(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板に対して気相成長反応を生じさせる反応室と、
前記反応室にガスを供給するガス供給部と、
前記基板の膜成長面とは反対の面側から、前記基板を加熱する加熱手段と、
前記膜成長面に対して光信号を出射する照射部と、
前記膜成長面にて反射された光信号を受光する受光部と、
前記受光部における前記光信号の受光位置が予め定めた第１受光範囲から外れているか否かを判定する第１受光範囲判定部と、
前記第１受光範囲判定部にて外れていると判定されると、前記基板が位置ずれを起こしたと判断する位置ずれ検出部と、
前記基板をサセプタを介して回転させる回転部と、
前記回転部内にパージガスを供給するパージガス供給部と、
前記パージガスの供給量を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記位置ずれ検出部における出力信号が振れたことを検知し、前記パージガスの流量を低下させるよう制御する気相成長装置。
【請求項２】
前記受光部における前記光信号の受光位置が前記第１受光範囲に含まれる第２受光範囲内にあるか否かを判定する第２受光範囲判定部と、
前記第２受光範囲判定部にて前記光信号の受光位置が前記第２受光範囲内であると判定されると、前記第２受光範囲内の受光位置に応じて、前記基板の反り量を検出する反り量検出部と、を備える請求項１に記載の気相成長装置。
【請求項３】
前記基板を載置するサセプタを備え、
前記位置ずれ検出部は、前記基板が前記サセプタの載置面に対して傾斜して配置された場合に前記基板が位置ずれを起こしたと判断する、請求項１に記載の気相成長装置。
【請求項４】
前記サセプタは、前記基板を収容する座ぐりを有し、
前記位置ずれ検出部は、前記基板の少なくとも一部が前記座ぐりからはみ出している場合に前記基板が位置ずれを起こしたと判断する、請求項３に記載の気相成長装置。
【請求項５】
前記基板にて反射された光信号のうち、前記照射部が出射した光信号の波長成分以外の波長成分を除去する光学フィルタを備え、
前記受光部は、前記光学フィルタを通過後の光信号を受光する、請求項３に記載の気相成長装置。
【請求項６】
反応室に基板を搬送するステップと、
前記反応室にガスを供給するステップと、
前記基板の膜成長面とは反対の面側から前記基板を加熱するステップと、
サセプタを介して回転部により前記基板を回転させるステップと、
前記回転部へのパージガスの流量を制御するステップと、
基板に対して光信号を出射するステップと、
前記基板にて反射された光信号を受光するステップと、
前記光信号の受光位置が予め定めた第１受光範囲から外れているか否かを判定するステップと、
前記光信号の出力変動が検出されたときに前記パージガスの供給量を減らすステップと、を備える位置ずれ検出方法。
【請求項７】
前記基板にて反射された光信号のうち、前記出射した光信号の波長成分以外の波長成分を光学フィルタにて除去するステップを備え、
前記光学フィルタを通過後の光信号を受光する、請求項６に記載の位置ずれ検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、位置ずれ検出装置、気相成長装置および位置ずれ検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＬＥＤ(Light Emitting Diode)や、ＧａＮ等の化合物半導体を用いた電子デバイスの作製には、シリコン基板等の単結晶基板上に単結晶薄膜を成長させるエピタキシャル成長技術が用いられる。
【０００３】
エピタキシャル成長技術に使用される気相成長装置では、常圧または減圧に保持された成膜室の内部にウエハを載置する。そして、このウエハを加熱しながら成膜室内に、成膜のための原料となるガスを供給すると、ウエハの表面で原料ガスの熱分解反応および水素還元反応が起こり、ウエハ上にエピタキシャル膜が成膜される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−２３１６５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ウエハ上に成膜される膜ごとに、温度や原料ガスが相違するため、場合によっては、成膜途中で格子定数の違いからウエハが反る場合がある。ウエハの反る量は、温度や原料ガスの種類や圧力によって変化する。
【０００６】
このため、ウエハの反り量を測定し、測定された反り量によって成膜条件を調整する技術が提案されている。
【０００７】
また、ウエハは、気相成長装置のチャンバ内のサセプタに載置されるが、ウエハがサセプタ上の所望の位置からずれて載置された場合には、ウエハ上に均一なエピタキシャル膜を成膜できなくなってしまう。例えば、何らかの理由により、サセプタに対して傾斜した方向にウエハが載置されると、ウエハを高速回転させながら成膜を行う場合には、ウエハがサセプタから飛び出してチャンバの内壁等に衝突し、チャンバを破損してしまうおそれがある。
【０００８】
さらに、ウエハがサセプタ上の所望の位置に載置されていたとしても、ウエハの下方の圧力が上方の圧力よりも高くなると、ウエハがサセプタから浮き上がってしまい、この状態でウエハを高速回転させると、やはりウエハがサセプタから飛び出してチャンバを破損するおそれがある。
【０００９】
本発明の実施形態は、ウエハ等の測定対象物の位置ずれを精度よく検出可能な位置ずれ検出装置、気相成長装置および位置ずれ検出方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
一実施形態によれば、測定対象物に対して光信号を出射する照射部と、
前記測定対象物にて反射された前記光信号を受光する受光部と、
前記受光部における前記光信号の受光位置が予め定めた第１受光範囲から外れているか否かを判定する第１受光範囲判定部と、
前記第１受光範囲判定部にて外れていると判定されると、前記測定対象物が位置ずれを起こしたと判断する位置ずれ検出部と、を備える位置ずれ検出装置が提供される。
【００１１】
また、前記受光部における前記光信号の受光位置が前記第１受光範囲に含まれる第２受光範囲内にあるか否かを判定する第２受光範囲判定部と、
前記第２受光範囲判定部にて前記光信号の受光位置が前記第２受光範囲内であると判定されると、前記第２受光範囲内の受光位置に応じて、前記測定対象物の反り量を検出する反り量検出部と、を備えてもよい。
【００１２】
また、他の一実施形態によれば、基板に対して気相成長反応を生じさせる反応室と、
前記反応室にガスを供給するガス供給部と、
前記基板の膜成長面とは反対の面側から、前記基板を加熱する加熱手段と、
前記膜成長面に対して光信号を出射する照射部と、
前記膜成長面にて反射された前記光信号を受光する受光部と、
前記受光部における前記光信号の受光位置が予め定めた第１受光範囲から外れているか否かを判定する第１受光範囲判定部と、
前記第１受光範囲判定部にて外れていると判定されると、前記基板が位置ずれを起こしたと判断する位置ずれ検出部と、を備える気相成長装置が提供される。
【００１３】
さらに、前記反応室内に、前記加熱手段が内部に配置され、前記基板をサセプタを介して回転させる回転部と、
前記回転部内にパージガスを供給するパージガス供給部と、
前記パージガスの供給量を制御する制御部と、を有し、
前記制御部は、前記位置ずれ検出部における出力信号が振れたことを検知し、前記パージガスの流量を低下させるよう制御してもよい。
【００１４】
また、他の一実施形態によれば、測定対象物に対して光信号を出射するステップと、
前記測定対象物にて反射された前記光信号を受光するステップと、
前記受光部における前記光信号の受光位置が予め定めた第１受光範囲から外れているか否かを判定するステップと、
前記第１受光範囲から外れていると判定されると、前記測定対象物が位置ずれを起こしたと判断するステップと、を備える位置ずれ検出方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】一実施形態による気相成長装置の概略構成を示す図。
【図２Ａ】ウエハＷが位置ずれを起こしていない例を示す図。
【図２Ｂ】ウエハＷが位置ずれを起こしている例を示す図。
【図３】位置ずれ検出装置の内部構成の一例を示すブロック図。
【図４】第１位置検出素子の受光面上に設定される第１受光範囲を示す図。
【図５】第２の実施形態による気相成長装置１の概略構成を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態を説明する。図１は一実施形態による気相成長装置１の概略構成を示す図である。本実施形態では、成膜処理を行う基板としてシリコン基板、具体的にはシリコンウエハ（以下、単にウエハと呼ぶ）Ｗを用い、このウエハＷ上に複数の膜を積層する例を説明する。
【００１７】
図１の気相成長装置１は、ウエハＷに成膜を行うチャンバ２と、このチャンバ２内のウエハＷに原料ガスを供給するガス供給部３と、チャンバ２の上部に位置する原料放出部４と、チャンバ２内でウエハＷを支持するサセプタ５と、このサセプタ５を保持して回転する回転部６と、ウエハＷを加熱するヒータ７と、チャンバ２内のガスを排出するガス排出部８と、このガス排出部８からガスを排気する排気機構９と、ウエハＷの温度を測定する放射温度計１０と、ウエハＷの位置ずれを検出する位置ずれ検出装置１１と、各部を制御する制御部１２と、パージガス供給部１３と、パージガス制御部１４と、パージガス排出口１５とを備えている。
【００１８】
チャンバ２は、成膜対象のウエハＷを収納可能な形状（例えば、円筒形状）であり、チャンバ２の内部に、サセプタ５、ヒータ７、回転部６の一部などが収容されている。
【００１９】
ガス供給部３は、複数のガスを個別に貯留する複数のガス貯留部３ａと、これらガス貯留部３ａと原料放出部４とを接続する複数のガス管３ｂと、これらガス管３ｂを流れるガスの流量を調整する複数のガスバルブ３ｃとを有する。各ガスバルブ３ｃは、対応するガス管３ｂに接続されている。複数のガスバルブ３ｃは、制御部１２により制御される。実際の配管は、複数のガス管を結合したり、１本のガス管を複数のガス管に分岐したり、ガス管の分岐や結合を組み合わせるなどの複数の構成を取りうる。
【００２０】
ガス供給部３から供給される原料ガスは、原料放出部４を通って、チャンバ２内に放出される。チャンバ２内に放出された原料ガス（プロセスガス）は、ウエハＷ上に供給され、これにより、ウエハＷ上に所望の膜が形成される。なお、使用する原料ガスの種類は、特に限定されない。成膜する膜の種類により原料ガスは種々変更されうる。
【００２１】
原料放出部４の底面側には、シャワープレート４ａが設けられている。このシャワープレート４ａは、ステンレス鋼やアルミニウム合金等の金属材料を用いて構成することができる。複数のガス管３ｂからのガスは、原料放出部４内で混合されて、シャワープレート４ａのガス噴出口４ｂを通ってチャンバ２内に供給される。なお、シャワープレート４ａにガス流路を複数設け、複数種類のガスを分離したままチャンバ２内のウエハＷに供給してもよい。
【００２２】
原料放出部４の構造は、成膜された膜の均一性、原料効率、再現性、製作コストなどを勘案して選定されるべきであるが、これらの要求を満たすものであれば特に限定されるものではなく、公知の構造のものを適宜用いることもできる。
【００２３】
サセプタ５は、回転部６の上部に設けられており、サセプタ５の内周側に設けられた座ぐり内にウエハＷを載置して支持する構造になっている。なお、図１の例では、サセプタ５は、その中央に開口部を有する環状形状であるが、開口部のない略平板形状でもよい。
【００２４】
ヒータ７は、サセプタ５および／またはウエハＷを加熱する加熱部である。加熱対象を所望の温度および温度分布に加熱する能力、耐久性などの要求を満たすものであれば、特に限定されない。具体的には、抵抗加熱、ランプ加熱、誘導加熱などが挙げられる。
【００２５】
排気機構９は、ガス排出部８を介してチャンバ２の内部から反応後の原料ガスを排気し、排気バルブ９ｂと真空ポンプ９ｃの作用により、チャンバ２内を所望の圧力に制御する。
【００２６】
放射温度計１０は、原料放出部４の上面に設けられている。放射温度計１０は、不図示の光源からの光をウエハＷに照射し、ウエハＷからの反射光を受光して、ウエハＷの反射光強度を測定する。また、放射温度計１０は、ウエハＷの膜成長面Ｗａからの熱輻射光を受光して、熱輻射光強度を測定する。図１では、一つの放射温度計１０のみを図示しているが、複数の放射温度計１０を原料放出部４の上面に配置して、ウエハＷの膜成長面Ｗａの複数箇所（例えば、内周側と外周側）の温度を計測するようにしてもよい。
【００２７】
原料放出部４の上面には、光透過窓が設けられており、放射温度計１０や後述する位置ずれ検出装置１１の光源からの光と、ウエハＷからの反射光や熱輻射光は、この光透過窓を通過する。光透過窓は、スリット形状や矩形状、円形状などの任意の形状を取り得る。光透過窓には、放射温度計１０と位置ずれ検出装置１１で計測する光の波長範囲に対して透明な部材を用いる。室温から１５００℃程度の温度を測定する場合には、可視領域から近赤外領域の光の波長を計測するのが好ましく、その場合には光透過窓の部材としては石英などが好適に用いられる。
【００２８】
制御部１２は、気相成長装置１内の各部を集中的に制御するコンピュータ（不図示）と、成膜処理に関する成膜処理情報や各種プログラムなどを記憶する記憶部（不図示）とを備えている。制御部１２は、成膜処理情報や各種プログラムに基づいて、ガス供給部３や回転部６の回転機構、排気機構９などを制御し、ヒータ７によるウエハＷの加熱などを制御する。
【００２９】
パージガス供給部１３は、パージガス制御部１４の制御の下で、チャンバ２内にパージパスを供給する。パージガスは、ヒータ７の劣化を抑制するための不活性ガス等である。パージガス排出口１５は、回転部６の底部の複数箇所に設けられている。
【００３０】
位置ずれ検出装置１１は、後述するように、サセプタ５上に載置されたウエハＷの位置ずれを検出する。ここで、位置ずれとは、ウエハＷがサセプタ５上のウエハ設置面から傾斜して配置される場合を指す。
【００３１】
図２ＡはウエハＷが位置ずれを起こしていない例、図２ＢはウエハＷが位置ずれを起こしている例を示す。図２Ｂに示すように、ウエハＷがサセプタ５のエッジ部分に乗り上げてしまった場合に、ウエハＷは位置ずれを起こす。図２Ｂのような位置ずれは、ウエハＷをチャンバ２内にロボットアームにて搬入する場合の位置決めの精度の悪さにより生じる場合がある。あるいは、ウエハＷをサセプタ５上に正しく載置した後に、チャンバ２内の圧力条件を変化させることにより位置ずれが生じる場合もある。
【００３２】
ウエハＷが位置ずれを起こしたまま、ウエハＷに対して成膜処理を行うと、膜厚が所望の値になるように均一な膜を精度よく形成することが困難になる。よって、本実施形態では、位置ずれ検出装置１１によりウエハＷの位置ずれが検出されると、成膜処理を中止して、ウエハＷをチャンバ２から回収（搬出）することを想定している。
【００３３】
図３は位置ずれ検出装置１１の内部構成の一例を示すブロック図である。図３の位置ずれ検出装置１１は、照射部２１と、受光部２２と、第１受光範囲判定部２３と、位置ずれ検出部２４とを有する。この他、図３の位置ずれ検出装置１１は、光学フィルタ２５と、集光レンズ２６と、進路変更部２７とを有する。さらに、図３の位置ずれ検出装置１１は、第２受光範囲判定部２８と、反り量検出部２９とを有していてもよい。
【００３４】
照射部２１は、ウエハＷに対して光信号を出射する。照射部２１が出射する光信号は、位相および周波数の揃ったレーザ光が望ましい。図３の例では、照射部２１は、二本のレーザ光をウエハＷの膜成長面Ｗａに向けて出射する。
【００３５】
照射部２１は、光出射部２１ａと、偏光ビームスプリッタ２１ｂと、ミラー２１ｃとを有する。偏光ビームスプリッタ２１ｂは、光出射部２１ａから出射されたレーザ光をＳ偏光成分とＰ偏光成分に分離し、Ｓ偏光成分のレーザ光（以下、第１レーザ光）Ｌ１をそのままウエハＷの膜成長面Ｗａに入射させ、Ｐ偏光成分のレーザ光（以下、第２レーザ光）Ｌ２をミラー２１ｃで反射させて、第２レーザ光Ｌ２を第１レーザ光Ｌ１に並行させた状態で、ウエハＷの膜成長面Ｗａに入射させる。なお、第１レーザ光Ｌ１と第２レーザ光Ｌ２の進行方向は、厳密な意味での平行でなくてもよい。
【００３６】
第１レーザ光Ｌ１と第２レーザ光Ｌ２のウエハＷの膜成長面Ｗａにおける入射位置は、例えば、膜成長面Ｗａの中央付近である。各レーザ光Ｌ１，Ｌ２の入射角Ａ１は、後述するように少なくとも２０度以下であることが望ましい。また、レーザ光としては、赤熱するウエハＷの発光からの影響を避け、例えば、シリコン検出系の感度が高く、熱輻射の影響が小さい７００ｎｍ以下、より好ましくは６００ｎｍ以下の波長（一例として５３２ｎｍ）のレーザ光を用いることが望ましい。
【００３７】
光学フィルタ２５は、ウエハＷと進路変更部２７との間であって、第１レーザ光Ｌ１と第２レーザ光Ｌ２が並行して進行する光路上に設けられている。光学フィルタ２５は、第１レーザ光Ｌ１と第２レーザ光Ｌ２の波長以外の光をカット（除去）する。光学フィルタ２５としては、例えば、単色化フィルタを用いることが可能である。この光学フィルタ２５を設けることによって、各レーザ光Ｌ１及びＬ２（上記の例では、緑色）以外の波長を有する光が位置検出素子２２ａ及び２２ｂに入射されなくなり、赤熱するウエハＷの発光からの影響を避け、位置検出精度を向上させることができる。
【００３８】
受光部２２は、第１位置検出素子２２ａと第２位置検出素子２２ｂを有する。第１位置検出素子２２ａと第２位置検出素子２２ｂとしては、例えば半導体位置検出素子（ＰＳＤ）が用いられる。ＰＳＤは、入射したレーザ光の分布（スポットの光量）の重心（位置）を求めるものであり、その重心を二つの電気信号（アナログ信号）として出力する。ＰＳＤは、可視光範囲の光に感度を有する。本実施形態による気相成長装置１では、ウエハＷが赤熱しており、すなわち、赤側の光を発している。ウエハＷが赤熱するだけであれば、レーザ光の強度の方が圧倒的に強いため、少なくとも赤から離れた緑のレーザ光を用いれば、問題は生じない。ところが、本実施形態による気相成長装置１にて成膜する際には、膜とレーザ光との干渉によって、レーザ光がほとんど反射されなくなってしまうタイミングが生じる。このタイミングにおいては、赤熱の光強度が、反射されたレーザ光強度を上回るため、位置検出素子２２ａ又は２２ｂ上で、測定対象物（ウエハＷ）から反射されたレーザ光の位置を正確にはあるいは全く測定できなってしまうことがある。これを抑止するためには、本実施形態で用いるレーザ光の波長以外の光を通さない光学フィルタ２５を設けることが望ましい。なお、位置検出素子２２ａ又は２２ｂとしては、ＰＳＤのほか、固体撮像素子（ＣＣＤやＣＭＯＳなど）を用いることも可能である。
【００３９】
また、上述の測定対象物上に成膜する膜による干渉の効果を除くためには、成膜する膜が吸収するような波長のレーザ光を本実施形態のレーザ光として用いることも有効である。より具体的には、成膜する膜のバンドギャップよりもエネルギーの高いレーザ光を挙げることができる。成膜する膜が本実施形態に用いられるレーザ光を吸収する場合、膜が厚くなるにつれて干渉効果が小さくなり、ある程度以上の膜厚では、干渉効果は現れなくなる。たとえば、ＧａＮを成膜する場合、ＧａＮは室温では紫外領域（３６５ｎｍ）に吸収端があるが、７００℃以上の温度ではバンドギャップが小さくなり、青紫領域の光を吸収する。したがって、ＧａＮを７００℃以上の温度で成長する場合、たとえば４０５ｎｍのレーザ光を本実施形態に用いることにより、ＧａＮの干渉の効果を低減することができる。
【００４０】
集光レンズ２６は、ウエハＷと進路変更部２７との間であって第１レーザ光Ｌ１と第２レーザ光Ｌ２が並行して進行する光路上に設けられている。この集光レンズ２６は、第１レーザ光Ｌ１を第１位置検出素子２２ａの受光面に集光し、第２レーザ光Ｌ２を第２位置検出素子２２ｂ受光面に集光する。この集光レンズ２６としては、半円筒レンズを用いることが可能である。
【００４１】
進路変更部２７は、ウエハＷの表面により鏡面反射された第１レーザ光Ｌ１と第２レーザ光Ｌ２を分離し、それらの進行方向を大きく異なる方向に変える。この進路変更部２７としては、例えば、偏光ビームスプリッタ２１ｂ（第２の偏光ビームスプリッタ２１ｂ）を用いることが可能である。進路変更された第１レーザ光Ｌ１は第１位置検出素子２２ａの方向に進行し、第２レーザ光Ｌ２は第２位置検出素子２２ｂの方向に進行する。なお、進路変更部２７と位置検出素子２２ａ又は２２ｂとの間にミラー２１ｃなどの光学部品を追加し、位置検出素子２２ａ又は２２ｂの設置位置を変更してもよい。
【００４２】
第１位置検出素子２２ａは、進路変更部２７により分離された第１レーザ光Ｌ１を受光してその入射位置（受光位置）を検出する一次元の位置検出素子である。この第１位置検出素子２２ａは、その素子面（受光面）の法線方向が第１レーザ光Ｌ１の光軸から１０から２０度の範囲以内で傾くように設けられている。
【００４３】
第２位置検出素子２２ｂは、進路変更部２７により分離された第２レーザ光Ｌ２を受光してその入射位置（受光位置）を検出する一次元の位置検出素子である。この第２位置検出素子２２ｂは、第１位置検出素子２２ａと同様、その素子面（受光面）の法線方向が第２レーザ光Ｌ２の光軸から１０から２０度の範囲以内で傾くように設けられている。
【００４４】
このように、第１位置検出素子２２ａと第２位置検出素子２２ｂからなる受光部２２の受光面の法線方向をあえて入射するレーザ光の方向に対して傾けることで、第１および第２位置検出素子２２ａ，２２ｂから反射されたレーザ光が再び上記の光学系に戻る戻り光が生じるのを防止している。戻り光は、本来必要とされる測定対象物からの反射光に対して雑音として作用する。上記のように第１および第２位置検出素子２２ａ，２２ｂを傾けることで、位置検出素子２２ａ又は２２ｂによる反射光（戻り光）が進路変更部２７に入射されなくなり、反射光（戻り光）による位置検出精度の低下を防止できる。
【００４５】
第１受光範囲判定部２３は、第１位置検出素子２２ａにより検出された第１レーザ光Ｌ１の入射位置と、第２位置検出素子２２ｂにより検出された第２レーザ光Ｌ２の入射位置とが、予め定めた第１受光範囲から外れているか否かを判定する。
【００４６】
図４は第１位置検出素子２２ａの受光面上に設定される第１受光範囲２２ｃを示す図である。ウエハＷがサセプタ５上の所望の位置に載置されている場合には、第１レーザ光Ｌ１の入射位置は必ず第１受光範囲２２ｃ内になる。一方、ウエハＷの底面がサセプタ５のエッジに接触して、ウエハＷがサセプタ５に対して傾斜して配置されている場合には、第１レーザ光Ｌ１は第１受光範囲２２ｃから外れた位置に入射される。図４では、第１レーザ光のビームスポット２２ｄが第１受光範囲２２ｃ内にある場合と、第１受光範囲２２ｃ外にある場合とを示している。
【００４７】
図４は第１位置検出素子２２ａの第１受光範囲２２ｃを示したが、第２位置検出素子２２ｂについても同様に第１受光範囲２２ｃが設定される。
【００４８】
サセプタ５のウエハ設置面に対するウエハＷの傾斜角度が大きい場合には、第１位置検出素子２２ａと第２位置検出素子２２ｂのいずれにも、第１レーザ光Ｌ１と第２レーザ光Ｌ２が入射されない可能性がある。このような場合も、第１受光範囲判定部２３は、第１レーザ光Ｌ１と第２レーザ光Ｌ２の入射位置が第１受光範囲２２ｃから外れていると判定する。
【００４９】
位置ずれ検出部２４は、第１受光範囲判定部２３にて第１レーザ光Ｌ１と第２レーザ光Ｌ２の入射位置が第１受光範囲２２ｃからずれていると判定されると、ウエハＷが位置ずれを起こしたと判断する。
【００５０】
位置ずれ検出部２４がウエハＷの位置ずれを検出すると、回収制御部１２は、サセプタ５に載置されているウエハＷを用いた成膜処理を中止し、ウエハＷを搬送可能な位相まで回転部６を回転させて、ウエハＷをチャンバ２から搬出（回収）する制御を行う。チャンバ２から搬出されたウエハＷは、例えば廃棄処分とされる。あるいは、一つ前の成膜工程まではウエハＷの位置ずれが検出されなかった場合は、いったんチャンバ２からウエハＷを搬出した後、再度、ウエハＷをチャンバ２内のサセプタ５上に位置決めし直して、次の成膜工程から成膜処理を再開してもよい。また、第１位置検出素子２２ａと第２位置検出素子２２ｂの少なくとも一方で、レーザ光が検出されない場合、ウエハＷが割れるなどの異常が生じたと判断して、ウエハＷの搬送を中止し、割れたウエハＷの破片がチャンバ２内に残存している場合は、その破片を回収する。
【００５１】
本実施形態による位置ずれ検出装置１１は、ウエハＷの位置ずれを検出するだけでなく、ウエハＷの反りを検出する目的でも利用可能である。第１受光範囲判定部２３によって、第１レーザ光Ｌ１と第２レーザ光Ｌ２の入射位置が第１受光範囲２２ｃからずれていないと判定された場合は、第２受光範囲判定部２８にて、第１レーザ光Ｌ１と第２レーザ光Ｌ２の入射位置が第１受光範囲２２ｃに含まれる第２受光範囲内にあるか否かを判定する。第２受光範囲は、図４に示すように、第１受光範囲２２ｃよりも狭い範囲である。なお、第２受光範囲を第１受光範囲２２ｃと同じ範囲としてもよい。
【００５２】
反り量検出部２９は、第２受光範囲判定部２８にて、第１レーザ光Ｌ１と第２レーザ光Ｌ２の入射位置が第２受光範囲内にあると判定されると、第１位置検出素子２２ａと第２位置検出素子２２ｂの各受光面での第１レーザ光Ｌ１と第２レーザ光Ｌ２の入射位置に応じて、ウエハＷの反り量を検出する。
【００５３】
例えば、反り量検出部２９は、第１位置検出素子２２ａにより検出された第１レーザ光Ｌ１の入射位置の変位量と、第２位置検出素子２２ｂにより検出された第２レーザ光Ｌ２の入射位置の変位量との差を算出し、その算出した差と第１レーザ光Ｌ１と第２レーザ光Ｌ２の個々の光路長との相関からウエハＷの曲率変化量を算出する。変位前の曲率を、校正用鏡や、変形のない基板等を基準とすることによって、曲率半径の絶対値へ変換することができる。
【００５４】
相関を示す所定の関係式としては、一例として、レーザ光Ｌ１及びＬ２の各々に対応する第１位置検出素子２２ａと第２位置検出素子２２ｂ上での変位量をＸ１及びＸ２とし、それらのレーザ光Ｌ１及びＬ２の個々の光路長をＹ１及びＹ２とし、曲率変化量をＺ１とすると、（Ｘ１＋Ｘ２）／２＝ｗ×Ｙ×Ｚ１という関係式が挙げられる。ここで、ｗは２本のレーザ光の測定対象物上での照射位置間の距離である。なお、Ｙ１とＹ２はおおよそ等しいものとしてＹとし、Ｘ１とＸ２の符号は、二つのレーザ光の中心方向の変位を同符号になるようにする。
【００５５】
ここで、ｗやＹを厳密に測定することは現実的ではないが、その反面、測定時に大きく変化することもないため、「Ｘtotal＝Ｃ×Ｚ１」（Ｘtotal＝Ｘ１＋Ｘ２）という、変位量の総量（すなわち二つのレーザ光間の幾何的距離の変化）と曲率が比例するという単純な関係において、既知の曲率半径にある校正用ミラー２１ｃ（２種類）によりＣを決定して適用することができる。２種類のうち一つは曲率半径が可能な限り無限大（即ち平面）であり、もう一つは想定される最も小さい曲率半径のものであることが良い。できれば、それらの中間の曲率半径のものを測定し、測定範囲において線形性（Ｚ１に対して検量線を作製した場合）が成り立つことを確認できることが好ましい。
【００５６】
また、反り量検出部２９は、所定のタイミングで第１位置検出素子２２ａと第２位置検出素子２２ｂからの信号を取り込むことが好ましい。例えば、反り量検出部２９は、ウエハＷに付随する周期的な運動の位相信号を取り込むと同時に第１位置検出素子２２ａと第２位置検出素子２２ｂからの信号を取り込み、周期的運動の任意の位相範囲における位置信号のみを用いて曲率を算出する。例えば、周期的な運動が回転運動である場合には、信号の取り込みタイミングを回転機構のモータの一回転毎のタイミング（モータのＺ相のパルス）として、モータ回転に同期させて第１位置検出素子２２ａと第２位置検出素子２２ｂからの信号を取り込む。位置信号としては、任意の１点の情報でも良く、任意範囲の平均値としても良く、更には、それらを積算することが好ましい。これらが困難である場合には、複数回にわたる周期分の情報を全て取り込み、その平均をとることが推奨される。
【００５７】
なお、位置ずれ検出装置１１で、ウエハＷの反り量を検出するか否かは任意である。また、ウエハＷの反り量を検出する反り量検出器が予め気相成長装置１に備わっている場合には、その反り量検出器を本実施形態による位置ずれ検出装置１１として用いることができる。
【００５８】
このように、第１の実施形態では、ウエハＷの膜成長面Ｗａに第１レーザ光と第２レーザ光を照射し、膜成長面Ｗａで反射された第１レーザ光と第２レーザ光の第１位置検出素子と第２位置検出素子上の入射位置により、ウエハＷが位置ずれを起こしたか否かを検出する。これにより、簡易な手法により、ウエハＷの位置ずれを検出できる。
【００５９】
特に、本実施形態がウエハＷの位置ずれの検出に用いる位置ずれ検出装置１１は、ウエハＷの反りを検出するために従来から用いられている反り量測定装置をそのまま流用することができる。ウエハＷの反り量を測定する場合の第１レーザ光と第２レーザ光の第１位置検出素子と第２位置検出素子上の入射位置は、ウエハＷの位置ずれを判断する際の第１受光範囲２２ｃよりも狭い第２受光範囲２２ｅ内にある。よって、反り量測定装置で反り量を検出するために用いる第２受光範囲２２ｅよりも広い第１受光範囲２２ｃを設定することで、反り量測定装置を用いてウエハＷの位置ずれを検出できる。
【００６０】
このように、反り量測定装置を用いて位置ずれ検出装置１１を構成できるため、設備コストをかけることなく、ウエハＷの位置ずれ検出を精度よく行うことができる。
【００６１】
（第２の実施形態）
第２の実施形態は、サセプタ５に載置されたウエハＷの上方と下方の圧力差により、ウエハＷがサセプタ５から飛び出してしまう不具合に対する対策を施したものである。
【００６２】
図５は第２の実施形態による気相成長装置１の概略構成を示す図である。図では、図１と共通する部材には同一符号を付しており、以下では相違点を中心に説明する。
【００６３】
図５の気相成長装置１は、図１の気相成長装置１と同様の構成であるが、制御部１２とパージガス制御部１４とにより、回転部６内へのパージガスの流量を制御する点で第１の実施形態と異なっている。位置ずれ検出装置１１は、第１の実施形態と同様である。
【００６４】
回転部６内には、ヒータ劣化を抑制するために不活性ガス等のパージガスが供給されるが、ウエハＷ上に成膜を行う場合、成膜される膜の種類に応じて、温度やプロセスガスの供給量が変動する。そのため、成膜途中では、ウエハWの上方と下方で圧力差が生じ、ウエハWが浮かび上がってしまうことがある。
【００６５】
そこで、本実施形態による制御部１２とパージガス制御部１４は、位置ずれ検出装置１１の出力信号が振れると、ウエハＷが浮かび上がっており、回転部６内の圧力が高くなったと判断して、パージガスの供給量を減少させる。このように、本実施形態による位置ずれ検出装置１１は、位置ずれ検出装置１１の出力信号の揺れの有無により、ウエハＷの上方における圧力よりもウエハＷの下方における圧力の方が所定値以上高いか否かを判定する圧力判定部の機能を有することになる。
【００６６】
このように、出力信号が振れた場合、パージガスの流量はウエハＷがサセプタ５から浮き上がらない程度の値に再設定される。より詳細には、ウエハＷは成膜中に高速回転されるため、高速回転してもウエハＷがサセプタ５から浮き上がらないように調整していく。
【００６７】
このような制御により、回転部６内がチャンバ２内の圧力より所定値以上高くなることが抑制され、ウエハＷがサセプタ５から浮き上がらなくなる。よって、成膜処理中にウエハＷを高速回転させても、ウエハＷがサセプタ５から飛び出さなくなり、ウエハＷの飛び出しによるチャンバ２等の破損を未然に防止できる。
【００６８】
なお、成膜条件によっては、ウエハＷの上方側の圧力が下方側の圧力よりも高くなる場合がある。この場合、ウエハＷはサセプタ５に押しつけられるため、ウエハＷがサセプタ５から浮き上がるおそれはない。
【００６９】
このように、第２の実施形態では、成膜途中に、位置ずれ検出装置１１の出力信号が振れた場合、ウエハＷが浮かびあがることが検出され、制御部１２とパージガス制御部１４にて回転部６内のパージガスの供給量を減少させ圧力を下げる処理を行うため、ウエハＷを高速回転させても、ウエハＷがサセプタ５から浮き上がらなくなり、ウエハＷの位置ずれによるウエハW自体やチャンバ２等の破損を未然に防止できる。
【００７０】
上述した第１実施形態と第２実施形態とは組み合わせて実施可能である。すなわち、位置ずれ検出装置１１は、成膜処理の最中に、ウエハＷが位置ずれを起こしたか否かを継続的にモニターし、出力信号が振れた場合、回転部６内の圧力を下げ、ウエハＷの位置ずれ量が大きいと判断できる場合は、成膜処理の中止とウエハＷの回収処理を行ってもよい。
【００７１】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００７２】
１  気相成長装置、２  チャンバ、３  ガス供給部、４  原料放出部、４ａ  シャワープレート、５  サセプタ、６  回転部、７  ヒータ、８  ガス排出部、９  排気機構、９ｂ  排気バルブ、９ｃ  真空ポンプ、１０  放射温度計、１１  位置ずれ検出装置、１２  制御部、１３  パージガス供給部、１４  パージガス制御部、１５  パージガス排出口、２１  照射部、２２  受光部、２３  第１受光範囲判定部、２４  位置ずれ検出部、２５  光学フィルタ、２６  集光レンズ、２７  進路変更部、２８  反り量検出部
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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