KR102143287B1 - 웨이퍼 지지 기구, 화학 기상 성장 장치 및 에피택셜 웨이퍼의 제조 방법 - Google Patents

웨이퍼 지지 기구, 화학 기상 성장 장치 및 에피택셜 웨이퍼의 제조 방법 Download PDF

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도모야 유타시로
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쇼와 덴코 가부시키가이샤
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Abstract

이 웨이퍼 지지 기구는, 웨이퍼 지지대와, 상기 웨이퍼 지지대에 의해 지지되는 가동부를 구비하고, 상기 웨이퍼 지지대는, 적재되는 웨이퍼의 이면과 대향하는 제1 면으로부터 기립하고, 적재되는 웨이퍼의 외주단보다 내측에 설치된 반송용 웨이퍼 지지부를 갖고, 상기 가동부는, 상기 반송용 웨이퍼 지지부로부터 적재되는 웨이퍼의 외주측에 위치하는 성막용 웨이퍼 지지부를 갖고, 상기 반송용 웨이퍼 지지부의 기립 방향으로 상기 웨이퍼 지지대에 대하여 상대적으로 이동 가능하다.

Description

웨이퍼 지지 기구, 화학 기상 성장 장치 및 에피택셜 웨이퍼의 제조 방법
본 발명은 웨이퍼 지지 기구, 화학 기상 성장 장치 및 에피택셜 웨이퍼의 제조 방법에 관한 것이다. 본원은 2015년 12월 21일에, 일본에 출원된 일본 특허 출원 제2015-249024에 기초하여 우선권을 주장하고, 그 내용을 여기에 원용한다.
기판 상에, 박막의 층을 형성하는 수단으로서, 화학 기상 성장(CVD)법이 알려져 있다. 예를 들어, 화학 기상 성장 장치를 사용하여 SiC 웨이퍼 상에 SiC 에피택셜층을 성막하고, SiC 에피택셜 웨이퍼를 제작하는 것이 행해지고 있다.
화학 기상 성장에서는 에피택셜 반응로 내의 반응 공간에, 1매씩 혹은 복수매 동시에 웨이퍼를 삽입하고, 삽입된 웨이퍼 상에 에피택셜층의 성막을 행하고, 성막 종료 후에 웨이퍼를 취출하는 사이클이 행해진다.
이하, 본 명세서에 있어서 에피택셜층을 성막하기 전의 웨이퍼를 간단히 「웨이퍼」라고 하고, 에피택셜층을 성막한 후의 웨이퍼를 「에피택셜 웨이퍼」라고 한다.
생산 현장에서는 단위 시간당의 생산 매수를 증가시켜 생산 효율을 높이기 위해, 화학 기상 성장에 있어서의 웨이퍼의 삽입으로부터 취출까지의 1사이클을 짧게 할 것이 요구된다. 그래서, 성막 공간 내의 승온 및 강온에 필요한 시간을 단축하기 위해, 성막 공간 내를 고온으로 유지하고, 고온의 성막 공간에 웨이퍼를 반송하는 고온 반송이 행해지고 있다.
그러나, 고온의 성막 공간 내에 웨이퍼만을 단체로 반송하면, 급격한 열 변화를 받아, 왜곡되어, 휨 등의 형상 변화가 웨이퍼에 발생하는 경우가 있다. 이것들의 웨이퍼의 형상 변화는, 특히 대구경의 웨이퍼에 있어서 현저하다. 특허문헌 1에는 고온 반송에 수반되는 웨이퍼의 형상 변화를 억제하기 위해, 기판을 서셉터(웨이퍼 지지대)에 설치한 채 반송하고, 그대로 성막을 행하는 것이 기재되어 있다.
고온 반송 시의 웨이퍼의 형상 변화는 성막 공간과 외부 환경의 온도차가 클수록 현저해진다. 예를 들어, SiC 에피택셜 웨이퍼를 제작하는 경우, 성막 공간 내의 온도는 1500℃ 이상까지 높여진다. 고온 반송 시라도, 성막 공간의 온도는 700 내지 1200℃로 고온이다. 특허문헌 2에는 고온 성장을 필요로 하는 SiC 에피택셜 웨이퍼를 제조하는 용도의 CVD 장치에 있어서, 반송용 로봇을 사용하여 웨이퍼가 설치된 서셉터를 반송하는 것이 기재되어 있다.
특허문헌 3에는 웨이퍼 전체면을 서셉터에 설치하면, 웨이퍼가 이면으로부터의 가열에 의해 웨이퍼 표면측으로 오목형으로 휜다는 것이 기재되어 있다. 또한 이와 같은 휨에 의한 문제를 억제하는 수단으로서, 웨이퍼의 주연부에서만 웨이퍼를 지지하는 것이 기재되어 있다.
일본 특허 공개 평10-22226호 공보 일본 특허 공개 제2012-28385호 공보 일본 특허 공개 제2011-14682호 공보
그러나, 특허문헌 1 내지 3에 기재된 서셉터에서는, 충분히 웨이퍼에 가해지는 열응력을 완화할 수 없어, 에피택셜층을 성장시키기 전에 웨이퍼가 깨지는 등의 문제가 있었다. 이와 같은 문제는 성막 공간의 온도가 고온인 경우 및 대구경의 웨이퍼에 있어서 현저했다.
본 발명은 상기 문제를 감안하여 이루어진 것이고, 웨이퍼에 가해지는 열응력에 기인한 웨이퍼의 파손을 억제할 수 있는 웨이퍼 지지 기구, 화학 기상 성장 장치 및 에피택셜 웨이퍼의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명자들은, 검토의 결과, 고온 반송 시에 웨이퍼를 지지하는 위치와, 성막 처리 시에 웨이퍼를 지지하는 위치를 바꿈으로써, 웨이퍼에 가해지는 열응력에 기인한 웨이퍼의 파손을 억제할 수 있음을 알아 내었다.
즉, 본 발명은 상기 과제를 해결하기 위해, 이하의 수순을 제공한다.
(1) 본 발명의 일 형태에 관한 웨이퍼 지지 기구는, 웨이퍼 지지대와, 상기 웨이퍼 지지대에 의해 지지되는 가동부를 구비하고, 상기 웨이퍼 지지대는, 적재되는 웨이퍼의 이면과 대향하는 제1 면으로부터 기립하고, 적재되는 웨이퍼의 외주단보다 내측에 설치된 반송용 웨이퍼 지지부를 갖고, 상기 가동부는, 상기 반송용 웨이퍼 지지부보다 적재되는 웨이퍼의 외주측에 위치하는 성막용 웨이퍼 지지부를 갖고, 상기 반송용 웨이퍼 지지부의 기립 방향으로 상기 웨이퍼 지지대에 대하여 상대적으로 이동 가능하다.
(2) 상기 (1)에 기재된 웨이퍼 지지 기구에 있어서, 상기 반송용 웨이퍼 지지부에 의해 형성되는 원의 직경이, 적재되는 웨이퍼의 직경의 97％ 이하여도 된다.
(3) 상기 (1) 또는 (2)의 어느 것에 기재된 웨이퍼 지지 기구에 있어서, 상기 가동부의 적어도 일부는, 상기 웨이퍼 지지대의 제1 면과 반대측의 제2 면으로부터 돌출되어, 밀어 올림부를 형성해도 된다.
(4) 상기 (1) 내지 (3)의 어느 것에 기재된 웨이퍼 지지 기구에 있어서, 상기 웨이퍼 지지 기구를 설치하는 설치부를 더 갖고, 상기 설치부에 상기 웨이퍼 지지 기구를 설치함으로써, 상기 설치부에 의해 상기 가동부가 밀어 올려져, 상기 웨이퍼의 지지 위치를 상기 반송용 웨이퍼 지지부로부터 상기 성막용 웨이퍼 지지부로 전환 가능해도 된다.
(5) 본 발명의 일 형태에 관한 웨이퍼 지지 기구는, 관통 구멍이 형성된 웨이퍼 지지대와, 상기 웨이퍼 지지대에 적재되는 웨이퍼의 이면과 대향하는 제1 면으로부터 기립하고, 적재되는 웨이퍼의 외주단 및 상기 관통 구멍보다 내측에 설치된 반송용 웨이퍼 지지부와, 상기 관통 구멍에 삽입 가능한 성막용 웨이퍼 지지부와, 상기 웨이퍼 지지대를 설치하는 설치부를 갖고, 상기 설치부에 상기 웨이퍼 지지대를 설치함으로써, 상기 성막용 웨이퍼 지지부가 상기 웨이퍼 지지대의 관통 구멍에 삽입되어, 상기 웨이퍼의 지지 위치를, 상기 반송용 웨이퍼 지지부로부터 상기 성막용 웨이퍼 지지부로 전환 가능하다.
(6) 본 발명의 일 형태에 관한 화학 기상 성장 장치는, 상기 (1) 내지 (5)의 어느 것에 기재된 웨이퍼 지지 기구를 구비한다.
(7) 본 발명의 일 형태에 관한 에피택셜 웨이퍼의 제조 방법은, 웨이퍼를 웨이퍼 지지대의 반송용 웨이퍼 지지부에 적재하는 적재 공정과, 반송용 공간으로부터 상기 반송 공간보다 고온의 성막 공간에, 상기 웨이퍼 지지대와 함께 상기 웨이퍼를 반송하는 반송 공정과, 반송된 상기 웨이퍼 지지대를 상기 성막 공간 내에 설치하고, 상기 웨이퍼 상에 층을 성막하는 성막 공정을 갖고, 상기 반송 공정으로부터 상기 성막 공정에 이르는 과정에 있어서, 상기 웨이퍼를 지지하는 위치를 상기 반송용 웨이퍼 지지부로부터 상기 반송용 웨이퍼 지지부보다 웨이퍼의 외주측에 위치하는 성막용 웨이퍼 지지부로 전환한다.
(8) 상기 (7)에 기재된 에피택셜 웨이퍼의 제조 방법에 있어서, 상기 성막 공간의 온도가 700℃ 이상이어도 된다.
본 발명의 일 형태에 관한 웨이퍼 지지 기구, 화학 기상 성장 장치 및 에피택셜 웨이퍼의 제조 방법에 의하면, 웨이퍼에 가해지는 열응력에 기인한 웨이퍼의 파손을 억제할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 형태에 관한 화학 기상 성장 장치의 단면 모식도이다.
도 2는 본 발명의 일 형태에 관한 웨이퍼 지지 기구의 단면 모식도이다.
도 3은 본 발명의 일 형태에 관한 웨이퍼 지지 기구의 평면 모식도이다.
도 4a는 반송 시에 있어서의 웨이퍼를 지지하는 웨이퍼 지지 기구의 단면 모식도이다.
도 4b는 성막 시에 있어서의 웨이퍼를 지지하는 웨이퍼 지지 기구의 단면 모식도이다.
도 5는 본 발명의 일 형태에 관한 웨이퍼 지지 기구의 변형예의 단면 모식도이다.
도 6은 본 발명의 다른 형태에 관한 웨이퍼 지지 기구의 단면 모식도이고, 설치부에 서셉터가 설치되기 직전의 상태를 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 형태에 관한 웨이퍼 지지 기구의 변형예의 평면 모식도이다.
도 8은 시뮬레이션에 사용한 웨이퍼 지지대의 단면도이다.
도 9는 비교예 1-1의 조건에서 시뮬레이션한 결과를 나타내는 도면이다.
도 10은 실시예 1-1의 조건에서 시뮬레이션한 결과를 나타내는 도면이다.
도 11은 실시예 1-2의 조건에서 시뮬레이션한 결과를 나타내는 도면이다.
도 12는 비교예 2-1의 조건에서 시뮬레이션한 결과를 나타내는 도면이다.
도 13은 실시예 2-1의 조건에서 시뮬레이션한 결과를 나타내는 도면이다.
도 14는 실시예 2-2의 조건에서 시뮬레이션한 결과를 나타내는 도면이다.
이하, 본 발명의 일 형태에 관한 웨이퍼 지지 기구, 화학 기상 성장 장치 및 에피택셜 웨이퍼의 제조 방법에 대하여, 도면을 적절히 참조하면서 상세하게 설명한다. 이하의 설명에서 사용하는 도면은, 본 발명의 특징을 이해하기 쉽게 하기 위해 편의상 특징이 되는 부분을 확대하여 나타내는 경우가 있고, 각 구성 요소의 치수 비율 등은 실제와는 상이한 경우가 있다. 이하의 설명에 있어서 예시되는 재료, 치수 등은 일례이며, 본 발명은 그것들에 한정되는 것은 아니고, 그 요지를 변경하지 않는 범위에서 적절히 변경하여 실시하는 것이 가능하다.
<화학 기상 성장 장치>
도 1은 본 발명의 일 형태에 관한 화학 기상 성장 장치의 단면 모식도이다.
도 1에 나타내는 화학 기상 성장 장치(100)는 성막 공간(R)을 형성하는 노체(30)와, 반송용 공간(P)을 형성하는 준비실(40)을 갖는다. 노체(30)와 준비실(40)의 사이는 셔터(31)로 구획되어 있다. 노체(30)의 하방에는 웨이퍼(W)를 적재한 웨이퍼 지지 기구(10)를 설치하기 위한 설치부(20)가 설치되어 있다. 설치부(20)는 지주(21)로 지지되고, 지주(21)는 회전 가능하다. 노체(30)에는 도시 생략한 가스 공급관 및 히터 등이 설치되어 있다. 가스 공급관은 원료 가스, 캐리어 가스, 에칭 가스 등을 성막 공간(R)에 공급하고, 히터는 성막 공간(R) 내를 가열한다.
본 명세서 중에 있어서, 웨이퍼(W)의 성막면측을 상방, 성막면과 반대측을 하방이라고 표현하는 경우가 있다.
웨이퍼(W)는 웨이퍼 지지 기구(10) 상에 적재된다. 웨이퍼(W)가 적재된 웨이퍼 지지 기구(10)는 준비실(40)과 노체(30) 사이의 셔터(31)를 개방한 후, 암(41)에 의해 노체(30)로 반송된다.
도 2는 본 발명의 일 형태에 관한 웨이퍼 지지 기구의 단면 모식도이다. 도 3은 본 실시 형태에 관한 웨이퍼 지지 기구의 평면 모식도이다. 도 2 및 도 3에서는, 이해를 용이하게 하기 위해, 웨이퍼(W)를 동시에 도시하고 있다. 도 2에 나타내는 웨이퍼 지지 기구(10)는 웨이퍼 지지대(11)와 가동부(15)로 분리되어 구성되어 있다.
웨이퍼 지지대(11)는 적재된 웨이퍼(W)의 이면(Wb)에 대하여 대향하는 제1 면(11a)으로부터 기립하는 반송용 웨이퍼 지지부(12)를 갖는다. 도 3에 나타낸 바와 같이, 반송용 웨이퍼 지지부(12)는 평면으로 볼 때 적재되는 웨이퍼(W)의 외주보다 내측에 설치된다. 구체적으로는, 반송용 웨이퍼 지지부(12)의 외주는 웨이퍼(W)의 외주보다 2㎜ 이상 내측에 존재하는 것이 바람직하고, 6㎜ 이상 내측에 존재하는 것이 보다 바람직하다. 또한 반송용 웨이퍼 지지부(12)에 의해 형성되는 원의 직경은 적재되는 웨이퍼(W)의 직경의 97％ 이하인 것이 바람직하고, 92％ 이하인 것이 보다 바람직하고, 80％ 이하인 것이 보다 바람직하다.
반송용 웨이퍼 지지부의 폭이나 위치는 웨이퍼의 크기, 웨이퍼 지지대에 의해 지지되는 가동부나 성막용 웨이퍼 지지부의 구조에 의해, 적합한 것을 선택할 수 있다.
또한, 반송용 웨이퍼 지지부가 반경 방향으로 폭을 갖는 면 접촉인 경우, 「반송용 웨이퍼 지지부의 외주」란 지지부의 외주단을 나타낸다. 또한 마찬가지로, 「반송용 웨이퍼 지지부에 의해 형성되는 원의 직경」이란, 반송용 웨이퍼 지지부의 외주가 되는 원의 직경을 나타낸다. 또한, 폭을 갖는 반송용 웨이퍼 지지부가, 원이 아니라 원호의 집합인 경우, 그 외접원을 외주로 간주하여, 마찬가지로 정의된다.
웨이퍼(W)를 고온 반송했을 때 웨이퍼(W)에 가해지는 열응력은 웨이퍼(W)를 지지하고 있는 부분에서 가장 커진다. 일반적으로 웨이퍼 지지 기구(10)는 웨이퍼(W)보다도 열용량이 커서, 고온 반송했을 때 웨이퍼보다 데워지기 어렵다. 따라서 고온 반송 시, 웨이퍼 지지 기구(10)는 웨이퍼(W)보다도 온도가 낮은 상태로 된다. 따라서, 웨이퍼(W)의 열은 반송용 웨이퍼 지지부(12)와 접하고 있는 부분으로부터 상대적으로 온도가 낮은 지지부로 배출된다. 그 결과, 반송용 웨이퍼 지지부(12)에 접하고 있는 부분에 있어서의 웨이퍼 온도가 낮아져, 웨이퍼(W) 내에 온도 분포가 생긴다. 웨이퍼(W)에 가해지는 열응력이 웨이퍼(W)를 지지하고 있는 부분에서 가장 커지는 것은 이 온도 분포에 기인한다.
또한, 웨이퍼(W)는 외주부의 파괴 강도가 내부의 파괴 강도보다도 작다. 따라서, 내주부보다도 외주부에 응력이 가해지면, 웨이퍼는 깨지기 쉽다. 웨이퍼의 깨짐을 억제하기 위해서는, 외주부의 응력을 저감시키는 것이 중요해진다. 반송 시에 웨이퍼(W)를 지지하는 반송용 웨이퍼 지지부(12)의 위치를, 적재되는 웨이퍼(W)의 외주보다 내측으로 함으로써, 외주부의 응력을 저감시킬 수 있어, 웨이퍼 깨짐을 억제할 수 있다.
한편, 반송용 웨이퍼 지지부(12)가, 웨이퍼(W)의 외주보다 크고 내측에 존재하는 경우는, 반송 시의 웨이퍼(W)의 안정성이 저하된다. 그로 인해, 반송용 웨이퍼 지지부(12)에 의해 형성되는 원의 직경은, 적재되는 웨이퍼(W)의 직경의 30％ 이상인 것이 바람직하고, 50％ 이상인 것이 보다 바람직하다.
여기서 반송용 웨이퍼 지지부는 웨이퍼를 에피택셜 성장 시의 위치에 설치하기 직전의 상태에서 웨이퍼의 지지를 행하는 것을 가리킨다. 반송용 웨이퍼 지지부는 웨이퍼 및 반송용 지지부의 온도가 변화되는 상태일 때에, 웨이퍼의 깨짐을 억제하기 위해 웨이퍼의 외주단보다 내측에서 웨이퍼를 지지한다. 예를 들어, 웨이퍼를 노 내로 반송하는 데 있어서, 도중에 웨이퍼를 교체 적재하는 조작을 행하는 경우도 생각되지만, 그때는 최종적으로 웨이퍼를 에피택셜 성장 시의 위치로 이동시키기 위한 지지부가 본 실시 형태에 관한 반송용 웨이퍼 지지부이다.
가동부(15)는 웨이퍼 지지대(11)의 외주에 위치한다. 도 2에 나타내는 가동부(15)는 웨이퍼 지지대(11)의 외주단으로부터 중앙을 향해 웨이퍼 지지대를 따라 연장되는 연장부(15a)와, 연장부(15a)로부터 하방으로 현가되는 현가부(15b)를 포함한다. 가동부(15)는 연장부(15a)가 웨이퍼 지지대(11)에 현가됨으로써, 지지된다. 현가부(15b)의 일부는, 웨이퍼 지지대(11)의 이면(제2 면)(11b)으로부터 돌출되어, 밀어 올림부(17)로서 기능한다.
연장부(15a)의 웨이퍼 지지대(11)의 중앙측의 단부에는, 웨이퍼(W)를 향해 기립하는 성막용 웨이퍼 지지부(16)가 설치되어 있다. 성막용 웨이퍼 지지부(16)는 반송용 웨이퍼 지지부(12)보다 웨이퍼(W)의 외주측에 위치하고 있다. 성막용 웨이퍼 지지부(16)의 웨이퍼(W)측의 상면(16a)은 가동부(15)가 웨이퍼 지지대(11)에 현가된 상태에 있어서, 반송용 웨이퍼 지지부(12)의 웨이퍼(W)측의 상면(12a)보다 하방에 존재한다.
가동부(15)는 반송용 웨이퍼 지지부(12)의 기립 방향으로 웨이퍼 지지대(11)에 대하여 상대적으로 이동 가능하다. 가동부(15)가 상방으로 이동하면, 가동부(15)와 합쳐져서 성막용 웨이퍼 지지부(16)가 상방으로 이동하여, 성막용 웨이퍼 지지부(16)의 상면(16a)과 웨이퍼(W)의 이면(Wb)이 접촉된다. 더욱 성막용 웨이퍼 지지부(16)를 상방으로 이동하면, 성막용 웨이퍼 지지부(16)가 웨이퍼(W)를 지지한다. 즉, 웨이퍼(W)를 지지하는 위치가, 반송용 웨이퍼 지지부(12)로부터 성막용 웨이퍼 지지부(16)로 바뀐다.
이하, 도 4a 및 도 4b를 사용하여, 웨이퍼 지지 기구(10)를 설치부(20)에 설치할 때의 웨이퍼 지지 기구의 동작에 대하여 구체적으로 설명한다. 도 4a는 반송 시에 있어서의 웨이퍼를 지지하는 웨이퍼 지지 기구의 단면 모식도이고, 도 4b는 성막 시에 있어서의 웨이퍼를 지지하는 웨이퍼 지지 기구의 단면 모식도이다.
도 4a에 나타낸 바와 같이, 웨이퍼 지지 기구(10)는 암(41)에 의해 지지되고, 반송된다. 반송 상태에서는, 가동부(15)는 웨이퍼 지지대(11)에 현가된 상태이다. 그로 인해, 도 2와 마찬가지로, 가동부(15)의 일부는 웨이퍼 지지대(11)의 제2 면(11b)으로부터 돌출되어 있다. 돌출되어 있는 부분이 밀어 올림부(17)이다.
반송 상태에 있어서, 웨이퍼(W)는 반송용 웨이퍼 지지부(12)에 의해 지지되어 있다. 그로 인해, 도 1에 있어서의 성막 공간(R)이 고온이어도, 발생하는 열응력 자체를 작게 할 수 있음과 함께, 열응력에 의해 발생하는 모멘트를 작게 할 수 있다. 그 결과, 웨이퍼(W)의 파손을 방지할 수 있다.
한편, 성막 시에는, 웨이퍼 지지 기구(10)는 도 1에 나타내는 노체(30)의 설치부(20) 상에 설치된다. 그로 인해, 웨이퍼 지지대(11)의 제2 면(11b)으로부터 돌출된 밀어 올림부(17)는 설치부(20)에 의해 밀어 올려진다. 그것에 수반하여, 가동부(15) 전체가 상방으로 밀어 올려진다. 그 결과, 웨이퍼(W)를 지지하는 개소가, 반송용 웨이퍼 지지부(12)로부터 성막용 웨이퍼 지지부(16)로 바뀐다.
성막 시에, 반송용 웨이퍼 지지부(12)보다 웨이퍼(W)의 외주측에 위치하는 성막용 웨이퍼 지지부(16)로 웨이퍼(W)를 지지하면, 이하와 같은 이점이 있다.
웨이퍼를 성막 온도까지 승온시키면, 웨이퍼는 설치부(20)를 기준으로 오목 형으로 휜다. 성막 시에 웨이퍼 지지부가 웨이퍼의 내주측에 있으면, 휜 웨이퍼의 외주부의 위치가, 웨이퍼의 위치 어긋남을 억제하기 위해 웨이퍼의 외주측에 설치되는 웨이퍼 측면 지지부의 상면보다 상방으로 되는 경우가 있다. 이 경우, 웨이퍼의 위치 어긋남을 측면으로부터 억제하는 것이 없어, 위치 어긋남이 발생할 가능성이 높아진다. 에피택셜 성장 중에 웨이퍼가 소정의 위치로부터 어긋나면, 목표로 하는 성막 품질을 달성하지 못한다. 한편, 웨이퍼 지지부를 웨이퍼의 외주측에서 지지하면, 웨이퍼가 휘어도, 웨이퍼의 중앙부가 하방으로 어긋날 뿐, 웨이퍼 외주부의 위치는 웨이퍼 지지부에 의해 지지되어 있는 위치로부터 바뀌지 않는다. 즉, 웨이퍼 외주부와 웨이퍼 측면 지지부의 위치 관계가 바뀌지 않아, 웨이퍼 위치 어긋남은 발생하기 어렵다.
또한, 웨이퍼(W)를 고온 환경 하에 반송하고, 잠시 동안 시간이 경과한 후에는 웨이퍼(W)의 면내 온도가 균열화되기 때문에, 열응력은 완화된다. 그로 인해, 웨이퍼(W)의 외주 단부에서 웨이퍼(W)를 지지해도, 웨이퍼(W)가 열응력에 의해 파손되는 일은 없다.
성막용 웨이퍼 지지부(16)의 위치는 반송용 웨이퍼 지지부(12)보다 적재되는 웨이퍼(W)의 외주측에 있고, 성막용 웨이퍼 지지부(16)의 적어도 일부가 웨이퍼(W)의 외주단과 접하고 있는 것이 바람직하다. 성막용 웨이퍼 지지부(16)의 적어도 일부가 웨이퍼(W)의 외주단과 접함으로써, 웨이퍼의 위치 어긋남을 억제할 수 있다.
또한 웨이퍼(W)의 성막 시의 안정성을 높이기 위해, 웨이퍼 지지 기구(10)에는 상술한 바와 같은 웨이퍼(W)의 측면을 지지하는 웨이퍼 측면 지지부를 설치하는 것이 바람직하다.
상술한 바와 같이, 본 실시 형태에 관한 화학 기상 성장 장치는, 적재되는 웨이퍼(W)의 외주보다 내측에 설치된 반송용 웨이퍼 지지부(12)에 의해 반송 시의 웨이퍼(W)를 지지하기 때문에, 열응력에 수반하는 웨이퍼의 파손을 피할 수 있다. 특히 대구경의 웨이퍼를 사용하는 경우나, 반송되기 전의 온도와 반송 후의 온도가 크게 상이한 경우에, 효과가 현저하게 나타난다. 또한 성막 시에는, 반송용 웨이퍼 지지부(12)보다 적재되는 웨이퍼(W)의 외주측에 배치된 성막용 웨이퍼 지지부(16)에 의해 웨이퍼(W)를 지지하기 때문에, 얻어지는 에피택셜 웨이퍼의 품질을 높일 수 있다.
본 실시 형태에 관한 화학 기상 성장 장치는 에피택셜 반응로 내의 반응 공간에, 1매씩 웨이퍼를 삽입하는 화학 기상 성장에도, 복수매 동시에 웨이퍼를 삽입하는 화학 기상 성장에도 사용할 수 있다. 특히, 1매씩 웨이퍼를 반송하는 장치의 경우, 반송 횟수가 많으므로 효과가 크다.
이상, 본 발명의 바람직한 실시 형태에 대하여 상세하게 설명했지만, 본 발명은 특정한 실시 형태에 한정되는 것은 아니고, 특허 청구 범위 내에 기재된 본 발명의 요지의 범위 내에 있어서, 다양한 변형·변경이 가능하다.
(변형예)
예를 들어, 웨이퍼 지지 기구의 구성을 도 5에 나타내는 구성으로 해도 된다. 도 5는 본 발명의 일 형태에 관한 웨이퍼 지지 기구의 변형예의 단면 모식도이다. 도 5에 나타내는 웨이퍼 지지 기구(110)는 웨이퍼 지지대(11)에 형성된 관통 구멍(11A)에 성막용 웨이퍼 지지부(116)를 갖는 가동부(115)가 삽입되어 있다. 가동부(115)는, 반송 시에는 웨이퍼 지지대(11)의 면 내 방향으로 기립하는 돌기부(116b)에 의해, 웨이퍼 지지대(11)에 현가된다.
성막 시에는 웨이퍼 지지 기구(110)를 설치부에 설치한다. 가동부(115) 중, 웨이퍼 지지대(11)의 제2 면(11b)으로부터 돌출된 밀어 올림부(117)는 설치부에 의해 밀어 올려진다. 그 결과, 가동부(115) 전체가 밀어 올려지고, 성막용 웨이퍼 지지부(116)도 상방으로 이동된다. 그리고, 성막용 웨이퍼 지지부(116)의 상면(116a)이 웨이퍼(W)와 접촉하고, 웨이퍼(W)를 지지하는 개소가 반송용 웨이퍼 지지부(12)로부터 성막용 웨이퍼 지지부(116)로 바뀐다.
도 5에 나타내는 웨이퍼 지지 기구(110)의 반송용 웨이퍼 지지부(12)는 적재되는 웨이퍼의 외주단보다 내측에 설치되어 있기 때문에, 열응력에 의해 웨이퍼(W)가 깨지는 것을 피할 수 있다. 또한 웨이퍼 지지 기구(110)에 있어서의 성막용 웨이퍼 지지부(116)는 반송용 웨이퍼 지지부(12)보다 적재되는 웨이퍼(W)의 외주측에 배치되어 있기 때문에, 얻어지는 에피택셜 웨이퍼의 품질을 높일 수 있다.
또한 도 6에 나타낸 바와 같이, 웨이퍼 지지 기구와 웨이퍼 지지 기구가 설치되는 설치부에 의해, 반송 시와 성막 시에 있어서의 웨이퍼의 지지 위치의 변경을 실현해도 된다.
도 6은 본 발명의 다른 형태에 관한 웨이퍼 지지 기구의 단면 모식도로서, 서셉터가 설치부에 설치되기 직전의 상태를 나타낸 단면 모식도이다.
도 6에 나타내는 웨이퍼 지지대(120)는 웨이퍼(W)의 이면(Wb)과 대향하는 제1 면(120a)으로부터 돌출되고, 적재되는 웨이퍼의 외주단보다 내측에 설치된 반송용 웨이퍼 지지부(122)를 갖고, 반송용 웨이퍼 지지부(122)보다 적재되는 웨이퍼(W)의 외주측에는 관통 구멍(120A)이 형성되어 있다.
웨이퍼 지지대(120)가 설치되는 설치부(20)에는 설치부(20)의 성막 방향측의 면으로부터 기립하는 성막용 웨이퍼 지지부(126)가 설치되어 있다. 성막용 웨이퍼 지지부(126)의 위치는 웨이퍼 지지대(120)의 관통 구멍(120A)의 위치와 대응하고 있다.
도 6에 나타내는 웨이퍼 지지대(120)는 암(41)에 의해 반송된다. 반송될 때, 웨이퍼(W)는 웨이퍼 지지대(120)의 반송용 웨이퍼 지지부(122)로 지지된다. 반송용 웨이퍼 지지부(122)는 적재되는 웨이퍼의 외주단보다 내측에 설치되어 있기 때문에, 열응력에 의해 웨이퍼(W)가 깨지는 것을 피할 수 있다.
웨이퍼 지지대(120)를 설치부(20)에 설치할 때는, 성막용 웨이퍼 지지부(126)를 웨이퍼 지지대(120)의 관통 구멍(120A)에 삽입한다. 삽입된 성막용 웨이퍼 지지부(126)는 관통 구멍(120A)을 관통하여, 웨이퍼(W)를 지지한다. 이때 성막용 웨이퍼 지지부(126)의 높이는, 반송용 웨이퍼 지지부(122)와 관통 구멍(120A)을 합한 두께보다 크다. 그 결과, 설치부(20)에 설치된 성막용 웨이퍼 지지부(126)의 상면(126a)이 웨이퍼(W)와 접촉하여, 웨이퍼(W)를 지지하는 개소가 반송용 웨이퍼 지지부(122)로부터 성막용 웨이퍼 지지부(126)로 바뀐다.
성막용 웨이퍼 지지부(126)는 반송용 웨이퍼 지지부(122)보다 적재되는 웨이퍼(W)의 외주측에 배치되어 있기 때문에, 얻어지는 에피택셜 웨이퍼의 품질을 높일 수 있다.
이밖에, 전기적인 구동에 의해 성막용 웨이퍼 지지부를 상하 방향으로 이동하는 구성으로 해도 된다. 단, SiC 에피택셜 웨이퍼 등을 성막하는 경우는, 노체(30) 내의 온도는 1500℃ 근처까지 상승하기 때문에, 구동 회로 등을 열로부터 차단할 것이 요구된다.
또한 웨이퍼 지지 기구를 평면으로 본 형상도 다양하게 변경할 수 있다.
예를 들어, 도 3에서는 반송용 웨이퍼 지지부(12) 및 성막용 웨이퍼 지지부(16) 모두가 원환형으로 형성되어 있다. 반송용 웨이퍼 지지부(12) 및 성막용 웨이퍼 지지부(16)는 반드시 원환형일 필요는 없고, 도 7에 나타낸 바와 같이 반송용 웨이퍼 지지부(132)가 점재하고 있어도 된다. 반송용 웨이퍼 지지부(132)는 랜덤하게 점재하고 있어도 되지만, 안정성의 관점에서 동심원 상에 존재하는 것이 바람직하다. 이 경우, 「반송용 웨이퍼 지지부에 의해 형성되는 원의 직경」이란, 점재하는 반송용 웨이퍼 지지부(132)를 연결하여 그릴 수 있는 최대의 원의 직경을 의미한다.
성막용 웨이퍼 지지부(16)도, 도 7에 나타내는 반송용 웨이퍼 지지부(132)와 마찬가지로, 원환의 일부가 절결된 형상이어도 된다.
또한 설치부(20)도, 웨이퍼 지지 기구(10)를 지지할 수 있으면 특별히 상관없다. 예를 들어, 원판형, 원환형 등 다양한 형상을 취할 수 있다.
(에피택셜 웨이퍼의 제조 방법)
본 실시 형태에 관한 에피택셜 웨이퍼의 제조 방법은, 웨이퍼를 반송용 공간으로부터 반송용 공간보다 고온의 성막 공간에 반송하여, 성막 공간 내에서 웨이퍼 상에 층을 형성하는 에피택셜 웨이퍼의 제조 방법이다.
본 실시 형태에 관한 에피택셜 웨이퍼의 제조 방법은, 웨이퍼를 웨이퍼 지지대의 반송용 웨이퍼 지지부에 적재하는 적재 공정과, 반송용 공간으로부터 성막 공간으로, 웨이퍼 지지대와 함께 웨이퍼를 반송하는 반송 공정과, 반송된 웨이퍼 지지대를 성막 공간 내에 설치하고, 웨이퍼 상에 층을 성막하는 성막 공정을 갖는다. 이하, 도 1에 나타내는 화학 기상 성장 장치 및 도 2에 나타내는 웨이퍼 지지 기구를 예로 들어, 에피택셜 웨이퍼의 제조 방법에 대하여 구체적으로 설명한다.
먼저, 웨이퍼(W)를 웨이퍼 지지대(11)의 반송용 웨이퍼 지지부(12)에 적재한다. 이때, 반송용 웨이퍼 지지부(12)가, 적재되는 웨이퍼(W)의 외주보다 내측에 오도록 한다. 반송용 웨이퍼 지지부(12)에 의해 형성되는 원의 중심과, 적재되는 웨이퍼(W)의 중심은 일치시키는 것이 바람직하다. 이것들의 중심을 일치시킴으로써, 설치부(20)를 지지하는 지주(21)의 회전축과 웨이퍼(W)의 중심을 일치시키기 쉬워져, 얻어지는 에피택셜 웨이퍼를 균질하게 할 수 있다. 또한 반송 시에 있어서의 웨이퍼(W)의 안정성도 높일 수 있다.
그리고, 웨이퍼(W)가 적재된 웨이퍼 지지 기구(10)를 반송용 공간(P)으로 도입하고, 반송용 암(41)에 설치한다. 암(41)과 웨이퍼 지지 기구(10)의 설치는 특별히 상관없다. 예를 들어, 웨이퍼 지지 기구(10)에 나사 구멍을 형성하고, 그 나사 구멍에 암(41)을 삽입하고, 암(41)에 웨이퍼 지지 기구(10)를 설치할 수 있다.
이때, 반송용 공간(P) 내의 온도는 작업성의 관점에서 사람이 작업을 행할 수 있을 정도의 온도인 것이 바람직하고, 예를 들어 실온인 것이 바람직하다.
이어서, 노체(30)와 준비실(40)을 구획하는 셔터(31)를 개방하고, 반송용 공간(P)으로부터 성막 공간(R)으로 웨이퍼 지지 기구(10)와 함께 웨이퍼(W)를 반송한다. 이때, 필요에 따라 반송용 공간(P)을 감압 처리 등을 행한다.
노체(30)로 둘러싸이는 성막 공간(R)의 온도의 승강온은 생산 효율을 높이기 위해서는, 가능한 한 적게 하는 것이 바람직하다. 그로 인해, 성막 공간(R)의 온도는 반송용 공간(P)과 비교하여 고온이 된다. 구체적으로는, 예를 들어 SiC 에피택셜 웨이퍼를 제작하는 경우, 에피택셜 성장을 행하는 온도는 1500℃ 이상이다. 그로 인해, 성막 공간(R)의 온도는 반송 시에 있어서도 700℃ 이상인 것이 바람직하다.
반송용 공간(P)과 성막 공간(R)의 사이에는 수백℃ 정도의 온도차가 있다. 온도차에 의해, 서셉터(10) 상에 적재된 웨이퍼(W)에는 열응력이 가해진다. 웨이퍼 지지 기구(10)에 접하고 있는 부분은, 접하고 있지 않은 부분과 비교하여 상대적으로 차가워, 웨이퍼에 온도 분포가 생긴다. 온도차가 클수록, 웨이퍼(W)에 가해지는 열응력은 커진다.
웨이퍼(W)에 가해지는 열응력은 웨이퍼(W)를 지지하고 있는 부분에서 가장 커진다. 본 실시 형태에 관한 에피택셜 웨이퍼의 제조 방법에서는, 적재 공정에 있어서 반송용 웨이퍼 지지부(12)가, 적재될 웨이퍼(W)의 외주보다 내측에 오도록 적재하고 있다. 그로 인해, 웨이퍼(W)에 과잉의 모멘트가 가해지는 것을 피할 수 있고, 웨이퍼(W)가 깨지는 것을 피할 수 있다.
웨이퍼(W)의 깨짐을 억제하는 효과는 온도차를 갖는 환경 사이에서의 반송 시라면 효과를 발휘한다. 그 중에서도, SiC 에피택셜 웨이퍼 등의 에피택셜 성장에 1500℃ 정도의 매우 고온을 필요로 하는 에피택셜 웨이퍼를 제작할 때에 있어서, 이 효과는 특히 현저하다. SiC 에피택셜 웨이퍼를 제작하는 경우, 상술한 바와 같이 반송 시의 성막 공간(R)의 온도는 700℃ 이상인 것이 바람직하다. 예를 들어, SiC 에피택셜 웨이퍼를 제작하는 성막 장치에 있어서, 반송용 공간(P)과 성막 공간(R)의 온도차는 650℃ 이상으로 된다.
성막 공간(R) 내로 반송된 웨이퍼 지지 기구(10)는 노체(30) 내에 설치된 설치부(20)에 설치된다. 이 과정에서, 웨이퍼를 지지하는 위치를 반송용 웨이퍼 지지부(12)로부터 성막용 웨이퍼 지지부(16)로 전환한다. 전환 방향은 특별히 상관없지만, 예를 들어 도 2, 도 5, 도 6에 나타내는 웨이퍼 지지 기구 등을 사용함으로써 실현할 수 있다. 또한, 성막용 웨이퍼 지지부(16)는 반송용 웨이퍼 지지부(12)보다 웨이퍼(W)의 외주측에 위치한다.
그리고, 웨이퍼(W)를 지지하는 개소를 전환한 후, 웨이퍼(W) 상에 에피택셜층을 형성한다. 웨이퍼(W)를 지지하는 개소를, 반송 시에 웨이퍼(W)를 지지하는 반송용 웨이퍼 지지부(12)로부터 웨이퍼(W)의 외주측으로 바꾼다.
에피택셜층의 형성 방법은 공지의 화학 기상 성장(CVD)법 등을 사용할 수 있다. 예를 들어, SiC 웨이퍼 상에 에피택셜층을 성장시키는 경우는, 원료 가스, 도펀드 가스, 에칭 가스, 캐리어 가스 등을 노체(30) 내에 도입하면서 가열한다. 가열에 의해 분해된 원료 가스가 SiC 웨이퍼 표면에서 반응함으로써, 에피택셜층이 성장하여, SiC 에피택셜 웨이퍼가 얻어진다. 본 실시 형태에 관한 웨이퍼 지지 기구 및 화학 기상 성장 장치는 SiC의 에피택셜 SiC 성장 장치 이외에도 적용할 수 있지만, 에피택셜 성장 온도가 고온인 SiC 에피택셜 성장에서 특히 유효하고, 적합하게 사용된다.
본 실시 형태에 관한 SiC 에피택셜 웨이퍼의 제조 방법에 의하면, 반송 시에 웨이퍼가 깨지는 것을 피할 수 있다. 또한 성막 시에 성장하는 에피택셜층을 균질하게 할 수 있다.
이상, 본 발명의 바람직한 실시 형태에 대하여 상세하게 설명했지만, 본 발명은 특정한 실시 형태에 한정되는 것은 아니고, 특허 청구 범위 내에 기재된 본 발명의 요지의 범위 내에 있어서, 다양한 변형·변경이 가능하다.
실시예
웨이퍼를 고온 반송했을 때에, 웨이퍼에 가해지는 응력을 시뮬레이션에 의해 구했다. 도 8은 시뮬레이션에 사용한 웨이퍼 지지대의 단면도이다. 웨이퍼 지지대(140)의 웨이퍼 지지부(141)의 폭 w는 2㎜로 했다. 그리고, 웨이퍼 지지대(140)의 하방의 온도를 1000℃로 하고, 측방을 900℃로 설정했다. 하방의 온도는 화학 기상 성장 장치에 있어서의 서셉터의 가열용 히터에 대응하고, 측방의 온도는 노체 측면으로부터의 방사 가열에 대응한다.
또한 시뮬레이션 결과는 웨이퍼의 중앙을 중심으로 좌우 대칭이 되기 때문에, 계산 부하를 억제하기 위해 웨이퍼의 중앙으로부터 편단까지를 시뮬레이션했다.
이하의 실시예 등에서는, 웨이퍼(W)의 외주단으로부터 웨이퍼 지지부(141)의 외주단까지의 거리 d를 바꾸면서, 웨이퍼(W)에 가해지는 응력을 시뮬레이션했다.
(비교예 1-1)
직경 100㎜의 웨이퍼를 웨이퍼 지지대 상에 적재한 경우의 응력을 구했다. 웨이퍼 지지부가 지지하고 있는 부분은 웨이퍼의 중앙으로부터 48 내지 50㎜의 위치로 했다. 즉, 적재된 웨이퍼의 외주로부터 0㎜의 위치에, 웨이퍼 지지부의 외주가 설치된다. 웨이퍼 지지부에 의해 형성되는 원의 반경(50㎜)은 적재되는 웨이퍼의 반경(50㎜)의 100％이다.
(실시예 1-1)
직경 100㎜의 웨이퍼를 웨이퍼 지지대 상에 적재한 경우의 응력을 구했다. 웨이퍼 지지부가 지지하고 있는 부분은 웨이퍼의 중앙으로부터 46 내지 48㎜의 위치로 했다. 즉, 적재된 웨이퍼의 외주로부터 2㎜의 위치에, 웨이퍼 지지부의 외주가 설치된다. 웨이퍼 지지부에 의해 형성되는 원의 반경(48㎜)은 적재되는 웨이퍼의 반경(50㎜)의 96％이다.
(실시예 1-2)
직경 100㎜의 웨이퍼를 웨이퍼 지지대 상에 적재한 경우의 응력을 구했다. 웨이퍼 지지부가 지지하고 있는 부분은 웨이퍼의 중앙으로부터 44 내지 46㎜의 위치로 했다. 즉, 적재된 웨이퍼의 외주로부터 4㎜의 위치에, 웨이퍼 지지부의 외주가 설치된다. 웨이퍼 지지부에 의해 형성되는 원의 반경(46㎜)은 적재되는 웨이퍼의 반경(50㎜)의 92％이다.
도 9 내지 도 11은 비교예 1-1 및 실시예 1-1 및 1-2의 조건에서 시뮬레이션한 결과를 나타내는 도면이다. 도 9는 비교예 1-1에 대응하고, 도 10은 실시예 1-1에 대응하고, 도 11은 실시예 1-2에 대응한다.
도 9 내지 도 11에 나타낸 바와 같이, 웨이퍼 지지부와 접촉하고 있는 부분에서 가장 웨이퍼(W)의 온도가 낮게 되어 있다. 웨이퍼 지지부와 접촉하고 있는 부분과 접하고 있지 않은 부분에서 열전도율이 상이하기 때문이다.
또한 웨이퍼 지지부와 접촉하고 있는 부분이 가장 저온으로 되어 있기 때문에, 웨이퍼 지지부와 접하고 있는 부분에 가장 큰 응력이 가해지고 있다. 비교예 1-1(도 9)의 최대 응력은 실시예 1-1 및 실시예 1-2(도 10, 도 11)와 비교하여 크다. 도 10 및 도 11에 나타낸 바와 같이 가장 저온으로 되는 부분이 웨이퍼의 직경 방향 도중에 존재하는 경우는, 그 주위의 온도도 완만하게 변화되고 있기 때문에, 응력이 웨이퍼의 직경 방향으로 분산된다. 이에 비해, 도 9에 나타낸 바와 같이 가장 저온으로 되는 부분이 웨이퍼의 단부에 존재하는 경우는, 응력을 분산할 수 없어, 최대 응력이 커진다.
또한 웨이퍼 단부의 주응력을 비교하면, 비교예 1-1(도 9)은 180㎫, 실시예 1-1(도 10)은 125㎫, 실시예 1-2(도 11)는 75㎫이다. 웨이퍼는, 외주부의 파괴 강도는 내부의 파괴 강도보다도 작다. 따라서, 내주부보다도 외주부에 응력이 가해진 쪽이, 웨이퍼는 깨지기 쉽다. 웨이퍼의 깨짐을 억제하기 위해서는, 외주부의 응력을 저감시키는 것이 중요해진다. 웨이퍼 지지부의 위치를 적재되는 웨이퍼의 외주보다 내측으로 함으로써, 외주부의 응력을 저감시킬 수 있어, 웨이퍼 깨짐을 억제할 수 있다.
이어서, 동일한 시뮬레이션을, 웨이퍼 사이즈를 6인치로 변경하여 행하였다.
(비교예 2-1)
직경 150㎜의 웨이퍼를 웨이퍼 지지대 상에 적재한 경우의 응력을 구했다. 웨이퍼 지지부가 지지하고 있는 부분은 웨이퍼의 중앙으로부터 73 내지 75㎜의 위치로 했다. 즉, 적재된 웨이퍼의 외주로부터 0㎜의 위치에, 웨이퍼 지지부의 외주가 설치된다. 웨이퍼 지지부에 의해 형성되는 원의 반경(75㎜)은 적재되는 웨이퍼의 반경(75㎜)의 100％이다.
(실시예 2-1)
직경 150㎜의 웨이퍼를 웨이퍼 지지대 상에 적재한 경우의 응력을 구했다. 웨이퍼 지지부가 지지하고 있는 부분은 웨이퍼의 중앙으로부터 71 내지 73㎜의 위치로 했다. 즉, 적재된 웨이퍼의 외주로부터 2㎜의 위치에, 웨이퍼 지지부의 외주가 설치된다. 웨이퍼 지지부에 의해 형성되는 원의 반경(73㎜)은 적재되는 웨이퍼의 반경(75㎜)의 97％이다.
(실시예 2-2)
6인치(직경 152.4㎜)의 웨이퍼를 웨이퍼 지지대 상에 적재한 경우의 응력을 구했다. 웨이퍼 지지부가 지지하고 있는 부분은 웨이퍼의 중앙으로부터 69 내지 71㎜의 위치로 했다. 즉, 적재된 웨이퍼의 외주로부터 4㎜의 위치에, 웨이퍼 지지부의 외주가 설치된다. 웨이퍼 지지부에 의해 형성되는 원의 반경(71㎜)은 적재되는 웨이퍼의 반경(75㎜)의 95％이다.
도 12 내지 도 14는 비교예 2-1 및 실시예 2-1 및 2-2의 조건에서 시뮬레이션한 결과를 나타내는 도면이다. 도 12는 비교예 2-1에 대응하고, 도 13은 실시예 2-1에 대응하고, 도 14는 실시예 2-2에 대응한다.
도 12 내지 도 14에 나타낸 바와 같이, 웨이퍼 사이즈를 크게 해도, 웨이퍼 지지부와 접촉하고 있는 부분에서 가장 웨이퍼(W)의 온도가 낮게 되어 있다.
또한 최대 응력은, 비교예 2-1(도 12)은 실시예 2-1 및 실시예 2-2(도 13, 도 14)와 비교하여 크다. 가장 저온이 되는 부분이 웨이퍼의 단부에 존재함으로써, 응력을 분산시킬 수 없기 때문이라고 생각된다.
또한 웨이퍼 단부의 주응력을 비교하면, 비교예 2-1(도 12)은 180㎫, 실시예 2-1(도 13)은 150㎫, 실시예 2-2(도 14)는 110㎫이다. 웨이퍼는 외주부의 파괴 강도가, 내부의 파괴 강도보다도 작다. 따라서, 내주부보다도 외주부에 응력이 가해진 쪽이, 웨이퍼는 깨지기 쉽다. 웨이퍼의 깨짐을 억제하기 위해서는, 외주부의 응력을 저감시키는 것이 중요해진다. 웨이퍼 지지부의 위치를 적재되는 웨이퍼의 외주보다 내측으로 함으로써, 외주부의 응력을 저감시킬 수 있어, 웨이퍼 깨짐을 억제할 수 있다.
100 : 화학 기상 성장 장치
10, 110 : 웨이퍼 지지 기구
11, 120, 140 : 웨이퍼 지지대
11a, 120a : 제1 면
11b : 제2 면
11A, 120A : 관통 구멍
12, 122, 132 : 반송용 웨이퍼 지지부
12a, 16a, 116a, 126a : 상면
15, 115 : 가동부
15a : 연장부
15b : 현가부
16, 116, 126 : 성막용 웨이퍼 지지부
115b : 돌기부
17, 117 : 밀어 올림부
20 : 설치부
21 : 지주
30 : 노체
31 : 셔터
40 : 준비실
41 : 암
141 : 웨이퍼 지지부
P : 반송용 공간
R : 성막 공간
W : 웨이퍼
Wb : 이면

Claims (8)

  1. 웨이퍼 지지대와,
    상기 웨이퍼 지지대에 의해 지지되는 가동부를 구비하고,
    상기 웨이퍼 지지대는, 적재되는 웨이퍼의 이면과 대향하는 제1 면으로부터 기립하고, 적재되는 웨이퍼의 외주단보다 내측에 설치된 반송용 웨이퍼 지지부를 갖고,
    상기 가동부는, 상기 반송용 웨이퍼 지지부보다 적재되는 웨이퍼의 외주측에 위치하는 성막용 웨이퍼 지지부를 갖고, 상기 반송용 웨이퍼 지지부의 기립 방향으로 상기 웨이퍼 지지대에 대하여 상대적으로 이동 가능한 웨이퍼 지지 기구.
  2. 제1항에 있어서, 상기 반송용 웨이퍼 지지부에 의해 형성되는 원의 직경이, 적재되는 웨이퍼의 직경의 97％ 이하인 웨이퍼 지지 기구.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 가동부의 적어도 일부는, 상기 웨이퍼 지지대의 제1 면과 반대측의 제2 면으로부터 돌출되어, 밀어 올림부를 형성하는 웨이퍼 지지 기구.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 웨이퍼 지지 기구를 설치하는 설치부를 더 갖고,
    상기 설치부에 상기 웨이퍼 지지 기구를 설치함으로써, 상기 설치부에 의해 상기 가동부가 밀어 올려져, 상기 웨이퍼의 지지 위치를 상기 반송용 웨이퍼 지지부로부터 상기 성막용 웨이퍼 지지부로 전환 가능한 웨이퍼 지지 기구.
  5. 관통 구멍이 형성된 웨이퍼 지지대와,
    상기 웨이퍼 지지대에 적재되는 웨이퍼의 이면과 대향하는 제1 면으로부터 기립하고, 적재되는 웨이퍼의 외주단 및 상기 관통 구멍보다 내측에 설치된 반송용 웨이퍼 지지부와,
    상기 관통 구멍에 삽입 가능한 성막용 웨이퍼 지지부와,
    상기 웨이퍼 지지대를 설치하는 설치부를 갖고,
    상기 설치부에 상기 웨이퍼 지지대를 설치함으로써, 상기 성막용 웨이퍼 지지부가 상기 웨이퍼 지지대의 관통 구멍에 삽입되어, 상기 웨이퍼의 지지 위치를 상기 반송용 웨이퍼 지지부로부터 상기 성막용 웨이퍼 지지부로 전환 가능한 웨이퍼 지지 기구.
  6. 제1항, 제2항 및 제5항 중 어느 한 항에 기재된 웨이퍼 지지 기구를 구비하는 화학 기상 성장 장치.
  7. 웨이퍼를 웨이퍼 지지대의 반송용 웨이퍼 지지부에 적재하는 적재 공정과,
    반송용 공간으로부터 상기 반송용 공간보다 고온의 성막 공간에, 상기 웨이퍼 지지대와 함께 상기 웨이퍼를 반송하는 반송 공정과,
    반송된 상기 웨이퍼 지지대를 상기 성막 공간 내에 설치하고, 상기 웨이퍼 상에 층을 성막하는 성막 공정을 갖고,
    상기 반송 공정으로부터 상기 성막 공정에 이르는 과정에 있어서, 상기 웨이퍼를 지지하는 위치를, 상기 반송용 웨이퍼 지지부로부터 상기 반송용 웨이퍼 지지부보다 웨이퍼의 외주측에 위치하는 성막용 웨이퍼 지지부로 전환하는 에피택셜 웨이퍼의 제조 방법.
  8. 제7항에 있어서, 상기 성막 공간의 온도가 700℃ 이상인 에피택셜 웨이퍼의 제조 방법.
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