JP2004356298A

JP2004356298A - Vapor phase growing apparatus

Info

Publication number: JP2004356298A
Application number: JP2003151099A
Authority: JP
Inventors: Hironobu Hirata; 博信平田; Hideki Arai; 秀樹荒井; Shinichi Mitani; 慎一三谷
Original assignee: Toshiba Machine Co Ltd
Current assignee: Shibaura Machine Co Ltd
Priority date: 2003-05-28
Filing date: 2003-05-28
Publication date: 2004-12-16

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a vapor phase growing apparatus which is improved so that throughput becomes high. <P>SOLUTION: A first transfer robot 11 is stored in a transfer chamber 5 having hermeticity. Load lock chambers 3 and 4 and a reaction chamber 6 are connected to the transfer chamber 5. A second transfer robot 12 and a cleaning device 2 are arranged adjacently to front faces of the load lock chambers 3 and 4. A wafer 1 being the object of a processing is taken out from a cassette 13 by the second transfer robot 12, and is sent to the cleaning device 2. In the cleaning device 2, a natural oxide film on the surface of the wafer is removed by chemical cleaning which can remove the natural oxide film such as DHF and BHF, for example. The wafer whose cleaning is terminated is taken out from the cleaning device 2 by the second transfer robot 12 and is stored in the load lock chamber 3. The wafer is taken out from the load lock chamber 3 by the first transfer robot 11, and is sent to the reaction chamber 6 through the transfer chamber 5. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、気相成長装置に係り、特に、気相成長のプロセスに先立って半導体基板上の自然酸化膜を除去するための専用の洗浄装置が組み込まれた気相成長装置に係る。
【０００２】
【従来の技術】
エピタキシャル成長によりシリコンウエハ上に単結晶膜を成長させる際には、形成される膜に欠陥が生じないように、エピタキシャル成長プロセスを開始する前に、予めシリコンウエハの表面の自然酸化膜を除去しておく必要がある。このため、従来は、エピタキシャル成長プロセスに先立ち、同一の反応室の中で水素アニールを行って自然酸化膜を除去していた。しかし、このような水素アニールは、高温でかつ長い時間を必要とするため、エピタキシャル成長装置のスループットを低下させる要因となっていた。
【０００３】
なお、エピタキシャル成長のための反応室とは別に前処理室を設け、この前処理室の中で水素アニールを行う装置も提案されている（特許文献１）。このような装置を用いることによって、スループットを改善することができる。しかし、水素アニールがエピタキシャル成長より高温で行われるため、高温対策が別途必要となり、装置の保守が容易ではなかった。
【０００４】
【特許文献１】
特開平３−１３１５４２号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、以上のような従来の気相成長装置の問題点に鑑み成されたもので、本発明の目的は、スループットの高い気相成長装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の気相成長装置は、
内部が不活性ガス雰囲気または真空に保たれる搬送室と、
搬送室にゲートバルブを介して接続された気相成長のための反応室と、
搬送室にゲートバルブを介して接続されたロードロック室と、
搬送室の中に収容され、ウエハをロードロック室から反応室へ及び反応室からロードロック室へ搬送するための第一搬送ロボットと、
ロードロック室に隣接して配置され、ウエハ表面の自然酸化膜を除去するための洗浄装置と、
ロードロック室に隣接して配置され、洗浄が終ったウエハを洗浄装置から取り出してロードロック室に搬入するための第二搬送ロボットと、
を備えたことを特徴とする。
【０００７】
本発明の気相成長装置によれば、洗浄装置で自然酸化膜の除去が終ったウエハを、直ちに第二搬送ロボットを用いてロードロック室に収容し、次いで第一搬送ロボットを用いて反応室の中に搬入し、気相成長プロセスを開始することができる。その結果、反応室内での水素アニール工程を省略することができる。従って、洗浄装置で洗浄が終了するタイミングを、反応室内で気相成長プロセスが終了するタイミングに対応させて予め設定しておけば、高いスループットを実現することができる。
【０００８】
好ましくは、前記洗浄装置は、自然酸化膜を除去可能な薬液を用いる湿式洗浄装置である。
【０００９】
なお、第一搬送ロボットの共用化や洗浄装置での処理時間とのバランスなどを考慮して、搬送室に１または２以上の反応室を接続することができる。また、反応室の実稼動率を高めるためには、搬送室に２つのロードロック室を接続し、一方を搬入用、他方を搬出用として使用することが好ましいが、１つのロードロック室で兼用することもできる。
【００１０】
なお、上記の気相成長装置の構成を一部変形して、洗浄装置が収容される洗浄室をゲートバルブを介して搬送室に直接、接続しても良い。
【００１１】
その場合、本発明の気相成長装置は、
内部が不活性ガス雰囲気または真空に保たれる搬送室と、
搬送室にゲートバルブを介して接続された気相成長のための反応室と、
搬送室にゲートバルブを介して接続され、ウエハ表面の自然酸化膜を除去するための洗浄装置が収容された洗浄室と、
搬送室にゲートバルブを介して接続されたロードロック室と、
搬送室の中に収容され、ウエハをロードロック室から洗浄室へ、洗浄室から反応室へ、及び反応室からロードロック室へ搬送するための搬送ロボットと、
を備えたことを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１に、本発明に基づく気相成長装置の一例を示す。図中、１はウエハ、２は洗浄装置、３、４はロードロック室、５は搬送室、６は反応室、９ａ〜ｇはゲートバルブ、１１は第一搬送ロボット、１２は第二搬送ロボットを表す。
【００１３】
搬送室５は、気密性を備えており、その内部を不活性ガス雰囲気または真空で維持することができる。搬送室５の中には第一搬送ロボット１１が収容されている。搬送室５には、ゲートバルブ９ａ〜ｅを介して、２つのロードロック室３、４、及び３つの反応室６が接続されている。ロードロック室３、４の前面に隣接して、第二搬送ロボット１２及び湿式の洗浄装置２が配置されている。
【００１４】
処理対象のウエハ１は、カセット１３に収容された状態で、この装置に搬入される。ウエハ１は、第二搬送ロボット１２によってカセット１３から取り出され、洗浄装置２に送られる。洗浄装置２では、ＤＨＦやＢＨＦといった自然酸化膜を除去可能な薬液洗浄によって、ウエハ表面の自然酸化膜が除去される。洗浄が終ったウエハは、第二搬送ロボット１２によって洗浄装置２から取り出され、ロードロック室３内に収容される。ロードロック室３内のガスまたは真空置換が終った後、ウエハは、第一搬送ロボット１１によってロードロック室３から取り出され、搬送室５を通って反応室６に送られる。
【００１５】
気相成長プロセスが終了したウエハは、第一搬送ロボット１１によって反応室６から取り出され、搬送室５を通ってロードロック室４に収容される。次いで、ウエハは、第二搬送ロボット１２によってロードロック室４から取り出され、カセット１４に回収される。
【００１６】
図２に、本発明に基づく気相成長装置の他の例を示す。
【００１７】
この例では、洗浄装置２を洗浄室２０の中に収容し、この洗浄室２０をゲートバルブ９ｈを介して搬送室５に直接、接続している。搬送室５は、内部を不活性ガス雰囲気で維持することができ、洗浄室２０の中は、搬送室５と同様に、不活性ガス雰囲気に保つことができる。このように構成すれば、洗浄が終ったウエハを、大気に触れさせることなく、搬送ロボット１１を用いて洗浄室２０から反応室６に送ることができる。
【００１８】
【発明の効果】
本発明の気相成長装置によれば、気相成長のプロセスに先立って行われる自然酸化膜の除去を、気相成長装置に組み込まれた専用の洗浄装置を用いて行うことができるので、従来のように気相成長と同じ反応室内で水素アニールを行う場合と比べて、気相成長のプロセスのサイクルタイムを短縮し、装置のスループットを改善することができる。また、気相成長よりも高い温度で行われる水素アニールが不要になる結果、装置の保守が容易になる。さらにまた、気相成長前のウエハを湿式洗浄により清浄化すれば、気相成長層の品質をより高く維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の気相成長装置の一例を示す概略図。
【図２】本発明の気相成長装置の他の例を示す概略図。
【符号の説明】
１…ウエハ、
２…洗浄装置、
３、４…ロードロック室、
５…搬送室、
６…反応室、
９ａ〜ｈ…ゲートバルブ、
１１…第一搬送ロボット／搬送ロボット、
１２…第二搬送ロボット、
１３、１４…カセット
２０…洗浄室。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a vapor phase growth apparatus, and more particularly to a vapor phase growth apparatus incorporating a dedicated cleaning apparatus for removing a natural oxide film on a semiconductor substrate prior to a vapor growth process.
[0002]
[Prior art]
When a single crystal film is grown on a silicon wafer by epitaxial growth, a natural oxide film on the surface of the silicon wafer is removed before starting the epitaxial growth process so that a defect does not occur in the formed film. There is a need. Therefore, conventionally, prior to the epitaxial growth process, hydrogen anneal was performed in the same reaction chamber to remove the natural oxide film. However, such hydrogen annealing requires a high temperature and a long time, which has been a factor of reducing the throughput of the epitaxial growth apparatus.
[0003]
An apparatus has been proposed in which a pretreatment chamber is provided separately from a reaction chamber for epitaxial growth, and hydrogen annealing is performed in the pretreatment chamber (Patent Document 1). By using such a device, the throughput can be improved. However, since hydrogen annealing is performed at a higher temperature than epitaxial growth, a high-temperature countermeasure is separately required, and maintenance of the apparatus is not easy.
[0004]
[Patent Document 1]
JP-A-3-131542
[Problems to be solved by the invention]
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-described problems of the conventional vapor deposition apparatus, and an object of the present invention is to provide a vapor deposition apparatus having a high throughput.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
The vapor phase growth apparatus of the present invention
A transfer chamber whose interior is maintained in an inert gas atmosphere or vacuum,
A reaction chamber for vapor phase growth connected to the transfer chamber via a gate valve,
A load lock chamber connected to the transfer chamber via a gate valve,
A first transfer robot accommodated in the transfer chamber and transferring the wafer from the load lock chamber to the reaction chamber and from the reaction chamber to the load lock chamber,
A cleaning device that is disposed adjacent to the load lock chamber and removes a native oxide film on the wafer surface;
A second transfer robot arranged adjacent to the load lock chamber and for taking out the washed wafer from the cleaning apparatus and carrying the wafer into the load lock chamber;
It is characterized by having.
[0007]
According to the vapor phase epitaxy apparatus of the present invention, the wafer from which the natural oxide film has been removed by the cleaning apparatus is immediately accommodated in the load lock chamber using the second transport robot, and then is placed in the reaction chamber using the first transport robot. To start the vapor deposition process. As a result, the hydrogen annealing step in the reaction chamber can be omitted. Therefore, a high throughput can be realized if the timing at which the cleaning is completed by the cleaning apparatus is set in advance in accordance with the timing at which the vapor phase growth process is completed in the reaction chamber.
[0008]
Preferably, the cleaning device is a wet cleaning device using a chemical solution capable of removing a natural oxide film.
[0009]
In addition, one or two or more reaction chambers can be connected to the transfer chamber in consideration of sharing of the first transfer robot and balance with the processing time in the cleaning device. Further, in order to increase the actual operation rate of the reaction chamber, it is preferable to connect two load lock chambers to the transfer chamber and use one of the load lock chambers for loading and the other for unloading. You can also.
[0010]
Note that the configuration of the above-described vapor phase growth apparatus may be partially modified, and the cleaning chamber accommodating the cleaning apparatus may be directly connected to the transfer chamber via a gate valve.
[0011]
In that case, the vapor phase growth apparatus of the present invention
A transfer chamber whose interior is maintained in an inert gas atmosphere or vacuum,
A reaction chamber for vapor phase growth connected to the transfer chamber via a gate valve,
A cleaning chamber connected to the transfer chamber via a gate valve and containing a cleaning device for removing a native oxide film on the wafer surface;
A load lock chamber connected to the transfer chamber via a gate valve,
A transfer robot accommodated in the transfer chamber and transferring the wafer from the load lock chamber to the cleaning chamber, from the cleaning chamber to the reaction chamber, and from the reaction chamber to the load lock chamber;
It is characterized by having.
[0012]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
FIG. 1 shows an example of a vapor phase growth apparatus based on the present invention. In the figure, 1 is a wafer, 2 is a cleaning apparatus, 3 and 4 are load lock chambers, 5 is a transfer chamber, 6 is a reaction chamber, 9a to 9g are gate valves, 11 is a first transfer robot, and 12 is a second transfer robot. Represents
[0013]
The transfer chamber 5 has airtightness, and the inside thereof can be maintained in an inert gas atmosphere or vacuum. The first transfer robot 11 is accommodated in the transfer chamber 5. Two load lock chambers 3, 4 and three reaction chambers 6 are connected to the transfer chamber 5 via gate valves 9a to 9e. A second transfer robot 12 and a wet cleaning device 2 are disposed adjacent to the front surfaces of the load lock chambers 3 and 4.
[0014]
The wafer 1 to be processed is loaded into the apparatus while being stored in the cassette 13. The wafer 1 is taken out of the cassette 13 by the second transfer robot 12 and sent to the cleaning device 2. In the cleaning device 2, the natural oxide film on the wafer surface is removed by chemical solution cleaning capable of removing a natural oxide film such as DHF or BHF. The washed wafer is taken out of the cleaning device 2 by the second transfer robot 12 and stored in the load lock chamber 3. After the gas or vacuum substitution in the load lock chamber 3 is completed, the wafer is taken out of the load lock chamber 3 by the first transfer robot 11 and sent to the reaction chamber 6 through the transfer chamber 5.
[0015]
The wafer on which the vapor phase growth process has been completed is taken out of the reaction chamber 6 by the first transfer robot 11, passed through the transfer chamber 5 and stored in the load lock chamber 4. Next, the wafer is taken out of the load lock chamber 4 by the second transfer robot 12 and collected in the cassette 14.
[0016]
FIG. 2 shows another example of the vapor phase growth apparatus according to the present invention.
[0017]
In this example, the cleaning device 2 is housed in a cleaning chamber 20, and the cleaning chamber 20 is directly connected to the transfer chamber 5 via a gate valve 9h. The interior of the transfer chamber 5 can be maintained in an inert gas atmosphere, and the inside of the cleaning chamber 20 can be maintained in an inert gas atmosphere, like the transfer chamber 5. With this configuration, the wafer that has been cleaned can be sent from the cleaning chamber 20 to the reaction chamber 6 using the transfer robot 11 without being exposed to the atmosphere.
[0018]
【The invention's effect】
According to the vapor phase growth apparatus of the present invention, the removal of the natural oxide film performed prior to the vapor phase growth process can be performed using a dedicated cleaning apparatus incorporated in the vapor phase growth apparatus. As compared with the case where hydrogen annealing is performed in the same reaction chamber as the vapor phase growth, the cycle time of the vapor phase growth process can be shortened and the throughput of the apparatus can be improved. In addition, the need for hydrogen annealing performed at a higher temperature than in vapor phase growth becomes unnecessary, so that maintenance of the apparatus becomes easier. Furthermore, if the wafer before vapor phase growth is cleaned by wet cleaning, the quality of the vapor phase growth layer can be maintained higher.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic view showing an example of a vapor phase growth apparatus of the present invention.
FIG. 2 is a schematic view showing another example of the vapor phase growth apparatus of the present invention.
[Explanation of symbols]
1 ... wafer,
2. Cleaning equipment,
3, 4 ... load lock room,
5 ... transfer room,
6 ... reaction chamber,
9a-h ... gate valve,
11: first transfer robot / transfer robot
12 ... second transfer robot
13, 14 ... cassette 20 ... washing room.

Claims

内部が不活性ガス雰囲気または真空に保たれる搬送室と、
搬送室にゲートバルブを介して接続された気相成長のための反応室と、
搬送室にゲートバルブを介して接続されたロードロック室と、
搬送室の中に収容され、ウエハをロードロック室から反応室へ及び反応室からロードロック室へ搬送するための第一搬送ロボットと、
ロードロック室に隣接して配置され、ウエハ表面の自然酸化膜を除去するための洗浄装置と、
ロードロック室に隣接して配置され、洗浄が終ったウエハを洗浄装置から取り出してロードロック室に搬入するための第二搬送ロボットと、
を備えたことを特徴とする気相成長装置。A transfer chamber whose interior is maintained in an inert gas atmosphere or vacuum,
A reaction chamber for vapor phase growth connected to the transfer chamber via a gate valve,
A load lock chamber connected to the transfer chamber via a gate valve,
A first transfer robot accommodated in the transfer chamber and transferring the wafer from the load lock chamber to the reaction chamber and from the reaction chamber to the load lock chamber,
A cleaning device that is disposed adjacent to the load lock chamber and removes a native oxide film on the wafer surface;
A second transfer robot arranged adjacent to the load lock chamber and for taking out the washed wafer from the cleaning apparatus and carrying the wafer into the load lock chamber;
A vapor phase growth apparatus comprising:

前記洗浄装置は、自然酸化膜を除去可能な薬液を用いる湿式洗浄装置であることを特徴とする請求項１に記載の気相成長装置。The vapor phase growth apparatus according to claim 1, wherein the cleaning apparatus is a wet cleaning apparatus using a chemical solution capable of removing a natural oxide film.

内部が不活性ガス雰囲気または真空に保たれる搬送室と、
搬送室にゲートバルブを介して接続された気相成長のための反応室と、
搬送室にゲートバルブを介して接続され、ウエハ表面の自然酸化膜を除去するための洗浄装置が収容された洗浄室と、
搬送室にゲートバルブを介して接続されたロードロック室と、
搬送室の中に収容され、ウエハをロードロック室から洗浄室へ、洗浄室から反応室へ、及び反応室からロードロック室へ搬送するための搬送ロボットと、
を備えたことを特徴とする気相成長装置。A transfer chamber whose interior is maintained in an inert gas atmosphere or vacuum,
A reaction chamber for vapor phase growth connected to the transfer chamber via a gate valve,
A cleaning chamber connected to the transfer chamber via a gate valve and containing a cleaning device for removing a native oxide film on the wafer surface;
A load lock chamber connected to the transfer chamber via a gate valve,
A transfer robot accommodated in the transfer chamber and transferring the wafer from the load lock chamber to the cleaning chamber, from the cleaning chamber to the reaction chamber, and from the reaction chamber to the load lock chamber;
A vapor phase growth apparatus comprising:

前記洗浄装置は、自然酸化膜を除去可能な薬液を用いる湿式洗浄装置であることを特徴とする請求項３に記載の気相成長装置。The vapor phase growth apparatus according to claim 3, wherein the cleaning apparatus is a wet cleaning apparatus using a chemical solution capable of removing a natural oxide film.