JP6605197B2 - 気相成長方法および気相成長装置 - Google Patents

Description

本発明は、気相成長方法および気相成長装置に関する。

高品質な半導体膜を成膜する方法として、気相成長によりウェハ（基板）上に単結晶膜を成長させるエピタキシャル成長技術がある。このエピタキシャル成長技術を用いる気相成長方法および気相成長装置では、常圧または減圧に保持された反応炉内の支持部でウェハを支持させる。次に、成膜の原料となる反応ガスを、ウェハ上に供給する。ウェハの表面では反応ガスの熱反応等が生じ、エピタキシャル単結晶膜が成膜される。

かかる成膜の際、ウェハの温度は成膜に適した温度、たとえばＳｉウェハの場合で８００℃から１０００℃程度となる。また、複数の材料を多層で成膜する場合には、ウェハの温度はその材料の成膜に適した温度に昇温または降温される。そのため、ウェハが熱膨張または熱収縮し、反応炉内の支持部からウェハが位置ずれをおこして成膜ができなくなることが発生し得る。

特開２００２−０４３２３１号公報

本発明が解決しようとする課題は、基板の温度の昇温または降温に伴う基板の変形による、基板の支持部に対する位置ずれの有無を、昇温中または降温中に検出することができる、気相成長方法および気相成長装置を提供することである。

実施形態の気相成長方法は、基板を反応炉内の支持部に載置し、基板を基板の周方向に所定の回転速度で回転し、所定の回転速度で回転する基板の温度を昇温または降温し、基板の温度を昇温または降温しながら基板の外周部の温度を所定の回転角度毎に測定し、基板の外周部の所定の回転角度毎の温度の変化量の最大値と最小値の差に基づいて基板の支持部に対する位置ずれの有無を判定する。

上記態様の気相成長方法において、基板の外周部の所定の回転角度毎の温度の変化量の最大値と最小値は、直前の所定の回転数内において測定された温度を用いて求めることが好ましい。

上記態様の気相成長方法において、回転角度は４５度以上１２０度以下であることが好ましい。

実施形態の気相成長装置は、反応炉と、反応炉内に配置され、基板が載置され基板を基板の周方向に所定の回転速度で回転する支持部と、基板の外周部の所定の回転角度毎の温度を測定する温度計と、基板の外周部の所定の回転角度毎の温度の変化量の最大値と最小値の差に基づいて基板の支持部に対する位置ずれの有無を判定する位置ずれ判定部と、を備える。

本発明によれば、基板の温度の昇温または降温に伴う基板の変形による、基板の支持部に対する位置ずれの有無を、昇温中または降温中に検出することができる、気相成長方法および気相成長装置の提供が可能となる。

第１の実施形態における気相成長装置の模式断面図である。 第１の実施形態における気相成長方法のフローチャートである。 第１の実施形態における基板外周部の温度測定方法を示す模式図である。 第１の実施形態における作用の説明図である。 第２の実施形態における気相成長方法のフローチャートである。 第２の実施形態における作用の説明図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しつつ説明する。

（第１の実施形態）
本実施形態の気相成長方法は、基板を反応炉内の支持部に載置し、基板を基板の周方向に所定の回転速度で回転し、所定の回転速度で回転中の基板の温度を昇温し、昇温中における複数の基板の外周部の温度を１２０度以下の回転角度毎に測定し、複数の基板の外周部の温度の変化量に基づいて基板の支持部に対する位置ずれの有無を判定する。

図１は、本実施形態の気相成長装置の模式断面図である。本実施形態の気相成長装置は、たとえば、ＭＯＣＶＤ法（有機金属気相成長法）を用いる縦型の枚葉型のエピタキシャル成長装置である。本実施形態のエピタキシャル成長装置では、例えば、ＧａＮ（窒化ガリウム）、ＡｌＮ（窒化アルミニウム）、ＡｌＧａＮ（窒化アルミニウムガリウム）、ＩｎＧａＮ（窒化インジウムガリウム）等のＩＩＩ−Ｖ族の窒化物系半導体の単結晶膜を成長する。

気相成長装置１００は、反応炉２を備える。膜の成長は、反応炉２の内部で行われる。反応炉２の内部には、ウェハＷ（基板）が載置されウェハＷをウェハＷの周方向に回転さする支持部４２が配置されている。支持部４２は、リング２８を介して回転ベース２２に接続されている。ここでウェハＷは、たとえばＳｉ（シリコン）ウェハやサファイヤウェハである。

回転ベース２２は、図示しない回転機構により回転される。これによりリング２８が回転される。そのため、リング２８に接続された支持部４２および支持部４２に載置されたウェハＷがその周方向に回転する。なお、回転ベース２２、リング２８、支持部４２の形態は、これに限定されない。たとえば、支持部４２とリング２８と回転ベース２２とが一体である装置を用いることができる。

支持部４２は、その内部にウェハが固定される凹部４４を備える。ここで、支持部４２は、後述するピン２６が通過するための穴４５を備えていてもよい。なお、支持部４２にウェハＷが固定される機構としては、凹部４４に限定されない。

反応炉２は、図示しないウェハ搬出入口を有する。ウェハ搬出入口は、反応炉２の内部へのウェハＷの搬入、および反応炉２の内部からのウェハＷの搬出に用いられる。ここで、かかるウェハＷの搬出入には、たとえば、図示しないハンドが用いられる。ハンドにより搬入されたウェハＷは、たとえば、反応炉２の内部においてピン２６に移動され、さらに凹部４４に支持される。なお、ウェハＷの搬出入の方法はこれに限定されない。

ガス供給部５４は、反応炉２外に配置され、反応ガス供給口１２と接続されている。ガス供給部５４には、ウェハＷ上での膜の処理に用いられる反応ガスなどの原料が蓄えられている。たとえば、トリメチルガリウム（ＴＭＧ）、トリメチルインジウム（ＴＭＩ）、トリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）、アンモニア（ＮＨ_３）ガス、窒素（Ｎ_２）ガス、水素（Ｈ_２）ガスが蓄えられている。

また、反応炉２は、反応ガス供給口１２と排気口１４とを有する。反応ガスは、反応ガス供給口１２から反応炉２内部に供給される。ここで供給された反応ガスは、たとえば、反応炉２内部に配置されたシャワープレート４８を通過した後にウェハＷ上に供給されて、膜の成長すなわち成膜に用いられる。使用されなかった反応ガスおよび成膜により生じた生成物は、排気口１４から排気される。

反応炉２の内部には、第１のヒーター３８が配置される。第１のヒーター３８はウェハＷの加熱に用いられる。さらに、反応炉２の内部には、第２のヒーター４０が配置される。第２のヒーター４０は、主にウェハＷ外周部の加熱に用いられる。第１のヒーター３８だけではウェハＷ外周部の温度が低くなり、ウェハＷ外周部の膜質が劣化するおそれがあるためである。

第１のヒーター３８および第２のヒーター４０は、電源５８により通電がなされて発熱する。ここでかかる通電は、たとえば、第１のヒーター３８と第２のヒーター４０それぞれに接続されたブースバー３６と、ブースバー３６に接続されたベースディスク３４と、ベースディスク３４に連結部３２を用いて接続されたヒーターシャフト２４と、ヒーターシャフト２４に接続された電源５８と、によってなされる。

ブースバー３６は、たとえば、ＳｉＣで被覆されたカーボンからなる。ベースディスク３４は、たとえば、石英からなる。また、連結部３２は、モリブデン等の金属からなる。

第１の温度計５０および第２の温度計５２は、反応炉２の上部に配置される。第１の温度計５０は、ウェハＷ中心の温度を測定する。また、第２の温度計５２は、ウェハＷ外周部の温度を測定する。第１の温度計５０および第２の温度計５２は、たとえば、放射温度計である。

制御機構５６は、位置ずれ判定部６０と気相成長装置制御部６４とを、その構成要素として有する。制御機構５６は、たとえば、回路基板で構成される。あるいは、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）を中心とするマイクロプロセッサと、処理プログラムを記憶するＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）と、データを一時的に記憶するＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）と、入出力ポートおよび通信ポートで構成される。

制御機構５６は、ピン２６と、第１の温度計５０と、第２の温度計５２と、ガス供給部５４と、電源５８と、回転機構と、ハンドと、ウェハ搬出入口と、に接続される。

気相成長装置制御部６４は、ピン２６の上げ下げの制御、第１の温度計５０と第２の温度計５２によるウェハＷの温度測定、ガス供給部５４から反応炉２への反応ガスなどの原料の供給の制御、回転機構によるウェハＷの回転およびウェハＷの回転速度の制御、ハンドによるウェハＷの移動の制御、ウェハ搬出入口の開け閉めの制御、および電源５８によるヒーターの加熱の制御をおこなう。なお、これらの制御は、後述の、位置ずれ判定部６０の判定に基づくものである場合がある。

位置ずれ判定部６０は、後述するウェハＷ外周部の温度の変化量に基づいて、ウェハＷの支持部４２に対する位置ずれの有無を判定する。

図２は、本実施形態における気相成長方法のフローチャートである。まず、気相成長装置制御部６４が、ハンドを用いて、反応炉２外から反応炉２内にウェハＷを搬送する（Ｓ１０）。次に、気相成長装置制御部６４が、ウェハＷを、反応炉２内の支持部４２に載置する（Ｓ１２）。次に、気相成長装置制御部６４が、ウェハＷをウェハＷの周方向に第１の回転速度（所定の回転速度）で回転する（Ｓ１４）。ここで第１の回転速度は、たとえば、１０ｒｐｍ以上１５０ｒｐｍ未満である。次に、気相成長装置制御部６４が、第１のヒーター３８と第２のヒーター４０のいずれか一方または両方を用いて、第１の回転速度で回転中のウェハＷの昇温を開始する（Ｓ１６）。

次に、気相成長装置制御部６４が、昇温中の複数のウェハＷ外周部の温度を、たとえば第２の温度計５２を用いて測定する（Ｓ１８）。ここで、第２の放射温度計５２を用いて測定するウェハＷの場所は、たとえば８インチウェハの場合、中心から９０ｍｍ程度離れたところである。

次に、位置ずれ判定部６０が、昇温中の複数のウェハＷの外周部の温度の変化量に基づいて、ウェハＷの支持部４４に対する位置ずれの有無を判定する。ここで、位置ずれの有無の判定の手法は特に限定されないが、たとえば、ウェハＷの外周部の温度の変化量の最大値と最小値を計算し、最大値と最小値の差を計算し（Ｓ２０）、最大値と最小値の差が所定の範囲内にあるか（Ｓ２２）という基準に基づいて判定をおこなうことができる。変化量の最大値と最小値の差が所定の範囲内にあれば、位置ずれ判定部６０が、ウェハＷの位置ずれはないと判定する。これに対して、変化量の最大値と最小値の差が所定の範囲内になければ、位置ずれ判定部６０が、ウェハＷの位置ずれはあると判定する。

変化量の最大値と最小値の差が所定の範囲内にあれば、気相成長装置制御部６４が、ウェハＷの昇温を停止し（Ｓ２４）、ウェハを第２の回転速度で回転させる（Ｓ２６）。ここで第２の回転速度は、たとえば、１００ｒｐｍ以上３０００ｒｐｍ以下である（御指示の程お願いいたします）。次に、気相成長装置制御部６４が、反応ガスを反応ガス供給口１２からシャワープレート４８を通してウェハＷ上に導入し、ウェハＷ上に膜を成長する（Ｓ２８）。使われなかった反応ガスと成膜により生じた生成物は、排気口１４より排気する。

変化量の最大値と最小値の差が所定の範囲内になければ、気相成長装置制御部６４が、ウェハの回転を停止する（Ｓ３０）。

図３は、第１の実施形態における基板外周部の温度測定方法を示す模式図である。

ウェハＷは支持部４２によって回転される。そのため、ウェハＷはウェハＷの中心Ｏ_ｗではなく支持部４２の中心Ｏ_ｈを中心に回転される。したがって、後述する回転角度はウェハＷの中心Ｏ_ｗではなく支持部４２の中心Ｏ_ｈを基準に測定する。

以下の記載においては、ウェハ外周部の温度が測定されるときのウェハＷの回転速度が一定で、かつ温度が測定されるときの時間間隔は一定であるとする。また、ウェハＷの回転方向は、図３の面内において時計回りであるものとする。図３（ａ）においては、ウェハＷの回転速度［ｍｉｎ^−１］が５０ｒｐｍ（ｒｐｍ：ｒｏｔａｔｉｏｎ ｐｅｒ ｍｉｎｕｔｅ）で、ウェハＷの温度の測定を０．２秒に１回おこなうものとする。すると、ウェハＷが１回転するのに１．２秒かかるため、１回転あたりのウェハＷ外周部の温度測定は６回行われることとなる。そのため、ｔ_１＝１０．２秒とすると、ｔ_２＝１０．４秒、ｔ_３＝１０．６秒、ｔ_４＝１０．８秒、ｔ_５＝１１．０秒、ｔ_６＝１１．２秒、ｔ_７＝１１．４秒となる。このとき、測定箇所４６ａはｔ_１での測定箇所、測定箇所４６ｂはｔ_２秒での測定箇所、測定箇所４６ｃはｔ_３秒での測定箇所、測定箇所４６ｄはｔ_４秒での測定箇所、測定箇所４６ｅはｔ_５秒での測定箇所、測定箇所４６ｆはｔ_６での測定箇所、測定箇所４６ｇはｔ_７での測定箇所である。１回転あたりのウェハＷ外周部の温度測定は６回行われているため、基板外周部の温度は３６０度を６で割った商である６０度の回転角度毎に測定されている。なお、測定箇所４６ｇと測定箇所４６ａは、理想的には一致している場所であるが、一致していなくてもよい。

図３（ｂ）においては、ウェハＷの回転速度［ｍｉｎ^−１］が５０ｒｐｍで、ウェハＷの温度の測定を０．６秒に１回おこなうものとする。すると、ウェハＷが１回転するのに１．２秒かかるため、１回転あたりのウェハＷ外周部の温度測定は２回行われることとなる。そのため、ｔ_３１＝１０．２秒とすると、ｔ_３２＝１０．８秒、ｔ_３３＝１１．４秒である。このとき、ウェハＷ外周部の温度は、１８０度の回転角度毎に測定されている。

図３（ｃ）においては、ウェハＷの回転速度［ｍｉｎ^−１］が５０ｒｐｍで、ウェハＷの温度の測定を１．４秒に１回おこなうものとする。すると、ｔ_５１＝１０．２秒、ｔ_５２＝１１．６秒である。このとき、ウェハＷ外周部の温度は、ウェハＷが４８０度回転した後に測定されている。ここで、ウェハＷの回転角度が３６０度を超えたときには、３６０度あるいはその整数倍の角度を、差が３６０度以下になるように差し引いたものを回転角度とする。図３（ｃ）の場合は、４８０°−３６０°×１＝１２０°となるため、回転角度は１２０度である。

なお、ウェハＷの回転方向が反時計回りである場合は、反時計回りの方向の回転角度を正の回転角度とする。

複数のウェハＷの外周部の温度は、４５度以上１２０度以下の回転角度毎に測定されることが好ましい。１２０度を上回ると、温度データの数が少なすぎて、位置ずれの有無を判定することが難しくなる。一方４５度を下回ると、温度データの数が多く計算量が増大するため変化量を求めることが難しくなる。位置ずれの有無を正しく判定し、かつ計算量が多くなりすぎない回転角度は、５１．４度以上９０度以下である。

あるいは、ウェハＷの１回転あたりのウェハＷ外周部の温度は、３回以上８回以下測定されてもよい。３回を下回ると、温度データの数が少なすぎて位置ずれの有無を判定することが難しくなる。一方８回を上回ると、温度データの数が多く計算量が増大するため変化量を求めることが難しくなる。位置ずれの有無を正しく判定し、かつ計算量が多くなりすぎない測定の回数は、４回以上７回である。

さらに、変化量の最大値と最小値は、直前の１回転数内から１０回転数内において測定された温度を用いて求めることが好ましい。回転数が少なすぎると、測定する回転角度または位置によっては変化量が少ないときの温度を測定することがあり、精度良く位置ずれを判定することが難しくなる。一方、回転数が多すぎると、その時点よりかなり前の温度データを用いて変化量の最大値と最小値を求めることになるため、その時点での位置ずれの判定を正確におこなうことが難しくなる。より好ましくは、変化量の最大値と最小値を、直前の２回転数内から５回転数内において測定された温度を用いて求めることが好ましい。

図４は、本実施形態における作用の説明図である。

図４（ａ）はウェハＷの支持部４２に対する位置ずれがないときの図、図４（ｅ）はウェハＷの支持部４２に対する位置ずれがあるときの図である。

一定の時間間隔で測定された、昇温中のウェハＷの外周部の温度を、図４（ａ）の場合については図４（ｂ）に、また図４（ｅ）の場合については図４（ｆ）に、それぞれ示す。いずれの場合も、ウェハＷの１回転あたりのウェハＷ外周部の温度は６回測定されている。すなわち、ウェハＷ外周部の温度は、６０度の回転角度毎に測定されている。

図４（ｃ）と図４（ｇ）は、図４（ｂ）および図４（ｅ）それぞれの場合における、ウェハＷ外周部の温度の変化量を示す図である。たとえばｔ_４におけるウェハＷ外周部の温度の変化量は、ｔ_４におけるウェハＷ外周部の温度からｔ_３におけるウェハＷ外周部の温度を差し引くことにより計算する。なお、ｔ_４におけるウェハＷ外周部の温度からｔ_１におけるウェハ外周部の温度を差し引き、その差をｔ_４におけるウェハＷ外周部の温度の変化量としてもよい。しかし、ウェハＷの位置ずれを詳細に評価するため、たとえばｔ_２とｔ_１などの直前の時間で測定した温度で上記の変化量を求めることが好ましい。

図４（ｄ）と図４（ｈ）は、ウェハＷ外周部の温度の変化量の最大値と、ウェハＷ外周部の温度の変化量の最小値と、変化量の最大値と最小値の差を、それぞれ示す図である。ここで、変化量の最大値と最小値は、直前の３回転数内において測定された温度を用いて求めている。たとえば、ｔ_１９における変化量の最大値と最小値は、ｔ_２からｔ_１９の１８点において測定された温度を用いて求めている。また、ｔ_２０における変化量の最大値と最小値は、ｔ_３からｔ_２０の１８点において測定された温度を用いて求めている。なお、図４においてはｔ_１からｔ_２０までの温度をプロットしているが、ｔ_１以前の時間とｔ_２０以後の時間においても、ウェハ外周部の温度はｔ_１からｔ_２０までと同様の変化をしているものとした。

図４（ｄ）においては、変化量の最大値と最小値はそれぞれ小さくまた等しくなっている。このような理想的な場合においては、変化量の最大値と最小値の差はゼロとなる。これに対して、図４（ｈ）においては、変化量の最大値と最小値の絶対値はそれぞれ大きくまた異なっている。このため、変化量の最大値と最小値の差は有限となる。このようにして、ウェハＷの外周部の温度の変化量の最大値と最小値の差に基づいて、基板の支持部に対する位置ずれの有無を判定することができる。

なお、上記の記載は、ウェハＷの支持部４２に対する位置ずれの判定手法を限定するものではない。本実施形態においては、ウェハＷの温度上昇の過程、ウェハＷの温度下降の過程、ウェハＷの材質、成膜される材料の材質等に依存して、上記に記載された方法以外の方法であっても、適切に用いることができる。

以下、本実施形態の作用および効果について説明する。

ウェハＷの昇温中は、ウェハＷの支持部４２に対する位置ずれによる温度変化が、ウェハＷの昇温に伴う温度変化のため観測しづらくなる。

これに対して、本実施形態のように、ウェハＷ外周部の温度の変化量、特にウェハＷ外周部の温度の変化量の最大値と最小値に基づくと、ウェハＷの昇温中であっても、ウェハＷの支持部４２に対する位置ずれの有無の判定を容易におこなうことができる。

以上のように、本実施形態の気相成長および気相成長装置によれば、基板の温度の昇温に伴う基板の変形による、支持部からの基板の位置ずれを、昇温中に検出することができる、気相成長方法および気相成長装置の提供が可能となる。

（第２の実施形態）
本実施形態の気相成長法は、ウェハＷ（基板）の温度を降温する点で、第１の実施形態と異なっている。すなわち、本実施形態の気相成長方法は、基板を反応炉内の支持部に載置し、基板を基板の周方向に所定の回転速度で回転し、所定の回転速度で回転中の基板の温度を降温し、降温中における複数の基板の外周部の温度を１２０度以下の回転角度毎に測定し、複数の基板の外周部の温度の変化量に基づいて基板の支持部に対する位置ずれの有無を判定する。なお、第１の実施形態と重複する点については、記載を省略する。

図５は、本実施形態における気相成長方法のフローチャートである。まず、気相成長装置制御部６４が、ウェハＷを反応炉２内の支持部４２に載置する（Ｓ４８）。次に、気相成長装置制御部６４が、ウェハＷをウェハＷの周方向に第２の回転速度で回転させる（Ｓ５０）。次に、気相成長装置制御部６４が、反応ガスを反応ガス供給口１２からシャワープレート４８を通してウェハＷ上に導入し、ウェハＷ上に膜を成長する（Ｓ５２）。使われなかった反応ガスと成膜により生じた生成物は、排気口１４より排気する。なお、Ｓ４８とＳ５０とＳ５２は、それぞれ第１の実施形態のＳ１２とＳ２６とＳ２８と同様のステップである。

膜の成長が終了したら、気相成長装置制御部６４が、ウェハＷを第１の回転速度で回転させる（Ｓ５４）。次に、気相成長装置制御部６４が、第１の回転速度で回転中のウェハＷの温度の降温を開始する（Ｓ５６）。

次に、気相成長装置制御部６４が、降温中の複数のウェハＷ外周部の温度を、たとえば第２の温度計を用いて測定する（Ｓ５８）。

次に、位置ずれ判定部６０が、降温中の複数のウェハＷの外周部の温度の変化量に基づいて、ウェハＷの支持部４４に対する位置ずれの有無を判定する。ここで、位置ずれの有無の判定の手法は特に限定されないが、たとえば、ウェハＷの外周部の温度の変化量の最大値と最小値を計算し、最大値と最小値の差を計算し（Ｓ６０）、最大値と最小値の差が所定の範囲内にあるか（Ｓ６２）という基準に基づいて判定をおこなうことができる。変化量の最大値と最小値の差が所定の範囲内にあれば、位置ずれ判定部６０が、ウェハＷの位置ずれはないと判定する。これに対して、変化量の最大値と最小値の差が所定の範囲内になければ、位置ずれ判定部６０が、ウェハＷの位置ずれはあると判定する。

変化量の最大値と最小値の差が所定の範囲内にあれば、気相成長装置制御部６４が
ウェハＷの降温を停止し（Ｓ６４）、ウェハを第２の回転速度で回転させる（Ｓ６６）。次に、気相成長装置制御部６４が、反応ガスを反応ガス供給口１２からシャワープレート４８を通してウェハＷ上に導入し、ウェハＷ上に膜を成長させる（Ｓ６８）。使われなかった反応ガスと成膜により生じた生成物は、排気口１４より排気する。

変化量の最大値と最小値の差が所定の範囲内になければ、気相成長装置制御部６４が、ウェハの回転を停止する（Ｓ７０）。

図６は、本実施形態における作用の説明図である。

図６（ａ）はウェハＷの支持部４２に対する位置ずれがないときの図、図６（ｅ）はウェハＷの支持部４２に対する位置ずれがあるときの図である。

一定の時間間隔で測定された、降温中のウェハＷの外周部の温度を、図６（ａ）の場合については図６（ｂ）に、また図６（ｅ）の場合については図６（ｆ）に、それぞれ示す。いずれの場合も、ウェハＷの１回転あたりのウェハＷ外周部の温度は６回測定されている。すなわち、ウェハＷ外周部の温度は、６０度の回転角度毎に測定されている。

図６（ｃ）と図６（ｇ）は、図６（ｂ）および図６（ｅ）それぞれの場合における、ウェハＷ外周部の温度の変化量を示す図である。たとえばｔ_４におけるウェハＷ外周部の温度の変化量は、ｔ_４におけるウェハＷ外周部の温度からｔ_３におけるウェハＷ外周部の温度を差し引くことにより計算する。

図６（ｄ）と図６（ｈ）は、ウェハＷ外周部の温度の変化量の最大値と、ウェハＷ外周部の温度の変化量の最小値と、変化量の最大値と最小値の差を、それぞれ示す図である。ここで、変化量の最大値と最小値は、直前の３回転数内において測定された温度を用いて求めている。たとえば、ｔ_１９における変化量の最大値と最小値は、ｔ_２からｔ_１９の１８点において測定された温度を用いて求めている。また、ｔ_２０における変化量の最大値と最小値は、ｔ_３からｔ_２０の１８点において測定された温度を用いて求めている。なお、図６においてはｔ_１からｔ_２０までの温度をプロットしているが、ｔ_１以前の時間とｔ_２０以後の時間においても、ウェハ外周部の温度はｔ_１からｔ_２０までと同様の変化をしているものとした。

図６（ｄ）においては、変化量の最大値と最小値はそれぞれ小さくまた等しい。このような理想的な場合においては、変化量の最大値と最小値の差はゼロとなる。これに対して、図６（ｈ）においては、変化量の最大値と最小値の絶対値はそれぞれ大きくまた異なっている。このため、変化量の最大値と最小値の差は有限となる。このようにして、ウェハＷの外周部の温度の変化量の最大値と最小値の差に基づいて、基板の支持部に対する位置ずれの有無を判定することができる。

なお、上記の記載は、ウェハＷの支持部４２に対する位置ずれの判定手法を限定するものではない。本実施形態においては、ウェハＷの温度上昇の過程、ウェハＷの温度下降の過程、ウェハＷの材質、成膜される材料の材質等に依存して、上記に記載された方法以外の方法であっても、適切に用いることができる。

以上のように、本実施形態の気相成長および気相成長装置によれば、基板の温度の降温に伴う基板の変形による、支持部からの基板の位置ずれを、降温中に検出することができる、気相成長方法および気相成長装置の提供が可能となる。

以上、具体例を参照しつつ本発明の実施形態について説明した。上記、実施形態はあくまで、例として挙げられているだけであり、本発明を限定するものではない。また、各実施形態の構成要素を適宜組み合わせてもかまわない。

本実施形態では、ウェハ１枚毎に成膜する縦型の枚葉式のエピタキシャル装置を例に説明したが、気相成長装置は、枚葉式のエピタキシャル装置に限られるものではない。ウェハを回転させて膜を成長する気相成長装置であれば、本発明を適用することが可能である。

実施形態では、装置構成や製造方法等、本発明の説明に直接必要としない部分等については記載を省略したが、必要とされる装置構成や製造方法等を適宜選択して用いることができる。その他、本発明の要素を具備し、当業者が適宜設計変更しうる全ての気相成長装置および気相成長方法は、本発明の範囲に包含される。本発明の範囲は、特許請求の範囲およびその均等物の範囲によって定義されるものである。

２ 反応炉
１２ 反応ガス供給口
１４ 排気口
２０ ベースプレート
２２ 回転ベース
２４ ヒーターシャフト
２６ ピン
２８ リング
３２ 連結部
３４ ベースディスク
３６ ブースバー
３８ 第１のヒーター
４０ 第２のヒーター
４２ 支持部
４４ 凹部
４５ 穴
４６ 測定箇所
４８ シャワープレート
５０ 第１の温度計
５２ 第２の温度計
５４ ガス供給部
５６ 制御機構
５８ 電源
６０ 位置ずれ判定部
６４ 気相成長装置制御部
１００ 気相成長装置
Ｗ ウェハ（基板）

Claims (4)

1. 基板を反応炉内の支持部に載置し、
   前記基板を前記基板の周方向に所定の回転速度で回転し、
   前記所定の回転速度で回転する前記基板の温度を昇温または降温し、
   前記基板の温度を昇温または降温しながら前記基板の外周部の温度を所定の回転角度毎に測定し、
   前記基板の外周部の前記所定の回転角度毎の前記温度の変化量の最大値と最小値の差に基づいて前記基板の前記支持部に対する位置ずれの有無を判定することを特徴とする気相成長方法。
2. 前記基板の外周部の前記所定の回転角度毎の前記温度の変化量の最大値と最小値は、直前の所定の回転数内において測定された温度を用いて求めることを特徴とする請求項１記載の気相成長方法。
3. 前記回転角度は４５度以上１２０度以下であることを特徴とする特徴とする請求項１または請求項２記載の気相成長方法。
4. 反応炉と、
   前記反応炉内に配置され、基板が載置され前記基板を前記基板の周方向に所定の回転速度で回転する支持部と、
   前記基板の外周部の所定の回転角度毎の温度を測定する温度計と、
   前記基板の外周部の前記所定の回転角度毎の温度の変化量の最大値と最小値の差に基づいて前記基板の前記支持部に対する位置ずれの有無を判定する位置ずれ判定部と、
   を備えることを特徴とする気相成長装置。

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