる伸縮機構６ｃ及び回転機構６ｄには制御部９が接続される。制御部９は、図示しないＣＰＵと、各機構６ｃ、６ｄに備わるモーターを駆動する駆動回路を有する。制御部９（ＣＰＵと駆動回路）によりアーム６ｂの伸縮、回転が制御される。搬送ロボット６は、アーム６ｂの伸縮、回転を駆使することで、シリコン基板Ｗをブレード６ａに載置した状態で第１チャンバー２ａから反応チャンバー４にシリコン基板Ｗを搬送する。また、シリコン基板Ｗ’をブレード６ａに載置した状態で反応チャンバー４から搬出させ、図１に示すクーリングチャンバー５や第２チャンバー２ｂにシリコン基板Ｗ’を搬送する。 A control unit 9 is connected to the expansion / contraction mechanism 6c and the rotation mechanism 6d that move the arm 6b. The control unit 9 includes a CPU (not shown) and a drive circuit that drives motors provided in the mechanisms 6c and 6d. Expansion and contraction and rotation of the arm 6b are controlled by the control unit 9 (CPU and drive circuit). The transfer robot 6 uses the expansion and contraction and rotation of the arm 6b to transfer the silicon substrate W from the first chamber 2a to the reaction chamber 4 with the silicon substrate W placed on the blade 6a. Further, the silicon substrate W ′ is unloaded from the reaction chamber 4 while being placed on the blade 6a, and the silicon substrate W ′ is transferred to the cooling chamber 5 and the second chamber 2b shown in FIG.

図２に戻って、可動弁７は、第１可動弁１０と第２可動弁１１を有する。第１可動弁１０は、搬送口Ｇ３を閉鎖することで第１チャンバー２ａと搬送チャンバー３の間を隔離可能な第１隔離弁１０ａと、第１隔離弁１０ａを搬送口Ｇ３に向けて進行後退可能に可動する可動機構１０ｂを備える。第１隔離弁１０ａは搬送口Ｇ３に対向するように位置する。可動機構１０ｂは、図示しないエアシリンダーを介して第１隔離弁１０ａを搬送口Ｇ３に向けて進行及び後退させる。可動機構１０ｂは第１隔離弁１０ａを進行させて搬送口Ｇ３を閉鎖させることで、第１チャンバー２ａと搬送チャンバー３の間を隔離する。なお、搬送口Ｇ３と同様に搬送口Ｇ４（図１参照）に対しても別途、独立して第１可動弁１０が配置される。 Returning to FIG. 2, the movable valve 7 includes a first movable valve 10 and a second movable valve 11. The first movable valve 10 has a first isolation valve 10a that can isolate the first chamber 2a and the transfer chamber 3 by closing the transfer port G3, and the first isolation valve 10a advances and retreats toward the transfer port G3. A movable mechanism 10b that is movable is provided. The first isolation valve 10a is positioned so as to face the transport port G3. The movable mechanism 10b advances and retracts the first isolation valve 10a toward the transport port G3 via an air cylinder (not shown). The movable mechanism 10b advances the first isolation valve 10a to close the transfer port G3, thereby isolating the first chamber 2a and the transfer chamber 3 from each other. In addition, the 1st movable valve 10 is separately arrange | positioned separately with respect to the conveyance port G4 (refer FIG. 1) similarly to the conveyance port G3.

図２に示すように第２可動弁１１は、搬送口Ｇ５を閉鎖することで搬送チャンバー３と反応チャンバー４の間を隔離可能な第２隔離弁１１ａと、第２隔離弁１１ａを搬送口Ｇ５に向けて進行後退可能に可動する可動機構１１ｂを備える。第２隔離弁１１ａは搬送口Ｇ５に対向するように位置する。可動機構１１ｂは、図示しないエアシリンダーを介して第２隔離弁１１ａを搬送口Ｇ５に向けて進行及び後退させる。可動機構１１ｂは第２隔離弁１１ａを進行させて搬送口Ｇ５を閉鎖させることで、搬送チャンバー３と反応チャンバー４の間が隔離する。なお、第２可動弁１１が本発明の「開閉部」の一例に相当する。 As shown in FIG. 2, the second movable valve 11 includes a second isolation valve 11a that can isolate the transfer chamber 3 and the reaction chamber 4 by closing the transfer port G5, and the second isolation valve 11a as the transfer port G5. A movable mechanism 11b that can move forward and backward is provided. The second isolation valve 11a is positioned so as to face the transport port G5. The movable mechanism 11b advances and retracts the second isolation valve 11a toward the transport port G5 via an air cylinder (not shown). The movable mechanism 11b advances the second isolation valve 11a to close the transfer port G5, thereby isolating the transfer chamber 3 and the reaction chamber 4 from each other. The second movable valve 11 corresponds to an example of the “opening / closing part” of the present invention.

第１及び第２隔離弁１０ａ、１１ａをそれぞれ駆動させる駆動機構１０ｂ、１１ｂには弁制御部１２が接続される。弁制御部１２は、図示しないＣＰＵと、各機構１０ｂ、１１ｂに備わるエアシリンダーを駆動する駆動回路を有する。弁制御部１２（ＣＰＵと駆動回路）により第１及び第２隔離弁１０ａ、１１ａの可動が制御される。よって、シリコン基板Ｗ、Ｗ’の搬送に応じてロードロックチャンバー２と搬送チャンバー３の間や搬送チャンバー３と反応チャンバー４の間が隔離又は連通する。 A valve control unit 12 is connected to the drive mechanisms 10b and 11b that drive the first and second isolation valves 10a and 11a, respectively. The valve control unit 12 has a CPU (not shown) and a drive circuit that drives an air cylinder provided in each mechanism 10b, 11b. The movement of the first and second isolation valves 10a and 11a is controlled by the valve control unit 12 (CPU and drive circuit). Accordingly, the load lock chamber 2 and the transfer chamber 3 and the transfer chamber 3 and the reaction chamber 4 are isolated or communicated with each other according to the transfer of the silicon substrates W and W ′.

また、ガス導入管（図示省略）及びガス排出管８は、ガス導入管が搬送チャンバー３内に雰囲気ガスを導入し、ガス排出管８により搬送チャンバー３内に導入された雰囲気ガスが排出される。例えば、雰囲気ガスとして窒素ガスが用いられ、搬送チャンバー３内は窒素雰囲気にされる。 Further, the gas introduction pipe (not shown) and the gas discharge pipe 8 are configured such that the gas introduction pipe introduces the atmospheric gas into the transfer chamber 3, and the atmospheric gas introduced into the transfer chamber 3 is discharged through the gas discharge pipe 8. . For example, nitrogen gas is used as the atmosphere gas, and the inside of the transfer chamber 3 is set to a nitrogen atmosphere.

搬送口Ｇ３はシリコン基板Ｗを第１チャンバー２ａから搬送チャンバー３に搬入する搬入口である。搬送口Ｇ４（図１参照）はシリコン基板Ｗ’を搬送チャンバー３から第２チャンバー２ｂに搬出する搬出口である。搬送口Ｇ５はシリコン基板Ｗを搬送チャンバー３から反応チャンバー４に搬入及びシリコン基板Ｗ’を反応チャンバー４から搬送チャンバー３に搬出する搬出搬入口である。なお、搬送口Ｇ３〜Ｇ５は、それぞれの開口が各隔離弁１０ａ、１１ａに対向するように搬送チャンバー３の下方に傾斜して配置される。 The transfer port G3 is a transfer port for transferring the silicon substrate W from the first chamber 2a to the transfer chamber 3. The transfer port G4 (see FIG. 1) is a carry-out port for carrying out the silicon substrate W ′ from the transfer chamber 3 to the second chamber 2b. The transfer port G5 is a carry-in / out port through which the silicon substrate W is transferred from the transfer chamber 3 to the reaction chamber 4 and the silicon substrate W ′ is transferred from the reaction chamber 4 to the transfer chamber 3. The transfer ports G3 to G5 are arranged to be inclined below the transfer chamber 3 so that the respective openings face the isolation valves 10a and 11a.

反応チャンバー４は搬送チャンバー３に隣接して位置する。反応チャンバー４は、シリコン基板Ｗ上に気相成長ガス（反応ガス）を導入してシリコン基板Ｗ上に薄膜（エピタキシャル層）を成長して、シリコン基板Ｗ’（エピタキシャルウェーハ）を製造する。反応チャンバー４は、シリコン基板Ｗを水平に支持するサセプタ１３と、サセプタ１３を支持する支持部１４と、サセプタ１３を可動する可動機構１５と、ガス導入管（図示省略）及びガス排出管１６を備える。また、反応チャンバー４にはシリコン基板Ｗの搬入口及びシリコン基板Ｗ’の搬出口となる搬送口Ｇ６を備える。 The reaction chamber 4 is located adjacent to the transfer chamber 3. The reaction chamber 4 introduces a vapor phase growth gas (reaction gas) on the silicon substrate W to grow a thin film (epitaxial layer) on the silicon substrate W to manufacture a silicon substrate W ′ (epitaxial wafer). The reaction chamber 4 includes a susceptor 13 that horizontally supports the silicon substrate W, a support portion 14 that supports the susceptor 13, a movable mechanism 15 that moves the susceptor 13, a gas introduction pipe (not shown), and a gas discharge pipe 16. Prepare. Further, the reaction chamber 4 includes a transfer port G6 that serves as a carry-in port for the silicon substrate W and a carry-out port for the silicon substrate W ′.

可動機構１５は、支持部１４を通してサセプタ１３を軸線Ｏ２回りに回転及びサセプタ１３を上下に可動させる。ガス導入管は、気相成長ガス（反応ガス）をサセプタ１３の上側の領域に導入するとともに、サセプタ１３上のシリコン基板Ｗの主表面上に供給する。気相成長ガスは、原料ガス（例えばＴＣＳ（トリクロロシラン））、原料ガスを希釈するキャリアガス（例えば水素）及びエピタキシャル層に導電型を付与するドーパントガスを含む。また、ガス導入管の反対側に反応チャンバー４内のガスを排出するガス排出管１６が接続される。なお、反応チャンバー４内の圧力は、ロードロックチャンバー２及び搬送チャンバー３より低く設定される。図示省略するが、反応チャンバー４の周囲（例えば、反応チャンバー４の上下）には、気相成長時にシリコン基板Ｗをエピタキシャル成長温度（例えば、９００〜１２００℃）に加熱するハロゲンランプなどのランプが備わる。 The movable mechanism 15 rotates the susceptor 13 around the axis O2 through the support portion 14 and moves the susceptor 13 up and down. The gas introduction pipe introduces a vapor growth gas (reaction gas) into the upper region of the susceptor 13 and supplies it to the main surface of the silicon substrate W on the susceptor 13. The vapor phase growth gas includes a source gas (for example, TCS (trichlorosilane)), a carrier gas (for example, hydrogen) for diluting the source gas, and a dopant gas for imparting a conductivity type to the epitaxial layer. A gas discharge pipe 16 for discharging the gas in the reaction chamber 4 is connected to the opposite side of the gas introduction pipe. The pressure in the reaction chamber 4 is set lower than that of the load lock chamber 2 and the transfer chamber 3. Although not shown, a lamp such as a halogen lamp for heating the silicon substrate W to an epitaxial growth temperature (for example, 900 to 1200 ° C.) at the time of vapor phase growth is provided around the reaction chamber 4 (for example, above and below the reaction chamber 4). .

また、ロードロックチャンバー２と搬送チャンバー３の間には開閉可能なバルブゲート１７が備わる。図１に示すようにバルブゲート１７は、第１チャンバー２ａと搬送チャンバー３の間に位置する第１バルブゲート１７ａと、第２チャンバー２ｂと搬送チャンバー３の間に位置する第２バルブゲート１７ｂを備える。図２に示すように第１バルブゲート１７ａは、搬送口Ｇ１と搬送口Ｇ３を連通して第１チャンバー２ａと搬送チャンバー３を連通する流路となる第１流路１７ａ１と、第１可動弁１０が備わる。なお、第１流路１７ａ１は、シリコン基板Ｗが往来可能な大きさに形成される。図２には示されないが、第２バルブゲート１７ｂ（図１参照）は第１バルブゲート１７ａと同様に、搬送口Ｇ２と搬送口Ｇ４を連通して第２チャンバー２ｂと搬送チャンバー３を連通する流路となる第２流路と、第１可動弁１０が備わる。なお、第２流路はシリコン基板Ｗ’が往来可能な大きさに形成される。 A valve gate 17 that can be opened and closed is provided between the load lock chamber 2 and the transfer chamber 3. As shown in FIG. 1, the valve gate 17 includes a first valve gate 17 a positioned between the first chamber 2 a and the transfer chamber 3, and a second valve gate 17 b positioned between the second chamber 2 b and the transfer chamber 3. Prepare. As shown in FIG. 2, the first valve gate 17 a includes a first flow path 17 a 1 that serves as a flow path that connects the transfer port G 1 and the transfer port G 3 and connects the first chamber 2 a and the transfer chamber 3, and a first movable valve. 10 is provided. The first flow path 17a1 is formed in a size that allows the silicon substrate W to travel. Although not shown in FIG. 2, the second valve gate 17b (see FIG. 1) communicates the second chamber 2b and the transfer chamber 3 by connecting the transfer port G2 and the transfer port G4 in the same manner as the first valve gate 17a. The 2nd flow path used as a flow path and the 1st movable valve 10 are provided. The second flow path is formed in a size that allows the silicon substrate W 'to come and go.

搬送チャンバー３と反応チャンバー４の間にも開閉可能なバルブゲート１８が備わる。バルブゲート１８は、搬送口Ｇ５と搬送口Ｇ６を連通して搬送チャンバー３と反応チャンバー４を連通する流路となる第３流路１８ａと、第２可動弁１１が備わる。第３流路１８ａはシリコン基板Ｗ、Ｗ’が往来可能に形成され（往来空間Ｓを有し）、図３に示すように第３流路１８ａ内にパージガスを導入するパージガス導入管１９が接続され、第３流路１８ａにはパージガス導入孔１９ａが形成される。パージガス導入管１９に導入されるパージガスはガス制御部２０により流量が制御される。ガス制御部２０は、パージガス導入管１９に導入されるパージガスの流量を可変できる。ガス制御部２０は、例えば、プロセス中及び操業待機中に第３流路１８ａ内及び反応チャンバー４内の下部に気相成長ガスが溜まるのを防止するために第１流量でパージガスを導入することができる。また、ガス制御部２０は、例えば、第３流路１８ａをシリコン基板Ｗ、Ｗ’が移動する際に第１流量より大きい第２流量のパージガスを導入できる。なお、第３流路１８ａが本発明における「連通部」の一例に相当する。 A valve gate 18 that can be opened and closed is also provided between the transfer chamber 3 and the reaction chamber 4. The valve gate 18 includes a third flow path 18 a serving as a flow path that connects the transfer port G 5 and the transfer port G 6 and connects the transfer chamber 3 and the reaction chamber 4, and the second movable valve 11. The third flow path 18a is formed so that the silicon substrates W and W ′ can come and go (having a travel space S), and a purge gas introduction pipe 19 for introducing purge gas into the third flow path 18a is connected as shown in FIG. A purge gas introduction hole 19a is formed in the third flow path 18a. The flow rate of the purge gas introduced into the purge gas introduction pipe 19 is controlled by the gas control unit 20. The gas control unit 20 can vary the flow rate of the purge gas introduced into the purge gas introduction pipe 19. For example, the gas control unit 20 introduces a purge gas at a first flow rate in order to prevent the vapor phase growth gas from accumulating in the lower part of the third flow path 18a and the reaction chamber 4 during the process and standby for operation. Can do. For example, the gas control unit 20 can introduce a purge gas having a second flow rate higher than the first flow rate when the silicon substrates W and W ′ move through the third flow path 18a. The third flow path 18a corresponds to an example of the “communication portion” in the present invention.

図２に戻ってバルブゲート１７、バルブゲート１８はそれぞれ弁制御部１２により各流路１７ａ１、１８ａの開閉が制御される。よって、シリコン基板Ｗ、Ｗ’の搬送に応じてロードロックチャンバー２と搬送チャンバー３の間や搬送チャンバー３と反応チャンバー４の間が隔離されたり、開放（連通）されたりする。 Returning to FIG. 2, the valve gate 17 and the valve gate 18 are controlled by the valve control unit 12 to open and close the flow paths 17a1 and 18a, respectively. Accordingly, the load lock chamber 2 and the transfer chamber 3 and the transfer chamber 3 and the reaction chamber 4 are isolated or opened (communication) according to the transfer of the silicon substrates W and W ′.

以上の構成を有した気相成長装置１によりシリコンエピタキシャルウェーハ（シリコン基板Ｗ’）が製造される。シリコン基板Ｗ’の製造に先立ち、シリコン基板Ｗが外部（大気雰囲気）からロードロックチャンバー２内に搬入される。よって、シリコン基板Ｗの搬入によりロードロックチャンバー２内は大気雰囲気となる。そこで、反応チャンバー４内へ大気が混入するのを防止するために、不活性ガス（例えば窒素）によりロードロックチャンバー２内の雰囲気が置換される。 A silicon epitaxial wafer (silicon substrate W ′) is manufactured by the vapor phase growth apparatus 1 having the above configuration. Prior to manufacturing the silicon substrate W ′, the silicon substrate W is carried into the load lock chamber 2 from the outside (atmosphere). Therefore, the inside of the load lock chamber 2 becomes an air atmosphere by carrying in the silicon substrate W. Therefore, in order to prevent air from entering the reaction chamber 4, the atmosphere in the load lock chamber 2 is replaced with an inert gas (for example, nitrogen).

一定時間が経過してロードロックチャンバー２内の置換が完了すると、ロードロックチャンバー２と搬送チャンバー３の間のバルブゲート１７を開放する。バルブゲート１７が開放されると搬送ロボット６がロードロックチャンバー２（第１チャンバー２ａ）のカセットＣ１からシリコン基板Ｗを１枚抜き取り、シリコン基板Ｗをブレード６ａに載置する。搬送ロボット６はシリコン基板Ｗをブレード６ａに載置した状態でシリコン基板Ｗをロードロックチャンバー２から搬送チャンバー３に搬送する。 When the replacement in the load lock chamber 2 is completed after a certain period of time, the valve gate 17 between the load lock chamber 2 and the transfer chamber 3 is opened. When the valve gate 17 is opened, the transfer robot 6 extracts one silicon substrate W from the cassette C1 of the load lock chamber 2 (first chamber 2a), and places the silicon substrate W on the blade 6a. The transfer robot 6 transfers the silicon substrate W from the load lock chamber 2 to the transfer chamber 3 with the silicon substrate W placed on the blade 6a.

シリコン基板Ｗが搬送チャンバー３内に搬入されると、バルブゲート１７の第１隔離弁１０ａが搬送口Ｇ３を閉鎖する。すると、搬送チャンバー３と反応チャンバー４の間のバルブゲート１８の第２隔離弁１１ａが搬送口Ｇ５を開放する。搬送ロボット６のブレード６ａに載置されたシリコン基板Ｗは搬送口Ｇ５を経て第３流路１８ａを通過して、反応チャンバー４内のサセプタ１３に搬送（載置）される。 When the silicon substrate W is carried into the transfer chamber 3, the first isolation valve 10a of the valve gate 17 closes the transfer port G3. Then, the second isolation valve 11a of the valve gate 18 between the transfer chamber 3 and the reaction chamber 4 opens the transfer port G5. The silicon substrate W placed on the blade 6a of the transfer robot 6 passes through the third flow path 18a through the transfer port G5 and is transferred (placed) to the susceptor 13 in the reaction chamber 4.

シリコン基板Ｗが反応チャンバー４内に搬入されると、搬送ロボット６がサセプタ１３にシリコン基板Ｗを渡し、シリコン基板Ｗがサセプタ１３上に載置される。その後、搬送ロボット６が反応チャンバー４内から退出して搬送チャンバー３内に戻ると、バルブゲート１８の第２隔離弁１１ａが搬送口Ｇ５を閉鎖する。そして、反応チャンバー４内ではシリコン基板Ｗ上にシリコンエピタキシャル層が形成され、シリコン基板Ｗ’が製造される。図３に示すように第３流路１８ａのパージガス導入孔１９ａは搬送チャンバー３側に位置するが、搬送口Ｇ５が閉鎖するとパージガス導入孔１９ａは反応チャンバー４内に位置する。パージガス導入孔１９ａからはプロセス時のキャリアガス（本実施態様では水素）と同種のガス（パージガス）が流れる。パージガスが流れることで、第３流路１８ａや反応チャンバー４の下部に気相成長ガス（原料ガス等の反応性ガス）が溜まるのを防いでいる。このパージガスはプロセス時及び操業待機中に第３流路１８ａに導入される。 When the silicon substrate W is loaded into the reaction chamber 4, the transfer robot 6 passes the silicon substrate W to the susceptor 13 and the silicon substrate W is placed on the susceptor 13. Thereafter, when the transfer robot 6 leaves the reaction chamber 4 and returns to the transfer chamber 3, the second isolation valve 11a of the valve gate 18 closes the transfer port G5. In the reaction chamber 4, a silicon epitaxial layer is formed on the silicon substrate W, and the silicon substrate W ′ is manufactured. As shown in FIG. 3, the purge gas introduction hole 19a of the third flow path 18a is located on the transfer chamber 3 side. However, when the transfer port G5 is closed, the purge gas introduction hole 19a is located in the reaction chamber 4. From the purge gas introduction hole 19a, a gas (purge gas) of the same type as the carrier gas (hydrogen in this embodiment) at the time of the process flows. By flowing the purge gas, vapor phase growth gas (reactive gas such as source gas) is prevented from accumulating in the third flow path 18a and the lower part of the reaction chamber 4. This purge gas is introduced into the third flow path 18a during the process and during operation standby.

図２に戻って反応チャンバー４内でのエピタキシャル成長処理が完了すると、バルブゲート１８の第２隔離弁１１ａが搬送口Ｇ５を開放する。バルブゲート１８が開放されると搬送ロボット６がサセプタ１３上のシリコン基板Ｗ’を受け取り、シリコン基板Ｗ’をブレード６ａに載置する。搬送ロボット６はシリコン基板Ｗ’をブレード６ａに載置した状態でシリコン基板Ｗ’を反応チャンバー４から搬送チャンバー３に搬送する。 Returning to FIG. 2, when the epitaxial growth process in the reaction chamber 4 is completed, the second isolation valve 11a of the valve gate 18 opens the transfer port G5. When the valve gate 18 is opened, the transfer robot 6 receives the silicon substrate W 'on the susceptor 13, and places the silicon substrate W' on the blade 6a. The transfer robot 6 transfers the silicon substrate W ′ from the reaction chamber 4 to the transfer chamber 3 with the silicon substrate W ′ placed on the blade 6 a.

シリコン基板Ｗ’が搬送チャンバー３内に搬入されると、バルブゲート１８の第２隔離弁１１ａが搬送口Ｇ５を閉鎖する。その後、シリコン基板Ｗ’はクーリングチャンバー５を経た後、ロードロックチャンバー２に搬送される。シリコン基板Ｗ’がロードロックチャンバー２に搬送される場合は、ロードロックチャンバー２（第２チャンバー２ｂ）と搬送チャンバー３の間のバルブゲート１７の第１隔離弁１０ａが搬送口Ｇ４を開放する。搬送ロボット６のブレード６ａに載置されたシリコン基板Ｗ’は搬送口Ｇ４を経て第２流路を通過して、第２チャンバー２ｂ内のカセットＣ２に載置される。 When the silicon substrate W 'is loaded into the transfer chamber 3, the second isolation valve 11a of the valve gate 18 closes the transfer port G5. Thereafter, the silicon substrate W ′ is transferred to the load lock chamber 2 after passing through the cooling chamber 5. When the silicon substrate W 'is transferred to the load lock chamber 2, the first isolation valve 10a of the valve gate 17 between the load lock chamber 2 (second chamber 2b) and the transfer chamber 3 opens the transfer port G4. The silicon substrate W 'placed on the blade 6a of the transfer robot 6 passes through the second flow path via the transfer port G4, and is set on the cassette C2 in the second chamber 2b.

以上、シリコン基板Ｗが搬送されてシリコン基板Ｗ’が製造される一連の流れを説明した。シリコン基板Ｗ、Ｗ’はチャンバー間（チャンバー２と３、チャンバー３と４）を搬送され、シリコン基板Ｗ、Ｗ’の搬送時には隔離されたチャンバー同士（チャンバー２と３、チャンバー３と４）が連通する。よって、シリコン基板Ｗ、Ｗ’が搬送される際、例えば反応チャンバー４に導入される気相成長ガス（反応性ガス）が搬送チャンバー３に逆流するおそれがある。そのため、反応チャンバー４に導入される気相成長ガス（反応性ガス）が搬送チャンバー３に逆流するのを防ぐために、搬送チャンバー３内の圧力は反応チャンバー４内の圧力より高く設定される。 In the foregoing, a series of flows in which the silicon substrate W is transferred and the silicon substrate W ′ is manufactured has been described. The silicon substrates W and W ′ are transported between the chambers (chambers 2 and 3, chambers 3 and 4). When the silicon substrates W and W ′ are transported, the isolated chambers (chambers 2 and 3, chambers 3 and 4) are separated. Communicate. Therefore, when the silicon substrates W and W ′ are transported, for example, the vapor phase growth gas (reactive gas) introduced into the reaction chamber 4 may flow back into the transport chamber 3. Therefore, the pressure in the transfer chamber 3 is set higher than the pressure in the reaction chamber 4 in order to prevent the vapor growth gas (reactive gas) introduced into the reaction chamber 4 from flowing back into the transfer chamber 3.

そのため、シリコン基板Ｗを反応チャンバー４に搬入する際は、反応チャンバー４と搬送チャンバー３の間の第３流路１８ａを通り搬送チャンバー３の雰囲気ガスが反応チャンバー４内に流れ込む。この際、搬送チャンバー３の雰囲気ガスに残留大気が存在すると、反応チャンバー４に残留大気が持ち込まれ、製造されるシリコン基板Ｗ’に金属不純物の汚染が発生するおそれがある。そこで、反応チャンバー４内に残留大気が混入するのを防ぎ、製造されるシリコン基板Ｗ’に金属不純物の汚染が発生するのを抑制する必要がある。そのため、本発明では図３に示すパージガス導入孔１９ａから導入されるパージガスの流量を変更（増加）させる。以下、パージガスの流量を変更する一連の流れを説明する。なお、シリコン基板Ｗを反応チャンバー４に搬入する例を説明するが、シリコン基板Ｗ’を反応チャンバー４から搬出する場合でも同様に反応チャンバー４内に残留大気が混入する。 Therefore, when carrying the silicon substrate W into the reaction chamber 4, the atmospheric gas in the transfer chamber 3 flows into the reaction chamber 4 through the third flow path 18 a between the reaction chamber 4 and the transfer chamber 3. At this time, if there is residual air in the atmospheric gas of the transfer chamber 3, the residual air is brought into the reaction chamber 4, and the silicon substrate W 'to be manufactured may be contaminated with metal impurities. Therefore, it is necessary to prevent the residual air from being mixed into the reaction chamber 4 and to suppress the contamination of metal impurities in the silicon substrate W ′ to be manufactured. Therefore, in the present invention, the flow rate of the purge gas introduced from the purge gas introduction hole 19a shown in FIG. 3 is changed (increased). Hereinafter, a series of flows for changing the flow rate of the purge gas will be described. Although an example in which the silicon substrate W is carried into the reaction chamber 4 will be described, even when the silicon substrate W ′ is carried out from the reaction chamber 4, residual air is mixed in the reaction chamber 4 in the same manner.

パージガス導入孔１９ａから第３流路１８ａに導入されるパージガスは、プロセス時及び操業待機時に第３流路１８ａに導入される。プロセス時やシリコン基板Ｗ、Ｗ’を搬送する搬送時を含む操業待機時には、それぞれ予め定められた流量のパージガスがパージガス導入孔１９ａから第３流路１８ａに導入される。しかし、上記のように搬送チャンバー３から反応チャンバー４へシリコン基板Ｗが搬入される搬入時にはパージガスの流量が変更される。シリコン基板Ｗを反応チャンバー４に搬入する際にバルブゲート１８の第２隔離弁１１ａが搬送口Ｇ５を開放すると、パージガス導入孔１９ａから導入されるパージガスの流量が変更される。パージガス導入孔１９ａから導入されるパージガスの流量は、搬送口Ｇ５の開放に合わせて操業待機時の流量（第１流量）から第１流量より大きい第２流量に変更される。この第２流量のパージガスは、シリコン基板Ｗが反応チャンバー４に搬入され、バルブゲート１８の第２隔離弁１１ａが搬送口Ｇ５を閉鎖すると、第１流量に戻される。パージガスの流量を第１流量から第２流量に変更するタイミングは、搬送口Ｇ５の開放時に合わせてもよいし、その開放時の前後に多少ずれてもよい。同様にパージガスの流量を第２流量から第１流量に変更するタイミングは、搬送口Ｇ５の閉鎖時に合わせてもよいし、その閉鎖時の前後に多少ずれてもよい。このように搬送口Ｇ５が開放されて閉鎖されるまでのシリコン基板Ｗの搬入作業期間中にパージガス導入孔１９ａから導入されるパージガスの流量が第２流量に維持される。そのため、搬送口Ｇ５が開いている間、パージガスの流量を増加させることで、搬送チャンバー３から反応チャンバー４に流通する気体（残留大気）の流れを遮り、反応チャンバー４に汚染が混入するのを抑制できる。仮に反応チャンバー４内に汚染が混入したとしてもパージガスにより混入した汚染が希釈され、製造されるシリコン基板Ｗ’の金属不純物による汚染を低減できる。なお、シリコン基板Ｗを反応チャンバー４に搬入する例を説明したが、シリコン基板Ｗ’を反応チャンバー４から搬出する場合でも同様となる。 The purge gas introduced from the purge gas introduction hole 19a into the third flow path 18a is introduced into the third flow path 18a during the process and operation standby. At the time of operation including the process and the transfer of transferring the silicon substrates W and W ′, a purge gas having a predetermined flow rate is introduced into the third flow path 18a from the purge gas introduction hole 19a. However, the flow rate of the purge gas is changed when the silicon substrate W is transferred from the transfer chamber 3 to the reaction chamber 4 as described above. When the second isolation valve 11a of the valve gate 18 opens the transfer port G5 when the silicon substrate W is carried into the reaction chamber 4, the flow rate of the purge gas introduced from the purge gas introduction hole 19a is changed. The flow rate of the purge gas introduced from the purge gas introduction hole 19a is changed from the flow rate during operation standby (first flow rate) to the second flow rate higher than the first flow rate in accordance with the opening of the transfer port G5. The purge gas at the second flow rate is returned to the first flow rate when the silicon substrate W is carried into the reaction chamber 4 and the second isolation valve 11a of the valve gate 18 closes the transfer port G5. The timing of changing the flow rate of the purge gas from the first flow rate to the second flow rate may be adjusted when the transport port G5 is opened, or may be slightly shifted before and after the opening. Similarly, the timing of changing the flow rate of the purge gas from the second flow rate to the first flow rate may be adjusted when the transfer port G5 is closed, or may slightly deviate before and after the closing. Thus, the flow rate of the purge gas introduced from the purge gas introduction hole 19a during the loading operation period of the silicon substrate W until the transfer port G5 is opened and closed is maintained at the second flow rate. Therefore, by increasing the flow rate of the purge gas while the transfer port G5 is open, the flow of gas (residual atmosphere) flowing from the transfer chamber 3 to the reaction chamber 4 is blocked, and contamination is mixed into the reaction chamber 4. Can be suppressed. Even if contamination is mixed into the reaction chamber 4, the contamination mixed with the purge gas is diluted, and contamination of the silicon substrate W 'to be manufactured due to metal impurities can be reduced. Although an example in which the silicon substrate W is carried into the reaction chamber 4 has been described, the same applies to the case where the silicon substrate W ′ is carried out from the reaction chamber 4.

パージガスを第１流量から第２流量に流量を増加させる時間は、搬送口Ｇ５が開いている間（シリコン基板Ｗの搬入及びシリコン基板Ｗ’の搬出中）だけである。それ以外のプロセス中及び操業待機中はパージガスを第２流量にする必要がない（パージガスを第１流量にする）。そのため、シリコン基板Ｗに成長させる成膜の成長条件やシリコン基板Ｗ上に導入する気相成長ガス等のガス使用量に対して影響を与えない。したがって、簡単に実施することができる。 The time for increasing the flow rate of the purge gas from the first flow rate to the second flow rate is only while the transfer port G5 is open (while the silicon substrate W is being loaded and the silicon substrate W 'is being unloaded). It is not necessary to set the purge gas to the second flow rate during the other processes and operation standby (purge gas is set to the first flow rate). For this reason, there is no influence on the growth conditions of the film to be grown on the silicon substrate W and the amount of gas used such as vapor phase growth gas introduced onto the silicon substrate W. Therefore, it can be implemented easily.

以下、比較例及び実施例を挙げて本発明をさらに具体的に説明するが、これらは本発明を限定するものではない。 Hereinafter, although a comparative example and an example are given and the present invention is explained still more concretely, these do not limit the present invention.

（比較例）
先ず比較例として、図２に示す気相成長装置１の搬送チャンバー３と反応チャンバー４のガス排出管１６（ガス排気系）にそれぞれ酸素濃度計を取り付けた気相成長装置を用意した。外部からロードロックチャンバー２に基板を搬入する前の搬送チャンバー３内及び反応チャンバー４内の酸素濃度の測定下限値を測定したところ、いずれも０．１ｐｐｍ以下であった。その後、反応チャンバー４内の汚染を評価する汚染評価用の半導体ウェーハの基板となるシリコンウェーハを準備した。準備した基板は、ロードロックチャンバー２に搬入された後、図４Ａに示すようにロードロックチャンバー２から搬送チャンバー３に搬送される（ステップＳ１０１）。基板が搬送チャンバー３に搬送された後、搬送チャンバー３と反応チャンバー４の間の第２隔離弁１１ａを開放する（ステップＳ１０２）。そして、基板を搬送チャンバー３から反応チャンバー４に搬送した（ステップＳ１０３）。第２隔離弁１１ａが搬送口Ｇ５を開放して、搬送口Ｇ５を再び閉鎖するまでの搬入作業期間中は第３流路１８ａに導入するパージガスの流量を変更せず、操業待機状態のパージガスの流量（５Ｌ／ｍｉｎ）を維持した。また、基板を搬送チャンバー３から反応チャンバー４へ搬送している間における搬送チャンバー３と反応チャンバー４の最大酸素濃度を酸素濃度計により測定した。 (Comparative example)
First, as a comparative example, a vapor phase growth apparatus was prepared in which oxygen concentration meters were respectively attached to the transfer chamber 3 and the gas discharge pipe 16 (gas exhaust system) of the reaction chamber 4 of the vapor phase growth apparatus 1 shown in FIG. When the measurement lower limit value of the oxygen concentration in the transfer chamber 3 and the reaction chamber 4 before carrying the substrate into the load lock chamber 2 from the outside was measured, both were 0.1 ppm or less. Then, the silicon wafer used as the board | substrate of the semiconductor wafer for contamination evaluation which evaluates the contamination in the reaction chamber 4 was prepared. The prepared substrate is carried into the load lock chamber 2 and then carried from the load lock chamber 2 to the transfer chamber 3 as shown in FIG. 4A (step S101). After the substrate is transferred to the transfer chamber 3, the second isolation valve 11a between the transfer chamber 3 and the reaction chamber 4 is opened (step S102). Then, the substrate was transferred from the transfer chamber 3 to the reaction chamber 4 (step S103). During the loading operation period until the second isolation valve 11a opens the transfer port G5 and closes the transfer port G5 again, the flow rate of the purge gas introduced into the third flow path 18a is not changed, and the purge gas in the operation standby state is not changed. The flow rate (5 L / min) was maintained. Further, the maximum oxygen concentration in the transfer chamber 3 and the reaction chamber 4 while the substrate was transferred from the transfer chamber 3 to the reaction chamber 4 was measured with an oxygen concentration meter.

基板が反応チャンバー４に搬入された後、第２隔離弁１１ａが閉鎖され（ステップＳ１０４）、その後、基板上にエピタキシャル層を成長した（ステップＳ１０５）。エピタキシャル層の成膜時には、原料ガスのＴＣＳを１０Ｌ／ｍｉｎ、キャリアガスの水素を５０Ｌ／ｍｉｎ流し、基板上に膜厚１０μｍのエピタキシャル層を成長させ、汚染評価用の半導体ウェーハを作成した。そして、ＩＣＰ−ＭＳ法を用いて作製した汚染評価用の半導体ウェーハ表面のＭｏ（モリブデン）濃度を測定した。 After the substrate was carried into the reaction chamber 4, the second isolation valve 11a was closed (Step S104), and then an epitaxial layer was grown on the substrate (Step S105). At the time of forming the epitaxial layer, a source gas TCS of 10 L / min and a carrier gas of hydrogen of 50 L / min were flowed to grow an epitaxial layer having a thickness of 10 μm on the substrate, thereby producing a semiconductor wafer for contamination evaluation. And the Mo (molybdenum) density | concentration of the semiconductor wafer surface for contamination evaluation produced using ICP-MS method was measured.

図５に示すように比較例のエピタキシャルウェーハの表面のＭｏ濃度をIＣＰ−ＭＳ法により測定した測定値は、４．２Ｅ＋７ａｔоｍｓ／ｃｍ^２となった。また、図６に示すように基板を搬送チャンバー３から反応チャンバー４に搬送する基板搬送時の搬送チャンバー３の最大酸素濃度は、８４ｐｐｍであり、図７に示すように反応チャンバー４内の最大酸素濃度は１１．４ｐｐｍとなった。 As shown in FIG. 5, the measured value obtained by measuring the Mo concentration on the surface of the epitaxial wafer of the comparative example by the ICP-MS method was 4.2E + 7 atoms / cm ² . Further, as shown in FIG. 6, the maximum oxygen concentration of the transfer chamber 3 when transferring the substrate from the transfer chamber 3 to the reaction chamber 4 is 84 ppm, and the maximum oxygen concentration in the reaction chamber 4 is shown in FIG. The concentration was 11.4 ppm.

（実施例）
次に実施例について説明する。比較例と同じ装置を用い、比較例と同様に外部から基板を搬入する前の搬送チャンバー３内及び反応チャンバー４内の酸素濃度の測定下限値が０．１ｐｐｍ以下であることを確認した。そして、比較例と同様のサンプルを作製した後、比較例と同様に基板上にエピタキシャル層を成長させてエピタキシャルウェーハ表面のＭｏ濃度を測定した。実施例では、第２隔離弁１１ａが搬送口Ｇ５を開放して搬送口Ｇ５を再び閉鎖するまでの搬送期間中にパージガス導入孔１９ａから導入されるパージガスの流量を変更した（図４ＢのステップＳ２ａ、Ｓ４ａ）。具体的には、搬送期間中は、操業待機中に導入するパージガスの流量（５Ｌ／ｍｉｎ）より大きい流量（１５Ｌ／ｍｉｎ、３０Ｌ／ｍｉｎ、４０Ｌ／ｍｉｎ）になるように基板毎に流量を変更した（ステップＳ２ａ）。基板が反応チャンバー４に搬入された後、第２隔離弁１１ａが閉鎖され（ステップＳ４）、その後、パージガスの流量を操業待機中に導入するパージガスの流量（５Ｌ／ｍｉｎ）に戻した（ステップＳ４ａ）。そして、それぞれの基板について比較例と同様の手順によりエピタキシャルウェーハを作製した。 (Example)
Next, examples will be described. Using the same apparatus as the comparative example, it was confirmed that the lower limit of measurement of the oxygen concentration in the transfer chamber 3 and the reaction chamber 4 before loading the substrate from the outside was 0.1 ppm or less as in the comparative example. And after producing the sample similar to a comparative example, the epitaxial layer was grown on the board | substrate similarly to the comparative example, and Mo density | concentration of the epitaxial wafer surface was measured. In the embodiment, the flow rate of the purge gas introduced from the purge gas introduction hole 19a is changed during the transfer period until the second isolation valve 11a opens the transfer port G5 and closes the transfer port G5 again (step S2a in FIG. 4B). , S4a). Specifically, during the transfer period, the flow rate is changed for each substrate so that the flow rate (15 L / min, 30 L / min, 40 L / min) is larger than the flow rate (5 L / min) of the purge gas introduced during operation standby. (Step S2a). After the substrate is carried into the reaction chamber 4, the second isolation valve 11a is closed (step S4), and then the purge gas flow rate is returned to the purge gas flow rate (5 L / min) introduced during operation standby (step S4a). ). Then, an epitaxial wafer was produced for each substrate by the same procedure as in the comparative example.

図５に示すように実施例で測定されたＭｏ濃度の測定値は、変更させたパージガスの流量が増加するに従って減少する。変更させたパージガスの流量が４０Ｌ／ｍｉｎの時にＭｏ濃度の測定値が１．２Ｅ＋７ａｔоｍｓ／ｃｍ^２となった。また、基板を搬送チャンバー３から反応チャンバー４に搬送する基板搬送時の搬送チャンバー３内の最大酸素濃度と反応チャンバー４内の最大酸素濃度の推移が図６と図７に示される。図６に示すようにパージガスの流量に対する搬送チャンバー３内の最大酸素濃度はほとんど変化しない。それに対して、図７に示すように反応チャンバー４内の最大酸素濃度はＭｏ濃度と同様にパージガスの流量の増加に従い減少する傾向を示す。反応チャンバー４内の最大酸素濃度は、パージガスの流量が４０Ｌ／ｍｉｎの時に１．９ｐｐｍであった。 As shown in FIG. 5, the measured value of the Mo concentration measured in the example decreases as the flow rate of the changed purge gas increases. When the changed purge gas flow rate was 40 L / min, the measured value of the Mo concentration was 1.2E + 7 atoms / cm ² . 6 and 7 show the transition of the maximum oxygen concentration in the transfer chamber 3 and the maximum oxygen concentration in the reaction chamber 4 when the substrate is transferred from the transfer chamber 3 to the reaction chamber 4. As shown in FIG. 6, the maximum oxygen concentration in the transfer chamber 3 with respect to the flow rate of the purge gas hardly changes. On the other hand, as shown in FIG. 7, the maximum oxygen concentration in the reaction chamber 4 tends to decrease as the purge gas flow rate increases, as does the Mo concentration. The maximum oxygen concentration in the reaction chamber 4 was 1.9 ppm when the flow rate of the purge gas was 40 L / min.

図５に示す実施例のＭｏ濃度の推移から本発明を適用してパージガスの流量を操業待機中のパージガスの流量より増やすことで金属不純物の発生を抑制できると分かった。図６及び図７に示す実施例の搬送チャンバー３内と反応チャンバー４内の最大酸素濃度の推移から本発明を適用した気相成長装置１は、搬送チャンバー３内の酸素濃度は同程度でも、反応チャンバー４内の酸素濃度を低くできる。それ故、本発明を適用することで搬送チャンバー３から反応チャンバー４に混入する搬送チャンバー３中の雰囲気ガスを抑制できることが示された。 From the transition of the Mo concentration in the example shown in FIG. 5, it was found that the generation of metal impurities can be suppressed by applying the present invention to increase the flow rate of the purge gas from the flow rate of the purge gas waiting for operation. From the transition of the maximum oxygen concentration in the transfer chamber 3 and the reaction chamber 4 of the embodiment shown in FIGS. 6 and 7, the vapor phase growth apparatus 1 to which the present invention is applied has the same oxygen concentration in the transfer chamber 3, The oxygen concentration in the reaction chamber 4 can be lowered. Therefore, it was shown that the atmospheric gas in the transfer chamber 3 mixed into the reaction chamber 4 from the transfer chamber 3 can be suppressed by applying the present invention.

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は、例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。上記実施形態では、半導体製造装置としてエピタキシャル成長を行う気相成長装置１を例示した。しかし、基板を搬送する基板搬送系統（ロードロックチャンバー２、搬送チャンバー３又はそれに類する装置）を具備し、反応室内で腐食性ガス（反応ガス）反応させる装置であれば、他の半導体製造装置に用いてもよい。例えば、他の薄膜を基板上に形成するＣＶＤ装置や腐食性ガスを用いて基板表面をエッチングするドライエッチング装置等に採用してもよい。 The present invention is not limited to the above embodiment. The above-described embodiment is an exemplification, and the present invention has substantially the same configuration as the technical idea described in the claims of the present invention, and any device that exhibits the same function and effect is the present invention. It is included in the technical scope of the invention. In the said embodiment, the vapor phase growth apparatus 1 which performs epitaxial growth was illustrated as a semiconductor manufacturing apparatus. However, as long as the apparatus has a substrate transfer system (load lock chamber 2, transfer chamber 3 or similar device) for transferring the substrate and causes a corrosive gas (reaction gas) reaction in the reaction chamber, It may be used. For example, you may employ | adopt for the dry etching apparatus etc. which etch the substrate surface using a corrosive gas, the CVD apparatus which forms another thin film on a board | substrate.

本明細書では搬送チャンバー３に搬送ロボット６を備える例を説明したが、ロードロックチャンバー２が搬送チャンバー３（搬送機構）を兼ねた装置でもよい。 In this specification, an example in which the transfer robot 6 is provided in the transfer chamber 3 has been described. However, the load lock chamber 2 may be an apparatus that also serves as the transfer chamber 3 (transfer mechanism).

１気相成長装置２ロードロックチャンバー
３搬送チャンバー４反応チャンバー
６搬送ロボット７可動弁
１１第２可動弁（開閉部）１８ａ第３流路（連通部）
１８バルブゲート１９ａパージガス導入孔
２０ガス制御部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Vapor growth apparatus 2 Load lock chamber 3 Transfer chamber 4 Reaction chamber 6 Transfer robot 7 Movable valve 11 2nd movable valve (opening-closing part) 18a 3rd flow path (communication part)
18 Valve gate 19a Purge gas introduction hole 20 Gas control unit

Claims

A reaction chamber for processing the substrate by introducing a reaction gas onto the substrate;
A transfer chamber for loading the substrate into the reaction chamber and unloading the processed substrate from the reaction chamber;
A communication unit that allows the substrate and the processing substrate to communicate between the reaction chamber and the transfer chamber;
A purge gas introduction hole which is located in the communication part and introduces a purge gas into the communication part;
An opening / closing part capable of opening and closing communication between the transfer chamber and the communication part;
In a manufacturing method for manufacturing a semiconductor substrate by a semiconductor manufacturing apparatus comprising:
In order to carry the substrate from the transfer chamber to the reaction chamber, the reaction gas is prevented from accumulating in the communication portion while the opening / closing portion opens the communication between the transfer chamber and the communication portion. A method of manufacturing a semiconductor substrate, wherein the purge gas having a second flow rate larger than the purge gas having a first flow rate is introduced.

The purge gas at the second flow rate is introduced while the opening / closing part opens the communication between the transfer chamber and the communication part in order to carry the processing substrate from the reaction chamber to the transfer chamber. The manufacturing method of the semiconductor substrate as described in any one of.

The method for manufacturing a semiconductor substrate according to claim 1, wherein the second flow rate is 10 L / min or more and 40 L / min or less.