(57)【要約】【課題】シール機構に問題がある場合に確実に装置の稼働を停止させることが可能な気相成長装置及び気相成長装置の稼働判断方法を提供する。【解決手段】回転環とシール部材との間にパージガスを供給した後、パージガスの供給圧が基準範囲内であるか否かを判別する（ステップ１０４）。供給圧が基準範囲内であり、かつ、パージガスの供給により変位したシール部材の変位量が基準範囲内である場合に、モータによる回転軸の回転駆動が許可され、気相成長装置の稼働が許可される。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
チャンバ内で基板を保持する基板保持部と、
前記基板保持部を回転駆動可能な回転駆動部と、
前記基板保持部に対して付勢されるシール部材を有し、前記チャンバ内の雰囲気と前記回転駆動部の雰囲気とを分離するシール機構と、
前記基板保持部と前記シール部材との間にパージガスを供給するパージガス供給手段と、
前記パージガスの供給圧を検出する供給圧検出手段と、
前記パージガスの供給により変位する前記シール部材の変位量を検出する変位量検出手段とを備えたことを特徴とする気相成長装置。
【請求項２】
請求項１に記載の気相成長装置において、
前記回転駆動部の駆動を制御する制御手段を更に備え、
前記制御手段は、前記供給圧が基準範囲内であり、かつ、前記変位量が基準範囲内である場合に、前記回転駆動部の駆動を許可することを特徴とする気相成長装置。
【請求項３】
請求項２に記載の気相成長装置において、
前記制御手段は、前記回転駆動部の駆動中に、前記供給圧が基準範囲外となるか、もしくは、前記変位量が基準範囲外となった場合には、前記回転駆動部の駆動を停止することを特徴とする気相成長装置。
【請求項４】
チャンバ内の雰囲気と、該チャンバ内に配置された基板保持部を回転させる回転駆動部の雰囲気とを分離するシール機構を有する気相成長装置の稼働判断方法であって、
前記基板保持部と、前記基板保持部に対して付勢される前記シール機構のシール部材との間にパージガスを供給するステップと、
前記パージガスを供給した後、前記パージガスの供給圧が基準範囲内であり、かつ、前記パージガスの供給により変位する前記シール部材の変位量が基準範囲内である場合に、前記回転駆動部の駆動を許可するステップとを含むことを特徴とする気相成長装置の稼働判断方法。
【請求項５】
請求項４に記載の気相成長装置の稼働判断方法において、
前記回転駆動部の駆動が許可された後、前記供給圧が基準範囲外、もしくは、前記変位量が基準範囲外となった場合に、前記回転駆動部の駆動を停止するステップを更に含むことを特徴とする気相成長装置の稼働判断方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、気相成長装置および気相成長装置の稼働判断方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
チャンバ内の処理雰囲気と、基板保持部を回転させるモータの雰囲気とを切り分ける（遮蔽）するためのシール機構が知られている（例えば、特許文献１参照。）。このシール機構によれば、回転駆動部により回転される基板保持部に対してシール部材がスプリング力により付勢される。そして、これら基板保持部とシール部材と間に高圧のパージガスを供給することで、両者の間に微小隙間が形成される。この微小隙間によって非接触状態を保ちつつ、上記回転駆動部が駆動される。
【０００３】
従って、パージガスが供給されていない場合には基板保持部とシール部材が接しており、パージガスの供給圧が不足している場合には基板保持部とシール部材との間に十分な隙間が形成されていない。このような状態で回転駆動部を駆動すると、基板保持部とシール部材とが接触してしまい、ダスト等が発生してしまう。発生したダスト等が処理室内に流れ込むと、ウェハに対して悪影響を及ぼす可能性がある。
かかる悪影響を防止するため、回転駆動部を用いて回転軸を回転させる前に、パージガスの供給圧に基づいて回転駆動を許可する方法が考えられる。さらに、回転軸の回転中も供給圧を監視し、供給圧が低下した場合には回転軸の回転を停止する方法が考えられる。
【０００４】
しかしながら、パージガスの供給圧が条件を満たしている場合であっても、シール機構の問題により、基板保持部とシール部材との間に十分な隙間を形成することができない場合がある。この場合、上述したようにダスト等の発生を招来し、このダスト等がウェハに対して悪影響を及ぼす結果となる。
【特許文献１】特開２００５−３２１００２号公報
【特許文献２】特開２００６−１７２４２号公報
【特許文献３】特開平１１−２６５８６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の課題は、上記課題に鑑み、シール機構に問題がある場合に確実に装置の稼働を停止させることが可能な気相成長装置及び気相成長装置の稼働判断方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するため、本発明の第１の態様は、気相成長装置であって、チャンバ内で基板を保持する基板保持部と、前記基板保持部を回転駆動可能な回転駆動部と、前記基板保持部に対して付勢されるシール部材を有し、前記チャンバ内の雰囲気と前記回転駆動部の雰囲気とを分離するシール機構と、前記基板保持部と前記シール部材との間にパージガスを供給するパージガス供給手段と、前記パージガスの供給圧を検出する圧力検出手段と、前記パージガスの供給により変位する前記シール部材の変位量を検出する変位量検出手段とを備えたことを特徴とする。
この第１の態様では、パージガスの供給圧だけでなく、パージガスの供給により変位するシール部材の変位量が検出される。パージガスの供給圧が所定の基準を満たしている場合であっても、シール機構の問題により基板保持部とシール部材との間に所望の隙間を確保することができない場合がある。第１の態様によれば、該隙間と相関を有するシール部材の変位量が検出されるため、その変位量に基づいてシール機構に問題があるか否かを判断することができる。よって、シール機構に問題がある場合には、確実に回転軸の回転を停止して、気相成長装置の稼働を停止させることが可能である。
【０００７】
この第１の態様において、前記回転駆動部の駆動を制御する制御手段を更に備え、前記制御手段は、前記供給圧が基準範囲内であり、かつ、前記変位量が基準範囲内である場合に、前記回転駆動部の駆動を許可することが好ましい。これにより、シール機構に問題があり基板保持部とシール部材との間に隙間を確保できない場合には、回転駆動部の駆動が許可されることを防止することができ、ダスト等の発生を防止することができる。
【０００８】
この第１の態様において、前記制御手段は、前記回転駆動部の駆動中に、前記供給圧が基準範囲外となるか、もしくは、前記変位量が基準範囲外となった場合には、前記回転駆動部の駆動を停止することが好ましい。回転駆動部の駆動後に、シール機構に問題が発生した場合には、即座に回転駆動部の駆動を停止させることができ、ダスト等の発生を抑制することができる。
【０００９】
本発明の第２の態様は、チャンバ内の雰囲気と、該チャンバ内に配置された基板保持部を回転させる回転駆動部の雰囲気とを分離するシール機構を有する気相成長装置の稼働判断方法であって、前記基板保持部と、前記基板保持部に対して付勢される前記シール機構のシール部材との間にパージガスを供給するステップと、前記パージガスを供給した後、前記パージガスの供給圧が基準範囲内であり、かつ、前記パージガスの供給により変位する前記シール部材の変位量が基準範囲内である場合に、前記回転駆動部の駆動を許可するステップとを含むことを特徴とする。
この第２の態様では、パージガスの供給圧だけでなく、パージガスの供給により変位するシール部材の変位量が基準範囲内となった場合に、回転駆動部の駆動が許可される。パージガスの供給圧が条件を満たしている場合であっても、シール機構の問題により基板保持部とシール部材との間に所望の隙間を確保することができない場合がある。第２の態様によれば、該隙間と相関を有するシール部材の変位量を考慮して回転駆動部の駆動が許可されるため、シール機構に問題がある場合には確実に気相成長装置の稼働を停止させることができる。
【００１０】
この第２の態様において、前記回転駆動部の駆動が許可された後、前記供給圧が基準範囲外、もしくは、前記変位量が基準範囲外となった場合に、前記回転駆動部の駆動を停止するステップを更に含むことが好ましい。回転駆動部の駆動後に、シール機構に問題が発生した場合には、即座に回転駆動部の駆動を停止させることができ、ダスト等の発生を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
図１は、本発明の実施の形態による気相成長装置１の概略構成を説明するための図である。気相成長装置１は、例えば、枚葉式のエピタキシャル装置である。図１に示すように、エピタキシャル装置１は、反応室としてのチャンバ２を有している。
【００１２】
チャンバ２の上部には、気相成長に必要なプロセスガス（原料ガス）を導入する導入管３の一端が接続されている。図示しないが、導入管３の他端は、流量制御計であるマスフローコントローラを介してガス源に連通している。プロセスガスとしては、例えば、キャリアガスとしての水素（Ｈ２）や、シリコン源としてのシラン（ＳｉＨ４）、ジクロロシラン（ＳｉＨ２Ｃｌ２）、トリクロロシラン（ＳｉＨＣｌ３）や、ドーパントガスとしてのジボラン（Ｂ２Ｈ６）、ホスフィン（ＰＨ３）等を挙げることができる。なお、プロセスガスをシャワーヘッドによりチャンバ２内に供給してもよい。
【００１３】
また、チャンバ２の底部には、排気管４の一端が接続されている。排気管４の他端は、真空排気手段５としての真空ポンプに通じている。排気管４におけるチャンバ２近傍には、圧力制御弁としてのスロットル弁６が設けられている。このスロットル弁６の開度を制御することで、チャンバ２内の圧力を目標圧力に制御することができる。
【００１４】
チャンバ２内には、ウェハ７を水平方向に回転自在に保持するホルダ８が配置されている。ウェハ７は、ホルダ８内に配置されたアウトヒータ９ａ及びインヒータ９ｂによって所望の成長温度に加熱される。ホルダ８は、その底部に回転環１０を有している。回転環１０には、回転軸１１が接続されている。回転軸１１を回転駆動手段１２であるモータにより回転駆動すると、ホルダ８に保持されたウェハ７が回転する。回転軸１１及びモータ１２は、カバー１３により覆われている。
【００１５】
エピタキシャル装置１は、チャンバ２内の処理雰囲気と、モータ１２の雰囲気（すなわち、カバー１３内の雰囲気）とを遮蔽するためのシール機構Ｓを備えている。シール機構Ｓは、図２に示すように、環状のシール部材１４を備えている。図２は、図１に示したシール機構Ｓの近傍を示す図である。シール部材１４は、その上面１４ａと対向する回転環１０に向けてスプリング１５によって付勢されている。スプリング１５は、スプリング保持部１６により保持される。スプリング保持部１６の円弧状溝１６ａには、ドライブピン１６ｂが嵌め込まれている。このドライブピン１６ｂがシール部材１４下端の凹部１４ｃに係合することにより、シール部材１４の垂直方向の移動を許容しつつ水平方向の移動が禁止される。
【００１６】
スプリング保持部１６の外周部は、ボルト２３により環状のシール部材保持部１７の下端に固定されている。これにより、シール部材１４の外側に、シール部材保持部１７が配置される。シール部材保持部１７の外周部は、ボルト２４によりカバー１３上部に固定されている。カバー１３は、その上端に外周方向に突出するフランジ部分１３ａを有している。このフランジ部分１３ａはボルト２５によりチャンバ２の底部２ａに固定されている。
【００１７】
回転環底面１０ａの対向面であるシール部材上面１４ａからは、パージガス供給通路１９を介して高圧のパージガス（「シールガス」ともいう。）が噴き出される。パージガス供給通路１９の他端は、パージガスの供給圧を検出する圧力計２０と、パージガスの供給を制御するパージバルブ２１を介してパージガス源１８に連通している。パージガスとしては、例えば、清浄な水素ガスを用いることができる。
【００１８】
このパージガス供給通路１９は、カバー１３内を斜め方向に貫通する供給通路１９ａと、シール部材保持部１７内を水平方向に貫通する供給通路１９ｂと、シール部材１４内を上方に屈曲して貫通する供給通路１９ｃとを含んでいる。供給通路１９ａ，１９ｂの連通部分は、Ｏリング２６によってシールされている。Ｏリング２６は、シール部材保持部１７の外周面に形成された溝内にはめ込まれている。供給通路１９ｂ，１９ｃの連通部分は、Ｏリング２７によってシールされている。Ｏリング２７は、シール部材保持部１７の内周面とシール部材１４の外周面との間に挟まれるように配置されている。また、シール部材１４の内周面とスプリング保持部１６との間には、Ｏリング２８が配置されている。
このようにシール部材上面１４ａから高圧のパージガスを供給することにより、シール部材上面１４ａと回転環１０ａとの間を非接触状態に保持しつつ、上記処理雰囲気とモータ雰囲気とを遮蔽することができる。
【００１９】
また、図２に示すように、スプリング保持部１６の下方には、レーザ干渉計２２が配置されている。レーザ干渉計２２は、スプリング保持部１６の溝１６ａを更に下方に延長した開口１６ｃを介して、シール部材下面１４ｂまでの距離、すなわち、シール部材下面１４ｂの位置を検出することができる。
ここで、シール部材底面１４ｂの位置は、シール部材上面１４ａと回転環下面１０ａとの間の隙間と相関を有する。よって、この隙間が無いとき（パージガスの供給がないとき）のシール部材下面１４ｂの位置を予め求めておくことで、パージガスの供給により変位したシール部材１４の変位量を求めることができ、シール部材上面１４ａと回転環下面１０ａとの間の隙間を求めることができる。
【００２０】
エピタキシャル装置１は、該エピタキシャル装置１の装置稼動判断制御（図３参照）を含む全体制御を行う制御部３０を備えている。制御部３０には、真空ポンプ５、スロットル弁６、ヒータ９ａ，９ｂ、モータ１２、圧力計２０、パージバルブ２１及びレーザ変位計２２が接続されている。
【００２１】
上記エピタキシャル装置１によれば、スプリング力によってシール部材１４が回転環１０に付勢される。これにより、チャンバ２内の処理雰囲気と、モータ１２の雰囲気とが遮蔽される。この状態で、モータ１２を駆動すると、シール部材１４と回転環１０とが接触してダスト等が発生する。シール部材表面１４ａからパージガスを噴出することで、シール部材１４と回転環１０との間に高圧のパージガスが供給され、シール部材１４と回転環１０との間に微小な隙間が形成される。この微小な隙間（例えば、１０μｍ）によりシール部材１４と回転環１０とが非接触状態に保たれるため、モータ１２により回転軸１１を回転駆動させることができる。
【００２２】
ところで、かかるシール部材１４と回転環１０との間の非接触状態を、パージガスの供給圧に基づいて監視することができる。すなわち、パージガスの供給圧が基準範囲内であれば、シール部材１４と回転環１０との間に十分な隙間（例えば、１０μｍ）が形成されていると判断することができ、モータ１２により回転軸１１の回転駆動が可能であると判断することができる。
【００２３】
しかしながら、このような監視を行っているにも関わらず、シール機構Ｓの問題により、両者間の隙間が十分に保たれない場合がある。シール機構Ｓの問題とは、例えば、スプリング１５の個体ばらつきや、シール部材１４の固着等を挙げることができる。このような問題があると、回転軸１１の回転駆動中に、シール部材１４と回転環１０とが接触してしまい、ダスト等が発生してしまい、そのダスト等によりウェハ７に悪影響が及ぼされる可能性がある。
【００２４】
そこで、本実施の形態では、パージガスの供給圧に加えて、シール部材１４の変位量に基づいて、モータ１２により回転軸１１の回転駆動が可能であるか否か、すなわち、エピタキシャル装置１の稼働が可能であるか否かを判断することとする。以下、具体的な制御について説明する。
【００２５】
図３は、本実施の形態において、制御部３０が実行する装置稼働判断制御ルーチンを示すフローチャートである。図３に示すルーチンによれば、先ず、稼働開始要求が有るか否かを判別する（ステップ１００）。このステップ１００では、ホルダ８上にウェハ７が搬送された後からモータ１２が駆動開始される前までの期間、稼働開始要求が有ると判別される。上記ステップ１００で稼働開始要求が有ると判別された場合には、パージバルブ２１を開弁操作してパージガスを供給する（ステップ１０２）。
【００２６】
次に、圧力計２０により検出されるパージガスの供給圧が基準範囲内であるか否かを判別する（ステップ１０４）。この基準範囲は、回転環１０とシール部材１４との間に所望の隙間を形成するために必要なパージガスの供給圧であって、例えば、０．２ＭＰａ〜０．２５ＭＰａに予め設定されている。このステップ１０４で供給圧が基準範囲外であると判別された場合には、回転環１０とシール部材１４との間に所望の隙間を形成可能な供給圧に達していないと判断される。この場合、本ルーチンを終了するため、モータ１２による回転軸１１の回転駆動が許可されない。
【００２７】
一方、上記ステップ１０４で供給圧が基準範囲内である場合には、パージガスの供給により変位するシール部材１４の変位量が基準範囲内であるか否かを判別する（ステップ１０６）。この基準範囲は、シール機構Ｓに問題があるか否かを判断するための基準となる範囲であり、パージガスを供給しないときのシール部材下面１４ｂの位置を基準として、所望の隙間の長さ（例えば、１０μｍ）を設定することができる。このステップ１０６で変位量が基準範囲外であると判別された場合には、十分な供給圧でパージガスを供給しているにも関わらず、回転環１０とシール部材１４との間に所望の隙間が形成されず、シール機構Ｓに問題があると判断される。この場合も、本ルーチンを終了するため、モータ１２による回転軸１１の回転駆動が許可されない。シール機構Ｓの問題がある旨を表示装置（ディスプレイ）に表示することで、装置オペレータにシール機構Ｓの点検及び／又は交換を促すことができる。
【００２８】
上記ステップ１０６で変位量が基準範囲内であると判別された場合には、エピタキシャル装置１の稼働が許可される（ステップ１０８）。このステップ１０８では、モータ１２への通電を行うことで、回転軸１１の回転駆動が開始され、プロセスガスの供給が開始される。その後、本ルーチンを終了する。
【００２９】
その後も、供給圧及び変位量が監視される。すなわち、図３に示すルーチンが再び起動されると、上記ステップ１００で“ＮＯ”と判別され、ステップ１１０の処理に移行する。このステップ１１０では、回転軸１１が駆動中であるか否か、すなわち、エピタキシャル装置１が稼働中であるか否かが判別される。エピタキシャル装置１が待機中である場合には、このステップ１１０で“ＮＯ”と判別され、本ルーチンを終了する。
【００３０】
一方、上記ステップ１１０で回転軸１１が駆動中であると判別された場合には、上記ステップ１０４と同様に、供給圧が基準範囲内（例えば、０．２ＭＰａ〜０．２５ＭＰａ）であるか否かを判別する（ステップ１１２）。供給圧が基準範囲内に維持されている場合には、このステップ１１２で“ＹＥＳ”と判別される。その後、上記ステップ１０６と同様に、変位量が基準範囲内であるか否かを判別する（ステップ１１４）。変位量が基準範囲内に維持されている場合には、このステップ１１４で“ＹＥＳ”と判別された後、本ルーチンを終了する。そうすると、装置の稼働が維持される。
【００３１】
しかしながら、装置稼働が許可された後、供給圧が基準範囲内であるにも関わらず、変位量が基準範囲外であると判別された場合には、装置稼働が停止される（ステップ１１６）。このステップ１１６では、モータ１２への通電を停止することで、回転軸１１の回転駆動が停止される。その後、本ルーチンを終了する。この場合、シール機構Ｓの問題が生じた旨を表示装置（ディスプレイ）に表示することで、装置オペレータにシール機構Ｓの点検及び／又は交換を促すことができる。
【００３２】
以上説明したように、本実施の形態では、パージガスの供給圧を検出すると共に、パージガスの供給により変位するシール部材１４の変位量をレーザ変位計２２によって検出するようにした。このレーザ変位計２２による検出結果から、シール部材１４の基準位置からの変位量（移動量）、すなわち、シール部材１４の位置を特定することができる。このため、回転環１０とシール部材１４との間に形成される隙間を求めることができる。そして、パージガスの供給圧だけでなく、シール部材１４の変位量を考慮して、エピタキシャル装置１の稼働を許可する。すなわち、パージガスの供給圧が基準範囲内であるにも関わらず、シール部材１４の変位量が基準範囲外である場合には、シール機構Ｓに問題があると判断することができ、モータ１２による回転軸１１の駆動が禁止される。従って、シール機構Ｓの問題に起因するダスト等の発生を防止することができる。
【００３３】
尚、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々変形して実施することができる。例えば、上記実施の形態ではレーザ変位計２２によりシール部材下面１４ｂまでの距離を検出しているが、本発明はこれに限られるものではなく、シール部材１４と対向する位置で回転環１０内にレーザ変位計２２を埋設して、レール部材上面１４ａまでの距離を検出するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の実施の形態による気相成長装置１の概略構成を説明するための図である。
【図２】図１に示したシール機構Ｓの近傍を拡大して示す図である。
【図３】本発明の実施の形態において、制御部３０が実行する装置稼働判断制御ルーチンを示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００３５】
１  エピタキシャル装置
２  チャンバ
８  ホルダ
１０  回転環
１１  回転軸
１２  モータ
１４  シール部材
１５  スプリング
１９  パージガス供給通路
２０  圧力計
２２  レーザ変位計
３０  制御部
【図１】
2009259989.tif 000003
【図２】
2009259989.tif 000004
【図３】
2009259989.tif 000005