JP7279465B2 - 支持基板、支持基板の保持方法、及び、成膜方法 - Google Patents

Description

本発明は、支持基板、支持基板の保持方法、及び、成膜方法に関する。

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（以下、「単結晶基板」と称することがある）と炭化ケイ素多結晶基板（以下、「多結晶基板」と称することがある）を準備し、単結晶基板と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、水素イオン注入層にて機械的に剥離することにより単結晶基板を薄膜化することが記載されている。

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 特開平８－１８８４６８号公報

特許文献１に記載された炭化ケイ素基板の製造方法は、水素イオン注入を行って薄いイオン注入層が形成された炭化ケイ素単結晶基板（以下、「単結晶基板」と称することがある）と、炭化ケイ素多結晶基板（以下、「多結晶基板」と称することがある）と、を貼り合わせたのちに加熱して、水素イオン注入層において単結晶基板の一部を剥離して単結晶基板を薄膜化することによって製造されている。このことから、特許文献１に記載された炭化ケイ素基板は、製造された炭化ケイ素基板の厚さの大部分が多結晶基板に由来する。このため、特許文献１の炭化ケイ素基板には、研磨などのハンドリングの際に炭化ケイ素基板が損傷しないようにするため、機械的な強度を有する十分な厚さの多結晶基板を使用する。

前記多結晶基板は、化学蒸着法によって支持基板上に炭化ケイ素多結晶膜を成膜したのち、炭化ケイ素多結晶膜が成膜された端面を研削することにより支持基板を側面から露出させて、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除去する。これにより、炭化ケイ素多結晶膜を分離し、その後、炭化ケイ素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炭化ケイ素多結晶基板を得ている（例えば、特許文献２参照）。

また、十分な厚みを有する炭化ケイ素多結晶膜を化学蒸着法によって成膜する場合、化学蒸着を行う成膜装置内での支持基板の保持方法が問題となる。図１３は、従来の支持基板の保持方法を示す図である。また、図１３（Ａ）は、成膜装置５０００に支持基板５００を保持した状態を示す側面の断面図であり、図１３（Ｂ）は、図１３（Ａ）の矢視Ｄ－Ｄ線断面を示す図である。成膜装置５０００は、化学蒸着により、円板状の支持基板５００に炭化ケイ素多結晶膜を成膜させることができる。成膜装置５０００は、成膜装置５０００の外装となる筐体５０１０と、支持基板５００に炭化ケイ素多結晶膜を成膜させる成膜室５０２０と、成膜室５０２０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５０４０へ導入する排出ガス導入室５０５０と、排出ガス導入室５０５０を覆うボックス５０６０と、ボックス５０６０の外部より成膜室５０２０内を加温する、カーボン製のヒーター５０７０と、成膜室５０２０の上部に設けられ、成膜室５０２０に原料ガスやキャリアガスを導入するガス導入口５０３０と、ガス排出口５０４０と、支持基板５００を保持する基板ホルダー５０８０を有する。また、基板ホルダー５０８０は、４つの柱５０８１を有する。また、図１３に示すように、支持基板５００は、端縁部分の４箇所を上下から一対の座金５１０で挟み、さらに座金５１０の上下からそれぞれナット５２０を締結することにより柱５０８１に保持されている。このように、１枚の支持基板５００に対して、多数箇所（例えば、４箇所）を保持すると、成膜中に支持基板５００と、厚く成膜された炭化ケイ素多結晶膜との熱膨張率の差によって、支持基板および炭化ケイ素多結晶膜に割れやクラック等の損傷が発生することがあった。

従って、本発明は、上記のような問題点に着目し、成膜中における支持基板や多結晶膜の割れやクラック等の損傷を防ぐことができる支持基板、支持基板の保持方法、及び、成膜方法を提供することを目的とする。

本発明の支持基板は、化学蒸着による成膜対象面を有する被成膜部と、化学蒸着の際に保持部材により保持され、一体化部分によって前記被成膜部と一体化する被保持部と、を備えるものである。

また、本発明の支持基板において、前記被保持部が、前記保持部材を通すことができる貫通孔を有していてもよい。

また、本発明の支持基板において、前記被保持部が二又状であってもよい。

また、本発明の支持基板において、前記被保持部がフック状であってもよい。

また、本発明の支持基板において、前記被成膜部と前記被保持部とを一体化する前記一体化部分がくびれていてもよい。

また、本発明の支持基板において、前記一体化部分における、前記被成膜部と前記被保持部との境界線の長さが、８ｍｍ～１２ｍｍであってもよい。

また、本発明の支持基板において、前記一体化部分には、前記被保持部と前記成膜部とを分離可能な溝を有していてもよい。

また、本発明の支持基板において、前記溝がくさび状であってもよい。

また、本発明の支持基板において、前記一体化部分には、前記被成膜部と前記被保持部との境界線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いてもよい。

本発明の支持基板の保持方法は、前記保持部材により前記被保持部を保持して、本発明の支持基板を保持するものである。

本発明の成膜方法は、本発明の支持基板の保持方法により保持された支持基板に、化学蒸着により膜を成膜する成膜工程を含むものである。

また、本発明の支持基板の成膜方法において、前記成膜工程後、前記被成膜部と前記被保持部とを分離する分離工程を含んでいてもよい。

本発明の支持基板であれば、化学蒸着により成膜したときに、成膜された膜や支持基板の割れやクラック等の損傷を防止することができる。

また、本発明の支持基板の保持方法によれば、化学蒸着により成膜したときに、成膜された膜や支持基板の割れやクラック等の損傷を防止することができる。

また、本発明の成膜方法によれば、本発明の支持基板に成膜することにより、成膜された膜や支持基板の割れやクラック等の損傷を防止することができる。

本発明の一実施形態にかかる支持基板を示す斜視図である。 図１に示した支持基板の平面図である。 図１に示した支持基板の保持方法を示す図であり、図３（Ａ）は、成膜装置１０００において支持基板１００を保持した状態を示す側面の断面図であり、図３（Ｂ）は、図３（Ａ）における矢視Ａ－Ａ線断面における支持基板１００、ナットＮ２、保持部材１０８１を示す図である。 成膜後の支持基板１００と保持部材１０８１の状態を示す側面断面図である。 本発明の支持基板の変形例を示す図であり、図５（Ａ）は、支持基板１００Ａの一部を示す平面図であり、図５（Ｂ）は、支持基板１００Ａを保持部材１０８１に保持した状態の一部を示す斜視図である。 本発明の支持基板の他の変形例を示す図であり、図６（Ａ）は、支持基板１００Ｂの一部を示す平面図であり、図６（Ｂ）は、支持基板１００Ｂを保持部材１０８１に保持した状態の一部を示す斜視図である。 本発明の支持基板の他の変形例を示す図であり、図７（Ａ）は、支持基板１００Ｃの一部を示す平面図であり、図７（Ｂ）は、支持基板１００Ｃを保持部材１０８１に保持した状態の一部を示す斜視図である。 本発明の支持基板の他の変形例である、支持基板１００Ｄの一部を示す平面図である。 図９は、図８に示した支持基板１００Ｄの矢視Ｃ－Ｃ断面を示す一部断面図である。 本発明の支持基板の他の変形例である、支持基板１００Ｇの一部を示す平面図である。 図１に示した支持基板の図３とは異なる保持方法を示す、成膜装置１０００Ａに支持基板１００を保持した状態を示す側面の断面図である。 本発明の支持基板の他の変形例であり、図１１に示した成膜装置１０００Ａにおいて保持することができる、支持基板１００Ｈの一部を示す平面図である。 従来の支持基板の保持方法を示す図であり、図１３（Ａ）は、成膜装置５０００において支持基板５００を保持した状態を示す側面の断面図であり、図１３（Ｂ）は、図１３（Ａ）の矢視Ｄ－Ｄ線断面を示す図である。

［第１実施形態］
（支持基板）
本発明の第一実施形態にかかる支持基板１００について、図面を参照して説明する。本実施形態の支持基板１００は、化学蒸着により炭化ケイ素、窒化チタン、窒化アルミニウム、炭化チタン、ダイヤモンドライクカーボン等の多結晶膜を成膜させる成膜対象として用いることができる。本実施形態では、炭化ケイ素多結晶膜を成膜する場合を例示して説明する。

図１、図２、図３、図４に示すように、本実施形態の支持基板１００は、化学蒸着により炭化ケイ素多結晶膜Ｆを成膜させる成膜対象面１１１、成膜対象面１１１に対して裏面となる成膜対象面１１２を有する被成膜部１１０と、化学蒸着の際に後述する保持部材１０８１により保持され、一体化部分１３０によって被成膜部１１０と一体化する被保持部１２０と、を備える。また、本実施形態の支持基板１００は、例えば、被保持部１２０を１つ備えている。なお、図２に示すように、支持基板１００において、被成膜部１１０、一体化部分１３０及び被保持部１２０の連なる方向を方向Ｘ、被成膜部１１０の面内で、方向Ｘに直交する方向を方向Ｙとする。

また、支持基板１００は、例えば、厚さ０．５ｍｍ～１０ｍｍで平板状に形成することができる。厚さが０．５ｍｍを下回ると、支持基板１００の強度が不足しやすく、後述する成膜工程中に落下することがある。また、１０ｍｍを超えると、炭化ケイ素多結晶膜Ｆを成膜した後に支持基板１００を除去するときの燃焼や酸を用いた溶解等の処理時間が長くなり、また、材料の無駄となり高コストになるおそれがある。また、支持基板１００は、平行平板状のもの、すなわち、図面に示すように、成膜対象面１１１、１１２が表面と裏面に相当する平行な平板を好適に用いることができる。なお、本明細書において、平行平板における「平行」は、厳密な平行だけでなく、支持基板１００の平行な面を作成する上で不可避な誤差を有する場合も含む。また、支持基板１００の材質は、特に限定されず、所望の多結晶膜を成膜させることができる任意の材料を用いることができ、例えば、黒鉛やケイ素を用いることができる。また、支持基板１００の材質としては、被保持部１２０を形成することを考慮して、より加工が容易な黒鉛を好適に用いることができる。

被成膜部１１０は、例えば４インチまたは６インチの円板状であり、所望の大きさの炭化ケイ素多結晶膜Ｆに応じた大きさに形成されている。また、被保持部１２０は、外形が被成膜部１１０よりも小さい円形状であり、円環状の円環部１２１と、円環部１２１の内側に形成され、保持部材１０８１を通すことができる貫通孔１２２と、を有する。

また、一体化部分１３０は、被成膜部１１０と被保持部１２０との境界部分であり、くびれている。すなわち、図２に示すように、一体化部分１３０は、一体化部分１３０の方向Ｙにおける両端部に形成された一対のくびれ部１３１を有しており、方向Ｙにおいて、被保持部１２０の直径の長さＬ１が、一体化部分１３０の寸法Ｌ２（一対のくびれ部１３１同士をつなぐ直線の長さ）よりも大きくなることでくびれ形状となっている。

成膜工程後に、保持部材１０８１と支持基板１００は、炭化ケイ素多結晶膜Ｆが成膜して一体化してしまうため、保持部材１０８１、ナットＮ１、ナットＮ２から支持基板１００を分離することは困難である。そこで、一体化部分１３０で被成膜部１１０と被保持部１２０とを分離できれば、後工程に用いる被成膜部１１０を容易に取り出せる。一体化部分１３０がくびれていることにより、炭化ケイ素多結晶膜Ｆを成膜させた後、被成膜部１１０と被保持部１２０とを、例えば折り取る等することで分離するときに、一体化部分１３０に加えられる力がより狭い部分に加わることになる。よって、被成膜部１１０と被保持部１２０とを分離しやすくなり、作業性を向上させるとともに、被成膜部１１０と被保持部１２０とを分離するときに発生し得る炭化ケイ素多結晶膜Ｆの割れやクラック等の損傷を防止することができる。

また、支持基板１００は、一体化部分１３０において、被成膜部１１０と被保持部１２０との境界線１３２の長さである、一対のくびれ部１３１同士の間をつなぐ直線の長さＬ２が、８ｍｍ～１２ｍｍであることが好ましい。これにより、保持部材１０８１に保持された状態における、支持基板１００が一体化部分１３０で折れたり、撓んだりすることがない程度の強度と、被成膜部１１０と被保持部１２０とを分離するときの分離容易性を両立させることができる。

本実施形態の支持基板１００であれば、支持基板１００を１箇所で保持することにより、化学蒸着により成膜したときに、複数箇所の保持では発生頻度が高い場合がある、成膜された炭化ケイ素多結晶膜Ｆや支持基板１００の割れやクラック等の損傷を防止することができる。

（支持基板の保持方法）
次に、本発明の一実施形態にかかる支持基板の保持方法を、図３を参照して説明する。本実施形態では、成膜装置１０００における、前述の支持基板１００の保持方法を説明する。

図３（Ａ）に示すように、成膜装置１０００は、化学蒸着により、支持基板１００に炭化ケイ素多結晶膜Ｆを成膜させることができる。成膜装置１０００は、成膜装置１０００の外装となる筐体１０１０と、支持基板１００に炭化ケイ素多結晶膜Ｆ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、支持基板１００を保持する基板ホルダー１０８０を有する。また、基板ホルダー１０８０は、棒状の保持部材１０８１と、保持部材１０８１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の底部に設けられ、保持台座１０８２には、保持部材１０８１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、棒状の保持部材１０８１を縦方向に保持することができる。すなわち、支持基板１００は、保持部材１０８１に、成膜対象面１１１、１１２が水平方向になるように保持される。また、保持部材１０８１において、支持基板１００が保持される箇所は、後述するナットＮ１、ナットＮ２を締結するためのねじ切り加工が施されている。また、保持部材１０８１、ナットＮ１、Ｎ２の材質としては、特に限定されず、耐熱性や加工性を考慮して、例えば、黒鉛を好適に用いることができる。

図３（Ａ）、図３（Ｂ）に示すように、支持基板１００は、保持部材１０８１により被保持部１２０を保持されることで、保持される。作業の手順としては、まず、保持部材１０８１をナットＮ１に挿通しておき、支持基板１００の貫通孔１２２に保持部材１０８１を通し、さらに、保持部材１０８１をナットＮ２に挿通する。ナットＮ１とナットＮ２により支持基板１００の被保持部１２０を挟み込んで締結することにより、保持部材１０８１により支持基板１００を保持することができる。また、保持部材１０８１に複数の支持基板１００を保持する場合には、上記作業を繰り返して行う。なお、一対のナットＮ１、ナットＮ２で支持基板１００を挟んで保持部材に支持基板１００を保持することができれば、上記作業の順序は変更してもよい。

また、ナットＮ１、ナットＮ２の径寸法は特に限定されないが、被成膜部１１０に干渉しない、被保持部１２０と同じ程度の大きさのナットＮ１、ナットＮ２を用いることで、被成膜部１１０と被保持部１２０との分離が容易となるため、炭化ケイ素多結晶膜Ｆを支持基板１００から燃焼除去等することで得られる炭化ケイ素多結晶基板の歩留まりを向上させることができる。

また、１つの保持部材１０８１に保持する支持基板１００の数や成膜室１０２０内に設置する、支持基板１００を保持した保持部材１０８１の数は特に限定されず、成膜室１０２０の大きさ等に合わせて適宜変更できる。

本実施形態の支持基板１００の保持方法によれば、被保持部１２０を保持部材１０８１により保持することで、支持基板１００を従来よりも少ない箇所で保持することとなり、化学蒸着により成膜したときに、複数箇所の保持では発生頻度が高い場合がある、成膜された炭化ケイ素多結晶膜Ｆや支持基板１００の割れやクラック等の損傷を防止することができる。

（成膜方法）
次に、本発明の一実施形態にかかる成膜方法を、図３、図４を参照して説明する。本実施形態では、前述の成膜装置１０００を用いて支持基板１００に炭化ケイ素多結晶膜Ｆを成膜する、成膜方法を説明する。以下の説明は成膜方法の一例であり、問題のない範囲で温度、圧力、ガス雰囲気等の各条件や、手順等を変更してもよい。

本実施形態の成膜方法は、前述の保持方法により、保持部材１０８１に保持された支持基板１００に、化学蒸着により炭化ケイ素多結晶膜Ｆを成膜する成膜工程を含む。

成膜工程について説明する。まず、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により支持基板１００を加熱する。成膜の反応温度（例えば、１２００℃程度）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Ｆの成分を含む原料ガスやキャリアガスを供給する。

原料ガスとしては、炭化ケイ素多結晶膜Ｆ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、モノクロロシラン（ＳｉＨ_３Ｃｌ）、ジクロロシラン（ＳｉＨ_２Ｃｌ_２）、トリクロロシラン（ＳｉＨＣｌ_３）、テトラクロロシラン（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）を用いることができる。Ｃ系原料ガスとしては、例えば、メタン（ＣＨ_４）、プロパン（Ｃ_３Ｈ_８）、アセチレン（Ｃ_２Ｈ_２）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（ＣＨ_３Ｃｌ_３Ｓｉ）、トリクロロフェニルシラン（Ｃ_６Ｈ_５Ｃｌ_３Ｓｉ）、ジクロロメチルシラン（ＣＨ_４Ｃｌ_２Ｓｉ）、ジクロロジメチルシラン（（ＣＨ_３）_２ＳｉＣｌ_２）、クロロトリメチルシラン（（ＣＨ_３）_３ＳｉＣｌ）等のＳｉとＣとを両方含むガスも、原料ガスとして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Ｆの成膜を阻害することなく、原料ガスを支持基板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Ｆを支持基板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（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Ｆ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Ｆ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、ＴｉＣｌ_４ガス、Ｎ_２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、ＡｌＣｌ_３ガス、ＮＨ_３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、ＴｉＣｌ_４ガス、ＣＨ_４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。

支持基板１００の表面や気相での化学反応により、加熱した支持基板１００の両面に炭化ケイ素多結晶膜Ｆを成膜させることができる。これにより、図４に示すように、支持基板１００に炭化ケイ素多結晶膜Ｆが成膜された、蒸着物が得られる。なお、成膜工程後は、図４に示すように、支持基板１００だけではなく、ナットＮ１、ナットＮ２、保持部材１０８１の周囲にも炭化ケイ素多結晶膜Ｆが成膜している。

本実施形態の成膜方法は、上記の成膜工程後、被成膜部１１０と被保持部１２０とを分離する分離工程を含んでいてもよい。

分離工程は、上記成膜工程後、被成膜部１１０と被保持部１２０とを一体化する一体化部分１３０に力を加えて、炭化ケイ素多結晶膜Ｆが成膜した被成膜部１１０を折り取ること等により、被成膜部１１０と被保持部１２０とを分離する工程である。

分離工程の後は、支持基板１００を除去することにより、炭化ケイ素多結晶基板を得ることができる。支持基板１００は、例えば、黒鉛製の支持基板１００を用いた場合には、Ｏ_２や空気等の酸化性ガス雰囲気下で数百度に加熱して、支持基板１００のみを燃焼させることにより、支持基板１００を除去することができる。また、例えば、ケイ素製の支持基板１００を用いた場合には、硝フッ酸（硝酸とフッ化水素酸の混合酸）に浸漬して、支持基板１００のみを溶解することで、支持基板１００を除去することができる。

また、本実施形態の成膜方法によれば、多数箇所（例えば、４箇所）の保持では発生頻度が高い場合がある、成膜された炭化ケイ素多結晶膜Ｆや支持基板１００の割れやクラック等の損傷を防止することができる。

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工程等を含み、以下に示すような変形等も本発明に含まれる。なお、以下の変形例において、前述した実施形態と同じ構成には同じ符号を付して説明を省略する。

前述した実施形態においては、支持基板１００の被保持部１２０には貫通孔１２２が形成されていたが、図５、図６に示すように、支持基板の被保持部が貫通孔を有していなくてもよい。

［第２実施形態］
図５（Ａ）に示す、支持基板１００Ａは、被成膜部１１０と、被保持部１２０Ａと、被成膜部１１０と被保持部１２０Ａとを一体化する一体化部分１３０と、を備える。被保持部１２０Ａは、被成膜部１１０と同じ厚さを有し、成膜対象面１１１、１１２と面一の面が四角状である。図５（Ｂ）は、支持基板１００Ａを保持部材１０８１に保持した状態の一部を示す斜視図である。図５（Ｂ）に示すように、支持基板１００Ａは、保持部材１０８１を挿通したナットＮ１、ナットＮ２の間に被保持部１２０Ａを挿し込んで保持部材１０８１に被保持部１２０Ａの先端１２０Ａ１を当接させて、上下よりナットＮ１、ナットＮ２を締結することで、保持部材１０８１に保持することができる。

［第３実施形態］
図６（Ａ）に示す、支持基板１００Ｂは、被成膜部１１０と、被保持部１２０Ｂと、被成膜部１１０と被保持部１２０Ｂとを一体化する一体化部分１３０と、を備える。被保持部１２０Ｂは、被成膜部１１０と同じ厚さを有し、成膜対象面１１１、１１２と面一の面が円形状である。すなわち、第１実施形態と同様に、一体化部分１３０はくびれている。図６（Ｂ）は、支持基板１００Ｂを保持部材１０８１に保持した状態の一部を示す斜視図である。図６（Ｂ）に示すように、支持基板１００Ｂは、保持部材１０８１を挿通したナットＮ１、ナットＮ２の間に被保持部１２０Ｂを挿し込んで保持部材１０８１に被保持部１２０Ｂの先端１２０Ｂ１を当接させて、上下よりナットＮ１、ナットＮ２を締結することで、保持部材１０８１に保持することができる。また、被保持部１２０Ｂが円形状に形成されており、一体化部分１３０がくびれていることから、被成膜部１１０と被保持部１２０Ｂとを、例えば折り取る等することで分離するときに、被成膜部１１０と被保持部１２０Ｂとをより容易に分離することができる。

［第４実施形態］
また、図７に示すように、支持基板１００Ｃの被保持部１２０Ｃが二又状に形成されていてもよい。支持基板１００Ｃは、被成膜部１１０と、被保持部１２０Ｃと、被成膜部１１０と被保持部１２０Ｃとを一体化する一体化部分１３０と、を備える。被保持部１２０Ｃは、一体化部分１３０と連なる側とは反対側が開いた、二又状の両端１２０Ｃ２、１２０Ｃ３によって、平面視半円環状に形成されている。被保持部１２０Ｃの二又状の両端１２０Ｃ２、１２０Ｃ３をつなぐ内縁部１２０Ｃ１は、保持部材１０８１の外周と対応可能な略半円状に形成されている。

支持基板１００Ｃは、保持部材１０８１を挿通したナットＮ１、ナットＮ２の間に被保持部１２０Ｃを挿し込んで保持部材１０８１の外周に被保持部１２０Ｃの内縁部１２０Ｃ１を当接させて、ナットＮ１、ナットＮ２を締結することで、保持部材１０８１に保持することができる。また、被保持部１２０Ｃが半円環状に形成されており、一体化部分１３０がくびれていることから、被成膜部１１０と被保持部１２０Ｃとを分離するときに、被成膜部１１０と被保持部１２０Ｃとをより容易に分離することができる。なお、内縁部１２０Ｃ１は、保持部材１０８１の外周よりも大きい形状に形成されていてもよく、このとき、保持部材１０８１の外周に被保持部１２０Ｃの内縁部１２０Ｃ１の一部を当接させて、保持部材１０８１に支持基板１００Ｃを保持させることができる。

以上のように、支持基板１００Ｃの被保持部１２０Ｃが二又状に形成されていることにより、ナットＮ１、ナットＮ２により締結される被保持部１２０Ｃの面積が、前述した第２実施形態の支持基板１００Ａの被保持部１２０Ａや第３実施形態の支持基板１００Ｂの被保持部１２０Ｂよりも大きくなるため、より確実な支持基板１００Ｃの保持が可能となる。また、支持基板の貫通孔等に保持部材１０８１を通す作業を省略することができ、作業性を向上させることができる。

［第５実施形態］
また、図８に示す支持基板１００Ｄのように、支持基板は、一体化部分１３０Ｄに、被保持部１２０と被成膜部１１０との分離がより容易となるように、溝１３３Ｄを有していてもよい。

支持基板１００Ｄは、被成膜部１１０と、被保持部１２０と、被成膜部１１０と被保持部１２０とを一体化する一体化部分１３０Ｄと、を備える。一体化部分１３０Ｄには、方向Ｙに沿って、２箇所のくびれ１３１をつなぐ直線状であって、支持基板１００の表面から厚さ方向に、溝１３３Ｄが形成されている。図９（Ａ）は、図８に示した支持基板１００Ｄの矢視Ｃ－Ｃ断面を示す一部断面図である。図９（Ａ）に示すように、溝１３３Ｄは、等幅で、支持基板１００Ｄの厚さ方向に向かって形成されている。

支持基板１００Ｄは、支持基板１００Ｄの一体化部分１３０Ｄに、被保持部１２０と被成膜部１１０とを分離可能な溝１３３Ｄを有している。このことから、被成膜部１１０と被保持部１２０とを分離するとき、すなわち、炭化ケイ素多結晶膜Ｆが成膜した被成膜部１１０を折り取る等するときに、溝１３３Ｄに沿って力が加わりやすくなり、所望の位置で被成膜部１１０を分離しやすくなる。また、溝１３３Ｄが形成された箇所の厚さが薄くなることにより、被成膜部１１０と被保持部１２０とをより容易に分離することができる。

また、図９（Ｂ）、図９（Ｃ）に示すように、一体化部分に形成された溝が、くさび状であってもよい。

［第６実施形態］
図９（Ｂ）に示す支持基板１００Ｅは、被成膜部１１０と、被保持部１２０と、被成膜部１１０と被保持部１２０とを一体化する一体化部分１３０Ｅと、を備え、一体化部分１３０Ｅには、くさび状の溝１３３Ｅが形成されている。すなわち、支持基板１００Ｅは、溝１３３Ｅの形状のみが支持基板１００Ｄと異なる。溝１３３Ｄは、支持基板１００Ｅの厚さ方向に向かって溝１３３Ｄの幅が徐々に狭くなるように、形成されている。

支持基板１００Ｅの一体化部分１３０Ｅに形成された溝１３３Ｅがくさび状であることから、被成膜部１１０と被保持部１２０とを分離するときとき、すなわち、炭化ケイ素多結晶膜Ｆが成膜した被成膜部１１０を折り取る等するときに、加えられた力が溝１３３Ｅの先端部分１３２Ｅ１に集中しやすくなる。このことから、支持基板１００Ｄと比べて、被成膜部１１０と被保持部１２０とをさらに容易に分離することができる。

［第７実施形態］
図９（Ｃ）に示す支持基板１００Ｆは、被成膜部１１０と、被保持部１２０と、被成膜部１１０と被保持部１２０とを一体化する一体化部分１３０Ｆと、を備え、一体化部分１３０Ｆには、支持基板１００Ｆの両面から形成された２つのくさび状の溝１３３Ｆが形成されている。すなわち、支持基板１００Ｆは、溝１３３Ｆが支持基板１００Ｆの両面から形成されている点が支持基板１００Ｅと異なる。

溝１３３Ｆが、支持基板１００Ｆの両面から形成されていることから、被成膜部１１０と被保持部１２０とを分離するときに、被成膜部１１０と被保持部１２０とをさらに容易に分離することができる。

［第８実施形態］
また、図１０に示すように、支持基板は、一体化部分に、被成膜部と被保持部との境界線１３２Ｇ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いてもよい。

支持基板１００Ｇは、被成膜部１１０と、被保持部１２０Ｇと、被成膜部１１０と被保持部１２０Ｇとを一体化する一体化部分１３０Ｇと、を備える。被保持部１２０Ｇは、被成膜部１１０と同じ厚さを有し、成膜対象面１１１、１１２と面一の面が四角状である。また、一体化部分１３０Ｇには、被成膜部１１０と被保持部１２０との境界線１３２Ｇに沿ってミシン目状に形成された、複数の貫通孔１３３Ｇが形成されている。

被成膜部１１０と被保持部１２０との境界線１３２Ｇに沿ってミシン目状に形成された、複数の貫通孔１３３Ｇが形成されていることから、被成膜部１１０と被保持部１２０とを分離するときに、炭化ケイ素多結晶膜Ｆが成膜した被成膜部１１０を折り取る等するときに、貫通孔１３３Ｇが形成された部分が折り取りやすくなり、被成膜部１１０と被保持部１２０とを容易に分離することができる。

［第９実施形態］
前述した支持基板の保持方法の実施形態においては、支持基板１００が、保持部材１０８１に、成膜対象面１１１、１１２が水平方向になるように保持されていたが、成膜対象面１１１、１１２の保持方向は特に限定されるものではなく、例えば、成膜対象面１１１、１１２が鉛直方向になるように支持基板１００が保持されてもよい。

図１１は、成膜装置１０００とは異なる基板ホルダーを有する成膜装置１０００Ａを示す図である。

成膜装置１０００Ａの基板ホルダー１０８０Ａは、棒状の保持部材１０８１と、保持部材１０８１を成膜室１０２０内に固定する２つの保持台座１０８２Ａ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１０８２Ａには、保持部材１０８１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、棒状の保持部材１０８１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１０００Ａにおいて、支持基板１００は、保持部材１０８１に、成膜対象面１１１、１１２が鉛直方向になるように保持される。

［第１０実施形態］
また、特に、支持基板の成膜対象面が鉛直方向になるように保持される場合、図１２に示すように、支持基板の被保持部がフック状に形成されていてもよい。

図１２に示す支持基板１００Ｈは、被成膜部１１０と、被保持部１２０Ｈと、被成膜部１１０と被保持部１２０Ｈとを一体化する一体化部分１３０と、を備える。被保持部１２０Ｈは、フック状、すなわち、円環の一部が開いたアーチ状に形成されており、被保持部１２０Ｈの一方の端部１２０Ｈ１が一体化部分１３０に連なっている。また、被保持部１２０Ｈは、一方の端部１２０Ｈ１と他方の端部１２０Ｈ２とをつなぐ内縁部１２０Ｈ３が、保持部材１０８１の外周と対応可能な形状に形成されている。

支持基板１００Ｈは、ナットＮ１、ナットＮ２に挿通させた保持部材１０８１を保持台座１０８２Ａに固定し、保持部材１０８１のナットＮ１、ナットＮ２の間の部分にフック状の被保持部１２０Ｈを引っかけて、被保持部１２０Ｈの内縁部１２０Ｈ３を保持部材１０８１に当接させる。さらに、ナットＮ１、ナットＮ２を締結することにより、支持基板１００Ｈを保持部材１０８１に保持することができる。また、被保持部１２０Ｈがフック状であることから、ナットＮ１、ナットＮ２の締結が不十分な場合であっても、支持基板１００Ｈが落下することを防止することができる。なお、支持基板１００Ｈは、図３に示したように、成膜対象面１１１、１１２が水平になるように保持することもできる。

以上のように、支持基板１００Ｈの被保持部１２０Ｈがフック状に形成されていることにより、支持基板の貫通孔等に保持部材１０８１を通す作業を省略することができ、作業性を向上させることができる。

上記に一体化部分の形状について種々の変形例を示したように、支持基板の大きさ、厚さ等の形状や成膜条件により必要な一体化部分の強度や、支持基板を保持するときの作業性等を考慮して、一体化部分の形状を設定することができる。

なお、上記の実施形態（図１～図１２）では、支持基板を１箇所で保持する態様を説明したが、本発明はこれに限定されず、例えば、２、３箇所の保持等の複数保持も可能である。

以下、本発明の実施例および比較例によって、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、前述した実施形態の支持基板１００を保持部材１０８１に保持し、成膜装置１０００を用いて炭化ケイ素多結晶膜Ｆを成膜する成膜工程を行った。

（実施例１）
支持基板１００として、直径１５１ｍｍ、厚さ１０００μｍの平行平板状の黒鉛基板を用いた。保持部材１０８１をナットＮ１に挿通しておき、支持基板１００の貫通孔１２２に保持部材１０８１を通し、さらに、保持部材１０８１をナットＮ２に挿通した。ナットＮ１とナットＮ２により支持基板１００の被保持部１２０を挟み込んで締結して、保持部材１０８１により支持基板１００を保持した。支持基板１００を保持した保持部材１０８１を成膜室１０２０内の保持台座１０８２に固定した。成膜室１０２０内に５０枚の支持基板１００を保持して、１回の成膜工程により５０枚の支持基板１００に炭化ケイ素多結晶膜Ｆを成膜させた。

次に、成膜工程を行った。成膜室１０２０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は、ＳｉＣｌ_４：ＣＨ_４：Ｈ_２：Ｎ_２＝１：１：１０：１０の比率で上記ガスを混合して成膜室１０２０内に供給し、４０時間の成膜を実施し、２ｍｍの厚さに炭化ケイ素多結晶膜Ｆを成膜した。このときの炉内圧力は３０ｋＰａであった。以上により成膜工程が終了し、５０枚の支持基板１００から、１００枚の炭化ケイ素多結晶膜Ｆが得られた。成膜工程終了後、成膜装置１０００内を徐冷して、成膜装置１０００から炭化ケイ素多結晶膜Ｆが成膜された支持基板１００を取り出した。さらに、炭化ケイ素多結晶膜Ｆに割れやクラック等の損傷が生じているかを、目視において確認した。損傷の確認をしたところ、得られた炭化ケイ素多結晶膜Ｆ１００枚において、割れやクラック等の損傷が生じたのは０枚であった。

次に、支持基板１００の被成膜部１１０と被保持部１２０とを分離する分離工程を行った。分離工程は、一体化部分１３０に力を加え、炭化ケイ素多結晶膜Ｆが成膜した被成膜部１１０ごと折り取ることにより行った。さらに、炭化ケイ素多結晶膜Ｆに割れやクラック等の損傷が生じているかを、目視において確認した。損傷の確認をしたところ、得られた炭化ケイ素多結晶膜Ｆ１００枚において、割れやクラック等の損傷が生じた炭化ケイ素多結晶膜Ｆは０枚であった。さらに、炭化ケイ素多結晶膜Ｆが成膜した被成膜部１１０を酸素雰囲気下で８００℃に加熱して、被成膜部１１０を燃焼除去した後の炭化ケイ素多結晶膜Ｆにも、割れやクラック等の損傷は認められなかった。

（比較例１）
比較例１として、４本の黒鉛製の保持部材を有する基板ホルダーと、被成膜部のみであり、被保持部を有しない、通常用いられる円形の平行平板状の黒鉛製の支持基板５００を用いた。その他の構成は図１３（Ａ）に示す従来の成膜装置５０００と同じものを用いた。図１３（Ｂ）に示すように、支持基板は、４本の保持部材をそれぞれ黒鉛製の２つのナットに挿通させておき、２つのナットの間に支持基板を挟んでナットを締結させることにより、保持部材に保持した。また、炭化ケイ素多結晶膜の成膜条件は実施例１と同様にして行った。

成膜装置５０００から取り出した炭化ケイ素多結晶膜に割れやクラック等の損傷が生じているかを、目視において確認した。損傷の確認をしたところ、得られた炭化ケイ素多結晶膜１００枚において、２０枚の炭化ケイ素多結晶膜に割れやクラック等の損傷が生じていた。

本発明の例示的態様である実施例１の支持基板であれば、化学蒸着により成膜したときに、成膜された膜や支持基板の割れやクラック等の損傷を防止することができることが示された。また、被保持部との分離工程や被成膜部の除去処理によっても、成膜された膜に、新たに割れやクラック等の損傷は認められなかった。

１００ 支持基板
１１０ 被成膜部
１２０ 被保持部
１３０ 一体化部分
１１１、１１２ 成膜対象面
１２２ 貫通孔
１３１ くびれ部
１３２、１３２Ｇ 境界線
１３３Ｄ、１３３Ｅ、１３３Ｆ 溝
１３３Ｇ 貫通孔
１０８１ 保持部材

Claims (9)

1. 化学蒸着による成膜対象面を有する被成膜部と、化学蒸着の際に保持部材により保持され、一体化部分によって前記被成膜部と一体化する被保持部と、を備え、
   前記被保持部が、前記保持部材を通すことができる貫通孔を有する、またはフック状である、支持基板。
2. 前記被成膜部と前記被保持部とを一体化する前記一体化部分がくびれている、請求項１に記載の支持基板。
3. 前記一体化部分における、前記被成膜部と前記被保持部との境界線の長さが、８ｍｍ～１２ｍｍである、請求項２に記載の支持基板。
4. 前記一体化部分には、前記被保持部と前記被成膜部とを分離可能な溝を有する、請求項１～３のいずれか１項に記載の支持基板。
5. 前記溝がくさび状である、請求項４に記載の支持基板。
6. 前記一体化部分には、前記被成膜部と前記被保持部との境界線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または２に記載の支持基板。
7. 前記保持部材により前記被保持部を保持して、請求項１～６のいずれか１項に記載の支持基板を保持する、支持基板の保持方法。
8. 請求項７に記載の支持基板の保持方法により保持された支持基板に、化学蒸着により膜を成膜する成膜工程を含む、成膜方法。
9. 前記成膜工程後、前記被成膜部と前記被保持部とを分離する分離工程を含む、請求項８に記載の成膜方法。

Images