JP6832770B2 - 熱化学蒸着装置の基板ホルダー - Google Patents
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Description
(1)基板上に単結晶薄膜をエピタキシャル成長させる熱化学蒸着装置で用いられる円盤状の基板ホルダーであって、
開口部の形状が円形又は略円形をして基板が収容される凹部を複数有して、該凹部の内周側面が、凹部の底面部から開口部に向けて拡径するようにテーパー状に傾斜していることを特徴とする熱化学蒸着装置の基板ホルダー。
(2)前記凹部として、収容された基板の中心が基板ホルダーの同心円上に並ぶように配置された円配置凹部を有しており、これら円配置凹部におけるそれぞれの内周側面は、底面部に沿って水平方向に伸ばした仮想直線Lに対する傾斜角θが前記同心円の内側と外側とで異なることを特徴とする(1)に記載の熱化学蒸着装置の基板ホルダー。
(3)前記円配置凹部における同心円外側の内周側面の傾斜角θoutに比べて同心円内側の内周側面の傾斜角θinの方が小さく、同心円内側の内周側面の傾斜が同心円外側の内周側面の傾斜に比べて緩いことを特徴とする(2)に記載の熱化学蒸着装置の基板ホルダー。
(4)前記円配置凹部における同心円内側の内周側面の傾斜角θinが15度以上40度未満の範囲内であり、前記円配置凹部における同心円外側の内周側面の傾斜角θoutが40度以上90度未満の範囲内であることを特徴とする(3)に記載の熱化学蒸着装置の基板ホルダー。
(5)基板ホルダーの中心に対応する位置に中心配置凹部を有して基板を収容し、基板ホルダーの同心円に対応する前記円配置凹部を1組又は2組以上有して基板を収容して、前記中心配置凹部の内周側面の傾斜角が15度以上40度未満であることを特徴とする(3)又は(4)に記載の熱化学蒸着装置の基板ホルダー。
(6)前記基板が炭化珪素単結晶基板であり、前記単結晶薄膜が炭化珪素単結晶薄膜であることを特徴とする(1)〜(5)のいずれかに記載の熱化学蒸着装置の基板ホルダー。
(7)前記基板ホルダーが、カーボン製基材の表面に炭化珪素が10μm以上200μm以下の範囲で被覆されていることを特徴とする(1)〜(6)のいずれかに記載の熱化学蒸着装置の基板ホルダー。
図1は、本発明の詳細を説明するため、円盤状基板ホルダー(以下、単に基板ホルダーという)1に設けられた一部の凹部6について断面図を示したものである。すなわち、本発明における基板ホルダー1は、開口部が円形又は略円形をしてSiC単結晶基板2が収容される凹部6を複数有しており、これらの凹部6の内周側面4は、凹部6の底面部3から開口部に向けて拡径するようにテーパー状に傾斜している(凹部6の内周側面4が結晶成長方向に拡大するようにθの角度だけ傾斜している)。図10に示した従来例のように、凹部6の内周側面4が傾斜していない場合(すなわち、θ=90度の場合)、内周側面4の頂点部に堆積したSiCがはがれやすいため(図中に破線で示した丸の部分)、パーティクルが発生し易くなるが、本発明のように内周側面4を傾斜させることで、エピタキシャル成長を繰り返したときでもパーティクルの発生を抑えることができる。
図2に示したように、5枚の円形状のSiC単結晶基板2を収容できるよう、お互い独立した凹部を5個有する基板ホルダー1を用いて、熱化学蒸着法によりエピタキシャルSiC単結晶ウェハを製造した。この基板ホルダー1は、カーボン製基材の表面に炭化珪素がおよそ80μmの膜厚で被覆されたものであり、収容されたSiC単結晶基板2の中心Oが基板ホルダー1の同心円7上に並ぶように配置された5つの円配置凹部6aを有している。これらの円配置凹部6aは、図5に示したように、同心円7の外側にあたる弧ECFに対応した内周側面4aの傾斜角θoutが45度であり、同心円7の内側にあたる弧GDHに対応した内周側面4bの傾斜角θinが25度である。また、これら内周側面4aと内周側面4bとの境界部分は、弧EAGと弧FBHに相当する徐変範囲(それぞれ周方向に約5mm)を備えており、E−A間で傾斜角がおよそ5度下がり、A−G間で傾斜角がおよそ15度下がるように、滑らかに(傾斜角の変化が連続的に)連結されている(弧FBHについても同様)。一方で、これらの円配置凹部6aには、いずれもSiC単結晶基板2が載置される直径d=101mmの底面部3が形成され、底面部3から基板ホルダー1の表面までの高さはh=0.4mmである。
図11に示したように、5枚のSiC単結晶基板2を収容することができる底面部が連結した構造の連結凹部16を備えた基板ホルダーを用いて、実施例1と同じように熱化学蒸着法によりエピタキシャルSiC単結晶ウェハを製造した。この基板ホルダー1の材質は実施例1と同様に、カーボン製基材の表面に炭化珪素がおよそ80μmの膜厚で被覆されたものであり、底面部から基板ホルダー1の表面までの高さはh=0.4mmである。また、この連結凹部16の内周側面の傾斜角θは全ての箇所で90度である。この基板ホルダー1を用いて、5枚のSiC単結晶基板2に対して実施例1と同様にして1630℃で1時間のエピタキシャル成長を実施した。
Claims (4)
- 基板上に単結晶薄膜をエピタキシャル成長させる熱化学蒸着装置で用いられる円盤状の基板ホルダーであって、
開口部の形状が円形又は略円形をして基板が収容される凹部を複数有して、該凹部の内周側面が、凹部の底面部から開口部に向けて拡径するようにテーパー状に傾斜していること、
前記凹部として、収容された基板の中心が基板ホルダーの同心円上に並ぶように配置された円配置凹部を有しており、これら円配置凹部におけるそれぞれの内周側面は、底面部に沿って水平方向に伸ばした仮想直線Lに対する傾斜角θが前記同心円の内側と外側とで異なること、
前記円配置凹部における同心円外側の内周側面の傾斜角θ out に比べて同心円内側の内周側面の傾斜角θ in の方が小さく、同心円内側の内周側面の傾斜が同心円外側の内周側面の傾斜に比べて緩いこと、及び
前記円配置凹部における同心円内側の内周側面の傾斜角θ in が15度以上40度未満の範囲内であり、前記円配置凹部における同心円外側の内周側面の傾斜角θ out が40度以上90度未満の範囲内であることを特徴とする熱化学蒸着装置の基板ホルダー。 - 基板ホルダーの中心に対応する位置に中心配置凹部を有して基板を収容し、基板ホルダーの同心円に対応する前記円配置凹部を1組又は2組以上有して基板を収容して、前記中心配置凹部の内周側面の傾斜角が15度以上40度未満であることを特徴とする請求項1に記載の熱化学蒸着装置の基板ホルダー。
- 前記基板が炭化珪素単結晶基板であり、前記単結晶薄膜が炭化珪素単結晶薄膜であることを特徴とする請求項1または2に記載の熱化学蒸着装置の基板ホルダー。
- 前記基板ホルダーが、カーボン製基材の表面に炭化珪素が10μm以上200μm以下の範囲で被覆されていることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の熱化学蒸着装置の基板ホルダー。
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