気相成長装置
【課題】ビューポート内面に熱分解生成物などが付着することを防止し、ビューポートからの基板の光学的な監視、測定を確実に行うことができる気相成長装置を提供する。
【解決手段】シーリングプレート１５で覆われた反応炉１１内に設置した基板１２を、あらかじめ設定された温度に加熱するとともに、前記反応炉内に原料ガスを供給して前記基板面に薄膜を形成する気相成長装置において、前記シーリングプレートの反応炉外部側に設けたビューポート１６と前記シーリングプレートに設けた通孔２３との間に筒状部材２１を配置し、該筒状部材内を、基板表面を監視、測定する光学的測定器２０の測定光を通すための光路とする。
【解決手段】シーリングプレート１５で覆われた反応炉１１内に設置した基板１２を、あらかじめ設定された温度に加熱するとともに、前記反応炉内に原料ガスを供給して前記基板面に薄膜を形成する気相成長装置において、前記シーリングプレートの反応炉外部側に設けたビューポート１６と前記シーリングプレートに設けた通孔２３との間に筒状部材２１を配置し、該筒状部材内を、基板表面を監視、測定する光学的測定器２０の測定光を通すための光路とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、気相成長装置に関し、詳しくは、薄膜を形成する基板の表面温度や変形状態を監視するためのビューポートを備えた気相成長装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
気相成長装置として、気相成長中における基板の表面温度や変形（反り）状態などを光学的測定器によって観察、測定するためのビューポートを備えたものが知られている。ビューポートとして、チャンバ内の気流の影響を抑えるため、ビューポートのチャンバー内部側を延長させたものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−５３３５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載されたビューポートは、基板の表面温度が１０００℃程度までならば十分な効果を得ることができるが、１０００℃を超える温度になると、原料ガスの熱分解反応などにより生成した物質がビューポートの内面に付着して曇りが発生し、ビューポートが汚れて光学的測定器による基板表面の測定を正確に行えなくなってしまうことがあった。
【０００５】
そこで本発明は、ビューポート内面に熱分解生成物などが付着することを防止し、ビューポートからの基板の光学的な監視、測定を確実に行うことができる気相成長装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明の気相成長装置は、シーリングプレートで覆われた反応炉内に設置した基板を、あらかじめ設定された温度に加熱するとともに、前記反応炉内に原料ガスを供給して前記基板面に薄膜を形成する気相成長装置において、前記シーリングプレートの反応炉外部側に設けたビューポートと前記シーリングプレートに設けた通孔との間に筒状部材を配置し、該筒状部材内を光学的測定器の光路としたことを特徴としている。
【０００７】
また、本発明の気相成長装置では、前記シーリングプレートと前記ビューポートとの間に、パージガスが流れるパージガス通路が設けられていること、前記筒状部材は、長さ方向中間部に、筒状部材内にパージガスを導入するパージガス導入部を備えていること、前記筒状部材は、シーリングプレート側の端部が前記通孔内に挿入されていることが好ましい。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の気相成長装置によれば、シーリングプレートの外側に光路を形成する筒状部材を配置しているので、筒状部材によって反応炉内からビューポートへのガスの流出を抑えることができ、ビューポートの内面が曇ることを防止できる。さらに、シーリングプレートと前記ビューポートとの間にパージガスを流すことにより、反応炉内のガスが筒状部材内を通ってビューポート側に流れてくるのをより確実に抑えることができる。
【０００９】
また、筒状部材の長さ方向中間部から筒状部材内にパージガスを導入することにより、反応炉内のガスが筒状部材内を通ってビューポート側に流れてくるのをより確実に抑えることができる。さらに、筒状部材のシーリングプレート側の端部を、シーリングプレートに設けた通孔内に挿入することにより、反応炉内のガスが通孔部分からシーリングプレートの外側に流出することをより確実に抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の気相成長装置の一形態例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本形態例に示す気相成長装置は、軸線を水平方向に向けた筒状の反応炉１１の中央下部に、基板１２を保持するサセプタ１３が配置されるとともに、該サセプタ１３の下方に、サセプタ１３を介して基板１２を加熱するヒータ１４が配置されている。また、基板１２に対向する反応炉１１の天井部にはシーリングプレート１５が設けられ、さらに、反応炉１１の上方には、基板１２の状態を監視するためのビューポート１６が設けられている、また、反応炉１１の一側方には原料ガス流入口１１ａが設けられ、他側方には排ガス流出口１１ｂが設けられている。
【００１２】
ビューポート１６は、反応炉１１の天井部外面との間に、反応炉１１内のガス流れ方向と同じ方向にパージガスが流れるパージガス通路１７を介して設けられた略円筒状のビューポートカバー１８と、該ビューポートカバー１８の中間部に設けられた透光性部材１９と、該透光性部材１９の外部側に設けられた光学的測定器２０と、透光性部材１９の内部側に設けられた筒状部材２１とを備えている。前記透光性部材１９は、例えば、耐腐食性・耐熱性を有する石英ガラスからなるもので、透光性部材１９の外周はビューポートカバー１８の内周面に気密に接合されている。また、反応炉１１内とパージガス通路１７内とは、同じ圧力となっている。
【００１３】
前記光学的測定器２０は、基板１２から放射される近赤外光をセンサーに取り込んで基板１２の表面温度を測定する放射温度計や、レーザ光を基板表面に入射してその反射位置を２次元光センサーで捕捉することにより基板１２の反り量を算出する変位計など、基板１２の状態を光学的に無接触状態で計測する各種計測器を、監視目的、測定目的に応じて用いることができる。
【００１４】
前記筒状部材２１は、石英、アルミナ、ステンレス鋼などによってパイプ状に形成されたものであって、透光性部材１９側が、ビューポートカバー１８の内周面に設けられた支持部材２２によって支持されている。また、筒状部材２１のシーリングプレート１５側の端部は、前記反応炉１１及び前記シーリングプレート１５を貫通して設けられた通孔２３内に、反応炉１１内に突出しない範囲で挿入されている。この筒状部材２１は、光学的測定器２０による基板１２の表面状態の光学的測定を妨げることなく、かつ、反応炉１１内のガスが透光性部材１９の内面に向かって流れることを抑制するためのものであって、筒状部材２１の内周側が、光学的測定器２０で基板１２の状態を光学的に監視、測定する際の光学的測定器２０の測定光が通る光路となっている。
【００１５】
筒状部材２１の内径は、光学的測定器２０の光路として必要な大きさ以上に形成され、光学的測定器２０の種類や性能によっても異なるが、通常は７ｍｍ以上の内径を有するものが用いられる。一方、筒状部材２１の内径が大きすぎたり、筒状部材２１の長さが短すぎると、反応炉１１からビューポート１６へ筒状部材２１内を通ってガスが流れることを十分に抑制することが困難となるため、内径は２５ｍｍ以下で、長さは内径の４倍以上であることが好ましい。また、前記通孔２３の内径は、筒状部材２１が気密状態で嵌合するように、筒状部材２１の外径と同じ内径とすることにより、筒状部材２１の外周面よ通孔２３の内周面との間を通ってガスが流出することを確実に防止できる。一方、各部材の熱伸縮や製作誤差、取付誤差などを考慮すると、通孔２３の内径は、筒状部材２１の外径より僅かに大きな内径としておくことが好ましい。
【００１６】
このように、反応炉１１及びシーリングプレート１５を貫通して設けられた通孔２３の外部側に筒状部材２１を設けることにより、反応炉１１内のガスがビューポート１６側に流出して透光性部材１９の内面に熱分解生成物などが付着し、透光性部材１９に曇りが発生することを防止でき、さらに、光路における気流の影響も抑えることができるので、基板１２の表面温度が１０００℃を超える高温域においても、光学的測定器２０による基板１２の表面状態の光学的な監視や測定を確実に行うことができる。
【００１７】
さらに、本形態例に示す筒状部材２１は、筒状部材２１の中間部からパージガスの流れ方向上流側に向かってパージガス導入部となる筒部２４を設け、筒状部材２１と筒部２４とでＴ字管形状としている。このように、パージガスの流れ方向上流側に向かって筒部２４を設けることにより、筒部２４から筒状部材２１内にパージガスを導入することができ、筒状部材２１内に導入されたパージガスの一部が筒状部材２１内をシーリングプレート１５側に向かって流れることにより、筒状部材２１内に反応炉１１内のガスが流入してくることを防止できる。これにより、透光性部材１９の内面に向かって反応炉１１内のガスが流れることを確実に防止できる。また、筒状部材２１の内周面に熱分解生成物などが付着することも防止できる。
【００１８】
なお、気相成長装置における反応炉の構造や基板を載置するサセプタの構造などは任意であり、本発明のビューポートの構成は、周知の各種構造の気相成長装置に適用することが可能である。また、パージガスの種類は任意であるが、通常は窒素ガスを用いることができる。
【符号の説明】
【００１９】
１１…反応炉、１１ａ…原料ガス流入口、１１ｂ…排ガス流出口、１２…基板、１３…サセプタ、１４…ヒータ、１５…シーリングプレート、１６…ビューポート、１７…パージガス通路、１８…ビューポートカバー、１９…透光性部材、２０…光学的測定器、２１…筒状部材、２２…支持部材、２３…通孔、２４…筒部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、気相成長装置に関し、詳しくは、薄膜を形成する基板の表面温度や変形状態を監視するためのビューポートを備えた気相成長装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
気相成長装置として、気相成長中における基板の表面温度や変形（反り）状態などを光学的測定器によって観察、測定するためのビューポートを備えたものが知られている。ビューポートとして、チャンバ内の気流の影響を抑えるため、ビューポートのチャンバー内部側を延長させたものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−５３３５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載されたビューポートは、基板の表面温度が１０００℃程度までならば十分な効果を得ることができるが、１０００℃を超える温度になると、原料ガスの熱分解反応などにより生成した物質がビューポートの内面に付着して曇りが発生し、ビューポートが汚れて光学的測定器による基板表面の測定を正確に行えなくなってしまうことがあった。
【０００５】
そこで本発明は、ビューポート内面に熱分解生成物などが付着することを防止し、ビューポートからの基板の光学的な監視、測定を確実に行うことができる気相成長装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明の気相成長装置は、シーリングプレートで覆われた反応炉内に設置した基板を、あらかじめ設定された温度に加熱するとともに、前記反応炉内に原料ガスを供給して前記基板面に薄膜を形成する気相成長装置において、前記シーリングプレートの反応炉外部側に設けたビューポートと前記シーリングプレートに設けた通孔との間に筒状部材を配置し、該筒状部材内を光学的測定器の光路としたことを特徴としている。
【０００７】
また、本発明の気相成長装置では、前記シーリングプレートと前記ビューポートとの間に、パージガスが流れるパージガス通路が設けられていること、前記筒状部材は、長さ方向中間部に、筒状部材内にパージガスを導入するパージガス導入部を備えていること、前記筒状部材は、シーリングプレート側の端部が前記通孔内に挿入されていることが好ましい。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の気相成長装置によれば、シーリングプレートの外側に光路を形成する筒状部材を配置しているので、筒状部材によって反応炉内からビューポートへのガスの流出を抑えることができ、ビューポートの内面が曇ることを防止できる。さらに、シーリングプレートと前記ビューポートとの間にパージガスを流すことにより、反応炉内のガスが筒状部材内を通ってビューポート側に流れてくるのをより確実に抑えることができる。
【０００９】
また、筒状部材の長さ方向中間部から筒状部材内にパージガスを導入することにより、反応炉内のガスが筒状部材内を通ってビューポート側に流れてくるのをより確実に抑えることができる。さらに、筒状部材のシーリングプレート側の端部を、シーリングプレートに設けた通孔内に挿入することにより、反応炉内のガスが通孔部分からシーリングプレートの外側に流出することをより確実に抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の気相成長装置の一形態例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本形態例に示す気相成長装置は、軸線を水平方向に向けた筒状の反応炉１１の中央下部に、基板１２を保持するサセプタ１３が配置されるとともに、該サセプタ１３の下方に、サセプタ１３を介して基板１２を加熱するヒータ１４が配置されている。また、基板１２に対向する反応炉１１の天井部にはシーリングプレート１５が設けられ、さらに、反応炉１１の上方には、基板１２の状態を監視するためのビューポート１６が設けられている、また、反応炉１１の一側方には原料ガス流入口１１ａが設けられ、他側方には排ガス流出口１１ｂが設けられている。
【００１２】
ビューポート１６は、反応炉１１の天井部外面との間に、反応炉１１内のガス流れ方向と同じ方向にパージガスが流れるパージガス通路１７を介して設けられた略円筒状のビューポートカバー１８と、該ビューポートカバー１８の中間部に設けられた透光性部材１９と、該透光性部材１９の外部側に設けられた光学的測定器２０と、透光性部材１９の内部側に設けられた筒状部材２１とを備えている。前記透光性部材１９は、例えば、耐腐食性・耐熱性を有する石英ガラスからなるもので、透光性部材１９の外周はビューポートカバー１８の内周面に気密に接合されている。また、反応炉１１内とパージガス通路１７内とは、同じ圧力となっている。
【００１３】
前記光学的測定器２０は、基板１２から放射される近赤外光をセンサーに取り込んで基板１２の表面温度を測定する放射温度計や、レーザ光を基板表面に入射してその反射位置を２次元光センサーで捕捉することにより基板１２の反り量を算出する変位計など、基板１２の状態を光学的に無接触状態で計測する各種計測器を、監視目的、測定目的に応じて用いることができる。
【００１４】
前記筒状部材２１は、石英、アルミナ、ステンレス鋼などによってパイプ状に形成されたものであって、透光性部材１９側が、ビューポートカバー１８の内周面に設けられた支持部材２２によって支持されている。また、筒状部材２１のシーリングプレート１５側の端部は、前記反応炉１１及び前記シーリングプレート１５を貫通して設けられた通孔２３内に、反応炉１１内に突出しない範囲で挿入されている。この筒状部材２１は、光学的測定器２０による基板１２の表面状態の光学的測定を妨げることなく、かつ、反応炉１１内のガスが透光性部材１９の内面に向かって流れることを抑制するためのものであって、筒状部材２１の内周側が、光学的測定器２０で基板１２の状態を光学的に監視、測定する際の光学的測定器２０の測定光が通る光路となっている。
【００１５】
筒状部材２１の内径は、光学的測定器２０の光路として必要な大きさ以上に形成され、光学的測定器２０の種類や性能によっても異なるが、通常は７ｍｍ以上の内径を有するものが用いられる。一方、筒状部材２１の内径が大きすぎたり、筒状部材２１の長さが短すぎると、反応炉１１からビューポート１６へ筒状部材２１内を通ってガスが流れることを十分に抑制することが困難となるため、内径は２５ｍｍ以下で、長さは内径の４倍以上であることが好ましい。また、前記通孔２３の内径は、筒状部材２１が気密状態で嵌合するように、筒状部材２１の外径と同じ内径とすることにより、筒状部材２１の外周面よ通孔２３の内周面との間を通ってガスが流出することを確実に防止できる。一方、各部材の熱伸縮や製作誤差、取付誤差などを考慮すると、通孔２３の内径は、筒状部材２１の外径より僅かに大きな内径としておくことが好ましい。
【００１６】
このように、反応炉１１及びシーリングプレート１５を貫通して設けられた通孔２３の外部側に筒状部材２１を設けることにより、反応炉１１内のガスがビューポート１６側に流出して透光性部材１９の内面に熱分解生成物などが付着し、透光性部材１９に曇りが発生することを防止でき、さらに、光路における気流の影響も抑えることができるので、基板１２の表面温度が１０００℃を超える高温域においても、光学的測定器２０による基板１２の表面状態の光学的な監視や測定を確実に行うことができる。
【００１７】
さらに、本形態例に示す筒状部材２１は、筒状部材２１の中間部からパージガスの流れ方向上流側に向かってパージガス導入部となる筒部２４を設け、筒状部材２１と筒部２４とでＴ字管形状としている。このように、パージガスの流れ方向上流側に向かって筒部２４を設けることにより、筒部２４から筒状部材２１内にパージガスを導入することができ、筒状部材２１内に導入されたパージガスの一部が筒状部材２１内をシーリングプレート１５側に向かって流れることにより、筒状部材２１内に反応炉１１内のガスが流入してくることを防止できる。これにより、透光性部材１９の内面に向かって反応炉１１内のガスが流れることを確実に防止できる。また、筒状部材２１の内周面に熱分解生成物などが付着することも防止できる。
【００１８】
なお、気相成長装置における反応炉の構造や基板を載置するサセプタの構造などは任意であり、本発明のビューポートの構成は、周知の各種構造の気相成長装置に適用することが可能である。また、パージガスの種類は任意であるが、通常は窒素ガスを用いることができる。
【符号の説明】
【００１９】
１１…反応炉、１１ａ…原料ガス流入口、１１ｂ…排ガス流出口、１２…基板、１３…サセプタ、１４…ヒータ、１５…シーリングプレート、１６…ビューポート、１７…パージガス通路、１８…ビューポートカバー、１９…透光性部材、２０…光学的測定器、２１…筒状部材、２２…支持部材、２３…通孔、２４…筒部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シーリングプレートで覆われた反応炉内に設置した基板を、あらかじめ設定された温度に加熱するとともに、前記反応炉内に原料ガスを供給して前記基板面に薄膜を形成する気相成長装置において、前記シーリングプレートの反応炉外部側に設けたビューポートと前記シーリングプレートに設けた通孔との間に筒状部材を配置し、該筒状部材内を光学的測定器の光路とした気相成長装置。
【請求項２】
前記シーリングプレートと前記ビューポートとの間に、パージガスが流れるパージガス通路が設けられている請求項１記載の気相成長装置。
【請求項３】
前記筒状部材は、長さ方向中間部に、筒状部材内にパージガスを導入するパージガス導入部を備えている請求項１又は２記載の気相成長装置。
【請求項４】
前記筒状部材は、シーリングプレート側の端部が前記通孔内に挿入されている請求項１乃至３のいずれか１項記載の気相成長装置。
【請求項１】
シーリングプレートで覆われた反応炉内に設置した基板を、あらかじめ設定された温度に加熱するとともに、前記反応炉内に原料ガスを供給して前記基板面に薄膜を形成する気相成長装置において、前記シーリングプレートの反応炉外部側に設けたビューポートと前記シーリングプレートに設けた通孔との間に筒状部材を配置し、該筒状部材内を光学的測定器の光路とした気相成長装置。
【請求項２】
前記シーリングプレートと前記ビューポートとの間に、パージガスが流れるパージガス通路が設けられている請求項１記載の気相成長装置。
【請求項３】
前記筒状部材は、長さ方向中間部に、筒状部材内にパージガスを導入するパージガス導入部を備えている請求項１又は２記載の気相成長装置。
【請求項４】
前記筒状部材は、シーリングプレート側の端部が前記通孔内に挿入されている請求項１乃至３のいずれか１項記載の気相成長装置。
【図１】
【公開番号】特開２０１３−３３８４２（Ｐ２０１３−３３８４２Ａ）
【公開日】平成２５年２月１４日（２０１３．２．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１６８９６２（Ｐ２０１１−１６８９６２）
【出願日】平成２３年８月２日（２０１１．８．２）
【出願人】（０００２３１２３５）大陽日酸株式会社 (642)
【出願人】（５０９０５４００５）大陽日酸イー・エム・シー株式会社 (13)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年２月１４日（２０１３．２．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年８月２日（２０１１．８．２）
【出願人】（０００２３１２３５）大陽日酸株式会社 (642)
【出願人】（５０９０５４００５）大陽日酸イー・エム・シー株式会社 (13)
【Ｆターム（参考）】
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