JPH1022226A - エピタキシャルウエハ製造方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 大口径の半導体ウエハに適したエピタキシャ
ルウエハ製造方法及び装置の提供、または半導体搬送に
伴う汚れや歪み等の問題が生じにくいエピタキシャルウ
エハ製造方法及び装置の提供、若しくはウエハを成長炉
内へ搬入する際の熱による悪影響を少なくしたエピタキ
シャルウエハ製造方法及び装置の提供。 【解決手段】 半導体単結晶から切り出された半導体ウ
エハをホルダ上に載置する載置工程と、前記ホルダに載
置された半導体ウエハを前記ホルダごとエピタキシャル
成長炉内に搬入した後、前記ホルダごとエピタキシャル
成長炉内の所定位置に設置する搬入工程と、前記半導体
ウエハを前記ホルダに載置された状態のままエピタキシ
ャル成長させる成長工程と、前記エピタキシャル成長さ
せた半導体ウエハを前記ホルダごと前記成長炉内の所定
位置から取り外した後、前記エピタキシャル成長炉から
搬出する搬出工程とを有することを特徴とするエピタキ
シャルウエハ製造方法を提供する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体ウエハをエ
ピタキシャル成長させることによってエピタキシャルウ
エハを製造するエピタキシャルウエハ製造方法及び装置
に関するものであり、特に大口径の半導体ウエハに適し
たエピタキシャルウエハ製造方法及び装置に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】半導体ウエハの製造工程では、半導体単
結晶から切り出された半導体ウエハに単結晶薄膜を成長
させるため、エピタキシャル成長法が用いられている。
このエピタキシャル成長法とは、大口径の半導体ウエハ
の場合、次のような方式で行うのが一般的である。

【０００３】先ず、単結晶引上げ法等により製造された
半導体単結晶、例えばシリコン単結晶から半導体ウエハ
を切り出し、この半導体ウエハの表面を研磨する。そし
て、研磨により仕上げられた半導体ウエハを、所定の余
熱温度（約７〜８００度）に加熱されたエピタキシャル
成長炉内に挿入してカーボン製のサセプタ上に設置す
る。

【０００４】次に、エピタキシャル成長炉内に、ＳｉＨ
₄ 、ＳｉＨＣｌ₃ 等のＳｉを含んだ反応ガスを注入し、
所定の反応温度（約１１００度）まで加熱する。このと
き、反応ガスによる還元又は熱分解によって、半導体ウ
エハ上にシリコンが析出して単結晶薄膜が成長し、エピ
タキシャル成長した半導体ウエハ（エピタキシャルウエ
ハ）が製造される。

【０００５】そして、反応温度から余熱温度程度に温度
を下げ、このエピタキシャルウエハをサセプタ上から取
り外し、エピタキシャル成長させた半導体ウエハ（エピ
タキシャルウエハ）をエピタキシャル成長炉から外部へ
搬出するものである。

【０００６】従来のエピタキシャルウエハ製造工程で
は、半導体単結晶から切り出されたウエハを、エピタキ
シャル成長炉への搬出入のためのロボットハンドにより
直接ハンドリングしていた。すなわち、ロボットハンド
のアーム上にウエハを直接載置すると共に、半導体ウエ
ハを部分的に支持しながら、エピタキシャル成長炉内へ
の搬出入を行っていた。

【０００７】また、エピタキシャル成長炉内では、ロボ
ットハンドから半導体ウエハを取り外し、この半導体ウ
エハをカーボン製のサセプタに直接設置し、サセプタに
より部分的に支持しながら半導体ウエハの加熱を行い、
エピタキシャル成長させていた。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来のエピタキシャルウエハ製造方法及び装置に
は、次のような問題がある。

【０００９】まず、半導体ウエハは、直接ロボットハン
ドに接してエピタキシャル成長炉内に移動されるため、
ロボットハンドとの接触によって、ウエハの裏面に汚れ
が付着しやすい問題がある。さらに、接触時にキズが生
じ、このキズが転位等の欠陥の発生原因となる場合があ
る。

【００１０】また、搬送中の半導体ウエハは、ロボット
ハンドで部分的に支持されているため、半導体ウエハに
撓みや歪みなどが生じ、エピタキシャル成長に悪影響を
及ぼす場合がある。更に、搬入時にはエピタキシャル成
長炉内（のサセプタ）は、約７〜８００度に加熱されて
いるため、半導体ウエハをエピタキシャル成長炉内のサ
セプタに直接設置した場合、ウエハに接触する部分から
熱が伝導される。

【００１１】このため、ウエハには室温から炉内の高温
雰囲気のみならず、サセプタからの急激な熱伝導による
温度変化の熱影響がある。例えば、ウエハ自体の急激な
熱変化による変成や、サセプタとの部分的接触部分とそ
れ以外の部分での熱影響分布が一定でなくなるため、部
分的な温度差により、半導体ウエハ内に欠陥が生じた
り、時にはウエハのひびや割れ等の問題が生ずる場合が
ある。

【００１２】このような半導体ウエハの欠陥等の発生を
防止するために、エピタキシャル成長炉内の搬入時の余
熱温度を下げることが考えられるが、搬入後の再加熱な
どに時間がかかるので、エピタキシャルウエハの生産効
率が低下するという問題がある。

【００１３】ところで、近年、直径４００ｍｍ以上のい
わゆる大口径半導体ウエハを製造することが試みられて
いる。このような大口径半導体ウエハは、口径約２００
ｍｍ程度の通常の半導体ウエハの約４倍以上の面積を有
するにも関わらず、その厚さは、約８００μｍ強であ
り、通常の半導体ウエハの厚さ（約７２５μｍ）と比較
しても大幅に厚いものではない。これは、厚くするとそ
の後の半導体製造工程に応用が難しくなるためであり、
厚みを増すことによる強度の増加は難しい。

【００１４】このため、大口径のウエハは、従来のウエ
ハに比較すると格段に強度が弱いので、物理的な変形に
よる歪みや撓みが生じやすい。また、熱伝導なども大き
い分だけ遅くなるので、従来より熱による影響が大きく
なり、加熱等により割れや欠陥が生じやすいという性質
がある。

【００１５】さらに、半導体ウエハが大口径になると、
それだけゴミなどが付着する面積も大きくなるので、小
口径の半導体ウエハでは問題とならなかったようなゴミ
や、汚れ、傷等が目立つようになり、新たな障害となっ
てくる。以上のような問題から、従来からのエピタキシ
ャルウエハ製造方法及び装置では、大口径のエピタキシ
ャルウエハの製造が困難であった。

【００１６】本発明は、このような問題点に鑑みてなさ
れたものであり、大口径の半導体ウエハに適したエピタ
キシャルウエハ製造方法及び装置を提供することを主目
的とする。又、本発明では、半導体搬送に伴う汚れや歪
み等の問題が生じにくいエピタキシャルウエハ製造方法
及び装置を提供することを目的とする。本発明の別の目
的は、ウエハを成長炉内へ搬入する際の熱による悪影響
を少なくしたエピタキシャルウエハ製造方法及び装置を
提供することを目的とする。

【００１７】

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
め、請求項１に係る発明は、半導体単結晶から切り出さ
れた半導体ウエハをホルダ上に載置する載置工程と、前
記ホルダに載置された半導体ウエハを前記ホルダごとエ
ピタキシャル成長炉内に搬入した後、前記ホルダごとエ
ピタキシャル成長炉内の所定位置に設置する搬入工程
と、前記半導体ウエハを前記ホルダに載置された状態の
ままエピタキシャル成長させる成長工程と、前記エピタ
キシャル成長させた半導体ウエハを前記ホルダごと前記
成長炉内の所定位置から取り外した後、前記エピタキシ
ャル成長炉から搬出する搬出工程と、有することを特徴
とするエピタキシャルウエハ製造方法を提供する。

【００１８】本発明では、載置工程により、半導体ウエ
ハがホルダに載置され、その後、半導体ウエハを載置し
たホルダごとエピタキシャル成長炉内への搬入から成
長、搬出までの工程が行われる。即ち、搬入工程とそれ
に付随する設置工程、成長工程及び搬出工程のいずれに
おいても、半導体ウエハはホルダに保持された状態が維
持されて、直接他の装置等と物理的に接することがない
ので、これらの工程における直接接触に伴う傷や汚れな
どの問題の発生を防止できる。

【００１９】本発明では、載置工程により、半導体ウエ
ハがホルダに載置される。このホルダは、支持状態がウ
エハに歪みを生じさせない程度に、半導体ウエハの全体
を保持する構成のものであることが好ましい。さらに、
このホルダへの載置の際にも、できるだけウエハに歪み
などが生じないように行うことが好ましい。

【００２０】本発明では、ウエハに対してホルダへの載
置の際のみに歪みの発生などを注意すればよいが、従来
はマジックハンドなどへの着脱と、炉内での着脱のそれ
ぞれの問題があり、ホルダを用いることでこれらの着脱
操作時の接触や歪みなどの問題が解決される。さらに
は、エピタキシャル成長の前後において、ホルダにより
半導体ウエハを安定して保持することができる利点もあ
る。

【００２１】ここで、載置工程は、半導体ウエハをホル
ダ上に載置できるものであれば、その構成や手法は特に
限定されるものではない。例えば、半導体ウエハのホル
ダ上への載置を手動で行うように構成してもよく、また
自動的に行うように構成してもよい。さらに、ホルダへ
の載置の前後に、ウエハに対してエピタキシャル成長の
前処理などの工程を行うことは任意である。

【００２２】また、複数のウエハが載置可能なホルダを
使用し、半導体ウエハをホルダ上に載置及び設置工程へ
の移行を、載置された複数の半導体ウエハをまとめて処
理するように構成することができる。あるいは、複数の
半導体ウエハに各々対応した複数のホルダを使用し、各
半導体ウエハを各々のホルダ上に予め載置しておいて、
設置工程等へ順次移行するように構成してもよい。

【００２３】本発明の設置工程の搬入時（搬入工程）で
は、半導体ウエハが載置されたホルダを支持してエピタ
キシャル成長炉内に搬入している。即ち、半導体ウエハ
は、その全体がホルダによって支持されており、搬入時
にはホルダが所定の搬入手段で支持されている。このた
め、半導体ウエハはホルダに保持された状態が維持され
たまま、外部の物理的接触が無く搬送されるので、ウエ
ハに撓みや歪み等が生じることなく搬入することができ
る。さらに、設置工程の設置時にも、同様にホルダを支
持して炉内の所定位置に設置するため、設置時にも半導
体ウエハにキズや汚れ等の発生を防止することができ
る。

【００２４】ここで、搬入や設置時にウエハに対するホ
ルダの支持手段は、半導体ウエハに直接接触させないで
ホルダのみを支持するように構成することが好ましい。
搬入や設置等の設置工程において、ウエハに対する外的
な接触を排除するためである。

【００２５】次に、搬入工程において炉内への搬入時並
びに設置時（設置工程）では、エピタキシャル成長炉内
は、余熱状態とはいえ外部の室温に比べて極めて高温に
保持されている。このため、半導体ウエハを設置するサ
セプタ等の部所も炉内温度と同程度に高温となってい
る。

【００２６】本発明の設置工程では、半導体ウエハを所
定位置、例えばサセプタ等に直接設置するのではなく、
半導体ウエハを載置したホルダを設置している。このた
め、半導体ウエハは、高温に保持されたサセプタ等から
直接接触による急激な温度変化が生じない。即ち、炉内
に搬入されたウエハは、ホルダを介した直接的な熱伝達
と、炉内の雰囲気や輻射熱等による間接的な熱伝達のみ
となるので、急激且つ部分的な熱変化は生じにくいもの
となっている。

【００２７】この際、当然ホルダも、外部の室温から温
度上昇するが、ウエハに接した状態でウエハと共に温度
上昇するので、仮に、ホルダがウエハに部分的に接する
ものであっても、ウエハに部分的且つ急激な温度変化は
生じないものとなる。

【００２８】従って、本発明の設置工程では、炉内の所
定位置への設置の際の局所的な温度変化による半導体ウ
エハの割れや欠陥等の発生をも防止することができる。

【００２９】本発明の成長工程では、半導体ウエハをホ
ルダに載置された状態のままエピタキシャル成長させて
いる。すなわち、本発明におけるホルダは、エピタキシ
ャル成長炉内では、従来のサセプタとほぼ同様な目的で
使用されるものである。言い換えると、従来成長炉内で
ウエハを直接支持していたサセプタに換え、着脱可能な
ホルダによりウエハを支持すると共に、このホルダごと
成長炉の内外へ搬送することができるようにしている。

【００３０】このように本発明の成長工程では、半導体
ウエハは、ホルダのみによって支持され、エピタキシャ
ル成長炉内の高温保持された部位、例えば、サセプタの
保持具等が半導体ウエハに直接接触することはない。従
って、半導体ウエハに局所的な温度勾配が生じることは
無い。又、ウエハの支持状態が変わらないので、設置時
にもウエハに新たなたわみや歪みが生じないため、割れ
や欠陥等の発生を防止することができる。

【００３１】本発明の搬出工程では、エピタキシャル成
長させた半導体ウエハ（エピタキシャルウエハ）をホル
ダごと炉内の所定位置から取り外す（取り外し工程）と
共に、エピタキシャル成長炉から外部へ搬出している
（搬出時）ため、搬出工程においてもウエハの支持状態
は変わらない。

【００３２】即ち、従来のように、エピタキシャルウエ
ハをエピタキシャル成長炉内のサセプタ等の保持具から
直接取り外す必要がない。このため、半導体ウエハに接
触によるキズや汚れを生じることはない。更に、ホルダ
によって半導体ウエハ全体が支持されていることから、
半導体ウエハに新たな撓み、歪みが発生することを防止
することができる。又、余熱程度に維持されたウエハに
外部から室温程度の部材が直接接触することがないの
で、設置時と同様に急激な温度変化や温度分布などの熱
的悪影響が防止される。

【００３３】本発明に使用するホルダは、半導体ウエ
ハ、特に４００ｍｍ以上の大口径の半導体ウエハを支持
するとともに、エピタキシャル成長炉内では、サセプタ
として使用されるため、高強度性及び高熱伝導性を有す
る材質であることが好ましい。例えば、本発明のホルダ
として、カーボン、シリコンカーバイド、石英、あるい
はこれらの複合部材からなるものを使用することができ
る。

【００３４】エピタキシャル成長炉としては、種々のタ
イプのものが存在するが、本発明におけるエピタキシャ
ル製造方法は、半導体ウエハをホルダに保持された状態
でエピタキシャル成長させることができるエピタキシャ
ル成長炉を用いるものであれば、その態様は特に限定さ
れるものではない。例えば、本発明におけるエピタキシ
ャルウエハ製造方法では、エピタキシャル成長炉の形式
として、横型炉、縦（ディスク）型炉、バレル型炉若し
くは毎葉式炉等を応用するものを使用することができ
る。

【００３５】次に、本願請求項２に係る発明は、半導体
単結晶から切り出された半導体ウエハが載置されるホル
ダをエピタキシャル成長炉の外部から内部へ搬出入する
搬送手段と、前記半導体ウエハが載置されるホルダを、
前記成長炉内の所定位置へ設置するウエハ着脱手段と、
前記所定位置に設置された前記ホルダに保持された状態
の半導体ウエハをエピタキシャル成長させるエピタキシ
ャル成長炉と、を有することを特徴とするエピタキシャ
ルウエハ製造装置を提供する。

【００３６】本発明は、半導体ウエハに対し、半導体ウ
エハを載置したホルダごとエピタキシャル成長炉内への
搬入から成長、搬出までを行う装置であり、ウエハ搬送
手段、ウエハ着脱手段、エピタキシャル成長炉等によっ
て構成されている。この発明では、ウエハをホルダに支
持された状態のまま搬出入、炉内への設置並びに取り外
し、及び成長を行うので、半導体ウエハの支持状態が維
持され、新たな外部からの直接接触が生じない。

【００３７】本発明のウエハ搬送手段では、半導体ウエ
ハが載置されるホルダをエピタキシャル成長炉内に搬入
及び搬出するものであるため、半導体ウエハは、その全
体をホルダによって支持された状態で成長炉の内外に搬
送される。従って、ウエハ搬送手段によって、半導体ウ
エハに撓み、歪みを新たに生じさせることなく搬出入す
ることができる。

【００３８】この搬送手段は、ホルダを直接支持して成
長炉の内外に搬送できるものであればその形式は特に限
定されるものではない。例えば、従来のロボットアーム
などを使用して、ウエハを直接ではなく、ホルダごと支
持する構成とすることが考えられる。尚、ウエハへの外
的接触による悪影響を防止するため、載置したウエハに
直接接触せず、ホルダのみに接触して、ホルダごとウエ
ハが支持できる構成であることが好ましい。

【００３９】本発明の着脱手段は、エピタキシャル成長
炉内でウエハをエピタキシャル成長させるための所定位
置に保持するために、ホルダごと炉内に設置し、あるい
は取り外すことができるものであれば、その構成は特に
限定されるものではない。例えば、搬送手段を前述のロ
ボットアームなどを用いる場合には、これを共用して着
脱手段に用いることも可能である。

【００４０】ウエハをエピタキシャル成長炉内に搬入
し、所定位置に設置する場合には、炉内は高温に保持さ
れているので、半導体ウエハを設置する部所（例えば従
来のサセプタの位置に対応する部所等）も高温となって
いる。本発明の着脱手段では、エピタキシャル成長炉内
の所定位置、例えばサセプタ上等に、ホルダを介して半
導体ウエハを設置するものであるので、半導体ウエハを
直接高温の場所に設置するものではないこのため、半導
体ウエハは、ウエハ着脱手段によって、高温に保持され
たサセプタ等から直接の熱伝導による急激な温度変化を
受けない。また、サセプタなどに部分的に新たに接する
ことがないので、局所的な温度変化による半導体ウエハ
の割れや欠陥の発生を防止することができる。

【００４１】又、炉内に設置後もホルダを介して直接的
な熱伝導がなされ、さらには炉内の雰囲気や輻射熱など
から前提が徐々に加熱されるので、急激な温度変化や局
所的な温度変化は生じにくい構成となっている。

【００４２】本発明のエピタキシャル成長炉では、半導
体ウエハをホルダに載置された状態のままエピタキシャ
ル成長させている。すなわち、本発明におけるホルダ
は、エピタキシャル成長炉内では、従来のサセプタと同
様な目的で使用されるものである。このため、半導体ウ
エハは、成長炉内においてもホルダのみによって支持さ
れ、エピタキシャル成長炉内の高温保持された部位、例
えば、サセプタの保持具等が半導体ウエハに直接接触す
ることはない。従って、エピタキシャル成長炉によっ
て、半導体ウエハに局所的な温度勾配が生じることは無
く、半導体ウエハに割れ、欠陥等の発生を防止すること
ができる。

【００４３】ここで、エピタキシャル成長炉の形式とし
ては、種々のタイプのものが存在するが、本発明におけ
るエピタキシャル成長炉は、半導体ウエハをホルダに保
持された状態でエピタキシャル成長させることができる
ものであれば、特に限定されるものではない。例えば、
本発明におけるエピタキシャル成長炉として、横型炉、
縦（ディスク）型炉、バレル型炉若しくは毎葉式炉等を
使用することができる。

【００４４】尚、エピタキシャル成長後のウエハの取り
外し工程は、ホルダごと着脱手段で行う。同様に、成長
炉からの搬出工程は、ウエハ搬送手段により、ホルダご
と炉の外部へ搬送される。これらの、取り外し並びに搬
出時にも、ウエハはホルダに保持された状態が維持され
て、新たな外部からの接触がない状態が維持される。

【００４５】従って、従来のように、ピタキシャルウエ
ハをエピタキシャル成長炉内のサセプタ等の保持具から
直接取り外す必要がなく、搬送時にも支持状態は変化し
ないので、半導体ウエハにキズや汚れを新たに生じるこ
とはない。更に、ホルダは半導体ウエハの全面を支持し
ているため、搬出中に半導体ウエハに新たな撓みや歪み
を生じることはない。

【００４６】本発明に使用されるホルダは、半導体ウエ
ハ、特に４００ｍｍ以上の大口径の半導体ウエハを支持
するとともに、エピタキシャル成長炉内では、サセプタ
として使用されるため、高強度性及び高熱伝導性を有す
る材質であることが好ましい。例えば、本発明のホルダ
の部材としては、カーボン、シリコンカーバイド、石
英、あるいはこれらの複合部材を使用することができ
る。

【００４７】請求項３に係る発明は、請求項２に記載の
エピタキシャルウエハ製造装置において、前記半導体ウ
エハをホルダに載置した状態で保管する保管手段を更に
備えており、前記搬送手段が前記保管手段内に保管され
た半導体ウエハを前記ホルダごと取り出して前記成長炉
内に搬入するものであることを特徴とするエピタキシャ
ルウエハ製造装置を提供する。

【００４８】本発明は、少なくともエピタキシャル成長
前の半導体ウエハをホルダから取り外すことなく保管す
ることができるエピタキシャルウエハ製造装置を提供す
るものである。本発明のウエハ保管手段では、半導体ウ
エハをホルダごと保管するため、エピタキシャル成長前
後のウエハのハンドリング時に、半導体ウエハはホルダ
よって支持された状態が維持される。ウエハは、その全
体がホルダに支持されており、ハンドリング時にウエハ
に直接外的接触がないので従って、半導体ウエハに傷や
汚れの付着が防止される。また、ホルダに維持された状
態が維持されるので、ハンドリング時にウエハに新たな
歪みや撓みを生じることはない。

【００４９】また、エピタキシャル成長後の保存作業に
おいても、半導体ウエハをホルダに載置した状態で保存
する保存手段をさらに備え、搬送手段が、前記成長炉か
ら搬出された半導体ウエハを前記保存手段内の保存部に
搬送するものであることが好ましい。この保存手段は、
前記保管手段と共用しても良いし別に設けても良い。

【００５０】この場合には、ウエハの搬出時にもホルダ
を搬送手段により支持して行えばよいため、半導体ウエ
ハに直接接触する必要がなく、半導体ウエハに新たなキ
ズや汚れなどの発生を防止することができる。

【００５１】ウエハ保管手段や保存手段は、半導体ウエ
ハをホルダごと保管することができるものであれば、そ
の構成は特に限定されるものではない。例えば、エレベ
ータ式ウエハカセットのように複数の半導体ウエハを多
段構造で保管し、複数の半導体ウエハから任意の一つの
半導体ウエハをホルダごと選択的に取り出すことができ
るように構成してもよい。また、保存手段の場合には、
任意の空きスペースにホルダごとウエハを搬送できるも
のであればよい。

【００５２】さらに、この保管手段は、ホルダに対して
ウエハを載置する載置手段を備えたものでも良い。この
場合には、ウエハの載置手段が保管手段を兼ねること
で、ウエハは順次空きホルダ（又はホルダの空きスペー
ス等）に載置されて保管手段に保管され、必要に応じて
搬送手段により成長炉に送り込まれてエピタキシャル成
長工程が行われる。

【００５３】請求項４に係る発明は、請求項２または３
に記載のエピタキシャルウエハ製造装置において、前記
ウエハ搬送手段及び／又は前記着脱手段は、前記ホルダ
に載置されたウエハを前記ホルダのみに接して保持する
ホルダ支持部を有するものであることを特徴とするエピ
タキシャルウエハ製造装置を提供する。

【００５４】本発明は、ホルダのみを支持する搬入手段
及び搬出手段によって、ハンドリングされてエピタキシ
ャル成長工程が行われるので、この製造工程中に（特に
ハンドリング時に）ウエハの支持状態が維持されて新た
な撓みや歪みが生じない。

【００５５】ここで、ホルダのみを支持するとは、ウエ
ハ搬送手段が、半導体ウエハに直接接触しないでホルダ
ごとウエハを支持することをいう。このため、ウエハ搬
送手段や着脱手段は、半導体ウエハと直接接触せずに、
ホルダのエピタキシャル成長炉内部への搬入、エピタキ
シャル成長炉内部の所定位置への設置及び取り外し、エ
ピタキシャル成長炉外部への搬出を行う。このため、ウ
エハ搬送手段や着脱手段によって、半導体ウエハに外的
接触による新たなキズ、汚れ等が生じることを防止する
ことができる。

【００５６】請求項５に係る発明は、請求項２から４の
いずれか１項に記載のエピタキシャルウエハ製造装置に
おいて、前記ホルダが、載置する半導体ウエハが略同一
平面内に保持されるように、半導体ウエハの下面部に当
接する同一面上に配された支持部を有することを特徴と
するエピタキシャルウエハ製造装置を提供する。

【００５７】本発明は、所定の支持部を有するホルダを
備えたエピタキシャル製造装置を提供するものであり、
支持部によって、半導体ウエハを安定して支持し、半導
体ウエハのエピタキシャル成長炉との搬出入、設置、エ
ピタキシャル成長においても、半導体ウエハに歪みや撓
みが生じることを防止することができる。

【００５８】本発明のホルダの支持部は、半導体ウエハ
の下面と当接するものであり、その支持部の上部は同一
平面上に位置するように配置されている。このため、ホ
ルダの支持部は、半導体ウエハを安定して保持すること
ができる。また、ホルダの支持部は、半導体ウエハと同
一平面に維持するものであるが、一般のウエハは平面形
状であることから、半導体ウエハの下面と同一平面上に
なるように支持部の上面部が位置するように構成すれば
よい。

【００５９】本発明のホルダの支持部が、上記のように
構成されているため、ホルダによる支持状態は、半導体
ウエハに対して、歪みや撓みを生じさせることが無い状
態となっている。

【００６０】このように、本発明におけるホルダは、半
導体ウエハ下面に当接し半導体下面と同一面内に位置す
る支持部を有するものであれば、その構成は、特に限定
されるものではない。例えば、本発明におけるホルダの
支持部を円板形状のように、半導体ウエハ下面の全面を
均一に支持する一つの支持部を有するように構成するこ
とができる。また、半導体ウエハの一部を支持する支持
部を複数箇所に有するように構成することができる。こ
の場合には、支持部同士の間隔やそれぞれの大きさを適
時定めることで、載置する半導体ウエハに対して歪みや
撓みが生じないように構成することが好ましい。一例を
示せば、同心円状の複数の支持部を備えたホルダ等を用
いることができる。

【００６１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好ましい実施形態
について、図示例とともに説明する。図１には、本発明
の一実施形態に係るエピタキシャルウエハ製造装置の概
略構成図を示している。

【００６２】この実施形態におけるエピタキシャルウエ
ハ製造装置は、ウエハ搬送手段としてのロボットハンド
１及びウエハハンドリングチャンバー１１を備えてお
り、エピタキシャル成長炉３、及びウエハ保存手段を兼
ねたウエハ保管手段としてのウエハカセット５等から概
略構成されている。

【００６３】本実施形態において、エピタキシャル成長
炉３は、毎葉式炉を応用したものを使用している。そし
て、従来のサセプタの位置には、ホルダを着脱自在に保
持するウエハ保持部１３が設けられており、このウエハ
保持部１３に設置されたホルダに載置されたウエハが、
従来のサセプタ上に載置されたウエハと同じ位置関係に
なるように配置されている。

【００６４】ウエハ搬送手段としてのロボットハンド１
は、ウエハ保管手段としてのウエハカセット５とエピタ
キシャル成長炉３内のホルダ保持部１３の間を伸縮移動
できるように構成されている。ロボットハンド１には、
ウエハハンドリングチャンバー１１が設けられており、
このウエハハンドリングチャンバー１１の上にホルダ９
ａが着脱自在に設置され、ホルダ９ａの上にシリコンウ
エハ７ａが載置されるものである。

【００６５】即ち、この搬送手段としてのロボットハン
ド１は、ウエハ７が載置されたホルダ９を下部から支承
して保持するものであり、ホルダのみを支持してウエハ
に接触していないものとなっている。

【００６６】ここで、本実施形態のホルダとしては、シ
リコンウエハの全面を支持することができる円板形状の
ホルダを使用しているが、この形式に限定されるもので
はなく他の形式のホルダを用いても本発明の効果は達成
できる。

【００６７】ウエハカセット５内部には、ホルダ９ｃ上
に載置されたシリコンウエハ７ｃが、ホルダごとウエハ
収納部６に多段構造に格納されており、ウエハ収納部６
は、エレベータ式に上昇及び下降可能に構成されてい
る。ウエハ搬送手段としてのロボットハンド１は、ウエ
ハカセット５内部の任意のウエハ収納部６から、単結晶
から切り出されたシリコンウエハをホルダごと取り出
す。また、エピタキシャル成長後のシリコンウエハをホ
ルダごとウエハ収納部６の空きスペースに格納するもの
である。

【００６８】エピタキシャル成長炉３の内部には、回転
シャフト２１によって回転可能なホルダ保持部１３が設
けられており、ロボットハンド１により搬入されてきた
シリコンウエハ７ａが載置されたホルダ９ａがホルダ保
持部１３上に搬送されてここに設置される。

【００６９】また、エピタキシャル成長炉３内部には、
複数の赤外線ランプ１９が設けられており、この赤外線
ランプ１９により、エピタキシャル成長炉内部は、搬入
時には約７００度〜８００度程度に加熱（余熱）されて
いる。その後、ウエハがホルダごとホルダ保持部１３上
に設置され、挿入口からロボットハンド１が退去した状
態で内部が密閉され、注入口１５からは、反応ガス（Ｓ
ｉＨＣｌ₃ 等）がエピタキシャル成長炉内部に注入され
る。さらに、成長炉３の内部が、反応温度である約１１
００度〜１２００度に加熱されると共に、反応ガスの還
元、熱分解作用により、シリコンウエハ７ｂがエピタキ
シャル成長する。

【００７０】エピタキシャル成長した後のシリコンウエ
ハ７は、炉内のガス抜きと余熱温度まで温度が下げられ
た後、再び搬入口から侵入してきたロボットハンド１に
よりホルダ保持部１３からホルダごと取り外され、さら
に、保存手段を兼ねたウエハカセット５の空きスペース
に搬送されて収納される。

【００７１】次に、本実施形態におけるエピタキシャル
ウエハ製造装置を使用して、エピタキシャルウエハを製
造する方法について時系列的に説明する。図２は、本実
施形態におけるエピタキシャルウエハ製造の工程を示し
たものである。

【００７２】まず、載置工程として、シリコン単結晶か
ら切り出されたシリコンウエハをホルダに載置し、これ
をホルダごとウエハ収納部６に格納する。この実施形態
では、保管手段としてのウエハカセット５の外部でウエ
ハをホルダに載置した後（図示せず）、ウエハ収納部６
の空きスペースに収納している。

【００７３】次に、搬送工程では、ロボットハンド１に
よりウエハハンドリングチャンバー１１をウエハカセッ
ト５内部のウエハ収納部５内に移動し、シリコンウエハ
７ｃが載置されたホルダ９ｃをウエハハンドリングチャ
ンバー１１上に設置する。

【００７４】次に、搬送工程の搬送時には、ロボットハ
ンド１をホルダ９を保持したままエピタキシャル成長炉
３内に移動し、シリコンウエハを載置したホルダ９を炉
内に搬入する。さらに、設置時には、ロボットハンド１
によりシリコンウエハ７ｂをホルダごとホルダ保持部１
３上に移動させると共に、ホルダ１３の上部に当接さ
せ、ホルダ１３の固定手段（図示せず）によりホルダ１
３上に設置する。

【００７５】成長工程として、ロボットハンド１などを
炉外に退出させて密閉した後、所定の反応ガス（ＳｉＨ
Ｃｌ₃ 等）注入と加熱を行う。このとき、回転シャフト
２１によりホルダ保持部１３を回転させ、従来のサセプ
タ上で回転するウエハと同様な状態で、シリコンウエハ
７ｂをエピタキシャル成長させる。

【００７６】その後、搬出工程として、エピタキシャル
成長が終了すると、ガス抜きと余熱温度までの冷却が行
われた後、再びロボットハンド１が炉内に侵入して、ホ
ルダ支持部１３上のホルダを取り外すことによりウエハ
を取り外す。

【００７７】そして、エピタキシャル成長させたウエハ
が載置された状態のホルダを保持したまま、ロボットハ
ンド１をエピタキシャル成長炉３の外部へ移動すること
で、シリコンウエハ（エピタキシャルウエハ）をホルダ
ごと炉外へ搬出する。

【００７８】尚、この実施形態では、再びウエハカセッ
ト５内の空きスペースに移動させ、ホルダごとエピタキ
シャルウエハをウエハ収納部６内に収納して保存する。
このような動作を、ウエハカセット５に収納されている
すべてのシリコンウエハについて、繰り返す。

【００７９】このように、本発明の実施形態によれば、
シリコンウエハの搬入、サセプタへの設置、成長、及び
搬出は、ホルダごと一体に行われている。ウエハ搬送手
段としてのロボットハンド１は、シリコンウエハに直接
接触することはないため、シリコンウエハにハンドリン
グ時の接触によるキズ、汚れ等が生じることはない。ま
た、シリコンウエハは、その全体がホルダで支持されて
いるため、搬入、サセプタへの設置、搬出の動作中等の
ハンドリング時に、シリコンウエハに撓み、歪み等が生
じることはない。

【００８０】本実施形態では、ウエハカセット５にシリ
コンウエハをホルダごと格納しているが、ウエハカセッ
トには、シリコンウエハのみを格納し、ウエハカセット
から取り出す際に、シリコンウエハをホルダに載置して
取り出すように構成してもよい。この場合には、ホルダ
を洗浄することにより、一つのホルダを繰り返し使用す
ることができる。

【００８１】本実施形態では、ホルダとして円板形状の
ものを使用しているが、これに限定されるものではな
く、例えば、円環形状のホルダ、同心状のホルダ等を使
用することができる。本実施形態では、エピタキシャル
成長炉として毎葉式炉を使用しているが、この他にも横
型炉、縦（ディスク）型炉、バレル炉等を使用できるこ
とはいうまでもない。

【００８２】

【発明の効果】以上説明したとおり、本発明に係るエピ
タキシャルシリコン製造方法及び装置は、半導体ウエハ
が載置されたホルダを、ホルダごとエピタキシャル成長
炉へ搬入及びエピタキシャル成長炉からの搬出を行って
いるため、ハンドリング時にウエハに外的接触が生じな
いので、半導体ウエハにキズ、汚れが発生することを防
止できるという効果がある。

【００８３】また、本発明に係るエピタキシャルシリコ
ン製造方法及び装置は、半導体ウエハをホルダに載置さ
れた状態でエピタキシャル成長炉内に設置し、エピタキ
シャル成長させているため、半導体ウエハに急激な温度
変化及び局所的な熱影響分布が生じず、その結果半導体
ウエハに熱影響による割れ、欠陥等が生じることを防止
することができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施形態におけるエピタキシャルウエハ製造
装置の構成図である。

【図２】本実施形態におけるエピタキシャルウエハ製造
方法の工程図である。

【符号の説明】

１：ロボットハンド ３：エピタキシャル成長炉 ５：エレベータ式ウエハカセット ６：ウエハ収納部 ７ａ、７ｂ、７ｃ：半導体ウエハ ９ａ、９ｂ、９ｃ：ホルダ １１：ウエハハンドリングチャンバー １３：ウエハ保持部 １５：反応ガス注入口 １７：反応ガス排気口 １９：赤外線ランプ ２１：回転シャフト

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 井上 和俊 東京都千代田区丸の内１−４−２ 株式会 社スーパーシリコン研究所内

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 半導体単結晶から切り出された半導体ウ
   エハをホルダ上に載置する載置工程と、 前記ホルダに載置された半導体ウエハを前記ホルダごと
   エピタキシャル成長炉内に搬入した後、前記ホルダごと
   エピタキシャル成長炉内の所定位置に設置する搬入工程
   と、 前記半導体ウエハを前記ホルダに載置された状態のまま
   エピタキシャル成長させる成長工程と、 前記エピタキシャル成長させた半導体ウエハを前記ホル
   ダごと前記成長炉内の所定位置から取り外した後、前記
   エピタキシャル成長炉から搬出する搬出工程と、を有す
   ることを特徴とするエピタキシャルウエハ製造方法。
2. 【請求項２】 半導体単結晶から切り出された半導体ウ
   エハが載置されるホルダをエピタキシャル成長炉の外部
   から内部へ搬出入する搬送手段と、 前記半導体ウエハが載置されるホルダを、前記成長炉内
   の所定位置へ設置するウエハ着脱手段と、 前記所定位置に設置された前記ホルダに保持された状態
   の半導体ウエハをエピタキシャル成長させるエピタキシ
   ャル成長炉と、を有することを特徴とするエピタキシャ
   ルウエハ製造装置。
3. 【請求項３】 前記半導体ウエハをホルダに載置した状
   態で保管する保管手段を更に備え、 前記搬送手段が、前記保管手段内に保管された半導体ウ
   エハを前記ホルダごと取り出して前記成長炉内に搬入す
   るものであることを特徴とする請求項２に記載のエピタ
   キシャルウエハ製造装置。
4. 【請求項４】 前記ウエハ搬送手段及び／又は前記着脱
   手段は、前記ホルダに載置されたウエハを前記ホルダの
   みに接して保持するホルダ支持部を有するものであるこ
   とを特徴とする請求項２又は３に記載のエピタキシャル
   ウエハ製造装置。
5. 【請求項５】 前記ホルダは、載置する半導体ウエハが
   略同一平面内に保持されるように、半導体ウエハの下面
   部に当接する同一面上に配された支持部を有することを
   特徴とする請求項２から４のいずれか１項に記載のエピ
   タキシャルウエハ製造装置。