WO2021124756A1 - 気相成長装置及び気相成長方法 - Google Patents

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Abstract

ウェーハ（Ｗ）の上下加熱比率を調整しなくとも、リフトピンの位置がエピタキシャル層に与える影響を抑制することができる気相成長装置（１）を提供する。反応室（１１１）には、キャリア（Ｃ）を搭載するサセプタ（１１２）と、キャリア（Ｃ）をサセプタ（１１２）に対して相対的に上下移動するキャリアリフトピン（１１５）とが設けられ、キャリアリフトピン（１１５）は、ウェーハ（ＷＦ）を支持したキャリア（Ｃ）をサセプタ（１１２）に搭載した状態を平面視で見た場合に、ウェーハ（ＷＦ）の外縁より外側に設置されている。

Description

気相成長装置及び気相成長方法
　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及び気相成長方法に関するものである。
　シリコンウェーハにシリコンエピタキシャル層を気相成長するための気相成長装置において、反応容器内のサセプタ上に載置されたシリコンウェーハを加熱するときに、サセプタの上側と下側に設けられた加熱装置の加熱比率を調整することによって、シリコンウェーハのリフトピン付近に形成されるシリコンエピタキシャル層の表面形状を制御し、シリコンエピタキシャル層を平坦化することが知られている（特許文献１）。
国際公開第２００５／０３４２１９号
　上記従来技術は、加熱時に、リフトピンを介してサセプタの下方へ放熱するため、リフトピンの位置によってシリコンエピタキシャル層の表面形状に悪影響を与える。そのため、この悪影響を、加熱装置の調整によって低減している。しかしながら、ウェーハの加熱装置の加熱比率を調整したとしても、リフトピンの位置がシリコンエピタキシャル層の表面形状に与える影響は少なからず存在する。
　本発明が解決しようとする課題は、ウェーハの加熱を調整しなくとも、キャリアリフトピンの位置がエピタキシャル層に与える影響を抑制することができる気相成長装置及び気相成長方法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、
　前記反応室には、前記ウェーハを支持したキャリアを搭載するサセプタと、前記ウェーハを支持したキャリアを前記サセプタに対して相対的に上下移動するキャリアリフトピンとが設けられ、
　前記キャリアリフトピンは、前記ウェーハを支持したキャリアを前記サセプタに搭載した状態を平面視で見た場合に、前記ウェーハの外縁より外側に設置されている、気相成長装置である。
　本発明において、前記キャリアリフトピンは、ウェーハを搭載したキャリアを支持しているサセプタを平面視で見た場合に、前記キャリアリフトピンの中心が前記ウェーハの外縁より７ｍｍ以上外側に存在するように設置されてい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ＣＶＤ膜を形成する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、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。
　また、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、反応室で前記ウェーハにＣＶＤ膜を形成する気相成長方法であって、
　前記反応室には、前記ウェーハを支持したキャリアを搭載するサセプタと、前記ウェーハを支持したキャリアを前記サセプタに対して相対的に上下移動するキャリアリフトピンとが設けられ、
　前記キャリアリフトピンは、前記ウェーハを支持したキャリアを前記サセプタに搭載した状態を平面視で見た場合に、前記ウェーハの外縁より外側に設置されている、気相成長方法である。
　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ＣＶＤ膜を形成する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することがより好ましい。
　本発明によれば、ウェーハの加熱を調整しなくとも、キャリアリフトピンの位置がエピタキシャル層に与える影響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６（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６（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の気相成長装置の反応室内におけるウェーハ、キャリア、サセプタおよびキャリアリフトピンの位置関係の一例を示す断面図である。 図７の右側部分を拡大して示す断面図である。 図１の気相成長装置を用いて形成したシリコンエピタキシャル膜の外周部の厚みを示すプロファイル（実施例と比較例）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ＳｉＨ２Ｃｌ２やトリクロロシランＳｉＨＣｌ３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、ＳｉＯ２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。
　特に、本実施形態の気相成長装置１の反応炉１１では、ウェーハＷＦを搭載したキャリアＣがサセプタ１１２に載置されている状態を平面視で見ると、キャリアリフトピン１１５が、ウェーハＷＦの外縁より外側に位置するように設けられている。キャリアリフトピン１１５をウェーハＷＦの外縁より外側に設置することで、ウェーハＷＦを加熱した場合に、キャリアリフトピン１１５からの放熱がウェーハＷＦに与える影響が小さくなり、これにより、キャリアリフトピンに起因するＣＶＤ膜の表面形状に与える影響を抑制することができる。
　本実施形態の気相成長装置１の反応炉１１において、キャリアリフトピン１１５は、たとえば図７に示す位置関係で設置されている。図７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に載置したときに、気相成長装置１を鉛直方向に切断した場合のウェーハＷＦ、キャリアＣ、サセプタ１１２およびキャリアリフトピン１１５を示す断面図である。また図８は、図７の断面図の右側部分のみを拡大したものであり、説明を理解し易くするためにサセプタ１１２の図示は省略する。図８の直線ＡＡは、本実施形態の気相成長装置１の反応炉１１を平面視で見た場合のウェーハＷＦの外縁に対応する。図７及び図８に示すように、本実施形態のキャリアリフトピン１１５は、ウェーハＷＦの外縁より外側に位置するように設けられている。
　本実施形態の気相成長装置１の反応炉１１において、キャリアリフトピン１１５は、たとえばＳｉＣ、ＳｉＯ２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る。また、本実施形態の気相成長装置１の反応炉１１において、キャリアリフトピン１１５の形状は特に限定されないが、図７および図８に示したような丸頭ピンであってもよい。そして、丸頭ピンの軸の直径Ｘは、たとえば３．８ｍｍであり、ピンの丸頭の最も太い部分の直径Ｙは、たとえば５．６ｍｍである。本実施形態の気相成長装置１の反応炉１１にこのキャリアリフトピン１１５を用いた場合、ウェーハＷＦの外縁とキャリアリフトピン１１５の中心との距離Ｚが２．８ｍｍよりも大きくなるように、キャリアリフトピン１１５を配置する。
　本実施形態の気相成長装置１の反応炉１１において、キャリアリフトピン１１５とウェーハＷＦの外縁との距離を少なくともどれだけ離せばよいかの下限値は特に限定されず、キャリアリフトピン１１５の形状などにより規定される。ただし、キャリアリフトピン１１５のＣＶＤ膜に与える影響をより一層抑制するためには、ウェーハＷＦの外縁とキャリアリフトピン１１５の中心との距離Ｚが７ｍｍ以上となるようにキャリアリフトピン１１５を配置することが好ましい。これは、気相成長装置１の反応炉１１を平面視で見たとき、キャリアリフトピン１１５の中心がウェーハＷＦの外縁に位置する場合に、キャリアリフトピン１１５の中心位置から、ウェーハＷＦの外縁から７ｍｍまでの範囲において、キャリアリフトピン１１５がウェーハＷＦに形成されたＣＶＤ膜の表面形状に影響を与えるからである。このキャリアリフトピン１１５がＣＶＤ膜に影響を与える範囲は、以下に説明する、図９に示すシリコンエピタキシャル膜の外周部の厚みプロファイルに基づく。
　図９は、気相成長装置１の反応炉１１を用いて、１２インチのウェーハＷＦを処理した際に形成されたシリコンエピタキシャル膜の外周部の厚みプロファイルを示す。縦軸はエピタキシャル層の厚さ（目標膜厚を１に正規化した値）を示し、横軸はウェーハ中心からの距離（単位はｍｍ）を示す。キャリアリフトピン１１５の設置位置をウェーハの外縁から外側にした実施例（図９において〇印で示す）は、図９に破線で示すようなシリコンエピタキシャル膜の外周部の厚みプロファイルとなる。これに対して、キャリアリフトピン１１５の設置位置をウェーハの外縁から外側にしなかった比較例（図９において●印で示す）は、図９に実線で示したようなシリコンエピタキシャル膜の外周部の厚みプロファイルとなる。すなわち、図９に●印と実線で示した比較例に係るシリコンエピタキシャル膜の外周部の厚みプロファイルは、気相成長装置１の反応炉１１を平面視で見たときに、キャリアリフトピン１１５の中心がウェーハＷＦの外縁に位置するように、つまり、キャリアリフトピン１１５の中心を、図９の横軸の１５０ｍｍの位置に配置したときに得られるプロファイルの一例である。図９の●印と実線のプロファイルが示すように、キャリアリフトピン１１５がシリコンエピタキシャル膜の厚みに影響するのは、ウェーハＷＦの中心から１４３ｍｍ付近より外側、つまりウェーハＷＦの外縁から内側に向かって７ｍｍまでの範囲である。そして、このウェーハＷＦの外縁から７ｍｍまでという範囲は、ウェーハＷＦの直径の大きさに依らないことが本発明者らによって確認されている。
　一方、本実施形態の気相成長装置１の反応炉１１において、キャリアリフトピン１１５とウェーハＷＦの外縁との距離の上限は特に限定されず、キャリアＣの直径、サセプタ１１２の直径および気相成長装置１のウェーハＷＦの搬送経路の大きさなどによって適宜の値に設定される。
　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６（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６（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により原料ガスを流量および／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により原料ガスを流量および／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においては、ウェーハＷＦを搭載したキャリアＣを支持しているサセプタ１１２を平面視で見た場合に、キャリアリフトピン１１５をウェーハＷＦの外縁より外側に設置することで、ウェーハＷＦの加熱を調整しなくとも、キャリアリフトピン１１５の位置がＣＶＤ膜に与える影響を抑制することができる。この場合、キャリアリフトピン１１５の中心がウェーハＷＦの外縁より７ｍｍ以上外側に位置すると、キャリアリフトピン１１５の位置がＣＶＤ膜に与える影響をより一層抑制することができる。
　また、ウェーハＷＦを支持したキャリアＣを搭載したサセプタ１１２を平面視で見た場合に、キャリアリフトピン１１５をウェーハＷＦの外縁より外側に設置した本実施形態の気相成長装置１を用いてウェーハＷＦを処理することで、ウェーハＷＦの加熱を調整しなくとも、キャリアリフトピン１１５の影響を抑制したＣＶＤ膜が形成されたウェーハＷＦを得ることができる。
１…気相成長装置
　１１…反応炉
　　１１１…反応室
　　１１２…サセプタ
　　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
　Ｃ１３…外周側壁面
　Ｃ１４…内周側壁面
ＷＦ…ウェーハ

Claims (7)

  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、
    　前記反応室には、前記ウェーハを支持したキャリアを搭載するサセプタと、前記ウェーハを支持したキャリアを前記サセプタに対して相対的に上下移動するキャリアリフトピンとが設けられ、
    　前記キャリアリフトピンは、前記ウェーハを支持したキャリアを前記サセプタに搭載した状態を平面視で見た場合に、前記ウェーハの外縁より外側に設置されている、気相成長装置。
  2. 　前記キャリアリフトピンは、前記ウェーハを支持したキャリアを前記サセプタに搭載した状態を平面視で見た場合に、前記キャリアリフトピンの中心が前記ウェーハの外縁より７ｍｍ以上外側に位置するように設置されている、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. 　複数の処理前の前記ウェーハを、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、
    　複数の処理後の前記ウェーハを、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前記ウェーハを、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。
  5. 　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、反応室で前記ウェーハにＣＶＤ膜を形成する気相成長方法であって、
    　前記反応室には、前記ウェーハを支持したキャリアを搭載するサセプタと、前記ウェーハを支持したキャリアを前記サセプタに対して相対的に上下移動するキャリアリフトピンとが設けられ、
    　前記キャリアリフトピンは、前記ウェーハを支持したキャリアを前記サセプタに搭載した状態を平面視で見た場合に、前記ウェーハの外縁より外側に設置されている、気相成長方法。
  6. 　前記ＣＶＤ膜は、シリコンエピタキシャル膜である、請求項５に記載の気相成長方法。
  7. 　複数の処理前の前記ウェーハを、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、
    　複数の処理後の前記ウェーハを、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する、請求項５または６に記載の気相成長方法。
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