(57)【要約】【課題】搬送対象物の搬送方向及び回転方向の拘束を容易に行い、延いては、高精度かつ複雑な搬送対象物の搬送方法を確立し、信頼性のきわめて高い搬送を可能とするシャワー型気相成長装置及びその気相成長方法を提供する。【解決手段】カバープレート２６を載置しかつ搬送する搬送フォーク４０と、搬送フォーク４０と対向する側に設けられて、搬送フォーク４０にて搬送されたカバープレート２６を受け取って載置保持する保持部材５０とを備えている。カバープレート２６の外周には２対以上の搬送フォーク側切り欠き２６ａ・２６ａ及び保持部材側切り欠き２６ｂ・２６ｂが形成されており、かつ搬送フォーク４０及び保持部材５０には、対応する位置決め突起４６・４６及び保持部材突起部５２・５２がそれぞれ少なくとも一対設けられている。【選択図】図６
2010182971.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理基板を収容する反応炉内にシャワープレートを介して原料ガスを供給して該被処理基板に成膜すると共に、上記シャワープレートにおける上記被処理基板への対向面側にて該シャワープレートをカバーするカバープレートを備え、かつ搬送対象物として少なくとも上記カバープレートを上記反応炉外から反応炉内に大気開放することなく搬送する搬送手段を備えたシャワー型気相成長装置において、
上記搬送手段は、上記カバープレートを載置しかつ搬送する搬送部材と、上記搬送部材と対向する側に設けられて、上記搬送部材にて搬送されたカバープレートを受け取って載置保持する保持部材とを備えていると共に、
上記カバープレートの外周には２対以上の切り欠きが形成されており、かつ上記搬送部材及び保持部材には、上記カバープレートの切り欠きに対応する突起部がそれぞれ少なくとも一対設けられていることを特徴とするシャワー型気相成長装置。
【請求項２】
前記搬送手段の搬送部材及び保持部材は、それぞれ、
一方が前記シャワープレートにおける前記被処理基板への対向面に対する垂直方向への移動機構を少なくとも有し、他方が上記シャワープレートにおける上記被処理基板への対向面に対する平行方向への移動機構を少なくとも有していることを特徴とする請求項１記載のシャワー型気相成長装置。
【請求項３】
前記搬送手段の搬送部材又は保持部材における前記垂直方向への移動機構を有する一方には、垂直方向への移動時に前記平行方向への移動機構を有する他方を平面的に通過させる通過用凹部が形成されていることを特徴とする請求項２記載のシャワー型気相成長装置。
【請求項４】
前記搬送手段の搬送部材及び保持部材に設けられた突起部は、
突起高さが、前記カバープレートを載置したときのカバープレート表面の高さと同一又はそれよりも低い位置となるように配置されていることを特徴とする請求項２又は３記載のシャワー型気相成長装置。
【請求項５】
前記カバープレートの外周に形成された切り欠きは、
前記搬送部材及び保持部材にそれぞれ設けられた前記突起部の外径よりも切り欠き入り口部が大きく、かつ内側に入っていくほど小さく変形しているＶ型の切り欠きであることを特徴とする請求項２，３又は４記載のシャワー型気相成長装置。
【請求項６】
前記搬送部材には、前記搬送対象物を前記保持部材に移し替えるときに該搬送対象物を保持部材側に押し付ける押圧部材が設けられていることを特徴とする請求項２〜５のいずれか１項に記載のシャワー型気相成長装置。
【請求項７】
前記押圧部材は、前記搬送部材の突起部よりも高い位置に設けられていると共に、
前記搬送手段は、搬送制御手段を有し、この搬送制御手段は、
前記カバープレートを載置した搬送部材を反応炉内に進出移動させ、
前記保持部材を上昇移動させてカバープレートを受け取らせた後、カバープレートが前記押圧部材と同じ高さ位置になったところで上昇移動を停止させ、
上記搬送部材をさらに進出移動させて、カバープレートの切り欠きを保持部材の突起部に挿入させ、
上記カバープレートの切り欠きが突起部に挿入された保持部材を、シャワープレートの近傍又は密着するまで上昇移動させ、
上記カバープレートを受け渡した搬送部材を反応炉外へ退出移動させることを特徴とする請求項６記載のシャワー型気相成長装置。
【請求項８】
前記押圧部材には、耐熱性及び耐腐食性を有する材料が使用されていることを特徴とする請求項６記載のシャワー型気相成長装置。
【請求項９】
前記垂直方向への移動機構及び水平方向への移動機構は、手動操作可能となっていることを特徴とする請求項２〜８のいずれか１項に記載のシャワー型気相成長装置。
【請求項１０】
前記搬送部材は、外径の異なる複数の搬送対象物を搬送する構造を有していることを特徴とする請求項２〜９のいずれか１項に記載のシャワー型気相成長装置。
【請求項１１】
前記カバープレートは、前記シャワープレートに近接配置又は密着配置されていることを特徴とする請求項２〜１０のいずれか１項に記載のシャワー型気相成長装置。
【請求項１２】
被処理基板を収容する反応炉内にシャワープレートを介して原料ガスを供給して該被処理基板に成膜すると共に、上記シャワープレートにおける上記被処理基板への対向面側にて該シャワープレートをカバーするカバープレートを備え、かつ搬送対象物として少なくとも上記カバープレートを上記反応炉外から反応炉内に大気開放することなく搬送する搬送手段を備えたシャワー型気相成長装置の気相成長方法において、
上記搬送手段の搬送部材にて上記カバープレートを載置しかつ搬送する一方、
上記搬送部材と対向する側に設けられた上記搬送手段の保持部材にて、上記搬送部材にて搬送されたカバープレートを受け取って載置保持すると共に、
上記カバープレートの外周に２対以上の切り欠きを形成し、かつ上記搬送部材及び保持部材には、上記カバープレートの切り欠きに対応する突起部をそれぞれ少なくとも一対設けることを特徴とするシャワー型気相成長装置の気相成長方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シャワープレートにおける、被処理基板への対向面に該シャワープレートをカバーするカバープレートを備え、かつ該カバープレートを搬送する搬送手段を備えたシャワー型気相成長装置及びその気相成長方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、発光ダイオード及び半導体レーザの製造においては、トリメチルガリウム（ＴＭＧ）又はトリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）等の有機金属ガスと、アンモニア（ＮＨ３ ）、ホスフィン（ＰＨ３ ）又はアルシン（ＡｓＨ３ ）等の水素化合物ガスとを成膜に寄与する原料ガスとして成長室に導入して化合物半導体結晶を成長させる気相成長法が用いられている。
【０００３】
気相成長法は、上記の原料ガスを不活性ガスと共に成長室内に導入して加熱し、所定の基板上で気相反応させることにより、その基板上に化合物半導体結晶を成長させる方法である。気相成長法を用いた化合物半導体結晶の製造においては、成長する化合物半導体結晶の品質を向上させながら、コストを抑えて、歩留まりと生産能力とをどのように最大限確保するかということが常に高く要求されている。
【０００４】
図１２に、気相成長法に用いられる従来の縦型シャワーヘッド型気相成長装置の一例の模式的な構成を示す。この縦型シャワーヘッド型気相成長装置１００においては、ガス供給源１０２から反応炉１０１の内部の成長室１１１に反応ガス及び不活性ガスを導入するためのガス配管１０３が接続されており、反応炉１０１の内部における成長室１１１の上部には成長室１１１に反応ガス及び不活性ガスを導入するための複数のガス吐出孔を有するシャワープレート１１０がガス導入部として設置されている。
【０００５】
また、反応炉１０１における成長室１１１の下部中央には図示しないアクチュエータによって回転自在の回転軸１１２が設置され、回転軸１１２の先端にはシャワープレート１１０と対向するようにしてサセプタ１０８が取り付けられている。サセプタ１０８の下部にはサセプタ１０８を加熱するためのヒータ１０９が取り付けられている。
【０００６】
さらに、反応炉１０１の下部にはこの反応炉１０１の内部における成長室１１１内のガスを外部に排気するためのガス排気部１０４が設置されており、ガス排気部１０４は、パージライン１０５を介して、排気されたガスを無害化するための排ガス処理装置１０６に接続されている。
【０００７】
上記のような構成の縦型シャワーヘッド型気相成長装置１００において、化合物半導体結晶を成長させる場合には、サセプタ１０８に基板１０７が設置され、その後、回転軸１１２の回転によりサセプタ１０８が回転させられる。そして、ヒータ１０９の加熱によりサセプタ１０８を介して基板１０７が所定の温度に加熱され、シャワープレート１１０に形成されている複数のガス吐出孔から反応炉１０１の内部における成長室１１１に反応ガス及び不活性ガスが導入される。
【０００８】
ところで、複数の反応ガスを供給して基板上で反応せしめて薄膜を形成する方法として、従来はシャワーヘッドの内部で複数のガスを混合し、シャワープレートに多数設けられているガス吐出孔から基板に反応ガスを吹き出させる方法が採られていた。
【０００９】
しかし、上記方法によると、基板及びサセプタからの熱輻射の影響により、シャワーヘッドの基板に対向する面（以下、「シャワー表面」と呼ぶ）上で混合したガスの気相反応が生じてしまい、生成物が付着し、それが成長し、ガス排出孔を覆い、やがて目詰まりが発生する問題が生じる。また、シャワー表面への付着物が基板上に落下し不良が発生する問題が生じる。
【００１０】
さらには、付着した生成物を定期的に除去する必要がある。このため、定期的に成膜室を開放しメンテナンス作業を実施する必要がある。
【００１１】
そこで、これらの問題を解決するために、例えば特許文献１に開示された成膜装置２００では、図１３に示すように、シャワーヘッド２０１のガス噴出孔２０２に対応した吐出孔２０３を有するカバープレート２０４が用いられている。この成膜装置２００では、カバープレート２０４をねじ２０５・２０５にて留めて固定し、シャワーヘッド２０１を覆うことによって、付着物はシャワーヘッド２０１の表面ではなく、カバープレート２０４の表面上に付着することになる。このため、定期的にカバープレート２０４を交換することによって、付着物の影響による被処理基板面へのガスの流れの乱れ、及び付着物の被処理基板上への落下といった不良の発生を防いでいる。
【００１２】
また、特許文献２に開示する半導体基体処理装置３００では、図１４（ａ）（ｂ）に示すように、遮蔽板３０１に付着した付着物を除去するために、成膜室３０２へ搬送アーム３０３を用いて遮蔽板３０１を移動させ、成膜室３０２の外部であるロードロック室３０４にて付着物除去を行い、成膜室３０２の内部の汚染を防いでいる。これにより、成膜室３０２を大気開放することなく、付着物を除去することができクリーニング作業から装置立ち上げまでの時間を短縮している。
【００１３】
また、特許文献３に開示する気相成長装置４００は、図１５（ａ）（ｂ）（ｃ）に示すように、下端部にウェハ４０１が装着されるトレイ４１０と、トレイ４１０の下端が挿入される孔４２１が設けられた上面板４２２を有し、反応ガスが水平方向にその内部を流れる反応管４２０と、トレイ４１０を保持し、自転可能なサセプタ４２３と、トレイ４１０に装着されたウェハ４０１を加熱する加熱装置４２４とを備え、さらに、トレイ４１０を孔４２１の上方まで搬送する第１のトレイ受け４３０と、トレイ４１０を垂直方向に搬送する第２のトレイ受け４４０とを備えている。
【００１４】
そして、これにより、大気開放することなく反応室の外部から内部へウェハ４０１を搬送し、ウェハ４０１を保持するトレイ４１０と反応管４２０に設けた孔４２１との位置合わせを精度良く行い、トレイ４１０と反応管４２０の孔４２１との隙間を均一に保つことにより、ウェハ表面における原料ガスの流れを安定させて、安定した成膜を行うことが可能な気相成長装置を提供するものとなっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１５】
【特許文献１】特開平１１−１３１２３９号公報（１９９９年５月１８日公開）
【特許文献２】特開平９−３６１９９号公報（１９９７年２月７日公開）
【特許文献３】特開平２００５−１９１４９０号公報（２００５年７月１４日公開）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
しかしながら、特許文献１に開示された従来技術では、カバープレート２０４を交換するときには、成膜室を大気開放し、カバープレート２０４を締結しているねじ２０５・２０５を緩め、カバープレート２０４を取り出してクリーニングを実施し、生成物を除去した後、再度、ガス噴出孔２０２の位置にカバープレート２０４を合わせ、ねじ２０５・２０５の締結を実施し、成膜室を閉鎖し、再度立ち上げを行わなければならない。このため、メンテナンス作業においては、非常に多くの時間が必要となってくる。また、成長室を開放することは一般的に気相成長装置においては非常に好ましくないとされている。これは、一度、成長室を大気開放してしまうと、大気中にある酸素や不純物が混入し、さらには、成長室壁面に大気中の水分が付着してしまい、それらの追い出しや除去には真空置換や成長室のベーキングが必要となり、この作業には非常に時間がかかってしまうためである。
【００１７】
また、開放前とクリーニング後とでは成長室内部の状況が大きく変化するため、交換前とクリーニング後とでは被処理基板上に成長させた膜質における高品質の結晶性の再現性が取れないといった問題も生じてしまう。さらに、再現性を得るためには再度条件出し等が必要となってしまう問題も生じる。
【００１８】
また、カバープレート２０４はねじ２０５・２０５にて締結されており、ねじ部においては繰り返して取り外し及び締結を繰り返していると、ネジ穴が破損する可能性がある。さらに、カバープレート２０４が石英等の脆性材料にて構成されている場合は、カバープレート２０４自体がねじ２０５・２０５の締結力により破損してしまう可能性もある。さらに、ネジ山部分への生成物付着により、ねじ２０５・２０５の噛み込み、及びねじ２０５・２０５の脱着不良が発生し、カバープレート２０４が取り外し不可能となり、シャワーヘッド本体毎、交換となる可能性がある。
【００１９】
一方、特許文献２に開示された従来技術では、遮蔽板３０１においては、成膜室３０２を大気開放することなく遮蔽板３０１を取り出すことが可能であり、かつ遮蔽板３０１は円環状であるため、取り外し及び搬入においては水平方向（横方向）の位置決めのみを正確に行えば、再搬入が可能となっている。
【００２０】
しかしながら、この方法では、遮蔽板３０１における回転方向の位置を拘束することができない。また、水平方向(横方向)においても、外部からの振動や搬送中の振動により、搬送対象物である遮蔽板３０１等が移動してしまう可能性がある。これにより、水平方向（横方向）の位置再現性も実現できなくなってしまうという問題点を有している。
【００２１】
また、この特許文献２に開示された従来技術では、ピン３０５等を用いて搬送対象物の位置決めを行い、引き取り側へ受け渡すようになっている。しかし、搬送対象物をピン３０５等で完全に固定してしまうと、引き取り側へ受け渡すときにクリアランスが無いため、突っかかりや傾いた状態で搬入が行われてしまう可能性があり、搬入における信頼性が確保できない。
【００２２】
仮に、搬送アーム３０３にピンを設けて、位置決めを行って搬送させる場合、搬送対象物である遮蔽板３０１の搬出を行うときには、ピンと遮蔽板３０１の載置場所との間にクリアランスが存在しないことになり、遮蔽板３０１を引き取って搬出することが不可能となる。したがって、遮蔽板３０１を引き取るときには、ピンを取り外しておくか、又は別の搬送アームにて引き取りにいく必要がある。この場合においては、搬送アームの複数化、複数の機構が存在するための故障確率の上昇、及びコスト高になってしまい、特に量産装置には適さないという問題が生じる。
【００２３】
さらに、特許文献３に開示された気相成長装置４００においても、搬送対象物はウェハ４０１が装着されるトレイ４１０であり、回転方向については高度な精度を要しないので、シャワープレートの搬送に関する高度な精度のための構成は開示されていない。
【００２４】
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、搬送対象物の搬送方向及び回転方向の拘束を容易に行い、延いては、高精度かつ複雑な搬送対象物の搬送方法を確立し、信頼性のきわめて高い搬送を可能とするシャワー型気相成長装置及びその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】
【００２５】
本発明のシャワー型気相成長装置は、上記課題を解決するために、被処理基板を収容する反応炉内にシャワープレートを介して原料ガスを供給して該被処理基板に成膜すると共に、上記シャワープレートにおける上記被処理基板への対向面側にて該シャワープレートをカバーするカバープレートを備え、かつ搬送対象物として少なくとも上記カバープレートを上記反応炉外から反応炉内に大気開放することなく搬送する搬送手段を備えたシャワー型気相成長装置において、上記搬送手段は、上記カバープレートを載置しかつ搬送する搬送部材と、上記搬送部材と対向する側に設けられて、上記搬送部材にて搬送されたカバープレートを受け取って載置保持する保持部材とを備えていると共に、上記カバープレートの外周には２対以上の切り欠きが形成されており、かつ上記搬送部材及び保持部材には、上記カバープレートの切り欠きに対応する突起部がそれぞれ少なくとも一対設けられていることを特徴としている。
【００２６】
本発明のシャワー型気相成長装置の気相成長方法は、上記課題を解決するために、被処理基板を収容する反応炉内にシャワープレートを介して原料ガスを供給して該被処理基板に成膜すると共に、上記シャワープレートにおける上記被処理基板への対向面側にて該シャワープレートをカバーするカバープレートを備え、かつ搬送対象物として少なくとも上記カバープレートを上記反応炉外から反応炉内に大気開放することなく搬送する搬送手段を備えたシャワー型気相成長装置の気相成長方法において、上記搬送手段の搬送部材にて上記カバープレートを載置しかつ搬送する一方、上記搬送部材と対向する側に設けられた上記搬送手段の保持部材にて、上記搬送部材にて搬送されたカバープレートを受け取って載置保持すると共に、上記カバープレートの外周に２対以上の切り欠きを形成し、かつ上記搬送部材及び保持部材には、上記カバープレートの切り欠きに対応する突起部をそれぞれ少なくとも一対設けることを特徴としている。
【００２７】
上記の発明によれば、搬送手段の搬送部材にてカバープレートを載置しかつ搬送する一方、上記搬送部材と対向する側に設けられた上記搬送手段の保持部材にて、上記搬送部材にて搬送されたカバープレートを受け取って載置保持すると共に、上記カバープレートの外周に２対以上の切り欠きを形成し、かつ上記搬送部材及び保持部材には、上記カバープレートの切り欠きに対応する突起部をそれぞれ少なくとも一対設ける。
【００２８】
すなわち、搬送部材は少なくとも１対の突起部を有し、カバープレートの搬送時には該１対の突起部をカバープレートの少なくとも１対の切り欠きに挿入して搬送する。したがって、搬送時において、カバープレートは少なくとも２点で拘束されるので、カバープレートの回転方向が変ることがない。
【００２９】
次いで、搬送部材が保持部材の位置まで進出移動した後、カバープレートの保持部材への受け渡しにおいては、カバープレートの保持部材側には少なくとも１対の切り欠きを有し、保持部材にもこの１対の切り欠きに対応する突起部が形成されているので、カバープレートの回転方向が変ることなく、カバープレートを保持部材に移し替えることができる。
【００３０】
これにより、シャワープレートの複数のガス吐出孔とカバープレートの複数のカバープレート孔とが互いに連通するように精度良く位置決めして、カバープレートをシャワープレートの近傍又は密着させることができる。
【００３１】
したがって、搬送対象物の搬送方向及び回転方向の拘束を容易に行い、延いては、高精度かつ複雑な搬送対象物の搬送方法を確立し、信頼性のきわめて高い搬送を可能とするシャワー型気相成長装置及びその気相成長方法を提供することができる。
【００３２】
また、本発明のシャワー型気相成長装置では、前記搬送手段の搬送部材及び保持部材は、それぞれ、一方が前記シャワープレートにおける前記被処理基板への対向面に対する垂直方向への移動機構を少なくとも有し、他方が上記シャワープレートにおける上記被処理基板への対向面に対する平行方向への移動機構を少なくとも有していることが好ましい。
【００３３】
これにより、搬送部材及び保持部材の少なくとも一方がシャワープレートにおける被処理基板への対向面に対する垂直方向へ移動機構にて昇降移動し、他方がシャワープレートにおける被処理基板への対向面に対する平行方向へ移動機構にて平行移動する。
【００３４】
したがって、例えば、搬送部材は反応炉外から反応炉内へ被処理基板に平行に進退移動でき、保持部材は搬送部材の搬送位置の高さでカバープレートを受け取り、シャワープレートの近傍又は密着位置まで昇降移動することができる。
【００３５】
また、本発明のシャワー型気相成長装置では、前記搬送手段の搬送部材又は保持部材における前記垂直方向への移動機構を有する一方には、垂直方向への移動時に前記平行方向への移動機構を有する他方を平面的に通過させる通過用凹部が形成されていることが好ましい。
【００３６】
これにより、搬送対象物の受け渡しのとき及び保持部材の昇降移動のときに、搬送部材と保持部材とが衝突することなく昇降移動することができる。
【００３７】
また、本発明のシャワー型気相成長装置では、前記搬送手段の搬送部材及び保持部材に設けられた突起部は、突起高さが、前記カバープレートを載置したときのカバープレート表面の高さと同一又はそれよりも低い位置となるように配置されていることが好ましい。
【００３８】
これにより、カバープレートの切り欠きに搬送部材及び保持部材に設けられた突起部を確実に挿入させることができる。
【００３９】
また、本発明のシャワー型気相成長装置では、前記カバープレートの外周に形成された切り欠きは、前記搬送部材及び保持部材にそれぞれ設けられた前記突起部の外径よりも切り欠き入り口部が大きく、かつ内側に入っていくほど小さく変形しているＶ型の切り欠きであることが好ましい。
【００４０】
これにより、カバープレートを載置した搬送部材を進出移動させて、保持部材の突起部をカバープレートの切り欠きに挿入させるときに、容易に突起部を切り欠きに挿入させることができる。
【００４１】
また、本発明のシャワー型気相成長装置では、前記搬送部材には、前記搬送対象物を前記保持部材に移し替えるときに該搬送対象物を保持部材側に押し付ける押圧部材が設けられていることが好ましい。なお、押圧部材は弾性力を有していることが好ましい。
【００４２】
これにより、押圧部材にて、搬送対象物を保持部材側に押し付けることにより、容易に、保持部材の突起部にカバープレートの切り欠きに挿入させることができる。
【００４３】
また、本発明のシャワー型気相成長装置では、前記押圧部材は、前記搬送部材の突起部よりも高い位置に設けられていると共に、前記搬送手段は、搬送制御手段を有し、この搬送制御手段は、前記カバープレートを載置した搬送部材を反応炉内に進出移動させ、前記保持部材を上昇移動させてカバープレートを受け取らせた後、カバープレートが前記押圧部材と同じ高さ位置になったところで上昇移動を停止させ、上記搬送部材をさらに進出移動させて、カバープレートの切り欠きを保持部材の突起部に挿入させ、上記カバープレートの切り欠きが突起部に挿入された保持部材を、シャワープレートの近傍又は密着するまで上昇移動させ、上記カバープレートを受け渡した搬送部材を反応炉外へ退出移動させることが好ましい。
【００４４】
これにより、搬送部材及び保持部材が互いに接触することなく、カバープレートを反応炉の外部からシャワープレートの近傍又は密着位置へ搬送制御することができる。
【００４５】
また、本発明のシャワー型気相成長装置では、前記押圧部材には、耐熱性及び耐腐食性を有する材料が使用されていることが好ましい。
【００４６】
これにより、反応炉のガス及び熱によって、押圧部材の寿命が減少するということがない。
【００４７】
また、本発明のシャワー型気相成長装置では、前記垂直方向への移動機構及び水平方向への移動機構は、手動操作可能となっていることが好ましい。
【００４８】
これにより、自動操作に替えて手動操作にて、搬送部材及び保持部材を平行移動及び昇降移動させることができる。
【００４９】
また、本発明のシャワー型気相成長装置では、前記搬送部材は、外径の異なる複数の搬送対象物を搬送する構造を有していることが好ましい。
【００５０】
これにより、搬送対象物として、例えば、被処理基板を搬送することが可能となる。
【００５１】
また、本発明のシャワー型気相成長装置では、前記カバープレートは、前記シャワープレートに近接配置又は密着配置されていることが好ましい。
【００５２】
これにより、例えば、カバープレートをシャワープレートに密着させれば、シャワーヘッドと反応炉との温度差に違いにより、カバープレートが割れる虞がある。この場合に、カバープレートをシャワープレートに近接配置させることによりカバープレートが割れるのを防止することができる。
【発明の効果】
【００５３】
本発明のシャワー型気相成長装置は、以上のように、搬送手段は、カバープレートを載置しかつ搬送する搬送部材と、上記搬送部材と対向する側に設けられて、上記搬送部材にて搬送されたカバープレートを受け取って載置保持する保持部材とを備えていると共に、上記カバープレートの外周には２対以上の切り欠きが形成されており、かつ上記搬送部材及び保持部材には、上記カバープレートの切り欠きに対応する突起部がそれぞれ少なくとも一対設けられているものである。
【００５４】
また、本発明のシャワー型気相成長装置の気相成長方法は、以上のように、搬送手段の搬送部材にてカバープレートを載置しかつ搬送する一方、上記搬送部材と対向する側に設けられた上記搬送手段の保持部材にて、上記搬送部材にて搬送されたカバープレートを受け取って載置保持すると共に、上記カバープレートの外周に２対以上の切り欠きを形成し、かつ上記搬送部材及び保持部材には、上記カバープレートの切り欠きに対応する突起部をそれぞれ少なくとも一対設ける方法である。
【００５５】
それゆえ、搬送対象物の搬送方向及び回転方向の拘束を容易に行い、延いては、高精度かつ複雑な搬送対象物の搬送方法を確立し、信頼性のきわめて高い搬送を可能とするシャワー型気相成長装置及びその気相成長方法を提供するという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】（ａ）は本発明におけるシャワー型気相成長装置の実施の一形態を示すものであって、搬送フォークの構成を示す（ｂ）のＸ−Ｘ線断面図であり、（ｂ）は上記搬送フォークの構成を示す平面図であり、（ｃ）は上記搬送フォークの構成を示す正面図である。
【図２】上記シャワー型気相成長装置としてのＭＯＣＶＤ装置の全体構成を示すブロック図である。
【図３】上記ＭＯＣＶＤ装置における搬送フォークに載置したカバープレートを示す斜視図である。
【図４】上記ＭＯＣＶＤ装置における搬送フォークに載置した被処理基板を示す斜視図である。
【図５】（ａ）は上記ＭＯＣＶＤ装置における保持部材の構成を示す平面図であり、（ｂ）は（ａ）のＹ−Ｙ線断面図である。
【図６】上記ＭＯＣＶＤ装置において、カバープレートを受け渡すときの、搬送フォークと保持部材との関係を示す平面図である。
【図７】上記ＭＯＣＶＤ装置におけるカバープレートの構成を示す平面図である。
【図８】上記ＭＯＣＶＤ装置におけるシャワープレートのガス吐出孔とカバープレート孔との関係を示す平面図である。
【図９】（ａ）〜（ｆ）は、上記ＭＯＣＶＤ装置におけるカバープレートを搬送フォークにて保持部材まで搬入するときの搬送フローを模式的に示す断面図である。
【図１０】上記ＭＯＣＶＤ装置におけるカバープレートを搬送フォークにて保持部材まで搬入した後、搬送フォークが退避するときの搬送フローを示す平面図である。
【図１１】（ａ）〜（ｄ）は、保持部材に保持されたカバープレートを搬送フォークにて搬出するときの搬送フォークの搬送フローを示す説明図である。
【図１２】気相成長法に用いられる従来の縦型シャワーヘッド型気相成長装置の一例を模式的に示す構成図である。
【図１３】従来の他の縦型シャワーヘッド型気相成長装置におけるカバープレートの構成を示す断面図である。
【図１４】（ａ），（ｂ）は、従来のさらに他の縦型シャワーヘッド型気相成長装置におけるカバープレートの搬送機構を示す断面図である。
【図１５】（ａ）は従来のさらに他の、基板の搬送機構を有する気相成長装置を示す構成図であり、（ｂ）は基板の搬送機構である第１のトレイ受けを示す斜視図であり、（ｃ）は基板の搬送機構である第２のトレイ受けを示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００５７】
本発明の一実施形態について図１〜図１１に基づいて説明すれば、以下のとおりである。
【００５８】
図２に、本発明のシャワー型気相成長装置としてのＭＯＣＶＤ（Metal Organic Chemical Vapor Deposition：有機金属気相堆積）装置の一例である縦型シャワーヘッド型のＭＯＣＶＤ装置１０の模式的な構成の一例を示す。
【００５９】
本実施の形態のＭＯＣＶＤ装置１０は、図２に示すように、中空部である成長室１を有する反応炉２と、被処理基板３を載置するサセプタ４と、上記サセプタ４に対向しかつ底面にシャワープレート２１を持つガス供給手段であるシャワーヘッド２０とを含んでいる。
【００６０】
上記サセプタ４の下側には被処理基板３を加熱するヒータ５及び支持台６が設けられており、支持台６に取り付けた回転軸７が図示しないアクチュエータ等によって回転することにより、上記サセプタ４及びヒータ５が、サセプタ４の上面（シャワープレート２１への対向面）が対向するシャワープレート２１と平行な状態を保ちながら回転するようになっている。上記サセプタ４、ヒータ５、支持台６及び回転軸７の周囲には、ヒータカバーである被覆板８が、これらサセプタ４、ヒータ５、支持台６及び回転軸７を取り囲むように設けられている。
【００６１】
また、ＭＯＣＶＤ装置１０は、成長室１の内部のガスを周辺のガス排出口１ａを通して外部に排出するためのガス排出部１１と、このガス排出部１１に接続されたパージライン１２と、このパージライン１２に接続された排ガス処理装置１３とを有している。これにより、成長室１の内部に導入されたガスはガス排出部１１を通して成長室１の外部に排出され、排出されたガスはパージライン１２を通って排ガス処理装置１３に導入され、排ガス処理装置１３において無害化される。
【００６２】
さらに、ＭＯＣＶＤ装置１０は、III 族元素を含む原料ガスとしてのIII 族系ガス及びキャリアガスの供給源となるIII 族系ガス供給源３１と、このIII 族系ガス供給源３１から供給されたIII 族系ガスをシャワーヘッド２０に供給するためのIII 族系ガス配管３２と、III 族系ガス供給源３１から供給されるIII 族系ガスの供給量を調節することができるIII 族系ガス供給量調節部であるマスフローコントローラ３３とを有している。上記III 族系ガス供給源３１は、III 族系ガス配管３２によって、マスフローコントローラ３３を介して、シャワーヘッド２０のガス混合室２５に接続されている。なお、配管に取り付けられたバルブ類に関する記載は省略している。
【００６３】
また、このＭＯＣＶＤ装置１０は、Ｖ族元素を含む原料ガスであるＶ族系ガス及びキャリアガスの供給源となるＶ族系ガス供給源３４と、Ｖ族系ガス供給源３４から供給されたＶ族系ガスをシャワーヘッド２０に供給するためのＶ族系ガス配管３５と、Ｖ族系ガス供給源３４から供給されるＶ族系ガスの供給量を調節することができるＶ族系ガス供給量調節部であるマスフローコントローラ３６とを有している。上記Ｖ族系ガス供給源３４は、Ｖ族系ガス配管３５によって、マスフローコントローラ３６を介してシャワーヘッド２０のガス混合室２５に接続されている。なお、配管に取り付けられたバルブ類に関する記載は省略している。
【００６４】
上記マスフローコントローラ３３・３６は図示しない制御部にて制御されるようになっている。
【００６５】
ここで、本実施の形態において、III 族元素としては、例えば、Ｇａ（ガリウム）、Ａｌ（アルミニウム）又はＩｎ（インジウム）等があり、III 族元素を含むIII 族系ガスとしては、例えば、トリメチルガリウム（ＴＭＧ）又はトリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）等の有機金属ガスの１種類以上を用いることができる。
【００６６】
また、本実施の形態において、Ｖ族元素としては、例えば、Ｎ（窒素）、Ｐ（リン）又はＡｓ（ヒ素）等があり、Ｖ族元素を含むＶ族系ガスとしては、例えば、アンモニア（ＮＨ３ ）、ホスフィン（ＰＨ３ ）又はアルシン（ＡｓＨ３ ）等の水素化合物ガスの１種類以上を用いることができる。
【００６７】
さらに、キャリアガスとしては、例えば、水素ガスや窒素ガス等を用いることができる。
【００６８】
また、本実施の形態では、ガス混合室２５とシャワープレート２１との間に冷媒供給部２２が設けられており、この冷媒供給部２２には、シャワープレート２１を冷却するために、冷媒装置３７から冷媒供給配管３８を通して冷媒が供給されるようになっている。なお、冷媒は、例えば、一般的な水を用いることができるが、必ずしも水に限らず、他の液体及び気体による冷媒を用いることが可能である。
【００６９】
さらに、本実施の形態では、シャワープレート２１における被処理基板３側には、シャワープレート２１を覆うカバープレート２６が設けられており、後述するように、カバープレート２６のカバープレート孔Ｈ２は、シャワープレート２１のガス吐出孔Ｈ１に１対１に対応するように配設されている。
【００７０】
上記カバープレート２６は、馬蹄形状の保持部材５０によってシャワープレート２１に近接配置した状態で支持されており、保持部材５０は、垂直方向への移動機構つまり昇降機構としての昇降ロッド５３によって、昇降移動できるようになっている。そして、被処理基板３の成膜時には、カバープレート２６はシャワープレート２１の表面に対して隙間が略０となるように昇降移動量が調整されている。なお、上述の説明では、カバープレート２６はシャワープレート２１に近接配置されているが、必ずしもこれに限らず、カバープレート２６はシャワープレート２１に密着配置されていてもよい。
【００７１】
ここで、本実施の形態では、被処理基板３の成膜において複数バッチ処理を行った後、カバープレート２６に生成物による汚染が発生した場合には、カバープレート２６を保持した保持部材５０を昇降ロッド５３によって下降させ、保持部材５０上に配置されたカバープレート２６を搬送ロッド１４に締結された搬送部材としての搬送フォーク４０へ引き渡す。そして、搬送フォーク４０は駆動モーター１５又は図示しない手動ハンドル等を介して後退移動するので、カバープレート２６を保持した搬送フォーク４０は成長室１の内部から大気開放を行うことなく成長室１の外部へ退避するようになっている。なお、駆動モーター１５は容易に取り外しができる構造となっており、駆動モーター１５の代わりに手動で駆動させるための手動ハンドルが取り付けられる構造となっている。
【００７２】
成長室１の内部を出たカバープレート２６は、成長室１の隣に配置されたロードロック室１６の内部へ移動し、図示しないゲートバルブによって成長室１とロードロック室１６とは完全に分離される。さらに、ロードロック室１６では、安全なガスである例えばＮ２ ガスにて内部を置換した後、図示しない扉を通してグローブボックス室１７へのカバープレート２６の取り出しを行い、そのグローブボックス室１７の空間内部にてカバープレート２６のメンテナンス作業を行う。このときのグローブボックス室１７の内部は大気と完全に遮断されている。グローブボックス室１７の内部は例えばＮ２ 等の不活性ガスにて封止されており、手袋等を介在して作業を実施するようになっている。
【００７３】
次に、本実施の形態の特徴的な搬送フォーク４０について、図１（ａ）（ｂ）（ｃ）に基づいて説明する。図１（ａ）は搬送フォーク４０を拡大して示す図１（ｂ）のＸ−Ｘ線断面図であり、図１（ｂ）は搬送フォーク４０の拡大平面図であり、図１（ｃ）は搬送フォーク４０の拡大正面図である。
【００７４】
本実施の形態の搬送フォーク４０は、図１（ａ）（ｂ）（ｃ）に示すように、連結ベース４１を有しており、この連結ベース４１が搬送ロッド１４の先端に締結ネジにて固定されることにより、搬送フォーク４０は搬送ロッド１４と一体構造となっている。
【００７５】
搬送フォーク４０には、バネ固定金具４２・４２が二つ配置されており、このバネ固定金具４２・４２を介して押圧部材としての押圧バネ４３が締結されている。
【００７６】
押圧バネ４３は、搬送フォーク４０における落下防止突起４５の表面部分よりも１５ｍｍ高い位置で取り付けられている。すなわち、押圧バネ４３は、カバープレート２６が搬送フォーク４０に搭載された状態でも０．５ｍｍの隙間を有する設計としており、カバープレート２６が押圧バネ４３と干渉しない設計となっている。
【００７７】
また、押圧バネ４３は、本実施の形態では、高温・腐食環境下に曝される可能性を考慮して、高温・腐食性環境でも耐性があり、かつバネ性が失われないインコネル金属を用いている。ただし、本発明においては、押圧バネ４３は、特に材料の規定はなく、使用する環境に応じて様々な材料を選択できる。
【００７８】
さらに、搬送フォーク４０には、カバープレート２６を搭載する段差部４４が落下防止突起４５の表面に対して深さ３ｍｍで加工されている。
【００７９】
この段差部４４の深さ３ｍｍの定義は、カバープレート２６の厚みが５ｍｍと設計しているため、カバープレート２６を段差部４４に載置したときに２ｍｍ程度突出させ、カバープレート２６が容易に脱着できる段差深さと規定している。
【００８０】
前述したように、搬送フォーク４０には、段差部４４よりも３ｍｍだけ突出した落下防止突起４５が形成されているが、この落下防止突起４５は、振動や搬送中の不具合によってカバープレート２６が落下しないようにするために設けられているものである。本実施の形態では、落下防止突起４５は、カバープレート２６の外周に沿う円弧状となっていると共に、カバープレート２６の外周に沿って、連結ベース４１側だけでなく、段差部４４の先端側つまりフォーク形状の搬送フォーク４０の先端側にも設けられている。
【００８１】
また、搬送フォーク４０には、落下防止突起４５の表面と同じ高さにおいて搬送フォーク４０の先端側に突出する突起部としての位置決め突起４６・４６が２箇所に形成されている。これら２箇所の位置決め突起４６・４６は搬送ロッド１４の軸線を中心線として線対称にカバープレート２６の中心点に対してそれぞれ３０度の角度で振り分け加工されており、先端部分はＲ形状となっている。位置決め突起４６・４６の突起幅は８ｍｍとしており、最先端部の直径においては、搭載する搬送対象物であるカバープレート２６の最外径から切り欠き（後記）長さ（角度）の半分となるように加工している。ただし、本発明の角度や突起形状、寸法関係等は本実施例に限定されるものではない。なお、本実施の形態においての搬送対象物であるカバープレート２６の外径を２３０ｍｍの設計としている。
【００８２】
上記搬送フォーク４０に、搬送対象物であるカバープレート２６を搭載した場合には、図３に示すようになる。
【００８３】
また、本実施の形態では、搬送フォーク４０においては、外径の異なる搬送対象物も同時に搬送できるように、段差部４４の内周に内側段差部４７がさらに加工されている。この内側段差部４７は深さ２ｍｍであり、段差部４４との境界高さに内側段差部用突起４８・４８が加工されている。この結果、内側段差部４７においても高精度に位置決めでき、かつ、図４に示すように、搬送対象物である例えば被処理基板３を高精度で成長室１の内部に搬送することが可能となっている。なお、搬送対象物である例えば被処理基板３を搬送フォーク４０で搬送する場合には、被処理基板３を受け取るための保持部材５０とは別途の保持部材を設ける必要がある。この保持部材５０とは別途の保持部材は、保持部材５０よりも径の小さいもので足りる。また、本実施の形態においては、搬送対象物であるカバープレート２６及び被処理基板３は全て円環状のものであるが、本発明では、搬送対象物は形状に限定されるものではない。
【００８４】
また、搬送フォーク４０の全体厚みは、カバープレート２６の重さによる撓みを計算して８ｍｍとしている。また、本実施の形態では、カバープレート２６が高温かつ腐食環境下で搬出されることを想定して、搬送フォーク４０の材料は耐熱性及び耐腐食性が高い金属であるモリブデンを使用している。ただし、本発明の搬送フォークにおいては、使用環境下によって様々な材料を使用することが可能であり、本実施の形態に限定されるものではない。
【００８５】
上記構成の搬送フォーク４０の形状をとることにより、外径の異なる種類の搬送対象物を同一の搬送フォーク４０に搭載することが可能となった。また、段差部４４及び内側段差部４７にそれぞれ位置決め突起４６・４６及び内側段差部用突起４８・４８を設けることにより、回転拘束（θ方向）及び水平方向の位置決めを確実に行うことが可能となっている。さらに、落下防止突起４５を設けたことにより、予期しない事態でも、搬送対象物を落下させることなく安全に搬送することも可能となっている。
【００８６】
次に、上記搬送フォーク４０にて運ばれてきたカバープレート２６を載置させる馬蹄形状の保持部材５０の構造について、図５（ａ）（ｂ）及び図６に基づいて説明する。図５（ａ）は保持部材５０の拡大平面図であり、図５（ｂ）は図５ａ）のＹ−Ｙ線断面図であり、図６は搬送フォーク４０及び保持部材５０が搬送結合位置にあるときの拡大平面図である。
【００８７】
本実施の形態の保持部材５０には、図５（ａ）（ｂ）に示すように、同様に、深さ３ｍｍの保持部材段差部５１が加工されている。この保持部材段差部５１の外径は、搬送されてきたカバープレート２６の外径が２３０ｍｍであることから、このカバープレート２６に対してクリアランスを持たせた２４０ｍｍにて設計を行っている。この理由は、カバープレート２６の搬出のときに、クリアランスが存在しないと、突起部としての保持部材突起部５２・５２に乗り上げてしまうためである。このクリアランスの設定には、カバープレート２６が何らかの予期しない原因にて保持部材段差部５１の内部を移動してしまった場合にも、保持部材段差部５１の開口部分からカバープレート２６が落下しないクリアランスとして最大値０．５ｍｍとしている。
【００８８】
上述したように、本実施の形態では、保持部材５０にも保持部材突起部５２・５２が加工されており、搬送フォーク４０の押圧バネ４３によってカバープレート２６を押し付ける、上記保持部材突起部５２・５２にカバープレート２６の保持部材側切り欠き２６ｂ・２６ｂを挿入させることにより、カバープレート２６の位置決め（回転拘束及び水平位置）を行うことが可能となっている。
【００８９】
また、保持部材５０には、この保持部材５０をシャワープレート２１の表面まで移動させるための昇降ロッド５３…が例えば３箇所に取り付けられており、図示しない駆動モーター又は手動ハンドルによって保持部材５０の昇降が可能となっている。また、保持部材５０が上昇するときには、図４に示すように、搬送フォーク４０は保持部材５０を通過しなくてはならない。このため、搬送フォーク４０の先端に形成された落下防止突起４５・４５が保持部材５０と干渉しないように、保持部材５０には、通過用凹部としての逃げ切り欠き部５４・５４を設けている。この逃げ切り欠き部５４・５４を設けたことによって、搬送フォーク４０が保持部材５０に干渉することなく各々の駆動が可能となっている。各々の駆動直前位置の関係は、保持部材５０と搬送フォーク４０とが中心位置つまりカバープレート２６の搭載位置に来たときに、逃げ幅Ｗを、進行方向に対して０．５ｍｍとし、かつ左右方向にも各０．５ｍｍとすることによって、搬送フォーク４０と保持部材５０とが衝突しかつ破損しない値にて設計している。
【００９０】
次に、上述した搬送フォーク４０の位置決め突起４６・４６、及び保持部材５０の保持部材突起部５２・５２が挿入される、カバープレート２６の搬送フォーク側切り欠き２６ａ・２６ａ及び保持部材側切り欠き２６ｂ・２６ｂについて、図７に基づいて説明する。図７はカバープレート２６の拡大平面図である。
【００９１】
本実施の形態のカバープレート２６には、図７に示すように、周方向に計４箇所の切り欠きとしての搬送フォーク側切り欠き２６ａ・２６ａ及び保持部材側切り欠き２６ｂ・２６ｂが形成されている。このように、切り欠きは、搬送フォーク４０側と保持部材５０側とにそれぞれ一つ以上が存在している。
【００９２】
最初に、搬送フォーク側切り欠き２６ａ・２６ａについて説明する。
【００９３】
上記搬送フォーク側切り欠き２６ａ・２６ａは、搬送フォーク４０の位置決め突起４６・４６と同一角度及び同一個数にて設けられている。なお、本実施の形態では２箇所となっているが、必ずしもこれに限らない。すなわち、切り欠き個数は２箇所以上存在すれば位置決め及び回転拘束は可能となる。
【００９４】
また、切り欠きの場所については、搬送フォーク４０の位置決め突起４６・４６と少なくとも２箇所以上は相対する場所に存在しなければならない。理由は上記と同様である。
【００９５】
また、搬送フォーク側切り欠き２６ａ・２６ａの形状は、位置決め及び回転拘束の観点からＶ型にすることが望ましい。この理由は、搬送フォーク４０の位置決め突起４６・４６と同形状である場合に、例えば、先端部分がＲ同士であると回転拘束が確実に行えないという不具合が生じるためである。また、Ｖ型にすることによって、搬送フォーク４０の位置決め突起４６・４６の外径よりも搬送フォーク側切り欠き２６ａ・２６ａの最外径部分が大きくなり、押圧バネ４３にてカバープレート２６を押し付けることによって、位置決め突起４６・４６が搬送フォーク側切り欠き２６ａ・２６ａに進入する場合に、多少の位置ずれも吸収できるメリットがある。本実施の形態では、上述のメリットを考慮し、搬送フォーク４０の位置決め突起４６・４６の外径よりも搬送フォーク側切り欠き２６ａ・２６ａの進入口を２ｍｍ大きく形成した。これにより、クリアランスは片側１ｍｍずつとなり、カバープレート２６の搭載時の位置ずれも吸収することが可能となった。
【００９６】
次に、保持部材側切り欠き２６ｂ・２６ｂについて説明する。
【００９７】
保持部材側切り欠き２６ｂ・２６ｂの切り欠きの形状は、搬送フォーク側切り欠き２６ａ・２６ａと設計コンセプトは同等であり、Ｖ型を採用している。理由は上述と同等である。切り欠き個数や形状は、加工のし易さから搬送フォーク側切り欠き２６ａ・２６ａと同等としている。
【００９８】
ただし、保持部材側切り欠き２６ｂ・２６ｂについては、上部に設置されてあるシャワープレート２１のガス吐出孔Ｈ１とカバープレート２６のカバープレート孔Ｈ２とが完全に一致する状態でなければならない。この点に注意し組み立てを実施しなければならない。
【００９９】
次に、シャワープレート２１とカバープレート２６との位置合わせの関係を、図８に基づいて説明する。図８はシャワープレート２１の拡大平面図である。
【０１００】
ＭＯＣＶＤ装置１０にセッティングされているシャワープレート２１には、図８に示すように、複数のガス吐出孔Ｈ１が円周方向垂直水平方向に１０ｍｍピッチで配置されている。このときのガス吐出孔Ｈ１の直径は、外径６ｍｍ及び内径４ｍｍである。また、ガス吐出孔Ｈ１の高さにおいては、カバープレート２６の厚みと同等と規定している。一方、カバープレート２６においては、シャワープレート２１のガス吐出孔Ｈ１と同等の位置にカバープレート孔Ｈ２が同個数存在している。このとき、ガス吐出孔Ｈ１はカバープレート孔Ｈ２の外径内に、１：１で存在している。詳細には、図８に示すように、シャワープレート２１のガス吐出孔Ｈ１とカバープレート２６のカバープレート孔Ｈ２との関係においては、クリアランスが１ｍｍとなる同心に設計されている。すなわち、カバープレート孔Ｈ２はガス吐出孔Ｈ１の全てが均等に挿入されなければならない。水平方向及び回転方向（θ方向）の位置決めが確実に行われていないと、ガス吐出孔Ｈ１とカバープレート孔Ｈ２とが干渉してしまい、両者を破壊してしまう可能性があるためである。
【０１０１】
上記設計の寸法にて許容される配置誤差においては水平方向０．５ｍｍ以内、回転方向（θ方向）においては０．２度以下である。上記の構成とすることにより、上記誤差以内に確実に搬送を行うことが確認できている。
【０１０２】
次に、カバープレート２６の成長室１への搬送フローを、図９（ａ）〜（ｆ）及び図１０に基づいて説明する。図９（ａ）〜（ｆ）及び図１０は、カバープレート２６を外部のグローブボックス室１７から成長室１へ搬入し、シャワープレート２１のガス吐出孔Ｈ１に一致させるまでのフローを示す模式図である。
【０１０３】
まず、図９（ａ）に示すように、図２に示すグローブボックス室１７の内部にてカバープレート２６を搬送フォーク４０の上に搭載する。このとき、図３に示すように、カバープレート２６の搬送フォーク側切り欠き２６ａ・２６ａを搬送フォーク４０の落下防止突起４５へ押し当ててカバープレート２６を搬送フォーク４０の段差部４４に載置する。この状態で、カバープレート２６の回転方向（θ方向）は、位置決め突起４６・４６によって拘束されている。
【０１０４】
この状態で、搬送ロッド１４を、ロードロック室１６を経て成長室１の内部へ搬入する。この時の搬送フォーク４０のストロークは、本実施の形態では、成長室１のシャワープレート２１の中心までの位置にて規定され、その距離は１５０００ｍｍの長ストロークとなっている。
【０１０５】
次に、図９（ｂ）に示すように、搬送フォーク４０は、保持部材５０の中心よりも手前４ｍｍで停止させる。この理由は、搬送フォーク４０を保持部材５０の中心よりも４ｍｍ手前で停止させることにより、図６に示す保持部材５０側に存在する保持部材突起部５２・５２にカバープレート２６が干渉しないようにするためである。
【０１０６】
このときの保持部材突起部５２・５２と搬送フォーク４０とのクリアランスは最大誤差＋０．５ｍｍにて設計し、トータル隙間は１．５ｍｍである。
【０１０７】
その状態にて、搬送フォーク４０を停止させ、次いで、図９（ｃ）に示すように、保持部材５０を上昇させてこの保持部材５０にてカバープレート２６をすくい上げる。このときのすくい上げ量は、例えば５ｍｍとしている。この理由は、搬送フォーク４０の段差部４４からカバープレート２６が完全に離脱し、かつ搬送フォーク４０に搭載されている押圧バネ４３の高さよりも２ｍｍ低い状態になる。
【０１０８】
この状態にて、図９（ｄ）に示すように、搬送フォーク４０を１ｍｍ後退させる。この理由は、後退させずに保持部材５０を上昇させると、カバープレート２６が押圧バネ４３と干渉してしまうためである。
【０１０９】
その状態にて、図９（ｅ）に示すように、保持部材５０を７ｍｍ上昇させることにより、カバープレート２６を押圧バネ４３の高さと同じ高さにまで上昇させる。このとき、カバープレート２６と押圧バネ４３との高さズレは２ｍｍまでは許容できる設計としている。この理由は、万が一、図６に示す保持部材突起部５２にカバープレート２６が乗り上げてもカバープレート２６を安全に押し当てられる位置としているためである。
【０１１０】
また、このときの押圧バネ４３の厚みに関しては（垂直方向厚み）、カバープレート２６の厚み＋２ｍｍとなっている。本実施の形態では、カバープレート２６は５ｍｍの厚みにて設計されている結果、押圧バネ４３に関しては７ｍｍの垂直方向の厚みとなっている。
【０１１１】
上記の構成を採用することにより、保持部材５０、搬送フォーク４０、及び押圧バネ４３等は、搬送フローに伴って駆動させることにより、それぞれが０．５ｍｍ以上の余裕をもって干渉することなく、安全かつ確実に加工精度のズレを考慮した状態でも搬送できる構成となっている。
【０１１２】
次に、図９（ｆ）に示すように、搬送フォーク４０を前進させ、搬送フォーク４０に搭載されている押圧バネ４３でカバープレート２６を保持部材突起部５２に押し付けていく。本実施の形態では、押圧バネ４３の弾性も含めて５ｍｍまで搬送フォーク４０にて押し当て、保持部材突起部５２によって、カバープレート２６を保持部材側切り欠き２６ｂ・２６ｂにて位置決めする。
【０１１３】
押し当てが完了し、位置決めが終了した後、図１０に示すように、搬送フォーク４０をグローブボックス室１７まで退避させると共に、保持部材５０を上昇させる。これにより、ＭＯＣＶＤ装置１０の上部に配置されたシャワープレート２１のガス吐出孔Ｈ１へのカバープレート２６のカバープレート孔Ｈ２の挿入が完了する。
【０１１４】
これにより、高精度に位置決めされた搬送が完了となる。
【０１１５】
次に、カバープレート２６を搬出するフローを、図１１（ａ）〜（ｅ）に基づいて説明する。図１１（ａ）〜（ｅ）は、カバープレート２６を成長室１の内部から外部であるグローブボックス室１７へ搬出するフローである。
【０１１６】
カバープレート２６の搬出においては、位置決め等の影響が全く無いため、非常に簡単なステップで搬出することが可能となっている。
【０１１７】
すなわち、カバープレート２６を搬出する場合には、図１１（ａ）に示すように、まず、前記搬送ロッド１４を介して搬送フォーク４０を保持部材５０の中心よりも７ｍｍ手前まで挿入する。この状態で、保持部材５０を搬送フォーク４０の底面部よりも下方まで下げる。
【０１１８】
次いで、図１１（ｂ）（ｃ）に示すように、カバープレート２６を搬送フォーク４０に載置し、図１１（ｄ）に示すように、そのまま、搬送ロッド１４を介して搬送フォーク４０を、ロードロック室１６を経てグローブボックス室１７まで退避させる。
【０１１９】
これにより、カバープレート２６の搬出が完了となる。
【０１２０】
この結果、本実施の形態では、搬送対象物の搬送方向及び回転方向の拘束を容易に行い、高精度かつ複雑な搬送対象物の搬送方法を確立し、信頼性のきわめて高い搬送が可能となっている。特に、本実施の形態では、運搬対象物の位置決め精度を±０．５ｍｍ以下としている。この理由は、特に、シャワープレート２１の下側に存在するカバープレート２６を引き取るときに、カバープレート２６を搭載する保持部材５０にこのカバープレート２６を搭載しなければならないためである。特に、カバープレート２６は保持部材５０を介して回転するため、搬送精度のズレが直接回転の触れ回りに影響するためである。運搬対象物の位置決め精度を±０．５ｍｍ以内であれば半径方向は１／２のズレ量で０．２５ｍｍとなり、実際の調整では限りなくズレ量が０ｍｍになるようにしている。
【０１２１】
また、本実施の形態では。反応炉２を開放しないことにより、反応炉２内部の状態を大きく変化させることが無いため、膜質結晶性の安定性の確保が可能となる。
【０１２２】
さらに、人間の手に直接触れずに搬送対象物であるカバープレート２６を搬送することができるので、成長終了直後の例えば高温状態、及び反応炉２内部の腐食環境下にあるカバープレート２６を危険に晒すことなく安全に搬送することが可能となる。
【０１２３】
また、本実施の形態の搬送フォーク４０に形状することにより、外径の異なる搬送対象物を搬送フォーク４０の先端を変更することなく同一機構で搬入・搬出することが可能となり、機構部材のコスト削減が可能となっている。
【０１２４】
このように、本実施の形態のＭＯＣＶＤ装置１０及びその気相成長方法では、被処理基板３を収容する反応炉２内にシャワープレート２１を介して原料ガスを供給して被処理基板３に成膜すると共に、シャワープレート２１における被処理基板３への対向面側にてシャワープレート２１をカバーするカバープレート２６を備え、かつ搬送対象物として少なくともカバープレート２６を反応炉２外から反応炉２内に大気開放することなく搬送する搬送手段を備えている。
【０１２５】
そして、搬送手段は、カバープレート２６を載置しかつ搬送する搬送フォーク４０と、搬送フォーク４０と対向する側に設けられて、搬送フォーク４０にて搬送されたカバープレート２６を受け取って載置保持する保持部材５０とを備えている。また、カバープレート２６の外周には２対以上の搬送フォーク側切り欠き２６ａ・２６ａ及び保持部材側切り欠き２６ｂ・２６ｂが形成されており、かつ搬送フォーク４０及び保持部材５０には、カバープレート２６の搬送フォーク側切り欠き２６ａ・２６ａ及び保持部材側切り欠き２６ｂ・２６ｂに対応する位置決め突起４６・４６及び保持部材突起部５２・５２がそれぞれ少なくとも一対設けられている。
【０１２６】
すなわち、本実施の形態では、搬送フォーク４０にてカバープレート２６を載置しかつ搬送する一方、搬送フォーク４０と対向する側に設けられた保持部材５０にて、搬送フォーク４０にて搬送されたカバープレート２６を受け取って載置保持すると共に、カバープレート２６の外周に２対以上の搬送フォーク側切り欠き２６ａ・２６ａ及び保持部材側切り欠き２６ｂ・２６ｂを形成し、かつ搬送フォーク４０及び保持部材５０には、カバープレート２６の搬送フォーク側切り欠き２６ａ・２６ａ及び保持部材側切り欠き２６ｂ・２６ｂに対応する位置決め突起４６・４６及び保持部材突起部５２・５２をそれぞれ少なくとも一対設ける。
【０１２７】
すなわち、搬送フォーク４０は少なくとも１対の位置決め突起４６・４６を有し、カバープレート２６の搬送時には該１対の位置決め突起４６・４６をカバープレート２６の少なくとも１対の搬送フォーク側切り欠き２６ａ・２６ａに挿入して搬送する。したがって、搬送時において、カバープレート２６は少なくとも２点で拘束されるので、カバープレート２６の回転方向が変ることがない。
【０１２８】
次いで、搬送フォーク４０が保持部材５０の位置まで進出移動した後、カバープレート２６の保持部材５０への受け渡しにおいては、カバープレート２６の保持部材５０側には少なくとも１対の保持部材側切り欠き２６ｂ・２６ｂを有し、保持部材５０にもこの１対の保持部材側切り欠き２６ｂ・２６ｂに対応する保持部材突起部５２・５２が形成されているので、カバープレート２６の回転方向が変ることなく、カバープレート２６を保持部材５０に移し替えることができる。
【０１２９】
これにより、シャワープレート２１の複数のガス吐出孔Ｈ１とカバープレート２６の複数のカバープレート孔Ｈ２とが互いに連通するように精度良く位置決めして、カバープレート２６をシャワープレート２１の近傍又は密着させることができる。
【０１３０】
したがって、搬送対象物の搬送方向及び回転方向の拘束を容易に行い、延いては、高精度かつ複雑な搬送対象物の搬送方法を確立し、信頼性のきわめて高い搬送を可能とするＭＯＣＶＤ装置１０及びその気相成長方法を提供することができる。
【０１３１】
また、本実施の形態のＭＯＣＶＤ装置１０では、搬送フォーク４０及び保持部材５０は、それぞれ、一方がシャワープレート２１における被処理基板３への対向面に対する垂直方向への移動機構を少なくとも有し、他方がシャワープレート２１における被処理基板３への対向面に対する平行方向への移動機構を少なくとも有している。
【０１３２】
これにより、搬送フォーク４０及び保持部材５０の少なくとも一方がシャワープレート２１における被処理基板３への対向面に対する垂直方向へ移動機構にて昇降移動し、他方がシャワープレート２１における被処理基板３への対向面に対する平行方向へ移動機構にて平行移動する。
【０１３３】
したがって、搬送フォーク４０は反応炉２外から反応炉２内へ被処理基板３に平行に進退移動でき、保持部材５０は搬送フォーク４０の搬送位置の高さ等でカバープレート２６を受け取り、シャワープレート２１の近傍又は密着位置まで昇降移動することができる。
【０１３４】
また、本実施の形態のＭＯＣＶＤ装置１０では、搬送フォーク４０又は保持部材５０における垂直方向への移動機構を有する一方には、垂直方向への移動時に平行方向への移動機構を有する他方を平面的に通過させる逃げ切り欠き部５４・５４が形成されている。
【０１３５】
これにより、カバープレート２６の受け渡しのとき及び保持部材５０の昇降移動のときに、搬送フォーク４０と保持部材５０とが衝突することなく昇降移動することができる。
【０１３６】
また、本実施の形態のＭＯＣＶＤ装置１０では、搬送フォーク４０及び保持部材５０に設けられた位置決め突起４６・４６及び保持部材突起部５２・５２は、突起高さが、カバープレート２６を載置したときの、カバープレート２６の表面の高さと同一又はそれよりも低い位置となるように配置されている。
【０１３７】
これにより、カバープレート２６の搬送フォーク側切り欠き２６ａ・２６ａ及び保持部材側切り欠き２６ｂ・２６ｂに搬送フォーク４０及び保持部材５０に設けられた位置決め突起４６・４６及び保持部材突起部５２・５２を確実に挿入させることができる。
【０１３８】
また、本実施の形態のＭＯＣＶＤ装置１０では、カバープレート２６の外周に形成された搬送フォーク側切り欠き２６ａ・２６ａ及び保持部材側切り欠き２６ｂ・２６ｂは、搬送フォーク４０及び保持部材５０にそれぞれ設けられた位置決め突起４６・４６及び保持部材突起部５２・５２の外径よりも切り欠き入り口部が大きく、かつ内側に入っていくほど小さく変形しているＶ型の切り欠きである。
【０１３９】
これにより、カバープレート２６を載置した搬送フォーク４０を進出移動させて、保持部材５０の保持部材突起部５２・５２をカバープレート２６の保持部材側切り欠き２６ｂ・２６ｂに挿入させるときに、容易に保持部材突起部５２・５２を保持部材側切り欠き２６ｂ・２６ｂに挿入させることができる。
【０１４０】
また、本実施の形態のＭＯＣＶＤ装置１０では、搬送フォーク４０には、カバープレート２６を保持部材５０に移し替えるときにカバープレート２６を保持部材５０側に押し付ける押圧部材としての押圧バネ４３が設けられている。なお、押圧部材は弾性力を有していることが好ましい。
【０１４１】
これにより、押圧バネ４３にて、カバープレート２６を保持部材５０側に押し付けることにより、容易に、保持部材５０の保持部材突起部５２・５２にカバープレート２６の保持部材側切り欠き２６ｂ・２６ｂに挿入させることができる。
【０１４２】
また、本実施の形態のＭＯＣＶＤ装置１０では、押圧バネ４３は、搬送フォーク４０の位置決め突起４６・４６よりも高い位置に設けられていると共に、搬送手段は、搬送制御手段を有し、この搬送制御手段は、カバープレート２６を載置した搬送フォーク４０を反応炉２内に進出移動させ、保持部材５０を上昇移動させてカバープレート２６を受け取らせた後、カバープレート２６が押圧バネ４３と同じ高さ位置になったところで上昇移動を停止させ、搬送フォーク４０をさらに進出移動させて、カバープレート２６の保持部材側切り欠き２６ｂ・２６ｂを保持部材５０の保持部材突起部５２・５２に挿入させ、カバープレート２６の保持部材側切り欠き２６ｂ・２６ｂが保持部材突起部５２・５２に挿入された保持部材５０を、シャワープレート２１の近傍又は密着するまで上昇移動させ、カバープレート２６を受け渡した搬送フォーク４０を反応炉２外へ退出移動させる。
【０１４３】
これにより、搬送フォーク４０及び保持部材５０が互いに接触することなく、カバープレート２６を反応炉２の外部からシャワープレート２１の近傍又は密着位置へ搬送制御することができる。なお、この制御は、搬送フォーク４０を駆動する駆動モーター１５、及び、昇降ロッド５３を駆動する図示しない駆動モーターが行う。
【０１４４】
また、本実施の形態のＭＯＣＶＤ装置１０では、押圧バネ４３には、耐熱性及び耐腐食性を有する材料が使用されている。これにより、反応炉２のガス及び熱によって、押圧バネ４３の寿命が減少するということがない。
【０１４５】
また、本実施の形態のＭＯＣＶＤ装置１０では、垂直方向への移動機構及び水平方向への移動機構は、手動操作可能となっている。
【０１４６】
これにより、自動操作に替えて手動操作にて、搬送フォーク４０及び保持部材５０を、平行移動及び昇降移動させることができる。
【０１４７】
また、本実施の形態のＭＯＣＶＤ装置１０では、搬送フォーク４０は、外径の異なる複数の搬送対象物を搬送する構造を有している。具体的には、内側段差部４７がもうけられている。
【０１４８】
これにより、搬送対象物として、被処理基板３を搬送することが可能となる。
【０１４９】
また、本実施の形態のＭＯＣＶＤ装置１０では、カバープレート２６は、シャワープレート２１に近接配置又は密着配置されている。
【０１５０】
これにより、例えば、カバープレート２６をシャワープレート２１に密着させれば、シャワーヘッド２０と反応炉２との温度差に違いにより、カバープレート２６が割れる虞がある。この場合に、カバープレート２６をシャワープレート２１に近接配置させることによりカバープレート２６が割れるのを防止することができる。
【産業上の利用可能性】
【０１５１】
本発明は、シャワープレートの複数のガス吐出孔から被処理基板の表面に反応ガスを供給するシャワープレートを用いた縦型の気相成長装置に利用できる。
【符号の説明】
【０１５２】
１      成長室
２      反応炉
３      被処理基板
４      サセプタ
１０      ＭＯＣＶＤ装置
１４      搬送ロッド
１５      駆動モーター
１６      ロードロック室
１７      グローブボックス室
２０      シャワーヘッド
２１      シャワープレート
２２      冷媒供給部
２５      ガス混合室
２６      カバープレート
４０      搬送フォーク（搬送部材）
４１      連結ベース
４２      バネ固定金具
４３      押圧バネ（押圧部材）
４４      段差部
４５      落下防止突起
４５      落下防止突起
４６      位置決め突起（突起部）
４７      内側段差部
４８      内側段差部用突起
５０      保持部材
５１      保持部材段差部
５２      保持部材突起部（突起部）
５３      昇降ロッド
５４      逃げ切り欠き部（通過用凹部）
【図１】
2010182971.tif 000003
【図２】
2010182971.tif 000004
【図５】
2010182971.tif 000005
【図６】
2010182971.tif 000006
【図７】
2010182971.tif 000007
【図８】
2010182971.tif 000008
【図９】
2010182971.tif 000009
【図１０】
2010182971.tif 000010
【図１１】
2010182971.tif 000011
【図１２】
2010182971.tif 000012
【図１３】
2010182971.tif 000013
【図１４】
2010182971.tif 000014
【図１５】
2010182971.tif 000015
【図３】
2010182971.tif 000016
【図４】
2010182971.tif 000017
【手続補正書】
【提出日】平成22年4月14日(2010.4.14)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理基板を収容する反応炉内にシャワープレートを介して原料ガスを供給して該被処理基板に成膜すると共に、上記シャワープレートにおける上記被処理基板への対向面側にて該シャワープレートをカバーするカバープレートを備え、かつ搬送対象物として少なくとも上記カバープレートを上記反応炉外から反応炉内に大気開放することなく搬送する搬送手段を備えたシャワー型気相成長装置において、
上記搬送手段は、上記カバープレートを載置しかつ搬送する搬送部材と、上記搬送部材と対向する側に設けられて、上記搬送部材にて搬送されたカバープレートを受け取って載置保持する保持部材とを備えていると共に、
上記カバープレートの外周には２対以上の切り欠きが形成されており、かつ上記搬送部材及び保持部材には、上記カバープレートの切り欠きに対応する突起部がそれぞれ少なくとも一対設けられており、
上記搬送手段の搬送部材及び保持部材は、それぞれ、
一方が前記シャワープレートにおける上記被処理基板への対向面に対する垂直方向への移動機構を少なくとも有し、他方が上記シャワープレートにおける上記被処理基板への対向面に対する平行方向への移動機構を少なくとも有しており、
上記搬送手段の搬送部材又は保持部材における上記垂直方向への移動機構を有する一方には、垂直方向への移動時に上記平行方向への移動機構を有する他方を平面的に通過させる通過用凹部が形成されていることを特徴とするシャワー型気相成長装置。
【請求項２】
被処理基板を収容する反応炉内にシャワープレートを介して原料ガスを供給して該被処理基板に成膜すると共に、上記シャワープレートにおける上記被処理基板への対向面側にて該シャワープレートをカバーするカバープレートを備え、かつ搬送対象物として少なくとも上記カバープレートを上記反応炉外から反応炉内に大気開放することなく搬送する搬送手段を備えたシャワー型気相成長装置において、
上記搬送手段は、上記カバープレートを載置しかつ搬送する搬送部材と、上記搬送部材と対向する側に設けられて、上記搬送部材にて搬送されたカバープレートを受け取って載置保持する保持部材とを備えていると共に、
上記カバープレートの外周には２対以上の切り欠きが形成されており、かつ上記搬送部材及び保持部材には、上記カバープレートの切り欠きに対応する突起部がそれぞれ少なくとも一対設けられており、
上記搬送手段の搬送部材及び保持部材は、それぞれ、
一方が前記シャワープレートにおける上記被処理基板への対向面に対する垂直方向への移動機構を少なくとも有し、他方が上記シャワープレートにおける上記被処理基板への対向面に対する平行方向への移動機構を少なくとも有しており、
上記搬送部材には、上記搬送対象物を前記保持部材に移し替えるときに該搬送対象物を保持部材側に押し付ける押圧部材が設けられていることを特徴とするシャワー型気相成長装置。
【請求項３】
前記搬送手段の搬送部材及び保持部材に設けられた突起部は、
突起高さが、前記カバープレートを載置したときのカバープレート表面の高さと同一又はそれよりも低い位置となるように配置されていることを特徴とする請求項１記載のシャワー型気相成長装置。
【請求項４】
前記搬送手段の搬送部材及び保持部材に設けられた突起部は、
突起高さが、前記カバープレートを載置したときのカバープレート表面の高さと同一又はそれよりも低い位置となるように配置されていることを特徴とする請求項２記載のシャワー型気相成長装置。
【請求項５】
前記搬送部材には、前記搬送対象物を前記保持部材に移し替えるときに該搬送対象物を保持部材側に押し付ける押圧部材が設けられていることを特徴とする請求項１又は３記載のシャワー型気相成長装置。
【請求項６】
前記カバープレートの外周に形成された切り欠きは、
前記搬送部材及び保持部材にそれぞれ設けられた前記突起部の外径よりも切り欠き入り口部が大きく、かつ内側に入っていくほど小さく変形しているＶ型の切り欠きであることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のシャワー型気相成長装置。
【請求項７】
前記押圧部材は、前記搬送部材の突起部よりも高い位置に設けられていると共に、
前記搬送手段は、搬送制御手段を有し、この搬送制御手段は、
前記カバープレートを載置した搬送部材を反応炉内に進出移動させ、
前記保持部材を上昇移動させてカバープレートを受け取らせた後、カバープレートが前記押圧部材と同じ高さ位置になったところで上昇移動を停止させ、
上記搬送部材をさらに進出移動させて、カバープレートの切り欠きを保持部材の突起部に挿入させ、
上記カバープレートの切り欠きが突起部に挿入された保持部材を、シャワープレートの近傍又は密着するまで上昇移動させ、
上記カバープレートを受け渡した搬送部材を反応炉外へ退出移動させることを特徴とする請求項２又は５記載のシャワー型気相成長装置。
【請求項８】
前記押圧部材には、耐熱性及び耐腐食性を有する材料が使用されていることを特徴とする請求項２又は５記載のシャワー型気相成長装置。
【請求項９】
前記垂直方向への移動機構及び水平方向への移動機構は、手動操作可能となっていることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載のシャワー型気相成長装置。
【請求項１０】
前記搬送部材は、外径の異なる複数の搬送対象物を搬送する構造を有していることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載のシャワー型気相成長装置。
【請求項１１】
前記カバープレートは、前記シャワープレートに近接配置又は密着配置されていることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載のシャワー型気相成長装置。
【請求項１２】
被処理基板を収容する反応炉内にシャワープレートを介して原料ガスを供給して該被処理基板に成膜すると共に、上記シャワープレートにおける上記被処理基板への対向面側にて該シャワープレートをカバーするカバープレートを備え、かつ搬送対象物として少なくとも上記カバープレートを上記反応炉外から反応炉内に大気開放することなく搬送する搬送手段を備えたシャワー型気相成長装置の気相成長方法において、
上記搬送手段の搬送部材にて上記カバープレートを載置しかつ搬送する一方、
上記搬送部材と対向する側に設けられた上記搬送手段の保持部材にて、上記搬送部材にて搬送されたカバープレートを受け取って載置保持すると共に、
上記カバープレートの外周に２対以上の切り欠きを形成し、かつ上記搬送部材及び保持部材には、上記カバープレートの切り欠きに対応する突起部をそれぞれ少なくとも一対設け、
上記搬送手段の搬送部材及び保持部材には、それぞれ、
一方に上記シャワープレートにおける上記被処理基板への対向面に対する垂直方向への移動機構を少なくとも設け、他方に上記シャワープレートにおける上記被処理基板への対向面に対する平行方向への移動機構を少なくとも設けると共に、
上記搬送手段の搬送部材又は保持部材における上記垂直方向への移動機構が設けられた一方には、垂直方向への移動時に、上記平行方向への移動機構が設けられた他方を平面的に通過させる通過用凹部を形成することを特徴とするシャワー型気相成長装置の気相成長方法。