CN103717784A - Cvd装置、使用了该cvd装置的基座的制造方法、及基座 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种不会导致生产成本的高涨和装置的大型化，能够使形成有SiC或TaC等的覆膜的基座的品质和生产率飞跃性地提高的CVD装置、使用了该CVD装置的基座的制造方法、及基座。在碳质基材(10)的背面中央部配置有掩模部(凹部)(20)。掩模部(20)由第一孔部(20a)和第二孔部(20b)构成。在第一孔部(20a)的内壁形成有内螺纹部(21)。在内螺纹部(21)螺合掩模夹具(7)的外螺纹部(7a)。掩模夹具(7)固定于覆膜形成用夹具(2)。由此，将碳质基材支承为立起姿态，在此支承状态下向装置内部导入气体，由此在碳质基材的除了凹部以外的表面上形成SiC或TaC的覆膜。

Description

CVD装置、使用了该CVD装置的基座的制造方法、及基座
技术领域
本发明涉及在碳质基材的整面上形成SiC或TaC等的覆膜的CVD装置、使用了该CVD装置的基座(susceptor)的制造方法、及使用该制造方法制作出的基座。
背景技术
例如，在半导体外延生长中使用的基座等由在碳质基材的表面形成有SiC或TaC等的覆盖层的材质构成。例如SiC覆膜向碳质基材面的形成通常利用使含有烃那样的碳源的卤化有机硅化合物在还原性气流中发生热分解反应而在碳质基材的表面直接蒸镀SiC的CVD法(化学气相析出法)来进行，但形成的SiC覆膜需要作为没有气孔的极其致密且均质的层而覆盖在碳质基材的整面上。
在此，例如就配置有掩模部的基座来说，如图11所示，利用掩模构件61支承碳质基材60，并同时将碳质基材横置(放倒的状态)来进行SiC覆膜的形成。然而，在该方法中，存在以下所示的课题。
即，若将碳质基材60横置来进行覆膜形成，则会在碳质基材60的锪孔面上存在有灰尘或剥离片等微粒的状态下形成SiC覆膜。当使用成为这种状态的基座来进行SiC覆膜的形成时，微粒产生影响而使收纳在锪孔内的晶片在锪孔面内移动，从而与锪孔部的侧面接触，其结果是，在晶片上产生缺口或裂纹，最差的情况是，产生晶片从锪孔内飞出这样的不良情况。而且，也具有因膜厚不均匀而产生颜色不均的课题。
考虑到这种情况，提出了将碳质基材悬架于具有比碳质基材的贯通孔的直径小的截面积的旋转支承杆，而使碳质基材的支承接点连续移动的方案(参照下述专利文献1)。就这种提案来说，能够解决上述课题。然而，在上述专利文献1所示的提案中，仅适用于具有孔的基座，而且需要额外的用于使旋转支承杆工作的驱动机构等，从而产生CVD装置的生产成本高涨、CVD装置大型化这样新的课题。
因此，如图12及图13所示，提出了基座自立式的CVD装置。具体而言，在该CVD装置中，构成为利用下侧支承片50a、50b和上侧支承片50c这三点对安装有掩模构件55的碳质基材51进行支承。若为这种结构，则也能适用于没有孔的基座，而且，不需要用于使旋转支承杆工作的驱动机构等，因此能够防止CVD装置的生产成本高涨或CVD装置大型化。
【在先技术文献】
【专利文献】
【专利文献1】日本特开昭63-134663号公报
发明内容
【发明要解决的课题】
然而，在上述以往的结构中，需要进行两次覆膜形成处理。而且，由于掩模构件55仅仅是向碳质基材51的凹部51a嵌入(参照图13)，因此也存在施加有外力时碳质基材发生下落的课题。此外，由于支点轨迹形成在基座的外周部，因此还有在基座的外周部产生裂纹的课题。由于这样的课题的存在，会使得基座的品质或生产率劣化。
因此，本发明目的在于提供一种不会导致生产成本的高涨和装置的大型化且能够使基座的品质和生产率飞跃性地提高的CVD装置、使用了该CVD装置的基座的制造方法、及基座。
【用于解决课题的手段】
为了实现上述目的，本发明涉及的CVD装置在碳质基材的表面上形成覆膜，其中，在所述碳质基材的局部具有凹部，在该凹部形成有被卡合部，通过具备与该被卡合部卡合的卡合部的卡合支承机构将所述碳质基材支承为立起姿态，在此支承状态下向装置内部导入气体，由此在碳质基材的除了凹部以外的表面上形成覆膜。
如上述结构那样，通过使卡合部与被卡合部卡合来进行支承，因此碳质基材被牢固地支承于卡合支承机构。因此，即使在施加了振动等外力时，也能够防止在覆膜形成中碳质基材下落的情况。
另外，由于不是在碳质基材的外周对碳质基材进行支承的结构，因此支点轨迹未形成于基座的外周部，其结果是，能够防止在基座的外周部产生裂纹的情况。
而且，由于碳质基材被支承为立起姿态，因此能够抑制微粒滞留在锪孔内的情况。因此，在使用基座进行半导体外延生长时，能够抑制在晶片产生缺口或裂纹，或者晶片从锪孔飞出的情况。而且，能够抑制因碳质基材的自重而使基座产生翘曲的情况。
据此，在通过本发明的CVD装置制作出的基座中，翘曲量少，裂纹或颜色不均的产生率受到抑制而将外观保持为良好，因此能够提高基座的品质。
而且，无需额外的旋转支承杆等的驱动机构等，因此能够防止CVD装置的生产成本的高涨或CVD装置的大型化。
在本发明中，优选的是，所述被卡合部是在所述凹部的内壁形成的内螺纹部，所述卡合部是与所述内螺纹部螺合的外螺纹部。
通过使用螺纹作为卡合机构，使得碳质基材由卡合支承机构牢固地固定，因此能够完全防止碳质基材的下落。
在本发明中，优选的是，所述凹部是掩模部，且在其内壁形成有内螺纹部，所述卡合支承机构由在外周面形成有外螺纹部的掩模夹具和对掩模夹具进行固定的覆膜形成用夹具构成，所述外螺纹部与所述内螺纹部螺合，且所述掩模夹具固定于覆膜形成用夹具，由此将所述碳质基材支承为立起姿态。
如上述结构那样，通过利用掩模用凹部、掩模夹具及覆膜形成用夹具，由此无需设置专用的构件或机构，能够实现CVD装置的生产成本的减少，防止CVD装置的大型化。
在本发明中，优选的是，具有所述被卡合部的凹部形成两个，在所述两个凹部中的一方的凹部卡合所述卡合支承机构的卡合部，进行在碳质基材的除了这一方的凹部以外的表面上形成覆膜的第一覆膜形成处理，在所述两个凹部中的另一方的凹部卡合所述卡合支承机构的卡合部，进行在碳质基材的除了这另一方的凹部以外的表面上形成覆膜的第二覆膜形成处理。
根据上述结构，能得到品质提高了的没有掩模部的基座。
另外，本发明涉及的基座的制造方法在碳质基材的表面上形成覆膜来制造基座，其中，准备具备凹部且在该凹部形成有被卡合部的碳质基材、及具备能够与所述被卡合部卡合的卡合部的卡合支承机构，所述基座的制造方法包括覆膜形成处理工序，在该覆膜形成处理工序中，在所述碳质基材的被卡合部卡合所述卡合支承机构的卡合部，将所述碳质基材支承为立起姿态，在此支承状态下导入气体，由此在碳质基材的除了凹部以外的表面上形成覆膜。
若为上述结构，则通过一次覆膜形成处理，就能够制作出品质提高了的配置有掩模部的基座。
在本发明中，优选的是，所述碳质基材具有两个凹部，该凹部具有所述被卡合部，所述覆膜形成处理工序是如下的工序：在所述两个凹部中的一方的凹部卡合所述卡合支承机构的卡合部，进行在碳质基材的除了这一方的凹部以外的表面上形成覆膜的第一覆膜形成处理，接着，在所述两个凹部中的另一方的凹部卡合所述卡合支承机构的卡合部，进行在碳质基材的除了这另一方的凹部以外的表面上形成覆膜的第二覆膜形成处理。
若为上述结构，则需要两次覆膜形成处理，但是能够制作出品质提高了的没有掩模部的基座。
在本发明中，优选的是，包括在所述覆膜形成处理后将形成于凹部的内螺纹部削去的工序。
另外，本发明涉及的基座中，利用一次涂覆形成覆膜。
通过利用一次涂覆形成覆膜，由此能够减少涂覆的成本，防止多次涂覆所引起的颜色不均。
另外，本发明涉及的基座在背面具有凹部。
在本发明中，优选的是，在所述凹部的内壁形成有内螺纹部。
另外，在本发明中，优选的是，所述凹部的内壁是没有内螺纹部的平坦面。
【发明效果】
根据本发明，起到如下优越的效果：不会导致生产成本的高涨和装置的大型化，能够使基座的品质和生产率飞跃性地提高。
附图说明
图1是表示实施方式1的CVD装置的内部结构的立体图。
图2是表示实施方式1的CVD装置的内部结构的俯视图。
图3是在覆膜形成用夹具上装配有碳质基材时的侧视图。
图4是图3的主要部分放大分解图。
图5是向覆膜形成用夹具装配碳质基材时的说明图，该图(a)是表示准备好覆膜形成用夹具、掩模夹具和碳质基材的状态的立体图，该图(b)是表示在碳质基材的掩模部(凹部)螺合了掩模夹具的状态的立体图，该图(c)是表示在MOCVD用螺钉的螺纹孔内螺合了掩模夹具的螺纹部的状态的立体图。
图6是在实施方式2的CVD装置中使用的碳质基材的俯视图。
图7是表示碳质基材与掩模夹具的卡合机构的变形例的图。
图8是表示碳质基材与掩模夹具的卡合机构的变形例的图。
图9是表示碳质基材与掩模夹具的卡合机构的变形例的图。
图10是表示配置有掩模部的基座的制作的另一例的图。
图11是表示以往的CVD装置的内部结构的立体图。
图12是表示以往的其它CVD装置的内部结构的主视图。
图13是用于说明图12所示的以往的CVD装置中的掩模部与掩模构件的嵌合状态的图。
具体实施方式
以下，基于实施方式来详细说明本发明。需要说明的是，本发明没有限定为以下的实施方式。
(实施方式1)
如图1及图2所示，本发明的CVD装置具有在SiC覆膜的形成时旋转的圆板状的旋转台1，且在该旋转台1的外周附近配置有多个覆膜形成用夹具2。优选这些覆膜形成用夹具2配置成距装置的中心(旋转台1的中心1a)等距离。其原因是，虽然中央部和周边部距原料气体供给部的距离不同，但若将覆膜形成用夹具2配置成距装置的中心等距离，则安装在覆膜形成用夹具2上的各碳质基材10也配置成距装置的中心等距离。因此，由碳质基材10的配置位置引起的距原料气体供给部的距离的差异得以消除，因此在任意的基座中都能够减少其翘曲量。需要说明的是，图1中的10d表示锪孔，形成有该锪孔10d的面成为上述碳质基材10的主面。
如图3所示，覆膜形成用夹具2由台座3、支承棒4、MOCVD用机壳5、及MOCVD用螺钉6构成，在上述台座3的一方端部附近固定有上述支承棒4。在该支承棒4的另一端固定有MOCVD用机壳5。在该MOCVD用螺钉6的内周形成的螺纹孔6a内螺合掩模夹具7的外螺纹部7a。该掩模夹具7的前端部7b(图4的右端部)形成为截头圆锥台状。
另一方面，如图4所示，在碳质基材10的背面(图4的左侧面)的中央部配置有掩模部(凹部)20。掩模部20为大致梯形形状的凹部，由截面为圆形的第一孔部20a和截面为截头圆锥台形状的第二孔部20b构成。在第一孔部20a的内壁形成有内螺纹部21。在该内螺纹部21螺合掩模夹具7的外螺纹部7a。由此，将碳质基材10牢固地固定于掩模夹具7。由此，能够防止在覆膜形成处理中碳质基材10下落的情况。需要说明的是，由于掩模夹具7的前端部7b向掩模部20的第二孔部20b嵌入，因此掩模部20处的覆膜形成被阻止。
另外，通过掩模夹具7及覆膜形成用夹具2将碳质基材10支承为立起姿态，因此能够抑制在锪孔10d存在灰尘或剥离片等微粒的状态下形成SiC覆膜。此外，通过在内螺纹部21螺合外螺纹部7a，由此消除碳质基材10脱落的顾虑，能够将碳质基材10支承为例如形成有锪孔10d的主面朝下配置等期望的姿态。
接下来，参照图5(a)～(c)来说明碳质基材5的配置方法。
首先，如该图(a)所示，在准备了覆膜形成用夹具2、掩模夹具7和碳质基材10之后，如该图(b)所示，向碳质基材10的掩模部(凹部)20插入掩模夹具7的前端部7b，并使外螺纹部7a与内螺纹部21螺合。然后，如该图(c)所示，在MOCVD用螺钉6的螺纹孔6a螺合了掩模夹具7的外螺纹部7a之后，将多个覆膜形成用夹具2配置在旋转台1的外周附近，由此，覆膜形成准备完成。
接着，使规定流量的气体以规定流速向内部流入，伴随于此使旋转台1旋转。由此，制作出在碳质基材的除了由掩模夹具覆盖的部位以外的表面上形成有SiC覆膜的基座。需要说明的是，可以根据需要削去内螺纹部21。
需要说明的是，在碳质基材10为圆盘状的形状时，掩模夹具7优选设置在圆形的中心部分。通过设置在圆形的中心部分，能够减小作用于碳质基材10的应力的变动，从而减少基座的翘曲等。
(实施方式2)
在上述实施方式1中说明了配置有掩模部的基座的制作，但是在本实施方式2中，对没有掩模部的基座的制作进行说明。
如图6所示，在本实施方式2的CVD装置中使用的碳质基材10在背面形成有与上述掩模部(凹部)20同样结构的两个凹部30、31。
在覆膜形成处理时，使掩模夹具7与凹部30螺合，并将掩模夹具7装配于覆膜形成用夹具2，由此将碳质基材10支承为立起姿态，在此状态下进行覆膜形成处理。由此，在除了凹部30以外的表面上形成SiC覆膜。接着，使掩模夹具7与凹部31螺合，并将掩模夹具7装配于覆膜形成用夹具2，由此将碳质基材10支承为立起姿态，在此状态下进行覆膜形成处理。由此，在除了凹部31以外的表面上形成第二次SiC覆膜。其中，凹部31因第一次SiC覆膜形成处理已经形成了覆膜。因此，通过两次覆膜处理，制作出在碳质基材10的整个表面上形成有SiC覆膜的基座。
这样没有掩模部的基座的制作中，也能够在将碳质基材10支承为立起姿态的状态下使气体流入内部，由此在表面上形成SiC覆膜。而且，由于将碳质基材10以通过螺纹固定了的状态进行支承，因此与上述实施方式同样能够防止在覆膜形成处理中碳质基材下落的情况，能够进行稳定的覆膜形成。
需要说明的是，也可以取代掩模夹具7及覆膜形成用夹具2，而另行设置专用的支承固定夹具。
(其它事项)
(1)在上述实施方式中，在碳质基材10的表面上形成了SiC覆膜，但本发明并未限定为SiC覆膜形成，也可以适用于TaC覆膜或其它覆膜的形成。
(2)在上述实施方式中，使用了螺纹机构作为将碳质基材固定于掩模夹具的机构，但本发明并未限定于此，可以使用其它的卡合机构。例如图7～图9所示，在碳质基材10的凹部20形成纵槽35及横槽36，在掩模夹具7的前端部外周面形成突起部37，将突起部37向纵槽35插入，接着使掩模夹具7旋转而使突起部37配置于横槽36。由此，碳质基材10与掩模夹具7成为卡合状态，从而能够将碳质基材10支承为立起姿态。
(3)在上述实施方式1中示出了配置有掩模部的基座的制作的一例，但是作为配置有掩模部的基座的制作的另一例，可以如图10所示那样制作。即，如图10(a)所示，在碳质基材10的背面形成设有被卡合部20’a的固定用孔20’，在该被卡合部20’a卡合固定用夹具7的卡合部7a。接着，进行覆膜形成处理，在碳质基材10的表面上形成了SiC覆膜之后，通过机械加工对图10(b)所示的虚线的部分进行切削，如图10(c)所示那样形成掩模部20。需要说明的是，掩模部20为大致梯形形状的凹部，由截面为圆形的第一孔部20c(与图4所示的第一孔部20a不同，在内壁未形成内螺纹部21)和截面为截头圆锥台形状的第二孔部20b构成。若为这样的制作方法，则螺纹切削部分可以在基座的厚度方向上的厚度量的范围内设置成任意的距离，即使形成基座的材料的凝集力小或者基座的自重大，也能够通过螺纹紧固而可靠地固定于固定用夹具。而且能够不残留螺纹牙地形成掩模部。
【实施例】
以下，基于实施例具体地说明本发明，但CVD装置不受下述实施例的内容的限制。
[实施例1]
使用上述发明的实施方式1所示的CVD装置，在直径465mm、厚度16mm的圆盘状的碳质基材上形成覆膜而制作出基座。以下，将这样制作出的基座称为本发明基座A1。需要说明的是，实验条件(覆膜形成条件)如下所述。
·实验条件
装置内的压力：0.1～760Torr
炉内的温度：1150～1500℃
导入气体：CH3SiCl3(甲基三氯硅烷)、作为载气的氢气
SiC覆膜的膜厚：40～60μm
[比较例1]
利用图12所示的以往的方法，使用与上述实施例1同样的碳质基材而制作出基座。覆膜形成在实施例1所示的条件下以同一条件进行两次，在第一次覆膜形成后，变更支承点的位置，在第二次覆膜形成时，对于在第一次覆膜形成时由于支承点而未形成覆膜的部分进行覆膜形成。
以下，将这样制作的基座称为比较基座Z1。
[实验1]
研究了上述本发明基座A1及比较基座Z1的覆膜形成时的状况、外观、翘曲量，其结果如表1所示。在翘曲量的测定中，通过三维测定机所进行的平面度测定，测定了基座整体的距圆盘状的平面的中心线的翘曲量。
[表1]
如表1所示，在对碳质基材的覆膜形成时，未观察到碳质基材的脱落，而且确认了即便是一次覆膜形成也能够没有问题地形成覆膜，判明了支承点的再涂覆(recoating)所引起的颜色不均的产生也减少。而且就在覆膜形成时产生的翘曲而言，通过在圆盘状的中央部分进行支承，也能够减少翘曲量。
【工业实用性】
本发明适用于在碳质基材的整面上形成SiC或TaC等的覆膜的CVD装置、使用了该CVD装置的基座的制造方法、及使用该覆膜形成方法而制作出的基座。
【符号说明】
2：覆膜形成用夹具
7：掩模夹具
7b：外螺纹部
10：碳质基材
20、30、31：凹部
21：内螺纹部

Claims (12)

1.一种CVD装置，在碳质基材的表面上形成覆膜，其特征在于，
在所述碳质基材的局部具有凹部，在该凹部形成有被卡合部，通过具备与该被卡合部卡合的卡合部的卡合支承机构将所述碳质基材支承为立起姿态，在此支承状态下向装置内部导入气体，由此在碳质基材的除了凹部以外的表面上形成覆膜。
2.根据权利要求1所述的CVD装置，其中，
所述被卡合部是在所述凹部的内壁形成的内螺纹部，所述卡合部是与所述内螺纹部螺合的外螺纹部。
3.根据权利要求2所述的CVD装置，其中，
所述凹部是掩模部，且在内壁形成有内螺纹部，
所述卡合支承机构由在外周面形成有外螺纹部的掩模夹具和对掩模夹具进行固定的覆膜形成用夹具构成，
所述外螺纹部与所述内螺纹部螺合，且所述掩模夹具固定于覆膜形成用夹具，由此将所述碳质基材支承为立起姿态。
4.根据权利要求1所述的CVD装置，其中，
具有所述被卡合部的凹部形成两个，
在所述两个凹部中的一方的凹部卡合所述卡合支承机构的卡合部，进行在碳质基材的除了这一方的凹部以外的表面上形成覆膜的第一覆膜形成处理，在所述两个凹部中的另一方的凹部卡合所述卡合支承机构的卡合部，进行在碳质基材的除了这另一方的凹部以外的表面上形成覆膜的第二覆膜形成处理。
5.一种基座的制造方法，在碳质基材的表面上形成覆膜来制造基座，其特征在于，
准备具备凹部且在该凹部形成有被卡合部的碳质基材、及具备能够与所述被卡合部卡合的卡合部的卡合支承机构，
所述基座的制造方法包括覆膜形成处理工序，在该覆膜形成处理工序中，在所述碳质基材的被卡合部卡合所述卡合支承机构的卡合部，将所述碳质基材支承为立起姿态，在此支承状态下导入气体，由此在碳质基材的除了凹部以外的表面上形成覆膜。
6.根据权利要求5所述的基座的制造方法，其中，
所述碳质基材具有两个凹部，该凹部具有所述被卡合部，
所述覆膜形成处理工序是如下的工序：在所述两个凹部中的一方的凹部卡合所述卡合支承机构的卡合部，进行在碳质基材的除了这一方的凹部以外的表面上形成覆膜的第一覆膜形成处理，接着，在所述两个凹部中的另一方的凹部卡合所述卡合支承机构的卡合部，进行在碳质基材的除了这另一方的凹部以外的表面上形成覆膜的第二覆膜形成处理。
7.根据权利要求5或6所述的基座的制造方法，其中，
包括在所述覆膜形成处理后将形成于凹部的被卡合部削去的工序。
8.一种基座，其特征在于，
使用权利要求1～3中任一项所述的CVD装置，利用一次涂覆形成覆膜。
9.一种基座，其特征在于，
通过权利要求5所述的制造方法，利用一次涂覆形成覆膜。
10.一种基座，其特征在于，
在背面具有凹部。
11.根据权利要求10所述的基座，其中，
在所述凹部的内壁形成有内螺纹部。
12.根据权利要求10所述的基座，其中，
所述凹部的内壁是没有内螺纹部的平坦面。
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