JPH0756864B2 - エピタキシヤル気相成長装置 - Google Patents
エピタキシヤル気相成長装置Info
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- JPH0756864B2 JPH0756864B2 JP1271173A JP27117389A JPH0756864B2 JP H0756864 B2 JPH0756864 B2 JP H0756864B2 JP 1271173 A JP1271173 A JP 1271173A JP 27117389 A JP27117389 A JP 27117389A JP H0756864 B2 JPH0756864 B2 JP H0756864B2
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Description
この発明はロードロック機構を備え、真空中でウエハ交
換ができるようにした減圧式エピタキシャル気相成長装
置の改良に関する。
換ができるようにした減圧式エピタキシャル気相成長装
置の改良に関する。
有機金属熱分解法（MOCVD又はOMVPE）は、サセプタ上の
加熱された基板に対して、原料ガスを流し、基板の近傍
で気相反応を起こさせ、基板の上に反応生成物の薄膜を
形成するものである。成長室に於いてサセプタ上で薄膜
形成されるが、一つの基板について成長が終わると、次
の基板と取り換えなければならない。基板交換は頻繁に
行わなくてはならない。そのたびに成長室を開いていた
のでは非能率であるし、成長室が汚染されやすく、危険
でもある。 そこで成長室にロードロック機構を設け、真空中で基板
交換できるようにした装置が作られた（例えば特開昭63
-118834、特開昭63-299115）。ロードロック機構を有す
るものは、複数枚の基板を真空中で連続して交換できる
ので能率的である。また基板交換のために成長室を開く
必要がない。 色々な形式のものがある。例えば、ゲートバルブによっ
て成長室と遮断する事のできる搬送室を設け、搬送室へ
基板を入れ、搬送機構によって基板を成長室のサセプタ
上へ運ぶようになっているものもある。搬送室は真空に
引くことができ、この空間を真空に引いてから基板を搬
送する。 或は、搬送室とは別に、これにゲートバルブを介してつ
ながる基板交換室を設けたものもある。基板交換室に
は、複数のウエハをトレイに入れた状態で収容できる。
複数のトレイは上下に並ぶ棚に配列され全体として昇降
できる。大気中から基板交換室へ複数のウエハトレイを
入れ真空に引く。ゲートバルブを開き、トレイを持ち上
げて、搬送室に入れる。搬送機構によって基板をトレイ
のまま成長室のサセプタへ搬送する。 これが１枚目の操作である。 実際には連続して成長を行うのであるから、２枚目以後
は、サセプタ上の成長済みのウエハのウエハトレイを搬
送機構で搬出し空の棚に載せる。この後、未処理のウエ
ハのウエハトレイを搬送機構で成長室のサセプタ上へ移
す。成長室のゲートバルブを閉じ、搬送機構を戻し、ウ
エハトレイを入れた棚を基板交換室に戻しゲートバルブ
を閉じる。この後成長室で薄膜形成を行う。 このような成長室、搬送室、基板交換室の３つの空間か
らなる気相成長装置も提案されている。これは複数枚の
ウエハを引き続いて処理する事ができて能率的である。
最初に複数枚のウエハトレイを基板交換室に入れた後、
基板交換室、搬送室などが大気にさらされる事なく全て
真空中で搬送がなされる。 ３室構成であるので、このような便利な点がある。
加熱された基板に対して、原料ガスを流し、基板の近傍
で気相反応を起こさせ、基板の上に反応生成物の薄膜を
形成するものである。成長室に於いてサセプタ上で薄膜
形成されるが、一つの基板について成長が終わると、次
の基板と取り換えなければならない。基板交換は頻繁に
行わなくてはならない。そのたびに成長室を開いていた
のでは非能率であるし、成長室が汚染されやすく、危険
でもある。 そこで成長室にロードロック機構を設け、真空中で基板
交換できるようにした装置が作られた（例えば特開昭63
-118834、特開昭63-299115）。ロードロック機構を有す
るものは、複数枚の基板を真空中で連続して交換できる
ので能率的である。また基板交換のために成長室を開く
必要がない。 色々な形式のものがある。例えば、ゲートバルブによっ
て成長室と遮断する事のできる搬送室を設け、搬送室へ
基板を入れ、搬送機構によって基板を成長室のサセプタ
上へ運ぶようになっているものもある。搬送室は真空に
引くことができ、この空間を真空に引いてから基板を搬
送する。 或は、搬送室とは別に、これにゲートバルブを介してつ
ながる基板交換室を設けたものもある。基板交換室に
は、複数のウエハをトレイに入れた状態で収容できる。
複数のトレイは上下に並ぶ棚に配列され全体として昇降
できる。大気中から基板交換室へ複数のウエハトレイを
入れ真空に引く。ゲートバルブを開き、トレイを持ち上
げて、搬送室に入れる。搬送機構によって基板をトレイ
のまま成長室のサセプタへ搬送する。 これが１枚目の操作である。 実際には連続して成長を行うのであるから、２枚目以後
は、サセプタ上の成長済みのウエハのウエハトレイを搬
送機構で搬出し空の棚に載せる。この後、未処理のウエ
ハのウエハトレイを搬送機構で成長室のサセプタ上へ移
す。成長室のゲートバルブを閉じ、搬送機構を戻し、ウ
エハトレイを入れた棚を基板交換室に戻しゲートバルブ
を閉じる。この後成長室で薄膜形成を行う。 このような成長室、搬送室、基板交換室の３つの空間か
らなる気相成長装置も提案されている。これは複数枚の
ウエハを引き続いて処理する事ができて能率的である。
最初に複数枚のウエハトレイを基板交換室に入れた後、
基板交換室、搬送室などが大気にさらされる事なく全て
真空中で搬送がなされる。 ３室構成であるので、このような便利な点がある。
３室構成の気相成長装置は能率的であるといってもそれ
は従来のものに比べての話である。これも未だに能率上
の問題がある。 それは基板１枚当たりの処理時間が長すぎるということ
である。基板は室温で基板交換室にある。当然である
が、室温で搬送される。熱が関与する過程はすべて成長
室において行われる。成長室に時間的な負担がかかり過
ぎている。このため基板１枚当たりの処理時間が長くな
り過ぎるのである。 より詳しく説明する。 室温の状態で成長室のサセプタ上へ運ばれた基板は、適
当な成長温度まで加熱されなければならない。成長させ
るべき薄膜によって変わるが、必要な温度は600℃〜850
℃程度である。この加熱はサセプタの内部にある抵抗加
熱ヒータ、又は成長室の外部にある高周波加熱コイルに
よってなされる。 この昇温過程に要する時間T1は、20〜30分程度である。 この後、原料処理を通して基板上に薄膜成長を行う。こ
れも薄膜材料や所望の膜厚によって異なるが、例えば１
時間かかる事がある。より短いことも長いこともある。
簡単のため成長過程の所要時間T2を１時間とする。 成長が終わるとサセプタ内のヒータ或は高周波コイルの
電力を弱くし、或は電力供給を遮断して、サセプタ上で
基板を徐冷する。サセプタはカーボン製である事が多い
が、基板やウエハトレイよりもはるかに大きい熱容量を
持つ。このためサセプタの冷却には長い時間がかかる。
この冷却過程に要する時間T3は例えば90分程度である。 昇温、成長、冷却の各過程を行うに要する時間は（T1＋
T2＋T3）である。この間、サセプタは１枚のウエハ（基
板）トレイによって占有されている。 基板搬送のための時間を無視するとしても、基板１枚当
たりの処理時間は（T1＋T2＋T3）となり長い。先程の例
ではこれが３時間程度になる。 基板１枚当たりの処理時間をもっと短くしなければスル
ープットがそれ以上上がらない。より高能率の装置が強
く要望されている。 昇温、成長、冷却の３過程は全て成長室内で、サセプタ
上で行われている。これが処理時間を長くしている原因
である。よく考えてみれば昇温、冷却は成長室の中で行
わなければならないというものではない。これらの過程
は別の空間で行う事ができる筈である。 ロードロック機構を備え、成長室、搬送室、基板交換室
からなる三室構成の気相成長装置であって、１枚当たり
の処理時間を短くする事のできる装置を提供する事が本
発明の目的である。
は従来のものに比べての話である。これも未だに能率上
の問題がある。 それは基板１枚当たりの処理時間が長すぎるということ
である。基板は室温で基板交換室にある。当然である
が、室温で搬送される。熱が関与する過程はすべて成長
室において行われる。成長室に時間的な負担がかかり過
ぎている。このため基板１枚当たりの処理時間が長くな
り過ぎるのである。 より詳しく説明する。 室温の状態で成長室のサセプタ上へ運ばれた基板は、適
当な成長温度まで加熱されなければならない。成長させ
るべき薄膜によって変わるが、必要な温度は600℃〜850
℃程度である。この加熱はサセプタの内部にある抵抗加
熱ヒータ、又は成長室の外部にある高周波加熱コイルに
よってなされる。 この昇温過程に要する時間T1は、20〜30分程度である。 この後、原料処理を通して基板上に薄膜成長を行う。こ
れも薄膜材料や所望の膜厚によって異なるが、例えば１
時間かかる事がある。より短いことも長いこともある。
簡単のため成長過程の所要時間T2を１時間とする。 成長が終わるとサセプタ内のヒータ或は高周波コイルの
電力を弱くし、或は電力供給を遮断して、サセプタ上で
基板を徐冷する。サセプタはカーボン製である事が多い
が、基板やウエハトレイよりもはるかに大きい熱容量を
持つ。このためサセプタの冷却には長い時間がかかる。
この冷却過程に要する時間T3は例えば90分程度である。 昇温、成長、冷却の各過程を行うに要する時間は（T1＋
T2＋T3）である。この間、サセプタは１枚のウエハ（基
板）トレイによって占有されている。 基板搬送のための時間を無視するとしても、基板１枚当
たりの処理時間は（T1＋T2＋T3）となり長い。先程の例
ではこれが３時間程度になる。 基板１枚当たりの処理時間をもっと短くしなければスル
ープットがそれ以上上がらない。より高能率の装置が強
く要望されている。 昇温、成長、冷却の３過程は全て成長室内で、サセプタ
上で行われている。これが処理時間を長くしている原因
である。よく考えてみれば昇温、冷却は成長室の中で行
わなければならないというものではない。これらの過程
は別の空間で行う事ができる筈である。 ロードロック機構を備え、成長室、搬送室、基板交換室
からなる三室構成の気相成長装置であって、１枚当たり
の処理時間を短くする事のできる装置を提供する事が本
発明の目的である。
搬送室の内部に、未処理ウエハを加熱する予備加熱装置
と、処理済みウエハを徐冷する徐冷装置を設ける。そし
て、未処理ウエハを予備加熱してから成長室へ送り、成
長の終わった処理済みウエハはまだ熱いうちにサセプタ
から取り外し徐冷装置で徐冷する。これが本発明の気相
成長装置の新規な点である。 即ち、本発明のエピタキシャル気相成長装置は、 原料処理を導入する処理導入口と排ガスを排気するガ
ス排出口とを有し真空に引くことのできる成長室と、 成長室の中に回転昇降可能に設けられウエハを保持す
るウエハトレイを載せるべきサセプタと、 サセプタ及びウエハを加熱するための加熱装置と、 ゲートバルブを介して成長室に連続するように設けら
れ真空に引くことができウエハトレイを搬送する空間で
ある搬送室と、 ウエハを保持したウエハトレイを搬送室と成長室の間
で搬送する搬送機構と、 搬送室にゲートバルブを介して連続するように設けら
れ真空に引く事ができ複数のウエハトレイを収容できる
基板交換室と、 基板交換室の中に設けられウエハトレイを置くための
複数の棚を有するカセットと、 基板交換室の中に設けられカセットを保持するための
カセット台と、 カセット台を搬送室と基板交換室の間で移動させるカ
セット移動装置と、 搬送室の内部に設けられ未処理ウエハを保持するウエ
ハトレイを一時的に滞留させウエハを予備加熱する予備
加熱装置と、 搬送室の内部に設けられ処理済みウエハを保持するウ
エハトレイを一時的に滞留させウエハを徐冷させる徐冷
装置と、 よりなっている。
と、処理済みウエハを徐冷する徐冷装置を設ける。そし
て、未処理ウエハを予備加熱してから成長室へ送り、成
長の終わった処理済みウエハはまだ熱いうちにサセプタ
から取り外し徐冷装置で徐冷する。これが本発明の気相
成長装置の新規な点である。 即ち、本発明のエピタキシャル気相成長装置は、 原料処理を導入する処理導入口と排ガスを排気するガ
ス排出口とを有し真空に引くことのできる成長室と、 成長室の中に回転昇降可能に設けられウエハを保持す
るウエハトレイを載せるべきサセプタと、 サセプタ及びウエハを加熱するための加熱装置と、 ゲートバルブを介して成長室に連続するように設けら
れ真空に引くことができウエハトレイを搬送する空間で
ある搬送室と、 ウエハを保持したウエハトレイを搬送室と成長室の間
で搬送する搬送機構と、 搬送室にゲートバルブを介して連続するように設けら
れ真空に引く事ができ複数のウエハトレイを収容できる
基板交換室と、 基板交換室の中に設けられウエハトレイを置くための
複数の棚を有するカセットと、 基板交換室の中に設けられカセットを保持するための
カセット台と、 カセット台を搬送室と基板交換室の間で移動させるカ
セット移動装置と、 搬送室の内部に設けられ未処理ウエハを保持するウエ
ハトレイを一時的に滞留させウエハを予備加熱する予備
加熱装置と、 搬送室の内部に設けられ処理済みウエハを保持するウ
エハトレイを一時的に滞留させウエハを徐冷させる徐冷
装置と、 よりなっている。
基板交換室には複数のウエハトレイを収容したカセット
が設けられている。基板交換室、搬送室は一旦真空に引
かれた後、適当な圧力、雰囲気になっている。雰囲気は
H2、N2などである。成長室も適当な圧力雰囲気に保たれ
ている。 基板交換室のゲートバルブを開き、カセットを搬送室へ
移動させる。搬送機構でひとつのウエハトレイを搬送し
予備加熱装置に置く。ここで適当な温度Ｔａまで予備加
熱する。 成長室のゲートバルブを開き、予備加熱したウエハトレ
イを搬送機構により、成長室のサセプタの上へ載置す
る。搬送機構を戻し、ゲートバルブを閉じる。成長室内
でウエハに向かって原料ガスを流しウエハ上に薄膜成長
を行う。成長温度Ｔｂに保たれる。 成長後、加熱を停止するのでウエハの温度が下がるが、
室温より高いある温度Ｔｃで、ゲートバルブを開き、ウ
エハトレイを取り出す。搬送機構によってサセプタから
ウエハトレイを外し、徐冷装置に置く。徐冷装置でＴｃ
から室温T0にまで徐冷させる。この後、この処理済みウ
エハを保持したウエハトレイをカセットに戻す。 以上は１枚のウエハに着眼したものである。実際にはい
くつものウエハトレイが動いてゆくので、動作はやや複
雑である。 予備加熱と徐冷とが成長室の外部で行われる。成長室で
行われるのは、薄膜成長と、最終的な加熱（Ｔａ→
Ｔｂ）、初期徐冷（Ｔｂ→Ｔｃ）だけである。これに要
する時間T4は、先述の（T1＋T2＋T3）よりも短い。T4は
T2より大きいが、（T1＋T2＋T3）よりも短いので、ウエ
ハ一枚当たりの処理時間は短縮される事になる。 ウエハ一枚当たりの処理時間が、この構成ではT4にな
り、T1やT3の大部分が処理時間に含まれなくなる。
が設けられている。基板交換室、搬送室は一旦真空に引
かれた後、適当な圧力、雰囲気になっている。雰囲気は
H2、N2などである。成長室も適当な圧力雰囲気に保たれ
ている。 基板交換室のゲートバルブを開き、カセットを搬送室へ
移動させる。搬送機構でひとつのウエハトレイを搬送し
予備加熱装置に置く。ここで適当な温度Ｔａまで予備加
熱する。 成長室のゲートバルブを開き、予備加熱したウエハトレ
イを搬送機構により、成長室のサセプタの上へ載置す
る。搬送機構を戻し、ゲートバルブを閉じる。成長室内
でウエハに向かって原料ガスを流しウエハ上に薄膜成長
を行う。成長温度Ｔｂに保たれる。 成長後、加熱を停止するのでウエハの温度が下がるが、
室温より高いある温度Ｔｃで、ゲートバルブを開き、ウ
エハトレイを取り出す。搬送機構によってサセプタから
ウエハトレイを外し、徐冷装置に置く。徐冷装置でＴｃ
から室温T0にまで徐冷させる。この後、この処理済みウ
エハを保持したウエハトレイをカセットに戻す。 以上は１枚のウエハに着眼したものである。実際にはい
くつものウエハトレイが動いてゆくので、動作はやや複
雑である。 予備加熱と徐冷とが成長室の外部で行われる。成長室で
行われるのは、薄膜成長と、最終的な加熱（Ｔａ→
Ｔｂ）、初期徐冷（Ｔｂ→Ｔｃ）だけである。これに要
する時間T4は、先述の（T1＋T2＋T3）よりも短い。T4は
T2より大きいが、（T1＋T2＋T3）よりも短いので、ウエ
ハ一枚当たりの処理時間は短縮される事になる。 ウエハ一枚当たりの処理時間が、この構成ではT4にな
り、T1やT3の大部分が処理時間に含まれなくなる。
第１図は本発明の実施例に係る気相成長装置の概略断面
図である。 縦長の成長室５の中にサセプタ３が回転昇降自在に設け
られる。回転シャフト４がサセプタ３を回転昇降自在に
支持している。サセプタ３の中には抵抗加熱ヒータがあ
り、サセプタ３とウエハトレイ２、ウエハ１を加熱して
いる。成長室は真空排気できる。 成長室５の上頂部にガス導入口20、下方にガス排出口21
がある。ガス導入口20から原料ガスが成長室内に入る。
成長室を上から下へと原料ガスが流れ、ウエハ１の近傍
で気相反応が起こる。反応生成物がウエハ１の表面に堆
積してゆく。排ガスはガス排出口21から排出される。こ
の先に真空排気装置がある。 原料ガスは生成物によって異なるが、GaAs、AlGaAsなど
の薄膜を生成する場合は、Ga、Alなどを含む有機金属ガ
ス、AsH3、H2などの混合ガスである。キャリアガスであ
るH2の比率が最も大きい。 ゲートバルブ６を介して、搬送室７が成長室５に続いて
設けられる。横に長い空間であって、ウエハトレイを搬
送する空間を与える。搬送室７も真空に引くことができ
る。 搬送室と成長室との間でウエハトレイを移動させるため
の搬送アーム８が設けられる。これは水平に動くことが
できる。従来の搬送機構と同様な機械的構造を持ってい
る。しかし、本発明では高温のままウエハトレイを搬送
する事になるから高温に耐える材料で搬送機構を作らな
ければならない。 ゲートバルブ12を介して、基板交換室９が搬送室７に続
いて設けられる。基板交換室９も真空に引くことができ
る。 基板交換室９の中には、複数のウエハトレイを入れるた
めの棚を有するカセット11が、カセット台10の上に置か
れている。カセットはカセット移動装置16により、基板
交換室９と搬送室７の間を移動できるようになってい
る。移動の方向は上下方向であっても、水平方向であっ
ても良い。この例では上下方向に移動する事になってい
る。それは基板交換室９を搬送室７の下に設けているか
らである。 搬送室７の側方に基板交換室９を設ければ移動の方向が
水平方向になる。 次に本発明の特徴的な部分を説明する。 搬送室７の途中に、予備加熱装置18と、徐冷装置19とが
設けられる。 予備加熱装置18は未処理ウエハを室温T0からある温度Ｔ
ａまで予備加熱するものである。GaAs基板であれば、Ｔ
ａは400℃程度であり、As抜けが起こらない温度とす
る。 予備加熱装置18はランプヒータ13と、加熱台14とよりな
る。ランプヒータは例えば赤外線ランプである。ウエハ
トレイごと加熱台14にウエハを置くと、ヒータの熱によ
り予備加熱される。 徐冷装置19は、薄膜形成が終わって未だ高温であるウエ
ハを徐冷する。Ｔｃ→T0までに冷却するのである。Ｔｃ
はGaAs基板であれば400℃程度である。これを室温T0ま
で徐々に冷却する。徐冷装置19は、冷却台15とランプヒ
ータ13よりなる。このランプヒータは、ウエハの急激な
冷却を回避するためのものである。ヒータのパワーを徐
々に小さくしながらウエハを徐冷できるようにしてい
る。 ランプヒータ13のかわりに抵抗加熱ヒータや高周波加熱
コイルを用いても良い。 この図では予備加熱装置18と徐冷装置19が近くに並んで
いるが、両者を離して設ける事もできる。 加熱台14、冷却台15はウエハトレイを置くためのもので
あるが、これは昇降する事ができる。上昇位置にあると
き、搬送アーム８とウエハトレイの交換をする事ができ
る。搬送アーム８から加熱台14、冷却台15へウエハトレ
イを移す事もできるし、加熱台、冷却台から搬送アーム
へウエハトレイを移す事もできる。下降位置にあると
き、これらは搬送アーム８の運動を妨害しない。ウエハ
トレイを交換する時以外は、加熱台14、冷却台15は下降
位置にある。 以上の構成に於いて、動作は次のようになる。 ウエハトレイ同士を区別するため、処理を受ける順にウ
エハトレイ（又はウエハ）をＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、E....と
する。 １枚目のウエハＡは処理済みで常温に戻り（T0）カセッ
ト11に戻されている。 ２枚目のウエハＢは薄膜形成処理を済んだが徐冷台15に
おいて冷却されている（TC→T0）。 ３枚目のウエハＣは薄膜形成処理中で、成長室５のサセ
プタ３の上にある（Ｔｂ）。 ４枚目のウエハＤは予備加熱中で加熱台15の中に置かれ
ている（T0→Ｔａ）。 カセット11は、ウエハＢ、Ｃ、Ｄの席が空席になってい
る。 このように３枚のウエハＢ、Ｃ、Ｄが同時に何らかの過
程にある。 この後、搬送アーム８で、冷却台15からウエハＢをカセ
ット11に運び、成長室を開いてサセプタを下げ搬送アー
ム８でウエハＣを冷却台15に運ぶ。成長室を開くとき
は、その雰囲気を搬送室７に一致させてからにする。 さらに、加熱台14のウエハＤを搬送アーム８でサセプタ
の上に運ぶ。成長室を閉じ真空に引いて、適当な雰囲気
にしてさらにウエハＤを加熱（Ｔａ→Ｔｂ）し、薄膜成
長を始める。 さらに、カセットからウエハＥを取り出し加熱台14に置
く。この状態で薄膜成長が行われる。この時間がT4であ
る。 予備加熱、徐冷に必要な時間は、最終加熱、薄膜成長
（Ｔａ→Ｔｂ→Ｔｃ）、初期冷却の時間より短いので、
T4は成長室での最終加熱、薄膜成長、初期冷却に要する
時間で決まる。 例えばGaAs基板の場合、Ｔａ＝Ｔｃ＝400℃、Ｔｂ＝700
〜800℃とすると、Ｔｂ→Ｔｃの初期冷却は約30分であ
る。最終加熱（Ｔａ→Ｔｂ）を10分、成長時間を１時間
とすると、T4は約１時間40分となる。 従来法では、T1＝20〜30分、T2＝60分、T3＝90分とし
て、T1＋T2＋T3＝170分〜180分の時間がかかっていた。
これに比べて、本発明によれば約1/2の時間で済む。
図である。 縦長の成長室５の中にサセプタ３が回転昇降自在に設け
られる。回転シャフト４がサセプタ３を回転昇降自在に
支持している。サセプタ３の中には抵抗加熱ヒータがあ
り、サセプタ３とウエハトレイ２、ウエハ１を加熱して
いる。成長室は真空排気できる。 成長室５の上頂部にガス導入口20、下方にガス排出口21
がある。ガス導入口20から原料ガスが成長室内に入る。
成長室を上から下へと原料ガスが流れ、ウエハ１の近傍
で気相反応が起こる。反応生成物がウエハ１の表面に堆
積してゆく。排ガスはガス排出口21から排出される。こ
の先に真空排気装置がある。 原料ガスは生成物によって異なるが、GaAs、AlGaAsなど
の薄膜を生成する場合は、Ga、Alなどを含む有機金属ガ
ス、AsH3、H2などの混合ガスである。キャリアガスであ
るH2の比率が最も大きい。 ゲートバルブ６を介して、搬送室７が成長室５に続いて
設けられる。横に長い空間であって、ウエハトレイを搬
送する空間を与える。搬送室７も真空に引くことができ
る。 搬送室と成長室との間でウエハトレイを移動させるため
の搬送アーム８が設けられる。これは水平に動くことが
できる。従来の搬送機構と同様な機械的構造を持ってい
る。しかし、本発明では高温のままウエハトレイを搬送
する事になるから高温に耐える材料で搬送機構を作らな
ければならない。 ゲートバルブ12を介して、基板交換室９が搬送室７に続
いて設けられる。基板交換室９も真空に引くことができ
る。 基板交換室９の中には、複数のウエハトレイを入れるた
めの棚を有するカセット11が、カセット台10の上に置か
れている。カセットはカセット移動装置16により、基板
交換室９と搬送室７の間を移動できるようになってい
る。移動の方向は上下方向であっても、水平方向であっ
ても良い。この例では上下方向に移動する事になってい
る。それは基板交換室９を搬送室７の下に設けているか
らである。 搬送室７の側方に基板交換室９を設ければ移動の方向が
水平方向になる。 次に本発明の特徴的な部分を説明する。 搬送室７の途中に、予備加熱装置18と、徐冷装置19とが
設けられる。 予備加熱装置18は未処理ウエハを室温T0からある温度Ｔ
ａまで予備加熱するものである。GaAs基板であれば、Ｔ
ａは400℃程度であり、As抜けが起こらない温度とす
る。 予備加熱装置18はランプヒータ13と、加熱台14とよりな
る。ランプヒータは例えば赤外線ランプである。ウエハ
トレイごと加熱台14にウエハを置くと、ヒータの熱によ
り予備加熱される。 徐冷装置19は、薄膜形成が終わって未だ高温であるウエ
ハを徐冷する。Ｔｃ→T0までに冷却するのである。Ｔｃ
はGaAs基板であれば400℃程度である。これを室温T0ま
で徐々に冷却する。徐冷装置19は、冷却台15とランプヒ
ータ13よりなる。このランプヒータは、ウエハの急激な
冷却を回避するためのものである。ヒータのパワーを徐
々に小さくしながらウエハを徐冷できるようにしてい
る。 ランプヒータ13のかわりに抵抗加熱ヒータや高周波加熱
コイルを用いても良い。 この図では予備加熱装置18と徐冷装置19が近くに並んで
いるが、両者を離して設ける事もできる。 加熱台14、冷却台15はウエハトレイを置くためのもので
あるが、これは昇降する事ができる。上昇位置にあると
き、搬送アーム８とウエハトレイの交換をする事ができ
る。搬送アーム８から加熱台14、冷却台15へウエハトレ
イを移す事もできるし、加熱台、冷却台から搬送アーム
へウエハトレイを移す事もできる。下降位置にあると
き、これらは搬送アーム８の運動を妨害しない。ウエハ
トレイを交換する時以外は、加熱台14、冷却台15は下降
位置にある。 以上の構成に於いて、動作は次のようになる。 ウエハトレイ同士を区別するため、処理を受ける順にウ
エハトレイ（又はウエハ）をＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、E....と
する。 １枚目のウエハＡは処理済みで常温に戻り（T0）カセッ
ト11に戻されている。 ２枚目のウエハＢは薄膜形成処理を済んだが徐冷台15に
おいて冷却されている（TC→T0）。 ３枚目のウエハＣは薄膜形成処理中で、成長室５のサセ
プタ３の上にある（Ｔｂ）。 ４枚目のウエハＤは予備加熱中で加熱台15の中に置かれ
ている（T0→Ｔａ）。 カセット11は、ウエハＢ、Ｃ、Ｄの席が空席になってい
る。 このように３枚のウエハＢ、Ｃ、Ｄが同時に何らかの過
程にある。 この後、搬送アーム８で、冷却台15からウエハＢをカセ
ット11に運び、成長室を開いてサセプタを下げ搬送アー
ム８でウエハＣを冷却台15に運ぶ。成長室を開くとき
は、その雰囲気を搬送室７に一致させてからにする。 さらに、加熱台14のウエハＤを搬送アーム８でサセプタ
の上に運ぶ。成長室を閉じ真空に引いて、適当な雰囲気
にしてさらにウエハＤを加熱（Ｔａ→Ｔｂ）し、薄膜成
長を始める。 さらに、カセットからウエハＥを取り出し加熱台14に置
く。この状態で薄膜成長が行われる。この時間がT4であ
る。 予備加熱、徐冷に必要な時間は、最終加熱、薄膜成長
（Ｔａ→Ｔｂ→Ｔｃ）、初期冷却の時間より短いので、
T4は成長室での最終加熱、薄膜成長、初期冷却に要する
時間で決まる。 例えばGaAs基板の場合、Ｔａ＝Ｔｃ＝400℃、Ｔｂ＝700
〜800℃とすると、Ｔｂ→Ｔｃの初期冷却は約30分であ
る。最終加熱（Ｔａ→Ｔｂ）を10分、成長時間を１時間
とすると、T4は約１時間40分となる。 従来法では、T1＝20〜30分、T2＝60分、T3＝90分とし
て、T1＋T2＋T3＝170分〜180分の時間がかかっていた。
これに比べて、本発明によれば約1/2の時間で済む。
（１） 従来、成膜終了後ウエハは成長室のサセプタ上
で常温まで冷えてから搬出されていた。サセプタの熱容
量が大きいため長い冷却時間が必要であった。 ところが本発明に於いては、ウエハがかなり高温
（Ｔｃ）である時に取り出し高温のまま冷却台で搬送す
る。ここで時間を取る冷却を行う。 従って成長室の使用時間を従来の半分以下にする事がで
きる。 このためウエハ１枚当たりの処理時間が大幅に短縮され
る。 （２） 成膜中に次のウエハを予備加熱するので、成長
室でウエハを加熱するための時間が短縮される。 （３） 搬送室の中で予備加熱を行い、ここでベーキン
グが行われる。脱ガスされたクリーンなウエハトレイが
成長室の中へ搬送させるので、成長室を汚さない。より
高純度の成膜が可能となる。 従来は成長室の内部でウエハトレイを加熱したので脱ガ
ス成分が成長室内を汚す惧れがあった。
で常温まで冷えてから搬出されていた。サセプタの熱容
量が大きいため長い冷却時間が必要であった。 ところが本発明に於いては、ウエハがかなり高温
（Ｔｃ）である時に取り出し高温のまま冷却台で搬送す
る。ここで時間を取る冷却を行う。 従って成長室の使用時間を従来の半分以下にする事がで
きる。 このためウエハ１枚当たりの処理時間が大幅に短縮され
る。 （２） 成膜中に次のウエハを予備加熱するので、成長
室でウエハを加熱するための時間が短縮される。 （３） 搬送室の中で予備加熱を行い、ここでベーキン
グが行われる。脱ガスされたクリーンなウエハトレイが
成長室の中へ搬送させるので、成長室を汚さない。より
高純度の成膜が可能となる。 従来は成長室の内部でウエハトレイを加熱したので脱ガ
ス成分が成長室内を汚す惧れがあった。
第１図は本発明の実施例に係るエピタキシャル気相成長
装置の概略断面図。 １……ウエハ、２……ウエハトレイ ３……サセプタ、４……回転シャフト ５……成長室、６……ゲートバルブ ７……搬送室、８……搬送アーム ９……基板交換室、10……カセット台 11……カセット、12……ゲートバルブ 13……ランプヒータ、14……加熱台 15……冷却台、16……カセット移動装置 17……棚、18……予備加熱装置 19……徐冷装置、20……ガス導入口 21……ガス排気口
装置の概略断面図。 １……ウエハ、２……ウエハトレイ ３……サセプタ、４……回転シャフト ５……成長室、６……ゲートバルブ ７……搬送室、８……搬送アーム ９……基板交換室、10……カセット台 11……カセット、12……ゲートバルブ 13……ランプヒータ、14……加熱台 15……冷却台、16……カセット移動装置 17……棚、18……予備加熱装置 19……徐冷装置、20……ガス導入口 21……ガス排気口
Claims (1)
- 【請求項１】原料ガスを導入するガス導入口と排ガスを
排出するガス排出口とを有し真空に引くことのできる成
長室と、成長室の中に回転昇降可能に設けられウエハを
保持するウエハトレイを載せるべきサセプタと、サセプ
タ及びウエハを加熱するための加熱装置と、ゲートバル
ブを介して成長室に連続するよう設けられ真空に引くこ
とができウエハトレイを搬送する空間である搬送室と、
ウエハを保持したウエハトレイを搬送室と成長室の間で
搬送する搬送機構と、搬送室にゲートバルブを介して連
続するように設けられ真空に引く事ができる複数のウエ
ハトレイを収容できる基板交換室と、基板交換室の中に
設けられウエハトレイを置くための複数の棚を有するカ
セットと、基板交換室の中に設けられカセットを保持す
るためのカセット台と、カセット台を搬送室と基板交換
室の間で移動させるカセット移動装置と、搬送室の内部
に設けられ未処理ウエハを保持するウエハトレイを一時
的に滞留させウエハを予備加熱する予備加熱装置と、搬
送室の内部に設けられ処理済みウエハを保持するウエハ
トレイを一時的に滞留させウエハを徐冷する徐冷装置と
よりなる事を特徴とするエピタキシヤル気相成長装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1271173A JPH0756864B2 (ja) | 1989-10-17 | 1989-10-17 | エピタキシヤル気相成長装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1271173A JPH0756864B2 (ja) | 1989-10-17 | 1989-10-17 | エピタキシヤル気相成長装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03132018A JPH03132018A (ja) | 1991-06-05 |
| JPH0756864B2 true JPH0756864B2 (ja) | 1995-06-14 |
Family
ID=17496361
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1271173A Expired - Fee Related JPH0756864B2 (ja) | 1989-10-17 | 1989-10-17 | エピタキシヤル気相成長装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0756864B2 (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04350926A (ja) * | 1991-05-29 | 1992-12-04 | Kawasaki Steel Corp | 熱処理装置 |
| DE19949005A1 (de) * | 1999-10-11 | 2001-05-10 | Leica Microsystems | Einrichtung und Verfahren zum Einbringen verschiedener transparenter Substrate in ein hochgenaues Messgerät |
| US7968362B2 (en) | 2001-03-27 | 2011-06-28 | Ricoh Company, Ltd. | Semiconductor light-emitting device, surface-emission laser diode, and production apparatus thereof, production method, optical module and optical telecommunication system |
| JP2004200329A (ja) * | 2002-12-17 | 2004-07-15 | Tokyo Electron Ltd | 基板処理装置及び基板処理方法 |
| JP6449074B2 (ja) * | 2015-03-25 | 2019-01-09 | 住友化学株式会社 | 基板処理装置及び基板処理方法 |
| WO2021064650A1 (en) * | 2019-10-03 | 2021-04-08 | Lpe S.P.A. | Treating arrangement with transfer chamber and epitaxial reactor |
-
1989
- 1989-10-17 JP JP1271173A patent/JPH0756864B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03132018A (ja) | 1991-06-05 |
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