(57)【要約】  所定の大きさ及び／又は形状のウエハを処理するように構成された処理装置内で、異なる大きさ及び／又は形状のウエハを処理できるウエハキャリアであって、かかる所定の大きさ及び／又は形状を有し、異なる大きさ及び／又は形状の凹部を内部に少なくとも一つ有するウエハキャリアである。このウエハキャリアにより、処理装置（例えば、枚葉式反応器等の半導体エピタキシャル薄膜成膜反応器）内で、処理装置が対象とするウエハとは異なる大きさのウエハを使用できる。
2005513773.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の大きさ及び／又は形状のウエハを処理するように構成された処理装置内で、異なる大きさ及び／又は形状のウエハを処理できるウエハキャリアであって、
前記所定の大きさ及び／又は形状を有し、前記異なる大きさ及び／又は形状の凹部を内部に少なくとも一つ有する、
ウエハキャリア。
【請求項２】
前記異なる大きさ及び／又は形状は、各々の形状が、前記所定の大きさ及び／又は形状とは異なる、
請求項１に記載のウエハキャリア。
【請求項３】
前記異なる大きさ及び／又は形状は、各々の大きさが、前記所定の大きさ及び／又は形状とは異なる、
請求項１に記載のウエハキャリア。
【請求項４】
ウエハを、内部の凹部内にぴったり合うように有する、
請求項１に記載のウエハキャリア。
【請求項５】
当該ウエハキャリア及びその内部の前記凹部が、どちらも円筒形状である、
請求項４に記載のウエハキャリア。
【請求項６】
前記ウエハキャリアの外径が約１５０ｍｍ、ウエハ及びウエハ用凹部の直径が約１００ｍｍである、
請求項５に記載のウエハキャリア。
【請求項７】
前記ウエハキャリアの外径が約２００ｍｍ、ウエハ及びウエハ用凹部の直径が約１００ｍｍである、
請求項５に記載のウエハキャリア。
【請求項８】
前記ウエハキャリアの外径が約２００ｍｍ、ウエハ及びウエハ用凹部の直径が約１５０ｍｍである、
請求項５に記載のウエハキャリア。
【請求項９】
前記ウエハキャリアの外径が約１５０ｍｍ、ウエハ及びウエハ用凹部の直径が約１２５ｍｍである、
請求項５に記載のウエハキャリア。
【請求項１０】
ほぼ平面体である、
請求項１に記載のウエハキャリア。
【請求項１１】
円形状である、
請求項１に記載のウエハキャリア。
【請求項１２】
凹部は、平らなウエハの主底面が該凹部床面の表面にわたって接触して該凹部に載置されるように、平らな床面を有する、
請求項１に記載のウエハキャリア。
【請求項１３】
当該ウエハキャリアの下部表面にわたってサセプタの凹部に直接接触して載置できる、平らな底面を有する、
請求項１に記載のウエハキャリア。
【請求項１４】
半導体ウエハ構成材料から形成される、
請求項１に記載のウエハキャリア。
【請求項１５】
炭化ケイ素、ケイ素、石英、グラファイト、窒化ホウ素、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、グラファイト上炭化ケイ素、グラファイト上炭化チタン、ガラス状炭素、サファイア、リン化インジウム、アンチモン化ガリウム、ガリウム砒素及びＩＩＩ−Ｖ族窒化物からなる群から選択される材料から形成される、
請求項１に記載のウエハキャリア。
【請求項１６】
ウエハキャリアが、前記ウエハと同じ構成材料から形成される、
請求項１に記載のウエハキャリア。
【請求項１７】
前記構成材料が、炭化ケイ素、ケイ素、石英、グラファイト、窒化ホウ素、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、炭化チタン、ガラス状炭素、サファイア、リン化インジウム、アンチモン化ガリウム、ガリウム砒素及びＩＩＩ−Ｖ族窒化物からなる群から選択される材料を含む、
請求項１６に記載のウエハキャリア。
【請求項１８】
当該ウエハキャリアが、前記ウエハとは異なる構成材料から形成される、
請求項１に記載のウエハキャリア。
【請求項１９】
当該ウエハキャリアが、同じエッチング液に対して、ウエハの被エッチ構成材料との関係で耐エッチ性を有する構成材料から形成される、
請求項１８に記載のウエハキャリア。
【請求項２０】
第一の大きさ及び／又は形状の凹部を内部に少なくとも一つ有するサセプタ又はウエハホルダを備える処理装置と、
前記サセプタ又はウエハホルダの凹部にぴったり合う大きさ及び形状を有し、前記第一の大きさ及び／又は形状とは異なる第二の大きさ及び／又は形状の凹部を内部に有する少なくとも一つのウエハキャリアと、
前記ウエハキャリアの凹部にぴったり合う大きさ及び形状を有する、少なくとも一つのウエハと、
を備える処理装置システム。
【請求項２１】
処理装置が、エピタキシャル反応器を備える、
請求項２０に記載の処理装置システム。
【請求項２２】
一つの凹部を有するサセプタを備える、
請求項２１に記載の処理装置システム。
【請求項２３】
二つ以上の凹部を有するサセプタを備える、
請求項２１に記載の処理装置システム。
【請求項２４】
ウエハキャリア／ウエハの一体物として、前記ウエハキャリア及びその凹部内のウエハを搬送するように構成された自動ウエハ搬送装置をさらに備える、
請求項２１に記載の処理装置システム。
【請求項２５】
前記第一の大きさ及び／又は形状は、各々の形状が、前記第二の大きさ及び／又は形状とは異なる、
請求項２１に記載の処理装置システム。
【請求項２６】
前記第一の大きさ及び／又は形状は、各々の大きさが、前記第二の大きさ及び／又は形状とは異なる、
請求項２１に記載の処理装置システム。
【請求項２７】
ウエハキャリア及びその内部の前記凹部が、どちらも円筒形状である、
請求項２１に記載の処理装置システム。
【請求項２８】
前記ウエハキャリアの外径が約１５０ｍｍ、ウエハ及びウエハ用凹部の直径が約１００ｍｍである、
請求項２７に記載の処理装置システム。
【請求項２９】
前記ウエハキャリアの外径が約２００ｍｍ、ウエハ及びウエハ用凹部の直径が約１００ｍｍである、
請求項２７に記載の処理装置システム。
【請求項３０】
前記ウエハキャリアの外径が約２００ｍｍ、ウエハ及びウエハ用凹部の直径が約１５０ｍｍである、
請求項２７に記載の処理装置システム。
【請求項３１】
前記ウエハキャリアの外径が約１５０ｍｍ、ウエハ及びウエハ用凹部の直径が約１２５ｍｍである、
請求項２７に記載の処理装置システム。
【請求項３２】
ウエハキャリアがほぼ平面体である、
請求項２１に記載の処理装置システム。
【請求項３３】
ウエハキャリアが円形状である、
請求項２１に記載の処理装置システム。
【請求項３４】
ウエハキャリア凹部が平らな床面を有し、前記ウエハは同様に平らで、ウエハの底面がウエハキャリアの凹部床面に表面にわたって接触してウエハキャリアの凹部に載置される、
請求項２０に記載の処理装置システム。
【請求項３５】
ウエハキャリアが、ウエハキャリアの下部表面にわたってサセプタの凹部に直接接触して載置された平らな底面を有する、
請求項２１に記載の処理装置システム。
【請求項３６】
ウエハキャリアが、半導体ウエハ構成材料から形成される、
請求項２１に記載の処理装置システム。
【請求項３７】
ウエハキャリアが、炭化ケイ素、ケイ素、石英、サファイア、リン化インジウム、アンチモン化ガリウム、ガリウム砒素及びＩＩＩ−Ｖ族窒化物からなる群から選択される材料から形成される、
請求項２０に記載の処理装置システム。
【請求項３８】
ウエハキャリアが、前記ウエハと同じ構成材料から形成される、
請求項２１に記載の処理装置システム。
【請求項３９】
前記構成材料が、炭化ケイ素、ケイ素、石英、グラファイト、窒化ホウ素、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、ガラス状炭素、サファイア、炭化チタン、リン化インジウム、アンチモン化ガリウム、ガリウム砒素及びＩＩＩ−Ｖ族窒化物からなる群から選択される材料を含む、
請求項３８に記載の処理装置システム。
【請求項４０】
ウエハキャリアが、前記ウエハとは異なる構成材料から形成される、
請求項２１に記載の処理装置システム。
【請求項４１】
ウエハキャリアが、同じエッチング液に対して、ウエハの被エッチ構成材料との関係で耐エッチ性を有する構成材料から形成される、
請求項４０に記載の処理装置システム。
【請求項４２】
前記装置が、枚葉式エピタキシャル反応器を備える、
請求項１に記載のウエハキャリア。
【請求項４３】
前記エピタキシャル反応器が、枚葉式エピタキシャル反応器を備える、
請求項２１に記載の処理装置システム。
【請求項４４】
ペデスタル型である、
請求項１に記載のウエハキャリア。
【請求項４５】
第一の直径を有する一つの円筒状凹部と、前記第一の直径よりも小さい第二の直径を有する柱状ベースとを備える、
請求項４４に記載のウエハキャリア。
【請求項４６】
サセプタを備え、前記ウエハキャリアの凹部の直径が前記サセプタの凹部よりも大きい、
請求項２１に記載の処理装置システム。
【請求項４７】
第一の直径を有する円筒状凹部と、前記第一の直径よりも小さい第二の直径を有する柱状ベースとを備える、
請求項１に記載のウエハキャリア。
【請求項４８】
前記所定の大きさが、前記異なる大きさよりも大きい、
請求項１に記載のウエハキャリア。
【請求項４９】
前記所定の大きさが、前記異なる大きさよりも小さい、
請求項１に記載のウエハキャリア。
【請求項５０】
ウエハキャリアと同じ直径を有するウエハの厚さと同じ厚さの外端部を有する、
請求項１に記載のウエハキャリア。
【請求項５１】
一つの凹部を有するサセプタを備える、
請求項２０に記載の処理装置システム。
【請求項５２】
二つ以上の凹部を有するサセプタを備える、
請求項２０に記載の処理装置システム。
【請求項５３】
ウエハキャリア／ウエハの一体物として、前記ウエハキャリア及びその凹部内のウエハを搬送するように構成された自動ウエハ搬送装置をさらに備える、
請求項２０に記載の処理装置システム。
【請求項５４】
前記第一の大きさ及び／又は形状は、各々の形状が、前記第二の大きさ及び／又は形状とは異なる、
請求項２０に記載の処理装置システム。
【請求項５５】
前記第一の大きさ及び／又は形状は、各々の大きさが、前記第二の大きさ及び／又は形状とは異なる、
請求項２０に記載の処理装置システム。
【請求項５６】
ウエハキャリア及びその内部の前記凹部が、どちらも円筒状である、
請求項２０に記載の処理装置システム。
【請求項５７】
前記ウエハキャリアの外径が約１５０ｍｍ、ウエハ及びウエハ用凹部の直径が約１００ｍｍである、
請求項２０に記載の処理装置システム。
【請求項５８】
前記ウエハキャリアの外径が約２００ｍｍ、ウエハ及びウエハ用凹部の直径が約１００ｍｍである、
請求項２０に記載の処理装置システム。
【請求項５９】
前記ウエハキャリアの外径が約２００ｍｍ、ウエハ及びウエハ用凹部の直径が約１５０ｍｍである、
請求項２０に記載の処理装置システム。
【請求項６０】
前記ウエハキャリアの外径が約１５０ｍｍ、ウエハ及びウエハ用凹部の直径が約１２５ｍｍである、
請求項２０に記載の処理装置システム。
【請求項６１】
ウエハキャリアがほぼ平面体である、
請求項２０に記載の処理装置システム。
【請求項６２】
ウエハキャリアが円形状である、
請求項２０に記載の処理装置システム。
【請求項６３】
ウエハキャリアが、ウエハキャリアの下部表面にわたってサセプタの凹部に直接接触して載置された平らな底面を有する、
請求項２０に記載の処理装置システム。
【請求項６４】
ウエハキャリアが、半導体ウエハ構成材料から形成される、
請求項２０に記載の処理装置システム。
【請求項６５】
ウエハキャリアが、前記ウエハと同じ構成材料から形成される、
請求項２０に記載の処理装置システム。
【請求項６６】
前記構成材料が、炭化ケイ素、ケイ素、石英、グラファイト、窒化ホウ素、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、ガラス状炭素、サファイア、炭化チタン、リン化インジウム、アンチモン化ガリウム、ガリウム砒素及びＩＩＩ−Ｖ族窒化物からなる群から選択される材料を含む、
請求項６５に記載の処理装置システム。
【請求項６７】
ウエハキャリアが、前記ウエハとは異なる構成材料から形成される、
請求項２０に記載の処理装置システム。
【請求項６８】
ウエハキャリアが、同じエッチング液に対して、ウエハの被エッチ構成材料との関係で耐エッチ性を有する構成材料から形成される、
請求項６７に記載の処理装置システム。
【請求項６９】
ウエハとは異なる大きさ及び／又は形状の凹部を有するサセプタ又はウエハホルダを備える処理装置内でウエハを処理する方法であって、
（ｉ）サセプタ又はウエハホルダの凹部にぴったり合う大きさ及び形状と、（ｉｉ）ウエハを内部にぴったりと収容する大きさ及び形状の凹部と、を有するウエハキャリアを提供する工程と、
ウエハをウエハキャリアの凹部に配置して、ウエハキャリア／ウエハ物を形成する工程と、
ウエハキャリア／ウエハ物を処理装置内のサセプタ又はウエハホルダの凹部に配置する工程と、
処理装置内のウエハを処理して、少なくとも一つの半導体製造工程を行う工程と、
を含む方法。
【請求項７０】
前記半導体製造工程は、エピタキシャル膜材料の成膜を含む、
請求項６９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
発明の分野
本発明は、所定の大きさ及び／又は形状のウエハを処理するように構成された枚葉式エピタキシャル反応器等の処理装置内で、異なる大きさ及び／又は形状のウエハを処理できるウエハキャリアに関する。
【背景技術】
【０００２】
関連技術の説明
枚葉式エピタキシャル反応器は、エピタキシャル薄膜材料、即ち“エピ”を、一度に一枚の基板に成膜するように構成され、操作される。
【０００３】
直径が異なるウエハにエピを成膜しようとする場合、直径が異なるウエハのためにエピタキシャル反応器システムを分解して再構成しなければならない。かかる再構成には、新規の直径のウエハを収容する別の部品を取り付けることばかりでなく、反応器を洗浄し、雰囲気にさらした後での液漏れや操作性を確認するといったことが必要であり、時間もお金もかかってしまう。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従って、枚葉式反応器で様々な直径のウエハを容易に且つ費用がかからないように処理できる手段及び方法を提供することは、当業界において有意な進歩となるであろう。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
発明の概要
本発明は一般に、例えば、枚葉式エピタキシャル反応器等のエピタキシャル薄膜成膜反応器といった処理装置に使用されるウエハキャリアに関する。
【０００６】
一態様では、本発明は、所定の大きさ及び／又は形状のウエハを処理するように構成された処理装置内で異なる大きさ及び／又は形状のウエハを処理できるウエハキャリアであって、かかる所定の大きさ及び／又は形状を有し、異なる大きさ及び／又は形状の凹部を内部に少なくとも一つ有するウエハキャリアに関する。
【０００７】
別の態様では、本発明は、かかる型のウエハキャリアを含むウエハキャリア／ウエハ物に関する。
【０００８】
さらに別の態様では、本発明は、処理装置システムに関し、かかる装置は、
（ｉ）第一の大きさ及び／又は形状の凹部を内部に少なくとも一つ有するサセプタ又はウエハホルダを備える処理装置と、
（ｉｉ）サセプタ又はウエハホルダの凹部にぴったり合う大きさ及び形状を有し、第一の大きさ及び／又は形状とは異なる第二の大きさ及び／又は形状の凹部を内部に有する少なくとも一つのウエハキャリアと、
（ｉｉｉ）ウエハキャリアの凹部にぴったり合う大きさ及び形状を有する、少なくとも一つのウエハとを備える。
【０００９】
本発明のさらに別の態様は、エピタキシャル反応器システムに関し、かかる装置は、
（ｉ）第一の大きさ及び／又は形状の凹部を内部に少なくとも一つ有するサセプタを備えるエピタキシャル反応器と、
（ｉｉ）サセプタの凹部にぴったり合う大きさ及び形状を有し、第一の大きさ及び／又は形状とは異なる第二の大きさ及び／又は形状の凹部を内部に有する少なくとも一つのウエハキャリアと、
（ｉｉｉ）ウエハキャリアの凹部にぴったり合う大きさ及び形状を有する少なくとも一つのウエハとを備える。
【００１０】
本発明のさらに別の態様は、ウエハとは異なる大きさ及び／又は形状の凹部を有するサセプタを備えるエピタキシャル反応器内でウエハを処理する方法に関し、かかる方法は、
（ｉ）サセプタの凹部にぴったり合う大きさ及び形状と、（ｉｉ）ウエハを内部にぴったりと収容する大きさ及び形状の、一つ以上の凹部とを有するウエハキャリアを提供する工程と、
ウエハをウエハキャリアの凹部に配置して、ウエハキャリア／ウエハ物を形成する工程と、
ウエハキャリア／ウエハ物をエピタキシャル反応器内のサセプタの凹部に配置する工程と、
エピタキシャル反応器内のウエハを処理して、少なくとも一つの半導体製造工程を行う工程とを含む。
【００１１】
本発明の他の態様、特徴及び実施形態については、以下の開示と添付の特許請求の範囲とから、完全に明らかになるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
発明及びその好ましい実施形態の詳細な説明
本発明は、処理装置、例えば、半導体装置及び材料の製造に用いられる枚葉式エピタキシャル反応器等の、エピタキシャル薄膜成膜反応器に有用に用いられるウエハキャリアに関する。
【００１３】
特定の適用例では、本発明のウエハキャリアにより、枚葉式エピタキシャル反応器等のエピタキシャル薄膜成膜反応器内で、反応器がそれに向けて構成されたウエハとは異なる大きさのウエハを使用することができる。
【００１４】
本発明のウエハキャリアは、ウエハを保持する凹部を有する主要キャリア本体を備える。好ましくは、凹部に対しウエハを容易に出し入れできるように、例えば、ウエハの側端部とウエハが載置された凹部の端部との間のギャップが例えばわずか０．２５〜２ｍｍといった、寸法が凹部にぴったり合うウエハが用いられる。
【００１５】
一実施形態では、本発明のウエハキャリアは、ほぼ平面体、好ましくは、円形状から構成される。ウエハキャリアは、直径及び厚さが、ウエハキャリアが用いられる枚葉式エピタキシャル反応器等のエピタキシャル反応器内の、サセプタの凹部に載置できる任意の寸法である。また、ウエハキャリアの本体は内部に凹部を有する。好ましくは、ウエハ本体を収容するこの凹部は、例えば、エピタキシャル反応器の前述のサセプタの凹部に、寸法がぴったり合うように直接載置されるウエハよりも小さいウエハを内部に保持するように成形されている。
【００１６】
別の実施形態では、ウエハキャリアは、対応するサセプタの凹部よりも直径が大きく、サセプタの凹部に装着される丈の低い“ペデスタル”を有していてもよい。かかる実施形態では、対応するサセプタの凹部よりも直径が大きいウエハを処理できる。
【００１７】
本明細書では主に、ほぼディスク形状を有する円形状／円筒形状のサセプタ、ウエハキャリア及びウエハについて説明するが、本発明は限定されるものではなく、サセプタ、ウエハキャリア及びウエハ要素は、いずれも形状が互いに互換性があり、これらの他の幾何学的形、形状及び構造が含まれることが理解されるであろう。かかる別の形状例には、正方形、矩形、楕円、細長い形状が含まれる。対応する形状は、定型であっても、変形であってもよい。
【００１８】
一実施形態では、ウエハキャリアが、エピタキシャル反応器のサセプタに通常使用されるウエハの一般的な大きさ及び寸法を有しているので、エピタキシャル反応器のサセプタの凹部にぴったりはまるウエハキャリアの凹部に、ウエハはぴったり合う。
【００１９】
ウエハキャリアは、炭化ケイ素、ケイ素、石英、グラファイト、窒化ホウ素、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、グラファイト上炭化ケイ素、グラファイト上炭化チタン、ガラス状炭素、サファイア、リン化インジウム、アンチモン化ガリウム、ガリウム砒素、及びＩＩＩ−Ｖ族窒化物等の、任意の適した構成材料から形成することができる。
【００２０】
ウエハキャリアは、炭化ケイ素、ケイ素、石英、グラファイト、窒化ホウ素、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、炭化チタン、ガラス状炭素、サファイア、リン化インジウム、アンチモン化ガリウム、ガリウム砒素及びＩＩＩ−Ｖ族窒化物等の、ウエハと同じ構成材料から形成することができる。
【００２１】
エピタキシャル反応器は、任意の適した型のものでよい。好ましくは、エピタキシャル反応器は枚葉式反応器であるが、複数の基板を同時に処理できるように構成された反応器も、本発明を幅広く応用するのに有益に用いられる。本明細書での用法では、エピタキシャル反応器という言葉は、エピタキシャル膜材料を基板に成膜するために構成された反応器を意味する。
【００２２】
本発明の他の態様は、例えば、自動ウエハ搬送システムを備えるエピタキシャル反応器を、エピタキシャル反応器のサセプタに載置されるように構成された一つ以上のウエハキャリア及びウエハキャリアの凹部に載置されるように構成された一つ以上のウエハと組み合わせることに関する。好ましくは、ウエハとウエハキャリアの凹部との嵌め合いは、ぴったり合っている。
【００２３】
好ましくは、ウエハキャリアの凹部は平らな床面を有しているので、同様に平らなウエハを、ウエハの主底面が凹部床面に表面にわたって接触して凹部に載置できるようになっている。これにより、表面がウエハキャリアと確実に熱接触する。好ましくは、ウエハキャリアは同様に、ウエハキャリアの下部表面がサセプタの凹部と直接接触して載置できる平らな主底面を有している。他の構成、例えば、ウエハ及び／又はウエハキャリアがその端部のみで支持されるといった、断面が凹面の凹部などが望ましいであろう。
【００２４】
また、一態様では、ウエハキャリアは、同じ大きさと形状の複数の凹部を有するウエハキャリアを参照して以下に示されるが、本発明はこれに限らず、ウエハキャリアが、大きさ及び／又は形状が異なる凹部を内部に有し、それぞれが同じ大きさ及び／又は形状のウエハに用いられてもよい。
【００２５】
本発明のウエハキャリアにより、反応器を分解し、再構成し、再構築することなく、直径が様々なウエハを特定の反応器内で処理する手段を提供する。
【００２６】
一実施形態では、ウエハキャリアが標準ウエハよりも若干厚みがあることをのぞいて、ウエハキャリアは、（サセプタの凹部又は受容表面の大きさから、例えば、直径１５０ｍｍで決定される）エピタキシャル反応器内で通常使用されるウエハ（本明細書では“標準ウエハ”と呼ぶ）と同じ一般的な物理的寸法である。かかる実施形態では、ウエハキャリアの上部表面には、例えば、直径が１００ｍｍのウエハよりも小さい直径のウエハを保持できる凹部が機械加工されるか、または、形成されている。このウエハキャリアを使用することにより、反応器の構成に本質的な変更を加えることなく、直径が小さいウエハを収容したカセットを、直径が大きなウエハを処理するために構成されたエピタキシャル反応器内で処理できる。
【００２７】
ウエハキャリアは、任意の適した構成材料から形成される。好ましくは、以下の材料選択条件に合う構成材料である。
（ｉ）不純物をウエハ又は材料に導入して表面又は内部に成膜しないもの（例えば、処理工程の前後に機械的接触、又は表面下イオン打ち込みにより、熱サイクル中にウエハキャリアが不純物を外部に拡散すること）。
（ｉｉ）粒子をウエハ又は材料に導入して成膜しないもの。
（ｉｉｉ）ウエハを“ゆがませ”ないように、そして、ウエハの側端部とウエハキャリアの凹部の対向する側壁との間の空間（ギャップ）が大きくなって、ウエハが、ウエハキャリアの凹部に“ゆるく”載置されることがないように、ウエハに対し十分近い熱整合性を有するもの。
（ｉｖ）エピタキシャル工程（又はこの前後のウエハ処理工程）を損なわないもの。
（ｖ）反応器内での処理工程中に、ウエハキャリアの凹部に保持されているウエハに対し十分熱伝導するもの。
（ｖｉ）全処理工程の間、ウエハキャリアに、基板を所定の位置に保持させるもの。所望の場合には、標準のロボット機構を用いてウエハとキャリアとを反応室から自動移送することも含む。
【００２８】
ウエハキャリアは、ウエハと同じ構成材料から形成することもできるし、あるいは、ウエハキャリアを、異なる構成材料から形成することもできる。好ましくは、ウエハキャリア材料の例として、炭化ケイ素、ケイ素、石英、サファイア、ガリウム砒素及び、窒化ガリウム、窒化ガリウムインジウム等のＩＩＩ−Ｖ族窒化物が含まれる。
【００２９】
ウエハキャリアは、ウエハとは異なる材料から形成することもできる。この場合、ウエハキャリアの構成材料は、エッチ媒体及びウエハをエッチするのに用いられる条件に対して耐エッチ性を有する。これにより、かかる媒体及び、例えば、使用した後等の条件により、ウエハキャリアを簡単に洗浄できる。
【００３０】
本発明は本明細書では主に、エピタキシャル反応器内で処理されるウエハに用いられるウエハキャリアの使用に関するものとして説明されているが、かかる使用は本発明の唯一の適用例ではなく、本発明は、例えばウエハ搬送装置及び／又は他の装置に用いる等の、他の適用例にも有利に用いることができる。
【００３１】
図面を参照すると、図１は、ロボットウエハ移送装置４２から本発明の一実施形態によるウエハキャリア２２をはずし、直ちにウエハキャリアを反応器に装着されたサセプタ１８の凹部２０に載置した、枚葉式反応器１０の断面図である。
【００３２】
反応器１０は、床面部材１４の各下部端部に接合した側壁１２及び１６を含む反応器ハウジングを有し、反応器の内部を密閉し、気相材料を導入し、基板ウエハ２６上にエピタキシャル膜を成膜する。
【００３３】
反応器１０は、サセプタ１８を有し、図示の特定の実施形態では、反応器を操作してエピタキシャル膜を成膜する際に、適する高温までサセプタを加熱する加熱素子４０が埋設されている。あるいは、サセプタは、例えば、輻射加熱、高周波誘導加熱、内部導管（図１に図示せず）に熱媒液を流しての加熱、又は伝導加熱や他の加熱方法により、適切な手段及び操作方法を用いて加熱してもよい。
【００３４】
図示のサセプタの凹部２０は、サセプタ１８の床面及び側面と接している。ウエハキャリア２２が、この凹部にぴったりと合って載置されている。ウエハキャリア２２は、対応する凹部２４を有している。同様に、ウエハキャリアの凹部は、ウエハキャリアの床面及び側面に接している。ウエハ２６が、ウエハキャリア凹部２４にぴったりと合って載置されている。
【００３５】
ウエハ２６は平らなディスク状で、主表面３０及び主底面３２を有している。ウエハは、周辺端部が面取りされているか、端部が薄く加工されていて、ウエハキャリアカセット（図１に図示せず）のスロットに対して出し入れしやすいようになっている。
【００３６】
図１に図示のウエハキャリアは、サセプタの凹部２０に挿入され、ロボットウエハ移送装置４２からはずされたところである。ウエハ及びウエハキャリアは、移送装置により共にロードされる。このようにウエハ及びウエハキャリアが同時にロードされることで、それらが別々にロードされ、その結果反応室を雰囲気にさらさねばならないことと、そのことに伴う手間を増やすこととが避けられる。ロボットウエハ移送装置４２は、従来のワンド型で、延長アーム４６に接続したワンドヘッド４４を有し、選択的にウエハ及びウエハキャリアを吸着して持ち上げ、保持し、移送し、吸着を停止して基板物をはずす。
【００３７】
あるいは、ロボットウエハ移送装置４２は機械的に把持するものでも、すくうものでもよい（ウエハキャリアを下から移送ツールで保持するものや、反応室及び／又は製造工程に適した他の任意のタイプのものである）。
【００３８】
図１のウエハは、ディスク状の円筒形で、直径Ｄ１、厚さｔ１である。直径Ｄ２、厚さｔ２の、本実施形態の対応するディスク状の円筒形状のウエハキャリアと共に、ウエハをウエハキャリア２２の凹部にぴったり合うよう載置する。
【００３９】
例として、直径Ｄ２は１５０ｍｍ、厚さｔ２は０．６７５ｍｍ、直径Ｄ１は１００ｍｍ又は１２０ｍｍ、厚さｔ１は０．６２５ｍｍと設定できる。
【００４０】
図２は、図１のウエハキャリアの斜視図で、各図の同じ構成要素には同じ符号が付けられている。図示のように、ウエハキャリア２２は、凹部側壁４８及び凹部床面５０に接した凹部２４を有し、ウエハキャリア内に円筒形状のキャビテイを形成して、よって、厚くなった厚さｔ２（図１参照）を有するリング部５２を凹部２４に外接している。図１を参照すると、凹部２４の深さはｔ１である。
【００４１】
ウエハは、固定されることなく摩擦によりウエハキャリアの凹部にぴったりと保持されることが望ましく、図１のロボットウエハ移送装置４２等のウエハ搬送装置を用いて、ウエハ／ウエハキャリア一体の組み立て品として、（ウエハを凹部に載置したまま）ウエハとウエハキャリアとを持ち上げ、移送し、はずすように構成されている。
【００４２】
ウエハキャリアの厚さｔ２は、相当する直径のウエハと同じであってもよい。これにより、ウエハを保持する標準寸法のスロットを有するカセットを用いる自動ウエハ搬送装置との互換性を維持する。
【００４３】
別の実施形態では、望ましくは、相当する直径のウエハの厚さよりも、ウエハキャリアの厚さｔ２を厚くする。この場合、ウエハキャリア外端部の厚さを減らして、相当する直径のウエハの厚さにあわせ、以下に図５に示すように、自動ウエハ搬送カセットと確実に互換性を持たせるようにする。
【００４４】
図３は、複数のウエハキャリア７６の一つをサセプタの凹部に載置され、ウエハ８０をウエハキャリアの凹部に載置された、マルチウエハ反応器のサセプタ６０の分解斜視図である。
【００４５】
図示のように、サセプタ６０はディスク状の円筒形状で、縦側端部６４及び平らな上部表面６２を有している（下部表面は同様に平らである）。サセプタは、上部表面６２に三つの凹部６６、６８及び７０を有している。サセプタは平らな上部表面及び下部表面を有する必要はなく、他の形状及び構造も、本発明に広く、有利に用いることができることが理解されるであろう。
【００４６】
これらの凹部はどれも、ウエハキャリア７６が収容される大きさであるが、わかりやすいように図３では、ウエハキャリアが一つだけ凹部７０に対応している。対応するウエハキャリアはいずれも、サセプタの他の凹部６６及び６８にそれぞれ載置できることが理解できるであろう。
【００４７】
また、ウエハキャリア７６は、中央に凹部７８を有し、この凹部は円筒形状で、ウエハキャリアの環状部が凹部７８と外接するように、ウエハキャリアの円筒形全体と同心円状になっている。
【００４８】
ウエハ８０は、ぴったり合って載置されるウエハキャリア７６の凹部７８から分解して示されているが、サセプタ／ウエハキャリア／ウエハの組み立て品全体が完全に構造的に結合した時に、ウエハが凹部７８内に、ウエハキャリア７６が凹部７０内にある。
【００４９】
図３の凹部６６、６８及び７０はどれも同じ直径、深さで図示されているが、この他にも、直径、深さがそれぞれ異なるものが別々の凹部に設けられ、同様に大きさ及び形状が異なるウエハを収容できることが理解されるであろう。また、各ウエハキャリア７６が、複数のウエハを収容する複数の凹部を有することができることも理解されるであろう。
【００５０】
図４は、枚葉式反応器１００に装着されたサセプタ１１８の凹部に載置された、本発明の一実施形態によるペデスタル型のウエハキャリア１２２の断面図である。
【００５１】
反応器１００は、床面１１４と、これに接合した側壁１１２及び１１６とを含む反応器ハウジングを有し、これにより、気相材料を導入してウエハ１２６に接触させる反応器内部を形成する。
【００５２】
サセプタ１１８は、気相接触工程に適した温度まで適宜加熱され、熱媒液流を内部に収容する埋設型熱伝導手段又は導管をサセプタ内に含んでいてもよく、気相接触工程の温度に操作するように装備されていてもよい。
【００５３】
サセプタは、ウエハキャリア１２２が配置される凹部を有している。図示のように、ウエハキャリア１２２は中央に柱状体１３５を有している。柱状体の上部端部に、フランジ１３７が放射状に外側に向かって突出していて、柱状体周囲を取り巻いている。直立した保持用突部１３９は、フランジ１３７の上部表面に位置している。保持用突部は円筒形で、これにより、ウエハキャリアの上部表面に、突部の内側に放射状の凹部を形成している。図示のように、この凹部にはウエハ１２６が配置されている。
【００５４】
図４のペデスタル型ウエハキャリアにより、サセプタの凹部よりも直径が大きいウエハを、反応器に容易に収容する。
【００５５】
図５は、反応器１３０に装着されたサセプタ１３４の凹部に、本発明の実施形態による複数の凹部を有するウエハキャリア１３６を載置した断面図である。
【００５６】
反応器１３０は、サセプタ１３４を装着する内部を形成する反応器ハウジング１３２を有している。サセプタ１３４は、ウエハキャリア１３６を配置する凹部を有している。
【００５７】
図示のように、ウエハキャリア１３６は、複数の凹部１３８、１４０及び１４２を有し、ウエハ１４６、１４８及び１５０がそれぞれ装着されている。図５の実施形態では、凹部１３８、１４０及び１４２は、それぞれ凹面を有し、よって、ウエハの端部又は周辺部でウエハをかかる凹部内で保持する。
【００５８】
サセプタ及びウエハキャリアの凹部は、想定される特定の使用又は応用に効果的に本発明を広く用いるにあたって、任意の大きさ及び形状／構造でもよいことが理解されるであろう。
【００５９】
以下の限定されない実施例を参照すれば、本発明の特徴及び利点がより完全に示されている。
【実施例】
【００６０】
本明細書の図１及び図２に示されたウエハキャリアは汎用型の構成のものであった。ウエハキャリアは炭化ケイ素から構成され、内部に直径が１００ｍｍの凹部を有していた。ウエハキャリアの総直径は１５０ｍｍであった。ウエハの端部は薄く加工されていて、ウエハキャリアカセットのスロットに容易に装着できた。
【００６１】
機械的試験を行い、ウエハキャリア及びウエハ１００ｍｍが、うまくエピタキシャル反応器（センチュラ反応器（Ｃｅｎｔｕｒａ  ｒｅａｃｔｏｒ）、アプライドマテリアルズ社（Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ）から市販されている）の成長室に搬送され、取り出された。
【００６２】
比較試験を行い、直径が１００ｍｍのウエハ及び直径が１５０ｍｍのウエハにエピタキシャル薄膜を成膜した。直径が１５０ｍｍのウエハは直接、反応器のサセプタ内の対応する形状、大きさの凹部に挿入し、直径が１００ｍｍのウエハは反応器のサセプタ内の凹部に挿入した。
【００６３】
試験構造は、特定の傾斜分布を有するＳｉＧｅ層と、特定のホウ素ドーパント分布を有するホウ素ドーピングを含む、シリコンゲルマニウム（ＳｉＧｅ）ＨＢＴトランジスタ構造であった。
【００６４】
図６は、二枚のウエハの、ウエハの深さにおけるホウ素濃度及びゲルマニウム濃度をオングストロームで示すグラフである。すなわち、本発明のウエハキャリアを用いて成膜した直径が１００ｍｍのウエハと、反応器内で直接成膜した、対応する直径が１５０ｍｍのウエハである。濃度／深さの分布は、ＳＩＭＳ（二次イオン質量分析）により測定した。
【００６５】
図６は、いずれのウエハにも、層の厚さ、ドーピング値及び組成値に大きな違いがないことを示している。また、ホウ素及びゲルマニウムの分布は、各ウエハでほぼ同じである（これらの分布を強制的に合わせたり、表示したりするスケーリングは何も行わなかった）。
【００６６】
これらの結果から、同じ処理結果を得るために全システムの再構成及び／又は変更を行う必要がなく、直径が小さいウエハを収容する構造を提供する本発明のウエハキャリアの有用性がわかる。
【００６７】
例としての実施形態及び特徴を参照して、本発明についていろいろ説明してきたが、上述した実施形態及び特徴は、本発明を限定するものではないことと、他の変形、変更及び他の実施形態が、当業者に示唆されることとが理解されるであろう。従って、本発明は、特許請求の範囲に一致して、広く解釈されるものである。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】ロボットウエハ移送装置から本発明の一実施形態によるウエハキャリアをはずしてから、直ちに反応器に装着されたサセプタの凹部にウエハキャリアを載置した、枚葉式エピタキシャル反応器の断面図である。
【図２】図１のウエハキャリアの斜視図である。
【図３】複数のウエハキャリアの一つをサセプタの凹部に載置され、ウエハをウエハキャリアに載置された、マルチウエハ反応器のサセプタの分解斜視図である。
【図４】反応器に装着されたサセプタの凹部に載置した、本発明の一実施形態によるペデスタル型ウエハキャリアの断面図である。
【図５】反応器に装着されたサセプタの凹部に載置した、本発明の別の実施形態による複数の凹部を有するウエハキャリアの断面図である。
【図６】本発明によるウエハキャリアを用いて成膜した直径が１００ｍｍのウエハと、（前記ウエハキャリアを用いずに）反応器内で直接成膜した対応する直径が１５０ｍｍのウエハの、ウエハ深さにおけるホウ素濃度及びゲルマニウム濃度をオングストロームで示すグラフである。
【図１】
2005513773.tif 000003
【図２】
2005513773.tif 000004
【図３】
2005513773.tif 000005
【図４】
2005513773.tif 000006
【図５】
2005513773.tif 000007
【図６】
2005513773.tif 000008
【国際調査報告】
2005513773.tif 000009