衬底支持体、半导体制造装置制造方法
【专利摘要】本发明的目的在于提供能够抑制对衬底周围的保护气的影响并且具有长使用寿命的衬底支持体以及半导体制造装置。本发明涉及的衬底支持体是利用化学气相生长法在衬底的表面成膜时支持衬底的衬底支持体，具备：具有用于容纳衬底的凹部的石墨材料；该凹部中重叠以SiC形成的第1防脱气膜与以TaC或者HfC形成的第1防升华膜而形成的多层膜；以及该石墨材料的该凹部以外的部分中以SiC形成的第2防脱气膜。
【专利说明】衬底支持体、半导体制造装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及例如在使反应气体反应而在衬底表面成膜的化学气相生长装置中使用的基座、衬底支架等的衬底支持体以及具备该衬底支持体的半导体制造装置。
【背景技术】
[0002]在专利文献I中，披露了在化学气相生长时支持衬底的衬底支持体。这种衬底支持体中，承载衬底（晶圆）的部分的至少一部分由碳化钽（TaC)被膜的石墨材料形成，承载衬底的部分的周围由碳化硅（SiC)被膜的石墨材料形成。
[0003]专利文献：日本特开2006-60195号公报。
[0004]衬底支持体的石墨材料一旦露出，硼等就会脱气，从而使衬底周围的保护气发生变化，因此多数情况下石墨材料用SiC膜覆盖。但是，SiC膜中与衬底接触的部分的温度特别高，有时SiC膜就会接近升华。因此，与SiC膜相比，用熔点高并且耐热性以及化学稳定性优越的TaC膜覆盖石墨材料，能够消除TaC膜与衬底接触时接近升华的问题。
[0005]但是，TaC膜有容易发生断裂、剥离，露出石墨材料的问题。此外，SiC膜和TaC膜都不能与黑钱材料紧密连接，容易剥离。因此，衬底支持体有耐用性差的问题。
【发明内容】
[0006]本发明为了解决上述课题而构思，其目的在于提供能够抑制对衬底周围的保护气的影响并且具有长使用寿命的衬底支持体以及半导体制造装置。
[0007]本发明涉及的衬底支持体是利用化学气相生长法在衬底的表面成膜时支持衬底的衬底支持体，其特征在于，具备用于容纳衬底的凹部的石墨材料；在该凹部中重叠以SiC形成的第I防脱气膜和以TaC或者HfC形成的第I防升华膜而形成的多膜层；以及在该石墨材料的该凹部以外的部分中以SiC形成的第2防脱气膜。
[0008]本发明涉及的其他衬底支持体是利用化学气相生长法在衬底的表面成膜时支持衬底的衬底支持体，其特征在于，具备：具有用于容纳衬底的凹部的石墨材料；以及多层膜，该多层膜以覆盖该石墨材料的方式，将以SiC形成的防脱气膜与以TaC或者HfC形成的防升华膜交替任意数量重叠而形成。
[0009]依据本发明，把石墨材料的至少一部分多层被膜，能够抑制对衬底周围的保护气的影响，而且能够制造长使用寿命的衬底支持体。
【专利附图】
【附图说明】
[0010]图I是示出本发明实施方式I涉及的气相成长装置的图；
图2是示出本发明实施方式I涉及的衬底支持体的变形例的图；
图3是示出本发明实施方式2涉及的衬底支持体的图；
图4是示出本发明实施方式3涉及的衬底支持体的图；
图5是示出本发明实施方式3涉及的衬底支持体的变形例的图；图6是示出本发明实施方式4涉及的衬底支持体的图；
图7是示出本发明实施方式5涉及的衬底支持体的图。
【具体实施方式】
[0011]实施方式I
图I是示出本发明实施方式I涉及的气相成长装置的图。气相成长装置10具备衬底支持体12。衬底支持体12在利用化学气相生长法在衬底的表面成膜时支持衬底。衬底支持体12具备石墨材料14。石墨材料14具备用于容纳衬底的凹部14a。
[0012]在凹部14a中形成有以SiC形成的第I防脱气膜16。第I防脱气膜16的膜厚为100 μ m。在凹部14a中的第I防脱气膜16之上形成有以TaC或者HfC形成的第I防升华膜18。第I防升华膜18的膜厚为30 μ m。如此，在石墨材料14的凹部14a中，第I防脱气膜16和第I防升华膜18重叠而形成多层膜。
[0013]在石墨材料14的凹部14a以外的部分中，形成SiC形成的第2防脱气膜20。第I防脱气膜16与第2防脱气膜20形成一体。在衬底支持体12之中，与凹部14a相反的面通过绝热材料22固定在固定部件24。在固定部件24的外侧准备RF线圈26。
[0014]在衬底支持体12的上方，隔着反应气体的流道形成石墨材料30。石墨材料30通过绝热材料32固定在固定部件34。在固定部件34的上方准备RF线圈36。
[0015]说明衬底支持体12的制造方法。首先，在具有凹部14a的石墨材料14的整个面形成SiC膜。由此形成第I防脱气膜16和第2防脱气膜20。接着，用以石墨材料等形成的遮蔽部件覆盖凹部14a以外。 这种状态下，在凹部14a以TaC或者HfC形成第I防升华膜18。最后，撤去遮蔽部件。
[0016]说明气相成长装置10的成膜。首先，在凹部14a放置SiC衬底。接着，利用RF线圈26、36形成的RF加热，将衬底支持体12和石墨材料30加热至1400°C以上。接着，在图I的箭头方向，流过原料气体和运载气体。原料气体用SiH4气体、C3H8气体等。运载气体用H2气体。而且，SiC衬底上的原料气体进行分解反应，SiC半导体晶体在SiC衬底上外延生长。
[0017]根据本发明实施方式I涉及的衬底支持体12，在凹部14a中，以TaC或者HfC形成的第I防升华膜18与SiC衬底相接。因此与以SiC形成的第I防脱气膜16与SiC衬底相接的情况相比，能够防止膜(第I防升华膜18)的接近升华。
[0018]话说回来，以TaC或者HfC形成的膜很容易发生断裂、剥离。但是，根据本发明实施方式I涉及的衬底支持体12，以TaC或者HfC形成的第I防升华膜18之下有以SiC形成的第I防脱气膜16。因此，即使第I防升华膜18中有断裂也不会露出石墨材料14。因此，能够防止石墨材料14造成的脱气。此外，以TaC或者HfC形成的第I防升华膜18与以SiC形成的第I防脱气膜16的密合度比以TaC或者HfC形成的膜与石墨材料的磨合度高，因此能够防止第I防升华膜18的剥离。
[0019]以TaC或者HfC形成的膜能够有效地回避接近升华的问题。由于这层膜和这层膜上堆积的SiC沉积膜之间的热膨胀系数的不同，SiC沉积膜从以TaC或者HfC形成的膜中脱离，变成颗粒。因此，在本发明实施方式I涉及的衬底支持体12中，在凹部14a以外的部分以SiC形成的第2防脱气膜20露出表面。从而能够减少颗粒。[0020]如上所述，通过抑制接近升华、石墨材料露出、以及颗粒的产生来抑制对衬底周围的保护气的影响。从而确保高品质的气相生长，进而延长衬底支持体的使用寿命。
[0021]本发明实施方式I涉及的衬底支持体12，在不脱离上述特征的范围内可进行各种各样的变形。例如，第I防脱气膜16、第I防升华膜18、以及第2防脱气膜20的膜厚、RF线圈26、36的加热温度并不限于上述的值。
[0022]图2是示出本发明实施方式I涉及的衬底支持体的变形例的图。衬底支持体的凹部14a以外的部分也露出以TaC或者HfC形成的膜。也就是说，第I防升华膜18的延伸部18a覆盖第2防脱气膜20。以TaC或者HfC形成的延伸部18a与以SiC形成的第2防脱气膜20紧密接合，很难剥离。根据变形例的构成，在制造工艺中可以不要上述的遮蔽部件，简化制造工艺。
[0023]实施方式2
图3是示出本发明实施方式2涉及的衬底支持体的图。衬底支持体以外的构成与实施方式I相同，因此省略说明。本发明实施方式2涉及的衬底支持体的特征在于，在第I防升华膜18的延伸部18a之上形成有以SiC形成的第3防脱气膜38。第3防脱气膜38未在凹部14a中形成，因此在凹部14a中露出第I防升华膜18。
[0024]根据本发明实施方式2，第3防脱气膜38覆盖衬底支持体12的凹部14a以外的部分(延伸部18a)。因此，能够抑制SiC沉积膜引起的颗粒。
[0025]实施方式3
图4是示出本发明实施方式3涉及的衬底支持体的图。衬底支持体以外的构成与实施方式I相同，因此省略说明。本发明实施方式3涉及的衬底支持体与图I所示的衬底支持体相比，在凹部14a中第I防脱气膜16与第I防升华膜18在上下关系上相反。也就是说，第I防脱气膜16位于第I防升华膜18之上。而且，第I防升华膜18的延伸部18a在第2防脱气膜20与石墨材料14之间延伸，并且覆盖石墨材料14。第I防升华膜18的膜厚为30 μ m。第I防脱气膜16和第2防脱气膜20的膜厚为100 μ m。
[0026]在凹部14a中，以SiC形成的第I防脱气膜16与SiC衬底接触时会引起接近升华。因此，在第I防脱气膜16升华的部分露出第I防升华膜18。也就是说，仅仅是在与SiC衬底接触的部分露出第I防升华膜18。除此以外的部分露出第I防脱气膜16和第2防脱气膜20。因此能够最小限度地抑制以TaC或者HfC形成的第I防升华膜18上堆积的沉积物引起的颗粒。
[0027]此外，在凹部14a以外，SiC形成的第2防脱气膜20与TaC或者HfC形成的延伸部18a紧密接合。因此能够防止第2防脱气膜20的剥离。
[0028]图5是示出本发明实施方式3涉及的衬底支持体的变形例的图。 从该衬底支持体在凹部14a中未形成第I防脱气膜这一点上来看，与图4所示的衬底支持体不同。根据图5所示的衬底支持体，在凹部14a中用第I防升华膜18防止接近升华，并且在凹部14a以外，用以SiC形成的第2防脱气膜20防止石墨材料14的露出。而且在凹部14a以外的部分，SiC形成的第2防脱气膜20与TaC或者HfC形成的延伸部18a紧密接合，因此能够防止第2防脱气膜20的剥离。
[0029]实施方式4
图6是示出本发明实施方式4涉及的衬底支持体的图。衬底支持体以外的构成与实施方式I相同，因此省略说明。图6所示的衬底支持体在图4所示的衬底支持体的凹部14a的第I防脱气膜16之上形成有以TaC或者HfC形成的第2防升华膜40。
[0030]在凹部14a中，形成了第2防升华膜40，因此能够防止接近升华。这里，如上所述以TaC或者HfC形成的膜容易发生断裂或剥离，因此第2防升华膜40也会发生断裂、剥离。若在第2防升华膜40发生断裂或剥离，则会露出其下层的以SiC形成的第I防脱气膜16。露出的第I防脱气膜16即使在接近升华的情况下，利用其下层的第I防升华膜18能够防止露出石墨材料14。
[0031]实施方式5
图7是示出本发明实施方式5涉及的衬底支持体的图。衬底支持体以外的构成与实施方式I相同，因此省略说明。图6所示的衬底支持体为了覆盖石墨材料14，具备以SiC形成的防脱气膜和以TaC或者HfC形成的防升华膜交替任意数量重叠而形成的多层膜58。
[0032]本发明实施方式5中,在石墨材料14的一侧,形成有以防脱气膜50、防升华膜52、防脱气膜54、防升华膜56为顺序形成的多层膜58。防脱气膜50、54的膜厚分别为40 μ m。防升华膜52、56的膜厚分别为10 μ m。
[0033]在凹部14a中，在多层膜58的最表面形成防升华膜56。因此能够防止接近升华。此外，利用多层膜的构造能够加强防止剥离，并能延长衬底支持体的使用寿命。此外，本发明实施方式I~5中任意一项记载的衬底支持体可被用于各种各样的半导体制造装置的构成单元。
[0034]符号说明：
10气相生长装置；12衬底支持体；14石墨材料；14a凹部；16第I防脱气膜；18第I防升华膜；18a延伸部；20第2防脱气膜；26、36 RF线圈；38第3防脱气膜；40第2防升华膜；50、54防脱气膜；52、5`6防升华膜；58多层膜。
【权利要求】
1.一种衬底支持体，利用化学气相生长法在衬底的表面成膜时支持衬底，所述衬底支持体的特征在于，具备： 石墨材料，具有用于容纳衬底的凹部； 多层膜，在所述凹部中重叠以SiC形成的第I防脱气膜与以TaC或者HfC形成的第I防升华膜而形成；以及 第2防脱气膜，在所述石墨材料的所述凹部以外的部分中以SiC形成。
2.如权利要求1所述的衬底支持体,其特征在于， 所述第I防升华膜位于所述第I防脱气膜之上。
3.如权利要求2所述的衬底支持体，其特征在于， 所述第I防升华膜具有覆盖所述第2防脱气膜的延伸部； 在所述延伸部之上，形成了以SiC形成的第3防脱气膜。
4.如权利要求1所述的衬底支持体,其特征在于， 所述第I防脱气膜位于所述第I防升华膜之上； 所述第I防升华膜的一部分，在所述第2防脱气膜与所述石墨材料之间形成。
5.如权利要求4所述的衬底支持体，其特征在于， 在所述凹部的所述第I防脱 气膜之上具备以TaC或者HfC形成的第2防升华膜。
6.一种衬底支持体，利用化学气相生长法在衬底的表面成膜时支持衬底，所述衬底支持体的特征在于，具备： 石墨材料，具有用于容纳衬底的凹部； 多层膜，以覆盖所述石墨材料的方式，将以SiC形成的防脱气膜与以TaC或者HfC形成的防升华膜交替任意数量地重叠而形成。
7.一种半导体制造装置，其特征在于，具备： 权利要求1~6的任一项所述的衬底支持体。
【文档编号】C23C16/458GK103484837SQ201310222922
【公开日】2014年1月1日 申请日期:2013年6月6日 优先权日:2012年6月7日
【发明者】大野彰仁, 川津善平 申请人:三菱电机株式会社