(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
サセプタ上に設置されるサセプタカバー又はサセプタに保持された基板上に原料ガスを供給して前記基板上に薄膜を成長させる機能を備えた反応炉室と、
成膜が行われた処理済の基板の回収又は未処理の基板をセットするために基板を仮置きする基板仮置き室と、
該基板仮置き室に付随して設けられて処理済み基板を回収するための基板回収用カセット室と、
前記基板仮置き室に付随して設けられて未処理の基板を搬入するための基板搬入用カセット室と、
前記基板仮置き室と前記反応炉室との間に介在して前記反応炉室と前記基板仮置き室との間で前記基板の搬送を行う搬送ロボットが設置されている搬送室と、
該搬送室に隣接して設けられ前記サセプタカバー又はサセプタを交換するための交換ボックスと、を有し、
前記反応炉室、前記搬送室、前記基板仮置き室、前記基板搬入用カセット室、前記基板回収用カセット室及び前記交換ボックスは気密構造になっており、かつ前記各室の間が仕切り扉によって仕切られており、
前記搬送室、前記基板回収用カセット室及び前記基板搬入用カセット室は真空引きができるように構成され、
前記基板仮置き室は、室内にダウンフローの気流を生じさせるファンフィルターユニットと、部屋の側壁部に設けられて気流が通流できる気流通流部とを有し、前記ダウンフローした気流が前記気流通流部を上昇してさらにダウンフローする循環流が形成できるようにしたことを特徴とする気相成長装置。
【請求項２】
前記反応炉室、前記搬送室及び前記基板仮置き室の各室に不活性ガスを供給するガス供給管と、前記反応炉室と前記搬送室の間、前記搬送室と前記基板仮置き室の間で気流の通流を可能にして均圧する均圧管と、該均圧管及び前記ガス供給管に設けられた開閉バルブとを備えたことを特徴とする請求項１記載の気相成長装置。
【請求項３】
前記反応炉室、前記搬送室及び前記基板仮置き室の各室の気圧を計測する気圧計と、該気圧計の測定値に基づいて前記開閉バルブの開閉制御を行って各室の気圧を調整する制御部とを備えたことを特徴とする請求項２に記載の気相成長装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記仕切り扉の開閉制御を行う機能を有し、前記気圧計により各室に所定値以上の差圧があることが検出された場合には、前記仕切り扉を開ける前に前記開閉バルブの開閉制御を行って各室の差圧を所定値より小さくする均圧処理を行うことを特徴とする請求項３に記載の気相成長装置。
【請求項５】
前記反応炉室は、反応炉が設置された室を有し、該室内にダウンフローの気流を生じさせるファンフィルターユニットと、部屋の側壁部に設けられて気流が通流できる気流通流部とを有し、前記ダウンフローした気流が前記気流通流部を上昇してさらにダウンフローする循環流が形成できるようにしたことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の気相成長装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主に半導体膜を基板上に成長させる気相成長装置に関し、特に反応炉室に隣接して、基板を搬送する搬送ロボットが設けられた気相成長装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
気相成長装置は、基板が載置されたサセプタを反応炉内に設置し、サセプタを回転させながら反応炉内に反応ガス（例えばトリメチルガリウムとアンモニア）を導入し、反応ガスを高温に加熱されたサセプタ上で熱分解させて、基板面に分解したガス分子を堆積させて膜形成を行う装置である。
サセプタは通常カーボン等熱の良導体で製作され、原料ガスによる腐食防止のため、ＳｉＣ等のコーティングを施される。サセプタカバーはサセプタと同部材または搬送、洗浄の耐性を考慮し適宜最適部材にて製作される。
【０００３】
成膜後の基板の搬送は、基板のみを反応炉室内でサセプタからすくい上げて搬送する方式、あるいはサセプタごと別室に運び、その後、手動、または自動でサセプタから基板を一度に多数枚収容できるカセット容器に移す方式などがある。
【０００４】
反応炉室の隣には、サセプタ及び／又はサセプタカバーを搬送するための搬送ロボットが設置された搬送室が設けられており、基板をサセプタごと別室に搬送して、別室にて作業者又はロボットによって成膜された基板の取り出しや、未処理の基板のサセプタへの設置が行われる。
【０００５】
前記別室には、パーティクル堆積防止のため、ファンフィルターユニット（ＦＦＵ）が天井に取り付けられ、大気を上空から取り入れ、ＨＥＰＡやＵＬＰＡの規格のフィルターでろ過され、下方にファンで送られる。この別室において基板表面が暴露した時は、特許文献１に示されるように、大気中の酸素あるいは水分による基板の酸化を防ぐ目的で、ＦＦＵを停止し、不活性ガスを導入するシステムも開発されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第４２５１５８０号公報
【特許文献２】特開２００５−２３６０９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
シリコン基板およびシリコン薄膜は大気暴露により、酸素、水分などにより表面に酸化膜を生成し、成膜時の性能を劣化させる場合がある。また、化合物半導体膜においては、特にアルミを含む膜は大気暴露による酸化が顕著におこるため、最表面層がアルミを含む膜の場合、酸化防止のみの目的でアルミを含まない膜を薄く積層するなどの工夫もされている。
【０００８】
このように、気相成長装置においては、シリコン基板や化合物半導体膜を反応炉に搬入したり搬出したりする過程で大気暴露しないようにする必要があり、例えば特許文献１に示されるように、処理済みの基板の回収や未処理の基板の搬入を行う室では、基板表面が暴露した時はＦＦＵを停止し、不活性ガスを導入する必要があり、室内のガスの真空引きを行い、不活性ガス導入という操作が必要となり、スループットが低下するという問題がある。
【０００９】
また、表面層の酸化防止のためだけなら、例えば特許文献２に開示されているように、
反応炉の開口部とパスボックスを結ぶ空間をグローブボックスなどで気密に覆い、不活性
ガスを充満させ、基板を手動またはロボット等で炉内設置部から取り出し、未処理の基板
と交換する方法も考えられる。
しかし、この方法ではロボットを用いる場合には、その動きが複雑となり、関節の多い
ロボットを使用して、細かなテーィチングをする必要があり効率が悪い。
また、基板搬送中は反応炉が使用できない、および手動の場合は作業可能な温度まで冷
却しなければならないのでスループットが落ちる。
【００１０】
さらに、基板面に付着するパーティクルを考えると、気相反応が成される炉内では基板
面以外にも、気相反応した堆積物が付着しており、これを巻き上げて基板面へ付着することを極力抑える必要がある。よって、反応炉内および付近でパーティクルを巻き上げることとなるような、手動またはロボットなどの動作は極力少ないことが理想である。
【００１１】
本発明はかかる課題を解決するためになされたものであり、基板表面の酸化を防止できる構造を有し、かつ基板面に付着するパーティクルを低減させ、さらにスループットを向上させることができる気相成長装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
（１）本発明に係る気相成長装置は、サセプタ上に設置されるサセプタカバー又はサセプタに保持された基板上に原料ガスを供給して前記基板上に薄膜を成長させる機能を備えた反応炉室と、成膜が行われた処理済の基板の回収又は未処理の基板をセットするために基板を仮置きする基板仮置き室と、該基板仮置き室に付随して設けられて処理済み基板を回収するための基板回収用カセット室と、前記基板仮置き室に付随して設けられて未処理の基板を搬入するための基板搬入用カセット室と、前記基板仮置き室と前記反応炉室との間に介在して前記反応炉室と前記基板仮置き室との間で前記基板の搬送を行う搬送ロボットが設置されている搬送室と、該搬送室に隣接して設けられ前記サセプタカバー又はサセプタを交換するための交換ボックスと、を有し、
前記反応炉室、前記搬送室、前記基板仮置き室、前記基板搬入用カセット室、前記基板回収用カセット室及び前記交換ボックスは気密構造になっており、かつ前記各室の間が仕切り扉によって仕切られており、
前記搬送室、前記基板回収用カセット室及び前記基板搬入用カセット室は真空引きができるように構成され、
前記基板仮置き室は、室内にダウンフローの気流を生じさせるファンフィルターユニットと、部屋の側壁部に設けられて気流が通流できる気流通流部とを有し、前記ダウンフローした気流が前記気流通流部を上昇してさらにダウンフローする循環流が形成できるようにしたことを特徴とするものである。
【００１３】
（２）また、上記（１）に記載のものにおいて、前記反応炉室、前記搬送室及び前記基板仮置き室の各室に不活性ガスを供給するガス供給管と、前記反応炉室と前記搬送室の間、前記搬送室と前記基板仮置き室の間で気流の通流を可能にして均圧する均圧管と、該均圧管及び前記ガス供給管に設けられた開閉バルブとを備えたことを特徴とするものである。
【００１４】
（３）また、上記（２）に記載のものにおいて、前記反応炉室、前記搬送室及び前記基板仮置き室の各室の気圧を計測する気圧計と、該気圧計の測定値に基づいて前記開閉バルブの開閉制御を行って各室の気圧を調整する制御部とを備えたことを特徴とするものである。
【００１５】
（４）また、上記（３）に記載のものにおいて、前記制御部は、前記仕切り扉の開閉制御を行う機能を有し、前記気圧計により各室に所定値以上の差圧があることが検出された場合には、前記仕切り扉を開ける前に前記開閉バルブの開閉制御を行って各室の差圧を所定値より小さくする均圧処理を行うことを特徴とするものである。
【００１６】
（５）また、上記（１）乃至（４）に記載のものにおいて、前記反応炉室は、反応炉が設置された室を有し、該室内にダウンフローの気流を生じさせるファンフィルターユニットと、部屋の側壁部に設けられて気流が通流できる気流通流部とを有し、前記ダウンフローした気流が前記気流通流部を上昇してさらにダウンフローする循環流が形成できるようにしたことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１７】
本発明においては、反応炉室、搬送室、基板仮置き室、基板搬入用カセット室、基板回収用カセット室及び交換ボックスは気密構造になっており、かつ各室の間が仕切り扉によって仕切られており、搬送室、基板回収用カセット室及び基板搬入用カセット室は真空引きができるように構成され、基板仮置き室は、室内にダウンフローの気流を生じさせるファンフィルターユニットと、部屋の側壁部に設けられて気流が通流できる気流通流部とを有し、ダウンフローした気流が前記気流通流部を上昇してさらにダウンフローする循環流が形成できるようにしたことにより、基板仮置き室を大気暴露する必要がなく、それ故に基板仮置き室に真空引きを行うことなく基板の回収や搬入の際に基板表面の酸化を確実に防止することができ、スループットの向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一実施の形態に係る気相成長装置を説明する説明図である。
【図２】図１に示した気相成長装置を構成する基板仮置き室の内部を平面視した図である。
【図３】図２の矢視Ａ−Ａ線に沿う断面図である。
【図４】図２の矢視Ｂ−Ｂ線に沿う断面図である。
【図５】本発明の一実施の形態に係る気相成長装置の動作説明図である（その１）。
【図６】本発明の一実施の形態に係る気相成長装置の動作説明図である（その２）。
【図７】本発明の一実施の形態に係る気相成長装置の動作説明図である（その３）。
【図８】本発明の一実施の形態に係る気相成長装置の動作説明図である（その４）。
【図９】本発明の一実施の形態に係る気相成長装置の動作説明図である（その５）。
【図１０】本発明の一実施の形態に係る気相成長装置の動作説明図である（その６）。
【図１１】本発明の一実施の形態に係る気相成長装置の動作説明図である（その７）。
【図１２】本発明の一実施の形態に係る気相成長装置の動作説明図である（その８）。
【図１３】本発明の一実施の形態に係る気相成長装置の動作説明図である（その９）。
【図１４】本発明の一実施の形態に係る気相成長装置の動作説明図である（その１０）。
【図１５】本発明の一実施の形態に係る気相成長装置の動作説明図である（その１１）。
【図１６】本発明の効果を確認する実験結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明の一実施の形態に係る気相成長装置１は、図１に示すように、反応炉３が設置される反応炉室５と、成膜が行われた処理済の基板６Ｂの回収及び未処理の基板６Ａをセットするための基板仮置き室７と、基板仮置き室７に付随して設けられて処理済み基板６Ｂを回収するための基板回収用カセット室９と、基板仮置き室７に付随して設けられて未処理の基板６Ａを搬入するための基板搬入用カセット室１１と、基板仮置き室７と反応炉室５との間に介在して基板６を反応炉室５と基板仮置き室７との間で搬送を行うロボットが設置されている搬送室１３と、搬送室１３に隣接して設けられサセプタカバー１５又はサセプタ（図示なし）等を交換するための交換ボックス１７と、各機器の動作を制御する制御部１８とを備えている。
【００２０】
そして、反応炉室５と搬送室１３との間は開閉可能な第１仕切り扉１９で、また搬送室１３と基板仮置き室７との間は開閉可能な第２仕切り扉２１で、さらに搬送室１３と交換ボックス１７との間は開閉可能な第３仕切り扉２３でそれぞれ仕切られている。
また、基板仮置き室７と基板回収用カセット室９との間は第１ゲートバルブ２５で、基板仮置き室７と基板搬入用カセット室１１との間は第２ゲートバルブ２７で、それぞれ仕切られている。
【００２１】
以下、各室及び各室に設置されている機器類について説明する。
なお、基板を載置する方法としては、サセプタカバーにトレイを設け、該トレイに基板を載置する方法と、サセプタに基板プレートを設け、該基板プレートに基板を載置する方法があるが、以下の説明では、サセプタカバーに設けたトレイに基板を載置する方法を前提に説明する。
また、本明細書において、基板のうち処理済みのものには基板６Ｂ、未処理のものには基板６Ａとし、基板６Ｂと基板６Ａの両方を含む場合には基板６と表記する。
【００２２】
＜反応炉室＞
反応炉室５は反応炉３が設置される室であり、反応炉３ではサセプタカバー１５に保持された基板６Ａ上に原料ガスを供給して前記基板６Ａ上に薄膜を成長させる反応が行われる。薄膜の種類としては、一般式ＡｌｘＩｎｙＧａ１−ｘ−ｙＮ（ただしｘ、ｙは０≦ｘ＜１、０≦ｙ＜１、０≦ｘ＋ｙ＜１である。）で表記される窒化物半導体が挙げられる。
反応炉室５には、室内に窒素ガスを供給する第１窒素ガス供給管２９と供給された窒素ガスを排気する窒素ガス排気管３１が設けられ、室内を常時窒素ガス雰囲気に維持している。第１窒素ガス供給管２９と窒素ガス排気管３１にはそれぞれバルブV1、V2が設けられている。
さらに、反応炉室５には、室内の気圧を測定する気圧計P1が設置されている。
なお、反応炉室５も、後述する基板仮置き室７と同様に、ファンフィルターユニットを設置して反応炉室５の内部にダウンフローの循環気流を形成するようにしてもよい。
【００２３】
＜基板仮置き室＞
基板仮置き室７は、サセプタカバー１５と共に搬送されてきた成膜が行われた処理済の基板６Ｂの回収するため、あるいは未処理の基板６Ａをサセプタカバー１５と共に仮置きするための室である。基板仮置き室７には、サセプタカバー１５を保持して、サセプタカバー１５に載置された処理済みの基板６Ｂを基板回収用カセット室９に搬送し、また基板搬入用カセット室１１から未処理の基板６Ａを取り出してサセプタカバー１５に載置する基板搬送装置３３（図３、図４参照）が設置されている。
【００２４】
基板仮置き室７には、室内に窒素ガスを供給するための第２窒素ガス供給管３５が接続されている。また、基板仮置き室７には、室内の気圧を測定する気圧計P2が設置されている。
【００２５】
基板仮置き室７は、室内にダウンフローの気流を生じさせるファンフィルターユニット３７（以下、「ＦＦＵ３７」という）と、部屋の側壁部に設けられて気流が通流できる気流通流部３９（図２、図３参照）とを有し、ダウンフローした気流が気流通流部３９を上昇してさらにダウンフローする循環流が形成できるようになっている。
基板仮置き室７内を気密にし、水分、酸素の混入を防止しつつ、基板６上空より下方へダウンフローの流れを作ることで、基板６に落下するパーティクルの量を減らすことができる。
なお、基板仮置き室７は大気暴露されることがなく、真空引きを行って不活性ガスに置換するいわゆる真空置換が不要なので、ダウンフローの気流を常時生じさせることができ、基板６へのパーティクルの付着を確実に防止できる。
【００２６】
上記のように、基板仮置き室７には、搬送室１３に設けられている真空排気の機能が設けられていないが、この理由は以下の通りである。
基板仮置き室７には、基板搬送装置３３が設けられており、比較的容積の大きな室となっている。このような容積の大きな室に対して真空引きを行った後、窒素ガスを封入するといういわゆる真空置換を行うと、それだけで相当な時間を必要とし、スループットが低下する。そこで、本発明では、基板仮置き室７を、搬送室１３との間は第２仕切り扉２１で仕切り、基板回収用カセット室９との間は第１ゲートバルブ２５で、基板搬入用カセット室１１との間は第２ゲートバルブ２７でそれぞれ仕切るようにして、基板仮置き室７自体は大気暴露しない密封可能な室とすることで、基板仮置き室７の真空置換を不要としてスループットの低下を防止している。
【００２７】
＜基板回収用カセット室及び基板搬入用カセット室＞
基板回収用カセット室９は、基板仮置き室７に隣接して設けられ、基板仮置き室７に仮置きされた基板６Ｂを回収するための室である。
基板搬入用カセット室１１は、基板仮置き室７に隣接して設けられ、未処理の基板６Ａを搬入するための室である。
前述したように、基板回収用カセット室９と基板仮置き室７の間には第１ゲートバルブ２５が設けられ、基板搬入用カセット室１１と基板仮置き室７の間には第２ゲートバルブ２７が設けられている。
【００２８】
基板回収用カセット室９及び基板搬入用カセット室１１には、室内のガスを吸気して排気するための第１排気管４１が設けられ、第１排気管４１には第１真空ポンプ４３が接続されると共に、バルブV3、V4が設けられている。
基板回収用カセット室９と基板仮置き室７の間には、第１ゲートバルブ２５をバイパスして両室を連通させてガスの通流を可能とし、両室の均圧するための第１均圧管４５が設けられている。
また、基板搬入用カセット室１１と基板仮置き室７の間には、第２ゲートバルブ２７をバイパスして両室を連通させてガスの通流を可能とし、両室の均圧するための第２均圧管４７が設けられている。第１均圧管４５にはバルブV5が、第２均圧管４７にはバルブV6がそれぞれ設けられている。
【００２９】
基板回収用カセット室９には、第１ガス導入管４９が設けられ、N2ガス又はＣＤＡ（クリーンドライエア）を選択的に供給することが可能になっている。
また、基板搬入用カセット室１１には、第２ガス導入管５１が設けられ、N2ガス又はＣＤＡ（クリーンドライエア）を選択的に供給することが可能になっている。
また、第１ガス導入管４９にはバルブV7が、第２ガス導入管５１にはバルブV8がそれぞれ設けられている。
さらに、基板回収用カセット室９には気圧計P3が、基板搬入用カセット室１１には気圧計P4がそれぞれ設けられている。
【００３０】
＜搬送室＞
搬送室１３は、反応炉室５と基板仮置き室７との間、反応炉室５と交換ボックス１７の間及び基板仮置き室７と交換ボックス１７の間に介在して、基板６が載置されたサセプタカバー１５又はサセプタカバー１５のみを、それぞれの室間で搬送する搬送ロボット５３が設置されている室である。
搬送室１３には、窒素ガスを供給するための第３窒素ガス供給管５５が接続されている。また、室内のガスを吸気して排気するための第２排気管５７が接続され、第２排気管５７には第２真空ポンプ５９が接続されている。
第３窒素ガス供給管５５にはバルブV9が、第２排気管５７にはバルブV10がそれぞれ設けられている。
【００３１】
搬送室１３と反応炉室５との間には、第１仕切り扉１９をバイパスして両室を連通させてガスの通流を可能とし、両室の均圧するための第３均圧管６１が設けられている。
また、搬送室１３と基板仮置き室７との間には、第２仕切り扉２１をバイパスして両室を連通させてガスの通流を可能とし、両室の均圧するための第４均圧管６３が設けられている。
第３均圧管６１にはバルブV11が、第４均圧管６３にはバルブV12がそれぞれ設けられている。
また、搬送室１３には、搬送室１３には、室内の気圧を測定する気圧計P5が設置されている。
【００３２】
＜交換ボックス＞
交換ボックス１７は、サセプタ及び／又はサセプタカバー１５を交換するための室である。
交換ボックス１７には、室外と連通させて室内の気圧を大気圧と同じにするため外気連通管６５が設けられている。
また、交換ボックス１７と搬送室１３との間には、第３仕切り扉２３をバイパスして両室を連通させてガスの通流を可能とし、両室の均圧するための第５均圧管６７が設けられている。
外気連通管６５にはバルブV13が、第５均圧管６７にはバルブV14がそれぞれ設けられている。
交換ボックス１７には、室内の気圧を測定する気圧計P6が設置されている。
【００３３】
＜制御部＞
制御部１８は、気圧計P1〜P6の情報や、操作者からの動作支持の入力に基づいて、第１仕切り扉１９〜第３仕切り扉２３、第１ゲートバルブ２５、第２ゲートバルブ２７、基板搬送装置、搬送ロボット、バルブV1〜V14の動作制御を行う機能を有している。なお、図面において、制御部から各機器への制御線は図面が煩雑になるので図示を省略している。
【００３４】
次に、以上のように構成された気相成長装置１の動作を、図１〜図１５に基づいて説明する。
なお、以下に示す動作は、制御部１８が上記の機能に基づいて各機器の動作制御を行うことで実現される。
【００３５】
図１は、既に交換された洗浄済のサセプタカバー１５が交換ボックス１７に設置されている状態を示している。サセプタカバー１５は、基板６を乗せるためのトレイ（図示なし）を有しており、基板６はトレイに載置される。
図１に示す状態では、交換ボックス１７は大気雰囲気となっており、第３仕切り扉２３は閉じられ、交換ボックス１７自体は閉じた空間となっている。
基板仮置き室７はＦＦＵ３７による気流循環でダウンフローが常に行われている。基板搬入用カセット室１１には基板６Ａが設置され、適宜N2による真空置換が行われている。また、反応炉室５はN2を常に流すことによって、N2雰囲気の環境になっている。
【００３６】
搬送室１３は、交換ボックス１７と同様に大気雰囲気であり、搬送室１３と交換ボックス１７の間に圧力差はほとんどない状態になっている。圧力差がほとんどないことが気圧計P6、P5で確認されると、第５均圧管６７に設けられたバルブV14を開にする。バルブV14が開になることで、搬送室１３と交換ボックス１７の気圧が同一になり、第３仕切り扉２３を開放しても、室間での圧力差に起因する気流が生ずることがなく、パーティクルの飛散の問題が生じない。
【００３７】
交換ボックス１７と搬送室１３の均圧が完了すると、両室を仕切っている第３仕切り扉２３を開き、搬送室１３の搬送ロボット５３のロボットアーム５３ａが交換ボックス１７にあるサセプタカバー１５をサセプタ搬送室１３に搬送する（図５参照）。その後、第３仕切り扉２３を閉じて、バルブV10を開けて第２真空ポンプ５９により搬送室１３の大気成分を排気する。十分に大気成分が排気されると、バルブV10を閉じて、バルブV9を開き、Ｎ２を大気圧（100kPa）まで封入する。
【００３８】
搬送室１３のＮ２置換が完了し、搬送室１３と基板仮置き室７の圧力がほぼ同じになったことが、気圧計P5と気圧計P2の情報から検知されると、バルブV12を開き両室の均圧を行う。その後、第２仕切り扉２１を開き、バルブV12を閉じる。そして、搬送室１３のサセプタカバー１５を、ロボットアーム５３ａによってダウンフローが行われている基板仮置き室７に搬送する（図６参照）。
【００３９】
サセプタカバー１５が基板仮置き室７に搬送されたとき、基板搬入用カセット室１１はＮ２置換され、室内圧力は大気圧（100kPa）になっているので、バルブV6を開いて均圧する。その後、第２ゲートバルブ２７を開いて、バルブV6を閉じる。この状態で、基板仮置き室７に設置されている基板搬送装置３３のロボットアーム３３ａが基板搬入用カセット室１１から基板６Ａを取り出し、サセプタカバー１５に設置されているトレイ上に基板６Ａを載置する。基板６Ａがトレイ上に載置されると（図７参照）、第２ゲートバルブ２７を閉じる。
基板仮置き室７では常時ダウンフローの循環流が生じているので、基板６Ａへのパーティクルの付着が確実に防止できる。
【００４０】
第２ゲートバルブ２７を閉じると、バルブV12を開いて基板仮置き室７と搬送室１３の均圧を行う。そして、第２仕切り扉２１を開いて、バルブV12を閉じて、搬送室１３のロボットアーム５３ａによって、基板仮置き室７のサセプタカバー１５を搬送室１３に搬送し（図８参照）、第２仕切り扉２１を閉じる。
【００４１】
上記の説明のように、サセプタカバー１５を交換ボックス１７から基板仮置き室７に搬送し、さらに基板搬入用カセット室１１から基板６Ａを取り出して、基板仮置き室７に仮置きされたサセプタカバー１５に載置し、これを搬送室１３に搬送するという一連の工程の中で、基板仮置き室７が大気暴露されることはなく、それ故に基板仮置き室７を真空置換する必要がないので、ＦＦＵ３７を通過させた清浄な気流の循環フローによるパーティクル付着防止効果を発揮するとともに、スループットが向上する。
【００４２】
次に、搬送室１３のサセプタカバー１５を反応炉室５に搬送することになるが、その前段階の処理として、反応炉室５にある反応炉３の蓋を開けて、サセプタカバー１５の受け入れの準備を完了しておく。なお、反応炉３の蓋を開ける際には、反応炉３内の圧力と反応炉室５の圧力を均圧する。
【００４３】
反応炉室５は大気圧（外部環境と同じ圧力、例えばその日の気圧）と同じなので、これまで他の室で気圧調整した絶対圧（100kPa）と少し差が大きくなる場合がある。圧力差が所定の値よりも大きい場合は、搬送室１３のガスを第２真空ポンプ５９で排気するか、または、搬送室１３にＮ２を導入するなどして搬送室１３の圧力を反応炉室５の圧力に近くなるように調整する。その後、バルブV11を開いて反応炉室５と搬送室１３の均圧を行い、その後、第１仕切り扉１９を開き、バルブV11を閉じ、サセプタカバー１５を搬送室１３から反応炉室５に搬送して、反応炉３内に設置する（図９参照）。
【００４４】
反応炉３での反応が完了すると、反応炉室５の圧力と反応炉３内の圧力を均圧してから、反応炉３の蓋を開く（図１０参照）。
反応炉３の蓋が開き、サセプタカバー１５を搬出できる状態において、反応炉室５と搬送室１３の圧力差が所定の値よりも大きい場合は、搬送室１３のガスを第２真空ポンプ５９で排気するか、または、搬送室１３にＮ２を導入するなどして搬送室１３の圧力を反応炉室５の圧力とほぼ等しくなるように調整する。その後、バルブV11を開いて反応炉室５と搬送室１３の均圧を行い、第１仕切り扉１９を開き、バルブV11を閉じて、処理済みの基板６Ｂが載置されたサセプタカバー１５を搬送室１３に搬送する（図１１参照）。搬送後、第１仕切り扉１９を閉じる。
【００４５】
次に、気圧計P5と気圧計P2によって、搬送室１３と基板仮置き室７の気圧の違いを検知し、基板仮置き室７と搬送室１３の圧力差が所定の値よりも大きい場合は、搬送室１３の圧力を第２真空ポンプ５９で排気するか、または、搬送室１３にＮ２を導入するなどして搬送室１３と基板仮置き室７の圧力を調整(100kPa)する。気圧計P5、P2の値がほぼ同じであれば、バルブV12を開いて搬送室１３と基板仮置き室７の均圧を行う。その後、第２仕切り扉２１を開き、バルブV12を閉じる。そして、搬送室１３のサセプタカバー１５を、ダウンフローが行われている基板仮置き室７に搬送する（図１２参照）。
【００４６】
サセプタカバー１５を、基板仮置き室７に搬送したら、既に真空置換されている基板回収用カセット室９の圧力は大気圧（100kPa）になっているので、バルブV5を開いて基板仮置き室７と基板回収用カセット室９の均圧を行う。その後、第１ゲートバルブ２５を開いて、バルブV5を閉じて、基板仮置き室７のロボットアーム３３ａによってサセプタカバー１５のトレイ上の基板６Ｂを基板回収用カセット室９に回収し、トレイ上の全ての基板６Ｂの回収が完了すると（図１３参照）、第１ゲートバルブ２５を閉じる。
【００４７】
第１ゲートバルブ２５を閉じた後、バルブV12を開いて基板仮置き室７と搬送室１３の均圧を行う。そして、第２仕切り扉２１を開いて、バルブV12を閉じて、搬送室１３のロボットアーム５３ａによって、基板仮置き室７のサセプタカバー１５を搬送室１３に搬送し、第２仕切り扉２１を閉じる。
基板回収用カセット室９は、再びＮ２置換を行い、最後にリーク弁（図示していない）を開とし、大気圧として、解放可能な状態にする。この際、Ｎ２で置換することで、解放時の安全上の問題があれば、クリーンドライエア（ＣＤＡ）などを選択することも可能である。
【００４８】
サセプタカバー１５が搬送室１３に搬送された後、搬送室１３と交換ボックス１７の間に圧力差はほぼないことを、気圧計P5、P6で検知して、バルブV14を開にして両室の均圧を行う。その後、交換ボックス１７と搬送室１３の間の第３仕切り扉２３を開いて、搬送室１３から交換ボックス１７にサセプタカバー１５を搬送する（図１２参照）。
その後、第３仕切り扉２３を閉じて、バルブV13を開き、交換ボックス１７内の雰囲気を大気圧と等しくなるように均圧する。
交換ボックス１７に搬送されたサセプタカバー１５は、洗浄後のものに交換され、洗浄後のサセプタカバー１５が交換ボックス１７に設置されることで、図１の状態となり、同様の動作が繰り返される。
【００４９】
上記の説明のように、処理済みの基板６Ｂを載置したサセプタカバー１５を、搬送室１３を介して基板仮置き室７に搬送し、さらに基板回収用カセット室９に処理済みの基板６Ｂを回収して、基板６Ｂの回収が完了したサセプタカバー１５を交換ボックス１７に戻すという一連の工程の中で、基板仮置き室７が大気暴露されることはなく、それ故に基板仮置き室７を真空置換する必要がないので、スループットが向上する。
また、上記の一連の工程において、サセプタカバー１５や基板６Ｂは窒素雰囲気の中にあり、表面の酸化が防止されており、この環境の実現とスループットの向上の両立が図られている。さらには、気密環境における、ＦＦＵ３７を通過させた清浄な気流の循環フローによるパーティクル付着防止効果を発揮できる。
【００５０】
また、第１仕切り扉１９、第２仕切り扉２１、第３仕切り扉２３、第１ゲートバルブ２５及び第２ゲートバルブ２７の開閉前に各室間の均圧を可能にしているので、各室間を仕切る第１〜第３仕切り扉２３や第１、第２ゲートバルブ２７の開閉時に室間の差圧に起因する気流が生ずることがなく、パーティクルの飛散の問題も生じない。
【００５１】
なお、上記の説明では、第１均圧管４５〜第５均圧管６７に取り付けられているバルブを開にする前に各均圧管が設けられている２室間の気圧差を確認するようにしているため、パーティクルの舞い上がりを効果的に防止できているが、必ずしも気圧差を確認する必要はなく、気圧差を確認することなく第１均圧管４５〜第５均圧管６７に取り付けられているバルブを開にするような操作を行ってもよい。
【００５２】
なお、上記の説明では、サセプタカバーに設けたトレイに基板を載置する方法を前提に説明したが、本発明は、サセプタに設けた基板プレートに基板を載置する方法の場合も含んでおり、実施の形態の上記の説明におけるサセプタカバー１５がサセプタに代わるだけである。
【００５３】
また、上記の説明では、反応炉室５の態様として、反応炉３とは別に反応炉３が設置される室を例に挙げて説明したが、本発明の反応炉室は、サセプタカバー又はサセプタに保持された基板上に原料ガスを供給して前記基板上に薄膜を成長させる機能を有しておればよく、反応炉室自体が反応炉そのものとなっているような態様も含む。
この場合の反応炉室は、反応炉本体の壁が反応炉室の壁となり、内部にファンフィルターユニットなどを設置する空間などはなく、直接サセプタ及び／又はサセプタカバーを設置するヒーター部分が設けられ、また気相成長に用いられるガスの導入、排気は反応炉室に対して直接行われる構造である。
【００５４】
そのため、この構造の場合には、仕切り弁の開閉のみで、サセプタカバー１５及び／又はサセプタを反応炉室内に搬入し、または搬出するため、上記の実施の形態で説明したように、仕切り弁の開閉に加えて反応炉の蓋の開閉をすることなく、気相成長が可能であり、この点でも、パーティクルの低減並びにスループットのさらなる向上を図ることができる。
【００５５】
さらにこの構造では、上記の実施の形態に比べ、より容積が小さく、気密性の高い機密構造を容易に実現できるので、いわゆる真空置換によるパーティクルの低減効果が期待できる。
【実施例】
【００５６】
本発明の効果を確認するために、８インチのシリコン基板を基板搬入用カセット室から、基板仮置き室、搬送室を経由して、反応炉室５の反応炉３に搬入し、成長反応をすることなく再び搬出した際のシリコン基板上に付着したパーティクルの数を測定する実験を行った。
上述した実施の形態に示したように、基板を各室を経由して移動させる際に均圧処理を行うと共に基板仮置き室７でダウンフローを行った場合（発明例）と、均圧処理及び基板仮置き室７でのダウンフローを行わない場合（比較例）を比較した。
【００５７】
実験の結果を図１６に示す。図１６（ａ）に示す発明例の方が比較例を示す図１６（ｂ）よりも基板に付着するパーティクル数が少なかった。このことから、本発明による気相成長装置１が基板搬送過程においてパーティクルの付着を確実に抑えられることが実証された。
【符号の説明】
【００５８】
１  気相成長装置
３  反応炉
５  反応炉室
６  基板
６Ａ  未処理の基板
６Ｂ  処理済みの基板
７  基板仮置き室
９  基板回収用カセット室
１１  基板搬入用カセット室
１３  搬送室
１５  サセプタカバー
１７  交換ボックス
１８  制御部
１９  第１仕切り扉
２１  第２仕切り扉
２３  第３仕切り扉
２５  第１ゲートバルブ
２７  第２ゲートバルブ
２９  第１窒素ガス供給管
３１  窒素ガス排気管
３３  基板搬送装置
３３ａ  ロボットアーム
３５  第２窒素ガス供給管
３７  ファンフィルターユニット（ＦＦＵ）
３９  気流通流部
４１  第１排気管
４３  第１真空ポンプ
４５  第１均圧管
４７  第２均圧管
４９  第１ガス導入管
５１  第２ガス導入管
５３  搬送ロボット
５３ａ  ロボットアーム
５５  第３窒素ガス供給管
５７  第２排気管
５９  第２真空ポンプ
６１  第３均圧管
６３  第４均圧管
６５  外気連通管
６７  第５均圧管
V1〜V14  バルブ
P1〜P6  気圧計
【図１】
0006373703.tif 000002
【図２】
0006373703.tif 000003
【図３】
0006373703.tif 000004
【図４】
0006373703.tif 000005
【図５】
0006373703.tif 000006
【図６】
0006373703.tif 000007
【図７】
0006373703.tif 000008
【図８】
0006373703.tif 000009
【図９】
0006373703.tif 000010
【図１０】
0006373703.tif 000011
【図１１】
0006373703.tif 000012
【図１２】
0006373703.tif 000013
【図１３】
0006373703.tif 000014
【図１４】
0006373703.tif 000015
【図１５】
0006373703.tif 000016
【図１６】
0006373703.tif 000017