JP7135841B2 - ウェーハ移載装置、気相成長装置、ウェーハ移載方法およびエピタキシャルシリコンウェーハの製造方法 - Google Patents

ウェーハ移載装置、気相成長装置、ウェーハ移載方法およびエピタキシャルシリコンウェーハの製造方法 Download PDF

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Description

本発明は、ウェーハ移載装置、気相成長装置、ウェーハ移載方法およびエピタキシャルシリコンウェーハの製造方法に関する。
気相成長装置において、サセプタにウェーハを載置する際には、まず、搬送ブレードで下面が支持されたウェーハがサセプタの上方に搬送されると、リフトピンを上昇させ、その上端でウェーハの下面を支持するとともに、ウェーハを搬送ブレードから離間させる。その後、気相成長装置は、リフトピンを下降させ、ウェーハをサセプタに載置する。
サセプタには、リフトピンが挿通する貫通孔が設けられている。この貫通孔は、リフトピンの昇降をスムーズに行うために、リフトピンとの間にクリアランスが設けられるように形成されている。このため、リフトピンがウェーハに接触したときにリフトピンが傾き、この傾いた状態でウェーハを搬送ブレードから受け取ってサセプタに載置すると、ウェーハの載置位置が所望の位置からずれてしまうおそれがある。
そこで、このような載置位置のずれを抑制するための検討がなされている（例えば、特許文献１参照）。
特許文献１の気相成長装置は、３本のリフトピンの下端側の部分を保持し、これらのリフトピンのぐらつきを抑制するサポートリングを備えている。サポートリングは、リング部と、長手方向の一端部がリング部の内周面に接続され、他端部側がリング部側に付勢された板状部材と備え、板状部材とリング部との間でリフトピンを挟んで保持する。
特開２０１７－１３５１４７号公報
しかしながら、特許文献１のような構成では、例えば、温度昇降に伴いリフトピンやサポートリングが膨張や収縮したときに、リフトピンとサポートリングとの間で摩擦が発生するおそれがある。摩擦が発生すると、リフトピンやサポートリングからの塵が発生し、エピタキシャルシリコンウェーハ上のパーティクルが増えてしまう。
本発明の目的は、エピタキシャルシリコンウェーハの品質が低下しないように、シリコンウェーハをサセプタ上の所望の位置に載置できるウェーハ移載装置、気相成長装置、ウェーハ移載方法およびエピタキシャルシリコンウェーハの製造方法を提供することにある。
本発明のウェーハ移載装置は、シリコンウェーハにエピタキシャル膜を形成する気相成長装置のサセプタに、前記シリコンウェーハを移載するウェーハ移載装置であって、前記シリコンウェーハを保持して前記サセプタ上に搬送する搬送手段と、前記搬送手段で搬送された前記シリコンウェーハを前記サセプタに載置する載置手段とを備え、前記載置手段は、前記サセプタを貫通する複数の貫通孔のそれぞれに昇降可能に挿通された複数のリフトピンと、前記複数のリフトピンと前記サセプタとを相対移動させる相対移動手段とを備え、前記相対移動手段は、前記複数のリフトピンを前記サセプタに対して上昇させることによって、前記複数のリフトピンで前記シリコンウェーハの下面を支持するとともに、前記搬送手段による前記シリコンウェーハの保持が解除された後に、前記複数のリフトピンを前記サセプタに対して下降させることによって、前記シリコンウェーハを前記サセプタに載置し、前記搬送手段と前記載置手段とのうち少なくとも一方の構成は、前記複数のリフトピンで前記シリコンウェーハを支持するときに、特定のリフトピンが最初に前記シリコンウェーハの下面に接触するように構成されていることを特徴とする。
複数のリフトピンでシリコンウェーハを支持するときに、任意のリフトピンのみが最初に当接すると、サセプタの貫通孔とリフトピンとの間のクリアランスの影響によって、当該任意のリフトピンは、サセプタの中央から当該任意のリフトピンが挿通された貫通孔に向かう特定の方向に、その上端が移動するように傾く。この状態から、複数のリフトピンの全てをサセプタに対して上昇させて、シリコンウェーハを搬送手段から受け取った後、複数のリフトピンをサセプタに対して下降させることによって、シリコンウェーハをサセプタ上に載置すると、その載置位置は、搬送手段によるシリコンウェーハの搬送停止位置の真下よりも、上記特定の方向にずれる。
本発明によれば、複数のリフトピンのうち特定のリフトピンをシリコンウェーハに最初に当接させるため、シリコンウェーハのサセプタ上の載置位置は、搬送手段によるシリコンウェーハの搬送停止位置の真下よりも上記特定の方向にずれる。したがって、この特定方向へのずれ量を予め把握しておき、搬送手段によるシリコンウェーハの搬送停止位置を、上記把握したずれ量だけ、上記特定の方向の反対方向側に移動した位置に設定しておくことにより、シリコンウェーハを所望の位置に載置できる。また、上記特許文献１のサポートリングのような特殊な部材を用いないため、塵が発生することを抑制でき、エピタキシャルシリコンウェーハの品質低下を抑制できる。
本発明のウェーハ移載装置において、前記相対移動手段は、前記特定のリフトピンの上端が他のリフトピンの上端よりも高い位置に位置する状態で、前記複数のリフトピンを前記サセプタに対して上昇させることが好ましい。
本発明によれば、リフトピンの高さ位置を調整するだけの簡単な方法で、シリコンウェーハを所望の位置に載置できる。
本発明のウェーハ移載装置において、前記相対移動手段は、前記特定のリフトピンの上端が他のリフトピンの上端よりも０．５ｍｍ以上５ｍｍ以下だけ高い位置に位置する状態で、前記複数のリフトピンを前記サセプタに対して上昇させることが好ましい。
リフトピンの高さの差が０．５ｍｍ未満の場合、シリコンウェーハの熱による反りの大きさによっては、特定のリフトピンを最初にシリコンウェーハに接触させることができず、シリコンウェーハを所望の位置に載置できないおそれがある。また、５ｍｍを超えると、特定のリフトピン以外のリフトピンがシリコンウェーハに接触するまでの間にシリコンウェーハの傾きが大きくなり、搬送手段上でシリコンウェーハの位置が大きくずれてしま、シリコンウェーハを所望の位置に載置できないおそれがある。
本発明では、リフトピンの高さの差を０．５ｍｍ以上５ｍｍ以下にしているため、上述のような不都合を抑制できる。
本発明のウェーハ移載装置において、前記複数のリフトピンは、同じ長さを有し、前記相対移動手段は、前記複数のリフトピンの下端にそれぞれ当接する複数の当接部を有し、前記サセプタに対して相対移動するリフトピン支持部材を備え、前記特定のリフトピンに当接する前記当接部の上端は、他の前記当接部の上端よりも高い位置に設けられていることが好ましい。
本発明によれば、特定の当接部の上端を他の当接部の上端よりも高くするだけの簡単な方法で、シリコンウェーハを所望の位置に載置できる。
本発明のウェーハ移載装置において、前記特定のリフトピンは、他のリフトピンよりも長く形成され、前記相対移動手段は、前記複数のリフトピンの下端にそれぞれ当接する複数の当接部を有し、前記サセプタに対して相対移動するリフトピン支持部材を備え、前記複数の当接部の上端は、同じ高さ位置に設けられていることが好ましい。
本発明によれば、特定のリフトピンを他のリフトピンよりも長くするだけの簡単な方法で、シリコンウェーハを所望の位置に載置できる。
本発明のウェーハ移載装置において、前記搬送手段は、前記サセプタ上において、前記シリコンウェーハにおける前記特定のリフトピンで支持される部分が他の部分よりも下側に位置するように、前記シリコンウェーハを搬送することが好ましい。
本発明によれば、搬送手段で搬送されたシリコンウェーハのサセプタ上での姿勢を設定するだけの簡単な方法で、シリコンウェーハを所望の位置に載置できる。
本発明のウェーハ移載装置において、前記搬送手段は、長手状の支持部材を備え、前記シリコンウェーハが載置された前記支持部材をその長手方向に移動させることで、前記シリコンウェーハを前記サセプタ上に搬送し、前記支持部材は、互いに離れた位置から当該支持部材の長手方向に延びる一対の延出部を備え、前記相対移動手段は、前記複数のリフトピンのうち、前記一対の延出部の間に位置するリフトピンを、前記特定のリフトピンとして前記シリコンウェーハの下面に接触させることが好ましい。
シリコンウェーハがサセプタ上に搬送されると、サセプタを収容するチャンバ内の熱によって、シリコンウェーハは、下面が下側に突出するように反ったり、上面が上側に突出するように反ったりする場合がある。
本発明によれば、反り状態が安定しないシリコンウェーハであっても、目標載置位置に載置できる。
本発明の気相成長装置は、シリコンウェーハにエピタキシャル膜を形成する気相成長装置であって、前記シリコンウェーハが載置されるサセプタと、前記サセプタに前記シリコンウェーハを移載する上述のウェーハ移載装置とを備えていることを特徴とする。
本発明のウェーハ移載方法は、シリコンウェーハにエピタキシャル膜を形成する気相成長装置のサセプタに、前記シリコンウェーハを移載するウェーハ移載方法であって、前記シリコンウェーハを保持して前記サセプタ上に搬送する搬送工程と、前記搬送工程で搬送された前記シリコンウェーハを前記サセプタに載置する載置工程とを備え、前記載置工程は、前記サセプタを貫通する複数の貫通孔のそれぞれに昇降可能に挿通された複数のリフトピンを前記サセプタに対して上昇させることで前記サセプタ上の前記シリコンウェーハの下面を支持するとともに、前記搬送工程による前記シリコンウェーハの保持が解除された後に、複数のリフトピンを前記サセプタに対して下降させることで、前記シリコンウェーハを前記サセプタに載置する相対移動工程を備え、前記搬送工程と前記載置工程とのうち少なくとも一方の工程は、前記複数のリフトピンで前記シリコンウェーハを支持するときに、特定のリフトピンを最初に前記シリコンウェーハの下面に接触させる行われることを特徴とする。
本発明のウェーハの移載方法において、長手状の支持部材であって、互いに離れた位置から前記支持部材の長手方向に延びる一対の延出部を備える支持部材を用い、前記搬送工程は、ｐ－型の前記シリコンウェーハが載置された前記支持部材をその長手方向に移動させることで、前記ｐ－型のシリコンウェーハを前記サセプタ上に搬送し、前記相対移動工程は、前記複数のリフトピンのうち、前記一対の延出部の間に位置するリフトピンを、前記特定のリフトピンとして前記シリコンウェーハの下面に接触させることが好ましい。
本発明のエピタキシャルシリコンウェーハの製造方法は、シリコンウェーハにエピタキシャル膜を形成するエピタキシャルシリコンウェーハの製造方法であって、サセプタに前記シリコンウェーハを移載する上述のウェーハ移載方法を行う工程と、前記サセプタに移載された前記シリコンウェーハにエピタキシャル膜を形成する気相成長工程とを備えていることを特徴とする。
本発明の一実施形態に係る気相成長装置の一方向から見たときの模式図。 前記気相成長装置の前記一方向と直交する方向から見たときの模式図。 前記気相成長装置のサセプタおよびサセプタ支持部材の斜視図。 前記サセプタの貫通孔の断面図。 前記気相成長装置のリフトピン支持部材におけるリフトピンの支持状態を示す模式図。 前記気相成長装置を用いたエピタキシャルシリコンウェーハの製造方法の説明図であり、（Ａ）はサセプタ上方にシリコンウェーハが搬送されたときの平面図、（Ｂ）はシリコンウェーハがリフトピンに接触したときの側面図、（Ｃ）はサセプタにシリコンウェーハが載置されたときの平面図。 前記エピタキシャルシリコンウェーハの製造方法の説明図であり、（Ａ）は反りが生じたｐ＋＋型またはｐ－型のシリコンウェーハがリフトピンに接触したときの側面図、（Ｂ）は反りが生じたｐ－型のシリコンウェーハがリフトピンに接触したときの側面図。 （Ａ）は本発明の変形例に係るシリコンウェーハがリフトピンに接触したときの側面図、（Ｂ）は他の変形例に係るシリコンウェーハがリフトピンに接触したときの側面図。 本発明の実施例におけるシリコンウェーハの目標載置位置に対する載置位置の分布を示し、（Ａ）は比較例の分布、（Ｂ）は実施例１の分布、（Ｃ）は実施例２の分布を表す。 図９の結果に基づきシリコンウェーハの搬送停止位置を調整した場合のシリコンウェーハの目標載置位置に対する載置位置の分布を示し、（Ａ）は実施例１の分布、（Ｂ）は実施例２の分布を表す。
［実施形態］
以下、本発明の一実施形態について説明する。
〔気相成長装置の構成〕
図１に示すように、気相成長装置１は、チャンバ２と、サセプタ３と、加熱部４と、ウェーハ移載装置５とを備えている。
チャンバ２は、上ドーム２１と、下ドーム２２と、各ドーム２１，２２の外縁同士を固定するドーム固定体２３とを備え、これらによってエピタキシャル膜形成室２０が区画されている。
上ドーム２１および下ドーム２２は、石英によって形成されている。
下ドーム２２の中央には、下方に延びて、後述するリフトピン支持部材７６の主柱７６１が挿通される筒部２２１が設けられている。
ドーム固定体２３は、シリコンウェーハＷをエピタキシャル膜形成室２０に搬入出するためのウェーハ搬入出口２４を備えている。ドーム固定体２３は、図２に示すように、エピタキシャル膜形成室２０内にガスを供給するためのガス供給口２５と、エピタキシャル膜形成室２０からガスを排出するためのガス排出口２６とを備えている。
サセプタ３は、シリコンカーバイドで被覆されたカーボンによって円板状に形成されている。
サセプタ３の一方の主面には、シリコンウェーハＷが収容される円形状のザグリ部３１が形成されている。ザグリ部３１の直径は、シリコンウェーハＷの直径よりも大きくなっている。
サセプタ３の他方の主面の外縁近傍には、図３にも示すように、後述する支持ピン７５３が嵌め込まれる３個の嵌合溝３２が設けられている。嵌合溝３２は、サセプタ３の周方向に１２０°間隔で設けられている。
また、サセプタ３には、両主面を貫通する第１，第２，第３の貫通孔３３，３４，３５が設けられている。
各貫通孔３３，３４，３５は、ザグリ部３１内において、サセプタ３の周方向に１２０°間隔で設けられている。各貫通孔３３，３４，３５は、図４に示すように、シリコンウェーハＷが載置されるザグリ部３１の載置面３１Ａからサセプタ３の厚さ方向中心に向かうにしたがって内径が小さくなる円錐状のテーパ部３３Ａ，３４Ａ，３５Ａと、サセプタ３の厚さ方向で内径が等しい軸孔部３３Ｂ，３４Ｂ，３５Ｂとを備えている。
加熱部４は、図１に示すように、チャンバ２の上側に設けられた上ヒータ４１と、下側に設けられた下ヒータ４２とを備えている。上ヒータ４１および下ヒータ４２は、赤外ランプやハロゲンランプによって構成されている。
ウェーハ移載装置５は、サセプタ３にシリコンウェーハＷを移載する。ウェーハ移載装置５は、搬送手段６と、載置手段７とを備えている。
搬送手段６は、シリコンウェーハＷを保持してサセプタ３上に搬送する。搬送手段６は、長手状の支持部材６１（図６（Ａ）参照）と、搬送ロボット６２とを備えている。
支持部材６１は、例えば、石英によって細長い長方形板状に形成されている。支持部材６１は、細長い長方形板状の本体部６１Ａと、この本体部６１Ａの先端の幅方向両端から延びる一対の延出部６１Ｂと備えている。
搬送ロボット６２は、支持部材６１の長手方向の一端側を保持する。搬送ロボット６２は、支持部材６１をその長手方向に移動させることで、支持部材６１に載置されたシリコンウェーハＷをチャンバ２内に搬送し、サセプタ３のザグリ部３１にシリコンウェーハＷが載置されたら支持部材６１を元の位置まで移動させる。搬送ロボット６２は、必要に応じて、シリコンウェーハＷをチャンバ２内に搬送する前に、支持部材６１をその長手方向と直交する方向に移動させ、サセプタ３におけるシリコンウェーハＷの載置位置を調整する。
載置手段７は、搬送手段６で搬送されたシリコンウェーハＷをサセプタ３に載置する。載置手段７は、図１，２，３，５に示すように、第１，第２，第３のリフトピン７１，７２，７３と、相対移動手段７４とを備えている。
各リフトピン７１，７２，７３は、例えばシリコンカーバイドで被覆されたカーボンによって同じ形の棒状に形成されている。各リフトピン７１，７２，７３は、図４に示すように、円錐台状の頭部７１Ａ，７２Ａ，７３Ａと、当該頭部７１Ａ，７２Ａ，７３Ａにおける直径が小さい方の端部から円柱状に延びる軸部７１Ｂ，７２Ｂ，７３Ｂとを備えている。
各リフトピン７１，７２，７３は、軸部７１Ｂ，７２Ｂ，７３Ｂが各貫通孔３３，３４，３５の軸孔部３３Ｂ，３４Ｂ，３５Ｂに挿通され、その自重によって頭部７１Ａ，７２Ａ，７３Ａがテーパ部３３Ａ，３４Ａ，３５Ａに当接することによって、サセプタ３で支持される。頭部７１Ａ，７２Ａ，７３Ａは、各リフトピン７１，７２，７３がサセプタ３で支持されているときに、その上端がザグリ部３１の載置面３１Ａよりも下方に位置するように形成されていることが好ましい。軸部７１Ｂ，７２Ｂ，７３Ｂは、その中心軸が各貫通孔３３，３４，３５の軸孔部３３Ｂ，３４Ｂ，３５Ｂの中心軸と一致するように配置されたときに、軸孔部３３Ｂ，３４Ｂ，３５Ｂとの間に、クリアランスＣが設けられる太さに形成されている。
相対移動手段７４は、各リフトピン７１，７２，７３とサセプタ３とを相対移動させることによって、搬送手段６で搬送されたシリコンウェーハＷをサセプタ３に載置する。相対移動手段７４は、サセプタ支持部材７５と、リフトピン支持部材７６と、駆動手段７７とを備えている。
サセプタ支持部材７５は、石英で形成されている。サセプタ支持部材７５は、円柱状の主柱７５１と、当該主柱７５１の先端から放射状に延びる３本のアーム７５２と、各アーム７５２の先端に設けられた支持ピン７５３とを備えている。
アーム７５２は、主柱７５１の周方向に１２０°間隔で斜め上方に延びるように設けられている。アーム７５２の長手方向の中央には、当該アーム７５２を貫通する貫通孔７５２Ａが設けられている。
各支持ピン７５３は、無垢のＳｉＣで形成されており、サセプタ３の各嵌合溝３２にそれぞれ嵌め込まれることで、当該サセプタ３を支持する。
リフトピン支持部材７６は、石英で形成されている。リフトピン支持部材７６は、円筒状の主柱７６１と、当該主柱７６１の先端から放射状に延びる第１，第２，第３のアーム７６２，７６３，７６４と、各アーム７６２，７６３，７６４の先端に設けられた第１，第２，第３の当接部７６５，７６６，７６７とを備えている。
各アーム７６２，７６３，７６４は、主柱７６１の周方向に１２０°間隔で斜め上方に延びるように設けられている。
各当接部７６５，７６６，７６７は、それぞれの上端面７６５Ａ，７６６Ａ，７６７Ａにて各リフトピン７１，７２，７３を下方から支持する。第１の当接部７６５は、第２，第３の当接部７６６，７６７よりも高く形成されている。上端面７６５Ａと、上端面７６６Ａ，７６７Ａとの高さの差ΔＨは、０．５ｍｍ以上５ｍｍ以下であることが好ましく、２ｍｍ以上３ｍｍ以下であることがより好ましい。
主柱７６１は、各アーム７６２，７６３，７６４がエピタキシャル膜形成室２０内に位置する状態で、下ドーム２２の筒部２２１に挿通されている。主柱７６１の内部には、各アーム７６２，７６３，７６４がサセプタ支持部材７５の各アーム７５２の下方に位置する状態で、かつ、サセプタ３で支持された各リフトピン７１，７２，７３の下端が各当接部７６５，７６６，７６７の上端面７６５Ａ，７６６Ａ，７６７Ａに当接可能な状態で、主柱７５１が挿通されている。
駆動手段７７は、サセプタ支持部材７５およびリフトピン支持部材７６を回転させたり、リフトピン支持部材７６を昇降させたりする。
〔エピタキシャルシリコンウェーハの製造方法〕
次に、気相成長装置１を用いたエピタキシャルシリコンウェーハの製造方法について説明する。
まず、ｐ型またはｎ型のシリコンウェーハＷを準備する。シリコンウェーハＷがｐ型の場合、ボロンが添加されており、ｎ型の場合、リン、砒素、アンチモンが添加されている。シリコンウェーハＷの直径は、２００ｍｍ、３００ｍｍ、４５０ｍｍなど、いずれの大きさであってもよい。
次に、窒素雰囲気の図示しないロボット室内に配置された搬送手段６の支持部材６１は、シリコンウェーハＷをその主面が水平面と平行になるように支持する。その後、ロボット室とチャンバ２との間に配置された図示しないゲートバルブが開かれると、搬送手段６の搬送ロボット６２は、主面が水平面と平行になる状態を維持したまま、ウェーハ搬入出口２４を介して、シリコンウェーハＷを加熱部４で加熱されたエピタキシャル膜形成室２０内に搬入し、サセプタ３のザグリ部３１上で停止させる。
このとき、図６（Ａ）に示すように、サセプタ３は、第１貫通孔３３が一対の延出部６１Ｂの間の中心位置かつシリコンウェーハＷの中心ＷCよりも搬入方向側に位置し、第２，第３の貫通孔３４，３５が本体部６１Ａの外側かつ中心ＷCよりも搬出方向側（ロボット室側）に位置するように、回転方向の位置が調整されている。
次に、ウェーハ移載装置５の駆動手段７７は、リフトピン支持部材７６を上昇させ、サセプタ３で支持されている各リフトピン７１，７２，７３を上昇させる。このとき、第１の当接部７６５の上端面７６５Ａが、第２，第３の当接部７６６，７６７の上端面７６６Ａ，７６７Ａよりも上方に位置しているため、各リフトピン７１，７２，７３は、第１のリフトピン７１の頭部７１Ａが第２，第３のリフトピン７２，７３の頭部７２Ａ，７３Ａよりも上方に位置した状態を維持したまま、上昇する。したがって、第１のリフトピン７１が最初にシリコンウェーハＷの下面に接触し、その後、第２，第３のリフトピン７２，７３が接触する。
ここで、仮に、リフトピン支持部材７６の当接部７６５，７６６，７６７を同じ高さに形成した場合、各リフトピン７１，７２，７３の頭部７１Ａ，７２Ａ，７３Ａが同じ高さに位置した状態を維持したまま、上昇する。シリコンウェーハＷは、エピタキシャル膜形成室２０内において加熱部４で加熱されるため、当該シリコンウェーハＷの両主面の温度差や熱吸収の差によって反りが生じる。この場合、シリコンウェーハＷの反りの状態によって、シリコンウェーハＷに最初に接触するリフトピンが第１のリフトピン７１であったり、第２のリフトピン７２であったりして安定しない。
サセプタ３の各貫通孔３３，３４，３５の軸孔部３３Ｂ，３４Ｂ，３５Ｂは、各リフトピン７１，７２，７３の軸部７１Ｂ，７２Ｂ，７３Ｂとの間に、クリアランスＣが設けられるように形成されている。このため、例えば、図６（Ｂ）に二点鎖線で示すシリコンウェーハＷに、第１のリフトピン７１が最初に接触してさらに上昇すると、シリコンウェーハＷの重量が第１のリフトピン７１のみに作用し、かつ、第１のリフトピン７１の下端が第１の当接部７６５に固定されていないため、クリアランスＣの存在によって、第１のリフトピン７１が傾いてしまう。具体的には、第１のリフトピン７１は、サセプタ３の中心から第１の貫通孔３３に向かう第１の方向Ｄ1側に、頭部７１Ａが移動するように傾く。この第１のリフトピン７１の傾きによって、図６（Ｂ）に実線で示すように、シリコンウェーハＷは、搬送手段６によるサセプタ３上の停止位置よりも第１の方向Ｄ1側にずれる。
この状態で、さらにリフトピン支持部材７６を上昇させると、各リフトピン７１，７２，７３の全てがシリコンウェーハＷに接触して、当該シリコンウェーハＷが支持部材６１から持ち上げられるが、この持ち上げられたときのシリコンウェーハＷの位置は、サセプタ３上の停止位置よりも第１の方向Ｄ1側にずれる。
搬送手段６が支持部材６１をチャンバ２の外部に移動させ、ゲートバルブが閉じられると、駆動手段７７がリフトピン支持部材７６を下降させ、シリコンウェーハＷがサセプタ３のザグリ部３１内に載置されるが、シリコンウェーハＷの載置位置は、図６（Ｃ）に示すように、サセプタ３上の目標載置位置Ｐよりも第１の方向Ｄ1側にずれた状態が維持される。
このようなシリコンウェーハＷの載置位置のずれは、第２のリフトピン７２や第３のリフトピン７３が最初にシリコンウェーハＷに接触した場合にも同様に発生する。そのずれる方向は、第２のリフトピン７２が最初に接触した場合には、図６（Ａ）に示すように、サセプタ３の中心から第２の貫通孔３４に向かう第２の方向Ｄ2となり、第３のリフトピン７３が最初に接触した場合には、サセプタ３の中心から第３の貫通孔３５に向かう第３の方向Ｄ3となる。
このように、各リフトピン７１，７２，７３の頭部７１Ａ，７２Ａ，７３Ａが同じ高さに位置した状態を維持したまま、これらを上昇させる場合には、シリコンウェーハＷのサセプタ３上の載置位置がどの方向にずれるかわからない。
これに対し、本実施形態では、第１のリフトピン７１を最初にシリコンウェーハＷの下面に接触させるため、各リフトピン７１，７２，７３の全てがシリコンウェーハＷに接触したときのシリコンウェーハＷのずれる方向は、第１の方向Ｄ1のみとなる。
搬送手段６の搬入によるシリコンウェーハＷの停止位置は、一般的には、サセプタ３上におけるシリコンウェーハＷの目標載置位置Ｐの真上になるが、本実施形態では、高い確率でシリコンウェーハＷの載置位置が当該停止位置から第１の方向Ｄ1にずれることが分かっている。このため、このずれ量ΔＤを予め把握しておき、目標載置位置Ｐの真上からΔＤだけ第１の方向Ｄ1の反対方向側に戻った位置に、搬送手段６によるシリコンウェーハＷの停止位置を設定しておくことにより、シリコンウェーハＷをサセプタ３上の目標載置位置Ｐに載置できる。
また、支持部材６１によってシリコンウェーハＷがサセプタ３上で支持されている状態では、サセプタ３からの輻射熱によって、シリコンウェーハＷの下面側の温度が上面側の温度よりも高くなっている。
シリコンウェーハＷがｐ＋＋型の場合、シリコンウェーハＷの熱吸収率が高いために、上記輻射熱の影響によるシリコンウェーハＷの上下面の温度差がつきやすい。このため、シリコンウェーハＷは、サセプタ３上に搬入されると、短時間で、図７（Ａ）に示すように、下面が下側に突出するように反る。つまり、シリコンウェーハＷは、支持部材６１の一対の延出部６１Ｂの間に存在する部分が、本体部６１Ａの外側に存在する部分よりも低くなるように反る。したがって、図７（Ａ）に二点鎖線で示すように一対の延出部６１Ｂの間に存在する第１のリフトピン７１が、最初にシリコンウェーハＷに接触しやすくなる。
一方、シリコンウェーハＷがｐ－型の場合、シリコンウェーハＷの熱吸収率がｐ＋＋型と比べて低いために、輻射熱の影響によるシリコンウェーハＷの上下面の温度差がつきにくい。このため、シリコンウェーハＷは、サセプタ３上に搬入されると、図７（Ａ）に示すように、下面が下側に突出するように反ったり、図７（Ｂ）に示すように、上面が上側に突出するように反ったりする。つまり、シリコンウェーハＷは、一対の延出部６１Ｂの間に存在する部分が、本体部６１Ａの外側に存在する部分よりも低くなったり、高くなったりするように反る。
シリコンウェーハＷが図７（Ａ）に示すように反る場合、ｐ＋＋型の場合と同様に、第１のリフトピン７１が最初にシリコンウェーハＷに接触しやすくなる。
一方、シリコンウェーハＷが図７（Ｂ）に示すように反る場合、各リフトピン７１，７２，７３の高さ位置を同じにすると、本体部６１Ａの外側に存在する第２のリフトピン７２または第３のリフトピン７３に最初に接触しやすくなり、載置位置がどの方向にずれるかを予め把握しにくくなる。その結果、シリコンウェーハＷを目標載置位置Ｐに載置できない場合が生じる。しかし、本実施形態では、第１のリフトピン７１の高さ位置を第２，第３のリフトピン７２，７３よりも高くしているため、第１のリフトピン７１と第２，第３のリフトピン７２，７３との高さの差をシリコンウェーハＷの反り量よりも大きくすることで、図７（Ｂ）に二点鎖線で示すように第１のリフトピン７１を最初にシリコンウェーハＷに接触させやすくなり、載置位置がどの方向にずれるかを予め把握できる。その結果、反り状態が安定しないｐ－型のシリコンウェーハＷであっても、シリコンウェーハＷを目標載置位置Ｐに載置できる。
なお、シリコンウェーハＷの反り量（シリコンウェーハＷの外縁と中央との差）は、シリコンウェーハＷの厚さやエピタキシャル膜形成室２０内の温度にもよるが、１ｍｍ程度である。
シリコンウェーハＷがサセプタ３に載置された後、ガス供給口２５からキャリアガスとしての水素ガスを連続的に導入しつつ、ガス排出口２６から排出することで、エピタキシャル膜形成室２０内を水素雰囲気にする。その後、エピタキシャル膜形成室２０内の温度を上昇させ、キャリアガスとともに、原料ガス、ドーピングガスをエピタキシャル膜形成室２０内に導入するとともに、駆動手段７７がサセプタ支持部材７５およびリフトピン支持部材７６を回転させることによって、シリコンウェーハＷにエピタキシャル膜を形成する。
なお、原料ガスとしては、例えばＳｉＨ4（モノシラン）、ＳｉＨ2Ｃｌ2（ジクロールシラン）、ＳｉＨＣｌ3（トリクロロシラン）、ＳｉＣｌ4（四塩化シリコン）などが使用される。ドーピングガスとしては、エピタキシャル膜がＰ型の場合には、Ｂ2Ｈ6（ジボラン）、ＢＣｌ3（トリクロロボラン）などのボロン化合物が使用され、Ｎ型の場合には、ＰＨ3（フォスフィン）、ＡｓＨ3（アルシン）などが使用される。
エピタキシャル膜の形成後、駆動手段７７は、リフトピン支持部材７６を上昇させて、各リフトピン７１，７２，７３でシリコンウェーハＷをサセプタ３から持ち上げる。その後、ゲートバルブが開くと、搬送ロボット６２は、支持部材６１をエピタキシャル膜形成室２０内部に移動させて、シリコンウェーハＷの下方で停止させる。そして、駆動手段７７がリフトピン支持部材７６を下降させてシリコンウェーハＷを支持部材６１に受け渡すと、搬送ロボット６２が支持部材６１をシリコンウェーハＷとともにエピタキシャル膜形成室２０の外部に搬出し、１枚のエピタキシャルシリコンウェーハの製造処理が終了する。
〔実施形態の作用効果〕
上述の実施形態によれば、各リフトピン７１，７２，７３のうち第１のリフトピン７１をシリコンウェーハＷに最初に当接させるため、予め第１の方向Ｄ1へのシリコンウェーハＷの載置位置のずれ量を把握し、搬送手段６によるシリコンウェーハＷの停止位置を設定しておくことにより、シリコンウェーハＷを所望の位置に載置できる。
第１の当接部７６５を第２，第３の当接部７６６，７６７よりも高く形成しているため、同じ形の各リフトピン７１，７２，７３を用いても、シリコンウェーハＷを所望の位置に載置できる。
各リフトピン７１，７２，７３のうち、一対の延出部６１Ｂの間に位置する第１のリフトピン７１を、特定のリフトピンとしてシリコンウェーハＷの下面に最初に接触させている。このため、反り状態が安定しないｐ－型のシリコンウェーハＷであっても、シリコンウェーハＷを目標載置位置Ｐに載置できる。
［変形例］
なお、本発明は上記実施形態にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の改良ならびに設計の変更などが可能である。
例えば、図８（Ａ）に示すように、各当接部７６５，７６６，７６７の高さを同じにして、第１のリフトピン７１の長さを第２，第３のリフトピン７２，７３よりも長くすることで、その主面が水平面と平行になるように搬入されたシリコンウェーハＷに、第１のリフトピン７１を最初に当接させるようにしてもよい。
図８（Ｂ）に示すように、各当接部７６５，７６６，７６７の高さを同じにするとともに、各リフトピン７１，７２，７３の長さを同じにして、搬送手段６の支持部材６１でその主面が水平面に対して傾斜するようにシリコンウェーハＷを搬入することで、第１のリフトピン７１をシリコンウェーハＷに最初に当接させるようにしてもよい。
上記実施形態や図８（Ａ），（Ｂ）に示す変形例では、第１のリフトピン７１をシリコンウェーハＷに最初に当接させたが、第２のリフトピン７２や第３のリフトピン７３を最初に当接させてもよい。第２のリフトピン７２や第３のリフトピン７３を最初に当接させる場合、第２の方向Ｄ2や第３の方向Ｄ3にシリコンウェーハＷの載置位置がずれることになるが、シリコンウェーハＷをエピタキシャル膜形成室２０に搬入する前に、ずれる方向に応じて、支持部材６１をシリコンウェーハＷの搬入方向と直交する方向に移動させることによって、シリコンウェーハＷを所望の位置に載置できる。
また、各リフトピン７１，７２，７３をサセプタ３の周方向１８０°回転させた状態で配置してもよい。リフトピンの本数は、４本以上であってもよい。
各リフトピン７１，７２，７３の全てでシリコンウェーハＷを搬送手段６から受け取った後に、各リフトピン７１，７２，７３を停止させて、または、下降させつつ、サセプタ３を上昇させてシリコンウェーハＷをサセプタ３に載置してもよい。
次に、本発明を実施例により更に詳細に説明するが、本発明はこれらの例によってなんら限定されるものではない。
〔比較例〕
まず、上記実施形態と同様の気相成長装置と、直径が３００ｍｍかつ厚さが７７５μｍのｐ－型のシリコンウェーハＷとを準備した。各リフトピン７１，７２，７３として、軸部７１Ｂ，７２Ｂ，７３Ｂと、各貫通孔３３，３４，３５の軸孔部３３Ｂ，３４Ｂ，３５ＢとのクリアランスＣが０．２５ｍｍのものを準備した。
そして、各リフトピン７１，７２，７３の高さ位置を同じにして、エピタキシャル膜形成室２０内を７００℃に加熱して、シリコンウェーハＷのサセプタ３への載置処理を行った。サセプタ３に載置されたシリコンウェーハＷの中心と、目標載置位置Ｐの中心とのずれを、測定装置（Epicrew社製 Edge Zoom）を用いてサセプタ上方から測定した。１００枚のシリコンウェーハＷに対して同様の実験を行った。
〔実施例１〕
第１のリフトピン７１の高さ位置を、第２，第３のリフトピン７２，７３の高さ位置よりも１ｍｍ高くしたこと以外は、比較例１と同様の実験を行った。
〔実施例２〕
第１のリフトピン７１の高さ位置を、第２，第３のリフトピン７２，７３の高さ位置よりも２ｍｍ高くしたこと以外は、比較例１と同様の実験を行った。
〔評価〕
比較例、実施例１，２のそれぞれの測定結果を、図９（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）に示す。
なお、図９（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）において、縦軸Ｙおよび横軸Ｘの値は、図１、図２、図６（Ａ）～（Ｃ）、図７（Ａ），（Ｂ）のＸＹＺ軸を基準とした値である。すなわち、縦軸Ｙの正の値は、シリコンウェーハＷの搬出方向へのずれを示し、負の値は、シリコンウェーハＷの搬入方向（第１の方向Ｄ1）へのずれを示す。また、横軸Ｘの正の値は、搬入方向と直交する一方の方向（第３の方向Ｄ3側）へのずれを示し、負の値は、搬入方向と直交する他方の方向（第２の方向Ｄ2側）へのずれを示す。
また、横軸および縦軸の位置がともに０ｍｍの場合、シリコンウェーハＷの載置位置が目標載置位置Ｐからずれていないことを表す。
比較例では、図９（Ａ）に示すように、載置位置が目標載置位置Ｐからサセプタ３の周方向の各位置にずれており、ずれ位置のばらつきが大きかった。
これは、上述したように、ｐ－型のシリコンウェーハＷの反りが図７（Ａ）または図７（Ｂ）のいずれかの状態で発生するため、シリコンウェーハＷに最初に接触するリフトピンが特定されなかったためと考えられる。
これに対し、実施例１では、図９（Ｂ）に示すように、載置位置が目標載置位置Ｐからずれた特定の２箇所に集中しており、比較例よりもずれ位置のばらつきが小さかった。
さらに、実施例２では、図９（Ｃ）に示すように、載置位置が目標載置位置Ｐからずれた特定の１箇所に集中しており、比較例および実施例１よりもずれ位置のばらつきが小さかった。
これは、反りの方向が安定しないｐ－型のシリコンウェーハＷであっても、第１のリフトピン７１の高さ位置を第２，第３のリフトピン７２，７３よりも高くすることで、第１のリフトピン７１がシリコンウェーハＷに最初に接触する確率が高くなり、高さ位置の差が大きくなるほどその確率が高くなったためと考えられる。
また、第１のリフトピン７１の高さ位置と、第２，第３のリフトピン７２，７３の高さ位置との差を、２ｍｍよりも大きくすれば、さらに目標載置位置Ｐから載置位置のずれのばらつきが小さくなると推定できる。
以上のことから、第１のリフトピン７１の高さ位置を、第２，第３のリフトピン７２，７３よりも高くすることによって、シリコンウェーハＷ載置位置の目標載置位置Ｐからのずれのばらつきを抑制できることが確認できた。
特に、第１のリフトピン７１の高さ位置と、第２，第３のリフトピン７２，７３の高さ位置との差を２ｍｍ以上にすれば、シリコンウェーハＷの載置位置を特定の１箇所に集中させることができ、ずれのばらつきがより小さくなることが確認できた。
このような結果に基づいて、各リフトピン７１，７２，７３の高さ位置の設定条件に応じた、シリコンウェーハＷの載置位置のずれ量およびずれ方向を予め把握しておき、例えば、実施例１の条件では図１０（Ａ）に示すような位置に、実施例２の条件では図１０（Ｂ）に示すような位置に、シリコンウェーハＷが載置されるように、搬送手段６によるシリコンウェーハＷの搬送停止位置をずらしておけば、シリコンウェーハＷを所望の位置に載置できる。
１…気相成長装置、３…サセプタ、５…ウェーハ移載装置、６…搬送手段、７…載置手段、３３，３４，３５…貫通孔、６１…支持部材、７１，７２，７３…リフトピン、７４…相対移動手段、７６…リフトピン支持部材、７６５，７６６，７６７…当接部、Ｗ…シリコンウェーハ。

Claims (12)

  1. シリコンウェーハにエピタキシャル膜を形成する気相成長装置のサセプタに、前記シリコンウェーハを移載するウェーハ移載装置であって、
    前記シリコンウェーハを保持して前記サセプタ上に搬送する搬送手段と、
    前記搬送手段で搬送された前記シリコンウェーハを前記サセプタに載置する載置手段とを備え、
    前記載置手段は、前記サセプタを貫通する複数の貫通孔のそれぞれに昇降可能に挿通され、前記貫通孔との間にクリアランスが設けられて前記貫通孔に対して傾くことができるように構成された複数のリフトピンと、
    前記複数のリフトピンと前記サセプタとを相対移動させる相対移動手段とを備え、
    前記相対移動手段は、前記複数のリフトピンを前記サセプタに対して上昇させることによって、前記複数のリフトピンで前記シリコンウェーハの下面を支持するとともに、前記搬送手段による前記シリコンウェーハの保持が解除された後に、前記複数のリフトピンを前記サセプタに対して下降させることによって、前記シリコンウェーハを前記サセプタに載置し、
    前記載置手段は、前記複数のリフトピンで前記シリコンウェーハを支持するときに、特定のリフトピンが最初に前記シリコンウェーハの下面に接触するように構成されていることを特徴とするウェーハ移載装置。
  2. 請求項１に記載のウェーハ移載装置において、
    前記相対移動手段は、前記リフトピンの下端に固定されることなく前記リフトピンを下方から支持する当接部を有することを特徴とするウェーハ移載装置。
  3. 請求項１または請求項２に記載のウェーハ移載装置において、
    前記リフトピンは、頭部と前記頭部から延び、前記貫通孔に挿通される軸部とを備え、
    前記頭部が前記サセプタで支持されていることを特徴とするウェーハ移載装置。
  4. 請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のウェーハ移載装置において、
    前記相対移動手段は、前記特定のリフトピンの上端が他のリフトピンの上端よりも高い位置に位置する状態で、前記複数のリフトピンを前記サセプタに対して上昇させることを特徴とするウェーハ移載装置。
  5. 請求項４に記載のウェーハ移載装置において、
    前記相対移動手段は、前記特定のリフトピンの上端が他のリフトピンの上端よりも０．５ｍｍ以上５ｍｍ以下だけ高い位置に位置する状態で、前記複数のリフトピンを前記サセプタに対して上昇させることを特徴とするウェーハ移載装置。
  6. 請求項４または請求項５に記載のウェーハ移載装置において、
    前記複数のリフトピンは、同じ長さを有し、
    前記相対移動手段は、前記複数のリフトピンの下端にそれぞれ当接する複数の当接部を有し、前記サセプタに対して相対移動するリフトピン支持部材を備え、
    前記特定のリフトピンに当接する前記当接部の上端は、他の前記当接部の上端よりも高い位置に設けられていることを特徴とするウェーハ移載装置。
  7. 請求項４または請求項５に記載のウェーハ移載装置において、
    前記特定のリフトピンは、他のリフトピンよりも長く形成され、
    前記相対移動手段は、前記複数のリフトピンの下端にそれぞれ当接する複数の当接部を有し、前記サセプタに対して相対移動するリフトピン支持部材を備え、
    前記複数の当接部の上端は、同じ高さ位置に設けられていることを特徴とするウェーハ移載装置。
  8. 請求項１から請求項７のいずれか一項に記載のウェーハ移載装置において、
    前記搬送手段は、長手状の支持部材を備え、前記シリコンウェーハが載置された前記支
    持部材をその長手方向に移動させることで、前記シリコンウェーハを前記サセプタ上に搬送し、
    前記支持部材は、互いに離れた位置から当該支持部材の長手方向に延びる一対の延出部を備え、
    前記相対移動手段は、前記複数のリフトピンのうち、前記一対の延出部の間に位置するリフトピンを、前記特定のリフトピンとして前記シリコンウェーハの下面に接触させることを特徴とするウェーハ移載装置。
  9. シリコンウェーハにエピタキシャル膜を形成する気相成長装置であって、
    前記シリコンウェーハが載置されるサセプタと、
    前記サセプタに前記シリコンウェーハを移載する請求項１から請求項８のいずれか一項に記載のウェーハ移載装置とを備えていることを特徴とする気相成長装置。
  10. シリコンウェーハにエピタキシャル膜を形成する気相成長装置のサセプタに、前記シリコンウェーハを移載するウェーハ移載方法であって、
    前記シリコンウェーハを保持して前記サセプタ上に搬送する搬送工程と、
    前記搬送工程で搬送された前記シリコンウェーハを前記サセプタに載置する載置工程とを備え、
    前記載置工程は、前記サセプタを貫通する複数の貫通孔のそれぞれに昇降可能に挿通され、前記貫通孔との間にクリアランスが設けられて前記貫通孔に対して傾くことができるように構成された複数のリフトピンを前記サセプタに対して上昇させることで前記サセプタ上の前記シリコンウェーハの下面を支持するとともに、前記搬送工程による前記シリコンウェーハの保持が解除された後に、複数のリフトピンを前記サセプタに対して下降させることで、前記シリコンウェーハを前記サセプタに載置する相対移動工程を備え、
    前記載置工程は、前記複数のリフトピンで前記シリコンウェーハを支持するときに、特定のリフトピンを最初に前記シリコンウェーハの下面に接触させて行われることを特徴とするウェーハ移載方法。
  11. 請求項１０に記載のウェーハの移載方法において、
    長手状の支持部材であって、互いに離れた位置から前記支持部材の長手方向に延びる一対の延出部を備える支持部材を用い、
    前記搬送工程は、ｐ－型の前記シリコンウェーハが載置された前記支持部材をその長手方向に移動させることで、前記ｐ－型のシリコンウェーハを前記サセプタ上に搬送し、
    前記相対移動工程は、前記複数のリフトピンのうち、前記一対の延出部の間に位置するリフトピンを、前記特定のリフトピンとして前記シリコンウェーハの下面に接触させることを特徴とするウェーハ移載方法。
  12. シリコンウェーハにエピタキシャル膜を形成するエピタキシャルシリコンウェーハの製造方法であって、
    サセプタに前記シリコンウェーハを移載する請求項１０または請求項１１に記載のウェーハ移載方法を行う工程と、
    前記サセプタに移載された前記シリコンウェーハにエピタキシャル膜を形成する気相成長工程とを備えていることを特徴とするエピタキシャルシリコンウェーハの製造方法。
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