JP2014075467A - 気相成長装置 - Google Patents

Abstract

【課題】生産性が高くコンパクトな気相成長装置を提供する。
【解決手段】本発明に係る気相成長装置１は、チャンバー本体３とチャンバー蓋４とに上下に分割可能なチャンバー２内に設置された基板５上に原料ガスを供給して基板上５に薄膜を成長させる気相成長装置１であって、前記気相成長装置１は、円板状からなりチャンバー本体３側に着脱可能に設置されて基板５を保持するサセプタ７と、サセプタ７における基板保持部以外の部位を覆うようにサセプタ７上に載置されるサセプタカバー９と、サセプタ７との間に所定の間隔を離して対向配置されて原料ガスの流路を形成する天井板１１と、チャンバー２が分割された際に形成されるチャンバー本体３の上方空間に、サセプタ７、サセプタカバー９、天井板１１のうち少なくとも１つを一時的に仮置きする仮置き装置２１とを有することを特徴とするものである。
【選択図】図１

Description

本発明は、反応炉内に設置された基板上に原料ガスを供給して前記基板上に薄膜を成長させる気相成長装置に関する。

気相成長法は、薄膜の原料をガス状態にして基板上に供給し、化学反応により基板表面に原料を堆積させる薄膜形成法である。例えば、青色発光ダイオード、緑色発光ダイオードや紫色レーザダイオードの材料となる窒化ガリウム系半導体薄膜は、原料として有機金属を用いるＭＯＣＶＤ（Metal Organic Chemical Vapor Deposition:有機金属気相成長）法により製造される。

気相成長法を利用して半導体薄膜を成膜する気相成長装置としては、例えば、特許文献1に開示されるものがある。特許文献１の気相成長装置は、気相成長の反応炉となるチャンバーに複数枚の基板を載置したサセプタを設置し、チャンバー中央に配置されたノズルから、半導体薄膜の材料を含む原料ガスを全方位に供給して基板上に半導体薄膜を気相成長させる自公転型の気相成長装置である。このような気相成長装置においては、半導体薄膜の生産性を向上させるためにチャンバーの大型化が進められており、それに伴い天井板、サセプタカバーおよびサセプタ等のチャンバー内の部材が大型化している。

このような気相成長装置においては、成膜が終了すると、天井板等の部材に反応生成物が付着する。これらの生成物を放置して成膜を継続すると、生成物に含まれる構成金属の一部が成膜時に液状となってチャンバー内に拡散して、成膜に悪影響を与える恐れがある。そのため、使用後の天井板等を新たなものに交換する必要があるが、交換時の効率を向上させるために、一般的には、特許文献１の気相成長装置のように、グローブボックス内に天井板等の部材を一時的に保持するためのスペースが確保されている（特許文献１の段落［００３２］および図６を参照）。

特開２０１０−２５５０８３

しかし、上記のように、天井板等の部材を一時的に保持するためのスペースを確保すると、装置自体が大型化するという問題があった。加えて、上述したとおり天井板等の部材は大型化してきており、この問題はより顕著なものとなっている。
また、天井板等の交換はグローボックス内に設置したロボットアームによって行われるが、交換スペースがチャンバーと別の場所に設けられていることから、交換に要するサイクルタイムが長くなり、生産性が低下するという問題もある。

本発明は、かかる課題を解決するためになされたものであり、生産性が高くコンパクトな気相成長装置を提供することを目的とする。

（１）本発明に係る気相成長装置は、チャンバー本体とチャンバー蓋とに上下に分割可能なチャンバー内に設置された基板上に原料ガスを供給して前記基板上に薄膜を成長させる気相成長装置であって、
前記気相成長装置は、
円板状からなり前記チャンバー本体側に着脱可能に設置されて前記基板を保持するサセプタと、
該サセプタにおける基板保持部以外の部位を覆うように該サセプタ上に載置されるサセプタカバーと、
前記サセプタとの間に所定の間隔を離して対向配置されて前記原料ガスの流路を形成する天井板と、
前記チャンバーが分割された際に形成される前記チャンバー本体の上方空間に、前記サセプタ、前記サセプタカバー、前記天井板のうち少なくとも１つを一時的に仮置きする仮置き装置とを有することを特徴とするものである。

（２）また、上記（１）に記載のものにおいて、前記仮置き装置は、前記チャンバー本体の上方空間に出入り可能な単数又は複数の仮置きアームを有し、該仮置きアームは、その先端に前記サセプタ、前記サセプタカバー、前記天井板のうち少なくとも１つを一時的に仮置きする仮置き部を備えてなることを特徴とするものである。

（３）また、上記（１）又は（２）に記載のものにおいて、前記仮置き装置は、前記天井板を仮置きする天井板仮置き部と、前記サセプタカバーが載置されたサセプタまたは前記サセプタカバーを仮置きするサセプタ仮置き部とを有することを特徴とするものである。

（４）また、上記（３）に記載のものにおいて、前記仮置き部は上段支持部と下段支持部の上下２段からなり、前記上段支持部が前記天井板仮置き部であり、前記下段支持部が前記サセプタ仮置き部であることを特徴とするものである。

（５）また、上記（１）乃至（４）のいずれかに記載のものにおいて、前記仮置き装置は、仮置きした前記サセプタ、前記サセプタカバーまたは前記天井板の中心を前記チャンバー本体の中心に一致させる中心合せ機構を有していることを特徴とするものである。

（６）また、上記（５）に記載のものにおいて、前記中心合せ機構は、仮置きした前記サセプタ、前記サセプタカバーまたは前記天井板の外周部における少なくとも３カ所に当接して前記サセプタ、前記サセプタカバーまたは前記天井板を中心方向へ微動させる芯出し片を備えてなることを特徴とするものである。

（７）また、上記（６）に記載のものにおいて、前記芯出し片は、圧縮空気によって突出可能となっていることを特徴とするものである。

（８）また、上記（１）乃至（７）のいずれかに記載のものにおいて、前記サセプタ、前記サセプタカバー、前記天井板のうち少なくとも１つを前記チャンバーの内外に搬送する搬送アームと、
前記天井板を昇降可能に支持するとともに前記原料ガスを供給するノズル部と、
前記サセプタカバーが載置されたサセプタまたは前記サセプタカバーを下方から突き上げて昇降可能に支持する突き上げ昇降機構と、
前記搬送アーム、前記ノズル部、前記突き上げ昇降機構および、前記仮置き装置の動作を制御する制御部を備えたことを特徴とするものである。

（９）また、上記（８）に記載のものにおいて、前記サセプタの外周部には複数の貫通孔が設けられており、
前記突き上げ昇降機構は、
前記チャンバー本体の外周部に昇降可能に立設された複数の突き上げ棒と、該各突き上げ棒の上端面を常時は、前記チャンバー側に設置された状態の前記サセプタよりも下方に位置させ、動作時には前記チャンバー側に設置された状態の前記サセプタに載置された前記サセプタカバーよりも上方に上昇させる昇降手段と、前記サセプタを回転させて前記各貫通孔の位置と前記突き上げ棒の上端面との相対位置を制御することによって、前記サセプタを突き上げるか、前記サセプタカバーを突き上げるかを選択する機能とを有することを特徴とするものである。

（１０）また、上記（１）乃至（９）のいずれかに記載のものにおいて、前記制御部は、
前記サセプタ、前記サセプタカバー、前記天井板のうち少なくとも１つを前記搬送アームで搬送して前記仮置き装置に渡して保持させる工程と、
前記ノズル部で前記天井板を上昇させる工程と、
前記突き上げ昇降機構で前記サセプタ及び／又は前記サセプタカバーを上昇させる工程と、
前記ノズル部および／または前記突き上げ昇降機構で保持した部材を前記搬送アームに渡して搬送する工程と
前記天井板を保持した状態の前記仮置き装置から前記ノズル部に前記天井板を受渡す工程と、
前記サセプタと前記サセプタカバーを保持した状態の前記仮置き装置から前記突き上げ昇降機構に前記サセプタ及び／又は前記サセプタカバーを受渡す工程とを実現するプログラムを備えてなることを特徴とするものである。

（１１）また、上記（８）乃至（１０）のいずれかに記載のものにおいて、前記搬送アームは、前記天井板を保持する上段部と、前記サセプタおよび前記サセプタカバー、または前記サセプタカバーを保持する下段部とを有しており、
前記上段部で保持する部材と前記下段部で保持する部材とが互いに接触しないように保持可能なことを特徴とするものである。

本発明においては、チャンバーが分割された際に形成されるチャンバー本体の上方空間に、サセプタ、サセプタカバー、天井板のうち少なくとも１つを一時的に仮置きする仮置き装置を有していることにより、生産性が高くコンパクトな気相成長装置を提供することができる。

本発明の実施の形態にかかる気相成長装置の立断面図である（その１）。 本発明の実施の形態にかかる気相成長装置の立断面図である（その２）。 図１の気相成長装置を構成する部材について説明する説明図である（その１）。 図１の気相成長装置を構成する部材について説明する説明図である（その２）。 図１の気相成長装置の動作について説明する説明図である（その１）。 図１の気相成長装置の動作について説明する説明図である（その２）。 図１の気相成長装置を構成する部材について説明する説明図である（その３）。 図１の気相成長装置を構成する部材について説明する説明図である（その４）。 図１の気相成長装置を用いた搬送方法の一例における１工程について説明する説明図である（その１）。 図１の気相成長装置を用いた搬送方法の一例における１工程について説明する説明図である（その２） 図１の気相成長装置を用いた搬送方法の一例における１工程について説明する説明図である（その３） 図１の気相成長装置を用いた搬送方法の一例における１工程について説明する説明図である（その４） 図１の気相成長装置を用いた搬送方法の一例における１工程について説明する説明図である（その５） 図１の気相成長装置を用いた搬送方法の一例における１工程について説明する説明図である（その６） 図１の気相成長装置を用いた搬送方法の一例における１工程について説明する説明図である（その７） 図１の気相成長装置を用いた搬送方法の一例における１工程について説明する説明図である（その８） 図１の気相成長装置を用いた搬送方法の一例における１工程について説明する説明図である（その９） 図１の気相成長装置を用いた搬送方法の一例における１工程について説明する説明図である（その１０） 図１の気相成長装置を用いた搬送方法の一例における１工程について説明する説明図である（その１１） 図１の気相成長装置を用いた搬送方法の図９〜図１９の他の例における１工程について説明する説明図である（その１）。 図１の気相成長装置を用いた搬送方法の図９〜図１９の他の例における１工程について説明する説明図である（その２）。 図１の気相成長装置を用いた搬送方法の図９〜図１９の他の例における１工程について説明する説明図である（その３）。 図１の気相成長装置を用いた搬送方法の図９〜図１９の他の例における１工程について説明する説明図である（その４）。 図１の気相成長装置を用いた搬送方法の図９〜図１９の他の例における１工程について説明する説明図である（その５）。 図１の気相成長装置を用いた搬送方法の図９〜図１９の他の例における１工程について説明する説明図である（その６）。 図１の気相成長装置を用いた搬送方法の図９〜図１９の他の例における１工程について説明する説明図である（その７）。 図１の気相成長装置を用いた搬送方法の図９〜図１９の他の例における１工程について説明する説明図である（その８）。 図１の気相成長装置を用いた搬送方法の図９〜図１９の他の例における１工程について説明する説明図である（その９）。 図１の気相成長装置を用いた搬送方法の図９〜図１９の他の例における１工程について説明する説明図である（その１０）。 図１の気相成長装置を用いた搬送方法の図９〜図１９の他の例における１工程について説明する説明図である（その１１）。

本発明の一実施の形態にかかる気相成長装置１は、図１に示すように、気相成長時の反応炉となるチャンバー２と、チャンバー２側に回転可能かつ着脱可能に設置されて、気相成長法による半導体薄膜の成膜が行われる基板５（図３参照）を保持する円板状のサセプタ７と、サセプタ７の上面を覆って半導体薄膜を成膜するための原料ガスからサセプタ７を保護するサセプタカバー９と、サセプタ７と対向するようにかつ着脱可能に設置されて原料ガスの流路Ｌを形成する天井板１１と、天井板１１を支持するとともに原料ガスを供給するノズル部１３と、サセプタカバー９が載置されたサセプタ７またはサセプタカバー９を昇降させる突き上げ昇降機構１５と、天井板１１の外周部が載置される天井板外周支持部１７と、サセプタ７、サセプタカバー９および天井板１１の搬入出を行う搬送アーム１９と、サセプタ７、サセプタカバー９および天井板１１を一時的に保持する仮置き装置２１と、制御部（図示略）とを有している。
以下、各構成を詳細に説明する。

＜チャンバー＞
チャンバー２は、図２に示すように、概形が偏平して両端が閉じた円筒状からなる。チャンバー２は、有底円筒状からなるチャンバー本体３と、チャンバー本体３の開口側を覆う有底円筒状からなるチャンバー蓋４とに上下に分割可能になっている。
チャンバー本体３は、開口側を上にして固定して設けられている。チャンバー蓋４は、開口側を下にしてチャンバー本体３の上方に昇降可能に設けられている。
チャンバー本体３とチャンバー蓋４は、図２に示すように、チャンバー蓋４を下降させて開口部同士を合わせることで密閉された円筒状になり、基板５上に半導体薄膜を成膜するための反応炉となる。
チャンバー本体３およびチャンバー蓋４の材質には、耐食性に優れたステンレスを用いることができる。
なお、上記では、チャンバー蓋４は上下方向のみに移動するものを例として説明したが、所定の位置まで上下方向に移動するとともに水平方向に移動してもよい。

＜サセプタ＞
サセプタ７は、図３の平面図に示すように、中央にノズル部１３の上部が挿通可能な開口部７ａを有する円環板状からなり、チャンバー本体３内に設けられたサセプタ回転機構８に着脱可能にかつ回転可能に設置されている（図１および図２参照）。
開口部７ａの周りには、薄膜が形成される基板５が載置される基板載置部７ｂが周方向に等間隔に複数設けられている。なお、図３は基板載置部７ｂに基板５を載置した状態を示している。
サセプタ７の外周部には、３つの貫通孔７ｃが設けられている。貫通孔７ｃは突き上げ昇降機構１５の突き上げ棒１５ａ（詳細は後述する）が貫通可能になっている。
なお、サセプタ７の材質には、例えばカーボンを用いることができる。また、基板５の材質は、成膜する半導体薄膜の材料に合わせて選択される。

＜サセプタカバー＞
サセプタカバー９は、図４の平面図に示すように、平面視でサセプタ７とほぼ同形の円環板状からなり、中央にノズル部１３の上部が挿入可能な開口部９ａと、開口部９ａの周りに複数の開口部９ｂとを有している。
サセプタカバー９は、サセプタ７上に載置されて原料ガスによる汚染や酸化等からサセプタ７を保護するものである。サセプタカバー９がサセプタ７上に載置されると、サセプタカバー９の上面とサセプタ７の基板載置部７ｂに載置された基板５との上面とが面一になるようになっており、これらの面と天井板１１の下面とで原料ガスの流路Ｌが形成されている。なお、サセプタカバー９の材質には、例えば石英が用いられる。

＜天井板＞
天井板１１は、平面視でサセプタ７よりも一回り大きな円板状からなり、中央にノズル部１３の上部が挿入されて嵌合可能な開口部を有しており、図２に示すように、サセプタカバー９の上方に、サセプタカバー９の上面から所定の間隔を離して対向するように設置されている。天井板１１の開口部にはノズル部１３の上部が挿入されて嵌合している。
このように、天井板１１がチャンバー本体３側に設置されると、天井板１１の下面とサセプタカバー９の上面とで、半導体薄膜を成膜するための原料ガスの流路Ｌを形成する（図２参照）。なお、天井板１１の材質には、例えば石英を用いることができる。

＜ノズル部＞
ノズル部１３は、チャンバー本体３の中央に設置されて、天井板１１を昇降自在に支持するとともに、原料ガスの流路Ｌに原料ガスを供給する。
ノズル部１３は、図１に示すように、円柱の一端が外方に張り出した形状からなる突き上げノズル１３ａと、突き上げノズル１３ａの円柱の直径よりも大径の管状であって一端にフランジを有する固定ノズル壁１３ｂと、固定ノズル壁１３ｂよりも大径の管状であって一端にフランジを有する固定ノズル壁１３ｃと、固定ノズル壁１３ｃよりもさらに大径の管状であって一端にフランジを有する固定ノズル壁１３ｄとが入れ子状に配置されている。

突き上げノズル１３ａは、昇降可能に設けられており、固定ノズル壁１３ｂ、固定ノズル壁１３ｃおよび固定ノズル壁１３ｄは、チャンバー本体３側に固定されている。
突き上げノズル１３ａの昇降は図示しないパルスモータによって行われ、該パルスモータによって昇降位置を高精度（サブミリオーダ）に調整可能になっている。
突き上げノズル１３ａの外周部は、上述したとおり、天井板１１の開口部と嵌合して支持可能になっており、天井板外周支持部１７がチャンバー本体３に装着された際には、嵌合させた状態においては突き上げノズル１３ａの昇降に連動して、天井板１１が昇降する。

突き上げノズル１３ａ、固定ノズル壁１３ｂ、固定ノズル壁１３ｃおよび固定ノズル壁１３ｄは、上述したとおり、入れ子状に配置されており、隣り合う部材同士で形成される空間は、原料ガスのガス導入路Ｆとなっている。ガス導入路Ｆには図示しない原料ガス供給部からそれぞれ原料ガスが供給されて、ノズル部１３から噴出される。例えば、成膜する半導体薄膜が窒化ガリウムである場合には、原料ガス供給部からそれぞれ有機金属ガスと、アンモニアガスと、パージガスとが供給される（図２中の矢印参照）。
ノズル部１３から噴出される原料ガスは、サセプタカバー９の上面と天井板１１の下面とで形成される原料ガスの流路Ｌ内を、チャンバー本体３の中央から外周に向かって流れて、チャンバー本体３の外周に設けられた排出口３ａから排出される（図２中の矢印参照）。これにより、サセプタ７に載置された基板５の表面上に半導体薄膜が形成される。
なお、原料ガスの材料は、成膜する半導体薄膜の種類等に合わせて選択される。また、ノズル部１３は、図１に示す構成に限定されるものではなく、天井板１１を昇降自在に支持可能であるとともに、原料ガスの流路Ｌに原料ガスを供給可能な構成であればよい。

＜突き上げ昇降機構＞
突き上げ昇降機構１５は、図１および図２に示すように、チャンバー本体３に設置されたサセプタ７の各貫通孔７ｃと同位置に配置可能に設置された３本の突き上げ棒１５ａと、これら突き上げ棒１５ａの上端面を常時はサセプタ７の下方に位置させ（図２参照）、動作時にはサセプタカバー９の上面よりも上方に上昇させる（図１参照）昇降手段１５ｂとを有する。なお、図５は、サセプタ７等を取り外して、チャンバー本体３の底部が見えるようにした状態を図示したものである。
突き上げ昇降機構１５は、サセプタ７を下方から突き上げて支持することで、図１および図６に示すように、サセプタ７に載置されているサセプタカバー９ごとサセプタ７を昇降可能になっている。

また、サセプタ７を回転させて貫通孔７ｃを突き上げ棒１５ａの上端の真上に位置するように位置合わせして突き上げ棒１５ａを上昇させることで、図１に示すように、突き上げ棒１５ａは貫通孔７ｃを貫通してサセプタカバー９のみを突き上げて支持して昇降させることができる。
このように貫通孔７ｃの位置を調整することによってサセプタカバー９ごとサセプタ７を突き上げるか、サセプタカバー９のみを突き上げるかを選択することができる。

なお、突き上げ棒１５ａは、サセプタ７の外周方向に等間隔かつ３本以上設置されることが好ましい。これにより、上記のようにサセプタ７を安定して支持することができる。
また、サセプタ７の貫通孔７ｃの数は、上記では３つとしたが、突き上げ棒１５ａの数に応じて適宜増減させてもよい。

＜天井板外周支持部＞
天井板外周支持部１７は、図１に示すように、天井板１１の外周側にあって、チャンバー本体３またはチャンバー蓋４のいずれか一方に着脱可能になっている。天井板外周支持部１７がチャンバー蓋４に装着されると、チャンバー２の開閉時に、チャンバー蓋４の昇降と連動して、天井板外周支持部１７が昇降するようになっている。このとき天井板１１の外周部が天井板外周支持部１７によって支持されて、天井板１１も昇降する。
他方、天井板外周支持部１７がチャンバー本体３に装着されると、チャンバー２の開閉時に、天井板外周支持部１７に天井板１１が載置されたまま、チャンバー蓋４のみを上昇させることができる。
このように、天井板外周支持部１７は、チャンバー２の開閉にともなって天井板１１を昇降させない場合にはチャンバー本体３に装着され、昇降させたい場合にはチャンバー蓋４に装着される。

＜搬送アーム＞
搬送アーム１９は、チャンバー２外に設置され、サセプタ７、サセプタカバー９、天井板１１のいずれか１つ以上または全部をチャンバー２の内外に搬送する。
搬送アーム１９は、図７に示すように平面視が略Ｕ字状の板を、図１および図２に示すように上下２段（上段部１９ａおよび下段部１９ｂ）有している。上段部１９ａおよび下段部１９ｂは、Ｕ字の曲線部で連結部１９ｃによって連結されている。

上段部１９ａおよび下段部１９ｂは、図７に示すように平面視でほぼ同じ大きさになっており、サセプタ７やサセプタカバー９を載置すると、これらの外周部がはみ出すような大きさに設定されている。
また、上段部１９ａおよび下段部１９ｂは、後述する突き上げ棒１５ａを上昇させた状態で、これら間を通過してチャンバー本体３の上方に搬送アーム１９が侵入可能な大きさや形状に設定されている。また、突き上げノズル１３ａを上昇させた状態で搬送アーム１９をチャンバー本体３の上方に侵入させると、突き上げノズル１３ａが搬送アーム１９のＵ字の曲線部内側に入り込んでぶつからないようになっている。
上段部１９ａと下段部１９ｂの間隔、すなわち連結部１９ｃの高さは、ノズル部１３の突き上げノズル１３ａの稼動範囲、突き上げ昇降機構１５の突き上げ棒１５ａの稼動範囲、および次に説明する仮置き装置２１の仮置きアーム２１ｂの形状を勘案して、搬送アーム１９の上段部１９ａおよび下段部１９ｂと、仮置き装置２１の上段支持部２３および下段支持部２５との間で搬送対象の部材の受け渡しが円滑に行われるように設定される。

＜仮置き装置＞
仮置き装置２１は、サセプタ７、サセプタカバー９、天井板１１のいずれか１つ以上または全部を、チャンバー本体３の上方で支持して一時的に保持するためのものである。
仮置き装置２１は、図１、図２および図５に示すように、チャンバー本体３の外周に等間隔に立設する３本の支柱２１ａと、支柱２１ａから水平方向に突き出す棒状からなり、支柱２１ａを軸に水平方向に回動可能（図５の矢印参照）かつ昇降可能（図１の矢印参照）に設けられた仮置きアーム２１ｂを有している。
仮置きアーム２１ｂの先端部は、図１に示すように、仮置きアーム２１ｂの上面から一段下がった位置に上段支持部２３と、上段支持部２３からさらに一段下がった位置に下段支持部２５を有している。上段支持部２３と下段支持部２５の間隔は、搬送アーム１９の上段部１９ａおよび下段部１９ｂの高さを勘案して設定される。

すべての仮置きアーム２１ｂを回動させて、チャンバー本体３の中心に向けるようにすれば、仮置きアーム２１ｂの上段支持部２３で天井板１１を、下段支持部２５でサセプタカバー９またはサセプタカバー９が載置されたサセプタ７を支持可能になっている。
仮置き装置２１は、以上のような構成であるから、天井板１１等の部材を載置した搬送アーム１９をチャンバー本体３の上方に位置させた状態で、仮置きアーム２１ｂを昇降させて、上下方向の位置を上段支持部２３と搬送アーム１９の上段部１９ａ（下段支持部２５と搬送アーム１９の下段部１９ｂ）とが同じ高さにして、各仮置きアーム２１ｂをチャンバー本体３の中心に向けるように回動させることで、搬送アーム１９に載置された部材を受取り可能になっている。

具体的には、搬送アーム１９の上段部１９ａに載置された天井板１１の外周部を仮置きアーム２１ｂの上段支持部２３で支持することで受取り可能になっており、また搬送アーム１９の下段部１９ｂに載置されたサセプタ７やサセプタカバー９の外周部を仮置きアーム２１ｂの下段支持部２５で支持することで受取り可能になっている。なお、以下の説明において、このような仮置きアーム２１ｂの位置を「受取位置」とする。

また、仮置き装置２１の上段支持部２３で天井板１１を支持した状態で、ノズル部１３の突き上げノズル１３ａを上昇させて天井板１１を突き上げノズル１３ａで支持させることで、天井板１１を受渡し可能になっている。また、仮置き装置２１の下段支持部２５にサセプタ７またはサセプタカバー９を支持した状態で、突き上げ昇降機構１５の突き上げ棒１５ａを上昇させてサセプタ７等を支持させることで、サセプタ７等を突き上げ昇降機構１５に受渡し可能になっている。

上段支持部２３と下段支持部２５のそれぞれの縦壁部には、図８に示すように、縦壁部から仮置きアーム２１ｂの先端方向に突出可能な小片からなる芯出し片２７が設けられている。上段支持部２３や下段支持部２５に天井板１１等の部材が載置されている状態で、すべての仮置きアーム２１ｂの芯出し片２７を突出させれば、各部材は３方からチャンバー本体３の中心に向かって押し出されて、各部材の中心をチャンバー本体３の中心と一致させる（芯出し）ことができる。芯出し片２７は圧縮空気等によって突出する。

チャンバー２を閉じるときにはチャンバー２外に仮置きアーム２１ｂを退避させる。
なお、仮置き装置２１は、上記では外周に等間隔に３つの仮置きアーム２１ｂが設けられている構成を一例として示しているが、仮置きアーム２１ｂの配置や数は、上記の構成に特に限定されず、搬送対象の部材を安定して支持できるようなものであればよい。
また、上記では、天井板１１の直径がサセプタ７およびサセプタカバー９の直径より大きい場合の仮置きアーム２１ｂを例示しているが、仮置きアーム２１ｂは複数の部材を同時に支持できればよく、この形状に限定されない。

なお、上記では、仮置き装置２１は搬送アーム１９から天井板１１等の部材を受取り可能であることを説明したが、逆の手順にすれば、仮置き装置２１は搬送アーム１９へ部材を受渡し可能である。
また、上記では、仮置き装置２１は突き上げノズル１３ａや突き上げ昇降機構１５へ天井板１１等の部材を受渡し可能であることを説明したが、逆の手順にすれば、仮置き装置２１は突き上げノズル１３ａや突き上げ昇降機構１５から部材を受取り可能である。

＜制御部＞
制御部は、ノズル部１３、突き上げ昇降機構１５、天井板外周支持部１７、搬送アーム１９、仮置き装置２１の動作を制御する。具体的には、例えば、ノズル部１３の突き上げノズル１３ａの昇降、突き上げ昇降機構１５の突き上げ棒１５ａを昇降させるための昇降手段１５ｂの動作、天井板外周支持部１７のチャンバー本体３またはチャンバー蓋４への装着、チャンバー蓋４の昇降、搬送アーム１９のチャンバー２内外への搬送、仮置き装置２１の仮置きアーム２１ｂの移動および芯出し片２７の動作を制御する。なお、制御部の設置場所は、ノズル部１３、突き上げ昇降機構１５、天井板外周支持部１７、搬送アーム１９、仮置き装置２１の動作の制御が可能であれば、特に限定されない。

以上のように構成された本実施の気相成長装置１を用いて部材（天井板１１、サセプタカバー９、サセプタ７）を搬送する方法の一例を、気相成長装置１の動作と共に説明する。

気相成長装置１の搬送対象の部材の組み合わせとしては、（１）サセプタ７とサセプタカバー９と天井板１１、（２）サセプタ７とサセプタカバー９、（３）サセプタカバー９と天井板１１、（４）サセプタカバー９のみ、（５）天井板１１のみ、の５通りが挙げられる。
例として、上記の（１）サセプタ７とサセプタカバー９と天井板１１を搬送対象にした搬送方法について説明するとともに、気相成長で使用した後のサセプタ７、サセプタカバー９および天井板１１を、使用前のものに交換する方法について、以下に図９〜図１９に基づいて説明する。
なお、以下の説明や図中において、サセプタ７、サセプタカバー９および天井板１１の使用前と使用後を区別するために、使用後のものには添え字（Ａ）をつけてサセプタ７（Ａ）、サセプタカバー９（Ａ）および天井板１１（Ａ）とし、使用前のものには添え字（Ｂ）をつけてサセプタ７（Ｂ）、サセプタカバー９（Ｂ）および天井板１１（Ｂ）とする。
各工程における気相成長装置１の構成要素の動作は、制御部により制御する。

図９は、気相成長装置１の各部材の初期位置を示す図であり、気相成長処理後の状態である。図９に示すように、チャンバー蓋４は、チャンバー本体３に接しており、チャンバー２は閉じた状態になっている。
使用後のサセプタ７（Ａ）はサセプタ回転機構８に支持されている。このサセプタ７（Ａ）にはサセプタカバー９（Ａ）が載置されている。また、サセプタ７（Ａ）の基板載置部７ｂには基板５が載置されている。
天井板１１（Ａ）は、内周部が突き上げノズル１３ａの外周部と嵌合して突き上げノズル１３ａに支持されている。
突き上げ昇降機構１５の突き上げ棒１５ａの上端面は、サセプタ７（Ａ）よりも下方に位置している。天井板外周支持部１７は、チャンバー蓋４に装着されている。
搬送アーム１９および仮置き装置２１の仮置きアーム２１ｂはチャンバー２外に退避している。搬送アーム１９の上段部１９ａには使用前の天井板１１（Ｂ）が載置されており、下段部１９ｂには使用前のサセプタ７（Ｂ）にサセプタカバー９（Ｂ）を載置した状態で載置されている。
上記の状態を初期位置として、以下に説明する第１〜第６工程を順次行う。

（第１工程）
まず、天井板外周支持部１７をチャンバー本体３に装着して、チャンバー蓋４を初期位置から搬送アーム１９の上段部１９ａよりも高い位置まで上昇させることでチャンバー２を開放する（図１０参照）。このとき、天井板外周支持部１７はチャンバー本体３に装着されているため、天井板外周支持部１７および天井板１１（Ａ）は初期位置に留まっている。

（第２工程）
次に、搬送アーム１９を水平方向に移動させて、チャンバー本体３の上方に位置させる（図１１参照）。
次に、仮置き装置２１の仮置きアーム２１ｂを初期位置から受取位置に移動させて、上段部１９ａからはみ出している天井板１１（Ｂ）の外周部を仮置き装置２１の上段支持部２３で支持することで、天井板１１（Ｂ）を仮置き装置２１が受取る。また、これともに、下段部１９ｂからはみ出しているサセプタ７（Ｂ）の外周部を仮置き装置２１の下段支持部２５で支持することで、サセプタ７（Ｂ）およびサセプタ７（Ｂ）に載置されているサセプタカバー９（Ｂ）を仮置き装置２１が受取る。搬送アームは各部材の受渡し後、チャンバー外に退避させる（図１２参照）。
その後、仮置き装置２１の仮置きアーム２１ｂを上昇させて、使用前の天井板１１（Ｂ）、サセプタ７（Ｂ）およびサセプタカバー９（Ｂ）を上方に退避させる（図１３参照）。

こうすることで、天井板１１（Ｂ）、サセプタ７（Ｂ）およびサセプタカバー９（Ｂ）をチャンバー本体３の上方に仮置きすることができ、そのため、仮置きのための場所を別途設ける必要がなく、従って気相成長装置を小型化することができる。
各部材を仮置き装置２１で受取った後は、仮置き装置２１で保持している間のいずれかのタイミングで上段支持部２３および下段支持部２５の芯出し片２７を用いて、天井板１１（Ｂ）およびサセプタ７（Ｂ）の芯出しを行う。

（第３工程）
次に、突き上げノズル１３ａを初期位置から上昇させることで使用後の天井板１１（Ａ）を搬送アーム１９の上段部１９ａの高さまで突き上げるとともに、突き上げ昇降機構１５の突き上げ棒１５ａを初期位置から上昇させることで、使用後のサセプタ７（Ａ）を搬送アーム１９の下段部１９ｂの高さまで突き上げる（図９および図１４参照）。
突き上げ棒１５ａを上昇させる際に、サセプタ７の貫通孔７ｃが、突き上げ棒１５ａによって貫通される位置にある場合は、サセプタ回転機構８を用いてサセプタ７（Ａ）を回転させて、突き上げ棒１５ａが貫通孔７ｃを貫通しないように貫通孔７ｃの位置をずらす。
このようにすることでサセプタカバー９ごとサセプタ７（Ａ）を突き上げることができる。

（第４工程）
次に、搬送アーム１９を水平方向に移動させて、搬送アーム１９の上段部１９ａを突き上げられた使用後の天井板１１（Ｂ）とサセプタカバー９（Ｂ）との間に位置させ、これとともに、搬送アーム１９の下段部１９ｂを突き上げられた使用後のサセプタ７（Ｂ）の下方に位置させる。
その後、突き上げノズル１３ａおよび突き上げ棒１５ａを下降させることで、使用後の天井板１１（Ｂ）を搬送アーム１９の上段部１９ａに載置するとともに、使用後のサセプタ７（Ｂ）およびサセプタカバー９（Ｂ）を搬送アーム１９の下段部１９ｂに載置する。このようにして使用後の天井板１１（Ｂ）等を搬送アーム１９に受渡す。突き上げノズル１３ａおよび突き上げ棒１５ａはそのまま下降させて初期位置の状態に戻す（図１５参照）。
その後、搬送アーム１９をチャンバー２外に移動させる。これにより使用後の天井板１１（Ａ）等がチャンバー２外に搬出される（図１６参照）。搬出後は、サセプタ７（Ａ）に載置された気相成長後の基板５を回収することができる。また、搬出された天井板１１（Ａ）等は洗浄することができる。

（第５工程）
次に、仮置き装置の仮置きアーム２１ｂを下降させることで、上方に退避させていた使用前の天井板１１（Ｂ）等を下降させるとともに、突き上げノズル１３ａおよび突き上げ棒１５ａを上昇させて、突き上げノズル１３ａに天井板１１（Ｂ）を、突き上げ棒１５ａにサセプタカバー９（Ｂ）を重ねたサセプタ７（Ｂ）を載置する（図１７参照）。
このとき、天井板１１（Ｂ）が予め芯出しされているため、天井板１１（Ｂ）の突き上げノズル１３ａへの載置を正確に行うことができる。
その後、仮置き装置２１の仮置きアーム２１ｂを回動させてチャンバー２外に退避させる（図１８参照）。

（第６工程）
次に、突き上げノズル１３ａおよび突き上げ棒１５ａを下降させて使用前の天井板１１（Ｂ）等を初期位置と同位置になるようにする。このとき、サセプタ７（Ｂ）（サセプタカバー９（Ｂ））が芯出しされて突き上げ棒１５ａに載置されているため、チャンバー本体３に正確に設置することができる。
こうすることによって、サセプタ７（Ｂ）がサセプタ回転機構８に回転可能に載置されるとともに、天井板１１（Ｂ）の下面とサセプタカバー９（Ｂ）の上面とで、原料ガスの流路Ｌが形成される。
上述したとおり、突き上げノズル１３ａは精密に位置調整が可能であるので、天井板１１の位置を調整することにより、流路Ｌの高さを所定の高さに設定することがでる。従って、流路Ｌの高さを毎回同じにすれば原料ガスの流れ具合を一定にすることができ、それ故、気相成長の再現性が高くすることができる（図１９参照）。

このようにしてサセプタ７、サセプタカバー９および天井板１１の交換が完了する。その後、チャンバー蓋４を下降させてチャンバー２を閉じれば、再び気相成長を行うことができる。

また、他の例として、サセプタカバー９のみを搬送対象とした場合（上記の（４））について、図２０〜図３０に基づいて説明する。
初期状態は、搬送アーム１９の下段部１９ｂには使用前のサセプタカバー９（Ｂ）のみが載置されている他は、上記のサセプタ７、サセプタカバー９および天井板１１を搬送対象とした場合（上記の（１））と同様である（図２０参照）。
上記の状態を初期位置として、以下に説明する第１〜第６工程を順次行う。

（第１工程）
まず、天井板外周支持部１７をチャンバー蓋４に装着したまま、チャンバー蓋４を初期位置から搬送アーム１９の上段部１９ａよりも高い位置まで上昇させてチャンバー２を開放する（図２１参照）。このとき、天井板外周支持部１７はチャンバー蓋４に装着されているため、チャンバー蓋４が上昇することによって天井板外周支持部１７および天井板１１は上昇する

（第２工程）
次に、搬送アーム１９を水平方向に移動させて、チャンバー本体３の上方に位置させる（図２２参照）。
次に、仮置き装置２１の仮置きアーム２１ｂを初期位置から受取位置に移動させて、搬送アーム１９の下段部１９ｂに載置されているサセプタカバー９（Ｂ）を下段支持部２５で受取る。搬送アームはサセプタカバー９（Ｂ）の受渡し後、チャンバー２外に退避させる（図２３参照）。
その後、仮置き装置２１の仮置きアーム２１ｂを上昇させて、使用前のサセプタカバー９（Ｂ）を上方に退避させる（図２４参照）。
サセプタカバー９（Ｂ）を仮置き装置２１で受取った後は、仮置き装置２１で保持している間のいずれかのタイミングで、下段支持部２５の芯出し片２７を用いて、サセプタカバー９（Ｂ）の芯出しを行う。

（第３工程）
次に、突き上げ昇降機構１５の突き上げ棒１５ａを初期位置から上昇させて、サセプタ７の貫通孔７ｃを貫通させて、使用後のサセプタカバー９（Ａ）のみを搬送アーム１９の下段部１９ｂの高さまで突き上げる（図２５参照）。このとき、サセプタ７の貫通孔７ｃが、突き上げ棒１５ａによって貫通される位置にない場合は、サセプタ回転機構８を用いてサセプタ７を回転させて、突き上げ棒１５ａが貫通孔７ｃを貫通するように貫通孔７ｃの位置を予め合せておく。このようにすることでサセプタカバー９（Ａ）のみを突き上げることができる。

（第４工程）
次に、搬送アーム１９を水平方向に移動させて、使用後のサセプタカバー９（Ａ）の下方に位置させる。その後、突き上げ棒１５ａを下降させることで、使用後のサセプタカバー９（Ａ）を搬送アーム１９の下段部１９ｂに載置する。このようにして使用後のサセプタカバー９（Ａ）を搬送アーム１９に受渡す。突き上げノズル１３ａおよび突き上げ棒１５ａはそのまま下降させて初期位置の状態に戻す（図２６参照）。
その後、搬送アーム１９をチャンバー２外に移動させる。これにより使用後のサセプタカバー９（Ａ）がチャンバー２外に搬出される（図２７参照）。

（第５工程）
次に、仮置き装置の仮置きアーム２１ｂを下降させることで、上方に退避させていた使用前のサセプタカバー９（Ｂ）を下降させるとともに、突き上げ棒１５ａを上昇させて、突き上げ棒１５ａにサセプタカバー９（Ｂ）を載置する（図２８参照）。
その後、仮置き装置２１の仮置きアーム２１ｂを回動させてチャンバー２外に退避させる（図２９参照）。

（第６工程）
次に、突き上げ棒１５ａを下降させて使用前のサセプタカバー９（Ｂ）を初期位置と同位置になるようにする。このようにして、サセプタカバー９（Ｂ）がサセプタ７に載置される（図３０参照）。
以上でサセプタカバー９のみの交換が完了する。その後、チャンバー蓋４を下降させてチャンバー２を閉じれば、再び気相成長を行うことができる。

以上のように、本実施の形態においては、気相成長時の反応炉となるチャンバー２と、円板状からなりチャンバー２側に着脱可能に設置されて基板を保持するサセプタ７と、サセプタ７の上面を覆って原料ガスからサセプタ７を保護するサセプタカバー９と、サセプタカバー９に対向するようにかつ着脱可能に設置されてサセプタカバー９と原料ガスの流路を形成する天井板１１と、サセプタ７、サセプタカバー９、天井板１１のいずれか１つ以上または全部を平面視でチャンバー７と同位置に一時的に保持可能にする仮置き装置２１とを有していることにより、生産性が高くコンパクトな気相成長装置を提供することができる。

Ｌ 流路
Ｆ ガス導入路
１ 気相成長装置
２ チャンバー
３ チャンバー本体
３ａ 排出口
４ チャンバー蓋
５ 基板
７ サセプタ
７ａ 開口部
７ｂ 基板載置部
７ｃ 貫通孔
８ サセプタ回転機構
９ サセプタカバー
９ａ 開口部
９ｂ 開口部
１１ 天井板
１３ ノズル部
１３ａ 突き上げノズル
１３ｂ、１３ｃ、１３ｄ 固定ノズル壁
１５ 突き上げ昇降機構
１５ａ 突き上げ棒
１５ｂ 昇降手段
１７ 天井板外周支持部
１９ 搬送アーム
１９ａ 上段部
１９ｂ 下段部
１９ｃ 連結部
２１ 仮置き装置
２１ａ 支柱
２１ｂ 仮置きアーム
２３ 上段支持部
２５ 下段支持部
２７ 芯出し片

Claims (11)

1. チャンバー本体とチャンバー蓋とに上下に分割可能なチャンバー内に設置された基板上に原料ガスを供給して前記基板上に薄膜を成長させる気相成長装置であって、
   前記気相成長装置は、
   円板状からなり前記チャンバー本体側に着脱可能に設置されて前記基板を保持するサセプタと、
   該サセプタにおける基板保持部以外の部位を覆うように該サセプタ上に載置されるサセプタカバーと、
   前記サセプタとの間に所定の間隔を離して対向配置されて前記原料ガスの流路を形成する天井板と、
   前記チャンバーが分割された際に形成される前記チャンバー本体の上方空間に、前記サセプタ、前記サセプタカバー、前記天井板のうち少なくとも１つを一時的に仮置きする仮置き装置とを有することを特徴とする気相成長装置。
2. 前記仮置き装置は、前記チャンバー本体の上方空間に出入り可能な単数又は複数の仮置きアームを有し、該仮置きアームは、その先端に前記サセプタ、前記サセプタカバー、前記天井板のうち少なくとも１つを一時的に仮置きする仮置き部を備えてなることを特徴とする請求項１に記載の気相成長装置。
3. 前記仮置き装置は、前記天井板を仮置きする天井板仮置き部と、前記サセプタカバーが載置されたサセプタまたは前記サセプタカバーを仮置きするサセプタ仮置き部とを有することを特徴とする請求項１又は２に記載の気相成長装置。
4. 前記仮置き部は上段支持部と下段支持部の上下２段からなり、前記上段支持部が前記天井板仮置き部であり、前記下段支持部が前記サセプタ仮置き部であることを特徴とする請求項３に記載の気相成長装置。
5. 前記仮置き装置は、仮置きした前記サセプタ、前記サセプタカバーまたは前記天井板の中心を前記チャンバー本体の中心に一致させる中心合せ機構を有していることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の気相成長装置。
6. 前記中心合せ機構は、仮置きした前記サセプタ、前記サセプタカバーまたは前記天井板の外周部における少なくとも３カ所に当接して前記サセプタ、前記サセプタカバーまたは前記天井板を中心方向へ微動させる芯出し片を備えてなることを特徴とする請求項５記載の気相成長装置。
7. 前記芯出し片は、圧縮空気によって突出可能となっていることを特徴とする請求項６に記載の気相成長装置。
8. 前記サセプタ、前記サセプタカバー、前記天井板のうち少なくとも１つを前記チャンバーの内外に搬送する搬送アームと、
   前記天井板を昇降可能に支持するとともに前記原料ガスを供給するノズル部と、
   前記サセプタカバーが載置されたサセプタまたは前記サセプタカバーを下方から突き上げて昇降可能に支持する突き上げ昇降機構と、
   前記搬送アーム、前記ノズル部、前記突き上げ昇降機構および、前記仮置き装置の動作を制御する制御部を備えたことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の気相成長装置。
9. 前記サセプタの外周部には複数の貫通孔が設けられており、
   前記突き上げ昇降機構は、
   前記チャンバー本体の外周部に昇降可能に立設された複数の突き上げ棒と、該各突き上げ棒の上端面を常時は、前記チャンバー側に設置された状態の前記サセプタよりも下方に位置させ、動作時には前記チャンバー側に設置された状態の前記サセプタに載置された前記サセプタカバーよりも上方に上昇させる昇降手段と、前記サセプタを回転させて前記各貫通孔の位置と前記突き上げ棒の上端面との相対位置を制御することによって、前記サセプタを突き上げるか、前記サセプタカバーを突き上げるかを選択する機能とを有することを特徴とする請求項８に記載の気相成長装置。
10. 前記制御部は、
    前記サセプタ、前記サセプタカバー、前記天井板のうち少なくとも１つを前記搬送アームで搬送して前記仮置き装置に渡して保持させる工程と、
    前記ノズル部で前記天井板を上昇させる工程と、
    前記突き上げ昇降機構で前記サセプタ及び／又は前記サセプタカバーを上昇させる工程と、
    前記ノズル部および／または前記突き上げ昇降機構で保持した部材を前記搬送アームに渡して搬送する工程と
    前記天井板を保持した状態の前記仮置き装置から前記ノズル部に前記天井板を受渡す工程と、
    前記サセプタと前記サセプタカバーを保持した状態の前記仮置き装置から前記突き上げ昇降機構に前記サセプタ及び／又は前記サセプタカバーを受渡す工程とを実現するプログラムを備えてなることを特徴とする請求項１乃至９に記載の気相成長装置。
11. 前記搬送アームは、前記天井板を保持する上段部と、前記サセプタおよび前記サセプタカバー、または前記サセプタカバーを保持する下段部とを有しており、
    前記上段部で保持する部材と前記下段部で保持する部材とが互いに接触しないように保持可能なことを特徴とする請求項８乃至１０に記載の気相成長装置。

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