JP7206871B2 - METHOD FOR MANUFACTURING POLYCRYSTALLINE SILICON CARBIDE SUBSTRATE AND PLATE-TYPE SUBSTRATE - Google Patents
METHOD FOR MANUFACTURING POLYCRYSTALLINE SILICON CARBIDE SUBSTRATE AND PLATE-TYPE SUBSTRATE Download PDFInfo
- Publication number
- JP7206871B2 JP7206871B2 JP2018229749A JP2018229749A JP7206871B2 JP 7206871 B2 JP7206871 B2 JP 7206871B2 JP 2018229749 A JP2018229749 A JP 2018229749A JP 2018229749 A JP2018229749 A JP 2018229749A JP 7206871 B2 JP7206871 B2 JP 7206871B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- substrate
- silicon carbide
- polycrystalline silicon
- flat
- film
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Landscapes
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
Description
本発明は、単結晶炭化珪素が貼り合わされて、例えば、炭化珪素半導体等に使用される多結晶炭化珪素基板に係り、特に、基板製造の時間短縮と簡便化を図れる多結晶炭化珪素基板の製造方法に関するものである。 The present invention relates to a polycrystalline silicon carbide substrate to which single-crystal silicon carbide is bonded and used, for example, for a silicon carbide semiconductor. It is about the method.
炭化珪素(SiC)は珪素(Si)と炭素で構成される化合物半導体材料であり、絶縁破壊電界強度が珪素の10倍、バンドギャップが珪素の3倍と優れているだけでなく、デバイス作製に必要なp型、n型の制御が広い範囲で可能であることから、珪素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。更に、炭化珪素は、薄い膜厚でも高い耐電圧が得られるため、炭化珪素の膜厚を薄くすることで、ON抵抗が小さく、低損失の半導体を得ることが可能となる。 Silicon carbide (SiC) is a compound semiconductor material composed of silicon (Si) and carbon. Since it is possible to control the required p-type and n-type in a wide range, it is expected as a material for power devices that exceeds the limits of silicon. Furthermore, since silicon carbide can provide a high withstand voltage even with a small film thickness, it is possible to obtain a semiconductor with low ON resistance and low loss by reducing the film thickness of silicon carbide.
しかし、炭化珪素半導体は、広く普及するSi半導体に較べて大面積の単結晶炭化珪素基板(ウェハ)を製造することが難しく、製造工程も複雑であることから、Si半導体と比較して大面積単結晶炭化珪素基板の大量生産が難しく、高価であった。 However, it is difficult to manufacture a large-area single-crystal silicon carbide substrate (wafer) from a silicon carbide semiconductor compared to the widely used Si semiconductor, and the manufacturing process is also complicated. Mass production of single-crystal silicon carbide substrates has been difficult and expensive.
そこで、炭化珪素半導体のコストを下げるため、様々な工夫がなされている。例えば、特許文献1には、単結晶炭化珪素と多結晶炭化珪素基板を貼り合わせて成る炭化珪素基板の製造方法が開示されている。すなわち、少なくとも、マイクロパイプの密度が30個/cm2以下の単結晶炭化珪素基板と多結晶炭化珪素基板を貼り合わせ、その後、上記単結晶炭化珪素基板を薄膜化することで、炭化珪素半導体に供される炭化珪素基板の製造方法が記載されている。因みに、炭化珪素半導体のデバイス活性層は上記単結晶炭化珪素基板が機能し、下部の機械的支持部、放熱部分は多結晶炭化珪素基板がその役割を受け持つ構造となり、炭化珪素基板全体を単結晶の炭化珪素で構成した基板と同等に扱うことが可能となる。
Therefore, various measures have been taken to reduce the cost of silicon carbide semiconductors. For example,
更に、特許文献1には、単結晶炭化珪素基板と多結晶炭化珪素基板を貼り合わせる前に単結晶炭化珪素基板に水素イオン注入層を形成し、水素イオン注入層が形成された単結晶炭化珪素基板と多結晶炭化珪素基板を貼り合わせた後、350℃以下の温度で熱処理を行うことで、上記水素イオン注入層を単結晶炭化珪素基板の剥離面にして単結晶炭化珪素基板を薄膜化する方法も記載されている。
Furthermore, in
そして、特許文献1に記載された方法により、1つの大面積単結晶炭化珪素インゴットから炭化珪素半導体に供されるより多くの炭化珪素基板が得られるようになった。
Further, by the method described in
ところで、単結晶炭化珪素が貼り合わされて、炭化珪素半導体等に使用される多結晶炭化珪素基板は、一般的に、熱CVD法等の気相成膜法により製造されている。 By the way, a polycrystalline silicon carbide substrate, in which single crystal silicon carbide is bonded together and used for a silicon carbide semiconductor or the like, is generally manufactured by a vapor deposition method such as a thermal CVD method.
すなわち、平板状被成膜基板(母材基板)が配置された育成炉内を1300℃以上の環境に設定し、該炉内にSiH4等のSi系原材料ガス、CH4等のC系原材料ガス、不純物ガスである窒素ガス、および、キャリアガスである水素ガスを導入し、熱反応により、上記平板状被成膜基板の表裏面と外周端面に多結晶炭化珪素を析出させる。 That is, the growth furnace in which the flat film-forming substrate (base material substrate) is arranged is set to an environment of 1300 ° C. or higher, and Si-based raw material gas such as SiH 4 and C-based raw material such as CH 4 are placed in the furnace. A gas, a nitrogen gas as an impurity gas, and a hydrogen gas as a carrier gas are introduced, and polycrystalline silicon carbide is deposited on the front and back surfaces and the outer peripheral end face of the flat film-forming substrate by thermal reaction.
そして、多結晶炭化珪素が析出された平板状被成膜基板を育成炉から取り出し、かつ、平板状被成膜基板をベベリング加工して該平板状被成膜基板の端面を露出させた後、電気炉等を用いて平板状被成膜基板(後述するように高純度カーボン材等で構成される)のみを燃焼(焼成による消失)させ、平板状被成膜基板の表裏面に形成された多結晶炭化珪素膜から成る2枚の多結晶炭化珪素基板が得られる。 Then, the flat plate-shaped substrate on which polycrystalline silicon carbide is deposited is taken out from the growth furnace, and the flat plate-shaped substrate is beveled to expose the end face of the flat film-formation substrate, Only the flat film-forming substrate (made of a high-purity carbon material, etc., as described later) is burned (disappeared by firing) using an electric furnace or the like, and formed on the front and back surfaces of the flat film-forming substrate. Two polycrystalline silicon carbide substrates made of polycrystalline silicon carbide films are obtained.
しかし、上記多結晶炭化珪素基板の製造方法は、平板状被成膜基板を燃焼させる際、露出している平板状被成膜基板(母材基板)は側面の厚み分のみであることから母材基板全体に熱が伝わり難く、燃焼(焼成による消失)に時間がかかるため加工工程のボトルネックとなっている。 However, in the above-described method for manufacturing a polycrystalline silicon carbide substrate, when the flat plate-shaped film formation substrate is burned, only the thickness of the side surface of the flat film formation substrate (base material substrate) is exposed. It is difficult for heat to be transmitted to the entire substrate, and it takes time to burn (disappear by firing), which is a bottleneck in the processing process.
また、多結晶炭化珪素基板は、半導体である単結晶炭化珪素を貼り合わせて使用されるため、多結晶炭化珪素基板に金属汚染のないことが要求される。このため、多結晶炭化珪素が析出(成膜)される平板状被成膜基板(母材基板)の材料には、金属汚染を生じさせずかつ高温環境に耐え得る高純度カーボン材等が用いられている。 In addition, since the polycrystalline silicon carbide substrate is used by laminating single crystal silicon carbide, which is a semiconductor, the polycrystalline silicon carbide substrate is required to be free from metal contamination. For this reason, a high-purity carbon material that does not cause metal contamination and can withstand high-temperature environments is used as the material of the flat plate-shaped substrate (base material substrate) on which polycrystalline silicon carbide is deposited (film-formed). It is
しかし、カーボン材料は、高温に耐え得るものの機械的強度は弱く、ばね性を付与させることが難しいため、平板状被成膜基板(母材基板)を固定する際、図1~図2に示すようにカーボン製ナット等から成る治具(ロッド2、母材基板1を挟み込むスペーサ3、および、スペーサ3を固定するナット4等で構成される)で母材基板1を挟み込んで固定するか、爪形状の載置部等に乗せて固定する方法が採られている。この状態で、平板状被成膜基板(母材基板)1の表裏面と外周端面に多結晶炭化珪素を析出(成膜)させると、図3に示すようにカーボン製ナット等から成る上記治具や載置部(図示せず)にも多結晶炭化珪素5が析出(成膜)し、析出(成膜)した多結晶炭化珪素5によって治具や載置部と平板状被成膜基板(母材基板)1が固着してしまう。
However, although carbon materials can withstand high temperatures, they have low mechanical strength and are difficult to impart spring properties. The
そして、上記治具等と平板状被成膜基板(母材基板)1が固着した場合、多結晶炭化珪素の析出(成膜)終了後に母材基板1を高温環境から冷却する際、多結晶炭化珪素膜の収縮等による治具等と多結晶炭化珪素膜間に生じる応力によって多結晶炭化珪素膜や母材基板1にクラック等を生ずることがあった。
When the jig or the like is fixed to the flat film-forming substrate (base material substrate) 1, when the
また、多結晶炭化珪素膜のクラック等が生じない平板状被成膜基板(母材基板)1においても、治具等との固着部分を取り外す際に、図4に示すように治具等との固着部分を欠損させて母材基板1から取り除く必要があり、固着部分の多結晶炭化珪素膜が欠損してしまう(図4に基板欠損部6を示す)ため、多結晶炭化珪素膜が成膜された母材基板1の円形状を保持できなくなる問題点があった。
In addition, even in the case of the planar film-forming substrate (base material substrate) 1 in which cracks or the like of the polycrystalline silicon carbide film do not occur, when removing the portion fixed to the jig etc. Therefore, the polycrystalline silicon carbide film at the fixed portion is damaged (substrate
本発明はこのような問題点に着目してなされたもので、その課題とするところは、製造工程のボトルネックであった平板状被成膜基板(母材基板)における消失時間の短縮が図れ、かつ、多結晶炭化珪素膜や平板状被成膜基板(母材基板)等の破損が抑制されると共に、多結晶炭化珪素膜が成膜された母材基板の円形状も保持することが可能となる多結晶炭化珪素基板の製造方法を提供し、合わせてこの製造方法に適用される平板状被成膜基板を提供することにある。 The present invention has been made by paying attention to such a problem, and the object thereof is to shorten the disappearance time in the planar film-forming substrate (base material substrate), which has been a bottleneck in the manufacturing process. In addition, damage to the polycrystalline silicon carbide film, the flat plate-shaped substrate (base material substrate), etc. can be suppressed, and the circular shape of the base material substrate on which the polycrystalline silicon carbide film is formed can be maintained. It is an object of the present invention to provide a method for manufacturing a polycrystalline silicon carbide substrate that can achieve this, and also to provide a flat plate-like substrate for film formation that is applied to this manufacturing method.
そこで、本発明者は、平板状被成膜基板(母材基板)における消失時間の短縮が図れ、多結晶炭化珪素膜や平板状被成膜基板等の破損が防止される方法について鋭意研究を重ねた結果、上記平板状被成膜基板を、分離可能に一体化された上側平板状基板と下側平板状基板とで構成し、該平板状被成膜基板の端面を露出させた後、上側平板状基板と下側平板状基板を分離させて両基板を除去(消失)することで達成されることを見出すに至った。更に、下側平板状基板の外周端面に挿入孔を形成し、該下側平板状基板を固定保持する挿入治具を下側平板状基板の上記挿入孔に嵌入させる構造を採用することで、多結晶炭化珪素膜が成膜された平板状被成膜基板の円形状を保持できることも見出すに至った。 Therefore, the present inventors have conducted intensive research into a method for shortening the dissipation time in the flat substrate for film formation (base material substrate) and preventing damage to the polycrystalline silicon carbide film, the flat substrate for film formation, and the like. As a result of stacking, the flat plate-shaped substrate for film formation is configured by the upper flat substrate and the lower flat substrate which are detachably integrated, and after exposing the end surface of the flat plate-shaped substrate for film formation, The present inventors have found that this can be achieved by separating the upper flat substrate and the lower flat substrate and removing (disappearing) both substrates. Furthermore, by adopting a structure in which an insertion hole is formed in the outer peripheral end face of the lower flat substrate and an insertion jig for fixing and holding the lower flat substrate is fitted into the insertion hole of the lower flat substrate, It has also been found that the circular shape of a flat substrate on which a polycrystalline silicon carbide film is formed can be maintained.
すなわち、本発明に係る第1の発明は、
保持手段で固定された平板状被成膜基板の表裏面と外周端面に気相成膜法により多結晶炭化珪素膜を形成する成膜工程と、
上記保持手段から分離された平板状被成膜基板の外周端面に形成された多結晶炭化珪素膜を除去して平板状被成膜基板の外周端面を露出させる端面露出工程と、
外周端面が露出した平板状被成膜基板を除去して該平板状被成膜基板の表裏面に形成された多結晶炭化珪素膜から成る2枚の多結晶炭化珪素基板を得る除去工程、
を具備する多結晶炭化珪素基板の製造方法において、
上記平板状被成膜基板を、分離可能に一体化された上側平板状基板と下側平板状基板とで構成し、
かつ、平板状被成膜基板が固定される上記保持手段を、下側平板状基板の外周端面に形成された挿入孔と、該挿入孔に嵌入されて下側平板状基板を固定保持する挿入治具とで構成すると共に、
上記端面露出工程後に、上側平板状基板と下側平板状基板を分離させて両基板を除去することを特徴とする。
That is, the first invention according to the present invention is
a film formation step of forming a polycrystalline silicon carbide film on the front and back surfaces and the outer peripheral end face of the flat plate-shaped substrate fixed by the holding means by a vapor deposition method;
an end face exposing step of removing the polycrystalline silicon carbide film formed on the outer peripheral end face of the flat plate-shaped film formation substrate separated from the holding means to expose the outer peripheral end face of the flat film formation substrate;
a removing step of removing the flat plate-shaped film formation substrate with the outer peripheral end face exposed to obtain two polycrystalline silicon carbide substrates composed of polycrystalline silicon carbide films formed on the front and back surfaces of the flat film-formation substrate;
In a method for manufacturing a polycrystalline silicon carbide substrate comprising
The flat plate-like substrate to be filmed is composed of an upper flat plate-like substrate and a lower flat plate-like substrate separably integrated,
Further, the holding means to which the flat plate-like substrate is fixed is an insertion hole formed in the outer peripheral end face of the lower flat-plate-like substrate, and an insertion hole which is inserted into the insertion hole to fix and hold the lower flat-plate-like substrate. Along with configuring with a jig ,
After the end face exposing step, the upper flat substrate and the lower flat substrate are separated and removed.
また、本発明に係る第2の発明は、
第1の発明に記載の多結晶炭化珪素基板の製造方法において、
上側平板状基板と下側平板状基板を分離させた後、燃焼法により両基板を除去して2枚の多結晶炭化珪素基板を得ることを特徴とし、
第3の発明は、
第1の発明に記載の多結晶炭化珪素基板の製造方法において、
上側平板状基板と下側平板状基板を分離させた後、平面研削により両基板を除去して2枚の多結晶炭化珪素基板を得ることを特徴とする。
Moreover, the second invention according to the present invention is
In the method for manufacturing a polycrystalline silicon carbide substrate according to the first invention,
After separating the upper flat substrate and the lower flat substrate, both substrates are removed by a combustion method to obtain two polycrystalline silicon carbide substrates,
The third invention is
In the method for manufacturing a polycrystalline silicon carbide substrate according to the first invention,
After separating the upper flat substrate and the lower flat substrate, both substrates are removed by surface grinding to obtain two polycrystalline silicon carbide substrates.
また、第4の発明は、
第1の発明~第3の発明のいずれかに記載の多結晶炭化珪素基板の製造方法に用いられる平板状被成膜基板において、
凸形状の嵌入部を有する上側平板状基板と該嵌入部が嵌め込まれる凹形状の嵌合部を有する下側平板状基板とで構成され、かつ、上記下側平板状基板の外周端面に断面矩形状の挿入孔が設けられていることを特徴とするものである。
Moreover, the fourth invention is
In a flat plate-shaped substrate for film formation used in the method for manufacturing a polycrystalline silicon carbide substrate according to any one of the first to third inventions,
It is composed of an upper flat substrate having a convex fitting portion and a lower flat substrate having a concave fitting portion into which the fitting portion is fitted. It is characterized by having a shaped insertion hole.
本発明に係る多結晶炭化珪素基板の製造方法によれば、
表裏面に多結晶炭化珪素膜が形成される平板状被成膜基板を、分離可能に一体化された上側平板状基板と下側平板状基板とで構成し、かつ、平板状被成膜基板の端面を露出させた後、上側平板状基板と下側平板状基板を分離させ、上側平板状基板と下側平板状基板の嵌合面が露出した状態で両基板を除去(消失)するため、板状被成膜基板における除去(消失)時間の短縮が図れると共に、多結晶炭化珪素膜や平板状被成膜基板等の破損をも防止することが可能となる。
According to the method for manufacturing a polycrystalline silicon carbide substrate according to the present invention,
A flat plate-shaped substrate on which a polycrystalline silicon carbide film is formed on the front and back surfaces is composed of an upper flat substrate and a lower flat substrate that are detachably integrated, and the flat plate-shaped substrate on which a film is formed is provided. After exposing the end faces of the upper and lower flat substrates, the upper and lower flat substrates are separated, and both substrates are removed (disappeared) while the mating surfaces of the upper and lower flat substrates are exposed. In addition, it is possible to shorten the removal (disappearance) time of the plate-like film formation substrate, and prevent damage to the polycrystalline silicon carbide film, the plate-like film formation substrate, and the like.
また、上記平板状被成膜基板が固定される保持手段を、下側平板状基板の外周端面に形成された挿入孔と、該挿入孔に嵌入されて下側平板状基板を固定保持する挿入治具とで構成しているため、多結晶炭化珪素膜が成膜された平板状被成膜基板の円形状も保持することが可能となる。 In addition, the holding means for fixing the flat plate-like substrate is composed of an insertion hole formed in the outer peripheral end surface of the lower flat plate-like substrate, and an insertion hole which is inserted into the insertion hole to fix and hold the lower flat plate-like substrate. Since it is configured with a jig, it is possible to maintain the circular shape of the planar substrate on which the polycrystalline silicon carbide film is formed.
以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。 BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail.
本発明に係る多結晶炭化珪素基板の製造方法は、表裏面に多結晶炭化珪素が成膜される平板状被成膜基板(母材基板)について、分離可能に一体化された上側平板状基板と下側平板状基板とで構成したことを特徴とするものである。 A method for manufacturing a polycrystalline silicon carbide substrate according to the present invention includes an upper flat substrate that is detachably integrated with a flat film-formed substrate (base material substrate) on which polycrystalline silicon carbide is formed on front and back surfaces. and a lower flat substrate.
(1)母材基板の一部がスペーサで挟持される参考例に係る保持手段
上記平板状被成膜基板(母材基板)1の一部がスペーサで挟持される参考例に係る保持手段は、図1~図2に示すように、三角ネジ加工を施したロッド2と、母材基板1を挟み込むスペーサ3と、該スペーサ3を固定する六角ナット4とで構成されており、各々の材質は全てカーボン材料が用いられている。そして、1本のロッド2に、上記スペーサ3と六角ナット4を等間隔で配置することにより、複数枚の平板状被成膜基板(母材基板)1を同時に成膜処理することが可能となる。
(1) Holding Means According to a Reference Example in which a Part of a Base Material Substrate is Sandwiched by Spacers , as shown in FIGS. 1 and 2, it is composed of a
ところで、母材基板の一部がスペーサで挟持される保持手段を採った場合、上述したように、平板状被成膜基板(母材基板)1の表裏面と外周端面に加えて図3に示すように保持手段を構成するロッド2、スペーサ3、および、ナット4の各外周面にも多結晶炭化珪素5が析出(成膜)するため、多結晶炭化珪素5によって平板状被成膜基板(母材基板)1と保持手段が固着してしまう。
By the way, in the case of adopting a holding means in which a part of the base material substrate is sandwiched by spacers, as described above, in addition to the front and back surfaces and the outer peripheral end surface of the flat film-forming substrate (base material substrate) 1, as shown in FIG. As shown, the
従って、多結晶炭化珪素5が成膜された平板状被成膜基板(母材基板)1を保持手段から取り外す際、保持手段のスペーサ3で挟持された平板状被成膜基板(母材基板)1の一部を取り除く必要があることから、平板状被成膜基板(母材基板)1の端面を露出させる端面露出工程後の平板状被成膜基板(母材基板)1に、図4に示すような基板欠損部6が形成されてしまうため平板状被成膜基板(母材基板)1の円形状を保持できなくなる。
Therefore, when the flat film-forming substrate (base material substrate) 1 on which the
但し、分離可能に一体化された上側平板状基板と下側平板状基板とで上記平板状被成膜基板(母材基板)が構成されていることから、上記端面露出工程後、上側平板状基板と下側平板状基板を分離させ、上側平板状基板と下側平板状基板の嵌合面が露出した状態で両基板を除去(消失)することが可能になるため、平板状被成膜基板における除去(消失)時間の短縮が図れ、かつ、除去(消失)時間が短縮されることに伴い多結晶炭化珪素膜や平板状被成膜基板等の破損も低減できる利点を有する。更に、上側平板状基板と下側平板状基板の嵌合面が露出した状態で両基板を除去(消失)できるため、従前の燃焼法(電気炉を用いた焼成による消失法)に加えて平面研削により上側平板状基板と下側平板状基板を除去することが可能となる。 However, since the flat film-forming substrate (base material substrate) is composed of the upper flat substrate and the lower flat substrate which are separably integrated, the upper flat substrate is formed after the end face exposing step. It is possible to separate the substrate and the lower flat substrate and remove (disappear) the upper and lower flat substrates while exposing the mating surfaces of the upper and lower flat substrates. There is an advantage that the removal (disappearance) time in the substrate can be shortened, and the breakage of the polycrystalline silicon carbide film, flat substrate, etc., can be reduced as the removal (disappearance) time is shortened. Furthermore, since both substrates can be removed (disappeared) while the mating surfaces of the upper and lower flat substrates are exposed, in addition to the conventional combustion method (disappearance method by firing using an electric furnace), Grinding makes it possible to remove the upper flat substrate and the lower flat substrate.
(2)下側平板状基板の挿入孔とロッドに固定された挿入治具から成る本発明に係る保持手段
本発明に係る保持手段で保持される平板状被成膜基板(母材基板)は、図5(A)に示すように凸形状の嵌入部70を有する上側平板状基板7と、該嵌入部70が嵌め込まれる凹形状の嵌合部80を有する下側平板状基板8とで構成され、上記下側平板状基板8の外周端面に断面矩形状の挿入孔10が設けられていると共に、図5(B)に示すように上側平板状基板7と下側平板状基板8が一体化されて多結晶炭化珪素基板の製造に使用される。
(2) Holding means according to the present invention comprising an insertion hole in the lower flat substrate and an insertion jig fixed to the rod
The flat film-forming substrate (base material substrate) held by the holding means according to the present invention includes, as shown in FIG. An
また、下側平板状基板8の外周端面に設けられた挿入孔10には図5(B)に示すロッド2に固定された挿入治具(保持板)9が嵌入され、この挿入治具(保持板)9の作用により一体化された平板状被成膜基板(母材基板)1が保持されるようになっている。尚、図5(B)中、符号4は挿入治具(保持板)9をロッド2に固定する六角ナットを示す。
An insertion jig (holding plate) 9 fixed to the
このような保持手段を採った場合、平板状被成膜基板(母材基板)1の表裏面と外周端面に加えて、ロッド2、ナット4、および、挿入治具(保持板)9の各外周面にも多結晶炭化珪素5が成膜するが、図6(A)に示すように挿入治具(保持板)9の基端側(すなわち、保持板9がナット4で固定された側)を切断することで、多結晶炭化珪素5が成膜された平板状被成膜基板(母材基板)1をロッド2から取り外すことができるため、図6(B)に示すように平板状被成膜基板(母材基板)1の端面を露出させる端面露出工程後において平板状被成膜基板(母材基板)1の円形状を保持することが可能となる。
When such a holding means is adopted, in addition to the front and back surfaces and the outer peripheral end face of the flat plate-shaped film-forming substrate (base substrate) 1, each of the
そして、上記端面露出工程後、図6(C)に示すように上側平板状基板7と下側平板状基板8を分離させ、上側平板状基板7と下側平板状基板8の嵌合面が露出した状態で両基板を除去(消失)することが可能になるため、平板状被成膜基板における除去(消失)時間の短縮が図れ、かつ、除去(消失)時間が短縮されることに伴い多結晶炭化珪素膜や平板状被成膜基板等の破損も低減できると共に、平板状被成膜基板(母材基板)1の円形状を保持できる(すなわち、基板欠損部6が形成されない)ことから平板状被成膜基板(母材基板)1に成膜された多結晶炭化珪素膜を無駄なく利用できる利点を有する。更に、上側平板状基板7と下側平板状基板8の嵌合面が露出した状態で両基板を除去(消失)できるため、従前の燃焼法(電気炉を用いた焼成による消失法)に加えて平面研削により上側平板状基板7と下側平板状基板8を除去することが可能となる。
After the end face exposing step, the upper
(3)挿入孔と挿入治具(保持板)の一例
図5(A)に示す下側平板状基板8の外周端面に形成される挿入孔10については母材基板1の中心方向に向かって30mm以上の深さを有し、かつ、挿入孔10の断面形状についてはロッド2に対し母材基板1の垂直性を保つため矩形状であることが望ましい。
(3) Examples of Insertion Hole and Insertion Jig (Holding Plate) Regarding the
他方、ロッド2に固定された挿入治具(保持板)9の外寸は上記挿入孔10より0.1mm~0.2mm小さく設定し、挿入治具(保持板)9を下側平板状基板8の挿入孔10に嵌入させて一体化された平板状被成膜基板(母材基板)1を保持する。
On the other hand, an insertion jig (holding plate) 9 fixed to the
尚、図5(A)において下側平板状基板8の外周端面に一つの挿入孔10が設けられているが、平板状被成膜基板(母材基板)1を安定して保持できるように複数の挿入孔10を設けてもよい。但し、挿入孔10の設定個数に対応した挿入治具(保持板)9を設ける(ロッド2も複数)ことを要する。
In FIG. 5A, one
そして、母材基板の一部がスペーサで挟持される上記保持手段と異なり、挿入孔と挿入治具(保持板)を用いた保持手段では、図6(A)に示すように挿入治具(保持板)9の基端側を切断することで、多結晶炭化珪素5が成膜された母材基板1をロッド2から取り外すことができるため、図6(B)に示すように母材基板1の端面を露出させる端面露出工程後において母材基板1の円形状を保持することが可能となり、その結果、母材基板1に成膜された円形状の多結晶炭化珪素膜を有効に利用することが可能となる。
Unlike the above holding means in which a part of the base material substrate is sandwiched by spacers, the holding means using an insertion hole and an insertion jig (holding plate) has an insertion jig ( By cutting the base end side of the holding
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が、本発明の構成は下記実施例に限定されるものではない。 EXAMPLES Hereinafter, examples of the present invention will be specifically described with reference to comparative examples, but the configuration of the present invention is not limited to the following examples.
[実施例1]
図5(A)に示す凸形状の円形嵌入部70を有する円形上側平板状基板7と、該嵌入部70が嵌め込まれる凹形状の円形嵌合部80を有する円形下側平板状基板8とで構成されるカーボン製の円形母材基板1を作製した。
[Example 1]
A circular upper
上記円形母材基板1の直径は4インチ、円形上側平板状基板7における中心部(すなわち、凸形状の円形嵌入部70を含めた上側平板状基板)の厚さは2mm、円形上側平板状基板7における周縁部(すなわち、円形嵌入部70を除いた上側平板状基板)の厚さは1mmであり、また、円形下側平板状基板8における中心部(すなわち、凹形状の円形嵌合部80)の厚さは5mm、円形下側平板状基板8における周縁部(すなわち、円形嵌合部80を除いた下側平板状基板)の厚さは7mmであり、かつ、上側平板状基板7と下側平板状基板8を一体化させたときの合計基板厚みは8mmとした。
The diameter of the circular
また、円形下側平板状基板8の外周端面に設けられかつ断面矩形状を有する挿入孔10の孔サイズは、横寸法が15.0mm、縦寸法が1.5mm、深さが35mmとし、また、上記挿入孔10に嵌入されかつ断面矩形状を有する挿入治具(保持板)9のサイズは、横寸法が14.8mm、縦寸法が1.3mm、長さ寸法が30.0mmとし、挿入治具(保持板)9の基端側にロッド2固定用の貫通穴が設けられている。
The hole size of the
すなわち、上記挿入治具(保持板)9の貫通穴に、三角ネジ加工が施されたロッド2(L25mm×M6:「M6」はボルト規格)を垂直に通し、図5(B)に示すように六角ナット4で挿入治具(保持板)9を固定する。各挿入治具(保持板)9は等間隔10mmでロッド2に固定し、かつ、それぞれの挿入治具(保持板)9を円形下側平板状基板8の挿入孔10に嵌入させて円形上側平板状基板7と円形下側平板状基板8とで構成されるカーボン製の円形母材基板1を固定保持した。
That is, a rod 2 (L25 mm×M6: "M6" is a bolt standard) threaded with a triangular screw is vertically passed through the through-hole of the insertion jig (retaining plate) 9, as shown in FIG. 5(B). , an insertion jig (retaining plate) 9 is fixed with a
尚、各円形下側平板状基板8の挿入孔10に対する上記挿入治具(保持板)9の挿入深さは20mmとし、かつ、ロッド2に10組の円形母材基板(円形上側平板状基板7と円形下側平板状基板8を一体化させて成る円形母材基板)1を固定して熱CVDによる多結晶炭化珪素の成膜試験を行った。
The insertion depth of the insertion jig (holding plate) 9 into the
成膜試験の結果、最下段に配置された2組の挿入治具(保持板)9が破損し脱落したため、これ等挿入治具(保持板)9で保持された2組の円形母材基板1に成膜された4枚の多結晶炭化珪素基板が不良となり、また、他2組の円形母材基板1が成膜中に接触して固着し、当該2組の円形母材基板1に成膜された4枚の多結晶炭化珪素基板も不良となった。尚、残り6組の円形母材基板1については、各挿入治具(保持板)9を切断し、多結晶炭化珪素基板を欠損させることなく6組の円形母材基板1を取り外すことができた。
As a result of the film formation test, the two sets of insertion jigs (holding plates) 9 arranged at the bottom were damaged and fell off, so the two sets of circular base material substrates held by these insertion jigs (holding plates) 9 were removed. The four polycrystalline silicon carbide substrates on which the film was formed on 1 became defective, and the other two sets of circular
そして、取り外された6組の円形母材基板1について端面加工を実施し、一体化された円形上側平板状基板7と円形下側平板状基板8を分離した上で、設定温度800℃の電気炉により円形上側平板状基板7と円形下側平板状基板8の焼成を行い、12時間で各母材基板が消失することを確認できた。
Then, the removed six sets of circular
結果を表1に示す。 Table 1 shows the results.
[実施例2]
実施例1の結果から、表裏面に多結晶炭化珪素が成膜された円形母材基板(一体化された円形上側平板状基板7と円形下側平板状基板8から成る)1の重量に対する挿入治具(保持板)9の強度(剛性)が不足していることが判明したため、円形下側平板状基板8の外周端面に設ける挿入孔10の孔サイズと上記挿入孔10に嵌入され挿入治具(保持板)9のサイズを以下のように変更した。
[Example 2]
From the results of Example 1, the insertion with respect to the weight of the circular base material substrate (consisting of integrated circular upper
すなわち、上記挿入孔10の孔サイズを、横寸法が15.0mm、縦寸法が3.0mm(実施例1における挿入孔の縦寸法は1.5mm)、深さが35mmとし、また、上記挿入孔10に嵌入される挿入治具(保持板)9のサイズを、横寸法が14.8mm、縦寸法が2.8mm(実施例1における保持板の縦寸法は1.3mm)、長さ寸法が40.0mmとし、各円形下側平板状基板8の挿入孔10に対する上記挿入治具(保持板)9の挿入深さは30mmとし、かつ、ロッド2に10組の円形母材基板(円形上側平板状基板7と円形下側平板状基板8を一体化させて成る円形母材基板)1を固定して、実施例1と同様、熱CVDによる多結晶炭化珪素の成膜試験を行った。
That is, the
成膜試験の結果、全ての円形母材基板(円形上側平板状基板7と円形下側平板状基板8を一体化させて成る円形母材基板)1について脱落や接触は確認されなかった。また、全ての円形母材基板1について、各挿入治具(保持板)9を切断し、多結晶炭化珪素基板を欠損させることなく全ての円形母材基板1を取り外すことができた。
As a result of the film formation test, no drop-off or contact was confirmed for any of the circular base material substrates (circular base material substrates formed by integrating the circular upper flat plate-
そして、取り外された全ての円形母材基板1について端面加工を実施し、一体化された円形上側平板状基板7と円形下側平板状基板8を分離した上で、設定温度800℃の電気炉により円形上側平板状基板7と円形下側平板状基板8の焼成を行い、12時間で各母材基板が消失することを確認できた。
Then, all the removed circular
結果を表1に示す。 Table 1 shows the results.
[比較例1]
従前のカーボン製円形母材基板(厚み方向へ2分割されない単一の平板状被成膜基板)を適用し、かつ、母材基板の一部をスペーサで挟持する保持手段を採用して熱CVDによる多結晶炭化珪素の成膜試験を行った。
[Comparative Example 1]
Thermal CVD by applying a conventional circular carbon base material substrate (single plate-shaped film-forming substrate that is not divided into two in the thickness direction) and adopting a holding means that sandwiches a part of the base material substrate with a spacer. A film formation test of polycrystalline silicon carbide was conducted.
尚、実施例1~2と同様、全ての部品材質はカーボンを用い、上記円形母材基板のサイズは4インチ、厚み1.0mmとした。 As in Examples 1 and 2, carbon was used as the material for all parts, and the size of the circular base material substrate was 4 inches and the thickness was 1.0 mm.
また、母材基板の一部をスペーサで挟持する図1に示す保持手段については、三角ネジ加工が施された実施例と同一のロッド2(L25mm×M6)と、スペーサ3(縦横のサイズが20.0mm×15.0mm、厚みが3.0mm)、および、スペーサ3を固定する実施例と同一の六角ナット4で構成し、上記ロッド2に等間隔10mmで10枚の円形母材基板1を固定し、熱CVDによる多結晶炭化珪素の成膜試験を行った。
As for the holding means shown in FIG. 1, which sandwiches a part of the base material substrate between spacers, the same rod 2 (L25 mm×M6) as in the embodiment in which the triangular screw is processed, and the spacer 3 (lengthwise and widthwise sizes are 20.0 mm × 15.0 mm, thickness 3.0 mm), and the same
成膜試験の結果、比較例1では母材基板の一部をスペーサで挟持する保持手段が採られているため全ての円形母材基板1に図4に示した基板欠損部6が存在し、かつ、10枚中、1枚の円形母材基板1に割れが生じ、当該円形母材基板1に成膜された2枚の多結晶炭化珪素基板が不良となった。
As a result of the film formation test, in Comparative Example 1, since a holding means was adopted in which a part of the base material substrate was sandwiched between spacers, all the circular
そして、取り外された9枚の円形母材基板1について端面加工を行い、かつ、設定温度800℃の電気炉により上記円形母材基板1の焼成を行い、110時間で各母材基板が消失することを確認できた。
Then, the nine circular
結果を表1に示す。 Table 1 shows the results.
[確 認]
(1)実施例1~2においては、厚み方向へ分離される一体化された上側平板状基板7と下側平板状基板8とで構成される円形母材基板1が適用されていることから、当該円形母材基板1の端面を端面加工により露出させた後、上側平板状基板7と下側平板状基板8を分離させ、上側平板状基板7と下側平板状基板8の嵌合面が露出した状態で両基板(すなわち、上側平板状基板7と下側平板状基板8)を電気炉で除去(消失)するため、円形母材基板1における除去(消失)時間の短縮(比較例1の焼成時間が110時間であるのに対し、実施例1~2の焼成時間は12時間)が図れることが確認される。
[Verification]
(1) In Examples 1 and 2, the circular
(2)比較例1においては、円形母材基板1の一部がスペーサ4で挟持される保持手段(図1参照)を採用しているため、成膜後の円形母材基板1に必然的に基板欠損部6(図4参照)が形成される(基板欠損率が100%)ことから、その分、多結晶炭化珪素膜の有効利用を図れなくなる欠点が確認される。
(2) In Comparative Example 1, since the holding means (see FIG. 1) in which a portion of the circular
(3)他方、実施例1~2においては、下側平板状基板8の挿入孔10とロッド2に固定された挿入治具(保持板)9から成る保持手段を採用していることから、上記基板欠損部6が形成されない(基板欠損率が0%)ため、円形母材基板1の表裏面に成膜された多結晶炭化珪素膜の有効利用が図れる利点を有することが確認される。
(3) On the other hand, in Examples 1 and 2, since the holding means comprising the
本発明に係る多結晶炭化珪素基板の製造方法によれば、製造時間の短縮と製造の簡便化が図れるため、単結晶炭化珪素が貼り合わされて炭化珪素半導体に使用される多結晶炭化珪素基板の製造法として利用される産業上の利用可能性を有している。 According to the method for manufacturing a polycrystalline silicon carbide substrate according to the present invention, the manufacturing time can be shortened and the manufacturing can be simplified. It has industrial applicability as a manufacturing method.
1 平板状被成膜基板(母材基板)
2 ロッド
3 スペーサ
4 六角ナット
5 多結晶炭化珪素
6 基板欠損部
7 上側平板状基板
8 下側平板状基板
9 挿入治具(保持板)
10 挿入孔
70 凸形状の嵌入部
80 凹形状の嵌合部
1 flat film-forming substrate (base material substrate)
2
10
Claims (4)
上記保持手段から分離された平板状被成膜基板の外周端面に形成された多結晶炭化珪素膜を除去して平板状被成膜基板の外周端面を露出させる端面露出工程と、
外周端面が露出した平板状被成膜基板を除去して該平板状被成膜基板の表裏面に形成された多結晶炭化珪素膜から成る2枚の多結晶炭化珪素基板を得る除去工程、
を具備する多結晶炭化珪素基板の製造方法において、
上記平板状被成膜基板を、分離可能に一体化された上側平板状基板と下側平板状基板とで構成し、
かつ、平板状被成膜基板が固定される上記保持手段を、下側平板状基板の外周端面に形成された挿入孔と、該挿入孔に嵌入されて下側平板状基板を固定保持する挿入治具とで構成すると共に、
上記端面露出工程後に、上側平板状基板と下側平板状基板を分離させて両基板を除去することを特徴とする多結晶炭化珪素基板の製造方法。 a film formation step of forming a polycrystalline silicon carbide film on the front and back surfaces and the outer peripheral end face of the flat plate-shaped substrate fixed by the holding means by a vapor deposition method;
an end face exposing step of removing the polycrystalline silicon carbide film formed on the outer peripheral end face of the flat plate-shaped film formation substrate separated from the holding means to expose the outer peripheral end face of the flat film formation substrate;
a removing step of removing the flat plate-shaped film formation substrate with the outer peripheral end face exposed to obtain two polycrystalline silicon carbide substrates composed of polycrystalline silicon carbide films formed on the front and back surfaces of the flat film-formation substrate;
In a method for manufacturing a polycrystalline silicon carbide substrate comprising
The flat plate-like substrate to be filmed is composed of an upper flat plate-like substrate and a lower flat plate-like substrate separably integrated,
Further, the holding means to which the flat plate-like substrate is fixed is an insertion hole formed in the outer peripheral end face of the lower flat-plate-like substrate, and an insertion hole which is inserted into the insertion hole to fix and hold the lower flat-plate-like substrate. Along with configuring with a jig ,
A method of manufacturing a polycrystalline silicon carbide substrate, wherein the upper flat substrate and the lower flat substrate are separated and removed after the end face exposing step.
凸形状の嵌入部を有する上側平板状基板と該嵌入部が嵌め込まれる凹形状の嵌合部を有する下側平板状基板とで構成され、かつ、上記下側平板状基板の外周端面に断面矩形状の挿入孔が設けられていることを特徴とする平板状被成膜基板。 A flat film-formed substrate used in the method for manufacturing a polycrystalline silicon carbide substrate according to any one of claims 1 to 3 ,
It is composed of an upper flat substrate having a convex fitting portion and a lower flat substrate having a concave fitting portion into which the fitting portion is fitted. 1. A flat substrate for film formation, comprising a shaped insertion hole.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2018229749A JP7206871B2 (en) | 2018-12-07 | 2018-12-07 | METHOD FOR MANUFACTURING POLYCRYSTALLINE SILICON CARBIDE SUBSTRATE AND PLATE-TYPE SUBSTRATE |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2018229749A JP7206871B2 (en) | 2018-12-07 | 2018-12-07 | METHOD FOR MANUFACTURING POLYCRYSTALLINE SILICON CARBIDE SUBSTRATE AND PLATE-TYPE SUBSTRATE |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2020090423A JP2020090423A (en) | 2020-06-11 |
JP7206871B2 true JP7206871B2 (en) | 2023-01-18 |
Family
ID=71012312
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2018229749A Active JP7206871B2 (en) | 2018-12-07 | 2018-12-07 | METHOD FOR MANUFACTURING POLYCRYSTALLINE SILICON CARBIDE SUBSTRATE AND PLATE-TYPE SUBSTRATE |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP7206871B2 (en) |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH09312245A (en) * | 1996-05-21 | 1997-12-02 | Hoya Corp | Thin-film-deposited substrate and manufacture thereof |
JPH1053464A (en) * | 1996-08-06 | 1998-02-24 | Toyo Tanso Kk | Production of chemical vapor deposition-silicon carbide material |
JP3811540B2 (en) * | 1997-03-11 | 2006-08-23 | 東海カーボン株式会社 | Method for producing silicon carbide molded body |
-
2018
- 2018-12-07 JP JP2018229749A patent/JP7206871B2/en active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2020090423A (en) | 2020-06-11 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6197461B2 (en) | Silicon carbide semiconductor substrate, method of manufacturing the same, and method of manufacturing silicon carbide semiconductor device | |
JP6232329B2 (en) | Method for removing work-affected layer of SiC seed crystal, method for producing SiC seed crystal and SiC substrate | |
US20070047204A1 (en) | Heat sink assembly and related methods for semiconductor vacuum processing systems | |
JPWO2017175799A1 (en) | Polycrystalline SiC substrate and manufacturing method thereof | |
US8268645B2 (en) | Method and apparatus for forming a thin lamina | |
WO2015198798A1 (en) | Susceptor and method for manufacturing same | |
TWI552205B (en) | A method and apparatus for forming a thin lamina | |
JP2004022571A (en) | Wafer supporting tool and semiconductor device manufacturing method using the same | |
JP7206871B2 (en) | METHOD FOR MANUFACTURING POLYCRYSTALLINE SILICON CARBIDE SUBSTRATE AND PLATE-TYPE SUBSTRATE | |
CN103811380B (en) | Batch-type substrate-processing apparatus | |
JP7347071B2 (en) | Board fixing device and board fixing method | |
JP2022107727A (en) | Device for depositing semiconductor layer, production method thereof, and production method of semiconductor layer using the same | |
JP4619036B2 (en) | Carbon composite material | |
KR101468184B1 (en) | Electrostatic chuck with heater and manufacturing method for the same | |
JP2020158870A (en) | Support substrate, support substrate holding method, and film deposition method | |
JP7328230B2 (en) | Manufacturing method for semi-polar self-supporting substrate | |
JP7367541B2 (en) | Method for manufacturing silicon carbide polycrystalline substrate | |
JP5947516B2 (en) | Heat treatment boat | |
JP7135718B2 (en) | Substrate holding mechanism, deposition apparatus, and method for depositing polycrystalline film | |
JP2021070609A (en) | Manufacturing method of silicon carbide polycrystal substrate | |
JP6322159B2 (en) | Wafer boat and manufacturing method thereof | |
JP4260495B2 (en) | Dummy wafer manufacturing method and dummy wafer manufacturing boat | |
JP5950110B2 (en) | Sample holder | |
JP2021155309A (en) | Deposition support substrate, manufacturing method of deposition support substrate, deposition method of polycrystalline film and manufacturing method of polycrystalline substrate | |
JP2020158869A (en) | Manufacturing method of silicon carbide polycrystal substrate |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20211124 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20220930 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20221004 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20221108 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20221206 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20221219 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7206871 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |