(57)【要約】【課題】  反応炉に出し入れ可能な基板配置用のサセプタを、反応炉内のターンテーブルにセットする際に、ターンテーブル上のサセプタの有無を検知してこれら反応炉内の部品の衝突を防止することができる気相成長装置を提供する。【解決手段】  反応炉内にターンテーブル１１を設け、上記反応炉内に外から入れた基板配置用のサセプタ２をターンテーブル１１に懸吊或いは支持させた状態にセットする気相成長装置において、ターンテーブル１１にセットされた基板配置用のサセプタ２の有無を電気的に検出する検知手段Ａを有する気相成長装置である。【選択図】  図２
2005340650.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
反応炉内にターンテーブルを設け、上記反応炉内に外から入れたサセプタを上記ターンテーブルに懸吊或いは支持させた状態にセットする気相成長装置において、上記ターンテーブルにセットされた上記サセプタの有無を電気的に検出する検知手段を有することを特徴とする気相成長装置。
【請求項２】
上記サセプタは、基板を保持する導電性の円板と、該円板を上記ターンテーブルに取り付けるための一対の導電性のアームとからなり、上記検知手段は、一対の上記アームを介して円板に通電するための検知回路からなる請求項１記載の気相成長装置。
【請求項３】
上記ターンテーブルは、一対の上記アームを取り付けるためのテーブル部を有し、該テーブル部が一方の上記アームを取り付けるための導電性部材からなる第１の半円部と、他方の上記アームを取り付けるための導電性部材からなる第２の半円部と、上記第１の半円部と上記第２の半円部とに挟まれた非導電性材料からなる中央部とからなり、上記検知回路は、上記第１の半円部と上記第２の半円部とを介して接続される請求項２記載の気相成長装置。
【請求項４】
上記ターンテーブルは、上記テーブル部を支持するための回転支持部が設けられ、該回転支持部は、上記第１の半円部に導通する第１の導体部と、上記第２の半円部に導通する第２の導体部とを有する請求項３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、基板上へ半導体結晶若しくはアモルファス薄膜を形成させる気相成長装置に係り、特にターンテーブル及び基板配置用のサセプタを備えた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において、膜厚分布、比抵抗分布等が均一な高品質結晶を成長させるため、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に、ターンテーブルにセットした基板配置用のサセプタを回転させながら成長させる方法がある。
【０００３】
図３はターンテーブルに基板配置用のサセプタをセットした状態を示す概略図である。
【０００４】
ターンテーブル３１は、図示しない回転機構に接続されている。サセプタ３２は、基板３３が配置される円板部３２ａと、円板部３２ａを支持する腕部３２ｂと、腕部３２ｂから内側に伸びてターンテーブル３１に懸かる嵌合部３２ｃとから構成される。これにより、腕部３２ｂと嵌合部３２ｃとは、鉤を構成する。
【０００５】
このサセプタ３２のターンテーブル３１へのセット手順について説明する。
【０００６】
図４（ａ）〜（ｃ）は、ターンテーブルへのサセプタのセット手順の概略を示した部分断面図である。
【０００７】
図４（ａ）に示すように、サセプタ３２は、水平可動なサセプタ取付用のアーム３４に乗ってターンテーブル３１の真下まで搬送される。このとき、サセプタ取付用のアーム３４の高さは、図３に示した嵌合部３２ｃがターンテーブル３１よりも高い位置に来る。続いて、図４（ｂ）に示すようにターンテーブル３１が上昇する。或る高さまで上昇すると、図３に示すようにターンテーブル３１に嵌合部３２ｃが引っ掛かり、サセプタ３２がターンテーブル３１にセットされた状態になる。最後に図４（ｃ）に示すように、サセプタ取付用のアーム３４が待機位置まで戻る。
【０００８】
なお、図４（ｂ）においてターンテーブル３１が上昇する代わりに、サセプタ取付用のアーム３４が下降するか、若しくはターンテーブル３１が上昇すると共にサセプタ取付用のアーム３４が下降することでも、同様にターンテーブル３１へサセプタ３２がセットされる。
【０００９】
なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、次のものがある。
【００１０】
【特許文献１】特開２００３−２５７８６７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、図３に示すようにターンテーブル３１にサセプタ３２が既にセットされた状態で、装置の操作者のミス等によって別のサセプタ３２を図４に示した方法に従ってターンテーブル３１へのセットを試みると、サセプタ３２、３２同士または、既設のサセプタ３２とサセプタ取付用のアーム３４が衝突して、これらの気相成長装置の部品（部材）が破損する。
【００１２】
この事故の防止策としては、ターンテーブル３１上のサセプタ３２の有無を検知し、サセプタ３２が既に存在する場合には操作者がサセプタ３２のセットを試みても、サセプタ取付用のアーム３４などのサセプタ３２を搬送するための搬送装置に対する図４（ａ）〜（ｃ）で示した一連の動作命令を無効にするような機能を付加すればよい。
【００１３】
ところで、サセプタ３２の有無を検知する方法であるが、気相成長法においては、反応炉内の温度は数百度から千数百度になるため、一般に使用されるセンサを反応炉内各部に設置することは困難である。
【００１４】
また、気相成長の原料に導電性物質を使用することが多いため、電気接点をもつセンサを設置することは、導電性物質がこれらセンサの故障若しくは誤検知の原因となるため、このようなセンサの使用は不可能である。更に、上記２点の問題を回避するため、外部に光電センサを設置し、反応炉壁の覗き窓を通してサセプタ３２の有無を検出することも考えられるが、気相成長に使用される原料によって覗き窓が汚れてくると光電センサの光が遮断され、光電センサが誤作動する可能性がある。
【００１５】
以上のように、従来は反応炉内のターンテーブルにセットされたサセプタの有無を検知する有効な手段は存在しないという問題があった。
【００１６】
そこで、本発明の目的は、反応炉に出し入れ可能な基板配置用のサセプタを、反応炉内のターンテーブルにセットする際に、ターンテーブル上のサセプタの有無を検知してこれら反応炉内の部品の衝突を防止することができる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】
【００１７】
本発明は上記目的を達成するために創案されたものであり、第１の発明は、反応炉内にターンテーブルを設け、上記反応炉内に外から入れたサセプタを上記ターンテーブルに懸吊或いは支持させた状態にセットする気相成長装置において、上記ターンテーブルにセットされた上記サセプタの有無を電気的に検出する検知手段を有する気相成長装置である。
【００１８】
第２の発明は、上記サセプタは、基板を保持する導電性の円板と、該円板を上記ターンテーブルに取り付けるための一対の導電性のアームとからなり、上記検知手段は、一対の上記アームを介して円板に通電するための検知回路からなるものである。
【００１９】
第３の発明は、上記ターンテーブルは、一対の上記アームを取り付けるためのテーブル部を有し、該テーブル部が一方の上記アームを取り付けるための導電性部材からなる第１の半円部と、他方の上記アームを取り付けるための導電性部材からなる第２の半円部と、上記第１の半円部と上記第２の半円部とに挟まれた非導電性材料からなる中央部とからなり、上記検知回路は、上記第１の半円部と上記第２の半円部とを介して接続されるものである。
【００２０】
第４の発明は、上記ターンテーブルは、上記テーブル部を支持するための回転支持部が設けられ、該回転支持部は、上記第１の半円部に導通する第１の導体部と、上記第２の半円部に導通する第２の導体部とを有するものである。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、反応炉に出し入れ可能な基板配置用のサセプタを、反応炉内のターンテーブルにセットする際に、ターンテーブル上のサセプタの有無を検知してこれら反応炉内の部品の衝突を防止することができる気相成長装置を得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明の好適実施の形態を添付図面にしたがって説明する。
【００２３】
半導体デバイス用のウェハを形成する気相成長装置は、結晶の原料である原料ガスを導入する反応炉からなり、この反応炉内に、反応炉内に出し入れ自在な基板配置用のサセプタ２と、この基板配置用のサセプタ２を懸吊若しくは支持してセットし回転するターンテーブルとが設けられて構成される。
【００２４】
基板配置用のサセプタ上には、ウェハを形成するための基板を設けられ、反応炉内で原料ガスが加熱され熱分解されて、この熱分解された原料ガス雰囲気中の基板上に化合物半導体結晶若しくはアモルファス薄膜を成長することによってエピタキシャルウェハが形成される。
【００２５】
この気相成長装置のターンテーブル及び基板配置用のサセプタについて、図１、２により説明する。
【００２６】
図１は、このターンテーブルの組立前の概略を示し、図２（ａ）は、組立後のターンテーブルの概略を示し、図２（ｂ）は、ターンテーブルに基板配置用のサセプタ２を懸吊した状態を示す。
【００２７】
図１に示したようにターンテーブル１１は、導電性材料で形成されるテーブル導電部１１ａ、１１ｂと、非導電性材料で形成されるテーブル絶縁部１１ｃとから構成される。
【００２８】
テーブル導電部１１ａは、外形がほぼ円弧とこの円弧に対する弦とからなるほぼ半円盤状の第１の半円部１１ｈと、第１の半円部１１ｈの弦の中点から立ち上げられたほぼ半円柱状の第１の導電部１１ｋとから形成されるものである。
【００２９】
テーブル導電部１１ｂは、外形がほぼ円弧とこの円弧に対する弦とを輪郭とするほぼ半円盤状の第２の半円部１１ｕと、第２の半円部の弦の中点から立ち上げられたほぼ半円柱状の第２の導電部１１ｖとから形成されるものである。
【００３０】
テーブル絶縁部１１ｃは、細いほぼ板状の中央部１１ｍと、中央部１１ｍのほぼ中央から中央部１１ｍに対して垂直に設けられた軸部１１ｎとから形成されたほぼ丁字状の形状を有するものである。
【００３１】
このような２つのテーブル導電部１１ａ、１１ｂが、テーブル絶縁部１１ｃを挟んで組み合わされて、図２（ａ）に示すようなターンテーブル１１が形成される。
【００３２】
第１の導電部１１ｋは軸部１１ｎの一側面に密着して沿い、第２の導電部１１ｖは第１の導電部１１ｋに対抗し軸部１１ｎの他の側面に密着して沿っており、その結果、第１の導電部１１ｋ及び第２の導電部１１ｖは軸部１１ｎを挟んでほぼ円柱状の回転支持部１１ｒを構成している。
【００３３】
第１の半円部１１ｈ及び第２の半円部１１ｕは、中央部１１ｍを挟んでほぼ円盤状のテーブル部１１ｔを構成している。
【００３４】
ターンテーブル１１は、この回転支持部１１ｒを軸として回転支持部１１ｒとテーブル部１１ｔとが回転する構造となっている。
【００３５】
ここで、回転支持部１１ｒに設けた第１の導電部１１ｋ及び第２の導電部１１ｖは、半円柱状に限るものではなく軸部１１ｎに沿って導電性の線路が形成される形状・構造であればよい。
【００３６】
図２（ｂ）に示すように基板配置用のサセプタ２は、ウェハを形成するための基板３を保持する導電性の円板（以下、サセプタ円板部と称する）２ｔと、サセプタ円板部２ｔに取り付けられた１対の導電性のアーム２ｐ、２ｑとから構成される。
【００３７】
アーム２ｐは、一端がサセプタ円板部２ｔの外周に接して円板面に垂直に伸びて円板部２ｔを吊支する棒状のサセプタ腕部２ｃと、サセプタ腕部２ｃから内側に伸びてターンテーブル１１に懸かるサセプタ嵌合部２ｂとから構成される。これにより、アーム２ｐは、鉤を形成する。
【００３８】
アーム２ｑは、一端がサセプタ円板部２ｔの外周に接して円板面に垂直に伸びて円板部２ｔを吊支する棒状のサセプタ腕部２ｅと、サセプタ腕部２ｅから内側に伸びてターンテーブル１１に懸かるサセプタ嵌合部２ｄとから構成される。これにより、アーム２ｑは、鉤を形成する。
【００３９】
このアーム２ｐとアーム２ｑとは、サセプタ円板部２ｔの両端を挟んで対向し、サセプタ腕部２ｃとサセプタ腕部２ｅとが互いに上方に平行に伸びている。
【００４０】
形成された基板配置用のサセプタ２は、アーム２ｐのサセプタ嵌合部２ｂがテーブル導電部１１ａの第１の半円部１１ｈの端に引っ掛かり、アーム２ｑのサセプタ嵌合部２ｄがテーブル導電部１１ｂの第２の半円部１１ｕの端に引っ掛かり、テーブル部１１ｔにアーム２ｐ、２ｑが取り付けられることで、ターンテーブル１１に懸吊された状態にセットされる。
【００４１】
気相成長装置は、ターンテーブル１１に懸吊された基板配置用のサセプタ２の有無を電気的に検出するための検知手段Ａとしての検知回路（電気回路）を備える。
【００４２】
図に破線矢印で示すように、この基板配置用のサセプタ２の有無を電気的に検出する検知手段Ａは、テーブル導電部１１ａの第１の導電部１１ｋからの電流が、テーブル導電部１１ａの第１の半円部１１ｈを通って、アーム２ｐのサセプタ嵌合部２ｂからサセプタ腕部２ｃに至り、次にサセプタ円板部２ｔを通って、アーム２ｑのサセプタ腕部２ｅからサセプタ嵌合部２ｄに至り、更にテーブル導電部１１ｂの第２の半円部１１ｕを通ってテーブル導電部１１ｂの第２の導電部１１ｖに流れることを検出することによって、基板配置用のサセプタ２の有無を検出するものである。
【００４３】
次に、この気相成長装置の基板配置用のサセプタ２の検知について説明する。
【００４４】
図示していない電流源及び電流検知器からなる導通検知器の一方の極を第１の導電部１１ｋに接続し、他方の極を第２の導電部１１ｖに接続する。
【００４５】
このようにして検知手段Ａに電流源が接続されることで、図中破線矢印で示すように第１の導電部１１ｋを介して、テーブル導電部１１ａから始まり、アーム２ｐ、サセプタ円板部２ｔ、アーム２ｑ、テーブル導電部１１ｂの順にテーブル導電部１１ｂの第２の導電部１１ｖまで電流が流れ、この電流が電流検知器により検知されることで導通ありと検知する。
【００４６】
このように検知手段Ａは、導通状態を基板配置用のサセプタ有りと検知することによって、反応炉内の基板配置用のサセプタの有無を検出することができる。
【００４７】
これに対して、基板配置用のサセプタ２がターンテーブル１１にセットされていない場合には、電流源からテーブル導電部１１ａの第１の導電部１１ｋに流れ込もうとした電流は、ターンテーブル１１のテーブル絶縁部１１ｃがテーブル導電部１１ａ、１１ｂに挟まれて位置している構造のためどこにも流れず、検知手段Ａは導通無しとして、基板配置用のサセプタ２がないことを検知する。
【００４８】
なお、本実施の形態では、ターンテーブル１１の下に基板配置用のサセプタ２を懸吊した一例で説明したが、基板配置用のサセプタ２がターンテーブル１１上に支持された構造にしてもよく、またターンテーブル１１及び基板配置用のサセプタ２の各々の構造も、基板配置用のサセプタ２に電流を流すことができる構成であれば、本実施の形態に限られるものではない。
【００４９】
例えば、本実施の形態の回転支持部１１ｒのように絶縁性の軸部１１ｎの側面に沿って第１の導電部１１ｋ、第２の導電部１１ｖを設ける代わりに、軸部１１ｎ内に第１の導電部、第２の導電部を設けることで回転支持部を形成してもよいし、回転支持部に第１の導電部１１ｋ、第２の導電部１１ｖを設ける代わりに第１の半円部１１ｈ、第２の半円部１１ｕに導通検知器を直接接続することでもよい。
【００５０】
以上説明したような検知手段Ａを利用して、基板配置用のサセプタ２をターンテーブル１１にセットしない状態では、基板配置用のサセプタ２をセットする指示をするための操作ボタンをＯＮすることにより基板配置用のサセプタ２のセットを開始するような機構を設けることが可能となる。
【００５１】
この機構は、ターンテーブル１１に基板配置用のサセプタ２をセットした状態で、別の基板配置用のサセプタを更にセットしようとした場合には、操作ボタンを押しても、既にセットされている基板配置用のサセプタ２により導通していることを装置の制御器（既に説明した電流源及び電流検知器からなる図示しない導通検知器を含む）が検出したため、安全装置が作動して操作ボタンからの信号を無効にするようにするとよい。
【００５２】
この結果、基板配置用のサセプタ２がターンテーブル１１にセットされているときに、従来発生していたようなターンテーブルと基板配置用のサセプタ２との衝突事故を防止することができる。
【００５３】
以上説明したように、気相成長装置は、基板配置用のサセプタの有無を検知するためサセプタの一対のアームを介して円板に通電する検知手段を有し、その検知手段が通電の有無を検知する導通検知器に接続されるため、従来のように基板配置用のサセプタが既に反応炉内にセットされている場合には、誤って他の基板配置用のサセプタをセットすることのない気相成長装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明の実施の形態であるターンテーブルの一例を示す概略図である。
【図２】図２（ａ）は、基板配置用のサセプタにセットする前のターンテーブルを示す概略図である。図２（ｂ）は、ターンテーブルを基板配置用のサセプタにセットした状態を示す概略図である。
【図３】従来技術におけるターンテーブルにサセプタをセットした状態を示す概略図である。
【図４】図４（ａ）〜（ｃ）は、従来技術におけるターンテーブルへのサセプタのセット方法を示す概略図である。
【符号の説明】
【００５５】
２  サセプタ
２ｂ、２ｄ  サセプタ嵌合部
２ｃ、２ｅ  サセプタ腕部
２ｐ、２ｑ  アーム
２ｔ  サセプタ円板部（円板）
３  基板
１１  ターンテーブル
１１ａ、１１ｂ  テーブル導電部
１１ｃ  テーブル絶縁部
１１ｈ  第１の半円部
１１ｋ  第１の導電部
１１ｍ  中央部
１１ｎ  軸部
１１ｒ  回転支持部
１１ｔ  テーブル部
１１ｕ  第２の半円部
１１ｖ  第２の導電部
３１  ターンテーブル
３２  サセプタ
３２ａ  円板部
３２ｂ  腕部
３２ｃ  嵌合部
３３  基板
３４  アーム（サセプタ取付用のアーム）
Ａ  検知手段
【図１】
2005340650.tif 000003
【図２】
2005340650.tif 000004
【図３】
2005340650.tif 000005
【図４】
2005340650.tif 000006