(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
サセプタに基板を載置した載置位置を前記サセプタに載置される複数の前記基板からそれぞれ測定し、測定した複数の前記載置位置から前記載置位置の平均位置を算出する算出工程と、
前記基板を搬送する搬送ロボットから前記サセプタに向けて前記基板を搬送するために前記搬送ロボットが停止する停止位置を調節する調節工程と、を備え、
前記調節工程は、前記サセプタに前記基板を載置すべき目標位置と前記平均位置の差をなくすように、前記停止位置を調節することを特徴とするエピタキシャルウェーハの製造方法。
【請求項２】
前記算出工程は、前記基板が前記サセプタに載置される毎に前記載置位置を測定して前記平均位置を算出する請求項１に記載のエピタキシャルウェーハの製造方法。
【請求項３】
前記目標位置は、前記サセプタと前記基板の中心が一致する位置である請求項１又は２に記載のエピタキシャルウェーハの製造方法。
【請求項４】
前記サセプタは軸線回りに回転可能であり、前記基板が載置されるザグリ部を有し、
前記目標位置は、前記ザグリ部と前記基板の中心が一致する位置である請求項１ないし３のいずれか１項に記載のエピタキシャルウェーハの製造方法。
【請求項５】
前記算出工程は、
前記ザグリ部に載置した前記基板の中心から外周に向かう方向に位置する前記ザグリ部と前記基板との隙間を含む領域を撮像領域とし、前記サセプタを前記軸線回りに回転させて前記撮像領域を通過する前記隙間の撮像画像を撮像する撮像工程と、
前記撮像画像から前記基板の周方向における前記隙間の幅の変動を取得し、前記変動に基づき前記載置位置を測定する測定工程と、
を備える請求項４に記載のエピタキシャルウェーハの製造方法。
【請求項６】
前記撮像工程は、前記サセプタを複数回回転させて前記隙間を撮像し、
前記測定工程は、前記サセプタが回転する毎に前記変動を取得し、取得した複数の前記変動の平均に基づき前記載置位置を測定する請求項５に記載のエピタキシャルウェーハの製造方法。
【請求項７】
前記調節工程は、前記差が予め設定した閾値以上の場合は前記停止位置を調節し、前記差が閾値に満たない場合は前記停止位置を調節しない請求項１ないし６のいずれか１項に記載のエピタキシャルウェーハの製造方法。
【請求項８】
基板を載置するサセプタと、
前記基板を搬送する搬送ロボットと、
前記搬送ロボットから前記サセプタに前記基板を搬送するために前記搬送ロボットが停止する停止位置を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、
前記サセプタに前記基板を載置した載置位置を前記サセプタに載置された複数の前記基板からそれぞれ測定し、測定した複数の前記載置位置から前記載置位置の平均位置を算出する算出手段と、
前記サセプタに前記基板を載置すべき目標位置と前記平均位置の差をなくすように、前記搬送ロボットの前記停止位置を調節する調節手段と、
を有することを特徴とする気相成長装置。
【請求項９】
前記算出手段は、前記基板が前記サセプタに載置される毎に前記載置位置を測定して前記平均位置を算出する請求項８に記載の気相成長装置。
【請求項１０】
前記目標位置は、前記サセプタと前記基板の中心が一致する位置である請求項８又は９に記載の気相成長装置。
【請求項１１】
前記サセプタは軸線回りに回転可能であり、前記サセプタと中心が一致するザグリ部を有し、前記ザグリ部には前記基板が載置され、
前記目標位置は、前記ザグリ部と前記基板の中心が一致する位置である請求項１０に記載の気相成長装置。
【請求項１２】
前記ザグリ部に載置した前記基板の中心から外周に向かう方向に位置する前記ザグリ部と前記基板との隙間を含む領域を撮像領域とする撮像装置を備え、
前記算出手段は、
前記サセプタを前記軸線回りに回転させて前記撮像領域を通過する前記隙間の撮像画像を前記撮像装置から取得する撮像手段と、
前記撮像画像から前記隙間の幅の変動を取得し、前記変動に基づき前記載置位置を測定する測定手段と、
を備える請求項１１に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、エピタキシャルウェーハの製造方法及び気相成長装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
気相成長装置（エピタキシャル成長装置）を用いた成長させたエピタキシャル層において、膜厚分布は最も重要な特性の１つである。例えば、エピタキシャル層の膜厚分布にばらつきが生じたエピタキシャルウェーハをもとに大規模回路を有する半導体デバイスを作製しようとすると、大規模回路を転写する露光工程でデフォーカスを引き起こす原因となる。また、このような膜厚分布のエピタキシャルウェーハをパワー半導体に用いると、パワー半導体の電気特性にばらつきをもたらす原因となる。よって、膜厚の均一性が非常に高いエピタキシャル層が求められている。
【０００３】
エピタキシャル層の膜厚の均一を高めるには、エピタキシャル層の成長速度を均一にする必要がある。この成長速度は、エピタキシャル層の原料分子がエピタキシャル層を成長させる基板表面に供給される供給速度と、その基板表面での原料分子の反応速度により決まる。そのため、一般的な気相成長装置では、次のように構成される場合が多い。例えば、基板を加熱する加熱装置を複数の領域に分けて配置することで、基板の温度分布を調節可能にする。また、エピタキシャル層の原料ガスを供給する供給口を複数の領域に分けて配置することで、原料ガスの供給速度を領域ごとに調節可能にする。
【０００４】
また、このような気相成長装置では、エピタキシャル層を成長する基板（被処理基板）の周辺部と周辺部以外で原料ガスの流れが同じような環境となるように基板を載置するサセプタに基板を収める凹部が形成される。この凹部は、基板とほぼ等しい形状にサセプタの表面がくり貫かれることで形成され、基板は通常その凹部に収められる。基板が凹部に収められた状態において、基板の表面とその基板を取り囲むように位置するサセプタの表面は面一状に位置し、基板の周辺部とその周辺部の内側（周辺部以外）での原料ガスの流れがほぼ等しい環境となる。
【０００５】
サセプタに形成される凹部は、基板と同じ寸法であることが好ましい。しかし、基板の寸法には個体差があり、サセプタの寸法にもサセプタ作製上で誤差が生じる。また、基板をサセプタの上方に搬送する搬送ロボットにおいても、サセプタの上方に停止する搬送ロボットの停止位置に誤差が生じる。更に、搬送ロボットからサセプタに基板を搬送するために基板の裏面を支持した状態で基板をサセプタに向けて下降させるリフトピン上で基板の位置がずれる場合もある。よって、このような事情を考慮し、凹部は基板の寸法より十分に大きくせざるを得ない。そのため、基板が載置された凹部を上から見ると、凹部の中央は基板で覆われる一方で、凹部が僅かに露出する基板の周囲には、例えば、環状の溝（隙間）が形成される。
【０００６】
このような装置で、仮に基板が凹部の中心に載置されていない場合には、基板の周囲に幅が不均一な溝が形成され、この溝が原料ガスの流れを乱し、基板の周辺部におけるエピタキシャル層の成長速度を不均一にする。
【０００７】
そこで、基板を凹部に載置する場合には、基板の周囲に幅が均一な溝ができるように所定の位置（例えば、凹部の中心）に載置させる必要がある。基板を所定の位置に載置させる方法として、特許文献１では、正常な位置に載置されてない基板を正常な位置に載置し直す方法を開示している。また、特許文献２では、基板の温度分布により基板の位置のずれを評価し、特許文献３では、基板に成長するエピタキシャル層の膜厚分布により基板の位置ずれを評価している。そして、特許文献２、３では、評価した位置ずれからサセプタの上方に停止する搬送ロボットの位置を調節した上でサセプタに基板を載置する方法を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平６−２９２２４号公報
【特許文献２】特開２０１３−８４９４３号公報
【特許文献３】特開２０１４−１２７５９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかし、サセプタに載置した基板の位置のずれには、複数の原因がある。例えば、室温の基板が高温の反応炉内に搬入されると基板の温度が急激に変化して基板が反るため、サセプタに載置する基板の位置がずれてしまう。また、基板の熱膨張、搬送ロボットからサセプタに基板を移動させるリフトピンのぐらつき、更にはサセプタの回転開始の加速度などの複数の原因によりサセプタに載置した基板の位置がずれる。したがって、サセプタに載置した基板の位置のずれは再現性が乏しく、特許文献１のように基板を載置し直しても基板が所定の位置に近づくとは限らない。また、特許文献２及び３のようにある要素に基づき基板の位置ずれを評価して搬送ロボットの位置を調節する場合でも、基板の位置ずれの再現性が乏しいことから、載置される基板の位置が適切になるとは限らない。
【００１０】
本発明の課題は、サセプタに載置させる基板の位置を適切に調節可能なエピタキシャルウェーハの製造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及び発明の効果】
【００１１】
本発明のエピタキシャルウェーハの製造方法は、
サセプタに基板を載置した載置位置をサセプタに載置される複数の基板からそれぞれ測定し、測定した複数の載置位置から載置位置の平均位置を算出する算出工程と、
基板を搬送する搬送ロボットからサセプタに向けて基板を搬送するために搬送ロボットが停止する停止位置を調節する調節工程と、を備え、
調節工程は、サセプタに基板を載置すべき目標位置と平均位置の差をなくすように、停止位置を調節することを特徴とする。
【００１２】
本発明によれば、サセプタに載置した基板の載置位置の平均である平均位置を算出し、その平均位置とサセプタに基板を載置すべき目標位置との差をなくすように搬送ロボットが停止する停止位置を調節する。つまり、基板の載置位置の平均を算出することで、再現性のない基板の位置ずれに一定の指標を持たせることができる。そのため、この指標に基づいて搬送ロボットの位置を調節することで、搬送ロボットの位置を適切に調節することが可能となる。
【００１３】
本発明の実施態様では、
算出工程は、基板がサセプタに載置される毎に載置位置を測定して平均位置を算出する。
【００１４】
これによれば、載置位置の平均である平均位置を算出するための母集団の数を多くでき、平均位置の精度を高めることができる。
【００１５】
本発明の実施態様では、目標位置は、サセプタと基板の中心が一致する位置である。より具体的には、サセプタは軸線回りに回転可能であり、基板が載置されるザグリ部を有し、目標位置は、ザグリ部と基板の中心が一致する位置である。
【００１６】
このような目標位置に載置される基板に対してエピタキシャル層を成長すると、その基板の周辺部で成長するエピタキシャル層の膜厚分布を良好にすることが可能となる。よって、この目標位置を目指して搬送ロボットの停止位置が調節されると、搬送ロボットから搬送される基板を目標位置に載置させることが可能となる。その結果、サセプタ上に搬送された基板に膜厚分布の良好なエピタキシャル層を成長することが可能となる。
【００１７】
本発明の実施態様では、
算出工程は、
ザグリ部に載置した基板の中心から外周に向かう方向に位置するザグリ部と基板との隙間を含む領域を撮像領域とし、サセプタを軸線回りに少なくとも１回転させて撮像領域を通過する隙間の撮像画像を撮像する撮像工程と、
撮像画像から基板の周方向における隙間の幅の変動を取得し、変動に基づき載置位置を測定する測定工程と、
を備える。
【００１８】
これによれば、基板を載置したサセプタを少なくとも１回転させることで、基板の周囲に位置する隙間を撮像でき、撮像した隙間から基板の周方向における隙間の幅の変動を取得できる。例えば、基板とザグリ部の中心が一致する場合は基板の周方向で隙間の幅は変動しない。よって、基板の周方向で隙間の幅が変動する大きさと周期等からザグリ部の中心に対する基板の中心位置を算出でき、ザグリ部に載置される基板の載置位置を測定できる。
【００１９】
本発明の実施態様では、
撮像工程は、サセプタを複数回回転させて隙間を撮像し、
測定工程は、サセプタが１回回転する毎に変動を取得し、取得した複数の変動の平均に基づき載置位置を測定する。
【００２０】
これによれば、幅の変動の平均から載置位置を測定するため、載置位置の測定精度を高めることができる。
【００２１】
本発明の実施態様では、
調節工程は、差（平均位置と目標位置との差）が予め設定した閾値以上の場合は停止位置を調節し、差が閾値に満たない場合は停止位置を調節しない。
【００２２】
これによれば、閾値を設定することで調節が必要な場合に搬送ロボットの停止位置を調節することが可能となる。
【００２３】
また、本発明の気相成長装置は、
基板を載置するサセプタと、
基板を搬送する搬送ロボットと、
搬送ロボットからサセプタに基板を搬送するために搬送ロボットが停止する停止位置を制御する制御部と、を備え、
制御部は、
サセプタに基板を載置した載置位置をサセプタに載置された複数の基板からそれぞれ測定し、測定した複数の載置位置から載置位置の平均位置を算出する算出手段と、
サセプタに基板を載置すべき目標位置と平均位置の差をなくすように、停止位置を調節する調節手段と、
を有することを特徴とする。
【００２４】
本発明は、気相成長装置として構成した発明である（前述の発明はエピタキシャルウェーハの製造方法として構成した発明である）。前述のエピタキシャルウェーハの製造方法の発明と同様に、再現性のない基板の位置ずれの指標に平均位置を採用し、平均位置に基づいて搬送ロボットの位置を調節することで、搬送ロボットを適切に調節することが可能となる。
【００２５】
本発明の実施態様では、
算出手段は、基板がサセプタに載置される毎に載置位置を測定して平均位置を算出する。
【００２６】
これによれば、基板がサセプタに載置される毎に載置位置が測定され、載置位置の平均である平均位置を算出するための母集団の数を多くでき、平均位置の精度を高めることができる。
【００２７】
本発明の実施態様では、目標位置は、サセプタと基板の中心が一致する位置である。より具体的には、サセプタは軸線回りに回転可能であり、サセプタと中心が一致するザグリ部を有し、ザグリ部には基板が載置され、目標位置は、ザグリ部と基板の中心が一致する位置である。
【００２８】
これによれば、この目標位置を目指して搬送ロボットの停止位置が調節されると、搬送ロボットから搬送される基板が目標位置に載置可能となり、膜厚分布の良好なエピタキシャル層を成長することが可能となる。
【００２９】
本発明の実施態様では、
ザグリ部に載置した基板の中心から外周に向かう方向に位置するザグリ部と基板との隙間を含む領域を撮像領域とする撮像装置を備え、
算出手段は、
サセプタを軸線回りに少なくとも１回転させて撮像領域を通過する隙間の撮像画像を撮像装置から取得する撮像手段と、
撮像画像から隙間の幅の変動を取得し、変動に基づき載置位置を測定する測定手段と、
を備える。
【００３０】
これによれば、基板を載置したサセプタを少なくとも１回転させることで基板の周囲に位置する隙間を撮像でき、撮像した隙間から基板の周方向における隙間の幅の変動を取得できる。よって、基板の周方向で隙間の幅が変動する大きさと周期等から基板の中心を算出し、サセプタに載置される基板の載置位置を測定できる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の気相成長装置の一例を示す模式断面図。
【図２Ａ】図１のサセプタに基板を載置した一例を示す模式平面図。
【図２Ｂ】図２Ａに示される撮像領域の部分拡大図。
【図３】ザグリ部と基板との間の隙間を撮像した撮像画像の一例。
【図４】図１の気相成長装置の搬送ロボットの一例を示す模式図。
【図５】図１の気相成長装置の制御部の一例を示すブロック図。
【図６】基板の中心から基板の外周に向かう方向に位置する基板外周の位置及びザグリ部の内壁位置を基板の周方向に沿って示したグラフ。
【図７】実施例においてサセプタに載置した基板の中心から基板の外周に向かう方向に位置する基板外周の位置と同じ方向に位置するザグリ部の内壁位置との距離を示したグラフ。
【図８】図５のＲＯＭに格納された算出プログラム等の処理を示すフローチャート。
【図９】図５のＲＯＭに格納された位置プログラム等の処理を示すフローチャート。
【図１０Ａ】実施例においてサセプタに基板を載置する毎に測定した基板の載置位置の測定結果を示す図（搬送ロボットの位置は調節することなく基板を載置した載置位置の測定結果）。
【図１０Ｂ】図１０Ａの測定結果をもとに算出した平均位置に基づき搬送ロボットの位置を調節した後、サセプタに基板を載置する毎に測定した基板の載置位置の測定結果を示す実施例の図。
【図１１】直前にサセプタに基板を載置した基板の載置位置に基づき次に基板を搬入する際の搬送ロボットの位置を調節してサセプタに基板を載置した基板の載置位置の測定結果を示す比較例１の図。
【図１２】サセプタに基板を載置する載置位置を目標位置から意図的にずらした状態でサセプタに載置した基板の載置位置の測定結果と、測定した載置位置の中で目標位置から大きく離れたものに対して大きく離れた載置位置に基づき搬送ロボットの位置を調節して基板を載置し直した載置位置の測定結果を示す比較例２の図。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
図１は本発明の気相成長装置１の一例を示す。気相成長装置１により、例えば、成長用基板となるシリコン単結晶ウェーハ（基板Ｗ）にシリコン単結晶膜（エピタキシャル層）を気相成長させ、シリコンエピタキシャルウェーハが製造される。
【００３３】
気相成長装置１は、透明石英製の天板２ａを有する反応炉２を備える。反応炉２の内部には、サセプタ３とサセプタ３を支持する支持部４が配置され、支持部４にはサセプタ３を駆動させる駆動部５が接続する。
【００３４】
サセプタ３は円盤状に形成され、サセプタ３の表面には基板Ｗの直径より大きな円盤状に窪むザグリ部３ａが備わり、鉛直方向に伸びる軸線Ｏ回りに回転可能に反応炉２内に配置される。サセプタ３を上から見た図２Ａに示すようにサセプタ３とザグリ部３ａは中心Ｃを軸とするように同心円状に位置する。ザグリ部３ａには基板Ｗが載置され、ザグリ部３ａは、載置された基板Ｗの外周Ｗａに対向する環状の内壁３ａ１を有する。ザグリ部３ａに基板Ｗが載置された状態で基板Ｗの中心Ｃ１から外周Ｗａに向かう方向に位置する外周Ｗａと内壁３ａ１の間には幅Ｗ１の隙間Ｓが形成される。図２Ａでは、隙間Ｓは、基板Ｗの周囲において幅Ｗ１が不均一となる環状に形成される。サセプタ３は、ザグリ部３ａと基板Ｗとの間に隙間Ｓを有した状態で基板Ｗを水平又は略水平に支持する。
【００３５】
図１に戻って、支持部４はサセプタ３の裏面側からサセプタ３を水平又は略水平に支持するように配置される。支持部４は、鉛直方向に伸びて先端がサセプタ３に接続する支柱４ａと、支柱４ａに取り付けられ、軸線Ｏ回りに回転するサセプタ３の回転角を検出する角度センサー４ｂが備わる。角度センサー４ｂとしては、例えば、軸線Ｏ上に中心が位置して外周部にスリットを有する円板を支柱４ａに取り付け、その円板の表裏から円板の外周部を挟むように発光部と受光部を配置して構成される。そして、光がスリットを通過した時間を基準にサセプタ３の回転角を検出する。受光部と発光部には、例えば、フォトインタラプタを用いればよい。他にも角度センサー４ｂとしては、例えば、ロータリーエンコーダを用いてサセプタ３の回転角をより正確に検出してもよい。
【００３６】
また、駆動部５は支柱４ａの下部に接続し、支柱４ａを上下動及び支柱４ａを軸線Ｏ回りに回転駆動させることが可能な駆動手段（例えば、モーター）として構成される。軸線Ｏ上には、例えば、サセプタ３及びザグリ部３ａの中心Ｃが位置し、駆動部５が軸線Ｏ回りに支柱４ａを回転させると、支柱４ａと一緒にサセプタ３が軸線Ｏ回りに回転する。
【００３７】
次に反応炉２の外部には、反応炉２の左右にガス供給管６及びガス排出管７が配置されるとともに、反応炉２を収容するように反応炉２を覆うケース８が配置される。
【００３８】
ガス供給管６は、反応炉２の水平方向の一端側（図示左側）に位置し、反応炉２内に各種のガスを略水平に供給する。ガス供給管６は、反応炉２に供給されるガスの入口となるガス供給口６ａを有する。気相成長時にはガス供給口６ａから反応炉２内に気相成長ガスＧが供給される。気相成長ガスＧは、シリコン単結晶膜（エピタキシャル層）の原料となる原料ガスと、原料ガスを希釈するキャリアガスと、単結晶膜に導電型を付与するドーパントガスを含む。原料ガスとしてはトリクロロシラン（ＴＣＳ）等のシラン系ガス、キャリアガスとしては水素ガス、ドーパントガスとしては、例えば、ボロンやリン等を含むガスが気相成長中に供給される。
【００３９】
ガス排出管７は反応炉２の水平方向の他端側（図示右側）に位置し、反応炉２に供給されたガス等の出口となるガス排出口７ａを有する。基板Ｗを通過した気相成長ガスＧとパージガス等がガス排出口７ａから反応炉２の外に排出される。
【００４０】
ケース８は、内部に反応炉２を収容するように反応炉２を覆って位置し、ケース８と反応炉２の間に形成される空間にランプ９とリフレクタ１０と撮像装置１１を備える。
【００４１】
ランプ９は反応炉２の上下に複数配置され、気相成長時に反応炉２内を加熱して反応炉２内に位置する基板Ｗ等の温度を調節する熱源である。
【００４２】
リフレクタ１０はランプ９と反応炉２を取り囲むように反応炉２の上下に位置し、ランプ９からの光を反応炉２内に導く。反応炉２の下部に位置するリフレクタ１０は図示逆さＭ字状に配置され、反応炉２の上部に位置するリフレクタ１０は、図示Ｍ字状に配置されるとともに、そのＭ字状の中央部から図示上方に突出するように配置される。また、逆さＭ字状及びＭ字状のリフレクタ１０には表裏を貫通する開口１０ａが形成される。
【００４３】
撮像装置１１は、図示Ｍ字状のリフレクタ１０の上方に位置し、反応炉２内を撮像するカメラ１１ａとカメラ１１ａを保護する保護管１１ｂを備える。カメラ１１ａは、リフレクタ１０の開口１０ａと反応炉２の透明な天板２ａを通して反応炉２内を撮像する。具体的には、図２Ａに示すようにザグリ部３ａに載置した基板Ｗの中心Ｃ１から外周Ｗａに向かう方向に位置する隙間Ｓがカメラ１１ａにより撮像される。図２Ａにおいて、四角で囲まれた領域Ｒがカメラ１１ａにより撮像される撮像領域Ｒの一例であり、図２Ｂには撮像領域Ｒの拡大図が示され、カメラ１１ａにより隙間Ｓの幅Ｗ１を測定可能な撮像画像（動画等）を撮像する。図３には撮像画像の一例が示され、図示左側が基板Ｗ、図示右側がサセプタ３であり、基板Ｗとサセプタ３の間に隙間Ｓ（ザグリ部３ａが露出した部分）が位置する。隙間Ｓの幅Ｗ１の距離を測定する精度を確保するため、撮像領域Ｒにおける隙間Ｓの幅Ｗ１の平均距離が１０ピクセル以上となるように設定して撮像するとよい。また、カメラ１１ａのレンズの前には過剰な光がカメラ１１ａに入らないように反射型のＮＤフィルタと赤外線吸収フィルタを設けてもよい。
【００４４】
図１に戻って、保護管１１ｂは筒状に形成され、カメラ１１ａを囲むように位置する。保護管１１ｂは、反応炉２を加熱する熱等からカメラ１１ａを保護する。反応炉２を加熱する熱等によりカメラ１１ａの温度が上昇しないように保護管１１ｂ内には冷却用の空気又は窒素を常に流通させるとよい。
【００４５】
また、図４に示すように気相成長装置１には、反応炉２内に基板Ｗを搬入する搬送ロボット１２が備わる。搬送ロボット１２は、例えば、基板Ｗを載置するブレード１２ａと、ブレード１２ａに接続するアーム１２ｂと、アーム１２ｂを伸縮させる可動機構１２ｃと、アーム１２ｂを回転させる回転機構１２ｄを備える。ブレード１２ａは、例えば、二股状に形成され、ブレード１２ａの上面に基板Ｗが載置される。アーム１２ｂは、伸縮機構１２ｃにより水平方向に伸縮可能となるとともに、回転機構１２ｄにより軸線Ｏ１回りに回転可能となる。搬送ロボット１２は、アーム１２ｂの伸縮、回転を駆使してブレード１２ａに載置した基板Ｗをサセプタ３の上方に搬送する。
【００４６】
図５に示すように角度センサー４ｂ、駆動部５、カメラ１１ａ及び搬送ロボット１２は、それらを各々制御する制御部１３に電気的に接続される。制御部１３は、例えば、上記各部を制御する制御用のコンピュータ１３ａとして構成される。図５に示すようにコンピュータ１３ａは、ＣＰＵ１４、ＲＡＭ１５、ＲＯＭ１６を備え、それらがバス１７でＩ／Ｏポート１８（入出力インターフェース）に接続される。また、Ｉ／Ｏポート１８には、角度センサー４ｂ、駆動部５、カメラ１１ａ及び搬送ロボット１２が接続される。
【００４７】
ＣＰＵ１４は、角度センサー４ｂ、駆動部５、カメラ１１ａ及び搬送ロボット１２等とのデータ通信及びデータ通信で取得したデータ等の情報処理の全般を司る。ＣＰＵ１４には、例えば、サセプタ３が所定角回転する毎にサセプタ３の回転角（位置）を示す位置信号が角度センサー４ｂから出力される。ＲＡＭ１５はＣＰＵ１４の作業領域として機能する揮発性の記憶部である。ＲＯＭ１６は、角度センサー４ｂ、駆動部５、カメラ１１ａ及び搬送ロボット１２等とのデータ通信及び通信したデータを処理するために必要なデータやソフトウェア（プログラム）を記憶する不揮発性の記憶部である。
【００４８】
ＲＯＭ１６にはサセプタ３を回転させる駆動部５のプログラムとして、駆動部５を制御する駆動プログラム１６ａが格納される。カメラ１１ａに関するプログラムとしては、カメラ１１ａから入力される撮像画像から隙間Ｓの幅Ｗ１を算出する算出プログラム１６ｂがＲＯＭ１６に格納される。また、搬送ロボット１２に関するプログラムとして、搬送ロボット１２の位置を制御する位置プログラム１６ｃがＲＯＭ１６に格納される。
【００４９】
算出プログラム１６ｂは、サセプタ３を回転させた状態で撮像領域Ｒを通過する隙間Ｓをカメラ１１ａが撮像した複数の撮像画像から基板Ｗの周方向における隙間Ｓの幅Ｗ１の変動（幅Ｗ１の長さの変動）を取得する。具体的には、図２Ｂ及び図３に示すような撮像画像をサセプタ３が軸線Ｏ回りに回転する間に複数撮像する。そして、撮像画像から図２Ｂ及び図３に示す距離Ｌ１、Ｌ２を算出する。距離Ｌ１は、撮像領域Ｒ（図２Ｂ参照）の図示左端の所定位置からザグリ部３ａの内壁３ａ１までの距離であり、距離Ｌ２は、距離Ｌ１と同じ所定位置から基板Ｗの外周Ｗａまでの距離である。そのため、距離Ｌ１から距離Ｌ２を減算した距離が隙間Ｓの幅Ｗ１となる。なお、コンピュータ１３ａを用いて撮像画像から距離Ｌ１、Ｌ２を算出する以外にも撮像画像の画像処理にプログラマブルロジックコントローラと専用の画像処理システムを組み合せて距離Ｌ１、Ｌ２を算出してもよい。
【００５０】
図６は、サセプタ３が１回転する間に撮像した複数の撮像画像から距離Ｌ１、Ｌ２をプロットしたグラフを示す。図６の縦軸の距離は距離Ｌ１、Ｌ２の長さを示し、距離Ｌ１がザグリ部３ａの内壁３ａ１位置を示し、距離Ｌ２が基板Ｗの外周Ｗａ位置を示す。また、図６の横軸の回転角は、距離Ｌ１、Ｌ２を算出した基板Ｗの中心Ｃ１回りの外周Ｗａと内壁３ａ１の位置を示す。距離Ｌ１をプロットしたグラフでは、サセプタ３の回転中心（軸線Ｏ）とサセプタ３（ザグリ部３ａ）の中心Ｃが一致すると平坦な直線のグラフになるのに対し、両者が一致しないとほぼ正確な三角関数のグラフとなる。また、距離Ｌ２をプロットしたグラフでは、サセプタ３の回転中心（軸線Ｏ）と基板Ｗの中心Ｃ１が一致すると平坦な直線のグラフになるのに対し、両者が位置しないとほぼ正確な三角関数のグラフとなる。
【００５１】
したがって、図６に示すような基板Ｗの周方向において距離Ｌ１をプロットしたグラフの振幅と位相からサセプタ３の中心Ｃとサセプタ３の回転中心（軸線Ｏ）との位置ずれを（ずれた距離と方向）を算出できる。また、距離Ｌ２をプロットしたグラフの振幅と位相から基板Ｗの中心Ｃ１とサセプタ３の回転中心（軸線Ｏ）との位置ずれを算出できる。そして、図７に示すように距離Ｌ１から距離Ｌ２を減算した距離を図６と同様にプロットしたグラフから基板Ｗの中心Ｃ１とサセプタ３の中心Ｃの位置ずれを算出できる。なお、図６に示すグラフは、サセプタ３が１回転する毎に取得できるため、サセプタ３を複数回回転させて複数のグラフを取得し、複数のグラフから平均したグラフを生成等することで、位置ずれを精度よく算出できる。
【００５２】
算出プログラム１６ｂでは、サセプタ３の中心Ｃと基板Ｗの中心Ｃ１が一致するように基板Ｗが載置される位置を目標位置として、サセプタ３に載置した基板Ｗの載置位置を目標位置との位置ずれにより算出する。即ち、図７に示すグラフに基づいて算出される基板Ｗの中心Ｃ１とサセプタ３の中心Ｃの位置ずれによりサセプタ３に載置された基板Ｗの載置位置を算出する。基板Ｗの載置位置は、例えば、サセプタ３に基板Ｗが載置される毎に測定され、算出プログラム１６ｂにより、測定した複数の載置位置から載置位置の平均位置が算出される。なお、目標位置を分かり易くいえば、平面視でサセプタ３の中心Ｃと基板Ｗの中心Ｃ１が一致する位置である。
【００５３】
位置プログラム１６ｃは、基板Ｗを保持して反応炉２内に進入した搬送ロボット１２からサセプタ３に基板Ｗを搬送するために搬送ロボット１２が停止する停止位置を調節する。搬送ロボット１２は、ブレード１２ａに載置した基板Ｗをサセプタ３に搬送する場合、サセプタ３上方に停止する。そして、停止した搬送ロボット１２のブレード１２ａから基板Ｗがリフトピンに受け渡され、リフトピンにより基板Ｗがサセプタ３に搬送される。位置プログラム１６ｃでは、基板Ｗをサセプタ３に載置すべき目標位置と算出プログラム１６ｂで算出した平均位置との差がなくなるように、搬送ロボット１２がサセプタ３の上方で停止する停止位置を調節する。
【００５４】
次に図８及び図９のフローチャートを参照して前述の各種プログラムの内容を説明する。図８の処理は、サセプタ３に載置された基板Ｗから基板Ｗの載置位置とその載置位置の平均位置を算出する処理である。ＣＰＵ１４がＲＡＭ１５のワークメモリを作業領域として駆動プログラム１６ａ、算出プログラム１６ｂを実行する処理である。
【００５５】
サセプタ３に基板Ｗが載置されると、ＣＰＵ１４は、駆動部５を通じてサセプタ３を軸線Ｏ回りに回転させるとともに、カメラ１１ａに撮像領域Ｒを通過する隙間Ｓの撮像画像を撮像させる（Ｓ１）。ＣＰＵ１４には、カメラ１１ａから撮像画像が画像データとして遂次送信され、ＣＰＵ１４は送信された画像データをＲＡＭ１５に格納する（Ｓ２）。ＣＰＵ１４は格納した各画像データから図２Ｂ及び図３に示す距離Ｌ１、Ｌ２を算出し、複数の撮像画像から距離Ｌ１、Ｌ２をプロットしたグラフを生成する（図６参照）。ＣＰＵ１４は生成したグラフから基板Ｗの中心Ｃ１がサセプタ３の中心Ｃからずれた距離と方向を算出し、サセプタ３に載置された基板Ｗの載置位置を示す位置データをＲＡＭ１５に格納する（Ｓ３）。ＲＡＭ１５に既に測定された位置データがある場合（Ｓ４：Ｙｅｓ）は、複数の位置データから基板Ｗの載置位置の平均となる平均位置を算出する。この処理は、例えば、基板Ｗがサセプタ３に載置される毎に繰り返し実行され、平均位置は載置位置を測定する毎に更新され、ＲＡＭ１５に格納される。この処理は本発明の算出手段に相当する。
【００５６】
図９の処理は、基板Ｗを搬送する搬送ロボット１２が反応炉２に進入し、搬送ロボット１２からサセプタ３に基板Ｗを搬送するために搬送ロボット１２が停止する停止位置を調節する処理である。ＣＰＵ１４がＲＡＭ１５のワークメモリを作業領域として位置プログラム１６ｃ等を実行する処理である。
【００５７】
例えば、図８のＳ５の処理によりＲＡＭ１５に平均位置を示すデータが格納、又は更新されると、ＣＰＵ１４は、図９のＳ１１で平均位置を算出する母集団となる載置位置の測定回数が一定回数以上であるかを判定する。測定回数が一定回数に満たないと（Ｓ１１：Ｎｏ）、平均を算出する際の母集団の数が少ないので処理を終える。一方、載置位置の測定回数が一定回数以上であると（Ｓ１１：Ｙｅｓ）、Ｓ１２でＲＡＭ１５に格納された平均位置とサセプタ３に載置すべき基板Ｗの目標位置との差が予め定めた閾値以上であるかを判定する。差が閾値に満たないと（Ｓ１２：Ｎｏ）、平均位置と目標位置が近いとして処理を終える。平均位置と目標位置の差が閾値以上である場合（Ｓ１２：Ｙｅｓ）、Ｓ１３に進む。Ｓ１３では、基板Ｗの平均位置と目標位置との差がなくなるように、搬送ロボット１２の停止位置を修正する修正量が所定量以上であるかを判定する。修正量が所定量以上である場合（Ｓ１３：Ｙｅｓ）、修正量を異常値として処理を終える。一方、修正量が所定量未満であると（Ｓ１３：Ｎｏ）、Ｓ１４で、これまでに搬送ロボット１２の停止位置を修正した修正量の積算修正量が所定の積算量以上であるかを判定する。積算修正量が所定の積算量以上の場合（Ｓ１４：Ｙｅｓ）、積算修正量の異常として処理を終える。一方、積算修正量が所定の積算量未満であると（Ｓ１４：Ｎｏ）、基板Ｗの平均位置と目標位置との差がなくなるように、搬送ロボット１２の停止位置を調節し（Ｓ１５）、処理を終える。
【００５８】
図９の一連の処理は、例えば、基板Ｗの載置位置の平均である平均位置が更新される毎に繰り返し実行される。平均位置のもとになる載置位置の測定回数が不十分な場合には搬送ロボット１２の位置を調節しないため、妥当な測定結果を元に搬送ロボット１２の位置を調節できる。また、搬送ロボット１２の停止位置を調節する修正量に異常値が生じる場合は、搬送ロボット１２の位置の調節を回避できる。図９の処理に示すように異常値に対する保護アルゴリズムを付加することが好ましい。この処理は本発明の調節手段に相当する。
【００５９】
以上のように構成された気相成長装置１によりエピタキシャルウェーハを作製する場合には、先ず反応炉２内に基板Ｗを搬入してサセプタ３上に載置する。サセプタ３に基板Ｗが載置されると、駆動部５がサセプタ３を回転させ、回転するサセプタ３に載置した基板Ｗの周囲の隙間Ｓをカメラ１１ａが撮像する。カメラ１１ａが撮像した複数の撮像画像から基板Ｗの中心Ｃ１とザグリ部３ａの中心Ｃとの位置ずれを算出し、基板Ｗの載置位置を算出する。そして、サセプタ３に載置された基板Ｗにエピタキシャル層を成長させ、エピタキシャルウェーハを作製する。作製したエピタキシャルウェーハは、リフトピンによりサセプタ３から搬送ロボット１２に運ばれ、反応炉２の外に搬送される。その後、新たな基板Ｗが搬送ロボット１２により反応炉２内に搬送され、基板Ｗをサセプタ３に載置すると載置位置と載置位置の平均（平均位置）を算出する。そして、先ほどと同様に基板Ｗにエピタキシャル層を成長する。このような工程を繰り返すことで、搬送ボックスに収納される複数の基板Ｗに対してエピタキシャル層を成長し、複数のエピタキシャルウェーハを作製する。
【００６０】
エピタキシャルウェーハを作製する際にサセプタ３に載置する基板Ｗは、サセプタ３上の目標位置からずれてサセプタ３に載置される場合がある。この位置ずれの原因には、基板Ｗの反り、基板Ｗの熱膨張、リフトピンのぐらつき等、種々の要因が挙げられるため、サセプタ３に載置した基板Ｗの位置ずれは再現性に乏しい。そのため、例えば、直前の起きた基板Ｗの位置ずれを目安に搬送ロボット１２の停止位置を補正しても、次回の位置ずれの要因が直前に起きた位置ずれの要因と異なる場合は、搬送ロボット１２の停止位置を適切に調節できない。
【００６１】
したがって、本実施態様では、サセプタ３に載置した基板Ｗの載置位置について載置位置の平均である平均位置を算出することで、再現性のない基板Ｗの位置ずれに指標をもたせた。そして、その指標となる平均位置に基づき搬送ロボット１２の位置を調節することで、搬送ロボット１２の位置を適切に調節することが可能となる。
【実施例】
【００６２】
以下、実施例及び比較例を挙げて本発明を具体的に説明するが、これらは本発明を限定するものではない。
【００６３】
（実施例）
実施例では、気相成長装置１を用いて搬送ボックスに収納された複数の基板Ｗ（直径３００ｍｍのシリコン単結晶基板）にエピタキシャル層を気相成長した。そして、搬送ロボット１２の停止位置を調節する平均位置と目標位置との差の閾値を０．１ｍｍとした。実施例で使用したカメラ１１ａとしては、受光素子のサイズが４分の１インチ、画素数６４０×４８０のモノクロＣＭＯＳカメラを採用した。ＣＭＯＳカメラのレンズには、サセプタ３に載置した基板Ｗの周辺（外周Ｗａと内壁３ａ１との隙間Ｓの周辺）の３０×２０ｍｍの範囲が撮像できるように、１／２インチフォーマット、焦点距離２５ｍｍのレンズを用いた。この時、隙間Ｓの幅Ｗ１は平均約２０ピクセルに相当した。そして、レンズの前には透過率５％の反射型ＮＤフィルタと赤外線吸収フィルタを設け、ＣＭＯＳカメラに過剰な光が進入しないように構成した。また、ＣＭＯＳカメラを保護する保護管１１ｂとして、外側表面を金メッキの鏡面仕上げにしてランプ９からの熱をできる限り反射できるようにしてＣＭＯＳカメラ（カメラ１１ａ）に装着した。なお、保護管１１ｂの内部には毎分１５リットルの窒素を流通させてＣＭＯＳカメラの温度上昇を防ぐとともに、赤外線吸収フィルタの熱を保護管１１ｂの外に排出するように工夫した。
【００６４】
図３にはＣＭＯＳカメラで撮像した撮像画像が示される。サセプタ３が軸線Ｏ回りに１回転する間に６０の撮像画像を取得し、それぞれの画像から距離Ｌ１、Ｌ２を算出した。距離Ｌ１、Ｌ２の算出には通常のコンピュータ１３ａを用いるとともに、独自のアルゴリズムにより基板Ｗの外周Ｗａとザグリ部３ａの内壁３ａ１を検出した。サセプタ３の回転角を検出する角度センサー４ｂには、スリットを設けた円板を支柱４ａに取付け、スリットをフォトインタラプタで検出した位置を基準位置とし、その基準位置を検出してからの時間に基づきサセプタ３の回転角を検出した。
【００６５】
図７は、実施例で使用した基板Ｗから取得した距離Ｌ１から距離Ｌ２を減算したデータを、縦軸を距離、横軸を回転角としてプロットしたグラフである。図７のグラフの振幅と位相から基板Ｗの中心Ｃ１（基板Ｗの載置位置）はサセプタ３の中心Ｃ（目標位置）から角度の基準位置から４４°の方向に０．２７ｍｍ離れていることが算出された。同じようにして１つの搬送ボックスに収納される全ての複数の基板Ｗについて載置位置を測定した結果が図１０Ａに示される。図１０Ａにおいて、破線で描かれた円の中心がサセプタ３の中心Ｃ（目標位置）であり、図１０Ｂ、図１１及び図１２でも同様である。図１０Ａから基板Ｗの平均位置（基板Ｗの中心Ｃ１位置の平均）は、サセプタ３の中心Ｃ（目標位置）から角度の基準位置から４５°の方向に０．５９ｍｍ離れていることが検出された。
【００６６】
ここで、平均位置と目標位置との距離が搬送ロボット１２の停止位置を調節する閾値の０．１ｍｍより大きくなったため、平均位置と目標位置との距離がなくなるように搬送ロボット１２の停止位置を調節した。そして、停止位置を調節した搬送ロボット１２を用いて、先ほどと別の１つの搬送ボックスに収納される基板Ｗにエピタキシャル層を成長した。図１０Ｂは、停止位置の調節後にサセプタ３に載置した基板Ｗの載置位置（基板Ｗの中心Ｃ１位置）を測定した結果を示す。図１０Ｂに示すように基板Ｗの中心Ｃ１位置のばらつきは搬送ロボット１２の停止位置の調節前とほぼ変わらないのに対し、基板Ｗの中心Ｃ１の載置位置はサセプタ３の中心Ｃ位置（目標位置）とほぼ一致した。そのため、搬送ロボット１２の位置が適切に調節されていることが分かる。
【００６７】
（比較例）
比較例では、実施例と同じ装置を用いて、実施例に続けて以下の実験を行った。
【００６８】
比較例１では、基板Ｗ（直径３００ｍｍのシリコン単結晶基板）を反応炉２に搬入してサセプタ３に載置した後、基板Ｗの中心Ｃ１とサセプタ３の中心Ｃとの位置ずれを（ずれた距離とずれた方向）を算出した。次にサセプタ３に載置した基板Ｗを反応炉２の外に取り出し、算出した位置ずれからサセプタ３の上方で停止する搬送ロボット１２の停止位置を位置ずれがなくなるように調節して再び基板Ｗを反応炉２に搬入した。そして、再び、位置ずれを測定して搬送ロボット１２の位置を調節するとの操作を計２５回繰り返した。図１１は、サセプタ３に載置した基板Ｗの載置位置（基板Ｗの中心Ｃ１）を示す図である。図１１では、載置位置の平均位置はサセプタ３の中心にほぼ一致する。しかし、図１１に示す比較例１では、基板Ｗの中心Ｃ１位置（基板Ｗの載置位置）のばらつきが載置位置の平均（平均位置）に基づいて搬送ロボット１２の停止位置を調節した実施例（図１０Ｂ）に比べて大きくなった。比較例１では、基板Ｗの載置位置（基板Ｗの中心Ｃ１位置）を平均化せず、基板Ｗを反応炉２に搬入する毎に搬送ロボット１２の停止位置を調節している。比較例１のように直前の載置位置を元に搬送ロボット１２の位置を調節すると、載置位置は基板Ｗを載置する毎にばらつくため、ばらつきが悪化して拡大する。例えば、直前の載置位置を修正した方向と同じ方向に次回の載置位置がずれる場合には、相乗的に基板Ｗの載置位置がずれてしまう結果、位置ずれが拡大する。
【００６９】
（比較例２）
比較例２では、比較例１と同じ装置を用いて比較例１に続けて次の実験を行った。サセプタ３に載置した基板Ｗ（直径３００ｍｍのシリコン単結晶基板）の載置位置の平均位置（サセプタ３に載置した基板Ｗの中心Ｃ１位置の平均位置）がサセプタ３の中心Ｃに一致するように搬送ロボット１２の停止位置を調節した。そこから基板Ｗの載置位置がサセプタ３の中心Ｃから右に０．３ｍｍ、上方に０．１ｍｍずれるように搬送ロボット１２の停止位置を調節した。そして、基板Ｗを反応炉２に搬入してサセプタ３に載置した後、基板Ｗの中心Ｃ１とサセプタ３の中心Ｃとの位置ずれ（距離とずれた方向）を算出する作業を２５回繰り返した。途中、サセプタ３の中心Ｃ（目標位置）から基板Ｗの中心Ｃ１が０．４ｍｍ以上離れていると算出された事例が１２回あった。その各１２回については、基板Ｗを反応炉２から取り出した後、サセプタ３の中心Ｃに基板Ｗを載置するように搬送ロボット１２の停止位置を変更し、反応炉２内に搬送ロボット１２を再搬入させ、位置ずれを測定した。また、変更した搬送ロボット１２の停止位置は、再搬入の終了後に元に戻した。
【００７０】
この実験は、載置位置が所定の範囲を逸脱した場合にのみ搬送ロボット１２の停止位置を調節して再搬入する特許文献１に相当するものである。図１２は、このときの基板Ｗの載置位置を示す。基板Ｗの中心Ｃ１位置を平均化せずに載置位置が大きくずれた場合にのみ、ずれた距離に基づいて搬送ロボット１２を調節すると、距離が大きなデータばかりが選択され、搬送ロボット１２の停止位置の調節が過剰となる。よって、基板Ｗの載置位置のばらつきがかえって拡大してしまう。
【００７１】
以上、本発明の実施例を説明したが、本発明はその具体的な記載に限定されることなく、例示した構成等を技術的に矛盾のない範囲で適宜組み合わせて実施することも可能であるし、またある要素、処理を周知の形態に置き換えて実施することもできる。例えば、上記ではザグリ部３ａが円盤状に形成される例、基板Ｗをランプ９で加熱するランプ加熱式の例を説明したが、これに限定されるものではない。
【符号の説明】
【００７２】
１    気相成長装置                  ２  反応炉
３    サセプタ                    ３ａ  ザグリ部
５    駆動部                        ６  ガス供給管
７    ガス排出管                    ９  ランプ
１１  撮像装置                    １２  搬送ロボット
１３  制御部
【図１】
0006315285.tif 000002
【図２Ａ】
0006315285.tif 000003
【図２Ｂ】
0006315285.tif 000004
【図３】
0006315285.tif 000005
【図４】
0006315285.tif 000006
【図５】
0006315285.tif 000007
【図６】
0006315285.tif 000008
【図７】
0006315285.tif 000009
【図８】
0006315285.tif 000010
【図９】
0006315285.tif 000011
【図１０Ａ】
0006315285.tif 000012
【図１０Ｂ】
0006315285.tif 000013
【図１１】
0006315285.tif 000014
【図１２】
0006315285.tif 000015