JPH11147788A

JPH11147788A - エピタキシャル成長炉

Info

Publication number: JPH11147788A
Application number: JP32969197A
Authority: JP
Inventors: Masato Imai; 正人今井; Masanori Mayuzumi; 雅典黛; Shinji Nakahara; 信司中原; Kazutoshi Inoue; 和俊井上
Original assignee: Super Silicon Crystal Research Institute Corp
Current assignee: Super Silicon Crystal Research Institute Corp
Priority date: 1997-11-14
Filing date: 1997-11-14
Publication date: 1999-06-02

Abstract

(57)【要約】【課題】半導体ウエハへの欠陥発生の原因となる悪影
響が生じることなく炉内への半導体ウエハの設置が従来
より簡便となる構成を備えたエピタキシャル成長炉を得
る。【解決手段】半導体ウエハを保持するためのホルダー
を反応チャンバの内部に配置された壁部上に保持するた
めの保持機構が、ホルダーの外周形状にほぼ一致する前
記壁部上の予め定められた領域の外周上に間隔を開けて
形成された複数の係止部を備え、前記ホルダーが、ホル
ダーの軸回転によって前記係止部に対してそれぞれ摺動
して嵌合可能な複数の嵌合部を有するものとした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体ウエハの表
面にエピタキシャル成長させるためのエピタキシャル成
長炉に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】現在、シリコンエピタキシャル成長方法
として最も広く研究、応用されているのは、Ｈ−Ｓｉ−
Ｃｌ系ＣＶＤ（Chemical vapor deposition)法である。
これは、高温に加熱されたシリコン基板上に水素キャリ
アによりシリコンソースガスを供給し、基板上でＨ−Ｓ
ｉ−Ｃｌ系の反応を通じてシリコン単結晶を堆積、成長
させるものである。シリコンソースガスとしては、SiCl
₄ ，SiHCl₃，SiH₂Cl₂ ，SiH₄、が一般的である。

【０００３】このようなエピタキシャル成長を行なう成
長炉装置として、従来から各種のものが用いられてい
る。例えば、ハロゲンランプによる輻射加熱方式で加熱
されるチャンバ内のサセプタ上に基板を載置し、反応ガ
スをチャンバ内に送り込むものが挙げられる。

【０００４】上記のような従来のエピタキシャル成長方
法や装置では、半導体ウエハはチャンバ内のサセプタ上
に載置されたまま、水素等の基準ガス雰囲気中で加熱さ
れた後、基準ガス中に新たに材料ガスを放出してウエハ
表面上に供給することによって、基準ガスに材料ガスが
混ざった反応ガスを生じせしめ、成長が開始されるもの
である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、半導体
ウエハの大口径化に伴って、反応炉の大型化も当然避け
られないものとなる。そこで、大口径ウエハ用の成長炉
としては枚葉式が一般的となっている。これは、枚葉処
理であるので反応室自体はコンパクトにでき、また、加
熱条件、ガス流分布等の設計が容易でエピタキシャル膜
特性の均一性を高くできる。

【０００６】一方、反応室をコンパクトにできると共
に、半導体ウエハを１枚以上同時にエピタキシャル成長
処理が可能な縦置き型の利用も検討されている。縦置き
の場合、円筒状の成長炉内に半導体ウエハを鉛直方向に
沿って置き、上下方向に層流の反応ガスを供給すること
によって半導体ウエハの表面上にエピタキシャル成長を
施す構成となるが、成長炉の設計によって、例えば２枚
の半導体ウエハを炉内に配置し、同時にエピタキシャル
成長を施すことが可能である。

【０００７】しかしながら、いずれにしても、半導体ウ
エハを炉内に設置するのには、従来同様ロボットアーム
を利用している。即ち、水平置きでは、半導体ウエハを
ロボットアーム上に載せて所定位置のサセプタ付近まで
移動させた後、アームからリフトピンに支えさせてから
サセプタ上に載置してロボットアームは炉内から引き出
していた。また縦置きの場合は、半導体ウエハ周辺を表
面側からロボットアームの爪で掴み、サセプタにセット
していた。

【０００８】このようなロボットアームによる半導体ウ
エハのセットは、リフトピンを介する場合にはそのリフ
トピンが半導体ウエハに直接触れて傷や汚染による欠陥
発生の原因となり得るだけでなく、リフトピンを含む周
辺構造が複雑で装置全体の大型化につながる。また、爪
で半導体ウエハを掴んでサセプタにセットする場合に
は、ロボットアームの駆動に高精度が要求されるため、
制御系が複雑となるだけでなく、セット完了までに係る
手間から装置の稼働率の向上は図り難い。

【０００９】本発明は、上記問題点に鑑み、半導体ウエ
ハへの欠陥発生の原因となる悪影響が生じることなく炉
内への半導体ウエハの設置が従来より簡便となる構成を
備えたエピタキシャル成長炉を得ることを目的とする。
また、本発明は、特に、縦置き型において半導体ウエハ
を炉内に縦に設置するのに簡便な構成を備えたエピタキ
シャル成長炉の提供を目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１に記載の発明に係るエピタキシャル成長炉
では、反応チャンバ内で高温下の半導体ウエハの表面に
反応ガスの還元または熱分解によってＳｉエピタキシャ
ル層を析出成長させるエピタキシャル成長炉において、
反応チャンバの内部に配置された壁部と、半導体ウエハ
を保持するためのホルダーと、該ホルダーを前記壁部上
に保持するための保持機構と、を備え、前記保持機構
は、ホルダーの外周形状にほぼ一致する前記壁部上の予
め定められた領域の外周上に間隔を開けて形成された複
数の係止部を備え、前記ホルダーは、ホルダーの軸回転
によって前記係止部に対してそれぞれ摺動して嵌合可能
な複数の嵌合部を有するものである。

【００１１】また請求項２に記載の発明に係るエピタキ
シャル成長炉では、請求項１に記載のエピタキシャル成
長炉において、前記保持機構は、前記ホルダーの回転に
伴う嵌合部の係止部に対する摺動を規制する手段を備え
たものである。

【００１２】また、請求項３に記載の発明に係るエピタ
キシャル成長炉では、請求項１または請求項２に記載の
エピタキシャル成長炉において、前記壁部は、反応チャ
ンバ内部を、シリコン材料ガスを含まない水素ガスまた
は不活性ガスのみが流通する第１の独立空間と、シリコ
ン材料ガスを含む反応ガスが流通する第２の独立空間と
に分離する隔壁としたものである。

【００１３】さらに、請求項４に記載の発明に係るエピ
タキシャル成長炉では、請求項３に記載のエピタキシャ
ル成長炉において、前記隔壁は、前記予め定められた領
域に、第１の独立空間から第２の独立空間へ半導体ウエ
ハ表面が露呈するように前記ホルダーで塞がれる開口部
を備え、前記係止部は、該開口部の内周縁に形成されて
いるものである。

【００１４】また、請求項５に記載の発明に係るエピタ
キシャル成長炉では、請求項３または請求項４に記載の
エピタキシャル成長炉において、前記第１の独立空間は
前記隔壁と反応チャンバの内壁面とで囲まれるものであ
り、前記第２の独立空間は反応チャンバの内壁面から隔
離されるように前記隔壁によって仕切られものであり、
前記保持機構は、半導体ウエハの前記表面が第２の独立
空間に露呈するように該半導体ウエハを隔壁上に保持す
るものである。

【００１５】さらに請求項６に記載の発明に係るエピタ
キシャル成長炉では、請求項５に記載のエピタキシャル
成長炉において、前記隔壁は、第２の独立空間を挟んで
互いに対面する縦向きの第１と第２の隔壁を含み、これ
ら第１と第２の隔壁がそれぞれ個々に半導体ウエハを保
持するための保持機構を備えているものである。

【００１６】本発明においては、半導体ウエハを保持す
るホルダーを、反応チャンバ内の壁上に保持するための
保持機構として、壁部上の予め定められたホルダーの外
周形状にほぼ一致する領域の外周上に間隔を開けて形成
された複数の係止部に対して、ホルダーの軸回転によっ
てホルダーに形成された複数の嵌合部をそれぞれ摺動し
て嵌合させるものである。

【００１７】このような嵌合状態によって、半導体ウエ
ハはホルダーを介して反応チャンバ内の壁部上に保持さ
れる。従って、本発明の保持機構によれば、従来のよう
なリフトピンを必要とせず、同一平面上で係止部と嵌合
部とが交互に位置するようにホルダーを壁部上に載置し
た状態から軸回転させるという簡便な操作のみで水平置
きでも縦置きでも半導体ウエハを反応チャンバ内に設置
することができる。

【００１８】このホルダーの軸回転操作はロボットアー
ムによって行うことができるが、上記のように、本発明
の構成においてはリフトピンを使う必要なく、またはロ
ボットアームもホルダーを扱うだけで、直接、半導体ウ
エハに触れることはないため、半導体ウエハの設置作業
において欠陥発生の原因となる傷等が半導体ウエハに生
じることはない。

【００１９】また、ホルダーの軸回転操作は、必要以上
に回転して嵌合部の摺動が行き過ぎ、係止部に対する嵌
合部の嵌合が外れることがないように注意する。そこ
で、請求項２に記載したように、保持機構に嵌合部の係
止部に対する摺動を規制する手段を備えておけば、操作
はより簡便となる。具体的な規制手段としては、例え
ば、少なくとも一つの係止部に、摺動してくる嵌合部が
所定位置で突き当たるストッパやロックピン等を設ける
構成がある。

【００２０】また、請求項３に記載したように、壁部
を、反応チャンバ内部を第１の独立空間と第２の独立空
間とに分離する隔壁とする構成とした場合、隔壁上に半
導体ウエハをその表面が第２の独立空間に露呈するよう
に載置し、第２の独立空間材料ガスを含む反応ガスをこ
の第２の独立空間へのみ供給すれば、半導体ウエハ表面
へのエピタキシャル成長を行うことができる。

【００２１】この場合通常は、半導体ウエハを保持する
ホルダーの設置作業は第２の独立空間内でのみ行われ
る。しかし、請求項４に記載したように、隔壁に開口部
を設け、この開口部を塞ぐように開口部内周縁に形成さ
れた係止部に嵌合部を嵌合させてホルダーを設置する構
成とする場合、半導体ウエハを保持するホルダーの設置
は第１の独立空間側から行うことができる。

【００２２】なお、このように第１と第２の独立空間に
分離する場合、第１の独立空間に水素ガスまたは不活性
ガスを流すための第１のガス流通手段と、専ら第２の独
立空間にシリコン材料ガスを含む反応ガスを流すための
第２のガス流通手段とを備えるという、それぞれ別個の
ガス供給手段を備える構成とすることが装置設計として
簡便である。

【００２３】さらに、請求項５に記載したように、第１
の独立空間を隔壁と反応チャンバ内壁面とで囲まれるも
のとし、第２の独立空間を反応チャンバ内壁面から隔離
されるように隔壁によって仕切られるものとすると、第
１の独立空間を形成しているチャンバ内壁面に沿って反
応ガスが流れることもなく、チャンバ内壁面へシリコン
生成物が付着することはなくなり、加熱手段からの輻射
熱照射量の減少変化や、ウエハ上部に位置するチャンバ
内壁面からの付着物落下等の悪影響は大幅に低減され
る。

【００２４】また、半導体ウエハを縦向きに保持する縦
置き型の場合、縦向きに保持された半導体ウエハの周辺
隔壁、特に上方領域に付着していたシリコン生成物が剥
がれても、そのまま下方へ落下し、半導体ウエハ表面へ
の再付着は防止される。

【００２５】このような縦置き型において、請求項６に
記載した如く、隔壁が第２の独立空間を挟んで互いに対
面する縦向きの第１の隔壁と第２の隔壁とを含むものと
し、これら第１と第２の隔壁にそれぞれ保持機構によっ
て個々に半導体ウエハを保持する構成とすれば、一対の
半導体ウエハを一度に互いの表面を間隔を開けて対面さ
せて且つ両表面を第２の独立空間に露呈させて保持する
ことができ、この状態で第２の独立空間へ層流の反応ガ
スを供給すれば、同時に両半導体ウエハの表面にエピタ
キシャル成長を行うことができる。

【００２６】なお、本発明においては、予め半導体ウエ
ハをホルダーに保持させてから、反応チャンバ内の所定
位置へ設置するものであるため、ホルダーの構成に関し
ては、半導体ウエハを傷付けることなく保持固定できる
もであれば良い。例えば、半導体ウエハを裏面側で接着
する手段や、ウエハ周囲を掴むバネ機構を設ける構成な
どが挙げられる。

【００２７】また、反応チャンバ内部を隔壁によって第
１と第２の独立空間に分離し、隔壁の開口部を塞ぐよう
にホルダーを設置する構成の場合、ホルダー底面に吸引
孔を設け、裏面側から吸引する手段をロボットアームに
備えれば、ウエハをホルダーに吸着する方法も利用でき
る。即ち、第１と第２の独立空間はそれぞれ別個に空間
の内圧を制御できるので、第１の独立空間の内圧を第２
の独立空間に対して陰圧に調整すれば、開口部にホルダ
ーをセットした後も、陰圧を維持することによって前記
吸引孔を介してウエハをホルダーに吸着保持することが
できる。

【００２８】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の一実施形態とし
て、半導体ウエハを水平方向に沿って載置する横置き型
の枚葉式エピタキシャル成長炉の概略構成を図１及び図
２に示す。本実施形態によるエピタキシャル成長炉は、
図１に示すように、反応チャンバ１の中央部に半導体ウ
エハを載置するための載置台２（壁部）が設けられてい
る。

【００２９】この載置台２には、図２の平面図にも示す
ように、保持機構として、後述する半導体ウエハ１０を
保持するホルダー５の外周形状にほぼ一致する載置台水
平面上の領域の外周上に、ホルダー５を係止するための
４つの爪部（係止部）３が等角度間隔で一体的に形成さ
れている。

【００３０】一方ホルダー５は、中央部に半導体ウエハ
１０を載置固定する凹状保持部７を備え、外周縁に等角
度間隔で且つ載置台の爪部３に対応する位置に４つの嵌
合部６が突設されている。この嵌合部６は、載置台２の
上面と爪部３との間隙に嵌合すると共に、この間隙内を
摺動可能な形状を持つ。

【００３１】従って、まず図２（ａ）に示すように載置
台２平面上で爪部３と嵌合部６とが交互に位置するよう
にホルダー５を載置台２の前記領域上に配置した後、ホ
ルダー５を軸回転させることによって各嵌合部６を各爪
部３内に挿入、摺動する。

【００３２】図２（ｂ）に示すように、各嵌合部６がそ
れぞれ対応する爪部３下に隠れる位置でホルダー５の軸
回転を止めることによってホルダー５は載置台２上に保
持されることになる。即ち、本実施形態によれば、ホル
ダー５の軸回転という操作だけで、このホルダー５を介
して半導体ウエハ１０が載置台２上に保持されることに
なる。

【００３３】なお、ここでは、４つの爪部３のうち、互
いに対抗する２つの爪部３の下面に、必要以上に嵌合部
６が摺動するのを規制するための突起状のストッパ４を
突設した。この２つの爪部３内を摺動する嵌合部６は、
そのホルダー５回転方向の端部がストッパ４に突き当た
り、それ以上摺動して爪部３から再び外部へ出てしまう
ようなことは防がれる。

【００３４】ホルダー５を軸回転させて行う嵌合操作
は、従来より用いられているのと同様のロボットアーム
Ｒによって容易に実現できる。即ちロボットアームＲの
爪でホルダー５の外周縁の嵌合部６のない領域を掴むこ
とができるため、半導体ウエハ１０に直接触れる恐れな
く、ホルダー５を載置台２上の所定位置に載置し、回転
させ、嵌合設置させることができる。

【００３５】以上の如き構成を持つエピタキシャル成長
炉においては、まず、前述のロボットアームＲによっ
て、予め凹状保持部７に半導体ウエハ１０を載置してお
いたホルダー５の外周縁をアームの爪で掴み、反応チャ
ンバ１内の載置台２上の所定位置（爪部３で囲まれた空
間）に、爪部３と嵌合部６とが平面上で互い違いとなる
ように置いた後、アームＲを駆動制御してホルダー５を
軸回転させ、爪部３内へ各嵌合部６をストッパ４に当接
するまで摺動挿入し、嵌合させる。

【００３６】嵌合状態に達した後、ロボットアームＲの
爪による掴み状態を解除する。このように、半導体ウエ
ハ１０が載置台２上に安定に保持された状態において、
反応チャンバ１の周囲に配置されたヒータ８による加熱
を行い、エピタキシャル成長条件に必要な温度までウエ
ハを加熱する。所定の温度に達したら、ガス流通手段
（不図示）を駆動させ、反応チャンバ１内へ層流の反応
ガスを供給し、エピタキシャル成長を開始する。

【００３７】以上の実施の形態においては、半導体ウエ
ハを水平方向に載置する横型のエピタキシャル成長炉の
場合を示したが、以下に、縦型のエピタキシャル成長炉
の場合を他の実施形態として示す。

【００３８】ここでは、断面楕円で逆釣鐘形状の縦型反
応チャンバ内に一対（２枚一組）の同サイズの半導体ウ
エハを互いに表面が対面した状態で縦方向に平行配置し
てエピタキシャル成長を行うた成長炉を、図３の概略構
成図に示す。（ａ）はＹ−Ｙ部分側断面図、（ｂ）はＸ
−Ｘ部分横断面図である。

【００３９】本実施形態によるエピタキシャル成長炉
は、後述の半導体ウエハ保持機構をそれぞれ備えた、互
いに縦向きで平行に対面する第１の側壁と第２の側壁を
それぞれ長辺とする断面略長方形の筒状中チャンバを反
応チャンバ内に備えた縦型である。図４は、図３のＹ−
Ｙ断面に直行するＺ−Ｚ部分縦断面図であり、中チャン
バから見た正面図である。

【００４０】本エピタキシャル成長炉は、反応チャンバ
１１と中チャンバ１２との二重構造であり、中チャンバ
１２内のＡ室が反応チャンバ１１の内壁面から隔離され
た第２の独立空間を構成し、反応チャンバ１１の内壁面
と中チャンバ１２の外壁面とで形成されるＢ室が第１の
独立空間を構成する。

【００４１】中チャンバ１２の第１の側壁２２ａと、第
２の側壁２２ｂには、Ｂ室側から見た平面図（図５）に
も示すように、それぞれ、第１の半導体ウエハ２０ａ及
び第２の半導体ウエハ２０ｂを各第１及び第２のホルダ
ー（２５ａ，２５ｂ）を介して取り付けるための開口部
（２１ａ，２１ｂ）が形成されており、その形状は、ホ
ルダー５がはめ込まれた際に完全に塞がれるものであ
る。

【００４２】開口部（２１ａ，２１ｂ）の周辺上には、
ホルダー（２５ａ，２５ｂ）を係止するための４つの爪
部（２３ａ，２３ｂ）３が等角度間隔で一体的に突設さ
れている。一方、ホルダー（２５ａ，２５ｂ）には、中
央部に半導体ウエハ（２０ａ，２０ｂ）を載置固定する
凹状部を備え、外周縁に等角度間隔で且つ爪部（２３
ａ，２３ｂ）に対応する位置に４つの嵌合部（２６ａ，
２６ｂ）が突設されている。これら嵌合部（２６ａ，２
６ｂ）は、開口部周辺上面と爪部（２３ａ，２３ｂ）と
の間隙に嵌合すると共に、この間隙内を摺動可能な形状
を持つ。

【００４３】この各嵌合部（２６ａ，２６ｂ）をそれぞ
れ対応する爪部（２３ａ，２３ｂ）と開口部周辺上面と
の間隙にに摺動挿入して嵌合させて、第１及び第２のホ
ルダー（２５ａ，２５ｂ）を第１及び第２の開口部（２
１ａ，２１ｂ）に係止することにより、第１及び第２の
ホルダー（２５ａ，２５ｂ）に載置された第１及び第２
の半導体ウエハ（２０ａ，２０ｂ）が互いに縦向きで平
行に表面を対面させると共に独立空間であるＡ室内に露
呈されて保持される。

【００４４】ホルダー係止の際には、まず、図５（ａ）
のＢ室側から見た部分平面図に示されるように、第１及
び第２の側壁（２２ａ，２２ｂ）面上でそれぞれ爪部
（２３ａ，２３ｂ）と嵌合部（４ａ，４ｂ）とが互い違
いの位置にある状態で第１及び第２のホルダー（２５
ａ，２５ｂ）をそれぞれＢ室側からＡ室側へ向かって開
口部（２１ａ，２１ｂ）にはめ込み、所定方向へ回転さ
せる。

【００４５】この回転に伴って、図５（ｂ）に示すよう
に、各嵌合部（２６ａ，２６ｂ）は対応する爪部（２３
ａ，２３ｂ）に沿って摺動され、爪部（２３ａ，２３
ｂ）と開口部周辺上面との間の間隙に挿入され、係止状
態となる。

【００４６】なお、少なくともいずれかの爪部（２３
ａ，２３ｂ）には、必要以上にホルダー（２５ａ，２５
ｂ）が回転して各嵌合部（２６ａ，２６ｂ）が爪部内を
摺動して反対側から爪部外へ出てしまわないように、嵌
合部（２６ａ，２６ｂ）の摺動を規制するストッパ手段
を設けることが好ましい。ストッパ手段としては、第１
の実施形態の場合と同様に、爪部下面に嵌合部（２６
ａ，２６ｂ）の点部が突き当たる突起状のストッパ（２
４ａ，２４ｂ）を備える構成や、また、バネ式のロック
ピンを利用したものなどが挙げられる。

【００４７】また、第１のホルダー２５ａ及び第２のホ
ルダー２５ｂには、それぞれ第１および第２の半導体ウ
エハ（２０ａ，２０ｂ）が載置される凹状部の底面に数
個の吸引口（２８ａ，２８ｂ）が形成されており、ホル
ダー（２５ａ，２５ｂ）の開口部（２１ａ，２１ｂ）へ
の係止操作においては、それぞれホルダー（２５ａ，２
５ｂ）の裏面側からウエハ共々ホルダーを吸着するロボ
ットアームＲによって扱われる。

【００４８】このように、ロボットアームＲによって反
応チャンバ１１の扉（不図示）を介して第１及び第２の
半導体ウエハ（２０ａ，２０ｂ）を伴って第１及び第２
のホルダー（２５ａ，２５ｂ）が各開口部（２１ａ，２
１ｂ）に係止状態となる、即ち第１及び第２の側壁（２
２ａ，２２ｂ）の両開口部（２１ａ，２１ｂ）が塞がれ
た状態となると、チャンバ１１は完全にＡ室とＢ室とに
隔離されて個別に密閉可能となると共に、それぞれの室
の雰囲気が別個に制御可能となる。

【００４９】そこで、両Ｂ室をＡ室に対して陰圧とすれ
ば、ロバットアームＲの吸着から解放した後も、ホルダ
ー（２５ａ，２５ｂ）底面の吸引口（２８ａ，２８ｂ）
を介して第１及び第２の半導体ウエハ（２０ａ，２０
ｂ）はそれぞれＢ室側に吸着され、各サセプタに固定保
持される。このＢ室の陰圧状態が維持されている間は、
第１及び第２の半導体ウエハ（２０ａ，２０ｂ）は互い
の表面が対面した状態で縦平行にホルダー（２５ａ，２
５ｂ）を介してチャンバ１１内に保持される。

【００５０】また、反応チャンバ１１の上部には、Ａ室
内へのみ材料ガスを含む層流の反応ガスを上方から下方
へ向けて供給する第２のガス流通手段（不図示）を設
け、反応チャンバ１１の下部には、底部からＢ室内へ水
素ガスのみを下方から上方へ向けて供給する第１のガス
流通手段（不図示）とが備えられている。なお、本実施
例においては、図４にも示すように、中チャンバ１２に
は、Ａ室上方から供給された反応ガスを底部から側壁に
沿って上方へ送り、反応チャンバ１１外へ排出するため
の流路１３を設けた。また水素ガスの供給は、下方から
上方、上方から下方のいずれの向きでも良く、装置設計
により適宜選択する。

【００５１】さらに、反応チャンバ１１の外側には、各
半導体ウエハ（２０ａ，２０ｂ）に裏面側から輻射熱を
照射する第１のヒータ１４ａと第２のヒータ１４ｂとの
一対が配置されている。これらのヒータ（１４ａ，１４
ｂ）はそれぞれ一方の半導体ウエハの裏面に対面すると
共に他方の半導体ウエハの表面に対面する配置である。

【００５２】従って、第１のヒータ１４ａは第１の半導
体ウエハ２０ａを裏面から加熱すると共に第２の半導体
ウエハ２０ｂを表面側から加熱し、第２のヒータ１４ｂ
は第２の半導体ウエハ２０ｂを裏面から加熱すると共に
第１の半導体ウエハ２０ａを表面から加熱するものであ
る。即ち両半導体ウエハ（２０ａ，２０ｂ）は表裏両面
から加熱されるため、片面側からのみの加熱で生じるよ
うな表裏の大きな温度差は生じない。また、各ヒータの
輻射熱照射面と、それぞれ対応するホルダーおよび半導
体ウエハの裏面とは平行であり、半導体ウエハ全面に亘
って均一な加熱が行われる配置とした。

【００５３】以上の如き構成を持つエピタキシャル成長
炉においては、まず、前述のロボットアームＲによって
それぞれ第１及び第２の半導体ウエハ（２０ａ，２０
ｂ）と共に吸着された第１及び第２のホルダー（２５
ａ，２５ｂ）を、それぞれ第１の開口部２１ａ及び第２
の開口部２１ｂへＢ室側からはめ、前記回転により係止
状態とする。その後、Ｂ室内圧をＡ室に対して陰圧とし
てからそれぞれのロボットアームＲの吸着を解除する。
両半導体ウエハ（２０ａ，２０ｂ）は、それぞれ開口部
（２１ａ，２１ｂ）に係止された各ホルダー（２５ａ，
２５ｂ）に吸着されて固定保持状態となっている。

【００５４】この第１及び第２の半導体ウエハ（２０
ａ，２０ｂ）の固定保持状態を維持しつつ、第１及び第
２のヒータ（１４ａ，１４ｂ）による加熱を行い、エピ
タキシャル成長条件に必要な温度まで両ウエハを加熱す
る。所定の温度に達したら、第１のガス流通手段と第２
のガス流通手段を駆動させ、Ｂ室へ水素ガスを下方から
上方へ向けて供給すると共に、Ａ室に層流の反応ガスを
上方から下方へ供給し、エピタキシャル成長を開始す
る。

【００５５】以上のように、主に爪部（２３ａ，２３
ｂ）を備えた開口部（２１ａ，２１ｂ）と、嵌合部（２
６ａ，２６ｂ）を備えたホルダー（２５ａ，２５ｂ）と
からなる本実施形態の保持機構によれば、縦型であって
も、ホルダーを介して２つの半導体ウエハを安定に固定
保持できると共に、半導体ウエハに直接触れることなく
係止操作が行える。

【００５６】

【発明の効果】以上説明したとおり、本発明の保持機構
によれば、従来のようなリフトピンを必要とせず、半導
体ウエハが保持されたホルダーを、反応チャンバ内の壁
面上で係止部と嵌合部とが交互に位置するように載置し
た状態から軸回転させるという簡便な操作のみで水平置
きでも縦置きでも半導体ウエハを反応チャンバ内に設置
することができるため、本発明の構成においては、従来
のように、リフトピンを使ってサセプタ上に載置する必
要がない。

【００５７】また、前記軸回転操作をロボットアームに
よって行った場合も、ロボットアームはホルダーを扱う
だけで、直接、半導体ウエハに触れることはないため、
半導体ウエハの設置作業において欠陥発生の原因となる
傷等が半導体ウエハに生じることはないという効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態によるエピタキシャル成
長炉の概略構成図である。

【図２】図１の載置台２の部分平面図であり、（ａ）は
ホルダー５の回転（係止）前の状態、（ｂ）はホルダー
５の係止状態をそれぞれ示す説明図である。

【図３】本発明の他の実施形態によるエピタキシャル成
長炉の概略構成図であり、（ａ）はＹ−Ｙ部分側断面
図、（ｂ）はＸ−Ｘ部分横断面図である。

【図４】図１のＺ−Ｚ部分（Ｙ−Ｙ断面に直行する）縦
断面図である。

【図５】図３の第１および第２の側壁２２のＢ室側から
みた正面図であり、（ａ）はホルダー２５の回転（係
止）前の状態、（ｂ）はホルダー２５の係止状態をそれ
ぞれ示す説明図である。

【符号の説明】

１：横型反応チャンバ２：載置台３，２３ａ，２３ｂ：爪部４，２４ａ，２４ｂ：ストッパ５，２５ａ，２５ｂ：ホルダー６，２６ａ，２６ｂ：嵌合部８，１４ａ，１４ｂ：ヒータ１０，２０ａ，２０ｂ：半導体ウエハＲ：ロボットアーム１１：縦型反応チャンバ１２：中チャンバ１３：ガス流路２１ａ，２１ｂ：開口部２２ａ，２２ｂ：側壁２８ａ，２８ｂ：吸引口

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者井上和俊群馬県安中市中野谷555番地の１株式会社スーパーシリコン研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】反応チャンバ内で高温下の半導体ウエハ
の表面に反応ガスの還元または熱分解によってＳｉエピ
タキシャル層を析出成長させるエピタキシャル成長炉に
おいて、反応チャンバの内部に配置された壁部と、半導体ウエハ
を保持するためのホルダーと、該ホルダーを前記壁部上
に保持するための保持機構と、を備え、前記保持機構は、ホルダーの外周形状にほぼ一致する前
記壁部上の予め定められた領域の外周上に間隔を開けて
形成された複数の係止部を備え、前記ホルダーは、ホルダーの軸回転によって前記係止部
に対してそれぞれ摺動して嵌合可能な複数の嵌合部を有
することを特徴とするエピタキシャル成長炉。
【請求項２】前記保持機構は、前記ホルダーの回転に
伴う嵌合部の係止部に対する摺動を規制する手段を備え
たことを特徴とする請求項１に記載のエピタキシャル成
長炉。
【請求項３】前記壁部は、反応チャンバ内部を、シリ
コン材料ガスを含まない水素ガスまたは不活性ガスのみ
が流通する第１の独立空間と、シリコン材料ガスを含む
反応ガスが流通する第２の独立空間とに分離する隔壁で
あることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の
エピタキシャル成長炉。
【請求項４】前記隔壁は、前記予め定められた領域
に、第１の独立空間から第２の独立空間へ半導体ウエハ
表面が露呈するように前記ホルダーで塞がれる開口部を
備え、前記係止部は、該開口部の内周縁に形成されてい
ることを特徴とする請求項３に記載のエピタキシャル成
長炉。
【請求項５】前記第１の独立空間は前記隔壁と反応チ
ャンバの内壁面とで囲まれるものであり、前記第２の独
立空間は反応チャンバの内壁面から隔離されるように前
記隔壁によって仕切られものであり、前記保持機構は、半導体ウエハの前記表面が第２の独立
空間に露呈するように該半導体ウエハを隔壁上に保持す
るものであることを特徴とする請求項３または請求項４
に記載のエピタキシャル成長炉。
【請求項６】前記隔壁は、第２の独立空間を挟んで互
いに対面する縦向きの第１と第２の隔壁を含み、これら
第１と第２の隔壁がそれぞれ個々に半導体ウエハを保持
するための保持機構を備えていることを特徴とする請求
項５に記載のエピタキシャル成長炉。