JPH04334014A - エピタキシャル成長装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、内部に配置されたウエ
ハにエピタキシャル成長を施すエピタキシャル成長装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来エピタキシャル成長装置としては、
クリーンルーム内等の外気環境からエピタキシャル成長
用チャンバに直接ウエハを挿填してエピタキシャル成長
を行う１チャンバ式のものや、ウエハを一旦ロードロッ
ク室に装填してドアを閉め、その後エピタキシャル成長
用チャンバにつながる側のドアを開けてウエハをロード
ロック室からエピタキシャル成長用チャンバに移動させ
た後エピタキシャル成長を行う複数チャンバ式のものが
ある。

【０００３】図３は、複数チャンバ式の従来のエピタキ
シャル成長装置の概略構成図である。このエピタキシャ
ル成長装置は、ウエハ１が複数枚（例えば２５枚）装填
される各ウエハカセット１１，２１が配置される２つの
ロードロック室１０，２０と、ウエハが載置されるサセ
プタ３１を備えた、このサセプタ３１に載置されたウエ
ハにエピタキシャル成長を施すエピタキシャル成長用チ
ャンバ３０と、ロードロック室１０，２０内のウエハカ
セット１１，２１に装填された、エピタキシャル成長前
のウエハ１を取出してエピタキシャル成長用チャンバ３
０内に備えられたサセプタ３１に載置するとともに、サ
セプタ３１に載置されたエピタキシャル成長後のウエハ
１を取出してロードロック室１０，２０内のウエハカセ
ット１１，２１に装填するウエハ搬送装置４１が備えら
れたウエハ搬送用チャンバ４０とから構成されている。 上記ロードロック室１０，２０には、このエピタキシャ
ル成長装置が設置されたクリーンルーム２との間に開閉
ドア１２，２２が備えられており、また、ロードロック
室１０，２０のウエハ搬送用チャンバ４０側にも開閉ド
ア１３，２３が備えられている。またウエハ搬送用チャ
ンバ４０とエピタキシャル成長用チャンバ３０との境界
にも開閉ドア３２が備えられている。また、ロードロッ
ク室１０，２０およびウエハ搬送用チャンバ４０にはそ
れらの室内を窒素雰囲気とするための窒素ガス用管１４
，２４，４２が接続されている。さらにエピタキシャル
成長用チャンバ３０には、このエピタキシャル成長用チ
ャンバ３０内にエピタキシャル成長用のガスを流通させ
るためのガス管３３が接続されている。

【０００４】次に以上のように構成されたエピタキシャ
ル成長装置を用いた、ウエハ１にエピタキシャル成長を
施す方法の一例について説明する。表面の酸化膜を取り
除く前処理の施されたウエハ１が装填されたウエハカセ
ット１１がロードロック室１０内に配置され、また、空
のウエハカセット２１がロードロック室２０内に配置さ
れ、開閉ドア１２，２２が閉じられる。このとき、開閉
ドア１３，２３は閉じられた状態にある。この状態でロ
ードロック室１０，２０内が窒素雰囲気となるように窒
素ガスが送り込まれる。その後ロードロック室１０，２
０のウエハ搬送用チャンバ４０側の開閉ドア１３，２３
が開かれ、ウエハ搬送装置４１によりウエハカセット１
１に装填されたウエハ１が１枚取り出される。この取出
されたウエハ１はサセプタ３１上に載置され、その載置
されたウエハ１にエピタキシャル成長が施される。その
後、サセプタ３１に載置されたウエハ１がウエハ搬送装
置４１により取り出されてウエハカセット２１に装填さ
れ、次に、ウエハカセット１１から新たなウエハ１が取
り出される。この操作が例えば２５回繰返され、これに
よりウエハカセット１１が空になりエピタキシャル成長
後のウエハ１がウエハカセット２１に満載された状態と
なる。その後開閉ドア１３，２３が閉じられ、開閉ドア
１２，２２が開かれて空のウエハカセット１１およびエ
ピタキシャル成長後のウエハが満載されたウエハカセッ
ト２１がクリーンルーム２内に取り出される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】図４は、エピタキシャ
ル成長後クリーンルーム内に取り出されたウエハの表面
付近の断面を模式的に示した図である。例えば図３に示
すエピタキシャル成長装置あるいは他のエピタキシャル
成長装置を用いてエピタキシャル成長を施した直後のウ
エハ１の表面１ａは、非常に活性度の高いシリコンのダ
ングリングボンドが露出した状態にある。したがって、
エピタキシャル成長後クリーンルーム２に取り出された
ウエハ１の表面１ａに、クリーンルーム２内の空気中に
微少含まれる塵埃等のパーティクル３が付着すると、こ
のパーティクル３はシリコンのダングリングボンドと強
固に結合し、その後ウエハ１の表面１ａにクリーンルー
ム２内の酸素によって酸化膜が形成されることと相俟っ
てウエハ１を洗浄してもほとんどこの付着したパーティ
クル３を取り去ることができなくなってしまうという問
題がある。

【０００６】本発明は、上記事情に鑑み、ウエハの表面
にクリーンルーム内のパーティクルが付着しにくい状態
でエピタキシャル成長後のウエハをクリーンルーム内に
取出すことのできるエピタキシャル成長装置を提供する
ことを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明のエピタキシャル成長装置は、エピタキシャル
成長用ガスが流通するエピタキシャル成長用チャンバと
、該エピタキシャル成長用チャンバと直接にあるいは他
のチャンバを介して連通する、外部との間および前記エ
ピタキシャル成長用チャンバあるいは前記他のチャンバ
との間に開閉ドアを備えてなる、エピタキシャル成長後
のウエハを待機させておくロードロック室とを備えたエ
ピタキシャル成長装置において、前記ロードロック室に
、清浄な空気あるいは酸素を含むガスを充満させるため
の配管が施されてなることを特徴とするものである。

【０００８】

【作用】上記本発明のエピタキシャル成長装置は、ロー
ドロック室に清浄な空気あるいは酸素を含むガスを充満
させるための装置が施されているため、エピタキシャル
成長後のウエハを外部に取出す前に、ロードロック室内
を清浄な酸素雰囲気とすることによりウエハの表面に酸
化膜が形成され、もはやパーティクルが強固には付着さ
れない状態とすることができる。したがって、その後ウ
エハを外部に取出し、その表面にパーティクルが付着し
ても、その結合は弱く、洗浄等によって容易に除去され
、高品質のエピタキシャル成長ウエハを得ることができ
ることとなる。

【０００９】

【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。図
１は、本発明の一実施例に係るエピタキシャル成長装置
の概略構成図である。この図において、前述した従来例
（図３）と同一の構成要素には図３で付した番号と同一
の番号を付し説明は省略する。

【００１０】図１に示すエピタキシャル成長装置には、
その各ロードロック室１０、２０に窒素ガス用の管１４
、２４のほか、酸素ガス（空気）用の管１５、２５が配
管されており、その配管の途中に空気を清浄化するため
のフィルタ（この実施例では濾過精度０．０１μｍのフ
ィルタ）１６、２６が配設されている。このエピタキシ
ャル成長装置を用いて、前述した従来例（図３）の場合
と同様にしてエピタキシャル成長が行なわれ、ロードロ
ック室２０内に配置されたウエハカセット２１にエピタ
キシャル成長後のウエハ１が満載され、開閉ドア２３が
閉じられた後、クリーンルーム２内の空気（クラス１０
０）と同程度の清浄度の空気をさらにフィルタ２６で濾
過することによりクリーンルーム２内の空気よりもさら
に清浄な、塵埃等のパーティクルが十分に取り除かれた
空気がロードロック室２０に送り込まれる。これにより
、エピタキシャル成長後のウエハ１の表面に、塵埃等の
パーティクルが付着する前に酸化膜が形成される。その
後開閉ドア２２が開けられ、ウエハ１の満載されたウエ
ハカセット２１がクリーンルーム２に取出される。

【００１１】図２は、上記のようにしてクリーンルーム
２内に取出されたウエハ１の表面付近の断面を模式的に
示した図である。ロードロック室２０が酸素雰囲気とさ
れることにより、エピタキシャル成長直後のウエハ１の
表面１ａに酸化膜４が形成され、これによりその表面４
ａは、シリコンのダングリングボンドが露出していない
かなり不活性な状態となる。その後クリーンルーム２内
に取出されてその表面４ａに塵埃等のパーティクル３が
付着してもその場合は弱く、洗浄等によって容易に除去
することができる。

【００１２】以下に、エピタキシャル成長後のウエハを
一旦清浄な酸素雰囲気中に置いた場合と従来のようにク
リーンルーム内に直接取出した場合との比較実験結果を
示す。表１は、エピタキシャル成長後のウエハを一旦清
浄な酸素雰囲気中に置いた場合のウエハの表面に付着し
ているパーティクルの数を表わした表、表２はエピタキ
シャル成長後のウエハをクリーンルーム内に直接取出し
た場合のウエハの表面に付着しているパーティクルの数
を表わした表である。ここでクリーンルームの清浄度は
クラス１００であり、フィルタ１６，２６（図１参照）
は濾過精度０．０１μｍのものを用いている。またウエ
ハは６インチの径のものを用いている。またここでは各
々１０枚のウエハについて実施したものの平均値を示し
ている。

【００１３】

【表１】 ─────────────────────────
──────────　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　パーティクル
数（ケ／ｗｆｒ）　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　０．２〜　　　　　　　　０．３〜　　
　　　　　　２．０μｍ〜　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　０．３μｍ　　　　　
　２．０μｍ　　エピタキシャル成長前　　　　　　　
　２．５　　　　　　　　０．０　　　　　　　　　　
０．０　　エピタキシャル成長後　　　　１５０．８　
　　　　　３５．９　　　　　　　　　　５．１　　洗
浄後　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　３
．１　　　　　　　　０．０　　　　　　　　　　０．
０────────────────────────
───────────

【００１４】

【表２】 ─────────────────────────
──────────　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　パーティクル
数（ケ／ｗｆｒ）　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　０．２〜　　　　　　　　０．３〜　　
　　　　　　２．０μｍ〜　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　０．３μｍ　　　　　
　２．０μｍ　　エピタキシャル成長前　　　　　　　
　３．１　　　　　　　　０．０　　　　　　　　　　
０．０　　エピタキシャル成長後　　　　１３９．２　
　　　　　３３．６　　　　　　　　　　６．９　　洗
浄後　　　　　　　　　　　　　　　　　　１２５．７
　　　　　　１５．４　　　　　　　　　　５．２──
─────────────────────────
────────また下記表３，表４は、表１，表２の
データを求めるために採用した、それぞれエピタキシャ
ル成長の条件を示した表、および洗浄の手順および条件
を示した表である。

【００１５】

【表３】

【００１６】

【表４】 ─────────────────────────
──────────　　手順　　　　　　　　　　　
　　　　　　　操作　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　条件　　１　　　　ＮＨ４　ＯＨ：Ｈ２　
Ｏ２　：Ｈ２　Ｏ　　　　　　７０℃、１０分　　　　
　　　　＝１：１：５に浸す 　　２　　　　純水に浸す　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　超音波、１０分、室温　　３　
　　　スピンドライ　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　３分、１５００ｒ．ｐ．ｍ───────
─────────────────────────
───上記表１、表２において、エピタキシャル成長前
とは、エピタキシャル成長前のウエハ１をウエハカセッ
ト１１に装填する直前の状態をいい、エピタキシャル成
長後とは、表３に示す条件でエピタキシャル成長の行わ
れたウエハを、表１に示す場合はロードロック室２０で
一旦清浄な酸素雰囲気に晒した後、また表２に示す場合
はロードロック室２０で酸素雰囲気に晒すことなく、ク
リーンルーム２内に取出した後の状態をいう。また、洗
浄後とは、上記のようにしてクリーンルーム２に取出し
た後のウエハ１を表４に示す手順および条件で洗浄を行
った後の状態をいう。

【００１７】表１，表２に示すように、エピタキシャル
成長後のウエハの表面に付着しているパーティクルの数
は、ロードロック室２０で清浄な酸素雰囲気に晒した場
合（表１の場合）も晒さない場合（表２の場合）もほぼ
同レベルであるが、洗浄後にその差が極端にあらわれ、
ロードロック室２０で清浄な酸素雰囲気に晒さずにクリ
ーンルーム２に取出した場合（表２の場合）は洗浄によ
ってもパーティクルがウエハ１の表面に付着したままと
なっており、ロードロック室２０で清浄な酸素雰囲気に
晒した場合（表１の場合）は洗浄によりパーティクルが
ほとんど除去されている。

【００１８】次に積層欠陥の比較実験結果について説明
する。表５は、積層欠陥の観察に至るまでの実験手順と
その条件を示した表である。

【００１９】

【表５】 ─────────────────────────
──────────　　手順　　　　　　　　操作　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　条件　　１　　　　エピタキシャル成長　
　　　１１００℃、５μｍ、２０Ωｃｍ　　２　　　　
洗浄　　　　　　　　　　　　　　　　　　アンモニア
過水、純水、スピンドライ　　３　　　　熱酸化　　　
　　　　　　　　　　　　　１１５０℃、２時間、ｗｅ
ｔ酸化　　４　　　　選択エッチング　　　　　　　　
Ｗｒｉｇｈｔ液、室温、２分　　５　　　　光学顕微鏡
観察　　　　　　　　１００倍───────────
────────────────────────先
ず表３に示す条件に従ってエピタキシャル成長を行い（
手順１）、エピタキシャル成長後のウエハについてロー
ドロック室２０（図１参照）で酸素雰囲気に晒したウエ
ハと晒さないウエハについてクリーンルーム２に取出し
た後表４に示す条件で洗浄し（手順２）、その後表５に
示す条件でウエット酸化を行い（手順３）、さらにＷｒ
ｉｇｈｔ液に浸して選択エッチングを行い（手順４）、
このように処理したウエハ１の表面を光学顕微鏡で観察
して積層欠陥の数を計数した（手順５）。

【００２０】表６は、上記のようにして観察された欠陥
の数を１ｃｍ２あたりの欠陥数に換算した値を示した表
である。

【００２１】

【表６】 ─────────────────────────
─────　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　実施例　　　　　　　　従来
例　　　　酸化後の欠陥数（ｃｍ−２）　　　　　　０
　　　　　　３．５×１０４　───────────
───────────────────この表６に示
すように、ロードロック室２０で酸素雰囲気に晒さずに
クリーンルーム２に取出した場合（従来例）はかなり多
数の積層欠陥が観察されたが、ロードロック室２０で一
旦酸素雰囲気に晒した場合（実施例）は積層欠陥は観察
されなかた。

【００２２】このように、エピタキシャル成長後のウエ
ハを一旦清浄な酸素雰囲気に晒した後クリーンルームに
取出すことにより、パーティクルの付着およびそれに起
因する積層欠陥が大幅に改善された。尚、図１に示す実
施例では、２つのロードロック室１０，２０の双方に空
気用の配管１５，２５が施されているが、この清浄空気
用の管はエピタキシャル成長後のウエハが収納される側
のロードロック室にのみ配管されていれば十分である。 また、図１に示す実施例ではロードロック室を２つ設け
ているが、ロードロック室は１つであってもよい。この
場合、そのロードロック室から取出されたウエハは、エ
ピタキシャル成長後再びそのロードロック室に戻される
こととなる。

【００２３】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明のエ
ピタキシャル成長装置は、少なくともロードロック室と
エピタキシャル成長用チャンバとの２つの部屋を有し、
ロードロック室に清浄な空気等を充満させるための配管
が施されているため、このロードロック室内を清浄な空
気等で充満させてエピタキシャル成長後のウエハ表面に
自然酸化膜を形成させた後、ウエハをこのエピタキシャ
ル成長装置から取出すことができ、したがって表面にパ
ーティクルが強固に付着しにくい高品質のエピタキシャ
ル成長後のウエハを製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係るエピタキシャル成長装
置の概略構成図である。

【図２】クリーンルーム内に取出されたウエハの表面付
近の断面の模式図である。

【図３】複数チャンバ式の従来のエピタキシャル成長装
置の概略構成図である。

【図４】エピタキシャル成長後クリーンルーム内に取出
されたウエハの表面付着の断面の模式図である。

【符号の説明】

１　　　　ウエハ ２　　　　クリーンルーム ３　　　　パーティクル ４　　　　酸化膜 １０，２０　　　　ロードロック室 １１，２１　　　　ウエハカセット １２，２２　　　　開閉ドア １３，２３　　　　開閉ドア １４，２４　　　　窒素ガス用管 １５，２５　　　　酸素ガス用管 １６，２６　　　　フィルタ ３０　　　　エピタキシャル成長用チャンバ３１　　　
　サセプタ ３２　　　　開閉ドア ３３　　　　エピタキシャル成長ガス用管４０　　　　
ウエハ搬送用チャンバ ４１　　　　ウエハ搬送装置 ４２　　　　窒素ガス用管

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　エピタキシャル成長用ガスが流通する
   エピタキシャル成長用チャンバと、該エピタキシャル成
   長用チャンバと直接にあるいは他のチャンバを介して連
   通する、外部との間および前記エピタキシャル成長用チ
   ャンバあるいは前記他のチャンバとの間に開閉ドアを備
   えてなる、エピタキシャル成長後のウエハを待機させて
   おくロードロック室とを備えたエピタキシャル成長装置
   において、前記ロードロック室に、清浄な空気あるいは
   酸素を含むガスを充満させるための配管が施されてなる
   ことを特徴とするエピタキシャル成長装置。