(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
化学気相成長法により基板の表面に成膜する際に基板を支持する基板支持体であって、
基板を収容するための凹部を有する黒鉛材と、
前記凹部にＳｉＣで形成された第１脱ガス防止膜とＴａＣ又はＨｆＣで形成された第１昇華防止膜とを重ねて形成した多層膜と、
前記黒鉛材の前記凹部以外の部分にＳｉＣで形成された第２脱ガス防止膜と、を備えたことを特徴とする基板支持体。
【請求項２】
前記第１昇華防止膜は前記第１脱ガス防止膜の上に位置したことを特徴とする請求項１に記載の基板支持体。
【請求項３】
前記第１昇華防止膜は前記第２脱ガス防止膜を覆う延在部を有し、
前記延在部の上には、ＳｉＣで第３脱ガス防止膜が形成されたことを特徴とする請求項２に記載の基板支持体。
【請求項４】
前記第１脱ガス防止膜は前記第１昇華防止膜の上に位置し、
前記第１昇華防止膜の一部は、前記第２脱ガス防止膜と前記黒鉛材の間に形成されたことを特徴とする請求項１に記載の基板支持体。
【請求項５】
前記凹部の前記第１脱ガス防止膜の上にＴａＣ又はＨｆＣで形成された第２昇華防止膜を備えたことを特徴とする請求項４に記載の基板支持体。
【請求項６】
化学気相成長法により基板の表面に成膜する際に基板を支持する基板支持体であって、
基板を収容するための凹部を有する黒鉛材と、
前記黒鉛材を覆うように、ＳｉＣで形成された脱ガス防止膜と、ＴａＣ又はＨｆＣで形成された昇華防止膜とを交互に任意の数だけ重ねて形成した多層膜と、を備えたことを特徴とする基板支持体。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか１項に記載の基板支持体を備えたことを特徴とする半導体製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、反応ガスを反応させて基板表面に成膜する化学気相成長装置に用いられるサセプタや基板ホルダなどの基板支持体と、当該基板支持体を備えた半導体製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、化学気相成長時に基板を支持する基板支持体が開示されている。この基板支持体は、基板（ウエハ）を載置する部分の少なくとも一部を炭化タンタル（ＴａＣ）被膜の黒鉛材料で形成され、基板を載置する部分の周辺は炭化珪素（ＳｉＣ）被膜の黒鉛材料で形成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−６０１９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
基板支持体の黒鉛材が露出するとボロンなどが脱ガスして基板周辺の雰囲気ガスを変化させてしまうため、黒鉛材はＳｉＣ膜で覆うことが多い。しかし、ＳｉＣ膜のうち基板に接する部分は特に高温となり、ＳｉＣ膜が近接昇華してしまうことがあった。そこで、ＳｉＣ膜と比べて融点が高くしかも耐熱性や化学安定性に優れるＴａＣ膜で黒鉛材を覆い、ＴａＣ膜が基板と接するようにすると近接昇華の問題を解消できる。
【０００５】
しかしながら、ＴａＣ膜はクラックや剥離が発生しやすく、黒鉛材を露出させてしまう問題があった。また、ＳｉＣ膜もＴａＣ膜も黒鉛材とは密着せず剥がれやすい。そのため、基板支持体の耐久性が悪い問題があった。
【０００６】
本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、基板周辺の雰囲気ガスへの影響を抑制でき、かつ長寿命な基板支持体及び半導体製造装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本願の発明に係る基板支持体は、化学気相成長法により基板の表面に成膜する際に基板を支持する基板支持体であって、基板を収容するための凹部を有する黒鉛材と、該凹部にＳｉＣで形成された第１脱ガス防止膜とＴａＣ又はＨｆＣで形成された第１昇華防止膜とを重ねて形成した多層膜と、該黒鉛材の該凹部以外の部分にＳｉＣで形成された第２脱ガス防止膜と、を備えたことを特徴とする。
【０００８】
本願の発明に係る他の基板支持体は、化学気相成長法により基板の表面に成膜する際に基板を支持する基板支持体であって、基板を収容するための凹部を有する黒鉛材と、該黒鉛材を覆うように、ＳｉＣで形成された脱ガス防止膜と、ＴａＣ又はＨｆＣで形成された昇華防止膜とを交互に任意の数だけ重ねて形成した多層膜と、を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、黒鉛材の少なくとも一部を多層被膜したので、基板周辺の雰囲気ガスへの影響を抑制でき、かつ長寿命な基板支持体を製造できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施の形態１に係る気相成長装置を示す図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る基板支持体の変形例を示す図である。
【図３】本発明の実施の形態２に係る基板支持体を示す図である。
【図４】本発明の実施の形態３に係る基板支持体を示す図である。
【図５】本発明の実施の形態３に係る基板支持体の変形例を示す図である。
【図６】本発明の実施の形態４に係る基板支持体を示す図である。
【図７】本発明の実施の形態５に係る基板支持体を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る気相成長装置を示す図である。気相成長装置１０は基板支持体１２を備えている。基板支持体１２は、化学気相成長法により基板の表面に成膜する際に基板を支持するものである。基板支持体１２は黒鉛材１４を備えている。黒鉛材１４は基板を収容するための凹部１４ａを備えている。
【００１２】
凹部１４ａには、ＳｉＣで形成された第１脱ガス防止膜１６が形成されている。第１脱ガス防止膜１６の膜厚は１００μｍである。凹部１４ａにおける第１脱ガス防止膜１６の上には、ＴａＣ又はＨｆＣで形成された第１昇華防止膜１８が形成されている。第１昇華防止膜１８の膜厚は３０μｍである。このように、黒鉛材１４の凹部１４ａには、第１脱ガス防止膜１６と第１昇華防止膜１８を重ねることで多層膜が形成されている。
【００１３】
黒鉛材１４の凹部１４ａ以外の部分には、ＳｉＣで形成された第２脱ガス防止膜２０が形成されている。第１脱ガス防止膜１６と第２脱ガス防止膜２０は、一体的に形成されている。基板支持体１２のうち、凹部１４ａと反対の面は断熱材２２を介して固定部材２４に固定されている。固定部材２４の外側にはＲＦコイル２６が用意されている。
【００１４】
基板支持体１２の上方には反応ガスの流路を介して黒鉛材３０が形成されている。黒鉛材３０は断熱材３２を介して固定部材３４に固定されている。固定部材３４の上方にはＲＦコイル３６が容易されている。
【００１５】
基板支持体１２の製造方法について説明する。まず、凹部１４ａを有する黒鉛材１４の全面にＳｉＣを成膜する。これにより第１脱ガス防止膜１６と第２脱ガス防止膜２０が形成される。次いで、黒鉛材料などで形成した遮蔽部材で凹部１４ａ以外を覆う。この状態で、凹部１４ａにＴａＣ又はＨｆＣで第１昇華防止膜１８を形成する。最後に、遮蔽部材を退避させる。
【００１６】
気相成長装置１０による成膜について説明する。まず凹部１４ａにＳｉＣ基板をのせる。次いで、ＲＦコイル２６、３６によるＲＦ加熱により基板支持体１２と黒鉛材３０を１４００℃以上まで加熱する。次いで、図１の矢印方向に、原料ガスとキャリアガスを流す。原料ガスにはＳｉＨ４ガスやＣ３Ｈ８ガスを用いる。キャリアガスにはＨ２ガスを用いる。そしてＳｉＣ基板上の原料ガスが分解反応してＳｉＣ基板上にＳｉＣ半導体結晶がエピタキシャル成長する。
【００１７】
本発明の実施の形態１に係る基板支持体１２によれば、凹部１４ａにおいて、ＴａＣ又はＨｆＣで形成された第１昇華防止膜１８がＳｉＣ基板に接するので、ＳｉＣで形成された第１脱ガス防止膜１６がＳｉＣ基板に接する場合と比較して、膜（第１昇華防止膜１８）の近接昇華を防止できる。
【００１８】
ところで、ＴａＣ又はＨｆＣで形成された膜は、クラックや剥離が発生しやすいものである。しかし、本発明の実施の形態１に係る基板支持体１２によれば、ＴａＣ又はＨｆＣで形成された第１昇華防止膜１８の下にＳｉＣで形成された第１脱ガス防止膜１６があるので、第１昇華防止膜１８にクラックがあっても黒鉛材１４が露出しない。よって黒鉛材１４による脱ガスを防止できる。また、ＴａＣ又はＨｆＣで形成された第１昇華防止膜１８とＳｉＣで形成された第１脱ガス防止膜１６との密着度は、ＴａＣ又はＨｆＣで形成された膜と黒鉛材との密着度より高いので、第１昇華防止膜１８の剥離を防止できる。
【００１９】
ＴａＣ又はＨｆＣで形成された膜は近接昇華の問題を回避するために有効であるが、この膜とこの膜の上に堆積するＳｉＣデポ膜との熱膨張係数の違いによりＳｉＣデポ膜がＴａＣ又はＨｆＣで形成された膜から離れパーティクルとなることがある。そこで、本発明の実施の形態１に係る基板支持体１２では凹部１４ａ以外の部分ではＳｉＣで形成された第２脱ガス防止膜２０が表面に露出するようにした。これによりパーティクルを低減できる。
【００２０】
上記のように近接昇華、黒鉛材の露出、及びパーティクルの発生を抑制することにより、基板周辺の雰囲気ガスへの影響を抑制して高品質な気相成長ができ、しかも基板支持体を長寿命化できる。
【００２１】
本発明の実施の形態１に係る基板支持体１２は、上記の特徴を逸脱しない範囲で様々な変形が可能である。例えば、第１脱ガス防止膜１６、第１昇華防止膜１８、及び第２脱ガス防止膜２０の膜厚や、ＲＦコイル２６、３６による加熱温度は上述の値に限定されない。
【００２２】
図２は、本発明の実施の形態１に係る基板支持体の変形例を示す図である。基板支持体の凹部１４ａ以外の部分は、ＴａＣ又はＨｆＣで形成された膜が露出している。つまり、第１昇華防止膜１８の延在部１８ａが第２脱ガス防止膜２０を覆っている。ＴａＣ又はＨｆＣで形成された延在部１８ａはＳｉＣで形成された第２脱ガス防止膜２０に密着するため剥がれにくい。変形例の構成によれば、製造工程において前述の遮蔽部材が不要となるので製造工程を簡素化できる。
【００２３】
実施の形態２．
図３は、本発明の実施の形態２に係る基板支持体を示す図である。基板支持体以外の構成は実施の形態１と同様であるので説明を省略する。本発明の実施の形態２に係る基板支持体は、第１昇華防止膜１８の延在部１８ａの上にＳｉＣで形成された第３脱ガス防止膜３８が形成されていることを特徴とする。第３脱ガス防止膜３８は凹部１４ａには形成されていないので、凹部１４ａには第１昇華防止膜１８が露出している。
【００２４】
本発明の実施の形態２によれば、第３脱ガス防止膜３８が基板支持体１２の凹部１４ａ以外の場所（延在部１８ａ）を覆うので、ＳｉＣデポ物に起因するパーティクルを抑制できる。
【００２５】
実施の形態３．
図４は、本発明の実施の形態３に係る基板支持体を示す図である。基板支持体以外の構成は実施の形態１と同様であるので説明を省略する。本発明の実施の形態３に係る基板支持体と図１の基板支持体と比較すると、凹部１４ａにおいて第１脱ガス防止膜１６と第１昇華防止膜１８の上下関係が逆になっている。つまり、第１脱ガス防止膜１６は第１昇華防止膜１８の上に位置している。そして、第１昇華防止膜１８の延在部１８ａは、第２脱ガス防止膜２０と黒鉛材１４の間に伸びて黒鉛材１４を覆っている。第１昇華防止膜１８の膜厚は３０μｍである。第１脱ガス防止膜１６と第２脱ガス防止膜２０の膜厚は１００μｍである。
【００２６】
凹部１４ａにおいては、ＳｉＣで形成された第１脱ガス防止膜１６がＳｉＣ基板と接することで近接昇華が起こりえる。そのため、第１脱ガス防止膜１６が昇華した部分には第１昇華防止膜１８が露出する。つまり、ＳｉＣ基板と接する部分のみで第１昇華防止膜１８が露出し、それ以外の部分は第１脱ガス防止膜１６と第２脱ガス防止膜２０が露出することになる。従って、ＴａＣ又はＨｆＣで形成された第１昇華防止膜１８上に堆積したデポ物によるパーティクルを最小限に抑制することができる。
【００２７】
また、凹部１４ａ以外においては、ＳｉＣで形成した第２脱ガス防止膜２０がＴａＣ又はＨｆＣで形成された延在部１８ａと密着しているため、第２脱ガス防止膜２０の膜剥がれを防止できる。
【００２８】
図５は、本発明の実施の形態３に係る基板支持体の変形例を示す図である。この基板支持体は凹部１４ａにおいて第１脱ガス防止膜が形成されていない点において、図４の基板支持体と相違する。図５の基板支持体によれば、凹部１４ａにおいて第１昇華防止膜１８で近接昇華を防止しつつ、凹部１４ａ以外においてＳｉＣで形成された第２脱ガス防止膜２０で黒鉛材１４の露出を防止できる。しかも凹部１４ａ以外の部分において、ＳｉＣで形成された第２脱ガス防止膜２０がＴａＣ又はＨｆＣで形成された延在部１８ａと密着しているため、第２脱ガス防止膜２０の膜剥がれを防止できる。
【００２９】
実施の形態４．
図６は、本発明の実施の形態４に係る基板支持体を示す図である。基板支持体以外の構成は実施の形態１と同様であるので説明を省略する。図６に示す基板支持体は、図４に示す基板支持体の凹部１４ａの第１脱ガス防止膜１６の上に、ＴａＣ又はＨｆＣで形成された第２昇華防止膜４０を形成したものである。
【００３０】
凹部１４ａにおいて、第２昇華防止膜４０が形成されているので近接昇華を防止できる。ここで、前述の通りＴａＣ又はＨｆＣで形成された膜はクラックや剥離が生じやすいため、第２昇華防止膜４０にもクラックや剥離が生じえる。第２昇華防止膜４０にクラックや剥離が生じると、その下層のＳｉＣで形成された第１脱ガス防止膜１６が露出する。露出した第１脱ガス防止膜１６が近接昇華した場合でも、その下層の第１昇華防止膜１８により黒鉛材１４の露出を防ぐことができる。
【００３１】
実施の形態５．
図７は、本発明の実施の形態５に係る基板支持体を示す図である。基板支持体以外の構成は実施の形態１と同様であるので説明を省略する。図６に示す基板支持体は、黒鉛材１４を覆うように、ＳｉＣで形成された脱ガス防止膜と、ＴａＣ又はＨｆＣで形成された昇華防止膜とを交互に任意の数だけ重ねて形成した多層膜５８を備える。
【００３２】
本発明の実施の形態５では、黒鉛材１４側から、脱ガス防止膜５０、昇華防止膜５２、脱ガス防止膜５４、昇華防止膜５６の順に形成された多層膜５８が形成されている。脱ガス防止膜５０、５４の膜厚は、それぞれ４０μｍである。昇華防止膜５２、５６の膜厚はそれぞれ１０μｍである。
【００３３】
凹部１４ａにおいて多層膜５８の最表面に昇華防止膜５６が形成されているので、近接昇華を防止できる。また、多層膜構造とすることでより膜剥がれの防止を強化することができ、基板支持体を長寿命化できる。なお、本発明の実施の形態１乃至５のいずれかに記載した基板支持体は、様々な半導体製造装置の構成要素として利用できるものである。
【符号の説明】
【００３４】
１０  気相成長装置、  １２  基板支持体、  １４  黒鉛材、  １４ａ  凹部、  １６  第１脱ガス防止膜、  １８  第１昇華防止膜、  １８ａ  延在部、  ２０  第２脱ガス防止膜、  ２６，３６  ＲＦコイル、  ３８  第３脱ガス防止膜、  ４０  第２昇華防止膜、  ５０，５４  脱ガス防止膜、  ５２，５６  昇華防止膜、  ５８  多層膜
【図１】
0005880297.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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