JP3122883B2 - 気相成長装置 - Google Patents
気相成長装置Info
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- JP3122883B2 JP3122883B2 JP01271089A JP27108989A JP3122883B2 JP 3122883 B2 JP3122883 B2 JP 3122883B2 JP 01271089 A JP01271089 A JP 01271089A JP 27108989 A JP27108989 A JP 27108989A JP 3122883 B2 JP3122883 B2 JP 3122883B2
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- Japan
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- chamber
- wafer
- vapor phase
- phase growth
- wafer transfer
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Description
【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は、気相成長装置に係り、特に大口径のウェハ
に高品位のエピタキシャル気相成長膜（以下、単に膜と
いう）を能率的に形成するための気相成長装置に関する
ものである。
に高品位のエピタキシャル気相成長膜（以下、単に膜と
いう）を能率的に形成するための気相成長装置に関する
ものである。
（従来の技術） 従来のエピタキシャル気相成長装置は、縦型およびバ
レル型のバッチ処理方式がほとんどであり、最近、処理
枚数をさらに増加させるための拡散炉型が検討されると
共に、ウェハの大口径化に対処するための枚葉型が出現
し、さらには気相成長とその前処理であるウェハ表面の
酸化膜を除去または還元してピュアな表面を得る工程と
を分離してこれらを連続的に行なう連続処理方式の気相
成長装置が提案されている（特開昭60−165379号）。
レル型のバッチ処理方式がほとんどであり、最近、処理
枚数をさらに増加させるための拡散炉型が検討されると
共に、ウェハの大口径化に対処するための枚葉型が出現
し、さらには気相成長とその前処理であるウェハ表面の
酸化膜を除去または還元してピュアな表面を得る工程と
を分離してこれらを連続的に行なう連続処理方式の気相
成長装置が提案されている（特開昭60−165379号）。
（発明が解決しようとする課題） 縦型およびバレル型のバッチ処理方式は、エピタキャ
ル気相成長用として多用されてきたが、ウェハの大口径
化に伴ないスリップの発生や、比抵抗分布、膜厚分布の
均一性で問題を生じている。これは多数の大口径ウェハ
を均一に加熱し、かつ反応ガスをすべてのウェハ表面に
均一に接触させることの困難性によるものである。
ル気相成長用として多用されてきたが、ウェハの大口径
化に伴ないスリップの発生や、比抵抗分布、膜厚分布の
均一性で問題を生じている。これは多数の大口径ウェハ
を均一に加熱し、かつ反応ガスをすべてのウェハ表面に
均一に接触させることの困難性によるものである。
また、より大量のバッチ処理方式である拡散炉型は、
エピタキシャル気相成長用としては未解決な部分が多く
残っている。
エピタキシャル気相成長用としては未解決な部分が多く
残っている。
これに対し、枚葉処理方式は、１枚のウェハを１つの
反応炉で処理するため、ウェハの均一加熱が比較的容易
に達成でき、スリップの発生を押え易いと共に、反応ガ
ス流速をウェハの表面全体に対して均一にすることがで
き、比抵抗分布、膜厚分布の均一性を高めることがで
き、８インチウェハにも十分対応し得るものであるが、
枚葉処理のために能率が著しく劣る欠点がある。これ
は、気相成長工程を上記のような前処理と気相成長自身
等のように細分化し、１つの連続したラインで処理する
連続処理方式とすることにより改善できるが、細分化し
た各単位工程における処理時間の差および各単位工程に
おける処理温度や雰囲気ガスの相違等があるため、能率
の向上に限界があると共に、実現に当って種々の問題を
残している。
反応炉で処理するため、ウェハの均一加熱が比較的容易
に達成でき、スリップの発生を押え易いと共に、反応ガ
ス流速をウェハの表面全体に対して均一にすることがで
き、比抵抗分布、膜厚分布の均一性を高めることがで
き、８インチウェハにも十分対応し得るものであるが、
枚葉処理のために能率が著しく劣る欠点がある。これ
は、気相成長工程を上記のような前処理と気相成長自身
等のように細分化し、１つの連続したラインで処理する
連続処理方式とすることにより改善できるが、細分化し
た各単位工程における処理時間の差および各単位工程に
おける処理温度や雰囲気ガスの相違等があるため、能率
の向上に限界があると共に、実現に当って種々の問題を
残している。
本発明は、上記の点に鑑みなされたもので、枚葉処理
方式の利点を生かしつつ、その欠点を押え、大口径ウェ
ハに対し高品位の膜をより能率的に形成することができ
る気相成長装置を提供することを目的としている。
方式の利点を生かしつつ、その欠点を押え、大口径ウェ
ハに対し高品位の膜をより能率的に形成することができ
る気相成長装置を提供することを目的としている。
（課題を解決するための手段） 上記目的を達成するための本発明による気相成長装置
は、内部が不活性ガス雰囲気下におかれるウェハ搬送室
と、このウェハ搬送室内に設けられた旋回かつ半径方向
に伸縮可能なウェハ搬送装置と、ウェハ搬送室の周囲に
それぞれウェハ搬送用の開口を介して接続可能になされ
た前処理室，気相成長室ならびにロードロック室とから
なり、 前処理室は複数のウェハを多段に支持してウェハ搬送
室からしゃ断可能に構成すると共にウェハを加熱してH2
ガスによりウェハ表面の酸化膜を還元すべく構成し、 気相成長室は１枚のウェハを支持してウェハ搬送室か
らしゃ断可能に構成したものである。
は、内部が不活性ガス雰囲気下におかれるウェハ搬送室
と、このウェハ搬送室内に設けられた旋回かつ半径方向
に伸縮可能なウェハ搬送装置と、ウェハ搬送室の周囲に
それぞれウェハ搬送用の開口を介して接続可能になされ
た前処理室，気相成長室ならびにロードロック室とから
なり、 前処理室は複数のウェハを多段に支持してウェハ搬送
室からしゃ断可能に構成すると共にウェハを加熱してH2
ガスによりウェハ表面の酸化膜を還元すべく構成し、 気相成長室は１枚のウェハを支持してウェハ搬送室か
らしゃ断可能に構成したものである。
上記前処理室は、ウェハを支持して昇降する仕切板に
よってウェハ搬送室からしゃ断するように構成し、ま
た、気相成長室は、昇降可能な内側ベルジャによってウ
ェハ搬送室からしゃ断するように構成することが好まし
い。
よってウェハ搬送室からしゃ断するように構成し、ま
た、気相成長室は、昇降可能な内側ベルジャによってウ
ェハ搬送室からしゃ断するように構成することが好まし
い。
さらにまた、気相成長室のウェハ支持部は、ウェハ中
心を回転中心として300rpm程度で回転可能に構成するこ
とが好ましい。
心を回転中心として300rpm程度で回転可能に構成するこ
とが好ましい。
さらにまた、ウェハ搬送室の周囲にウェハ搬送用の開
口を介して複数のウェハをストックするバッファ室を設
けることが好ましい。
口を介して複数のウェハをストックするバッファ室を設
けることが好ましい。
（作用） ウェハ搬送室内は常にH2またはN2ガスなどの不活性ガ
ス雰囲気下におき、ロードロック室を介してウェハ搬送
装置により好ましくは例えば25枚等の１カセット分のウ
ェハを前処理室へ搬入する。ウェハが搬入されると前処
理室はウェハ搬送室に対して閉じられ、ウェハを950〜1
200℃に加熱しつつH2ガスを流し、ウェハ表面の酸化膜
を還元してピュアな面にする。この前処理はオートドー
ピングや固相拡散を押えるためにできるだけ低温で行う
ことが好ましく、30〜40分程度の時間を掛けて、ダメー
ジが少ないH2ガスにより、よりピュアな面を得るように
行う。このようにすることにより、後述するエピタキシ
ャル成長を例えばSiH4の場合に950℃程度の低温で行っ
ても、欠陥の少ない良質の膜を得ることができる。
ス雰囲気下におき、ロードロック室を介してウェハ搬送
装置により好ましくは例えば25枚等の１カセット分のウ
ェハを前処理室へ搬入する。ウェハが搬入されると前処
理室はウェハ搬送室に対して閉じられ、ウェハを950〜1
200℃に加熱しつつH2ガスを流し、ウェハ表面の酸化膜
を還元してピュアな面にする。この前処理はオートドー
ピングや固相拡散を押えるためにできるだけ低温で行う
ことが好ましく、30〜40分程度の時間を掛けて、ダメー
ジが少ないH2ガスにより、よりピュアな面を得るように
行う。このようにすることにより、後述するエピタキシ
ャル成長を例えばSiH4の場合に950℃程度の低温で行っ
ても、欠陥の少ない良質の膜を得ることができる。
前処理が終了すると前処理室内のウェハの温度を200
〜300℃程度まで下げ、同室をウェハ搬送室に対して開
放し、ウェハ搬送装置により前処理室内のウェハを１枚
づつ気相成長室へ搬入し、枚葉式で気相成長を行う。こ
の気相成長は、昇温，膜形成および降温の１サイクル
を、一般的半導体ウェハ仕様すなわち膜厚が数μｍの場
合、５分程度で行うことが可能である。前処理室内の残
りのウェハは、そのまま置いて順次気相成長室へ搬入す
るか、またはバッファ室へ移してそこから順次気相成長
室へ搬入する。このバッファ室を利用すれば、先行する
ウェハの組が順次気相成長される間に次の組のウェハの
前処理が可能となる。
〜300℃程度まで下げ、同室をウェハ搬送室に対して開
放し、ウェハ搬送装置により前処理室内のウェハを１枚
づつ気相成長室へ搬入し、枚葉式で気相成長を行う。こ
の気相成長は、昇温，膜形成および降温の１サイクル
を、一般的半導体ウェハ仕様すなわち膜厚が数μｍの場
合、５分程度で行うことが可能である。前処理室内の残
りのウェハは、そのまま置いて順次気相成長室へ搬入す
るか、またはバッファ室へ移してそこから順次気相成長
室へ搬入する。このバッファ室を利用すれば、先行する
ウェハの組が順次気相成長される間に次の組のウェハの
前処理が可能となる。
前処理されて気相成長室へ搬入されるウェハは、不活
性ガス雰囲気下に置かれるため、大気に触れてウェハ表
面が酸化されることなく、ピュアな状態に保たれる。
性ガス雰囲気下に置かれるため、大気に触れてウェハ表
面が酸化されることなく、ピュアな状態に保たれる。
昇温，降温を含めた前処理時間と気相成長時間との関
係から前処理室での１バッチの処理枚数を適宜に設定す
ることにより、枚葉式気相成長の利点を生かしつつ、能
率的な気相成長を実行でき、前処理と気相成長を分離さ
せたことによる不都合も生じない。
係から前処理室での１バッチの処理枚数を適宜に設定す
ることにより、枚葉式気相成長の利点を生かしつつ、能
率的な気相成長を実行でき、前処理と気相成長を分離さ
せたことによる不都合も生じない。
（実施例） 以下本発明の実施例について第１図ないし第３図を参
照して説明する。第１図において、中央のウェハ搬送室
11は円形（多角形でもよい）をし、第２図および第３図
に示すように比較的偏平に形成され、装置フレーム10に
スペーサ12を介して設置されている。
照して説明する。第１図において、中央のウェハ搬送室
11は円形（多角形でもよい）をし、第２図および第３図
に示すように比較的偏平に形成され、装置フレーム10に
スペーサ12を介して設置されている。
ウェハ搬送室11の中央には、ウェハ搬送装置20が設け
られている。ウェハ搬送装置20は、第２図および第３図
に示す駆動部21によって回転角を制御可能に回転される
回転軸22を有し、回転軸22に旋回台23が固定されてい
る。旋回台23上には、例えばフロッグレッグ式等の伸縮
機構24により半径方向へ移動可能にウェハ保持体25が取
付けられている。なお、第２図において、26は伸縮機構
24を駆動するための軸である。
られている。ウェハ搬送装置20は、第２図および第３図
に示す駆動部21によって回転角を制御可能に回転される
回転軸22を有し、回転軸22に旋回台23が固定されてい
る。旋回台23上には、例えばフロッグレッグ式等の伸縮
機構24により半径方向へ移動可能にウェハ保持体25が取
付けられている。なお、第２図において、26は伸縮機構
24を駆動するための軸である。
第１図に示すように、ウェハ搬送室11の周囲には、前
処理室30,気相成長室50,ロードロック室80,90ならびに
バッファ室100,110が配置されている。
処理室30,気相成長室50,ロードロック室80,90ならびに
バッファ室100,110が配置されている。
前処理室30は、気相成長に先立ってウェハＷの表面の
酸化膜をH2ガスにより還元してピュアな状態にするため
の室であり、第２図に示すように、石英管31によって形
成されている。石英管31は上端にガス導入管32が接続さ
れ、H2ガスが供給されるようになっている。石英管31の
下端は排気リング33に気密に押圧され、排気リング33は
下室34を形成する下管35の上端に気密に取付けられてい
る。排気リング33には複数本の排気管36が接続され、前
処理室30の排気を行うようになっている。排気リング33
の下端には仕切板37が気密に押圧され、前処理室30を密
閉するようになっている。仕切板37は、下管35の底部を
貫通して上下に伸びる昇降軸38の上端に取付けられてい
る。昇降軸38の下端と下管35の底部との間はベローズ39
によって気密に閉じられ、昇降軸38は昇降装置40によっ
て昇降されるようになっている。仕切板37上には中空回
転軸41が回転自在に取付けられ、これに石英ガラス製の
ウェハ支え42が交換可能に取付けられるようになってい
る。ウェハ支え42は、ウェハＷの外周部を支持して該ウ
ェハＷを多段に配列するようになっており、いわゆる拡
散炉型の縦型加熱炉に用いられているものと同様のもの
であり、ウェハＷを水平方向へ抜き差しできるようにな
っている。なお、43,44は石英カバーで、排気リング37
と中空回転軸41の上にそれぞれ設置されている。昇降軸
38上には回転駆動軸45が貫通して回転自在に取付けら
れ、この回転駆動軸45は昇降軸38の下端に取付けられて
いるモータ46によって回転を与えられるようになってい
る。回転駆動軸45の上端と中空回転軸41の下端は仕切板
37を介在させて互いに接近して配置され、対をなすマグ
ネットカップリング47が取付けられ、回転駆動軸45の回
転を中空回転軸41へ伝達するようになっている。下管35
の上端寄りで、かつ前述したウェハ搬送装置20のウェハ
保持体25の高さに対応する位置には、ウェハ搬送室11に
通じるウェハ搬送用の開口48が明けられている。ウェハ
支え42は、昇降装置40による昇降軸38および仕切板37の
上下動とその位置決めによってウェハ支え42の各ウェハ
Ｗの支持位置をウェハ保持体25に順次合致可能に構成さ
れると共に、モータ46による回転駆動軸45の回転とその
回転角位置の位置決めによってウェハ支え42をウェハ搬
出入のための角度位置に保持するようになっている。石
英管31の外側には、ヒータ49が設けられ、前処理室30内
に置かれたウェハＷを950〜1200℃に加熱するようにな
っている。
酸化膜をH2ガスにより還元してピュアな状態にするため
の室であり、第２図に示すように、石英管31によって形
成されている。石英管31は上端にガス導入管32が接続さ
れ、H2ガスが供給されるようになっている。石英管31の
下端は排気リング33に気密に押圧され、排気リング33は
下室34を形成する下管35の上端に気密に取付けられてい
る。排気リング33には複数本の排気管36が接続され、前
処理室30の排気を行うようになっている。排気リング33
の下端には仕切板37が気密に押圧され、前処理室30を密
閉するようになっている。仕切板37は、下管35の底部を
貫通して上下に伸びる昇降軸38の上端に取付けられてい
る。昇降軸38の下端と下管35の底部との間はベローズ39
によって気密に閉じられ、昇降軸38は昇降装置40によっ
て昇降されるようになっている。仕切板37上には中空回
転軸41が回転自在に取付けられ、これに石英ガラス製の
ウェハ支え42が交換可能に取付けられるようになってい
る。ウェハ支え42は、ウェハＷの外周部を支持して該ウ
ェハＷを多段に配列するようになっており、いわゆる拡
散炉型の縦型加熱炉に用いられているものと同様のもの
であり、ウェハＷを水平方向へ抜き差しできるようにな
っている。なお、43,44は石英カバーで、排気リング37
と中空回転軸41の上にそれぞれ設置されている。昇降軸
38上には回転駆動軸45が貫通して回転自在に取付けら
れ、この回転駆動軸45は昇降軸38の下端に取付けられて
いるモータ46によって回転を与えられるようになってい
る。回転駆動軸45の上端と中空回転軸41の下端は仕切板
37を介在させて互いに接近して配置され、対をなすマグ
ネットカップリング47が取付けられ、回転駆動軸45の回
転を中空回転軸41へ伝達するようになっている。下管35
の上端寄りで、かつ前述したウェハ搬送装置20のウェハ
保持体25の高さに対応する位置には、ウェハ搬送室11に
通じるウェハ搬送用の開口48が明けられている。ウェハ
支え42は、昇降装置40による昇降軸38および仕切板37の
上下動とその位置決めによってウェハ支え42の各ウェハ
Ｗの支持位置をウェハ保持体25に順次合致可能に構成さ
れると共に、モータ46による回転駆動軸45の回転とその
回転角位置の位置決めによってウェハ支え42をウェハ搬
出入のための角度位置に保持するようになっている。石
英管31の外側には、ヒータ49が設けられ、前処理室30内
に置かれたウェハＷを950〜1200℃に加熱するようにな
っている。
気相成長室50は、装置フレーム10上に設けられたベー
スプレート51,ベースリング52,内側ベルジャ53ならびに
トッププレート54によって形成されている。ベースリン
グ52は、ベースプレート51と共に装置フレーム10に気密
に固定され、内側ベルジャ53はトッププレート54に気密
に取付けられ、トッププレート54は昇降装置55によって
上下動され、内側ベルジャ53の下端をベースリング52の
上端に気密に押圧すると共に、これらの間を開くことが
できるようになっている。内側ベルジャ53の外側には外
側ベルジャ56が設けられている。この外側ベルジャ56
は、下端がベースリング52の上端に気密に固定され、上
端はベローズ57を介してトッププレート54に気密に接続
され、内側ベルジャ53が開いても気相成長室50を大気か
らしゃ断するようになっている。外側ベルジャ56とウェ
ハ搬送室11との間には、ウェハ搬送用の開口58が開けら
れている。ベースプレート51には磁性流体シール59によ
って中空回転軸60が回転自在に取付けられ、その上端に
SiCコートされたカーボン製または石英ガラス製のサセ
プタ61が取付けられている。サセプタ61の上面の高さ
は、ウェハ搬送装置20のウェハ保持体25の高さに対応し
ており、該ウェハ保持体25によってウェハＷの授受が行
われるようになっている。サセプタ61内にはヒータ62が
取付けられ、サセプタ61上に載置されたウェハＷを950
〜1200℃のエピタキシャル気相成長温度に加熱するよう
になっている。中空回転軸60の下端側は磁性流体シール
63と固定プレート64によって大気に対し気密になされ、
サセプタ61内を図示しないガラス給排パイプによってH2
またはN2ガスなどの不活性ガス雰囲気下に置くようにな
っている。中空回転軸60はモータ65によって3000rpm程
度の回転を与えられるようになっている。内側ベルジャ
53内にはラッパ状の石英管66が取付けられ、その上部に
接続されたガス導入管67からサセプタ61の上面に向けて
反応ガスおよびパージガスを供給するようになってい
る。他方、ベースリング52には排気管68が複数本接続さ
れている。なお、69は石英カバー、70はパージガスの導
入管であり、71は温度センサで、トッププレート54に設
けられている窓72、石英管66の後端を通してウェハＷの
温度を測定し、ヒータ62の出力を制御するようになって
いる。この温度センサ71は揺動可能に取付けられ、ウェ
ハＷの半径方向の全範囲を測定できるようになってい
る。
スプレート51,ベースリング52,内側ベルジャ53ならびに
トッププレート54によって形成されている。ベースリン
グ52は、ベースプレート51と共に装置フレーム10に気密
に固定され、内側ベルジャ53はトッププレート54に気密
に取付けられ、トッププレート54は昇降装置55によって
上下動され、内側ベルジャ53の下端をベースリング52の
上端に気密に押圧すると共に、これらの間を開くことが
できるようになっている。内側ベルジャ53の外側には外
側ベルジャ56が設けられている。この外側ベルジャ56
は、下端がベースリング52の上端に気密に固定され、上
端はベローズ57を介してトッププレート54に気密に接続
され、内側ベルジャ53が開いても気相成長室50を大気か
らしゃ断するようになっている。外側ベルジャ56とウェ
ハ搬送室11との間には、ウェハ搬送用の開口58が開けら
れている。ベースプレート51には磁性流体シール59によ
って中空回転軸60が回転自在に取付けられ、その上端に
SiCコートされたカーボン製または石英ガラス製のサセ
プタ61が取付けられている。サセプタ61の上面の高さ
は、ウェハ搬送装置20のウェハ保持体25の高さに対応し
ており、該ウェハ保持体25によってウェハＷの授受が行
われるようになっている。サセプタ61内にはヒータ62が
取付けられ、サセプタ61上に載置されたウェハＷを950
〜1200℃のエピタキシャル気相成長温度に加熱するよう
になっている。中空回転軸60の下端側は磁性流体シール
63と固定プレート64によって大気に対し気密になされ、
サセプタ61内を図示しないガラス給排パイプによってH2
またはN2ガスなどの不活性ガス雰囲気下に置くようにな
っている。中空回転軸60はモータ65によって3000rpm程
度の回転を与えられるようになっている。内側ベルジャ
53内にはラッパ状の石英管66が取付けられ、その上部に
接続されたガス導入管67からサセプタ61の上面に向けて
反応ガスおよびパージガスを供給するようになってい
る。他方、ベースリング52には排気管68が複数本接続さ
れている。なお、69は石英カバー、70はパージガスの導
入管であり、71は温度センサで、トッププレート54に設
けられている窓72、石英管66の後端を通してウェハＷの
温度を測定し、ヒータ62の出力を制御するようになって
いる。この温度センサ71は揺動可能に取付けられ、ウェ
ハＷの半径方向の全範囲を測定できるようになってい
る。
ウェハ搬送室11およびこれに開口48を介して連通され
ている下室34,ならびに開口58を介してウェハ搬送室11
に連通されている外側ベルジャ56と内側ベルジャ53との
間の外側室73は、好ましくは前処理室30および気相成長
室50で用いられるH2ガスのような不活性ガスをガス導入
管11a,34a,73aから供給し、排気管11bから排気すること
により不活性ガス雰囲気下に置かれ、かつ好ましくは前
処理室30または気相成長室50内の処理圧力との関係から
適宜な減圧圧力下に置かれるようになっている。
ている下室34,ならびに開口58を介してウェハ搬送室11
に連通されている外側ベルジャ56と内側ベルジャ53との
間の外側室73は、好ましくは前処理室30および気相成長
室50で用いられるH2ガスのような不活性ガスをガス導入
管11a,34a,73aから供給し、排気管11bから排気すること
により不活性ガス雰囲気下に置かれ、かつ好ましくは前
処理室30または気相成長室50内の処理圧力との関係から
適宜な減圧圧力下に置かれるようになっている。
ロードロック室80,90は、第１図において左右対称の
構造となっており、ロードロック室80の断面が第３図に
示されている。ロードロック室80,90は公知のものと同
様であり、内部にカセット81,91を載置するエレベータ8
2,92が設けられ、フタ83,93によって開閉可能になされ
ると共に、ウェハ搬送室11に通じるウェハ搬送用の開口
84,94はゲート弁85,95によって開閉可能になされてい
る。ロードロック室80,90には、ガス導入管80a,90aと排
気管80b,90bが接続され、例えばウェハ搬送室11がH2ガ
ス雰囲気下にある場合には、ロードロック室80,90内の
空気をN2ガスに置換した後、H2ガス雰囲気とし、また逆
にH2ガスをN2ガスに置換した後にフタ83,93を開くよう
に構成され、圧力は選択的に大気圧およびウェハ搬送室
11の圧力と略等しく設定できるようになっている。
構造となっており、ロードロック室80の断面が第３図に
示されている。ロードロック室80,90は公知のものと同
様であり、内部にカセット81,91を載置するエレベータ8
2,92が設けられ、フタ83,93によって開閉可能になされ
ると共に、ウェハ搬送室11に通じるウェハ搬送用の開口
84,94はゲート弁85,95によって開閉可能になされてい
る。ロードロック室80,90には、ガス導入管80a,90aと排
気管80b,90bが接続され、例えばウェハ搬送室11がH2ガ
ス雰囲気下にある場合には、ロードロック室80,90内の
空気をN2ガスに置換した後、H2ガス雰囲気とし、また逆
にH2ガスをN2ガスに置換した後にフタ83,93を開くよう
に構成され、圧力は選択的に大気圧およびウェハ搬送室
11の圧力と略等しく設定できるようになっている。
バッファ室100,110は、第１図において左右対称の構
造となっており、バッファ室100の断面が第３図に示さ
れている。バッファ室100,110はウェハ搬送用の開口10
1,111によってウェハ搬送室11に連通され、内部にはロ
ードロック室80内のエレベータ82と同様のエレベータ10
2,112が設けられ、その上にカセット81と同様のカセッ
ト103,113が設置されている。バッファ室100,110は常に
ウェハ搬送室11に連通されており、前述したガス導入管
11a,34a,73aと対をなすガス導入管100a,110aによって同
じガス、すなわち好ましくはH2ガスが供給されるように
なっている。
造となっており、バッファ室100の断面が第３図に示さ
れている。バッファ室100,110はウェハ搬送用の開口10
1,111によってウェハ搬送室11に連通され、内部にはロ
ードロック室80内のエレベータ82と同様のエレベータ10
2,112が設けられ、その上にカセット81と同様のカセッ
ト103,113が設置されている。バッファ室100,110は常に
ウェハ搬送室11に連通されており、前述したガス導入管
11a,34a,73aと対をなすガス導入管100a,110aによって同
じガス、すなわち好ましくはH2ガスが供給されるように
なっている。
次いで本装置の作用について説明する。ウェハ搬送室
11の排気管11bから排気しつつ、互いに開口48,58,101,1
11によって連通しているウェハ搬送室11,前処理室30の
下室34,気相成長室50の外側室73ならびにバッファ室10
0,110のそれぞれのガス導入管11a,34a,73a,100a,110aか
ら不活性ガス、好ましくはH2ガスを供給し、前記の各室
を所定圧力に減圧された不活性ガス雰囲気下に置く。な
お、これらの室の圧力は、前処理室30または気相成長室
50での処理圧力に関係させて設定、例えば両処理圧力の
うち高い方の処理圧力と略等しく設定することが好まし
い。
11の排気管11bから排気しつつ、互いに開口48,58,101,1
11によって連通しているウェハ搬送室11,前処理室30の
下室34,気相成長室50の外側室73ならびにバッファ室10
0,110のそれぞれのガス導入管11a,34a,73a,100a,110aか
ら不活性ガス、好ましくはH2ガスを供給し、前記の各室
を所定圧力に減圧された不活性ガス雰囲気下に置く。な
お、これらの室の圧力は、前処理室30または気相成長室
50での処理圧力に関係させて設定、例えば両処理圧力の
うち高い方の処理圧力と略等しく設定することが好まし
い。
前処理室30と気相成長室50は、ウェハ搬送時以外は、
仕切板37と内側ベルジャ53によってそれぞれウェハ搬送
室11からしゃ断されている。
仕切板37と内側ベルジャ53によってそれぞれウェハ搬送
室11からしゃ断されている。
また、ロードロック室80,90は、ゲート弁85,95を開く
ことによってウェハ搬送室11に連通され、ガス導入管80
a,90aから前記のガス導入管11a等と同じ不活性ガス、好
ましくはH2ガスを供給して、ウェハ搬送室11と同じ不活
性ガス雰囲気下に置かれる。
ことによってウェハ搬送室11に連通され、ガス導入管80
a,90aから前記のガス導入管11a等と同じ不活性ガス、好
ましくはH2ガスを供給して、ウェハ搬送室11と同じ不活
性ガス雰囲気下に置かれる。
ウェハＷを搬入する場合は、上記の状態から例えば、
ロードロック室80のゲート弁85を閉じ、排気管80bから
排気しつつ、ガス導入管80aからの供給ガスをN2ガスに
切換え、ロードロック室80を大気圧のN2ガス雰囲気下に
変えてフタ83を開き、ウェハＷを装填したカセット81を
エレベータ82上にセットする。
ロードロック室80のゲート弁85を閉じ、排気管80bから
排気しつつ、ガス導入管80aからの供給ガスをN2ガスに
切換え、ロードロック室80を大気圧のN2ガス雰囲気下に
変えてフタ83を開き、ウェハＷを装填したカセット81を
エレベータ82上にセットする。
次いで、フタ83を閉じて、再び排気管80bから排気し
つつ、ガス導入管80aからN2ガスを所定時間供給してロ
ードロック室80内を空気からN2ガスに置換した後、H2ガ
スを供給して同室80内をウェハ搬送室11と略等しい圧力
のH2ガス雰囲気とし、ゲート弁85を開く。
つつ、ガス導入管80aからN2ガスを所定時間供給してロ
ードロック室80内を空気からN2ガスに置換した後、H2ガ
スを供給して同室80内をウェハ搬送室11と略等しい圧力
のH2ガス雰囲気とし、ゲート弁85を開く。
この動作と関連して前処理室30用の昇降装置40を作動
させて昇降軸38を介して仕切板37を下降させ、ウェハ支
え42をウェハ搬送用の開口48に対向させ、ウェハ搬送装
置20の作動とエレベータ82およびウェハ支え42の高さ位
置制御とによってロードロック室80のカセット81に装填
されているウェハＷをウェハ支え42に搬入する。このウ
ェハ支え42へのウェハＷの搬入量は、１カセット分、例
えば25枚程度とすることが好ましい。
させて昇降軸38を介して仕切板37を下降させ、ウェハ支
え42をウェハ搬送用の開口48に対向させ、ウェハ搬送装
置20の作動とエレベータ82およびウェハ支え42の高さ位
置制御とによってロードロック室80のカセット81に装填
されているウェハＷをウェハ支え42に搬入する。このウ
ェハ支え42へのウェハＷの搬入量は、１カセット分、例
えば25枚程度とすることが好ましい。
ウェハ支え42へのウェハＷの搬入が完了したならば、
昇降装置40によって仕切板37を再び閉じ、ヒータ49によ
って昇温勾配を制御しつつウェハＷを950〜1200℃に加
熱すると共に、排気管36によって排気しつつ、ガス導入
管32から所定量のH2ガスを供給し、好ましくは200Torr
程度の減圧下においてウェハＷの表面に形成された酸化
膜を還元する。このH2ガスによる酸化膜の還元は、上記
950〜1200℃のうちの好ましくは低温部で30〜40分程度
の時間を掛けて行うことが好ましく、これによりダメー
ジが少なく、よりピュアな面が得られる。
昇降装置40によって仕切板37を再び閉じ、ヒータ49によ
って昇温勾配を制御しつつウェハＷを950〜1200℃に加
熱すると共に、排気管36によって排気しつつ、ガス導入
管32から所定量のH2ガスを供給し、好ましくは200Torr
程度の減圧下においてウェハＷの表面に形成された酸化
膜を還元する。このH2ガスによる酸化膜の還元は、上記
950〜1200℃のうちの好ましくは低温部で30〜40分程度
の時間を掛けて行うことが好ましく、これによりダメー
ジが少なく、よりピュアな面が得られる。
このH2ガスによる酸化膜の還元すなわち前処理が終了
したならば、好ましくはスリップを生じさせないように
ヒータ49の降温勾配を制御しつつ、ウェハＷをスリップ
の発生がない200〜300℃程度まで降温させてから、再び
仕切板37を開くと共に、気相成長室50用の昇降装置55を
作動させ、トッププレート54を介して内側ベルジャ53お
よび石英管66を上昇させて気相成長室50をウェハ搬送室
11に対して開く。このとき外側ベルジャ56はベローズ57
が伸びることによって閉じたままの状態に置かれる。
したならば、好ましくはスリップを生じさせないように
ヒータ49の降温勾配を制御しつつ、ウェハＷをスリップ
の発生がない200〜300℃程度まで降温させてから、再び
仕切板37を開くと共に、気相成長室50用の昇降装置55を
作動させ、トッププレート54を介して内側ベルジャ53お
よび石英管66を上昇させて気相成長室50をウェハ搬送室
11に対して開く。このとき外側ベルジャ56はベローズ57
が伸びることによって閉じたままの状態に置かれる。
次いで、前処理を済ませたウェハ支え42上のウェハＷ
を１枚だけ、ウェハ搬送装置20によってサセプタ61上へ
搬入する。ウェハ支え42上の残りのウェハＷは、そのま
ま置いてもよいが、好ましくは次の前処理を行うため、
バッファ室100のカセット103上へ移送する。
を１枚だけ、ウェハ搬送装置20によってサセプタ61上へ
搬入する。ウェハ支え42上の残りのウェハＷは、そのま
ま置いてもよいが、好ましくは次の前処理を行うため、
バッファ室100のカセット103上へ移送する。
サセプタ61上へ１枚のウェハＷが搬入されると、内側
ベルジャ53が再び閉じられ、ヒータ62によってウェハＷ
をガス導入管67から供給する反応ガスの種類に応じて95
0〜1200℃に加熱すると共に、モータ65によってサセプ
タ61を回転させる。気相成長室50内における処理は、公
知の気相成長と同様であり、ガス導入管67からウェハＷ
の表面に向けて反応ガスを供給しつつ、排気管68から排
気して行うが、上記のような前処理によってウェハＷの
表面をよりピュアな状態にしておけば、例えば反応ガス
がSiH4の場合、950℃程度の温度でエピタキシャル成長
させることが可能となり、欠陥のより少ない膜を得るこ
とができる。なお、このとき、サセプタ61を3000rpm程
度で回転させれば、より均一な比抵抗分布および膜厚分
布が得られる。気相成長に要する時間は、成長させる膜
厚によって異なるが、一般的な半導体ウェハ仕様すなわ
ち５μｍ程度の膜形成は３分程度でよい。気相成長を所
定時間行ったならば、ガス導入管67からH2ガスのみを供
給し、ヒータ62をOFFにしてウェハＷを200〜300℃に降
温し、内側ベルジャ53を開いてウェハ搬送装置20により
該ウェハＷをロードロック室80内のカセット81に戻す。
なお、このカセット81へのウェハＷの戻しは、搬入時の
位置へ戻すことが好ましいことは言うまでもない。前記
気相成長室50へのウェハ搬入から搬出までに要する時間
は、昇温、降温時間を含めて前記気相成長時間に前後各
１分程度を加えた時間、すなわち５分程度である。
ベルジャ53が再び閉じられ、ヒータ62によってウェハＷ
をガス導入管67から供給する反応ガスの種類に応じて95
0〜1200℃に加熱すると共に、モータ65によってサセプ
タ61を回転させる。気相成長室50内における処理は、公
知の気相成長と同様であり、ガス導入管67からウェハＷ
の表面に向けて反応ガスを供給しつつ、排気管68から排
気して行うが、上記のような前処理によってウェハＷの
表面をよりピュアな状態にしておけば、例えば反応ガス
がSiH4の場合、950℃程度の温度でエピタキシャル成長
させることが可能となり、欠陥のより少ない膜を得るこ
とができる。なお、このとき、サセプタ61を3000rpm程
度で回転させれば、より均一な比抵抗分布および膜厚分
布が得られる。気相成長に要する時間は、成長させる膜
厚によって異なるが、一般的な半導体ウェハ仕様すなわ
ち５μｍ程度の膜形成は３分程度でよい。気相成長を所
定時間行ったならば、ガス導入管67からH2ガスのみを供
給し、ヒータ62をOFFにしてウェハＷを200〜300℃に降
温し、内側ベルジャ53を開いてウェハ搬送装置20により
該ウェハＷをロードロック室80内のカセット81に戻す。
なお、このカセット81へのウェハＷの戻しは、搬入時の
位置へ戻すことが好ましいことは言うまでもない。前記
気相成長室50へのウェハ搬入から搬出までに要する時間
は、昇温、降温時間を含めて前記気相成長時間に前後各
１分程度を加えた時間、すなわち５分程度である。
こうして１枚のウェハＷに対する気相成長が終了した
ならば、バッファ室100内の残りのウェハＷを１枚づつ
順次処理するが、バッファ室100およびウェハ搬送室11
はH2ガスなどの不活性ガス雰囲気下に置かれているた
め、前処理されたウェハＷはピュアな状態に保たれる。
ならば、バッファ室100内の残りのウェハＷを１枚づつ
順次処理するが、バッファ室100およびウェハ搬送室11
はH2ガスなどの不活性ガス雰囲気下に置かれているた
め、前処理されたウェハＷはピュアな状態に保たれる。
なお、前処理室30での１バッチの処理枚数を25枚と
し、気相成長室50での１枚のウェハの処理が５分であっ
たとすると、気相成長室50が前記１バッチ分を処理する
のに125分を要する。他方、前処理は上記のように40分
程度でよいため、ロードロック室90およびバッファ室11
0を用いて、上記気相成長処理中に次の１バッチ分の前
処理を行えば、気相成長室50はフル稼動し、連続して気
相成長を行うことができる。
し、気相成長室50での１枚のウェハの処理が５分であっ
たとすると、気相成長室50が前記１バッチ分を処理する
のに125分を要する。他方、前処理は上記のように40分
程度でよいため、ロードロック室90およびバッファ室11
0を用いて、上記気相成長処理中に次の１バッチ分の前
処理を行えば、気相成長室50はフル稼動し、連続して気
相成長を行うことができる。
前述した実施例は、前処理室30と気相成長室50を１つ
づつ設けた例を示したが、前処理室30の処理能力に合わ
せて気相成長室50を２つ以上設けてもよく、また、バッ
ファ室100,110は省いたり、さらにはロードロック室お
よびバッファ室を適宜増減してもよい等、種々変更可能
であり、また、ウェハ搬送装置20,前処理室30ならびに
気相成長室50の構成は、種々変更可能である。
づつ設けた例を示したが、前処理室30の処理能力に合わ
せて気相成長室50を２つ以上設けてもよく、また、バッ
ファ室100,110は省いたり、さらにはロードロック室お
よびバッファ室を適宜増減してもよい等、種々変更可能
であり、また、ウェハ搬送装置20,前処理室30ならびに
気相成長室50の構成は、種々変更可能である。
以上述べたように本発明によれば、前処理室と気相成
長室がウェハ搬送室によって完全に分離可能に構成され
ているため、前処理と気相成長とを互いに他に影響を及
ぼすことなく行うことができ、かつ前処理をバッチ処理
とし、気相成長を枚葉処理としたため、大口径ウェハに
対し高品位の気相成長を容易に確実にかつ能率的に行う
ことができる効果が得られる。
長室がウェハ搬送室によって完全に分離可能に構成され
ているため、前処理と気相成長とを互いに他に影響を及
ぼすことなく行うことができ、かつ前処理をバッチ処理
とし、気相成長を枚葉処理としたため、大口径ウェハに
対し高品位の気相成長を容易に確実にかつ能率的に行う
ことができる効果が得られる。
第１図は本発明の実施例を示す概要平面図、第２図は第
１図のII−II線による展開断面図、第３図は第１図のII
I−III線による展開断面図である。 11……ウェハ搬送室、 20……ウェハ搬送装置、 30……前処理室、31……石英管、 34……下室、37……仕切板、 40……昇降装置、45……回転軸、 47……マグネットカップリング、 48,58,85,95,101,111……開口、 49……ヒータ、50……気相成長室、 53……内側ベルジャ、55……昇降装置、 56……外側ベルジャ、61……サセプタ、 62……ヒータ、66……石英管、 71……温度センサ、73……外側室、 80,90……ロードロック室、 82,92……エレベータ、83,93……フタ、 85,95……ゲート弁、 100,110……バッファ室、 102,112……エレベータ。
１図のII−II線による展開断面図、第３図は第１図のII
I−III線による展開断面図である。 11……ウェハ搬送室、 20……ウェハ搬送装置、 30……前処理室、31……石英管、 34……下室、37……仕切板、 40……昇降装置、45……回転軸、 47……マグネットカップリング、 48,58,85,95,101,111……開口、 49……ヒータ、50……気相成長室、 53……内側ベルジャ、55……昇降装置、 56……外側ベルジャ、61……サセプタ、 62……ヒータ、66……石英管、 71……温度センサ、73……外側室、 80,90……ロードロック室、 82,92……エレベータ、83,93……フタ、 85,95……ゲート弁、 100,110……バッファ室、 102,112……エレベータ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平２−39523（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−94627（ＪＰ，Ａ) 特表 平３−500666（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C03B 1/00 - 35/00 H01L 21/205 ＣＡ（ＳＴＮ) ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ)
Claims (5)
- 【請求項１】内部が不活性ガス雰囲気下に置かれるウェ
ハ搬送室と、同ウェハ搬送室内に設けられた旋回かつ半
径方向に伸縮可能なウェハ搬送装置と、前記ウェハ搬送
室の周囲にそれぞれウェハ搬送用の開口を介して接続可
能になされた前処理室，気相成長室ならびにロードロッ
ク室とからなり、 前記前処理室は複数のウェハを多段に支持して前記ウェ
ハ搬送室からしゃ断可能に構成されると共にウェハを加
熱してH2ガスによりウェハ表面の酸化膜を還元すべく構
成され、 前記気相成長室は１枚のウェハを支持して前記ウェハ搬
送室からしゃ断可能に構成されていることを特徴とする
気相成長装置。 - 【請求項２】前処理室は、ウェハを支持して昇降する仕
切板によってウェハ搬送室からしゃ断されるように構成
されていることを特徴とする請求項１記載の気相成長装
置。 - 【請求項３】気相成長室は、昇降可能な内側ベルジャに
よってウェハ搬送室からしゃ断されるように構成されて
いることを特徴とする請求項１または２記載の気相成長
装置。 - 【請求項４】気相成長室のウェハ支持部は、ウェハ中心
を回転中心として3000rpm程度で回転可能に構成されて
いることを特徴とする請求項1,2または３記載の気相成
長装置。 - 【請求項５】ウェハ搬送室の周囲にウェハ搬送用の開口
を介して複数のウェハをストックするバッファ室が設け
られていることを特徴とする請求項1,2,3または４記載
の気相成長装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP01271089A JP3122883B2 (ja) | 1989-10-18 | 1989-10-18 | 気相成長装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP01271089A JP3122883B2 (ja) | 1989-10-18 | 1989-10-18 | 気相成長装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03131542A JPH03131542A (ja) | 1991-06-05 |
| JP3122883B2 true JP3122883B2 (ja) | 2001-01-09 |
Family
ID=17495210
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP01271089A Expired - Lifetime JP3122883B2 (ja) | 1989-10-18 | 1989-10-18 | 気相成長装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3122883B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101252742B1 (ko) * | 2011-08-02 | 2013-04-09 | 주식회사 유진테크 | 에피택셜 공정을 위한 반도체 제조설비 |
| KR101271247B1 (ko) * | 2011-08-02 | 2013-06-07 | 주식회사 유진테크 | 에피택셜 공정을 위한 반도체 제조설비 |
| KR101271246B1 (ko) * | 2011-08-02 | 2013-06-07 | 주식회사 유진테크 | 에피택셜 공정을 위한 반도체 제조설비 |
| KR101544566B1 (ko) * | 2013-11-04 | 2015-08-21 | 이훈상 | 밀착부재를 포함하는 배설물 처리장치 |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07180054A (ja) * | 1993-12-22 | 1995-07-18 | Toshiba Corp | 真空成膜装置 |
| US6488778B1 (en) * | 2000-03-16 | 2002-12-03 | International Business Machines Corporation | Apparatus and method for controlling wafer environment between thermal clean and thermal processing |
| CN113718331B (zh) * | 2021-11-02 | 2022-02-08 | 芯三代半导体科技(苏州)有限公司 | 一种用于碳化硅外延薄膜生长的设备及其控制方法 |
| CN114318543A (zh) * | 2021-12-28 | 2022-04-12 | 江苏布里其曼科技股份有限公司 | 半极性氮化镓外延层结构制造系统及方法 |
-
1989
- 1989-10-18 JP JP01271089A patent/JP3122883B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101252742B1 (ko) * | 2011-08-02 | 2013-04-09 | 주식회사 유진테크 | 에피택셜 공정을 위한 반도체 제조설비 |
| KR101271247B1 (ko) * | 2011-08-02 | 2013-06-07 | 주식회사 유진테크 | 에피택셜 공정을 위한 반도체 제조설비 |
| KR101271246B1 (ko) * | 2011-08-02 | 2013-06-07 | 주식회사 유진테크 | 에피택셜 공정을 위한 반도체 제조설비 |
| KR101544566B1 (ko) * | 2013-11-04 | 2015-08-21 | 이훈상 | 밀착부재를 포함하는 배설물 처리장치 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03131542A (ja) | 1991-06-05 |
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| Date | Code | Title | Description |
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