JP2017103396A

JP2017103396A - 気相成長装置及びエピタキシャルウェーハの製造方法

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Publication number: JP2017103396A
Application number: JP2015236871A
Authority: JP
Inventors: 孝樹輪嶋; Takaki Wajima
Original assignee: Shin Etsu Handotai Co Ltd
Current assignee: Shin Etsu Handotai Co Ltd
Priority date: 2015-12-03
Filing date: 2015-12-03
Publication date: 2017-06-08
Anticipated expiration: 2035-12-03
Also published as: JP6474047B2

Abstract

【課題】撮像装置が撮像する撮像領域の位置ずれを算出可能な気相成長装置及びエピタキシャルウェーハの製造方法を提供する。
【解決手段】気相成長装置１は、サセプタ３と、ホームセンサ５ｂと、カメラ１１ａと、検出プログラム１６ｂと、算出プログラム１６ｃを備える。サセプタ３は、外面上に印部３ｂを有して軸線Ｏ回りに回転可能である。ホームセンサ５ｂは、軸線Ｏ回りにサセプタ３が回転する周期に対応して信号を出力する。カメラ１１ａは、軸線Ｏ回り回転するサセプタ３とともに、軸線Ｏ回りに回転する印部３ｂが周期的に通過する領域を撮像領域Ｒとして撮像画像を撮像する。検出プログラム１６ｂは、撮像領域Ｒを通過する印部３ｂを検出する。算出プログラム１６ｃは、ホームセンサ５ｂにより信号が出力されるタイミングと、検出プログラム１６ｂにより印部３ｂが検出されるタイミングとの時間差に基づき撮像領域Ｒの位置ずれを算出する。
【選択図】図１

Description

本発明は、気相成長装置及びエピタキシャルウェーハの製造方法に関する。

例えば、コンピュータに備わるメモリ及び演算素子、並びに、デジタルカメラ及びビデオに備わる撮像素子等の様々な半導体デバイスがシリコンウェーハを用いて作製されている。特に先端向けの半導体デバイスを作製する場合には、シリコン基板の表面に気相成長でシリコン層を堆積させたシリコンエピタキシャルウェーハが用いられる。

このようなエピタキシャルウェーハは、例えば、トリクロロシラン（ＴＣＳ）等の原料を１１００℃以上の高温で気相反応させ、シリコン基板の表面にシリコンエピタキシャル層を気相成長して作製される。作製されたエピタキシャルウェーハをもとに半導体デバイスが作製されるため、エピタキシャルウェーハのエピタキシャル層における膜厚と抵抗率は、半導体デバイスの特性に大きな影響を与える。それ故、半導体デバイスに用いるエピタキシャルウェーハにおいては、エピタキシャル層の膜厚と抵抗率がウェーハの面内方向において均一となる高品質なエピタキシャルウェーハが求められる。

高品質なエピタキシャル層を成長する装置として、１枚の基板毎に基板の表面にエピタキシャル層を成長する枚葉式の気相成長装置が知られる。このような気相成長装置においては、例えば、石英製のブレードに基板を載置した状態で基板を搬送する搬送ロボットが用いられ、搬送ロボットにより基板が反応炉内に搬送される。反応炉内に搬送された基板は、例えば、リフトピンで搬送ロボットのブレード上からサセプタに向けて搬送され、基板はサセプタ上に載置される。

基板が載置されるサセプタには、基板より直径が大きい円盤状にサセプタの表面が窪んだザグリ部が形成され、ザグリ部の内側に基板が載置される。ザグリ部に載置される基板は、基板とザグリ部の中心を一致させ、基板とザグリ部との間に環状の隙間ができるように載置することが望ましい。しかし、気相成長装置によりエピタキシャルウェーハを製造する場合には、反応炉内に基板を搬入出する搬送時に炉内が約５００℃に加熱され、その基板に気相成長をする成長時には炉内が１１００℃以上に加熱されるとの工程を繰り返す。そのため、反応炉内の部材の熱膨張に起因してサセプタの位置が経時的に変化し、基板の中心がザグリ部の中心からずれた状態で基板がザグリ部に載置されることがある。この場合、基板とザグリ部との間に幅が不均一な環状の隙間が形成され、この状態で基板にエピタキシャル層を成長すると、基板に供給される原料ガス等の流れが隙間に起因して基板の周方向で不均一となる。その結果、成長させるエピタキシャル層の外周部で膜厚が不均一となり、膜厚の均一性が悪化する。

そのため、ザグリ部に載置された基板の位置を測定する装置が、例えば、特許文献１及び２に開示されている。また、例えば、特許文献３及び４には、サセプタ上のマーキングをカメラで認識する装置が開示されている。

特開２０１０−１９９５８６号公報特開２０１０−１５３７６９号公報特開２００９−１２３８６０号公報特開２０１４−２３９０９３号公報

特許文献１〜４のような基板等の位置を測定する装置において、例えば、カメラ等の撮像装置は、サセプタに載置される基板の上方に位置するランプ、リフレクタ等の加熱用モジュールの筐体に設置される。例えば、筐体には貫通孔が形成され、貫通孔に撮像装置が挿入された状態で撮像装置が筐体に固定される。一方、筐体は、反応炉に接続するように取付けられるものの、反応炉とのクリアランスが大きいため、精度よく取付けられない。したがって、反応炉のメンテナンスにより筐体の取外し及び取付けが繰り返される度に筐体が取付けられる位置が異なる。その結果、メンテナンスの度に筐体に設置される撮像装置の位置が変化することで、撮像装置が撮像する撮像領域が一定にならない。よって、このような撮像装置を用いて基板の位置を計測すると計測精度が悪化するとの問題がある。

本発明の課題は、撮像装置が撮像する撮像領域の位置ずれを算出可能な気相成長装置及びエピタキシャルウェーハの製造方法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

本発明の気相成長装置は、
外面上に印部を有して軸線回りに回転可能なサセプタと、
軸線回りにサセプタが回転する周期に対応して信号を出力する出力部と、
軸線回り回転するサセプタとともに、軸線回りに回転する印部が周期的に通過する領域を撮像領域として撮像画像を撮像する撮像装置と、
撮像領域を通過する印部を検出する検出部と、
出力部により信号が出力されるタイミングと、検出部により印部が検出されるタイミングとの時間差に基づき撮像領域の位置ずれを算出する算出部と、
を備えることを特徴とする。

出力部により信号が出力されるタイミングは、軸線回りに回転するサセプタの周期に対応するため、撮像装置の撮像領域に位置ずれがあるか否かに影響を受けず、サセプタの周期に対応して画一的に出力される。それに対して、検出部が印部を検出するタイミングは、撮像領域を通過する印部に対応するため、撮像領域に位置ずれがあると、撮像領域の位置がずれた量に対応してタイミングが変化する。よって、両タイミングの時間差は、撮像領域の位置ずれの指標となる。そのため、この指標に基づき撮像領域の位置ずれを算出することが可能となる。

本発明の実施態様では、サセプタは、基板が載置されるザグリ部を有し、撮像装置は、ザグリ部に載置された基板とザグリ部の隙間を含む領域を撮像領域とする。更に、軸線回りにサセプタを少なくとも１回転させて撮像領域を通過する隙間の撮像画像から算出した基板の位置と、撮像領域の位置ずれに基づきザグリ部に載置された基板の載置位置を計測する計測部を備える。

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、例えば、基板の周方向における隙間の幅の変動量などからザグリ部の中心に対する基板の中心の位置ずれを算出できる。そして、算出した位置ずれに撮像領域の位置ずれを加味することにより、ザグリ部に載置された基板の載置位置を精度よく計測することが可能となる。

本発明の実施態様では、基板をサセプタの上方に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載置位置に基づき制御する制御部と、を備える。

これによれば、精度よく計測された基板の載置位置により搬送ロボットの停止位置が制御されるため、搬送ロボットの停止位置をより適切な位置に制御することが可能となる。

本発明の実施態様では、印部は、ザグリ部の内周部又は外周部に若しくは内周部と外周部に渡って位置する。サセプタは、外面上に、印部と印部の周囲に位置して印部とは輻射率が異なる周辺部を有する。これによれば、撮像装置を用いて印部を明確に検出することが可能となる。具体的には、印部は、石英又はカーボン製の部材である。また、印部は、段状に形成してもよい。これによれば、段状の印部により影ができ、撮像装置を用いて印部を明確に検出できる。

また、本発明のエピタキシャルウェーハの製造方法は、
外面上に印部を有するサセプタを軸線回りに回転させる工程と、
回転させる工程によりサセプタが回転する周期に対応して信号を出力する工程と、
回転させる工程によりサセプタとともに、軸線回りに回転する印部が周期的に通過する領域を撮像領域として撮像画像を撮像する工程と、
撮像領域を通過する印部を検出する工程と、
信号が出力されるタイミングと、撮像領域を通過する印部が検出されるタイミングとの時間差に基づき撮像領域の位置ずれを算出する工程と、
を備えることを特徴とする。

本発明は、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（前述の発明は気相成長装置として構成した発明である）。前述の気相成長装置の発明と同様に、撮像領域の位置ずれを算出可能となる。

本発明の実施態様では、サセプタのザグリ部に載置された基板とザグリ部の隙間を含む領域を撮像領域とし、軸線回りにサセプタを少なくとも１回転させて撮像領域を通過する隙間の撮像画像から測定した基板の位置と、撮像領域の位置ずれに基づきザグリ部に載置された基板の載置位置を計測する工程と、を備える。

これによれば、前述の気相成長装置の発明の実施態様と同様に、ザグリ部に載置された基板の載置位置を精度よく計測できる。

本発明の実施態様では、基板をサセプタの上方に搬送する搬送ロボットからサセプタに基板を搬送させるために搬送ロボットが停止する停止位置を載置位置に基づき制御する工程を備える。

これによれば、前述の気相成長装置の発明の実施態様と同様に、搬送ロボットの停止位置をより適切な位置に制御することが可能となる。

本発明の実施態様では、制御する工程後にサセプタに搬送された基板にエピタキシャル層を成長する成長工程を備える。

これによれば、膜厚の均一性のよい高品質なエピタキシャルウェーハを製造することが可能となる。

本発明の実施態様では、ザグリ部の内周部又は外周部に若しくは内周部と外周部に渡って位置する印部を有したサセプタを使用する。具体的には、印部の周囲に位置して輻射率が印部と異なる周辺部が表面上に形成されるサセプタを使用する。これによれば、撮像装置を用いて印部を明確に検出することが可能となる。なお、印部としては、石英又はカーボン製の印部を使用する。また、使用する印部としては、段状に形成された印部を使用してもよい。これによれば、段状の印部により影ができ、撮像装置を用いて印部を明確に検出できる。

本発明の実施態様では、回転させる工程は、サセプタを５ｒｐｍ以下で回転させる。

これによれば、撮影領域を通過する印部を検出する精度を高めることができる。

本発明の気相成長装置の一例を示す模式断面図。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２Ａのサセプタを軸線回りに回転させて印部が撮像領域に到達した状態を示す模式平面図。図２Ａのサセプタを軸線回りに回転させた場合における印部の位置関係を示す模式平面図。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１の気相成長装置の制御部の一例を示すブロック図。ザグリ部の中心と基板の中心が一致するようにサセプタに基板を載置した状態を示す模式平面図。ザグリ部の中心と基板の中心がずれるようにサセプタに基板を載置した状態を示す模式平面図。図２Ａのサセプタの変形例１を示す模式平面図。図２Ａのサセプタの変形例２を示す模式平面図。

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。

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が配置される。また、支持部４にはサセプタ３を駆動させる駆動機構５が接続する。

サセプタ３は円盤状に形成され、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は、サセプタ３の表面が円盤状に窪んだザグリ部３ａと、ザグリ部３ａの外周部に位置する印部３ｂを備える。サセプタ３は、印部３ｂを除く部分が、炭化ケイ素（ＳｉＣ）製の部材により形成される。

ザグリ部３ａは、基板Ｗの直径より大きな円盤状にサセプタ３の表面が窪むように形成される。図２Ａにおいて、ザグリ部３ａとサセプタ３は、軸線Ｏ及びザグリ部３ａの中心Ｃを中心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とザグリ部３ａの内壁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。

ザグリ部３ａの外周部には印部３ｂが位置する。印部３ｂは、サセプタ３が軸線Ｏ回りに回転を開始する前の状態では、図２Ａに示す位置（後述する気相成長ガスＧの上流側の位置）を初期位置とする。印部３ｂは、石英又はカーボン製で菱形の板状に形成され、サセプタ３の表面が面一状になるようにザグリ部３ａの外周部に埋め込まれる。なお、ザグリ部３ａに埋め込まれた印部３ｂの周囲に位置する周辺部（炭化ケイ素）と、印部３ｂ（石英又はカーボン）との間で輻射率が異なる。

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、サセプタ３の裏面に接続してサセプタ３を支持するアーム４ａと、上端部がアーム４ａに接続して鉛直方向の下方に伸びる支柱４ｂを備える。

支柱４ｂの下端部には駆動機構５が接続する。駆動機構５は、支柱４ｂを上下動可能及び支柱４ｂを軸線Ｏ回りに回転可能な駆動部５ａと、軸線Ｏ回りに回転する支柱４ｂの回転の変位を検出することで、サセプタ３の回転の変位を検出するホームセンサ５ｂを備える。駆動部５ａは、例えば、モーター等を有し、駆動部５ａが軸線Ｏ回りに支柱４ｂを回転させると、支柱４ｂと一緒にサセプタ３が軸線Ｏ回りに回転する。ホームセンサ５ｂは、図２Ａに示す位置からサセプタ３が回転を開始し、再び図２Ａに示す位置にサセプタ３が復帰する度に信号を出力する。

図１に戻って、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。

ガス供給管６は、反応炉２の水平方向の一端側（図１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、例えば、気相成長時には反応炉２内に気相成長ガスＧを供給する。気相成長ガスＧは、シリコン単結晶膜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有する。

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内のガスを反応炉２外に排出する。ガス排出管７からは、基板Ｗを通過した気相成長ガスＧ等が排出される。

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、反応炉２に接続するように取付けられる。ケース８と反応炉２の間に形成される空間には、ランプ９とリフレクタ１０が配置される。また、ケース８の上面には貫通孔８ａが形成され、貫通孔８ａには撮像装置１１が挿入される。貫通孔８ａに撮像装置１１が挿入された状態で撮像装置１１がケース８に取付けられる。

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。

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。リフレクタ１０には、表裏を貫通する開口１０ａが形成される。

撮像装置１１は、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、反応炉２の上側に位置するリフレクタ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。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の一例である。撮像領域Ｒは、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並びにザグリ部３ａの内周部及び外周部を含む領域となる。また、撮像領域Ｒは、軸線Ｏ回りにサセプタ３が回転すると、サセプタ３とともに回転する印部３ｂが周期的に通過する領域である。撮像領域Ｒは、図１に示すように撮像装置１１をケース８に設置する際にその位置が設定される。図１の撮像装置１１では、図２Ａの破線の四角で囲まれた領域（気相成長ガスＧの下流に位置する領域）を目標とする撮像領域Ｒ１としている。しかし、ケース８に撮像装置１１を設置する際の設置誤差等から目標とする撮像領域Ｒ１から位置がずれた撮像領域Ｒが実際にカメラ１１ａで撮像する領域とされる。撮像領域Ｒをカメラ１１ａが撮像することで、隙間Ｓの幅Ｗ１を測定可能な撮像画像（動画等）が撮像される。なお、図示省略してあるが、カメラ１１ａのレンズの前には過剰な光がカメラ１１ａに入射するのを防止するために減衰フィルタが設けられる。

図１に戻って、カメラ１１ａを保護する保護管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。保護管１１ｂ内には冷却用の空気又は窒素が流通することで、反応炉２を加熱する熱等によりカメラ１１ａの温度上昇を抑制する。

また、カメラ１１ａ等が取付けられるケース８の外部には、ケース８の側方（図示右側）にダクト１２と冷却部１３が配置される。

ダクト１２はケース８の側方（図示右側）に位置し、反応炉２の外壁に沿って冷気Ｃを導入可能、かつ、その導入した冷気Ｃをケース８の内壁に沿って排出可能な通路である。ダクト１２の一方にはケース８が接続され、ダクト１２の他方にはブロワ、コンプレッサ及び熱交換器等を有する冷却部１３が接続される。

冷却部１３は、ケース８と反応炉２の間に形成される空間にダクト１２を通じて冷気Ｃを導入し、反応炉２の外壁とリフレクタ１０等を冷却する冷却手段として機能する。冷気Ｃは、例えば、ダクト１２から反応炉２の外壁に沿って導入された後、ケース８と反応炉２の間の空間を流通してケース８の内壁に沿うようして冷却部１３に戻り、反応炉２及びケース８等を冷却する。

また、図３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１４が備わる。搬送ロボット１４は、例えば、基板Ｗを載置するブレード１４ａと、ブレード１４ａに接続するアーム１４ｂと、アーム１４ｂを伸縮させる伸縮機構１４ｃと、アーム１４ｂを回転させる回転機構１４ｄを備える。ブレード１４ａは、例えば、二股状に形成され、ブレード１４ａの上面に基板Ｗが載置される。アーム１４ｂは、伸縮機構１４ｃにより水平方向に伸縮可能となるとともに、回転機構１４ｄにより軸線Ｏ１回りに回転可能となる。搬送ロボット１４は、アーム１４ｂの伸縮、回転を駆使してブレード１４ａに載置した基板Ｗをサセプタ３の上方に搬送する。

また、図４に示すように駆動部５ａ、ホームセンサ５ｂ、カメラ１１ａ及び搬送ロボット１４は、それらを制御するための制御部１５に電気的に接続される。制御部１５は、上記各部を制御するコンピュータとして構成される。制御部１５は、ＣＰＵ１５ａと、ＲＡＭ１５ｂと、ＲＯＭ１５ｃを備え、それらがバス１５ｄでＩ／Ｏポート１５ｅに接続される。また、Ｉ／Ｏポート１５ｅには、駆動部５ａ、ホームセンサ５ｂ、カメラ１１ａ及び搬送ロボット１４が接続される。

ＣＰＵ１５ａは、駆動部５ａ、ホームセンサ５ｂ、カメラ１１ａ及び搬送ロボット１４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。例えば、サセプタ３が軸線Ｏ回りに回転する場合は、図２Ａに示す初期位置に印部３ｂが復帰する毎にホームセンサ５ｂからＣＰＵ１５ａに信号が出力される。図４に戻って、ＲＡＭ１５ｂはＣＰＵ１５ａの作業領域として機能する揮発性の記憶部である。ＲＯＭ１５ｃは、駆動部５ａ、ホームセンサ５ｂ、カメラ１１ａ及び搬送ロボット１４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及びソフトウェア（プログラム）を記憶する不揮発性の記憶部である。

ＲＯＭ１５ｃには、次の駆動プログラム１６ａ、検出プログラム１６ｂ、算出プログラム１６ｃ、計測プログラム１６ｄ、位置プログラム１６ｅが主に格納される。

駆動プログラム１６ａは、サセプタ３を回転させる駆動部５ａを制御する。後述する検出プログラム１６ｂにより図２Ａに示す撮像領域Ｒを通過する印部３ｂを検出する際には、例えば、５ｒｐｍ以下の一定の回転速度でサセプタ３を回転させる。また、ザグリ部３ａに載置された基板Ｗの外周Ｗａと内壁３ａ１の隙間Ｓをカメラ１１ａに撮像させる場合には所定の回転速度でサセプタ３を少なくとも１回転させる。一方、気相成長時にサセプタ３を回転させる際には、例えば、５０ｒｐｍの回転速度でサセプタ３を回転させる。

図４に戻って、検出プログラム１６ｂは、一定の回転速度でサセプタ３を回転させた状態で、カメラ１１ａが撮像する撮像領域Ｒを通過する印部３ｂを検出する。例えば、図２Ｂに示すように印部３ｂが撮像領域Ｒに到達する毎に検出プログラム１６ｂが印部３ｂを検出する。検出プログラム１６ｂが印部３ｂを検出する際に一定の回転速度でサセプタ３が回転すると、印部３ｂが図２Ａに示す初期位置に復帰する毎に図４のホームセンサ５ｂからＣＰＵ１５ａに信号が出力される。

算出プログラム１６ｃは、検出プログラム１６ｂが印部３ｂを検出したタイミングと、印部３ｂが図２Ａに示す初期位置に復帰するのを通知するホームセンサ５ｂから出力される信号のタイミングの時間差に基づき撮像領域Ｒの位置ずれを算出する。例えば、図２Ａに示す初期位置に軸線Ｏ回りに回転する印部３ｂが到達する毎に、ホームセンサ５ｂからＣＰＵ１５ａに信号が出力され、ＣＰＵ１５ａは、印部３ｂが初期位置に到達するタイミングを取得する。一方で、図２Ｂに示すように印部３ｂが撮像領域Ｒに到達する毎に、検出プログラム１６ｂが印部３ｂを検出する。例えば、ＣＰＵ１５ａは、検出プログラム１６ｂが印部３ｂを検出したタイミングを印部３ｂが撮像領域Ｒに到達するタイミングとして取得する。

ここで、印部３ｂが図２Ａの初期位置に到達するタイミングと、図２Ｂの撮像領域Ｒに到達するタイミングとの時間差ＴＬは、図２Ａから図２Ｂに軸線Ｏ回りにサセプタ３が回転する時間となる。軸線Ｏを基点にサセプタ３が反時計回りに一定の速度で回転する場合には、時間差ＴＬをサセプタ３の周期で除法した値に３６０を乗じた値が、図２Ａの初期位置の印部３ｂが軸線Ｏを基点に反時計回りに移動した回転角θ１（図２Ｃ）となる。よって、カメラ１１ａがケース８に正常に設置された場合における撮像領域Ｒ１で同様に印部３ｂを検出した際の回転角θ２を予め設定しておくと、回転角θ１と回転角θ２との角度のずれ（角度θ３）を算出できる。算出プログラム１６ｃは、例えば、上記の回転角θ１、θ２から撮像領域Ｒの位置ずれ（撮像領域Ｒと撮像領域Ｒ１の位置ずれである角度θ３）を算出する。

図４に戻って、計測プログラム１６ｄは、算出プログラム１６ｃで算出した撮像領域Ｒと撮像領域Ｒ１の位置ずれを利用してザグリ部３ａに載置された基板Ｗの載置位置を計測する。計測プログラム１６ｄは、駆動プログラム１６ａによりザグリ部３ａに基板Ｗを載置したサセプタ３を少なくとも１回転させる。そして、カメラ１１ａが撮像した基板Ｗの周方向に位置する隙間Ｓの撮像画像から隙間Ｓの幅Ｗ１の変動（幅Ｗ１の長さの変動）を取得する。例えば、図５Ａに示すように基板Ｗとザグリ部３ａの互いの中心Ｃ１、Ｃが一致する場合には基板Ｗとザグリ部３ａが同心円状に位置し、基板Ｗとザグリ部３ａとの隙間Ｓの幅Ｗ１は一定となる。この状態から基板Ｗの中心Ｃ１がザグリ部３ａの中心Ｃから距離Ｄずれると（図５Ｂ）、基板Ｗがずれた方向に形成される隙間Ｓの幅Ｗ１は距離Ｄ狭くなり最小値となる。逆に基板Ｗがずれた方向と反対方向に位置する隙間Ｓの幅Ｗ１は距離Ｄ広くなり最大値となる。計測プログラム１６ｄは、カメラ１１ａの撮像画像から取得した幅Ｗ１の最大値を最小値で減算した値を２で除法し、基板Ｗの中心Ｃ１とザグリ部３ａとの中心Ｃのずれ（距離Ｄ）を算出する。

また、計測プログラム１６ｄは、基板Ｗの中心Ｃ１がザグリ部３ａの中心Ｃからずれた方向を次のようにして計測する。計測プログラム１６ｄは、幅Ｗ１が最小となる隙間Ｓが撮像領域Ｒを通過したタイミングと、ホームセンサ５ｂが信号を出力したタイミングとの時間差ＴＬに基づいて基板Ｗの中心Ｃ１がザグリ部３ｂの中心Ｃからずれた方向を算出する。例えば、カメラ１１ａから撮像領域Ｒを通過する隙間Ｓの幅Ｗ１が最小となる箇所を検出したｔ秒後にホームセンサ５ｂから信号が出力された場合、軸線Ｏ回りにｔ秒分だけ基板Ｗの位置がずれている。よって、ｔ秒をサセプタ３の周期で除法した値に３６０を乗じることで、ザグリ部３ａの中心Ｃから基板Ｗの中心Ｃ１がずれた方向（角度）が算出される。ここで、算出プログラム１６ｃにより撮像領域Ｒに位置ずれ（図２Ｃの角度θ３）が算出された場合には、その位置ずれを加味（減算又は加算）することで、基板Ｗの中心Ｃ１とザグリ部３ａの中心Ｃの位置ずれの方向が計測される。以上のようにして計測プログラム１６ｄにより基板Ｗがザグリ部３ａに載置される載置位置（ザグリ部３ａの中心Ｃと基板Ｗの中心Ｃ１がずれた距離と方向）が計測される。

図４に戻って、位置プログラム１６ｅは、搬送ロボット１４の動きを制御する。図３に示すように基板Ｗを保持して反応炉２内に進入した搬送ロボット１４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１４が停止する停止位置を調節する。搬送ロボット１４は、ブレード１４ａ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１４のブレード１４ａ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１６ｅは、計測プログラム１６ｄにより計測された基板Ｗの載置位置を利用して搬送ロボット１４が停止する停止位置を調節する。計測プログラム１６ｄが計測した基板Ｗの載置位置から、次にザグリ部３ａに基板Ｗを載置する際に、基板Ｗの中心Ｃ１がザグリ部３ａの中心Ｃに載置されるように搬送ロボット１４がサセプタ３の上方に停止する停止位置を調節する。

以上、気相成長装置１の主要な各部について説明した。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、図２Ａに示すように目標とする撮像領域Ｒ１と、カメラ１１ａが実際に撮像する撮像領域Ｒの位置ずれを最初に算出する。例えば、基板Ｗがザグリ部３ａに載置されていない状態で、駆動部５ａにより一定の回転速度（例えば、５ｒｐｍ）でサセプタ３を軸線Ｏ回りに回転させる。そして、図２Ａの開始位置に印部３ｂが復帰するタイミングと、図２Ｂの撮像領域Ｒを印部３ｂが通過するタイミングとの時間差ＴＬに基づいて撮像領域Ｒの位置ずれを算出する。図２Ｃに示すように、例えば、時間差ＴＬから算出した回転角θ１と予め設定した回転角θ２（開始位置Ｐに印部３ｂが復帰するタイミングと、撮像領域Ｒ１を印部３ｂが通過するタイミングとの時間差ＴＬから算出した回転角θ２）から撮像領域Ｒの位置ずれ（角度θ３）を算出する。

撮像領域Ｒの位置ずれ（角度θ３）を算出した後は、反応炉２内に基板Ｗを搬入し、サセプタ３に基板Ｗを載置する。その後、駆動部５ａによりサセプタ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で撮像する。そして、カメラ１１ａの撮像画像から、例えば、図５Ｂに示す基板Ｗの中心Ｃ１とザグリ部３ａの中心Ｃとの位置ずれを暫定的に算出し、算出した位置ずれに撮像領域Ｒの位置ずれ（図２Ｃの角度θ３）を加味して基板Ｗの載置位置を計測する。基板Ｗの載置位置の計測が終了すると、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。作製され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１４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１４によりサセプタ３上方に搬送される。この際、先に計測した基板Ｗの載置位置を加味し、基板Ｗの中心Ｃ１がザグリ部３ａの中心Ｃと一致するように搬送ロボット１４の停止位置を制御する。そして、先と同様にして基板Ｗをザグリ部３ａに載置し、載置された基板Ｗの載置位置を計測し、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複数の基板Ｗに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。

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、ザグリ部３ａと中心を一致させ、基板Ｗとザグリ部３ａの間に環状の隙間Ｓができるように載置することが望ましい。しかし、基板Ｗの中心Ｃ１がザグリ部３ａの中心Ｃからずれて基板Ｗがザグリ部３ａに載置されることがある。このような場合、例えば、直前に載置された基板Ｗの載置位置を目安にサセプタ３上方で停止する搬送ロボット１４の停止位置を補正する。しかし、停止位置を補正する目安となる基板Ｗの載置位置はカメラ１１ａの撮像画像に基づき計測され、カメラ１１ａは、図１に示すようにケース８に設置される。ここで、ケース８は、反応炉２に接続するように取付けられる一方で、反応炉２とのクリアランスが大きいため、精度よく取付けられない。よって、反応炉２のメンテナンス等によりケース８の取外しと取付けが繰り返される度にケース８が取付けられる位置が異なり、ケース８に設置されるカメラ１１ａの設置位置にも誤差が生じてしまう。それ故、図２Ａに示すようにカメラ１１ａが実際に撮像する撮像領域Ｒと目標とする撮像領域Ｒ１の間に位置ずれが生じ、カメラ１１ａを利用して計測される基板Ｗの載置位置の精度が悪化する。

そのため、本実施態様では、カメラ１１ａの撮像領域Ｒと撮像領域Ｒ１の位置ずれ（図２Ｃの角度θ３）を算出する。これによりカメラ１１ａを設置する際の位置ずれ、カメラ１１ａが設置されるケース８の位置ずれ等による撮像領域Ｒと撮像領域Ｒ１の位置ずれ（角度θ３）を補正可能となる。具体的には、ホームセンサ５ｂからの信号で印部３ｂが初期位置Ｐに到達するタイミングを取得し、検出プログラム１６ｂが撮像領域Ｒで印部３ｂを検出するタイミングから印部３ｂが撮像領域Ｒに到達するタイミングを取得する。この両タイミングの時間差ＴＬは、図２Ａから図２Ｂに軸線Ｏ回りにサセプタ３が回転する時間となる。そのため、軸線Ｏを基点にサセプタ３が反時計回りに一定の速度で回転する場合には、時間差ＴＬをサセプタ３の周期で除法した値に３６０を乗じた値が、図２Ｃに示す回転角θ１となる。よって、カメラ１１ａがケース８に正常に設置された場合（撮像領域Ｒ１の場合）の回転角θ２を予め設定することで、回転角θ１と回転角θ２とのずれ（角度θ３）を算出できる。このように算出した位置ずれ（角度θ３）によりカメラ１１ａの撮像領域Ｒと目標とする撮像領域Ｒ１との位置ずれを算出できる。

以下、実施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。

（実施例）
実施例では、ザグリ部３ａの外周部から外側に２０ｍｍの位置に深さ２ｍｍの菱形の溝を形成し、その溝にその溝と同形状の石英製の印部３ｂを埋め込んだサセプタ３を備えた気相成長装置１を用意した。具体的には、図２Ｃの回転角θ２が９０度となるように目標とする撮像領域Ｒ１を設定し、撮像装置１１をケース８に取付けた気相成長装置１を用意した。そして、基板Ｗをザグリ部３ａに載置させずにサセプタ３をランプ９で１１５０℃に加熱し、５ｒｐｍでサセプタ３を反時計回りに回転させ、カメラ１１ａで撮像領域Ｒを連続的に撮像し、撮像領域Ｒの位置ずれ（図２Ｃの角度θ３）を算出した。

実施例では、サセプタ３の回転周期（１２秒）と同じ周期で撮像領域Ｒに印部３ｂが検出された。撮像領域Ｒを通過する印部３ｂが検出されるタイミングとホームセンサ５ｂから出力される信号のタイミングを比較すると、ホームセンサ５ｂの信号が約３．１秒早く、周期的に検出された。サセプタ３を反時計回りに回転させたため、３６０×（３．１／１２）＝９３から図２Ｃのθ１が９３度に対応する位置が撮像領域Ｒ（印部３ｂが検出される位置）であると算出された。ここで、カメラ１１ａは、図２Ｃのθ２が９０度に対応する位置が撮像領域Ｒ１（目標とする撮像領域）となるようにケース８に取付けられている。そのため、３度の組み付け誤差（撮像領域Ｒと撮像領域Ｒ１との位置ずれ）があることが算出された。

次に撮像領域Ｒの位置ずれ（図２Ｃの角度θ３＝３度）を算出した気相成長装置１の反応炉２に直径３００ｍｍの基板Ｗを搬入し、ザグリ部３ａに基板Ｗを載置した。そして、ザグリ部３ａに基板Ｗを載置させた状態でサセプタ３を軸線Ｏ回りに回転させ、カメラ１１ａで基板Ｗとザグリ部３ａの間の隙間Ｓの撮像画像を連続して撮像した。撮像した撮像画像から基板Ｗの中心Ｃ１とザグリ部３ａの中心Ｃとの位置ずれの距離と方向（補正前の方向）を算出したところ、距離が１．５ｍｍ、方向のずれが９８．１度と算出された。ここで、カメラ１１ａの組み付け誤差が３度であることから、正確な位置ずれの方向（角度）が１０１．１度と計測された。その後、基板Ｗにエピタキシャル成長を行った。

以上により印部３ｂをサセプタ３に設け、カメラ１１ａの撮像領域Ｒの位置を正確に算出することでザグリ部３ａに載置される基板Ｗの載置位置（位置がずれた方向）を高精度に求めることができた。

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。

上記の説明では、図２Ａに示すように印部３ｂはザグリ部３ａの外周部に形成される例を説明した。印部３ｂとしては、図６Ａに示すようにザグリ部３ｂの内周部又は図６Ｂに示すように内周部と外周部に渡って形成されてもよい。図６Ｂのように形成される場合には印部３ｂは、段状に形成されることで、段部３ｂがランプ９等に照らされて印部３ｂの影が生じる。そのため、カメラ１１ａで印部３ｂを検出し易くなる。

１気相成長装置２反応炉
３サセプタ３ａザグリ部
３ｂ印部４支持部
５ａ駆動部５ｂホームセンサ
６ガス供給管７ガス排出管
９ランプ１１撮像装置
１１ａカメラ１４搬送ロボット
１５制御部Ｒ撮像領域

Claims

外面上に印部を有して軸線回りに回転可能なサセプタと、
前記軸線回りに前記サセプタが回転する周期に対応して信号を出力する出力部と、
前記軸線回り回転する前記サセプタとともに、前記軸線回りに回転する前記印部が周期的に通過する領域を撮像領域として撮像画像を撮像する撮像装置と、
前記撮像領域を通過する前記印部を検出する検出部と、
前記出力部により前記信号が出力されるタイミングと、前記検出部により前記印部が検出されるタイミングとの時間差に基づき前記撮像領域の位置ずれを算出する算出部と、
を備えることを特徴とする気相成長装置。
前記サセプタは、基板が載置されるザグリ部を有し、
前記撮像装置は、前記ザグリ部に載置された前記基板と前記ザグリ部の隙間を含む領域を前記撮像領域とし、
前記軸線回りに前記サセプタを少なくとも１回転させて前記撮像領域を通過する前記隙間の前記撮像画像から測定した前記基板の位置と、前記撮像領域の位置ずれに基づき前記ザグリ部に載置された前記基板の載置位置を計測する計測部と、
を備える請求項１に記載の気相成長装置。
前記基板を前記サセプタの上方に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前記載置位置に基づき制御する制御部と、
を備える請求項２に記載の気相成長装置。
前記印部は、前記ザグリ部の内周部又は外周部に若しくは前記内周部と前記外周部に渡って位置する請求項２又は３に記載の気相成長装置。
前記サセプタは、前記外面上に、前記印部と前記印部の周囲に位置して前記印部とは輻射率が異なる周辺部を有する請求項１ないし４のいずれか１項に記載の気相成長装置。
前記印部は、石英又はカーボン製の部材である請求項１ないし５のいずれか１項に記載の気相成長装置。
前記印部は、段状に形成される請求項１ないし６のいずれか１項に記載の気相成長装置。
外面上に印部を有するサセプタを軸線回りに回転させる工程と、
前記回転させる工程により前記サセプタが回転する周期に対応して信号を出力する工程と、
前記回転させる工程により前記サセプタとともに、前記軸線回りに回転する前記印部が周期的に通過する領域を撮像領域として撮像画像を撮像する工程と、
前記撮像領域を通過する前記印部を検出する工程と、
前記信号が出力されるタイミングと、前記撮像領域を通過する前記印部が検出されるタイミングとの時間差に基づき前記撮像領域の位置ずれを算出する工程と、
を備え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。
前記サセプタのザグリ部に載置された基板と前記ザグリ部の隙間を含む領域を前記撮像領域とし、前記軸線回りに前記サセプタを少なくとも１回転させて前記撮像領域を通過する前記隙間の前記撮像画像から測定した前記基板の位置と、前記撮像領域の位置ずれに基づき前記ザグリ部に載置された前記基板の載置位置を計測する工程と、
を備える請求項８に記載のエピタキシャルウェーハの製造方法。
前記基板を前記サセプタの上方に搬送する搬送ロボットから前記サセプタに前記基板を搬送させるために前記搬送ロボットが停止する停止位置を前記載置位置に基づき制御する工程を備える請求項９に記載のエピタキシャルウェーハの製造方法。
前記制御する工程後に前記サセプタに搬送された前記基板にエピタキシャル層を成長する成長工程を備える請求項１０に記載のエピタキシャルウェーハの製造方法。
前記ザグリ部の内周部又は外周部に若しくは前記内周部と前記外周部に渡って位置する前記印部を有した前記サセプタを使用する請求項９ないし１１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。
前記印部の周囲に位置して輻射率が前記印部と異なる周辺部が前記外面上に形成される前記サセプタを使用する請求項８ないし１２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。
石英又はカーボン製の前記印部を使用する請求項８ないし１３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。
段状に形成された前記印部を使用する請求項８ないし１４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。
前記回転させる工程は、前記サセプタを５ｒｐｍ以下で回転させる請求項８ないし１５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。