気相成長装置及び気相成長方法
【課題】サセプタ上に落下したフレーク状の付着物を、サセプタのサイズに関係なく、サセプタ上のパージガスの乱れ及び巻き上がりを発生させることなく、確実に除去し、延いては、基板温度の均一性を保ち、再現性のよい膜品質を得ることができ、稼働率を高め得る気相成長装置及び気相成長方法を提供する。
【解決手段】シャワーヘッド１４における複数のガス噴出孔を中心部から外周に向かって同心に区画した複数の領域に対して、ガスの噴出量を個別に制御する流量制御装置６が設けられている。流量制御装置６は、トレイ１２のサセプタ１３への載置前に、シャワーヘッド１４に対向するサセプタ１３の面内領域に向けて、複数の領域に対して個別に流量を変えながらパージガスをシャワーヘッド１４のガス噴出孔からシャワー状に噴出させる。
【解決手段】シャワーヘッド１４における複数のガス噴出孔を中心部から外周に向かって同心に区画した複数の領域に対して、ガスの噴出量を個別に制御する流量制御装置６が設けられている。流量制御装置６は、トレイ１２のサセプタ１３への載置前に、シャワーヘッド１４に対向するサセプタ１３の面内領域に向けて、複数の領域に対して個別に流量を変えながらパージガスをシャワーヘッド１４のガス噴出孔からシャワー状に噴出させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体の製造に用いるＭＯＣＶＤ装置等の気相成長装置及び気相成長方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＬＥＤ（Light Emitting Diode）、半導体レーザー、及び太陽電池の製造方法として、トリメチルガリウムやトリメチルアルミニウム等の有機金属ガスと、アンモニア、ホスフィン、アルシン等の水素化合物とを原料として化合物半導体薄膜を形成するＭＯＣＶＤ法（Metal Organic Chemical Vapor Deposition：有機金属化学気相蒸着法）が行なわれている。ＭＯＣＶＤ法は、原料ガスを反応炉内に導入して混合させ、基板上で熱反応させることにより基板上で薄膜形成するものである。
【０００３】
この方法を用いる気相成長装置として、ＭＯＣＶＤ装置がある。ＭＯＣＶＤ装置は、膜厚及び膜質の面内均一性が良いという利点があり、半導体製造業界においてよく用いられている装置である。ＭＯＣＶＤ装置は、一般的に、反応ガスやパージガスを導入するガス供給系と、基板をその内部に設置して供給されたガスと共に加熱し、基板上で反応させることによって成膜処理を行う反応炉と、反応炉で使用されたガスを無害化しながら外部へ排気する除害排気系とから構成される。
【０００４】
以下、従来のＭＯＣＶＤ装置の反応炉周辺の構成について説明する。
【０００５】
図１１に示すように、直方体形状の反応炉１０１には、反応炉１０１へガスを供給するためのガス供給ライン１０２と、反応炉１０１からガスを排気するためのガス排気ライン１０６とが接続されている。ガス供給ライン１０２の上流側は、配管が分岐し、材料ガスを供給する材料ガス源１０３とパージガスを供給するパージガス源１０４とに接続され、材料ガス源１０３とパージガス源１０４との近傍には、それぞれにバルブ１０５が設置されている。このバルブ１０５の切り替えによって、材料ガス又はパージガスを、選択し供給することができる。
【０００６】
一方、ガス排気ライン１０６の下流側には、排ガス処理装置１０７が連結されており、反応炉１０１で消費したガスは、反応炉１０１の外部へ排出され、ガス排気ライン１０６を通り、排ガス処理装置１０７で処理される構成となっている。
【０００７】
また、反応炉１０１の内部においては、基板１１０を載置するためのトレイ１１１と、さらにそのトレイ１１１を載置するサセプタ１１２とが設置されている。基板１１０は、成長開始前に予め反応炉１０１の外部でトレイ１１１に載置される。基板１１０載置後のトレイ１１１は、図示しないトレイ搬送手段によって、反応炉１０１内部に搬入され、サセプタ１１２上に設置される。
【０００８】
また、サセプタ１１２の下部にはヒータ１１３が設けられ、かつ反応炉内部上壁側には、シャワーヘッド１１４が設置されており、ガス供給ライン１０２から導入されたガスが反応炉１０１内部に供給される構成となっている。
【０００９】
上記ＭＯＣＶＤ装置における基板１１０への気相成長時においては、材料ガス源１０３からガス供給ライン１０２を介して反応炉１０１に材料ガスが導入され、反応炉１０１内でシャワーヘッド１１４により、シャワー状となって基板１１０上に供給される。また、同時に、ヒータ１１３にてサセプタ１１２を加熱することによって、熱伝導にてトレイ１１１及びその上に載置された基板１１０を加熱する。これにより、基板１１０上での気相化学反応が促進され、基板１１０上に薄膜が形成される。
【００１０】
このようなＭＯＣＶＤ装置を含めた気相成長装置を使用する生産現場においては、製品の歩留まりに繋がる成膜品質が重視されると同時に、装置の稼働率を高めながら効率的に、かつ安定した歩留まりを長期間維持し続けることが重要となる。
【００１１】
ところで、このような従来のＭＯＣＶＤ装置においては、成長後に処理された基板１１０を回収するために、図示しないトレイ搬送手段によって、トレイ１１１をサセプタ１１２から離脱させ、反応炉１０１の外部へ搬出する工程を要する。
【００１２】
トレイ搬送手段によって、トレイ１１１を反応炉１０１の外部に搬出した後、サセプタ１１２上にはトレイ１１１が載置されないむき出しの状態となるが、次の成長を行うための基板１１０を載置したトレイ１１１を再び反応炉１０１内部へ搬入し、サセプタ１１２上に再度設置するまでの間、この状態が維持されることになる。このむき出しの状態が維持される時間は、当然ながら装置の仕様や作業方法によっても異なるが、２時間以上所要する場合がある。
【００１３】
成長を繰り返すと、反応炉１０１内部には、反応生成物による付着物が壁面等に形成され、その付着物が剥がれ易くなることによって、サセプタ１１２上にフレークとなって頻繁に落下することがある。このフレークが、次の成長のために準備した基板１１０を載置したトレイ１１１を設置する際に、トレイ１１１とサセプタ１１２との間に挟まり、成長時にヒータ１１３によりトレイ１１１を加熱した際、トレイ１１１とサセプタ１１２との熱伝導状態が悪化する。この結果、基板１１０に温度分布を引き起こしたり、トレイ１１１にクラックを発生させたりして、成膜品質に悪影響を及ぼすという問題がある。
【００１４】
一方、近年、気相成長装置の開発分野においては、半導体製造の生産効率を高めるため、基板１１０のトレイ１１１への搭載数が増加する傾向があり、それに伴って、トレイ１１１やサセプタ１１２を含めた反応炉１０１の大型化が顕著に進んでいる。反応炉１０１が大型化すると、それだけ成膜品質や生産歩留まりへ与える悪影響も大きくなるという問題があった。
【００１５】
このような問題に対して、従来では、一般的には作業担当者の人手により、付着物がフレークとなってサセプタ１１２上に落下する度に、ＭＯＣＶＤ装置を分解した上で反応炉１０１内部の清掃を行い、付着物の除去を行わなければならなかった。一旦、ＭＯＣＶＤ装置を分解すると、組立てやＭＯＣＶＤ装置内部の部材の再調整だけでなく、反応炉１０１内部が空気に晒され、水分や不純物が内部に入り込む。水分や不純物は成膜品質に悪影響を及ぼすため、それらを完全に除去するためのパージ作業を行う必要がある。パージ作業とは、真空ポンプ等によって、反応炉１０１内部を高真空状態にした後、パージガスによる置換を繰り返し行うことである。ここで、パージガスには、水素や不活性ガスが一般的に用いられる。これらの作業を伴うため、毎回、長時間を要し、生産工程でのＭＯＣＶＤ装置稼働率の低下や作業者の労力消費による生産性悪化の大きな原因となっていた。また、生産性をさらに高めるために反応炉１０１が大型化すると、付着物の除去作業における作業者の労力や所要時間も益々大きくなるという問題があった。
【００１６】
そこで、このような問題を解決する方法として、例えば、特許文献１に開示された方法がある。特許文献１に開示されたプラズマＣＶＤ装置２００は、図１２に示すように、反応炉２０１内部において成長過程に生じるフレーク状のダストを、クリーニングガス導入パイプ２０２・２０３からの不活性ガスによって、単純に吹き飛ばし、除去するというものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１７】
【特許文献１】特開２００１−１３１７５３号公報（２００１年５月１５日公開）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
しかしながら、上記従来の特許文献１に記載の気相成長装置では、反応炉２０１内部に付着するフレーク状のダストを、不活性ガスにより吹き飛ばすことはできるが、その際、吹き飛ばされたフレーク状のダストが、舞い上がり易くなり、トレイ上に再度落下する。このため、不活性ガスによる吹き飛ばしを何度繰り返してもダストを完全に除去することは困難であり、ダストの吹き飛ばしの効果が少ないという問題点を有している。
【００１９】
また、サセプタ２０４が大型化すると、フレーク状のダストを吹き飛ばすための不活性ガスの流量を大幅に増加させなければならず、それにより、フレーク状のダストが益々舞い上がり易くなる。その結果、結局ダストを除去できないために、人手作業に切り替えることになり、落下したフレーク状のダストの除去作業における作業者の労力や所要時間が却って大きくなるという問題点を有している。
【００２０】
本発明は、上記従来の問題点に鑑みなされたものであって、その目的は、サセプタ上に落下したフレーク状の付着物を、サセプタのサイズに関係なく、サセプタ上のパージガスの乱れ及び巻き上がりを発生させることなく、確実に除去し、延いては、基板温度の均一性を保ち、再現性のよい膜品質を得ることができ、稼働率を高め得る気相成長装置及び気相成長方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
本発明の気相成長装置は、上記課題を解決するために、複数のガス噴出孔を有するシャワーヘッドと、シャワーヘッドへ材料ガス又はパージガスを供給するガス供給ラインと、基板を搭載するトレイを載置するサセプタとを備えた気相成長装置において、上記シャワーヘッドにおける複数のガス噴出孔を中心部から外周に向かって同心に区画した複数の領域に対して、ガスの噴出量を個別に制御する流量制御手段が設けられていると共に、上記流量制御手段は、トレイのサセプタへの載置前に、シャワーヘッドに対向するサセプタの面内領域に向けて、上記複数の領域に対して個別に流量を変えながらパージガスをシャワーヘッドのガス噴出孔からシャワー状に噴出させることを特徴としている。
【００２２】
また、本発明の気相成長方法は、上記課題を解決するために、複数のガス噴出孔を有するシャワーヘッドと、シャワーヘッドへ材料ガス又はパージガスを供給するガス供給ラインと、基板を搭載するトレイを載置するサセプタとを備えた気相成長装置を用いた気相成長方法において、トレイのサセプタへの載置前に、シャワーヘッドに対向するサセプタの面内領域に向けて、上記シャワーヘッドにおける複数のガス噴出孔を中心部から外周に向かって同心に区画した複数の領域に対して個別に流量を変えながらパージガスをシャワーヘッドのガス噴出孔からシャワー状に噴出することを特徴としている。
【００２３】
従来の気相成長装置においては、気相成長を繰り返すことによって反応炉内部に反応生成物による付着物が形成され、それが剥がれ易くなることによりサセプタ上にフレークとなって落下することがある。このフレークが、次の気相成長のために準備した基板を載置したトレイを設置するときに、トレイとサセプタとの間に挟まる。この結果、気相成長時にヒータにてトレイを加熱したときに、トレイとサセプタとの熱伝導状態が悪化することによって、基板の温度分布を引き起こし、成膜品質に悪影響を及ぼすという問題があった。
【００２４】
この問題に対して、本発明によれば、シャワーヘッドにおける複数のガス噴出孔は、中心部から外周に向かって同心の複数の領域に区画されている。そして、流量制御手段は、トレイのサセプタへの載置前に、シャワーヘッドに対向するサセプタの面内領域に向けて、上記複数の領域に対して個別に流量を変えながらパージガスをシャワーヘッドのガス噴出孔からシャワー状に噴出させる。
【００２５】
この結果、サセプタ上に落下したフレーク状の付着物が存在する場合に、シャワーヘッドに対向するサセプタの面内領域に向けて、サセプタの同心領域別にパージガスをシャワー状に噴出させることができる。
【００２６】
このため、サセプタ上に落下したフレーク状の付着物を、サセプタのサイズに関係なく、サセプタ上のパージガスの乱れ及び巻き上がりを発生させることなく、吹き飛ばして除去することができる。
【００２７】
この結果、ひいては、基板温度の均一性を保ち、再現性のよい膜品質を得ることができ、稼働率を高め得る気相成長装置及び気相成長方法を提供することができる。
【００２８】
また、この流量制御手段による流量制御は、次の気相成長の準備中に実施されるので、時間的ロスが最小限に抑えられ、生産性を大幅に向上させることができる。
【００２９】
したがって、ダストの除去に関して、成膜品質を損ねることなく、稼働率を高めながら効率的に行うことにより、安定した歩留まりを長期間維持し続けることができる気相成長装置及び気相成長方法を提供することができる。
【００３０】
また、本発明の気相成長装置では、前記流量制御手段は、シャワーヘッドにおける中心部から外周に向かって同心に区画する複数の領域に対して、中心部の領域から外周部の領域にかけて順番にパージガスを噴出させることが好ましい。
【００３１】
これにより、サセプタ上に落下したフレーク状の付着物が存在する場合に、付着物を、サセプタ上の付着物を中心から外周に向けて順次吹き飛ばすので、サセプタ上のパージガスの乱れ及び巻き上がりを発生させることがない。
【００３２】
また、サセプタ上に落下したフレーク状の付着物を、サセプタの外周側へ押しやりながら吹き飛ばすので、確実に除去することができる。
【００３３】
また、本発明の気相成長装置では、前記流量制御手段は、前記シャワーヘッドからのパージガスの噴出量を、中心部の領域を外周部の領域よりも多くすることが好ましい。
【００３４】
これにより、サセプタ上の中心部に多量のパージガスが噴出されるので、サセプタ上に落下したフレーク状の付着物を、確実に、サセプタの外周側へ押しやりながら吹き飛ばして除去することができる。
【００３５】
また、本発明の気相成長装置では、前記流量制御手段は、前記シャワーヘッドからのパージガスの噴出量を、中心部の領域から外周部の領域にかけて段階的に少なくすることが好ましい。
【００３６】
これにより、サセプタ上の外周部よりも中心部に多量のパージガスが噴出されるので、サセプタ上に落下したフレーク状の付着物を、確実に、サセプタの外周側へ押しやりながら吹き飛ばして除去することができる。
【００３７】
また、本発明の気相成長装置では、前記サセプタの表面状態を監視するサセプタ監視手段が設けられていると共に、前記流量制御手段は、上記サセプタ監視手段により上記サセプタの表面状態を監視しながら、パージガスの噴出量を制御することが好ましい。
【００３８】
これにより、サセプタ上に落下したフレーク状の付着物が除去できているかを監視しながらパージガスの噴出量を制御するので、例えば、除去できていない付着物を狙ってパージガスの噴出量を増加することができる。この結果、確実に、サセプタ上に落下したフレーク状の付着物を除去することができる。
【００３９】
また、本発明の気相成長装置では、前記サセプタを昇降させるサセプタ昇降手段が設けられていると共に、上記サセプタ昇降手段は、パージガスのサセプタへの噴出時に、サセプタを昇降させることが好ましい。
【００４０】
これにより、サセプタ昇降手段によって、サセプタの高さ位置を変えることにより、パージガスの気流を変更でき、サセプタ上のパージガスの乱れ及び巻き上がりを発生させることなく、吹き飛ばして除去することができる。
【００４１】
また、本発明の気相成長装置では、前記サセプタを回転させるサセプタ回転手段が設けられていると共に、上記サセプタ回転手段は、パージガスのサセプタへの噴出時に、サセプタを回転させることが好ましい。
【００４２】
これにより、サセプタの面内において、パージガスの流速に分布がある場合でも、パージガスが満遍なく平均的に吹き付けられ、確実に付着物を除去することができる。
【発明の効果】
【００４３】
本発明の気相成長装置は、以上のように、シャワーヘッドにおける複数のガス噴出孔を中心部から外周に向かって同心に区画した複数の領域に対して、ガスの噴出量を個別に制御する流量制御手段が設けられていると共に、上記流量制御手段は、トレイのサセプタへの載置前に、シャワーヘッドに対向するサセプタの面内領域に向けて、上記複数の領域に対して個別に流量を変えながらパージガスをシャワーヘッドのガス噴出孔からシャワー状に噴出させるものである。
【００４４】
また、本発明の気相成長方法は、以上のように、トレイのサセプタへの載置前に、シャワーヘッドに対向するサセプタの面内領域に向けて、上記シャワーヘッドにおける複数のガス噴出孔を中心部から外周に向かって同心に区画した複数の領域に対して個別に流量を変えながらパージガスをシャワーヘッドのガス噴出孔からシャワー状に噴出する方法である。
【００４５】
それゆえ、サセプタ上に落下したフレーク状の付着物を、サセプタのサイズに関係なく、サセプタ上のパージガスの乱れ及び巻き上がりを発生させることなく、確実に除去し、延いては、基板温度の均一性を保ち、再現性のよい膜品質を得ることができ、稼働率を高め得る気相成長装置及び気相成長方法を提供することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明における気相成長装置の実施の一形態を示す全体構成図である。
【図２】上記気相成長装置におけるシャワーヘッドの構成を示す底面図である。
【図３】上記気相成長装置におけるシャワーヘッドの構成を示す断面図である。
【図４】上記気相成長装置における流量制御装置の流量制御動作を示すフローチャートである。
【図５】上記気相成長装置における流量制御装置の流量制御動作を示す図である。
【図６】上記気相成長装置における流量制御装置の他の流量制御動作を示す図である。
【図７】本発明における気相成長装置の、他の実施の形態を示す全体構成図である。
【図８】上記気相成長装置における流量制御装置の流量制御動作を示すフローチャートである。
【図９】上記気相成長装置における流量制御装置の他の流量制御動作を示すフローチャートである。
【図１０】上記気相成長装置における流量制御装置のさらに他の流量制御動作を示すフローチャートである。
【図１１】従来の気相成長装置を示す全体構成図である。
【図１２】従来の他の気相成長装置を示す全体構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００４７】
〔実施の形態１〕
本発明の一実施形態について図１〜図６に基づいて説明すれば、以下のとおりである。
【００４８】
図１は、本発明の気相成長装置としてのＭＯＣＶＤ（Metal Organic Chemical Vapor Deposition：有機金属気相堆積）装置の構成を示す模式図である。
【００４９】
本実施の形態のＭＯＣＶＤ装置１０Ａは、図１に示すように、気相成長される基板１１が配設される反応炉１を有している。
【００５０】
反応炉１には、反応炉１へガスを供給するためのガス供給ライン２と、反応炉１からガスを排気するためのガス排気ライン７とが接続されている。
【００５１】
ガス供給ライン２の上流側では配管が分岐され、各分岐配管は材料ガスを供給する材料ガス源３とパージガスを供給するパージガス源４とに接続され、材料ガス源３とパージガス源４との近傍には、バルブ５・５がそれぞれに設置されている。このバルブ５・５の切り替えによって、材料ガス又はパージガスが選択して供給されるようになっている。
【００５２】
反応炉１は、複数箇所からガスが供給される構成となっており、ガス供給の手前で配管が複数に分岐し、それぞれに流量制御装置６…（後述する図３に示すＭＦＣ１〜ＭＦＣ５）が設置されている。この流量制御装置６によって、反応炉１に供給する手前で分岐したそれぞれの配管内を流れるガスの流量を自在に制御することができる。
【００５３】
一方、ガス排気ライン７の下流側には、反応炉１内部のガスを一定の圧力で引き出すための真空ポンプ８が接続され、さらに、排ガス処理装置９が連結されている。これにより、ガスは、反応炉１の外部へ排出され、ガス排気ライン７を通って、排ガス処理装置９にて処理される構成となっている。
【００５４】
また、反応炉１の内部においては、基板１１を載置するためのトレイ１２を載置するサセプタ１３が設置されている。基板１１は、成長開始前に予め、反応炉１外部でトレイ１２に載置される。基板１１載置後のトレイ１２は、図示しないトレイ搬送手段によって、反応炉１内部に搬入され、サセプタ１３上に設置される。
【００５５】
上記反応炉１の内部における上壁側には、シャワーヘッド１４がサセプタ１３と対向して設置されており、シャワーヘッド１４は、その中心と同軸つまり同心に複数領域で分断し、個別化されている。シャワーヘッド１４は、反応炉１外部に設置された流量制御装置６によって、ガスの供給量が、それぞれの個別化された領域にて自在に制御できる構成となっている。
【００５６】
また、サセプタ１３の下部近傍には、ヒータ１５が設けられ、このヒータ１５によってサセプタ１３を加熱することができる。さらに、サセプタ１３の下部には、昇降手段としてのサセプタ昇降装置１６と回転手段としての回転軸１７とが設置されており、サセプタ１３を回転軸１７にて回転可能に支持している。
【００５７】
また、バルブ５、流量制御装置６、トレイ搬送手段、サセプタ昇降装置１６及び回転軸１７等のパーツ各部の動作は、予め設定されたシーケンスによって制御される。そのため、ＭＯＣＶＤ装置１０Ａにはシーケンス制御装置２０が設けられ、このシーケンス制御装置２０は、パーツ各部と電気的に接続されている。また、シーケンス制御装置２０は、その内部に情報処理部、情報記憶部、情報通信部を有して構成されており、パーツ各部の状態をリアルタイムに管理しながら、シーケンスの設定条件に応じて、パーツ各部の動作を集中制御することができる。
【００５８】
次に、本実施の形態のＭＯＣＶＤ装置１０Ａにて設置されているシャワーヘッド１４の構成について、図２及び図３に基づいて説明する。図２はシャワーヘッド１４の底面図であり、図３はシャワーヘッド１４の断面図である。
【００５９】
図２及び図３に示すように、シャワーヘッド１４においては、その中心部から外周部にかけて同軸つまり同心に広がるように、内部で分断し、中心部から外周部にかけて領域としてのエリア１〜エリア５の５領域に分割されている。上記エリア１〜エリア５の各領域は、個別にガスの噴出が制御できるように、領域毎に合計５台のＭＦＣ１〜ＭＦＣ５の流量制御手段としての流量制御装置６が接続されている。上記流量制御装置６は、それぞれエリア１〜エリア５の領域の流量制御に対してＭＦＣ１〜ＭＦＣ５が割り当てられており、個別に制御することが可能となっている。
【００６０】
次に、上記構成を有するＭＯＣＶＤ装置１０Ａにおけるシーケンス制御装置２０での、気相成長が終了してから次の気相成長が開始されるまでに実行されるシーケンスの基本フローを、図４のフローチャートに基づいて説明する。
【００６１】
図４に示すように、気相成長が終了した後は（Ｓ１）、まず、トレイ１２の搬出が実行される（Ｓ２）。トレイ１２の搬出は、図示しないトレイ搬送手段によって、サセプタ１３に載置されたトレイ１２を反応炉１の外部へ取り出すことによって行われる。トレイ１２を搬送した後では、サセプタ１３はむき出しの状態になっているが、シャワーヘッド１４に付着するフレークＦがサセプタ１３上に落ちて留まらないように、流量制御装置６の動作により、シャワーヘッド１４から流量調整されたパージガスの噴出が開始され（Ｓ３）、サセプタ１３表面へパージガスが噴き付けられる。
【００６２】
このとき、サセプタ１３上においては、シャワーヘッド１４からのパージガスの噴き付けだけでなく、反応炉１の外部に設置された真空ポンプ８による吸引によって、パージガスは、サセプタ１３の中央部から外周部に向かう流れができる。このパージガスの流れによって、サセプタ１３上にフレークＦが落下していた場合でも、サセプタ１３の外周部にフレークＦは移動していき、サセプタ１３の端部から反応炉１の下部に落ちることによって、サセプタ１３から除去されることになる。反応炉１の下部には図示しない回収用トレイが設置されており、定期的なメンテナンス等を行う際に、回収用トレイに堆積したフレークＦを別途回収することができる。
【００６３】
次いで、次の新しいトレイ１２の搬入が行われ（Ｓ４）、次の気相成長が開始されることになる（Ｓ５）。なお、シャワーヘッド１４からのパージガスの噴出は、次の新しいトレイ１２の搬入が行われる直前まで継続される。
【００６４】
上記の基本フローに基づいて、以下に、具体的なフローについて説明する。なお、シーケンス制御装置２０の具体的な制御方法には、各種の方法があり、ここでは、以下の制御方法１及び制御方法２について説明する。
（制御方法１）
制御方法１は、シャワーヘッド１４の噴出量調整において、パージガスの噴出を中心部から外周部にかけて順番に実行するものである。
【００６５】
すなわち、制御方法１では、シャワーヘッド１４からのパージガスの噴出が開始された後、シャワーヘッド１４からのパージガスを噴出させる方法として、最初にシャワーヘッド１４における中心のエリア１の領域からパージガスを噴出させた後、外周部のエリア２の領域に切り替え、その後同様にエリア３からエリア５まで順番に切り替えてパージガスが噴出するように実行する。
【００６６】
図５は、シャワーヘッド１４のパージガスの噴出量調整における、噴出を開始してからの経過時間（ｔ１〜ｔ５）と流量制御装置６（ＭＦＣ１〜ＭＦＣ５）の設定流量との一例を示すものである。
【００６７】
図５に示すように、まず、経過時間ｔ１においてはＭＦＣ１のみが「開」、その他は「閉」となり、シャワーヘッド１４の中央部に位置するエリア１からパージガスを噴出させる。次に、経過時間ｔ２においては、ＭＦＣ２のみが「開」、その他は「閉」となり、シャワーヘッド１４におけるエリア１よりも１領域だけ外周側のエリア２からパージガスを噴出させる。経過時間ｔ３においても、同様にＭＦＣ３のみが「開」、その他は「閉」となり、シャワーヘッド１４におけるエリア２よりも１領域だけ外周側のエリア３からパージガスを噴出させる。
【００６８】
このように、時間経過にしたがって、パージガスが、シャワーヘッド１４の中央部の領域から外周部の領域にかけて、個別の制御領域で順番に切り替わりながら噴出し、サセプタ１３に噴き付けられることによって、フレークＦが、サセプタ１３表面上で中央部から外周部にかけて移動していくことになる。
【００６９】
これにより、シャワーヘッド１４に対向するサセプタ１３に対し、パージガスが噴き付けられることによって、サセプタ１３上に落下するフレークＦは、サセプタ１３の中心部から外周部にかけて、パージガスの切り替えシーケンスに伴って、ステップしながら移動していき、サセプタ１３から除去される。
【００７０】
なお、上記の説明では、シャワーヘッド１４をエリア１〜エリア５の５領域に分割して制御する場合を示しているが、必ずしもこれに限らず、さらに複数領域に分割することによって、フレークＦの移動量をさらに精度良く制御することができ、より一層効率的に操作を実行することができる。
【００７１】
すなわち、本実施の形態では、シャワーヘッド１４の中心と同軸つまり同心に、外周にかけて複数領域で個別にパージガスの流量を制御でき、トレイ搬入前に、パージガスをシャワーヘッド１４に対向するサセプタ１３の面内領域において、流量を変えながら、シャワー状に噴出させるシーケンスを有する。このため、サセプタ１３のサイズに関係なく、サセプタ１３上のパージガスの乱れを抑え、巻き上がりを発生させることなく、サセプタ１３上に落下したフレーク状の付着物を、確実に除去できるため、基板温度の均一性が保たれ、再現性のよい膜品質が得られる。
【００７２】
また、このシーケンスは、次の気相成長の準備中（バッチ間）に実施されることによって、時間的ロスが最小限に抑えられ、生産性を大幅に向上させることができる。
（制御方法２）
制御方法２は、シャワーヘッド１４からのパージガスの噴出量において、中心部を外周部よりも多くするもの、及びシャワーヘッド１４からのパージガスの噴出量を、中心部から外周部にかけて段階的に少なくするものである。
【００７３】
図６は、シャワーヘッド１４のパージガスの噴出量調整における、噴出を開始してからの経過時間（ｔ１〜ｔ５）と流量制御装置６（ＭＦＣ１〜ＭＦＣ５）の設定流量との一例を示すものである。
【００７４】
図６に示すように、経過時間ｔ１においてはＭＦＣ１が流量２５Ｌの設定にて「開」となり、シャワーヘッド１４の中央部のエリア１からパージガスを２５Ｌ噴出させる。経過時間ｔ２においては、ＭＦＣ１の流量２５Ｌを維持したまま、ＭＦＣ２が流量２０Ｌの設定で「開」となり、シャワーヘッド１４のエリア１からは流量２５Ｌ、エリア２からは流量２０Ｌのパージガスを噴出させる。経過時間ｔ３においても、同様に、ＭＦＣ１及びＭＦＣ２の流量は維持したまま、ＭＦＣ３が流量１５Ｌの設定にて「開」となり、シャワーヘッド１４のエリア１から流量２５Ｌ、エリア２から流量２０Ｌ、エリア３から流量１５Ｌのパージガスを噴出させる。
【００７５】
このように、シャワーヘッド１４の中央部から外周部にかけてパージガスの流れを維持したまま、中央部から外周部にかけて次第に流量が減少するように噴出し、サセプタ１３に噴き付けられることによって、サセプタ１３上でパージガスの乱れが少なくなり、フレークＦが舞い上がり難くなり、一層効率よくフレークＦを除去することができる。
【００７６】
このように、本実施の形態のＭＯＣＶＤ装置１０Ａは、複数のガス噴出孔を有するシャワーヘッド１４と、シャワーヘッド１４へ材料ガス又はパージガスを供給するガス供給ライン２と、基板１１を搭載するトレイ１２を載置するサセプタ１３とを備えている。
【００７７】
そして、上記ＭＯＣＶＤ装置１０Ａ及び気相成長方法は、シャワーヘッド１４における複数のガス噴出孔を中心部から外周に向かって同心に区画した複数のエリア１〜エリア５に対して、ガスの噴出量を個別に制御する流量制御装置６が設けられると共に、流量制御装置６は、トレイ１２のサセプタ１３への載置前に、シャワーヘッド１４に対向するサセプタ１３の面内領域に向けて、複数のエリア１〜エリア５に対して個別に流量を変えながらパージガスをシャワーヘッド１４のガス噴出孔からシャワー状に噴出させる。
【００７８】
この結果、サセプタ１３上に落下したフレーク状の付着物が存在する場合に、シャワーヘッド１４に対向するサセプタ１３の面内領域に向けて、サセプタ１３の同心領域別にパージガスをシャワー状に噴出させることができる。
【００７９】
このため、サセプタ１３上に落下したフレーク状の付着物を、サセプタ１３のサイズに関係なく、サセプタ１３上のパージガスの乱れ及び巻き上がりを発生させることなく、吹き飛ばして除去することができる。
【００８０】
この結果、ひいては、基板温度の均一性を保ち、再現性のよい膜品質を得ることができ、稼働率を高め得るＭＯＣＶＤ装置１０Ａ及び気相成長方法を提供することができる。
【００８１】
また、この流量制御装置６による流量制御は、次の気相成長の準備中（バッチ間）に実施されるので、時間的ロスが最小限に抑えられ、生産性を大幅に向上させることができる。
【００８２】
したがって、ダストの除去に関して、成膜品質を損ねることなく、稼働率を高めながら効率的に行うことにより、安定した歩留まりを長期間維持し続けることができるＭＯＣＶＤ装置１０Ａ及び気相成長方法を提供することができる。
【００８３】
また、本実施の形態のＭＯＣＶＤ装置１０Ａでは、流量制御装置６は、シャワーヘッド１４における中心部から外周に向かって同心に区画する複数の領域に対して、中心部の領域であるエリア１から外周部の領域であるエリア５にかけて順番にパージガスを噴出させる。
【００８４】
これにより、サセプタ１３上に落下したフレーク状の付着物が存在する場合に、付着物を、サセプタ１３上の付着物を中心から外周に向けて順次吹き飛ばすので、サセプタ１３上のパージガスの乱れ及び巻き上がりを発生させることがない。
【００８５】
また、サセプタ１３上に落下したフレーク状の付着物を、サセプタ１３の外周側へ押しやりながら吹き飛ばすので、確実に除去することができる。
【００８６】
また、本実施の形態のＭＯＣＶＤ装置１０Ａでは、流量制御装置６は、シャワーヘッド１４からのパージガスの噴出量を、中心部の領域を外周部の領域よりも多くする。
【００８７】
これにより、サセプタ１３上の中心部に多量のパージガスが噴出されるので、サセプタ１３上に落下したフレーク状の付着物を、確実に、サセプタ１３の外周側へ押しやりながら吹き飛ばして除去することができる。
【００８８】
また、本実施の形態のＭＯＣＶＤ装置１０Ａでは、流量制御装置６は、シャワーヘッド１４からのパージガスの噴出量を、中心部の領域から外周部の領域にかけて段階的に少なくする。
【００８９】
これにより、サセプタ１３上の外周部よりも中心部に多量のパージガスが噴出されるので、サセプタ１３上に落下したフレーク状の付着物を、確実に、サセプタ１３の外周側へ押しやりながら吹き飛ばして除去することができる。
【００９０】
〔実施の形態２〕
本発明の、他の実施の形態について図７〜図１０に基づいて説明すれば、以下のとおりである。なお、本実施の形態において説明すること以外の構成は、前記実施の形態１と同じである。また、説明の便宜上、前記実施の形態１の図面に示した部材と同一の機能を有する部材については、同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００９１】
本実施の形態のＭＯＣＶＤ装置１０Ｂは、図７に示すように、前記実施の形態１におけるＭＯＣＶＤ装置１０Ａの構成に加えて、サセプタ１３の表面状態を監視するサセプタ監視手段としてのサセプタ監視装置３０を設け、サセプタ１３の表面状態を確認しながら、パージガスの流量を制御するものである。
【００９２】
すなわち、シャワーヘッド１４から落下するフレークＦは、毎回、その大きさ、重さ、及び数量がそれぞれ異なるため、サセプタ１３上に噴きつけるパージガスの流量は、その都度、サセプタ１３上のフレークＦの状態に応じて調整されることが望ましい。
【００９３】
そこで、本実施の形態では、図７に示すように、反応炉１の外部において、反応炉１内部のサセプタ１３上を臨むように、サセプタ監視装置３０が設置され、サセプタ監視装置３０は、バルブ５及び流量制御装置６等の他のパーツと同様、シーケンス制御装置２０に接続されている。
【００９４】
サセプタ監視装置３０は、例えば反応炉１に石英等の耐熱性のある透明部材を使用したビューポートを設け、そこからＣＣＤカメラ等にて、サセプタ１３の表面状態をリアルタイムに画像として捕らえ、シーケンス制御装置２０にその情報を転送することが可能となっている。シーケンス制御装置２０においては、サセプタ監視装置３０から転送された画像の情報をもとに、画像認識を行い、予め設定した条件（サセプタ１３上のフレークＦの状態：大きさ、重さ、数量等）と比較の上、流量制御装置６の流量制御を行うことができる。
【００９５】
本実施の形態のＭＯＣＶＤ装置１０Ｂにおけるシーケンスのフローを、図８のフローチャートに基づいて説明する。なお、図８において、図４のフローチャートと同じ部分は、図４と同じステップ番号を付し、その説明を省略する。
【００９６】
図８に示すように、シャワーヘッド１４のガス噴出を開始した後（Ｓ３）、サセプタ監視装置３０によって、サセプタ１３上に存在するフレークＦの状態を、ある一定時間、画像として確認する（Ｓ１１）。そして、サセプタ１３上にフレークＦが存在する場合は、Ｓ３に戻ってシャワーヘッド１４の噴出量を多くすることができる。
【００９７】
これによって、シャワーヘッド１４から噴出されるパージガスの流量がリアルタイムに制御され、シャワーヘッド１４から落下するフレークＦの大きさ、重さ、及び数量が変化する場合であっても、パージガスの噴き付けを調整することによって、より確実にフレークＦを除去することができる。
【００９８】
次に、上記の説明では、上記のサセプタ監視装置３０による流量制御装置６の流量制御の説明であった。しかしながら、必ずしもこれに限らず、例えば、サセプタ監視装置３０による流量制御装置６の流量制御に替えて、又はサセプタ監視装置３０共に、以下の制御を行うことが可能である。
【００９９】
まず、シャワーヘッド１４のガス噴出を開始した後、図７に示すように、サセプタ１３を昇降させるサセプタ昇降手段としてのサセプタ昇降装置１６により、パージガスのサセプタ１３への供給時に、サセプタ１３の高さ位置を昇降させることが可能である。
【０１００】
上記サセプタ昇降装置１６に基づく流量制御装置６における流量制御のシーケンスについて、図９のフローチャートに基づいて説明する。なお、図９において、図４のフローチャートと同じ部分は、図４と同じステップ番号を付し、その説明を省略する。
【０１０１】
図９に示すように、シャワーヘッド１４からのパージガスの噴出が開始された後（Ｓ３）、サセプタ１３を昇降させるシーケンスが実行される。シャワーヘッド１４から、サセプタ１３へのパージガスの噴出時に、サセプタ１３をサセプタ昇降装置１６によって、フレークＦの大きさ、重さが異なる場合であっても、サセプタ１３のシャワーヘッド１４に対する高さ（ｈ１）位置を昇降させる（Ｓ２１）。これによって、シャワーヘッド１４からのパージガスの噴出量を変化させることなく、少量で一定に保ったまま、サセプタ１３上を流れるパージガスの流速を変化させることができ、フレークＦの大きさに影響されることなく、確実に除去することができる。
【０１０２】
次に、サセプタ１３を回転させるサセプタ回転手段としての回転軸１７にて、パージガスのサセプタ１３への供給時に、サセプタ１３を回転させることが可能である。
【０１０３】
上記回転軸１７によるサセプタ１３の回転に基づく流量制御装置６における流量制御のシーケンスについて、図１０のフローチャートに基づいて説明する。なお、図１０において、図４のフローチャートと同じ部分は、図４と同じステップ番号を付し、その説明を省略する。
【０１０４】
図１０に示すように、シャワーヘッド１４からのパージガスの噴出が開始された後（Ｓ３）、サセプタ１３を回転させるシーケンスが実行される（Ｓ３１）。
【０１０５】
この結果、シャワーヘッド１４から、サセプタ１３へのパージガスの噴出時に、サセプタ１３を回転軸１７によって回転させることによって、サセプタ１３の面内において、パージガスの流速の分布がある場合においても、パージガスが満遍なく平均的に噴き付けられ、一層確実にフレークＦを除去することができる。
【０１０６】
このように、本実施の形態のＭＯＣＶＤ装置１０Ｂでは、サセプタ１３の表面状態を監視するサセプタ監視装置３０が設けられていると共に、流量制御装置６は、サセプタ監視装置３０によりサセプタ１３の表面状態を監視しながら、パージガスの噴出量を制御する。
【０１０７】
これにより、サセプタ１３上に落下したフレーク状の付着物が除去できているかを監視しながらパージガスの噴出量を制御するので、例えば、除去できていない付着物を狙ってパージガスの噴出量を増加することができる。この結果、確実に、サセプタ１３上に落下したフレーク状の付着物を除去することができる。
【０１０８】
また、本実施の形態のＭＯＣＶＤ装置１０Ｂでは、サセプタ１３を昇降させるサセプタ昇降装置１６が設けられていると共に、サセプタ昇降装置１６は、パージガスのサセプタ１３への噴出時に、サセプタ１３を昇降させる。
【０１０９】
これにより、サセプタ昇降装置１６によって、サセプタ１３の高さ位置を変えることにより、パージガスの気流を変更でき、サセプタ１３上のパージガスの乱れ及び巻き上がりを発生させることなく、吹き飛ばして除去することができる。
【０１１０】
また、本実施の形態のＭＯＣＶＤ装置１０Ｂでは、サセプタ１３を回転させる回転軸１７が設けられていると共に、回転軸１７は、パージガスのサセプタ１３への噴出時に、サセプタ１３を回転させる。
【０１１１】
これにより、サセプタ１３の面内において、パージガスの流速に分布がある場合でも、パージガスが満遍なく平均的に吹き付けられ、確実に付着物を除去することができる。
【０１１２】
なお、本発明は、上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【０１１３】
本発明は、シャワープレートの複数のガス吐出孔から基板の表面に材料ガス及びパージガスを供給するシャワープレートを用いた気相成長装置及び気相成長方法に利用することができる。
【符号の説明】
【０１１４】
１ 反応炉
２ ガス供給ライン
３ 材料ガス源
４ パージガス源
６ 流量制御装置（流量制御手段）
１０Ａ ＭＯＣＶＤ装置
１０Ｂ ＭＯＣＶＤ装置
１１ 基板
１２ トレイ
１３ サセプタ
１４ シャワーヘッド
１５ ヒータ
１６ サセプタ昇降装置（サセプタ昇降手段）
１７ 回転軸（サセプタ回転手段）
２０ シーケンス制御装置
３０ サセプタ監視装置（サセプタ監視手段）
Ｆ フレーク
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体の製造に用いるＭＯＣＶＤ装置等の気相成長装置及び気相成長方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＬＥＤ（Light Emitting Diode）、半導体レーザー、及び太陽電池の製造方法として、トリメチルガリウムやトリメチルアルミニウム等の有機金属ガスと、アンモニア、ホスフィン、アルシン等の水素化合物とを原料として化合物半導体薄膜を形成するＭＯＣＶＤ法（Metal Organic Chemical Vapor Deposition：有機金属化学気相蒸着法）が行なわれている。ＭＯＣＶＤ法は、原料ガスを反応炉内に導入して混合させ、基板上で熱反応させることにより基板上で薄膜形成するものである。
【０００３】
この方法を用いる気相成長装置として、ＭＯＣＶＤ装置がある。ＭＯＣＶＤ装置は、膜厚及び膜質の面内均一性が良いという利点があり、半導体製造業界においてよく用いられている装置である。ＭＯＣＶＤ装置は、一般的に、反応ガスやパージガスを導入するガス供給系と、基板をその内部に設置して供給されたガスと共に加熱し、基板上で反応させることによって成膜処理を行う反応炉と、反応炉で使用されたガスを無害化しながら外部へ排気する除害排気系とから構成される。
【０００４】
以下、従来のＭＯＣＶＤ装置の反応炉周辺の構成について説明する。
【０００５】
図１１に示すように、直方体形状の反応炉１０１には、反応炉１０１へガスを供給するためのガス供給ライン１０２と、反応炉１０１からガスを排気するためのガス排気ライン１０６とが接続されている。ガス供給ライン１０２の上流側は、配管が分岐し、材料ガスを供給する材料ガス源１０３とパージガスを供給するパージガス源１０４とに接続され、材料ガス源１０３とパージガス源１０４との近傍には、それぞれにバルブ１０５が設置されている。このバルブ１０５の切り替えによって、材料ガス又はパージガスを、選択し供給することができる。
【０００６】
一方、ガス排気ライン１０６の下流側には、排ガス処理装置１０７が連結されており、反応炉１０１で消費したガスは、反応炉１０１の外部へ排出され、ガス排気ライン１０６を通り、排ガス処理装置１０７で処理される構成となっている。
【０００７】
また、反応炉１０１の内部においては、基板１１０を載置するためのトレイ１１１と、さらにそのトレイ１１１を載置するサセプタ１１２とが設置されている。基板１１０は、成長開始前に予め反応炉１０１の外部でトレイ１１１に載置される。基板１１０載置後のトレイ１１１は、図示しないトレイ搬送手段によって、反応炉１０１内部に搬入され、サセプタ１１２上に設置される。
【０００８】
また、サセプタ１１２の下部にはヒータ１１３が設けられ、かつ反応炉内部上壁側には、シャワーヘッド１１４が設置されており、ガス供給ライン１０２から導入されたガスが反応炉１０１内部に供給される構成となっている。
【０００９】
上記ＭＯＣＶＤ装置における基板１１０への気相成長時においては、材料ガス源１０３からガス供給ライン１０２を介して反応炉１０１に材料ガスが導入され、反応炉１０１内でシャワーヘッド１１４により、シャワー状となって基板１１０上に供給される。また、同時に、ヒータ１１３にてサセプタ１１２を加熱することによって、熱伝導にてトレイ１１１及びその上に載置された基板１１０を加熱する。これにより、基板１１０上での気相化学反応が促進され、基板１１０上に薄膜が形成される。
【００１０】
このようなＭＯＣＶＤ装置を含めた気相成長装置を使用する生産現場においては、製品の歩留まりに繋がる成膜品質が重視されると同時に、装置の稼働率を高めながら効率的に、かつ安定した歩留まりを長期間維持し続けることが重要となる。
【００１１】
ところで、このような従来のＭＯＣＶＤ装置においては、成長後に処理された基板１１０を回収するために、図示しないトレイ搬送手段によって、トレイ１１１をサセプタ１１２から離脱させ、反応炉１０１の外部へ搬出する工程を要する。
【００１２】
トレイ搬送手段によって、トレイ１１１を反応炉１０１の外部に搬出した後、サセプタ１１２上にはトレイ１１１が載置されないむき出しの状態となるが、次の成長を行うための基板１１０を載置したトレイ１１１を再び反応炉１０１内部へ搬入し、サセプタ１１２上に再度設置するまでの間、この状態が維持されることになる。このむき出しの状態が維持される時間は、当然ながら装置の仕様や作業方法によっても異なるが、２時間以上所要する場合がある。
【００１３】
成長を繰り返すと、反応炉１０１内部には、反応生成物による付着物が壁面等に形成され、その付着物が剥がれ易くなることによって、サセプタ１１２上にフレークとなって頻繁に落下することがある。このフレークが、次の成長のために準備した基板１１０を載置したトレイ１１１を設置する際に、トレイ１１１とサセプタ１１２との間に挟まり、成長時にヒータ１１３によりトレイ１１１を加熱した際、トレイ１１１とサセプタ１１２との熱伝導状態が悪化する。この結果、基板１１０に温度分布を引き起こしたり、トレイ１１１にクラックを発生させたりして、成膜品質に悪影響を及ぼすという問題がある。
【００１４】
一方、近年、気相成長装置の開発分野においては、半導体製造の生産効率を高めるため、基板１１０のトレイ１１１への搭載数が増加する傾向があり、それに伴って、トレイ１１１やサセプタ１１２を含めた反応炉１０１の大型化が顕著に進んでいる。反応炉１０１が大型化すると、それだけ成膜品質や生産歩留まりへ与える悪影響も大きくなるという問題があった。
【００１５】
このような問題に対して、従来では、一般的には作業担当者の人手により、付着物がフレークとなってサセプタ１１２上に落下する度に、ＭＯＣＶＤ装置を分解した上で反応炉１０１内部の清掃を行い、付着物の除去を行わなければならなかった。一旦、ＭＯＣＶＤ装置を分解すると、組立てやＭＯＣＶＤ装置内部の部材の再調整だけでなく、反応炉１０１内部が空気に晒され、水分や不純物が内部に入り込む。水分や不純物は成膜品質に悪影響を及ぼすため、それらを完全に除去するためのパージ作業を行う必要がある。パージ作業とは、真空ポンプ等によって、反応炉１０１内部を高真空状態にした後、パージガスによる置換を繰り返し行うことである。ここで、パージガスには、水素や不活性ガスが一般的に用いられる。これらの作業を伴うため、毎回、長時間を要し、生産工程でのＭＯＣＶＤ装置稼働率の低下や作業者の労力消費による生産性悪化の大きな原因となっていた。また、生産性をさらに高めるために反応炉１０１が大型化すると、付着物の除去作業における作業者の労力や所要時間も益々大きくなるという問題があった。
【００１６】
そこで、このような問題を解決する方法として、例えば、特許文献１に開示された方法がある。特許文献１に開示されたプラズマＣＶＤ装置２００は、図１２に示すように、反応炉２０１内部において成長過程に生じるフレーク状のダストを、クリーニングガス導入パイプ２０２・２０３からの不活性ガスによって、単純に吹き飛ばし、除去するというものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１７】
【特許文献１】特開２００１−１３１７５３号公報（２００１年５月１５日公開）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
しかしながら、上記従来の特許文献１に記載の気相成長装置では、反応炉２０１内部に付着するフレーク状のダストを、不活性ガスにより吹き飛ばすことはできるが、その際、吹き飛ばされたフレーク状のダストが、舞い上がり易くなり、トレイ上に再度落下する。このため、不活性ガスによる吹き飛ばしを何度繰り返してもダストを完全に除去することは困難であり、ダストの吹き飛ばしの効果が少ないという問題点を有している。
【００１９】
また、サセプタ２０４が大型化すると、フレーク状のダストを吹き飛ばすための不活性ガスの流量を大幅に増加させなければならず、それにより、フレーク状のダストが益々舞い上がり易くなる。その結果、結局ダストを除去できないために、人手作業に切り替えることになり、落下したフレーク状のダストの除去作業における作業者の労力や所要時間が却って大きくなるという問題点を有している。
【００２０】
本発明は、上記従来の問題点に鑑みなされたものであって、その目的は、サセプタ上に落下したフレーク状の付着物を、サセプタのサイズに関係なく、サセプタ上のパージガスの乱れ及び巻き上がりを発生させることなく、確実に除去し、延いては、基板温度の均一性を保ち、再現性のよい膜品質を得ることができ、稼働率を高め得る気相成長装置及び気相成長方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
本発明の気相成長装置は、上記課題を解決するために、複数のガス噴出孔を有するシャワーヘッドと、シャワーヘッドへ材料ガス又はパージガスを供給するガス供給ラインと、基板を搭載するトレイを載置するサセプタとを備えた気相成長装置において、上記シャワーヘッドにおける複数のガス噴出孔を中心部から外周に向かって同心に区画した複数の領域に対して、ガスの噴出量を個別に制御する流量制御手段が設けられていると共に、上記流量制御手段は、トレイのサセプタへの載置前に、シャワーヘッドに対向するサセプタの面内領域に向けて、上記複数の領域に対して個別に流量を変えながらパージガスをシャワーヘッドのガス噴出孔からシャワー状に噴出させることを特徴としている。
【００２２】
また、本発明の気相成長方法は、上記課題を解決するために、複数のガス噴出孔を有するシャワーヘッドと、シャワーヘッドへ材料ガス又はパージガスを供給するガス供給ラインと、基板を搭載するトレイを載置するサセプタとを備えた気相成長装置を用いた気相成長方法において、トレイのサセプタへの載置前に、シャワーヘッドに対向するサセプタの面内領域に向けて、上記シャワーヘッドにおける複数のガス噴出孔を中心部から外周に向かって同心に区画した複数の領域に対して個別に流量を変えながらパージガスをシャワーヘッドのガス噴出孔からシャワー状に噴出することを特徴としている。
【００２３】
従来の気相成長装置においては、気相成長を繰り返すことによって反応炉内部に反応生成物による付着物が形成され、それが剥がれ易くなることによりサセプタ上にフレークとなって落下することがある。このフレークが、次の気相成長のために準備した基板を載置したトレイを設置するときに、トレイとサセプタとの間に挟まる。この結果、気相成長時にヒータにてトレイを加熱したときに、トレイとサセプタとの熱伝導状態が悪化することによって、基板の温度分布を引き起こし、成膜品質に悪影響を及ぼすという問題があった。
【００２４】
この問題に対して、本発明によれば、シャワーヘッドにおける複数のガス噴出孔は、中心部から外周に向かって同心の複数の領域に区画されている。そして、流量制御手段は、トレイのサセプタへの載置前に、シャワーヘッドに対向するサセプタの面内領域に向けて、上記複数の領域に対して個別に流量を変えながらパージガスをシャワーヘッドのガス噴出孔からシャワー状に噴出させる。
【００２５】
この結果、サセプタ上に落下したフレーク状の付着物が存在する場合に、シャワーヘッドに対向するサセプタの面内領域に向けて、サセプタの同心領域別にパージガスをシャワー状に噴出させることができる。
【００２６】
このため、サセプタ上に落下したフレーク状の付着物を、サセプタのサイズに関係なく、サセプタ上のパージガスの乱れ及び巻き上がりを発生させることなく、吹き飛ばして除去することができる。
【００２７】
この結果、ひいては、基板温度の均一性を保ち、再現性のよい膜品質を得ることができ、稼働率を高め得る気相成長装置及び気相成長方法を提供することができる。
【００２８】
また、この流量制御手段による流量制御は、次の気相成長の準備中に実施されるので、時間的ロスが最小限に抑えられ、生産性を大幅に向上させることができる。
【００２９】
したがって、ダストの除去に関して、成膜品質を損ねることなく、稼働率を高めながら効率的に行うことにより、安定した歩留まりを長期間維持し続けることができる気相成長装置及び気相成長方法を提供することができる。
【００３０】
また、本発明の気相成長装置では、前記流量制御手段は、シャワーヘッドにおける中心部から外周に向かって同心に区画する複数の領域に対して、中心部の領域から外周部の領域にかけて順番にパージガスを噴出させることが好ましい。
【００３１】
これにより、サセプタ上に落下したフレーク状の付着物が存在する場合に、付着物を、サセプタ上の付着物を中心から外周に向けて順次吹き飛ばすので、サセプタ上のパージガスの乱れ及び巻き上がりを発生させることがない。
【００３２】
また、サセプタ上に落下したフレーク状の付着物を、サセプタの外周側へ押しやりながら吹き飛ばすので、確実に除去することができる。
【００３３】
また、本発明の気相成長装置では、前記流量制御手段は、前記シャワーヘッドからのパージガスの噴出量を、中心部の領域を外周部の領域よりも多くすることが好ましい。
【００３４】
これにより、サセプタ上の中心部に多量のパージガスが噴出されるので、サセプタ上に落下したフレーク状の付着物を、確実に、サセプタの外周側へ押しやりながら吹き飛ばして除去することができる。
【００３５】
また、本発明の気相成長装置では、前記流量制御手段は、前記シャワーヘッドからのパージガスの噴出量を、中心部の領域から外周部の領域にかけて段階的に少なくすることが好ましい。
【００３６】
これにより、サセプタ上の外周部よりも中心部に多量のパージガスが噴出されるので、サセプタ上に落下したフレーク状の付着物を、確実に、サセプタの外周側へ押しやりながら吹き飛ばして除去することができる。
【００３７】
また、本発明の気相成長装置では、前記サセプタの表面状態を監視するサセプタ監視手段が設けられていると共に、前記流量制御手段は、上記サセプタ監視手段により上記サセプタの表面状態を監視しながら、パージガスの噴出量を制御することが好ましい。
【００３８】
これにより、サセプタ上に落下したフレーク状の付着物が除去できているかを監視しながらパージガスの噴出量を制御するので、例えば、除去できていない付着物を狙ってパージガスの噴出量を増加することができる。この結果、確実に、サセプタ上に落下したフレーク状の付着物を除去することができる。
【００３９】
また、本発明の気相成長装置では、前記サセプタを昇降させるサセプタ昇降手段が設けられていると共に、上記サセプタ昇降手段は、パージガスのサセプタへの噴出時に、サセプタを昇降させることが好ましい。
【００４０】
これにより、サセプタ昇降手段によって、サセプタの高さ位置を変えることにより、パージガスの気流を変更でき、サセプタ上のパージガスの乱れ及び巻き上がりを発生させることなく、吹き飛ばして除去することができる。
【００４１】
また、本発明の気相成長装置では、前記サセプタを回転させるサセプタ回転手段が設けられていると共に、上記サセプタ回転手段は、パージガスのサセプタへの噴出時に、サセプタを回転させることが好ましい。
【００４２】
これにより、サセプタの面内において、パージガスの流速に分布がある場合でも、パージガスが満遍なく平均的に吹き付けられ、確実に付着物を除去することができる。
【発明の効果】
【００４３】
本発明の気相成長装置は、以上のように、シャワーヘッドにおける複数のガス噴出孔を中心部から外周に向かって同心に区画した複数の領域に対して、ガスの噴出量を個別に制御する流量制御手段が設けられていると共に、上記流量制御手段は、トレイのサセプタへの載置前に、シャワーヘッドに対向するサセプタの面内領域に向けて、上記複数の領域に対して個別に流量を変えながらパージガスをシャワーヘッドのガス噴出孔からシャワー状に噴出させるものである。
【００４４】
また、本発明の気相成長方法は、以上のように、トレイのサセプタへの載置前に、シャワーヘッドに対向するサセプタの面内領域に向けて、上記シャワーヘッドにおける複数のガス噴出孔を中心部から外周に向かって同心に区画した複数の領域に対して個別に流量を変えながらパージガスをシャワーヘッドのガス噴出孔からシャワー状に噴出する方法である。
【００４５】
それゆえ、サセプタ上に落下したフレーク状の付着物を、サセプタのサイズに関係なく、サセプタ上のパージガスの乱れ及び巻き上がりを発生させることなく、確実に除去し、延いては、基板温度の均一性を保ち、再現性のよい膜品質を得ることができ、稼働率を高め得る気相成長装置及び気相成長方法を提供することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明における気相成長装置の実施の一形態を示す全体構成図である。
【図２】上記気相成長装置におけるシャワーヘッドの構成を示す底面図である。
【図３】上記気相成長装置におけるシャワーヘッドの構成を示す断面図である。
【図４】上記気相成長装置における流量制御装置の流量制御動作を示すフローチャートである。
【図５】上記気相成長装置における流量制御装置の流量制御動作を示す図である。
【図６】上記気相成長装置における流量制御装置の他の流量制御動作を示す図である。
【図７】本発明における気相成長装置の、他の実施の形態を示す全体構成図である。
【図８】上記気相成長装置における流量制御装置の流量制御動作を示すフローチャートである。
【図９】上記気相成長装置における流量制御装置の他の流量制御動作を示すフローチャートである。
【図１０】上記気相成長装置における流量制御装置のさらに他の流量制御動作を示すフローチャートである。
【図１１】従来の気相成長装置を示す全体構成図である。
【図１２】従来の他の気相成長装置を示す全体構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００４７】
〔実施の形態１〕
本発明の一実施形態について図１〜図６に基づいて説明すれば、以下のとおりである。
【００４８】
図１は、本発明の気相成長装置としてのＭＯＣＶＤ（Metal Organic Chemical Vapor Deposition：有機金属気相堆積）装置の構成を示す模式図である。
【００４９】
本実施の形態のＭＯＣＶＤ装置１０Ａは、図１に示すように、気相成長される基板１１が配設される反応炉１を有している。
【００５０】
反応炉１には、反応炉１へガスを供給するためのガス供給ライン２と、反応炉１からガスを排気するためのガス排気ライン７とが接続されている。
【００５１】
ガス供給ライン２の上流側では配管が分岐され、各分岐配管は材料ガスを供給する材料ガス源３とパージガスを供給するパージガス源４とに接続され、材料ガス源３とパージガス源４との近傍には、バルブ５・５がそれぞれに設置されている。このバルブ５・５の切り替えによって、材料ガス又はパージガスが選択して供給されるようになっている。
【００５２】
反応炉１は、複数箇所からガスが供給される構成となっており、ガス供給の手前で配管が複数に分岐し、それぞれに流量制御装置６…（後述する図３に示すＭＦＣ１〜ＭＦＣ５）が設置されている。この流量制御装置６によって、反応炉１に供給する手前で分岐したそれぞれの配管内を流れるガスの流量を自在に制御することができる。
【００５３】
一方、ガス排気ライン７の下流側には、反応炉１内部のガスを一定の圧力で引き出すための真空ポンプ８が接続され、さらに、排ガス処理装置９が連結されている。これにより、ガスは、反応炉１の外部へ排出され、ガス排気ライン７を通って、排ガス処理装置９にて処理される構成となっている。
【００５４】
また、反応炉１の内部においては、基板１１を載置するためのトレイ１２を載置するサセプタ１３が設置されている。基板１１は、成長開始前に予め、反応炉１外部でトレイ１２に載置される。基板１１載置後のトレイ１２は、図示しないトレイ搬送手段によって、反応炉１内部に搬入され、サセプタ１３上に設置される。
【００５５】
上記反応炉１の内部における上壁側には、シャワーヘッド１４がサセプタ１３と対向して設置されており、シャワーヘッド１４は、その中心と同軸つまり同心に複数領域で分断し、個別化されている。シャワーヘッド１４は、反応炉１外部に設置された流量制御装置６によって、ガスの供給量が、それぞれの個別化された領域にて自在に制御できる構成となっている。
【００５６】
また、サセプタ１３の下部近傍には、ヒータ１５が設けられ、このヒータ１５によってサセプタ１３を加熱することができる。さらに、サセプタ１３の下部には、昇降手段としてのサセプタ昇降装置１６と回転手段としての回転軸１７とが設置されており、サセプタ１３を回転軸１７にて回転可能に支持している。
【００５７】
また、バルブ５、流量制御装置６、トレイ搬送手段、サセプタ昇降装置１６及び回転軸１７等のパーツ各部の動作は、予め設定されたシーケンスによって制御される。そのため、ＭＯＣＶＤ装置１０Ａにはシーケンス制御装置２０が設けられ、このシーケンス制御装置２０は、パーツ各部と電気的に接続されている。また、シーケンス制御装置２０は、その内部に情報処理部、情報記憶部、情報通信部を有して構成されており、パーツ各部の状態をリアルタイムに管理しながら、シーケンスの設定条件に応じて、パーツ各部の動作を集中制御することができる。
【００５８】
次に、本実施の形態のＭＯＣＶＤ装置１０Ａにて設置されているシャワーヘッド１４の構成について、図２及び図３に基づいて説明する。図２はシャワーヘッド１４の底面図であり、図３はシャワーヘッド１４の断面図である。
【００５９】
図２及び図３に示すように、シャワーヘッド１４においては、その中心部から外周部にかけて同軸つまり同心に広がるように、内部で分断し、中心部から外周部にかけて領域としてのエリア１〜エリア５の５領域に分割されている。上記エリア１〜エリア５の各領域は、個別にガスの噴出が制御できるように、領域毎に合計５台のＭＦＣ１〜ＭＦＣ５の流量制御手段としての流量制御装置６が接続されている。上記流量制御装置６は、それぞれエリア１〜エリア５の領域の流量制御に対してＭＦＣ１〜ＭＦＣ５が割り当てられており、個別に制御することが可能となっている。
【００６０】
次に、上記構成を有するＭＯＣＶＤ装置１０Ａにおけるシーケンス制御装置２０での、気相成長が終了してから次の気相成長が開始されるまでに実行されるシーケンスの基本フローを、図４のフローチャートに基づいて説明する。
【００６１】
図４に示すように、気相成長が終了した後は（Ｓ１）、まず、トレイ１２の搬出が実行される（Ｓ２）。トレイ１２の搬出は、図示しないトレイ搬送手段によって、サセプタ１３に載置されたトレイ１２を反応炉１の外部へ取り出すことによって行われる。トレイ１２を搬送した後では、サセプタ１３はむき出しの状態になっているが、シャワーヘッド１４に付着するフレークＦがサセプタ１３上に落ちて留まらないように、流量制御装置６の動作により、シャワーヘッド１４から流量調整されたパージガスの噴出が開始され（Ｓ３）、サセプタ１３表面へパージガスが噴き付けられる。
【００６２】
このとき、サセプタ１３上においては、シャワーヘッド１４からのパージガスの噴き付けだけでなく、反応炉１の外部に設置された真空ポンプ８による吸引によって、パージガスは、サセプタ１３の中央部から外周部に向かう流れができる。このパージガスの流れによって、サセプタ１３上にフレークＦが落下していた場合でも、サセプタ１３の外周部にフレークＦは移動していき、サセプタ１３の端部から反応炉１の下部に落ちることによって、サセプタ１３から除去されることになる。反応炉１の下部には図示しない回収用トレイが設置されており、定期的なメンテナンス等を行う際に、回収用トレイに堆積したフレークＦを別途回収することができる。
【００６３】
次いで、次の新しいトレイ１２の搬入が行われ（Ｓ４）、次の気相成長が開始されることになる（Ｓ５）。なお、シャワーヘッド１４からのパージガスの噴出は、次の新しいトレイ１２の搬入が行われる直前まで継続される。
【００６４】
上記の基本フローに基づいて、以下に、具体的なフローについて説明する。なお、シーケンス制御装置２０の具体的な制御方法には、各種の方法があり、ここでは、以下の制御方法１及び制御方法２について説明する。
（制御方法１）
制御方法１は、シャワーヘッド１４の噴出量調整において、パージガスの噴出を中心部から外周部にかけて順番に実行するものである。
【００６５】
すなわち、制御方法１では、シャワーヘッド１４からのパージガスの噴出が開始された後、シャワーヘッド１４からのパージガスを噴出させる方法として、最初にシャワーヘッド１４における中心のエリア１の領域からパージガスを噴出させた後、外周部のエリア２の領域に切り替え、その後同様にエリア３からエリア５まで順番に切り替えてパージガスが噴出するように実行する。
【００６６】
図５は、シャワーヘッド１４のパージガスの噴出量調整における、噴出を開始してからの経過時間（ｔ１〜ｔ５）と流量制御装置６（ＭＦＣ１〜ＭＦＣ５）の設定流量との一例を示すものである。
【００６７】
図５に示すように、まず、経過時間ｔ１においてはＭＦＣ１のみが「開」、その他は「閉」となり、シャワーヘッド１４の中央部に位置するエリア１からパージガスを噴出させる。次に、経過時間ｔ２においては、ＭＦＣ２のみが「開」、その他は「閉」となり、シャワーヘッド１４におけるエリア１よりも１領域だけ外周側のエリア２からパージガスを噴出させる。経過時間ｔ３においても、同様にＭＦＣ３のみが「開」、その他は「閉」となり、シャワーヘッド１４におけるエリア２よりも１領域だけ外周側のエリア３からパージガスを噴出させる。
【００６８】
このように、時間経過にしたがって、パージガスが、シャワーヘッド１４の中央部の領域から外周部の領域にかけて、個別の制御領域で順番に切り替わりながら噴出し、サセプタ１３に噴き付けられることによって、フレークＦが、サセプタ１３表面上で中央部から外周部にかけて移動していくことになる。
【００６９】
これにより、シャワーヘッド１４に対向するサセプタ１３に対し、パージガスが噴き付けられることによって、サセプタ１３上に落下するフレークＦは、サセプタ１３の中心部から外周部にかけて、パージガスの切り替えシーケンスに伴って、ステップしながら移動していき、サセプタ１３から除去される。
【００７０】
なお、上記の説明では、シャワーヘッド１４をエリア１〜エリア５の５領域に分割して制御する場合を示しているが、必ずしもこれに限らず、さらに複数領域に分割することによって、フレークＦの移動量をさらに精度良く制御することができ、より一層効率的に操作を実行することができる。
【００７１】
すなわち、本実施の形態では、シャワーヘッド１４の中心と同軸つまり同心に、外周にかけて複数領域で個別にパージガスの流量を制御でき、トレイ搬入前に、パージガスをシャワーヘッド１４に対向するサセプタ１３の面内領域において、流量を変えながら、シャワー状に噴出させるシーケンスを有する。このため、サセプタ１３のサイズに関係なく、サセプタ１３上のパージガスの乱れを抑え、巻き上がりを発生させることなく、サセプタ１３上に落下したフレーク状の付着物を、確実に除去できるため、基板温度の均一性が保たれ、再現性のよい膜品質が得られる。
【００７２】
また、このシーケンスは、次の気相成長の準備中（バッチ間）に実施されることによって、時間的ロスが最小限に抑えられ、生産性を大幅に向上させることができる。
（制御方法２）
制御方法２は、シャワーヘッド１４からのパージガスの噴出量において、中心部を外周部よりも多くするもの、及びシャワーヘッド１４からのパージガスの噴出量を、中心部から外周部にかけて段階的に少なくするものである。
【００７３】
図６は、シャワーヘッド１４のパージガスの噴出量調整における、噴出を開始してからの経過時間（ｔ１〜ｔ５）と流量制御装置６（ＭＦＣ１〜ＭＦＣ５）の設定流量との一例を示すものである。
【００７４】
図６に示すように、経過時間ｔ１においてはＭＦＣ１が流量２５Ｌの設定にて「開」となり、シャワーヘッド１４の中央部のエリア１からパージガスを２５Ｌ噴出させる。経過時間ｔ２においては、ＭＦＣ１の流量２５Ｌを維持したまま、ＭＦＣ２が流量２０Ｌの設定で「開」となり、シャワーヘッド１４のエリア１からは流量２５Ｌ、エリア２からは流量２０Ｌのパージガスを噴出させる。経過時間ｔ３においても、同様に、ＭＦＣ１及びＭＦＣ２の流量は維持したまま、ＭＦＣ３が流量１５Ｌの設定にて「開」となり、シャワーヘッド１４のエリア１から流量２５Ｌ、エリア２から流量２０Ｌ、エリア３から流量１５Ｌのパージガスを噴出させる。
【００７５】
このように、シャワーヘッド１４の中央部から外周部にかけてパージガスの流れを維持したまま、中央部から外周部にかけて次第に流量が減少するように噴出し、サセプタ１３に噴き付けられることによって、サセプタ１３上でパージガスの乱れが少なくなり、フレークＦが舞い上がり難くなり、一層効率よくフレークＦを除去することができる。
【００７６】
このように、本実施の形態のＭＯＣＶＤ装置１０Ａは、複数のガス噴出孔を有するシャワーヘッド１４と、シャワーヘッド１４へ材料ガス又はパージガスを供給するガス供給ライン２と、基板１１を搭載するトレイ１２を載置するサセプタ１３とを備えている。
【００７７】
そして、上記ＭＯＣＶＤ装置１０Ａ及び気相成長方法は、シャワーヘッド１４における複数のガス噴出孔を中心部から外周に向かって同心に区画した複数のエリア１〜エリア５に対して、ガスの噴出量を個別に制御する流量制御装置６が設けられると共に、流量制御装置６は、トレイ１２のサセプタ１３への載置前に、シャワーヘッド１４に対向するサセプタ１３の面内領域に向けて、複数のエリア１〜エリア５に対して個別に流量を変えながらパージガスをシャワーヘッド１４のガス噴出孔からシャワー状に噴出させる。
【００７８】
この結果、サセプタ１３上に落下したフレーク状の付着物が存在する場合に、シャワーヘッド１４に対向するサセプタ１３の面内領域に向けて、サセプタ１３の同心領域別にパージガスをシャワー状に噴出させることができる。
【００７９】
このため、サセプタ１３上に落下したフレーク状の付着物を、サセプタ１３のサイズに関係なく、サセプタ１３上のパージガスの乱れ及び巻き上がりを発生させることなく、吹き飛ばして除去することができる。
【００８０】
この結果、ひいては、基板温度の均一性を保ち、再現性のよい膜品質を得ることができ、稼働率を高め得るＭＯＣＶＤ装置１０Ａ及び気相成長方法を提供することができる。
【００８１】
また、この流量制御装置６による流量制御は、次の気相成長の準備中（バッチ間）に実施されるので、時間的ロスが最小限に抑えられ、生産性を大幅に向上させることができる。
【００８２】
したがって、ダストの除去に関して、成膜品質を損ねることなく、稼働率を高めながら効率的に行うことにより、安定した歩留まりを長期間維持し続けることができるＭＯＣＶＤ装置１０Ａ及び気相成長方法を提供することができる。
【００８３】
また、本実施の形態のＭＯＣＶＤ装置１０Ａでは、流量制御装置６は、シャワーヘッド１４における中心部から外周に向かって同心に区画する複数の領域に対して、中心部の領域であるエリア１から外周部の領域であるエリア５にかけて順番にパージガスを噴出させる。
【００８４】
これにより、サセプタ１３上に落下したフレーク状の付着物が存在する場合に、付着物を、サセプタ１３上の付着物を中心から外周に向けて順次吹き飛ばすので、サセプタ１３上のパージガスの乱れ及び巻き上がりを発生させることがない。
【００８５】
また、サセプタ１３上に落下したフレーク状の付着物を、サセプタ１３の外周側へ押しやりながら吹き飛ばすので、確実に除去することができる。
【００８６】
また、本実施の形態のＭＯＣＶＤ装置１０Ａでは、流量制御装置６は、シャワーヘッド１４からのパージガスの噴出量を、中心部の領域を外周部の領域よりも多くする。
【００８７】
これにより、サセプタ１３上の中心部に多量のパージガスが噴出されるので、サセプタ１３上に落下したフレーク状の付着物を、確実に、サセプタ１３の外周側へ押しやりながら吹き飛ばして除去することができる。
【００８８】
また、本実施の形態のＭＯＣＶＤ装置１０Ａでは、流量制御装置６は、シャワーヘッド１４からのパージガスの噴出量を、中心部の領域から外周部の領域にかけて段階的に少なくする。
【００８９】
これにより、サセプタ１３上の外周部よりも中心部に多量のパージガスが噴出されるので、サセプタ１３上に落下したフレーク状の付着物を、確実に、サセプタ１３の外周側へ押しやりながら吹き飛ばして除去することができる。
【００９０】
〔実施の形態２〕
本発明の、他の実施の形態について図７〜図１０に基づいて説明すれば、以下のとおりである。なお、本実施の形態において説明すること以外の構成は、前記実施の形態１と同じである。また、説明の便宜上、前記実施の形態１の図面に示した部材と同一の機能を有する部材については、同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００９１】
本実施の形態のＭＯＣＶＤ装置１０Ｂは、図７に示すように、前記実施の形態１におけるＭＯＣＶＤ装置１０Ａの構成に加えて、サセプタ１３の表面状態を監視するサセプタ監視手段としてのサセプタ監視装置３０を設け、サセプタ１３の表面状態を確認しながら、パージガスの流量を制御するものである。
【００９２】
すなわち、シャワーヘッド１４から落下するフレークＦは、毎回、その大きさ、重さ、及び数量がそれぞれ異なるため、サセプタ１３上に噴きつけるパージガスの流量は、その都度、サセプタ１３上のフレークＦの状態に応じて調整されることが望ましい。
【００９３】
そこで、本実施の形態では、図７に示すように、反応炉１の外部において、反応炉１内部のサセプタ１３上を臨むように、サセプタ監視装置３０が設置され、サセプタ監視装置３０は、バルブ５及び流量制御装置６等の他のパーツと同様、シーケンス制御装置２０に接続されている。
【００９４】
サセプタ監視装置３０は、例えば反応炉１に石英等の耐熱性のある透明部材を使用したビューポートを設け、そこからＣＣＤカメラ等にて、サセプタ１３の表面状態をリアルタイムに画像として捕らえ、シーケンス制御装置２０にその情報を転送することが可能となっている。シーケンス制御装置２０においては、サセプタ監視装置３０から転送された画像の情報をもとに、画像認識を行い、予め設定した条件（サセプタ１３上のフレークＦの状態：大きさ、重さ、数量等）と比較の上、流量制御装置６の流量制御を行うことができる。
【００９５】
本実施の形態のＭＯＣＶＤ装置１０Ｂにおけるシーケンスのフローを、図８のフローチャートに基づいて説明する。なお、図８において、図４のフローチャートと同じ部分は、図４と同じステップ番号を付し、その説明を省略する。
【００９６】
図８に示すように、シャワーヘッド１４のガス噴出を開始した後（Ｓ３）、サセプタ監視装置３０によって、サセプタ１３上に存在するフレークＦの状態を、ある一定時間、画像として確認する（Ｓ１１）。そして、サセプタ１３上にフレークＦが存在する場合は、Ｓ３に戻ってシャワーヘッド１４の噴出量を多くすることができる。
【００９７】
これによって、シャワーヘッド１４から噴出されるパージガスの流量がリアルタイムに制御され、シャワーヘッド１４から落下するフレークＦの大きさ、重さ、及び数量が変化する場合であっても、パージガスの噴き付けを調整することによって、より確実にフレークＦを除去することができる。
【００９８】
次に、上記の説明では、上記のサセプタ監視装置３０による流量制御装置６の流量制御の説明であった。しかしながら、必ずしもこれに限らず、例えば、サセプタ監視装置３０による流量制御装置６の流量制御に替えて、又はサセプタ監視装置３０共に、以下の制御を行うことが可能である。
【００９９】
まず、シャワーヘッド１４のガス噴出を開始した後、図７に示すように、サセプタ１３を昇降させるサセプタ昇降手段としてのサセプタ昇降装置１６により、パージガスのサセプタ１３への供給時に、サセプタ１３の高さ位置を昇降させることが可能である。
【０１００】
上記サセプタ昇降装置１６に基づく流量制御装置６における流量制御のシーケンスについて、図９のフローチャートに基づいて説明する。なお、図９において、図４のフローチャートと同じ部分は、図４と同じステップ番号を付し、その説明を省略する。
【０１０１】
図９に示すように、シャワーヘッド１４からのパージガスの噴出が開始された後（Ｓ３）、サセプタ１３を昇降させるシーケンスが実行される。シャワーヘッド１４から、サセプタ１３へのパージガスの噴出時に、サセプタ１３をサセプタ昇降装置１６によって、フレークＦの大きさ、重さが異なる場合であっても、サセプタ１３のシャワーヘッド１４に対する高さ（ｈ１）位置を昇降させる（Ｓ２１）。これによって、シャワーヘッド１４からのパージガスの噴出量を変化させることなく、少量で一定に保ったまま、サセプタ１３上を流れるパージガスの流速を変化させることができ、フレークＦの大きさに影響されることなく、確実に除去することができる。
【０１０２】
次に、サセプタ１３を回転させるサセプタ回転手段としての回転軸１７にて、パージガスのサセプタ１３への供給時に、サセプタ１３を回転させることが可能である。
【０１０３】
上記回転軸１７によるサセプタ１３の回転に基づく流量制御装置６における流量制御のシーケンスについて、図１０のフローチャートに基づいて説明する。なお、図１０において、図４のフローチャートと同じ部分は、図４と同じステップ番号を付し、その説明を省略する。
【０１０４】
図１０に示すように、シャワーヘッド１４からのパージガスの噴出が開始された後（Ｓ３）、サセプタ１３を回転させるシーケンスが実行される（Ｓ３１）。
【０１０５】
この結果、シャワーヘッド１４から、サセプタ１３へのパージガスの噴出時に、サセプタ１３を回転軸１７によって回転させることによって、サセプタ１３の面内において、パージガスの流速の分布がある場合においても、パージガスが満遍なく平均的に噴き付けられ、一層確実にフレークＦを除去することができる。
【０１０６】
このように、本実施の形態のＭＯＣＶＤ装置１０Ｂでは、サセプタ１３の表面状態を監視するサセプタ監視装置３０が設けられていると共に、流量制御装置６は、サセプタ監視装置３０によりサセプタ１３の表面状態を監視しながら、パージガスの噴出量を制御する。
【０１０７】
これにより、サセプタ１３上に落下したフレーク状の付着物が除去できているかを監視しながらパージガスの噴出量を制御するので、例えば、除去できていない付着物を狙ってパージガスの噴出量を増加することができる。この結果、確実に、サセプタ１３上に落下したフレーク状の付着物を除去することができる。
【０１０８】
また、本実施の形態のＭＯＣＶＤ装置１０Ｂでは、サセプタ１３を昇降させるサセプタ昇降装置１６が設けられていると共に、サセプタ昇降装置１６は、パージガスのサセプタ１３への噴出時に、サセプタ１３を昇降させる。
【０１０９】
これにより、サセプタ昇降装置１６によって、サセプタ１３の高さ位置を変えることにより、パージガスの気流を変更でき、サセプタ１３上のパージガスの乱れ及び巻き上がりを発生させることなく、吹き飛ばして除去することができる。
【０１１０】
また、本実施の形態のＭＯＣＶＤ装置１０Ｂでは、サセプタ１３を回転させる回転軸１７が設けられていると共に、回転軸１７は、パージガスのサセプタ１３への噴出時に、サセプタ１３を回転させる。
【０１１１】
これにより、サセプタ１３の面内において、パージガスの流速に分布がある場合でも、パージガスが満遍なく平均的に吹き付けられ、確実に付着物を除去することができる。
【０１１２】
なお、本発明は、上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【０１１３】
本発明は、シャワープレートの複数のガス吐出孔から基板の表面に材料ガス及びパージガスを供給するシャワープレートを用いた気相成長装置及び気相成長方法に利用することができる。
【符号の説明】
【０１１４】
１ 反応炉
２ ガス供給ライン
３ 材料ガス源
４ パージガス源
６ 流量制御装置（流量制御手段）
１０Ａ ＭＯＣＶＤ装置
１０Ｂ ＭＯＣＶＤ装置
１１ 基板
１２ トレイ
１３ サセプタ
１４ シャワーヘッド
１５ ヒータ
１６ サセプタ昇降装置（サセプタ昇降手段）
１７ 回転軸（サセプタ回転手段）
２０ シーケンス制御装置
３０ サセプタ監視装置（サセプタ監視手段）
Ｆ フレーク
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のガス噴出孔を有するシャワーヘッドと、シャワーヘッドへ材料ガス又はパージガスを供給するガス供給ラインと、基板を搭載するトレイを載置するサセプタとを備えた気相成長装置において、
上記シャワーヘッドにおける複数のガス噴出孔を中心部から外周に向かって同心に区画した複数の領域に対して、ガスの噴出量を個別に制御する流量制御手段が設けられていると共に、
上記流量制御手段は、トレイのサセプタへの載置前に、シャワーヘッドに対向するサセプタの面内領域に向けて、上記複数の領域に対して個別に流量を変えながらパージガスをシャワーヘッドのガス噴出孔からシャワー状に噴出させることを特徴とする気相成長装置。
【請求項２】
前記流量制御手段は、シャワーヘッドにおける中心部から外周に向かって同心に区画した複数の領域に対して、中心部の領域から外周部の領域にかけて順番にパージガスを噴出させる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】
前記流量制御手段は、前記シャワーヘッドからのパージガスの噴出量を、中心部の領域を外周部の領域よりも多くすることを特徴とする請求項１又は２記載の気相成長装置。
【請求項４】
前記流量制御手段は、前記シャワーヘッドからのパージガスの噴出量を、中心部の領域から外周部の領域にかけて段階的に少なくすることを特徴とする請求項１，２又は３記載の気相成長装置。
【請求項５】
前記サセプタの表面状態を監視するサセプタ監視手段が設けられていると共に、
前記流量制御手段は、上記サセプタ監視手段により上記サセプタの表面状態を監視しながら、パージガスの噴出量を制御することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の気相成長装置。
【請求項６】
前記サセプタを昇降させるサセプタ昇降手段が設けられていると共に、
上記サセプタ昇降手段は、パージガスのサセプタへの噴出時に、サセプタを昇降させることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の気相成長装置。
【請求項７】
前記サセプタを回転させるサセプタ回転手段が設けられていると共に、
上記サセプタ回転手段は、パージガスのサセプタへの噴出時に、サセプタを回転させることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の気相成長装置。
【請求項８】
複数のガス噴出孔を有するシャワーヘッドと、シャワーヘッドへ材料ガス又はパージガスを供給するガス供給ラインと、基板を搭載するトレイを載置するサセプタとを備えた気相成長装置を用いた気相成長方法において、
トレイのサセプタへの載置前に、シャワーヘッドに対向するサセプタの面内領域に向けて、上記シャワーヘッドにおける複数のガス噴出孔を中心部から外周に向かって同心に区画した複数の領域に対して個別に流量を変えながらパージガスをシャワーヘッドのガス噴出孔からシャワー状に噴出することを特徴とする気相成長方法。
【請求項１】
複数のガス噴出孔を有するシャワーヘッドと、シャワーヘッドへ材料ガス又はパージガスを供給するガス供給ラインと、基板を搭載するトレイを載置するサセプタとを備えた気相成長装置において、
上記シャワーヘッドにおける複数のガス噴出孔を中心部から外周に向かって同心に区画した複数の領域に対して、ガスの噴出量を個別に制御する流量制御手段が設けられていると共に、
上記流量制御手段は、トレイのサセプタへの載置前に、シャワーヘッドに対向するサセプタの面内領域に向けて、上記複数の領域に対して個別に流量を変えながらパージガスをシャワーヘッドのガス噴出孔からシャワー状に噴出させることを特徴とする気相成長装置。
【請求項２】
前記流量制御手段は、シャワーヘッドにおける中心部から外周に向かって同心に区画した複数の領域に対して、中心部の領域から外周部の領域にかけて順番にパージガスを噴出させる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】
前記流量制御手段は、前記シャワーヘッドからのパージガスの噴出量を、中心部の領域を外周部の領域よりも多くすることを特徴とする請求項１又は２記載の気相成長装置。
【請求項４】
前記流量制御手段は、前記シャワーヘッドからのパージガスの噴出量を、中心部の領域から外周部の領域にかけて段階的に少なくすることを特徴とする請求項１，２又は３記載の気相成長装置。
【請求項５】
前記サセプタの表面状態を監視するサセプタ監視手段が設けられていると共に、
前記流量制御手段は、上記サセプタ監視手段により上記サセプタの表面状態を監視しながら、パージガスの噴出量を制御することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の気相成長装置。
【請求項６】
前記サセプタを昇降させるサセプタ昇降手段が設けられていると共に、
上記サセプタ昇降手段は、パージガスのサセプタへの噴出時に、サセプタを昇降させることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の気相成長装置。
【請求項７】
前記サセプタを回転させるサセプタ回転手段が設けられていると共に、
上記サセプタ回転手段は、パージガスのサセプタへの噴出時に、サセプタを回転させることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の気相成長装置。
【請求項８】
複数のガス噴出孔を有するシャワーヘッドと、シャワーヘッドへ材料ガス又はパージガスを供給するガス供給ラインと、基板を搭載するトレイを載置するサセプタとを備えた気相成長装置を用いた気相成長方法において、
トレイのサセプタへの載置前に、シャワーヘッドに対向するサセプタの面内領域に向けて、上記シャワーヘッドにおける複数のガス噴出孔を中心部から外周に向かって同心に区画した複数の領域に対して個別に流量を変えながらパージガスをシャワーヘッドのガス噴出孔からシャワー状に噴出することを特徴とする気相成長方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１０−１９６１０２（Ｐ２０１０−１９６１０２Ａ）
【公開日】平成２２年９月９日（２０１０．９．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−４１１４８（Ｐ２００９−４１１４８）
【出願日】平成２１年２月２４日（２００９．２．２４）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年９月９日（２０１０．９．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年２月２４日（２００９．２．２４）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
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