(57)【要約】【課題】自動搬送システムを具備するエピタキシープロセスシステム及びその自動搬送方法を提供する。【解決手段】本発明の自動搬送システムを具備するエピタキシープロセスシステム及びその自動搬送方法は、エピタキシープロセスシステムは反応モジュール、搬送モジュール、及びロードロックモジュールが提供され、搬送モジュール及びロードロックモジュールは２つの仮貯蔵機構をそれぞれ有する。エピタキシャル反応を経ていないウェハーが載置されるサセプタが、ロードロックモジュールの２つの仮貯蔵機構の１つまたは前記搬送モジュールの仮貯蔵機構から反応モジュールの反応キャビティ箇所に移動され、天井と組み合わせられてエピタキシャル反応が行われる。これにより、搬送モジュールが反応モジュール、搬送モジュール、及びロードロックモジュールの間でサセプタ及び天井の自動搬送を行う。【選択図】図４
2019186536.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
反応キャビティと、サセプタ（ｓｕｓｃｅｐｔｏｒ）と、天井（ｃｅｉｌｉｎｇ）と、を含み、前記反応キャビティ中に収容されて前記サセプタ中の少なくとも１つのウェハーのエピタキシャル反応を補助する反応モジュールと、
第一仮貯蔵機構（ｓｔａｇｅ）及び第二仮貯蔵機構を含み、前記第一仮貯蔵機構は前記サセプタを載置させるために用いられ、前記第二仮貯蔵機構は前記天井を載置させるために用いられる搬送モジュールと、
ロードロックキャビティ及び前記ロードロックキャビティ中に収容される第三仮貯蔵機構を含み、前記第三仮貯蔵機構は前記サセプタまたは前記天井を載置させるために用いられるロードロックモジュールと、
前記ロードロックキャビティ下方に設置されると共に前記サセプタまたは前記天井を載置させるために用いられる第四仮貯蔵機構であって、エピタキシャル反応を経ていない前記ウェハーの前記サセプタが前記第三仮貯蔵機構、前記第四仮貯蔵機構、及び前記第一仮貯蔵機構のうちの１つにより前記反応キャビティ箇所に移動される第四仮貯蔵機構と、を備えることを特徴とする、
エピタキシープロセスシステム。
【請求項２】
前記サセプタ及び前記天井が真空雰囲気下の前記反応キャビティ中で前記エピタキシャル反応を行い、反応後に前記サセプタ及び前記天井が窒素雰囲気下の前記反応モジュール中に、前記搬送モジュール上または前記ロードロックモジュール上で前記サセプタ及び前記天井が冷却または洗浄されることを特徴とする請求項１に記載のエピタキシープロセスシステム。
【請求項３】
前記反応キャビティと前記第一仮貯蔵機構及び前記第二仮貯蔵機構が収容される窒素ボックスとの間に設置され、前記反応キャビティと前記搬送モジュールとを隔絶させる第一ゲートバルブ機構を更に備えることを特徴とする請求項２に記載のエピタキシープロセスシステム。
【請求項４】
前記第一仮貯蔵機構及び前記第二仮貯蔵機構は上下の層の位置関係が前記窒素ボックスの隅または辺箇所に位置され、或いは前記第一仮貯蔵機構及び前記第二仮貯蔵機構が前記窒素ボックスの異なる辺箇所に位置されることを特徴とする請求項３に記載のエピタキシープロセスシステム。
【請求項５】
前記窒素ボックスと前記ロードロックキャビティとの間に設置され、前記搬送モジュールと前記ロードロックキャビティとを隔絶させる第二ゲートバルブ機構を更に備えることを特徴とする請求項３に記載のエピタキシープロセスシステム。
【請求項６】
前記第四仮貯蔵機構は前記搬送モジュールの窒素ボックスに連通されるスペース中または前記窒素ボックス中に設置されることを特徴とする請求項３に記載のエピタキシープロセスシステム。
【請求項７】
前記第一仮貯蔵機構及び前記第二仮貯蔵機構は複数のベースをそれぞれ備え、且つ前記複数のベースの何れか１つの辺縁には前記サセプタまたは前記天井を支えるためのセラミック部材或いはグラファイト部材が設置されることを特徴とする請求項１に記載のエピタキシープロセスシステム。
【請求項８】
前記第一仮貯蔵機構及び前記第二仮貯蔵機構はそれぞれ固定式または可動式であることを特徴とする請求項１に記載のエピタキシープロセスシステム。
【請求項９】
前記第三仮貯蔵機構及び前記第四仮貯蔵機構はそれぞれ複数のセラミック部材または複数のグラファイト部材であることを特徴とする請求項１に記載のエピタキシープロセスシステム。
【請求項１０】
前記反応モジュール、前記搬送モジュール、及び前記ロードロックモジュールはそれぞれ窒素ボックス設計であることを特徴とする請求項１に記載のエピタキシープロセスシステム。
【請求項１１】
これら前記窒素ボックス設計の間にそれぞれ設置される第一ゲートバルブ機構及び第二ゲートバルブ機構と、これら前記窒素ボックス設計と外界との間に設置される第三ゲートバルブ機構と、を更に備えることを特徴とする請求項１０に記載のエピタキシープロセスシステム。
【請求項１２】
前記ロードロックモジュールは前記ロードロックキャビティ中に位置されると共に凹部を有する滑動トレイを更に備え、前記ウェハーに保存されるカセット部材（ｃａｓｓｅｔｔｅ）が前記滑動トレイの前記凹部に載置された後、前記カセット部材が外界から前記第三ゲートバルブ機構を経て達前記ロードロックキャビティ中に到達することを特徴とする請求項１１に記載のエピタキシープロセスシステム。
【請求項１３】
前記反応キャビティ及び前記ロードロックキャビティは、前記サセプタ及び前記天井の方向付け（ｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎ）をそれぞれ行う復帰機構（ｈｏｍｅ  ｍｅｃｈａｎｉｓｍ）をそれぞれ更に備えることを特徴とする請求項１に記載のエピタキシープロセスシステム。
【請求項１４】
前記搬送モジュールは、前記サセプタ及び前記天井を移動させるためのロボット（ｒｏｂｏｔ）アームを更に備えることを特徴とする請求項１に記載のエピタキシープロセスシステム。
【請求項１５】
前記サセプタは前記反応キャビティの公転盤に装設され、且つ前記天井は前記サセプタに隣接するように設置されることを特徴とする請求項１に記載のエピタキシープロセスシステム。
【請求項１６】
連通及び隔絶されるロードロックキャビティ、搬送モジュール及び反応キャビティ中で運用される自動搬送方法であって、
前記搬送モジュール中に第一仮貯蔵機構及び第二仮貯蔵機構を提供するステップと、
前記ロードロックキャビティ中に第三仮貯蔵機構を提供するステップと、
前記ロードロックキャビティ下方のスペース中に第四仮貯蔵機構を提供し、前記スペースは前記搬送モジュールに連通されるステップと、
前記反応キャビティ中で第一ウェハーに対してエピタキシャル反応を実行し、前記第一ウェハーは第一サセプタ中に載置され、且つ前記エピタキシャル反応過程において前記第一サセプタに組み合わせられる第一天井を有するステップと、
第二ウェハーを有する第二サセプタを提供し、前記第二サセプタはアイドリング中の前記第三仮貯蔵機構、前記第四仮貯蔵機構、及び前記第一仮貯蔵機構のうちの１つに載置されて前記エピタキシャル反応を待つステップと、
前記第一サセプタ及び前記第二サセプタが搬送され、前記第二サセプタが前記第三仮貯蔵機構または前記第四仮貯蔵機構に載置される場合、前記エピタキシャル反応が完成した前記第一サセプタが前記反応キャビティ中から前記第一仮貯蔵機構に搬送されて冷却され、その後に前記第二サセプタが前記反応キャビティ中に搬送されて前記エピタキシャル反応が行われ、前記第二サセプタが前記第一仮貯蔵機構に載置される場合、前記エピタキシャル反応が完成した前記第一サセプタが前記反応キャビティ中から前記第三仮貯蔵機構または前記第四仮貯蔵機構に搬送されて冷却され、その後に前記第二サセプタが前記反応キャビティ中に搬送されて前記エピタキシャル反応が行われるステップと、を含むことを特徴とする、
自動搬送方法。
【請求項１７】
前記第二サセプタがアイドリング中の前記第三仮貯蔵機構または前記第四仮貯蔵機構に載置される場合、アイドリング中の前記第四仮貯蔵機構または前記第三仮貯蔵機構に第二天井が載置され、前記エピタキシャル反応を経た前記第一天井が前記反応キャビティから前記第二仮貯蔵機構に搬送されて冷却され、その後に前記第二天井が前記反応キャビティ中に搬送されるステップを更に含むことを特徴とする請求項１６に記載の自動搬送方法。
【請求項１８】
窒素雰囲気下で前記第一サセプタ及び前記第一天井を冷却させる前記搬送モジュールが提供されるステップを更に含むことを特徴とする請求項１６に記載の自動搬送方法。
【請求項１９】
前記第二サセプタがアイドリング中の前記第一仮貯蔵機構に載置される場合、前記第二仮貯蔵機構に第二天井が載置され、前記エピタキシャル反応を経た前記第一天井が前記反応キャビティからアイドリング中の前記第四仮貯蔵機構または前記第三仮貯蔵機構に搬送されて冷却され、その後に前記第二天井が前記反応キャビティ中に搬送されるステップを更に含むことを特徴とする請求項１６に記載の自動搬送方法。
【請求項２０】
窒素雰囲気下で前記第一サセプタ及び前記第一天井を冷却させる前記ロードロックキャビティが提供されるステップを更に含むことを特徴とする請求項１９に記載の自動搬送方法。
【請求項２１】
前記反応キャビティ中で前記第一ウェハーに対して前記エピタキシャル反応が行われるステップの前に、真空雰囲気の前記反応キャビティが提供されるステップをさらに含み、前記反応キャビティ中で前記第一ウェハーに対する前記エピタキシャル反応が行われるステップの後に、前記反応キャビティが提供され、窒素雰囲気下で前記反応キャビティ中の前記第一サセプタ及び前記第一天井が冷却されることを特徴とする請求項１６に記載の自動搬送方法。
【請求項２２】
前記ロードロックキャビティ中に収容され、凹部を有する滑動トレイが提供されるステップであって、前記第二サセプタが保存されるカセット部材が前記滑動トレイの前記凹部に載置されると共に外界から外界の第三ゲートバルブ機構に対する前記ロードロックキャビティを経た後に前記ロードロックキャビティ中に移動されて前記第三ゲートバルブ機構が閉められるステップと、前記ロードロックキャビティに対して給気プロセスが行われるステップと、前記ロードロックキャビティの上蓋が開かれるステップと、前記カセット部材が前記ロードロックキャビティ傍の左右両側の高架フレームの１つに移動されるステップと、を更に含むことを特徴とする請求項１６に記載の自動搬送方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エピタキシー成長設備の分野に関し、更に詳しくは、エピタキシーグローブボックス設備及びその自動搬送方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的なエピタキシープロセスステーションは反応モジュールと、搬送モジュールと、ロードロックモジュールと、を備え、ウェハーは搬送モジュールにより反応モジュールとロードロックモジュールとの間に搬送される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、前述した従来の技術では、すなわち、エピタキシー成長反応時間が長く、且つエピタキシー層を損傷しないようにするため徐々に冷却しなければならなかった。このため、ステーションの停止時間を短縮しつつ、ウェハーのエピタキシー品質を保つことがエピタキシープロセスにとって重要な課題であった。
【０００４】
そこで、本発明者は上記の欠点が改善可能と考え、鋭意検討を重ねた結果、合理的設計で上記の課題を効果的に改善する本発明の提案に到った。
【０００５】
かかる従来の実情に鑑みて、本発明は、３つのモジュールのみで自動搬送機能を有するシステム構成を構成することで、仮貯蔵領域モジュールを別途設置しなければならないという従来の設計を改善し、設置面積（ｆｏｏｔ  ｐｒｉｎｔ）を縮小させ、ステーション設備のコストも抑制する、エピタキシープロセスシステム及びその自動搬送方法を提供することを目的とする。
【０００６】
本発明の他の目的は、搬送モジュール（Ｔｒａｎｓｆｅｒ  Ｍｏｄｕｌｅ、ＴＭ）及びロードロックモジュール（Ｌｏａｄ  Ｌｏｃｋ  Ｍｏｄｕｌｅ、ＬＬＭ）の箇所に２つの仮貯蔵スペースがそれぞれ設けられ、エピタキシープロセスステーション中でサセプタ（ｓｕｓｃｅｐｔｏｒ）及び天井（ｃｅｉｌｉｎｇ）の循環交換を行い、ステーションの停止時間（ｄｏｗｎｔｉｍｅ）を短縮させ、ステーションの使用効率を高める、エピタキシープロセスシステム及びその自動搬送方法を提供することである。
【０００７】
本発明のさらなる他の目的は、３つのモジュールのみで自動搬送機能を構成し、モジュールに復帰機構が内設されてモジュール間の相互位置決め補正を実行し、ステーションの作動時の正確性を高める、エピタキシープロセスシステム及びその自動搬送方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、本発明に係るエピタキシープロセスシステムは、反応キャビティと、サセプタと、天井と、を含み、前記反応キャビティ中に収容されて前記サセプタ中の少なくとも１つのウェハーのエピタキシャル反応を補助する反応モジュールと、第一仮貯蔵機構及び第二仮貯蔵機構を含み、前記第一仮貯蔵機構は前記サセプタを載置させるために用いられ、前記第二仮貯蔵機構は前記天井を載置させるために用いられる搬送モジュールと、ロードロックキャビティ及び前記ロードロックキャビティ中に収容される第三仮貯蔵機構を含み、前記第三仮貯蔵機構は前記サセプタまたは前記天井を載置させるために用いられるロードロックモジュールと、前記ロードロックキャビティ下方に設置されると共に前記サセプタまたは前記天井を載置させるために用いられる第四仮貯蔵機構であって、エピタキシャル反応を経ていない前記ウェハーの前記サセプタが前記第三仮貯蔵機構、前記第四仮貯蔵機構、及び前記第一仮貯蔵機構のうちの１つにより前記反応キャビティ箇所に移動されることと、を備える。
【０００９】
本発明の別の態様は、自動搬送方法である。この自動搬送方法は、連通及び隔絶されるロードロックキャビティ、搬送モジュール及び反応キャビティ中で運用され、前記搬送モジュール中に第一仮貯蔵機構及び第二仮貯蔵機構を提供するステップと、前記ロードロックキャビティ中に第三仮貯蔵機構を提供するステップと、前記ロードロックキャビティ下方のスペース中に第四仮貯蔵機構を提供し、前記スペースは前記搬送モジュールに連通されるステップと、前記反応キャビティ中で第一ウェハーに対してエピタキシャル反応を実行し、前記第一ウェハーは第一サセプタ中に載置され、且つ前記エピタキシャル反応過程において前記第一サセプタに組み合わせられる第一天井を有するステップと、第二ウェハーを有する第二サセプタを提供し、前記第二サセプタはアイドリング中の前記第三仮貯蔵機構、前記第四仮貯蔵機構、及び前記第一仮貯蔵機構のうちの１つに載置されて前記エピタキシャル反応を待つステップと、前記第一サセプタ及び前記第二サセプタが搬送され、前記第二サセプタが前記第三仮貯蔵機構または前記第四仮貯蔵機構に載置される場合、前記エピタキシャル反応が完成した前記第一サセプタが前記反応キャビティ中から前記第一仮貯蔵機構に搬送されて冷却され、その後に前記第二サセプタが前記反応キャビティ中に搬送されて前記エピタキシャル反応が行われ、前記第二サセプタが前記第一仮貯蔵機構に載置される場合、前記エピタキシャル反応が完成した前記第一サセプタが前記反応キャビティ中から前記第三仮貯蔵機構または前記第四仮貯蔵機構に搬送されて冷却され、その後に前記第二サセプタが前記反応キャビティ中に搬送されて前記エピタキシャル反応が行われるステップと、を含む。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施形態に係るエピタキシープロセスステーションの一部機構・部材位置を示す側面の概略図である。
【図２】本発明の一実施形態に係るエピタキシープロセスステーションが表向きの一部機構の配置及び搬送方法を行う側面の概略図である。
【図３】本発明の一実施形態に係るエピタキシープロセスステーションが下向きを行う側面の概略図である。
【図４】本発明の一実施形態に係るエピタキシープロセスステーションが下向きの一部機構・部材位置を示す側面の概略図である。
【図５Ａ】本発明の第一実施形態の搬送モジュール、一部のゲートバルブ機構及び仮貯蔵機構の配置を示す上面図である。
【図５Ｂ】本発明の第二実施形態の搬送モジュール、一部のゲートバルブ機構及び仮貯蔵機構の配置を示す上面図である。
【図５Ｃ】本発明の第三実施形態の搬送モジュール、一部のゲートバルブ機構及び仮貯蔵機構の配置を示す上面図である。
【図６Ａ】本発明のロードロックモジュールの一部構造を示す傾斜の概略図である。
【図６Ｂ】本発明のロードロックモジュールの一部構造を示す他の傾斜正面の概略図である。
【図６Ｃ】本発明のロードロックモジュールの一部構造の及びカセット部材入れを示す正面の概略図である。
【図６Ｄ】本発明のロードロックモジュールの一部構造を示す他の傾斜正面の概略図である。
【図７Ａ】本発明の復帰機構を設置する上面を示す概略図である。
【図７Ｂ】本発明の復帰機構の側面を示す傾斜概略図である。
【図７Ｃ】本発明の反応モジュールが復帰機構を設置する側面を示す概略図である。
【図８】本発明のロードロックモジュールに復帰機構を設置する一部の背面を示す傾斜の概略図である。
【図９】本発明の一実施形態に係る自動搬送方法を示すステップの概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明における好適な実施の形態について、添付図面を参照して説明する。尚、以下に説明する実施の形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を限定するものではない。また、以下に説明される構成の全てが、本発明の必須要件であるとは限らない。
【００１２】
本発明に係るエピタキシープロセスシステムは、主にグローブボックス設備を備えるエピタキシープロセス設備である。エピタキシープロセス設備のグローブボックス設備が一般的に備えるガス管路システム、制御システム等については図示及び説明を省略する。但し、実際にステーションに実施される場合、エピタキシープロセス設備を含む必要なシステムとなる。
【００１３】
また、本発明に係る仮貯蔵機構は、物品を載置させるための１つ以上のベースを備え、或いは１つ以上の挟持機構により物品を固定させ、もしくは載置機構に物品が載置される。ここでいう物品とはサセプタまたは天井である。載置または挟持される物品を保護するため、ベース或いは挟持機構はセラミック製かグラファイト製の装置でもよく、或いは、仮貯蔵機構と物品との接触位置または支持位置箇所に設置されるセラミック部材やグラファイト部材を有する。例えば、ベースは金属材料で製造されるが、ベースの辺縁には物品を支えるためのセラミック部材やグラファイト部材が設置される。
【００１４】
また、エピタキシーウェハー（ｅｐｉｔａｘｙ  ｗａｆｅｒ）とは、化学気相成長等の適切な方法を経て基板ウェハー（ｓｕｂｓｔｒａｔｅ  ｗａｆｅｒ）上に１層以上のエピタキシー層が成長するものを指す。よって、本発明では、基板ウェハーとエピタキシーウェハーとの違いは、エピタキシー成長を経たか否かである。特に説明のない限り、以下ではウェハーは基板ウェハーまたはエピタキシーウェハのうちの１つまたは両方でもよい。
【００１５】
図１は本発明の一実施形態に係るエピタキシープロセスステーションの一部機構・部材位置を示す側面の概略図である。本発明に係るエピタキシープロセスステーション２は、反応モジュール１２（ｒｅａｃｔｉｏｎ  ｍｏｄｕｌｅ、ＲＭ）、搬送モジュール１４（ＴＭ）、及びロードロックモジュール１６（ＬＬＭ）という３つのモジュールを備える。反応モジュール１２はウェハーのエピタキシー成長を行うための場所及び関連機構を提供する。１つ以上の天井２４及び１つ以上のサセプタ２６は反応モジュール１２の反応キャビティ２２中に配置される。各サセプタ２６中には１枚以上のウェハー（図示省略）が収容され、エピタキシー成長を経ていないウェハー（基板ウェハー）には反応モジュール１２中でエピタキシー成長のためのエピタキシャル反応が発生する。ロードロックモジュール１６はエピタキシー成長を経ていないウェハー（基板ウェハー）を準備するための場所及び関連機構、並びにエピタキシープロセスが完了したウェハー（エピタキシーウェハー）を取り出すための場所及び関連機構を提供する。搬送モジュール１４はウェハー及び関連物品を搬送するための場所及び関連機構を提供する。即ち、搬送モジュール１４は通常反応モジュール１２とロードロックモジュール１６との間に設置される。
次に、本発明における広義の反応モジュール１２、搬送モジュール１４、及びロードロックモジュール１６は各自長さ、幅、高さのあるスペースをそれぞれ占有し、且つキャビティを含む。キャビティは各自が占有するスペースを満たすか、それよりも小さくてもよく、且つモジュールの機構が内設または載置される。各キャビティが各自が占有するスペースよりも小さい場合、占有するスペースの余剰部分には他の機構が設置または計画されてもよい。ある実施例では、反応モジュール１２が反応キャビティ２２を備え、ロードロックモジュール１６がロードロックキャビティ６２を具備する。次いで、本発明でいう反応モジュール１２、搬送モジュール１４、及びロードロックモジュール１６とはそれぞれ窒素ボックス（ｎｉｔｒｏｇｅｎ  ｂｏｘ）設計を指し、各窒素ボックスの間にはゲートバルブ機構が設置され、ガスを連通させるための経路、或いは／及びガスを隔絶させ、物品を搬送或いは／及び隔離するための経路としてもよい。
【００１６】
図２は本発明の一実施形態に係るエピタキシープロセスステーションが表向き（ｆａｃｅ  ｕｐ）の一部機構の配置及び搬送方法を行う側面の概略図である。図１及び図２を参照する。搬送モジュール１４は第一仮貯蔵機構４４（ｓｔａｇｅ）及び第二仮貯蔵機構４６を更に備え、ロードロックモジュール１６は第三仮貯蔵機構６４及び第四仮貯蔵機構６６を更に備える。ある実施例では、第一ゲートバルブ機構１３（ＲＴＧＶ）は反応モジュール１２と搬送モジュール１４との間に設置され、第二ゲートバルブ機構１５（ＴＬＧＶ）は搬送モジュール１４とロードロックモジュール１６との間に設置され、第三ゲートバルブ機構１７（ＬＡＧＶ）はロードロックモジュール１６と外界との間に設置される。なお、ある実施例では、完全なエピタキシープロセス過程（物品の搬送、エピタキシー成長、反応前後の加熱冷却、ブラストを含む）において、第一仮貯蔵機構４４はサセプタを載置させるために用いられ、第二仮貯蔵機構４６は天井２４を載置させるために用いられる。
次に、第三仮貯蔵機構６４及び第四仮貯蔵機構６６はサセプタ２６または天井２４をそれぞれ載置させるために用いられ、位置の配置上、第四仮貯蔵機構６６はロードロックキャビティ６２下方のスペース６０中に設置され、且つこのスペース６０の窒素循環は及び搬送モジュール１４と共になる。また、搬送モジュール１４とロードロックモジュール１６との間にある第二ゲートバルブ機構１５（ＴＬＧＶ）は第三仮貯蔵機構６４箇所にスライド可能に位置され、或いは第四仮貯蔵機構６６箇所に位置される。第二ゲートバルブ機構１５が第三仮貯蔵機構６４箇所までスライドすると、第四仮貯蔵機構６６があるスペース６０は搬送モジュール１４に連通される。反対に、搬送モジュール１４が天井２４またはサセプタ２６をロードロックモジュール１６と反応モジュール１２との間、もしくはロードロックモジュール１６と搬送モジュール１４との間に搬送させる。
【００１７】
図１及び図２を参照する。理解を容易にするため、反応モジュール１２の箇所では位置２３（Ｒ１）及び位置２５（Ｒ２）によってサセプタ及び天井が反応キャビティ２２中に収容される際の位置をそれぞれ表示する。
表向きでエピタキシープロセスが行われる場合、基板ウェハーを載置するサセプタは外界から第三ゲートバルブ機構１７（ＬＡＧＶ）を経てロードロックモジュール１６のアイドリング中の第三仮貯蔵機構６４に載置されるか、アイドリング中の第四仮貯蔵機構６６に移動され、清潔な天井もロードロックモジュール１６のアイドリング中の第三仮貯蔵機構６４に載置されるか、アイドリング中の第四仮貯蔵機構６６に移動されてエピタキシー成長の準備が行われる。ちなみに、外界からエピタキシープロセスステーション２中に送られるサセプタ及び天井の順序は変更可能である。
【００１８】
図１及び図２に示されるように、第二ゲートバルブ機構１５（ＴＬＧＶ）及び第一ゲートバルブ機構１３（ＲＴＧＶ）を通過させた後、搬送モジュール１４のロボットアーム４８がロードロックモジュール１６箇所のサセプタ及び天井を反応モジュール１２箇所にそれぞれ移動させる。サセプタ２６が公転盤に装設される際に公転盤は位置２３（Ｒ１）箇所に位置され、天井２４は位置２５（Ｒ２）に装設される。位置２５（Ｒ２）は反応キャビティ２２の上部キャビティの底部付近に位置され、天井２４はサセプタ２６の上方に位置される。すなわち、位置２５（Ｒ２）は位置２３（Ｒ１）の上方になる。第一ゲートバルブ機構１３（ＲＴＧＶ）が閉められた後にエピタキシー成長が始まる。一般的には、サセプタ２６中の基板ウェハー及び天井２４には高温及び真空雰囲気下でエピタキシー成長の成長反応が発生してエピタキシー層が成長し、約６時間で必要な厚さのエピタキシー層が成長する。
【００１９】
続いて、基板ウェハーを載置するサセプタ及び清潔な天井が反応キャビティ２２に移動された後、次の反応を待つ基板ウェハーを載置するサセプタ及び天井がアイドリング中の第四仮貯蔵機構６６または第三仮貯蔵機構６４中に載置されて準備される。任意でロードロックモジュール１６箇所に載置される次のサセプタがアイドリング中の搬送モジュール１４の第一仮貯蔵機構４４に移動されて準備され、次の天井が第二仮貯蔵機構４６に移動されて準備される。即ち、反応モジュール１２中にある基板ウェハーのエピタキシー成長が行われる際に、次のサセプタ及び清潔な天井がアイドリング中の搬送モジュール１４またはアイドリング中のロードロックモジュール１６中に載置される。
本発明に係る搬送モジュール１４及びロードロックモジュール１６は次のサセプタ及び清潔な天井を載置するための２つの仮貯蔵機構をそれぞれ有する。その長所は、反応モジュール１２でエピタキシー成長が行われている間に、次のサセプタ及び清潔な天井がエピタキシープロセスステーション２中で準備されて反応モジュール１２中に直接移動されるのを待てる点である。
【００２０】
続いて、次の反応を待つウェハーのサセプタ及び次の天井がロードロックモジュール１６中に載置されると、第一ゲートバルブ機構１３（ＲＴＧＶ）を通過させ、エピタキシーウェハーが載置されたサセプタ２６が搬送モジュール１４のロボットアーム４８により反応モジュール１２からアイドリング中の第一仮貯蔵機構４４に移動される。エピタキシー成長に使用された天井２４は反応モジュール１２中に停留されるかアイドリング中の第二仮貯蔵機構４６に移動されてブラスト及び冷却が行われ、或いはエピタキシープロセスステーション２から取り出されるのを待つ。
次いで、ロードロックモジュール１６中にある基板ウェハーが載置される次のサセプタ及び次の天井が搬送モジュール１４により空の反応モジュール１２中に移動され、次の基板ウェハーのエピタキシー成長が開始される。上述のように、反応モジュール１２でエピタキシー成長が行われる間に、エピタキシーウェハーが載置されるサセプタ２６が第一仮貯蔵機構４４からアイドリング中の第三仮貯蔵機構６４または第四仮貯蔵機構６６に移動されて取り出されるのを待つ。
同様に、エピタキシー成長に使用された天井２４も第二仮貯蔵機構４６からアイドリング中の第四仮貯蔵機構６６または第三仮貯蔵機構６４に移動されて取り出されるのを待つ。即ち、ウェハーが載置されるサセプタはエピタキシープロセスステーション２中でそれぞれ自動搬送され、互いに搬送を待つ時間がなくなり、サセプタ及び天井が反応モジュール１２、搬送モジュール１４、及びロードロックモジュール１６の間で循環的に交換され、エピタキシープロセスステーション２の停止が減り、使用効率が高まる。
【００２１】
続いて、次のエピタキシー成長を待つサセプタ及び次の天井が第一仮貯蔵機構４４及び第二仮貯蔵機構４６に載置される場合、エピタキシーウェハーが載置されるサセプタ２６及び使用済みの天井２４が反応モジュール１２からアイドリング中のロードロックモジュール１６中に移動され、両者は窒素ブラスト及び冷却を経た後にロードロックモジュール１６からエピタキシープロセスステーション２に直接取り出される。
【００２２】
図３は本発明の一実施形態に係るエピタキシープロセスステーションが下向き（ｆａｃｅ  ｄｏｗｎ）を行う側面の概略図であり、図４は本発明の一実施形態に係るエピタキシープロセスステーションが下向きの一部機構の配置及び搬送方法を行う側面の概略図である。
図１と図２との差異は、反応モジュール１２中で公転盤がある位置２３（Ｒ１）は天井２４がある位置２５（Ｒ２）の上方に位置され、即ちサセプタ２６は天井２４の上方に位置され、天井２４は反応キャビティ２２の下部キャビティ付近に位置される点である。この場合、エピタキシープロセス過程で本発明の２つの仮貯蔵機構をそれぞれ有する搬送モジュール１４及びロードロックモジュール１６が使用され、表向きのプロセスと同様のサセプタ２６及び天井２４の循環交換の自動搬送が実行され、その再述は省略する。
【００２３】
図５Ａ乃至図５Ｃは本発明の搬送モジュール、部分的なゲートバルブ機構、及び仮貯蔵機構の配置を示す上面図である。第一仮貯蔵機構４４及び第二仮貯蔵機構４６が共に固定式である場合、図５Ａに示されるように、第一仮貯蔵機構４４及び第二仮貯蔵機構４６は上下に層になるか、重畳されるか、整列される位置関係となり、両者が共に搬送モジュールの窒素ボックスの同じ隅に位置され、例えば第一ゲートバルブ機構１３と同側の同じ隅箇所に位置される。
例えば、図５Ｂに示されるように、第一仮貯蔵機構４４及び第二仮貯蔵機構４６も上下に層になる位置関係を呈する。但し、両者が搬送モジュールの窒素ボックスの同じ一辺に位置され、例えば、第一ゲートバルブ機構１３または第二ゲートバルブ機構１５と異なる一側の辺上に位置される。図５Ｃに示されるように、第一仮貯蔵機構４４及び第二仮貯蔵機構４６は上下に層になるが重畳されない／整列されない位置関係を呈する。例えば、第一仮貯蔵機構４４が第一ゲートバルブ機構１３に隣接する隅に設置され、且つ第二仮貯蔵機構４６が第二ゲートバルブ機構１５に隣接する隅に設置されるが、その反対でもよい。
【００２４】
さらに、任意で搬送モジュール１４の２つの仮貯蔵機構を可動式としてもよく（図１参照）、昇降可能な挟持機構４９（図１参照）により天井及びサセプタを挟持する。２つの仮貯蔵機構が上下に層になる、重畳される、或いは整列される位置関係となる場合、上層の挟持機構がサセプタを挟持させ、下層の挟持機構が天井を挟持させる。２つの仮貯蔵機構が上下に層なるが重畳しない／整列されない位置関係となる場合、どちらがサセプタを挟持させてもよい。
【００２５】
図６Ａは本発明のロードロックモジュールにサセプタが載置される傾斜正面の概略図であり、図６Ｂは本発明のロードロックモジュールにサセプタが載置される他の傾斜正面の概略図であり、図６Ｃは本発明のロードロックモジュールにカセット部材が載置される正面の概略図であり、図６Ｄは本発明のロードロックモジュールの一部構造を示す他の傾斜正面の概略図である。
本実施例では、ロードロックモジュール１６は窒素ボックス設計であり、窒素ボックスの中空キャビティ中に第三仮貯蔵機構６４が設置される。第三仮貯蔵機構６４は滑動トレイ６３を備え、滑動トレイ６３にはカセット部材２０、サセプタ２６、または天井２４が載置される（図１または図４参照）。次に、ロードロックモジュール１６は上に開閉可能な上蓋６１を有し、使用者がロードロックモジュール１６を直接開けてカセット部材２０を出し入れ（ｌｏａｄ／ｕｎｌｏａｄ）しやすくなる。また、滑動トレイ６３の四隅にはピン６７（ｐｉｎ）が各々設置されると共にウェハー２７を載置するサセプタ２６を滑動トレイ６３に設置させるために用いられる。また、滑動トレイ６３の台座６８には凹部６５が設けられ、凹部６５の凹みの深さは第三ゲートバルブ機構１７（図３参照）の開口部の大きさに適合し、カセット部材２０を凹部６５に設置させてロードロックキャビティ６２中を直接スライドさせるのに適するようになる。
また、台座６８はギヤ１９により駆動されて回転／定位される。即ち、本発明に係るエピタキシープロセスステーション２の長所は、ロードロックモジュール１６の設計が、カセット部材２０、サセプタ２６、または天井２４の出し入れ、取り付け／取り外し、及び給気プロセス（ｐｕｍｐ／ｐｕｒｇｅ）の実行に有利になる。例えば、基板ウェハーが載置されるサセプタがカセット部材中に保存され、このカセット部材が滑動トレイの凹部中に載置された後にロードロックキャビティ内に直接押し込まれ、ゲートバルブ機構が閉められた後にロードロックキャビティに対して窒素給気プロセスが実行される。窒素給気プロセス終了後にロードロックキャビティ上方の上蓋が開かれ、ロードロックキャビティの上方からカセット部材が取り出されてロードロックキャビティ傍の左右両側の高架フレームのうちの１つに移動される。
【００２６】
図７Ａは本発明の復帰機構を設置する上面を示す概略図であり、図７Ｂは本発明の復帰機構の側面を示す傾斜概略図であり、図７Ｃは本発明の反応モジュールが復帰機構を設置する側面を示す概略図である。
本発明は、反応モジュール１２及びロードロックモジュール１６に共に復帰機構２１が設置されてサセプタの補正が行われる。ある実施例では、サセプタ２６及びその周辺の機構は、復帰機構２１と組み合わせられてサセプタ２６の位置補正を行うように設計される。本実施例では、復帰機構２１は感知器２９を有し、サセプタ２６が反応モジュール１２に搬送されて公転盤上に設置される際に、復帰機構２１の感知器２９がサセプタ２６と組み合わせられて復帰補正を実行する。また、復帰機構２１は作動部材３９（ｇｅａｒ  ｍｅｍｂｅｒ）を更に備え、必要に応じて感知器２９或いは復帰機構２１自体を回転または駆動させる。本実施例では、感知器２９は遮光器、反射型感知器、或いは他の非接触型感知器でもよく、作動部材３９はギヤ部材や適合する他の回転部材、駆動部材でもよい。
【００２７】
図８は本発明のロードロックモジュールに復帰機構を設置する一部の背面を示す傾斜の概略図である。本発明に係るロードロックモジュール１６にも１つ以上の復帰機構が設置される。例えば、ロードロックモジュール１６の適切な位置にサセプタであるロータリーセンサー７１及び滑動トレイを押し入れて定位させるための滑動トレイプッシュ位置決めセンサー６９が設置される。
滑動トレイ６３の下方には平歯車７３が設置され、滑動トレイ６３を回転させると共に滑動トレイ６３に載置されるサセプタまたは天井を更に回転させて方向付けを行う。即ち、本発明に係る反応モジュール１２及びロードロックモジュール１６に共に復帰機構が設置される場合、サセプタ及び天井の方向付け（ｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎ）が行われて互いに補正される。これにより、サセプタ及び天井が搬送モジュール１４によりロードロックモジュール１６と反応モジュール１２との間に搬送されると、復帰機構により両者の位置の方向付けが行われる。誤差が発生した場合、ロードロックモジュール１６及び反応モジュール１２のうちの１つが先に復帰補正を行い、続いて復帰補正信号がもう一方に伝送され、両者のサセプタ及び天井の位置が正確に保持される。
【００２８】
図９は本発明の一実施形態に係る自動搬送方法を示すステップの概略図である。本発明に係る自動搬送方法は、連通及び隔絶されるロードロックキャビティ、搬送モジュール、及び反応キャビティ中で実行及び作動される。
本発明の特徴は、搬送モジュールに第一仮貯蔵機構及び第二仮貯蔵機構が提供され（ステップ５１）、ロードロックキャビティ中に第三仮貯蔵機構が提供され（ステップ５２）、ロードロックキャビティ下方のスペース中に第四仮貯蔵機構が提供される（ステップ５３）。ロードロックキャビティ下方のスペースが搬送モジュールと連通されると、窒素循環が搬送モジュールと共になる。反応キャビティ中で、サセプタ（第一サセプタ）中の基板ウェハー（第一ウェハー）に対してエピタキシー成長反応が行われる。一般的なエピタキシー成長反応中には天井（第一天井）及びサセプタが組み合わせられてエピタキシー成長反応が行われる（ステップ５４）。また、エピタキシー成長反応を待つ他の基板ウェハーが第二サセプタに載置され、第二サセプタがアイドリング中の第三仮貯蔵機構、第四仮貯蔵機構、及び第一仮貯蔵機構のうちの１つに載置される（ステップ５５）。第二サセプタが前記第三仮貯蔵機構または前記第四仮貯蔵機構に載置され、前記エピタキシャル反応が完了すると、エピタキシーウェハーが載置されるサセプタ（第一サセプタ）が反応キャビティ中から第一仮貯蔵機構に搬送されて冷却され、その後に第二サセプタが搬送モジュールにより反応キャビティ中に搬送されてエピタキシー成長反応が行われる（ステップ５６）。第二サセプタが前記第一仮貯蔵機構に載置されると、エピタキシーウェハーが載置される第一サセプタが反応キャビティ中から第三仮貯蔵機構または第四仮貯蔵機構に搬送されて冷却され、その後に第二サセプタが反応キャビティ中に搬送されてエピタキシャル反応が行われる（ステップ５７）。
【００２９】
上述したように、第二サセプタが第三仮貯蔵機構または第四仮貯蔵機構に載置される場合、清潔な天井（第二天井）がアイドリング中の第三仮貯蔵機構または第四仮貯蔵機構に載置され、使用済みの第一天井が反応キャビティからアイドリング中の第二仮貯蔵機構に搬送されて冷却されるのを待ち、第二天井が反応キャビティ中に搬送される。また、エピタキシーウェハー及びそのサセプタ或いは使用済みの天井の冷却が実行されるステップを更に含み、これは窒素ブラストが行われる窒素雰囲気下で実行される。
【００３０】
上述の実施形態は本発明の技術思想及び特徴を説明するためのものにすぎず、当該技術分野を熟知する者に本発明の内容を理解させると共にこれをもって実施させることを目的とし、本発明の特許請求の範囲を限定するものではない。従って、本発明の精神を逸脱せずに行う各種の同様の効果をもつ改良又は変更は、後述の請求項に含まれるものとする。
【符号の説明】
【００３１】
２  エピタキシープロセスステーション
１２  反応モジュール
１３  第一ゲートバルブ機構
１４  搬送モジュール
１５  第二ゲートバルブ機構
１６  ロードロックモジュール
１７  第三ゲートバルブ機構
１９  ギヤ
２０  カセット部材
２１  復帰機構
２２  反応キャビティ
２３  位置
２４  天井
２５  位置
２６  サセプタ
２７  ウェハー
２９  感知器
３９  作動部材
４４  第一仮貯蔵機構
４６  第二仮貯蔵機構
４８  ロボットアーム
４９  挟持機構
５１  ステップ
５２  ステップ
５３  ステップ
５４  ステップ
５５  ステップ
５６  ステップ
５７  ステップ
６０  スペース
６１  上蓋
６２  ロードロックキャビティ
６３  滑動トレイ
６４  第三仮貯蔵機構
６５  凹部
６６  第四仮貯蔵機構
６７  ピン
６８  台座
６９  滑動トレイプッシュ位置決めセンサー
７１  ロータリーセンサー
７３  平歯車
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図６Ｄ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図８】
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【図９】
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