JP7234703B2

JP7234703B2 - 炭化ケイ素多結晶基板の製造方法、及び、炭化ケイ素多結晶基板の製造装置

Info

Publication number: JP7234703B2
Application number: JP2019043348A
Authority: JP
Inventors: 英一郎西村
Original assignee: Sumitomo Metal Mining Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Metal Mining Co Ltd
Priority date: 2019-03-11
Filing date: 2019-03-11
Publication date: 2023-03-08
Anticipated expiration: 2039-03-11
Also published as: JP2020149988A

Description

本発明は、炭化ケイ素多結晶基板の製造方法、及び、炭化ケイ素多結晶基板の製造装置に関する。

炭化ケイ素は、ケイ素と炭素で構成される、化合物半導体材料である。炭化ケイ素は、絶縁破壊電界強度がケイ素の１０倍で、バンドギャップがケイ素の３倍であり、半導体材料として優れている。さらに、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、ケイ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。

しかしながら、炭化ケイ素半導体は、従来広く普及しているケイ素半導体と比較して、大面積の炭化ケイ素単結晶基板を得ることが難しく、製造工程も複雑である。これらの理由から、炭化ケイ素半導体は、ケイ素半導体と比較して大量生産が難しく、高価であった。

これまでにも、炭化ケイ素半導体のコストを下げるために、様々な工夫が行われてきた。例えば、特許文献１には、炭化ケイ素基板の製造方法であって、少なくとも、マイクロパイプの密度が３０個／ｃｍ^２以下の炭化ケイ素単結晶基板と炭化ケイ素多結晶基板を準備し、前記炭化ケイ素単結晶基板と前記炭化ケイ素多結晶基板とを貼り合わせる工程を行い、その後、単結晶基板を薄膜化する工程を行い、多結晶基板上に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、単結晶基板と多結晶基板とを貼り合わせる工程の前に、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、単結晶基板と多結晶基板とを貼り合わせる工程の後、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、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炭化ケイ素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つの炭化ケイ素単結晶インゴットからより多くの炭化ケイ素貼り合わせ基板が得られるようになった。

特開２００９－１１７５３３号公報

特許文献１の方法で製造された炭化ケイ素貼り合わせ基板の大部分が、多結晶基板である。炭化ケイ素多結晶基板からパワーデバイス等のデバイスを作製する製造工程においては、イオン注入や熱処理等など、炭化ケイ素多結晶基板が高温にさらされる機会が多く存在する。

このため、炭化ケイ素多結晶基板の内部応力が大きい場合、熱処理時に応力が解放されて炭化ケイ素多結晶基板に反りが発生することがあり、結果として炭化ケイ素貼り合わせ基板も反ってしまうため、デバイス等の製造工程で問題となることがある。

従来、炭化ケイ素多結晶基板の製造においては、化学蒸着法によって黒鉛支持基板上に炭化ケイ素多結晶膜を成膜したのち、必要に応じで端面を研削して支持基板を側面から露出させて、さらに焼成して黒鉛支持基板を気化させる等の手段により、黒鉛支持基板を一部もしくは全てを破壊することで、炭化ケイ素多結晶膜を分離していた。そして、炭化ケイ素多結晶膜を分離した後、平面研削及び平面研磨により、平滑な炭化ケイ素多結晶基板を得ていた。

しかしながら、このようにして得られた炭化ケイ素多結晶膜基板を数百度以上の高温に加熱すると反りが生じることがあり、反りによって炭化ケイ素多結晶基板の製造歩留まりを悪化させる要因となっていた。

本発明は、炭化ケイ素多結晶基板の反りの発生を抑制することができる、炭化ケイ素多結晶基板の製造方法及び炭化ケイ素多結晶基板の製造装置を提供することを目的とする。

本発明の炭化ケイ素多結晶基板の製造方法は、化学蒸着により表面に炭化ケイ素多結晶膜が成膜した黒鉛支持基板を燃焼させて、前記黒鉛支持基板を除去する除去工程を含み、前記炭化ケイ素多結晶膜が成膜した前記黒鉛支持基板は、前記除去工程が開始されるまでの間、５００℃以上に保持される。

また、本発明の炭化ケイ素多結晶基板の製造装置は、化学蒸着により、黒鉛支持基板上に炭化ケイ素多結晶膜を成膜させて蒸着基板を得る蒸着炉と、前記蒸着基板を燃焼して、前記黒鉛支持基板を除去する燃焼炉と、前記蒸着炉と前記燃焼炉とを直接つなぐ搬送路と、前記搬送路を介して、前記蒸着基板を搬送する搬送手段と、を備える。

また、本発明の炭化ケイ素多結晶基板の製造装置において、前記搬送手段が、前記蒸着基板を搬送する搬送アームを有していてもよい。

また、本発明の炭化ケイ素多結晶基板の製造装置において、前記搬送アームが、前記蒸着炉の内部方向及び前記燃焼炉の内部方向に伸縮可能に構成されていてもよい。

また、本発明の炭化ケイ素多結晶基板の製造装置において、前記搬送手段が、前記蒸着基板の搬送時に前記蒸着基板が通過する搬送スロープを有していてもよい。

また、本発明の炭化ケイ素多結晶基板の製造装置において、前記蒸着炉が、前記黒鉛支持基板が載置される蒸着台座を有し、前記燃焼炉が、前記蒸着基板が載置される燃焼台座を有し、前記蒸着台座、及び、前記燃焼台座がそれぞれ傾斜してもよい。

また、本発明の炭化ケイ素多結晶基板の製造装置において、前記蒸着台座、及び、前記燃焼台座は、前記蒸着台座における前記黒鉛支持基板の載置面と、前記搬送スロープにおける前記蒸着基板の通過面と、前記燃焼台座における前記蒸着基板の載置面と、が面一になるように傾斜してもよい。

また、本発明の炭化ケイ素多結晶基板の製造装置において、前記搬送路が、搬送チャンバーを有し、前記搬送チャンバーが、前記搬送チャンバー内の雰囲気を調整する、ガス導入口及びガス排出口を有していてもよい。

また、本発明の炭化ケイ素多結晶基板の製造装置において、前記搬送チャンバーがヒーターをさらに有していてもよい。

本発明の炭化ケイ素多結晶基板の製造方法は、化学蒸着により表面に炭化ケイ素多結晶膜が成膜した黒鉛支持基板を燃焼させて、前記黒鉛支持基板を除去する除去工程を含み、前記炭化ケイ素多結晶膜が成膜した前記黒鉛支持基板は、前記除去工程が開始されるまでの間、５００℃以上に保持されることから、炭化ケイ素多結晶基板の反りの発生を抑制することができる。

本発明の炭化ケイ素多結晶基板の製造装置は、化学蒸着により、黒鉛支持基板上に炭化ケイ素多結晶膜を成膜させて蒸着基板を得る蒸着炉と、前記蒸着基板を燃焼して、前記黒鉛支持基板を除去する燃焼炉と、前記蒸着炉と前記燃焼炉とを直接つなぐ搬送路と、前記搬送路を介して、前記蒸着基板を搬送する搬送手段と、を備える。そのため、炭化ケイ素多結晶膜の成膜から黒鉛支持基板の燃焼までの間、黒鉛支持基板を所定温度以上に保持できることにより、炭化ケイ素多結晶基板の反りの発生を抑制することができる。

本発明の第一実施形態にかかる炭化ケイ素多結晶基板製造装置の側面の断面を模式的に示す図である。搬送アームの態様を示す側面図である。搬送アームの変形例を示す側面図である。搬送アームの他の変形例を示す側面図である。本発明の第二実施形態にかかる炭化ケイ素多結晶基板製造装置の側面の断面を模式的に示す図である。本発明の第三実施形態にかかる炭化ケイ素多結晶基板製造装置の側面の断面を模式的に示す図である。図６の炭化ケイ素多結晶基板製造装置において、蒸着基板の搬送時における、蒸着台座、搬送スロープ、及び、燃焼台座の態様を示す図である。本発明の第四実施形態にかかる炭化ケイ素多結晶基板製造装置の側面の断面を模式的に示す図である。図８の炭化ケイ素多結晶基板製造装置において、蒸着基板の搬送時における、蒸着台座、燃焼台座等の態様を示す図である。

［第一実施形態］
（炭化ケイ素多結晶基板の製造装置）
本発明の第一実施形態にかかる炭化ケイ素多結晶基板の製造装置について、図１、図２を参照して説明する。本実施形態にかかる炭化ケイ素多結晶基板の製造装置は、例えば、熱化学蒸着法により、黒鉛支持基板上に炭化ケイ素多結晶膜を成膜させて、蒸着基板を得た後、蒸着基板を燃焼して、黒鉛支持基板を燃焼除去することにより、炭化ケイ素多結晶基板を製造することに用いることができる。

図１に示すように、炭化ケイ素多結晶基板製造装置１は、蒸着炉２と、燃焼炉３と、搬送チャンバー４と、蒸着炉２と燃焼炉３とを直接つなぐ、搬送路５と、を備える。また、炭化ケイ素多結晶基板製造装置１は、搬送路５を介して、蒸着基板Ｓを搬送する搬送手段４７を有する。また、蒸着炉２、搬送チャンバー４、燃焼炉３は、この順に並んで設けられている。また、本実施形態では、搬送路５は、蒸着炉２と搬送チャンバー４とをつなぐ、例えばＳＵＳ３１６等のステンレスで形成された円筒状の蒸着炉側搬送路６と、搬送チャンバー４と、搬送チャンバー４と燃焼炉３とをつなぐ、例えばＳＵＳ３１６等のステンレスで形成された円筒状の燃焼炉側搬送路７と、から構成されている。なお、図１においては、蒸着炉２、搬送チャンバー４、燃焼炉３の並び方向を横方向、紙面平面内で前記横方向と直交する方向を上下方向とし、横方向を矢印Ｘ、上下方向を矢印Ｙで示している。

蒸着炉２では、化学蒸着により、黒鉛支持基板上に炭化ケイ素多結晶膜を成膜させて蒸着基板Ｓを得ることができる。蒸着炉２は、蒸着炉２の外装となる筐体２１と、黒鉛支持基板に炭化ケイ素多結晶膜を成膜させる成膜室２２と、成膜室２２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２７へ導入する排出ガス導入室２３と、排出ガス導入室２３を覆うボックス２４と、ボックス２４の外部より成膜室２２内を加温する、カーボン製のヒーター２５と、成膜室２２の上部に設けられ、成膜室２２に原料ガスやキャリアガスを導入するガス導入口２６と、ガス排出口２７と、黒鉛支持基板を載置する載置部２８と、成膜室２２の内部と外部とのガス雰囲気を遮断する、例えばＳＵＳ３１６等のステンレスで形成されたゲート２９と、を有する。なお、本実施形態において、蒸着基板Ｓとは、黒鉛支持基板に炭化ケイ素多結晶膜が成膜された状態のものを指すものとする。

また、筐体２１、成膜室２２、排出ガス導入室２３、ボックス２４、ヒーター２５は、横断面視円環状に形成されている。また、ゲート２９は、ヒーター２５と筐体２１との間にあり、蒸着炉側搬送路６を閉塞可能、かつ、上下に開閉可能に設けられている。また、蒸着炉２は、成膜室２２内の温度、圧力、ガス雰囲気等の制御や、化学蒸着による成膜等において各構成部材の動作や制御等を行う、不図示の動作機構及び制御機構を有する。

載置部２８は、成膜室２２の内部に設けられており、後述の蒸着台座２８２を支持する回転軸２８１と、回転軸２８１を中心として回転する、円形で平板状の蒸着台座２８２と、回転軸２８１と蒸着台座２８２を回転させる不図示の回転機構を有する。また、載置部２８において、蒸着台座２８２の上面が黒鉛支持基板の載置面である。

炭化ケイ素多結晶膜の成膜時において、原料ガスやキャリアガスは、成膜室２２上部に設けられたガス導入口２６から導入され、成膜室２２の下部から排出ガス導入室２３に排出され、さらに、ガス排出口２７から蒸着炉２の外部に排出される。また、成膜時には、回転軸２８１を回転させることにより、蒸着台座２８２上の黒鉛支持基板を回転させながら蒸着を行うことで、蒸着基板Ｓと蒸着台座２８２との固着を防止することができる。

燃焼炉３は、外装となる筐体３１と、箱状の耐火層３２と、二珪化モリブデン製のヒーター３３と、後述する燃焼室３２１内部にガスを導入するガス導入口３４と、燃焼室３２１からガスを排出するガス排出口３５と、蒸着基板Ｓを載置する載置部３６と、燃焼室３２１の内部と外部のガス雰囲気を遮断する、例えばＳＵＳ３１６等のステンレスで形成されたゲート３７と、を有する。耐火層３２の内部には、耐火層３２で規定される空間である燃焼室３２１が形成されており、燃焼室３２１には、蒸着基板Ｓを載置する載置部３６が設けられている。また、載置部３６は、燃焼室３２１の底面から立設する支柱３６１と、支柱３６１に支持された、円形で平板状の燃焼台座３６２と、を有している。また、載置部３６において、燃焼台座３６２には蒸着基板Ｓが載置され、燃焼台座３６２の上面が蒸着基板Ｓの載置面である。

また、筐体３１、耐火層３２、ヒーター３３は、横断面視円環状に形成されている。また、ゲート３７は、ヒーター３３と筐体３１との間にあり、燃焼炉側搬送路７を閉塞可能、かつ、上下に開閉可能に設けられている。また、燃焼炉３は、内部の温度、圧力、ガス雰囲気等の制御等において各構成部材の動作や制御を行う、不図示の動作機構及び制御機構を有する。

搬送チャンバー４は、外装となる筐体４１と、耐火レンガ等の耐火性の材料を用いて構成された箱状の耐火層４２と、カンタル製のヒーター４３と、後述する搬送室４２１内にガスを導入するガス導入口４４と、搬送室４２１からガスを排出するガス排出口４５と、搬送室４２１内部と外部とのガス雰囲気を遮断するゲート４６と、搬送手段４７と、を有している。耐火層４２の内部には、耐火層４２で規定される空間である搬送室４２１が形成されている。ゲート４６は、例えばＳＵＳ３１６等のステンレスで形成された蒸着炉側ゲート４６１と、例えばＳＵＳ３１６等のステンレスで形成された燃焼炉側ゲート４６２と、を有している。搬送手段４７は、例えば、ＳＵＳ３１６等のステンレスでもよいが、高温条件下での搬送駆動を考慮して、炭化ケイ素でコートしたカーボン（以下、「炭化ケイ素コートカーボン」と記載する場合がある）やタンタルでコートしたカーボン（以下、「タンタルコートカーボン」と記載する場合がある）で形成されたアーム回転軸４７１と、例えば、ＳＵＳ３１６等のステンレスでもよいが、高温条件下での搬送駆動を考慮して、炭化ケイ素コートカーボンやタンタルコートカーボンで形成された搬送アーム４７２と、を有している。

また、筐体４１、耐火層４２、ヒーター４３は、横断面視円環状に形成されている。また、蒸着炉側ゲート４６１、燃焼炉側ゲート４６２は、ヒーター４３と筐体４１との間にあり、蒸着炉側搬送路６、燃焼炉側搬送路７をそれぞれ閉塞可能、かつ、上下に開閉可能に設けられている。また、搬送チャンバー４は、内部の温度、ガス雰囲気等の制御等において各構成部材の動作や制御を行う、不図示の動作機構及び制御機構を有する。

アーム回転軸４７１は、搬送室４２１の底面から立設しており、アーム回転軸４７１の長軸方向を中心軸として回転可能に構成されている。また、図２（Ａ）は、搬送アーム４７２が縮んだ状態を示し、図２（Ｂ）は、搬送アーム４７２が伸びた状態を示し、図２（Ｃ）は、搬送アーム４７２が伸びた状態で、かつ、蒸着基板Ｓを把持した状態を示す図である。図２（Ａ）、図２（Ｂ）に示すように、搬送アーム４７２は、円筒状の第一アーム部材４７２ａと、円筒状の第二アーム部材４７２ｂと、円筒状の第三アーム部材４７２ｃと、蒸着基板Ｓを把持するための把持部４７２ｄと、を有している。また、搬送アーム４７２は、第一アーム部材４７２ａがアーム回転軸４７１に固定されており、アーム回転軸４７１の回転に伴って、上下方向を軸として回転する。

搬送アーム４７２において、第一アーム部材４７２ａと、第二アーム部材４７２ｂと、第三アーム部材４７２ｃと、は入れ子状に構成されている。すなわち、図２（Ａ）に示すように、第二アーム部材４７２ｂは第一アーム部材４７２ａの内部に収容可能に構成され、第三アーム部材４７２ｃは第二アーム部材４７２ｂの内部に収容可能に構成されている。すなわち、搬送アーム４７２は、蒸着炉２の内部方向及び燃焼炉３の内部方向に伸縮可能に構成されている。

また、把持部４７２ｄは、第三アーム部材４７２ｃの先端に備えられた一対の把持部材４７２ｄ１と把持部材４７２ｄ２とを有し、第三アーム部材４７２ｃの先端部分４７２ｃ１を基端として、把持部材４７２ｄ１と把持部材４７２ｄ２が互いに近づく方向や遠ざかる方向に動作可能であり、この動作により、蒸着基板Ｓを把持することができる（図２（Ｃ））。

本実施形態の炭化ケイ素多結晶基板製造装置１は、化学蒸着により、黒鉛支持基板上に炭化ケイ素多結晶膜を成膜させて蒸着基板Ｓを得る蒸着炉２と、蒸着基板Ｓを燃焼して、黒鉛支持基板を除去する燃焼炉３と、蒸着炉２と燃焼炉３とを直接つなぐ搬送路５と、搬送路５を介して、蒸着基板Ｓを搬送する搬送手段４７と、を備える。そのため、炭化ケイ素多結晶膜の成膜から黒鉛支持基板の燃焼までの間、黒鉛支持基板を所定温度以上に保持できることにより、炭化ケイ素多結晶基板の反りの発生を抑制することができる。炭化ケイ素多結晶基板の反りの発生が抑制されることから、デバイスを作製する際の歩留まりが向上し、製造コストを大幅に低減することができる。

また、搬送手段４７が、蒸着基板Ｓを搬送する搬送アーム４７２を有していていることから、反りが発生する温度まで蒸着基板Ｓが冷めることなく、蒸着炉２から燃焼炉３までより確実に蒸着基板Ｓを搬送することができる。

また、搬送アーム４７２が、蒸着炉２の内部方向及び燃焼炉３の内部方向に伸縮可能に構成されていることから、搬送チャンバー４の設置スペースに制限があってもそれほど広い場所を必要とせず、蒸着炉２から燃焼炉３までより確実に蒸着基板Ｓを搬送することができる蒸着基板Ｓの搬送手段を設けることができる。

また、搬送チャンバー４が、搬送チャンバー４内の雰囲気を調整する、ガス導入口４４及びガス排出口４５を有することから、蒸着基板Ｓを搬送するときに、蒸着炉２や燃焼炉３内の雰囲気と合わせることができる。これにより、蒸着炉２や燃焼炉３内の雰囲気を適切な状態に保つことができ、炭化ケイ素が搬送チャンバー４や燃焼炉３において析出することや、ヒーター２５、ヒーター３３、ヒーター４３等が酸素によって劣化することを抑制することができる。

また、搬送チャンバー４がヒーター４３を有することから、搬送チャンバー４内の温度をより適切に制御することができ、反りが発生する温度まで蒸着基板Ｓが冷めることなく、蒸着基板Ｓを搬送することができる。

（炭化ケイ素多結晶基板の製造方法）
次に、本発明の第一実施形態にかかる炭化ケイ素多結晶基板の製造方法について、その一例として、前述の炭化ケイ素多結晶基板製造装置１を用いて炭化ケイ素多結晶基板を製造する方法を説明する。以下に説明する炭化ケイ素多結晶基板製造装置１の動作は一例であり、問題のない範囲で温度、圧力、ガス雰囲気等の各条件や、作動手順等を変更してもよい。

本実施形態の炭化ケイ素多結晶基板の製造方法は、化学蒸着により表面に炭化ケイ素多結晶膜が成膜した黒鉛支持基板を燃焼させて、黒鉛支持基板を除去する除去工程を含むものである。また、本実施形態の炭化ケイ素多結晶基板の製造方法においては、炭化ケイ素多結晶膜が成膜した黒鉛支持基板が、前記除去工程が開始されるまでの間、５００℃以上に保持される。

初めに、蒸着炉２において、化学蒸着により、黒鉛支持基板上に炭化ケイ素多結晶膜を成膜させる。黒鉛支持基板を蒸着台座２８２に載置し、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２５により黒鉛支持基板を加熱する。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２２内に炭化ケイ素多結晶膜の成分を含む原料ガスやキャリアガスを供給する。黒鉛支持基板の表面や気相での化学反応により、加熱した黒鉛支持基板上に炭化ケイ素多結晶膜を成膜させることができる。このとき、蒸着台座２８２を回転させることにより、炭化ケイ素の析出によって生じる蒸着基板Ｓと蒸着台座２８２との固着を防止しつつ、黒鉛支持基板の上面側に炭化ケイ素多結晶膜をより均一に成膜させることができる。これにより、黒鉛支持基板に炭化ケイ素多結晶膜が成膜された、蒸着基板Ｓが得られる。

原料ガスとしては、炭化ケイ素多結晶膜を成膜させることができれば、特に限定されず、一般的に炭化ケイ素多結晶膜の成膜に使用される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（ＳｉＨ_４）を用いることができるほか、ＳｉＨ_３Ｃｌ、ＳｉＨ_２Ｃｌ_２、ＳｉＨＣｌ_３、ＳｉＣｌ_４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）を用いることもできる。Ｃ系原料ガスとしては、例えば、メタン（ＣＨ_４）等を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の成膜を阻害することなく、原料ガスを黒鉛支持基板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Ｈ_２ガスをキャリアガスとして用いることができる。また、これら原料ガス及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、炭化ケイ素多結晶基板の導電型をｎ型とする場合には窒素（Ｎ_２）、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の成膜工程においては、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の性状に応じて、成膜工程の途中でガスの混合割合を変更してもよい。

次に、蒸着基板Ｓを搬送手段４７により、燃焼炉３に搬送する。ゲート２９及び蒸着炉側ゲート４６１を上方に移動させて、成膜室２２から搬送チャンバー４に亘って、蒸着炉側搬送路６を連通させる。搬送アーム４７２を蒸着炉２に向けたうえで、搬送アーム４７２を成膜室２２内に伸ばし、図２（Ｃ）のように把持部４７２ｄにより蒸着基板Ｓを把持する。次に、蒸着基板Ｓを把持したまま、搬送アーム４７２を縮ませる。ゲート２９及び蒸着炉側ゲート４６１を下方に移動させて、蒸着炉側搬送路６を遮断し、さらに、燃焼炉側ゲート４６２及びゲート３７を上方に移動させて、搬送チャンバー４から燃焼炉３に亘って、燃焼炉側搬送路７を連通させる。さらに、アーム回転軸４７１を回転させて搬送アーム４７２を燃焼炉３に向けたうえで、搬送アーム４７２を燃焼炉３内に伸ばし、燃焼台座３６２上で把持部４７２ｄを開放して、蒸着基板Ｓを燃焼台座３６２上に載置する。最後に、搬送アーム４７２を縮ませて搬送室４２１内に戻した後、燃焼炉側ゲート４６２及びゲート３７を下方に移動させて、燃焼炉側搬送路７を遮断する。ガス導入口２６、ガス導入口３４、ガス導入口４４、ガス排出口２７、ガス排出口３５、ガス排出口４５を適宜用いてガス雰囲気を調整することにより、搬送チャンバー４や搬送路５に炭化ケイ素が析出することや、ヒーター２５が酸素で劣化してしまうことを防止することができる。以上により、蒸着基板Ｓの搬送が完了する。蒸着炉２から燃焼炉３に蒸着基板Ｓを搬送するときには、ヒーター２５、ヒーター３３、ヒーター４３を適宜作動させて、成膜室２２、搬送チャンバー４、燃焼炉３、蒸着炉側搬送路６、及び、燃焼炉側搬送路７内の温度を５００℃以上に保つ。また、蒸着炉２から燃焼炉３に蒸着基板Ｓを搬送するときには、搬送中に黒鉛支持基板が燃焼しないように、成膜室２２、搬送チャンバー４、及び、燃焼炉３内のガス雰囲気をＡｒ等の不活性ガス雰囲気にしておくことが好ましい。

次に、蒸着基板Ｓを燃焼して、黒鉛支持基板を除去する除去工程を行う。蒸着基板Ｓが燃焼台座３６２に載置された状態で、ガス導入口３４から燃焼炉３内にＯ_２や空気等の酸化性ガスを供給しながら、常圧または減圧状態で、ヒーター３３により燃焼炉３内を数百度に加熱する。加熱により、黒鉛支持基板のみが燃焼して、炭化ケイ素多結晶基板が得られる。

本実施形態の炭化ケイ素多結晶基板の製造方法は、蒸着基板Ｓを燃焼させて、黒鉛支持基板を除去する除去工程を含み、蒸着基板Ｓが、黒鉛支持基板に炭化ケイ素多結晶膜が成膜した後から除去工程を開始するまでの間、５００℃以上に保持されることから、冷却により生じる炭化ケイ素多結晶基板の反りの発生を抑制することができる。炭化ケイ素多結晶基板の反りの発生が抑制されることから、デバイスを作製する際の歩留まりが向上し、製造コストを大幅に低減することができる。

炭化ケイ素多結晶膜を黒鉛支持基板に成膜後、除去工程が開始されるまで黒鉛支持基板を５００℃以上に保持した場合、炭化ケイ素多結晶膜と黒鉛支持基板との間において、応力差の発生が抑制される。さらに、応力差の発生が抑制された状態で黒鉛支持基板を燃焼除去することにより、炭化ケイ素多結晶膜における内部応力の発生が抑制される。そして、炭化ケイ素多結晶基板に内部応力が少ないため、炭化ケイ素単結晶基板と張り合わせた後に加熱（例えば、３５０℃）しても、反りの発生が抑制される。

また、第一実施形態の炭化ケイ素多結晶基板製造装置１においては、搬送アーム４７２に蒸着基板Ｓを把持する把持部４７２ｄが設けられていたが、蒸着基板Ｓを搬送する方法はこれに限定されない。例えば、搬送アーム４７２に替えて、図３に示す搬送アーム４７２Ａを用いてもよい。

搬送アーム４７２Ａは、第一アーム部材４７２ａと、第二アーム部材４７２ｂと、第三アーム部材４７２ｃと、蒸着基板Ｓを載置する載置部４７２ｅを有している。第一アーム部材４７２ａ、第二アーム部材４７２ｂ、第三アーム部材４７２ｃは、前述した搬送アーム４７２の構成と同じである。また、蒸着基板Ｓを載置しやすくするために、載置部４７２ｅの上面側の先端部分には、先端に向かって先細りとなる勾配部４７２ｆが形成されている。蒸着基板Ｓを搬送するときには、蒸着基板Ｓの下側に載置部４７２ｅを挿しこみ、蒸着基板Ｓを載置部４７２ｅの上面に載置したうえで、搬送アーム４７２Ａを作動させて、燃焼炉３の燃焼台座３６２上に蒸着基板Ｓを搬送することができる。また、搬送アーム４７２Ａにおいて、載置部４７２ｅが第三アーム部材４７２ｃに収容されるように構成されていてもよい。載置部４７２ｅが第三アーム部材４７２ｃに収容されるように構成されていることにより、載置部４７２ｅを第三アーム部材４７２ｃに収容しながら蒸着基板Ｓを載置することで、より確実に蒸着基板Ｓを燃焼台座３６２上に載置することができる。

また、第一実施形態の炭化ケイ素多結晶基板製造装置１の搬送手段４７においては、回転動作だけではなく、図４に示す搬送手段４７Ｂのように上下方向に回動可能に構成されていてもよい。搬送手段４７Ｂは、アーム回転軸４７１Ｂと、上下方向への回動が可能な第一アーム部材４７２ｇを有する搬送アーム４７２Ｂと、を有する。アーム回転軸４７１Ｂが、上下方向を軸として回転し、かつ、搬送アーム４７２Ｂを上下方向に回動させることにより、搬送アーム４７２Ｂを用いて、蒸着基板Ｓをより確実に把持することができる。

［第二実施形態］
（炭化ケイ素多結晶基板の製造装置）
本発明の第二実施形態にかかる炭化ケイ素多結晶基板の製造装置について、図５を参照して説明する。本実施形態にかかる炭化ケイ素多結晶基板の製造装置は、例えば、熱化学蒸着法により、黒鉛支持基板上に炭化ケイ素多結晶膜を成膜させて、蒸着基板を得た後、蒸着基板を燃焼して、黒鉛支持基板を燃焼除去することにより、炭化ケイ素多結晶基板を製造することに用いることができる。第二実施形態の炭化ケイ素多結晶基板製造装置１Ａは、搬送チャンバー４がなく、蒸着炉２と燃焼炉３Ａとが直接接しており、搬送手段３８が燃焼炉３Ａに設けられている点で第一実施形態の炭化ケイ素多結晶基板製造装置１とは異なる。

図５に示すように、炭化ケイ素多結晶基板製造装置１Ａは、蒸着炉２と、燃焼炉３Ａと、蒸着炉２と燃焼炉３Ａとを直接つなぐ、例えばＳＵＳ３１６等のステンレスで形成された円筒状の搬送路８と、搬送路８を介して、蒸着基板Ｓを搬送する搬送手段３８と、を備える。なお、図５においては、蒸着炉２、燃焼炉３Ａの並び方向を横方向、紙面平面内で前記横方向と直交する方向を上下方向とし、横方向を矢印Ｘ、上下方向を矢印Ｙで示している。なお、前述した炭化ケイ素多結晶基板製造装置１と同じ構成については、同じ符号を付して説明を省略する。

燃焼炉３Ａは、筐体３１と、箱状の耐火層３２と、二珪化モリブデン製のヒーター３３と、ガス導入口３４と、ガス排出口３５と、載置部３６と、例えばＳＵＳ３１６等のステンレスで形成されたゲート３７と、搬送手段３８と、を有する。耐火層３２の内部には、耐火層３２で規定される空間である燃焼室３２１が形成されており、搬送手段３８は、燃焼室３２１の天井面に設けられている。

搬送手段３８は、例えば、ＳＵＳ３１６等のステンレスでもよいが、高温条件下での搬送駆動を考慮して、炭化ケイ素コートカーボンやタンタルコートカーボンで形成されたアーム回転軸３８１と、例えば、ＳＵＳ３１６等のステンレスでもよいが、高温条件下での搬送駆動を考慮して、炭化ケイ素コートカーボンやタンタルコートカーボンで形成された搬送アーム３８２と、を有している。アーム回転軸３８１及び搬送アーム３８２の部材や伸縮及び把持をする動作等の基本的な構成は、第一実施形態のアーム回転軸４７１、搬送アーム４７２と同じである。

図５に示すように、アーム回転軸３８１は、燃焼室３２１の天井面の蒸着炉２側において、下方に向かって設けられており、アーム回転軸３８１の長軸方向（上下方向）を中心軸として回転可能に構成されている。搬送アーム３８２は、第一アーム部材３８２ａと、第二アーム部材３８２ｂと、第三アーム部材３８２ｃと、蒸着基板Ｓを把持するための把持部３８２ｄと、を有している。また、搬送アーム３８２は、第一アーム部材３８２ａがアーム回転軸３８１に固定されており、アーム回転軸３８１の回転に伴って、上下方向を軸として回転可能である。また、搬送アーム３８２は、アーム回転軸３８１に沿って、上下方向に移動可能に構成されている。

搬送アーム３８２において、第一アーム部材３８２ａと、第二アーム部材３８２ｂと、第三アーム部材３８２ｃと、は入れ子状に構成されており、第二アーム部材３８２ｂは第一アーム部材３８２ａの内部に収容可能に構成され、第三アーム部材３８２ｃは第二アーム部材３８２ｂの内部に収容可能に構成されている。すなわち、搬送アーム３８２は、蒸着炉２の内部方向及び燃焼炉３Ａの内部方向に伸縮可能に構成されている。

また、把持部３８２ｄは、第三アーム部材３８２ｃの先端に備えられた一対の把持部材３８２ｄ１と把持部材３８２ｄ２とを有し、第三アーム部材３８２ｃの先端部分を基端として、把持部材３８２ｄ１と把持部材３８２ｄ２が互いに近づく方向や遠ざかる方向に動作可能であり、この動作により、蒸着基板Ｓを把持することができる。

本実施形態の炭化ケイ素多結晶基板製造装置１Ａは、化学蒸着により、黒鉛支持基板上に炭化ケイ素多結晶膜を成膜させて蒸着基板Ｓを得る蒸着炉２と、蒸着基板Ｓを燃焼して、黒鉛支持基板を除去する燃焼炉３Ａと、蒸着炉２と燃焼炉３Ａとを直接つなぐ搬送路８と、搬送路８を介して、蒸着基板Ｓを搬送する搬送手段３８と、を備える。そのため、炭化ケイ素多結晶膜の成膜から黒鉛支持基板の燃焼までの間、黒鉛支持基板を所定温度以上に保持できることにより、炭化ケイ素多結晶基板の反りの発生を抑制することができる。炭化ケイ素多結晶基板の反りの発生が抑制されることから、デバイスを作製する際の歩留まりが向上し、製造コストを大幅に低減することができる。

また、搬送アーム３８２が、蒸着炉２の内部方向及び燃焼炉３Ａの内部方向に伸縮可能に構成されていることから、燃焼炉３Ａの設置スペースに制限があってもそれほど広い場所を必要とせず、蒸着炉２から燃焼炉３Ａまでより確実に蒸着基板Ｓを搬送することができる蒸着基板Ｓの搬送手段を設けることができる。

（炭化ケイ素多結晶基板の製造方法）
次に、本発明の第二実施形態にかかる炭化ケイ素多結晶基板の製造方法について、前述の炭化ケイ素多結晶基板製造装置１Ａを用いて炭化ケイ素多結晶基板を製造する方法を説明する。なお、炭化ケイ素多結晶膜の黒鉛支持基板への成膜方法、黒鉛支持基板の燃焼方法は、第一実施形態と同じであるため、説明を省略する。

炭化ケイ素多結晶基板製造装置１Ａにおける、蒸着基板Ｓの搬送方法について説明する。蒸着基板Ｓは、搬送手段３８により、燃焼炉３Ａに搬送される。ゲート２９及びゲート３７を上方に移動させて、成膜室２２から燃焼炉３Ａに亘って、搬送路８を連通させる。搬送アーム３８２を蒸着炉２に向けたうえで、搬送アーム３８２を成膜室２２内に伸ばし、把持部３８２ｄにより蒸着基板Ｓを把持する。次に、蒸着基板Ｓを把持したまま、搬送アーム３８２を縮ませる。さらに、アーム回転軸３８１を回転させて搬送アーム３８２を燃焼台座３６２に向けて、燃焼台座３６２上で把持部３８２ｄを開放して、蒸着基板Ｓを燃焼台座３６２上に載置する。最後に、搬送アーム３８２を初期位置に戻し、ゲート２９、及び、ゲート３７を下方に移動させて、搬送路８を遮断する。ガス導入口２６、ガス導入口３４、ガス排出口２７、ガス排出口３５を適宜用いてガス雰囲気を調整することにより、燃焼炉３Ａや搬送路８に炭化ケイ素が析出することや、ヒーター２５が酸素で劣化してしまうことを防止することができる。以上により、蒸着基板Ｓの搬送が完了する。蒸着炉２から燃焼炉３Ａに蒸着基板Ｓを搬送するときには、ヒーター２５、ヒーター３３を適宜作動させて、成膜室２２、燃焼炉３Ａ、及び、搬送路８内の温度を５００℃以上に保つ。また、蒸着炉２から燃焼炉３Ａに蒸着基板Ｓを搬送するときには、搬送中に鉛支持基板が燃焼しないように、成膜室２２、及び、燃焼炉３Ａ内のガス雰囲気をＡｒ等の不活性ガス雰囲気にしておくことが好ましい。

［第三実施形態］
（炭化ケイ素多結晶基板の製造装置）
本発明の第三実施形態にかかる炭化ケイ素多結晶基板の製造装置について、図６、図７を参照して説明する。本実施形態にかかる炭化ケイ素多結晶基板の製造装置は、例えば、熱化学蒸着法により、黒鉛支持基板上に炭化ケイ素多結晶膜を成膜させて、蒸着基板を得た後、蒸着基板を燃焼して、黒鉛支持基板を燃焼除去することにより、炭化ケイ素多結晶基板を製造することに用いることができる。第三実施形態の炭化ケイ素多結晶基板製造装置１Ｂは、搬送手段４７の搬送アーム４７２に替えて搬送スロープ４７４が設けられている点で第一実施形態の炭化ケイ素多結晶基板製造装置１とは異なる。

図６に示すように、炭化ケイ素多結晶基板製造装置１Ｂは、蒸着炉２Ｂと、燃焼炉３Ｂと、蒸着炉２Ｂと燃焼炉３Ｂとを直接つなぐ搬送路５Ｂと、搬送チャンバー４Ｂを備える。また、炭化ケイ素多結晶基板製造装置１Ｂは、搬送路５Ｂを介して、蒸着基板Ｓを搬送する搬送手段４７Ｂを有する。また、蒸着炉２Ｂ、搬送チャンバー４Ｂ、燃焼炉３Ｂは、この順に並んで設けられている。また、本実施形態では、搬送路５Ｂは、蒸着炉２Ｂと搬送チャンバー４Ｂとをつなぐ、例えばＳＵＳ３１６等のステンレスで形成された円筒状の蒸着炉側搬送路６と、搬送チャンバー４Ｂと、搬送チャンバー４Ｂと燃焼炉３とをつなぐ、例えばＳＵＳ３１６等のステンレスで形成された円筒状の燃焼炉側搬送路７と、から構成されている。なお、図６、図７においては、蒸着炉２Ｂ、搬送チャンバー４Ｂ、燃焼炉３Ｂの並び方向を横方向、紙面平面内で前記横方向と直交する方向を上下方向とし、横方向を矢印Ｘ、上下方向を矢印Ｙで示している。なお、前述した炭化ケイ素多結晶基板製造装置１と同じ構成については、同じ符号を付して説明を省略する。

蒸着炉２Ｂは、筐体２１と、成膜室２２と、排出ガス導入室２３と、ボックス２４と、カーボン製のヒーター２５と、ガス導入口２６と、ガス排出口２７と、黒鉛支持基板を載置する載置部２８Ｂと、例えばＳＵＳ３１６等のステンレスで形成されたゲート２９と、を有する。

載置部２８Ｂは、成膜室２２の内部に設けられており、後述の蒸着台座２８２Ｂを支持する回転軸２８１Ｂと、回転軸２８１Ｂを中心として回転する、円形で平板状の蒸着台座２８２Ｂと、回転軸２８１Ｂと蒸着台座２８２Ｂを回転させる不図示の回転機構を有する。また、載置部２８Ｂにおいて、蒸着台座２８２Ｂの上面が黒鉛支持基板の載置面である。また、図７に示すように、蒸着台座２８２Ｂの搬送チャンバー４Ｂ側が下になるように傾斜可能に構成されている。

燃焼炉３Ｂは、筐体３１と、箱状の耐火層３２と、二珪化モリブデン製のヒーター３３と、ガス導入口３４と、ガス排出口３５と、載置部３６と、後述する燃焼室３２１の内部と外部のガス雰囲気を遮断する、例えばＳＵＳ３１６等のステンレスで形成されたゲート３７と、を有する。耐火層３２の内部には、耐火層３２で規定される空間である燃焼室３２１が形成されており、燃焼室３２１には、蒸着基板Ｓを載置する載置部３６Ｂが設けられている。また、載置部３６Ｂは、燃焼室３２１の底面から立設する支柱３６１Ｂと、支柱３６１に支持される、円形で平板状の燃焼台座３６２Ｂと、を有している。また、載置部３６Ｂにおいて、燃焼台座３６２Ｂには蒸着基板Ｓが載置され、燃焼台座３６２Ｂの上面が蒸着基板Ｓの載置面である。また、図７に示すように、載置部３６Ｂは、燃焼台座３６２Ｂの搬送チャンバー４Ｂ側が上になるように傾斜可能に構成されている。

搬送チャンバー４Ｂは、筐体４１と、箱状の耐火層４２と、カンタル製のヒーター４３と、ガス導入口４４と、ガス排出口４５と、ゲート４６と、搬送手段４７Ｂと、を有している。ゲート４６は、例えばＳＵＳ３１６等のステンレスで形成された蒸着炉側ゲート４６１と、例えばＳＵＳ３１６等のステンレスで形成された燃焼炉側ゲート４６２と、を有している。

また、搬送手段４７Ｂは、搬送室４２１の底面から立設する、例えば、ＳＵＳ３１６等のステンレスでもよいが、高温条件下での搬送駆動を考慮して、炭化ケイ素コートカーボンやタンタルコートカーボンで形成された支柱４７３と、支柱４７３に支持される、例えば、ＳＵＳ３１６等のステンレスでもよいが、高温条件下での搬送駆動を考慮して、炭化ケイ素コートカーボンやタンタルコートカーボンで形成された搬送スロープ４７４とを有する。搬送スロープ４７４は、第一スロープ部材４７４ａと、一対の第二スロープ部材４７４ｂ、一対の第三スロープ部材４７４ｃを有している。第一スロープ部材４７４ａの上面と、一対の第二スロープ部材４７４ｂの上面と、一対の第三スロープ部材４７４ｃの上面は、同一平面状に形成されており、蒸着基板Ｓの通過面となる。また、第一スロープ部材４７４ａと、第二スロープ部材４７４ｂと、第三スロープ部材４７４ｃと、は第一スロープ部材４７４ａの両端において、入れ子状に構成されている。すなわち、図６、図７に示すように、一対の第二スロープ部材４７４ｂは第一スロープ部材４７４ａの両端において内部にそれぞれ収容可能に構成され、一対の第三スロープ部材４７４ｃは一対の第二スロープ部材４７４ｂの内部にそれぞれ収容可能に構成されている。すなわち、搬送スロープ４７４は、蒸着炉２Ｂの内部方向及び燃焼炉３Ｂの内部方向に伸縮可能に構成されている。また、搬送スロープ４７４は、一対の第二スロープ部材４７４ｂ、一対の第三スロープ部材４７４ｃが収容された状態において、左右方向に延びている。

また、図７に示すように、搬送スロープ４７４は、蒸着炉２Ｂ側が上になるように傾斜可能に構成されている。すなわち、図７に示すように、搬送チャンバー４Ｂ側が下になるように蒸着台座２８２Ｂを傾斜し、搬送スロープ４７４を伸ばしたうえで、蒸着炉２Ｂ側が上になるように搬送スロープ４７４を傾斜し、搬送チャンバー４Ｂ側が上になるように燃焼台座３６２Ｂを傾斜すると、蒸着台座２８２Ｂにおける黒鉛支持基板の載置面、搬送スロープ４７４における蒸着基板Ｓの通過面、燃焼台座３６２Ｂにおける蒸着基板Ｓの載置面が、面一となる。

本実施形態の炭化ケイ素多結晶基板製造装置１Ｂは、化学蒸着により、黒鉛支持基板上に炭化ケイ素多結晶膜を成膜させて蒸着基板Ｓを得る蒸着炉２Ｂと、蒸着基板Ｓを燃焼して、黒鉛支持基板を除去する燃焼炉３Ｂと、蒸着炉２Ｂと燃焼炉３Ｂとを直接つなぐ搬送路５Ｂと、搬送路５Ｂを介して、蒸着基板Ｓを搬送する搬送手段４７Ｂと、を備える。そのため、炭化ケイ素多結晶膜の成膜から黒鉛支持基板の燃焼までの間、黒鉛支持基板を所定温度以上に保持できることにより、炭化ケイ素多結晶基板の反りの発生を抑制することができる。炭化ケイ素多結晶基板の反りの発生が抑制されることから、デバイスを作製する際の歩留まりが向上し、製造コストを大幅に低減することができる。

また、搬送手段４７Ｂが、蒸着基板Ｓの搬送時に蒸着基板Ｓが通過する搬送スロープ４７４を有することから、重力を利用して、円滑に蒸着基板Ｓを搬送することができる。

また、蒸着炉２Ｂが、黒鉛支持基板が載置される蒸着台座２８２Ｂを有し、燃焼炉３Ｂが、蒸着基板Ｓが載置される燃焼台座３６２Ｂを有し、蒸着台座２８２Ｂ、及び、燃焼台座３６２Ｂがそれぞれ傾斜して、蒸着台座２８２Ｂにおける黒鉛支持基板の載置面と、搬送スロープ４７４における蒸着基板Ｓの通過面と、燃焼台座３６２Ｂにおける蒸着基板Ｓの載置面と、を面一にすることができることから、搬送アーム等の機構を用いることなく、重力を利用して、円滑に蒸着基板Ｓを搬送することができる。

なお、本実施形態において、蒸着台座２８２Ｂにおける黒鉛支持基板の載置面、搬送スロープ４７４における蒸着基板Ｓの通過面、燃焼台座３６２Ｂにおける蒸着基板Ｓの載置面とが、面一となるように構成されていたが、蒸着基板Ｓを搬送することができればよく、蒸着台座２８２Ｂにおける黒鉛支持基板の載置面、搬送スロープ４７４における蒸着基板Ｓの通過面、燃焼台座３６２Ｂにおける蒸着基板Ｓの載置面は面一とならず、それぞれが異なる傾斜角度を有してもよい。

（炭化ケイ素多結晶基板の製造方法）
次に、本発明の第三実施形態にかかる炭化ケイ素多結晶基板の製造方法について、前述の炭化ケイ素多結晶基板製造装置１Ｂを用いて炭化ケイ素多結晶基板を製造する方法を説明する。なお、炭化ケイ素多結晶膜の黒鉛支持基板への成膜方法、黒鉛支持基板の燃焼方法は、第一実施形態と同じであるため、説明を省略する。

炭化ケイ素多結晶基板製造装置１Ｂにおける、蒸着基板Ｓの搬送方法について説明する。蒸着基板Ｓは、搬送手段４７Ｂにより、燃焼炉３Ｂに搬送される。ゲート２９、蒸着炉側ゲート４６１、燃焼炉側ゲート４６２、及び、ゲート３７を上方に移動させて、成膜室２２から搬送チャンバー４Ｂ、燃焼炉３Ｂに亘って、搬送路５Ｂを連通させる。さらに、搬送スロープ４７４を伸ばし、蒸着台座２８２Ｂを搬送チャンバー４Ｂ側が下になるように傾斜し、搬送スロープ４７４を蒸着炉２Ｂ側が上になるように傾斜し、燃焼台座３６２Ｂを搬送チャンバー４Ｂ側が上になるように傾斜する。このとき、蒸着台座２８２Ｂにおける黒鉛支持基板の載置面、搬送スロープ４７４における蒸着基板Ｓの通過面、燃焼台座３６２Ｂにおける蒸着基板Ｓの載置面を、面一とする。そして、蒸着基板Ｓを蒸着台座２８２Ｂから燃焼台座３６２Ｂに移動させる。最後に、搬送スロープ４７４を縮ませ、蒸着台座２８２Ｂ、搬送スロープ４７４、燃焼台座３６２Ｂの傾斜を戻し、ゲート２９、蒸着炉側ゲート４６１、燃焼炉側ゲート４６２、及び、ゲート３７を下方に移動させて、蒸着炉側搬送路６と燃焼炉側搬送路７を遮断する。ガス導入口２６、ガス導入口３４、ガス導入口４４、ガス排出口２７、ガス排出口３５、ガス排出口４５を適宜用いてガス雰囲気を調整することにより、搬送チャンバー４Ｂや搬送路５Ｂに炭化ケイ素が析出することや、ヒーター２５が酸素で劣化してしまうことを防止することができる。以上により、蒸着基板Ｓの搬送が完了する。蒸着炉２Ｂから燃焼炉３Ｂに蒸着基板Ｓを搬送するときには、ヒーター２５、ヒーター３３、ヒーター４３を適宜作動させて、成膜室２２、燃焼炉３Ｂ、搬送チャンバー４Ｂ、蒸着炉側搬送路６及び、燃焼炉側搬送路７内の温度を５００℃以上に保つ。また、蒸着炉２Ｂから燃焼炉３Ｂに蒸着基板Ｓを搬送するときには、搬送中に黒鉛支持基板が燃焼しないように、成膜室２２、燃焼炉３Ｂ、搬送チャンバー４Ｂ内のガス雰囲気をＡｒ等の不活性ガス雰囲気にしておくことが好ましい。

［第四実施形態］
（炭化ケイ素多結晶基板の製造装置）
本発明の第四実施形態にかかる炭化ケイ素多結晶基板の製造装置について、図８、図９を参照して説明する。本実施形態にかかる炭化ケイ素多結晶基板の製造装置は、例えば、熱化学蒸着法により、黒鉛支持基板上に炭化ケイ素多結晶膜を成膜させて、蒸着基板を得た後、蒸着基板を燃焼して、黒鉛支持基板を燃焼除去することにより、炭化ケイ素多結晶基板を製造することに用いることができる。第四実施形態の炭化ケイ素多結晶基板製造装置１Ｃは、搬送チャンバー４がなく、蒸着炉２Ｃと燃焼炉３Ｃとが直接接しており、搬送手段４７に替えて、蒸着炉側回転スロープ２９１及び燃焼炉側回転スロープ３７１を有する搬送手段が設けられている点で、第一実施形態の炭化ケイ素多結晶基板製造装置１とは異なる。

図８に示すように、炭化ケイ素多結晶基板製造装置１Ｃは、蒸着炉２Ｃと、燃焼炉３Ｃと、蒸着炉２Ｃと燃焼炉３Ｃとを直接つなぐ、例えばＳＵＳ３１６等のステンレスで形成された円筒状の搬送路８と、搬送路８を介して、蒸着基板Ｓを搬送する搬送手段を備える。本実施形態において、搬送手段は、後述する蒸着炉側回転スロープ２９１と、後述する燃焼炉側回転スロープ３７１から構成されており、蒸着炉側回転スロープ２９１及び燃焼炉側回転スロープ３７１は、蒸着基板Ｓの搬送スロープとして機能する。なお、図８、図９においては、蒸着炉２Ｃ、燃焼炉３Ｃの並び方向を横方向、紙面平面内で前記横方向と直交する方向を上下方向とし、横方向を矢印Ｘ、上下方向を矢印Ｙで示している。なお、前述した炭化ケイ素多結晶基板製造装置１と同じ構成については、同じ符号を付して説明を省略する。

蒸着炉２Ｃは、筐体２１と、成膜室２２と、排出ガス導入室２３と、ボックス２４と、カーボン製のヒーター２５と、ガス導入口２６と、ガス排出口２７と、黒鉛支持基板を載置する載置部２８Ｂと、例えばＳＵＳ３１６等のステンレスで形成されたゲート２９と、例えば、ＳＵＳ３１６等のステンレスでもよいが、高温条件下での搬送駆動を考慮して、炭化ケイ素コートカーボンやタンタルコートカーボンで形成された蒸着炉側回転スロープ２９１と、を有する。蒸着炉側回転スロープ２９１は、搬送路８において、ゲート２９と成膜室２２との間に設けられている、平板状の部材である。また、蒸着炉側回転スロープ２９１は、図８の紙面を貫く方向に延びる回転軸２９１ａを中心として、回転可能に構成されている。

燃焼炉３Ｃは、筐体３１と、箱状の耐火層３２と、二珪化モリブデン製のヒーター３３と、ガス導入口３４と、ガス排出口３５と、載置部３６Ｂと、例えばＳＵＳ３１６等のステンレスで形成されたゲート３７と、例えば、ＳＵＳ３１６等のステンレスでもよいが、高温条件下での搬送駆動を考慮して、炭化ケイ素コートカーボンやタンタルコートカーボンで形成された燃焼炉側回転スロープ３７１と、を有する。燃焼炉側回転スロープ３７１は、搬送路８において、ゲート３７と燃焼室３２１との間に設けられている、平板状の部材である。また、燃焼炉側回転スロープ３７１は、図８の紙面を貫く方向に延びる回転軸３７１ａを中心として、回転可能に構成されている。

また、図９に示すように、燃焼炉３Ｃ側が下になるように蒸着台座２８２Ｂを傾斜し、蒸着炉２Ｃ側が上になるように蒸着炉側回転スロープ２９１及び燃焼炉側回転スロープ３７１を回転させ、蒸着炉２Ｃ側が上になるように燃焼台座３６２Ｂを傾斜すると、蒸着台座２８２Ｂにおける黒鉛支持基板の載置面、蒸着炉側回転スロープ２９１及び燃焼炉側回転スロープ３７１における蒸着基板Ｓの通過面、燃焼台座３６２Ｂにおける蒸着基板Ｓの載置面を、面一とすることができる。

本実施形態の炭化ケイ素多結晶基板製造装置１Ｃは、化学蒸着により、黒鉛支持基板上に炭化ケイ素多結晶膜を成膜させて蒸着基板Ｓを得る蒸着炉２Ｃと、蒸着基板Ｓを燃焼して、黒鉛支持基板を除去する燃焼炉３Ｃと、蒸着炉２Ｃと燃焼炉３Ｃとを直接つなぐ搬送路８と、搬送路８を介して、蒸着基板Ｓを搬送する搬送手段と、を備える。そのため、炭化ケイ素多結晶膜の成膜から黒鉛支持基板の燃焼までの間、黒鉛支持基板を所定温度以上に保持できることにより、炭化ケイ素多結晶基板の反りの発生を抑制することができる。炭化ケイ素多結晶基板の反りの発生が抑制されることから、デバイスを作製する際の歩留まりが向上し、製造コストを大幅に低減することができる。

また、搬送手段が、蒸着基板Ｓの搬送時に蒸着基板Ｓが通過する搬送スロープ（蒸着炉側回転スロープ２９１及び燃焼炉側回転スロープ３７１）を有することから、重力を利用して、円滑に蒸着基板Ｓを搬送することができる。

また、蒸着炉２Ｃが、黒鉛支持基板が載置される蒸着台座２８２Ｂを有し、燃焼炉３Ｃが、蒸着基板Ｓが載置される燃焼台座３６２Ｂを有し、蒸着台座２８２Ｂ、及び、燃焼台座３６２Ｂがそれぞれ傾斜して、蒸着台座２８２Ｂにおける黒鉛支持基板の載置面と、搬送スロープにおける蒸着基板Ｓの通過面と、燃焼台座３６２Ｂにおける蒸着基板Ｓの載置面と、を面一にすることができることから、搬送アーム等の機構を用いることなく、重力を利用して、円滑に蒸着基板Ｓを搬送することができる。

なお、本実施形態において、蒸着台座２８２Ｂにおける黒鉛支持基板の載置面と、搬送スロープにおける蒸着基板Ｓの通過面と、燃焼台座３６２Ｂにおける蒸着基板Ｓの載置面とが、面一となるように構成されていたが、蒸着基板Ｓを搬送することができればよく、蒸着台座２８２Ｂにおける黒鉛支持基板の載置面と、搬送スロープにおける蒸着基板Ｓの通過面と、燃焼台座３６２Ｂにおける蒸着基板Ｓの載置面は面一とならなくてもよい。

（炭化ケイ素多結晶基板の製造方法）
次に、本発明の第四実施形態にかかる炭化ケイ素多結晶基板の製造方法について、前述の炭化ケイ素多結晶基板製造装置１Ｃを用いて炭化ケイ素多結晶基板を製造する方法を説明する。なお、炭化ケイ素多結晶膜の黒鉛支持基板への成膜方法、黒鉛支持基板の燃焼方法は、第一実施形態と同じであるため、説明を省略する。

炭化ケイ素多結晶基板製造装置１Ｃにおける、蒸着基板Ｓの搬送方法について説明する。ゲート２９、ゲート３７を上方に移動させ、蒸着炉側回転スロープ２９１及び燃焼炉側回転スロープ３７１を回転させて、成膜室２２から燃焼炉３Ｃに亘って、搬送路８を連通させる。さらに、燃焼炉３Ｃ側が下になるように蒸着台座２８２Ｂを傾斜し、蒸着炉２Ｃ側が上になるように燃焼台座３６２Ｂを傾斜する。このとき、蒸着台座２８２Ｂにおける黒鉛支持基板の載置面、搬送スロープにおける蒸着基板Ｓの通過面、燃焼台座３６２Ｂにおける蒸着基板Ｓの載置面が、面一となる。そして、蒸着基板Ｓを蒸着台座２８２Ｂから燃焼台座３６２Ｂに移動させる。最後に、蒸着台座２８２Ｂ、燃焼台座３６２Ｂの傾斜と、蒸着炉側回転スロープ２９１及び燃焼炉側回転スロープ３７１の回転を戻し、ゲート２９、及び、ゲート３７を下方に移動させて、搬送路８を遮断する。ガス導入口２６、ガス導入口３４、ガス排出口２７、ガス排出口３５、を適宜用いてガス雰囲気を調整することにより、燃焼炉３Ｃや搬送路８に炭化ケイ素が析出することや、ヒーター２５が酸素で劣化してしまうことを防止することができる。以上により、蒸着基板Ｓの搬送が完了する。蒸着炉２Ｃから燃焼炉３Ｃに蒸着基板Ｓを搬送するときには、ヒーター２５、ヒーター３３を適宜作動させて、成膜室２２、燃焼炉３Ｃ、及び、搬送路８内の温度を５００℃以上に保つ。また、蒸着炉２Ｃから燃焼炉３Ｃに蒸着基板Ｓを搬送するときには、搬送中に黒鉛支持基板が燃焼しないように、成膜室２２、燃焼炉３Ｃ内のガス雰囲気をＡｒ等の不活性ガス雰囲気にしておくことが好ましい。

本実施形態の炭化ケイ素多結晶基板の製造方法は、蒸着基板Ｓを燃焼させて、黒鉛支持基板を除去する除去工程を含み、蒸着基板Ｓが、黒鉛支持基板に炭化ケイ素多結晶膜が成膜した後から除去工程を開始するまでの間、５００℃以上に保持されることから、炭化ケイ素多結晶基板の反りの発生を抑制することができる。冷却により生じる炭化ケイ素多結晶基板の反りの発生が抑制されることから、デバイスを作製する際の歩留まりが向上し、製造コストを大幅に低減することができる。

なお、本発明は、前述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的が達成できる他の構成等を含み、以下に示すような変形等も本発明に含まれる。

例えば、前述した実施形態の炭化ケイ素多結晶基板製造装置１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃにおいては、蒸着炉においてカーボン製のヒーター２５が用いられ、燃焼炉において二珪化モリブデン製のヒーター３３が用いられ、搬送チャンバーにおいてカンタル製のヒーター４３が用いられていたが、ヒーターの発熱体の材質はこれらに限定されるものではない。すなわち、使用時のガス雰囲気、耐熱温度、コスト等を鑑みて、適切なものを選択することができる。

また、前述した実施形態においては、搬送路やゲートの材質として、例えばＳＵＳ３１６を用いることができること、搬送アームや搬送スロープの材質として、例えば炭化ケイ素コートカーボンやタンタルコートカーボンを用いることができることを説明したが、搬送路、ゲート、搬送アーム、搬送スロープの材質は、これらに限定されるものではない。すなわち、使用時のガス雰囲気、耐熱温度、コスト等を鑑みて、適切なものを選択することができる。

また、前述した実施形態の炭化ケイ素多結晶基板の製造方法においては、炭化ケイ素多結晶基板製造装置１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃを用いて、炭化ケイ素多結晶膜の成膜工程から、黒鉛支持基板の除去工程まで、一体の装置で行っていたが、黒鉛支持基板の除去工程が開始されるまでの間、炭化ケイ素多結晶膜が成膜した黒鉛支持基板が５００℃以上に保持されていればよく、蒸着炉と燃焼炉とが別体に構成されていてもよい。蒸着炉と燃焼炉とが別体に構成されている場合、例えば、移動式の搬送チャンバー等を用いて、炭化ケイ素多結晶膜が成膜した黒鉛支持基板を５００℃以上に保持しながら燃焼炉に搬送してもよい。

また、前述した実施形態の炭化ケイ素多結晶基板製造装置１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃにおいては、搬送手段として搬送アームと搬送スロープのどちらかが設けられていたが、搬送手段として搬送アームと搬送スロープの両方を併用してもよい。例えば、搬送スロープに炭化ケイ素多結晶が蒸着して蒸着基板Ｓが円滑に搬送されない等の場合は、搬送アームを併用することで蒸着基板Ｓを搬送してもよい。

また、前述した実施形態においては、搬送前後で蒸着基板Ｓの上下が同じになるように搬送されていたが、蒸着基板Ｓを搬送するときに、蒸着基板Ｓの上下を反対にして黒鉛支持基板が上になるようにして燃焼台座に載置してもよい。これにより、炭化ケイ素多結晶膜が黒鉛支持基板の加熱を阻害せずに黒鉛支持基板が加熱されやすくなるため、蒸着基板Ｓの黒鉛支持基板をより効率よく燃焼させることができる。

また、前述した実施形態の炭化ケイ素多結晶基板製造装置においては、第一実施形態及び第三実施形態では蒸着炉、搬送チャンバー、燃焼炉の順で、第二実施形態及び第四実施形態では蒸着炉、燃焼炉の順で並んでいたが、これらの並び順は上記順序に限定されない。また、蒸着炉、搬送チャンバー、燃焼炉は直線状に並んでいなくてもよい。

また、前述した実施形態の炭化ケイ素多結晶基板製造装置においては、蒸着炉、燃焼炉、搬送チャンバーが、横断面視円環状に形成されていたが、形状はこれに限定されない。例えば、蒸着炉、燃焼炉、搬送チャンバーが、横断視角型状に形成されていてもよい。

また、前述した実施形態においては、炭化ケイ素多結晶基板を１枚製造する例を説明したが、複数枚を同時に製造してもよい。例えば、蒸着炉の成膜室や燃焼炉の内部に複数枚の基板を設置できるように台座を設けることができる。また、複数枚の炭化ケイ素多結晶基板を、同時に製造する場合には、搬送手段としての搬送アームや搬送スロープを、複数設けてもよい。また、搬送アームを搬送手段として用いる場合には、左右方向だけではなく、上下方向や斜め方向にも動くような、稼働領域がより広い搬送アームを用いてもよい。

以下、本発明の実施例及び比較例によって、本発明をさらに詳細に説明するが、本発明は、これらの実施例によって何ら限定されることはない。

本実施例においては、前述した第一実施形態の炭化ケイ素多結晶基板製造装置１を用いて、炭化ケイ素多結晶基板を製造した。

（実施例１）
黒鉛支持基板として、直径１５０ｍｍ、厚さ５００μｍの黒鉛基板を使用した。黒鉛支持基板を蒸着炉２の蒸着台座２８２上に載置し、成膜室２２内を不図示の排気ポンプにより真空引きをした後、１３５０℃まで加熱した。原料ガスとして、ＳｉＣｌ_４、ＣＨ_４を用い、キャリアガスとしてＨ_２を用い、不純物ドーピングガスとしてＮ_２を用いた。炭化ケイ素多結晶膜の成膜工程においては、途中でガスの混合割合を変更して、二段階の工程により成膜を行った。第一成膜工程では、ＳｉＣｌ_４：ＣＨ_４：Ｈ_２：Ｎ_２＝１：１：１０：１０の条件で、３０分間の成膜を実施した。続いて、第二成膜工程では、Ｎ_２ガスの流量を低減し、ＳｉＣｌ_４：ＣＨ_４：Ｈ_２：Ｎ_２＝１：１：１０：５の条件で２０時間の炭化ケイ素多結晶膜の成膜を実施した。以上の成膜工程により、黒鉛支持基板上に厚さ６００μｍの炭化ケイ素多結晶膜が成膜した蒸着基板Ｓを得た。このときの成膜室２２内の圧力は３０ｋＰａであった。

次に、蒸着基板Ｓを１０００℃以上の温度を保持したまま、搬送手段４７により燃焼炉３内に搬送した。搬送中に黒鉛支持基板が燃焼しないように、成膜室２２、搬送チャンバー４、及び、燃焼炉３内のガス雰囲気をＡｒ等の不活性ガス雰囲気にした。ゲート２９及び蒸着炉側ゲート４６１を上方に移動させて、成膜室２２から搬送チャンバー４内に亘って、蒸着炉側搬送路６を連通させた。搬送アーム４７２を蒸着炉２に向けたうえで、搬送アーム４７２を成膜室２２内に伸ばし、把持部４７２ｄにより蒸着基板Ｓを把持した。次に、蒸着基板Ｓを把持したまま、搬送アーム４７２を縮ませた。ゲート２９及び蒸着炉側ゲート４６１を下方に移動させて、蒸着炉側搬送路６を遮断し、さらに、燃焼炉側ゲート４６２及びゲート３７を上方に移動させて、搬送チャンバー４から燃焼炉３に亘って、燃焼炉側搬送路７を連通させた。さらに、アーム回転軸４７１を回転させて搬送アーム４７２を燃焼炉３に向けたうえで、搬送アーム４７２を燃焼炉３内に伸ばし、燃焼台座３６２上で把持部４７２ｄを開放して、蒸着基板Ｓを燃焼台座３６２上に載置した。最後に、搬送アーム４７２を縮ませて搬送チャンバー４内に戻した後、燃焼炉側ゲート４６２及びゲート３７を下方に移動させて、燃焼炉側搬送路７を遮断した。以上により、蒸着基板Ｓの搬送が完了した。

さらに、燃焼炉３において、黒鉛支持基板の除去工程を行った。蒸着基板Ｓが燃焼台座３６２に載置された状態で、ガス導入口３４から燃焼室３２１にＯ_２を供給しながら、圧力は１気圧で、１０００℃で、１０時間保持して、蒸着基板Ｓを燃焼させることで、黒鉛支持基板を除去した。以上により、炭化ケイ素多結晶基板を得た。

燃焼炉３内から炭化ケイ素多結晶基板を取り出した後、表面研削、及び、研磨を行い、平滑な膜厚３９０μｍの炭化ケイ素多結晶基板を得た。得られた炭化ケイ素多結晶基板を、１５００℃で、３０分加熱した後に、反りの有無を確認した。炭化ケイ素多結晶基板の反りについて、炭化ケイ素多結晶基板の表面の中心線上を斜入射型光学測定器により測定し、得られた測定値の最大値と最小値との差を反り量とした。測定は５点とし、中心、円周端部、および中心と円周端部との間にあり、中心からの距離と円周端部からの距離が同じ地点について、測定した。反り量が、４０μｍ以上のとき、デバイス等の製造工程で問題の生じ得る反りが有ると判定した。反り量を測定した結果、反り量は３０μｍであり、実施例の炭化ケイ素多結晶基板において、問題の生じ得る反りは確認されなかった。

（比較例１）
比較例１として、実施例１と同様の蒸着炉２を用いて、同じ条件で、黒鉛支持基板上に炭化ケイ素多結晶膜を成膜した。成膜後の蒸着基板Ｓを蒸着炉２内から取り出し口を介して外部へ取り出し、室温まで冷却した。蒸着炉２とは異なる場所に設置された燃焼炉３の取り出し口を介して、蒸着基板Ｓを外部から内部へと入れて、燃焼台座３６２に冷却した蒸着基板Ｓを載置した。そして、蒸着基板Ｓを、酸素雰囲気下、圧力は１気圧の条件で、１０００℃で、１０時間保持し、蒸着基板Ｓを燃焼させることで、実施例１と同じ条件により黒鉛支持基板を除去した。以上により、炭化ケイ素多結晶基板を得た。

燃焼炉３内から炭化ケイ素多結晶基板を取り出した後、表面研削、及び、研磨を行い、平滑な膜厚３９０μｍの炭化ケイ素多結晶基板を得た。得られた炭化ケイ素多結晶基板を、１５００℃で、３０分加熱した後に、実施例１と同様の方法で反り量を測定した。その結果、反り量は１２０μｍであり、比較例の炭化ケイ素多結晶基板において、デバイス等の製造工程で問題の生じ得る反りが確認された。

（評価結果の考察）
以上の評価結果により、本発明の例示的態様である実施例１において、炭化ケイ素多結晶基板の製造において、再度の加熱による炭化ケイ素多結晶基板の反りの発生を抑制することができることが示された。

１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ炭化ケイ素多結晶基板製造装置
２、２Ｂ、２Ｃ蒸着炉
３、３Ａ、３Ｂ、３Ｃ燃焼炉
４、４Ｂ搬送チャンバー
５、５Ｂ、８搬送路
６蒸着炉側搬送路
７燃焼炉側搬送路
４３ヒーター
４４ガス導入口
４５ガス排出口
４７、３８、４７Ｂ搬送手段
４７２、４７２Ａ、４７２Ｂ、３８２搬送アーム
４７４搬送スロープ
２９１蒸着炉側回転スロープ
３７１燃焼炉側回転スロープ
２８２、２８２Ｂ蒸着台座
３６２、３６２Ｂ燃焼台座
Ｓ蒸着基板

Claims

化学蒸着により黒鉛支持基板の表面に炭化ケイ素多結晶膜を成膜する成膜工程と、
成膜工程後、前記表面に前記炭化ケイ素多結晶膜が成膜した前記黒鉛支持基板を燃焼させて、前記黒鉛支持基板を除去する除去工程を含み、
前記炭化ケイ素多結晶膜が成膜した前記黒鉛支持基板は、前記黒鉛支持基板に前記炭化ケイ素多結晶膜が成膜した後から前記除去工程が開始されるまでの間、５００℃以上に保持される、炭化ケイ素多結晶基板の製造方法。
請求項１に記載の炭化ケイ素多結晶基板の製造方法に用いる炭化ケイ素多結晶基板の製造装置であって、
化学蒸着により、黒鉛支持基板上に炭化ケイ素多結晶膜を成膜させて蒸着基板を得る蒸着炉と、
前記蒸着基板を燃焼して、前記黒鉛支持基板を除去する燃焼炉と、
前記蒸着炉と前記燃焼炉とを直接つなぐ搬送路と、
前記搬送路を介して、前記蒸着基板を搬送する搬送手段と、を備える、炭化ケイ素多結晶基板の製造装置。
前記搬送手段が、前記蒸着基板を搬送する搬送アームを有する、請求項２に記載の炭化ケイ素多結晶基板の製造装置。
前記搬送アームが、前記蒸着炉の内部方向及び前記燃焼炉の内部方向に伸縮可能に構成されている、請求項３に記載の炭化ケイ素多結晶基板の製造装置。
前記搬送手段が、前記蒸着基板が通過する搬送スロープを有する、請求項２～４のいずれか１項に記載の対価ケイ素多結晶基板の製造装置。
前記蒸着炉が、前記黒鉛支持基板が載置される蒸着台座を有し、
前記燃焼炉が、前記蒸着基板が載置される燃焼台座を有し、
前記蒸着台座、及び、前記燃焼台座がそれぞれ傾斜する、請求項５に記載の炭化ケイ素多結晶基板の製造装置。
前記蒸着台座、及び、前記燃焼台座は、
前記蒸着台座における前記黒鉛支持基板の載置面と、前記搬送スロープにおける前記蒸着基板の通過面と、前記燃焼台座における前記蒸着基板の載置面と、が面一になるように傾斜する、請求項６に記載の炭化ケイ素多結晶基板の製造装置。
前記搬送路が、搬送チャンバーを有し、
前記搬送チャンバーが、前記搬送チャンバー内の雰囲気を調整する、ガス導入口及びガス排出口を有する、請求項２～７のいずれか１項に記載の炭化ケイ素多結晶基板の製造装置。
前記搬送チャンバーがヒーターをさらに有する、請求項８に記載の炭化ケイ素多結晶基板の製造装置。