JP2015101503A - Manufacturing method of silicon carbide epitaxial substrate, substrate bearing member, and silicon carbide semiconductor manufacturing device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、炭化珪素エピタキシャル基板の製造方法、基板支持部材、および炭化珪素半導体製造装置に関し、特にパーティクルに起因した結晶欠陥等の発生が低減されている炭化珪素エピタキシャル基板の製造方法、該炭化珪素エピタキシャル基板の製造方法に用いる基板支持部材および炭化珪素半導体製造装置に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a silicon carbide epitaxial substrate, a substrate support member, and a silicon carbide semiconductor manufacturing apparatus, and in particular, a method for manufacturing a silicon carbide epitaxial substrate in which occurrence of crystal defects and the like due to particles is reduced, and the silicon carbide The present invention relates to a substrate support member and a silicon carbide semiconductor manufacturing apparatus used in an epitaxial substrate manufacturing method.
近年、炭化珪素(SiC)を用いた半導体装置が検討されている。炭化珪素半導体装置は炭化珪素エピタキシャル基板を用いて製造されるが、一般に炭化珪素エピタキシャル基板は、炭化珪素からなるベース基板上に炭化珪素をエピタキシャル成長することにより作製される。 In recent years, semiconductor devices using silicon carbide (SiC) have been studied. A silicon carbide semiconductor device is manufactured using a silicon carbide epitaxial substrate. Generally, a silicon carbide epitaxial substrate is manufactured by epitaxially growing silicon carbide on a base substrate made of silicon carbide.
炭化珪素エピタキシャル基板の品質は炭化珪素半導体装置の品質や歩留まり等に直結するものである。炭化珪素エピタキシャル基板の品質として重要な指標の1つに、結晶欠陥が挙げられる。 The quality of the silicon carbide epitaxial substrate is directly related to the quality and yield of the silicon carbide semiconductor device. One of the important indices for the quality of the silicon carbide epitaxial substrate is crystal defects.
特開2008−159740号公報には、CVD装置の反応室部材から基板へのパーティクル付着を抑制するという観点から、SiC単結晶の成膜工程前にSiC結晶のパーティクルを水素ガスエッチング処理してクリーニング処理する工程を備えるSiC単結晶の製造方法が記載されている。 JP-A-2008-159740 discloses that cleaning of SiC crystal particles by hydrogen gas etching before the SiC single crystal film forming step from the viewpoint of suppressing adhesion of particles from the reaction chamber member of the CVD apparatus to the substrate. A method for producing a SiC single crystal comprising a processing step is described.
しかしながら、炭化珪素半導体装置においても今後さらなる微細化が進むと考えられるため、結晶欠陥のさらなる低減が求められる。 However, since it is considered that further miniaturization will progress in the silicon carbide semiconductor device in the future, further reduction of crystal defects is required.
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものである。本発明の主たる目的は、結晶欠陥が低減された炭化珪素エピタキシャル基板の製造方法と、該炭化珪素エピタキシャル基板の製造方法に用いる基板支持部材および炭化珪素半導体製造装置とを提供することにある。 The present invention has been made to solve the above-described problems. A main object of the present invention is to provide a method for manufacturing a silicon carbide epitaxial substrate with reduced crystal defects, and a substrate support member and a silicon carbide semiconductor manufacturing apparatus used in the method for manufacturing a silicon carbide epitaxial substrate.
本発明に係る炭化珪素エピタキシャル基板の製造方法は、ベース基板を準備する工程と、ベース基板を絶縁状態において除電する工程と、除電する工程の後、除電されているベース基板上に炭化珪素をエピタキシャル成長する工程とを備える。 A method of manufacturing a silicon carbide epitaxial substrate according to the present invention includes a step of preparing a base substrate, a step of removing static electricity in the insulated state of the base substrate, and an epitaxial growth of silicon carbide on the removed base substrate after the step of removing electricity And a step of performing.
本発明に係る基板支持部材は、ベース基板を載置可能に設けられている第1の面と、第1の面の反対側に位置する第2の面とを有し、導電体からなる本体部と、第2の面に設けられ、本体部と外部とを電気的に接続するための接続端子部とを備える。 A substrate support member according to the present invention has a first surface on which a base substrate can be placed and a second surface located on the opposite side of the first surface, and is made of a conductor. And a connection terminal portion provided on the second surface for electrically connecting the main body portion and the outside.
本発明に係る炭化珪素半導体製造装置は、ベース基板を載置するための絶縁部材と、絶縁部材に付設されており、ベース基板を除電可能に設けられている除電部材とを備える。 A silicon carbide semiconductor manufacturing apparatus according to the present invention includes an insulating member for mounting a base substrate, and a static elimination member attached to the insulating member and provided so that the base substrate can be neutralized.
本発明によれば、結晶欠陥が低減された炭化珪素エピタキシャル基板の製造方法と、該炭化珪素エピタキシャル基板の製造方法に用いる基板支持部材および炭化珪素半導体製造装置とを提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the manufacturing method of the silicon carbide epitaxial substrate with which the crystal defect was reduced, the board | substrate support member used for the manufacturing method of this silicon carbide epitaxial substrate, and a silicon carbide semiconductor manufacturing apparatus can be provided.
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。なお、以下の図面において同一または相当する部分には同一の参照番号を付し、その説明は繰返さない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals, and description thereof will not be repeated.
[本願発明の実施形態の説明]
はじめに、本発明の実施の形態の概要を列挙する。
[Description of Embodiment of Present Invention]
First, the outline of the embodiment of the present invention will be enumerated.
本願発明者らの鋭意研究の結果、従来の炭化珪素エピタキシャル成長基板の製造方法においては、エピタキシャル成長前において準備されたベース基板が数keV程度にまで帯電している場合があることが確認された。この場合、たとえば作業環境中のパーティクルを低減するためにクリーン環境下で上記製造方法が実施されたとしても、ベース基板にはパーティクルが付着しやすく、該パーティクルは炭化珪素エピタキシャル基板における結晶欠陥の要因となると考えられる。本願発明者らは、ベース基板の帯電を防止することにより、炭化珪素エピタキシャル基板の結晶欠陥をさらに抑制することができると考え、本実施の形態に係る炭化珪素エピタキシャル基板の製造方法を完成させた。 As a result of intensive studies by the inventors of the present application, it has been confirmed that in a conventional method for manufacturing a silicon carbide epitaxial growth substrate, a base substrate prepared before epitaxial growth may be charged to about several keV. In this case, for example, even if the above manufacturing method is performed in a clean environment in order to reduce particles in the work environment, the particles are likely to adhere to the base substrate, and the particles are a cause of crystal defects in the silicon carbide epitaxial substrate. It is thought that it becomes. The inventors of the present application considered that the crystal defects of the silicon carbide epitaxial substrate can be further suppressed by preventing the base substrate from being charged, and completed the method for manufacturing the silicon carbide epitaxial substrate according to the present embodiment. .
(1)本実施の形態に係る炭化珪素エピタキシャル基板の製造方法は、ベース基板1を準備する工程(S10)と、ベース基板1を絶縁状態において除電する工程(S20)と、除電する工程(S20)の後、除電されているベース基板1上に炭化珪素をエピタキシャル成長する工程(S30)とを備える。
(1) The method for manufacturing a silicon carbide epitaxial substrate according to the present embodiment includes a step of preparing base substrate 1 (S10), a step of removing static electricity from
本明細書において「除電」とは、静電気帯電の電荷により生じた電位を下げることをいうものとする。 In this specification, “static elimination” refers to lowering the potential generated by electrostatic charge.
また、本明細書において、基板支持部材11とは、炭化珪素半導体製造装置100の搬送室にベース基板1を載置した状態で投入されるウエハキャリアや、炭化珪素半導体製造装置100の成長室R5にベース基板1を載置した状態で投入されるウエハトレイ等を含むものとする。
Further, in this specification, the
このようにすれば、ベース基板1上に炭化珪素をエピタキシャル成長する(工程(S30))前に、ベース基板1を絶縁状態において除電する(工程(S20))ことによりベース基板1を確実に除電することができる。ベース基板1の除電後においても、ベース基板1が除電されている状態を維持しながら炭化珪素半導体製造装置100の成長室R5内にベース基板1を配置することにより、ベース基板1が帯電することを抑制することができる。この結果、本実施の形態に係る炭化珪素エピタキシャル基板の製造方法によれば、ベース基板1にパーティクルが付着することを抑制することができるため、該ベース基板1上にエピタキシャル成長される炭化珪素エピタキシャル層にパーティクルに起因した結晶欠陥が生じることを抑制することができる。つまり、本実施の形態に係る炭化珪素エピタキシャル基板の製造方法により得られる炭化珪素エピタキシャル基板は、結晶欠陥が低減されている。
In this way, before the silicon carbide is epitaxially grown on the base substrate 1 (step (S30)), the
(2)本実施の形態に係る炭化珪素エピタキシャル基板の製造方法において、除電する工程(S20)は、ベース基板1を基板支持部材11上に搭載している状態で、ベース基板1および基板支持部材11を絶縁状態において除電してもよい。
(2) In the method for manufacturing a silicon carbide epitaxial substrate according to the present embodiment, the step (S20) of neutralizing the
このようにすれば、炭化珪素半導体製造装置100においてベース基板1が基板支持部材11上に搭載されている状態でベース基板1上にエピタキシャル成長がなされる場合においても、成長する工程(S30)の前に、ベース基板1および該ベース基板1を搭載している基板支持部材11を同時に除電することができる。そのため、ベース基板1に付着したパーティクルに起因して炭化珪素エピタキシャル層に結晶欠陥が生じることを抑制することができ、結晶欠陥が低減された炭化珪素エピタキシャル基板を得ることができる。
In this way, even when epitaxial growth is performed on the
(3) 本実施の形態に係る炭化珪素エピタキシャル基板の製造方法において、除電する工程(S20)は、ベース基板1を基板支持部材11上に搭載する工程(S22)と、搭載する工程(S22)の前にベース基板1を絶縁状態において除電する工程(S21)と、搭載する工程(S22)の後にベース基板1および基板支持部材11を絶縁状態において除電する工程(S23)とを含んでもよい。
(3) In the method for manufacturing a silicon carbide epitaxial substrate according to the present embodiment, the step (S20) of neutralizing includes the step (S22) of
このようにすれば、たとえばベース基板1がウエハカセット等に収容されて炭化珪素半導体製造装置100内に投入される場合であって、当該炭化珪素半導体製造装置100内においてウエハトレイ等の基板支持部材11にベース基板1が搭載される場合にも、工程(S30)の前にベース基板1を確実に除電することができる。具体的には、たとえば基板支持部材11上に工程(S21)において除電したベース基板1を搭載する際に、ベース基板1と基板支持部材11との間での摩擦によりベース基板1および基板支持部材11が帯電した場合であっても、工程(S22)においてベース基板1および基板支持部材11を確実に除電することができる。その結果、工程(S30)では、パーティクルの付着が抑制されたベース基板1に対してエピタキシャル成長をすることができ、結晶欠陥が低減された炭化珪素エピタキシャル基板を製造することができる。
In this case, for example, when
(4) 本実施の形態に係る基板支持部材11は、ベース基板1を載置可能に設けられている第1の面と、第1の面の反対側に位置する第2の面とを有し、導電体からなる本体部11Aと、第2の面に設けられ、本体部と外部とを電気的に接続するための接続端子部11Bとを備える。
(4) The
このようにすれば、本実施の形態に係る炭化珪素エピタキシャル基板の製造方法において、たとえば工程(S20)の後であって工程(S30)の前に基板支持部材11に帯電した場合であっても、炭化珪素半導体製造装置において基板支持部材11を載置したときに接続端子部11Bに接触可能に設けられている接地ラインを用いて基板支持部材11を容易に除電することができる。
In this manner, in the method for manufacturing the silicon carbide epitaxial substrate according to the present embodiment, for example, even when the
(5) 本実施の形態に係る基板支持部材11において、接続端子部11Bは、第2の面の中央部に設けられていてもよい。
(5) In the board |
このようにすれば、本実施の形態に係る炭化珪素エピタキシャル基板の製造方法において用いられる炭化珪素半導体製造装置100が、ベース基板1とこれを載置している基板支持部材11とを併せて成長室R5に投入するように設けられている場合(すなわち基板支持部材11がウエハトレイとして構成されている場合)であっても、基板支持部材11の第2の面の中央部はエピタキシャル成長中において上記成長室R5内に表出されない。この結果、基板支持部材11がベース基板1とともにエピタキシャル成長条件下に置かれても、接続端子部を構成する材料が成長室R5内に揮発、析出等することにより、炭化珪素エピタキシャル基板内に混入されることを防止することができる。
In this way, silicon carbide
(6)本実施の形態に係る炭化珪素半導体製造装置100は、ベース基板1を載置するための絶縁部材21と、絶縁部材21に付設されており、ベース基板1を除電可能に設けられている除電部材31とを備える。
(6) Silicon carbide
このようにすれば、絶縁部材21上に配置されて絶縁状態にあるベース基板1に対し、除電部材31により該ベース基板1を除電することができる。これにより、本実施の形態に係る炭化珪素エピタキシャル基板の製造方法における工程(S20)および工程(S30)を炭化珪素半導体製造装置100内で実施することができる。その結果、たとえば当該工程(S20)および工程(S30)を作業者による手作業により実施する場合よりも、高効率で除電させることができ、かつ、エピタキシャル成長前に確実に除電させることができる。また、従来の炭化珪素半導体製造装置100に絶縁部材21および除電部材31を設けることにより、本実施の形態に係る炭化珪素半導体製造装置100を容易に準備することができる。
If it does in this way, this
(7)本実施の形態に係る炭化珪素半導体製造装置100は、ベース基板1を処理する第1の処理室(R7)をさらに備え、第1の処理室は、ベース基板1を載置するための第1の絶縁部材(27)と、第1の絶縁部材(27)に付設されている第1の除電部材(37)とを含んでいてもよい。
(7) Silicon carbide
このようにすれば、ベース基板1を炭化珪素半導体製造装置100の成長室R5に配置する前に、第1の処理室(R7)においてベース基板1を処理することにより、ベース基板1を絶縁状態において除電することができる。たとえば、第1の処理室(R7)はベース基板1を第2の処理室(R1)に搬送するための搬送室であって、第1の絶縁部材(27)は搬送用アームとして設けられていてもよい。第1の除電部材(37)は、たとえば搬送用アームとしての第1の絶縁部材(27)に搭載されているベース基板1に対して正負のイオンを供給することにより除電可能とするように設けられている。この場合、ベース基板1を搬送すると同時にベース基板1を除電することができる。この結果、除電後のベース基板1を除電されている状態を保ったままロードロック室R6から成長室R5内に搬送することにより、パーティクルの付着が抑制されたベース基板1に対してエピタキシャル成長をすることができ、結晶欠陥が低減された炭化珪素エピタキシャル基板を製造することができる。
In this way, before the
(8)本実施の形態に係る炭化珪素半導体製造装置100は、ベース基板1を基板支持部材11に搭載した状態で処理する第2の処理室(除電室R1)をさらに備え、第2の処理室(R1)はベース基板1を搭載している基板支持部材11を載置するための第2の絶縁部材(21)と、第2の絶縁部材(21)に付設されている第2の除電部材(31)とを含んでもよい。
(8) The silicon carbide
このようにすれば、たとえばベース基板1とこれを載置している基板支持部材11とを併せて成長室R5に投入するように設けられている炭化珪素半導体製造装置100において、ベース基板1およびそれを搭載している基板支持部材11を同時に除電することができる。この結果、除電後のベース基板1および基板支持部材11を除電されている状態を保ったまま第2の処理室(R1)から成長室R5に搬送することにより、パーティクルの付着が抑制されたベース基板1に対してエピタキシャル成長をすることができ、結晶欠陥が低減された炭化珪素エピタキシャル基板を製造することができる。なお、第2の処理室(R1)から成長室R5に搬送する搬送機構は、任意の構成を備えていればよいが、好ましくは導電性部材で構成されてかつ接地されている。
In this way, for example, in silicon carbide
[本願発明の実施形態の説明]
次に、本発明の実施の形態の詳細について説明する。
[Description of Embodiment of Present Invention]
Next, details of the embodiment of the present invention will be described.
まず、図1〜図3を参照して、本実施の形態に係る炭化珪素半導体製造装置について説明する。本実施の形態に係る炭化珪素半導体製造装置100は、ベース基板1に対して炭化珪素をエピタキシャル成長可能とする装置であって、たとえばCVD(Chemical Vapor Deposition)装置である。CVD装置100は、主に、第2の除電室としての除電室R1と、昇降温室R3と、成長室R5とで構成されている。また、CVD装置100には、除電室R1と昇降温室R3との間において基板支持部材11を搬送するための搬送用アーム42が設けられている搬送室R2と、昇降温室R3と成長室R5との間において基板支持部材11を搬送するための搬送用アーム44が設けられている搬送室R4とが設けられている。なお、搬送用アームおよび搬送室は除電室R1、昇降温室R3、および成長室R5との間において1つ設けられていてもよい。この場合、除電室R1と成長室R5との間を直接搬送させることができる。
First, referring to FIGS. 1 to 3, a silicon carbide semiconductor manufacturing apparatus according to the present embodiment will be described. Silicon carbide
除電室R1は、たとえばベース基板1を搭載している基板支持部材11を炭化珪素半導体製造装置100に投入するためのいわゆるロードロック室である。除電室R1には、絶縁性を有する絶縁部材21が設けられている。除電部材31は、任意の方法でベース基板1および基板支持部材11を除電可能とする部材であればよいが、たとえば正負のイオンを発生させるイオナイザとして構成されている。
The static elimination chamber R <b> 1 is a so-called load lock chamber for introducing, for example, the
除電室R1において、ベース基板1を搭載した基板支持部材11は絶縁部材21上に載置される。このとき、絶縁部材21は、1枚の基板支持部材11を載置可能に設けられていてもよいし、複数枚の基板支持部材11を載置可能に設けられていてもよい。絶縁部材21はたとえばカセット状に設けられていてもよい。また、絶縁部材21に載置されている基板支持部材11は、1枚または複数枚のベース基板1を搭載していればよい。
In the static elimination chamber R1, the
搬送室R2は、真空バルブ(ゲートバルブ)を介して除電室R1と連結されているとともに、昇降温室R3と連結されている。搬送室R2には搬送用アーム42が設けられており、搬送用アーム42は、少なくとも基板支持部材11の接続端子部11Bと接触する部分が導電性材料で構成されており、かつ当該部分が接地されている。除電室R1が所定の真空度に達して真空バルブが開くと、除電室R1、搬送室R2および昇降温室R3は一連の空間を構成する。このとき、搬送用アーム42によりベース基板1を搭載している基板支持部材11を除電室R1から昇降温室R3に搬送することができる。
The transfer chamber R2 is connected to the static elimination chamber R1 through a vacuum valve (gate valve) and is connected to the elevating greenhouse R3. The transfer chamber R2 is provided with a
昇降温室R3は、エピタキシャル成長前においてはベース基板1を除電されている状態を保ったまま所定の温度にまで加熱することができるように設けられている。また、エピタキシャル成長後においてはベース基板1を所定の温度にまで冷却することができるように設けられている。具体的には、ベース基板1は、昇降温室R3において接地されている導電性部材43上において一時加熱される。昇降温室R3は、通常使用状態においては所定の範囲の真空度に保たれており、大気開放されない。
The elevating greenhouse R3 is provided so that it can be heated to a predetermined temperature while the
搬送室R4は、昇降温室R3と連結されているとともに、真空バルブ(ゲートバルブ)を介して成長室R5と連結されている。搬送室R4には搬送用アーム44が設けられており、搬送用アーム44は、少なくとも基板支持部材11の接続端子部11Bと接触する部分が導電性材料で構成されており、かつ当該部分が接地されている。
The transfer chamber R4 is connected to the elevating greenhouse R3 and is connected to the growth chamber R5 via a vacuum valve (gate valve). The transfer chamber R4 is provided with a
成長室R5は、ベース基板1上に炭化珪素をエピタキシャル成長可能とするように設けられている。具体的には、図2および図3を参照して、成長室R5において、ベース基板1は基板支持部材11に搭載されている状態で発熱体12上に載置される。基板支持部材11は、たとえば発熱体12に形成された凹部内に配置されている。基板支持部材11は、発熱体12に配置された状態で自転可能に設けられる。発熱体12は半円筒状の中空構造であって円孤に沿った曲面と平坦面とを有している。CVD装置100において、2つの発熱体12は平坦面を対向させるように配置されており、これにより発熱体12の平坦面に囲まれた成長室R5が形成されている。上記凹部は、成長室R5を形成する発熱体12の一方の平坦面上に設けられている。
The growth chamber R5 is provided so that silicon carbide can be epitaxially grown on the
断熱材13は、発熱体12の外周囲を囲うように配置されている。石英管14は、断熱材13の外周側を囲うように配置されている。誘導加熱用コイル15は、複数のコイル部材を含み、たとえば、石英管14の外周側を巻回するように設けられている。誘導加熱用コイル15を高周波コイルとしてこれに高周波電流を流すと、電磁誘導作用により、発熱体12は誘導加熱される。これにより、ベース基板1およびベース基板1に供給される原料ガス等を所定の温度に加熱することができる。なお、基板支持部材11と発熱体12とは、高い耐熱性を有する導電性部材であって、窒素濃度の極めて低い部材で構成されているのが好ましい。
The
次に、図4を参照して、本実施の形態に係る基板支持部材11について説明する。本実施の形態に係る基板支持部材11は、ベース基板1上に炭化珪素をエピタキシャル成長させる際に、発熱体12上においてベース基板1を搭載可能に設けられている。すなわち、基板支持部材11は、炭化珪素のエピタキシャル成長条件に耐えうるように構成されている。
Next, the
基板支持部材11は、ベース基板1を載置可能に設けられている第1の面P3と、第1の面P3の反対側に位置する第2の面P4とを有し、導電体からなる本体部11Aと、第2の面P4に設けられ、本体部11Aと外部とを電気的に接続するための接続端子部11Bとを備える。
The
基板支持部材11の本体部11Aは、たとえば炭素材料で構成されており、好ましくは炭素材料からなる部分が少なくとも第1の面P3側において炭化タンタル(TaC)や炭化珪素(SiC)等の被覆膜により覆われた構成を有している。接続端子部11Bは、良導体で構成されているのが好ましく、たとえば炭素材料が露出されている。本体部11Aは、基板支持部材11を成長室R5に配置したときに、成長室R5内において表出する。一方、接続端子部11Bは、基板支持部材11を成長室R5に配置したときに、発熱体12と接しているため成長室R5内において表出しない。また、接続端子部11Bは、上述のように、搬送用アーム42に基板支持部材11が搭載されたときに、搬送用アーム42において接地されている導電性部材と接触可能に設けられている。
The
次に、図5を参照して、本実施の形態に係る炭化珪素エピタキシャル基板の製造方法について説明する。本実施の形態に係る炭化珪素エピタキシャル基板の製造方法は、ベース基板1を準備する工程(S10)と、ベース基板1を絶縁状態において除電する工程(S20)と、除電する工程(S20)の後、除電されているベース基板1上に炭化珪素をエピタキシャル成長する工程(S30)とを備える。
Next, with reference to FIG. 5, the manufacturing method of the silicon carbide epitaxial substrate which concerns on this Embodiment is demonstrated. The method for manufacturing the silicon carbide epitaxial substrate according to the present embodiment includes a step of preparing base substrate 1 (S10), a step of removing static electricity from
まず、下部表面P1と上部表面P2とを有し、単結晶炭化珪素からなるベース基板1(図5参照)を準備する(工程(S10))。下部表面P1はたとえばSi面であり、上部表面P2はたとえばC面である。ベース基板1は、たとえば任意の材料からなるウエハケースに収容され、該ウエハケースは任意の材料からなる梱包容器に収容されていてもよい。ベース基板1は、ウエハケースから取り出された後、有機溶剤や酸性溶剤等による洗浄が実施されて準備される。ベース基板1は複数枚準備されてもよく、任意の材料からなるウエハキャリア等(後述する基板支持部材11とは別の部材)に収容されていてもよい。
First, a base substrate 1 (see FIG. 5) having a lower surface P1 and an upper surface P2 and made of single crystal silicon carbide is prepared (step (S10)). The lower surface P1 is, for example, a Si surface, and the upper surface P2 is, for example, a C surface. The
準備されたベース基板1は、下部表面P1と基板支持部材11の第1の面P3とを対向するように基板支持部材11に搭載されて、炭化珪素半導体製造装置100の除電室R1に投入される。
The
次に、ベース基板1を絶縁状態において除電する(工程(S20))。具体的には、炭化珪素半導体製造装置100の除電室R1において絶縁部材21上にベース基板1を搭載している基板支持部材11を載置するとともに、除電部材31により正負のイオンを発生させることにより、ベース基板1および基板支持部材11を除電する。
Next, the
次に、除電されているベース基板1上に炭化珪素をエピタキシャル成長する(工程(S30))。具体的には、まず、先の工程(S20)において除電されたベース基板1および基板支持部材11を、導電体からなり接地されている搬送用アーム42により除電室R1から昇降温室R3に搬送し、ベース基板1および基板支持部材11を所定の温度にまで加熱する。このとき、昇降温室R3において基板支持部材11と接触する部材は、導電性部材で構成されており、かつ接地されている。次に、搬送室R4に設けられており、導電体からなり接地されている搬送用アーム44により、昇温したベース基板1および基板支持部材11を昇降温室R3から成長室R5に搬送する。成長室R5において、ベース基板1に対して炭化珪素エピタキシャル層を形成するために用いられる原料ガスを供給し、かつ、ベース基板1をエピタキシャル成長温度にまで加熱することにより、ベース基板1の上部表面P2上に炭化珪素エピタキシャル層を形成する。原料ガスは、配管16を介して成長室R5に導入される。原料ガスは、モノシラン(SiH4)、プロパン(C3H8)およびアンモニア(NH3)などを含む。さらに、原料ガスに加えて、水素(H2)を含むキャリアガスが導入される。このとき、いずれのガスも、ベース基板1の上部表面P2上に供給される時点で十分に熱分解されているように成長室R5内に導入される。
Next, silicon carbide is epitaxially grown on the
次に、本実施の形態に係る炭化珪素エピタキシャル基板の製造方法、基板支持部材および炭化珪素半導体製造装置の作用効果について説明する。 Next, the effect of the silicon carbide epitaxial substrate manufacturing method, the substrate support member, and the silicon carbide semiconductor manufacturing apparatus according to the present embodiment will be described.
本実施の形態に係る炭化珪素エピタキシャル基板の製造方法は、ベース基板1を絶縁状態において除電する工程(S20)後に、除電された状態が維持されているベース基板1上に炭化珪素をエピタキシャル成長する(工程(S30))。そのため、ベース基板1が除電されていることにより、ベース基板1へのパーティクルの付着を抑制することができる。そして、パーティクルの付着が抑制されているベース基板1上に炭化珪素をエピタキシャル成長することができるため、パーティクルに起因した結晶欠陥等の発生が抑制されている炭化珪素エピタキシャル基板を得ることができる。
In the method for manufacturing a silicon carbide epitaxial substrate according to the present embodiment, silicon carbide is epitaxially grown on
また、ベース基板1が基板支持部材11上に搭載されている状態で、これらを絶縁状態において除電することができるため、炭化珪素半導体製造装置100においてベース基板1が基板支持部材11上に搭載されている状態でベース基板1上にエピタキシャル成長がなされる場合においても、成長する工程(S30)の前にベース基板1を確実に除電することができる。そのため、ベース基板1に付着したパーティクルに起因して炭化珪素エピタキシャル層に結晶欠陥が生じることを抑制することができ、結晶欠陥が低減された炭化珪素エピタキシャル基板を得ることができる。
In addition, since the
本実施の形態に係る炭化珪素半導体製造装置100は、ロードロック室としての除電室R1内において、絶縁部材21と、絶縁部材21上に載置されている基板支持部材11およびそれに搭載されているベース基板1を除電可能に設けられている除電部材31とを備えている。そのため、絶縁部材21上に配置されて絶縁状態にあるベース基板1および基板支持部材11を、除電部材31により除電することができる。すなわち、炭化珪素半導体製造装置100に基板支持部材11上に搭載されているベース基板1を投入すれば、本実施の形態に係る炭化珪素エピタキシャル基板の製造方法における工程(S20)を除電室R1内において実施することができる。そのため、たとえば帯電しているベース基板1および基板支持部材11を炭化珪素半導体製造装置100に投入した場合にも、炭化珪素半導体製造装置100内において発生しているパーティクルがベース基板1等に付着することを抑制することができる。
Silicon carbide
さらに本実施の形態に係る炭化珪素半導体製造装置100は、ベース基板1および基板支持部材11を除電した後、除電状態を維持したままこれらを成長室R5に搬送して工程(S30)を実施することができる。その結果、たとえば当該工程(S20)および工程(S30)を作業者による手作業により実施する場合と比べて、高効率でベース基板1および基板支持部材11を除電させることができ、かつ、除電後のベース基板1等を所定の真空度に保たれた真空室内において成長室R5まで搬送することができるためパーティクルの付着をより効果的に抑制することができる。
Furthermore, after silicon carbide
また、従来の炭化珪素半導体製造装置100に絶縁部材21および除電部材31を設けることにより、本実施の形態に係る炭化珪素半導体製造装置100を容易に準備することができる。
Moreover, silicon carbide
つまり、本実施の形態に係る炭化珪素半導体製造装置100を用いて本実施の形態に係る炭化珪素エピタキシャル基板の製造方法を実施することにより、結晶欠陥等がより低減された炭化珪素エピタキシャル基板を得ることができる。
That is, by performing the method for manufacturing a silicon carbide epitaxial substrate according to the present embodiment using silicon carbide
本実施の形態に係る基板支持部材11は、導電体からなる本体部11Aと、第2の面P4に設けられ、本体部11Aと外部とを電気的に接続するための接続端子部11Bとを備える。基板支持部材11は、接続端子部11Bがたとえば炭化珪素半導体製造装置100内に設けられている接地ラインと接続されることにより、接地されることができる。つまり、ベース基板1を搭載した基板支持部材11は絶縁状態で除電された後、接地されている搬送用アーム42、44で成長室R5まで搬送されるため、ベース基板1および基板支持部材11は成長室R5に配置されたときにも除電されている状態を維持することができる。このため、ベース基板1へのパーティクルの付着を抑制し、結晶欠陥等の発生を抑制することができる。
The
(実施の形態2)
次に、図6を参照して、実施の形態2に係る炭化珪素エピタキシャル基板の製造方法、炭化珪素半導体製造装置200および基板支持部材11について説明する。実施の形態2に係る炭化珪素エピタキシャル基板の製造方法、炭化珪素半導体製造装置200および基板支持部材11は、基本的には実施の形態1に係る炭化珪素エピタキシャル基板の製造方法、炭化珪素半導体製造装置200および基板支持部材11と同様の構成を備える。しかし、炭化珪素エピタキシャル基板の製造方法において、ベース基板1を除電する工程(S20)が、ベース基板1を絶縁状態において除電する工程(S21)と、ベース基板1および基板支持部材11を絶縁状態において除電する工程(S23)とを含む点、および炭化珪素半導体製造装置200が、ベース基板1単体を除電可能に設けられている第2の除電室R7をさらに備えている点で異なる。
(Embodiment 2)
Next, with reference to FIG. 6, the manufacturing method of the silicon carbide epitaxial substrate which concerns on
具体的には、実施の形態2に係る炭化珪素半導体製造装置200は、カセット等に収容されているベース基板1を配置可能に設けられているロードロック室R6と、ベース基板1を絶縁状態において除電可能に設けられている第2の除電室R7と、ベース基板1を基板支持部材11上に搭載する機構とをさらに備えている。該搭載する機構は、たとえば第2の除電室R7内に設けられている絶縁部材27で構成されていてもよい。
Specifically, silicon carbide
第2の除電室R7は、ロードロック室R6と連結されているとともに、除電室R1と連結されている。第2の除電室R7は、ロードロック室R6と除電室R1との間でベース基板1を搬送するための搬送室として設けられていてもよい。第2の除電室R7には、ベース基板1を絶縁状態として載置可能とする絶縁部材27が設けられている。絶縁部材27は、上述のように、ロードロック室R6に投入されたベース基板1を除電室R1に搬送し、かつ基板支持部材11上に搭載する搬送用アームとして構成されていてもよい。さらに、第2の除電室R7には、該絶縁部材27に載置されているベース基板1を除電可能とする除電部材37が設けられている。実施の形態2に係る炭化珪素エピタキシャル基板の製造方法は、当該炭化珪素半導体製造装置200を用いて実施される。なお、実施の形態2に係る基板支持部材11は、実施の形態1に係る基板支持部材11と同様の構成を備えていればよい。
The second static elimination chamber R7 is connected to the load lock chamber R6 and is connected to the static elimination chamber R1. The second charge removal chamber R7 may be provided as a transfer chamber for transferring the
実施の形態2に係る炭化珪素エピタキシャル基板の製造方法では、まず、工程(S10)において準備されたベース基板1はロードロック室R6に投入される。その後、ベース基板1は、搬送用アームとして設けられている絶縁部材27に搭載され、第2の除電室R7を通って除電室R1に搬送されるが、このとき第2の除電室R7内において絶縁状態に置かれたまま除電部材37により除電される(工程(S21))。
In the method for manufacturing a silicon carbide epitaxial substrate according to the second embodiment, first,
次に、除電されたベース基板1は、絶縁部材27によって除電室R1に搬送されるとともに、絶縁部材21上に載置されている基板支持部材11上に搭載される(工程(S22))。搬送を終えた絶縁部材27は、再び第2の除電室R7に収容される。
Next, the discharged
次に、基板支持部材11上に搭載されたベース基板1は、除電室R1内において、絶縁部材21によって絶縁状態に置かれたまま除電部材31により除電される(工程(S23))。
Next, the
その後、実施の形態1に係る炭化珪素エピタキシャル基板の製造方法と同様の工程(S30)を経ることにより、炭化珪素エピタキシャル基板を得ることができる。
Then, a silicon carbide epitaxial substrate can be obtained by passing through the process (S30) similar to the manufacturing method of the silicon carbide epitaxial substrate which concerns on
実施の形態2に係る炭化珪素エピタキシャル基板の製造方法は、実施の形態1に係る炭化珪素エピタキシャル基板の製造方法と同様に、ベース基板1と基板支持部材11とを同時に絶縁状態において除電する工程(S23)を備えているため、工程(S30)においてパーティクルの付着が抑制されているベース基板1上に炭化珪素をエピタキシャル成長することができ、パーティクルに起因した結晶欠陥等の発生が抑制されている炭化珪素エピタキシャル基板を得ることができる。
The method for manufacturing the silicon carbide epitaxial substrate according to the second embodiment is a step of discharging the
さらに、実施の形態2に係る炭化珪素エピタキシャル基板の製造方法は、ベース基板1を基板支持部材11に搭載する工程(S22)に先だってベース基板1単体を絶縁状態において除電する工程(S21)を備えているため、ベース基板1が単体で炭化珪素半導体製造装置200に投入される場合にも効果的にベース基板1および基板支持部材11を除電することができる。
Furthermore, the method for manufacturing the silicon carbide epitaxial substrate according to the second embodiment includes a step (S21) of removing the
このように、実施の形態2に係る炭化珪素エピタキシャル基板の製造方法、炭化珪素半導体製造装置200および基板支持部材11を用いても、実施の形態1に係る炭化珪素エピタキシャル基板の製造方法、炭化珪素半導体製造装置100および基板支持部材11と同様の効果を得ることができる。
Thus, even if silicon carbide epitaxial substrate manufacturing method, silicon carbide
(実施の形態3)
次に、実施の形態3に係る炭化珪素エピタキシャル基板の製造方法、炭化珪素半導体製造装置100、および基板支持部材11について説明する。実施の形態3に係る炭化珪素エピタキシャル基板の製造方法、炭化珪素半導体製造装置100、および基板支持部材11は、基本的には実施の形態1に係る炭化珪素エピタキシャル基板の製造方法、炭化珪素半導体製造装置100、および基板支持部材11と同様の構成を備えるが、ベース基板1を絶縁状態において除電する工程(S20)が炭化珪素半導体製造装置100内で行われずに、作業者によってクリーン環境下において実施される点で異なる。
(Embodiment 3)
Next, a method for manufacturing a silicon carbide epitaxial substrate, a silicon carbide
具体的には、実施の形態3に係る炭化珪素エピタキシャル基板の製造方法において、工程(S10)において準備されたベース基板1は、図7に示すように、たとえば絶縁シート23上に載置されている基板支持部材11上に作業者によって搭載される。このとき、作業者は、たとえば接地ライン50と接続されている静電防止リストバンド等を装着しており、絶縁シート23はたとえば上記接地ライン50に接続されている良導体からなる作業机51上に設けられている。
Specifically, in the method for manufacturing a silicon carbide epitaxial substrate according to the third embodiment,
次に、絶縁シート上に載置されているベース基板1および基板支持部材11は、作業者によって除電・除塵用エアガン33等を用いて除電されると同時に、付着していたパーティクル等が吹き飛ばされる(工程(S20))。
Next, the
工程(S20)の後、ベース基板1および基板支持部材11を除電されている状態を維持しながら炭化珪素半導体製造装置100の成長室R5内に配置する。この場合、たとえば作業者が接地ラインに接続されている基板保持具(図示しない)を用いてベース基板1および基板支持部材11を成長室R5内に配置してもよい。
After the step (S20), the
このようにしても、実施の形態1と同様の効果を奏することができる。異なる観点から言えば、実施の形態3に係る炭化珪素エピタキシャル基板の製造方法は、絶縁部材21,22および除電部材31,32を備えていない炭化珪素半導体製造装置100を利用することができる。
Even if it does in this way, there can exist an effect similar to
なお、実施の形態2に係る炭化珪素エピタキシャル基板の製造方法と同様に、ベース基板1単体を絶縁状態において除電・除塵した後、絶縁シート23上に載置されている基板支持部材11に搭載して、ベース基板1および基板支持部材11を除電・除塵してもよい。
Similarly to the method for manufacturing the silicon carbide epitaxial substrate according to the second embodiment, the
実施の形態1〜実施の形態3において、ベース基板1は基板支持部材11に搭載されている状態で炭化珪素をエピタキシャル成長する工程(S30)に施されているが、これに限られるものではない。たとえば、ベース基板1は直接成長室R5内の発熱体12上に載置されて工程(S30)に施されてもよい。この場合には、ベース基板1単体を絶縁状態において除電することにより、実施の形態1〜実施の形態3と同様の効果を奏することができる。
In the first to third embodiments, the
また、実施の形態1〜実施の形態3において、基板支持部材11は、複数枚のベース基板1が搭載可能に設けられていてもよい。また、ベース基板1の外径は任意の大きさとすることができ、たとえば50mm以上であってもよいし、100mm以上とすることもでき、150mm以上とすることもできる。実施の形態1〜実施の形態3に係る炭化珪素エピタキシャル基板の製造方法によれば、ベース基板1を絶縁状態において除電することができる限りにおいて、ベース基板1の外径によらず適用可能である。
In the first to third embodiments, the
以上のように本発明の実施の形態について説明を行なったが、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなく特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味、および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 Although the embodiment of the present invention has been described as above, the embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.
本発明は、結晶欠陥の少ない炭化珪素エピタキシャル基板の製造方法、該炭化珪素エピタキシャル基板の製造方法に用いられる基板支持部材および炭化珪素半導体製造装置に特に有利に適用される。 The present invention is particularly advantageously applied to a method for manufacturing a silicon carbide epitaxial substrate with few crystal defects, a substrate support member used in the method for manufacturing a silicon carbide epitaxial substrate, and a silicon carbide semiconductor manufacturing apparatus.
1 ベース基板
11 基板支持部材
11A 本体部
11B 接続端子部
12 発熱体
13 断熱材
14 石英管
15 誘導加熱用コイル
16 配管
21,22,27 絶縁部材
31,37 除電部材
42,44 搬送用アーム
100 炭化珪素半導体製造装置
P1 下部表面
P2 上部表面
P3 第1の面
P4 第2の面
R1,R7 除電室
R2,R4 搬送室
R3 昇降温室
R5 成長室
R6 ロードロック室
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記ベース基板を絶縁状態において除電する工程と、
前記除電する工程の後、除電されている前記ベース基板上に炭化珪素をエピタキシャル成長する工程とを備える、炭化珪素エピタキシャル基板の製造方法。 Preparing a base substrate;
Removing the base substrate in an insulated state; and
And a step of epitaxially growing silicon carbide on the base substrate that has been neutralized after the step of neutralizing.
前記搭載する工程の前に前記ベース基板を絶縁状態において除電する工程と、
前記搭載する工程の後に前記ベース基板および前記基板支持部材を絶縁状態において除電する工程とを含む、請求項1に記載の炭化珪素エピタキシャル基板の製造方法。 The step of neutralizing includes a step of mounting the base substrate on a substrate support member;
Removing the base substrate in an insulated state before the mounting step;
The method for manufacturing a silicon carbide epitaxial substrate according to claim 1, further comprising a step of discharging the base substrate and the substrate support member in an insulated state after the mounting step.
前記第2の面に設けられ、前記本体部と外部とを電気的に接続するための接続端子部とを備える、基板支持部材。 A main body having a first surface on which a base substrate can be placed and a second surface located on the opposite side of the first surface, and made of a conductor;
A substrate support member provided on the second surface and provided with a connection terminal portion for electrically connecting the main body portion and the outside.
前記絶縁部材に付設されており、前記ベース基板を除電可能に設けられている除電部材とを備える、炭化珪素半導体製造装置。 An insulating member for mounting the base substrate;
An apparatus for manufacturing a silicon carbide semiconductor, comprising: a neutralizing member attached to the insulating member and capable of neutralizing the base substrate.
前記第1の処理室は、前記ベース基板を載置するための第1の絶縁部材と、前記第1の絶縁部材に付設されている第1の除電部材とを含む、請求項6に記載の炭化珪素半導体製造装置。 A first processing chamber for processing the base substrate;
The first processing chamber includes a first insulating member for placing the base substrate, and a first charge removal member attached to the first insulating member. Silicon carbide semiconductor manufacturing equipment.
前記第2の処理室は、前記ベース基板を搭載している前記基板支持部材を載置するための第2の絶縁部材と、前記第2の絶縁部材に付設されている第2の除電部材とを含む、請求項6または請求項7に記載の炭化珪素半導体製造装置。 A second processing chamber for processing the base substrate mounted on a substrate support member;
The second processing chamber includes a second insulating member for mounting the substrate supporting member on which the base substrate is mounted, and a second charge eliminating member attached to the second insulating member. The silicon carbide semiconductor manufacturing apparatus of Claim 6 or Claim 7 containing these.
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