JP2022006998A - 成膜用支持基板、ロッド、成膜装置、基板固定方法、成膜方法、基板の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】各支持基板の同一面内の膜厚バラつきに加えて、各支持基板間の膜厚バラつきも抑制することのできる、成膜用支持基板、ロッド、成膜装置、基板固定方法、成膜方法、基板の製造方法を提供する。【解決手段】化学的気相成長法により成膜対象となる成膜対象面を備える成膜用支持基板であって、前記成膜対象面は、前記成膜用支持基板の厚さ方向に貫通し、ロッドと嵌合する開口部を有し、前記開口部は、前記ロッドの切欠き部に対応する嵌合凸部を有する、成膜用支持基板。【選択図】図１

Description

本発明は、成膜用支持基板、ロッド、成膜装置、基板固定方法、成膜方法、基板の製造方法に関し、例えば、化学的気相成長法（以下、「ＣＶＤ法」とする場合がある）により支持基板上に炭化ケイ素（以下、「ＳｉＣ」とする場合がある）多結晶膜を形成し、支持基板を分離してＳｉＣ多結晶基板を得るＳｉＣ多結晶基板の製造方法に用いることができる成膜用支持基板、ロッド、成膜装置、基板固定方法、成膜方法、基板の製造方法に関する。

ＳｉＣは、ケイ素（以下、Ｓｉ）と炭素で構成される化合物半導体材料である。絶縁破壊電界強度がＳｉの１０倍、バンドギャップがＳｉの３倍と優れているだけでなく、デバイスの作製に必要なｐ型、ｎ型の制御が広い範囲で可能であることなどから、Ｓｉの限界を超えるパワーデバイス用材料として期待されている。

しかしながら、ＳｉＣ半導体は、広く普及するＳｉ半導体と比較し、大面積のＳｉＣ単結晶基板が得られず、製造工程も複雑であることから、Ｓｉ半導体と比較して大量生産ができず、高価であった。

そこで、ＳｉＣ半導体のコストを下げるため、様々な工夫が行われてきた。例えば、特許文献１には、ＳｉＣ基板の製造方法が開示されており、その特徴として、少なくとも、マイクロパイプの密度が３０個／ｃｍ²以下のＳｉＣ単結晶基板とＳｉＣ多結晶基板を準備し、ＳｉＣ単結晶基板とＳｉＣ多結晶基板とを貼り合わせる工程を行い、その後、ＳｉＣ単結晶基板を薄膜化する工程を行うことで、ＳｉＣ多結晶基板上にＳｉＣ単結晶層を形成した基板を製造することが記載されている。

更に、特許文献１には、ＳｉＣ単結晶基板とＳｉＣ多結晶基板とを貼り合わせる工程の前に、ＳｉＣ単結晶基板に水素イオン注入を行って水素イオン注入層を形成する工程を行い、ＳｉＣ単結晶基板とＳｉＣ多結晶基板とを貼り合わせる工程の後、ＳｉＣ単結晶基板を薄膜化する工程の前に、３５０℃以下の温度で熱処理を行い、ＳｉＣ単結晶基板を薄膜化する工程を、水素イオン注入層にて機械的に剥離する工程とするＳｉＣ基板の製造方法が記載されている。

このような方法により、１つのＳｉＣ単結晶のインゴットから、より多くのＳｉＣ基板が得られるようになった。

特開２０１４－２１６５５５号公報 特許第３８５７４４６号

しかしながら、前記記載の方法で製造されたＳｉＣ基板は大部分が多結晶基板である。このため、ＳｉＣ基板が研磨などハンドリングの際に損傷しないように、機械的な強度を有するよう十分な厚さのＳｉＣ多結晶基板を使用しなければならない。

従来、ＳｉＣ多結晶基板は、ＣＶＤ法によって多数の黒鉛製支持基板上にＳｉＣ多結晶膜を成膜したのち、ＳｉＣ多結晶膜で覆われた各支持基板の側面を端面研削により露出させ、酸化雰囲気で焼成する等の手段により、支持基板の一部もしくは全部を破壊することでＳｉＣ多結晶膜を分離したのち、ＳｉＣ多結晶膜を平面研削および、必要に応じて研磨加工を施すことで、所望の厚みおよび面状態のＳｉＣ多結晶基板を得ていた（例えば、特許文献２）。

しかしながら、上記記載の手法では、多数の支持基板をＣＶＤ炉内に投入した際に、炉内の温度分布や、成膜ガスの濃度勾配により、均一な膜厚が得られず、成膜工程の長時間化、平面研削時の研削量の増加等により、製造コストを増加させる要因となっていた。

均一な膜厚のＳｉＣ多結晶膜を得るためには、成膜ガスを上下方向に流し、支持基板の面法線が成膜ガスの流れに対して直交するよう配置し、かつ、支持基板の面法線と支持基板のロッドが平行となる方向に支持基板を回転させながら成膜することで、支持基板の面内の膜厚バラつきを抑制している。しかしながら、支持基板の回転に伴い支持基板に振動等が生じ、この振動等により支持基板同士の間隔が変化して等間隔とならず、成膜ガスの流れの状態が各支持基板の間で変わってくることにより、各支持基板間の膜厚バラつきが大きくなる課題があった。

本発明はこのような問題点に着目してなされたもので、各支持基板の同一面内の膜厚バラつきに加えて、各支持基板間の膜厚バラつきも抑制することのできる、成膜用支持基板、ロッド、成膜装置、基板固定方法、成膜方法、基板の製造方法を提供することを目的とする。

そこで、本発明者等は、上記課題を解決するため鋭意研究を行った結果、成膜ガスを上下方向に流し、各支持基板の面法線がガス流れに対して直交になるよう配置し、各支持基板をロッドに物理的に固定した状態で、支持基板の面法線とロッドが平行となる方向で支持基板を回転させながら成膜することで膜厚バラつきを抑制できることを発見するに至った。

上記課題を解決するために、本発明の成膜用支持基板は、化学的気相成長法により成膜対象となる成膜対象面を備える成膜用支持基板であって、前記成膜対象面は、前記成膜用支持基板の厚さ方向に貫通し、ロッドと嵌合する開口部を有し、前記開口部は、前記ロッドの切欠き部に対応する嵌合凸部を有する。

前記成膜対象面は、成膜後に分離される成膜対象部と、前記成膜対象部と前記開口部との間において断続的に設けられ、前記成膜用支持基板の厚さ方向に貫通したスリットと、前記スリット同士の間に位置する接続部と、を有してもよい。

前記接続部が２つ以上設けられていてもよい。

前記スリットの幅寸法が、２ｍｍ～１０ｍｍであってもよい。

前記接続部には、前記厚さ方向に形成された溝が設けられていてもよい。

前記溝の断面形状が長方形状であってもよい。

前記接続部に、長さ方向に沿ってミシン目状に形成された、複数の貫通孔を有してもよい。

また、上記課題を解決するために、本発明のロッドは、上記本発明の成膜用支持基板の前記嵌合凸部に対応する切欠き部を備える。

前記ロッドは、長手方向の第１端部にある第１面に、当該長手方向と平行に突出する凸部を備え、前記第１端部とは反対の端部である前記長手方向の第２端部にある第２面に、前記凸部の形状と対応する形状であって、当該長手方向と平行に埋没する凹部を備え、前記切欠き部は、前記第１面または前記第２面に備えられていてもよい。

また、上記課題を解決するために、本発明の成膜装置は、上記本発明の成膜用支持基板と、上記本発明のロッドと、を備える。

また、上記課題を解決するために、本発明の基板固定方法は、上記本発明の成膜用支持基板を、上記本発明のロッドに固定する基板固定方法であって、前記ロッドの前記切欠き部に前記成膜用支持基板の前記嵌合凸部を嵌合する嵌合工程を含む。

また、上記課題を解決するために、本発明の成膜方法は、化学気相成長法によって成膜用支持基板に膜を成膜する成膜方法であって、上記本発明の基板固定方法によって前記ロッドに固定された前記成膜用支持基板の成膜対象面の面法線と、原料ガスの流れる方向を直交させると共に、前記面法線と前記成膜用支持基板が回転する回転軸が平行となる方向に前記成膜用支持基板を回転させて成膜する。

また、上記課題を解決するために、本発明の基板の製造方法は、上記本発明の成膜方法を含む。

本発明の成膜用支持基板、ロッド、成膜装置、基板固定方法、成膜方法、基板の製造方法によれば、各支持基板の同一面内の膜厚バラつきに加えて、各支持基板間の膜厚バラつきも抑制できる。そのため、成膜時間の短縮、平面研削における研削量の削減等が可能となり、生産性の向上、延いては製造コストの低減にも効果がある。

成膜用支持基板１００の模式図である。 図１の成膜用支持基板１００の点線で囲んだ領域Ｐの拡大図である。 接続部１１３に溝１１４を有する成膜用支持基板１００の部分断面図である。 図２とは異なる態様の、図１の成膜用支持基板１００の点線で囲んだ領域Ｐの拡大図である。 ロッド２００の模式図である。 成膜装置１０００を模式的に示す断面図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。ただし、本発明は、これらの実施形態に限定されるものではない。

［成膜用支持基板］
本発明の成膜用支持基板は、化学的気相成長法により成膜対象となる成膜対象面を備える成膜用支持基板である。所望の直径（例えば、６インチ径）を有する円盤形状の成膜用支持基板が挙げられ、一例として、図１に成膜用支持基板１００の模式図を示す。図１（ａ）は成膜用支持基板１００の正面図であり、図１（ｂ）は成膜用支持基板１００の側面図である。

〈成膜対象面１１０〉
成膜用支持基板１００のおもて面１１０ａとうら面１１０ｂが成膜対象面１１０であり、おもて面１１０ａとうら面１１０ｂは同一形状であってもよい。成膜対象面１１０は、成膜用支持基板１００の厚さＴの方向Ｄ１に、おもて面１１０ａとうら面１１０ｂとの間を貫通する開口部１２０を有する。開口部１２０は、後述する本発明のロッドと嵌合する開口部であり、当該ロッドの切欠き部に対応する嵌合凸部１３０を有する。

（開口部１２０）
図１の開口部１２０は、その中心が成膜対象面１１０の中心と一致し、輪郭１２１が円形状であるが、これらの条件に限定されない。例えば、開口部１２０の中心が成膜対象面１１０の中心と一致せずに、開口部１２０が成膜対象面１１０の外周付近に配されていてもよい。また、開口部１２０の輪郭１２１は、本発明のロッドと嵌合する形状であればよく、ロッドの断面形状に応じて楕円状や多角形状であってもよい。

（嵌合凸部１３０）
また、図１の嵌合凸部１３０は、開口部１２０の輪郭１２１に４つが均等に配されており、輪郭１２１から中心に向かって幅１３１が狭くなる台形状であるが、これらの条件に限定されない。嵌合凸部１３０は、本発明のロッドの切欠き部に対応する配置や形状であればよく、例えば、輪郭１２１に１つのみ配される場合や、複数が均等または不均等に配される場合も、本発明の態様に含まれる。また、嵌合凸部１３０の形状は、輪郭１２１から中心に向かって幅１３１が広くなる台形状であってもよく、長方形状や円形状であってもよい。

成膜対象面１１０は、成膜対象部１１１と、スリット１１２と、接続部１１３と、を有してもよい。

（成膜対象部１１１）
成膜対象部１１１は、ＣＶＤ法により膜が成膜された後に接続部１１３を折りとることや、接続部１１３をコアドリルで切削除去することで、スリット１１２の内側にある成膜用支持基板１００から分離される。分離することで膜が成膜された円盤状の基板を得ることができる。

（スリット１１２）
スリット１１２は、成膜対象部１１１と開口部１２０との間において断続的に設けられることができる。そして、スリット１１２は、成膜用支持基板１００の厚さ方向に貫通、すなわち、成膜用支持基板１００の厚さＴの方向Ｄ１に、おもて面１１０ａとうら面１１０ｂとの間を貫通する。

ＣＶＤ法により成膜用支持基板１００に膜を成膜したときに、スリット１１２が形成された箇所は、厚さ方向に貫通した部分が成膜せずに開口した状態で残っているか、スリット１１２を形成していない箇所に比べて膜が薄くなっている。よって、スリット１１２が形成されていない成膜用支持基板１００と比較して、成膜後に、成膜対象部１１１と成膜された膜との積層体を分離しやすく、分離に要する時間が短くなって生産効率が向上するとともに、コアドリル等の分離用工具の摩耗を抑制して、分離用工具の長寿命化によりコストを低減することができる。

図２に、図１の成膜用支持基板１００の点線で囲んだ領域Ｐの拡大図を示す。スリット１１２の幅寸法（図１（Ｂ）の寸法Ｌ）は、膜を成膜後に、スリット１１２の幅方向両側から形成された膜で埋まらない程度に大きく形成されていることが好ましい。また、スリット１１２の幅寸法が大きすぎると、成膜対象部１１１が狭くなってしまうことで、生産コストの観点において好ましくない。スリット１１２の幅寸法は、例えば、２ｍｍ～１０ｍｍ程度とすることができる。

図１（ａ）において、スリット１１２は、開口部１２０の外周をほぼ４等分した円弧状に形成されており、４つのスリット１１２同士の間に接続部１１３が設けられており、スリット１１２の内側とスリット１１２の外側とをつないで一体としている。ただし、スリット１１２の数や形状はこれに限定されず、数が１つ～３つでもよいし、５つ以上でもよい。また、多角形状にスリット１１２と接続部１１３が交互に配されてもよい。

なお、スリット１１２は、例えば、回転刃等を備える切削機を用いて加工することにより、形成することができる。

（接続部１１３）
接続部１１３は、スリット１１２同士の間に位置する。接続部１１３は、スリット１１２の数に応じて１つ設けられていてもよく、２つ以上設けられていてもよい。

図３に、接続部１１３に溝１１４ａ～１１４ｃを有する成膜用支持基板１００の部分断面図を示す。図３に示すように、接続部１１３には、前記厚さＴの方向Ｄ１に形成された溝が設けられていてもよい。

図３（Ａ）に示した成膜用支持基板１００Ａは、接続部１１３ａにおいて、おもて面１１０ａからうら面１１０ｂに向かって、すなわち成膜用支持基板１００Ａの厚さＴの方向Ｄ１に形成された、断面が長方形状の溝１１４ａを有する。断面が長方形状の溝１１４ａは、スリット１１２を有する成膜用支持基板に対して、コアドリル等の円形状のドリルを用いて容易に加工して得ることができる。

図３（Ｂ）に示した、成膜用支持基板１００Ｂは、接続部１１３ｂにおいて、おもて面１１０ａからうら面１１０ｂに向かって形成された溝１１４ｂを有する。溝１１４ｂは、断面が三角形状であり、おもて面１１０ａからうら面１１０ｂに向かって徐々に幅が狭くなるように形成されている。

図３（Ｃ）に示した、成膜用支持基板１００Ｃは、接続部１１３ｃにおいて、おもて面１１０ａおよびうら面１１０ｂからそれぞれ厚さ方向に形成された溝１１４ｃを有する。溝１１４ｃは、それぞれ、断面が三角形状であり、おもて面１１０ａおよびうら面１１０ｂから、厚さ方向の中央に向かって徐々に幅が狭くなるように形成されている。

なお、接続部１１３に形成される溝の形状は、断面が長方形状や三角形状に限定されず、多角形状等の他の形状でもよい。なお、溝の断面形状が長方形状であれば、コアドリルを用いて容易に加工できることから、より好ましい。また、図３（Ｃ）の成膜用支持基板１００Ｃのように、溝１１４ｃが成膜用支持基板１００Ｃのおもて面１１０ａおよびうら面１１０ｂの両面に設けられていてもよいし、片面のみに設けられていてもよい。

図４に、図２とは異なる態様の、図１の成膜用支持基板１００の点線で囲んだ領域Ｐの拡大図を示す。図４のように、前記接続部１１３ｄは、長さ方向に沿ってミシン目状に形成された、複数の貫通孔１１５を有してもよい。

以上の成膜用支持基板１００Ａ～１００Ｄのように、成膜用支持基板１００の接続部１１３において、溝１１４や貫通孔１１５を形成することにより、ＣＶＤ法によって膜を成膜した後に、成膜対象部１１１と成膜された膜との積層体を分離しやすくなる。また、溝１１４や貫通孔１１５の大きさを調整することにより、切削機等の切削工具を用いることなく、成膜対象部１１１と成膜された膜との積層体を折り取って分離することが可能となる。折り取って分離する場合は、折り取りやすさの点から接続部１１３にミシン目状の貫通孔１１５が形成されていることがより好ましい。

［ロッド］
本発明のロッドは、上記本発明の成膜用支持基板の前記嵌合凸部１３０に対応する切欠き部を備える。ロッドの一例として、図５にロッド２００の模式図を示す。図５（ａ）はロッド２００の側面図であり、図５（ｂ）はロッド２００の長手方向の第１端部２１０にある第１面２３０の正面図であり、図５（ｃ）は第１端部２１０とは反対の端部であるロッド２００の長手方向の第２端部２２０にある第２面２４０の正面図である。

図５のロッド２００は、第１面２３０に、図１に示す成膜用支持基板１００の嵌合凸部１３０の形状に対応する切欠き部２５０を備える。切欠き部２５０が嵌合凸部１３０と嵌合することにより、成膜用支持基板１００をロッド２００に固定することができる。

なお、切欠き部２５０は第２面２４０に備えられていてもよく、第１面２３０と第２面２４０の両方に備えられていてもよい。

ロッド２００は、第１面２３０にロッド２００の長手方向と平行に突出する凸部２６０を備えてもよく、第２面２４０に凸部２６０の形状と対応する形状であって、ロッド２００の長手方向と平行に埋没する凹部２７０を備えてもよい。

例えば、第１面２３０の切欠き部２５０と成膜用支持基板１００の嵌合凸部１３０と嵌合する操作をし、その後凸部２６０を別のロッド２００の凹部２７０に挿入する操作をすることで、２つのロッド２００で１枚の成膜用支持基板１００を両側より挟んで固定することができる。また、これらの操作を繰り返すことにより、複数のロッド２００で複数枚の成膜用支持基板１００を等間隔に固定することができる。なお、複数枚の成膜用支持基板１００を固定する場合には、切欠き部２５０の端部２５１から第２端部２２０までの距離Ｄ２が、成膜用支持基板１００の基板間距離となる。

［成膜装置］
本発明の成膜装置は、上記本発明の成膜用支持基板と、上記本発明のロッドと、を備える。成膜装置の一例として、図６に成膜装置１０００を模式的に示す断面図を示す。成膜装置１０００はホットウォール型であり、成膜ガスは上下方向に流れる構造が好ましい。

図６に示すように、成膜装置１０００は、成膜装置１０００の外装となる筐体１０１０と、成膜用支持基板１００に炭化ケイ素多結晶膜等を成膜させる成膜室１０２０と、成膜室１０２０より排出された原料ガスやキャリアガスを後述のガス排出口１０４０へ導入する排出ガス導入室１０５０と、排出ガス導入室１０５０を覆うボックス１０６０と、ボックス１０６０の外部より成膜室１０２０内を加温する、カーボン製のヒーター１０７０と、成膜室１０２０の上部に設けられ、成膜室１０２０に原料ガスやキャリアガスを導入するガス導入口１０３０と、ガス排出口１０４０と、成膜用支持基板１００を保持するロッド２００を有する。また、ロッド２００は、ロッド２００を成膜室１０２０内に固定する保持台座１０８２と、を有する。また、保持台座１０８２は、成膜室１０２０の側壁の内側の２箇所に設けられ、保持台座１０８２には、ロッド２００を挿し込んで固定することができる穴（不図示）が形成されており、ロッド２００の長手方向を水平に保持することができる。すなわち、成膜装置１０００において、成膜用支持基板１００はロッド２００によって固定されることにより、成膜対象面１１０が鉛直方向になるように保持される。なお、本実施形態においては、成膜用支持基板１００は成膜対象面１１０が鉛直方向になるように保持されているが、保持方法は特に限定されず、例えば、成膜対象面１１０が水平方向となるように保持されてもよい。また、成膜室１０２０内に保持される成膜用支持基板１００の枚数は特に限定されず、１枚でもよいし、複数枚でもよい。

成膜装置１０００であれば、成膜対象面１１０の面法線が原料ガスの流れ方向に対して直交となるように配置することができる。なお、成膜用支持基板１００は１枚でも良いが、生産性を上げるために複数枚配置することが好ましい。また、所望の直径（例えば、６インチ径）を有する成膜用支持基板１００の各基板の間隔を等間隔にすることでより均等な厚みの膜を成膜することができる。

［基板固定方法］
本発明の基板固定方法は、成膜用支持基板１００を、ロッド２００に固定する基板固定方法であって、ロッド２００の切欠き部２５０に成膜用支持基板１００の嵌合凸部１３０を嵌合する嵌合工程を含む。例えば、成膜用支持基板１００を手動でロッド２００に固定することができる。

また、基板固定方法は、嵌合工程後に凸部２６０を別のロッド２００の凹部２７０に挿入する工程をさらに含んでもよい。この工程により、２つのロッド２００で１枚の成膜用支持基板１００を両側より挟んで固定することができる。また、これらの操作を繰り返すことにより、複数のロッド２００で複数枚の成膜用支持基板１００を等間隔に固定することができる。なお、複数枚の成膜用支持基板１００を固定する場合には、切欠き部２５０の端部２５１から第２端部２２０までの距離Ｄ２が、成膜用支持基板１００の基板間距離となる。

［成膜方法］
本発明の成膜方法は、化学気相成長法によって成膜用支持基板に膜を成膜する成膜方法であって、本発明の基板固定方法によってロッド２００に固定された成膜用支持基板１００の成膜対象面１１０の面法線と、原料ガスの流れる方向を直交させると共に、面法線と成膜用支持基板１００が回転する回転軸が平行となる方向に前記成膜用支持基板を回転させて成膜する、成膜方法である。

成膜方法の具体的な手順について、成膜装置１０００を例として説明する。まず、成膜室１０２０内に成膜用支持基板１００を保持した状態で、減圧状態で、Ａｒ等の不活性ガス雰囲気下で、成膜の反応温度まで、ヒーター１０７０により成膜用支持基板１００を加熱する。成膜の反応温度まで達したら、不活性ガスの供給を止めて、成膜室１０２０内に炭化ケイ素多結晶膜２００の成分を含む原料ガスやキャリアガスを供給する。例えば、炭化ケイ素多結晶膜の成膜温度は、１０００℃～１４００℃程度とすることができる。

続いて、成膜室１０２０内から大気を除去するために、ロータリーポンプ等で成膜室１０２０内を真空引きした後、Ａｒ等の不活性ガスで大気圧に戻し、不活性ガスを流しながら成膜室１０２０内を反応温度まで昇温させる。反応温度に達したら、不活性ガスを止め、予め成膜装置１０００に設置した回転機構により、成膜用支持基板１００を回転させながら原料ガスおよびキャリアガスを流す。これらの操作により、各成膜用支持基板１００に成膜されたＳｉＣ多結晶膜等の膜を得ることができる。

原料ガスとしては、炭化ケイ素多結晶膜等の膜を成膜させることができれば、特に限定されない。例えば、炭化ケイ素多結晶膜を成膜する場合、一般的に使用されるＳｉ系原料ガス、Ｃ系原料ガスを用いることができる。例えば、Ｓｉ系原料ガスとしては、シラン（ＳｉＨ₄）を用いることができるほか、モノクロロシラン（ＳｉＨ₃Ｃｌ）、ジクロロシラン（ＳｉＨ₂Ｃｌ₂）、トリクロロシラン（ＳｉＨＣｌ₃）、テトラクロロシラン（ＳｉＣｌ₄）などのエッチング作用があるＣｌを含む塩素系Ｓｉ原料含有ガス（クロライド系原料）を用いることができる。Ｃ系原料ガスとしては、例えば、メタン（ＣＨ₄）、プロパン（Ｃ₃Ｈ₈）、アセチレン（Ｃ₂Ｈ₂）等の炭化水素を用いることができる。上記のほか、トリクロロメチルシラン（ＣＨ₃Ｃｌ₃Ｓｉ）、トリクロロフェニルシラン（Ｃ₆Ｈ₅Ｃｌ₃Ｓｉ）、ジクロロメチルシラン（ＣＨ₄Ｃｌ₂Ｓｉ）、ジクロロジメチルシラン（（ＣＨ₃）₂ＳｉＣｌ₂）、クロロトリメチルシラン（（ＣＨ₃）₃ＳｉＣｌ）等の有機珪素化合物を気相で還元熱分解する方法も用いることができる。

また、キャリアガスとしては、炭化ケイ素多結晶膜等の成膜を阻害することなく、原料ガスを成膜用支持基板１００へ展開することができれば、一般的に使用されるキャリアガスを用いることができる。例えば、熱伝導率に優れ、炭化ケイ素に対してエッチング作用があるＨ₂ガスをキャリアガスとして用いることができる。また、これら原料ガスおよびキャリアガスと同時に、第３のガスとして、不純物ドーピングガスを同時に供給することもできる。例えば、炭化ケイ素多結晶膜を成膜用支持基板１００から分離することで得られる炭化ケイ素多結晶基板の導電型をｎ型とする場合には窒素（Ｎ₂）、ｐ型とする場合にはトリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）を用いることができる。

炭化ケイ素多結晶膜等を成膜させる際には、上記のガスを適宜混合して供給する。また、所望の炭化ケイ素多結晶膜等の性状に応じて、成膜工程の途中でガスの混合割合、供給量等の条件を変更してもよい。

また、炭化ケイ素以外を成膜する場合には、成膜する多結晶に応じてガス、温度、圧力、時間等の成膜条件を設定することができる。窒化チタンの多結晶膜を形成する場合には、ＴｉＣｌ₄ガス、Ｎ₂ガス等を用いることができる。窒化アルミニウムの多結晶膜を形成する場合には、ＡｌＣｌ₃ガス、ＮＨ₃ガス等を用いることができる。炭化チタンの多結晶膜を形成する場合には、ＴｉＣｌ₄ガス、ＣＨ₄ガス等を用いることができる。ダイヤモンドライクカーボンの多結晶膜を形成する場合には、アセチレン等の炭化水素ガスを用いることができる。

以上の手順により、成膜用支持基板１００の表面や気相での化学反応により、加熱した成膜用支持基板１００の両面に、炭化ケイ素多結晶膜等を成膜させることができる。

成膜方法における炭化ケイ素多結晶膜等の成膜厚さは、後述の分離工程における加工性を考慮して、スリット１１２が埋まらない程度の厚さにすることが好ましい。すなわち、所望の炭化ケイ素多結晶基板等の厚さと、成膜用支持基板１００を分離したあとに炭化ケイ素多結晶基板等の厚さ・平坦度加工等の加工することを考慮して、炭化ケイ素多結晶膜等の成膜厚さを決定し、また、成膜厚さに基づきスリット１１２の幅寸法を決定することができる。成膜厚さは、例えば０．５ｍｍ～１．５ｍｍ程度とすることができる。

以上の成膜方法によって成膜された成膜用支持基板１００は、常温程度まで冷却されたのちに、分離工程等の後工程に供されることができる。

［基板の製造方法］
本発明の基板の製造方法は、上記の本発明の成膜方法を含む。また、成膜方法の他に、以下の工程を含めることができる。

（分離工程）
分離工程は、膜が成膜された成膜用支持基板１００から、スリット１１２と接続部１１３の箇所において、成膜対象部１１１とスリット１１２の内側を分離する工程である。成膜後の成膜用支持基板１００は、表面に成膜された膜によってロッド２００と一体化しており、分離することが困難となるが、スリット１１２と接続部１１３があることで、成膜対象部１１１を成膜用支持基板１００から分離することが容易となる。

具体的には、スリット１１２が円形状に形成されている場合には、例えば、線状に切削する工具や、円形状に切削するコアドリル等の工具用いて接続部１１３を切断することで、成膜対象部１１１を分離することができる。なお、スリット１１２が円形状に形成されていない場合には、回転刃等を備える切削機を用いてスリットの形状に合わせて接続部１１３を切削して、成膜対象部１１１を分離してもよい。

（成膜対象部の露出工程）
成膜方法によって、成膜対象部１１１の成膜対象面１１０のみならず、側面１１６にも炭化ケイ素多結晶膜等が成膜される。この状態では後述する除去工程によって成膜対象部１１１を燃焼除去することができない。そのため、成膜対象部１１１の側面１１６を露出させるべく、例えば端面加工装置に投入して、端面から２～４ｍｍ研削して、成膜対象部１１１を露出させる。もしくは、コアドリル等により所望の直径（例えば、６インチ径）となるよう基板をくり抜くことで成膜対象部１１１を露出させることができる。

（除去工程）
黒鉛製の成膜対象部１１１は、成膜対象部の露出工程後にＯ₂や空気等の酸化性ガス雰囲気下で数百度に加熱、例えば大気雰囲気中において８００℃、１００時間以上の加熱によって、成膜対象部１１１を燃焼させることで膜から成膜対象部１１１を除去することができる。

さらに、除去工程ののち、必要に応じて、直径・面取り加工、厚さ・平坦度加工、洗浄を行ってもよい。直径・面取り加工とは、所望の直径寸法まで、ダイヤモンド砥石等を用いて外周部分を研削することにより、余分な部分を除去して、所望の直径寸法に調整するとともに、炭化ケイ素多結晶基板等の外周部分全体の角を落とす加工を施すものである。また、厚さ・平坦度加工は、炭化ケイ素単結晶基板等との貼り合わせ基板を製造する等の用途に適した厚さ・平坦度とするために、成膜した膜の表面を研削・研磨して厚さと平坦度を調整するものである。以上により、炭化ケイ素多結晶基板等が得られる。

以下、本発明の実施例について比較例を挙げて具体的に説明する。なお、本発明はこれら実施例によって限定されるものではない。

（実施例１）
熱ＣＶＤ装置として、底面から成膜ガスを導入するホットウォール型ＣＶＤ炉である成膜装置１０００を用いた。成膜用支持基板１００としては、厚みＴが５ｍｍ、外径φ４００ｍｍ、開口部１２０の直径φ５０ｍｍの黒鉛基板を使用した。図１に示すように、成膜用支持基板１００にある開口部１２０の輪郭１２１には４か所の嵌合凸部１３０が設けられており、ロッド２００に設けた切欠き部２５０に嵌合凸部１３０をはめ込み、各成膜用支持基板１００の基板間距離Ｄ２が２０ｍｍとなるように、ロッド２００に成膜用支持基板１００を６枚設置した。

そして、成膜用支持基板１００の成膜対象面１１１の面法線が、成膜用支持基板１００が回転する回転軸と平行となり、かつ、原料ガスの流れる方向と直交するように、成膜用支持基板１００を成膜装置１０００に配置した。成膜用支持基板１００を成膜装置１０００に６枚投入した。

成膜用支持基板１００を成膜装置１０００に投入後、成膜室１０２０内を排気ポンプにより真空引きを行った後、成膜室１０２０内にＡｒガスを導入して大気圧に戻し、Ａｒガスをフローさせながら、成膜室１０２０内が１４００℃となるように成膜装置１０００を加熱した。原料ガスとして、ＳｉＣｌ₄、ＣＨ₄、キャリアガスとしてＨ₂を用い、成膜用支持基板１００を１ｒｐｍの回転速度で回転させながら、流量比がＳｉＣｌ₄：ＣＨ₄：Ｈ₂＝１：１：１０の条件となるように原料ガスとキャリアガスを混合した混合ガスを成膜室１０２０内に導入し、２．５時間の成膜を実施した。成膜中の成膜室１０２０内圧力は、２０ｋＰａとなるよう圧力制御を実施した。

成膜処理を終えた後、ＳｉＣ多結晶膜がおもて面１１０ａおよびうら面１１０ｂに成膜した成膜用支持基板１００をロッド２００ごと取り出し、接続部１１３を折り取って成膜対象部１１１をロッド２００から分離した。

次に、１枚の成膜用支持基板１００の成膜対象部１１１から、内径がφ１５１ｍｍのコアドリルを用いて直径約１５０ｍｍの４枚の基板に分離した。各基板の外周部の側面は黒鉛が露出された状態である。この状態でこれらの基板を大気雰囲気で８００℃、１００時間以上の加熱することで、黒鉛を焼成除去し、合計８枚のＳｉＣ多結晶基板を分離した。同時に成膜した残り５枚の成膜用支持基板１００も同様の処理をすることで、１バッチ当たり合計４８枚のＳｉＣ多結晶基板を得た。

斜入射型光学測定器を用いて、これら４８枚の各ＳｉＣ多結晶基板の厚みを評価した結果、１バッチ当たりにおいて最も薄い厚みは１３０μｍであり、最も厚い厚みは４００μｍであった。

また、ＳｉＣ多結晶基板の同一面内の膜厚のバラつきについて、膜厚の平均値が３５０μｍ付近の１０枚の基板を対象として測定結果を確認したところ、３５０±４０μｍであった。

（比較例１）
開口部１２０の輪郭１２１に嵌合凸部１３０が無く、輪郭１２１が円形状の成膜用支持基板１００を使用した。開口部１２０をロッド２００に中通しし、ロッド２００に成膜用支持基板が固定できず空回りする状態とした他は、実施例１と同様にＳｉＣ多結晶基板を製造した。

４８枚の各ＳｉＣ多結晶基板の厚みを実施例１と同様に評価した結果、１バッチ当たりにおいて最も薄い厚みは１００μｍ、最も厚い厚みは４６０μｍであった。比較例１の場合は、成膜用支持基板１００をロッド２００に固定できなかったことにより、成膜中に成膜用支持基板１００の回転に伴い成膜用支持基板１００に振動等が生じ、この振動等により基板間距離が変化して等間隔とならず、また、成膜用支持基板１００の回転数も成膜用支持基板１００ごとにバラつきが生じたことで、成膜ガスの流れの状態が各成膜用支持基板１００の間で変わってくることにより、各支持基板間の膜厚バラつきが大きくなる結果となった。

また、ＳｉＣ多結晶基板の同一面内の膜厚のバラつきについて、膜厚の平均値が３５０μｍ付近の１０枚の基板を対象として測定結果を確認したところ、３５０±６０μｍであった。実施例１と比べて、比較例１の方が同一面内のバラつきが大きい結果となった。

１００ 成膜用支持基板
１１０ａ おもて面
１１０ｂ うら面
１１０ 成膜対象面
１１１ 成膜対象部
１１２ スリット
１１３ 接続部
１１４ 溝
１１５ 貫通孔
１１６ 側面
１２０ 開口部
１２１ 輪郭
１３０ 嵌合凸部
１３１ 幅
２００ ロッド
２１０ 第１端部
２２０ 第２端部
２３０ 第１面
２４０ 第２面
２５０ 切欠き部
２５１ 端部
２６０ 凸部
２７０ 凹部
１０００ 成膜装置
１０１０ 筐体
１０２０ 成膜室
１０３０ ガス導入口
１０４０ ガス排出口
１０５０ 排出ガス導入室
１０６０ ボックス
１０７０ ヒーター
１０８２ 保持台座

Claims (13)

1. 化学的気相成長法により成膜対象となる成膜対象面を備える成膜用支持基板であって、
   前記成膜対象面は、前記成膜用支持基板の厚さ方向に貫通し、ロッドと嵌合する開口部を有し、
   前記開口部は、前記ロッドの切欠き部に対応する嵌合凸部を有する、
   成膜用支持基板。
2. 前記成膜対象面は、
   成膜後に分離される成膜対象部と、
   前記成膜対象部と前記開口部との間において断続的に設けられ、前記成膜用支持基板の厚さ方向に貫通したスリットと、
   前記スリット同士の間に位置する接続部と、を有する、請求項１に記載の成膜用支持基板。
3. 前記接続部が２つ以上設けられている、請求項１または２に記載の成膜用支持基板。
4. 前記スリットの幅寸法が、２ｍｍ～１０ｍｍである、請求項１～３のいずれかに記載の成膜用支持基板。
5. 前記接続部には、前記厚さ方向に形成された溝が設けられている、請求項１～４のいずれか１項に記載の成膜用支持基板。
6. 前記溝の断面形状が長方形状である、請求項５に記載の成膜用支持基板。
7. 前記接続部に、長さ方向に沿ってミシン目状に形成された、複数の貫通孔を有する、請求項１～６のいずれか１項に記載の成膜用支持基板。
8. 請求項１～７のいずれかに記載の成膜用支持基板の前記嵌合凸部に対応する切欠き部を備える、ロッド。
9. 前記ロッドは、
   長手方向の第１端部にある第１面に、当該長手方向と平行に突出する凸部を備え、
   前記第１端部とは反対の端部である前記長手方向の第２端部にある第２面に、前記凸部の形状と対応する形状であって、当該長手方向と平行に埋没する凹部を備え、
   前記切欠き部は、前記第１面または前記第２面に備えられる、請求項８に記載のロッド。
10. 請求項１～７のいずれか１項に記載の成膜用支持基板と、
    請求項８または９に記載のロッドと、
    を備える成膜装置。
11. 請求項１～７のいずれか１項に記載の成膜用支持基板を、請求項８または９に記載のロッドに固定する基板固定方法であって、
    前記ロッドの前記切欠き部に前記成膜用支持基板の前記嵌合凸部を嵌合する嵌合工程を含む、基板固定方法。
12. 化学気相成長法によって成膜用支持基板に膜を成膜する成膜方法であって、
    請求項１１に記載の基板固定方法によって前記ロッドに固定された前記成膜用支持基板の成膜対象面の面法線と、原料ガスの流れる方向を直交させると共に、前記面法線と前記成膜用支持基板が回転する回転軸が平行となる方向に前記成膜用支持基板を回転させて成膜する、成膜方法。
13. 請求項１２に記載の成膜方法を含む、基板の製造方法。

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