KR20210100720A - 기상 성장 장치 및 이에 이용되는 캐리어 - Google Patents

기상 성장 장치 및 이에 이용되는 캐리어 Download PDF

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Abstract

웨이퍼 주연부의 CVD 막두께를 균일하게 할 수 있는 기상 성장 장치를 제공한다. 캐리어(C)는, 서셉터(112)의 상면에 올려 놓여지는 저면(C11)과, 웨이퍼(WF)의 이면의 외연부에 접촉하여 지지하는 상면(C12)과, 외주측 벽면(C13)과, 내주측 벽면(C14)을 갖는 무단의 링 형상으로 형성됨과 함께, 상기 상면(C12)의 원주 방향에 있어서의 구조 또는 형상이, 상기 웨이퍼(WF)의 원주 방향에 있어서의 결정 방위에 대응한 관계를 갖는 구조 또는 형상으로 되고, 처리 전의 웨이퍼는, 처리 전의 웨이퍼의 원주 방향에 있어서의 결정 방위와, 원주 방향에 있어서의 구조 또는 형상이, 상기 대응한 관계가 되도록 캐리어에 탑재된다.

Description

기상 성장 장치 및 이에 이용되는 캐리어
본 발명은, 에피택셜 웨이퍼(Epitaxial Wafer)의 제조 등에 이용되는 기상 성장 장치 및 이에 이용되는 캐리어에 관한 것이다.
에피택셜 웨이퍼의 제조 등에 이용되는 기상 성장 장치에 있어서, 실리콘 웨이퍼 이면으로의 손상을 최소한으로 하기 위해, 실리콘 웨이퍼를 링 형상의 캐리어에 탑재한 상태에서, 로드록실(load lock chambers)에서 반응실까지의 공정을 반송하는 것이 제안되어 있다(특허문헌 1).
이러한 종류의 기상 성장 장치에서는, 로드록실에 있어서 대기한 링 형상의 캐리어에 처리 전의 웨이퍼를 탑재하는 한편, 처리 후의 웨이퍼는, 링 형상의 캐리어에 탑재된 채 반응실로부터 로드록실에 반송된다.
미국특허출원공개 2017/0110352호 공보 일본공개특허공보 2007-294942호
그러나, 상기 종래 기술의 링 형상의 캐리어에서는, 실리콘 단결정 웨이퍼의 주연부에 있어서의 에피택셜막의 형성 막두께의 급격한 변화를 억제할 수 없고, 따라서 특히 주연부의 평탄화는 곤란하다는 문제가 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 실리콘 웨이퍼 이면으로의 손상을 최소한으로 하면서, 웨이퍼 주연부의 CVD 막두께를 균일하게 할 수 있는 기상 성장 장치를 제공하는 것이다.
본 발명은, 웨이퍼의 외연을 지지하는 링 형상의 캐리어를 구비하고, 복수의 당해 캐리어를 이용하여,
복수의 처리 전의 웨이퍼를, 웨이퍼 수납 용기로부터, 팩토리 인터페이스, 로드록실 및 웨이퍼 이재실(移載室)을 통하여 반응실로 순차적으로 반송함과 함께,
복수의 처리 후의 웨이퍼를, 상기 반응실로부터, 상기 웨이퍼 이재실, 상기 로드록실 및 상기 팩토리 인터페이스를 통하여 상기 웨이퍼 수납 용기로 순차적으로 반송하는 기상 성장 장치로서,
상기 로드록실은, 제1 도어를 통하여 상기 팩토리 인터페이스와 연통함과 함께, 제2 도어를 통하여 상기 웨이퍼 이재실과 연통하고,
상기 웨이퍼 이재실은, 게이트 밸브를 통하여, 상기 웨이퍼에 CVD막을 형성하는 상기 반응실과 연통하고,
상기 웨이퍼 이재실에는, 상기 로드록실에 반송되어 온 처리 전의 웨이퍼를 캐리어에 탑재된 상태에서 상기 반응실에 투입함과 함께, 상기 반응실에 있어서 처리를 끝낸 처리 후의 웨이퍼를 캐리어에 탑재된 상태에서 상기 반응실로부터 취출하여 상기 로드록실에 반송하는 제1 로봇이 설치되고,
상기 팩토리 인터페이스에는, 처리 전의 웨이퍼를 웨이퍼 수납 용기로부터 취출하여, 상기 로드록실에서 대기하는 캐리어에 탑재함과 함께, 상기 로드록실에 반송되어 온, 캐리어에 탑재된 처리 후의 웨이퍼를, 웨이퍼 수납 용기에 수납하는 제2 로봇이 설치되고,
상기 로드록실에는, 캐리어를 지지하는 홀더가 설치되고,
상기 반응실에는, 상기 캐리어를 지지하는 서셉터가 설치된 기상 성장 장치에 있어서,
상기 캐리어는, 상기 서셉터의 상면에 올려 놓여지는 저면과, 상기 웨이퍼의 이면의 외연부에 접촉하여 지지하는 상면과, 외주측 벽면과, 내주측 벽면을 갖는 무단(無端)의 링 형상으로 형성되고,
상기 캐리어, 또는 상기 캐리어 및 상기 서셉터는, 상기 상면의 원주(圓周) 방향에 있어서의 구조 또는 형상이, 상기 웨이퍼의 원주 방향에 있어서의 결정 방위에 대응한 관계를 갖는 구조 또는 형상으로 되고,
상기 처리 전의 웨이퍼는, 상기 처리 전의 웨이퍼의 원주 방향에 있어서의 결정 방위와, 상기 캐리어 또는 상기 캐리어 및 상기 서셉터의 원주 방향에 있어서의 구조 또는 형상이, 상기 대응한 관계가 되도록 상기 캐리어에 탑재되는 기상 성장 장치이다.
본 발명에 있어서, 상기 캐리어 또는 상기 캐리어 및 상기 서셉터의 상면의 원주 방향에 있어서의 구조 또는 형상이, 상기 웨이퍼의 원주 방향에 있어서의 결정 방위에 대응한 관계를 갖는 구조 또는 형상으로 되어 있지만, 그의 일 예로서, 상기 캐리어 또는 상기 캐리어 및 상기 서셉터의 상기 상면의 원주 방향에 있어서의 카운터보어 깊이를, 상기 웨이퍼의 원주 방향에 있어서의 결정 방위에 대응한 깊이로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 CVD막이 성장하기 쉬운 결정 방위에 있어서의 상기 카운터보어 깊이는, 상기 CVD막이 성장하기 어려운 결정 방위에 있어서의 상기 카운터보어 깊이보다도 큰 것이 보다 바람직하다.
본 발명에 있어서, 상기 카운터보어 깊이가 원주 방향으로 연속적 또한 주기적으로 변화하는 것이 보다 바람직하다.
본 발명에 있어서, 상기 카운터보어 깊이가 원주 방향으로 90도마다 주기적으로 변화하는 것이 보다 바람직하다.
또한, 본 발명에 있어서의 다른 예로서, 상기 캐리어 또는 상기 캐리어 및 상기 서셉터의 상기 상면의 원주 방향에 있어서의 포켓폭을, 상기 웨이퍼의 원주 방향에 있어서의 결정 방위에 대응한 포켓폭으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 CVD막이 성장하기 쉬운 결정 방위에 있어서의 상기 포켓폭은, 상기 CVD막이 성장하기 어려운 결정 방위에 있어서의 상기 포켓폭보다도 작은 것이 보다 바람직하다.
본 발명에 있어서, 상기 포켓폭이 원주 방향으로 연속적 또한 주기적으로 변화하는 것이 보다 바람직하다.
본 발명에 있어서, 상기 포켓폭이 원주 방향으로 90도마다 주기적으로 변화하는 것이 보다 바람직하다.
본 발명에 있어서, 상기 캐리어는, 상기 서셉터의 상면에 올려 놓여져 있는 경우에, 상기 서셉터의 외주 융기부와 협동하여 상기 캐리어의 상면을 구성하는 것이 보다 바람직하다.
또한 본 발명은, 웨이퍼의 외연을 지지하는 링 형상의 캐리어로서, 상기 캐리어를 이용하여,
복수의 처리 전의 웨이퍼를, 웨이퍼 수납 용기로부터, 팩토리 인터페이스, 로드록실 및 웨이퍼 이재실을 통하여 반응실로 순차적으로 반송함과 함께,
복수의 처리 후의 웨이퍼를, 상기 반응실로부터, 상기 웨이퍼 이재실, 상기 로드록실 및 상기 팩토리 인터페이스를 통하여 상기 웨이퍼 수납 용기로 순차적으로 반송하는 기상 성장 장치용 캐리어에 있어서,
상기 반응실의 서셉터의 상면에 올려 놓여지는 저면과, 상기 웨이퍼의 이면의 외연부에 접촉하여 지지하는 상면과, 외주측 벽면과, 내주측 벽면을 갖는 무단의 링 형상으로 형성됨과 함께, 상기 상면의 원주 방향에 있어서의 구조 또는 형상이, 상기 웨이퍼의 원주 방향에 있어서의 결정 방위에 대응한 관계를 갖는 구조 또는 형상으로 되어 있는 기상 성장 장치용 캐리어이다.
본 발명에 있어서, 상기 캐리어는, 상기 상면의 원주 방향에 있어서의 카운터보어 깊이가, 상기 웨이퍼의 원주 방향에 있어서의 결정 방위에 대응한 깊이로 할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 CVD막이 성장하기 쉬운 결정 방위에 있어서의 상기 카운터보어 깊이는, 상기 CVD막이 성장하기 어려운 결정 방위에 있어서의 상기 카운터보어 깊이보다도 큰 것이 보다 바람직하다.
본 발명에 있어서, 상기 카운터보어 깊이가 원주 방향으로 연속적 또한 주기적으로 변화하는 것이 보다 바람직하다.
본 발명에 있어서, 상기 카운터보어 깊이가 원주 방향으로 90도마다 주기적으로 변화하는 것이 보다 바람직하다.
또한 본 발명에 있어서, 상기 캐리어는, 상기 상면의 원주 방향에 있어서의 포켓폭이, 상기 웨이퍼의 원주 방향에 있어서의 결정 방위에 대응한 포켓폭으로 할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 CVD막이 성장하기 쉬운 결정 방위에 있어서의 상기 포켓폭은, 상기 CVD막이 성장하기 어려운 결정 방위에 있어서의 상기 포켓폭보다도 작은 것이 보다 바람직하다.
본 발명에 있어서, 상기 포켓폭이 원주 방향으로 연속적 또한 주기적으로 변화하는 것이 보다 바람직하다.
본 발명에 있어서, 상기 포켓폭이 원주 방향으로 90도마다 주기적으로 변화하는 것이 보다 바람직하다.
본 발명에 있어서, 상기 캐리어는, 상기 서셉터의 상면에 올려 놓여져 있는 경우에, 상기 서셉터의 외주 융기부와 협동하여 상기 캐리어의 상면을 구성하는 것이 보다 바람직하다.
본 발명에 의하면, 캐리어 또는 캐리어 및 서셉터의 상면의 원주 방향에 있어서의 구조 또는 형상이, 웨이퍼의 원주 방향에 있어서의 결정 방위에 대응한 관계를 갖는 구조 또는 형상으로 되어 있기 때문에, 결정 방위에 기인하는 CVD의 막 두께의 불균일이 억제된다. 그 결과, 웨이퍼 주연부의 CVD 막두께를 균일하게 할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 형태에 따른 기상 성장 장치를 나타내는 블록도이다.
도 2a는 본 발명의 실시 형태에 따른 캐리어를 나타내는 평면도이다.
도 2b는 웨이퍼 및 반응로의 서셉터를 포함한 캐리어의 단면도이다.
도 3a는 로드록실에 설치된 홀더를 나타내는 평면도이다.
도 3b는 웨이퍼 및 캐리어를 포함한 홀더의 단면도이다.
도 4는 로드록실에 있어서의 웨이퍼 및 캐리어의 이재 순서를 나타내는 평면도 및 단면도이다.
도 5는 반응실 내에 있어서의 웨이퍼 및 캐리어의 이재 순서를 나타내는 평면도 및 단면도이다.
도 6은 (100)면을 주면으로 하는 실리콘 단결정 웨이퍼의 결정 방위를 나타내는 평면도이다.
도 7a는 본 발명에 따른 캐리어의 제1예를 나타내는 주요부 단면도이다.
도 7b는 도 7a의 캐리어를 나타내는 평면도이다.
도 7c는 도 7a의 캐리어의 상면을 도 7b의 화살표의 방향을 따라 전개한 도면이다.
도 7d는 본 발명에 따른 캐리어의 제1예의 다른 예를 나타내는 주요부 단면도이다.
도 8a는 본 발명에 따른 캐리어의 제2예를 나타내는 주요부 단면도이다.
도 8b는 도 8a의 캐리어를 나타내는 평면도이다.
도 8c는 도 8a의 캐리어의 포켓폭을 도 8b의 화살표의 방향을 따라 전개한 도면이다.
도 8d는 본 발명에 따른 캐리어의 제2예의 다른 예를 나타내는 주요부 단면도이다.
도 9는 본 실시 형태의 기상 성장 장치에 있어서의 웨이퍼 및 캐리어의 처리 순서를 나타내는 도면(그의 1)이다.
도 10은 본 실시 형태의 기상 성장 장치에 있어서의 웨이퍼 및 캐리어의 처리 순서를 나타내는 도면(그의 2)이다.
도 11은 본 실시 형태의 기상 성장 장치에 있어서의 웨이퍼 및 캐리어의 처리 순서를 나타내는 도면(그의 3)이다.
도 12는 본 실시 형태의 기상 성장 장치에 있어서의 웨이퍼 및 캐리어의 처리 순서를 나타내는 도면(그의 4)이다.
(발명을 실시하기 위한 형태)
이하, 본 발명의 실시 형태를 도면에 기초하여 설명한다. 도 1은, 본 발명의 실시 형태에 따른 기상 성장 장치(1)를 나타내는 블록도이고, 중앙에 나타내는 기상 성장 장치(1)의 본체는, 평면도에 의해 나타낸 것이다. 본 실시 형태의 기상 성장 장치(1)는, 소위 CVD 장치로서, 한 쌍의 반응로(11, 11)와, 단결정 실리콘 웨이퍼 등의 웨이퍼(WF)를 핸들링하는 제1 로봇(121)이 설치된 웨이퍼 이재실(12)과, 한 쌍의 로드록실(13)과, 웨이퍼(WF)를 핸들링하는 제2 로봇(141)이 설치된 팩토리 인터페이스(14)와, 복수매의 웨이퍼(WF)를 수납한 웨이퍼 수납 용기(15)(카세트 케이스)를 설치하는 로드 포트를 구비한다.
팩토리 인터페이스(14)는, 웨이퍼 수납 용기(15)가 올려 놓여지는 클린 룸과 동일한 대기 분위기로 된 영역이다. 이 팩토리 인터페이스(14)에는, 웨이퍼 수납 용기(15)에 수납된 처리 전의 웨이퍼(WF)를 취출하여 로드록실(13)로 투입하는 한편, 로드록실(13)로 반송되어 온 처리 후의 웨이퍼(WF)를 웨이퍼 수납 용기(15)로 수납하는 제2 로봇(141)이 설치되어 있다. 제2 로봇(141)은, 제2 로봇 컨트롤러(142)에 의해 제어되고, 로봇 핸드의 선단에 장착된 제2 블레이드(143)가, 미리 티칭된 소정의 궤적을 따라 이동한다.
로드록실(13)과 팩토리 인터페이스(14)의 사이에는, 기밀성을 갖는 개폐 가능한 제1 도어(131)가 설치되고, 로드록실(13)과 웨이퍼 이재실(12)의 사이에는, 동일하게 기밀성을 갖는 개폐 가능한 제2 도어(132)가 설치되어 있다. 그리고, 로드록실(13)은, 불활성 가스 분위기로 된 웨이퍼 이재실(12)과, 대기 분위기로 된 팩토리 인터페이스(14)의 사이에서, 분위기 가스를 치환하는 스페이스로서 기능한다. 그 때문에, 로드록실(13)의 내부를 진공 배기하는 배기 장치와, 로드록실(13)에 불활성 가스를 공급하는 공급 장치가 설치되어 있다.
예를 들면, 웨이퍼 수납 용기(15)로부터 처리 전의 웨이퍼(WF)를 웨이퍼 이재실(12)에 반송하는 경우에는, 팩토리 인터페이스(14)측의 제1 도어(131)를 닫고, 웨이퍼 이재실(12)측의 제2 도어(132)를 닫아, 로드록실(13)을 불활성 가스 분위기로 한 상태에서, 제2 로봇(141)을 이용하여, 웨이퍼 수납 용기(15)의 웨이퍼(WF)를 취출하고, 팩토리 인터페이스(14)측의 제1 도어(131)를 열어, 웨이퍼(WF)를 로드록실(13)에 반송한다. 이어서, 팩토리 인터페이스(14)측의 제1 도어(131)를 닫아 당해 로드록실(13)을 재차 불활성 가스 분위기로 한 후, 웨이퍼 이재실(12)측의 제2 도어(132)를 열고, 제1 로봇(121)을 이용하여, 당해 웨이퍼(WF)를 웨이퍼 이재실(12)에 반송한다.
반대로, 웨이퍼 이재실(12)로부터 처리 후의 웨이퍼(WF)를 웨이퍼 수납 용기(15)로 반송하는 경우에는, 팩토리 인터페이스(14)측의 제1 도어(131)를 닫고, 웨이퍼 이재실(12)측의 제2 도어(132)를 닫아, 로드록실(13)을 불활성 가스 분위기로 한 상태에서, 웨이퍼 이재실(12)측의 제2 도어(132)를 열고, 제1 로봇(121)을 이용하여, 웨이퍼 이재실(12)의 웨이퍼(WF)를 로드록실(13)에 반송한다. 이어서, 웨이퍼 이재실(12)측의 제2 도어(132)를 닫아 당해 로드록실(13)을 재차 불활성 가스 분위기로 한 후, 팩토리 인터페이스(14)측의 제1 도어(131)를 열고, 제2 로봇(141)을 이용하여, 당해 웨이퍼(WF)를 웨이퍼 수납 용기(15)에 반송한다.
웨이퍼 이재실(12)은, 밀폐된 챔버로 이루어지고, 한쪽이 로드록실(13)과 개폐 가능한 기밀성을 갖는 제2 도어(132)를 통하여 접속되고, 다른 한쪽이 기밀성을 갖는 개폐 가능한 게이트 밸브(114)를 통하여 접속되어 있다. 웨이퍼 이재실(12)에는, 처리 전의 웨이퍼(WF)를 로드록실(13)로부터 반응실(111)로 반송함과 함께, 처리 후의 웨이퍼(WF)를 반응실(111)로부터 로드록실(13)로 반송하는 제1 로봇(121)이 설치되어 있다. 제1 로봇(121)은, 제1 로봇 컨트롤러(122)에 의해 제어되고, 로봇 핸드의 선단에 장착된 제1 블레이드(123)가, 미리 티칭된 동작 궤적을 따라 이동한다.
기상 성장 장치(1)의 전체의 제어를 통괄하는 통괄 컨트롤러(16)와, 제1 로봇 컨트롤러(122)와, 제2 로봇 컨트롤러(142)는, 상호 제어 신호를 송수신한다. 그리고, 통괄 컨트롤러(16)로부터의 동작 지령 신호가 제1 로봇 컨트롤러(122)에 송신되면, 제1 로봇 컨트롤러(122)는, 제1 로봇(121)의 동작을 제어하고, 당해 제1 로봇(121)의 동작 결과가 제1 로봇 컨트롤러(122)로부터 통괄 컨트롤러(16)로 송신된다. 이에 따라, 통괄 컨트롤러(16)는, 제1 로봇(121)의 동작 상태를 인식한다. 마찬가지로, 통괄 컨트롤러(16)로부터의 동작 지령 신호가 제2 로봇 컨트롤러(142)에 송신되면, 제2 로봇 컨트롤러(142)는 제2 로봇(141)의 동작을 제어하고, 당해 제2 로봇(141)의 동작 결과가 제2 로봇 컨트롤러(142)로부터 통괄 컨트롤러(16)로 송신된다. 이에 따라, 통괄 컨트롤러(16)는, 제2 로봇(141)의 동작 상태를 인식한다.
웨이퍼 이재실(12)에는, 도시하지 않는 불활성 가스 공급 장치로부터 불활성 가스가 공급되고, 배기구에 접속된 스크러버(세정 집진 장치)에 의해 웨이퍼 이재실(12)의 가스가 정화된 후, 계 외로 방출된다. 이러한 종류의 스크러버는, 상세한 도시는 생략하지만, 예를 들면 종래 공지의 가압수식 스크러버를 이용할 수 있다.
반응로(11)는, CVD법에 의해 웨이퍼(WF)의 표면에 에피택셜막을 생성하기 위한 장치로서, 반응실(111)을 구비하고, 당해 반응실(111) 내에 웨이퍼(WF)를 올려 놓아 회전하는 서셉터(112)가 설치되고, 또한 반응실(111)에 수소 가스 및 CVD막을 생성하기 위한 원료 가스(CVD막이 실리콘 에피택셜막인 경우는, 예를 들면 4염화 규소 SiCl4나 트리클로로실란 SiHCl3 등)를 공급하는 가스 공급 장치(113)가 설치되어 있다. 또한 도시는 생략하지만, 반응실(111)의 주위에는, 웨이퍼(WF)를 소정 온도로 승온하기 위한 가열 램프가 설치되어 있다. 또한, 반응실(111)과 웨이퍼 이재실(12)의 사이에는, 게이트 밸브(114)가 설치되고, 게이트 밸브(114)를 폐색함으로써 반응실(111)의 웨이퍼 이재실(12)과의 기밀성이 확보된다. 이들 반응로(11)의 서셉터(112)의 구동, 가스 공급 장치(113)에 의한 가스의 공급·정지, 가열 램프의 ON/OFF, 게이트 밸브(114)의 개폐 동작의 각 제어는, 통괄 컨트롤러(16)로부터의 지령 신호에 의해 제어된다. 또한, 도 1에 나타내는 기상 성장 장치(1)는, 한 쌍의 반응로(11, 11)를 설치한 예를 나타냈지만, 1개의 반응로(11)라도 좋고, 3개 이상의 반응로라도 좋다.
반응로(11)에도, 웨이퍼 이재실(12)과 마찬가지의 구성을 갖는 스크러버(세정 집진 장치)가 설치되어 있다. 즉, 가스 공급 장치(113)로부터 공급된 수소 가스 또는 원료 가스는, 반응실(111)에 설치된 배기구에 접속된 스크러버에 의해 정화된 후, 계 외로 방출된다. 이 스크러버에 대해서도, 예를 들면 종래 공지의 가압수식 스크러버를 이용할 수 있다.
본 실시 형태의 기상 성장 장치(1)에서는, 웨이퍼(WF)를, 당해 웨이퍼(WF)의 전체 둘러 외연을 지지하는 링 형상의 캐리어(C)를 이용하여, 로드록실(13)과 반응실(111)의 사이를 반송한다. 도 2a는, 캐리어(C)를 나타내는 평면도, 도 2b는, 웨이퍼(WF) 및 반응로(11)의 서셉터(112)를 포함한 캐리어(C)의 단면도, 도 5는, 반응실(111) 내에 있어서의 웨이퍼(WF) 및 캐리어(C)의 이재 순서를 나타내는 평면도 및 단면도이다.
본 실시 형태의 캐리어(C)는, 예를 들면 SiC 등의 재료로 이루어지고, 무단의 링 형상으로 형성되고, 도 2b에 나타내는 서셉터(112)의 상면에 올려 놓여지는 저면(C11)과, 웨이퍼(WF)의 이면의 외연 전체 둘레에 접촉하여 지지하는 상면(C12)과, 외주측 벽면(C13)과, 내주측 벽면(C14)을 갖는다. 그리고, 캐리어(C)에 지지된 웨이퍼(WF)가, 반응실(111) 내에 반입되는 경우에는, 도 5(A)의 평면도에 나타내는 바와 같이, 제1 로봇(121)의 제1 블레이드(123)에 캐리어(C)를 올려 놓은 상태에서, 동 도(B)에 나타내는 바와 같이 서셉터(112)의 상부까지 반송하고, 동 도(C)에 나타내는 바와 같이 서셉터(112)에 대하여 상하 이동 가능하게 설치된 3개 이상의 캐리어 리프트 핀(115)에 의해, 일단 캐리어(C)를 들어 올리고, 동 도(D)에 나타내는 바와 같이 제1 블레이드(123)를 후퇴시킨 후, 동 도(E)에 나타내는 바와 같이 서셉터(112)를 상승시킴으로써, 서셉터(112)의 상면에 캐리어(C)를 올려 놓는다.
반대로, 반응실(111)에 있어서 처리를 종료한 웨이퍼(WF)를 캐리어(C)에 탑재한 상태에서 취출하는 경우는, 도 5(E)에 나타내는 상태로부터, 동 도(D)에 나타내는 바와 같이 서셉터(112)를 하강시켜 캐리어 리프트 핀(115)만에 의해 캐리어(C)를 지지하고, 동 도(C)에 나타내는 바와 같이, 캐리어(C)와 서셉터(112)의 사이에 제1 블레이드(123)를 전진시킨 후, 동 도(B)에 나타내는 바와 같이 3개의 캐리어 리프트 핀(115)을 하강시켜 제1 블레이드(123)에 캐리어(C)를 올려 놓고, 제1 로봇(121)의 핸드를 동작시킨다. 이에 따라, 처리를 종료한 웨이퍼(WF)를 캐리어(C)에 탑재한 상태에서 취출할 수 있다.
또한 본 실시 형태의 기상 성장 장치(1)에서는, 캐리어(C)를, 로드록실(13)에서 반응실(111)까지의 공정간을 반송하기 때문에, 로드록실(13)에 있어서, 처리 전의 웨이퍼(WF)를 캐리어(C)에 올려 놓고, 처리 후의 웨이퍼(WF)를 캐리어(C)로부터 취출한다. 그 때문에, 로드록실(13)에는, 캐리어(C)를 상하 2단으로 지지하는 홀더(17)가 설치되어 있다. 도 3a는, 로드록실(13)에 설치된 홀더(17)를 나타내는 평면도, 도 3b는, 웨이퍼(WF)를 포함한 홀더(17)의 단면도이다. 본 실시 형태의 홀더(17)는, 고정된 홀더 베이스(171)와, 당해 홀더 베이스(171)에 대하여 상하로 승강 가능하게 설치된, 2개의 캐리어(C)를 상하 2단으로 지지하는 제1 홀더(172) 및 제2 홀더(173)와, 홀더 베이스(171)에 대하여 상하로 승강 가능하게 설치된 3개의 웨이퍼 리프트 핀(174)이 설치되어 있다.
제1 홀더(172) 및 제2 홀더(173)(도 3a의 평면도에서는, 제2 홀더(173)가 제1 홀더(172)에 의해 숨겨져 있기 때문에, 제1 홀더(172)만을 도시함)는, 캐리어(C)를 4점에서 지지하기 위한 돌기를 갖고, 제1 홀더(172)에는 1개의 캐리어(C)가 올려 놓여지고, 제2 홀더(173)에도 1개의 캐리어(C)가 올려 놓여진다. 또한, 제2 홀더(173)에 올려 놓여지는 캐리어(C)는, 제1 홀더(172)와 제2 홀더(173)의 사이의 간극에 삽입된다.
도 4는, 로드록실(13)에 있어서의 웨이퍼(WF) 및 캐리어(C)의 이재 순서를 나타내는 평면도 및 단면도로, 동 도(B)에 나타내는 바와 같이 제1 홀더(172)에 캐리어(C)가 지지되어 있는 상태에서, 당해 캐리어(C)에 처리 전의 웨이퍼(WF)를 탑재하는 순서를 나타낸다. 즉, 팩토리 인터페이스(14)에 설치된 제2 로봇(141)은, 웨이퍼 수납 용기(15)에 수납된 1매의 웨이퍼(WF)를 제2 블레이드(143)에 싣고, 로드록실(13)의 제1 도어(131)를 통하여, 동 도(B)에 나타내는 바와 같이 홀더(17)의 상부까지 반송한다. 이어서, 동 도(C)에 나타내는 바와 같이, 홀더 베이스(171)에 대하여 3개의 웨이퍼 리프트 핀(174)을 상승시켜, 웨이퍼(WF)를 일단 들어 올리고, 동 도(D)에 나타내는 바와 같이 제2 블레이드(143)를 후퇴시킨다. 또한, 3개의 웨이퍼 리프트 핀(174)은, 동 도(A)의 평면도에 나타내는 바와 같이, 제2 블레이드(143)와 간섭하지 않는 위치에 설치되어 있다. 이어서, 동 도(D) 및 (E)에 나타내는 바와 같이, 3개의 웨이퍼 리프트 핀(174)을 하강시킴과 함께 제1 홀더(172) 및 제2 홀더(173)를 상승시킴으로써, 캐리어(C)에 웨이퍼(WF)를 올려 놓는다. 이 경우에, 제2 로봇(141)은, 웨이퍼(WF)의 원주 방향의 위치, 즉 노치(WN)(도 6 참조)의 위치와 제2 블레이드(143)의 위치 관계가 소정의 관계가 되도록, 미리 웨이퍼(WF)의 방향을 맞추어 웨이퍼 수납 용기(15)에 수납해 두거나, 또는 제2 로봇(141)이 웨이퍼(WF)의 방향을 맞추어 제2 블레이드(143)에 싣거나 하고, 최종적으로는 캐리어(C)의 원주 방향의 위치와 웨이퍼(WF)의 원주 방향의 위치의 관계가, 후술하는 도 7c 또는 도 8c와 같은 관계가 되도록 탑재한다.
반대로, 캐리어(C)에 올려 놓여진 상태에서 로드록실(13)에 반송되어 온 처리 후의 웨이퍼(WF)를, 웨이퍼 수납 용기(15)로 반송하는 경우에는, 도 4(E)에 나타내는 상태로부터, 동 도(D)에 나타내는 바와 같이 3개의 웨이퍼 리프트 핀(174)을 상승시킴과 함께 제1 홀더(172) 및 제2 홀더(173)를 하강시켜, 웨이퍼 리프트 핀(174)만에 의해 웨이퍼(WF)를 지지하고, 동 도(C)에 나타내는 바와 같이 캐리어(C)와 웨이퍼(WF)의 사이에 제2 블레이드(143)를 전진시킨 후, 동 도(B)에 나타내는 바와 같이 3개의 웨이퍼 리프트 핀(174)을 하강시켜 제2 블레이드(143)에 웨이퍼(WF)를 싣고, 제2 로봇(141)의 핸드를 동작시킨다. 이에 따라, 처리를 종료한 웨이퍼(WF)를 캐리어(C)로부터 웨이퍼 수납 용기(15)로 취출할 수 있다. 또한, 도 4(E)에 나타내는 상태는, 처리를 종료한 웨이퍼(WF)가 캐리어(C)의 탑재된 상태에서 제1 홀더(172)에 반송되어 있지만, 제2 홀더(173)에 반송된 경우도 마찬가지의 순서로, 웨이퍼(WF)를 캐리어(C)로부터 웨이퍼 수납 용기(15)로 취출할 수 있다.
특히 본 실시 형태의 캐리어(C)는, CVD 처리 기판인 웨이퍼(WF)(실리콘 단결정 웨이퍼 등)의 결정 방위에 따른 구조 또는 형상으로 되고, 이 구조 또는 형상에 의해, 웨이퍼 주연부의 CVD 막두께를 균일하게 한다. 도 6은, (100)면을 주면으로 하는 웨이퍼(WF)(엄밀하게 말하면, 실리콘 단결정 웨이퍼)의 결정 방위를 나타내는 평면도이다. 이 웨이퍼(WF)의 외주연의 일개소에는, 실리콘 단결정 잉곳으로부터 웨이퍼에 슬라이스하는 공정에 있어서, 결정 방위를 나타내는 노치(WN)가 형성된다. 본 명세서에 있어서의 결정 방위는, 도 6에 나타내는 웨이퍼(WF)의 평면도에 나타내는 바와 같이, 원점(Wp)을 0도의 기준점으로 하여 반시계 방향으로 360도까지의 각도를 이용한다. 도 6에 나타내는 바와 같이, (100)면을 주면으로 하는 웨이퍼(WF)의 외주 방향의 결정 방위는, 0도가 ＜110＞, 45도가 ＜100＞, 90도가 ＜110＞과, 45도마다 거울로 반사된 것과 같은 결정 방위가 반복되고, 또한, 90도 주기로, 결정 방위가 반복된다. 또한, 0도에서 45도까지의 사이는, ＜230＞, ＜120＞, ＜130＞이 된다. 그리고, 웨이퍼(WF)의 외주연부의 막두께 분포는, 이 결정 방위에 의존하여, 0도(360도), 90도, 180도, 270도의 근방에서 막두께가 두꺼워지고, 45도, 135도, 230도, 315도의 근방에서 막두께가 얇아진다. 즉, 결정 방위가 ＜110＞ 방향인 범위에서 상대적으로 후막이 되고, 결정 방위가 ＜100＞ 방향인 범위에서 상대적으로 박막이 되고, 이들 사이의 막두께는 연속적으로 추이한다.
그 때문에, 본 실시 형태의 캐리어(C)는, 이하와 같은 구조 또는 형상으로 되어 있다. 도 7a는, 캐리어(C)의 제1예를 나타내는 주요부 단면도, 도 7b는, 동일하게 캐리어(C)의 제1예를 나타내는 평면도, 도 7c는, 동일하게 캐리어(C)의 제1예의 상면(C12)을 도 7b의 화살표의 방향을 따라 전개한 도면이다. 제1예의 캐리어(C)는, 서셉터(112)의 상면에 올려 놓여지는 저면(C11)과, 웨이퍼(WF)의 이면의 외연 전체 둘레에 접촉하여 지지하는 상면(C12)과, 외주측 벽면(C13)과, 내주측 벽면(C14)을 갖고, 추가로 상면(C12)은, 외주측 벽면(C13)에 연결되는 상면(C121)과, 내주측 벽면(C14)에 연결되는 상면(C122)을 갖는다. 그리고, 상면(C122)에, 웨이퍼(WF)의 외주연의 전체 둘레가 접촉하여 탑재된다.
여기에서, 웨이퍼(WF)의 외주연이 상면(C122)에 접촉하는 위치에서, 상면(C121)까지의 연직 방향의 높이를 카운터보어 깊이(D)라고 정의하면, 본 실시 형태의 캐리어(C)는, 도 7c에 나타내는 바와 같이, 0도(360도), 90도, 180도, 270도의 근방에서 카운터보어 깊이가 상대적으로 큰 D2로 되고, 45도, 135도, 230도, 315도의 근방에서 카운터보어 깊이가 상대적으로 작은 D1로 되고, 이들 사이의 카운터보어 깊이는 D1과 D2의 사이에서 연속적으로 변화하도록, 상면(C121)의 높이가, 원주 방향에 대해서 주기적으로 변화하는 형상으로 되어 있다.
도 7a에 나타내는 단면도에 있어서, 카운터보어 깊이를 큰 D2로 한 부분에 있어서는, 수평 방향으로 흐르는 반응 가스류는, 상대적으로 높게 형성된 상면(C121)에 의해 그의 일부가 차단되기 때문에, 웨이퍼(WF)의 외주연부의 주위에 있어서 반응 가스류의 고임이 발생하여, 반응 가스 유량이 약간 적어진다. 이에 대하여, 도 7a에 나타내는 단면도에 있어서, 카운터보어 깊이를 작은 D1로 한 부분에 있어서는, 수평 방향으로 흐르는 반응 가스류는, 상대적으로 낮게 형성된 상면(C121)에 의해 그의 일부가 차단되는 일 없이 흐르고, 목표로 하는 반응 가스 유량의 반응 가스가, 웨이퍼(WF)의 외주연부를 포함하여 흐른다. 이 때문에, 카운터보어 깊이를 원주 방향을 따라 도 7c의 전개도와 같이 변화시킴으로써, CVD막의 막두께는, 0도(360도), 90도, 180도, 270도의 근방에서 상대적으로 얇아지고, 45도, 135도, 230도, 315도의 근방에서 상대적으로 두꺼워진다. 그러나, 전술한 바와 같이, (100)면을 주면으로 하는 웨이퍼에 있어서는, 결정 방위가 ＜110＞방향인 범위에서 상대적으로 후막이 되고, 결정 방위가 ＜100＞방향인 범위에서 상대적으로 박막이 되고, 이들 사이의 막두께는 연속적으로 추이하는 점에서, 제1예와 같이 캐리어(C)의 카운터보어 깊이를 설정함으로써, 결정 방위에 기인하는 막두께의 주기적인 불균일을 없앨 수 있다.
도 7d는, 본 발명에 따른 캐리어(C)의 제1예의 다른 예를 나타내는 주요부 단면도이다. 도 7d에 나타내는 캐리어(C)의 외경은, 도 7a에 나타내는 캐리어(C)의 외경보다 작고, 그 때문에 서셉터(112)의 상면에 올려 놓은 경우에, 서셉터(112)의 외주 융기부(1121)와 협동하여 상면(C121)을 구성하는 것이다. 여기에서, 웨이퍼(WF)의 외주연이 상면(C122)에 접촉하는 위치에서, 캐리어(C)의 상면(C121) 및 서셉터(112)의 외주 융기부(1121)의 상면까지의 연직 방향의 높이를 카운터보어 깊이(D)라고 정의하면, 본 실시 형태의 캐리어(C)는, 도 7c에 나타내는 바와 같이, 0도(360도), 90도, 180도, 270도의 근방에서 카운터보어 깊이가 상대적으로 큰 D2로 되고, 45도, 135도, 230도, 315도의 근방에서 카운터보어 깊이가 상대적으로 작은 D1로 되고, 이들 사이의 카운터보어 깊이는 D1과 D2의 사이에서 연속적으로 변화하도록, 캐리어(C)의 상면(C121) 및 서셉터(112)의 외주 융기부(1121)의 상면의 높이가, 원주 방향에 대해서 주기적으로 변화하는 형상으로 되어 있다.
본 실시 형태의 캐리어(C)는, CVD 처리 기판인 웨이퍼(WF)의 결정 방위에 따른 구조 또는 형상으로 할 때에 있어서, 전술한 제1예 이외에도 제2예의 구조 또는 형상으로 할 수 있다. 도 8a는, 본 발명에 따른 캐리어(C)의 제2예를 나타내는 주요부 단면도, 도 8b는, 동일하게 캐리어(C)를 나타내는 평면도, 도 8c는, 동일하게 캐리어(C)의 포켓폭을 도 8b의 화살표의 방향을 따라 전개한 도면이다.
제2예의 캐리어(C)는, 서셉터(112)의 상면에 올려 놓여지는 저면(C11)과, 웨이퍼(WF)의 이면의 외연 전체 둘레에 접촉하여 지지하는 상면(C12)과, 외주측 벽면(C13)과, 내주측 벽면(C14)을 갖고, 추가로 상면(C12)은, 외주측 벽면(C13)에 연결되는 상면(C121)과, 내주측 벽면(C14)에 연결되는 상면(C122)을 갖는다. 그리고, 상면(C122)에, 웨이퍼(WF)의 외주연의 전체 둘레가 접촉하여 탑재된다.
여기에서, 웨이퍼(WF)의 외주연에서, 상면(C121) 및 상면(C122)의 경계면(C123)(종벽면)까지의 수평 방향의 거리를 포켓폭(WD)이라고 정의하면, 본 실시 형태의 캐리어(C)는, 도 8c에 나타내는 바와 같이, 0도(360도), 90도, 180도, 270도의 근방에서 포켓폭이 상대적으로 작은 WD1로 되고, 45도, 135도, 230도, 315도의 근방에서 포켓폭이 상대적으로 큰 WD2로 되고, 이들 사이의 포켓폭은 WD1과 WD2의 사이에서 연속적으로 변화하도록, 경계면(C123)의 위치가, 원주 방향에 대해서 주기적으로 변화하는 형상으로 되어 있다.
도 8a에 나타내는 단면도에 있어서, 수평 방향으로 흐르는 반응 가스류는, 상면(C121)에 의해 그의 일부가 차단되기 때문에, 웨이퍼(WF)의 외주연부의 주위에 있어서 반응 가스류의 고임이 발생하여, 반응 가스 유량이 약간 적어진다. 여기에서, 포켓폭을 작은 WD1로 한 부분에 있어서는, 반응 가스류의 고임은, 포켓폭이 작기 때문에, 웨이퍼(WF)의 외주연부의 상부에 머물기 위해, 당해 웨이퍼(WF)의 외주연부에 있어서, 반응 가스 유량이 약간 적어진다. 이에 대하여, 포켓폭을 큰 WD2로 한 부분에 있어서는, 반응 가스류의 고임은, 넓게 형성된 포켓폭의 부분으로 어긋나기 때문에, 목표로 하는 반응 가스 유량의 반응 가스가, 웨이퍼(WF)의 외주연부를 포함하여 흐른다. 이 때문에, 포켓폭을 원주 방향을 따라 도 8c의 전개도와 같이 변화시킴으로써, CVD막의 막두께는, 0도(360도), 90도, 180도, 270도의 근방에서 상대적으로 얇아지고, 45도, 135도, 230도, 315도의 근방에서 상대적으로 두꺼워진다. 그러나, 전술한 바와 같이, (100)면을 주면으로 하는 웨이퍼에 있어서는, 결정 방위가 ＜110＞방향인 범위에서 상대적으로 후막이 되고, 결정 방위가 ＜100＞방향인 범위에서 상대적으로 박막이 되고, 이들 사이의 막두께는 연속적으로 추이하는 점에서, 제2예와 같이 캐리어(C)의 포켓폭을 설정함으로써, 결정 방위에 기인하는 막두께의 주기적인 불균일을 없앨 수 있다.
도 8d는, 본 발명에 따른 캐리어(C)의 제2예의 다른 예를 나타내는 주요부 단면도이다. 도 8d에 나타내는 캐리어(C)의 외경은, 도 8a에 나타내는 캐리어(C)의 외경보다 작고, 그 때문에 서셉터(112)의 상면에 올려 놓은 경우에, 서셉터(112)의 외주 융기부(1121)와 협동하여 상면(C121)을 구성하는 것이다. 여기에서 웨이퍼(WF)의 외주연에서, 상면(C121) 및 상면(C122)의 경계면(C123)(종벽면)까지의 수평 방향의 거리를 포켓폭(WD)이라고 정의하면, 본 실시 형태의 캐리어(C)는, 도 8c에 나타내는 바와 같이, 0도(360도), 90도, 180도, 270도의 근방에서 포켓폭이 상대적으로 작은 WD1로 되고, 45도, 135도, 230도, 315도의 근방에서 포켓폭이 상대적으로 큰 WD2로 되고, 이들 사이의 포켓폭은 WD1과 WD2의 사이에서 연속적으로 변화하도록, 경계면(C123)의 위치가, 원주 방향에 대해서 주기적으로 변화하는 형상으로 되어 있다. 즉, 포켓폭이 상대적으로 큰 부분은, 캐리어(C)의 외주의 융기 부분이 결여됨과 함께, 서셉터(112)의 외주 융기부(1121)의 내벽이 오목한 형상으로 되어 있다.
다음으로, 본 실시 형태의 기상 성장 장치(1)에 있어서의, 에피택셜막의 생성 전(이하, 간단히 처리 전이라고도 함) 및 에피택셜막의 생성 후(이하, 간단히 처리 후라고도 함)의 웨이퍼(WF)와, 캐리어(C)를, 처리하는 순서를 설명한다. 도 9∼도 12는, 본 실시 형태의 기상 성장 장치에 있어서의 웨이퍼 및 캐리어의 처리 순서를 나타내는 개략도이고, 도 1의 한쪽측의 웨이퍼 수납 용기(15), 로드록실(13) 및 반응로(11)에 대응하고, 웨이퍼 수납 용기(15)에는, 복수매의 웨이퍼(W1, W2, W3…)(예를 들면 합계 25매)가 수납되고, 이 순서로 처리를 개시하는 것으로 한다.
도 9의 공정 S0은, 지금부터 기상 성장 장치(1)를 이용하여 처리를 개시하는 스탠바이 상태를 나타내고, 웨이퍼 수납 용기(15)에는, 복수매의 웨이퍼(W1, W2, W3…)(예를 들면 합계 25매)가 수납되고, 로드록실(13)의 제1 홀더(172)에는 빈 캐리어(C1)가 지지되고, 제2 홀더(173)에는 빈 캐리어(C2)가 지지되고, 로드록실(13)은 불활성 가스 분위기로 되어 있는 것으로 한다.
다음의 공정 S1에 있어서, 제2 로봇(141)은, 웨이퍼 수납 용기(15)에 수납된 웨이퍼(W1)를 제2 블레이드(143)에 싣고, 로드록실(13)의 제1 도어(131)를 통하여 제1 홀더(172)에 지지된 캐리어(C1)에 이재한다. 이 이재의 순서는, 도 4를 참조하여 설명한 바와 같다.
다음의 공정 S2에 있어서, 로드록실(13)의 제1 도어(131)를 닫고, 제2 도어(132)도 닫은 상태에서, 로드록실(13)의 내부를 불활성 가스 분위기로 치환한다. 그리고, 제2 도어(132)를 열고, 제1 로봇(121)의 제1 블레이드(123)에 캐리어(C1)를 싣고, 반응로(11)의 게이트 밸브(114)를 열어, 당해 게이트 밸브(114)를 통하여 웨이퍼(W1)가 탑재된 캐리어(C1)를 서셉터(112)에 이재한다. 이 이재의 순서는, 도 4를 참조하여 설명한 바와 같다. 공정 S2∼S4에 있어서, 반응로(11)에서는, 웨이퍼(W1)에 대한 CVD막의 생성 처리가 행해진다.
즉, 처리 전의 웨이퍼(W1)가 탑재된 캐리어(C1)를 반응실(111)의 서셉터(112)에 이재하여 게이트 밸브(114)를 닫고, 소정 시간만큼 대기한 후, 가스 공급 장치(113)에 의해 반응실(111)에 수소 가스를 공급하여 반응실(111)을 수소 가스 분위기로 한다. 이어서 가열 램프로 반응실(111)의 웨이퍼(W1)를 소정 온도로 승온하고, 필요에 따라서 에칭이나 열처리 등의 전 처리를 실시한 후, 가스 공급 장치(113)에 의해 원료 가스를 유량 및/또는 공급 시간을 제어하면서 공급한다. 이에 따라, 웨이퍼(W1)의 표면에 CVD막이 생성된다. CVD막이 형성되면, 가스 공급 장치(113)에 의해 반응실(111)에 재차 수소 가스를 공급하여 반응실(111)을 수소 가스 분위기로 치환한 후, 소정 시간만큼 대기한다.
이와 같이 공정 S2∼S4에 있어서, 반응로(11)에 의해 웨이퍼(W1)에 처리를 행하고 있는 동안, 제2 로봇(141)은, 웨이퍼 수납 용기(15)로부터 다음의 웨이퍼(W2)를 취출하여, 다음의 처리의 준비를 한다. 그 전에, 본 실시 형태에서는, 공정 S3에 있어서, 로드록실(13)의 제2 도어(132)를 닫고, 제1 도어(131)도 닫은 상태에서, 로드록실(13)의 내부를 불활성 가스 분위기로 치환한다. 그리고, 제2 도어(132)를 열고, 제1 로봇(121)에 의해, 제2 홀더(173)에 지지되어 있는 캐리어(C2)를 제1 홀더(172)에 이재하여, 제2 도어(132)를 닫는다. 이에 연속하여, 공정 S4에 있어서, 제2 로봇(141)은, 웨이퍼 수납 용기(15)에 수납된 웨이퍼(W2)를 제2 블레이드(143)에 싣고, 제1 도어(131)를 열어, 로드록실(13)의 제1 홀더(172)에 지지된 캐리어(C2)에 이재한다.
이와 같이 본 실시 형태에서는, 공정 S3을 추가하고, 웨이퍼 수납 용기(15)에 수납된 처리 전의 웨이퍼(WF)는, 로드록실(13)의 홀더(17)의 최상단의 홀더인 제1 홀더(172)에 탑재한다. 이것은 이하의 이유에 의한다. 즉, 공정 S2에 나타내는 바와 같이, 다음의 웨이퍼(W2)를 탑재하는 빈 캐리어(C2)가 제2 홀더(173)에 지지되어 있는 경우, 이에 웨이퍼(W2)를 탑재하면, 처리 후의 웨이퍼(W1)가 제1 홀더(172)에 이재될 가능성이 있다. 본 실시 형태의 기상 성장 장치(1)의 캐리어(C)는, 반응실(111)에까지 반송되기 때문에, 캐리어(C)가 파티클의 발생 요인이 되고, 처리 전의 웨이퍼(W2)의 상부에 캐리어(C1)가 지지되면, 처리 전의 웨이퍼(W2)에 먼지가 낙하할 우려가 있다. 그 때문에, 처리 전의 웨이퍼(WF)는, 로드록실(13)의 홀더(17)의 최상단의 홀더(제1 홀더(172))에 탑재하도록, 공정 S3을 추가하고, 빈 캐리어(C2)를 제1 홀더(172)에 이재한다.
공정 S5에 있어서, 로드록실(13)의 제1 도어(131)를 닫고, 제2 도어(132)도 닫은 상태에서, 로드록실(13)의 내부를 불활성 가스 분위기로 치환한다. 그리고, 반응로(11)의 게이트 밸브(114)를 열어, 제1 로봇(121)의 제1 블레이드(123)를 반응실(111)에 삽입하고, 처리 후의 웨이퍼(W1)를 탑재한 캐리어(C1)를 싣고, 반응실(111)로부터 취출하여, 게이트 밸브(114)를 닫은 후, 제2 도어(132)를 열어, 로드록실(13)의 제2 홀더(173)에 이재한다. 이에 연속하여, 제1 로봇(121)의 제1 블레이드(123)에, 제1 홀더(172)에 지지된 캐리어(C2)를 싣고, 이 처리 전의 웨이퍼(W2)를 탑재한 캐리어(C2)를, 공정 S6에 나타내는 바와 같이, 웨이퍼 이재실(12)을 통하여, 게이트 밸브(114)를 열어 반응로(11)의 서셉터(112)에 이재한다.
공정 S6∼S9에 있어서, 반응로(11)에서는, 웨이퍼(W2)에 대한 CVD막의 생성 처리가 행해진다. 즉, 처리 전의 웨이퍼(W2)가 탑재된 캐리어(C2)를 반응실(111)의 서셉터(112)에 이재하여 게이트 밸브(114)를 닫고, 소정 시간만큼 대기한 후, 가스 공급 장치(113)에 의해 반응실(111)에 수소 가스를 공급하여 반응실(111)을 수소 가스 분위기로 한다. 이어서 가열 램프로 반응실(111)의 웨이퍼(W2)를 소정 온도로 승온하고, 필요에 따라서 에칭이나 열처리 등의 전 처리를 실시한 후, 가스 공급 장치(113)에 의해 원료 가스를 유량 및/또는 공급 시간을 제어하면서 공급한다. 이에 따라, 웨이퍼(W2)의 표면에 CVD막이 생성된다. CVD막이 형성되면, 가스 공급 장치(113)에 의해 반응실(111)에 재차 수소 가스를 공급하여 반응실(111)을 수소 가스 분위기로 치환한 후, 소정 시간만큼 대기한다.
이와 같이 공정 S6∼S9에 있어서, 반응로(11)에 의해 웨이퍼(W2)에 처리를 행하고 있는 동안, 제2 로봇(141)은, 처리 후의 웨이퍼(W1)를 웨이퍼 수납 용기(15)에 수납함과 함께, 웨이퍼 수납 용기(15)로부터 다음의 웨이퍼(W3)를 취출하여, 다음의 처리의 준비를 한다. 즉, 공정 S7에 있어서, 로드록실(13)의 제2 도어(132)를 닫고, 제1 도어(131)도 닫은 상태에서, 로드록실(13)의 내부를 불활성 가스 분위기로 치환한다. 그리고, 제1 도어(131)를 열고, 제2 로봇(141)에 의해, 제2 홀더(173)에 지지되어 있는 캐리어(C1)로부터 처리 후의 웨이퍼(W1)를 제2 블레이드(143)에 싣고, 공정 S8에 나타내는 바와 같이 당해 처리 후의 웨이퍼(W1)를 웨이퍼 수납 용기(15)에 수납한다. 이에 연속하여, 전술한 공정 S3과 마찬가지로, 공정 S8에 있어서, 로드록실(13)의 제1 도어(131)를 닫고, 제2 도어(132)도 닫은 상태에서, 로드록실(13)의 내부를 불활성 가스 분위기로 치환한다. 그리고, 제1 로봇(121)에 의해, 제2 홀더(173)에 지지되어 있는 캐리어(C2)를 제1 홀더(172)에 이재한다.
이에 연속하여, 공정 S9에 있어서, 로드록실(13)의 제2 도어(132)를 닫고, 제1 도어(131)도 닫은 상태에서, 로드록실(13)의 내부를 불활성 가스 분위기로 치환한다. 그리고, 제2 로봇(141)에 의해, 웨이퍼 수납 용기(15)에 수납된 웨이퍼(W3)를 제2 블레이드(143)에 싣고, 공정 S9에 나타내는 바와 같이, 제1 도어(131)를 열고, 로드록실(13)의 제1 홀더(172)에 지지된 캐리어(C1)에 이재한다.
공정 S10에 있어서는, 전술한 공정 S5와 마찬가지로, 로드록실(13)의 제1 도어(131)를 닫고, 제2 도어(132)도 닫은 상태에서, 로드록실(13)의 내부를 불활성 가스 분위기로 치환한다. 그리고, 반응로(11)의 게이트 밸브(114)를 열어, 제1 로봇(121)의 제1 블레이드(123)를 반응실(111)에 삽입하고, 처리 후의 웨이퍼(W2)를 탑재한 캐리어(C2)를 싣고, 게이트 밸브(114)를 닫은 후, 제2 도어(132)를 열어, 반응실(111)로부터 로드록실(13)의 제2 홀더(173)에 이재한다. 이에 연속하여, 제1 로봇(121)의 제1 블레이드(123)에, 제1 홀더(172)에 지지된 캐리어(C1)를 싣고, 이 처리 전의 웨이퍼(W3)를 탑재한 캐리어(C1)를, 공정 S11에 나타내는 바와 같이, 웨이퍼 이재실(12)을 통하여, 반응로(11)의 서셉터(112)에 이재한다.
공정 S10에 있어서, 전술한 공정 S7과 마찬가지로, 로드록실(13)의 제2 도어(132)를 닫고, 제1 도어(131)도 닫은 상태에서, 로드록실(13)의 내부를 불활성 가스 분위기로 치환한다. 그리고, 제1 도어(131)를 열고, 제2 로봇(141)에 의해, 제2 홀더(173)에 지지되어 있는 캐리어(C2)로부터 처리 후의 웨이퍼(W2)를 제2 블레이드(143)에 싣고, 공정 S11에 나타내는 바와 같이 당해 처리 후의 웨이퍼(W2)를 웨이퍼 수납 용기(15)에 수납한다. 이하, 웨이퍼 수납 용기(15)에 수납된 모든 처리 전의 웨이퍼(WF)의 처리가 종료할 때까지, 이상의 공정을 반복한다.
이상과 같이, 본 실시 형태의 기상 성장 장치(1)에 있어서, 웨이퍼(WF)를 탑재하여 반응실(111)에 반송되는 캐리어(C)의 구조 또는 형상, 구체적으로는 원주 방향을 따르는 카운터보어 깊이(D) 또는 포켓폭(WD)을, 웨이퍼(WF)의 원주 방향에 있어서의 결정 방위에 대응한 관계를 갖는 구조 또는 형상으로 한 다음에, 제2 로봇(141)은, 처리 전의 웨이퍼(WF)를 캐리어(C)에 탑재할 때에, 처리 전의 웨이퍼(WF)의 원주 방향에 있어서의 결정 방위와, 원주 방향에 있어서의 구조 또는 형상이, 대응한 관계가 되는 방향으로 조절하여 탑재하기 때문에, 결정 방위에 기인하는 막두께의 주기적인 불균일을 없앨 수 있다.
또한, 본 실시 형태의 기상 성장 장치(1)에 있어서는, 반응로(11)에서 처리를 행하고 있는 동안에, 다음의 처리 전의 웨이퍼(WF)를 웨이퍼 수납 용기(15)로부터 취출하여 준비하거나, 처리 후의 웨이퍼(WF)를 웨이퍼 수납 용기(15)에 수납하거나 함으로써, 반송에만 소비되는 시간을 최대한 적게 한다. 이 경우, 본 실시 형태의 홀더(17)와 같이, 로드록실(13)에 있어서의 캐리어(C)의 대기수를 2개 이상으로 설정하면, 반송에만 소비되는 시간의 단축 자유도가 보다 한층 높아진다. 그리고, 로드록실(13)의 전유(專有) 스페이스를 고려하면, 복수의 캐리어(C)를 좌우로 나열하는 것보다 상하로 다단으로 나열하는 쪽이, 기상 성장 장치(1)의 전체의 전유 스페이스가 작아진다. 단, 복수의 캐리어(C)를 상하로 다단으로 나열하면, 처리 전의 웨이퍼(WF)의 상부에 캐리어(C)가 지지되는 경우가 있어, 처리 전의 웨이퍼(WF)에 먼지가 낙하할 우려가 있다. 그러나, 본 실시 형태의 기상 성장 장치(1)에서는, 처리 전의 웨이퍼(WF)는, 로드록실(13)의 홀더(17)의 최상단의 홀더(제1 홀더(172))에 탑재하도록, 공정 S3, S8을 추가하고, 빈 캐리어(C2)를 제1 홀더(172)에 이재하기 때문에, 처리 전의 웨이퍼(WF)는 최상단의 캐리어(C)에 탑재된다. 이 결과, 캐리어(C)에 기인하는 파티클이 웨이퍼(WF)에 부착하는 것을 억제할 수 있어, LPD 품질을 높일 수 있다.
1 : 기상 성장 장치
11 : 반응로
111 : 반응실
112 : 서셉터
113 : 가스 공급 장치
114 : 게이트 밸브
115 : 캐리어 리프트 핀
12 : 웨이퍼 이재실
121 : 제1 로봇
122 : 제1 로봇 컨트롤러
123 : 제1 블레이드
13 : 로드록실
131 : 제1 도어
132 : 제2 도어
14 : 팩토리 인터페이스
141 : 제2 로봇
142 : 제2 로봇 컨트롤러
143 : 제2 블레이드
15 : 웨이퍼 수납 용기
16 : 통괄 컨트롤러
17 : 홀더
171 : 홀더 베이스
172 : 제1 홀더
173 : 제2 홀더
174 : 웨이퍼 리프트 핀
C : 캐리어
C11 : 저면
C12 : 상면
C13 : 외주측 벽면
C14 : 내주측 벽면
WF : 웨이퍼

Claims (20)

  1. 웨이퍼의 외연을 지지하는 링 형상의 캐리어를 구비하고, 복수의 당해 캐리어를 이용하여,
    복수의 처리 전의 웨이퍼를, 웨이퍼 수납 용기로부터, 팩토리 인터페이스, 로드록실 및 웨이퍼 이재실을 통하여 반응실로 순차적으로 반송함과 함께,
    복수의 처리 후의 웨이퍼를, 상기 반응실로부터, 상기 웨이퍼 이재실, 상기 로드록실 및 상기 팩토리 인터페이스를 통하여 상기 웨이퍼 수납 용기로 순차적으로 반송하는 기상 성장 장치로서,
    상기 로드록실은, 제1 도어를 통하여 상기 팩토리 인터페이스와 연통함과 함께, 제2 도어를 통하여 상기 웨이퍼 이재실과 연통하고,
    상기 웨이퍼 이재실은, 게이트 밸브를 통하여, 상기 웨이퍼에 CVD막을 형성하는 상기 반응실과 연통하고,
    상기 웨이퍼 이재실에는, 상기 로드록실에 반송되어 온 처리 전의 웨이퍼를 캐리어에 탑재된 상태에서 상기 반응실에 투입함과 함께, 상기 반응실에 있어서 처리를 끝낸 처리 후의 웨이퍼를 캐리어에 탑재된 상태에서 상기 반응실로부터 취출하여 상기 로드록실에 반송하는 제1 로봇이 설치되고,
    상기 팩토리 인터페이스에는, 처리 전의 웨이퍼를 웨이퍼 수납 용기로부터 취출하여, 상기 로드록실에서 대기하는 캐리어에 탑재함과 함께, 상기 로드록실에 반송되어 온, 캐리어에 탑재된 처리 후의 웨이퍼를, 웨이퍼 수납 용기에 수납하는 제2 로봇이 설치되고,
    상기 로드록실에는, 캐리어를 지지하는 홀더가 설치되고,
    상기 반응실에는, 상기 캐리어를 지지하는 서셉터가 설치된 기상 성장 장치에 있어서,
    상기 캐리어는, 상기 서셉터의 상면에 올려 놓여지는 저면과, 상기 웨이퍼의 이면의 외연부에 접촉하여 지지하는 상면과, 외주측 벽면과, 내주측 벽면을 갖는 무단(無端)의 링 형상으로 형성되고,
    상기 캐리어, 또는 상기 캐리어 및 상기 서셉터는, 상기 상면의 원주 방향에 있어서의 구조 또는 형상이, 상기 웨이퍼의 원주 방향에 있어서의 결정 방위에 대응한 관계를 갖는 구조 또는 형상으로 되고,
    상기 처리 전의 웨이퍼는, 상기 처리 전의 웨이퍼의 원주 방향에 있어서의 결정 방위와, 상기 캐리어 또는 상기 캐리어 및 상기 서셉터의 원주 방향에 있어서의 구조 또는 형상이, 상기 대응한 관계가 되도록 상기 캐리어에 탑재되는 기상 성장 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 캐리어, 또는 상기 캐리어 및 상기 서셉터는, 상기 상면의 원주 방향에 있어서의 카운터보어 깊이가, 상기 웨이퍼의 원주 방향에 있어서의 결정 방위에 대응한 깊이로 되어 있는 기상 성장 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 CVD막이 성장하기 쉬운 결정 방위에 있어서의 상기 카운터보어 깊이는, 상기 CVD막이 성장하기 어려운 결정 방위에 있어서의 상기 카운터보어 깊이보다도 큰 기상 성장 장치.
  4. 제2항 또는 제3항에 있어서,
    상기 카운터보어 깊이가 원주 방향으로 연속적 또한 주기적으로 변화하는 기상 성장 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 카운터보어 깊이가 원주 방향으로 90도마다 주기적으로 변화하는 기상 성장 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 캐리어, 또는 상기 캐리어 및 상기 서셉터는, 상기 상면의 원주 방향에 있어서의 포켓폭이, 상기 웨이퍼의 원주 방향에 있어서의 결정 방위에 대응한 포켓폭으로 되어 있는 기상 성장 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 CVD막이 성장하기 쉬운 결정 방위에 있어서의 상기 포켓폭은, 상기 CVD막이 성장하기 어려운 결정 방위에 있어서의 상기 포켓폭보다도 작은 기상 성장 장치.
  8. 제6항 또는 제7항에 있어서,
    상기 포켓폭이 원주 방향으로 연속적 또한 주기적으로 변화하는 기상 성장 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 포켓폭이 원주 방향으로 90도마다 주기적으로 변화하는 기상 성장 장치.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 캐리어는, 상기 서셉터의 상면에 올려 놓여져 있는 경우에, 상기 서셉터의 외주 융기부와 협동하여 상기 캐리어의 상면을 구성하는 기상 성장 장치.
  11. 웨이퍼의 외연을 지지하는 링 형상의 캐리어로서,
    상기 캐리어를 이용하여,
    복수의 처리 전의 웨이퍼를, 웨이퍼 수납 용기로부터, 팩토리 인터페이스, 로드록실 및 웨이퍼 이재실을 통하여 반응실로 순차적으로 반송함과 함께,
    복수의 처리 후의 웨이퍼를, 상기 반응실로부터, 상기 웨이퍼 이재실, 상기 로드록실 및 상기 팩토리 인터페이스를 통하여 상기 웨이퍼 수납 용기로 순차적으로 반송하는 기상 성장 장치용 캐리어에 있어서,
    상기 반응실의 서셉터의 상면에 올려 놓여지는 저면과, 상기 웨이퍼의 이면의 외연부에 접촉하여 지지하는 상면과, 외주측 벽면과, 내주측 벽면을 갖는 무단의 링 형상으로 형성됨과 함께, 상기 상면의 원주 방향에 있어서의 구조 또는 형상이, 상기 웨이퍼의 원주 방향에 있어서의 결정 방위에 대응한 관계를 갖는 구조 또는 형상으로 되어 있는 기상 성장 장치용 캐리어.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 캐리어는, 상기 상면의 원주 방향에 있어서의 카운터보어 깊이가, 상기 웨이퍼의 원주 방향에 있어서의 결정 방위에 대응한 깊이로 되어 있는 기상 성장 장치용 캐리어.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 CVD막이 성장하기 쉬운 결정 방위에 있어서의 상기 카운터보어 깊이는, 상기 CVD막이 성장하기 어려운 결정 방위에 있어서의 상기 카운터보어 깊이보다도 큰 기상 성장 장치용 캐리어.
  14. 제12항 또는 제13항에 있어서,
    상기 카운터보어 깊이가 원주 방향으로 연속적 또한 주기적으로 변화하는 기상 성장 장치용 캐리어.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 카운터보어 깊이가 원주 방향으로 90도마다 주기적으로 변화하는 기상 성장 장치용 캐리어.
  16. 제11항에 있어서,
    상기 캐리어는, 상기 상면의 원주 방향에 있어서의 포켓폭이, 상기 웨이퍼의 원주 방향에 있어서의 결정 방위에 대응한 포켓폭으로 되어 있는 기상 성장 장치용 캐리어.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 CVD막이 성장하기 쉬운 결정 방위에 있어서의 상기 포켓폭은, 상기 CVD막이 성장하기 어려운 결정 방위에 있어서의 상기 포켓폭보다도 작은 기상 성장 장치용 캐리어.
  18. 제16항 또는 제17항에 있어서,
    상기 포켓폭이 원주 방향으로 연속적 또한 주기적으로 변화하는 기상 성장 장치용 캐리어.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 포켓폭이 원주 방향으로 90도마다 주기적으로 변화하는 기상 성장 장치용 캐리어.
  20. 제11항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 캐리어는, 상기 서셉터의 상면에 올려 놓여져 있는 경우에, 상기 서셉터의 외주 융기부와 협동하여 상기 캐리어의 상면을 구성하는 기상 성장 장치용 캐리어.
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