JP7279630B2 - 気相成長装置 - Google Patents

Description

本発明は、エピタキシャルウェーハの製造などに用いられる気相成長装置に関するものである。

気相成長装置において、サセプタのウェーハ載置面に、計算から求められた気相成長中のウェーハの反りと一致する曲率半径の凹形状ザグリを形成することで、ウェーハとウェーハ載置面とが均一に接触して良好なウェーハの温度分布が得られ、それにより高品質のエピタキシャルウェーハを効率よく生産できることが知られている（特許文献１）。

特開２００８－１８６９４４号明細書

しかしながら、上記従来技術は、エピタキシャル膜を形成するときに、ウェーハを支持するキャリアを用いるような気相成長装置におけるサセプタのザグリ形状について、何ら開示していない。

本発明が解決しようとする課題は、ウェーハを支持するキャリアをサセプタに搭載してエピタキシャル膜を形成するときに、キャリアに支持されたウェーハと、キャリアが搭載されたサセプタとの接触を抑制する気相成長装置を提供することである。

本発明は、ウェーハの外周部を支持するリング状のキャリアを用いて、前記ウェーハにＣＶＤ膜を形成するための反応室を備えた気相成長装置であって、
前記反応室は、前記ウェーハを支持したキャリアを搭載するサセプタを備え、
前記キャリアの、前記ウェーハの前記外周部を支持する上面と、前記サセプタの、前記ウェーハの裏面と対向する対向面とには、前記ＣＶＤ膜を形成する間に前記ウェーハに生じる反りに応じた曲率のザグリ面が形成され、
前記ザグリ面は、前記キャリアの上面と前記サセプタの対向面とに沿って一連の面として形成されている、気相成長装置である。

本発明において、前記キャリアの上面に形成されたザグリは、前記ウェーハに前記ＣＶＤ膜を形成する間において前記ウェーハの前記外周部と面当たりする曲率を有することがより好ましい。

本発明において、前記ＣＶＤ膜は、シリコンエピタキシャル膜であることがより好ましい。

本発明において、複数の処理前のウェーハを、ウェーハ収納容器から、ファクトリインターフェース、ロードロック室及びウェーハ移載室を介して前記ウェーハに前記ＣＶＤ膜を形成する前記反応室へ順次搬送するとともに、
複数の処理後のウェーハを、前記反応室から、前記ウェーハ移載室、前記ロードロック室及び前記ファクトリインターフェースを介して前記ウェーハ収納容器へ順次搬送し、
前記ロードロック室は、第１ドアを介して前記ファクトリインターフェースと連通するとともに、第２ドアを介して前記ウェーハ移載室と連通し、
前記ウェーハ移載室は、ゲートバルブを介して前記反応室と連通し、
前記ウェーハ移載室には、前記ロードロック室に搬送されてきた処理前のウェーハをキャリアに支持された状態で前記反応室に投入するとともに、前記反応室において処理を終えた処理後の前記ウェーハをキャリアに支持された状態で前記反応室から取り出して前記ロードロック室に搬送する第１ロボットが設けられ、
前記ファクトリインターフェースには、処理前の前記ウェーハを前記ウェーハ収納容器から取り出し、前記ロードロック室にて待機するキャリアにて支持するとともに、前記ロードロック室に搬送されてきた、キャリアに支持された処理後のウェーハを、前記ウェーハ収納容器に収納する第２ロボットが設けられ、
前記ロードロック室には、キャリアを支持するホルダが設けられていることがより好ましい。

本発明によれば、ウェーハを支持するキャリアをサセプタに搭載してエピタキシャル膜を形成するときに、キャリアに支持されたウェーハと、キャリアが搭載されたサセプタとの接触を抑制することができる。

本発明の実施形態に係る気相成長装置を示すブロック図である。 本発明の実施形態に係るキャリアを示す平面図である。 図１の気相成長装置におけるウェーハ及び反応炉のサセプタを含めたキャリアの断面図である。 図１の気相成長装置におけるロードロック室に設けられたホルダを示す平面図である。 図１の気相成長装置におけるウェーハおよびキャリアを含めたホルダの断面図である。 図１の気相成長装置におけるロードロック室におけるウェーハ及びキャリアの移載手順を示す平面図及び断面図である。 図１の気相成長装置における反応室内におけるウェーハ及びキャリアの移載手順を示す平面図及び断面図である。 図１の気相成長装置の反応室内におけるウェーハ（加熱前）、キャリア及びサセプタの位置関係の一例（比較例）を示す断面図である。 図１の気相成長装置の反応室内におけるウェーハ（加熱中）、キャリア及びサセプタの位置関係の一例（比較例）を示す断面図である。 図１の気相成長装置の反応室内におけるウェーハ（加熱前）、キャリア及びサセプタの位置関係の一例（実施例）を示す断面図である。 図１の気相成長装置の反応室内におけるウェーハ（加熱中）、キャリア及びサセプタの位置関係の一例（実施例）を示す断面図である。 図７Ｂの右側部分を拡大して示す断面図である。 本発明の実施形態に係るキャリアの変形例を拡大して示す断面図である。 図９（Ａ）は、図１の気相成長装置における第１ロボットのハンドの先端に装着された第１ブレードの一例を示す平面図、図９（Ｂ）は、図１の気相成長装置におけるキャリア及びウェーハを含めた第１ブレードの断面図である。 図１の気相成長装置におけるウェーハ及びキャリアの取り廻し手順を示す図（その１）である。 図１の気相成長装置におけるウェーハ及びキャリアの取り廻し手順を示す図（その２）である。 図１の気相成長装置におけるウェーハ及びキャリアの取り廻し手順を示す図（その３）である。 図１の気相成長装置におけるウェーハ及びキャリアの取り廻し手順を示す図（その４）である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の実施形態に係る気相成長装置１を示すブロック図である。図１の中央に示す気相成長装置１の本体は、平面図により示したものである。本実施形態の気相成長装置１は、いわゆるＣＶＤ装置である。本実施形態の気相成長装置１は、一対の反応炉１１，１１と、単結晶シリコンウェーハなどのウェーハＷＦをハンドリングする第１ロボット１２１が設置されたウェーハ移載室１２と、一対のロードロック室１３と、ウェーハＷＦをハンドリングする第２ロボット１４１が設置されたファクトリインターフェース１４と、複数枚のウェーハＷＦを収納したウェーハ収納容器１５（カセットケース）を設置するロードポートと、を備える。

ファクトリインターフェース１４は、ウェーハ収納容器１５が載置されるクリーンルームと同じ大気雰囲気とされた領域である。このファクトリインターフェース１４には、ウェーハ収納容器１５に収納された処理前のウェーハＷＦを取り出してロードロック室１３へ投入する一方、ロードロック室１３へ搬送されてきた処理後のウェーハＷＦをウェーハ収納容器１５へ収納する第２ロボット１４１が設けられている。第２ロボット１４１は、第２ロボットコントローラ１４２により制御され、ロボットハンドの先端に装着された第２ブレード１４３が、予めティーチングされた所定の軌跡に沿って移動する。

ロードロック室１３は、不活性ガス雰囲気とされたウェーハ移載室１２と、大気雰囲気とされたファクトリインターフェース１４との間で、雰囲気ガスを置換するスペースである。ロードロック室１３とファクトリインターフェース１４との間には、気密性を有する開閉可能な第１ドア１３１が設けられ、ロードロック室１３とウェーハ移載室１２との間には、同じく気密性を有する開閉可能な第２ドア１３２が設けられている。大気雰囲気を不活性ガスで置換するために、ロードロック室１３には、ロードロック室１３の内部を真空排気する排気装置と、ロードロック室１３に不活性ガスを供給する供給装置とが設けられている。

たとえば、ウェーハ収納容器１５から処理前のウェーハＷＦをウェーハ移載室１２に搬送する場合には、ファクトリインターフェース１４側の第１ドア１３１を閉じ、ウェーハ移載室１２側の第２ドア１３２を閉じ、ロードロック室１３を不活性ガス雰囲気とした状態で、第２ロボット１４１を用いて、ウェーハ収納容器１５のウェーハＷＦを取り出し、ファクトリインターフェース１４側の第１ドア１３１を開け、ウェーハＷＦをロードロック室１３に搬送する。次いで、ファクトリインターフェース１４側の第１ドア１３１を閉じて当該ロードロック室１３を再び不活性ガス雰囲気にしたのち、ウェーハ移載室１２側の第２ドア１３２を開き、第１ロボット１２１を用いて、当該ウェーハＷＦをウェーハ移載室１２に搬送する。

逆に、ウェーハ移載室１２から処理後のウェーハＷＦをウェーハ収納容器１５へ搬送する場合には、ファクトリインターフェース１４側の第１ドア１３１を閉じ、ウェーハ移載室１２側の第２ドア１３２を閉じ、ロードロック室１３を不活性ガス雰囲気とした状態で、ウェーハ移載室１２側の第２ドア１３２を開き、第１ロボット１２１を用いて、ウェーハ移載室１２のウェーハＷＦをロードロック室１３に搬送する。次いで、ウェーハ移載室１２側の第２ドア１３２を閉じて当該ロードロック室１３を再び不活性ガス雰囲気にしたのち、ファクトリインターフェース１４側の第１ドア１３１を開き、第２ロボット１４１を用いて、当該ウェーハＷＦをウェーハ収納容器１５に搬送する。

ウェーハ移載室１２は、密閉されたチャンバからなる。ウェーハ移載室１２の一方はロードロック室１３と開閉可能な気密性を有する第２ドア１３２を介して接続され、他方は気密性を有する開閉可能なゲートバルブ１１４を介して接続されている。ウェーハ移載室１２には、処理前のウェーハＷＦをロードロック室１３から反応室１１１へ搬送するとともに、処理後のウェーハＷＦを反応室１１１からロードロック室１３へ搬送する第１ロボット１２１が設置されている。第１ロボット１２１は、第１ロボットコントローラ１２２により制御され、ロボットハンドの先端に装着された第１ブレード１２３が、予めティーチングされた動作軌跡に沿って移動する。

気相成長装置１の全体の制御を統括する統括コントローラ１６と、第１ロボットコントローラ１２２と、第２ロボットコントローラ１４２とは、相互に制御信号を送受信する。そして、統括コントローラ１６からの動作指令信号が第１ロボットコントローラ１２２に送信されると、第１ロボットコントローラ１２２は、第１ロボット１２１の動作を制御し、当該第１ロボット１２１の動作結果が第１ロボットコントローラ１２２から統括コントローラ１６へ送信される。これにより、統括コントローラ１６は、第１ロボット１２１の動作状態を認識する。同様に、統括コントローラ１６からの動作指令信号が第２ロボットコントローラ１４２に送信されると、第２ロボットコントローラ１４２は第２ロボット１４１の動作を制御し、当該第２ロボット１４１の動作結果が第２ロボットコントローラ１４２から統括コントローラ１６へ送信される。これにより、統括コントローラ１６は、第２ロボット１４１の動作状態を認識する。

ウェーハ移載室１２には、図示しない不活性ガス供給装置から不活性ガスが供給され、排気口に接続されたスクラバ（洗浄集塵装置）によってウェーハ移載室１２のガスが浄化されたのち、系外へ放出される。この種のスクラバは、詳細な図示は省略するが、たとえば従来公知の加圧水式スクラバを用いることができる。

反応炉１１は、ＣＶＤ法によりウェーハＷＦの表面にエピタキシャル膜を生成するための装置である。反応炉１１は、反応室１１１を備え、当該反応室１１１内にウェーハＷＦを載置して回転するサセプタ１１２が設けられ、また反応室１１１に水素ガス及びＣＶＤ膜を生成するための原料ガス（ＣＶＤ膜がシリコンエピタキシャル膜の場合は、たとえばジクロロシランＳｉＨ_２ＣＬ_２やトリクロロシランＳｉＨＣｌ_３など）を供給するガス供給装置１１３が設けられている。また、反応室１１１の周囲には、ウェーハＷＦを所定温度に昇温するための加熱ランプが設けられている（図示は省略）。さらに、反応室１１１とウェーハ移載室１２との間には、ゲートバルブ１１４が設けられ、ゲートバルブ１１４を閉塞することで反応室１１１のウェーハ移載室１２との気密性が確保される。これら反応炉１１のサセプタ１１２の駆動、ガス供給装置１１３によるガスの供給・停止、加熱ランプのＯＮ／ＯＦＦ、ゲートバルブ１１４の開閉動作の各制御は、統括コントローラ１６からの指令信号により制御される。なお、図１に示す気相成長装置１は、一対の反応炉１１，１１を設けた例を示したが、一つの反応炉１１でもよく、３つ以上の反応炉でもよい。

反応炉１１にも、ウェーハ移載室１２と同様の構成を有するスクラバ（洗浄集塵装置）が設けられている。すなわち、ガス供給装置１１３から供給された水素ガス又は原料ガスは、反応室１１１に設けられた排気口に接続されたスクラバによって浄化されたのち、系外へ放出される。このスクラバについても、たとえば従来公知の加圧水式スクラバを用いることができる。

本実施形態の気相成長装置１では、ウェーハＷＦを、当該ウェーハＷＦの外周部を支持するリング状のキャリアＣを用いて、ロードロック室１３と反応室１１１との間を搬送する。図２Ａは、キャリアＣを示す平面図、図２Ｂは、ウェーハＷＦ及び反応炉１１のサセプタ１１２を含めたキャリアＣの断面図、図５は、反応室１１１内におけるウェーハＷＦ及びキャリアＣの移載手順を示す平面図及び断面図である。

本実施形態のキャリアＣは、たとえばＳｉＣ、ＳｉＯ_２のようなセラミックスやガラス状炭素などの材料からなり、無端のリング状に形成され、図２Ｂに示すサセプタ１１２の上面に載置される底面Ｃ１１と、ウェーハＷＦの裏面の外周部全周に接触して支持する上面Ｃ１２と、外周側壁面Ｃ１３と、内周側壁面Ｃ１４とを有する。そして、キャリアＣに支持されたウェーハＷＦが、反応室１１１内に搬入される場合には、図５（Ａ）の平面図に示すように、第１ロボット１２１の第１ブレード１２３にキャリアＣを載置した状態で、同図（Ｂ）に示すようにサセプタ１１２の上部まで搬送し、同図（Ｃ）に示すようにサセプタ１１２に対して相対的に上下移動可能に設けられた３つ以上のキャリアリフトピン１１５により、一旦キャリアＣを持ち上げ、同図（Ｄ）に示すように第１ブレード１２３を後退させたのち、同図（Ｅ）に示すようにサセプタ１１２を上昇させることで、サセプタ１１２の上面にキャリアＣを載置する。

逆に、反応室１１１において処理を終了したウェーハＷＦをキャリアＣに搭載した状態で取り出す場合は、図５（Ｅ）に示す状態から、同図（Ｄ）に示すようにサセプタ１１２を下降させてキャリアリフトピン１１５のみによってキャリアＣを支持し、同図（Ｃ）に示すように、キャリアＣとサセプタ１１２との間に第１ブレード１２３を前進させたのち、同図（Ｂ）に示すように３つのキャリアリフトピン１１５を下降させて第１ブレード１２３にキャリアＣを載置し、第１ロボット１２１のハンドを動作させる。これにより、処理を終了したウェーハＷＦをキャリアＣに搭載した状態で取り出すことができる。

ところで、シリコンエピタキシャル膜のようなＣＶＤ膜をウェーハＷＦの表面に形成する際には、ウェーハＷＦの表面と裏面の温度差、ウェーハＷＦの自重、形成されるＣＶＤ膜とウェーハＷＦの不純物原子の結晶格子定数の差、その他の要因によって、ウェーハＷＦに反りが生じる。図６Ａは、本実施形態の気相成長装置１の反応炉１１において、ウェーハＷＦを搭載したキャリアＣをサセプタ１１２に載置したときの、加熱前のウェーハＷＦ、キャリアＣ、及びサセプタ１１２を示す縦断面図であり、図６Ｂは、加熱中の縦断面図である。ウェーハＷＦは、加熱されると、たとえば図６Ｂに示すように、下に凸の形状に反る。このとき、キャリアＣとサセプタ１１２に形成されたザグリが、ウェーハＷＦの反りに対して小さな曲率を有し、十分な隙間が存在しない場合には、図６Ｂに示すように、ウェーハＷＦはサセプタ１１２に接触することがある。このようにウェーハＷＦとサセプタ１１２とが接触すると、ウェーハＷＦのサセプタ１１２に接触した部分に傷がつき、ウェーハＷＦの結晶にスリップ欠陥が生じることがある。

そのため、本実施形態のキャリアＣ及びサセプタ１１２には、キャリアＣの上面Ｃ１２と、サセプタ１１２のウェーハと対向する対向面１１２ａとにザグリ面Ｆｃ，Ｆｓが形成されている。そして、キャリアＣの上面Ｃ１２と、サセプタ１１２のウェーハとの対向面１１２ａとに形成されたザグリ面Ｆｃ，Ｆｓの曲率は、ＣＶＤ膜をウェーハＷＦに形成する際にウェーハＷＦに生じる反りに応じた曲率とされている。

図７Ａは、本実施形態の気相成長装置１の反応炉１１において、ウェーハＷＦを搭載したキャリアＣをサセプタ１１２に載置したときの、加熱前のウェーハＷＦ、キャリアＣ、及びサセプタ１１２を示す縦断面図であり、図７Ｂは、加熱中の縦断面図である。本実施形態のザグリ面Ｆｃ，Ｆｓは、たとえば、図７Ａに示すような、キャリアＣの上面Ｃ１２に形成されたザグリ面Ｆｃと、サセプタ１１２のウェーハＷＦの裏面と対向する対向面１１２ａに形成されたザグリ面Ｆｓとを含んで構成されている。すなわち、図７Ａに示すように、サセプタ１１２の上面には、平面視において円形とされた対向面（底面）１１２ａを有する凹部１１２ｂが形成され、この凹部１１２ｂに、キャリアＣが載置される。そして、図７Ａに示すように、キャリアＣの上面Ｃ１２とサセプタ１１２の対向面１１２ａとに、一連の面となるザグリ面Ｆｃ，Ｆｓが形成されている。これらザグリ面Ｆｃ，Ｆｓの曲率を、ＣＶＤ膜を形成する間にウェーハＷＦに生じる反りに応じて大きくすると（曲率半径を小さくすると）、ウェーハＷＦが加熱されて図７Ｂに示すように下に凸の形状に反ったとしても、ウェーハＷＦとサセプタ１１２との接触を抑制することができる。

本実施形態のキャリアＣのザグリ面Ｆｃとサセプタ１１２のザグリ面Ｆｓとは、図７Ａに示すように、キャリアＣとサセプタ１１２とにおいて、曲率中心点と曲率が共通する一連の面として形成されている。すなわち、本実施形態のキャリアＣのザグリ面Ｆｃとサセプタ１１２のザグリ面Ｆｓとは、サセプタ１１２を正面視又は側面視で見た場合（図７Ａのような縦断面図）に、曲率中心点と曲率が共通する面となる。

ザグリ面Ｆｃ，Ｆｓの曲率は、ＣＶＤ膜をウェーハＷＦに形成する際にウェーハＷＦに生じる反りに応じた曲率とすることが好ましい。ここで、この反りに応じた曲率とは、少なくとも、ウェーハＷＦが、ＣＶＤ処理中に、サセプタ１１２の対向面１１２ａに接触しない値とすることが必要である。ただし、ウェーハＷＦがサセプタの対向面１１２ａに接触しない値であれば、その曲率はウェーハＷＦの反りと同じである必要はない。図８Ａは、図７Ａの右側部分を拡大して示す断面図、図８Ｂは、図７Ｂの右側部分を拡大して示す断面図である。図８Ａ及び図８Ｂに示すキャリアＣのザグリ面Ｆｃは、ウェーハＷＦが加熱されて下に凸の形状に反ったときに、ウェーハＷＦの外周部と面当たりする曲率となるように形成されている。これにより、キャリアＣは、ウェーハＷＦをより一層安定して支持することができる。ただし図８Ｂに示すようにキャリアＣのザグリ面Ｆｃの曲率をウェーハＷＦの反りの曲率に一致させる必要はなく、キャリアＣのザグリ面Ｆｃの曲率をウェーハＷＦの反りの曲率より大きい曲率にして、ザグリ面ＦｃとウェーハＷＦの外縁とを線当たりするようにしてもよい。

また本実施形態の気相成長装置１では、キャリアＣを、ロードロック室１３から反応室１１１までの工程間を搬送するため、ロードロック室１３において、処理前のウェーハＷＦをキャリアＣに載置し、処理後のウェーハＷＦをキャリアＣから取り出す。そのため、ロードロック室１３には、キャリアＣを上下２段に支持するホルダ１７が設けられている。図３Ａは、ロードロック室１３に設けられたホルダ１７を示す平面図、図３Ｂは、ウェーハＷＦを含めたホルダ１７の断面図である。本実施形態のホルダ１７は、固定されたホルダベース１７１と、当該ホルダベース１７１に対して上下に昇降可能に設けられた、２つのキャリアＣを上下２段に支持する第１ホルダ１７２及び第２ホルダ１７３と、ホルダベース１７１に対して上下に昇降可能に設けられた３つのウェーハリフトピン１７４と、が設けられている。

第１ホルダ１７２及び第２ホルダ１７３（図３Ａの平面図では、第２ホルダ１７３が第１ホルダ１７２により隠れているため、第１ホルダ１７２のみを図示する。）は、キャリアＣを４点で支持するための突起を有し、第１ホルダ１７２には１つのキャリアＣが載置され、第２ホルダ１７３にも１つのキャリアＣが載置される。なお、第２ホルダ１７３に載置されるキャリアＣは、第１ホルダ１７２と第２ホルダ１７３との間の隙間に挿入される。

図４は、ロードロック室１３におけるウェーハＷＦ及びキャリアＣの移載手順を示す平面図及び断面図であり、同図（Ｂ）に示すように第１ホルダ１７２にキャリアＣが支持されている状態で、当該キャリアＣに処理前のウェーハＷＦを搭載する手順を示す。すなわち、ファクトリインターフェース１４に設けられた第２ロボット１４１は、ウェーハ収納容器１５に収納された１枚のウェーハＷＦを第２ブレード１４３に載せ、ロードロック室１３の第１ドア１３１を介して、同図（Ｂ）に示すようにホルダ１７の上部まで搬送する。次いで、同図（Ｃ）に示すように、ホルダベース１７１に対して３つのウェーハリフトピン１７４を上昇させ、ウェーハＷＦを一旦持ち上げ、同図（Ｄ）に示すように第２ブレード１４３を後退させる。なお、３つのウェーハリフトピン１７４は、同図（Ａ）の平面図に示すように、第２ブレード１４３と干渉しない位置に設けられている。次いで、同図（Ｄ）及び（Ｅ）に示すように、３つのウェーハリフトピン１７４を下降させるとともに第１ホルダ１７２及び第２ホルダ１７３を上昇させることで、キャリアＣにウェーハＷＦを搭載する。

逆に、キャリアＣに載置された状態でロードロック室１３に搬送されてきた処理後のウェーハＷＦを、ウェーハ収納容器１５へ搬送する場合には、図４（Ｅ）に示す状態から、同図（Ｄ）に示すように３つのウェーハリフトピン１７４を上昇させるとともに第１ホルダ１７２及び第２ホルダ１７３を下降させ、ウェーハリフトピン１７４のみによってウェーハＷＦを支持し、同図（Ｃ）に示すようにキャリアＣとウェーハＷＦとの間に第２ブレード１４３を前進させたのち、同図（Ｂ）に示すように３つのウェーハリフトピン１７４を下降させて第２ブレード１４３にウェーハＷＦを載せ、第２ロボット１４１のハンドを動作させる。これにより、処理を終了したウェーハＷＦをキャリアＣからウェーハ収納容器１５へ取り出すことができる。なお、図４（Ｅ）に示す状態は、処理を終了したウェーハＷＦがキャリアＣの搭載された状態で第１ホルダ１７２に搬送されているが、第２ホルダ１７３に搬送された場合も同様の手順で、ウェーハＷＦをキャリアＣからウェーハ収納容器１５へ取り出すことができる。

図９（Ａ）は、第１ロボット１２１のハンドの先端に装着された第１ブレード１２３の一例を示す平面図、図９（Ｂ）は、キャリアＣ及びウェーハＷＦを含めた第１ブレード１２３の断面図である。本実施形態の第１ブレード１２３は、短冊板状の本体の一面に、キャリアＣの外周側壁面Ｃ１３に対応した径の第１凹部１２４が形成されている。第１凹部１２４の径は、キャリアＣの外周側壁面Ｃ１３の径よりわずかに大きく形成されている。そして、第１ロボット１２１は、ウェーハＷＦを載せた又は空のキャリアＣを搬送する場合には、キャリアＣを第１凹部１２４に載せる。

次に、本実施形態の気相成長装置１における、エピタキシャル膜の生成前（以下、単に処理前ともいう）及びエピタキシャル膜の生成後（以下、単に処理後ともいう）のウェーハＷＦと、キャリアＣとを、取り廻す手順を説明する。図１０Ａ～図１０Ｄは、本実施形態の気相成長装置におけるウェーハ及びキャリアの取り廻し手順を示す模式図であり、図１の一方側のウェーハ収納容器１５、ロードロック室１３及び反応炉１１に対応し、ウェーハ収納容器１５には、複数枚のウェーハＷ１，Ｗ２，Ｗ３…（たとえば合計２５枚）が収納され、この順で処理を開始するものとする。

図１０Ａの工程Ｓ０は、これから気相成長装置１を用いて処理を開始するスタンバイ状態を示し、ウェーハ収納容器１５には、複数枚のウェーハＷ１，Ｗ２，Ｗ３…（たとえば合計２５枚）が収納され、ロードロック室１３の第１ホルダ１７２には空のキャリアＣ１が支持され、第２ホルダ１７３には空のキャリアＣ２が支持され、ロードロック室１３は不活性ガス雰囲気になっているものとする。

次の工程Ｓ１において、第２ロボット１４１は、ウェーハ収納容器１５に収納されたウェーハＷ１を第２ブレード１４３に載せ、ロードロック室１３の第１ドア１３１を開け、第１ホルダ１７２に支持されたキャリアＣ１に移載する。この移載の手順は、図４を参照して説明したとおりである。

次の工程Ｓ２において、ロードロック室１３の第１ドア１３１を閉め、第２ドア１３２も閉めた状態で、ロードロック室１３の内部を再び不活性ガス雰囲気に置換する。そして、第２ドア１３２を開け、第１ロボット１２１の第１ブレード１２３にキャリアＣ１を載せ、反応炉１１のゲートバルブ１１４を開き、当該ゲートバルブ１１４を介してウェーハＷ１が搭載されたキャリアＣ１をサセプタ１１２に移載する。この移載の手順は、図４を参照して説明したとおりである。工程Ｓ２～Ｓ４において、反応炉１１では、ウェーハＷ１に対するＣＶＤ膜の生成処理が行われる。

すなわち、処理前のウェーハＷ１が搭載されたキャリアＣ１を反応室１１１のサセプタ１１２に移載してゲートバルブ１１４を閉じ、所定時間だけ待機したのち、ガス供給装置１１３により反応室１１１に水素ガスを供給して反応室１１１を水素ガス雰囲気とする。次いで加熱ランプにて反応室１１１のウェーハＷ１を所定温度に昇温し、必要に応じてエッチングや熱処理などの前処理を施したのち、ガス供給装置１１３により原料ガスやドーパントガスの流量および／又は供給時間を制御しながら供給する。これにより、ウェーハＷ１の表面にＣＶＤ膜が生成される。ＣＶＤ膜が形成されたら、ガス供給装置１１３により反応室１１１に再び水素ガスを供給して反応室１１１を水素ガス雰囲気に置換したのち、所定時間だけ待機する。

このように工程Ｓ２～Ｓ４において、反応炉１１によりウェーハＷ１に処理を行っている間、第２ロボット１４１は、ウェーハ収納容器１５から次のウェーハＷ２を取り出し、次の処理の準備をする。その前に、本実施形態では、工程Ｓ３において、ロードロック室１３の第２ドア１３２を閉め、第１ドア１３１も閉めた状態で、ロードロック室１３の内部を不活性ガス雰囲気に置換する。そして、第２ドア１３２を開け、第１ロボット１２１により、第２ホルダ１７３に支持されているキャリアＣ２を第１ホルダ１７２に移載し、第２ドア１３２を閉じる。これに続いて、工程Ｓ４において、第２ロボット１４１は、ウェーハ収納容器１５に収納されたウェーハＷ２を第２ブレード１４３に載せ、第１ドア１３１を開けて、ロードロック室１３の第１ホルダ１７２に支持されたキャリアＣ２に移載する。

このように本実施形態では、工程Ｓ３を追加し、ウェーハ収納容器１５に収納された処理前のウェーハＷＦは、ロードロック室１３のホルダ１７の最上段のホルダである第１ホルダ１７２に搭載する。これは以下の理由による。すなわち、工程Ｓ２に示すように、次のウェーハＷ２を搭載する空のキャリアＣ２が第２ホルダ１７３に支持されている場合、これにウェーハＷ２を搭載すると、処理後のウェーハＷ１を搭載したキャリアＣ１が第１ホルダ１７２に移載される可能性がある。本実施形態の気相成長装置１のキャリアＣは、反応室１１１にまで搬送されるため、キャリアＣがパーティクルの発生要因となり、処理前のウェーハＷ２の上部にキャリアＣ１が支持されると、処理前のウェーハＷ２に塵埃が落下するおそれがある。そのため、処理前のウェーハＷＦは、ロードロック室１３のホルダ１７の最上段のホルダ（第１ホルダ１７２）に搭載するように、工程Ｓ３を追加して、空のキャリアＣ２を第１ホルダ１７２に移載する。

工程Ｓ５において、ロードロック室１３の第１ドア１３１を閉め、第２ドア１３２も閉めた状態で、ロードロック室１３の内部を不活性ガス雰囲気に置換する。そして、反応炉１１のゲートバルブ１１４を開き、第１ロボット１２１の第１ブレード１２３を反応室１１１に挿入して、処理後のウェーハＷ１を搭載したキャリアＣ１を載せ、反応室１１１から取り出し、ゲートバルブ１１４を閉じた後、第２ドア１３２を開いて、ロードロック室１３の第２ホルダ１７３に移載する。これに続いて、第１ロボット１２１の第１ブレード１２３に、第１ホルダ１７２に支持されたキャリアＣ２を載せ、この処理前のウェーハＷ２を搭載したキャリアＣ２を、工程Ｓ６に示すように、ウェーハ移載室１２を介して、ゲートバルブ１１４を開けて反応炉１１のサセプタ１１２に移載する。

工程Ｓ６～Ｓ９において、反応炉１１では、ウェーハＷ２に対するＣＶＤ膜の生成処理が行われる。すなわち、処理前のウェーハＷ２が搭載されたキャリアＣ２を反応室１１１のサセプタ１１２に移載してゲートバルブ１１４を閉じ、所定時間だけ待機したのち、ガス供給装置１１３により反応室１１１に水素ガスを供給して反応室１１１を水素ガス雰囲気とする。次いで加熱ランプにて反応室１１１のウェーハＷ２を所定温度に昇温し、必要に応じてエッチングや熱処理などの前処理を施したのち、ガス供給装置１１３により原料ガスやドーパントガスの流量および／又は供給時間を制御しながら供給する。これにより、ウェーハＷ２の表面にＣＶＤ膜が生成される。ＣＶＤ膜が形成されたら、ガス供給装置１１３により反応室１１１に再び水素ガスを供給して反応室１１１を水素ガス雰囲気に置換したのち、所定時間だけ待機する。

このように工程Ｓ６～Ｓ９において、反応炉１１によりウェーハＷ２に処理を行っている間、第２ロボット１４１は、処理後のウェーハＷ１をウェーハ収納容器１５に収納するとともに、ウェーハ収納容器１５から次のウェーハＷ３を取り出し、次の処理の準備をする。すなわち、工程Ｓ７において、ロードロック室１３の第２ドア１３２を閉め、第１ドア１３１も閉めた状態で、ロードロック室１３の内部を不活性ガス雰囲気に置換する。そして、第１ドア１３１を開け、第２ロボット１４１により、第２ホルダ１７３に支持されているキャリアＣ１から処理後のウェーハＷ１を第２ブレード１４３に載せ、工程Ｓ８に示すように当該処理後のウェーハＷ１をウェーハ収納容器１５に収納する。これに続いて、上述した工程Ｓ３と同様に、工程Ｓ８において、ロードロック室１３の第１ドア１３１を閉め、第２ドア１３２も閉めた状態で、ロードロック室１３の内部を不活性ガス雰囲気に置換する。そして、第２ドア１３２を開け、第１ロボット１２１により、第２ホルダ１７３に支持されているキャリアＣ１を第１ホルダ１７２に移載する。

これに続いて、工程Ｓ９において、ロードロック室１３の第２ドア１３２を閉め、第１ドア１３１も閉めた状態で、ロードロック室１３の内部を不活性ガス雰囲気に置換する。そして、第２ロボット１４１により、ウェーハ収納容器１５に収納されたウェーハＷ３を第２ブレード１４３に載せ、工程Ｓ９に示すように、第１ドア１３１を開け、ロードロック室１３の第１ホルダ１７２に支持されたキャリアＣ１に移載する。

工程Ｓ１０においては、上述した工程Ｓ５と同様に、ロードロック室１３の第１ドア１３１を閉め、第２ドア１３２も閉めた状態で、ロードロック室１３の内部を不活性ガス雰囲気に置換する。そして、反応炉１１のゲートバルブ１１４を開き、第１ロボット１２１の第１ブレード１２３を反応室１１１に挿入して、処理後のウェーハＷ２を搭載したキャリアＣ２を載せ、ゲートバルブ１１４を閉じた後、第２ドア１３２を開いて、反応室１１１からロードロック室１３の第２ホルダ１７３に移載する。これに続いて、第１ロボット１２１の第１ブレード１２３に、第１ホルダ１７２に支持されたキャリアＣ１を載せ、この処理前のウェーハＷ３を搭載したキャリアＣ１を、工程Ｓ１１に示すように、ウェーハ移載室１２を介して、反応炉１１のサセプタ１１２に移載する。

工程Ｓ１０において、上述した工程Ｓ７と同様に、ロードロック室１３の第２ドア１３２を閉め、第１ドア１３１も閉めた状態で、ロードロック室１３の内部を不活性ガス雰囲気に置換する。そして、第１ドア１３１を開け、第２ロボット１４１により、第２ホルダ１７３に支持されているキャリアＣ２から処理後のウェーハＷ２を第２ブレード１４３に載せ、工程Ｓ１１に示すように当該処理後のウェーハＷ２をウェーハ収納容器１５に収納する。以下、ウェーハ収納容器１５に収納された全ての処理前のウェーハＷＦの処理が終了するまで、以上の工程を繰り返す。

以上のとおり、本実施形態の気相成長装置１では、キャリアＣのウェーハＷＦの外周部を支持する上面Ｃ１２と、サセプタ１１２のウェーハＷＦと対向する対向面１１２ａとに、ＣＶＤ膜を形成する間にウェーハＷＦに生じる反りに応じた曲率のザグリ面Ｆｃ，Ｆｓが形成され、これらのザグリ面Ｆｃ及びザグリ面Ｆｓは、キャリアＣの上面Ｃ１２と、サセプタ１１２の対向面１１２ａに沿って一連の面として形成されている。これにより、ウェーハＷＦを支持するキャリアＣをサセプタ１１２に搭載してＣＶＤ膜を形成するときに、キャリアＣに支持されたウェーハＷＦと、キャリアＣが搭載されたサセプタ１１２との接触を抑制することができる。この場合、キャリアＣの上面Ｃ１２に形成されたザグリ面Ｆｃが、ウェーハＷＦにＣＶＤ膜を形成する間にウェーハＷＦの外周部と面当たりする曲率を有すると、より一層安定して支持することができる。

１…気相成長装置
１１…反応炉
１１１…反応室
１１２…サセプタ
１１２ａ…対向面
１１２ｂ…凹部
１１３…ガス供給装置
１１４…ゲートバルブ
１１５…キャリアリフトピン
１２…ウェーハ移載室
１２１…第１ロボット
１２２…第１ロボットコントローラ
１２３…第１ブレード
１２４…第１凹部
１３…ロードロック室
１３１…第１ドア
１３２…第２ドア
１４…ファクトリインターフェース
１４１…第２ロボット
１４２…第２ロボットコントローラ
１４３…第２ブレード
１５…ウェーハ収納容器
１６…統括コントローラ
１７…ホルダ
１７１…ホルダベース
１７２…第１ホルダ
１７３…第２ホルダ
１７４…ウェーハリフトピン
Ｃ…キャリア
Ｃ１１…底面
Ｃ１２…上面
Ｃ１２ａ…ザグリ（キャリア）
Ｃ１３…外周側壁面
Ｃ１４…内周側壁面
ＷＦ…ウェーハ
Ｆｃ，Ｆｓ…ザグリ面

Claims (4)

1. ウェーハの外周部を支持するリング状のキャリアを用いて、前記ウェーハにＣＶＤ膜を形成するための反応室を備えた気相成長装置であって、
   前記反応室は、前記ウェーハを支持したキャリアを搭載するサセプタを備え、
   前記キャリアの、前記ウェーハの前記外周部を支持する上面と、前記サセプタの、前記ウェーハの裏面と対向する対向面とには、前記ＣＶＤ膜を形成する間に前記ウェーハに生じる反りに応じた曲率のザグリ面が形成され、
   前記ザグリ面は、前記キャリアの上面と前記サセプタの対向面とに沿って、曲率中心点と曲率が共通する一連の曲面として形成されている、気相成長装置。
2. 前記キャリアの上面に形成されたザグリは、前記ウェーハに前記ＣＶＤ膜を形成する間において前記ウェーハの前記外周部と面当たりする曲率を有する、請求項１に記載の気相成長装置。
3. 前記ＣＶＤ膜は、シリコンエピタキシャル膜である、請求項１または２に記載の気相成長装置。
4. 複数の処理前のウェーハを、ウェーハ収納容器から、ファクトリインターフェース、ロードロック室及びウェーハ移載室を介して前記ウェーハに前記ＣＶＤ膜を形成する前記反応室へ順次搬送するとともに、
   複数の処理後のウェーハを、前記反応室から、前記ウェーハ移載室、前記ロードロック室及び前記ファクトリインターフェースを介して前記ウェーハ収納容器へ順次搬送し、
   前記ロードロック室は、第１ドアを介して前記ファクトリインターフェースと連通するとともに、第２ドアを介して前記ウェーハ移載室と連通し、
   前記ウェーハ移載室は、ゲートバルブを介して前記反応室と連通し、
   前記ウェーハ移載室には、前記ロードロック室に搬送されてきた処理前のウェーハをキャリアに支持された状態で前記反応室に投入するとともに、前記反応室において処理を終えた処理後のウェーハをキャリアに支持された状態で前記反応室から取り出して前記ロードロック室に搬送する第１ロボットが設けられ、
   前記ファクトリインターフェースには、処理前のウェーハを前記ウェーハ収納容器から取り出し、前記ロードロック室にて待機するキャリアにて支持するとともに、前記ロードロック室に搬送されてきた、キャリアに支持された処理後のウェーハを、前記ウェーハ収納容器に収納する第２ロボットが設けられ、
   前記ロードロック室には、キャリアを支持するホルダが設けられている、請求項１～３のいずれか一項に記載の気相成長装置。

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