成膜装置および成膜方法
【課題】搬送室とチャンバの温度差にかかわらず、基板をサセプタ上の所定位置に載置することのできる成膜装置および成膜方法を提供する。
【解決手段】ロボットハンドで基板をチャンバの内部へ搬送し（Ｓ１０１）、基板支持部へ受け渡す（Ｓ１０２）。基板支持部を下降させて、サセプタの上に基板を載置する（Ｓ１０３）。基板を回転させながら温度測定を行う（Ｓ１０４）。放射温度計による測定結果と、エンコーダによる検出結果とを用いて、温度データと位置データを作成する（Ｓ１０５）。これらから基板の位置ずれ量を求めて（Ｓ１０６）、この位置ずれ量が許容値以下であるか否かを判定する（Ｓ１０７）。位置ずれ量が許容値より大きい場合には、搬送室内でロボットハンドの位置調整を行った後（Ｓ１０８）、次に成膜予定の基板をチャンバの内部へ搬送し、基板支持部を介してサセプタの上に載置する（Ｓ１０９）。
【解決手段】ロボットハンドで基板をチャンバの内部へ搬送し（Ｓ１０１）、基板支持部へ受け渡す（Ｓ１０２）。基板支持部を下降させて、サセプタの上に基板を載置する（Ｓ１０３）。基板を回転させながら温度測定を行う（Ｓ１０４）。放射温度計による測定結果と、エンコーダによる検出結果とを用いて、温度データと位置データを作成する（Ｓ１０５）。これらから基板の位置ずれ量を求めて（Ｓ１０６）、この位置ずれ量が許容値以下であるか否かを判定する（Ｓ１０７）。位置ずれ量が許容値より大きい場合には、搬送室内でロボットハンドの位置調整を行った後（Ｓ１０８）、次に成膜予定の基板をチャンバの内部へ搬送し、基板支持部を介してサセプタの上に載置する（Ｓ１０９）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、成膜装置および成膜方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、ＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ Ｇａｔｅ Ｂｉｐｏｌａｒ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ；絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）などのパワーデバイスのように、比較的膜厚の大きい結晶膜を必要とする半導体素子の製造には、エピタキシャル成長技術が利用されている。
【０００３】
エピタキシャル成長技術に使用される気相成長方法では、反応室内に基板を載置した状態で反応室内の圧力を常圧または減圧にする。そして、基板を加熱しながら、反応室内に反応性のガスを供給する。すると、基板の表面でガスが熱分解反応または水素還元反応を起こして気相成長膜が形成される。反応によって生成したガスや、反応に使用されなかったガスは、反応室に設けられた排気口を通じて外部に排出される。基板上にエピタキシャル膜を形成した後は、反応室から基板を搬出する。次いで、新しい基板を反応室内に搬入し、同様にしてエピタキシャル膜の形成を行う。
【０００４】
膜厚の大きいエピタキシャル膜を高い歩留まりで製造するには、均一に加熱されたウェハの表面に新たな反応ガスを次々に接触させて成膜速度を向上させる必要がある。そこで、従来の成膜装置においては、ウェハを高速で回転させながらエピタキシャル成長させることが行われている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００５】
図１０は、従来の成膜装置の模式的な断面図であり、基板が搬出（または搬入）される様子を示している。
【０００６】
図１０に示すように、成膜装置２００において、チャンバ２０１は、ベースプレート３０１の上にベルジャ３０２が配置された構造を有する。ベースプレート３０１の上には、ベースプレート３０１の全面を被覆する形状と大きさを備えたベースプレートカバー３０３が取り外し可能に設置されている。ベースプレートカバー３０３は、例えば、石英からなるものとすることができる。ベースプレート３０１とベルジャ３０２は、フランジ２１０によって連結されており、フランジ２１０はパッキン２１１でシールされている。気相成長反応の際には、チャンバ２０１内が極めて高い温度になる。そこで、チャンバ２０１の冷却を目的として、ベースプレート３０１とベルジャ３０２の内部には、冷却水の流路２０３が設けられている。
【０００７】
ベルジャ３０２には、反応ガス２０４を導入する供給口２０５が設けられている。一方、ベースプレート３０１には排気口２０６が設けられており、排気口２０６を通じて反応後や未反応の反応ガス２０４がチャンバ２０１の外部へ排出される。
【０００８】
排気口２０６は、フランジ２１３によって配管２１２と連結している。また、フランジ２１３は、パッキン２１４でシールされている。
【０００９】
チャンバ２０１の内部には、ライナ２０２が配置されている。ライナ２０２の内側には、回転軸２１６と、回転軸２１６の上端に設けられた回転筒２１７とが配置されている。回転筒２１７の上には、リング状のサセプタ２０８が取り付けられており、回転軸２１６が回転すると、回転筒２１７を介してサセプタ２０８が回転するようになっている。
【００１０】
サセプタ２０８は、その内周側に設けられた座ぐり内に基板２０７の外周部を受け入れる構造となっている。気相成長反応時においては、基板２０７をサセプタ２０８上に載置することにより、サセプタ２０８の回転とともに基板２０７が回転する。
【００１１】
ライナ２０２の上部開口部には、整流板であるシャワープレート２１５が設けられている。シャワープレート２１５を通過した反応ガス２０４は基板２０７の方へ流下する。そして、基板２０７の表面で熱分解反応または水素還元反応を起こしてエピタキシャル膜を形成する。
【００１２】
基板２０７の加熱は、回転筒２１７の内部に配置されたヒータ２０９によって行われる。ヒータ２０９は、アーム形状をした導電性のブースバー２２０によって支持されている。また、ブースバー２２０は、ヒータ２０９を支持する側とは反対の側で、ヒータベース２２１によって支持されている。そして、導電性の連結部２２２によって、ブースバー２２０と電極棒２２３が連結されることにより、電極棒２２３からヒータ２０９へ給電が行われる。尚、基板２０７の表面温度は、放射温度計２２４ａ、２２４ｂによって測定される。
【００１３】
基板２０７の上にエピタキシャル膜を形成した後は、チャンバ２０１内のガスを水素ガスや不活性ガスなどで置換する。その後、基板２０７をチャンバ２０１の外へ搬出する。
【００１４】
ライナ２０２とベルジャ３０２には、それぞれ基板搬出入口２４６と基板搬出入口２４７が設けられている。また、チャンバ２０１には、基板搬出入口２４７を介して搬送室（図示せず）が隣接しており、この搬送室には搬送ロボットが配置されている。基板２０７を搬出する際には、回転筒２１７の内部に配置された基板支持部（図示せず）によって基板２０７が上方に突き上げられる。また、搬送ロボットのロボットハンド２４８が基板搬出入口２４６、２４７を介してチャンバ２０１の内部に挿入される。そして、基板支持部からロボットハンド２４８へ基板２０７が受け渡された後、基板搬出入口２４６、２４７を通じて基板２０７が搬出される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１５】
【特許文献１】特開２００８−１０８９８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
基板２０７を搬出した後は、次にエピタキシャル膜を形成する基板２０７をチャンバ２０１の内部へ搬入する。具体的には、基板２０７を保持したロボットハンド２４８を基板搬出入口２４６、２４７からチャンバ２０１の内部へ挿入する。次いで、ロボットハンド２４８から基板支持部へ基板２０７を受け渡す。その後、基板支持部を降下させて、基板２０７をサセプタ２０８の上へ載置する。このとき、基板２０７の中心とサセプタ２０８の中心とが一致するように、搬送室内においてロボットハンド２４８の位置が調整されている。
【００１７】
ところで、上記のようにして基板２０７を搬入する際、搬送室内の温度は常温程度であるのに対し、チャンバ２０１内の温度はこれよりかなり高温（例えば、８００℃程度）である。このため、搬送室からチャンバ２０１内に搬入された基板２０７は、急激な温度変化を受けて変形を起こす。すると、ロボットハンド２４８または基板支持部の上で基板２０７が動き、搬送室内で調整した位置からずれる。この状態でサセプタ２０８の上に基板２０７を載置すると、基板２０７の中心とサセプタ２０８の中心とが一致せず、基板２０７からサセプタ２０８の座ぐり側壁までの距離が周方向に不均一となる。
【００１８】
基板２０７の中心とサセプタ２０８の中心とが一致しない状態でエピタキシャル反応を行うと、次のような問題が生じる。
【００１９】
チャンバ２０１に導入された反応ガス２０４は、基板２０７の回転に伴う遠心力によって、基板２０７の上面中心部から放射状に流れて外周部に掃き出された後、排気口２０６を通じてチャンバ２０１の外部へ排出される。このとき、基板２０７からサセプタ２０８の座ぐり側壁までの距離が近いところでは、掃き出された反応ガス２０４の一部が滞留し、基板２０７とサセプタ２０８の間にエピタキシャル膜が形成される。すると、基板２０７がサセプタ２０８に貼り付いてしまい、基板２０７の搬送時の障害となるだけでなく、スリップと称される結晶欠陥が発生する原因ともなる。スリップは、ウェハに反りを生じさせたり、ＩＣデバイスにリークを起こしたりして、ＩＣデバイスの歩留まりを著しく減少させる。
【００２０】
本発明は、こうした問題に鑑みてなされたものである。すなわち、本発明の目的は、搬送室とチャンバの温度差にかかわらず、基板をサセプタ上の所定位置に載置することのできる成膜装置および成膜方法を提供することにある。
【００２１】
本発明の他の目的および利点は、以下の記載から明らかとなるであろう。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
本発明の第１の態様は、反応ガスが供給されて成膜処理が行われる反応室と、
反応室に配置されて基板が載置されるサセプタと、
サセプタの下方に設けられて基板を加熱する加熱部と、
反応室に隣接する搬送室と、
搬送室に配置されて、反応室に基板を搬送する搬送部と、
基板の温度を測定する温度測定部と、
サセプタを介して基板を回転させる回転部と、
回転部の回転方向と回転角度を検出する検出部とを有し、
基板を回転させながら温度測定部で測定した基板の温度データと、検出部で検出した回転方向と回転角度から作成した温度測定を行う座標の位置データとを用いて、基板の温度分布データを作成し、この温度分布データから基板の位置ずれの方向と位置ずれ量を求める解析部と、
位置ずれの方向と位置ずれ量を基に搬送部の位置を調整する制御部とを有することを特徴とする成膜装置に関する。
【００２３】
本発明の第１の態様において、解析部は、位置ずれ量が許容値以下であるか否かを判定し、位置ずれ量が許容値を超える場合に制御部へ位置ずれの方向と位置ずれ量を送ることが好ましい。
【００２４】
本発明の第１の態様において、温度測定部は、反応室の外部に設けられ、基板からの放射光を受光して基板の温度を測定する放射温度計を有することが好ましい。
【００２５】
本発明の第１の態様において、放射温度計は、温度測定位置を変動させることが可能であることが好ましい。
【００２６】
本発明の第１の態様において、温度測定位置は、所定のピッチで移動させることが可能であることが好ましい。
【００２７】
本発明の第２の態様は、搬送部で反応室に基板を搬送し、基板支持部を介してサセプタ上に基板を載置する工程と、
基板を回転させながら基板の外周部の温度測定を行うとともに、基板の回転方向と回転角度を検出する工程と、
基板の温度、回転方向および回転角度のデータから基板の温度分布データを作成して基板の位置ずれの方向と位置ずれ量を求める工程と、
位置ずれの方向と位置ずれ量を基に搬送部の位置を調整する工程と、
基板を反応室から搬出し、
搬出された基板を、調整後の搬送部によって再び反応室に搬送し、基板支持部を介してサセプタ上に載置する工程と、
反応室に反応ガスを供給し、基板を加熱しながら、この基板の上に所定の膜を形成する工程とを有することを特徴とする成膜方法に関する。
【００２８】
本発明の第３の態様は、搬送部で反応室に第１の基板を搬送し、基板支持部を介してサセプタ上に基板を載置する工程と、
基板を回転させながら基板の温度測定を行うとともに、基板の回転方向と回転角度を検出する工程と、
基板の温度、回転方向および回転角度のデータから基板の温度分布データを作成して基板の位置ずれの方向と位置ずれ量を求める工程と、
位置ずれの方向と位置ずれ量を基に搬送部の位置を調整する工程と、
第１の基板を反応室から搬出する工程と、
第１の基板と同じ材料からなる第２の基板を搬送部によって反応室に搬送する工程と、
基板支持部を介して第２の基板をサセプタ上に載置する工程と、
反応室に反応ガスを供給し、第２の基板を加熱しながら、第２の基板の上に所定の膜を形成する工程とを有することを特徴とする成膜方法に関する。
【００２９】
本発明の第２の態様または第３の態様において、基板の温度測定は、基板の中心とサセプタの中心とが一致しているときの基板の外周部に位置する円周上で行うことが好ましい。
【００３０】
本発明の第２の態様または第３の態様において、基板の温度測定は、基板の中心とサセプタの中心とが一致しているときの基板の外周部に位置する２つ以上の円周上で行うことが好ましい。
【００３１】
本発明の第２の態様または第３の態様において、搬送部の位置を調整する工程は、位置ずれ量が許容値を超える場合に行うことが好ましい。
【発明の効果】
【００３２】
本発明の第１の態様によれば、基板の位置ずれ量を求める解析部と、この位置ずれ量を基に搬送部の位置を調整する制御部とを有するので、搬送室とチャンバの温度差にかかわらず、基板をサセプタ上の所定位置に載置することのできる成膜装置が提供される。
【００３３】
本発明の第２の態様によれば、基板の位置ずれ量を求める工程と、この位置ずれ量を基に搬送部の位置を調整する工程とを有するので、搬送室とチャンバの温度差にかかわらず、基板をサセプタ上の所定位置に載置することのできる成膜方法が提供される。
【００３４】
本発明の第３の態様によれば、基板の位置ずれ量を求める工程と、この位置ずれ量を基に搬送部の位置を調整する工程とを有するので、搬送室とチャンバの温度差にかかわらず、基板をサセプタ上の所定位置に載置することのできる成膜方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本実施の形態の成膜装置の断面図であり、基板がロボットハンドで保持された状態を示す図である。
【図２】図１で、基板が基板支持部に支持された状態の断面図である。
【図３】図１で、基板がサセプタ上に載置された状態の断面図である。
【図４】基板の温度測定位置を模式的に示した図である。
【図５】位置ずれが生じた基板と、温度測定点との関係を示す図である。
【図６】図５で基板の周縁部が７ａにあるときの、円周７０１〜７０５上の温度分布を示す一例である。
【図７】図５で基板の周縁部が７ｂにあるときの、円周７０１上の温度分布を示す一例である。
【図８】本実施の形態の成膜装置におけるデータの流れを示す図である。
【図９】本実施の形態の成膜方法のフローチャートである。
【図１０】従来の成膜装置の模式的な断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
図１は、本実施の形態の成膜装置の模式的な部分断面図である。尚、この図では、説明のために必要な構成以外を省略している。また、縮尺についても、各構成部を明確に視認できるよう原寸大のものとは変えている。
【００３７】
図１に示すように、成膜装置１００は、反応室としてのチャンバ１を有する。チャンバ１は、ベースプレート１０１の上にベルジャ１０２が配置された構造を有する。ベースプレート１０１の上には、ベースプレート１０１の全面を被覆する形状と大きさを備えたベースプレートカバー１０３が取り外し可能に設置されている。ベースプレートカバー１０３は、例えば、石英からなるものとすることができる。ベースプレート１０１とベルジャ１０２は、フランジ１０によって連結されており、フランジ１０はパッキン１１でシールされている。ベースプレート１０１は、例えば、ＳＵＳ（Ｓｔｅｅｌ Ｕｓｅ Ｓｔａｉｎｌｅｓｓ；ステンレス鋼）からなるものとすることができる。
【００３８】
気相成長反応の際には、チャンバ１内が極めて高い温度になる。そこで、チャンバ１の冷却を目的として、ベースプレート１０１とベルジャ１０２の内部には、冷却水の流路３が設けられている。
【００３９】
ベルジャ１０２には、反応ガス４を導入する供給口５が設けられている。一方、ベースプレート１０１には排気口６が設けられており、排気口６を通じて反応後や未反応の反応ガス４がチャンバ１の外部へ排出される。
【００４０】
排気口６は、フランジ１３によって配管１２と連結している。また、フランジ１３は、パッキン１４でシールされている。尚、パッキン１１およびパッキン１４には、３００℃程度の耐熱温度を有するフッ素ゴムなどが用いられる。
【００４１】
チャンバ１の内部には、中空筒状のライナ２が配置されている。ライナ２は、チャンバ１の内壁１ａと、基板７上への気相成長反応が行われる空間Ａとを仕切る目的で設けられる。これにより、チャンバ１の内壁１ａが反応ガス４で腐食されるのを防ぐことができる。気相成長反応は高温下で行われるので、ライナ２は、高い耐熱性を備える材料によって構成される。例えば、ＳｉＣ部材またはカーボンにＳｉＣをコートして構成された部材の使用が可能である。
【００４２】
本実施の形態では、便宜上、ライナ２を胴部２ａと頭部２ｂの２つの部分に分けて称する。胴部２ａは、内部にサセプタ８が配置される部分であり、頭部２ｂは、胴部２ａより内径の小さい部分である。胴部２ａと頭部２ｂは、一体となってライナ２を構成しており、頭部２ｂは胴部２ａの上方に位置する。
【００４３】
頭部２ｂの上部開口部には、整流板であるシャワープレート１５が設けられている。シャワープレート１５は、基板７の表面に反応ガス４を均一に供給する機能を有する。このため、シャワープレート１５には、複数個の貫通孔１５ａが設けられており、供給口５からチャンバ１に導入された反応ガス４は、貫通孔１５ａを通って基板７の方へ流下する。ここで、反応ガス４は、無駄に拡散することなく、効率よく基板７の表面に到達することが好ましい。それ故、頭部２ｂの内径は胴部２ａより小さく設計されている。具体的には、頭部２ｂの内径は、貫通孔１５ａの位置と基板７の大きさを考慮して決められる。
【００４４】
また、チャンバ１の内部、具体的には、ライナ２の胴部２ａに、基板７を支持するサセプタ８が配置されている。サセプタ８は、高耐熱性の材料で構成される。例えば、基板７の上にＳｉＣをエピタキシャル成長させる場合、基板７は１５００℃以上の高温にする必要がある。このため、サセプタ８には、例えば、等方性黒鉛の表面にＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法によってＳｉＣを被覆したものなどが用いられる。尚、サセプタ８の形状は、基板７を載置可能な形状であれば特に限定されるものではなく、リング状や円盤状などから適宜選択して用いられる。
【００４５】
基板７の加熱は、回転筒１７の内部に配置されたヒータ９によって行われる。ヒータ９は、本発明における加熱部である。ヒータ９は、抵抗加熱型のヒータとすることができ、円盤状のインヒータ９ａと、環状のアウトヒータ９ｂとを有する。インヒータ９ａは、基板７に対応する位置に配置される。アウトヒータ９ｂは、インヒータ９ａの上方であって、基板７の外周部に対応する位置に配置される。基板７の外周部は中央部に比べて温度が低下しやすいため、アウトヒータ９ｂを設けることで外周部の温度低下を防ぐことができる。
【００４６】
インヒータ９ａとアウトヒータ９ｂは、アーム形状をした導電性のブースバー２０によって支持されている。ブースバー２０は、例えば、カーボンをＳｉＣで被覆してなる部材によって構成される。また、ブースバー２０は、インヒータ９ａとアウトヒータ９ｂを支持する側とは反対の側で、石英製のヒータベース２１によって支持されている。そして、モリブデンなどの金属からなる導電性の連結部２２によって、ブースバー２０と電極棒２３が連結されることにより、電極棒２３からインヒータ９ａとアウトヒータ９ｂへ給電が行われる。具体的には、電極棒２３からこれらのヒータ（９ａ、９ｂ）の発熱体に通電されて発熱体が昇温する。
【００４７】
基板７の表面温度は、温度測定部としての放射温度計２４ａ、２４ｂによって測定することができる。図１において、放射温度計２４ａは、基板７の中央部付近の温度を測定するのに用いられる。一方、放射温度計２４ｂは、基板７の外周部の温度を測定するのに用いられ、外周部における温度測定位置を移動させることができる。これらの放射温度計（２４ａ、２４ｂ）は、図１に示すように、チャンバ１の上部に設けることができる。この場合、ベルジャ１０２の上部とシャワープレート１５を透明石英製とすることにより、放射温度計２４ａ、２４ｂによる温度測定がこれらによって妨げられないようにすることができる。
【００４８】
測定した温度データは、図示しない制御機構に送られ、インヒータ９ａとアウトヒータ９ｂの各出力制御にフィードバックすることができる。一例として、ＳｉＣエピタキシャル成長を行う場合、各ヒータの設定温度は次のようにすることができる。これにより、基板７を１６５０℃程度に加熱することが可能である。
インヒータ９ａの温度：１６８０℃
アウトヒータ９ｂの温度：１７５０℃
【００４９】
ライナ２の胴部２ａには、回転軸１６と、回転軸１６の上端に設けられた回転筒１７とが配置されている。回転軸１６と回転筒１７は、本発明の回転部を構成する。サセプタ８は、回転筒１７に取り付けられており、回転軸１６が回転すると、回転筒１７を介してサセプタ８が回転するようになっている。気相成長反応時においては、基板７をサセプタ８上に載置することにより、サセプタ８の回転とともに基板７が回転する。
【００５０】
回転軸１６と回転筒１７は、ベースプレート１０１の下に配置された回転機構３１０まで伸びている。回転機構３１０の内部には、回転軸１６と回転筒１７の回転数をモニタするエンコーダ３００が備えられている。エンコーダ３００で回転数をモニタすることで、回転軸１６と回転筒１７が所定の回転数を保つように制御される。また、エンコーダ３００は、回転軸１６と回転筒１７、ひいては、基板７の回転方向と回転角度を検出し、本発明の検出部に対応するものである。エンコーダ３００は、回転軸１６に取り付けられた回転板３０５の回転を検知するエンコーダヘッド３０４と、検知された信号を処理する回路基板を備えたエンコーダピックアップ３０６とを有する。
【００５１】
シャワープレート１５を通過した反応ガス４は、頭部２ｂを通って基板７の方へ流下する。基板７が回転していることにより、反応ガス４は基板７に引きつけられ、シャワープレート１５から基板７に至る領域で縦フローになる。基板７に到達した反応ガス４は、基板７の表面で乱流を形成することなく、水平方向に略層流となって流れる。このようにして、基板７の表面には、新たな反応ガス４が次々と接触する。そして、基板７の表面で熱分解反応または水素還元反応を起こしてエピタキシャル膜を形成する。尚、成膜装置１００では、基板７の外周部からライナ２までの距離を狭くして、基板７の表面における反応ガス４の流れがより均一になるようにしている。
【００５２】
以上の構成とすることで、基板７を加熱し且つ回転させながら気相成長反応を行うことができる。基板７を回転させることにより、基板７の表面全体に効率よく反応ガス４が供給され、膜厚均一性の高いエピタキシャル膜を形成することが可能となる。また、新たな反応ガス４が次々と供給されるので、成膜速度の向上が図れる。
【００５３】
反応ガス４の内で気相成長反応に使用されなかったガスや、気相成長反応により生成したガスは、ベースプレート１０１に設けられた排気口６から排出される。
【００５４】
図１〜図３は、成膜装置１００において、チャンバ１内に基板７が搬入されてサセプタ８の上に載置される様子を示している。
【００５５】
ライナ２とベルジャ１０２には、それぞれ基板搬出入口４６と基板搬出入口４７が設けられている。また、チャンバ１には、基板搬出入口４７を介して搬送室（図示せず）が隣接しており、この搬送室には、搬送部を構成する搬送ロボットが配置されている。搬送ロボットは、ロボットハンド４８を有している。そして、基板７の中心とサセプタ８の中心とが一致した状態で、基板７がサセプタ８の上に載置されるよう、ロボットハンド４８の位置が調整される。
【００５６】
基板７は、ロボットハンド４８により、搬送室から基板搬出入口４６、４７を介してチャンバ１の内部に搬入された後、図２に示すように、ロボットハンド４８から基板支持部５０へ受け渡される。このとき、搬送室で調整された位置関係、すなわち、基板７の中心とサセプタ８の中心とが一致した状態で、基板７がサセプタ８の上に載置されるように調整された、基板７、サセプタ８およびロボットハンド４８の位置関係が、基板７、サセプタ８および基板支持部５０の間にも受け継がれるよう、ロボットハンド４８と基板支持部５０の位置関係が調整されている。基板支持部５０へ基板７が受け渡された後は、基板支持部５０が降下して、図３に示すように、基板７はサセプタ８の上に載置される。
【００５７】
かかる基板７の搬送工程において、搬送室内の温度は常温程度であるのに対して、チャンバ１内の温度は、エピタキシャル成長工程よりは低いものの、搬送室内に比べるとかなりの高温（例えば、８００℃程度）である。このため、搬送室からチャンバ１内に搬入された基板７は、急激な温度変化によって変形し、ロボットハンド４８上や基板支持部５０上で僅かではあるが動く。その結果、基板７の位置は、基板７の中心とサセプタ８の中心とが一致するように調整された位置からずれる。
【００５８】
そこで、かかる基板７の位置ずれを正すため、本実施の形態においては、エピタキシャル成長工程の前に、基板７の位置ずれ量を把握し、これを搬送ロボットにフィードバックする。
【００５９】
そのために、まず、図３の状態でロボットハンド４８をチャンバ１の外部へ退出させた後、基板７を低速（例えば、５０ｒｐｍ程度）で回転させながら、放射温度計２４ｂで基板７の外周部の温度を測定する。外周部一周について温度測定を終えたら、基板７の中心からの距離を所定のピッチで変えて同様に測定する。これを複数回繰り返す。例えば、８インチのシリコンウェハについて、まず、中心から９５ｍｍの円周上の温度を測定する。一周の温度測定を終えたら、測定位置を変え、中心から９６ｍｍの円周上の温度を測定する。その後、一周の温度測定を終える度に、中心からの距離を１ｍｍずつ大きくして測定位置を変える。これを５回繰り返す。
【００６０】
図４は、基板７における温度測定位置を模式的に示した図である。符号７ａは、基板７の周縁部、符号８ａは、サセプタ８の座ぐり部、符号８ｂは、座ぐり部８ａの側壁をそれぞれ示している。温度測定は、例えば、中心がいずれも基板７の中心に一致し、半径の異なる５つの円の各円周７０１〜７０５に沿って行うことができる。基板７の中心とサセプタ８の中心とが一致した状態で、サセプタ８の上に基板７が載置されている場合、各円周７０１〜７０５での測定結果に分布はないはずである。すなわち、円周７０１上で測定した温度は、円のどの位置であっても実質的に同じであり、局所的に高くなったり低くなったりすることはない。他の円周７０２〜７０５についても同様である。
【００６１】
尚、測定箇所は、５つの円周上に限られるものではないが、２つ以上の円周上で行うことが好ましい。これは、次の理由による。
【００６２】
基板７の表面は、水平面と平行であることが好ましいが、実際には、基板７の反りによって多少のうねりを有する。このため、微細に見ると、基板７はサセプタ８と完全に密着しているわけではなく、サセプタ８から部分的に浮いている。これにより、基板７の中心とサセプタ８の中心とが一致した状態で、サセプタ８の上に基板７が載置されていても、円周上で温度分布が生じることがある。したがって、基板７の外周部の温度を測定する際に、１つの円周上のみの測定では、温度分布の原因が、サセプタ８の中心と基板７の中心とが一致していないことによるものなのか、基板７の反りによるものなのかを区別することが困難である。それ故、本実施の形態では、少なくとも２つ以上の円周上で温度測定を行うことが好ましい。
【００６３】
図５は、位置ずれが生じた基板７と、温度測定点との関係を示す図である。この図において、符号７ａは、サセプタ８の中心と基板７の中心とが一致しているときの基板７の周縁部を示している。一方、符号７ｂは、図５で矢印の方向に基板７がずれ、サセプタ８の中心と基板７の中心とが一致しなくなったときの基板７の周縁部を示している。
【００６４】
図５で、基板の周縁部７ｂから、サセプタの座ぐり側壁８ｂまでの距離は、矢印の方向で短くなり、矢印と反対の方向で長くなっている。したがって、この状態でエピタキシャル成長反応を行うと、周縁部７ｂと座ぐり側壁８ｂとの距離が短いところに反応ガス４の一部が滞留してエピタキシャル膜が形成される。すると、基板７がサセプタ８に貼り付いてしまい、基板７を搬送する際の支障となったり、スリップを発生させる原因となったりする。
【００６５】
図５の符号７００は、図４の符号７００に対応している。すなわち、図５で符号７００で囲まれた部分にある５つの点は、それぞれ、図４の円周７０１〜７０５の上にある。また、図５の符号７００’で囲まれた部分にある５つの点も、それぞれ、図４の円周７０１〜７０５の上にある。例えば、符号７００で囲まれた部分にある５つの点のうち、最も周縁部７ａに近い位置にある点と、符号７００’で囲まれた部分にある５つの点のうち、最も周縁部７ａに近い位置にある点とは、いずれも円周７０１の上にある。
【００６６】
本実施の形態において、基板７の外周部の温度測定は放射温度計２４ｂで行っており、基板７が位置ずれを起こしても温度測定の位置に変更はない。これは、次のことを意味している。
【００６７】
図４の５つの円周７０１〜７０５は、サセプタ８の中心と基板７の中心が一致したときの、基板７の外周部に位置している。一方、図５に示すように、基板７が位置ずれを起こしてその周縁部が７ｂとなったとき、基板７上に位置するのは、円周７０３〜７０５の３つであって、円周７０１〜７０２は部分的に基板７から外れる。すなわち、図５において、３つの点（７００ｂ）は、基板７上にあるが、２つの点（７００ａ）は、基板７上にない。しかしながら、この場合であっても、温度測定は５つの円周７０１〜７０５の上で行う。
【００６８】
図１で説明したように、基板７の加熱はヒータ９によって行われ、サセプタ８は基板７とヒータ９の間に位置する。したがって、サセプタ８の温度は、基板７の温度より高くなる。それ故、基板７の周縁部が７ｂにある状態で、図４の５つの円周７０１〜７０５上で温度測定を行うと、基板７から円周が外れた箇所では、放射温度計２４ｂは、基板７ではなくサセプタ８の温度（具体的には、座ぐり部８ａの温度）を測定することになる。このため、この箇所の温度は、基板７上に円周が位置する箇所の温度より高くなる。
【００６９】
例えば、図５において、基板７の周縁部が７ａにあれば、符号７００で囲まれた部分にある５つの点は、符号７００’で囲まれた部分にある対応する５つの点と、それぞれ、実質的に同じ温度になるはずである。しかし、基板７が位置ずれを起こし、周縁部が７ｂとなることにより、符号７００で囲まれた部分は、相対的にサセプタ８が露出している側に移動する。そして、その一部は基板７の上から外れる。一方、符号７００’で囲まれた部分は、相対的に基板７の中央部、すなわち、サセプタ８が露出している側とは反対の側に移動する。ここで、前述の通り、サセプタ９の温度は基板７の温度より高い。したがって、符号７００で囲まれた部分の温度は、サセプタ８が露出している側に移動することで、位置ずれを起こしていないときの温度より全体に高くなる。これに対して、符号７００’で囲まれた部分の温度は、サセプタ８が露出している側から遠ざかる方向に移動することで、位置ずれをおこしていないときの温度より全体に低くなる。
【００７０】
図６は、図５で基板７の周縁部が７ａにあるときの、図４の円周７０１〜７０５上の温度分布を示す一例である。図の横軸は、図１の回転軸１６と回転筒１７の回転角度を示しており、この回転角度によって円周上の位置が決められる。ここで、０°と３６０°は同じ位置である。そして、図５において、符号７００で囲まれた部分にある各点の位置を９０°とすれば、符号７００’で囲まれた部分にある各点の位置は２７０°である。
【００７１】
図６の横軸に示す回転角度は、図１のエンコーダ３００によって検出される。また、エンコーダ３００は、回転軸１６と回転筒１７の回転方向も検出する。温度測定を行う座標の位置データは、エンコーダ３００によって検出された回転方向と回転角度を用いて作成される。
【００７２】
図６において、符号Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４、Ｔ５は、それぞれ、図４の円周７０１、７０２、７０３、７０４、７０５上の温度分布を示している。各温度分布は、同じ円周であれば円周上の位置にかかわらず一定の温度である。しかし、円周が異なると温度も異なる。例えば、図４に示すように、円周７０１は、サセプタ８が露出している部分に最も近いことから、温度分布Ｔ１は、最も高い温度を示す。これに対して、円周７０５は、サセプタ８が露出している部分から最も遠いことから、温度分布Ｔ５は、最も低い温度を示す。
【００７３】
図７は、図５で基板７の周縁部が７ｂにあるときの、円周７０１上の温度分布Ｔ１を示す一例である。図の横軸は、図６と同様である。尚、サセプタ８において、基板７に被覆されていない座ぐり部８ａ（図４）の温度は、場所にかかわらず一定とする。
【００７４】
図７において、温度分布Ｔ１は、図４の円周７０１上の位置によって温度が変化している。温度分布Ｔ１において、最高温度を示すのは、領域Ｐ、すなわち、図４の円周７０１が基板７の上から外れている部分である。領域Ｐでは、基板７の温度でなく、サセプタ８の座ぐり部８ａの温度を測定することになるため、高い温度になる。一方、領域Ｐ以外では、基板７の温度を測定するので、領域Ｐより温度は低くなる。また、さらに、図４の円周７０１が、サセプタ８の露出している部分から離れるほど、すなわち、基板７の中央部に近くなるほど、温度は低くなる。最低温度を示すのは、図５の領域７００’で囲まれた部分にある点である。
【００７５】
図６の温度分布Ｔ１と、図７の温度分布Ｔ１とを比較することにより、基板７の位置ずれの方向と位置ずれ量、すなわち、基板７の中心がサセプタ８の中心からどの方向にどの程度ずれているかを求めることができる。尚、実際には、基板７の周縁部が７ｂにあるときの温度分布を、円周７０２〜７０５についても求め、５つの円周について温度分布の平均を算出し、これと、図６の温度分布Ｔ１〜Ｔ５の平均とを比較して、基板７の位置ずれの方向と位置ずれ量を求める。
【００７６】
図８は、本実施の形態の成膜装置におけるデータの流れを示したものである。
【００７７】
図８に示すように、チャンバ１内に載置された基板７の温度は、温度測定部４０２で測定される。温度測定部４０２は、図１の放射温度計２４ａ、２４ｂを有する。温度測定部４０２で測定されたデータは、温度データ作成部４０３に送られる。温度データ作成部４０３は、基板７毎に温度データを作成する。
【００７８】
また、チャンバ１内における回転軸１６と回転筒１７の回転方向と回転角度は、エンコーダ３００によって検出される。検出されたデータは、位置データ作成部４０５に送られる。位置データ作成部４０５は、これらのデータから、温度測定を行う基板の座標の位置データを作成する。
【００７９】
温度データ作成部４０３の温度データと、位置データ作成部４０５の位置データとは、データ解析部４０６に送られる。データ解析部４０６は、送られたデータを基に、図７に示すような温度分布データを作成する。そして、このデータと、図６に示すような基準となる温度分布データとを比較し、基板７の位置ずれの方向と位置ずれ量を求める。
【００８０】
データ解析部４０６で得られた基板７の位置ずれの方向と位置ずれ量は、搬送ロボット制御部４０７へ送られる。搬送ロボット制御部４０７は、基板７の位置ずれの方向と位置ずれ量を基に、搬送ロボット４０８（具体的には、ロボットハンド４８）の位置を調整する。これにより、搬送室とチャンバ１の温度差によって基板７が変形し、ロボットハンド４８上または基板支持部５０上で動いたとしても、この位置ずれ量を予め見込んだ位置にロボットハンド４８が調整されるので、基板７は、サセプタ８上で、その中心がサセプタ８の中心と一致する位置に載置されるようになる。したがって、基板７からサセプタ８の座ぐり側壁８ｂまでの距離は周方向に均一となり、反応ガス４の一部がこれらの間に滞留してエピタキシャル膜が形成されるといった現象を回避できる。よって、基板７がサセプタ８に貼り付いてしまい、基板７の搬送時の障害となったり、スリップを発生する原因となったりするのを抑制できる。また、基板７がサセプタ８の中心に載置されることで、基板７上に均一な膜厚のエピタキシャル膜を形成することが可能となる。
【００８１】
尚、本実施の形態では、データ解析部４０６で得られた基板７の位置ずれの方向と位置ずれ量を基に、作業者が搬送ロボット４０８の位置を手動で調整してもよい。
【００８２】
次に、図１〜図３、図８および図９を参照しながら、本実施の形態における成膜方法の一例を述べる。尚、図９は、本実施の形態の成膜方法のフローチャートである。
【００８３】
本実施の形態の成膜装置１００は、例えば、ＳｉＣエピタキシャル膜の形成に好適である。そこで、以下では、ＳｉＣエピタキシャル膜の形成を例にとる。
【００８４】
基板７としては、例えば、ＳｉＣウェハを用いることができる。但し、これに限られるものではなく、場合に応じて、他の材料からなるウェハなどを用いてもよい。例えば、Ｓｉウェハ、ＳｉＯ２（石英）などの他の絶縁性基板、高抵抗のＧａＡｓなどの半絶縁性基板などを用いることもできる。
【００８５】
本実施の形態においては、ＳｉＣエピタキシャル膜の成膜を行う前に、基板の位置調整を行う。まず、図１に示すように、ロボットハンド４８で基板７をチャンバ１の内部へ搬送する（Ｓ１０１）。次いで、図２に示すように、ロボットハンド４８から基板支持部５０へ基板７を受け渡す（Ｓ１０２）。その後、基板支持部５０を下降させて、図３に示すように、サセプタ８の上に基板７を載置する（Ｓ１０３）。
【００８６】
次に、基板７を回転させながら温度測定を行う（Ｓ１０４）。具体的には、回転軸１６を回転させることにより、回転筒１７を介してサセプタ８を低速で回転させる。回転数は、例えば、５０ｒｐｍとすることができる。そして、基板７を回転させた状態で、放射温度計２４ｂにより基板７の外周部の温度測定を行う。例えば、外周部一周について温度測定を終えたら、基板７の中心からの距離を変えて同様に測定する。これを複数回繰り返す。また、このとき、回転軸１６と回転筒１７の回転方向と回転角度を、エンコーダ３００によって検出する。尚、Ｓ１０４を終えた後は、基板７の回転を停止し、基板７をチャンバ１の外部へ搬出する。
【００８７】
次に、放射温度計２４ｂによる測定結果と、エンコーダ３００による検出結果とを用いて、温度データと位置データを作成する（Ｓ１０５）。具体的には、放射温度計２４ｂでの測定値が温度データ作成部４０３に送られ、温度データ作成部４０３で基板７毎に温度データが作成される。また、エンコーダ３００で検出されたデータは、位置データ作成部４０５に送られる。位置データ作成部４０５は、送られたデータから、温度測定を行う座標の位置データを作成する。
【００８８】
次に、温度データと位置データから基板７の位置ずれの方向と位置ずれ量を求める（Ｓ１０６）。具体的には、温度データ作成部４０３の温度データと、位置データ作成部４０５の位置データが、データ解析部４０６に送られる。データ解析部４０６は、送られたデータを基に、図７に示すような温度分布データを作成する。そして、このデータと、図６に示すような基準となるデータとを比較し、基板７の位置ずれの方向と位置ずれ量を求める。
【００８９】
次に、Ｓ１０６で得られた位置ずれ量が許容値以下であるか否かを判定する（Ｓ１０７）。この判定は、図８のデータ解析部４０６で行う。
【００９０】
位置ずれ量が許容値より大きい場合には、搬送室内でロボットハンド４８の位置調整を行う（Ｓ１０８）。具体的には、まず、データ解析部４０６で得られた基板７の位置ずれの方向と位置ずれ量が搬送ロボット制御部４０７へ送られる。搬送ロボット制御部４０７は、基板７の位置ずれの方向と位置ずれ量を基に、搬送ロボット４０８（具体的には、ロボットハンド４８）の位置を調整する。その後、位置ずれの方向と位置ずれ量の検出に用いた基板７の次に成膜予定の基板７をチャンバ１の内部へ搬送し、基板支持部５０を介してサセプタ８の上に載置する（Ｓ１０９）。位置ずれの方向と位置ずれ量の検出に用いた基板７については、エピタキシャル膜を成膜することなく搬出する。あるいは、そのままエピタキシャル膜の成膜を行ってもよい。この場合、位置ずれによる膜の良否判定は、後の検査工程で行うことができる。
【００９１】
一方、位置ずれ量が許容値以下である場合には、ロボットハンド４８の位置調整は不要と判断し、ロボットハンド４８の位置調整を行わずに、位置ずれの方向と位置ずれ量の検出に用いた基板７の次に成膜予定の基板７を搬送する（Ｓ１０９）。その後、エピタキシャル膜の成膜を行う（Ｓ１１０）。
【００９２】
また、本実施の形態においては、位置ずれの方向と位置ずれ量の検出に使用した基板７に対して位置調整を行ってもよい。例えば、Ｓ１０７で位置ずれ量が許容値より大きいと判定された場合には、位置ずれの方向と位置ずれ量の検出に使用した基板７を、一旦チャンバ１から搬出し、搬送室内でロボットハンド４８の位置調整を行う（Ｓ１０８）。この場合、位置ずれの方向と位置ずれ量を基に作業者が手動で位置調整を行ってもよく、あるいは、搬送ロボット制御部４０７により自動で位置調整を行ってもよい。位置調整を行った後は、ロボットハンド４８で、位置ずれの方向と位置ずれ量の検出に使用した基板７を再度チャンバ１の内部へ搬送し、基板支持部５０を介してサセプタ８の上に載置する（Ｓ１０９）。その後、エピタキシャル膜の成膜を行う（Ｓ１１０）。
【００９３】
一方、位置ずれ量が許容値以下である場合には、ロボットハンド４８の位置調整は不要と判断し、チャンバ１から基板７を搬出することなく、Ｓ１０７からＳ１１０に進んでエピタキシャル膜を形成する。
【００９４】
このように、本実施の形態において、Ｓ１０９でチャンバ１の内部へ搬送する基板７は、位置ずれの方向と位置ずれ量の測定に用いた基板７と同一の基板であってもよく、また、基板７と同じ種類の異なる基板、例えば、位置ずれの方向と位置ずれ量の測定に用いた基板７の次に成膜予定の基板７であってもよい。前者であれば、位置ずれの調整を全ての基板について確実に行うことができるが、スループットの点からは後者が好ましい。一般に、同種類の基板であれば同一の基板でなくても、位置ずれの方向や程度は同様である。したがって、位置ずれの方向と位置ずれ量の測定に用いた基板と同一の基板でなくても、測定された位置ずれの方向と位置ずれ量を基にロボットハンド４８の位置調整を行うことにより、基板の中心とサセプタの中心が一致するように載置することが可能である。
【００９５】
また、本実施の形態では、データ解析部４０６で上記判定を行わずに、（位置ずれ量がゼロである場合を含めて）得られた位置ずれの方向と位置ずれ量を全て搬送ロボット制御部４０７へ送り、ロボットハンド４８の位置調整を行ってもよい。
【００９６】
以上の工程によれば、搬送室とチャンバ１の温度差によって基板７が変形し、ロボットハンド４８上または基板支持部５０上で動いたとしても、位置ずれの方向と位置ずれ量を予め見込んだ位置にロボットハンド４８が調整されるので、基板７は、サセプタ８上で、その中心がサセプタ８の中心と一致する位置に載置されるようになる。こうして基板の位置調整は、成膜処理工程で連続して搬送される同じ種類の複数の基板の最初の基板に対して行うことができるが、成膜する基板１枚毎に行うことも可能である。
【００９７】
サセプタ８の上に基板７を載置した後は、エピタキシャル成長反応を行い、基板７の上にエピタキシャル膜を形成する（Ｓ１１０）。
【００９８】
エピタキシャル反応に使用する反応ガス４としては、例えば、プロパン（Ｃ３Ｈ８）、シラン（ＳｉＨ４）およびキャリアガスとしての水素ガスを用いることができる。この場合、シランに代えて用いることができるものとして、ジシラン（ＳｉＨ６）、モノクロロシラン（ＳｉＨ３Ｃｌ）、ジクロロシラン（ＳｉＨ２Ｃｌ２）、トリクロロシラン（ＳｉＨＣｌ３）、テトラクロロシラン（ＳｉＣｌ４）などが挙げられる。
【００９９】
次に、チャンバ１の内部を常圧または適当な減圧にした状態で、基板７を回転させる。基板７が載置されたサセプタ８は、回転筒１７の上端に配置されている。したがって、回転軸１６を通じて回転筒１７を回転させると、サセプタ８が回転し、同時に基板７も回転する。回転数は、例えば５０ｒｐｍ程度とすることができる。
【０１００】
次に、ヒータ９によって基板７を加熱する。ＳｉＣエピタキシャル成長では、基板７は、例えば、１５００℃〜１７００℃までの間の所定の温度に加熱される。また、基板７の加熱によってチャンバ１内は高温になるので、ベースプレート１０１とベルジャ１０２の内部に設けた流路３に冷却水を流す。これにより、チャンバ１が過度に昇温するのを防止できる。
【０１０１】
放射温度計２４ａ、２４ｂにより、基板７の温度が例えば１６５０℃に達したことを確認した後は、基板７の回転数を徐々に上げていく。例えば、９００ｒｐｍ程度の回転数まで上げることができる。また、供給口５より反応ガス４を導入する。
【０１０２】
反応ガス４は、シャワープレート１５の貫通孔１５ａを通り、基板７への気相成長反応が行われる空間Ａへ流入する。シャワープレート１５を通過することで、反応ガス４は整流され、下方で回転する基板７へ向かって略鉛直に流下して、いわゆる縦フローを形成する。
【０１０３】
基板７の表面に到達した反応ガス４は、この表面で熱分解反応または水素還元反応を起こしてＳｉＣエピタキシャル膜を形成する。気相成長反応に使用されなかった余剰の反応ガス４や、気相成長反応により生成したガスは、チャンバ１の下方に設けられた排気口６を通じて外部に排気される。
【０１０４】
基板７の上に、所定の膜厚のＳｉＣ膜を形成した後は、反応ガス４の供給を終了する。続いて、ヒータ９による加熱を停止し、基板７が所定の温度まで下がるのを待つ。また、チャンバ１内のガスを水素ガスや不活性ガスなどで置換する。尚、基板７が所定の温度以下となるまで、供給口５からキャリアガスの供給を続けてもよい。
【０１０５】
放射温度計２４ａ、２４ｂにより、基板７が所定の温度まで冷却されたことを確認した後は、チャンバ１の外部に基板７を搬出する。
【０１０６】
具体的には、基板支持部５０を上方に移動させて基板７に接触させた後、さらにそのまま移動させて、図２に示すように、基板７を上方に突き上げる。次いで、基板支持部５０からロボットハンド４８へ基板７を受け渡し、ロボットハンド４８で基板７を保持して、基板搬出入口４７からチャンバ１の外部へ基板７を搬出する。
【０１０７】
続いて成膜処理を行う際には、新たな基板７をチャンバ１の内部へ搬入する。前述のように、同種類の基板であれば同一の基板でなくても、位置ずれの方向や程度は同様であるので、ロボットハンド４８の位置調整を改めて行わずに搬入することが可能である。尚、図９（または図１０）のＡ１０１〜Ｓ１０９により、改めて基板７の位置調整を行ってから、上述した手順にしたがって、基板７の上へエピタキシャル膜を形成することもできる。
【０１０８】
本実施の形態の成膜方法によれば、搬送室とチャンバ１の温度差によって基板７が変形し、ロボットハンド４８上または基板支持部５０上で動いたとしても、位置ずれの方向と位置ずれ量を予め見込んだ位置にロボットハンド４８が調整されるので、基板７は、サセプタ８上で、その中心がサセプタ８の中心と一致する位置に載置されるようになる。したがって、基板７からサセプタ８の座ぐり側壁８ｂまでの距離は周方向に均一となり、反応ガス４の一部がこれらの間に滞留してエピタキシャル膜が形成されるといった現象を回避できる。よって、基板７がサセプタ８に貼り付いてしまい、基板７の搬送時の障害となったり、スリップを発生する原因となったりするのを抑制できる。また、基板７がサセプタ８の中心に載置されることで、基板７上に均一な膜厚のエピタキシャル膜を形成することが可能となる。
【０１０９】
本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。例えば、上述の実施の形態では、基板を回転させながら基板上に膜を形成する例について述べたが、本発明では、基板を回転させない状態で膜を形成してもよい。
【０１１０】
また、上記実施の形態では、成膜装置の一例としてエピタキシャル成長装置を挙げ、ＳｉＣ結晶膜の形成について説明したが、これに限られるものではない。反応室内に反応ガスを供給し、反応室内に載置される基板を加熱して基板の表面に膜を形成するものであれば、他の成膜装置であってもよく、また、他のエピタキシャル膜の形成に用いることもできる。
【０１１１】
さらに、装置の構成や制御の手法など、本発明に直接必要としない部分などについては記載を省略したが、実施に必要とされる装置の構成や、制御の手法などを適宜選択して用いることができる。
【０１１２】
その他、本発明の要素を具備し、当業者が適宜設計変更し得る全ての成膜装置および各部材の形状は、本発明の範囲に包含される。
【符号の説明】
【０１１３】
１、２０１ チャンバ
１ａ 内壁
２、２０２ ライナ
２ａ 胴部
２ｂ 頭部
３、２０３ 流路
４、２０４ 反応ガス
５、２０５ 供給口
６、２０６ 排気口
７、２０７ 基板
７ａ、７ｂ 周縁部
８、２０８ サセプタ
８ａ 座ぐり部
８ｂ 座ぐり側壁
９、２０９ ヒータ
９ａ インヒータ
９ｂ アウトヒータ
１０、１３、２１０、２１３ フランジ
１１、１４、２１１、２１４ パッキン
１２、２１２ 配管
１５、２１５ シャワープレート
１５ａ 貫通孔
１６、２１６ 回転軸
１７、２１７ 回転筒
２０、２２０ ブースバー
２１、２２１ ヒータベース
２２、２２２ 連結部
２３、２２３ 電極棒
２４ａ、２４ｂ、２２４ａ、２２４ｂ 放射温度計
４６、４７、２４６、２４７ 基板搬出入口
４８、２４８ ロボットハンド
５０ 基板支持部
１００、２００ 成膜装置
１０１、３０１ ベースプレート
１０２、３０２ ベルジャ
１０３、３０３ ベースプレートカバー
３００ エンコーダ
３０４ エンコーダヘッド
３０５ 回転板
３０６ エンコーダピックアップ
３１０ 回転機構
４０２ 温度測定部
４０３ 温度データ作成部
４０５ 位置データ作成部
４０６ データ解析部
４０７ 搬送ロボット制御部
４０８ 搬送ロボット
７０１、７０２、７０３、７０４、７０５ 円周
【技術分野】
【０００１】
本発明は、成膜装置および成膜方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、ＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ Ｇａｔｅ Ｂｉｐｏｌａｒ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ；絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）などのパワーデバイスのように、比較的膜厚の大きい結晶膜を必要とする半導体素子の製造には、エピタキシャル成長技術が利用されている。
【０００３】
エピタキシャル成長技術に使用される気相成長方法では、反応室内に基板を載置した状態で反応室内の圧力を常圧または減圧にする。そして、基板を加熱しながら、反応室内に反応性のガスを供給する。すると、基板の表面でガスが熱分解反応または水素還元反応を起こして気相成長膜が形成される。反応によって生成したガスや、反応に使用されなかったガスは、反応室に設けられた排気口を通じて外部に排出される。基板上にエピタキシャル膜を形成した後は、反応室から基板を搬出する。次いで、新しい基板を反応室内に搬入し、同様にしてエピタキシャル膜の形成を行う。
【０００４】
膜厚の大きいエピタキシャル膜を高い歩留まりで製造するには、均一に加熱されたウェハの表面に新たな反応ガスを次々に接触させて成膜速度を向上させる必要がある。そこで、従来の成膜装置においては、ウェハを高速で回転させながらエピタキシャル成長させることが行われている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００５】
図１０は、従来の成膜装置の模式的な断面図であり、基板が搬出（または搬入）される様子を示している。
【０００６】
図１０に示すように、成膜装置２００において、チャンバ２０１は、ベースプレート３０１の上にベルジャ３０２が配置された構造を有する。ベースプレート３０１の上には、ベースプレート３０１の全面を被覆する形状と大きさを備えたベースプレートカバー３０３が取り外し可能に設置されている。ベースプレートカバー３０３は、例えば、石英からなるものとすることができる。ベースプレート３０１とベルジャ３０２は、フランジ２１０によって連結されており、フランジ２１０はパッキン２１１でシールされている。気相成長反応の際には、チャンバ２０１内が極めて高い温度になる。そこで、チャンバ２０１の冷却を目的として、ベースプレート３０１とベルジャ３０２の内部には、冷却水の流路２０３が設けられている。
【０００７】
ベルジャ３０２には、反応ガス２０４を導入する供給口２０５が設けられている。一方、ベースプレート３０１には排気口２０６が設けられており、排気口２０６を通じて反応後や未反応の反応ガス２０４がチャンバ２０１の外部へ排出される。
【０００８】
排気口２０６は、フランジ２１３によって配管２１２と連結している。また、フランジ２１３は、パッキン２１４でシールされている。
【０００９】
チャンバ２０１の内部には、ライナ２０２が配置されている。ライナ２０２の内側には、回転軸２１６と、回転軸２１６の上端に設けられた回転筒２１７とが配置されている。回転筒２１７の上には、リング状のサセプタ２０８が取り付けられており、回転軸２１６が回転すると、回転筒２１７を介してサセプタ２０８が回転するようになっている。
【００１０】
サセプタ２０８は、その内周側に設けられた座ぐり内に基板２０７の外周部を受け入れる構造となっている。気相成長反応時においては、基板２０７をサセプタ２０８上に載置することにより、サセプタ２０８の回転とともに基板２０７が回転する。
【００１１】
ライナ２０２の上部開口部には、整流板であるシャワープレート２１５が設けられている。シャワープレート２１５を通過した反応ガス２０４は基板２０７の方へ流下する。そして、基板２０７の表面で熱分解反応または水素還元反応を起こしてエピタキシャル膜を形成する。
【００１２】
基板２０７の加熱は、回転筒２１７の内部に配置されたヒータ２０９によって行われる。ヒータ２０９は、アーム形状をした導電性のブースバー２２０によって支持されている。また、ブースバー２２０は、ヒータ２０９を支持する側とは反対の側で、ヒータベース２２１によって支持されている。そして、導電性の連結部２２２によって、ブースバー２２０と電極棒２２３が連結されることにより、電極棒２２３からヒータ２０９へ給電が行われる。尚、基板２０７の表面温度は、放射温度計２２４ａ、２２４ｂによって測定される。
【００１３】
基板２０７の上にエピタキシャル膜を形成した後は、チャンバ２０１内のガスを水素ガスや不活性ガスなどで置換する。その後、基板２０７をチャンバ２０１の外へ搬出する。
【００１４】
ライナ２０２とベルジャ３０２には、それぞれ基板搬出入口２４６と基板搬出入口２４７が設けられている。また、チャンバ２０１には、基板搬出入口２４７を介して搬送室（図示せず）が隣接しており、この搬送室には搬送ロボットが配置されている。基板２０７を搬出する際には、回転筒２１７の内部に配置された基板支持部（図示せず）によって基板２０７が上方に突き上げられる。また、搬送ロボットのロボットハンド２４８が基板搬出入口２４６、２４７を介してチャンバ２０１の内部に挿入される。そして、基板支持部からロボットハンド２４８へ基板２０７が受け渡された後、基板搬出入口２４６、２４７を通じて基板２０７が搬出される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１５】
【特許文献１】特開２００８−１０８９８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
基板２０７を搬出した後は、次にエピタキシャル膜を形成する基板２０７をチャンバ２０１の内部へ搬入する。具体的には、基板２０７を保持したロボットハンド２４８を基板搬出入口２４６、２４７からチャンバ２０１の内部へ挿入する。次いで、ロボットハンド２４８から基板支持部へ基板２０７を受け渡す。その後、基板支持部を降下させて、基板２０７をサセプタ２０８の上へ載置する。このとき、基板２０７の中心とサセプタ２０８の中心とが一致するように、搬送室内においてロボットハンド２４８の位置が調整されている。
【００１７】
ところで、上記のようにして基板２０７を搬入する際、搬送室内の温度は常温程度であるのに対し、チャンバ２０１内の温度はこれよりかなり高温（例えば、８００℃程度）である。このため、搬送室からチャンバ２０１内に搬入された基板２０７は、急激な温度変化を受けて変形を起こす。すると、ロボットハンド２４８または基板支持部の上で基板２０７が動き、搬送室内で調整した位置からずれる。この状態でサセプタ２０８の上に基板２０７を載置すると、基板２０７の中心とサセプタ２０８の中心とが一致せず、基板２０７からサセプタ２０８の座ぐり側壁までの距離が周方向に不均一となる。
【００１８】
基板２０７の中心とサセプタ２０８の中心とが一致しない状態でエピタキシャル反応を行うと、次のような問題が生じる。
【００１９】
チャンバ２０１に導入された反応ガス２０４は、基板２０７の回転に伴う遠心力によって、基板２０７の上面中心部から放射状に流れて外周部に掃き出された後、排気口２０６を通じてチャンバ２０１の外部へ排出される。このとき、基板２０７からサセプタ２０８の座ぐり側壁までの距離が近いところでは、掃き出された反応ガス２０４の一部が滞留し、基板２０７とサセプタ２０８の間にエピタキシャル膜が形成される。すると、基板２０７がサセプタ２０８に貼り付いてしまい、基板２０７の搬送時の障害となるだけでなく、スリップと称される結晶欠陥が発生する原因ともなる。スリップは、ウェハに反りを生じさせたり、ＩＣデバイスにリークを起こしたりして、ＩＣデバイスの歩留まりを著しく減少させる。
【００２０】
本発明は、こうした問題に鑑みてなされたものである。すなわち、本発明の目的は、搬送室とチャンバの温度差にかかわらず、基板をサセプタ上の所定位置に載置することのできる成膜装置および成膜方法を提供することにある。
【００２１】
本発明の他の目的および利点は、以下の記載から明らかとなるであろう。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
本発明の第１の態様は、反応ガスが供給されて成膜処理が行われる反応室と、
反応室に配置されて基板が載置されるサセプタと、
サセプタの下方に設けられて基板を加熱する加熱部と、
反応室に隣接する搬送室と、
搬送室に配置されて、反応室に基板を搬送する搬送部と、
基板の温度を測定する温度測定部と、
サセプタを介して基板を回転させる回転部と、
回転部の回転方向と回転角度を検出する検出部とを有し、
基板を回転させながら温度測定部で測定した基板の温度データと、検出部で検出した回転方向と回転角度から作成した温度測定を行う座標の位置データとを用いて、基板の温度分布データを作成し、この温度分布データから基板の位置ずれの方向と位置ずれ量を求める解析部と、
位置ずれの方向と位置ずれ量を基に搬送部の位置を調整する制御部とを有することを特徴とする成膜装置に関する。
【００２３】
本発明の第１の態様において、解析部は、位置ずれ量が許容値以下であるか否かを判定し、位置ずれ量が許容値を超える場合に制御部へ位置ずれの方向と位置ずれ量を送ることが好ましい。
【００２４】
本発明の第１の態様において、温度測定部は、反応室の外部に設けられ、基板からの放射光を受光して基板の温度を測定する放射温度計を有することが好ましい。
【００２５】
本発明の第１の態様において、放射温度計は、温度測定位置を変動させることが可能であることが好ましい。
【００２６】
本発明の第１の態様において、温度測定位置は、所定のピッチで移動させることが可能であることが好ましい。
【００２７】
本発明の第２の態様は、搬送部で反応室に基板を搬送し、基板支持部を介してサセプタ上に基板を載置する工程と、
基板を回転させながら基板の外周部の温度測定を行うとともに、基板の回転方向と回転角度を検出する工程と、
基板の温度、回転方向および回転角度のデータから基板の温度分布データを作成して基板の位置ずれの方向と位置ずれ量を求める工程と、
位置ずれの方向と位置ずれ量を基に搬送部の位置を調整する工程と、
基板を反応室から搬出し、
搬出された基板を、調整後の搬送部によって再び反応室に搬送し、基板支持部を介してサセプタ上に載置する工程と、
反応室に反応ガスを供給し、基板を加熱しながら、この基板の上に所定の膜を形成する工程とを有することを特徴とする成膜方法に関する。
【００２８】
本発明の第３の態様は、搬送部で反応室に第１の基板を搬送し、基板支持部を介してサセプタ上に基板を載置する工程と、
基板を回転させながら基板の温度測定を行うとともに、基板の回転方向と回転角度を検出する工程と、
基板の温度、回転方向および回転角度のデータから基板の温度分布データを作成して基板の位置ずれの方向と位置ずれ量を求める工程と、
位置ずれの方向と位置ずれ量を基に搬送部の位置を調整する工程と、
第１の基板を反応室から搬出する工程と、
第１の基板と同じ材料からなる第２の基板を搬送部によって反応室に搬送する工程と、
基板支持部を介して第２の基板をサセプタ上に載置する工程と、
反応室に反応ガスを供給し、第２の基板を加熱しながら、第２の基板の上に所定の膜を形成する工程とを有することを特徴とする成膜方法に関する。
【００２９】
本発明の第２の態様または第３の態様において、基板の温度測定は、基板の中心とサセプタの中心とが一致しているときの基板の外周部に位置する円周上で行うことが好ましい。
【００３０】
本発明の第２の態様または第３の態様において、基板の温度測定は、基板の中心とサセプタの中心とが一致しているときの基板の外周部に位置する２つ以上の円周上で行うことが好ましい。
【００３１】
本発明の第２の態様または第３の態様において、搬送部の位置を調整する工程は、位置ずれ量が許容値を超える場合に行うことが好ましい。
【発明の効果】
【００３２】
本発明の第１の態様によれば、基板の位置ずれ量を求める解析部と、この位置ずれ量を基に搬送部の位置を調整する制御部とを有するので、搬送室とチャンバの温度差にかかわらず、基板をサセプタ上の所定位置に載置することのできる成膜装置が提供される。
【００３３】
本発明の第２の態様によれば、基板の位置ずれ量を求める工程と、この位置ずれ量を基に搬送部の位置を調整する工程とを有するので、搬送室とチャンバの温度差にかかわらず、基板をサセプタ上の所定位置に載置することのできる成膜方法が提供される。
【００３４】
本発明の第３の態様によれば、基板の位置ずれ量を求める工程と、この位置ずれ量を基に搬送部の位置を調整する工程とを有するので、搬送室とチャンバの温度差にかかわらず、基板をサセプタ上の所定位置に載置することのできる成膜方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本実施の形態の成膜装置の断面図であり、基板がロボットハンドで保持された状態を示す図である。
【図２】図１で、基板が基板支持部に支持された状態の断面図である。
【図３】図１で、基板がサセプタ上に載置された状態の断面図である。
【図４】基板の温度測定位置を模式的に示した図である。
【図５】位置ずれが生じた基板と、温度測定点との関係を示す図である。
【図６】図５で基板の周縁部が７ａにあるときの、円周７０１〜７０５上の温度分布を示す一例である。
【図７】図５で基板の周縁部が７ｂにあるときの、円周７０１上の温度分布を示す一例である。
【図８】本実施の形態の成膜装置におけるデータの流れを示す図である。
【図９】本実施の形態の成膜方法のフローチャートである。
【図１０】従来の成膜装置の模式的な断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
図１は、本実施の形態の成膜装置の模式的な部分断面図である。尚、この図では、説明のために必要な構成以外を省略している。また、縮尺についても、各構成部を明確に視認できるよう原寸大のものとは変えている。
【００３７】
図１に示すように、成膜装置１００は、反応室としてのチャンバ１を有する。チャンバ１は、ベースプレート１０１の上にベルジャ１０２が配置された構造を有する。ベースプレート１０１の上には、ベースプレート１０１の全面を被覆する形状と大きさを備えたベースプレートカバー１０３が取り外し可能に設置されている。ベースプレートカバー１０３は、例えば、石英からなるものとすることができる。ベースプレート１０１とベルジャ１０２は、フランジ１０によって連結されており、フランジ１０はパッキン１１でシールされている。ベースプレート１０１は、例えば、ＳＵＳ（Ｓｔｅｅｌ Ｕｓｅ Ｓｔａｉｎｌｅｓｓ；ステンレス鋼）からなるものとすることができる。
【００３８】
気相成長反応の際には、チャンバ１内が極めて高い温度になる。そこで、チャンバ１の冷却を目的として、ベースプレート１０１とベルジャ１０２の内部には、冷却水の流路３が設けられている。
【００３９】
ベルジャ１０２には、反応ガス４を導入する供給口５が設けられている。一方、ベースプレート１０１には排気口６が設けられており、排気口６を通じて反応後や未反応の反応ガス４がチャンバ１の外部へ排出される。
【００４０】
排気口６は、フランジ１３によって配管１２と連結している。また、フランジ１３は、パッキン１４でシールされている。尚、パッキン１１およびパッキン１４には、３００℃程度の耐熱温度を有するフッ素ゴムなどが用いられる。
【００４１】
チャンバ１の内部には、中空筒状のライナ２が配置されている。ライナ２は、チャンバ１の内壁１ａと、基板７上への気相成長反応が行われる空間Ａとを仕切る目的で設けられる。これにより、チャンバ１の内壁１ａが反応ガス４で腐食されるのを防ぐことができる。気相成長反応は高温下で行われるので、ライナ２は、高い耐熱性を備える材料によって構成される。例えば、ＳｉＣ部材またはカーボンにＳｉＣをコートして構成された部材の使用が可能である。
【００４２】
本実施の形態では、便宜上、ライナ２を胴部２ａと頭部２ｂの２つの部分に分けて称する。胴部２ａは、内部にサセプタ８が配置される部分であり、頭部２ｂは、胴部２ａより内径の小さい部分である。胴部２ａと頭部２ｂは、一体となってライナ２を構成しており、頭部２ｂは胴部２ａの上方に位置する。
【００４３】
頭部２ｂの上部開口部には、整流板であるシャワープレート１５が設けられている。シャワープレート１５は、基板７の表面に反応ガス４を均一に供給する機能を有する。このため、シャワープレート１５には、複数個の貫通孔１５ａが設けられており、供給口５からチャンバ１に導入された反応ガス４は、貫通孔１５ａを通って基板７の方へ流下する。ここで、反応ガス４は、無駄に拡散することなく、効率よく基板７の表面に到達することが好ましい。それ故、頭部２ｂの内径は胴部２ａより小さく設計されている。具体的には、頭部２ｂの内径は、貫通孔１５ａの位置と基板７の大きさを考慮して決められる。
【００４４】
また、チャンバ１の内部、具体的には、ライナ２の胴部２ａに、基板７を支持するサセプタ８が配置されている。サセプタ８は、高耐熱性の材料で構成される。例えば、基板７の上にＳｉＣをエピタキシャル成長させる場合、基板７は１５００℃以上の高温にする必要がある。このため、サセプタ８には、例えば、等方性黒鉛の表面にＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法によってＳｉＣを被覆したものなどが用いられる。尚、サセプタ８の形状は、基板７を載置可能な形状であれば特に限定されるものではなく、リング状や円盤状などから適宜選択して用いられる。
【００４５】
基板７の加熱は、回転筒１７の内部に配置されたヒータ９によって行われる。ヒータ９は、本発明における加熱部である。ヒータ９は、抵抗加熱型のヒータとすることができ、円盤状のインヒータ９ａと、環状のアウトヒータ９ｂとを有する。インヒータ９ａは、基板７に対応する位置に配置される。アウトヒータ９ｂは、インヒータ９ａの上方であって、基板７の外周部に対応する位置に配置される。基板７の外周部は中央部に比べて温度が低下しやすいため、アウトヒータ９ｂを設けることで外周部の温度低下を防ぐことができる。
【００４６】
インヒータ９ａとアウトヒータ９ｂは、アーム形状をした導電性のブースバー２０によって支持されている。ブースバー２０は、例えば、カーボンをＳｉＣで被覆してなる部材によって構成される。また、ブースバー２０は、インヒータ９ａとアウトヒータ９ｂを支持する側とは反対の側で、石英製のヒータベース２１によって支持されている。そして、モリブデンなどの金属からなる導電性の連結部２２によって、ブースバー２０と電極棒２３が連結されることにより、電極棒２３からインヒータ９ａとアウトヒータ９ｂへ給電が行われる。具体的には、電極棒２３からこれらのヒータ（９ａ、９ｂ）の発熱体に通電されて発熱体が昇温する。
【００４７】
基板７の表面温度は、温度測定部としての放射温度計２４ａ、２４ｂによって測定することができる。図１において、放射温度計２４ａは、基板７の中央部付近の温度を測定するのに用いられる。一方、放射温度計２４ｂは、基板７の外周部の温度を測定するのに用いられ、外周部における温度測定位置を移動させることができる。これらの放射温度計（２４ａ、２４ｂ）は、図１に示すように、チャンバ１の上部に設けることができる。この場合、ベルジャ１０２の上部とシャワープレート１５を透明石英製とすることにより、放射温度計２４ａ、２４ｂによる温度測定がこれらによって妨げられないようにすることができる。
【００４８】
測定した温度データは、図示しない制御機構に送られ、インヒータ９ａとアウトヒータ９ｂの各出力制御にフィードバックすることができる。一例として、ＳｉＣエピタキシャル成長を行う場合、各ヒータの設定温度は次のようにすることができる。これにより、基板７を１６５０℃程度に加熱することが可能である。
インヒータ９ａの温度：１６８０℃
アウトヒータ９ｂの温度：１７５０℃
【００４９】
ライナ２の胴部２ａには、回転軸１６と、回転軸１６の上端に設けられた回転筒１７とが配置されている。回転軸１６と回転筒１７は、本発明の回転部を構成する。サセプタ８は、回転筒１７に取り付けられており、回転軸１６が回転すると、回転筒１７を介してサセプタ８が回転するようになっている。気相成長反応時においては、基板７をサセプタ８上に載置することにより、サセプタ８の回転とともに基板７が回転する。
【００５０】
回転軸１６と回転筒１７は、ベースプレート１０１の下に配置された回転機構３１０まで伸びている。回転機構３１０の内部には、回転軸１６と回転筒１７の回転数をモニタするエンコーダ３００が備えられている。エンコーダ３００で回転数をモニタすることで、回転軸１６と回転筒１７が所定の回転数を保つように制御される。また、エンコーダ３００は、回転軸１６と回転筒１７、ひいては、基板７の回転方向と回転角度を検出し、本発明の検出部に対応するものである。エンコーダ３００は、回転軸１６に取り付けられた回転板３０５の回転を検知するエンコーダヘッド３０４と、検知された信号を処理する回路基板を備えたエンコーダピックアップ３０６とを有する。
【００５１】
シャワープレート１５を通過した反応ガス４は、頭部２ｂを通って基板７の方へ流下する。基板７が回転していることにより、反応ガス４は基板７に引きつけられ、シャワープレート１５から基板７に至る領域で縦フローになる。基板７に到達した反応ガス４は、基板７の表面で乱流を形成することなく、水平方向に略層流となって流れる。このようにして、基板７の表面には、新たな反応ガス４が次々と接触する。そして、基板７の表面で熱分解反応または水素還元反応を起こしてエピタキシャル膜を形成する。尚、成膜装置１００では、基板７の外周部からライナ２までの距離を狭くして、基板７の表面における反応ガス４の流れがより均一になるようにしている。
【００５２】
以上の構成とすることで、基板７を加熱し且つ回転させながら気相成長反応を行うことができる。基板７を回転させることにより、基板７の表面全体に効率よく反応ガス４が供給され、膜厚均一性の高いエピタキシャル膜を形成することが可能となる。また、新たな反応ガス４が次々と供給されるので、成膜速度の向上が図れる。
【００５３】
反応ガス４の内で気相成長反応に使用されなかったガスや、気相成長反応により生成したガスは、ベースプレート１０１に設けられた排気口６から排出される。
【００５４】
図１〜図３は、成膜装置１００において、チャンバ１内に基板７が搬入されてサセプタ８の上に載置される様子を示している。
【００５５】
ライナ２とベルジャ１０２には、それぞれ基板搬出入口４６と基板搬出入口４７が設けられている。また、チャンバ１には、基板搬出入口４７を介して搬送室（図示せず）が隣接しており、この搬送室には、搬送部を構成する搬送ロボットが配置されている。搬送ロボットは、ロボットハンド４８を有している。そして、基板７の中心とサセプタ８の中心とが一致した状態で、基板７がサセプタ８の上に載置されるよう、ロボットハンド４８の位置が調整される。
【００５６】
基板７は、ロボットハンド４８により、搬送室から基板搬出入口４６、４７を介してチャンバ１の内部に搬入された後、図２に示すように、ロボットハンド４８から基板支持部５０へ受け渡される。このとき、搬送室で調整された位置関係、すなわち、基板７の中心とサセプタ８の中心とが一致した状態で、基板７がサセプタ８の上に載置されるように調整された、基板７、サセプタ８およびロボットハンド４８の位置関係が、基板７、サセプタ８および基板支持部５０の間にも受け継がれるよう、ロボットハンド４８と基板支持部５０の位置関係が調整されている。基板支持部５０へ基板７が受け渡された後は、基板支持部５０が降下して、図３に示すように、基板７はサセプタ８の上に載置される。
【００５７】
かかる基板７の搬送工程において、搬送室内の温度は常温程度であるのに対して、チャンバ１内の温度は、エピタキシャル成長工程よりは低いものの、搬送室内に比べるとかなりの高温（例えば、８００℃程度）である。このため、搬送室からチャンバ１内に搬入された基板７は、急激な温度変化によって変形し、ロボットハンド４８上や基板支持部５０上で僅かではあるが動く。その結果、基板７の位置は、基板７の中心とサセプタ８の中心とが一致するように調整された位置からずれる。
【００５８】
そこで、かかる基板７の位置ずれを正すため、本実施の形態においては、エピタキシャル成長工程の前に、基板７の位置ずれ量を把握し、これを搬送ロボットにフィードバックする。
【００５９】
そのために、まず、図３の状態でロボットハンド４８をチャンバ１の外部へ退出させた後、基板７を低速（例えば、５０ｒｐｍ程度）で回転させながら、放射温度計２４ｂで基板７の外周部の温度を測定する。外周部一周について温度測定を終えたら、基板７の中心からの距離を所定のピッチで変えて同様に測定する。これを複数回繰り返す。例えば、８インチのシリコンウェハについて、まず、中心から９５ｍｍの円周上の温度を測定する。一周の温度測定を終えたら、測定位置を変え、中心から９６ｍｍの円周上の温度を測定する。その後、一周の温度測定を終える度に、中心からの距離を１ｍｍずつ大きくして測定位置を変える。これを５回繰り返す。
【００６０】
図４は、基板７における温度測定位置を模式的に示した図である。符号７ａは、基板７の周縁部、符号８ａは、サセプタ８の座ぐり部、符号８ｂは、座ぐり部８ａの側壁をそれぞれ示している。温度測定は、例えば、中心がいずれも基板７の中心に一致し、半径の異なる５つの円の各円周７０１〜７０５に沿って行うことができる。基板７の中心とサセプタ８の中心とが一致した状態で、サセプタ８の上に基板７が載置されている場合、各円周７０１〜７０５での測定結果に分布はないはずである。すなわち、円周７０１上で測定した温度は、円のどの位置であっても実質的に同じであり、局所的に高くなったり低くなったりすることはない。他の円周７０２〜７０５についても同様である。
【００６１】
尚、測定箇所は、５つの円周上に限られるものではないが、２つ以上の円周上で行うことが好ましい。これは、次の理由による。
【００６２】
基板７の表面は、水平面と平行であることが好ましいが、実際には、基板７の反りによって多少のうねりを有する。このため、微細に見ると、基板７はサセプタ８と完全に密着しているわけではなく、サセプタ８から部分的に浮いている。これにより、基板７の中心とサセプタ８の中心とが一致した状態で、サセプタ８の上に基板７が載置されていても、円周上で温度分布が生じることがある。したがって、基板７の外周部の温度を測定する際に、１つの円周上のみの測定では、温度分布の原因が、サセプタ８の中心と基板７の中心とが一致していないことによるものなのか、基板７の反りによるものなのかを区別することが困難である。それ故、本実施の形態では、少なくとも２つ以上の円周上で温度測定を行うことが好ましい。
【００６３】
図５は、位置ずれが生じた基板７と、温度測定点との関係を示す図である。この図において、符号７ａは、サセプタ８の中心と基板７の中心とが一致しているときの基板７の周縁部を示している。一方、符号７ｂは、図５で矢印の方向に基板７がずれ、サセプタ８の中心と基板７の中心とが一致しなくなったときの基板７の周縁部を示している。
【００６４】
図５で、基板の周縁部７ｂから、サセプタの座ぐり側壁８ｂまでの距離は、矢印の方向で短くなり、矢印と反対の方向で長くなっている。したがって、この状態でエピタキシャル成長反応を行うと、周縁部７ｂと座ぐり側壁８ｂとの距離が短いところに反応ガス４の一部が滞留してエピタキシャル膜が形成される。すると、基板７がサセプタ８に貼り付いてしまい、基板７を搬送する際の支障となったり、スリップを発生させる原因となったりする。
【００６５】
図５の符号７００は、図４の符号７００に対応している。すなわち、図５で符号７００で囲まれた部分にある５つの点は、それぞれ、図４の円周７０１〜７０５の上にある。また、図５の符号７００’で囲まれた部分にある５つの点も、それぞれ、図４の円周７０１〜７０５の上にある。例えば、符号７００で囲まれた部分にある５つの点のうち、最も周縁部７ａに近い位置にある点と、符号７００’で囲まれた部分にある５つの点のうち、最も周縁部７ａに近い位置にある点とは、いずれも円周７０１の上にある。
【００６６】
本実施の形態において、基板７の外周部の温度測定は放射温度計２４ｂで行っており、基板７が位置ずれを起こしても温度測定の位置に変更はない。これは、次のことを意味している。
【００６７】
図４の５つの円周７０１〜７０５は、サセプタ８の中心と基板７の中心が一致したときの、基板７の外周部に位置している。一方、図５に示すように、基板７が位置ずれを起こしてその周縁部が７ｂとなったとき、基板７上に位置するのは、円周７０３〜７０５の３つであって、円周７０１〜７０２は部分的に基板７から外れる。すなわち、図５において、３つの点（７００ｂ）は、基板７上にあるが、２つの点（７００ａ）は、基板７上にない。しかしながら、この場合であっても、温度測定は５つの円周７０１〜７０５の上で行う。
【００６８】
図１で説明したように、基板７の加熱はヒータ９によって行われ、サセプタ８は基板７とヒータ９の間に位置する。したがって、サセプタ８の温度は、基板７の温度より高くなる。それ故、基板７の周縁部が７ｂにある状態で、図４の５つの円周７０１〜７０５上で温度測定を行うと、基板７から円周が外れた箇所では、放射温度計２４ｂは、基板７ではなくサセプタ８の温度（具体的には、座ぐり部８ａの温度）を測定することになる。このため、この箇所の温度は、基板７上に円周が位置する箇所の温度より高くなる。
【００６９】
例えば、図５において、基板７の周縁部が７ａにあれば、符号７００で囲まれた部分にある５つの点は、符号７００’で囲まれた部分にある対応する５つの点と、それぞれ、実質的に同じ温度になるはずである。しかし、基板７が位置ずれを起こし、周縁部が７ｂとなることにより、符号７００で囲まれた部分は、相対的にサセプタ８が露出している側に移動する。そして、その一部は基板７の上から外れる。一方、符号７００’で囲まれた部分は、相対的に基板７の中央部、すなわち、サセプタ８が露出している側とは反対の側に移動する。ここで、前述の通り、サセプタ９の温度は基板７の温度より高い。したがって、符号７００で囲まれた部分の温度は、サセプタ８が露出している側に移動することで、位置ずれを起こしていないときの温度より全体に高くなる。これに対して、符号７００’で囲まれた部分の温度は、サセプタ８が露出している側から遠ざかる方向に移動することで、位置ずれをおこしていないときの温度より全体に低くなる。
【００７０】
図６は、図５で基板７の周縁部が７ａにあるときの、図４の円周７０１〜７０５上の温度分布を示す一例である。図の横軸は、図１の回転軸１６と回転筒１７の回転角度を示しており、この回転角度によって円周上の位置が決められる。ここで、０°と３６０°は同じ位置である。そして、図５において、符号７００で囲まれた部分にある各点の位置を９０°とすれば、符号７００’で囲まれた部分にある各点の位置は２７０°である。
【００７１】
図６の横軸に示す回転角度は、図１のエンコーダ３００によって検出される。また、エンコーダ３００は、回転軸１６と回転筒１７の回転方向も検出する。温度測定を行う座標の位置データは、エンコーダ３００によって検出された回転方向と回転角度を用いて作成される。
【００７２】
図６において、符号Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４、Ｔ５は、それぞれ、図４の円周７０１、７０２、７０３、７０４、７０５上の温度分布を示している。各温度分布は、同じ円周であれば円周上の位置にかかわらず一定の温度である。しかし、円周が異なると温度も異なる。例えば、図４に示すように、円周７０１は、サセプタ８が露出している部分に最も近いことから、温度分布Ｔ１は、最も高い温度を示す。これに対して、円周７０５は、サセプタ８が露出している部分から最も遠いことから、温度分布Ｔ５は、最も低い温度を示す。
【００７３】
図７は、図５で基板７の周縁部が７ｂにあるときの、円周７０１上の温度分布Ｔ１を示す一例である。図の横軸は、図６と同様である。尚、サセプタ８において、基板７に被覆されていない座ぐり部８ａ（図４）の温度は、場所にかかわらず一定とする。
【００７４】
図７において、温度分布Ｔ１は、図４の円周７０１上の位置によって温度が変化している。温度分布Ｔ１において、最高温度を示すのは、領域Ｐ、すなわち、図４の円周７０１が基板７の上から外れている部分である。領域Ｐでは、基板７の温度でなく、サセプタ８の座ぐり部８ａの温度を測定することになるため、高い温度になる。一方、領域Ｐ以外では、基板７の温度を測定するので、領域Ｐより温度は低くなる。また、さらに、図４の円周７０１が、サセプタ８の露出している部分から離れるほど、すなわち、基板７の中央部に近くなるほど、温度は低くなる。最低温度を示すのは、図５の領域７００’で囲まれた部分にある点である。
【００７５】
図６の温度分布Ｔ１と、図７の温度分布Ｔ１とを比較することにより、基板７の位置ずれの方向と位置ずれ量、すなわち、基板７の中心がサセプタ８の中心からどの方向にどの程度ずれているかを求めることができる。尚、実際には、基板７の周縁部が７ｂにあるときの温度分布を、円周７０２〜７０５についても求め、５つの円周について温度分布の平均を算出し、これと、図６の温度分布Ｔ１〜Ｔ５の平均とを比較して、基板７の位置ずれの方向と位置ずれ量を求める。
【００７６】
図８は、本実施の形態の成膜装置におけるデータの流れを示したものである。
【００７７】
図８に示すように、チャンバ１内に載置された基板７の温度は、温度測定部４０２で測定される。温度測定部４０２は、図１の放射温度計２４ａ、２４ｂを有する。温度測定部４０２で測定されたデータは、温度データ作成部４０３に送られる。温度データ作成部４０３は、基板７毎に温度データを作成する。
【００７８】
また、チャンバ１内における回転軸１６と回転筒１７の回転方向と回転角度は、エンコーダ３００によって検出される。検出されたデータは、位置データ作成部４０５に送られる。位置データ作成部４０５は、これらのデータから、温度測定を行う基板の座標の位置データを作成する。
【００７９】
温度データ作成部４０３の温度データと、位置データ作成部４０５の位置データとは、データ解析部４０６に送られる。データ解析部４０６は、送られたデータを基に、図７に示すような温度分布データを作成する。そして、このデータと、図６に示すような基準となる温度分布データとを比較し、基板７の位置ずれの方向と位置ずれ量を求める。
【００８０】
データ解析部４０６で得られた基板７の位置ずれの方向と位置ずれ量は、搬送ロボット制御部４０７へ送られる。搬送ロボット制御部４０７は、基板７の位置ずれの方向と位置ずれ量を基に、搬送ロボット４０８（具体的には、ロボットハンド４８）の位置を調整する。これにより、搬送室とチャンバ１の温度差によって基板７が変形し、ロボットハンド４８上または基板支持部５０上で動いたとしても、この位置ずれ量を予め見込んだ位置にロボットハンド４８が調整されるので、基板７は、サセプタ８上で、その中心がサセプタ８の中心と一致する位置に載置されるようになる。したがって、基板７からサセプタ８の座ぐり側壁８ｂまでの距離は周方向に均一となり、反応ガス４の一部がこれらの間に滞留してエピタキシャル膜が形成されるといった現象を回避できる。よって、基板７がサセプタ８に貼り付いてしまい、基板７の搬送時の障害となったり、スリップを発生する原因となったりするのを抑制できる。また、基板７がサセプタ８の中心に載置されることで、基板７上に均一な膜厚のエピタキシャル膜を形成することが可能となる。
【００８１】
尚、本実施の形態では、データ解析部４０６で得られた基板７の位置ずれの方向と位置ずれ量を基に、作業者が搬送ロボット４０８の位置を手動で調整してもよい。
【００８２】
次に、図１〜図３、図８および図９を参照しながら、本実施の形態における成膜方法の一例を述べる。尚、図９は、本実施の形態の成膜方法のフローチャートである。
【００８３】
本実施の形態の成膜装置１００は、例えば、ＳｉＣエピタキシャル膜の形成に好適である。そこで、以下では、ＳｉＣエピタキシャル膜の形成を例にとる。
【００８４】
基板７としては、例えば、ＳｉＣウェハを用いることができる。但し、これに限られるものではなく、場合に応じて、他の材料からなるウェハなどを用いてもよい。例えば、Ｓｉウェハ、ＳｉＯ２（石英）などの他の絶縁性基板、高抵抗のＧａＡｓなどの半絶縁性基板などを用いることもできる。
【００８５】
本実施の形態においては、ＳｉＣエピタキシャル膜の成膜を行う前に、基板の位置調整を行う。まず、図１に示すように、ロボットハンド４８で基板７をチャンバ１の内部へ搬送する（Ｓ１０１）。次いで、図２に示すように、ロボットハンド４８から基板支持部５０へ基板７を受け渡す（Ｓ１０２）。その後、基板支持部５０を下降させて、図３に示すように、サセプタ８の上に基板７を載置する（Ｓ１０３）。
【００８６】
次に、基板７を回転させながら温度測定を行う（Ｓ１０４）。具体的には、回転軸１６を回転させることにより、回転筒１７を介してサセプタ８を低速で回転させる。回転数は、例えば、５０ｒｐｍとすることができる。そして、基板７を回転させた状態で、放射温度計２４ｂにより基板７の外周部の温度測定を行う。例えば、外周部一周について温度測定を終えたら、基板７の中心からの距離を変えて同様に測定する。これを複数回繰り返す。また、このとき、回転軸１６と回転筒１７の回転方向と回転角度を、エンコーダ３００によって検出する。尚、Ｓ１０４を終えた後は、基板７の回転を停止し、基板７をチャンバ１の外部へ搬出する。
【００８７】
次に、放射温度計２４ｂによる測定結果と、エンコーダ３００による検出結果とを用いて、温度データと位置データを作成する（Ｓ１０５）。具体的には、放射温度計２４ｂでの測定値が温度データ作成部４０３に送られ、温度データ作成部４０３で基板７毎に温度データが作成される。また、エンコーダ３００で検出されたデータは、位置データ作成部４０５に送られる。位置データ作成部４０５は、送られたデータから、温度測定を行う座標の位置データを作成する。
【００８８】
次に、温度データと位置データから基板７の位置ずれの方向と位置ずれ量を求める（Ｓ１０６）。具体的には、温度データ作成部４０３の温度データと、位置データ作成部４０５の位置データが、データ解析部４０６に送られる。データ解析部４０６は、送られたデータを基に、図７に示すような温度分布データを作成する。そして、このデータと、図６に示すような基準となるデータとを比較し、基板７の位置ずれの方向と位置ずれ量を求める。
【００８９】
次に、Ｓ１０６で得られた位置ずれ量が許容値以下であるか否かを判定する（Ｓ１０７）。この判定は、図８のデータ解析部４０６で行う。
【００９０】
位置ずれ量が許容値より大きい場合には、搬送室内でロボットハンド４８の位置調整を行う（Ｓ１０８）。具体的には、まず、データ解析部４０６で得られた基板７の位置ずれの方向と位置ずれ量が搬送ロボット制御部４０７へ送られる。搬送ロボット制御部４０７は、基板７の位置ずれの方向と位置ずれ量を基に、搬送ロボット４０８（具体的には、ロボットハンド４８）の位置を調整する。その後、位置ずれの方向と位置ずれ量の検出に用いた基板７の次に成膜予定の基板７をチャンバ１の内部へ搬送し、基板支持部５０を介してサセプタ８の上に載置する（Ｓ１０９）。位置ずれの方向と位置ずれ量の検出に用いた基板７については、エピタキシャル膜を成膜することなく搬出する。あるいは、そのままエピタキシャル膜の成膜を行ってもよい。この場合、位置ずれによる膜の良否判定は、後の検査工程で行うことができる。
【００９１】
一方、位置ずれ量が許容値以下である場合には、ロボットハンド４８の位置調整は不要と判断し、ロボットハンド４８の位置調整を行わずに、位置ずれの方向と位置ずれ量の検出に用いた基板７の次に成膜予定の基板７を搬送する（Ｓ１０９）。その後、エピタキシャル膜の成膜を行う（Ｓ１１０）。
【００９２】
また、本実施の形態においては、位置ずれの方向と位置ずれ量の検出に使用した基板７に対して位置調整を行ってもよい。例えば、Ｓ１０７で位置ずれ量が許容値より大きいと判定された場合には、位置ずれの方向と位置ずれ量の検出に使用した基板７を、一旦チャンバ１から搬出し、搬送室内でロボットハンド４８の位置調整を行う（Ｓ１０８）。この場合、位置ずれの方向と位置ずれ量を基に作業者が手動で位置調整を行ってもよく、あるいは、搬送ロボット制御部４０７により自動で位置調整を行ってもよい。位置調整を行った後は、ロボットハンド４８で、位置ずれの方向と位置ずれ量の検出に使用した基板７を再度チャンバ１の内部へ搬送し、基板支持部５０を介してサセプタ８の上に載置する（Ｓ１０９）。その後、エピタキシャル膜の成膜を行う（Ｓ１１０）。
【００９３】
一方、位置ずれ量が許容値以下である場合には、ロボットハンド４８の位置調整は不要と判断し、チャンバ１から基板７を搬出することなく、Ｓ１０７からＳ１１０に進んでエピタキシャル膜を形成する。
【００９４】
このように、本実施の形態において、Ｓ１０９でチャンバ１の内部へ搬送する基板７は、位置ずれの方向と位置ずれ量の測定に用いた基板７と同一の基板であってもよく、また、基板７と同じ種類の異なる基板、例えば、位置ずれの方向と位置ずれ量の測定に用いた基板７の次に成膜予定の基板７であってもよい。前者であれば、位置ずれの調整を全ての基板について確実に行うことができるが、スループットの点からは後者が好ましい。一般に、同種類の基板であれば同一の基板でなくても、位置ずれの方向や程度は同様である。したがって、位置ずれの方向と位置ずれ量の測定に用いた基板と同一の基板でなくても、測定された位置ずれの方向と位置ずれ量を基にロボットハンド４８の位置調整を行うことにより、基板の中心とサセプタの中心が一致するように載置することが可能である。
【００９５】
また、本実施の形態では、データ解析部４０６で上記判定を行わずに、（位置ずれ量がゼロである場合を含めて）得られた位置ずれの方向と位置ずれ量を全て搬送ロボット制御部４０７へ送り、ロボットハンド４８の位置調整を行ってもよい。
【００９６】
以上の工程によれば、搬送室とチャンバ１の温度差によって基板７が変形し、ロボットハンド４８上または基板支持部５０上で動いたとしても、位置ずれの方向と位置ずれ量を予め見込んだ位置にロボットハンド４８が調整されるので、基板７は、サセプタ８上で、その中心がサセプタ８の中心と一致する位置に載置されるようになる。こうして基板の位置調整は、成膜処理工程で連続して搬送される同じ種類の複数の基板の最初の基板に対して行うことができるが、成膜する基板１枚毎に行うことも可能である。
【００９７】
サセプタ８の上に基板７を載置した後は、エピタキシャル成長反応を行い、基板７の上にエピタキシャル膜を形成する（Ｓ１１０）。
【００９８】
エピタキシャル反応に使用する反応ガス４としては、例えば、プロパン（Ｃ３Ｈ８）、シラン（ＳｉＨ４）およびキャリアガスとしての水素ガスを用いることができる。この場合、シランに代えて用いることができるものとして、ジシラン（ＳｉＨ６）、モノクロロシラン（ＳｉＨ３Ｃｌ）、ジクロロシラン（ＳｉＨ２Ｃｌ２）、トリクロロシラン（ＳｉＨＣｌ３）、テトラクロロシラン（ＳｉＣｌ４）などが挙げられる。
【００９９】
次に、チャンバ１の内部を常圧または適当な減圧にした状態で、基板７を回転させる。基板７が載置されたサセプタ８は、回転筒１７の上端に配置されている。したがって、回転軸１６を通じて回転筒１７を回転させると、サセプタ８が回転し、同時に基板７も回転する。回転数は、例えば５０ｒｐｍ程度とすることができる。
【０１００】
次に、ヒータ９によって基板７を加熱する。ＳｉＣエピタキシャル成長では、基板７は、例えば、１５００℃〜１７００℃までの間の所定の温度に加熱される。また、基板７の加熱によってチャンバ１内は高温になるので、ベースプレート１０１とベルジャ１０２の内部に設けた流路３に冷却水を流す。これにより、チャンバ１が過度に昇温するのを防止できる。
【０１０１】
放射温度計２４ａ、２４ｂにより、基板７の温度が例えば１６５０℃に達したことを確認した後は、基板７の回転数を徐々に上げていく。例えば、９００ｒｐｍ程度の回転数まで上げることができる。また、供給口５より反応ガス４を導入する。
【０１０２】
反応ガス４は、シャワープレート１５の貫通孔１５ａを通り、基板７への気相成長反応が行われる空間Ａへ流入する。シャワープレート１５を通過することで、反応ガス４は整流され、下方で回転する基板７へ向かって略鉛直に流下して、いわゆる縦フローを形成する。
【０１０３】
基板７の表面に到達した反応ガス４は、この表面で熱分解反応または水素還元反応を起こしてＳｉＣエピタキシャル膜を形成する。気相成長反応に使用されなかった余剰の反応ガス４や、気相成長反応により生成したガスは、チャンバ１の下方に設けられた排気口６を通じて外部に排気される。
【０１０４】
基板７の上に、所定の膜厚のＳｉＣ膜を形成した後は、反応ガス４の供給を終了する。続いて、ヒータ９による加熱を停止し、基板７が所定の温度まで下がるのを待つ。また、チャンバ１内のガスを水素ガスや不活性ガスなどで置換する。尚、基板７が所定の温度以下となるまで、供給口５からキャリアガスの供給を続けてもよい。
【０１０５】
放射温度計２４ａ、２４ｂにより、基板７が所定の温度まで冷却されたことを確認した後は、チャンバ１の外部に基板７を搬出する。
【０１０６】
具体的には、基板支持部５０を上方に移動させて基板７に接触させた後、さらにそのまま移動させて、図２に示すように、基板７を上方に突き上げる。次いで、基板支持部５０からロボットハンド４８へ基板７を受け渡し、ロボットハンド４８で基板７を保持して、基板搬出入口４７からチャンバ１の外部へ基板７を搬出する。
【０１０７】
続いて成膜処理を行う際には、新たな基板７をチャンバ１の内部へ搬入する。前述のように、同種類の基板であれば同一の基板でなくても、位置ずれの方向や程度は同様であるので、ロボットハンド４８の位置調整を改めて行わずに搬入することが可能である。尚、図９（または図１０）のＡ１０１〜Ｓ１０９により、改めて基板７の位置調整を行ってから、上述した手順にしたがって、基板７の上へエピタキシャル膜を形成することもできる。
【０１０８】
本実施の形態の成膜方法によれば、搬送室とチャンバ１の温度差によって基板７が変形し、ロボットハンド４８上または基板支持部５０上で動いたとしても、位置ずれの方向と位置ずれ量を予め見込んだ位置にロボットハンド４８が調整されるので、基板７は、サセプタ８上で、その中心がサセプタ８の中心と一致する位置に載置されるようになる。したがって、基板７からサセプタ８の座ぐり側壁８ｂまでの距離は周方向に均一となり、反応ガス４の一部がこれらの間に滞留してエピタキシャル膜が形成されるといった現象を回避できる。よって、基板７がサセプタ８に貼り付いてしまい、基板７の搬送時の障害となったり、スリップを発生する原因となったりするのを抑制できる。また、基板７がサセプタ８の中心に載置されることで、基板７上に均一な膜厚のエピタキシャル膜を形成することが可能となる。
【０１０９】
本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。例えば、上述の実施の形態では、基板を回転させながら基板上に膜を形成する例について述べたが、本発明では、基板を回転させない状態で膜を形成してもよい。
【０１１０】
また、上記実施の形態では、成膜装置の一例としてエピタキシャル成長装置を挙げ、ＳｉＣ結晶膜の形成について説明したが、これに限られるものではない。反応室内に反応ガスを供給し、反応室内に載置される基板を加熱して基板の表面に膜を形成するものであれば、他の成膜装置であってもよく、また、他のエピタキシャル膜の形成に用いることもできる。
【０１１１】
さらに、装置の構成や制御の手法など、本発明に直接必要としない部分などについては記載を省略したが、実施に必要とされる装置の構成や、制御の手法などを適宜選択して用いることができる。
【０１１２】
その他、本発明の要素を具備し、当業者が適宜設計変更し得る全ての成膜装置および各部材の形状は、本発明の範囲に包含される。
【符号の説明】
【０１１３】
１、２０１ チャンバ
１ａ 内壁
２、２０２ ライナ
２ａ 胴部
２ｂ 頭部
３、２０３ 流路
４、２０４ 反応ガス
５、２０５ 供給口
６、２０６ 排気口
７、２０７ 基板
７ａ、７ｂ 周縁部
８、２０８ サセプタ
８ａ 座ぐり部
８ｂ 座ぐり側壁
９、２０９ ヒータ
９ａ インヒータ
９ｂ アウトヒータ
１０、１３、２１０、２１３ フランジ
１１、１４、２１１、２１４ パッキン
１２、２１２ 配管
１５、２１５ シャワープレート
１５ａ 貫通孔
１６、２１６ 回転軸
１７、２１７ 回転筒
２０、２２０ ブースバー
２１、２２１ ヒータベース
２２、２２２ 連結部
２３、２２３ 電極棒
２４ａ、２４ｂ、２２４ａ、２２４ｂ 放射温度計
４６、４７、２４６、２４７ 基板搬出入口
４８、２４８ ロボットハンド
５０ 基板支持部
１００、２００ 成膜装置
１０１、３０１ ベースプレート
１０２、３０２ ベルジャ
１０３、３０３ ベースプレートカバー
３００ エンコーダ
３０４ エンコーダヘッド
３０５ 回転板
３０６ エンコーダピックアップ
３１０ 回転機構
４０２ 温度測定部
４０３ 温度データ作成部
４０５ 位置データ作成部
４０６ データ解析部
４０７ 搬送ロボット制御部
４０８ 搬送ロボット
７０１、７０２、７０３、７０４、７０５ 円周
【特許請求の範囲】
【請求項１】
反応ガスが供給されて成膜処理が行われる反応室と、
前記反応室に配置されて基板が載置されるサセプタと、
前記サセプタの下方に設けられて前記基板を加熱する加熱部と、
前記反応室に隣接する搬送室と、
前記搬送室に配置されて、前記反応室に前記基板を搬送する搬送部と、
前記基板の温度を測定する温度測定部と、
前記サセプタを介して前記基板を回転させる回転部と、
前記回転部の回転方向と回転角度を検出する検出部とを有し、
前記基板を回転させながら前記温度測定部で測定した該基板の温度データと、前記検出
部で検出した回転方向と回転角度から作成した前記温度測定を行う座標の位置データとを
用いて、前記基板の温度分布データを作成し、該温度分布データから前記基板の位置ずれの方向と位置ずれ量を求める解析部と、
前記位置ずれの方向と前記位置ずれ量を基に前記搬送部の位置を調整する制御部とを有することを特徴とする成膜装置。
【請求項２】
前記解析部は、前記位置ずれ量が許容値以下であるか否かを判定し、前記位置ずれ量が
許容値を超える場合に前記制御部へ前記位置ずれの方向と前記位置ずれ量を送ることを特徴とする請求項１に記載の成膜装置。
【請求項３】
前記温度測定部は、前記反応室の外部に設けられ、前記基板からの放射光を受光して前記基板の温度を測定する放射温度計を有することを特徴とする請求項１に記載の成膜装置。
【請求項４】
前記放射温度計は、温度測定位置を変動させることが可能である請求項３に記載の成膜装置。
【請求項５】
前記温度測定位置は、所定のピッチで移動させることが可能である請求項４に記載の成膜装置。
【請求項６】
搬送部で反応室に基板を搬送し、基板支持部を介してサセプタ上に該基板を載置する工
程と、
前記基板を回転させながら前記基板の外周部の温度測定を行うとともに、前記基板の回転方向と回転角度を検出する工程と、
前記基板の温度、回転方向および回転角度のデータから前記基板の温度分布データを作成して前記基板の位置ずれの方向と位置ずれ量を求める工程と、
前記位置ずれの方向と前記位置ずれ量を基に前記搬送部の位置を調整する工程と、
前記基板を前記反応室から搬出し、
搬出された前記基板を、前記調整後の搬送部によって再び前記反応室に搬送し、前記基板支持部を介して前記サセプタ上に載置する工程と、
前記反応室に反応ガスを供給し、該基板を加熱しながら、該基板の上に所定の膜を形成する工程とを有することを特徴とする成膜方法。
【請求項７】
搬送部で反応室に第１の基板を搬送し、基板支持部を介してサセプタ上に該基板を載置する工程と、
前記基板を回転させながら前記基板の温度測定を行うとともに、前記基板の回転方向と
回転角度を検出する工程と、
前記基板の温度、回転方向および回転角度のデータから前記基板の温度分布データを作成して前記基板の位置ずれの方向と位置ずれ量を求める工程と、
前記位置ずれの方向と前記位置ずれ量を基に前記搬送部の位置を調整する工程と、
前記第１の基板を前記反応室から搬出する工程と、
前記第１の基板と同じ材料からなる第２の基板を前記搬送部によって前記反応室に搬送する工程と、
前記基板支持部を介して前記第２の基板を前記サセプタ上に載置する工程と、
前記反応室に反応ガスを供給し、該第２の基板を加熱しながら、該第２の基板の上に所定の膜を形成する工程とを有することを特徴とする成膜方法。
【請求項８】
前記基板の温度測定は、前記基板の中心と前記サセプタの中心とが一致しているときの前記基板の外周部に位置する円周上で行うことを特徴とする請求項６または７に記載の成膜方法。
【請求項９】
前記基板の温度測定は、前記基板の中心と前記サセプタの中心とが一致しているときの前記基板の外周部に位置する２つ以上の円周上で行うことを特徴とする請求項６または７に記載の成膜方法。
【請求項１０】
前記搬送部の位置を調整する工程は、前記位置ずれ量が許容値を超える場合に行うこと
を特徴とする請求項６または７に記載の成膜方法。
【請求項１】
反応ガスが供給されて成膜処理が行われる反応室と、
前記反応室に配置されて基板が載置されるサセプタと、
前記サセプタの下方に設けられて前記基板を加熱する加熱部と、
前記反応室に隣接する搬送室と、
前記搬送室に配置されて、前記反応室に前記基板を搬送する搬送部と、
前記基板の温度を測定する温度測定部と、
前記サセプタを介して前記基板を回転させる回転部と、
前記回転部の回転方向と回転角度を検出する検出部とを有し、
前記基板を回転させながら前記温度測定部で測定した該基板の温度データと、前記検出
部で検出した回転方向と回転角度から作成した前記温度測定を行う座標の位置データとを
用いて、前記基板の温度分布データを作成し、該温度分布データから前記基板の位置ずれの方向と位置ずれ量を求める解析部と、
前記位置ずれの方向と前記位置ずれ量を基に前記搬送部の位置を調整する制御部とを有することを特徴とする成膜装置。
【請求項２】
前記解析部は、前記位置ずれ量が許容値以下であるか否かを判定し、前記位置ずれ量が
許容値を超える場合に前記制御部へ前記位置ずれの方向と前記位置ずれ量を送ることを特徴とする請求項１に記載の成膜装置。
【請求項３】
前記温度測定部は、前記反応室の外部に設けられ、前記基板からの放射光を受光して前記基板の温度を測定する放射温度計を有することを特徴とする請求項１に記載の成膜装置。
【請求項４】
前記放射温度計は、温度測定位置を変動させることが可能である請求項３に記載の成膜装置。
【請求項５】
前記温度測定位置は、所定のピッチで移動させることが可能である請求項４に記載の成膜装置。
【請求項６】
搬送部で反応室に基板を搬送し、基板支持部を介してサセプタ上に該基板を載置する工
程と、
前記基板を回転させながら前記基板の外周部の温度測定を行うとともに、前記基板の回転方向と回転角度を検出する工程と、
前記基板の温度、回転方向および回転角度のデータから前記基板の温度分布データを作成して前記基板の位置ずれの方向と位置ずれ量を求める工程と、
前記位置ずれの方向と前記位置ずれ量を基に前記搬送部の位置を調整する工程と、
前記基板を前記反応室から搬出し、
搬出された前記基板を、前記調整後の搬送部によって再び前記反応室に搬送し、前記基板支持部を介して前記サセプタ上に載置する工程と、
前記反応室に反応ガスを供給し、該基板を加熱しながら、該基板の上に所定の膜を形成する工程とを有することを特徴とする成膜方法。
【請求項７】
搬送部で反応室に第１の基板を搬送し、基板支持部を介してサセプタ上に該基板を載置する工程と、
前記基板を回転させながら前記基板の温度測定を行うとともに、前記基板の回転方向と
回転角度を検出する工程と、
前記基板の温度、回転方向および回転角度のデータから前記基板の温度分布データを作成して前記基板の位置ずれの方向と位置ずれ量を求める工程と、
前記位置ずれの方向と前記位置ずれ量を基に前記搬送部の位置を調整する工程と、
前記第１の基板を前記反応室から搬出する工程と、
前記第１の基板と同じ材料からなる第２の基板を前記搬送部によって前記反応室に搬送する工程と、
前記基板支持部を介して前記第２の基板を前記サセプタ上に載置する工程と、
前記反応室に反応ガスを供給し、該第２の基板を加熱しながら、該第２の基板の上に所定の膜を形成する工程とを有することを特徴とする成膜方法。
【請求項８】
前記基板の温度測定は、前記基板の中心と前記サセプタの中心とが一致しているときの前記基板の外周部に位置する円周上で行うことを特徴とする請求項６または７に記載の成膜方法。
【請求項９】
前記基板の温度測定は、前記基板の中心と前記サセプタの中心とが一致しているときの前記基板の外周部に位置する２つ以上の円周上で行うことを特徴とする請求項６または７に記載の成膜方法。
【請求項１０】
前記搬送部の位置を調整する工程は、前記位置ずれ量が許容値を超える場合に行うこと
を特徴とする請求項６または７に記載の成膜方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図１０】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図１０】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１３−８４９４３（Ｐ２０１３−８４９４３Ａ）
【公開日】平成２５年５月９日（２０１３．５．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−２１１８６３（Ｐ２０１２−２１１８６３）
【出願日】平成２４年９月２６日（２０１２．９．２６）
【出願人】（５０４１６２９５８）株式会社ニューフレアテクノロジー (669)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月９日（２０１３．５．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年９月２６日（２０１２．９．２６）
【出願人】（５０４１６２９５８）株式会社ニューフレアテクノロジー (669)
【Ｆターム（参考）】
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