(57)【要約】 【課題】上記課題を解決し、サセプタとフローチャネルの擦れを検知して、良品歩留の低下を防止することができる気相成長装置のサセプタ擦れ検知方法及び気相成長装置を提供する。【解決手段】導電性材料で形成されたサセプタ１２に基板１１を保持し、そのサセプタ１２を石英フローチャネル１３に回転自在に保持させながら、石英フローチャネル１３に原料ガスを流して基板１１に原料ガスを気相成長させるに際して、気相成長時に石英フローチャネル１３とサセプタ１２に堆積した両堆積物２２，２１の導通の有無を検知して、サセプタ１２と石英フローチャネル１３の接触を検知する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電性材料で形成されたサセプタに基板を保持し、そのサセプタを石英フローチャネルに回転自在に保持させながら、石英フローチャネルに原料ガスを流して基板に原料ガスを気相成長させるに際して、気相成長時に石英フローチャネルとサセプタに堆積した両堆積物の導通の有無を検知して、サセプタと石英フローチャネルの接触を検知することを特徴とする気相成長装置のサセプタ擦れ検知方法。
【請求項２】
導電性材料で形成され、基板を保持する回転自在なサセプタと、そのサセプタの外周を包囲すると共にサセプタに保持された基板に原料ガスを供給するための石英フローチャネルとを備えた気相成長装置において、
上記石英フローチャネルの原料ガス流路の上壁と上記サセプタとの間に、原料ガスの堆積物を介して両者の導通を検出する導通検出器を設けたことを特徴とする気相成長装置。
【請求項３】
上記石英フローチャネルの原料ガス流路の上壁には電極が形成され、その電極を介して上記導通検知器と接続される請求項２記載の気相成長装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、反応炉内に設置されたサセプタに基板を保持して、その基板上に単結晶、多結晶あるいはアモルファスの導電性薄膜を気相成長させる気相成長装置のサセプタ擦れ検知方法及び気相成長装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
基板上に薄膜を形成させるエピタキシャル成長法の一種である気相成長法において、膜厚分布及び比抵抗分布が均一な高品質結晶を成長させて薄膜を形成するため、原料ガス濃度や流れが複数の基板表面で均一になるよう基板をサセプタに保持し、サセプタを回転させながら気相成長させる方法がある。
【０００３】
図２は、気相成長装置の一部を示す断面図である。
【０００４】
図２に示すように、気相成長装置３０は、基板（ウエハ）３１を保持するサセプタ３２と、サセプタ３２に保持された基板３１に原料ガスを供給するための石英フローチャネル３３とを備える。サセプタ３２はグラファイトで形成され、基板３１を公転させる回転軸３４を有する。石英フローチャネル３３は石英ガラスを用いて形成され、サセプタ３２の面（基板面）に偏平な角筒状の形状をしている。
【０００５】
石英フローチャネル３３に原料ガスを導入すると、原料ガスは、石英フローチャネル３３の中を通ってサセプタ３２に到達すると共に、ヒータ（図示せず）によって高温に加熱されているサセプタ３２下方で熱分解し、分解したガス分子が基板３１に到達して気相成長（膜形成）が行われる。
【０００６】
ここで、石英フローチャネル３３内部からの原料ガスの流出や、石英フローチャネル３３外部への不純物及びパーティクルの流入を防止するために、サセプタ３２と石英フローチャネル３３の嵌め合わせ部に生じる隙間Ｇは可能な限り狭くする必要がある。
【０００７】
【特許文献１】特開２００６−１６５１３５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、回転自在なサセプタ３２は、複数の部品で構成されているために、組立てた状態での精度確保が難しく、気相成長における高温下では回転時の偏芯が生じ易い。偏芯が大きい場合、基板３１に形成される薄膜の膜厚分布及び比抵抗分布が、基板３１の同一面内、もしくは基板間で異なる（特性差が生じる）という問題がある。
【０００９】
さらに、偏芯が顕著な場合、サセプタ３２と石英フローチャネル３３が擦れ、これによって発生する黒鉛粉が基板３１上で成長中の薄膜に取り込まれ品質低下を招くという問題がある。このような事態が発生するのを防ぐために、サセプタ３２及び石英フローチャネル３３の交換、及びサセプタ３２を構成する部品について位置調整を実施する必要がある。しかし、反応炉内には死角が存在するため、成長時に反応炉の外部から偏芯を発見することは難しく、この結果、低品質の薄膜を継続的に生産してしまうという問題がある。
【００１０】
この擦れの発見する方法として、特許文献１に記載されるように、フローチャネルにグラファイト等の導電性材料で形成された嵌め込み部を設け、同じく導電性材料で形成されたサセプタとの間の擦れを電気的に検知する方法がある。
【００１１】
しかしながら、この方法によるとフローチャネルが２種類の材料で構成されるため、（１）作製が困難である、（２）保守の作業性が低下する（メンテナンスに時間が掛かる）、（３）石英と導電性材料とで熱膨張率が異なるため、両者の間に機械的ストレスが作用してフローチャネルが破損する場合があるといった問題点があった。
【００１２】
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、サセプタと石英フローチャネルの擦れを検知して、良品歩留の低下を防止することができる気相成長装置のサセプタ擦れ検知方法及び気相成長装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、導電性材料で形成されたサセプタに基板を保持し、そのサセプタを石英フローチャネルに回転自在に保持させながら、石英フローチャネルに原料ガスを流して基板に原料ガスを気相成長させるに際して、気相成長時に石英フローチャネルとサセプタに堆積した両堆積物の導通の有無を検知して、サセプタと石英フローチャネルの接触を検知する気相成長装置のサセプタ擦れ検知方法である。
【００１４】
請求項２の発明は、導電性材料で形成され、基板を保持する回転自在なサセプタと、そのサセプタの外周を包囲すると共にサセプタに保持された基板に原料ガスを供給するための石英フローチャネルとを備えた気相成長装置において、上記石英フローチャネルの原料ガス流路の上壁と上記サセプタとの間に、原料ガスの堆積物を介して両者の導通を検出する導通検出器を設けた気相成長装置である。
【００１５】
請求項３の発明は、上記石英フローチャネルの原料ガス流路の上壁には電極が形成され、その電極を介して上記導通検知器と接続される請求項２記載の気相成長装置である。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、サセプタと石英フローチャネルの擦れを検知して、良品歩留の低下を防止することができるという優れた効果を発揮する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の好適な一実施形態を添付図面に基づいて詳述する。
【００１８】
図１は本発明に係る気相成長装置の好適な実施の形態を示した断面図である。
【００１９】
図１に示すように、本実施の形態に係る気相成長装置１０は、導電性材料で形成され、基板１１を保持する回転自在なサセプタ１２と、そのサセプタ１２の外周を包囲すると共にサセプタ１２に保持された基板１１に原料ガスを供給する原料ガス流路１５を有する石英フローチャネル１３とを備える。サセプタ１２及び石英フローチャネル１３は、石英フローチャネル１３内を加熱するヒータ（図示せず）を備えた反応炉内に設けられる。
【００２０】
サセプタ１２は、導電性材料であるグラファイトを用いて略円形状に形成され、基板表面（薄膜を形成する面）を下向きにして基板１１を保持するface-down型のものである。また、サセプタ１２には、保持された基板１１を公転させるべく、その中心に回転軸１４が設けられる。
【００２１】
石英フローチャネル１３は、石英ガラスを用いて角筒状に形成されたものであり、その内部が原料ガスを流す原料ガス流路１５となる。
【００２２】
石英フローチャネル１３の上壁１５ａは、略円形状に一部開口し、その開口部にサセプタ１２が位置する。すなわち、サセプタ１２は、石英フローチャネル１３内の原料ガス流路１５内に臨み、その外周をフローチャネル１３の上壁１５ａが包囲している。サセプタ１２と石英フローチャネルの上壁１５ａとの間は、サセプタ１２が自転可能な程度に隙間Ｇを有する。
【００２３】
さて、本実施の形態の気相成長装置１０は、石英フローチャネル１３の原料ガス流路１５の上壁１５ａと、サセプタ１２との間に原料ガスの堆積物２２，２１を介して両者の導通を検出する導通検出器１６を設けたことに特徴を有する。
【００２４】
導通検出器１６は、直流電源１７と検流計１８とで構成される。堆積物２２，２１は、気相成長時に、原料ガスを基板１１表面に供給するのに伴って石英フローチャネル１３の上壁１５ａ及びサセプタ１２に徐々に付着（堆積）する。導通検知器１６は、その一方がサセプタ１２に接続され、他方が石英フローチャネル１３の上壁１５ａに堆積した堆積物２２に接続される。
【００２５】
具体的には、導通検知器１６は、サセプタ１２側では、サセプタ１２の回転軸１４に接続され、石英フローチャネル１３側では、石英フローチャネル１３の堆積物２２が付着する箇所に予め電極を形成し、その電極に接続される。電極は、石英フローチャネル１３の原料ガス流入口（流出口）１５ｂ付近のガス流路上壁１５ａに形成され、電極から延びるリード２３はガス流入口１５ｂ側から導通検知器１６に接続される。あるいは、電極は、開口部（サセプタ）付近のガス流路上壁１５ａに形成され、電極から延びるリードは、隙間Ｇ側から導通検知器１６に接続される。
【００２６】
原料ガス流路１５の上壁１５ａに堆積する堆積物２１，２２は、１００μｍ以下の厚さまでとするのが好ましい。堆積物２１，２２が１００μｍの厚さを超えて堆積した状態下で気相成長を行うと、原料ガス流路１５での原料ガスの流れが乱れ、基板１１への均一な薄膜形成を妨げてしまうためである。
【００２７】
次に、本実施の形態の作用について説明する。
【００２８】
基板１１を保持したサセプタ１２を回転させながら、加熱された原料ガス流路１５に導電性材料を含む原料ガスを流すと、基板１１に導電性材料の薄膜が形成される。その際、原料ガスは、基板１１だけでなくサセプタ１２と石英フローチャネル１３の上壁１５ａにも付着（堆積）する。
【００２９】
堆積物２１，２２は基板１１上に形成される薄膜と同様に導電性を有するため、サセプタ１２と石英フローチャネル１３が接触し擦れた場合、導通検知器１６→サセプタ１２→サセプタ１２に付着した堆積物２１→石英フローチャネル１３に付着した堆積物２２→導通検知器１６という閉回路が形成される。この閉回路の形成、すなわち、サセプタ１２と石英フローチャネル１３の接触は、導通検知器１６の備える検流計１８で確認することができる。
【００３０】
本実施の形態の気相成長装置１０のサセプタ擦れ検知方法によれば、基板１１に原料ガスを気相成長させる際に、サセプタ１２と石英フローチャネル１３に堆積した両堆積物２１，２２の導通の有無を検知することにより、気相成長時のサセプタ１２と石英フローチャネル１３との接触を検知することができる。
【００３１】
サセプタ１２と石英フローチャネル１３との接触があった場合は、サセプタ１２が偏芯したことを意味するので、偏芯により基板１１に形成された薄膜間には特性差（膜厚分布、比抵抗分布の不均一性）が生じている。さらには、擦れによって黒鉛粉が反応炉（原料ガス流路１５）内に飛散して基板１１に付着する等、低品質な薄膜を形成することとなる。
【００３２】
したがって、気相成長中のサセプタ偏芯が許容範囲（基板１１に形成した薄膜の特性差が生じない程度、或いはサセプタ擦れによって黒鉛粉が飛散しない程度等）を超えているかどうかを判定することができ、その判定結果により、気相成長を停止し、低品質の薄膜を継続的に生産してしまうことを防ぐことができ、ひいては、製品の歩留の低下を防ぐことができる。
【００３３】
また、本実施の形態では、導通の有無を検知するために、石英フローチャネル１３とサセプタ１２に堆積した両堆積物２２，２１を利用してサセプタ擦れを検知する回路（検知回路）を構成しているので、従来のサセプタ擦れ検知方法に比べて、検知回路の作製及び保守が容易である。
【００３４】
石英フローチャネル１３には、石英ガラス一種類で形成された慣用のものを用いるので、上述したような、石英ガラスで形成された部分と、検知回路構成用に導電性材料で形成された部分との間で、熱膨張率の差異により機械的ストレスが生じてフローチャネルが破損するといったことがない。
【実施例】
【００３５】
次に、本発明の実施の形態について、実施例に基づいて説明するが、本発明の実施の形態はこれらの実施例に限定されるものではない。
【００３６】
サセプタに３インチの基板をセットし、原料ガスとしてＴＭＧ（トリメチルガリウム）及びＡｓＨ3（アルシン）を原料ガス流路に流し、サセプタ及び石英フローチャネルの堆積物を厚さ１００μｍまで堆積して、基板にＧａＡｓ層を形成する気相成長を実施した。サセプタに基板をセットしてから、ＧａＡｓ層を形成し、基板を取り出すまでを１バッジ（工程群）とし、数バッジ繰り返して気相成長を実施したところ、あるバッジにおいてサセプタと石英フローチャネルの堆積物との間で通電が確認された。
【００３７】
取り出した基板の表面異物数を測定装置で測定したところ、１０００〜１１００個であった。また、そのバッジの全基板の特性を評価したところ、基板間で特性差が生じていた。このため、サセプタの偏芯を極力少なくなるよう調整し、常温で擦れがないことを確認した後に生産を再開したところ、表面異物数は、５００〜６００個に改善した。
【００３８】
以上から、気相成長中のサセプタの偏芯を、サセプタと石英フローチャネルとの通電により検知することができ、歩留低下の防止に効果的であることが判明した。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明に係る好適な一実施形態の気相成長装置の一部を示す断面図である。
【図２】従来の気相成長装置におけるサセプタと石英フローチャネル（正常状態）を示す断面図である。
【図３】従来の気相成長装置におけるサセプタと石英フローチャネル（擦れ状態）を示す断面図である。
【符号の説明】
【００４０】
１０  気相成長装置
１１  基板
１２  サセプタ
１３  石英フローチャネル
１５  ガス流路
１６  導通検知器
２１  堆積物（サセプタ側）
２２  堆積物（石英フローチャネル側）
【図１】
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【図２】
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【図３】
2008021846.tif 000005