JP5218039B2 - Vapor growth equipment - Google Patents

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本発明は、気相成長装置に関する。特に、加熱された半導体ウェーハを冷却する冷却チャンバを備える気相成長装置に関する。   The present invention relates to a vapor phase growth apparatus. In particular, the present invention relates to a vapor phase growth apparatus including a cooling chamber for cooling a heated semiconductor wafer.

例えば、枚葉式の気相成長装置は、一対のプロセスチャンバ、搬送ロボット付きのロードロックチャンバ、一対の冷却チャンバ、及び一対のフープ(FOUP:Front Opening Unified Pod)を配置する載置室を設けて構成されている。   For example, a single wafer type vapor phase growth apparatus includes a mounting chamber in which a pair of process chambers, a load lock chamber with a transfer robot, a pair of cooling chambers, and a pair of FOUPs (FOUP: Front Opening Unified Pod) are arranged. Configured.

プロセスチャンバは、半導体ウェーハを加熱してエピタキシャル層を成長させるエピタキシャル処理装置である。そして、処理後の加熱された半導体ウェーハを搬送ロボットがロードロックチャンバ内に受け取り、いずれか一方の冷却チャンバに移載して、半導体ウェーハを所定の温度まで冷却する。その後、いずれか一方の半導体ウェーハをフープに収容する。   The process chamber is an epitaxial processing apparatus that grows an epitaxial layer by heating a semiconductor wafer. The heated semiconductor wafer after processing is received by the transfer robot in the load lock chamber and transferred to one of the cooling chambers to cool the semiconductor wafer to a predetermined temperature. Thereafter, either one of the semiconductor wafers is accommodated in a hoop.

上述した気相成長装置は、半導体ウェーハの並列処理が可能な水平搬送式の自動搬送装置となっており、枚葉式の気相成長装置としては、処理能力が優れている。   The above-described vapor phase growth apparatus is a horizontal conveyance type automatic conveyance apparatus capable of parallel processing of semiconductor wafers, and has excellent processing capability as a single wafer type vapor phase growth apparatus.

このような気相成長装置は、プロセスチャンバに半導体ウェーハを授受するに当たり、例えば、帯板状のブレードの平面に半導体ウェーハを載置して移載している。このブレードは、半導体ウェーハの重心を横断しており、半導体ウェーハの裏面が接触するように構成している。   In such a vapor phase growth apparatus, when a semiconductor wafer is transferred to a process chamber, for example, the semiconductor wafer is placed on a plane of a strip-like blade and transferred. This blade crosses the center of gravity of the semiconductor wafer, and is configured such that the back surface of the semiconductor wafer contacts.

一方、プロセスチャンバは、半導体ウェーハの裏面の両翼(前記ブレードが当接しない領域)が載置され、昇降する一対一組のリフトピンを備えている。又、冷却チャンバは、半導体ウェーハの裏面の両翼が載置され、昇降する円弧状の一対のサイドサポートを備えている。   On the other hand, the process chamber includes a pair of lift pins on which both wings (regions where the blade does not contact) on the back surface of the semiconductor wafer are placed and moved up and down. The cooling chamber is provided with a pair of arc-shaped side supports on which both wings on the back surface of the semiconductor wafer are mounted and which move up and down.

したがって、一対一組のリフトピンの上方、又は一対のサイドサポートの上方に向かってブレードが水平方向に移動した後、ブレードが下降することにより、プロセスチャンバ又は冷却チャンバに半導体ウェーハを移載できる。   Accordingly, the semiconductor wafer can be transferred to the process chamber or the cooling chamber by moving the blade in the horizontal direction above the pair of lift pins or the pair of side supports and then lowering the blade.

しかし、プロセスチャンバで加熱された半導体ウェーハをブレードに載置すると、半導体ウェーハの表面と裏面の温度の不均衡や自重の影響により、半導体ウェーハの両翼が下方に反った状態で変形する現象が生ずる。   However, when a semiconductor wafer heated in the process chamber is placed on the blade, a phenomenon occurs in which both wings of the semiconductor wafer are warped downward due to temperature imbalance of the front and back surfaces of the semiconductor wafer and the influence of its own weight. .

一方、冷却チャンバは、加熱された半導体ウェーハを所定の温度まで冷却する円板状の冷却プレートを備えている。一対のサイドサポートに載置された半導体ウェーハを下降させることにより、半導体ウェーハの裏面を冷却プレートの表面に近接させて、加熱された半導体ウェーハを冷却している。   On the other hand, the cooling chamber includes a disk-shaped cooling plate that cools the heated semiconductor wafer to a predetermined temperature. By lowering the semiconductor wafer placed on the pair of side supports, the back surface of the semiconductor wafer is brought close to the surface of the cooling plate to cool the heated semiconductor wafer.

例えば、上述した冷却プレートは、その表面の中央部から僅かに突出した複数の石英ピンに半導体ウェーハを載置して、半導体ウェーハの裏面を冷却プレートの表面に近接させるように構成している。   For example, the cooling plate described above is configured such that the semiconductor wafer is placed on a plurality of quartz pins slightly protruding from the center of the surface, and the back surface of the semiconductor wafer is brought close to the surface of the cooling plate.

しかし、冷却プレートは、ステンレス合金などの金属体からなり、加熱された半導体ウェーハの両翼が下方に反った状態で、冷却プレートの表面に近接すると、冷却プレートの表面に半導体ウェーハの両翼が接触して、半導体ウェーハが金属汚染されるという不具合がある。   However, the cooling plate is made of a metal body such as a stainless alloy, and when both wings of the heated semiconductor wafer are warped downwards and close to the surface of the cooling plate, both wings of the semiconductor wafer come into contact with the surface of the cooling plate. As a result, the semiconductor wafer is contaminated with metal.

このような不具合に対して、冷却プレートの表面と半導体ウェーハの裏面との接触を防止して、半導体ウェーハの金属汚染を防止する冷却チャンバが開示されている(例えば、特許文献1参照)。   For such a problem, a cooling chamber is disclosed in which contact between the front surface of the cooling plate and the back surface of the semiconductor wafer is prevented to prevent metal contamination of the semiconductor wafer (see, for example, Patent Document 1).

特許文献1による冷却チャンバは、半導体ウェーハを冷却プレートの表面から一定の高さに保ち、かつ冷却プレートの外周部に形成された傾斜部に設置する複数の支持部材を備えている。この支持部材は、半導体ウェーハの周縁面を部分的に支持する支持面と、冷却プレートに接触する接触部と、を有している。支持部材は、石英、アルミナ、セラミックス、SiCから構成される一群の材料から選択されたものを含んでいる。   The cooling chamber according to Patent Document 1 includes a plurality of support members that keep a semiconductor wafer at a certain height from the surface of the cooling plate and are installed on an inclined portion formed on the outer periphery of the cooling plate. The support member has a support surface that partially supports the peripheral surface of the semiconductor wafer and a contact portion that contacts the cooling plate. The support member includes a member selected from a group of materials composed of quartz, alumina, ceramics, and SiC.

特許文献1による冷却チャンバは、上記複数の支持部材を備えることにより、半導体ウェーハと冷却プレートの外周部に形成された傾斜部との接触を回避できる、としている。
特開2003−142562号公報
The cooling chamber according to Patent Document 1 is provided with the plurality of support members, so that contact between the semiconductor wafer and the inclined portion formed on the outer peripheral portion of the cooling plate can be avoided.
JP 2003-142562 A

しかし、特許文献1による冷却チャンバは、冷却された支持面が加熱された半導体ウェーハを部分的に冷却するので、熱ショックで半導体ウェーハの内部に歪みが残留することが懸念される。つまり、複数の支持部材は、熱伝導で半導体ウェーハを部分的に冷却するのに対して、冷却チャンバの表面は、半導体ウェーハの輻射熱を吸熱するので、熱伝導速度の違いにより、半導体ウェーハの内部に歪みが残留することが懸念される。   However, since the cooling chamber according to Patent Document 1 partially cools the semiconductor wafer on which the cooled support surface is heated, there is a concern that distortion may remain inside the semiconductor wafer due to heat shock. That is, while the plurality of support members partially cool the semiconductor wafer by heat conduction, the surface of the cooling chamber absorbs the radiant heat of the semiconductor wafer. There is a concern that distortion may remain.

又、特許文献1による冷却チャンバは、硬度の大きい支持部材が半導体ウェーハに当接するので、半導体ウェーハを損傷することが懸念される。そして、以上のことが本発明の課題といってよい。   Further, in the cooling chamber according to Patent Document 1, since the support member having a high hardness comes into contact with the semiconductor wafer, there is a concern that the semiconductor wafer may be damaged. The above can be said to be the subject of the present invention.

したがって、本発明は、冷却チャンバを備える気相成長装置において、半導体ウェーハの金属汚染を防止し、かつ半導体ウェーハの内外において損傷を防止する気相成長装置を提供することを目的とする。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a vapor phase growth apparatus having a cooling chamber, which prevents metal contamination of a semiconductor wafer and prevents damage inside and outside the semiconductor wafer.

(1)本発明による気相成長装置は、加熱した半導体ウェーハを金属製の円板状の冷却プレートに近接して当該半導体ウェーハを冷却する冷却チャンバを備える気相成長装置であって、前記冷却チャンバは、前記冷却プレートに取り付けて前記半導体ウェーハの周縁を周方向に間隔をあけて支持する複数の支持部材を備え、前記支持部材は、耐熱性の硬質合成樹脂からなり、前記半導体ウェーハが載置される円弧状の頂部を設けて、この頂部が前記冷却プレートの中心に向かう支持面と、この支持面から突出して前記半導体ウェーハの外周を部分的に囲う段差と、を有し、前記円弧状の頂部は、前記半導体ウェーハが前記冷却プレートに接触しない所定の高さを設けると共に、前記冷却プレートの中心に向かって下り傾斜していることを特徴とする。 (1) A vapor phase growth apparatus according to the present invention is a vapor phase growth apparatus including a cooling chamber that cools a heated semiconductor wafer in proximity to a metal disk-shaped cooling plate and cools the semiconductor wafer. The chamber includes a plurality of support members that are attached to the cooling plate and support peripheral edges of the semiconductor wafer at intervals in the circumferential direction. The support members are made of a heat-resistant hard synthetic resin, and the semiconductor wafer is mounted on the chamber. A circular arc-shaped top portion is provided, and the top portion has a support surface that faces the center of the cooling plate, and a step that protrudes from the support surface and partially surrounds the outer periphery of the semiconductor wafer, The arcuate top is provided with a predetermined height at which the semiconductor wafer does not contact the cooling plate, and is inclined downward toward the center of the cooling plate. To.

(2)前記支持部材は、前記冷却プレートの表面に当接する底面又は外周面から突出して、当該冷却プレートに着脱自在に固定されるピンを更に有することが好ましい。   (2) It is preferable that the support member further includes a pin that protrudes from a bottom surface or an outer peripheral surface that contacts the surface of the cooling plate and is detachably fixed to the cooling plate.

本発明によれば、冷却チャンバを備える気相成長装置において、冷却チャンバが半導体ウェーハを支持する複数の支持部材を備え、この支持部材の支持面が冷却プレートに接触しない所定の高さを設けると共に、冷却プレートの中心に向かって下り傾斜している。そのため、支持部材により、半導体ウェーハを線接触又は点接触で支持するので、半導体ウェーハの金属汚染を防止し、かつ半導体ウェーハの損傷を防止できる。   According to the present invention, in the vapor phase growth apparatus including the cooling chamber, the cooling chamber includes a plurality of support members that support the semiconductor wafer, and the support surface of the support member has a predetermined height that does not contact the cooling plate. Inclined downward toward the center of the cooling plate. Therefore, since the semiconductor wafer is supported by line contact or point contact by the support member, metal contamination of the semiconductor wafer can be prevented, and damage to the semiconductor wafer can be prevented.

以下、図面を参照して本発明を実施するための最良の形態を説明する。   The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings.

最初に、本発明による気相成長装置の構成を説明する。図1は、本発明の一実施形態による気相成長装置の平面図である。   First, the configuration of the vapor phase growth apparatus according to the present invention will be described. FIG. 1 is a plan view of a vapor phase growth apparatus according to an embodiment of the present invention.

図1を参照すると、気相成長装置100は、一対のプロセスチャンバ30・30、搬送ロボット(図示せず)付きのロードロックチャンバ20、一対の冷却チャンバ10・10を備えている。   Referring to FIG. 1, the vapor phase growth apparatus 100 includes a pair of process chambers 30 and 30, a load lock chamber 20 with a transfer robot (not shown), and a pair of cooling chambers 10 and 10.

図1において、プロセスチャンバ30は、半導体ウェーハ1を加熱してエピタキシャル層を成長させるエピタキシャル処理装置である。ロードロックチャンバ20は、エピタキシャル処理後の加熱された半導体ウェーハ(エピタキシャルウェーハ)1を搬送ロボットがロードロックチャンバ20内に受け取り、いずれか一方の冷却チャンバ10に移載して、半導体ウェーハ1を所定の温度まで冷却する。   In FIG. 1, a process chamber 30 is an epitaxial processing apparatus that heats a semiconductor wafer 1 to grow an epitaxial layer. In the load lock chamber 20, the heated semiconductor wafer (epitaxial wafer) 1 after the epitaxial process is received by the transfer robot into the load lock chamber 20, and transferred to one of the cooling chambers 10, so that the semiconductor wafer 1 is predetermined. Cool to the temperature of.

図1において、気相成長装置100は、一対の冷却チャンバ10・10に隣接して、図示しない一対のフープを備えてもよく、所定の温度まで冷却された半導体ウェーハ1をフープに収容できる。又、気相成長装置100は、外部から搬送されたフープから半導体ウェーハ1を取り出して、エピタキシャル処理することもできる。   1, the vapor phase growth apparatus 100 may be provided with a pair of unillustrated hoops adjacent to the pair of cooling chambers 10 and 10, and the semiconductor wafer 1 cooled to a predetermined temperature can be accommodated in the hoops. Further, the vapor phase growth apparatus 100 can take out the semiconductor wafer 1 from a hoop conveyed from the outside and perform an epitaxial process.

図1に示された気相成長装置100は、半導体ウェーハ1の並列処理が可能な水平搬送式の自動搬送装置となっており、枚葉式の気相成長装置となっている。   A vapor phase growth apparatus 100 shown in FIG. 1 is a horizontal conveyance type automatic conveyance apparatus capable of parallel processing of semiconductor wafers 1 and is a single wafer type vapor phase growth apparatus.

次に、本発明による気相成長装置に備わる冷却チャンバの構成を説明する。図2は、前記実施形態による気相成長装置に備わる冷却チャンバの平面図である。図3は、前記実施形態による冷却チャンバの縦断面図であり、図2のX−X矢視図である。図4は、前記実施形態による冷却チャンバの縦断面図であり、図2のY−Y矢視図である。   Next, the configuration of the cooling chamber provided in the vapor phase growth apparatus according to the present invention will be described. FIG. 2 is a plan view of a cooling chamber provided in the vapor phase growth apparatus according to the embodiment. FIG. 3 is a longitudinal sectional view of the cooling chamber according to the embodiment, and is a view taken along the line XX of FIG. FIG. 4 is a vertical cross-sectional view of the cooling chamber according to the embodiment, and is a view taken in the direction of arrows YY in FIG.

図2から図4を参照すると、冷却チャンバ10は、金属製の円板状の冷却プレート11、一対のサイドサポート12・12、及び4つの支持部材13を備えている。冷却プレート11は、内部に冷却媒体が循環している。したがって、加熱した半導体ウェーハ1が冷却プレート11の表面11aに近接した状態を所定時間、維持することにより、半導体ウェーハ1を所定の温度に冷却できる。   Referring to FIGS. 2 to 4, the cooling chamber 10 includes a metal disk-shaped cooling plate 11, a pair of side supports 12 and 12, and four support members 13. A cooling medium circulates inside the cooling plate 11. Therefore, the semiconductor wafer 1 can be cooled to a predetermined temperature by maintaining the state in which the heated semiconductor wafer 1 is close to the surface 11a of the cooling plate 11 for a predetermined time.

図2から図4を参照すると、サイドサポート12・12は、冷却プレート11を間にして、対向配置されている。サイドサポート12は、サポート本体121と一対のアーム122・122を備えている。サポート本体121は、冷却プレート11の外周を囲うように配置され、昇降できる。アーム122は、サポート本体121から突出しており、冷却プレート11の中心に向かっている。又、アーム122の先端部には、半導体ウェーハ1の裏面が載置される石英製の着座12aを突出している。   Referring to FIGS. 2 to 4, the side supports 12 and 12 are arranged to face each other with the cooling plate 11 therebetween. The side support 12 includes a support body 121 and a pair of arms 122 and 122. The support body 121 is disposed so as to surround the outer periphery of the cooling plate 11 and can be moved up and down. The arm 122 protrudes from the support body 121 and faces the center of the cooling plate 11. Further, a quartz seat 12 a on which the back surface of the semiconductor wafer 1 is placed protrudes from the tip of the arm 122.

又、図2から図4を参照すると、冷却チャンバ10は、直方体状の4個の支持部材13を備えている。これらの支持部材13は、冷却プレート11の外周部に周方向に間隔をあけて取り付けられている。したがって、これらの支持部材13は、半導体ウェーハ1の周縁を分散して支持できる。   2 to 4, the cooling chamber 10 includes four support members 13 each having a rectangular parallelepiped shape. These support members 13 are attached to the outer peripheral portion of the cooling plate 11 at intervals in the circumferential direction. Accordingly, these support members 13 can support the periphery of the semiconductor wafer 1 in a distributed manner.

図1に示された気相成長装置100は、プロセスチャンバ30に半導体ウェーハ1を授受するに当たり、帯板状のブレード(図示せず)の平面に半導体ウェーハ1を載置して移載している。このブレードは、半導体ウェーハ1の重心を横断しており、半導体ウェーハの裏面が接触するように構成している。   In transferring the semiconductor wafer 1 to the process chamber 30, the vapor phase growth apparatus 100 shown in FIG. 1 places the semiconductor wafer 1 on the plane of a strip-like blade (not shown) and transfers it. Yes. This blade crosses the center of gravity of the semiconductor wafer 1 and is configured such that the back surface of the semiconductor wafer contacts.

図1から図4を参照すると、一対のサイドサポート12・12の上方に向かってブレードが水平方向に移動した後、ブレードが下降することにより、冷却チャンバ10に半導体ウェーハ1を移載できる。   1 to 4, the semiconductor wafer 1 can be transferred to the cooling chamber 10 by moving the blade in the horizontal direction toward the upper side of the pair of side supports 12 and 12 and then lowering the blade.

図2を参照すると、上述したように、アーム122の先端部には、石英製の着座12aを突出しており、金属製のアーム122に湾曲した半導体ウェーハ1が接触することなく、半導体ウェーハ1を搬送できる。そして、一対のサイドサポート12・12が下降することにより、半導体ウェーハ1が4個の支持部材13で支持される。一方、一対のサイドサポート12・12を上昇すると、半導体ウェーハ1を4個の支持部材13から離反できる。   Referring to FIG. 2, as described above, a quartz seat 12 a protrudes from the tip of the arm 122, and the curved semiconductor wafer 1 does not come into contact with the metal arm 122. Can be transported. Then, when the pair of side supports 12 and 12 are lowered, the semiconductor wafer 1 is supported by the four support members 13. On the other hand, when the pair of side supports 12 and 12 are raised, the semiconductor wafer 1 can be separated from the four support members 13.

なお、図1から図4において、一対のサイドサポート12・12を2段に構成することもできる。そして、エピタキシャル処理後の半導体ウェーハ1を下段のサイドサポートに載置して、半導体ウェーハ1をフープに収容してよく、隣接する冷却チャンバ10に半導体ウェーハ1を移載した後に、対応するフープに収容することもできる。又、エピタキシャル処理前の半導体ウェーハ1をフープから取り出して、上段のサイドサポートに載置することもできる。   1 to 4, the pair of side supports 12 and 12 can be configured in two stages. Then, the semiconductor wafer 1 after the epitaxial process may be placed on the lower side support, and the semiconductor wafer 1 may be accommodated in a hoop. After the semiconductor wafer 1 is transferred to the adjacent cooling chamber 10, it is accommodated in the corresponding hoop. You can also Further, the semiconductor wafer 1 before the epitaxial process can be taken out of the hoop and mounted on the upper side support.

次に、本発明による冷却チャンバに備わる支持部材の構成を説明する。図5は、前記実施形態による冷却チャンバに備わる支持部材の斜視図である。図6は、前記実施形態による支持部材の正面図である。図7は、前記実施形態による支持部材の平面図である。図8は、前記実施形態による支持部材の左側面図である。   Next, the structure of the support member provided in the cooling chamber according to the present invention will be described. FIG. 5 is a perspective view of a support member provided in the cooling chamber according to the embodiment. FIG. 6 is a front view of the support member according to the embodiment. FIG. 7 is a plan view of the support member according to the embodiment. FIG. 8 is a left side view of the support member according to the embodiment.

図5から図8を参照すると、支持部材13は、支持面131と円弧状の段差132を有している。支持面131には、半導体ウェーハ1が載置される。段差132は、支持面131から突出している。又、段差132は、半導体ウェーハ1の外周を部分的に囲っている。そして、支持面131は、円弧状の頂部が冷却プレート11の中心に向かっている(図2参照)。   5 to 8, the support member 13 has a support surface 131 and an arc-shaped step 132. The semiconductor wafer 1 is placed on the support surface 131. The step 132 protrudes from the support surface 131. Further, the step 132 partially surrounds the outer periphery of the semiconductor wafer 1. And the support surface 131 has the circular-arc-shaped top part toward the center of the cooling plate 11 (refer FIG. 2).

図3から図8を参照すると、支持面131の円弧状の頂部は、半導体ウェーハ1が冷却プレート11の表面11aに接触しない所定の高さを設けている。つまり、支持面131の円弧状の頂部は、変形した半導体ウェーハ1の両翼が冷却プレート11の表面11aに接触しない所定の高さを設けている。そして、この円弧状の頂部は、冷却プレート11の中心に向かって下り傾斜している。   3 to 8, the arcuate top of the support surface 131 has a predetermined height at which the semiconductor wafer 1 does not contact the surface 11 a of the cooling plate 11. That is, the arcuate top of the support surface 131 is provided with a predetermined height at which both the blades of the deformed semiconductor wafer 1 do not contact the surface 11 a of the cooling plate 11. The arcuate top is inclined downward toward the center of the cooling plate 11.

又、図3から図8を参照すると、支持部材13は、冷却プレート11の表面11aに当接する底面133から突出するピン13aを更に有している。ピン13aは、冷却プレート11に着脱自在に固定される。そして、支持部材13は、耐熱性の硬質合成樹脂からなっている。なお、ピン13aは、支持部材13の外周面から突出してもよい。   3 to 8, the support member 13 further includes a pin 13 a that protrudes from the bottom surface 133 that contacts the surface 11 a of the cooling plate 11. The pin 13a is detachably fixed to the cooling plate 11. The support member 13 is made of a heat-resistant hard synthetic resin. The pin 13a may protrude from the outer peripheral surface of the support member 13.

図5から図8を参照すると、実施態様として、支持面131の円弧面の曲率半径Rは、20mmから50mm程度の範囲が好ましい。支持部材13の高さ(厚さ)Hは、5mmから10mm程度の範囲に設定することが好ましい。支持面の最大高さH1は、支持部材13の高さHに対応して、4mmから10mm程度の範囲に設定することが好ましい。支持面131の円弧状の頂部の傾斜角度θは、2度から5度の範囲に設定することが好ましい。   5 to 8, as an embodiment, the radius of curvature R of the arc surface of the support surface 131 is preferably in the range of about 20 mm to 50 mm. The height (thickness) H of the support member 13 is preferably set in the range of about 5 mm to 10 mm. The maximum height H1 of the support surface is preferably set in a range of about 4 mm to 10 mm corresponding to the height H of the support member 13. The inclination angle θ of the arcuate top of the support surface 131 is preferably set in the range of 2 degrees to 5 degrees.

実施態様として、支持部材13は、耐熱性の硬質合成樹脂であるポリイミド系樹脂(PI、PAI、PES、PEEKなど)からなることが好ましく、市販のベスペル(登録商標)を用いることが更に好ましい。ベスペルは、連続最高使用温度が150度から300度の範囲であり、その表面は、半導体ウェーハ1より柔らかいロックウェル強度40〜60を有している。又、支持面131の表面は、バフ研磨されて、表面粗さが円滑であることが好ましい。   As an embodiment, the support member 13 is preferably made of a polyimide resin (PI, PAI, PES, PEEK, etc.), which is a heat-resistant hard synthetic resin, and more preferably commercially available Vespel (registered trademark). Vespel has a continuous maximum use temperature in the range of 150 to 300 degrees, and its surface has a Rockwell strength of 40 to 60 that is softer than the semiconductor wafer 1. The surface of the support surface 131 is preferably buffed to have a smooth surface roughness.

次に、本発明による気相成長装置100の作用を説明する。   Next, the operation of the vapor phase growth apparatus 100 according to the present invention will be described.

図1を参照すると、プロセスチャンバ30から取り出された直後の半導体ウェーハ1は、約700度に加熱されている。この半導体ウェーハ1を冷却チャンバ10に移載した段階でも、半導体ウェーハ1は、約300度に保温されている。そして、プロセスチャンバ30から冷却チャンバ10に移動中に、半導体ウェーハ1をブレード(図示せず)に載置しているので、半導体ウェーハ1の表面と裏面の温度の不均衡や自重の影響により、半導体ウェーハ1の両翼が下方に反った状態で変形している。   Referring to FIG. 1, the semiconductor wafer 1 immediately after being taken out from the process chamber 30 is heated to about 700 degrees. Even when the semiconductor wafer 1 is transferred to the cooling chamber 10, the semiconductor wafer 1 is kept at a temperature of about 300 degrees. Since the semiconductor wafer 1 is placed on the blade (not shown) while moving from the process chamber 30 to the cooling chamber 10, due to the temperature imbalance between the front surface and the back surface of the semiconductor wafer 1 and the influence of its own weight, The two wings of the semiconductor wafer 1 are deformed while warping downward.

図3又は図4を参照すると、このように変形した半導体ウェーハ1を冷却プレート11に近接すると、半導体ウェーハ1の両翼が冷却プレート11の表面11aに接触して、半導体ウェーハ1が金属汚染される可能性がある。   Referring to FIG. 3 or FIG. 4, when the semiconductor wafer 1 deformed in this way is brought close to the cooling plate 11, both blades of the semiconductor wafer 1 come into contact with the surface 11 a of the cooling plate 11, and the semiconductor wafer 1 is contaminated with metal. there is a possibility.

図2又は図3を参照すると、冷却プレート11は、その表面11aから複数の石英ピン111を突出している。これらの石英ピン111に半導体ウェーハ1を載置することにより、冷却プレート11との接触防止を意図している。しかし、これらの石英ピン111は、冷却プレート11の表面11aからの突出量が1mm程度であり、変形した半導体ウェーハ1の接触防止に寄与することは困難である。   Referring to FIG. 2 or FIG. 3, the cooling plate 11 projects a plurality of quartz pins 111 from the surface 11a. By placing the semiconductor wafer 1 on these quartz pins 111, it is intended to prevent contact with the cooling plate 11. However, these quartz pins 111 have a protruding amount from the surface 11a of the cooling plate 11 of about 1 mm, and it is difficult to contribute to preventing contact of the deformed semiconductor wafer 1.

したがって、本発明の実施形態による冷却チャンバ10は、冷却プレート11の表面11aと半導体ウェーハ1の裏面との接触を防止するために、半導体ウェーハ1を冷却プレート11の表面11aから一定の高さに保つ複数の支持部材13を備えて構成した。   Therefore, the cooling chamber 10 according to the embodiment of the present invention keeps the semiconductor wafer 1 at a certain height from the surface 11a of the cooling plate 11 in order to prevent contact between the surface 11a of the cooling plate 11 and the back surface of the semiconductor wafer 1. A plurality of supporting members 13 to be maintained were provided.

図2から図8を参照すると、支持部材13は、半導体ウェーハ1が載置される円弧状の頂部が冷却プレート11の中心に向かう支持面131を有しているので、半導体ウェーハ1の裏面と線接触して、半導体ウェーハ1の部分的な冷却が緩和される。つまり、支持面131の円弧状の頂部(仮想の稜線130)が半導体ウェーハ1の裏面と線接触して、半導体ウェーハ1の部分的な冷却の伝熱が緩和される。したがって、熱ショックの影響で半導体ウェーハの内部に歪みが残留することが解消される。   Referring to FIGS. 2 to 8, the support member 13 has a support surface 131 whose arcuate top on which the semiconductor wafer 1 is placed faces the center of the cooling plate 11. In line contact, partial cooling of the semiconductor wafer 1 is alleviated. That is, the arcuate top portion (virtual ridgeline 130) of the support surface 131 is in line contact with the back surface of the semiconductor wafer 1, and the partial heat transfer of the semiconductor wafer 1 is reduced. Accordingly, it is possible to eliminate the distortion remaining inside the semiconductor wafer due to the influence of the heat shock.

図8を参照すると、支持部材13は、冷却プレート11の中心に向かって下り傾斜しているので、半導体ウェーハ1の裏面と点接触して、半導体ウェーハ1の部分的な冷却が緩和される。又、この下り傾斜面は、半導体ウェーハ1の周縁を周方向に間隔をあけて支持しているので、半導体ウェーハ1を中心に向かう力が作用すると考えられる。   Referring to FIG. 8, since the support member 13 is inclined downward toward the center of the cooling plate 11, it makes point contact with the back surface of the semiconductor wafer 1, and partial cooling of the semiconductor wafer 1 is relaxed. Moreover, since this downward inclined surface is supporting the periphery of the semiconductor wafer 1 at intervals in the circumferential direction, it is considered that a force directed toward the semiconductor wafer 1 acts.

図2から図8を参照すると、支持部材13は、支持面131から突出して半導体ウェーハ1の外周を部分的に囲う円弧状の段差132を有しているので、半導体ウェーハ1の周縁を周方向に間隔をあけて支持するように、複数の支持部材13を冷却プレート11に取り付けて、振動などによる半導体ウェーハ1の脱落が防止される。なお、段差132は、必ずしも円弧状に形成する必要はなく、仮想の稜線130と略直交するように形成してもよい。   Referring to FIGS. 2 to 8, the support member 13 has an arc-shaped step 132 that protrudes from the support surface 131 and partially surrounds the outer periphery of the semiconductor wafer 1. A plurality of support members 13 are attached to the cooling plate 11 so as to be supported at intervals, thereby preventing the semiconductor wafer 1 from falling off due to vibration or the like. Note that the step 132 is not necessarily formed in an arc shape, and may be formed so as to be substantially orthogonal to the virtual ridgeline 130.

又、図5から図8を参照すると、支持部材13は、冷却プレート11の表面11aに当接する底面133から突出して、冷却プレート11に着脱自在に固定されるピン13aを有しているので、冷却プレート11に穿設された取り付け穴(図示せず)を利用して、支持部材13の交換が容易である。   5 to 8, the support member 13 has a pin 13a that protrudes from the bottom surface 133 that contacts the surface 11a of the cooling plate 11 and is detachably fixed to the cooling plate 11. The support member 13 can be easily exchanged using an attachment hole (not shown) drilled in the cooling plate 11.

そして、支持部材13は、耐熱性の硬質合成樹脂からなることが好ましく、支持面131が半導体ウェーハ1より柔らかいロックウェル強度40〜60を有することにより、半導体ウェーハ1の損傷が防止される。   The support member 13 is preferably made of a heat-resistant hard synthetic resin, and the support surface 131 has a Rockwell strength 40-60 that is softer than the semiconductor wafer 1, thereby preventing damage to the semiconductor wafer 1.

このように、本発明の実施形態による気相成長装置100は、冷却チャンバ10を備える気相成長装置100において、半導体ウェーハ1の金属汚染を防止し、かつ半導体ウェーハ1の内外において損傷を防止する気相成長装置を提供できる。   As described above, the vapor phase growth apparatus 100 according to the embodiment of the present invention prevents metal contamination of the semiconductor wafer 1 and prevents damage inside and outside the semiconductor wafer 1 in the vapor phase growth apparatus 100 including the cooling chamber 10. A vapor phase growth apparatus can be provided.

本発明の一実施形態による気相成長装置の平面図である。It is a top view of the vapor phase growth apparatus by one Embodiment of this invention. 前記実施形態による気相成長装置に備わる冷却チャンバの平面図である。It is a top view of the cooling chamber with which the vapor phase growth apparatus by the said embodiment is equipped. 前記実施形態による冷却チャンバの縦断面図であり、図2のX−X矢視図である。It is a longitudinal cross-sectional view of the cooling chamber by the said embodiment, and is a XX arrow line view of FIG. 前記実施形態による冷却チャンバの縦断面図であり、図2のY−Y矢視図である。It is a longitudinal cross-sectional view of the cooling chamber by the said embodiment, and is a YY arrow line view of FIG. 前記実施形態による冷却チャンバに備わる支持部材の斜視図である。FIG. 3 is a perspective view of a support member provided in the cooling chamber according to the embodiment. 前記実施形態による支持部材の正面図である。It is a front view of the support member by the said embodiment. 前記実施形態による支持部材の平面図である。It is a top view of the support member by the said embodiment. 前記実施形態による支持部材の左側面図である。It is a left view of the support member by the said embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

1 半導体ウェーハ
10 冷却チャンバ
11 冷却プレート
13 支持部材
100 気相成長装置
131 支持面
132 段差
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Semiconductor wafer 10 Cooling chamber 11 Cooling plate 13 Support member 100 Vapor phase growth apparatus 131 Support surface 132 Level difference

Claims (2)

加熱した半導体ウェーハを金属製の円板状の冷却プレートに近接して当該半導体ウェーハを冷却する冷却チャンバを備える気相成長装置であって、
前記冷却チャンバは、前記冷却プレートに取り付けて前記半導体ウェーハの周縁を周方向に間隔をあけて支持する複数の支持部材を備え、
前記支持部材は、耐熱性の硬質合成樹脂からなり、前記半導体ウェーハが載置される円弧状の頂部を設けて、この頂部が前記冷却プレートの中心に向かう支持面と、この支持面から突出して前記半導体ウェーハの外周を部分的に囲う段差と、を有し、
前記円弧状の頂部は、前記半導体ウェーハが前記冷却プレートに接触しない所定の高さを設けると共に、前記冷却プレートの中心に向かって下り傾斜していることを特徴とする気相成長装置。
A vapor phase growth apparatus comprising a cooling chamber that cools a semiconductor wafer heated in proximity to a metal disk-shaped cooling plate,
The cooling chamber includes a plurality of support members attached to the cooling plate and supporting peripheral edges of the semiconductor wafer at intervals in a circumferential direction,
The support member is made of a heat-resistant hard synthetic resin , provided with an arc-shaped top portion on which the semiconductor wafer is placed, and the top portion projects from the support surface toward the center of the cooling plate. A step that partially surrounds the outer periphery of the semiconductor wafer,
The arc-shaped top portion is provided with a predetermined height at which the semiconductor wafer does not contact the cooling plate and is inclined downward toward the center of the cooling plate.
前記支持部材は、前記冷却プレートの表面に当接する底面又は外周面から突出して、当該冷却プレートに着脱自在に固定されるピンを更に有することを特徴とする請求項1記載の気相成長装置。   2. The vapor phase growth apparatus according to claim 1, wherein the support member further includes a pin that protrudes from a bottom surface or an outer peripheral surface that contacts the surface of the cooling plate and is detachably fixed to the cooling plate.
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