CN117693607A

CN117693607A - 半导体制造装置用的部件和制造这样的部件的方法

Info

Publication number: CN117693607A
Application number: CN202280051650.1A
Authority: CN
Inventors: 林瑠衣; 小川朝敬; 河原弘治
Original assignee: Asahi Glass Co Ltd
Current assignee: AGC Inc
Priority date: 2021-07-30
Filing date: 2022-07-26
Publication date: 2024-03-12

Abstract

一种半导体制造装置用的部件，具有CVD制的多晶SiC部分，上述部分包含相对于该部分的整体以10原子浓度ppm～10原子浓度％的范围掺杂的第1掺杂剂，上述第1掺杂剂具有选自Al(铝)、Y(钇)、Mg(镁)、Sn(锡)、Ca(钙)、Zn(锌)、Co(钴)、Fe(铁)、Ni(镍)、Ag(银)和Cr(铬)中的至少一种元素。

Description

半导体制造装置用的部件和制造这样的部件的方法

技术领域

本发明涉及半导体制造装置用的部件和制造这样的部件的方法。

背景技术

半导体制造装置经常使用含有碳化硅(SiC)的部件。

例如，等离子体蚀刻装置利用边缘环、静电吸盘和喷淋板等各种部件。这些部件由基材和在该基材上成膜的SiC膜构成。或者这些部件也可以仅由SiC膜构成。

例如，专利文献1中记载了使用热CVD法在碳基材上将SiC成膜而制造环状部件的方法(专利文献1)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2000-199063号公报

发明内容

半导体制造装置用的部件在装置的运行中经常暴露于等离子体中。在这样的暴露于等离子体的环境下，即便是SiC制的部件也会缓慢产生消耗。因此，将消耗进行到一定程度的部件换成新品。

特别是伴随着近年来的半导体制造工艺中的制品的高层化和复杂化，部件所暴露的等离子体环境越来越苛刻。另外，其结果需要较频繁地更换部件。

然而，在更换部件期间无法运行半导体制造装置。因此，如果更换频率增加，则存在制品的生产效率下降的问题。从这样的观点考虑，对半导体制造装置用的部件要求进一步改善寿命。

本发明是鉴于这样的背景而进行的，本发明的目的在于提供与以往相比具有显著提高的等离子体耐性的半导体制造装置用的部件。另外，本发明的目的在于提供制造这样的部件的方法。

本发明提供一种部件，是半导体制造装置用的部件，

具有CVD制的多晶SiC部分，

上述多晶SiC部分包含相对于该部分的整体以10原子浓度ppm～10原子浓度％的范围掺杂的第1掺杂剂，

上述第1掺杂剂具有选自Al(铝)、Y(钇)、Mg(镁)、Sn(锡)、Ca(钙)、Zn(锌)、Co(钴)、Fe(铁)、Ni(镍)、Ag(银)和Cr(铬)中的至少一种元素。

另外，本发明提供一种方法，是制造半导体制造装置用的部件的方法，具有如下工序：

向基材的表面供给包含Si源气体、C源气体和第1掺杂剂源气体的混合气体，利用CVD法，形成以10原子浓度ppm～10原子浓度％的范围掺杂有第1掺杂剂的多晶SiC膜，

本发明能够提供与以往相比具有显著提高的等离子体耐性的半导体制造装置用的部件。另外，本发明能够提供制造这样的部件的方法。

附图说明

图1是示意性地表示等离子体蚀刻装置的截面的图。

图2是示意性地表示本发明的一个实施方式涉及的半导体制造装置用的部件的制造方法的一个例子的流程图。

具体实施方式

以下，对本发明的一个实施方式进行说明。

本发明的一个实施方式中，提供一种部件，是半导体制造装置用的部件，

具有CVD制的多晶SiC部分，

本发明的一个实施方式涉及的半导体制造装置用的部件(以下，称为“本发明的一个实施方式涉及的部件”)具有SiC部分。该SiC部分由CVD制的多晶SiC构成。

其中，SiC部件也可广泛用在半导体制造装置以外的领域。通常，这样的SiC部件以使原料粒子烧结而得的烧结体的形式提供。然而，这样的烧结体难以用作半导体制造装置用的部件。这是由于烧结体有粒子的一部分较容易脱落的趋势。即，将烧结体的SiC部件用于半导体制造装置时，从部件脱落的颗粒可能会导致污染。

与此相对，本发明的一个实施方式涉及的部件由CVD制的多晶SiC构成。因此，本发明的一个实施方式涉及的部件可以用作要求高清洁度的半导体装置用的部件。

应予说明，CVD制的多晶SiC具有由晶体沿着与基材正交的方向生长的柱状的碳化硅晶体构成的特征。因此，CVD制的多晶SiC与烧结体的SiC可以通过用扫描式电子显微镜(SEM)等观察截面的微结构来辨别。

其中，如上所述，近年来，在半导体制造装置、例如等离子体蚀刻装置中，需要较频繁地更换SiC部件。另外，这样的部件的更换导致生产效率的下降。

然而，在本发明的一个实施方式涉及的部件中，在SiC部分掺杂了第1掺杂剂。其中，第1掺杂剂选自Al、Y、Mg、Sn、Ca、Zn、Co、Fe、Ni、Ag、Cr以及它们的组合。

另外，第1掺杂剂相对于SiC部分整体以合计10原子浓度ppm～30原子浓度％的范围含有。

如以下详细说明的那样，具有掺杂有这样的第1掺杂剂的SiC部分的部件能够显著地提高对等离子体的耐性。

因此，将本发明的一个实施方式涉及的部件用于半导体制造装置时，能够减少更换的频率，提高制品的生产效率。

(第1掺杂剂的效果)

如上所述，本发明的一个实施方式涉及的部件对等离子体具有良好的耐性。作为其理由，认为有以下的原因。

通常，等离子体蚀刻装置中使用的等离子体包含氟化物。如果SiC膜暴露于该包含氟化物的等离子体中，则在膜的表面发生反应，生成硅的氟化物(例如SiF₄)和碳的氟化物(例如CF₄)。

其中，这些反应产物具有沸点均为0℃以下的特征。例如，SiF₄的沸点为-86℃。另外，CF₄的沸点为-184℃。因此，在膜的表面生成的硅的氟化物和碳的氟化物迅速气化，不会残留在表面。因此，在SiC膜暴露于等离子体期间，氟化物的生成反应和氟化物的气化继续。其结果，认为SiC膜迅速被侵蚀。

另一方面，本发明的一个实施方式中，可包含在SiC部分中的第1掺杂剂的氟化物的沸点均高。为了参考，以下的表1中示出可成为第1掺杂剂的金属的氟化物的沸点。

[表1]

氟化物	沸点(℃)
		AlF₃	1291
YF₃	2230
		SnF₄	705
CaF₂	2533
		ZnF₂	1497
CoF₂	1400
		FeF₃	1100
NiF₂	1000
		AgF	1150
CrF₃	1100

如表1所示，可知各氟化物的沸点均超过700℃。

因此，本发明的一个实施方式中，包含第1掺杂剂的SiC部分中，在由于等离子体暴露而生成第1掺杂剂的氟化物的情况下，这样的氟化物直接残留在SiC膜的表面。这样的残留物具有保护SiC部分免受随后的等离子体的侵蚀的功能。

认为这样的效果所带来的结果是本发明的一个实施方式涉及的部件中，在掺杂有第1掺杂剂的SiC部分，对等离子体的耐性提高。

应予说明，为了获得上述效果，相对于SiC部分整体，掺杂10原子浓度ppm以上的第1掺杂剂。相对于SiC部分整体，第1掺杂剂优选掺杂50原子浓度ppm以上，更优选掺杂100原子浓度ppm以上，更优选掺杂300原子浓度ppm以上，进一步优选掺杂500原子浓度ppm以上。特别是相对于SiC部分整体，第1掺杂剂优选掺杂0.1原子浓度％以上，更优选掺杂1原子浓度％以上，更优选掺杂5原子浓度％以上，进一步优选掺杂大于10原子浓度％。

另一方面，如果过量掺杂第1掺杂剂，则上述效果有逐渐消失的情况。因此，相对于SiC部分整体，第1掺杂剂优选掺杂30原子浓度％以下，更优选掺杂25原子浓度％以下，优选掺杂20原子浓度％以下，进一步优选掺杂15原子浓度％以下。

另外，如果过量掺杂第1掺杂剂，则会成为污染的重要因素。因此，相对于SiC部分整体，将第1掺杂剂的掺杂量限制在10原子浓度％以下。相对于SiC部分整体，第1掺杂剂的掺杂量优选为5原子浓度％以下，更优选为1原子浓度％以下，进一步优选为0.9原子浓度％以下，更进一步优选为0.5原子浓度％以下，特别优选为0.2原子浓度％以下。

但是，在本发明的一个实施方式涉及的部件的蚀刻时，在载置该部件的等离子体蚀刻装置的腔室内的部件中使用的材料与第1掺杂剂相同的情况下，污染的可能性小。因此，这样的情况下，即便过量掺杂第1掺杂剂也不易出现问题。

应予说明，在上述的第1掺杂剂的候选元素中，特别优选Al。这基于以下理由：

认为在SiC中掺杂异元素的情况下，在SiC晶体中的Si或C与异元素之间发生置换。因此，希望异元素的原子半径接近Si或C。在这方面，Al的原子半径接近Si(Al的原子半径为Si的原子半径为/>)，可以不破坏SiC的晶体结构地进行置换。因此，预料Al较容易掺杂到SiC中，容易获得提高耐等离子体性的效果。

另外，Al还适合等离子体蚀刻装置中使用的等离子体除氟化物以外还包含其他气体的情况。其中，作为其他气体，代表地举出氩(Ar)、氧等。以下陈述其理由。

等离子体包含Ar时，通常Ar等离子体通过物理腐蚀进行蚀刻，所以部件的耐等离子体性与原子键的强度有关。其中，在Si与Al之间发生置换时，与Si相比，Al的原子半径更大，因此晶体结构内的原子间距离变短，原子间键合力增大。因此，认为掺杂有Al的SiC部分不仅对氟化物，而且对Ar也具有高的耐等离子体性。

等离子体包含氧时，在SiC膜的表面发生氧化反应。其中，一般而言Al比Si、C更容易氧化，在SiC膜表面，与Si、C的氧化物相比，优先生成Al的氧化物(氧化铝)，从而SiC膜表面的Al浓度逐渐上升。由此，认为更显著地呈现生成Al的氟化物所带来的上述效果。

(本发明的一个实施方式涉及的部件的其他特征)

接下来，对本发明的一个实施方式涉及的部件的其他特征进行说明。

本发明的一个实施方式涉及的部件中，相对于部件整体的体积，CVD制的多晶SiC的体积所占的比例优选为10％以上，更优选为30％以上，进一步优选为50％以上，更进一步优选为80％以上，特别优选为98％以上，最优选为99.5％以上。

另外，在本发明的一个实施方式涉及的部件中，在SiC部分进一步掺杂有第2掺杂剂。

第2掺杂剂可以包含B(硼)和N(氮)中的至少一种。

相对于SiC部分整体，第2掺杂剂的掺杂量例如为10原子浓度ppm～10原子浓度％的范围。相对于SiC部分整体，第2掺杂剂的掺杂量优选为50原子浓度ppm～8原子浓度％的范围，更优选为100原子浓度ppm～6原子浓度％的范围，更优选为150原子浓度ppm～4原子浓度％的范围。

通过在SiC部分掺杂第2掺杂剂，能够将本发明的一个实施方式涉及的部件的电阻率调整为所希望的范围。

本发明的一个实施方式涉及的部件的电阻率例如可以控制在0.01Ωcm～30000Ωcm、特别是0.02Ωcm～10000Ωcm的范围。

应予说明，电阻率在将本发明的一个实施方式涉及的部件用于半导体制造装置用部件等时成为重要的特性。例如，将本发明的一个实施方式涉及的部件用于边缘环时，为了等离子体均匀性，优选为低电阻。另外，例如，将本发明的一个实施方式涉及的部件用于静电吸盘时，优选为高电阻。

本发明的一个实施方式涉及的部件可以以具有基材且SiC部分在基材的上成膜的膜的形态提供。这种情况下，SiC膜的厚度例如可以为50μm～15mm的范围。

基材只要具有耐热性且对等离子体具有耐性即可，其材质没有特别限制。

但是，基材优选由具有与SiC的线性热膨胀系数接近的线膨胀系数的材料构成。这种情况下，可以通过CVD法在基材上形成裂纹和气泡等少的高品质SiC膜。

基材例如可以由石墨、硅、碳化硅或者SiC-Si复合材料等构成。

应予说明，在本发明的一个实施方式中，基材不是必需构成，基材可以省略。这种情况下，本发明的一个实施方式涉及的部件可以仅由厚度为50μm～15mm的范围的SiC部分构成。

本发明的一个实施方式涉及的部件可用于半导体制造装置、特别是等离子体蚀刻装置。

图1中示意性地示出等离子体蚀刻装置的截面。

如图1所示，等离子体蚀刻装置100具备具有内部空间112的腔室110。在内部空间112设置作为处理体的晶片W。

在腔室110的上部设置喷头130。喷头130具有多个气体排出口，从供给管133供给的气体经由喷头130向内部空间112供给。

在腔室110的底部设置用于载置晶片W的载置台140。

另外，在载置台140上设置有静电吸盘145。静电吸盘145利用未图示的各种电压外加装置等产生静电引力。因此，晶片W利用静电吸盘145的静电引力固定于规定的位置。

另外，在载置台140上以包围晶片W的周围的方式设置边缘环160。边缘环160具有甜甜圈状的形状，具有提高对晶片W的等离子体处理的面内均匀性的作用。

另外，在腔室110设置用于测定内部空间112内的温度和压力等的1个或2个以上的传感器170。通常，在传感器170的周围设置保护罩。

在这样的等离子体蚀刻装置100中，利用从供给管133供给的气体，在内部空间112内生成等离子体，能够利用该等离子体对晶片W进行处理。

其中，在等离子体蚀刻装置100中，喷头130、静电吸盘145、边缘环160和传感器170的保护罩在晶片W的蚀刻处理期间暴露于等离子体。因此，这些部件随着等离子体蚀刻装置100的运行被侵蚀，使用一定程度后需要更换。

然而，采用本发明的一个实施方式涉及的部件作为喷头130、静电吸盘145、边缘环160和传感器170的保护罩的部件时，能够提高对等离子体的耐性。

因此，对于这样的等离子体蚀刻装置100而言，能够减少部件的更换频率，提高制造效率。

(本发明的一个实施方式涉及的部件的制造方法)

接下来，对本发明的一个实施方式涉及的部件的制造方法进行说明。

图2中示意性地示出本发明的一个实施方式涉及的部件的制造方法的一个例子的流程图。

如图2所示，本发明的一个实施方式涉及的部件的制造方法(以下，称为“第1制造方法”)具有：(I)准备基材的工序(工序S110)，(II)利用CVD法在基材上将包含第1掺杂剂的SiC膜成膜的工序(工序S120)，以及(III)除去基材的工序(工序S130)。

应予说明，工序S130不是必需的工序，可以省略。

以下，对各工序进行更详细的说明。

(工序S110)

首先，准备用于将SiC膜成膜的基材。

基材由具有耐热性的材料构成。基材例如可以由石墨、硅或者SiC-Si复合材料等构成。

其中，在后述的工序S130中除去基材时，基材的材料只要在以下的工序S120中具有耐性即可，没有特别限制。

基材的形状没有特别限制，优选根据最终部件的形状决定。例如，通过第1制造方法制造边缘环时，基材可以为环状。

(工序S120)

接下来，利用CVD法在基材上将SiC膜成膜。

CVD法中，利用与收容基材的腔室连接的真空泵等将腔室内压力控制为30Pa以下后，在将腔室内和/或基材加热至规定的温度的状态下，向腔室内供给原料气体。

原料气体包含Si源气体、C源气体和第1掺杂剂源气体。必要时，原料气体可以进一步包含第2掺杂剂源气体。

应予说明，原料气体可以与载气混合后供给。

其中，Si源例如可以从SiCl₄、SiHCl₃、SiH₂Cl₂和SiH₄等中选定。

另外，C源例如可以从CH₄、C₂H₆和C₃H₈中选定。

另外，Si源与C源可以为相同的气体。例如，CH₃SiCl₃、(CH₃)₂SiCl₂、(CH₃)₃SiCl和CVD-4000(Starfire Systems公司制)可以用作Si源和C源。应予说明，上述CVD-4000为具有[SiH₂-CH₂]_n键的气体。

另外，如上所述，第1掺杂剂具有选自Al、Y、Mg、Sn、Ca、Zn、Co、Fe、Ni、Ag和Cr中的至少一种元素。因此，例如，第1掺杂剂为Al时，第1掺杂剂源可以为铝的卤化物(例如AlCl₃)、有机铝化合物(例如Al(CH₃)₃)或者它们的混合物。同样地，第1掺杂剂为Al以外的情况下，也可以使用卤化物和/或有机化合物。

另外，如上所述，第2掺杂剂为B和/或N。因此，第2掺杂剂源为B时，可以使用硼的卤化物(例如BCl₃)和/或有机硼化合物。另一方面，第2掺杂剂为N时，作为第2掺杂剂源，也可以使用氨气和/或氮气。

载气例如可以使用像氩这样的非活性气体、氢气或者氮气等。

原料气体中包含的各气体的比例只要使SiC膜中包含的第1掺杂剂的含量成为10原子浓度ppm～10原子浓度％、或者大于10原子浓度％且为30原子浓度％以下的范围，就没有特别限制。

例如，将原料气体中包含的Si源的流量设为X(sccm)、将第1掺杂剂源的流量设为Y(sccm)时，可以为0.01≤Y/X≤0.5。

另外，第2掺杂剂源的流量只要将得到的SiC膜的电阻控制在所希望的范围内，就没有特别限制。

例如，将原料气体中包含的Si源的流量设为X(sccm)、将第2掺杂剂源的流量设为Z(sccm)时，可以为0.01≤Z/X≤10。

通过原料气体的供给，能够在基材上将包含第1掺杂剂(和需要时的第2掺杂剂)的SiC膜成膜。

成膜温度例如为1050℃～1700℃的范围，优选为1150℃～1650℃的范围，更优选为1200℃～1600℃的范围，进一步优选为1250℃～1550℃的范围，更进一步优选为1350℃～1500℃的范围。

成膜速度例如为0.01mm/h～3mm/h的范围，优选为0.1mm/h～～2mm/h的范围，更优选为0.5mm/h～1.6mm/h的范围。只要为0.01mm/h以上，则能够充分缩短生产节拍(takt)，另外如果为3mm/h以下，则SiC膜的密度充分变高。

其中，成膜温度和成膜速度也随着使用气体的温度和压力而变化。

在工序S120后，可以在基材上得到多晶SiC膜。

(工序S130)

接下来，必要时，除去基材，仅回收SiC膜。

除去基材的方法没有特别限制。基材例如可以通过机械研磨法来除去。

另外，必要时，可以对SiC膜的表面进行研磨而适当地调整膜的厚度。

通过以上的工序，可以制造本发明的一个实施方式涉及的部件。

应予说明，上述记载仅是一个例子，本发明的一个实施方式涉及的部件只要可形成CVD制的SiC膜，也可以通过其他方法制造。

实施例

以下，对本发明的实施例进行说明。应予说明，在以下的记载中，例1～例16为实施例，例21～例25为比较例。

(例1)

通过以下的方法在基材上将SiC膜成膜。

首先，在内部容量为100L的反应容器内设置基材。

基材使用纵10mm×横10mm×厚2mm的石墨板，将纵10mm×横10mm的一表面作为成膜面。该石墨板的杂质含量为20ppm，线膨胀系数为5.6/K，密度为1.82g/cm³。

接下来，通过抽真空除去反应容器内的空气使容器内压力为10Pa后，利用H₂气体使容器内压力为13000Pa。其后将基材进行通电加热，使基材升温至1450℃。该状态下，向反应容器内供给混合气体，在13000Pa下实施SiC的CVD成膜。

供给气体为SiCl₄(150sccm)、CH₄(75sccm)、AlCl₃(15.0sccm)和H₂(400sccm)的混合气体。其中，H₂气体为载气。

SiC膜的厚度以约0.5mm～约1mm为目标。应予说明，SiC膜的厚度可以通过成膜时间来调整。

将得到的带SiC膜的基材称为“样品1”。

(例2)

通过与例1同样的方法，在基材上形成SiC膜。

其中，该例2中，使混合气体中包含的AlCl₃的流量为25.0sccm。将得到的带SiC膜的基材称为“样品2”。

(例3)

通过与例1同样的方法，在基材上形成SiC膜。

其中，该例3中，作为供给气体，使用包含SiCl₄(150sccm)、CH₄(75sccm)、AlCl₃(10.0sccm)、N₂(30sccm)和H₂(400sccm)的混合气体。将得到的带SiC膜的基材称为“样品3”。

(例4～例6)

通过与例3同样的方法，在基材上形成SiC膜。

其中，例4～例6中，作为混合气体中包含的气体组成，分别使用与例3不同的气体。将得到的带SiC膜的基材分别称为“样品4”～“样品6”。

(例7)

通过以下的方法在基材上形成SiC膜。

首先，在内部容量为100L的反应容器内设置基材。

基材使用纵20mm×横20mm×厚1mm的石墨板，将纵20mm×横20mm的一个表面作为成膜面。该石墨板的杂质含量为20ppm，线膨胀系数为5.6/K，密度为1.82g/cm³。

接下来，通过抽真空除去反应容器内的空气而使容器内压力为10Pa后，利用H₂气体使容器内压力为1000Pa。其后，将基材升温至1200℃，在该状态下，向反应容器内供给混合气体，在1000Pa下实施SiC的CVD成膜。

供给气体为CVD-4000(172sccm)、Al(CH₃)₃(1sccm)和H₂(120sccm)的混合气体。其中，H₂气体为载气。

使用CVD-4000和Al(CH₃)₃作为Si源、C源和Al源时，与像上述的例1～6那样使用SiCl₄、CH₄和AlCl₃的情况相比，从热力学的观点考虑，容易掺杂Al。

SiC膜的厚度以约0.3mm～约0.7mm为目标。应予说明，SiC膜的厚度可以利用成膜时间来调整。

将得到的带SiC膜的基材称为“样品7”。

(例8～例16)

通过与例7同样的方法，在基材上形成SiC膜。

其中，例8～例16中，作为混合气体中包含的气体组成，分别使用与例7不同的气体。将得到的带SiC膜的基材分别称为“样品8”～“样品16”。

(例21)

通过与例1同样的方法，在基材上形成SiC膜。其中，该例21中，使用不含AlCl₃的混合气体。

将得到的带SiC膜的基材称为“样品21”。

(例22)

通过与例21同样的方法，在基材上形成SiC膜。其中，该例22中，进一步向混合气体中供给了N₂(100sccm)。

将得到的带SiC膜的基材称为“样品22”。

(例23)

向市售的单晶SiC板(4H)的表面离子注入Al制作样品。注入条件如下：

离子种类：Al，

价态：2价，

加速能量：600keV，

剂量：2.0×10¹⁶atoms/cm²，

注入温度：室温。

将得到的样品称为“样品23”。

(例24～例25)

通过与例7同样的方法，在基材上形成SiC膜。其中，这些例24～例25中，使用不含Al(CH₃)₃的混合气体。

将得到的带SiC膜的基材称为“样品24”～“样品25”。

在以下的表2和表3中一并示出了各样品中在CVD成膜时使用的供给气体和得到的SiC膜的厚度。

[表2]

[表3]

应予说明，各样品(不包括样品23)中，SiC膜的厚度是随机选出的3个点的平均值。另一方面，对于样品23，在“SiC膜的厚度”这栏中记载了距表面的Al的最大渗透深度的值。

(评价)

使用各样品，实施以下的评价。

(密度的评价)

通过机械研磨从各样品仅除去基材，利用阿基米德法测定得到的SiC的密度。样品1～6、样品21、样品22的密度均为3.2g/cm³。

(Al掺杂量的评价)

各样品中，利用EPMA法评价SiC膜中包含的Al的掺杂量。对样品的SiC膜的表面实施镜面研磨，在通过该表面的中心的直线上以100μm间隔移动测定点进行10点测定，算出其平均值。

应予说明，掺杂量的测定方法没有特别限定，可以采用SEM-EDX或SIMS、或者ICP-AES或ICP-MS。采用ICP-AES或ICP-MS时，可以将样品粉碎后浸渍于酸中进行定量分析。

应予说明，样品23中的Al掺杂量是通过对样品23的截面的EPMA线分析而评价的。分析结果中，将在表面～深度1μm的范围内得到的最大的Al浓度作为Al掺杂量。

(等离子体耐性的评价)

使用各样品实施蚀刻试验，根据得到的结果评价各样品的等离子体耐性。

蚀刻试验如下实施。

首先，对各样品的SiC膜的表面实施镜面研磨。其中，样品7～样品16、样品24和样品25中，对样品的侧面也实施了镜面研磨。接下来，在经过镜面研磨的SiC膜的表面的一部分设置厚度0.1mm的KAPTON胶带(P-222：日东电工株式会社)，在SiC膜形成掩模部和非掩模部。为了将KAPTON胶带的影响抑制到最小限度，掩模部与非掩模部的面积比为1：8。应予说明，在样品的侧面没有特别实施掩蔽。

应予说明，样品23的情况下，在Al注入表面形成了掩模部和非掩模部。

接下来，将该试样以SiC膜的侧(样品23的情况下为Al注入表面)朝上的方式设置于蚀刻装置(EXAM：神港精机株式会社)的操作台，实施蚀刻试验。

试验条件为以下的2种方式：

(试验1)

CF₄流量：100sccm，

压力：10Pa，

功率：350W，

试验时间：65分钟，

操作台温度：20℃

(试验2)

CF₄流量：10sccm，

O₂流量：10sccm，

Ar流量：90sccm，

压力：10Pa，

功率：350W，

试验时间：65分钟，

操作台温度：20℃。

应予说明，试验2仅对例7～例16和例25实施。

试验后，根据掩模部与非掩模部中的SiC膜的厚度差(Δt)，算出蚀刻量。可以说该蚀刻量越小，SiC膜的蚀刻耐性越高、即等离子体耐性越好。Δt可以根据等离子体蚀刻试验条件而变化，本试验条件下，2.5μm≤Δt≤5.0μm。

以下的表4中一并示出了各样品中得到的评价结果。

应予说明，试验1中，各样品的蚀刻量以相对于样品21的蚀刻量的相对值来表示。另外，试验2中，各样品的蚀刻量以相对于样品25的蚀刻量的相对值来表示。因此，可以说这些栏的值越小，样品的等离子体耐性越好。

根据这些结果，可知在SiC膜中未掺杂Al的样品21、样品22、样品24和样品25得不到非常好的等离子体耐性。另外，具有非CVD制SiC的样品23也得不到非常好的等离子体耐性。

特别是样品23，虽然最大掺杂浓度为约1％，但Al的掺杂范围仅为距表面1μm以下的部分。另外，Al的热扩散系数非常小，约为8×10^-14cm²/s(c轴方向)，离子注入时无法对样品整体进行掺杂。因此，认为由于试验中没有Al掺杂的部分也被蚀刻，所以不太能得到提高等离子体耐性的效果。另外，当蚀刻到达距表面为1μm以上的区域时，蚀刻速度明显增加，因此估计蚀刻试验的试验时间越长，样品23与样品1～10比较时，等离子体耐性的降低越明显。因此，可以说作为用于提高耐等离子体性的Al的导入法，与离子注入相比，采用CVD法的原位掺杂更优选。

另一方面，可知具有掺杂了Al的CVD制SiC膜的样品1～样品16均得到了良好的等离子体耐性。

对样品1～样品6进行比较，发现在试验1中一般存在Al掺杂量越多等离子体耐性越高的趋势。

另外，对样品7～样品10进行比较时，也发现在试验1和试验2中一般存在Al掺杂量越多等离子体耐性越高的趋势。

其中，试验1(蚀刻气体为CF₄)的情况下，Al掺杂量为14.8％的样品13得到最良好的等离子体耐性。Al掺杂量为其以上的样品14～样品16中，发现提高等离子体耐性的效果稍微消失的趋势，但依然确认了高的等离子体耐性。

另一方面，试验2(蚀刻气体为CF₄、O₂和Ar的混合气体)的情况下，发现Al掺杂量越高，等离子体耐性越好的趋势。

综上可知，掺杂了Al的CVD制SiC膜的等离子体耐性根据蚀刻气体的种类而趋势不同，但可以说一般Al掺杂量越多，等离子体耐性越多。

应予说明，若对样品1～样品16进行比较，则不能一概地说Al掺杂量越多等离子体耐性越高，这是由于在样品1～样品6的组与样品7～样品16的组中，样品的状态不同。

关于SiC成膜时使用的Si源、C源和Al源供给气体的种类，样品1～6中为SiCl₄、CH₄和AlCl₃，与此相对，样品7～样品10中为CVD-4000和Al(CH₃)₃。此时，如上所述，从热力学的观点考虑，样品7～样品10更容易掺杂Al，在SiC膜成膜时Al(CH₃)₃几乎被消耗，与此相对，在样品1～样品6中，仅掺杂了少量的Al，在SiC膜成膜时容易残留未反应的AlCl₃。这样的AlCl₃可以通过镜面研磨除去，但样品1～样品6中，仅在SiC膜的表面进行了镜面研磨，在样品侧面仍残留AlCl₃。

以在样品侧面残留AlCl₃的状态进行蚀刻试验的样品1～样品6中，在蚀刻时由于产生灰尘等使AlCl₃附着在SiC膜表面，该AlCl₃发挥减少蚀刻量的效果，因此认为显示出比本来更高的等离子体耐性。

另一方面，未反应的Al(CH₃)₃的残留量少且对样品侧面也实施了镜面研磨的样品7～样品10中，没有发生如上所述的现象，因此尽管Al掺杂量比样品1～样品6多，但认为结果看上去显示与样品1～样品6同等程度的等离子体耐性。

无论如何，通过掺杂Al可提高蚀刻耐性对于样品1～样品10是共通的。

如此，确认了通过在CVD制的SiC膜中掺杂Al，等离子体耐性提高。

本申请基于2021年7月30日申请的特愿2021-125188号、2021年9月30日申请的特愿2021-160559号以及2022年4月11日申请的日本专利申请第2022-065313号要求优先权，通过参照将该日本申请的全部内容引用到本申请中。

符号说明

100 等离子体蚀刻装置

110 腔室

112 内部空间

130 喷头

133 供给管

140 载置台

145 静电吸盘

160 边缘环

170 传感器

W 晶片

Claims

1.一种部件，是半导体制造装置用的部件，

具有CVD制的多晶SiC部分，

所述多晶SiC部分包含相对于该部分的整体以10原子浓度ppm～10原子浓度％的范围掺杂的第1掺杂剂，

所述第1掺杂剂具有选自Al(铝)、Y(钇)、Mg(镁)、Sn(锡)、Ca(钙)、Zn(锌)、Co(钴)、Fe(铁)、Ni(镍)、Ag(银)和Cr(铬)中的至少一种元素。

2.一种部件，是半导体制造装置用的部件，

具有CVD制的多晶SiC部分，

所述多晶SiC部分包含相对于该部分的整体以大于10原子浓度％且为30原子浓度％以下的范围掺杂的第1掺杂剂，

3.根据权利要求1或2所述的部件，其中，所述部分进一步包含掺杂在SiC中的第2掺杂剂，

所述第2掺杂剂具有选自B(硼)和N(氮)中的至少一种元素。

4.根据权利要求3所述的部件，其中，所述第2掺杂剂为N。

5.根据权利要求1～3中任一项所述的部件，其中，所述第1掺杂剂为Al。

6.根据权利要求1～3中任一项所述的部件，其中，该部件具有基材，所述部分以膜的形式形成。

7.根据权利要求1～3中任一项所述的部件，其中，该部件不具有基材，由所述部分构成。

8.根据权利要求1～3中任一项所述的部件，其中，该部件为等离子体蚀刻装置用的边缘环、静电吸盘、喷淋板或者腔室内传感器的保护罩。

9.一种方法，是制造半导体制造装置用的部件的方法，具有如下工序：

向基材的表面供给包含Si源气体、C源气体和第1掺杂剂源气体的混合气体，利用CVD法形成以10原子浓度ppm～10原子浓度％的范围掺杂有第1掺杂剂的多晶SiC膜，

10.一种方法，是制造半导体制造装置用的部件的方法，具有如下工序：

向基材的表面供给包含Si源气体、C源气体和第1掺杂剂源气体的混合气体，利用CVD法形成以大于10原子浓度％且为30原子浓度％以下的范围掺杂有第1掺杂剂的多晶SiC膜，

11.根据权利要求9或10所述的方法，其中，所述第1掺杂剂为Al，

所述第1掺杂剂源气体包含卤化铝和有机铝化合物中的至少一种。

12.根据权利要求9～11中任一项所述的方法，其中，所述混合气体进一步包含第2掺杂剂用的第2掺杂剂源气体，

所述第2掺杂剂具有选自B(硼)和N(氮)中的至少一种元素。

13.根据权利要求12所述的方法，其中，所述第2掺杂剂为N，

所述第2掺杂剂源气体包含氨气和氮气中的至少一种。

14.根据权利要求9～11中任一项所述的方法，其中，所述Si源气体包含SiCl₄、SiHCl₃、SiH₂Cl₂和SiH₄中的至少一种。

15.根据权利要求9～11中任一项所述的方法，其中，所述C源气体包含CH₄、C₂H₆和C₃H₈中的至少一种。

16.根据权利要求9～11中任一项所述的方法，其中，所述Si源气体与所述C源气体相同，包含CH₃SiCl₃、(CH₃)₂SiCl₂和(CH₃)₃SiCl中的至少一种。