JPH05198514A - 枚葉型エピタキシャル成長装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 エピタキシャル成長工程を連続して行うこと
によってスループットを大幅に向上する。 【構成】 半導体基板４は、位置合せ装置６によってそ
のオリエンテーションフラットが所定位置に位置合せさ
れかつ芯出しされた後に、搬送機構７によってサセプタ
ー１６の真上に搬送される。このサセプター１６は回転
位置がリセット機構によって予め初期位置にリセットさ
れている。ウエーハチャックテーブル１８は上昇し半導
体基板４を搬送機構７から受取り、下降して半導体基板
４をサセプター１６に載置する。半導体基板４が位置合
せされ、かつサセプター１６が初期位置にリセットされ
ているので、半導体基板４は常にサセプター１６の同一
位置に載置される。この後に、反応容器１が被覆され、
エピタキシャル成長処理が行われる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は枚葉型エピタキシャル成
長装置に係り、特に半導体基板を一枚ずつ反応容器内で
気相成長させる枚葉型エピタキシャル成長装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】半導体基板の表面にエピタキシャル成長
層を形成するエピタキシャル成長装置は、多数枚の半導
体基板を一度に処理するバッチ処理型と、半導体基板を
一枚ずつ処理する枚葉型とが存在し、それぞれ半導体の
種類や集積度等に応じて使い分けられている。バッチ処
理型のエピタキシャル成長装置は一度に多数の半導体基
板を処理するため、スループットが高くコスト的に優れ
ているという利点を有する。他方、枚葉型のエピタキシ
ャル成長装置はバッチ処理型に比べ、半導体基板の大口
径化に対応し易く、エピタキシャル成長層の膜厚制御が
容易であり、エピタキシャル成長層を半導体基板の全面
にわたって均一に形成することができ、更に、装置の省
スペース化や省動力化が可能であるという利点を有す
る。

【０００３】近年は、半導体の高集積化によりエピタキ
シャル成長層の膜厚を基板全面で均一かつ高精度に制御
する必要性が生じ、更に半導体基板の大口径化が進んで
いるため、枚葉型エピタキシャル成長装置の比重が高ま
ってきている。図１０は従来の枚葉型エピタキシャル成
長装置を示したもので、反応容器１内にはヒータ２と回
転可能なサセプター３とが配置されている。このサセプ
ター３は表面が凹曲面に形成され、この凹曲面には半導
体基板、即ちウエーハ４が載置される。ウエーハ４がサ
セプター３に載置されると、反応容器１に水素ガスが導
入されると共に所定温度に昇温され、塩酸エッチングが
行われる。この後にＳｉＨ_２Ｃｌ_２等の反応ガスが反応
容器１のガス導入口５から導入され、サセプター３によ
って回転されているウエーハ４の表面にエピタキシャル
層を一様に堆積させる。このエピタキシャル成長工程の
終了後に、降温し反応容器１の雰囲気を窒素雰囲気に置
換し、ウエーハ４を反応容器１から取り出す。

【０００４】なお、上述の塩酸エッチング工程を行う目
的は以下の通りである。即ち、エピタキシャル成長工程
において堆積層がウエーハ４以外のサセプター３の露出
表面にも形成される。従って、次のウエーハ４がサセプ
ター３に載置される時に、上記堆積層の上に載置された
場合には、ウエーハ４がサセプター３に正しく密着せ
ず、エピタキシャル成長中に反応ガスがウエーハ４の裏
面に回り込み、エピタキシャル成長層の品質や平坦度等
の特性を悪化させ、更にはウエーハ裏面をエッチングし
たりする。そこで、このような事態を避けるために、上
述のように、次のウエーハのエピタキシャル成長工程の
前に、塩酸エッチングを行ってサセプター３の露出表面
上の堆積層を除去している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来の枚葉型エピタキ
シャル成長装置は、ウエーハ一枚ごとに塩酸エッチング
処理を行う必要があるため、エピタキシャル成長を連続
して行うことができずスループットが極めて低下すると
いう問題がある。そこで、本発明の目的は、エピタキシ
ャル成長工程を連続して行うことによってスループット
を大幅に向上することができる枚葉型エピタキシャル成
長装置を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明は、一枚の半導体基板を載置する回転可能なサ
セプターを内蔵し上記サセプターを回転しながら上記半
導体基板の表面にエピタキシャル成長層を形成する反応
容器を具備する枚葉型エピタキシャル成長装置におい
て、上記反応容器の外部に設置され、半導体基板を基準
位置に位置合せする位置合わせ装置と、上記位置合せ装
置によって位置合せされた半導体基板を上記位置合せ装
置から上記サセプターに搬送する搬送機構と、この搬送
機構によって搬送された半導体基板が上記サセプターに
載置される前に、上記サセプターを初期位置にリセット
するリセット機構とを具備することを特徴とするもので
ある。

【０００７】この構成にあっては、上記位置合せ装置は
上記半導体基板の芯出しを行うと共に上記半導体基板の
オリエンテーションフラットを所定位置に位置合せする
機構を有し、上記サセプターの外周形状は、上記半導体
基板の外周形状の円弧部分及びオリエンテーションフラ
ットに夫々対応した円弧部分及び直線部分を有し、上記
リセット機構は、上記半導体基板のオリエンテーション
フラットが上記サセプターの直線部分に位置するよう
に、上記サセプターをリセットすることが望ましい。

【０００８】

【作用】半導体基板は、位置合せ装置によって位置合せ
された後に、搬送機構によってサセプターに搬送され
る。リセット機構はサセプターの回転位置を初期位置に
リセットする。このリセットは搬送機構によって搬送さ
れた半導体基板がサセプターに載置される前に行われる
ので、位置合せ装置によって位置合せされた状態の半導
体基板は、必ずサセプターの一定位置に載置される。こ
の後に、サセプターに載置された半導体基板にエピタキ
シャル成長処理が行われ、これが終了すると、この処理
済みの半導体基板がサセプターから取り出され、次の半
導体基板が前述と同様に位置合せ装置によって位置合せ
された後に、搬送機構によってサセプターに搬送され
る。

【０００９】このように、半導体基板は予め位置合せさ
れた後に、初期位置にリセットされたサセプターに載置
されるので、次々に処理される半導体基板は常にサセプ
ターの同一位置に載置される。従って、エピタキシャル
成長工程でサセプターの露出表面に堆積層が形成されて
も、半導体基板はこの堆積層には載置されず常にサセプ
ターに密着して載置されるため、塩酸エッチング処理な
どを行うことなく、連続的にエピタキシャル成長処理を
行うことができ、スループットを大幅に向上することが
できる。

【００１０】

【実施例】以下に本発明による枚葉型エピタキシャル成
長装置の実施例を図１０と同部分には同一符号を付して
示した図１乃至図９を参照して説明する。図１におい
て、枚葉型エピタキシャル成長装置は、大別すると位置
合せ装置６と搬送機構７と反応容器１とから構成され
る。この位置合せ装置６は、回転軸８に支持されたウエ
ーハチャックテーブル９と、オリエンテーションフラッ
ト（以下ＯＦ部と称する）検出用の一対の赤外センサ１
０と、複数本のＯＦ部微調ピン１１を有する芯出し機構
１２とを有する。ウエーハチャックテーブル９は図２に
示したように真空孔１３を有し、載置されたウエーハ４
を真空吸着する。赤外センサ１０は図３に示されたよう
にウエーハチャックテーブル９に載置されたウエーハ４
のＯＦ部４ａを検出可能に配置されている。ＯＦ部微調
ピン１１は図４に示したように点線位置から実線位置に
移動してウエーハ４の芯出しを行う、即ちウエーハ４の
中心をウエーハチャックテーブル９の中心位置に一致さ
せる。

【００１１】搬送機構７は図５に拡大して示したように
真空孔１４を有し、ウエーハ４を真空吸着して搬送す
る。反応容器１は石英ベルジャからなり、図６に拡大し
て示したように反応容器内部には、ヒータ２と、回転筒
１５に支持されたサセプター１６と、回転軸１７に支持
されたウエーハチャックテーブル１８とが配置されてい
る。このサセプター１６は、ウエーハ４の外周形状に対
応した段差状の載置部１９と、ウエーハチャックテーブ
ル１８を収容する凹部２０とを有する。この段差状の載
置部１９は図７に示したようにウエーハ４の外周円弧部
に対応した円弧部分１９ａとウエーハ４のＯＦ部４ａに
対応した直線部分１９ｂとを有し、ウエーハ４を載置す
る。

【００１２】サセプター１６の回転筒１５には図８に示
したように、サセプター１６の回転位置を一定の初期位
置にリセットするリセット機構２１が設置されている。
このリセット機構２１は、回転筒１５に固着されたスト
ップリング２２と、このストップリング２２の係止溝２
３に係合して回転筒１５の回転を阻止するストッパー２
４とから構成される。ウエーハチャックテーブル１８の
回転軸１７は回転筒１５内を貫通し、上下動してウエー
ハチャックテーブル１８を昇降移動させる。ウエーハチ
ャックテーブル１８は図７に示した真空孔２５を有し、
ウエーハ４を真空吸着する。

【００１３】次に、この実施例の作用を説明する。ウエ
ーハ４が位置合せ装置６のウエーハチャックテーブル９
に載置されると、ウエーハチャックテーブル９はこのウ
エーハ４を真空吸着し回転を開始する。一対の赤外セン
サ１０は夫々赤外線照射部と赤外線受光部とを有し、こ
の赤外線照射部はウエーハ４の外周部に赤外線を照射
し、赤外線受光部がウエーハ外周部で反射された赤外線
を受光する。ウエーハ４のＯＦ部４ａが一方の赤外セン
サ１０に対向すると、反射がなくなるので、この赤外セ
ンサ１０はこれによりＯＦ部４ａの存在を検出する。ウ
エーハチャックテーブル９のその後の回転によって他方
の赤外センサ１０が同様にウエーハ４のＯＦ部４ａを検
出すると、図示を省略した制御部はウエーハチャックテ
ーブル９の回転をストップすると共に、一方の赤外セン
サ１０による検出から他方の赤外センサ１０による検出
までのウエーハチャックテーブル９の回転角θを算出
し、角度θ／２だけ逆回転させる。これによってウエー
ハ４のＯＦ部４ａが位置合せされる。

【００１４】次いで、ウエーハチャックテーブル９が真
空吸着を解除した後に、ＯＦ部微調ピン１１が図４に示
したように点線位置から実線位置まで移動することによ
ってウエーハ４の中心をウエーハチャックテーブル９の
中心に一致させる。こうして、位置合せ装置６によるウ
エーハ４の芯出し及びＯＦ部位置合せが完了する。搬送
機構７は位置合せされたウエーハ４を真空吸着し、サセ
プター１６の真上まで搬送する。この時、反応容器１は
前もって取外されており、またサセプター１６はリセッ
ト機構２１によって予め定められた一定の初期位置に設
定されている。この設定は、ストッパー２４がストップ
リング２２の係止溝２３に係合することによって行われ
る。

【００１５】ウエーハチャックテーブル１８が上昇移動
して、搬送機構７からウエーハ４を受取り、真空吸着す
る。この後、搬送機構７は所定位置に戻り、また、ウエ
ーハチャックテーブル１８はサセプター１６の凹部２０
まで下降し、この下降の途中でウエーハ４をサセプター
１６の段差状載置部１９に載置する。この時、ウエーハ
４は図７に示したようにＯＦ部４ａが段差状載置部１９
の直線部１９ｂに一致するように載置される。次いで、
反応容器１が被覆され、ガス導入口５から反応ガスが導
入され、サセプター１６が回転されると共にヒータ２が
ウエーハ４を加熱し、エピタキシャル成長処理が行われ
る。このエピタキシャル成長処理が行われたウエーハ４
は、上述と逆の順序で搬送機構７によって搬送される。
以上の工程が連続的に繰返される。

【００１６】このように、ウエーハ４は位置合せ装置６
によって常に所定位置に位置合せされ、サセプター１６
もウエーハ４の載置前にリセット機構２１によって常に
初期位置にリセットされるので、ウエーハ４がサセプタ
ー１６に載置される位置は常に同一位置となる。従っ
て、エピタキシャル成長処理中にサセプター１６の露出
表面に堆積層が堆積しても、ウエーハ４はこのような堆
積層に載ることなく必ずサセプター１６に直接接触して
載置されるため、塩酸エッチング工程を省略しても良好
なエピタキシャル成長処理が行われる。

【００１７】尚、本実施例においてウエーハの吸着機構
に真空吸着を用いているが、ベルヌイチャック及び静電
チャックを用いた吸着機構でも良い。図９は塩酸エッチ
ング工程を省略してｔ_ｖｇ＝５μｍのエピタキシャル成
長処理を連続的に行った場合のエピタキシャル成長処理
回数とＬＴＶ（ＬｏｃａｌＴｈｉｃｋｎｅｓｓ Ｖａｒ
ｉａｔｉｏｎ）変化相対値との関係を示したものであ
る。このグラフから、点線で示した従来の枚葉型エピタ
キシャル成長装置では一回のエピタキシャル成長処理ご
とに塩酸エッチングによるサセプター処理を必要とする
が、実線で示した本発明による枚葉型エピタキシャル成
長装置の場合にはエピタキシャル成長処理を７回連続し
て行うことが可能であることが分かる。

【００１８】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように本発明に
よれば、反応容器の外部に設置され、半導体基板を基準
位置に位置合せする位置合わせ装置と、この位置合せ装
置によって位置合せされた半導体基板を上記位置合せ装
置からサセプターに搬送する搬送機構と、この搬送機構
によって搬送された半導体基板がサセプターに載置され
る前に、サセプターを初期位置にリセットするリセット
機構とを具備するため、半導体基板は常にサセプターの
同一位置に載置され、サセプターの露出部分に生ずる堆
積層の影響を受けない。従って、連続的にエピタキシャ
ル成長処理を行うことができ、スループットを大幅に向
上することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による枚葉型エピタキシャル成長装置の
一実施例の全体の構成を示した概略図。

【図２】上記実施例の位置合せ装置のウエーハチャック
テーブルを示した斜視図。

【図３】上記実施例の位置合せ装置における赤外センサ
とウエーハとの関係を示した斜視図。

【図４】上記実施例の位置合せ装置のＯＦ部微調ピンと
ウエーハとの関係を示した平面図。

【図５】上記実施例の搬送機構を拡大して示した斜視
図。

【図６】上記実施例の反応容器の内部を拡大して示した
断面図。

【図７】上記実施例のサセプターを拡大して示した平面
図。

【図８】上記実施例のサセプターのリセット機構を示し
た斜視図。

【図９】エピタキシャル成長処理を連続的に行った場合
のエピタキシャル成長処理回数とＬＴＶ変化相対値との
関係を示したグラフ。

【図１０】従来の枚葉型エピタキシャル成長装置を示し
た概略図。

【符号の説明】

１ 反応容器 ４ 半導体基板 ６ 位置合せ装置 ７ 搬送機構 １６ サセプター ２１ リセット装置

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】一枚の半導体基板を載置する回転可能なサ
   セプターを内蔵し上記サセプターを回転しながら上記半
   導体基板の表面にエピタキシャル成長層を形成する反応
   容器を具備する枚葉型エピタキシャル成長装置におい
   て、上記反応容器の外部に設置され、半導体基板を基準
   位置に位置合せする位置合わせ装置と、上記位置合せ装
   置によって位置合せされた半導体基板を上記位置合せ装
   置から上記サセプターに搬送する搬送機構と、この搬送
   機構によって搬送された半導体基板が上記サセプターに
   載置される前に、上記サセプターを初期位置にリセット
   するリセット機構とを具備することを特徴とする枚葉型
   エピタキシャル成長装置。
2. 【請求項２】上記位置合せ装置は上記半導体基板の芯出
   しを行うと共に上記半導体基板のオリエンテーションフ
   ラットを所定位置に位置合せする機構を有し、上記サセ
   プターの外周形状は、上記半導体基板の外周形状の円弧
   部分及びオリエンテーションフラットに夫々対応した円
   弧部分及び直線部分を有し、上記リセット機構は、上記
   半導体基板のオリエンテーションフラットが上記サセプ
   ターの直線部分に位置するように、上記サセプターをリ
   セットすることを特徴とする請求項１に記載の枚葉型エ
   ピタキシャル成長装置。