(57)【要約】【課題】気相成長装置及び気相成長方法において、気相成長処理時に半導体ウェハが反応炉を占める時間を短縮し、気相成長処理の効率向上を図ること。【解決手段】半導体ウェハに対し気相成長処理を行う反応炉１１と、気相成長処理に必要な温度範囲Ｃに半導体ウェハを昇温し、気相成長処理後の半導体ウェハを降温する昇降温炉１５ａと、昇降温炉１５ａにより気相成長処理に必要な温度範囲Ｃに昇温された半導体ウェハを昇降温炉１５ａから反応炉１１に搬送し、反応炉１１により気相成長処理が行われた半導体ウェハを反応炉１１から昇降温炉１５ａに搬送する搬送部２１と、を備え、反応炉１１は、反応炉１１内の温度を気相成長処理に必要な温度範囲Ｃに保持しつつ気相成長処理を行う。【選択図】図１
2007242729.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体ウェハに対し気相成長処理を行う反応炉と、
前記気相成長処理に必要な温度範囲に前記半導体ウェハを昇温し、前記気相成長処理後の半導体ウェハを降温する第１の昇降温炉と、
前記第１の昇降温炉により前記気相成長処理に必要な温度範囲に昇温された半導体ウェハを前記第１の昇降温炉から前記反応炉に搬送し、前記反応炉により前記気相成長処理が行われた半導体ウェハを前記反応炉から前記第１の昇降温炉に搬送する搬送部と
を備え、
前記反応炉は、当該反応炉内の温度を前記気相成長処理に必要な温度範囲に保持しつつ前記気相成長処理を行う、ことを特徴とする気相成長装置。
【請求項２】
前記気相成長処理に必要な温度範囲に半導体ウェハを昇温し、前記気相成長処理後の半導体ウェハを降温する第２の昇降温炉を更に備え、
前記搬送部は、前記第２の昇降温炉により前記気相成長処理に必要な温度範囲に昇温された半導体ウェハを前記第２の昇降温炉から前記反応炉に搬送し、前記反応炉により前記気相成長処理が行われた半導体ウェハを前記反応炉から前記第２の昇降温炉に搬送する、ことを特徴とする請求項１に記載の気相成長装置。
【請求項３】
前記昇降温炉は、当該昇降温炉内にガスを供給するためのガス供給部を有する、ことを特徴とする請求項１又は２に記載の気相成長装置。
【請求項４】
前記反応炉は、当該反応炉内にある半導体ウェハと当該反応炉内のガスを排気する当該反応炉に設けられたガス排気部の開口とを覆うためのカバー部を有し、
前記カバー部は、前記反応炉内にガスを供給する該反応炉に設けられたガス供給部に連通するガス供給口を有する、ことを特徴とする請求項１〜３のうち何れか一項に記載の気相成長装置。
【請求項５】
昇温炉において半導体ウェハの温度を気相成長処理に必要な温度範囲に昇温するステップと、
前記昇温炉において行われた昇温の後に、前記半導体ウェハを、搬送部を介して前記昇温炉から気相成長処理に必要な温度範囲に予め保持された反応炉に搬送するステップと、
前記反応炉において前記半導体ウェハに気相成長処理を行うステップと、
前記反応炉において行われた前記気相成長処理の後に、前記半導体ウェハを、搬送部を介して前記反応炉から降温炉に搬送するステップと、
前記降温炉において前記半導体ウェハを降温するステップと
を有する、ことを特徴とする気相成長方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、気相成長装置及び気相成長方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、特許文献１及び２に記載されているように、半導体ウェハ上に有機金属化合物から成る半導体結晶を気相成長するための気相成長装置が種々開発されている。このような気相成長装置は、気相成長処理を行う反応炉を一又は複数備える。この反応炉は、半導体ウェハを、常温から気相成長処理に必要な温度に昇温し、更に、この気相成長処理の後に常温に降温する。
【特許文献１】特開平７−５８０１８号公報
【特許文献２】特開平１０−３６１８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、気相成長処理に伴う昇温・降温のプロセスには比較的長い時間（例えば９０分程度）が必要となる。このため、反応炉の使用効率向上のため、半導体ウェハが反応炉を占める時間の短縮化が望まれる。
【０００４】
そこで、本発明は、気相成長装置及び気相成長方法において、気相成長処理時に半導体ウェハが反応炉を占める時間を短縮し、気相成長処理の効率向上を図ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の気相成長装置は、１）半導体ウェハに対し気相成長処理を行う反応炉と、２）上記気相成長処理に必要な温度範囲に上記半導体ウェハを昇温し、上記気相成長処理後の半導体ウェハを降温する第１の昇降温炉と、３）上記第１の昇降温炉により上記気相成長処理に必要な温度範囲に昇温された半導体ウェハを上記第１の昇降温炉から上記反応炉に搬送し、上記反応炉により上記気相成長処理が行われた半導体ウェハを上記反応炉から上記第１の昇降温炉に搬送する搬送部とを備え、上記反応炉は、当該反応炉内の温度を上記気相成長処理に必要な温度範囲に保持しつつ上記気相成長処理を行う、ことを特徴とする。
【０００６】
本発明の気相成長方法は、１）昇温炉において半導体ウェハの温度を気相成長処理に必要な温度範囲に昇温するステップと、２）上記昇温炉において行われた昇温の後に、上記半導体ウェハを、搬送部を介して上記昇温炉から気相成長処理に必要な温度範囲に予め保持された反応炉に搬送するステップと、３）上記反応炉において上記半導体ウェハに気相成長処理を行うステップと、４）上記反応炉において行われた上記気相成長処理の後に、上記半導体ウェハを、搬送部を介して上記反応炉から降温炉に搬送するステップと、５）上記降温炉において上記半導体ウェハを降温するステップとを有する、ことを特徴とする。
【０００７】
本発明の気相成長装置及び気相成長方法によれば、半導体ウェハに対する昇温及び降温は昇降温炉（又は、昇温炉及び降温炉）で行われ、反応炉内は気相成長処理に必要な温度範囲に保持される。このように、反応炉は、半導体ウェハを昇温及び降温することなく、気相成長処理のみを行うことが可能となる。このため、昇降温炉（又は、昇温炉若しくは降温炉）により半導体ウェハが昇温又は降温される間に、反応炉が他の半導体ウェハに対し気相成長処理を施すことができる。すなわち、複数の半導体ウェハに対し気相成長処理を連続して施すことが可能となる。よって、気相成長処理時に半導体ウェハが反応炉を占める時間が短縮されるので、反応炉の利用効率の向上が図れる。従って、気相成長処理の効率向上が図れる。
【０００８】
本発明の気相成長装置では、上記気相成長処理に必要な温度範囲に半導体ウェハを昇温し、上記気相成長処理後の半導体ウェハを降温する第２の昇降温炉を更に備え、上記搬送部は、上記第２の昇降温炉により上記気相成長処理に必要な温度範囲に昇温された半導体ウェハを上記第２の昇降温炉から上記反応炉に搬送し、上記反応炉により上記気相成長処理が行われた半導体ウェハを上記反応炉から上記第２の昇降温炉に搬送する。従って、一の昇降温炉から反応炉に搬送された半導体ウェハが反応炉により気相成長処理が施されてから、この半導体ウェハが当該昇降温炉に再度搬送され、常温に降温されるまでの間に、他の半導体ウェハが他の昇降温炉から反応炉に搬送され、反応炉により気相成長処理が施される。すなわち、複数の昇降温炉から反応炉に順次搬送された複数の半導体ウェハに対し、反応炉内で昇温及び降温することなく、気相成長処理を連続して施すことが可能となる。よって、反応炉の利用効率の向上が図れ、気相成長処理の効率向上が図れる。
【０００９】
本発明の気相成長装置では、上記昇降温炉は、当該昇降温炉内にガスを供給するためのガス供給部を有する。従って、半導体ウェハの昇温時に、半導体ウェハを構成する所定の物質成分の離脱によって生じるガス成分を、ガス供給部を介して補填できると共に、このような物質成分が半導体ウェハから離脱するのを抑制できる。
【００１０】
本発明の気相成長装置では、上記反応炉は、当該反応炉内にある半導体ウェハと当該反応炉内のガスを排気する当該反応炉に設けられたガス排気部の開口とを覆うためのカバー部を有し、上記カバー部は、上記反応炉内にガスを供給する該反応炉に設けられたガス供給部に連通するガス供給口を有する。このように、カバー部内に原料ガスが供給されるため、原料ガスの分解による粉塵や反応炉内壁への堆積物がカバー部の外部で生じる可能性が低くなる。このような粉塵や堆積物はカバー部の内側に付着する。よって、半導体ウェハを反応炉から昇降温炉に移動する際にカバー部を反応炉内に残しておけば、反応炉から昇降温炉に移動する粉塵が低減する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、気相成長装置及び気相成長方法において、半導体ウェハが反応炉を気相成長処理時に占める時間を短縮し、気相成長処理の効率向上が図られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、図面を参照して、本発明に係る好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図面の説明においては同一要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する場合がある。まず、図１を参照して、実施形態に係る気相成長装置１の構成を説明する。気相成長装置１は、ＭＯＶＰＥ（Metal-Organic VaporPhase Epitaxy）装置であり、半導体ウェハＷに対しＩＩＩ−Ｖ族半導体の有機金属気相成長処理（以下、簡単のため気相成長処理という）を行う反応炉１１を備える。反応炉１１の外壁の素材は例えば石英等である。なお、気相成長装置１は、ＩＩＩ−Ｖ族半導体以外の他の半導体の気相成長処理を行う装置であってもよい。反応炉１１内には、カバー部６１が着脱可能に設けられている。カバー部６１は、反応炉１１内にある半導体ウェハＷと、反応炉１１内のガスを排気する後述のガス排気部３３ａの開口とを覆う。反応炉１１により行われる気相成長処理に必要な原料ガスは、カバー部６１の内側（カバー部６１が覆う空間）に供給される。カバー部６１の内側の温度及び気圧は、反応炉１１内であってカバー部６１の外側の温度及び気圧と略同程度である。カバー部６１の素材は例えば石英等である。
【００１３】
気相成長装置１は、昇降温炉１５ａ及び昇降温炉１５ｂを更に備える。昇降温炉１５ａ及び昇降温炉１５ｂは、気相成長処理に必要な温度範囲（以下、温度範囲Ｃという）に至るまで半導体ウェハＷの温度を昇温し、気相成長処理後の半導体ウェハＷの温度を常温に至るまで降温する。このように、昇降温炉１５ａ及び昇降温炉１５ｂは、昇温炉及び降温炉の機能を合わせ持つ。このため、昇温炉としての機能を発揮している際には、昇降温炉１５ａ及び昇降温炉１５ｂを昇温炉と称してもよいし、降温炉としての機能を発揮している際には、昇降温炉１５ａ及び昇降温炉１５ｂを降温炉と称してもよい。昇降温炉１５ａ及び昇降温炉１５ｂの各外壁の素材は例えば石英等である。気相成長装置１は、ゲートバルブ１３ａ及びゲートバルブ１３ｂを更に備える。ゲートバルブ１３ａは、反応炉１１と昇降温炉１５ａとを連結する連結路１４ａを開閉するバルブである。ゲートバルブ１３ｂは、反応炉１１と昇降温炉１５ｂとを連結する連結路１４ｂを開閉するバルブである。気相成長装置１は、前室１９ａ及び前室１９ｂを更に備える。前室１９ａ及び前室１９ｂは、気相成長処理を行う半導体ウェハＷを挿入し、気相成長処理後の半導体ウェハＷを取り出すためのスペースである。気相成長装置１は、ゲートバルブ１７ａ及びゲートバルブ１７ｂを更に備える。ゲートバルブ１７ａは、昇降温炉１５ａと前室１９ａとを連結する連結路１８ａを開閉するバルブである。ゲートバルブ１７ｂは、昇降温炉１５ｂと前室１９ｂとを連結する連結路１８ｂを開閉するバルブである。気相成長装置１は、搬送部２１及び半導体ウェハ搬送部５６を備える。半導体ウェハ搬送部５６は、半導体ウェハＷを、反応炉１１、昇降温炉１５ａ、昇降温炉１５ｂ、前室１９ａ及び前室１９ｂに搬送するための装置である。搬送部２１は、前室１９ａ、昇降温炉１５ａ及び反応炉１１に半導体ウェハ搬送部５６が移動するためのレールを含むと共に、前室１９ｂ、昇降温炉１５ｂ及び１１に半導体ウェハ搬送部５６が移動するためのレールを含む。
【００１４】
ここで、図２を参照して気相成長装置１の更に詳細な構成を説明する。半導体ウェハ搬送部５６は、サセプタ搬送台車５１、サセプタ５３及びプレート５５を有する。サセプタ５３の素材は例えばカーボン等であり、プレート５５の素材は例えば石英等である。サセプタ５３の表面５３ａに半導体ウェハＷが載置される。カバー部６１は、断面が略半円状の略円筒形状を有しており、天井部には筒状のガス供給口６３が設けられている。ガス供給口６３は、反応炉１１内に原料ガスを供給するガス供給部２５ａ内に連通する。すなわち、ガス供給口６３の開口部上にはガス供給部２５ａが位置する。また、カバー部６１の長手方向の両端に設けられた側壁６１ａ及び側壁６１ｂには、半導体ウェハ搬送部５６の出し入れを可能とする搬入搬出口６５ａ及び搬入搬出口６５ａがそれぞれ設けられている。すなわち、搬入搬出口６５ａ及び搬入搬出口６５ａを介して、サセプタ搬送台車５１と、サセプタ搬送台車５１上に設けられたサセプタ５３及びプレート５５と、サセプタ５３の表面５３ａに載置された半導体ウェハＷとが、カバー部６１内に出し入れ可能となっている。搬送部２１は、板形状を有しており、その表面に設けられた台車移動レール２１ａ及びカバー部移動レール２１ｂを有する。台車移動レール２１ａは、半導体ウェハ搬送部５６を移動させるためのレールであり、台車移動レール２１ａ上には、サセプタ搬送台車５１がこのレール上を移動可能に設置されている。カバー部移動レール２１ｂは、カバー部６１を移動させるためのレールである。サセプタ搬送台車５１には、サセプタ搬送台車５１を貫通する孔部５１ａが設けられており、プレート５５には、プレート５５を貫通する孔部５５ａが設けられている。孔部５１ａと孔部５５ａとが重なることにより排気口５７が形成される。排気口５７は、ガス排気部３３ａの開口部上に位置する。なお、半導体ウェハ搬送部５６が昇降温炉１５ａ又は昇降温炉１５ｂ内にある場合、排気口５７は、ガス排気部３３ｂの開口部上又はガス排気部３３ｃの開口部上に位置することとなる。
【００１５】
また、図３に示すように、ＩＩＩ族の原料ガス及びＶ族の原料ガスは、後述するポンプ３７の作用によりガス供給部２５ａから図中符号Ｅ１の向きにカバー部６１内に供給される。そして、この原料ガスは、ポンプ３７の作用により図中符号Ｅ２に示す向きにカバー部６１内を流れ、更に、図中符号Ｅ３に示す向きに排気口５７を介してガス排気部３３ａに流れる。この場合、図４（ａ）に示すように、ガス供給部２５ａの開口径Ｌ１が、ガス供給口６３の開口径Ｌ２に比較して大きく、更に、図４（ｂ）に示すように、排気口５７の開口径Ｌ３が、ガス排気部３３ａの開口径Ｌ４に比較して大きい。このため、ガス供給部２５ａから流れるＩＩＩ族の原料ガス及びＶ族の原料ガスのうち、ガス供給口６３の外部（カバー部６１の外部）に漏れ出す原料ガスは僅かとなる。すなわち、ガス供給部２５ａから流れるＩＩＩ族の原料ガス及びＶ族の原料ガスのほとんどは、図中符号Ｅ１の向きにガス供給口６３内に流れることとなる。更に、排気口５７から排気されるガスのうち、ガス排気部３３ａの外部に漏れ出すガスは僅かとなる。すなわち、排気口５７から排気されるガスのほとんどは、図中符号Ｅ３の向きにガス排気部３３ａ内に流れることとなる。なお、ガス排気部３３ｂ及びガス排気部３３ｃの各開口径はガス排気部３３ａの開口径Ｌ４と略程度であり、従って、排気口５７の開口径Ｌ３に比較して大きい。これによって半導体ウェハＷ上の原料ガスの流れが制御され、結晶の均一性の向上に寄与する。
【００１６】
図１に戻って説明を続ける。気相成長装置１は、計測器３０ａ、計測器３０ｂ及び計測器３０ｃを更に備える。計測器３０ａは、反応炉１１内に設けられており、反応炉１１内の温度及び気圧等を計測する。計測器３０ｂは、昇降温炉１５ａ内に設けられており、昇降温炉１５ａ内の温度及び気圧等を計測する。計測器３０ｃは、昇降温炉１５ｂ内に設けられており、昇降温炉１５ｂ内の温度及び気圧等を計測する。気相成長装置１は、加熱装置３１ａ、加熱装置３１ｂ及び加熱装置３１ｃを備える。加熱装置３１ａは、反応炉１１に設けられており、反応炉１１内の温度を上げるための装置である。加熱装置３１ｂは、昇降温炉１５ａに設けられており、昇降温炉１５ａ内の温度を上げるための装置である。加熱装置３１ｃは、昇降温炉１５ｂに設けられており、昇降温炉１５ｂ内の温度を上げるための装置である。気相成長装置１は、ガス供給装置２３を更に備える。ガス供給装置２３は、反応炉１１、昇降温炉１５ａ及び昇降温炉１５ｂに、各種ガス（ＩＩＩ族の原料ガス、Ｖ族の原料ガス及びパージガス等）を供給する装置である。ガス供給装置２３は、特に、Ｖ族の原料ガスを昇降温炉１５ａ及び昇降温炉１５ｂに供給し、ＩＩＩ族の原料ガス及びＶ族の原料ガスを反応炉１１に供給する。気相成長装置１は、ガス供給部２５ａ、ガス供給部２５ｂ及びガス供給部２５ｃと、ガス供給ラインＰ１〜ガス供給ラインＰ４とを備える。ガス供給部２５ａは、ガス供給ラインＰ１及びガス供給ラインＰ３を介してガス供給装置２３に接続されている。ガス供給部２５ｂは、ガス供給ラインＰ１及びガス供給ラインＰ２を介してガス供給装置２３に接続されている。ガス供給部２５ｃは、ガス供給ラインＰ１及びガス供給ラインＰ４を介してガス供給装置２３に接続されている。ガス供給部２５ａは、反応炉１１に設けられており、反応炉１１内（カバー部６１内）にＩＩＩ族の原料ガス及びＶ族の原料ガスを供給するためのノズルである。ガス供給部２５ｂは、昇降温炉１５ａに設けられており、昇降温炉１５ａ内にＶ族の原料ガスを供給するためのノズルである。ガス供給部２５ｃは、昇降温炉１５ｂに設けられており、昇降温炉１５ｂ内にＶ族の原料ガスを供給するためのノズルである。なお、ガス供給部２５ａ、ガス供給部２５ｂ及びガス供給部２５ｃと、ガス供給ラインＰ１〜ガス供給ラインＰ４とには、ＩＩＩ族の原料ガスを流すライン及びノズルと、Ｖ族の原料ガスを流すライン及びノズルと、パージガスを流すライン及びノズルとが互いに独立して設けられている。特に、ＩＩＩ族の原料ガスとＶ族の原料ガスとは、反応炉１１内でのみ反応するように設計されている。
【００１７】
気相成長装置１は、開閉バルブ２７ａ、開閉バルブ２７ｂ及び開閉バルブ２７ｃを備える。開閉バルブ２７ａは、ガス供給ラインＰ３に設けられており、ガス供給ラインＰ３の開閉を行う。開閉バルブ２７ｂは、ガス供給ラインＰ２に設けられており、ガス供給ラインＰ２の開閉を行う。開閉バルブ２７ｃは、ガス供給ラインＰ４に設けられており、ガス供給ラインＰ４の開閉を行う。気相成長装置１は、計測器２９ａ、計測器２９ｂ及び計測器２９ｃを備える。計測器２９ａは、ガス供給ラインＰ３に設けられており、ガス供給ラインＰ３を流れるＩＩＩ族の原料ガス及びＶ族の原料ガスの流量等を計測する。計測器２９ｂは、ガス供給ラインＰ２に設けられており、ガス供給ラインＰ２を流れるＩＩＩ族の原料ガスの流量等を計測する。計測器２９ｃは、ガス供給ラインＰ４に設けられており、ガス供給ラインＰ４を流れるＩＩＩ族の原料ガスの流量等を計測する。気相成長装置１は、ガス排気部３３ａ、ガス排気部３３ｂ及びガス排気部３３ｃと、ガス供給ラインＰ５〜ガス供給ラインＰ８とを備える。ガス排気部３３ａは、ガス供給ラインＰ７及びガス供給ラインＰ５を介してフィルタ３５に接続されている。ガス排気部３３ｂは、ガス供給ラインＰ６及びガス供給ラインＰ５を介してフィルタ３５に接続されている。ガス排気部３３ｃは、ガス供給ラインＰ８及びガス供給ラインＰ５を介してフィルタ３５に接続されている。ガス排気部３３ａは、反応炉１１に設けられており、反応炉１１内（カバー部６１内）のガスをガス供給ラインＰ７に排気するためのノズルである。ガス排気部３３ｂは、昇降温炉１５ａに設けられており、昇降温炉１５ａ内のガスをガス供給ラインＰ６に排気するためのノズルである。ガス排気部３３ｃは、昇降温炉１５ｂに設けられており、昇降温炉１５ｂ内のガスをガス供給ラインＰ８に排気するためのノズルである。
【００１８】
気相成長装置１は、フィルタ３５、ポンプ３７及び除害装置３９を更に備える。フィルタ３５は、ガス供給ラインＰ５に接続されており、ガス供給ラインＰ５からの排気ガスに含まれる高温の原料ガスを冷却し、そしてトラップ内に堆積させることにより、このような毒性の強い原料ガスが下流に流れるのを防ぐ機能を有する（コールドトラップ）。また、フィルタ３５は、ガス供給ラインＰ５から排気されたガスから粉塵を除去する。ポンプ３７は、ガス供給装置２３からガス供給ラインＰ３等を介して反応炉１１、昇降温炉１５ａ及び昇降温炉１５ｂに各種原料ガスを供給すると共に、反応炉１１、昇降温炉１５ａ及び昇降温炉１５ｂのガスをガス供給ラインＰ５等を介してフィルタ３５に排気する。除害装置３９は、フィルタ３５を通過したガスに対する除害処理を行う。気相成長装置１は、開閉バルブ４１ａ、開閉バルブ４１ｂ及び開閉バルブ４１ｃを備える。開閉バルブ４１ａは、ガス供給ラインＰ７に設けられており、ガス供給ラインＰ７の開閉を行う。開閉バルブ４１ｂは、ガス供給ラインＰ６に設けられており、ガス供給ラインＰ６の開閉を行う。開閉バルブ４１ｃは、ガス供給ラインＰ８に設けられており、ガス供給ラインＰ８の開閉を行う。なお、気相成長装置１は、制御装置４３を備えてもよい。制御装置４３は、計測器２９ａ、計測器２９ｂ及び計測器２９ｃと、計測器３０ａ、計測器３０ｂ及び計測器３０ｃによる計測結果等に基づいて、気相成長装置１の各構成部の駆動制御を行う。特に、制御装置４３は、後述する図５のフローチャートに示す処理を実行する。
【００１９】
次に、図５及び図６を参照して、気相成長装置１の動作を説明する。図５に、反応炉１１、昇降温炉１５ａ及び前室１９ａを用いた気相成長処理を説明するためのフローチャートを示す。なお、反応炉１１、昇降温炉１５ｂ及び前室１９ｂを用いた気相成長処理も図５のフローチャートと同様の処理である。また、図６に、半導体ウェハＷの温度変化を示す。図６に示す半導体ウェハＷの温度は、半導体ウェハＷを収容している反応炉１１又は昇降温炉１５ａ内の各温度と略同一である。以下、半導体ウェハＷを収容している反応炉１１又は昇降温炉１５ａ内の各温度を、半導体ウェハＷの温度と略同一であるとして説明する。ゲートバルブ１３ａ及びゲートバルブ１３ｂと、ゲートバルブ１７ａとは予め閉じられている。また、反応炉１１は、加熱装置３１ａにより、気相成長処理に必要な温度範囲Ｃ（図６参照）にある摂氏３００度程度（図６に示す温度Ｃ１）に保持されており、更に、ポンプ３７により１００ｍｂａｒ程度（気圧Ａ１という）に減圧された状態に保持されている。まず、前室１９ａに、気相成長処理を行う半導体ウェハ（第１の半導体ウェハＷ１という）がセットされる。以下の処理におけるこの第１の半導体ウェハＷ１の温度変化を、図６に示すグラフＧ１に示す。この場合、前室１９ａ内には半導体ウェハ搬送部５６が待機しており、第１の半導体ウェハＷ１は、この半導体ウェハ搬送部５６のサセプタ５３の表面５３ａ上に載置される。
【００２０】
その後、気相成長処理の処理開始指示が制御装置４３において入力されると、ゲートバルブ１７ａが開かれる。そして、第１の半導体ウェハＷ１の載置された半導体ウェハ搬送部５６が搬送部２１を介して昇降温炉１５ａに移動される（ステップＳ１）。この時、半導体ウェハ搬送部５６の排気口５７はガス排気部３３ｂの開口部上に位置する。半導体ウェハ搬送部５６の昇降温炉１５ａへの移動が完了するとゲートバルブ１７ａが閉じられる。その後、昇降温炉１５ａでは、ポンプ３７により気圧Ａ１程度まで減圧されると共に、加熱装置３１ｂにより温度Ｃ２程度（図６参照）まで昇温される（ステップＳ２）。すなわち、ステップＳ２では、昇降温炉１５ａにより第１の半導体ウェハＷ１の温度が気相成長処理に必要な温度範囲Ｃ（特に温度Ｃ１）に至るまで昇温される。この場合、加熱により第１の半導体ウェハＷ１からガスとなって発せられる成分（Ｖ族物質）の補填をするため、この成分（Ｖ族物質）を含む原料ガスがガス供給部２５ｂを介してガス供給装置２３から昇降温炉１５ａ内に供給される。例えば、第１の半導体ウェハＷ１がＩｎＰの素材の場合、加熱によりＰを含む物質がガスとなって発せられる。このため、第１の半導体ウェハＷ１にＰを補填するため、Ｖ族の原料ガスとしてＰＨ３等のガスが供給される。なお、原料ガスを供給し続ける理由としては、このように第１の半導体ウェハＷ１にＶ族物質を補填するためだけでなく、第１の半導体ウェハＷ１から離脱する物質成分のガスの気圧を高くして第１の半導体ウェハＷ１からのＶ族物質の離脱を抑制するためでもある。
【００２１】
その後、昇降温炉１５ａの温度（すなわち、第１の半導体ウェハＷ１の温度）が温度Ｃ１程度まで昇温され、気圧が気圧Ａ１程度に減圧されると（図６に示すタイミングＴ１に対応）、ゲートバルブ１３ａが開かれる。そして、昇降温炉１５ａにより昇温された第１の半導体ウェハＷ１の載置された半導体ウェハ搬送部５６が搬送部２１を介して気相成長処理に必要な温度範囲に予め保持された反応炉１１に移動される（ステップＳ３）。以下、半導体ウェハ搬送部５６は、サセプタ５３の表面５３ａに載置された第１の半導体ウェハＷ１（更には、以下で説明する第２の半導体ウェハＷ２〜第５の半導体ウェハＷ５）等の半導体ウェハを含めたものとして説明する。半導体ウェハ搬送部５６の反応炉１１への移動が完了するとゲートバルブ１３ａが閉じられる。この時、半導体ウェハ搬送部５６はカバー部６１内に位置し、カバー部６１により覆われた状態となっている。更にこの時、半導体ウェハ搬送部５６の排気口５７はガス排気部３３ａの開口部上に位置する。その後、図６に示す時刻ｔ１において、反応炉１１内の温度（すなわち、第１の半導体ウェハＷ１の温度）が気相成長処理に好適な摂氏６５０度から摂氏７００度程度の範囲内の温度（温度Ｃ２という）に至るまで更に昇温される。そして、加熱により第１の半導体ウェハＷ１からガスとなって発せられるＶ族物質の補填をするため、更には、第１の半導体ウェハＷ１からのＶ族物質の離脱を抑制するため、Ｖ族の原料ガスがガス供給部２５ａを介してガス供給装置２３から反応炉１１内に供給される。その後、反応炉１１内では、温度Ｃ２程度が維持されつつ、ガス供給部２５ａを介してガス供給装置２３からＩＩＩ族の原料ガス及びＶ族の原料ガスがカバー部６１内に供給され、第１の半導体ウェハＷ１に対し気相成長処理が施される（ステップＳ４）。その後、気相成長処理が終了されると（図６に示す時刻ｔ２の時点）、反応炉１１では、ポンプ３７により気圧Ａ１程度まで減圧されると共に、加熱装置３１ｂにより温度Ｃ１程度まで降温される。この場合、第１の半導体ウェハＷ１からガスとなって発せられるＶ族物質の補填をするため、更には、第１の半導体ウェハＷ１からのＶ族物質の離脱を抑制するため、Ｖ族の原料ガス（ＰＨ３又はＡｓＨ３等）がガス供給部２５ａを介してガス供給装置２３から反応炉１１内に供給される。
【００２２】
反応炉１１内の温度（すなわち、第１の半導体ウェハＷ１の温度）が温度Ｃ１程度に至り、そして気圧が気圧Ａ１程度に至ると（図６に示すタイミングＴ２に対応）、ゲートバルブ１３ａが開かれる。そして、反応炉１１により気相成長処理が行われた第１の半導体ウェハＷ１の載置された半導体ウェハ搬送部５６が、搬送部２１を介して昇降温炉１５ａに移動される（ステップＳ５）。この時、半導体ウェハ搬送部５６の排気口５７はガス排気部３３ｂの開口部上に位置する。半導体ウェハ搬送部５６の昇降温炉１５ａへの移動が完了するとゲートバルブ１３ａが閉じられる。なお、図６に示すタイミングＴ２に至るまでに、昇降温炉１５ａ内はポンプ３７及び加熱装置３１ｂにより温度Ｃ１程度及び気圧Ａ１程度に保たれている。その後、昇降温炉１５ａ内の温度（すなわち、第１の半導体ウェハＷ１の温度）が常温に至るまで降温されると共に、気圧が常圧に至るまで調整される（ステップＳ６）。この場合、パージガスが、ガス供給部２５ｂを介してガス供給装置２３から昇降温炉１５ａ内に供給され、ガス排気部３３ｂを介して除害装置３９に排気される。
【００２３】
その後、昇降温炉１５ａ内が常温・常圧に至ると、ゲートバルブ１７ａが開かれる。そして、気相成長処理が行われた第１の半導体ウェハＷ１の載置された半導体ウェハ搬送部５６が搬送部２１を介して前室１９ａに移動される。半導体ウェハ搬送部５６の前室１９ａへの移動が完了するとゲートバルブ１７ａが閉じられる。そして、この気相成長処理が行われた第１の半導体ウェハＷ１が前室１９ａから取り出される。
【００２４】
その後、図６に示す時刻ｔ４において、前室１９ａに新たな半導体ウェハ（第２の半導体ウェハＷ２という）が搬入され、上述の処理（図５に示すステップＳ１〜ステップＳ６の処理であり、以下、ウェハ処理という）と同様の処理がこの第２の半導体ウェハＷ２に施される。この第２の半導体ウェハＷ２の温度変化を、図６のグラフＧ２に示す。第２の半導体ウェハＷ２に対する上述のウェハ処理が終了すると（図６に示す時刻ｔ８の時点）、新たな半導体ウェハ（第３の半導体ウェハＷ３という）が前室１９ａに搬入され、上述のウェハ処理と同様の処理がこの第３の半導体ウェハＷ３に施される。この第３の半導体ウェハＷ３の温度変化を、図６のグラフＧ３に示す。
【００２５】
また、第１の半導体ウェハＷ１が、前室１９ａから昇降温炉１５ａ及び反応炉１１に搬送され、更に昇降温炉１５ａを介して前室１９ａに搬送されるまでの間の、例えば、図６に示す時刻ｔ２において、前室１９ｂに、他の半導体ウェハ（第４の半導体ウェハＷ４という）が搬入され、その後、前室１９ｂ、昇降温炉１５ｂ及び反応炉１１を用いて上述のウェハ処理と同様の処理がこの第４の半導体ウェハＷ４に施される。この第４の半導体ウェハＷ４の温度変化を、図６のグラフＧ４に示す。第４の半導体ウェハＷ４に対する処理が終了すると（図６に示す時刻ｔ６の時点）、新たな半導体ウェハ（第５の半導体ウェハＷ５という）が前室１９ｂに搬入され、上述のウェハ処理と同様の処理がこの第５の半導体ウェハＷ５に施される。この第５の半導体ウェハＷ５の温度変化を、図６のグラフＧ５に示す。なお、図６に示す時刻ｔ４は、第４の半導体ウェハＷ４が、前室１９ｂから昇降温炉１５ｂ及び反応炉１１に搬送され、更に昇降温炉１５ｂを介して前室１９ｂに搬送されるまでの間にある。また、図６に示す時刻ｔ６は、第２の半導体ウェハＷ２が、前室１９ａから昇降温炉１５ａ及び反応炉１１に搬送され、更に昇降温炉１５ａを介して前室１９ａに搬送されるまでの間にある。また、図６に示す時刻ｔ８は、第５の半導体ウェハＷ５が、前室１９ｂから昇降温炉１５ｂ及び反応炉１１に搬送され、更に昇降温炉１５ｂを介して前室１９ｂに搬送されるまでの間にある。
【００２６】
以上説明したように、実施形態に係る気相成長装置１は、前室１９ａ及び前室１９ｂと、昇降温炉１５ａ及び昇降温炉１５ｂと、反応炉１１とを備える。昇降温炉１５ａ及び昇降温炉１５ｂの各々は、気相成長処理に必要な温度範囲に半導体ウェハを昇温し、気相成長処理後の半導体ウェハを常温に降温する。また、反応炉１１は、この反応炉１１内の温度を気相成長処理に必要な温度範囲に保持し、昇降温炉１５ａ及び昇降温炉１５ｂの各々により気相成長処理に必要な温度に昇温された半導体ウェハに気相成長処理を施す。そして、昇降温炉１５ａから反応炉１１に搬送された半導体ウェハが反応炉１１により気相成長処理が施されてから、この半導体ウェハが昇降温炉１５ａに再度搬送され、常温に降温されるまでの間に、他の半導体ウェハが、前室１９ｂ及び昇降温炉１５ｂから反応炉１１に搬送され、反応炉１１により気相成長処理が施される。この場合、半導体ウェハに対する昇温及び降温は、昇降温炉１５ａ及び昇降温炉１５ｂ内で行われ、反応炉１１内は気相成長処理に必要な温度範囲に保持される。このように、反応炉１１は、半導体ウェハを昇温及び降温することなく、気相成長処理のみを行うことが可能となる。このため、昇降温炉１５ａ又は昇降温炉１５ｂにより半導体ウェハが昇温又は降温される間に、反応炉１１が他の半導体ウェハに対し気相成長処理を施すことができる。すなわち、気相成長装置１は、複数の半導体ウェハに対し気相成長処理を連続して施すことが可能となる。よって、気相成長処理時に半導体ウェハが反応炉１１を占める時間が短縮されるので、反応炉１１の利用効率の向上が図れる。従って、気相成長処理の効率向上が図れる。
【００２７】
また、気相成長装置１は、昇降温炉１５ａ及び昇降温炉１５ｂを備えるため、昇降温炉１５ａから反応炉１１に搬送された半導体ウェハが反応炉１１により気相成長処理が施されてから、この半導体ウェハが昇降温炉１５ａに再度搬送され、常温に降温されるまでの間に、他の半導体ウェハが昇降温炉１５ｂから反応炉１１に搬送され、反応炉１１により気相成長処理が施される。すなわち、複数の昇降温炉（昇降温炉１５ａ及び昇降温炉１５ｂ）から反応炉１１に順次搬送された複数の半導体ウェハに対し、反応炉１１内で昇温及び降温することなく、気相成長処理を連続して施すことが可能となる。よって、反応炉１１の利用効率の向上が図れ、気相成長処理の効率向上が図れる。また、気相成長処理後の半導体ウェハが反応炉１１から昇降温炉１５ａ又は昇降温炉１５ｂに搬送される場合、ゲートバルブ１３ａ又はゲートバルブ１３ｂが開放され、反応炉１１と昇降温炉１５ａ又は昇降温炉１５ｂとが連通する。反応炉１１内は、気相成長処理に必要な温度に保持されているため、原料ガスにより生じる粉塵が浮遊する。このため、ゲートバルブ１３ａ又はゲートバルブ１３ｂが開放され、反応炉１１と昇降温炉１５ａ又は昇降温炉１５ｂとが連通すると、反応炉１１内を浮遊する粉塵が昇降温炉１５ａ又は昇降温炉１５ｂに移動する場合がある。よって、昇降温炉１５ａ又は昇降温炉１５ｂ内に移動した粉塵が、半導体ウェハの降温時に、この半導体ウェハの表面や、昇降温炉１５ａ又は昇降温炉１５ｂの内壁等に付着するおそれが生じる。しかし、実施形態に係る反応炉１１は、半導体ウェハを覆うカバー部６１を有しており、カバー部６１内に原料ガスが供給される。このため、粉塵がカバー部６１の外部で生成される可能性は低減される。そして、ゲートバルブ１３ａ又はゲートバルブ１３ｂが開放され、反応炉１１と昇降温炉１５ａ又は昇降温炉１５ｂとが連通した場合に昇降温炉１５ａ又は昇降温炉１５ｂに移動する粉塵は低減される。従って、半導体ウェハの降温時に、この半導体ウェハの表面や、昇降温炉１５ａ又は昇降温炉１５ｂの内壁等に粉塵が付着する可能性の低減化が図れる。更に、反応炉１１、昇降温炉１５ａ及び昇降温炉１５ｂ等に粉塵が付着する可能性が低くなるため、メンテナンスが容易となる。
【００２８】
＜変形例１＞
なお、発明は、上述の実施形態に限らない。例えば、本発明に係る実施形態としては、図７（ａ）に示す気相成長装置１ａであってもよい。気相成長装置１ａは、昇降温炉１５ａ及び昇降温炉１５ｂの各々が、ゲートバルブ１７ａ及びゲートバルブ１７ｂを介して前室１９ａに連結された構成を有する。気相成長装置１ａも、図４に示すような、複数の半導体ウェハに対する連続した気相成長処理が可能である。この場合、例えば、第１の半導体ウェハＷ１が、前室１９ａから昇降温炉１５ａ及び反応炉１１に搬送され、更に昇降温炉１５ａを介して前室１９ａに搬送されるまでの間の、例えば、時刻ｔ２において、前室１９ａに、他の半導体ウェハが搬入されることとなる。その後、この第４の半導体ウェハＷ４に対し、昇降温炉１５ｂ及び反応炉１１により上述のウェハ処理と同様の処理が施される。第１の半導体ウェハＷ１及び第４の半導体ウェハＷ４の各温度変化は、図６に示すグラフＧ１及びグラフＧ４と同様である。更に、第２の半導体ウェハＷ２、第５の半導体ウェハＷ５及び第３の半導体ウェハＷ３等に対し上述のウェハ処理と同様の処理が順次施される。第２の半導体ウェハＷ２、第５の半導体ウェハＷ５及び第３の半導体ウェハＷ３の各温度変化は、図６に示すグラフＧ２、グラフＧ５及びグラフＧ３と同様である。
【００２９】
＜変形例２＞
また、本発明に係る実施形態としては、図７（ｂ）に示す気相成長装置１ｂであってもよい。気相成長装置１ｂは、気相成長装置１ａの昇降温炉１５ａ及び昇降温炉１５ｂに替えて昇温炉１６ａ及び降温炉１６ｂが用いられている。昇温炉１６ａは、気相成長処理に必要な温度範囲に至るまで半導体ウェハの温度を昇温し、降温炉１６ｂは、気相成長処理後の半導体ウェハの温度を常温に至るまで降温する。このような構成であっても、図４に示すような、複数の半導体ウェハに対する連続した気相成長処理が可能である。この場合、例えば、第１の半導体ウェハＷ１は、前室１９ａからゲートバルブ１７ａを介して昇温炉１６ａに搬送され、この昇温炉１６ａにより気相成長処理に必要な温度範囲に至るまで昇温される。この後、第１の半導体ウェハＷ１は、昇温炉１６ａからゲートバルブ１３ｂを介して気相成長処理に必要な温度範囲に予め保持された反応炉１１に搬送され（図６に示すタイミングＴ１に対応）、反応炉１１により気相成長処理が行われる（図６に示す時刻ｔ１の時点）。この後、第１の半導体ウェハＷ１は、反応炉１１からゲートバルブ１３ａを介して降温炉１６ｂに搬送され（図６に示すタイミングＴ２に対応）、この降温炉１６ｂにより降温される。この後、第１の半導体ウェハＷ１は、降温炉１６ｂからゲートバルブ１７ｂを介して前室１９ａに搬送される。第１の半導体ウェハＷ１の温度変化は、図６に示すグラフＧ１と同様である。
【００３０】
また、第１の半導体ウェハＷ１が、前室１９ａから昇降温炉１５ａ及び反応炉１１に搬送され、更に昇降温炉１５ａを介して前室１９ａに搬送されるまでの間の、例えば、時刻ｔ２において、前室１９ａに、他の半導体ウェハが搬入される。そして、この第４の半導体ウェハＷ４は、前室１９ａからゲートバルブ１７ａを介して昇温炉１６ａに搬送され、この昇温炉１６ａにより気相成長処理に必要な温度範囲に至るまで昇温される。この後、第４の半導体ウェハＷ４は、昇温炉１６ａからゲートバルブ１３ｂを介して気相成長処理に必要な温度範囲に予め保持された反応炉１１に搬送され、反応炉１１により気相成長処理が行われる（図６に示す時刻ｔ３の時点）。この後、第４の半導体ウェハＷ４は、反応炉１１からゲートバルブ１３ａを介して降温炉１６ｂに搬送され、この降温炉１６ｂにより降温される。この後、第４の半導体ウェハＷ４は、降温炉１６ｂからゲートバルブ１７ｂを介して前室１９ａに搬送される。第４の半導体ウェハＷ４の温度変化は、図６に示すグラフＧ４と同様である。これ以降、上述した第１の半導体ウェハＷ１及び第４の半導体ウェハＷ４に対して行われた処理と同様の処理が第２の半導体ウェハＷ２、第５の半導体ウェハＷ５及び第３の半導体ウェハＷ３等に対して順次施される。第２の半導体ウェハＷ２、第５の半導体ウェハＷ５及び第３の半導体ウェハＷ３の各温度変化は、図６に示すグラフＧ２、グラフＧ５及びグラフＧ３と同様である。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】実施形態に係る気相成長装置の構成を示す図である。
【図２】実施形態に係るカバー部及び半導体ウェハ搬送部の構成を示す図である。
【図３】実施形態に係る反応炉内における原料ガスの流れを説明するための図である。
【図４】実施形態に係るカバー部のガス供給口と半導体ウェハ搬送部の排気口とを説明するための図である。
【図５】実施形態に係る気相成長装置の動作を説明するためのフローチャートである。
【図６】実施形態に係る気相成長装置の動作を説明するための図である。
【図７】実施形態に係る気相成長装置の変形例を示す図である。
【符号の説明】
【００３２】
１…気相成長装置、１１…反応炉、１３ａ，１３ｂ，１７ａ，１７ｂ…ゲートバルブ、１４ａ，１４ｂ…連結路、１５ａ，１５ｂ…昇降温炉、１６ａ…昇温炉、１６ｂ…降温炉、１８ａ，１８ｂ…連結路、１９ａ，１９ｂ…前室、２１…搬送部、２１ａ…台車移動レール、２１ｂ…カバー部移動レール、２３…ガス供給装置、２５ａ，２５ｃ，２５ｂ…ガス供給部、２７ａ，２７ｃ，２７ｂ，４１ａ，４１ｂ，４１ｃ…開閉バルブ、２９ａ，２９ｂ，２９ｃ，３０ａ，３０ｂ，３０ｃ…計測器、３１ａ，３１ｂ，３１ｃ…加熱装置、３３ａ，３３ｂ，３３ｃ…ガス排気部、３５…フィルタ、３７…ポンプ、３９…除害装置、４３…制御装置、５１…サセプタ搬送台車、５１ａ，５５ａ…孔部、５３…サセプタ、５５…プレート、５６…半導体ウェハ搬送部、５７…排気口、６１…カバー部、６１ａ，６１ｂ…側壁、６３…ガス供給口、６５ａ，６５ａ…搬入搬出口、Ｐ１〜Ｐ８…ガス供給ライン。
【図１】
2007242729.tif 000003
【図２】
2007242729.tif 000004
【図３】
2007242729.tif 000005
【図４】
2007242729.tif 000006
【図５】
2007242729.tif 000007
【図６】
2007242729.tif 000008
【図７】
2007242729.tif 000009