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JPH0756864B2 - Epitaxy vapor phase growth equipment - Google Patents
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JPH0756864B2 - Epitaxy vapor phase growth equipment - Google Patents

Epitaxy vapor phase growth equipment

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Publication number
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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JP
Japan
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wafer
chamber
growth
transfer
cassette
Prior art date
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JP1271173A
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清 久保田
公人 西川
和夫 森
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Nissin Electric Co Ltd
Original Assignee
Nissin Electric Co Ltd
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Publication date
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Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention 【産業上の利用分野】[Industrial applications]

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。
The present invention relates to an improvement of a reduced pressure type epitaxial vapor phase growth apparatus equipped with a load lock mechanism and capable of exchanging wafers in vacuum.

【従来の技術】[Prior art]

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。
In the metalorganic pyrolysis method (MOCVD or OMVPE), a source gas is supplied to a heated substrate on a susceptor to cause a gas phase reaction in the vicinity of the substrate and a thin film of the reaction product is formed on the substrate. To do. A thin film is formed on the susceptor in the growth chamber, but when the growth of one substrate is completed, it must be replaced with the next substrate. Substrate replacement must be frequent. It is inefficient to open the growth room each time, and the growth room is easily contaminated and dangerous. Therefore, an apparatus was provided in which a load lock mechanism was provided in the growth chamber so that the substrates could be exchanged in a vacuum (see, for example, JP-A-63 / 1988).
-118834, JP-A-63-299115). A device having a load lock mechanism is efficient because a plurality of substrates can be continuously replaced in a vacuum. Also, it is not necessary to open the growth chamber for substrate exchange. There are various formats. For example, there is one in which a transfer chamber that can be shut off from the growth chamber by a gate valve is provided, a substrate is placed in the transfer chamber, and the substrate is transferred onto a susceptor in the growth chamber by a transfer mechanism. The transfer chamber can be evacuated, and the space is evacuated before the substrate is transferred. Alternatively, in addition to the transfer chamber, a substrate exchange chamber connected to the transfer chamber via a gate valve may be provided. The substrate exchange chamber can accommodate a plurality of wafers in a tray.
The multiple trays are arranged in shelves arranged one above the other and can be raised and lowered as a whole. A plurality of wafer trays are put into the substrate exchange chamber from the atmosphere and a vacuum is drawn. Open the gate valve and lift the tray into the transfer chamber. The transfer mechanism transfers the substrate as a tray to the susceptor in the growth chamber. This is the first operation. In reality, since the growth is performed continuously, after the second wafer, the wafer tray of the grown wafers on the susceptor is taken out by the transfer mechanism and placed on the empty shelf. Thereafter, the wafer tray of unprocessed wafers is transferred onto the susceptor in the growth chamber by the transfer mechanism. The gate valve in the growth chamber is closed, the transfer mechanism is returned, the shelf containing the wafer tray is returned to the substrate exchange chamber, and the gate valve is closed. After this, a thin film is formed in the growth chamber. A vapor phase growth apparatus having three spaces such as a growth chamber, a transfer chamber and a substrate exchange chamber has also been proposed. This is efficient because a plurality of wafers can be successively processed.
After first inserting multiple wafer trays into the substrate exchange chamber,
All substrates are transferred in a vacuum without being exposed to the atmosphere in the substrate exchange chamber and the transfer chamber. As there are three rooms, there are such convenient points.

【発明が解決しようとする課題】[Problems to be Solved by the Invention]

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。
Although the three-chamber vapor-phase growth apparatus is efficient, it is a story compared to the conventional one. This still has an efficiency problem. That is, the processing time per substrate is too long. The substrate is in the substrate exchange room at room temperature. Naturally, it is transported at room temperature. All heat-related processes take place in the growth chamber. The growth room is overloaded with time. Therefore, the processing time per substrate becomes too long. This will be described in more detail. Substrates brought to the growth chamber susceptor at room temperature must be heated to the proper growth temperature. The required temperature is 600 ℃ to 850, depending on the thin film to be grown.
It is about ℃. This heating is done by a resistance heater inside the susceptor or a high frequency heating coil outside the growth chamber. The time T 1 required for this temperature raising process is about 20 to 30 minutes. After that, a thin film is grown on the substrate through raw material processing. This also depends on the thin film material and the desired film thickness, but for example,
It may take time. It can be shorter or longer.
For simplicity, the time required for the growth process T 2 is set to 1 hour. When the growth is completed, the electric power of the heater or the high frequency coil in the susceptor is weakened, or the electric power supply is cut off to gradually cool the substrate on the susceptor. The susceptor is often made of carbon but has a much larger heat capacity than the substrate or wafer tray. Therefore, it takes a long time to cool the susceptor.
The time T 3 required for this cooling process is, for example, about 90 minutes. The time required for each process of temperature rising, growth, and cooling is (T 1 +
T 2 + T 3 ). During this time, the susceptor is occupied by one wafer (substrate) tray. Even if the time for substrate transfer is ignored, the processing time per substrate is (T 1 + T 2 + T 3 ), which is long. In the previous example, this would be about 3 hours. Throughput cannot be further increased unless the processing time per substrate is shortened. There is a strong demand for higher efficiency devices. All three processes of temperature rising, growth and cooling are performed on the susceptor in the growth chamber. This is the reason why the processing time is lengthened. If you think carefully, the temperature rise and cooling do not have to be performed in the growth chamber. These processes should be possible in another space. An object of the present invention is to provide a vapor phase growth apparatus having a load lock mechanism and having a three-chamber structure including a growth chamber, a transfer chamber, and a substrate exchange chamber, and capable of shortening the processing time per sheet. Is.

【課題を解決するための手段】[Means for Solving the Problems]

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。
A preheating device for heating an unprocessed wafer and a gradual cooling device for gradual cooling of the processed wafer are provided inside the transfer chamber. Then, the unprocessed wafer is preheated and sent to the growth chamber, and the processed wafer that has finished growing is removed from the susceptor while it is still hot and is annealed by the annealer. This is a novel point of the vapor phase growth apparatus of the present invention. That is, the epitaxial vapor phase growth apparatus of the present invention has a processing chamber for introducing raw material processing and a gas chamber for exhausting exhaust gas, which can be evacuated to a vacuum chamber, and can be rotated up and down in the chamber. A susceptor on which a wafer tray for holding wafers should be placed, a heating device for heating the susceptor and the wafer, and a gate valve that is connected to the growth chamber and can be evacuated to convey the wafer tray. A transfer chamber that is a space, a transfer mechanism that transfers a wafer tray that holds wafers between the transfer chamber and the growth chamber, and a transfer valve that is continuously installed in the transfer chamber via a gate valve and can be evacuated to multiple wafer trays. A substrate exchange chamber capable of accommodating a wafer, a cassette provided in the substrate exchange chamber having a plurality of shelves for placing wafer trays, and a substrate exchange chamber. A cassette table for holding the loaded cassette, a cassette moving device for moving the cassette table between the transfer chamber and the substrate exchange chamber, and a wafer tray for holding unprocessed wafers provided inside the transfer chamber for temporary retention. It comprises a preheating device for preheating the wafer and a slow cooling device provided inside the transfer chamber for temporarily retaining the wafer tray for holding the processed wafer and gradually cooling the wafer.

【作用】[Action]

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T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T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T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T
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(T
)、初期徐冷(T→T)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
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。
A cassette containing a plurality of wafer trays is provided in the substrate exchange chamber. After the substrate exchange chamber and the transfer chamber are once evacuated, they are brought to an appropriate pressure and atmosphere. The atmosphere is
H 2 , N 2, etc. The growth chamber is also kept at an appropriate pressure atmosphere. Open the gate valve in the substrate exchange chamber and move the cassette to the transfer chamber. One wafer tray is transferred by the transfer mechanism and placed on the preheating device. Here preheated to a suitable temperature T a. The gate valve in the growth chamber is opened, and the preheated wafer tray is placed on the susceptor in the growth chamber by the transfer mechanism. Return the transport mechanism and close the gate valve. A source gas is flowed toward the wafer in the growth chamber to grow a thin film on the wafer. It is kept at the growth temperature T b . After the growth, heating is stopped, so the temperature of the wafer drops, but
At a certain temperature Tc higher than room temperature, the gate valve is opened and the wafer tray is taken out. The wafer tray is removed from the susceptor by the transfer mechanism and placed in the slow cooling device. T c with slow cooling device
To room temperature T 0 . Thereafter, the wafer tray holding the processed wafer is returned to the cassette. The above is focused on one wafer. In reality, several wafer trays move, so the operation is rather complicated. Preheating and slow cooling are performed outside the growth chamber. What is done in the growth chamber is thin film growth and final heating ( Ta
T b ), initial slow cooling (T b → T c ). The time T 4 required for this is shorter than the above (T 1 + T 2 + T 3 ). T 4 is
Although it is larger than T 2, but shorter than (T 1 + T 2 + T 3 ), the processing time per wafer is shortened. The processing time per wafer is T 4 in this configuration, and most of T 1 and T 3 are not included in the processing time.

【実施例】【Example】

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
まで予備加熱するものである。GaAs基板であれば、T
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。T→T0までに冷却するのである。T
はGaAs基板であれば400℃程度である。これを室温T0
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(T)。 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→T)。 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(T→T)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
(T→T→T)、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、T=T=400℃、T=700
〜800℃とすると、T→Tの初期冷却は約30分であ
る。最終加熱(T→T)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。
FIG. 1 is a schematic sectional view of a vapor phase growth apparatus according to an embodiment of the present invention. A susceptor 3 is rotatably and vertically movable in a vertically long growth chamber 5. A rotating shaft 4 supports the susceptor 3 so as to be rotatable and vertically movable. A resistance heater is provided in the susceptor 3 to heat the susceptor 3, the wafer tray 2, and the wafer 1. The growth chamber can be evacuated. Gas inlet port 20 at the top of growth chamber 5 and gas outlet port 21 at the bottom
There is. The raw material gas enters the growth chamber through the gas inlet 20.
The source gas flows from the top to the bottom in the growth chamber, and a gas phase reaction occurs in the vicinity of the wafer 1. Reaction products are deposited on the surface of the wafer 1. The exhaust gas is discharged from the gas outlet 21. Behind this is a vacuum exhaust device. The raw material gas varies depending on the product, but when a thin film such as GaAs or AlGaAs is formed, it is an organic metal gas containing Ga, Al, etc., or a mixed gas of AsH 3 , H 2, etc. The ratio of H 2 which is the carrier gas is the largest. A transfer chamber 7 is provided following the growth chamber 5 via a gate valve 6. A horizontally long space is provided to transfer the wafer tray. The transfer chamber 7 can also be evacuated. A transfer arm 8 is provided for moving the wafer tray between the transfer chamber and the growth chamber. It can move horizontally. It has the same mechanical structure as the conventional transport mechanism. However, according to the present invention, since the wafer tray is transported at a high temperature, the transport mechanism must be made of a material that can withstand the high temperature. A substrate exchange chamber 9 is provided following the transfer chamber 7 via a gate valve 12. The substrate exchange chamber 9 can also be evacuated. A cassette 11 having a shelf for accommodating a plurality of wafer trays is placed on a cassette table 10 in the substrate exchange chamber 9. The cassette can be moved between the substrate exchange chamber 9 and the transfer chamber 7 by the cassette moving device 16. The direction of movement may be vertical or horizontal. In this example, it is supposed to move vertically. This is because the substrate exchange chamber 9 is provided below the transfer chamber 7. If the substrate exchange chamber 9 is provided on the side of the transfer chamber 7, the movement direction becomes horizontal. Next, a characteristic part of the present invention will be described. A preheating device 18 and a slow cooling device 19 are provided in the middle of the transfer chamber 7. The preheating device 18 moves the unprocessed wafer from room temperature T 0 to a certain temperature T
It is intended to preheated to a. If GaAs substrate, T
a is about 400 ° C., which is a temperature at which As does not come off. The preheating device 18 includes a lamp heater 13 and a heating table 14. The lamp heater is, for example, an infrared lamp. When a wafer is placed on the heating table 14 together with the wafer tray, it is preheated by the heat of the heater. The slow cooling device 19 slowly cools the wafer which is still high temperature after the thin film formation. It is cooled by T c → T 0 . T c
Is about 400 ° C for a GaAs substrate. It is gradually cooled to room temperature T 0 . The slow cooling device 19 includes a cooling table 15 and a lamp heater 13. This lamp heater is for avoiding the rapid cooling of the wafer. The wafer power can be gradually cooled while gradually reducing the power of the heater. Instead of the lamp heater 13, a resistance heating heater or a high frequency heating coil may be used. In this figure, the preheating device 18 and the slow cooling device 19 are arranged close to each other, but they can be provided separately. The heating table 14 and the cooling table 15 are for placing the wafer tray, but these can be raised and lowered. When in the raised position, the transfer arm 8 and the wafer tray can be exchanged. The wafer tray can be transferred from the transfer arm 8 to the heating table 14 or the cooling table 15, or the wafer tray can be transferred from the heating table or cooling table to the transfer arm. When in the lowered position, they do not interfere with the movement of the transport arm 8. The heating table 14 and the cooling table 15 are in the lowered position except when the wafer tray is replaced. With the above configuration, the operation is as follows. In order to distinguish between the wafer trays, the wafer trays (or wafers) are referred to as A, B, C, D, E. The first wafer A has been processed and returned to room temperature (T 0 ) and returned to the cassette 11. The second wafer B has been subjected to the thin film forming process, but is cooled on the slow cooling table 15 (T C → T 0 ). The third wafer C is on the susceptor 3 in the growth chamber 5 during the thin film forming process (T b ). The fourth wafer D is placed in the heating table 15 during preheating (T 0 → T a ). In the cassette 11, the seats for wafers B, C, and D are vacant. Thus, the three wafers B, C, D are in some process at the same time. Thereafter, the transfer arm 8 transfers the wafer B from the cooling table 15 to the cassette 11, the growth chamber is opened and the susceptor is lowered, and the transfer arm 8 transfers the wafer C to the cooling table 15. Before opening the growth chamber, the atmosphere thereof should be matched with that of the transfer chamber 7. Further, the wafer D on the heating table 14 is carried on the susceptor by the carrying arm 8. The growth chamber is closed and a vacuum is drawn to create an appropriate atmosphere, and the wafer D is further heated (T a → T b ) to start thin film growth. Further, the wafer E is taken out from the cassette and placed on the heating table 14. Thin film growth is performed in this state. This time is T 4 . The time required for preheating and gradual cooling is shorter than the time for final heating, thin film growth ( TaTbTc ), and initial cooling.
T 4 is determined by the time required for final heating in the growth chamber, thin film growth, and initial cooling. For example, in the case of a GaAs substrate, T a = T c = 400 ° C., T b = 700
At ˜800 ° C., the initial cooling of T b → T c is about 30 minutes. If the final heating (T a → T b ) is 10 minutes and the growth time is 1 hour, T 4 is about 1 hour and 40 minutes. In the conventional method, T 1 = 20 to 30 minutes, T 2 = 60 minutes, T 3 = 90 minutes, and T 1 + T 2 + T 3 = 170 to 180 minutes.
Compared with this, according to the present invention, about 1/2 time is required.

【発明の効果】【The invention's effect】

(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
(T)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。
(1) Conventionally, after the film formation is completed, the wafer is cooled to room temperature on the susceptor in the growth chamber before being unloaded. Due to the large heat capacity of the susceptor, a long cooling time was required. However, in the present invention, when the wafer is at a considerably high temperature (T c ), it is taken out and conveyed at a high temperature as it is on the cooling table. Cooling takes time here. Therefore, the use time of the growth chamber can be reduced to less than half of the conventional one. Therefore, the processing time per wafer is greatly reduced. (2) Since the next wafer is preheated during film formation, the time for heating the wafer in the growth chamber is shortened. (3) Preheating is performed in the transfer chamber, and baking is performed here. The degassed clean wafer tray transports into the growth chamber so it does not get dirty. A higher-purity film can be formed. Conventionally, since the wafer tray is heated inside the growth chamber, there is a possibility that the degassing component may contaminate the inside of the growth chamber.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

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
FIG. 1 is a schematic sectional view of an epitaxial vapor phase growth apparatus according to an embodiment of the present invention. 1 ... Wafer, 2 ... Wafer tray 3 ... Susceptor, 4 ... Rotating shaft 5 ... Growth chamber, 6 ... Gate valve 7 ... Transfer chamber, 8 ... Transfer arm 9 ... Substrate exchange chamber, 10 ... … Cassette stand 11 …… Cassette, 12 …… Gate valve 13 …… Lamp heater, 14 …… Heating stand 15 …… Cooling stand, 16 …… Cassette moving device 17 …… Shelves, 18 …… Preheating device 19 …… Annealing device, 20 …… Gas inlet 21 …… Gas outlet

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【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。
1. A growth chamber having a gas inlet for introducing a source gas and a gas outlet for discharging an exhaust gas, which can be evacuated to a vacuum, and a wafer which is rotatably lifted in the growth chamber and holds a wafer. A susceptor on which the wafer tray should be placed, a heating device for heating the susceptor and the wafer, and a transfer chamber that is a space that is continuously provided to the growth chamber via a gate valve and that can be evacuated to vacuum to transfer the wafer tray,
A transfer mechanism for transferring the wafer tray holding the wafer between the transfer chamber and the growth chamber, and a substrate exchange chamber capable of accommodating a plurality of wafer trays that are continuously provided in the transfer chamber via a gate valve and can be evacuated to a vacuum. A cassette having a plurality of shelves for placing wafer trays provided in the substrate exchange chamber, a cassette table provided in the substrate exchange chamber for holding the cassette, and a cassette table of the transfer chamber and the substrate exchange chamber. Between the cassette moving device, the preheating device provided inside the transfer chamber for temporarily preserving the wafer tray that holds the unprocessed wafers, and the processed wafer provided inside the transfer chamber. An epitaxial vapor phase growth apparatus comprising: a slow cooling device that temporarily holds a held wafer tray and gradually cools a wafer.
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