サセプタカバー、該サセプタカバーを備えた気相成長装置

【課題】熱応力によって割れの危険がなく、かつ自動搬送に適したサセプタカバー、及び該サセプタカバーを備えた気相成長装置を得る。
【解決手段】本発明に係るサセプタカバーは、チャンバー２３内に公転可能に設置されると共に、薄膜を堆積させる基板２５が自転可能に載置される複数の基板載置部４７を有するサセプタ２７を備えた気相成長装置１７におけるサセプタ２７に設置されるサセプタカバー１であって、サセプタカバー１は、外形が円形であって、基板載置部４７に対応する部位に開口部５が周方向に連続して設けられてなり、隣接する開口部５の間の部位において内周側１ａと外周側１ｂに２分割されてなり、内周側１ａと外周側１ｂとが、内周部１ａ側又は外周部１ｂ側のいずれか一方を持ち上げると、他方も持ち上げられるような係合部７によって係合されてなることを特徴とするものである。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板を加熱しながら気相原料を供給して基板上に薄膜を堆積させる気相成長装置に関し、特に該気相成長装置に使用するサセプタカバー及び該サセプタカバーを備えた気相成長装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
サセプタに保持された基板を所定温度に加熱した状態で反応室内に原料ガスを供給し、前記基板面に薄膜を堆積（成長）させる気相成長装置として、複数枚の基板に均一に薄膜を形成するため、サセプタを回転させるとともに、該サセプタの回転に伴って基板を載置する基板載置部材（基板トレイ）を回転させ、成膜中の基板を自公転させる機構を備えた気相成長装置が知られている。
【０００３】
図１２は特許文献１に開示された気相成長装置７０の断面図である。特許文献１に開示された気相成長装置７０は、上部中央にガス導入管７１を配設した偏平円筒状のチャンバー７２内に、円盤状のカーボンからなるサセプタ７３と、該サセプタ７３の外周部分の同心円上に等間隔で配置された複数の基板ホルダー７４と、サセプタ７３の上方に対向配置されてチャンバー７２内を上下に区画し、サセプタ７３側に反応室７５を形成する仕切板７６とを備えている。
【０００４】
チャンバー７２は、反サセプタ側の上方が開口したチャンバー本体７７と、該チャンバー本体７７の周壁上部にＯリングを介して気密に装着されるチャンバー蓋７８とに分割形成されている。チャンバー本体７７の底部中央部には、サセプタ７３を回転させるための回転駆動軸７９が設けられ、該回転駆動軸７９でサセプタ７３を回転させることにより、基板８０を保持した基板ホルダー７４がサセプタ７３の中心に対して公転するとともに、サセプタ７３の外周に設けられた自転歯車機構によって自転する仕組みになっている。
また、基板ホルダー７４の下方には、基板８０を加熱するためのヒーター８１がリング状に配設され、サセプタ７３の外周側にはリング状の排気通路８２が設けられている。
【０００５】
また、前記サセプタ７３及び基板ホルダー７４の上面には、周方向に複数に分割形成されたサセプタカバー８５が載置されている。
サセプタカバー８５は、サセプタ７３が反応物で汚染されるのを防ぐ目的で設置されている。汚れたサセプタカバー８５を反応炉から取り出して新たなサセプタカバー８５を設置することで、パーティクル汚染の防止、かつ安定した成膜が可能である。
このような機能のサセプタカバー８５は、図１３に示すように、中央部に大開口部８９を有するドーナツ状をしており、基板ホルダー７４が配置される部分に開口部９１が連続して円周方向に形成されている。
サセプタカバー８５は、隣接する開口部９１の間にある最も細くなった部位に切断部９３を有し、該切断部９３によって、内周側８５ａと外周側８５ｂとが分離できるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８―２６２９６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
サセプタカバー８５は、大口径・多数枚炉用のサセプタに対応したものである。このようなサセプタカバー８５は、図１３に示されるように、開口部９１が多数設けられているため、隣接する開口部９１が最も近づく部位が細くなる。そのため、当該部位が熱的に弱く、熱応力によるカバーの割れが発生する。そこでカバーの割れを防止するため、サセプタカバー８５を２分割にしている。
【０００８】
前述したようにサセプタカバー８５は反応炉から取り出して洗浄する必要がある。この場合、サセプタカバー８５のみを反応炉から取り出すことは難しいため、サセプタカバー８５を反応炉から取り出す際は、サセプタカバー８５が設置されているサセプタ７３ごと反応炉から取り出だし、その後でサセプタカバー８５のみをパスボックスに搬送するのが望ましい。
しかしながら、分割されたサセプタカバー８５は自動搬送に適しておらず、サセプタカバー８５をサセプタ７３から取り外してパスボックスに自動搬送するのが難しい。
そのため、従来においては、サセプタカバー８５を反応炉から取り出す際は、サセプタカバー８５が設置されているサセプタ７３ごとパスボックスへ搬送し、パスボックスを大気開放してサセプタ上のカバーを回収しなければならなかった。
しかしながら、この方法だと一度パスボックスを大気開放するので、サセプタ７３を大気にさらしてしまうことになり好ましくない。
【０００９】
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、熱応力によって割れ等の危険がなく、かつ自動搬送に適したサセプタカバー、及び該サセプタカバーを備えた気相成長装置を得ることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
（１）本発明に係るサセプタカバーは、チャンバー内に公転可能に設置されると共に、薄膜を堆積させる基板が自転可能に載置される複数の基板載置部を有するサセプタを備えた気相成長装置における前記サセプタに設置されるサセプタカバーであって、
該サセプタカバーは、外形が円形であって、前記基板載置部に対応する部位に開口部が周方向に連続して設けられてなり、隣接する前記開口部の間の部位において内周側と外周側に２分割されてなり、
前記内周側と外周側とが、内周部側又は外周部側のいずれか一方を持ち上げると、他方も持ち上げられるような係合部によって係合されてなることを特徴とするものである。
【００１１】
（２）また、上記（１）に記載のものにおいて、前記係合部は、一方が他方に載置可能な段部によって形成されていることを特徴とするものである。
【００１２】
（３）また、上記（１）又は（２）に記載のものにおいて、前記係合部は、前記内周側又は外周側に設けられて外周側又は内周側に向かって突出する凸部と、前記外周側又は前記内周側に設けられて前記凸部が嵌合可能な凹部とを備えてなることを特徴とするものである。
係合部に凸部と凹部を設けたことにより、サセプタカバーの搬送中に内周側と外周側がずれるのを防止することができる。
【００１３】
（４）本発明に係る気相成長装置は、上記（１）乃至（３）のいずれかに記載のサセプタカバーを備えたことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１４】
本発明においては、サセプタカバーを内周側と外周側とで分割された形状であると共に、外周側を持ち上げると内周側も持ち上げられるような係合部によって係合されているので、外周側を保持することでサセプタカバー全体を保持でき、その結果、サセプタカバーのみの自動搬送が可能になり、サセプタを大気にさらすことなくサセプタカバーのみの自動搬送による取出しが実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本実施の形態に係るサセプタカバー説明図である。
【図２】図１の丸で囲んだＡ部を拡大すると共に斜め方向から見た状態を示す斜視図である。
【図３】本発明の一実施の形態に係るサセプタカバーを設置した気相成長装置の説明図であり、従来例を示した図１２のＡ部に相当する部分を示すものである。
【図４】図１の一部を拡大して示す説明図である。
【図５】本発明の一実施の形態に係る気相成長装置の全体を示す図である。
【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り、チャンバーを開放した状態を示す図である。
【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り、サセプタカバー１２の交換手順の説明図（その１）である。
【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り、サセプタカバー１２の交換手順の説明図（その２）である。
【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り、サセプタカバー１２の交換手順の説明図である（その３）。
【図１０】本実施の形態に係るサセプタカバーの他の態様の説明図である。
【図１１】図１０の丸で囲んだＢ部を拡大すると共に斜め方向から見た状態を示す斜視図である。
【図１２】従来の気相成長装置の説明図である。
【図１３】従来のサセプタカバーの説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本実施の形態のサセプタカバー１は、図１に示すように、中央部に大開口部３を有すると共に外形が円形に形成され、全体形状がドーナツ状をしている。
大開口部３の外径側には複数の開口部５が周方向に連続して形成されており、隣接する開口部５の境界部に係合部７を有し、該係合部７で内周側１ａと外周側１ｂに分離可能に連結されている。
内周側１ａと外周側１ｂを分割しているのは、熱応力の発生によってサセプタカバー１が変形したり、破断したりするのを防止するためである。
【００１７】
係合部７は、図２に示すように、外周側係合部７ｂと内周側係合部７ａによって構成されている。外周側係合部７ｂは、厚み方向下半分が内周側１ａ方向に突出する下突出部９を有することによって段形状になっている。他方、内周側係合部７ａは、厚み方向上半分が外周側１ｂ方向に突出する上突出部１１を有することによって逆段形状になっている。そして、外周側係合部７ｂの下突出部９に内周側係合部７ａの上突出部１１が載置できるようになっており、それ故、外周側１ｂを持ち上げると内周側１ａも同時に持ち上がるようになっている。このため、外周側１ｂを支持して持ち上げることで、サセプタカバー１全体を持ち上げることができる。
【００１８】
また、内周側係合部７ａにおける上突出部１１の先端には、外周側１ｂに向かって突出する凸部１３が形成され、外周側係合部７ｂには凸部１３が嵌合可能な凹部１５が形成されている。凸部１３と凹部１５が嵌合することで、係合部７において内周側１ａと外周側１ｂが周方向へずれるのが防止される。したがって、サセプタカバー１を搬送する途中で外周側１ｂと内周側１ａが周方向にずれることがなく、安定して搬送することができる。このように安定して搬送できることで、自動搬送の実現を容易ならしめている。
【００１９】
次に、上記のように構成されたサセプタカバー１を搭載した本実施の形態の気相成長装置を図３〜図５に基づいて説明する。
本実施の形態に係る気相成長装置１７は、図３〜図９に示すように、チャンバー本体１９と、該チャンバー本体１９に設けられて前記チャンバー本体１９を開閉するチャンバー蓋２１とを有するチャンバー２３と、該チャンバー２３内に設置されて基板２５が載置されるサセプタ２７と、サセプタ２７の上面を覆うサセプタカバー１と、該サセプタ２７に対向配置される対向面部材２９と、対向面部材２９を保持して昇降可能に構成された対向面部材昇降機構３１と、サセプタカバー１を保持して昇降可能に構成されたサセプタカバー保持装置３３（図７〜図９参照）と、対向面部材２９またはサセプタカバー１を載置する搬送板３５を有すると共に搬送板３５を保持して搬送する搬送装置３７とを備えている。
本実施の形態の気相成長装置１７においては、原料ガスを供給する原料ガス導入ノズル３９は、チャンバー本体１９側に設けられ、下方から上方に向かって原料ガスが流れるという構造になっている。
なお、図３において、搬送板３５の一部が空中に浮いたように示されているが、これは搬送板３５が後述する搬送ロボット４１（図５参照）によって保持されて待機している状態を示したものである。
以下、気相成長装置１７の主な構造を詳細に説明する。
【００２０】
＜チャンバー＞
チャンバー２３は、全体形状が偏平円筒状をしており、下部側のチャンバー本体１９と、チャンバー本体１９を開閉するチャンバー蓋２１とを備えている。
チャンバー本体１９の中心部には、原料ガス導入ノズル３９が設置され、サセプタ２７に載置された基板２５に原料ガスを供給できるようになっている。
チャンバー本体１９の外周縁部は本体部フランジ４３となっており、チャンバー蓋２１の蓋部フランジ４５と当接してチャンバー２３を気密に閉止できるようになっている（図３参照）。
チャンバー本体１９には、サセプタ２７が公転（回転）可能に設置されており、サセプタ２７における基板載置部４７の下方には、基板２５を加熱するためのヒーター４９が設置されている。
【００２１】
チャンバー蓋２１は、図示しない昇降機構によってチャンバー本体１９に対して昇降するようになっている。また、チャンバー蓋２１の外周縁部には、蓋部フランジ４５が形成され、この蓋部フランジ４５が本体部フランジ４３に対向配置されている。
【００２２】
＜サセプタ＞
サセプタ２７は全体形状が円板状をしており、上述したように、チャンバー２３内に公転可能に設置されている。サセプタ２７には自転可能な複数の基板載置部４７が設けられ、この基板載置部４７に薄膜が形成される基板２５が載置されている。
サセプタ２７は、図示しない駆動機構によって全体が公転（回転）し、この公転に連動して基板載置部４７が自転する機構になっている。
＜サセプタカバー＞
サセプタ２７の上面には、図１、図２に示したサセプタカバー１が着脱可能に設置されている。図２（ａ）はサセプタカバー１を設置した状態であり、サセプタカバー１は図２（ｂ）に示すように、上方に持ち上げることによって取り外すことができるようになっている。
【００２３】
＜対向面部材＞
対向面部材２９は、ドーナツ板状をしており、その周縁部に段部５１が形成されている。この段部５１が対向面支持部材５２に支持されることにより、対向面部材２９は、サセプタ２７との間に原料ガス流路５３を形成するように設置される。
また、対向面部材２９の中心部には、径方向中心に向かって突出する円弧状の係止片５５が形成されている。
【００２４】
＜対向面部材昇降機構＞
対向面部材昇降機構３１は、対向面部材２９に形成された係止片５５に係合片５６を係止することで対向面部材２９を保持して図示しない駆動部によって昇降可能かつ回動可能に構成されている。
【００２５】
＜サセプタカバー保持装置＞
サセプタカバー保持装置３３は、サセプタカバー１を保持できると共に保持した状態で昇降可能で、かつ保持の解除ができるように構成されている。サセプタカバー保持装置３３の構成は種々のものが考えられるが、例えば真空チャックにより対象物を保持する真空吸着装置により構成することができる。
サセプタカバー保持装置３３は、図５に示すように、グローブボックス５７内に設置されている。なお、サセプタカバー保持装置３３の設置位置は、比較的高い位置にあり、サセプタカバー保持装置３３の下方にはチャンバー２３から取り外されたサセプタ２７を載置するスペースが確保されている。
【００２６】
＜搬送装置＞
搬送装置３７は、図５に示すように、グローブボックス４３内に設置された搬送ロボット４１と、同じくグローブボックス４３内に載置された搬送板３５によって構成される。
搬送板３５は円板からなり、搬送ロボット４１によってその一部を保持されてグローブボックス５７内を移動する。
また、搬送板３５は、サセプタ２７の上方に配置したときに、平面視でサセプタ２７を覆い、対向面部材２９あるいはサセプタカバー１から落下するゴミ（気相生成物の滓など）などを受け止めることができると共に対向面部材２９あるいはサセプタカバー１を載置して搬送することができる。
【００２７】
なお、チャンバー２３や搬送装置３７が設置されているグローブボックス５７には、対向面部材２９やサセプタカバー１の受渡しをするためのパスボックス５９が設けられている。パスボックス５９には、真空ポンプ６１や窒素ガス供給管６３が接続され、パスボックス５９内の雰囲気を窒素雰囲気に置換できるようになっている。
【００２８】
上記のように構成された本実施の形態の気相成長装置１７の動作を、「薄膜成長と基板の取出し及び再セット」、「サセプタカバー交換」に分けて説明する。
【００２９】
＜薄膜成長、基板の取出し及び再セット＞
気相成長装置１７を使用して基板２５に薄膜を成長させる場合、図３に示すように、基板載置部４７に基板２５を載置し、対向面部材２９をサセプタ２７に対向配置し、チャンバー蓋２１を閉める。そして、サセプタ２７を公転させると共に基板載置部４７を自転させ、ヒーター４９によって基板２５を加熱し、この状態で原料ガスを流すことで基板２５の表面に薄膜が成長する。
【００３０】
基板２５に所定の薄膜が形成されると、対向面部材昇降機構３１の係合片５６を対向面部材２９の係止片５５に係合させた状態でチャンバー蓋２１を上昇させる。チャンバー蓋２１を上昇させることにより、図６に示すように、対向面部材２９がチャンバー蓋２１と共に持ち上げられ、基板２５が露出する。
薄膜が形成された基板２５が取り出されると、新しい基板２５を基板載置部４７にセットして、チャンバー蓋２１を下降させて蓋を閉じて、上記と同様の動作を行う。
【００３１】
＜サセプタカバー交換＞
次にサセプタカバー１の交換方法を、図５〜図９に基づいて説明する。なお、図７〜図９は、チャンバー蓋２１を上昇させ（図６参照）、サセプタ２７を搬送ロボット４１によってチャンバー２３の外に取り出してサセプタカバー保持装置３３の下方に載置した状態を図示している。
図７に示されるように、サセプタ２７が所定の位置に載置されると、サセプタカバー保持装置３３を下降させて、サセプタカバー１における外周側１ｂを吸着保持し、保持した状態で上昇させる（図８参照）。サセプタカバー１は、外周側１ｂと内周側１ａが係合しているので、外周側１ｂを吸着保持して上昇させることで、全体を上昇させることができる。
【００３２】
次に、搬送板３５を搬送ロボット４１によって搬送して、サセプタカバー保持装置３３によって保持されているサセプタカバー１の下方に配置する。このとき、サセプタ２７の表面は平面視で搬送板３５に覆われる。
サセプタカバー保持装置３３を下降させ、サセプタカバー１を搬送板３５に載置させた状態でサセプタカバー保持装置３３の保持を解除してサセプタカバー１を搬送板３５に載置する（図９参照）。このとき、サセプタ２７の上方には搬送板３５が配置されているので、サセプタカバー１の取外しの際にサセプタカバー１に付着しているゴミなどがサセプタ２７に落下することがない。
その後、サセプタカバー１が載置された搬送板３５を搬送ロボット４１によってパスボックス５９に搬送し、搬送されたサセプタカバー１を作業者によって取り出すと共に洗浄済みのサセプタカバー１を搬送板３５に載置する。
【００３３】
そして、搬送ロボット４１を駆動して搬送板３５をサセプタ２７の上方まで搬送し（図９参照）、前述したサセプタカバー取外しの動作と逆の動作を行うことによってサセプタカバー１をサセプタ上面に設置する。つまり、図９に示す状態から、サセプタカバー保持装置３３を下降させ、搬送板３５に載置されているサセプタカバー１を吸着保持し、搬送板３５を抜き取る（図８参照）。
次に、サセプタカバー保持装置３３を下降させ、所定の位置において吸着保持を解除してサセプタカバー１をサセプタ２７の上面に設置する（図７参照）。
【００３４】
以上のように、本実施の形態においては、サセプタカバーを内周側１ａと外周側１ｂとで分割された形状にしたので、薄膜成長工程における高温状態になっても熱応力によって変形したり破断したりすることがない。
また、サセプタカバー１は、外周部側を持ち上げると、内周側１ａも持ち上げられるような係合部７によって係合されているので、外周側１ｂを保持することでサセプタカバー全体を保持できる。そのため、上記のようにサセプタカバー１のみの自動搬送が可能になり、サセプタを大気にさらすことなく自動搬送化が実現される。
さらに、サセプタカバー１における係合部７に凸部１３と凹部１５を設けたことにより、サセプタカバー１の搬送中に内周側１ａと外周側１ｂがずれることがなくなる。
【００３５】
なお、上記の実施の形態においては、サセプタカバー１における係合部７は、外周側係合部７ｂに形成した下突出部９に内周側係合部７ａに形成した上突出部１１を載置するようにして、外周側１ｂを保持することで全体を保持できるようにした。
しかしながら、本発明のサセプタカバーはこれに限られるものではなく、図１０、図１１に示すように、内周側係合部７ａに形成した下突出部９に外周側係合部７ｂに形成した上突出部１１を載置するようにして、内周側１ａを保持することでサセプタカバー１全体を保持できるようにしてもよい。
【００３６】
また、本実施の形態の気相成長装置におけるサセプタカバー保持装置３３の例として、真空チャックにより対象物を保持する真空吸着装置を示したが、その他の例として、サセプタカバー１の外周縁部の下面を保持できるフックを両側に備え、かつ昇降できるアームを備えた装置によって構成してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
本発明は、特に化合物半導体を成膜する半導体製造装置に関し、該装置によって製造される半導体の品質向上に利用できる。
【符号の説明】
【００３８】
１サセプタカバー
１ａ内周側
１ｂ外周側
３大開口部
５開口部
７係合部
７ａ内周側係合部
７ｂ外周側係合部
９下突出部
１１上突出部
１３凸部
１５凹部
１７気相成長装置
１９チャンバー本体
２１チャンバー蓋
２３チャンバー
２５基板
２７サセプタ
２９対向面部材
３１対向面部材昇降機構
３３サセプタカバー保持装置
３５搬送板
３７搬送装置
３９原料ガス導入ノズル
４１搬送ロボット
４３本体部フランジ
４５蓋部フランジ
４７基板載置部
４９ヒーター
５１段部
５３原料ガス流路
５５係止片
５６係合片
５７グローブボックス
５９パスボックス
６１真空ポンプ
６３窒素ガス供給管
７０気相成長装置
７１ガス導入管
７２チャンバー
７３サセプタ
７４基板ホルダー
７５反応室
７７チャンバー本体
７８チャンバー蓋
７９回転駆動軸
８０基板
８１ヒーター
８２排気通路
８５サセプタカバー
８５ａ内周側
８５ｂ外周側
８９大開口部
９１開口部
９３切断部

【特許請求の範囲】
【請求項１】
チャンバー内に公転可能に設置されると共に、薄膜を堆積させる基板が自転可能に載置される複数の基板載置部を有するサセプタを備えた気相成長装置における前記サセプタに設置されるサセプタカバーであって、
該サセプタカバーは、外形が円形であって、前記基板載置部に対応する部位に開口部が周方向に連続して設けられてなり、隣接する前記開口部の間の部位において内周側と外周側に２分割されてなり、
前記内周側と外周側とが、内周部側又は外周部側のいずれか一方を持ち上げると、他方も持ち上げられるような係合部によって係合されてなることを特徴とするサセプタカバー。
【請求項２】
前記係合部は、一方が他方に載置可能な段部によって形成されていることを特徴とする請求項１記載のサセプタカバー。
【請求項３】
前記係合部は、前記内周側又は外周側に設けられて外周側又は内周側に向かって突出する凸部と、前記外周側又は前記内周側に設けられて前記凸部が嵌合可能な凹部とを備えてなることを特徴とする請求項１又は２に記載のサセプタカバー。
【請求項４】
請求項１乃至３の何れか一項に記載のサセプタカバーを備えたことを特徴とする気相成長装置。

【図１】