特許 6233712 気相成長装置及び被処理基板の支持構造

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6233712

(24)【登録日】2017年11月2日

(45)【発行日】2017年11月22日

(54)【発明の名称】気相成長装置及び被処理基板の支持構造

(51)【国際特許分類】

   C23C 16/458 20060101AFI20171113BHJP

   H01L 21/205 20060101ALI20171113BHJP

   H01L 21/683 20060101ALI20171113BHJP

【ＦＩ】

   C23C16/458

   H01L21/205

   H01L21/68 N

【請求項の数】6

【全頁数】16

(21)【出願番号】特願2014-172539(P2014-172539)

(22)【出願日】2014年8月27日

(65)【公開番号】特開2016-47938(P2016-47938A)

(43)【公開日】2016年4月7日

【審査請求日】2016年8月22日

(73)【特許権者】

【識別番号】000190149

【氏名又は名称】信越半導体株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100131048

【弁理士】

【氏名又は名称】張川 隆司

(72)【発明者】

【氏名】山田 透

【審査官】 吉野 涼

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００３−２３９０７０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｃ２３Ｃ １６／００〜１６／５６

Ｈ０１Ｌ ２１／２０５

Ｈ０１Ｌ ２１／６８３

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

被処理基板を載置する載置面を有するサセプタと、前記載置面に載置された前記被処理基板を気相成長する反応容器と、を備える気相成長装置において、
前記被処理基板がウェーハであり、
前記サセプタは、前記載置面が水平又は略水平である水平状態から、前記載置面が上に凸の湾曲面となり、前記湾曲面の凸部に前記被処理基板が載置されると前記被処理基板の外周部と前記載置面が離間する湾曲状態に弾性変形可能であり、
前記外周部を支持して前記被処理基板を前記反応容器に対して搬入又は前記反応容器から搬出する搬送ロボットと前記サセプタとの前記被処理基板の受け渡し時に、前記外周部を支持する前記搬送ロボットと前記サセプタの接触を避けるために前記サセプタを前記湾曲状態にし、前記搬送ロボットに前記被処理基板を前記凸部に載置させ、又は前記凸部に載置された前記被処理基板を受け取らせることを特徴とする気相成長装置。

【請求項2】

前記被処理基板の気相成長時には、前記水平状態の前記サセプタにより前記被処理基板を気相成長する請求項１に記載の気相成長装置。

【請求項3】

前記サセプタを下方から支持するとともに、前記サセプタを上下に可動可能な可動支持部と、
上方に移動する前記サセプタに抗して前記サセプタの外縁部を保持可能なサセプタ保持部と、を備え、
前記水平状態の前記サセプタが前記可動支持部により上方に移動する際、前記サセプタ保持部が上方に移動する前記サセプタに抗して前記外縁部を保持することで前記サセプタが前記水平状態から前記湾曲状態に弾性変形する請求項１又は２に記載の気相成長装置。

【請求項4】

前記可動支持部が前記サセプタ保持部に対して相対的に上方に移動することで前記サセプタが前記水平状態から前記湾曲状態に弾性変形する請求項３に記載の気相成長装置。

【請求項5】

前記サセプタは炭化ケイ素で被覆されたグラファイト又は炭化ケイ素からなり、前記可動支持部及び前記サセプタ保持部は石英ガラスからなる請求項３又は４に記載の気相成長装置。

【請求項6】

被処理基板を載置する水平又は略水平の載置面を有するサセプタと、
前記サセプタを下方から支持するとともに、前記サセプタを上方に可動可能な可動支持部と、
上方に移動する前記サセプタに抗して前記サセプタの外縁部を保持可能なサセプタ保持部と、を備え、
前記被処理基板がウェーハであり、
前記サセプタを前記可動支持部により上方に移動する際、前記サセプタ保持部が上方に移動する前記サセプタに抗して前記外縁部を保持することで前記載置面が上に凸の湾曲面に弾性変形し、前記被処理基板の外周部と前記載置面が離間した状態で前記湾曲面の凸部に前記被処理基板を載置できることを特徴とする被処理基板の支持構造。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、気相成長装置及び被処理基板の支持構造に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、典型的なランプ加熱式のシリコンエピタキシャル成長装置１０１（図６Ａ、図６Ｂ参照）が開示される。装置１０１では、シリコン基板などの被処理基板Ｗ’が回転可能なサセプタ１０３により支持され、サセプタ１０３を取り囲むように反応容器１０２（図６Ｂ参照）が気密に形成される。反応容器１０２の一端側（図示左側）にはガス導入管１１０が接続され、その反対側（図示右側）にガス排出管１１１が接続される。一方、反応容器１０２の外部にはランプＬ及びブロワ（図示省略）が設けられる。気相成長時には、ランプＬにより被処理基板Ｗ’が加熱された状態で気相成長ガスがガス導入管１１０から反応容器１０２内に導入され、シリコン基板上にエピタキシャル層を形成し、ガス排気管１１１から排出される。また、反応容器１０２の壁は、気相成長ガスが無用な反応を起こさないようにブロワで冷却され、シリコン基板より低い温度に維持される。

【0003】

気相成長に先立ち、被処理基板Ｗ’は、ランプＬにより９００℃前後の温度（熱衝撃により基板Ｗ’に欠陥が生じない温度）に維持された反応容器１０２に搬送される。被処理基板Ｗ’は搬送ロボットにより搬送され、反応容器１０２内のサセプタ１０３上に載置される。そして、被処理基板Ｗ’にエピタキシャル成長処理を施した後、搬送ロボットによりサセプタ１０３上の被処理基板Ｗ’が取り上げられ、反応容器１０２から搬出される。

【0004】

このように反応容器に対して被処理基板を搬入出する方法は、反応容器の温度が高い点と反応容器内に金属原子等の不純物が混入してはならない制約から実質的に以下に述べる２つの方法しかない。

【0005】

第１の方法は、搬送ロボットにおけるロボットアーム下面に被処理基板を吸着させた状態で被処理基板を反応容器内に搬入出させる方法である。被処理基板をロボットアームからサセプタに受け渡す際は、被処理基板の吸着をロボットアームが解除してサセプタ上方から被処理基板を落下させる。また、サセプタ上の被処理基板をロボットアームが受け取る際には、サセプタ上に載置された被処理基板をロボットアームが吸着する。

【0006】

ロボットアームによる被処理基板の吸着方法には、真空ポンプを用いる方法とベルヌーイ効果を利用する方法がある。しかし、前者は被処理基板の表面を傷つける危険性が高い。後者においても大量の気体を被処理基板に吹き付けることで、反応容器内の微粒子が巻き上がり被処理基板の表面に微粒子が付着する問題がある。

【0007】

反応容器に対して被処理基板を搬入出する第２の方法は、ロボットアーム先端の上面に被処理基板を載置させて搬入出させる方法である。被処理基板をロボットアームからサセプタに受け渡す際は、サセプタの厚さ方向に貫通する小孔に差し込まれたリフトピンでロボットアームに載置された被処理基板を持ち上げる。そして、被処理基板を持ち上げた状態のまま、ロボットアームを退けた後、リフトピンを下げてサセプタ上に被処理基板を降ろす（載置する）。また、ロボットアームがサセプタから被処理基板を受け取る際は、逆の手順で被処理基板がサセプタからロボットアームに渡される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0008】

【特許文献1】特開２０１４−６０２１９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

しかし、ロボットアームとサセプタの間における被処理基板の受け渡しにリフトピンを用いると、リフトピン用の小孔をサセプタに形成する必要がある。サセプタにリフトピン用の小孔が形成されると、気相成長時におけるサセプタの温度分布が小孔付近で不均一となり、形成される気相成長膜の厚さの均一性が失われる問題がある。

【0010】

本発明の課題は、反応容器内の微粒子の巻き上がりを防止するとともに、リフトピンを用いない気相成長装置及びリフトピンを用いずに被処理基板の受け渡しが可能なサセプタ支持構造を提供する。

【課題を解決するための手段及び発明の効果】

【0011】

本発明の気相成長装置は、
被処理基板を載置する載置面を有するサセプタと、載置面に載置された被処理基板を気相成長する反応容器と、を備える気相成長装置において、
被処理基板がウェーハであり、
サセプタは、載置面が水平又は略水平である水平状態から、載置面が上に凸の湾曲面となり、湾曲面の凸部に被処理基板が載置されると被処理基板の外周部と載置面が離間する湾曲状態に弾性変形可能であり、
外周部を支持して被処理基板を反応容器に対して搬入又は反応容器から搬出する搬送ロボットとサセプタとの被処理基板の受け渡し時に、外周部を支持する搬送ロボットとサセプタの接触を避けるためにサセプタを湾曲状態にし、搬送ロボットに被処理基板を凸部に載置させ、又は凸部に載置された被処理基板を受け取らせることを特徴とする。

【0012】

本発明の気相成長装置は、被処理基板の搬送ロボットがサセプタとの間で被処理基板の受け渡しをする際にサセプタにおける被処理基板の載置面が上に凸の湾曲面となる。その湾曲面の凸部に被処理基板が載置されると被処理基板の外周部と載置面が離間する。よって、被処理基板の外周部を支持する搬送ロボットがサセプタと被処理基板の受け渡しをする際に搬送ロボットとサセプタが接触するのを回避できる。そのため、搬送ロボットとサセプタが直接、被処理基板の受け渡しをすることができる。それ故、搬送ロボットとサセプタの間で被処理基板を受け渡す（受け取る）際に被処理基板の吸着を利用する必要がなく、微粒子が巻き上がり被処理基板に付着するのを防止できる。同様にリフトピンも用いる必要がない。なお、本明細書で「離間」とは、物理的に離れていることを意味する。

【0013】

また、被処理基板の気相成長時には、水平状態のサセプタにより被処理基板を気相成長することができる。この際、サセプタにはリフトピン用の小孔を形成する必要がない。そのため、気相成長時にサセプタの温度分布を不均一にする１つの原因（リフトピン用の小孔）を排除できる。よって、気相成長時におけるサセプタの温度分布をより均一にして、このサセプタに載置される（隣接する）被処理基板の温度分布もより均一にすることが可能となる。したがって、気相成長時に被処理基板上に形成される膜厚もより均一にすることが可能となる。

【0014】

本発明の実施態様では、
サセプタを下方から支持するとともに、サセプタを上下に可動可能な可動支持部と、
上方に移動するサセプタに抗してサセプタの外縁部を保持可能なサセプタ保持部と、を備え、
水平状態のサセプタが可動支持部により上方に移動する際、サセプタ保持部が上方に移動するサセプタに抗して外縁部を保持することでサセプタが水平状態から湾曲状態に弾性変形することができる。

【0015】

可動支持部によりサセプタを上方に移動させる一方で、サセプタ保持部が上方に移動するサセプタに抗してサセプタの外縁部を保持する。よって、サセプタ保持部により保持される外縁部はその位置に止まろうとするのに対して、サセプタ保持部により保持された外縁部以外の部分は上方に移動（付勢）する。そのため、サセプタ保持部により保持された外縁部を支点とするようにサセプタを水平状態から湾曲状態に弾性変形させることができる。

【0016】

また、可動支持部はサセプタを支持した支持位置にサセプタを固定可能であり、サセプタ保持部は支持位置に固定されたサセプタに抗して外縁部を下方に可動可能であり、
水平状態のサセプタが可動支持部により支持位置に固定される際、サセプタ保持部が支持位置に固定されたサセプタに抗して外縁部を下方に移動させることでサセプタが平坦状態から湾曲状態に弾性変形することができる。

【0017】

可動支持部によりサセプタを支持位置に固定させる一方で、サセプタ保持部が固定されたサセプタに抗してサセプタの外縁部を下方に移動させる。よって、サセプタ保持部により移動（付勢）させられる外縁部は下方に移動するのに対して、サセプタ保持部により移動させられる外縁部以外の部分は支持位置に止まる。そのため、サセプタ保持部により移動させられる外縁部を支点とするようにサセプタを水平状態から湾曲状態に弾性変形させることができる。

【0018】

本発明の実施態様では、可動支持部がサセプタ保持部に対して相対的に上方に移動することでサセプタが水平状態から湾曲状態に弾性変形することができる。

【0019】

本発明の実施態様では、サセプタは炭化ケイ素で被覆されたグラファイト又は炭化ケイ素からなり、可動支持部及びサセプタ保持部は石英ガラスからなる。

【0020】

また、本発明の被処理基板の支持構造は、
被処理基板を載置する水平又は略水平の載置面を有するサセプタと、
サセプタを下方から支持するとともに、サセプタを上方に可動可能な可動支持部と、
上方に移動するサセプタに抗してサセプタの外縁部を保持可能なサセプタ保持部と、を備え、
被処理基板がウェーハであり、
サセプタを可動支持部により上方に移動する際、サセプタ保持部が上方に移動するサセプタに抗して外縁部を保持することで載置面が上に凸の湾曲面に弾性変形し、被処理基板の外周部と載置面が離間した状態で湾曲面の凸部に被処理基板を載置できることを特徴とする。

【0021】

本発明の被処理基板の支持構造は、可動支持部により上方に移動させたサセプタに抗してサセプタの外縁部を保持可能なサセプタ保持部を備える。よって、上方に移動するサセプタに抗してサセプタ保持部がサセプタの外縁部を保持すると、サセプタの載置面が上に凸の湾曲面に弾性変形する。その湾曲面の凸部に被処理基板を載置すると、被処理基板の外周面と載置面が離間した状態となる。そのため、被処理基板の外周部を支持する搬送ロボットがサセプタと被処理基板の受け渡しをする際に搬送ロボットとサセプタの接触を回避できる構造となる。よって、搬送ロボットとサセプタが直接、被処理基板の受け渡しができる。それ故、搬送ロボットとサセプタが被処理基板の受け渡しをする際にリフトピンを排除することができる。

【図面の簡単な説明】

【0022】

【図1】本発明の気相成長装置の一例を示す模式垂直断面図。

【図2A】図１のサセプタとサセプタの支持構造を示す模式斜視図（ただし、可動機構は省略してある）。

【図2B】図２Ａとは異なる方向から示した模式斜視図。

【図2C】図２Ａ及び２Ｂとは異なる方向から示した模式斜視図。

【図3A】搬送ロボットとサセプタの間におけるウェーハの受け渡し（ウェーハの搬入）の一連の流れを説明する説明図（ウェーハの搬入に備えてサセプタが降下した状況）。

【図3B】図３Ａに続き、搬送ロボットにより支持されたウェーハがサセプタの上方に位置した状況を示す説明図。

【図3C】図３Ｂに続き、ウェーハの搬入に備えて下降したサセプタがウェーハの近傍まで上昇した状況を示す説明図。

【図3D】図３Ｃに続き、サセプタ（載置面）が上に凸となるように湾曲（弾性変形）し、湾曲した載置面（湾曲面）の凸部とウェーハの裏面が接触した状況を示す説明図。

【図3E】図３Ｄに続き、搬送ロボットによるウェーハの支持を解放し、湾曲面の凸部にウェーハの裏面を載置した状況を示す説明図。

【図3F】図３Ｅに続き、湾曲（弾性変形）したサセプタ（載置面）を復元させ、サセプタのザグリ部にウェーハを収容した状況を示す説明図。

【図3G】図３Ｆに続き、搬送ロボットが退出するのに備えてサセプタが降下した状況を示す説明図。

【図3H】図３Ｇに続き、気相成長に備えてサセプタを上昇させた状況を示す説明図。

【図4A】搬送ロボットとサセプタの間におけるウェーハの受け渡し（ウェーハの搬出）の一連の流れを説明する説明図（ウェーハの搬出に備えてサセプタが降下した状況）。

【図4B】図４Ａに続き、ウェーハを搬出する搬送ロボットがサセプタ上に載置されたウェーハの上方に位置した状況を示す説明図。

【図4C】図４Ｂに続き、ウェーハの搬出に備えて下降したサセプタがウェーハの近傍まで上昇した状況を示す説明図。

【図4D】図４Ｃに続き、サセプタ（載置面）が上に凸となるように湾曲（弾性変形）し、載置面上のウェーハを湾曲した載置面（湾曲面）の凸部により持ち上げた状況を示す説明図。

【図4E】図４Ｄに続き、搬送ロボットによりウェーハの外周部を支持した状況を示す説明図。

【図4F】図４Ｅに続き、湾曲（弾性変形）したサセプタ（載置面）を復元させ、サセプタの水平状態に復元させた状況を示す説明図。

【図4G】図４Ｆに続き、ウェーハを搬出するのに備えてサセプタが降下した状況を示す説明図。

【図5A】従来の気相成長装置により作製したエピタキシャルウェーハにおけるエピタキシャル層の膜厚分布を示す膜厚分布図。

【図5B】本発明の気相成長装置により作製したエピタキシャルウェーハにおけるエピタキシャル層の膜厚分布を示す膜厚分布図。

【図6A】従来の気相成長装置の一例を示す模式水平断面図。

【図6B】従来の気相成長装置の一例を示す模式垂直断面図。

【発明を実施するための形態】

【0023】

図１は、本発明で使用される気相成長装置１を示す。気相成長装置１は、被処理基板の主表面上にエピタキシャル層を気相成長させてエピタキシャルウェーハを製造する装置である。

【0024】

気相成長装置１は、透明石英部材やステンレス等の金属部材等から構成された気相成長炉である反応容器２を備える。反応容器２は外部から反応容器２内に不純物が混入しないように気密に構成（大気から隔離）される。大気雰囲気から隔離された反応容器２の内部には、被処理器基板（以下、単にウェーハＷという）を水平又は略水平に支持するサセプタ３を備える。図１ではサセプタ３は側面図で示され、ウェーハＷはサセプタ３に隠れて図示されていない。

【0025】

図２Ａに示すようにサセプタ３は幅広の環状の外縁部３ａを有して円盤状に形成され、反応容器２内に水平配置される。サセプタ３の表面には、ウェーハＷを水平又は略水平に載置するザグリ部３ｂが形成される。ザグリ部３ｂは、ウェーハＷの直径より大きい円盤状にサセプタ３の上面が窪んだ凹部であり、ウェーハＷはザグリ部３ｂの底面に配置され、その底面がウェーハＷを載置する載置面となる。サセプタ３は、例えば、炭化ケイ素（ＳｉＣ）で被覆したグラファイト又は炭化ケイ素からなる。そのため、サセプタ３は外力に応じて弾性変形可能である。図１中の軸線Ｏは、円盤状のサセプタ３の中心（円状に形成されたサセプタ３表面の中心）を通過して鉛直方向に延びる中心軸Ｏである。なお、本明細書における外縁部３ａは、サセプタ３を上から見た場合にサセプタ３の外縁からザグリ部３ｂの近傍に至る範囲を含む部分を意味する（図２Ａ参照）。

【0026】

図１に戻って、サセプタ３の下方には、サセプタ３下面の外縁部３ａを支持する可動支持部４と、サセプタ３上面の外縁部３ａの位置を保持可能なサセプタ保持部５を有するサセプタサポート６が備わる。サセプタサポート６は石英ガラス（ＳｉＯ_２）からなる。

【0027】

可動支持部４はサセプタ３を下方から支持するとともに、サセプタ３を上下に可動及び中心軸Ｏ回りに回転可能に配置される。可動支持部４は、サセプタ３を支持するための支持軸４ａと、支持軸４ａの下端部に接続され、支持軸４ａを可動させる可動機構４ｂと、支持軸４ａの上端部から延びてサセプタ３下面を支持する支持腕部４ｃを備える。

【0028】

支持軸４ａは、中心軸Ｏに沿ってサセプタ３の下方からサセプタ３の近傍まで円柱状に延び、中心軸Ｏと同軸に配置される。支持軸４ａの下端部には、可動機構４ｂが接続され、可動機構４ｂにより支持軸４ａは中心軸Ｏ回りに回転可能及び中心軸Ｏ方向（上下方向）に上下動可能である。

【0029】

可動機構４ｂは、支持軸４ａを中心軸Ｏ回りに回転させる回転機構７ａと、支持軸４ａを鉛直方向（上下）に可動させる上下動機構８ａを備える。回転機構７ａは、図示しないモーターを介して支持軸４ａを中心軸Ｏ回りに回転可能である。上下動機構８ａは、図示しないモーターを介して支持軸４ａを中心軸Ｏ方向（上下方向）に上下動可能である。

【0030】

また、図２Ｂ及び図２Ｃに示すように支持軸４ａの上端部には、中心軸Ｏ（図２Ｂ参照）を中心に互いに異なる方向に延びて、サセプタ３の下面の外縁部３ａを支持する複数（例えば２つ）の支持腕部４ｃが備わる。サセプタ３を上から見て（図２Ａ参照）、支持腕部４ｃがサセプタ３を支持する支持領域Ｒ１は、サセプタ３の中心部を挟むように位置する。支持腕部４ｃは支持軸４ａに固定され、更に支持腕部４ｃはサセプタ３の下面の外縁部３ａに固定される。よって、回転機構７ａにより支持軸４ａが回転すると支持腕部４ｃとサセプタ３が中心軸Ｏ回りに回転可能となる。また、上下動機構８ａにより支持軸４ａが上下動すると支持腕部４ｃとサセプタ３が中心軸Ｏ方向（上下方向）に上下動可能となる。

【0031】

図１に戻って、サセプタ保持部５は、支持軸４ａと同軸に配置される保持軸５ａと、保持軸５ａの下端部に接続され、保持軸５ａを可動させる可動機構５ｂと、保持軸５ａの上端部からサセプタ３上面に延びる保持腕部５ｃを備える。

【0032】

保持軸５ａは、支持軸４ａを覆うように中心軸Ｏに沿ってサセプタ３の下方からサセプタ３の近傍まで円筒状に延び、中心軸Ｏ及び支持軸４ａと同軸に配置される。保持軸５ａの下端部には、可動機構５ｂが接続され、可動機構５ｂにより保持軸５ａは中心軸Ｏ回りに回転可能及び中心軸Ｏ方向（上下方向）に上下動可能である。

【0033】

可動機構５ｂは、保持軸５ａを中心軸Ｏ回りに回転させる回転機構７ｂと、保持軸５ａを鉛直方向（上下）に可動させる上下動機構８ｂを備える。回転機構７ｂは、図示しないモーターを介して保持軸５ａを中心軸Ｏ回りに回転可能である。上下動機構８ｂは、図示しないモーターを介して保持軸５ａを中心軸Ｏ方向（上下方向）に上下動可能である。

【0034】

図２Ａ〜Ｃに示すように保持軸５ａの上端部には、複数の保持腕部５ｃが備わる。保持腕部５ｃは、中心軸Ｏ（図２Ｂ参照）を中心としてサセプタ３の外縁に向けて広がり、サセプタ３の側面を経てサセプタ３の上面の外縁部３ａまで延びて外縁部３ａの上面に接触する。複数の保持腕部５ｃは中心軸Ｏを中心に放射状に広がる。サセプタ３を上から見て（図２Ａ参照）、保持腕部５ｃがサセプタ３を保持する保持領域Ｒ２が支持領域Ｒ１を繋ぐ境界Ｌを中心として線対称状に位置する。保持腕部５ｃの数は、支持腕部４ｃの数より多く形成され、また、保持腕部５ｃは保持軸５ａに固定される。よって、回転機構７ｂにより保持軸５ａが回転すると保持腕部５ｃは中心軸Ｏ回りに回転可能となる。また、同様に上下動機構８ｂにより保持軸５ａが上下動すると保持腕部５ｃは中心軸Ｏ方向（上下方向）に上下動可能となる。

【0035】

図１に戻って、支持軸４ａを可動させる回転機構７ａ及び上下動機構８ａ並びに保持軸５ａを可動させる回転機構７ｂ及び上下動機構８ｂには制御部９が接続される。制御部９は、図示しないＣＰＵと各機構７ａ、７ｂ、８ａ、８ｂに備わるモーターを駆動する駆動回路を有する。制御部９（ＣＰＵと駆動回路）により支持軸４ａ、保持軸５ａの回転、上下動が制御される。例えば、支持軸４ａが回転、上下動するとサセプタ３は支持軸４ａに対応して回転可能、上下動可能となる。また、保持軸５ａが回転、上下動すると保持腕部５ｃは保持軸５ａに対応して回転可能、上下動可能となる。サセプタ３（支持軸４ｃ）の回転又は上下動に対応して保持腕部５ｃ（保持軸５ａ）を回転又は上下動させることで、サセプタ３の動きは保持腕部５ｃに阻害されない。

【0036】

反応容器２内に搬入されたウェーハＷをサセプタ３に渡す際や気相成長後にサセプタ３に載置されたウェーハＷを反応容器２から搬出する際にサセプタ３の上下動（速度、タイミング、振幅）が制御部９により制御される。また、ウェーハＷ上にエピタキシャル層を気相成長させる際にサセプタ３の回転（回転速度）が制御部９により制御される。

【0037】

反応容器２の一端側（図１の左側）には、気相成長ガスＧをサセプタ３の上側の領域に導入するとともに、サセプタ３上のウェーハＷの主表面上に気相成長ガスＧを供給するガス導入管１０が接続される。反応容器２内に供給される気相成長ガスＧは、原料ガス（例えばトリクロロシラン）と、原料ガスを希釈するキャリアガス（例えば水素）と、成長層（エピタキシャル層）に導電型を付与するドーパントガスを含む。また、ガス導入管１０の反対側（図１の右側）に反応容器２内のガスを排出するガス排出管１１が接続される。

【0038】

反応容器２の周囲（例えば、反応容器２の上下）には、気相成長時にウェーハＷをエピタキシャル成長温度（例えば、９００〜１２００℃）に加熱するハロゲンランプなどのランプＬが設けられる。

【0039】

以上のように構成した気相成長装置１における反応容器２内のサセプタ３上にウェーハＷが搬入され、ガス導入管１０から気相成長ガスＧがサセプタ３上に供給されて気相成長が行われる。気相成長の終了後にサセプタ３上のウェーハＷ（エピタキシャルウェーハ）は、反応容器２内から搬出される。

【0040】

反応容器２へのウェーハＷの搬入及び反応容器２からのウェーハＷの搬出を含むウェーハＷの搬送は、搬送ロボット１２（図３Ｂ参照）が行う。搬送ロボット１２はウェーハＷの外周部を支持した状態でウェーハＷを搬送することができる。搬送ロボット１２は、ウェーハＷの外周面（表面と裏面を接続する側面）を挟むように支持可能な一対の第１、第２アーム１３、１４を有する支持部と、第１、第２アーム１３、１４を独立して可動可能なアーム可動機構１５を備える。

【0041】

第１アーム１３は一端がアーム可動機構１５に接続され、一端から他端に向けて水平方向に延び、他端側では下方に下がるようにして一端側に引き返す折り返し部１３ａが形成される。第２アーム１４は第１アーム１３の下方に位置するように一端がアーム可動機構１５に接続され、一端から他端に向けて水平方向に延び、他端側には折り返し部１３ａに対向する先端部１４ａが形成される。折り返し部１３ａと先端部１４ａの対向面１３ｂ、１４ｂがウェーハＷの外周面を支持するための支持面となる。

【0042】

アーム可動機構１５は、第１アーム１３及び第２アーム１４を独立して水平方向に可動可能である。そのため、アーム可動機構１５は、対向面１３ｂと対向面１４ｂの間の距離Ｄ１を可変可能である。例えば、距離Ｄ１をウェーハＷの直径より長くしたり、ウェーハＷの直径にしたりすることができる。距離Ｄ１をウェーハＷの直径より長くした状態でウェーハＷを対向面１３ｂ、１４ｂの間に位置させ、その後、距離Ｄ１をウェーハＷの直径にすることで、ウェーハＷの外周面を支持できる。また、アーム可動機構１５は、第１、第２アーム１３、１４を独立して水平方向に伸縮可能である。したがって、反応容器２に対してウェーハＷを搬入出させる基板導入口が解放される場合は、両アーム１３、１４を伸長させることで反応容器２内（サセプタ３の上方）に両アーム１３、１４を入れることが可能となる。そのため、第１、第２アーム１３、１４によりウェーハＷを支持した状態を維持したまま、両アーム１３、１４を同時に伸長又は縮めることで、ウェーハＷを反応容器２内に搬入又は反応容器２から搬出できる。

【0043】

次に気相成長に先立って、搬送ロボット１２がウェーハＷを反応容器２内に搬入する一連の流れ、及び気相成長後のウェーハＷを反応容器２から搬出する一連の流れを説明する。なお、下記において参照する図３Ａ〜Ｈ及び図４Ａ〜Ｇでは、ウェーハＷの位置関係を分かり易くするために、サセプタ３の一部（ザグリ部３ｂ及びその周辺）を部分断面図で示してある。

【0044】

ウェーハＷを反応容器２内に搬入する際は、ウェーハＷを支持する第１、第２アーム１３、１４が進入できるように、支持腕部４ｃ及び保持腕部５ｃの高さを同時に下げることによりサセプタ３を下げる（図３Ａ）。進入してくる両アーム１３、１４の下面よりサセプタ３及び保持腕部５ｃの上面が低くなるようにサセプタ３及び保持腕部５ｃの高さを下げる。

【0045】

図３Ｂに示すように第１、第２アーム１３、１４によりウェーハＷの外周面を支持したままで両アーム１３、１４を同時に伸長させ、両アーム１３、１４とともにウェーハＷを反応容器２内に搬入する。上から見てウェーハＷがザグリ部３ｂ内に収まる位置で両アーム１３、１４の伸長を停止させる。

【0046】

両アーム１３、１４の伸長が停止した後、サセプタ３がウェーハＷの下面の近傍に位置するように支持腕部４ｃ及び保持腕部５ｃを同時に上昇させる（図３Ｂ→Ｃ）。そして、保持腕部５ｃをウェーハＷの下面の近傍に保持したまま、支持腕部４ｃのみを上昇させる。すると、保持腕部５ｃにより保持された外縁部３ａはその高さを維持しようとするのに対し、保持腕部５ｃで保持された外縁部３ａ以外の部分は上方に向けて移動（付勢）する。そのため、保持腕部５ｃにより保持された外縁部３ａを支点とするようにサセプタ３が湾曲する。よって、サセプタ３は、ウェーハＷを載置する載置面（ザグリ部３ｂの底面）が水平又は略水平の水平状態から、載置面が上に凸の湾曲面となる湾曲状態に弾性変形する（図３Ｃ→Ｄ）。図２Ａに示すようにサセプタ３を上から見て、保持領域Ｒ２が支持領域Ｒ１を繋ぐ境界Ｌを中心として線対称状に位置するため、サセプタ３は、いわば山折状に湾曲して山折状の峰部分が凸部Ｃとなる。

【0047】

図３Ｄに示すように湾曲したサセプタ３の凸部ＣはウェーハＷの裏面に接触又は略接触するような至近距離に位置する。そして、第１、第２アーム１３、１４によるウェーハＷの支持を解放し、ウェーハＷをサセプタ３の凸部Ｃに載置させる（図３Ｄ→Ｅ）。いわば、山折状のサセプタ３の峰部分にウェーハＷが載置される。湾曲面の凸部ＣにウェーハＷが載置された状態では、ウェーハＷの外周部とウェーハＷの載置面（ザグリ部３ｂの底面）が離間する。

【0048】

次に保持腕部５ｃをそのままにし、支持腕部４ｃをのみを下降させる。すると、サセプタ３を湾曲させた付勢力が次第に解放され、サセプタ３が湾曲状態から水平状態に復元する。よって、湾曲面の凸部Ｃに載置されたウェーハＷは、サセプタ３の湾曲が解消するのにともない、次第に下降し、ウェーハＷは、サセプタ３が水平状態に復元するとザグリ部３ｂに収容される（図３Ｅ→Ｆ）。その後、ウェーハＷをサセプタ３に載置した第１、第２アーム１３、１４が反応容器２から出る際にサセプタ３及び保持腕部５ｃと接触しないように、支持腕部４ｃ及び保持腕部５ｃを同時に下降させることでサセプタ３を下降させる（図３Ｇ）。その降下後、第１、第２アーム１３、１４を縮めて、両アーム１３、１４を反応容器２内から後退させる。

【0049】

その後、水平状態のサセプタ３をエピタキシャル成長する高さまで支持腕部４ｃ及び保持腕部５ｃにより上昇させ（図３Ｈ）、ウェーハＷにエピタキシャル成長を実施する。なお、エピタキシャル成長中には、支持腕部４ｃ及び保持腕部５ｃを中心軸Ｏ（図１参照）回りに同時に回転させてサセプタ３を回転させ、ガス導入管１０から気相成長ガスＧを導入してウェーハＷ上にエピタキシャル層を成長させる。

【0050】

エピタキシャル成長が終了すると、ウェーハＷを反応容器２から外部に搬出する。ウェーハＷを搬出する場合は、ウェーハＷを反応容器２へ搬入する場合と逆の工程となる。気相成長時のサセプタ３は、反応容器２内に入る第１、第２アーム１３、１４の進入を阻害する高さに位置する。そのため、先ず第１、第２アーム１３、１４が進入できるように、支持腕部４ｃ及び保持腕部５ｃを同時に下げることでサセプタ３を下げる（図４Ａ）。支持腕部４ｃ及び保持腕部５ｃが下降して生じた空間に第１、第２アーム１３、１４を同時に伸長させ、両アーム１３、１４を反応容器２内に進入させる。そして、対向面１３ｂと対向面１４ｂの間の距離Ｄ１をウェーハＷの直径より長くして、距離Ｄ１の間にウェーハＷの直径が収まる位置で第１、第２アーム１３、１４を停止させる（図４Ｂ）。

【0051】

次にサセプタ３がウェーハＷの下面の近傍に位置するまで支持腕部４ｃ及び保持腕部５ｃを同時に上昇させる（図４Ｂ→Ｃ）。そして、保持腕部５ｃをウェーハＷの下面の近傍に保持したまま、支持腕部４ｃのみを上昇させ、サセプタ３を水平状態から湾曲状態に弾性変形させる（図４Ｃ→Ｄ）。

【0052】

ザグリ部３ｂに載置されたウェーハＷは、サセプタ３が湾曲するとともに、ウェーハＷの外周部と載置面（ザグリ部３ｂの底面）が次第に離間し、ウェーハＷはサセプタ３の湾曲面に押されるように上昇する。ウェーハＷは、最終的には対向面１３ｂ、１４ｂの間に収まる位置まで上昇し、その状態でウェーハＷは湾曲面の凸部Ｃに載置される（図４Ｄ）。

【0053】

そして、第１、第２アーム１３、１４を可動させ、対向面１３ｂ、１４ｂによりウェーハＷの外周部を挟むようにして支持する（図４Ｄ→Ｅ）。ウェーハＷが第１、第２アーム１３、１４に支持された後、保持腕部５ｃをそのままにし、支持腕部４ｃのみを下降させる。すると、サセプタ３を湾曲させた付勢力が次第に解放され、サセプタ３が湾曲状態から水平状態に復元する（図４Ｅ→Ｆ）。その後、ウェーハＷを支持した第１、第２アーム１３、１４が反応容器２から出る際にサセプタ３及び保持腕部５ｃと接触しないように、支持腕部４ｃ及び保持腕部５ｃを同時に下降させることでサセプタ３を下降させる（図４Ｆ→Ｇ）。その降下後、ウェーハＷを支持したまま、第１、第２アーム１３、１４を縮小させて、両アーム１３、１４を反応容器２内から後退させ、ウェーハＷを反応容器２から搬出する。

【0054】

本実施形態では、搬送ロボット１２がサセプタ３との間でウェーハＷの受け渡しをする際にサセプタ３の載置面（ザグリ部３ｂの底面）が上に凸の湾曲面となる。その湾曲面の凸部ＣにウェーハＷが載置されるとウェーハＷの外周部と載置面が離間する。よって、第１及び第２アーム１３、１４によりウェーハＷの外周部を支持する搬送ロボット１２がサセプタ３とウェーハＷの受け取りをする際に搬送ロボット１２とサセプタ３が接触するのを回避できる。そのため、搬送ロボット１２とサセプタ３が直接、ウェーハＷの受け渡しをすることができる。よって、搬送ロボット１２とサセプタ３の間でウェーハＷを受け渡す（受け取る）際にウェーハＷを吸着する必要がなく、吸着により微粒子が巻き上がりウェーハＷに付着するのを防止できる。同様にリフトピンも用いる必要がない。

【0055】

また、気相成長時には水平状態のサセプタ３にウェーハＷを載置させて気相成長することができる。この際、サセプタ３にはリフトピン用の小孔を形成する必要がない。そのため、気相成長時にサセプタ３の温度分布を不均一にする１つの原因（リフトピン用の小孔）を排除できる。よって、気相成長時におけるサセプタ３の温度分布をより均一にして、サセプタ３に載置されるウェーハＷの温度分布もより均一にすることが可能となる。したがって、気相成長時にウェーハＷ上に形成される膜厚もより均一にすることが可能となる。

【実施例】

【0056】

以下、実施例及び従来例を示して本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。

【0057】

（実施例）
実施例として図１に示したサセプタ３及びサセプタサポート６を用いてエピタキシャルウェーハの作製を行った。サセプタ３は、厚さ２ｍｍ、直径３７３ｍｍの炭化ケイ素製であり、サセプタ３の表面には基板を収容するための深さ０．７６ｍｍ、直径３０３ｍｍのザグリ部３ｂを設けた。エピタキシャルウェーハの作製条件としては、３００ｍｍのシリコン単結晶基板を準備した。そして、準備したシリコン単結晶基板をサセプタ３上に載置してシリコン単結晶基板上にエピタキシャル層を形成した。

【0058】

（従来例）
従来例として、サセプタ３の中心軸Ｏ回りに等角度間隔にリフトピン用の小孔を３つ設けたサセプタを用い、サセプタ３及びサセプタサポート６以外は実施例と同じ条件でエピタキシャルウェーハの作製を行った。なお、シリコン単結晶基板をサセプタに載置する際、及びサセプタから受け取る際にはリフトピンを用いた。

【0059】

図５Ａにリフトピンを用いた場合、図５Ｂにサセプタ３を用いた場合のエピタキシャル層の膜厚分布を示した。図５Ａに示すようにリフトピンを用いると、リフトピン用の小孔の位置に対応してエピタキシャル層の膜厚が薄くなった３つの箇所が発生した。膜厚が薄くなった３箇所はちょうどリフトピン用の小孔がある場所に一致していた。一方、図５Ｂに示すように本発明のサセプタ３を用いた場合には局所的に膜厚が薄くなる等の膜厚分布は見られなかった。

【0060】

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は、例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。

【0061】

上記実施形態では、水平状態のサセプタ３が支持腕部４ｃにより上方に移動する際、保持腕部５ｃが上方に移動するサセプタ３に抗してサセプタ３の外縁部３ａを保持することでサセプタ３が湾曲する例を示した。サセプタ３を湾曲させる方法としては、これ以外にも次に示す方法で湾曲させてもよい。例えば、サセプタ３を支持腕部４ｃで支持された支持位置に固定し、保持腕部５ｃが固定されたサセプタ３に抗してサセプタ３の外縁部３ａを下方に移動させる等の種々の方法でサセプタ３を湾曲してもよい。上記では、山折状に湾曲したサセプタ３を例示したが、山折状以外にもサセプタ３の中心部のみが突出するように湾曲するなど種々の湾曲状態にサセプタ３を湾曲してもよい。

【0062】

また、ウェーハＷの外周面を対向面１３ｂ、１４ｂで挟むようにして支持する搬送ロボット１２を例示した。搬送ロボットとしては、それ以外にもウェーハＷの下面の外縁部を支持してウェーハＷを搬送する構成のものも採用できる。搬送ロボットはウェーハＷの外周部を支持してウェーハＷを搬送できるものであればよい。そのため、湾曲したサセプタ３に載置されたウェーハＷは、ウェーハＷの外周部の全域に渡り載置面から離間している必要はない。搬送ロボットがウェーハＷを支持できるようにウェーハＷの外周部の一部が載置面から離間していればよい。

【符号の説明】

【0063】

１ 気相成長装置 ２ 反応容器
３ サセプタ ３ａ 外縁部
３ｂ ザグリ部 ４ 可動支持部
４ａ 支持軸 ４ｂ 可動機構
４ｃ 支持腕部 ５ サセプタ保持部
５ａ 保持軸 ５ｂ 可動機構
５ｃ 保持腕部 １２ 搬送ロボット
１３ 第１アーム １４ 第２アーム
Ｗ ウェーハ

【図1】

【図2A】

【図2B】

【図2C】

【図3A】

【図3B】

【図3C】

【図3D】

【図3E】

【図3F】

【図3G】

【図3H】

【図4A】

【図4B】

【図4C】

【図4D】

【図4E】

【図4F】

【図4G】

【図5A】

【図5B】

【図6A】

【図6B】