WO2017061122A1 - 単結晶炭化ケイ素基板の加熱処理容器及びエッチング方法 - Google Patents

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support member
treatment container
sic substrate
bottom plate
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聡 鳥見
篠原 正人
紀人 矢吹
暁 野上
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東洋炭素株式会社
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Definitions

  • the present disclosure mainly relates to a heat treatment container used when etching a single crystal silicon carbide (SiC) substrate.
  • SiC silicon carbide
  • SiAs gallium arsenide
  • Patent Document 1 discloses a heat treatment container used when etching this kind of disk-shaped SiC substrate.
  • a heat treatment container used when etching this kind of disk-shaped SiC substrate.
  • a plurality of spacers are interposed between the disc-shaped single crystal SiC substrate and the inner bottom surface of the heat treatment container, and the SiC substrate is supported by the spacers.
  • both surfaces (upper surface and lower surface, Si surface and C surface) of the main surface of the SiC substrate are sufficiently exposed to the internal space of the heat treatment container, and the heat treatment is performed under the vapor pressure of Si. By doing so, both main surfaces are etched.
  • a trace remains on the SiC substrate side when etching is performed in a state where the spacer is in contact with one main surface (lower surface) of the SiC substrate with a small area.
  • a relative protrusion due to a masking effect is formed on one main surface (lower surface) of the SiC substrate.
  • This protrusion may cause a decrease in adhesion to the susceptor or a vacuum chuck failure in the process of growing an epitaxial layer performed on the SiC substrate after the etching process or in the plasma dry etching process. It was. Therefore, in the configuration of Patent Document 1, the main surface (that is, the upper surface) opposite to the main surface with which the spacer is in contact is the surface to be processed (the surface on which a device or the like is mounted).
  • the present disclosure has been made in view of the above circumstances, and its potential purpose is to eliminate the influence of the trace formed on the SiC substrate side by supporting the SiC substrate on the quality of the SiC substrate,
  • the object is to prevent dust and the like from adhering to the surface to be processed.
  • the heat treatment container includes a support member that supports the SiC substrate when the disk-shaped SiC substrate that is an object is etched.
  • the support member has an inclined portion that is inclined so as to approach the center line of the SiC substrate as it goes downward for supporting the end of the lower surface of the SiC substrate.
  • the support member supports the SiC substrate in a state in which only the lower surface end of the SiC substrate is in contact, the region of the end where the trace made on the SiC substrate side when contacting the support member is discarded by subsequent processing It does not remain in any other part. Therefore, the SiC substrate can be supported so that the surface to be processed faces downward, and by doing so, it is possible to suppress dust from adhering to the surface to be processed.
  • the heat treatment container has the following configuration. That is, the inclined portion is formed in a planar shape, a cylindrical surface shape, a conical surface shape, or a ridgeline shape. The upper and lower halfway part of the inclined part contacts the end of the lower surface of the SiC substrate.
  • the SiC substrate as the object can be held by the support member in a stable state.
  • the heat treatment container has the following configuration. That is, the heat treatment container further includes a bottom plate that forms the bottom of the heat treatment container. The support member is detachably attached to the bottom plate.
  • the surface of the support member is attached to the Si by removing the support member from the bottom plate and leaving it outside the heat treatment container. It is possible to prevent chemical change and sticking to the SiC substrate during the etching process. Therefore, it is possible to prevent the SiC substrate from cracking.
  • the heat treatment container has the following configuration. That is, the support member is made of tantalum carbide or niobium carbide. The inner bottom surface of the bottom plate and the surface exposed to the internal space of the heat treatment container are made of tantalum silicide.
  • the surface exposed to the inner bottom surface of the bottom plate and the internal space of the heat treatment container is used as the Si supply source, and the atmosphere of Si in the heat treatment container Can be formed efficiently and the SiC substrate can be etched.
  • the heat treatment container has the following configuration. That is, one of a shaft-like insertion portion or an insertion hole is formed at the lower end portion of the support member.
  • the bottom plate is formed with an insertion hole or an axial insertion portion corresponding to one of the axial insertion portion or the insertion hole.
  • the heat treatment container has the following configuration. That is, a male screw is formed in the shaft-like insertion part. A female screw is formed in the insertion hole.
  • the support member is preferably attached to the bottom plate through an attachment structure having a clearance.
  • the support member moves with respect to the bottom plate so as to absorb the change in dimension, so that it is possible to suppress stress on the SiC substrate. It is possible to prevent the SiC substrate from warping or cracking.
  • the support member is configured to be able to change the inclination of the inclined portion by the clearance.
  • the SiC substrate since the position when the SiC substrate contacts the inclined portion of the support member changes in the vertical direction, the SiC substrate does not warp or crack even if the dimensions of the bottom plate and the support member change due to thermal expansion. It can be supported in a stable state by the support member.
  • the heat treatment container using the heat treatment container, with the surface to be processed of the SiC substrate facing downward, the end of the surface to be processed is supported by the support member, An etching method for performing an etching process on the SiC substrate is provided.
  • the SiC substrate is supported and the etching process is performed so that the surface to be processed faces downward, so that it is possible to suppress dust from adhering to the surface to be processed.
  • the disassembled perspective view of the heat processing container which concerns on one Embodiment of this indication.
  • the perspective view which shows the structure of the baseplate with which a heat processing container is equipped, and a supporting member.
  • Side surface sectional drawing of a heat processing container which shows a mode that the inclination of the inclined surface of a supporting member changes.
  • the side sectional view of the heat treatment container concerning another embodiment of this indication.
  • FIG. 1 is an exploded perspective view of a heat treatment container 1 according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 2 is a perspective view showing the configuration of the bottom plate 3 and the support member 6 provided in the heat treatment container 1.
  • FIG. 3 is a side sectional view of the heat treatment container 1.
  • FIG. 4 is a side cross-sectional view showing how the inclination of the inclined surface 6F of the support member 6 changes.
  • the heat treatment container 1 shown in FIG. 1 and FIG. 3 is used for accommodating the SiC substrate 2 as an object when the disk-shaped SiC substrate 2 is etched, and the outer shape is a substantially cylindrical shape. Is formed.
  • the heat treatment container 1 includes a disk-shaped bottom plate 3, a cylindrical body portion 4, and a lid 5.
  • the heat treatment container 1 is configured such that the inner space is in a semi-sealed state by overlapping the bottom plate 3, the body portion 4, and the lid 5 in the vertical direction as shown in FIGS. 1 and 3.
  • a heat treatment is performed in an environment of 1500 ° C. or higher and 2200 ° C. or lower, preferably 1600 ° C. or higher and 2000 ° C. or lower, with the SiC substrate 2 housed in the heat treatment vessel 1 and filled with the vapor pressure of Si.
  • the main surface of the SiC substrate 2 can be etched.
  • main surface refers to a surface other than the side surface of SiC substrate 2 (a pair of main planar surfaces).
  • the etched SiC substrate 2 is then subjected to a process of growing an epitaxial layer and an ion implantation process, and the main surface is brought into a state having sufficient flatness and electrical activity by activation after the ion implantation. Then, an area of about several mm from the outer periphery of the disk-shaped SiC substrate 2 (for example, about 3 mm when the outer diameter of the SiC substrate 2 is 100 mm) is regarded as an abandoned area (edge exclusion), and the remaining part is used. Thus, a semiconductor element is manufactured.
  • the heat treatment container 1 is a container whose outer shape is substantially cylindrical. From another point of view, the combination of the bottom plate 3, the body 4 and the lid 5 constitutes a crucible.
  • the heat treatment container (crucible) 1 is heated at the above temperature in a state where it is placed on a support stand or the like provided in a heating furnace (not shown).
  • a tantalum silicide layer (Ta 5 Si 3 ) is formed on the surface exposed to the inside of the heat treatment container 1 in each of the bottom plate 3, the body portion 4, and the lid 5.
  • a tantalum carbide layer (TaC and Ta 2 C) is formed immediately outside the tantalum silicide layer.
  • a tantalum layer (Ta) is formed on the opposite side of the tantalum silicide layer across the tantalum carbide layer.
  • a plurality of support members 6 are arranged on the upper surface of the bottom plate 3 (that is, the inner bottom surface of the heat treatment container 1).
  • the SiC substrate 2 is supported on the bottom plate 3 via a support member 6.
  • the bottom plate 3 is formed in a disk shape having an outer diameter slightly larger than the outer diameter of the SiC substrate 2.
  • the SiC substrate 2 is arranged above the bottom plate 3 with a space from the bottom plate 3 in a state where the center position thereof coincides with the center of the bottom plate 3 in plan view.
  • the tantalum silicide layer formed on the surface exposed to the internal space of the heat treatment container 1 described above functions as a Si supply source for filling the internal space of the heat treatment container 1 with the vapor pressure of Si.
  • This tantalum silicide layer is heated at a temperature of about 1800 ° C. or more and 2000 ° C. or less by bringing dissolved Si into contact with the bottom plate 3 of the heat treatment container 1, the body 4 and the surface exposed to the internal space of the lid 5. It is formed by doing. Thereby, a tantalum silicide layer composed of Ta 5 Si 3 can be realized.
  • the tantalum silicide layer having a thickness of 30 ⁇ m or more and 50 ⁇ m or less is formed. However, the thickness may be, for example, 1 ⁇ m or more and 300 ⁇ m or less depending on the volume of the internal space.
  • Ta 5 Si 3 is formed as tantalum silicide, but tantalum silicide represented by another chemical formula (for example, TaSi 2 ) may be formed. Further, a plurality of tantalum silicides may be formed to overlap each other.
  • a plurality (three in this embodiment) of support members 6 are attached on the bottom plate 3.
  • the support member 6 constitutes a part of the heat treatment container 1 and is for supporting the SiC substrate 2 with an interval from the bottom plate 3 of the heat treatment container 1 when performing the etching process.
  • the support member 6 is provided so as to be detachable from the bottom plate 3.
  • the support members 6 are equally spaced (120 in the present embodiment) on a virtual circle centered on the center of the bottom plate 3 in plan view so as to support the lower end of the disk-shaped SiC substrate 2 at a plurality of locations. Are arranged side by side.
  • Each support member 6 is formed in a conical shape, for example, and has an inclined surface (inclined portion) 6F that inclines so as to approach the center line L (see FIG. 2) of the bottom plate 3 as it goes downward.
  • the support member 6 has an inclined surface 6 ⁇ / b> F that is inclined so as to become higher as the distance from the center of the bottom plate 3 increases.
  • the lower end of the support member 6 is disposed at a position closer to the center line L side than the outer periphery of the SiC substrate 2 in a plan view. Therefore, the support member 6 can support the SiC substrate 2 in contact with the end 2E of the lower surface of the SiC substrate 2 at the inclined surface 6F. That is, support member 6 supports end 2E on the lower surface of SiC substrate 2 (a boundary portion between side surface 2S and lower surface 2U).
  • the support member 6 of the present embodiment has a conical shape whose diameter increases as it goes downward.
  • the SiC substrate 2 can be supported.
  • the support member 6 has a conical shape that protrudes upward in this manner, and the SiC substrate 2 is disposed inside the plurality of inclined surfaces 6F (tapered surfaces 6T), so that the SiC substrate 2 that is the object is stabilized. It can hold
  • the support member 6 supports the SiC substrate 2 in contact with only the lower end 2E of the SiC substrate 2, the etching is performed in contact with the support member 6.
  • the trace made on the SiC substrate 2 side by processing does not remain except in the vicinity of the lower end 2E of the SiC substrate 2. Since the position of the trace is included in the discarded area of the SiC substrate 2 in the process of manufacturing the semiconductor element, the quality of the product is not affected.
  • a large protrusion or the like due to the masking effect is not formed on the lower surface of the SiC substrate 2 as in the prior art, so that the processing surface on which the device or the like is mounted faces downward (face-down state)
  • the SiC substrate 2 can be supported. As a result, it is possible to suppress dust from adhering to the surface to be processed.
  • the support member 6 is made of tantalum carbide (TaC). Thus, only the support member 6 is comprised with the tantalum carbide among the members exposed to the internal space of the heat processing container 1, and the surface (surface exposed to the internal space) of other members is used. A tantalum silicide layer is formed. With this configuration, it is possible to reliably prevent the support member 6 from becoming tantalum silicide and fixed to the SiC substrate 2. In addition, since an atmosphere of Si can be formed in the internal space of the heat treatment container 1 using a tantalum silicide layer over a wide area exposed in the internal space of the heat treatment container 1 as a Si supply source, the concentration of Si in the internal space can be reduced. Thus, the main surface of the SiC substrate 2 can be uniformly etched.
  • TaC tantalum carbide
  • the support member 6 is removed from the bottom plate 3 and the heat treatment container 1 is removed. It is possible to prevent Si from adhering to the surface of the support member 6 and silicidizing. Thereby, it is possible to reliably prevent support member 6 from adhering to SiC substrate 2 during the etching process, and to prevent SiC substrate 2 from cracking.
  • the material constituting the support member 6 is not limited to the above tantalum carbide, and may be made of niobium carbide instead. Also in this case, it is possible to prevent Si from adhering to the surface of the support member 6 and silicidation, and it is possible to prevent the support member 6 and the SiC substrate 2 from being fixed.
  • a shaft 6S on which a male screw is formed is provided at the lower end portion of the support member 6 so as to protrude downward.
  • holes 3H in which internal threads corresponding to the above male threads are formed are provided side by side along the virtual circle in the bottom plate 3 at equal intervals (three in this embodiment).
  • the support member 6 can be attached to the bottom plate 3 by screwing the male screw shaft 6S at the lower end of the support member 6 into the female screw hole 3H. Further, the support member 6 can be detached from the bottom plate 3 by turning the support member 6 in the direction opposite to the above. As described above, since the support member 6 can be attached to or detached from the bottom plate 3 simply by rotating the support member 6, the attachment / detachment work is simple.
  • the dimension of the female screw hole 3H formed in the bottom plate 3 is set to have an appropriate clearance (play) with respect to the male screw shaft 6S. Therefore, the shaft 6 ⁇ / b> S at the lower end of the support member 6 is attached to the bottom plate 3 with a clearance (play) with respect to the bottom plate 3.
  • the screw structure (mounting structure) having such a clearance, even if the dimensions of the SiC substrate 2, the bottom plate 3, and the support member 6 change due to thermal expansion due to heat treatment or the like, the support member 6 absorbs it. 3, it is possible to prevent the SiC substrate 2 from being stressed. Thereby, SiC substrate 2 can be prevented from warping or cracking due to thermal expansion.
  • the support member 6 is inclined as a whole by moving by an amount corresponding to the clearance of the female screw hole 3H with respect to the shaft 6S, so that the inclination of the inclined surface 6F can be changed. Configured. Thereby, even if the dimension of the baseplate 3 and the supporting member 6 changes with thermal expansion, the inclination of the inclined surface 6F can be changed so that the SiC substrate 2 does not warp or crack.
  • FIG. 5 is a side cross-sectional view of a heat treatment container according to another embodiment of the present invention.
  • a female screw hole 6 ⁇ / b> X is formed at the lower end portion of the support member 6, and the shaft 3 ⁇ / b> Y having a male screw corresponding thereto is equally spaced along the virtual circle in the bottom plate 3 (this embodiment). Then, three are arranged side by side.
  • the support member 6 and the bottom plate 3 may be formed with female screws and male screws, respectively.
  • the heat treatment container 1 of the present embodiment includes the support member 6 that supports the SiC substrate 2 when the disc-shaped SiC substrate 2 that is the target is etched.
  • Support member 6 has an inclined surface 6F for supporting end 2E on the lower surface of SiC substrate 2 so as to approach the center line L of SiC substrate 2 as it goes downward.
  • the said support substrate 6 supports the said SiC substrate 2 in the state which contacted only the edge 2E of the lower surface of the SiC substrate 2, the trace made on the SiC substrate 2 side when it contacts the support member 6 is processed after that. Does not remain in the area other than the end area (discard area) that is discarded. Therefore, SiC substrate 2 can be supported so that the surface to be processed faces downward, and by doing so, it is possible to suppress dust from adhering to the surface to be processed.
  • the inclined surface 6F is formed in a conical surface shape (tapered surface 6T).
  • the middle part of the inclined surface 6F is in contact with the lower end 2E of the SiC substrate 2.
  • the SiC substrate 2 as the object can be held by the support member 6 in a stable state.
  • the heat treatment container 1 of the present embodiment further includes a bottom plate 3 that forms the bottom of the heat treatment container 1.
  • the support member 6 is detachably attached to the bottom plate 3.
  • the surface of the support member 6 is tantalum silicided by removing the support member 6 from the bottom plate 3 and leaving it outside the heat treatment container 1. (Siliconization) can be prevented from adhering to the SiC substrate 2 during the etching process. Therefore, it is possible to prevent the SiC substrate 2 from cracking.
  • the support member 6 is made of tantalum carbide or niobium carbide.
  • the inner surface of the bottom plate 3 and the surface exposed to the internal space of the heat treatment container 1 are made of tantalum silicide.
  • a shaft-like insertion portion (shaft 6S) is provided at the lower end portion of the support member 6, and the bottom plate 3 has insertion holes (holes 3H) corresponding to the shaft 6S. ) Is provided.
  • the insertion hole (hole 6X) is provided in the lower end part of the supporting member 6, and the shaft-like insertion part (axis 3Y) corresponding to said hole 6X is provided in the baseplate 3. It is done.
  • the support member 6 can be attached to or detached from the bottom plate 3 simply by inserting the shaft 6S into the hole 3H (or the shaft 3Y into the hole 6X). It will be easy.
  • male screws are formed on the shaft 6S and the shaft 3Y, and female screws are formed on the hole 3H and the hole 6X.
  • the support member 6 can be attached to or detached from the bottom plate 3 simply by rotating the support member 6, and the work of attaching and detaching the support member 6 is simplified.
  • the support member 6 is attached to the bottom plate 3 via a screw structure having a clearance (play).
  • the support member 6 moves relative to the bottom plate 3 so as to absorb the change in dimensions, so that stress is applied to the SiC substrate 2. It can suppress, and it can prevent that the SiC substrate 2 warps or cracks.
  • the support member 6 can change the inclination of the inclined surface 6F by the clearance.
  • the position when the SiC substrate 2 contacts the inclined surface 6F of the support member 6 changes in the vertical direction. Therefore, even if the dimensions of the bottom plate 3 and the support member 6 change due to thermal expansion, the SiC substrate 2 warps. It can be supported in a stable state by the support member 6 without breaking or breaking.
  • the end 2E of the surface to be processed (lower surface 2U) is supported by the support member 6 with the surface to be processed of the SiC substrate 2 facing downward using the heat treatment container 1 described above.
  • the etching process is performed on the SiC substrate 2.
  • the SiC substrate 2 is supported and etched so that the surface to be processed faces downward (in the face-down state), so that it is possible to prevent dust from adhering to the surface to be processed.
  • the support member 6 is a conical member, but the shape of the support member is not limited to this. That is, the support member only needs to have an inclined portion that inclines so as to approach the center line of the SiC substrate as it goes downward.
  • a thin cylindrical wire or a flat plate that is appropriately inclined with respect to the vertical direction. You may comprise by the member of this.
  • the support member may be formed of an inclined round bar-like member, and the SiC substrate may be supported by the cylindrical surface.
  • the shape of the support member may be a combination of a conical upper part having a tapered surface and a cylindrical lower part.
  • the shape of the support member may be a polygonal pyramid such as a triangular pyramid, a hexagonal pyramid, or a twelve pyramid.
  • the SiC substrate may be supported by an inclined plane that the polygonal pyramid has, or the SiC substrate may be supported by an inclined ridge line-shaped portion (knife edge-shaped portion).
  • the support member 6 is slightly moved by the clearance (play) between the male screw shaft 6S at the lower end of the support member 6 and the female screw hole 3H formed in the bottom plate 3.
  • the form of clearance is not limited to this. That is, for example, instead of this, a detachable mounting structure (a dowel structure) including a screw-less shaft-like insertion portion and an insertion hole is provided, and a clearance is provided between the shaft-like insertion portion and the insertion hole. It can also be formed. Further, a groove extending in the radial direction with respect to the center line L of the SiC substrate 2 may be provided in the bottom plate 3 so that the support member slides in the groove. Alternatively, the support member can be configured to move with respect to the bottom plate using a rotating shaft, a cam mechanism, or the like.
  • three support members 6 are provided at equal intervals at positions corresponding to the outer periphery of the SiC substrate 2 in plan view on the bottom plate 3. For example, four or more may be provided. Further, the support members 6 may be arranged at unequal intervals.
  • the support member 6 is not limited to the configuration provided in a protruding manner on the bottom plate 3, and may be configured to be provided on the trunk 4 or the lid 5. Further, the support member 6 may be attached to the bottom plate 3 or the like in a non-detachable manner.
  • the body 4 and the bottom plate 3 are configured to be separable, but the body 4 and the bottom plate 3 may be integrally formed.
  • the SiC substrate 2 may be supported by the support member 6 in a state where a surface (surface to be processed) on which a device or the like is mounted is on the upper side.
  • the support member 6 is directly attached to the bottom plate 3 with screws.
  • the present invention is not limited to this.
  • a pedestal is disposed on the inner bottom surface of the bottom plate 3.
  • the support member may be indirectly attached to the bottom plate via the pedestal. In that case, it can also be set as the structure by which a screw hole is formed in a base.

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Abstract

加熱処理容器(1)は、対象物である円板状のSiC基板(2)をエッチング処理するときに当該SiC基板(2)を支持する支持部材(6)を備える。支持部材(6)は、SiC基板(2)の下面の端(2E)を支持するための、下方に行くに従ってSiC基板(2)の中心線に近づくように傾く傾斜面(6F)を有する。より具体的には、支持部材(6)は、下方に行くに従って径が大きくなる円錐状に形成されており、その周面である円錐面が前記傾斜面(6F)を構成している。この傾斜面(6F)の上下中途部がSiC基板(2)の下面の端(2E)に接触する。

Description

単結晶炭化ケイ素基板の加熱処理容器及びエッチング方法
 本開示は、主要には、単結晶炭化ケイ素(SiC)基板をエッチング処理するときに用いる加熱処理容器に関する。
 炭化ケイ素(SiC)に対しては、ケイ素(Si)やガリウムヒ素(GaAs)等の既存の半導体材料では実現できない、高温、高周波、耐電圧及び耐環境性を実現することが可能な次世代のパワーデバイス、高周波デバイス用半導体の材料として、大きな期待が寄せられている。
 特許文献1は、この種の円板状のSiC基板をエッチング処理する場合に用いられる加熱処理容器を開示する。この加熱処理容器では、円板状の単結晶SiC基板と加熱処理容器の内底面との間に複数個のスペーサが介在され、当該スペーサによりSiC基板が支持されている。このような構成により、SiC基板の主面の両方の面(上面と下面、Si面とC面)が、加熱処理容器の内部空間に対し十分露出し、Siの蒸気圧の下で加熱処理をすること等により両方の主面がエッチング処理されるようになっている。
特開2008-16691号公報
 しかしながら、特許文献1の構成では、スペーサがSiC基板の一方の主面(下面)に小さくない面積で接触した状態でエッチング処理することにより、SiC基板側に跡が残ってしまう。具体的には、SiC基板の一方の主面(下面)に、マスキング効果による相対的な突起が形成される。この突起は、エッチング処理の後にSiC基板に対して行われるエピタキシャル層を成長させる処理や、プラズマドライエッチング処理において、サセプタとの密着性の低下を引き起こしたり、真空チャック不良を引き起こしたりする場合があった。そこで、特許文献1の構成では、スペーサが接触した主面と反対側の主面(即ち、上面)を被処理面(デバイス等を実装する面)としていた。
 しかしながら、特許文献1の構成のようにスペーサと反対側の主面を被処理面とした場合、被処理面に塵埃等が付着し易くなり、SiC基板の品質が劣化してしまうという問題があった。
 本開示は以上の事情に鑑みてされたものであり、その潜在的な目的は、SiC基板を支持することによってSiC基板側に形成される跡がSiC基板の品質に及ぼす影響を無くし、また、被処理面に塵埃等が付着することを抑制することにある。
課題を解決するための手段及び効果
 本開示の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段とその効果を説明する。
 本開示の第1の観点によれば、以下の構成の加熱処理容器が提供される。即ち、この加熱処理容器は、対象物である円板状のSiC基板をエッチング処理するときに当該SiC基板を支持する支持部材を備える。前記支持部材は、前記SiC基板の下面の端を支持するための、下方に行くに従って当該SiC基板の中心線に近づくように傾く傾斜部を有する。
 これにより、支持部材がSiC基板の下面の端のみに接触した状態で当該SiC基板を支持するので、支持部材に接触したときにSiC基板側にできる跡が、その後の処理により捨てられる端の領域以外の部分には残らない。そのため、被処理面が下向きとなるようにSiC基板を支持することができ、そうすることにより被処理面に塵埃が付着することを抑制できる。
 前記の加熱処理容器においては、以下の構成とすることが好ましい。即ち、前記傾斜部は、平面状、円柱面状、円錐面状、又は稜線状に形成されている。前記傾斜部の上下中途部が前記SiC基板の下面の端に接触する。
 これにより、対象物であるSiC基板を、安定した状態で支持部材によって保持することができる。
 前記の加熱処理容器においては、以下の構成とすることが好ましい。即ち、この加熱処理容器は、当該加熱処理容器の底部をなす底板を更に備える。前記支持部材は前記底板に着脱可能に取り付けられる。
 これにより、例えば、加熱処理容器内にSiを付与する処理を行う間は、支持部材を底板から取り外して加熱処理容器の外に出しておくことにより、支持部材の表面がSiの付与に伴って化学変化してエッチング処理時にSiC基板に固着することを防止することができる。よって、SiC基板が割れることを防止することができる。
 前記の加熱処理容器においては、以下の構成とすることが好ましい。即ち、前記支持部材はタンタルカーバイド又はニオブカーバイドからなる。前記底板の内底面及び前記加熱処理容器の内部空間に露出している表面は、タンタルシリサイドからなる。
 これにより、支持部材がSiC基板に固着してしまうことを防止しつつ、底板の内底面及び加熱処理容器の内部空間に露出している表面をSi供給源として、加熱処理容器内にSiの雰囲気を効率良く形成し、SiC基板をエッチング処理することができる。
 前記の加熱処理容器においては、以下の構成とすることが好ましい。即ち、前記支持部材の下端部には軸状の差込部又は差込孔のうちの一方が形成される。前記底板には、前記軸状の差込部又は差込孔のうちの一方に対応する差込孔又は軸状の差込部が形成される。
 これにより、軸状の差込部を差込孔に差し込むだけで、支持部材を底板に対して装着したり取り外したりすることができ、支持部材を着脱する作業が簡単になる。
 前記の加熱処理容器においては、以下の構成とすることが好ましい。即ち、前記軸状の差込部にはオネジが形成される。前記差込孔にはメネジが形成される。
 これにより、支持部材を回転させるだけで、支持部材を底板に対して装着したり取り外したりすることができ、支持部材を着脱する作業が簡単となる。
 前記の加熱処理容器においては、前記支持部材は、クリアランスを有する取付構造を介して前記底板に取り付けられることが好ましい。
 これにより、底板及び支持部材の寸法が熱膨張により変化しても、その寸法変化を吸収するように支持部材が底板に対して移動するので、SiC基板に応力が掛かることを抑制することができ、SiC基板が反ったり割れたりすることを防止することができる。
 前記の加熱処理容器においては、前記支持部材は、前記クリアランスによって前記傾斜部の傾きを変化させることが可能に構成されていることが好ましい。
 これにより、SiC基板が支持部材の傾斜部に接触するときの位置が上下方向に変化するので、底板及び支持部材の寸法が熱膨張により変化しても、SiC基板が反ったり割れたりすることなく、支持部材によって安定した状態で支持することができる。
 本開示の第2の観点によれば、前記の加熱処理容器を用いて、前記SiC基板の被処理面を下方に向けた状態で、当該被処理面の端を前記支持部材により支持して、前記SiC基板に対してエッチング処理を行うエッチング方法が提供される。
 これにより、被処理面が下向きとなるようにSiC基板を支持してエッチング処理がされるので、被処理面に塵埃が付着することを抑制できる。
本開示の一実施形態に係る加熱処理容器の分解斜視図。 加熱処理容器に備えられる底板と支持部材の構成を示す斜視図。 加熱処理容器の側面断面図。 支持部材の傾斜面の傾きが変化する様子を示す側面断面図。 本開示の別実施形態に係る加熱処理容器の側面断面図。
 次に、図面を参照して本開示の実施の形態を説明する。図1は、本開示の一実施形態に係る加熱処理容器1の分解斜視図である。図2は、加熱処理容器1に備えられる底板3と支持部材6の構成を示す斜視図である。図3は、加熱処理容器1の側面断面図である。図4は、支持部材6の傾斜面6Fの傾きが変化する様子を示す側面断面図である。
 図1及び図3に示す加熱処理容器1は、円板状のSiC基板2をエッチング処理するときに、対象物である当該SiC基板2を収容するために用いるものであり、外形が略円柱形状に形成されている。加熱処理容器1は、円板状の底板3と、円筒形状の胴部4と、蓋5と、を備える。加熱処理容器1は、底板3、胴部4及び蓋5を図1及び図3に示すように上下方向で重ね合わせることにより、内部空間が準密閉状態となるように構成されている。
 この加熱処理容器1の内部にSiC基板2を収容して、内部をSiの蒸気圧で満たした状態で、1500℃以上2200℃以下、望ましくは1600℃以上2000℃以下の環境で加熱処理(アニール処理)することで、SiC基板2の主面をエッチング処理することができる。なお、ここでいう「主面」とは、SiC基板2の側面以外の面(平面状の主たる1対の面)を指す。
 エッチング処理をしたSiC基板2はその後、エピタキシャル層を成長させる処理や、イオン注入処理がされて、イオン注入後の活性化により主面が十分な平坦度及び電気的活性を有する状態とされる。そして、円板状のSiC基板2の外周から数mm程度(例えば、SiC基板2の外径が100mmのときは3mm程度)の領域が捨て領域(edge exclusion)とされ、残りの部分を利用して半導体素子が製造される。
 次に、加熱処理容器1の詳細な構成について、図1から図3を参照して説明する。前述したように、加熱処理容器1は、外形が略円柱形状の容器である。別の観点から見れば、底板3と、胴部4と、蓋5と、を合わせたものは、坩堝を構成している。加熱処理容器(坩堝)1は、図略の加熱炉が備える支持台等に載せられた状態で、上記の温度で加熱される。
 底板3、胴部4、及び蓋5のそれぞれにおいて、加熱処理容器1の内部に露出している表面には、タンタルシリサイド層(Ta5Si3)が形成されている。タンタルシリサイド層のすぐ外側にはタンタルカーバイド層(TaC及びTa2C)が形成されている。タンタルカーバイド層を挟んでタンタルシリサイド層と反対側にはタンタル層(Ta)が形成されている。
 図1及び図2に示すように、底板3の上面(即ち、加熱処理容器1の内底面)には、複数の支持部材6が配置される。SiC基板2は、支持部材6を介して底板3に支持される。本実施形態において底板3は、SiC基板2の外径よりも若干大きい外径の円板形状に形成されている。SiC基板2は、平面視でその中心の位置が底板3の中心と一致する状態で、底板3と間隔をあけて当該底板3の上方に配置される。
 前述の、加熱処理容器1の内部空間に露出している表面に形成されているタンタルシリサイド層は、加熱処理容器1の内部空間をSiの蒸気圧で満たすためのSi供給源として機能する。このタンタルシリサイド層は、溶解させたSiを、加熱処理容器1の底板3、胴部4、及び蓋5の内部空間に露出している面に接触させて、1800℃以上2000℃以下程度で加熱することで形成される。これにより、Ta5Si3から構成されるタンタルシリサイド層を実現できる。なお、本実施形態では、30μm以上50μm以下の厚みのタンタルシリサイド層が形成されているが、内部空間の体積等に応じて、例えば1μm以上300μm以下の厚みであっても良い。
 また、本実施形態ではタンタルシリサイドとしてTa5Si3が形成される構成であるが、他の化学式(例えば、TaSi2)で表されるタンタルシリサイドが形成されていても良い。また、複数のタンタルシリサイドが重ねて形成されていても良い。
 図2に示すように、底板3上には、複数(本実施形態では3個)の支持部材6が取り付けられている。支持部材6は、加熱処理容器1の一部を構成し、エッチング処理を行うときに、加熱処理容器1の底板3に対して間隔を空けてSiC基板2を支持するためのものである。支持部材6は、底板3に対して着脱可能に設けられている。
 支持部材6は、円板状のSiC基板2の下面の端を複数箇所で支持するように、平面視で底板3の中心を中心とする仮想円上に、等間隔に(本実施形態では120°おきに)並べて配置されている。それぞれの支持部材6は例えば円錐状に形成されており、下方に行くに従って底板3の中心線L(図2参照)に近づくように傾く傾斜面(傾斜部)6Fを有する。言い換えれば、支持部材6は、底板3の中心から離れるほど高くなるように傾斜した傾斜面6Fを有する。
 ここで、図3に示すように、支持部材6の下端は、平面視においてSiC基板2の外周よりも中心線L側に近づいた位置に配置されている。従って、支持部材6は、この傾斜面6Fで、SiC基板2の下面の端2Eに接触してSiC基板2を支持することができる。即ち、支持部材6は、SiC基板2の下面の端2E(側面2Sと下面2Uとの境界部分)を支持する。
 より具体的には、本実施形態の支持部材6は、下方に行くに従って径が大きくなる円錐形状を有している。この支持部材6の外周面である円錐形状のテーパ面(円錐面)6Tが前記傾斜面6Fであり、この上下中途部がSiC基板2の下端の端2Eに接触することで、支持部材6によりSiC基板2を支持することができる。支持部材6をこのように上方に突出した円錐状とし、複数の傾斜面6F(テーパ面6T)の内側にSiC基板2を配置する構成とすることで、対象物であるSiC基板2を安定した状態で支持部材6によって保持することができる。
 このように、本実施形態に係る加熱処理容器1では、支持部材6がSiC基板2の下面の端2Eのみに接触した状態でSiC基板2を支持するので、支持部材6と接触した状態でエッチング処理されることでSiC基板2側にできる跡が、このSiC基板2の下端の端2Eの近傍以外には残らない。そして、この跡の位置は、半導体素子を製造する過程におけるSiC基板2の捨て領域に含まれるので、製品の品質に影響を及ぼすことがない。このように、本実施形態の構成では、従来のようにSiC基板2の下面にマスキング効果による大きな突起等が形成されないので、デバイス等を実装する被処理面が下向きとなるように(フェースダウン状態で)SiC基板2を支持することができる。この結果、被処理面に塵埃が付着することを抑制することができる。
 支持部材6は、タンタルカーバイド(TaC)からなる。このように、加熱処理容器1の内部空間に露出している部材のうち、支持部材6のみがタンタルカーバイドで構成されており、その他の部材の表面(内部空間に露出している表面)にはタンタルシリサイド層が形成されている。このように構成することで、支持部材6がタンタルシリサイド化してSiC基板2に固着してしまうことを確実に防止することができる。また、加熱処理容器1の内部空間に露出している広い面積にわたるタンタルシリサイド層をSi供給源として、加熱処理容器1の内部空間にSiの雰囲気を形成できるので、当該内部空間におけるSiの濃度を均一にすることができ、ひいてはSiC基板2の主面に対して均一にエッチング処理を施すことができる。
 更に、加熱処理容器1の内部空間の表面に、溶解したSiを接触させてSiを付与する処理(エッチング処理の前処理)を行う間は、支持部材6を底板3から取り外して加熱処理容器1の外部に出しておくことにより、支持部材6の表面にSiが付着してシリサイド化してしまうことを防止することができる。これにより、エッチング処理時に支持部材6がSiC基板2に固着することを確実に防止することができ、SiC基板2が割れてしまうことを防止することができる。
 ただし、支持部材6を構成する材料は上記のタンタルカーバイドに限るものではなく、これに代えてニオブカーバイドからなるものとしても良い。この場合にも、支持部材6の表面にSiが付着してシリサイド化してしまうことを防止することができ、支持部材6とSiC基板2との固着を防止することができる。
 次に、支持部材6が底板3に対して着脱可能となっている構成について、図3及び図4を参照して詳細に説明する。本実施形態において、支持部材6の下端部には、オネジが形成された軸6Sが下方に突出するように設けられている。また、上記のオネジに対応するメネジが形成された孔3Hが、底板3における前記仮想円に沿って等間隔(本実施形態では、3つ)で並べて設けられている。このメネジの孔3Hに支持部材6の下端部のオネジの軸6Sが捩じ込まれることにより、支持部材6を底板3に取り付けることができる。また、支持部材6を上記とは反対の方向に回すことにより、支持部材6を底板3から取り外すことができる。このように、支持部材6を回転させるだけで支持部材6を底板3に対して装着したり取り外したりすることができるので、着脱作業が簡単である。
 ここで、底板3に形成されたメネジの孔3Hの寸法は、オネジの軸6Sに対して、適宜のクリアランス(遊び)を有するように設定されている。そのため、支持部材6の下端部の軸6Sは、底板3に対してクリアランス(遊び)を有する状態で、底板3に取り付けられる。
 このようなクリアランスを有するネジ構造(取付構造)により、SiC基板2、底板3及び支持部材6の寸法が加熱処理等による熱膨張により変化しても、それを吸収するように支持部材6が底板3に対して動くので、SiC基板2に応力が掛かることを抑制することができる。これにより、熱膨張に伴ってSiC基板2が反ったり割れたりすることを防止することができる。
 また、図4に示すように、支持部材6は、メネジの孔3Hの軸6Sに対するクリアランスに相当する分だけ動くことにより、全体的に傾いて、傾斜面6Fの傾きを変化させることができるように構成される。これにより、底板3及び支持部材6の寸法が熱膨張により変化しても、SiC基板2が反ったり割れたりすることがないように傾斜面6Fの傾きを変化させることができる。
 なお、支持部材6が底板3に対して着脱可能とするために、上記の構成に代えて、図5に示すような構成とすることもできる。図5は、本発明の別実施形態に係る加熱処理容器の側面断面図である。
 図5の構成では、支持部材6の下端部にはメネジの孔6Xが形成されていて、これに対応するオネジを有する軸3Yが、底板3における前記仮想円に沿って等間隔(本実施形態では、3つ)で並べて設けられている。このように、支持部材6にメネジが、底板3にオネジが、それぞれ形成されている構成とすることもできる。
 以上で説明したように、本実施形態の加熱処理容器1は、対象物である円板状のSiC基板2をエッチング処理するときに当該SiC基板2を支持する支持部材6を備える。支持部材6は、SiC基板2の下面の端2Eを支持するための、下方に行くに従ってSiC基板2の中心線Lに近づくように傾く傾斜面6Fを有する。
 これにより、支持部材6がSiC基板2の下面の端2Eのみに接触した状態で当該SiC基板2を支持するので、支持部材6に接触したときにSiC基板2側にできる跡が、その後の処理により捨てられる端の領域(捨て領域)以外の部分には残らない。そのため、被処理面が下向きとなるようにSiC基板2を支持することができ、そうすることにより被処理面に塵埃が付着することを抑制できる。
 また、本実施形態の加熱処理容器1において、傾斜面6Fは、円錐面状に形成されている(テーパ面6T)。傾斜面6Fの上下中途部が前記SiC基板2の下端の端2Eに接触する。
 これにより、対象物であるSiC基板2を、安定した状態で支持部材6によって保持することができる。
 また、本実施形態の加熱処理容器1は、加熱処理容器1の底部をなす底板3を更に備える。支持部材6は底板3に着脱可能に取り付けられる。
 これにより、加熱処理容器1内にSiを付与する処理を行う間は、支持部材6を底板3から取り外して加熱処理容器1の外に出しておくことにより、支持部材6の表面がタンタルシリサイド化(シリサイド化)してエッチング処理時にSiC基板2に固着することを防止することができる。よって、SiC基板2が割れることを防止することができる。
 また、上記の加熱処理容器1において、支持部材6はタンタルカーバイド又はニオブカーバイドからなる。底板3の内底面及び加熱処理容器1の内部空間に露出している表面は、タンタルシリサイドからなる。
 これにより、支持部材6がSiC基板2に固着してしまうことを防止しつつ、底板3の内底面及び加熱処理容器1の内部空間に露出している表面をSi供給源として、加熱処理容器1内にSiの雰囲気を効率良く形成し、SiC基板2をエッチング処理することができる。
 また、上記の加熱処理容器1において、支持部材6の下端部には軸状の差込部(軸6S)が設けられ、底板3には、上記の軸6Sに対応する差込孔(孔3H)が設けられる。また、別の実施形態では、支持部材6の下端部に差込孔(孔6X)が設けられ、底板3には、上記の孔6Xに対応する軸状の差込部(軸3Y)が設けられる。
 これにより、軸6Sを孔3Hに(又は、軸3Yを孔6Xに)差し込むだけで、支持部材6を底板3に対して装着したり取り外したりすることができ、支持部材6を着脱する作業が簡単になる。
 また、上記の加熱処理容器1において、軸6S及び軸3Yにはオネジが形成され、孔3H及び孔6Xにはメネジが形成される。
 これにより、支持部材6を回転させるだけで、支持部材6を底板3に対して装着したり取り外したりすることができ、支持部材6を着脱する作業が簡単になる。
 また、上記の加熱処理容器1においては、支持部材6は、クリアランス(遊び)を有するネジ構造を介して底板3に取り付けられる。
 これにより、底板3及び支持部材6の寸法が熱膨張により変化しても、その寸法変化を吸収するように支持部材6が底板3に対して移動するので、SiC基板2に応力が掛かることを抑制することができ、SiC基板2が反ったり割れたりすることを防止することができる。
 また、上記の加熱処理容器1においては、支持部材6は、前記クリアランスによって傾斜面6Fの傾きを変化させることが可能である。
 これにより、SiC基板2が支持部材6の傾斜面6Fに接触するときの位置が上下方向に変化するので、底板3及び支持部材6の寸法が熱膨張により変化しても、SiC基板2が反ったり割れたりすることなく、支持部材6によって安定した状態で支持することができる。
 また、本実施形態では、上記の加熱処理容器1を用いて、SiC基板2の被処理面を下方に向けた状態で、当該被処理面(下面2U)の端2Eを支持部材6により支持して、SiC基板2に対してエッチング処理が行われる。
 これにより、被処理面が下向きとなるように(フェースダウン状態で)SiC基板2を支持してエッチング処理がされるので、被処理面に塵埃が付着することを抑制できる。
 以上に本開示の好適な実施の形態を説明したが、上記の構成は例えば以下のように変更することができる。
 上記の実施形態では、支持部材6は円錐形状の部材であるものとしたが、支持部材の形状はこれに限るものではない。即ち、支持部材は、下方に行くに従ってSiC基板の中心線に近づくように傾く傾斜部を有するものであれば良く、例えば垂直方向に対して適宜に傾斜させた細い円柱状のワイヤや、平板状の部材等により構成しても良い。また、支持部材を、傾斜させた丸棒状の部材で構成し、その円柱面状の周面でSiC基板を支持しても良い。あるいは、支持部材の形状を、テーパ面を有する円錐形状の上部と、円柱形状の下部と、を組み合わせた形状としても良い。また、支持部材の形状を、例えば三角錐、六角錘や十二角錘のような多角錘としても良い。この場合、多角錐が有する傾斜状の平面でSiC基板を支持しても良いし、傾斜した稜線状の部分(ナイフエッジ状の部分)でSiC基板を支持しても良い。
 上記の実施形態では、支持部材6の下端部のオネジの軸6Sと、底板3に形成されたメネジの孔3Hと、の間のクリアランス(遊び)によって支持部材6が若干動くものとしたが、クリアランスの形態はこれに限るものではない。即ち、例えばこれに代えて、ネジなしの軸状の差込部と差込孔からなる着脱可能な取付構造(ダボ構造)とし、軸状の差込部と差込孔との間にクリアランスを形成することもできる。また、底板3に、SiC基板2の中心線Lに対して径方向に延びた溝を設け、当該溝内を支持部材がスライドするものとすることもできる。あるいは、回動軸やカム機構等を利用して、支持部材が底板に対して動くように構成することもできる。
 上記の実施形態では、支持部材6は、底板3上の平面視でSiC基板2の外周に対応する位置に等間隔に3個設けられているものとしたが、支持部材6の個数はこれに限定するものではなく、例えば4個以上備えられるものとしても良い。また、支持部材6が不等の間隔で配置されても良い。
 支持部材6は、底板3に突出状に設けられる構成に限定されず、胴部4や蓋5に設けられる構成としても良い。また、支持部材6が底板3等に着脱不能に取り付けられても良い。
 上記の実施形態では胴部4と底板3が分割可能に構成されているが、胴部4と底板3が一体に形成されても良い。
 SiC基板2は、デバイス等を実装する面(被処理面)が上側となった状態で支持部材6によって支持されても良い。
 上記の実施形態では、支持部材6は、ネジにより底板3に直接取り付けられるものとしたが、これに限るものではなく、例えばこれに代えて、底板3の内底面上に台座を配置し、当該台座を介して支持部材が間接的に底板に取り付けられるものとしても良い。その場合、台座にネジ孔が形成される構成とすることもできる。
 1 加熱処理容器
 2 SiC基板
 2E (SiC基板の)下端の端
 3 底板
 3H 孔
 6 支持部材
 6F 傾斜面(傾斜部)
 6S 軸
 6T テーパ面

Claims (9)

  1.  対象物である円板状のSiC基板をエッチング処理するときに当該SiC基板を支持する支持部材を備える加熱処理容器において、
     前記支持部材は、前記SiC基板の下面の端を支持するための、下方に行くに従って当該SiC基板の中心線に近づくように傾く傾斜部を有することを特徴とする加熱処理容器。
  2.  請求項1に記載の加熱処理容器であって、
     前記傾斜部は、平面状、円柱面状、円錐面状、又は稜線状に形成されており、
     前記傾斜部の上下中途部が前記SiC基板の下面の端に接触することを特徴とする加熱処理容器。
  3.  請求項1に記載の加熱処理容器であって、
     前記加熱処理容器の底部をなす底板を更に備え、
     前記支持部材は前記底板上に着脱可能に取り付けられることを特徴とする加熱処理容器。
  4.  請求項3に記載の加熱処理容器であって、
     前記支持部材はタンタルカーバイド又はニオブカーバイドからなり、
     前記底板の内底面及び前記加熱処理容器の内部空間に露出している表面は、タンタルシリサイドからなることを特徴とする加熱処理容器。
  5.  請求項3に記載の加熱処理容器であって、
     前記支持部材の下端部には軸状の差込部又は差込孔のうちの一方が形成され、
     前記底板には、前記軸状の差込部又は差込孔のうちの一方に対応する差込孔又は軸状の差込部が形成されることを特徴とする加熱処理容器。
  6.  請求項5に記載の加熱処理容器であって、
     前記軸状の差込部にはオネジが形成され、
     前記差込孔にはメネジが形成されることを特徴とする加熱処理容器。
  7.  請求項3から6までの何れか一項に記載の加熱処理容器であって、
     前記支持部材は、クリアランスを有する取付構造を介して前記底板に取り付けられることを特徴とする加熱処理容器。
  8.  請求項7に記載の加熱処理容器であって、
     前記支持部材は、前記クリアランスによって前記傾斜部の傾きを変化させることが可能に構成されていることを特徴とする加熱処理容器。
  9.  請求項1に記載の加熱処理容器を用いて、前記SiC基板の被処理面を下方に向けた状態で、当該被処理面の端を前記支持部材により支持して、前記SiC基板に対してエッチング処理を行うことを特徴とするエッチング方法。
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