CN110050326A - 包括SiC蒸镀层的半导体制造用部件及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及利用在干式蚀刻工序中利用的半导体制造用部件，本发明的包括SiC蒸镀层的半导体制造用部件包括：母材；以及SiC蒸镀层，形成于上述母材表面，上述母材及SiC蒸镀层的厚度比例为2:1至100:1。

Description

包括SiC蒸镀层的半导体制造用部件及其制造方法
技术领域
本发明涉及用于干式蚀刻工序的半导体制造用部件，更详细地，涉及耐等离子特性优秀的包括SiC蒸镀层的半导体制造用部件及其制造方法。
背景技术
通常，作为在半导体制造工序中使用的等离子处理工法、干式蚀刻工序中的一种，使用气体来对目标进行蚀刻的方法。向反应容器内注入蚀刻气体并进行离子化之后，向晶片(Wafer)表面加速，来以物理、化学去除晶片表面的工序。上述方法中，蚀刻的调节简单，生产性高，可形成数十nm水平的微细图案，从而广泛使用。
包括干式蚀刻装置内的聚焦环在内的多种半导体制造用部件在存在等离子的恶劣条件的反应容器内进行蚀刻处理，来使等离子集中在晶片周边，且部件自身也向等离子露出并被损伤。因此，持续进行用于增加半导体制造用部件的等离子特性的研究。作为其中的一种，研究代替Si材质，制造SiC材质的聚焦环或电极等的部件的方法。
只是，与石墨基材相比，SiC材质的价格昂贵，从而导致产品的成本提高，尤其，在生产半导体制造用部件的情况下，SiC材质的价格成为问题，从而导致生产性降低。
发明内容
技术问题
本发明用于解决上述问题，本发明的目的在于，提供通过生产成本不会大幅度提高的简单方法生产半导体制造用部件的方法。
但是，本发明所要解决的问题并不局限于上述提及的问题，本发明所属技术领域的普通技术人员可从以下的记载明确理解未提及的其他问题。
技术手段
本发明的包括SiC蒸镀层的半导体制造用部件包括：母材；以及SiC蒸镀层，形成于上述母材表面，上述母材及SiC蒸镀层的厚度比例为1:1至100:1。
根据本发明的一实施例，上述母材包含选自由石墨、反应烧结SiC、常压烧结SiC、热压SiC、重结晶SiC及化学气相蒸镀SiC组成的组中的至少一种。
根据本发明的一实施例，上述母材呈具有高度差的阶梯式结构，上述存在高度差的剖面包括曲面或者形成上述高度差的面形成钝角。
根据本发明的一实施例，上述SiC蒸镀层的厚度为2mm至20mm。
根据本发明的一实施例，上述SiC蒸镀层包括多个层。
根据本发明的一实施例，在上述母材的至少一面形成的SiC蒸镀层的厚度为在上述母材的上述一面的相反侧面形成的SiC蒸镀层的厚度的1.5倍至3倍。
本发明的包括SiC蒸镀层的半导体制造用部件的制造方法包括：准备包含选自由石墨、反应烧结SiC、常压烧结SiC、热压SiC、重结晶SiC及化学气相蒸镀SiC组成的组中的至少一种的母材的步骤；以及在上述母材形成SiC蒸镀层的步骤。
根据本发明的一实施例，上述母材及上述SiC蒸镀层的厚度比例为1:1至100:1。
根据本发明的一实施例，形成上述SiC蒸镀层的步骤通过化学气相蒸镀(CVD)法执行。
根据本发明的一实施例，形成上述SiC蒸镀层的步骤在1000℃至1900℃的温度下执行。
根据本发明的一实施例，形成上述SiC蒸镀层的步骤在蒸镀结束时的温度高于蒸镀开始时的温度的条件下执行。
根据本发明的一实施例，形成上述SiC蒸镀层的步骤在形成上述SiC蒸镀层的期间连续增加温度并执行。
根据本发明的一实施例，形成上述SiC蒸镀层的步骤执行多次。
根据本发明的一实施例，在形成上述SiC蒸镀层的步骤之后，还包括在1500℃至2000℃中进行热处理的残留应力解除步骤。
根据本发明的一实施例，上述母材安装于夹具，上述夹具呈锥形形状，宽度沿着上述母材的表面接触部方向增加。
发明效果
本发明一实施例的包括SiC蒸镀层的半导体制造用部件具有如下效果，即，通过在内部包括母材，在表面形成薄的SiC蒸镀层的方法制造半导体制造用部件，由此，降低昂贵的产品的成本来提高生产性。
并且，在本发明一实施例中提供的半导体制造用部件中的SiC蒸镀层即使很薄，母材也不会向等离子露出，由此，通过基于等离子的干式蚀刻工序，当生产半导体时，产品的质量也不会降低。
附图说明
图1为在本发明一实施例中提供的母材形成SiC蒸镀层的半导体制造用部件的剖视图。
图2为包括在本发明一实施例中提供的阶梯式高度差的结构的母材形成SiC蒸镀层的半导体制造用部件的剖视图。
图3为本发明一实施例中的高度差的剖面呈曲面的母材的剖视图。
图4为本发明另一实施例的高度差的剖面形成钝角的母材的剖视图。
图5为在本发明一实施例的锥形夹具支撑母材的一面的结构的剖视图。
具体实施方式
以下，参照附图，详细说明实施例。在各个附图中提出的相同附图标记为相同部件。
以下说明的实施例可具有多种变更。以下说明的实施例并非限定实施形态，包括对于这些的所有变更、等同技术方案或代替技术方案。
在实施例中使用的术语仅用于说明特定实施例，并非用于限定实施例。在本说明书中，“包括”或“具有”等的术语指定在说明书上记载的特征、数字、步骤、动作、结构要素、部件或这些组合的存在，而并非预先排除一个或其以上的其他特征或数字、步骤、动作、结构要素、部件或这些组合的存在或附加可能性。
只要并未明确定义，包括技术或科学术语，在此使用的所有术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员一般理解的含义相同的含义。与一般使用的预先定义的相同术语具有在相关技术文脉上具有的含义相同的含义，只要在本申请中并未明确定义，不能被解释成异常或过度形式。
并且，在说明附图标记的过程中，对与附图标记无关的相同结构要素赋予相同结构要素，将省略对其的重复说明。在说明实施例的过程中，在判断为对于相关的公知技术的具体说明使实施例的主旨不清楚的情况下，将省略对其的详细说明。
图1为在本发明一实施例中提供的母材110形成SiC蒸镀层200的半导体制造用部件的剖视图。图1中，在相对厚的母材110的表面形成薄的SiC蒸镀层200。在本发明的一实施方式中，半导体制造用部件包括母材，上述母材占据半导体制造用部件的大部分厚度。
本发明的包括SiC蒸镀层的半导体制造用部件包括：母材；以及SiC蒸镀层，形成于上述母材表面，上述母材及SiC蒸镀层的厚度比例为1:1至100:1。
在本发明的一实施方式中，包括母材110进行蒸镀。在本发明一实施例中，为了包括SiC蒸镀层200并形成半导体制造用部件，母材的厚度增加，SiC蒸镀层相对变薄。根据本发明的一实施例，上述母材及SiC蒸镀层的厚度比例可以为1:1至100:1。相对于上述SiC蒸镀层的厚度，在母材的比例小于1的情况下，SiC蒸镀层的厚度增加，且生产成本增加，在大于100的情况下，SiC蒸镀层的相对变薄，从而母材会向等离子露出。
此时，上述SiC蒸镀层的厚度为在上述母材的上部及下部蒸镀的厚度的垂直长度。此时，上述母材的厚度即使是形成高度差的结构，而并非为矩形块形态，在所有任意位置中的垂直长度。
根据本发明的一实施例，上述母材可包含选自由石墨、反应烧结SiC、常压烧结SiC、热压SiC、重结晶SiC及化学气相蒸镀SiC组成的组中的至少一种。上述母材的成分很难与SiC蒸镀层分离的成分，很难与在母材表面形成的SiC层分离的材料，则还可包含追加成分。
根据本发明的一实施例，上述母材可呈具有高度差的阶梯结构。作为一例，上述半导体制造用部件可以为聚焦环，根据适用上述半导体制造用部件的半导体制造装置的规格和特性，上述半导体制造用部件可呈具有高度差的阶梯结构。因此，用于制造上述部件的母材也呈具有高度差的阶梯结构。
图2为包括在本发明一实施例中提供的阶梯式高度差的结构的母材120形成SiC蒸镀层200的半导体制造用部件的剖视图。
根据本发明的一实施例，上述高度差的剖面包括曲面或者上述高度差形成的面为钝角。
图3为本发明一实施例中的高度差的剖面呈曲面的母材130的剖视图。图3所提供的本发明一实施例的母材中，具有高度差的剖面呈曲面。
图4为本发明另一实施例的高度差的剖面形成钝角的母材140的剖视图。图4所提供的本发明另一实施例的母材中，具有高度差的剖面形成钝角。
本发明的SiC蒸镀层的形成可通过化学气相蒸镀工序执行。此时，在化学气相蒸镀工序中，凹陷部分通过周围的面无法简单投入蒸镀气体，从而，蒸镀层相对薄。这种问题用可能会导致形成于母材的SiC蒸镀层的均匀性的降低。因此，在本发明的一实施例中，阶梯式结构的高度差形成曲面，形成高度差的面形成钝角。阶梯式结构形成曲面或者形成钝角，由此，可在母材诱导更加均匀地蒸镀。
根据本发明的一实施例，上述SiC蒸镀层的厚度为2mm至20mm。当SiC蒸镀层从等离子露出时被蚀刻，上述SiC蒸镀层即使内蚀刻，母材不会露出。在对等离子脆弱的母材直接向等离子露出的情况下，粒子飞散而生产的半导体产品的质量很大程度降低。因此，在通常的干式蚀刻装置中，考虑到SiC蒸镀层的蚀刻厚度，上述SiC蒸镀层的厚度为2mm至20mm。
根据本发明的一实施方式，上述SiC蒸镀层可包括多个层。上述SiC蒸镀层并非为单一层，而是多层。在通过化学气相蒸镀法形成SiC单一层的情况下，异常组织形成的扩大会导致产品质量的降低。因此，SiC蒸镀层以相对薄的厚度形成多层。
根据本发明一实施例，在上述母材的至少一面形成的SiC蒸镀层的厚度为在上述母材的上述一面的相反面形成的SiC蒸镀层的厚度的1.5倍至3倍。根据本发明的一实施方式，上述母材的SiC蒸镀层面的厚度不同。这是因为直接向等离子露出的面相对厚，但是，未直接露出的面厚。因此，优选地，当考虑产品的生产性时，上述厚的面和薄的面存在差异，根据本发明的一实施方式，在与上述一面相反面形成的SiC蒸镀层的厚度比例可以为1.5倍至3倍。
本发明的包括SiC蒸镀层的半导体制造用部件的制造方法包括：准备包含选自由石墨、反应烧结SiC、常压烧结SiC、热压SiC、重结晶SiC及化学气相蒸镀SiC组成的组中的至少一种的母材的步骤；以及在上述母材形成SiC蒸镀层的步骤。
根据本发明一实施方式提供的制造方法，包括在母材形成SiC蒸镀层的步骤。上述母材的成分不会简单的从SiC蒸镀层分离，只要是在母材表面形成的SiC层简单不会简单分离的材料，则可包含追加成分。
根据本发明的一实施例，上述母材及上述SiC蒸镀层的厚度比例可以为1:1至100:1。
根据本发明的一实施例，形成上述SiC蒸镀层的步骤可以为化学气相蒸镀方法。SiC蒸镀层可通过多种方法形成，但是，在本发明的一实施例中，可通过化学气相蒸镀形成。
根据本发明的一实施例，形成上述SiC蒸镀层的步骤可在1000℃至1900℃的温度下执行。上述SiC蒸镀层在高温的腔室内形成，在小于1000℃的情况下，因温度过低，蒸镀速度及产品的生产性会降低，在大于1900℃的情况下，可发生基于内部应力增加的剥离问题。
根据本发明的一实施例，形成上述SiC蒸镀层的步骤可在蒸镀结束时的温度高于蒸镀开始时的温度的条件下。温度增加并进行蒸镀，在初期步骤中，在相对低的温度下进行蒸镀，由此，在表面发生的内部应力可降低，即使蒸镀速度低，没有在低温下未被蒸镀的部分地均匀地诱导母材的整体面的蒸镀。之后，提高温度来增加蒸镀速度，此时，初期蒸镀的SiC蒸镀物质和新蒸镀的SiC蒸镀物质为相同成分，因此，即使提高蒸镀速度也会均匀地附着。因此，在初期步骤中，在均匀形成的SiC蒸镀层以快速蒸镀SiC成分，也无法形成均匀的蒸镀。如上所述，在本发明的一实施方式中，在初期步骤中，在低温形成均匀地蒸镀层，之后，提高温度来迅速形成蒸镀层。由此，根据本发明一实施方式，在蒸镀过程中，内部应力解除来解决剥离问题，并可维持生产性。
根据本发明的一实施方式，在形成上述SiC蒸镀层的步骤中，在形成上述SiC蒸镀层的期间，连续提高温度并执行。根据本发明的一实施方式，在形成SiC蒸镀层的期间的温度连续上升，此时，温度的连续增加缓慢地继续增加，在规定时间维持规定温度，在更高的温度条件下再次维持固定时间的方式上升。
根据本发明的一实施方式，形成上述SiC蒸镀层的步骤可多次执行。如上所述，SiC蒸镀层为了抑制异常组织的形成而可呈多层层迭的结构，此时，上述多个层执行多次蒸镀SiC蒸镀层的过程。
根据本发明的一实施方式，在形成上述SiC蒸镀层的步骤之后，还包括在1500℃至2000℃中进行热处理的残留应力解除步骤。在形成上述SiC蒸镀层的步骤中，在高温密闭的空间中形成，内部形成应力，即使蒸镀结束，上述应力有可能残留。以此形成的残留应力有可能导致产品质量的降低。此时，在本发明的一实施方式中，上述残留应力在1500℃至2000℃中进行热处理来解除残留应力。在上述温度小于1500℃的情况下，应力解除无法有效进行，在上述温度大于2000℃的情况下，因过高的温度，SiC会引起相变化，反而提高残留应力，从而导致在母材的SiC蒸镀层的剥离变得更频繁。
图5为在本发明一实施例的锥形夹具400支撑母材的一面的结构的剖视图。
根据本发明的一实施例，上述母材安装于夹具400，上述夹具呈锥形形状，宽度向上述母材的表面接触部方向扩大。根据本发明的一实施方式，在母材表面形成SiC蒸镀层的过程中，通过夹具进行支撑并进行蒸镀，此时，上述夹具从SiC蒸镀气体遮挡母材表面来妨碍均匀质量的蒸镀层的形成。即，上述夹具以不妨碍SiC蒸镀的方式以小的面积与母材接触。
只是，在以很小的面积与母材接触的情况下，在蒸镀过程中，母材的稳定支撑结构会发生问题。若母材并不稳定地被支撑，则在蒸镀过程中，引发母材的晃动，从而无法形成均匀的蒸镀层。
因此，根据本发明一实施方式的上述夹具中，母材表面接触部即使不会倾斜很大程度，也会形成稳定的支撑结构，从母材表面相距相对距离的部分相对从SiC蒸镀气体很少遮蔽母材。即，在本发明的一实施方式提供的夹具可呈锥形形状。由此，母材表面接触部与大面积的夹具相接来形成稳定的支撑结构。并且，与上述母材表层部相比，直接向等离子露出的蒸镀层的外表面相对通过夹具很好被遮挡，从而可形成均匀的蒸镀层。这意味着形成稳定的SiC蒸镀层并可维持SiC蒸镀层的耐等离子性优秀的特性。
如上所述，通过限定实施例和附图说明了实施例，只要是本发明所属技术领域的普通技术人员，可从上述记载进行多种修改及变形。例如，说明的技术与说明的方法以不同顺序执行和/或说明的结构要素的与说明的方法不同形态结合或组合，或者通过其他结构要素或等同技术方案代替或置换也可实现适当结果。
因此，与其他实例、其他实施例及发明要求保护范围等同的内容也属于后述的发明要求保护范围。

Claims (15)

1.一种包括SiC蒸镀层的半导体制造用部件，其中，
包括：
母材；以及
SiC蒸镀层，形成于所述母材表面，
所述母材及SiC蒸镀层的厚度比例为1:1至100:1。
2.如权利要求1所述的包括SiC蒸镀层的半导体制造用部件，其中，所述母材包含选自由石墨、反应烧结SiC、常压烧结SiC、热压SiC、重结晶SiC及化学气相蒸镀SiC组成的组中的至少一种。
3.如权利要求1所述的包括SiC蒸镀层的半导体制造用部件，其中，所述母材呈具有高度差的阶梯式结构，存在所述高度差的剖面包括曲面或者形成所述高度差的面形成钝角。
4.如权利要求1所述的包括SiC蒸镀层的半导体制造用部件，其中，所述SiC蒸镀层的厚度为2mm至20mm。
5.如权利要求1所述的包括SiC蒸镀层的半导体制造用部件，其中，所述SiC蒸镀层包括多个层。
6.如权利要求1所述的包括SiC蒸镀层的半导体制造用部件，其中，在所述母材的至少一面形成的SiC蒸镀层的厚度为在所述母材的所述一面的相反侧面形成的SiC蒸镀层的厚度的1.5倍至3倍。
7.一种包括SiC蒸镀层的半导体制造用部件的制造方法，其中，包括：
准备包含选自由石墨、反应烧结SiC、常压烧结SiC、热压SiC、重结晶SiC及化学气相蒸镀SiC组成的组中的至少一种的母材的步骤；以及
在所述母材形成SiC蒸镀层的步骤。
8.如权利要求7所述的包括SiC蒸镀层的半导体制造用部件的制造方法，其中，所述母材及所述SiC蒸镀层的厚度比例为1:1至100:1。
9.如权利要求7所述的包括SiC蒸镀层的半导体制造用部件的制造方法，其中，形成所述SiC蒸镀层的步骤通过化学气相蒸镀(CVD)法执行。
10.如请求项7之包括SiC蒸镀层的半导体制造用部件的制造方法，其中，形成所述SiC蒸镀层的步骤在1000℃至1900℃的温度下执行。
11.如权利要求7所述的包括SiC蒸镀层的半导体制造用部件的制造方法，其中，形成所述SiC蒸镀层的步骤在蒸镀结束时的温度高于蒸镀开始时的温度的条件下执行。
12.如权利要求7所述的包括SiC蒸镀层的半导体制造用部件的制造方法，其中，形成所述SiC蒸镀层的步骤在形成所述SiC蒸镀层的期间连续增加温度并执行。
13.如权利要求7所述的包括SiC蒸镀层的半导体制造用部件的制造方法，其中，形成所述SiC蒸镀层的步骤执行多次。
14.如权利要求7所述的包括SiC蒸镀层的半导体制造用部件的制造方法，其中，在形成所述SiC蒸镀层的步骤之后，还包括在1500℃至2000℃中进行热处理的残留应力解除步骤。
15.如权利要求7所述的包括SiC蒸镀层的半导体制造用部件的制造方法，其中，所述母材安装于夹具，所述夹具呈锥形形状，宽度沿着所述母材的表面接触部方向增加。
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