JP2002037669A - 炭化珪素材、耐プラズマ部材及び半導体製造用装置 - Google Patents
炭化珪素材、耐プラズマ部材及び半導体製造用装置Info
- Publication number
- JP2002037669A JP2002037669A JP2000228439A JP2000228439A JP2002037669A JP 2002037669 A JP2002037669 A JP 2002037669A JP 2000228439 A JP2000228439 A JP 2000228439A JP 2000228439 A JP2000228439 A JP 2000228439A JP 2002037669 A JP2002037669 A JP 2002037669A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- silicon carbide
- plasma
- carbide material
- cvd
- carbon
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
- Drying Of Semiconductors (AREA)
- Ceramic Products (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】高純度で、長時間にわたり安定した体積抵抗率
を示す、信頼性の高い炭化珪素材、耐プラズマ部材及び
半導体製造用装置を提供する。 【解決手段】ラマン分光分析において、カーボン及び炭
化珪素に由来するピークが、それぞれ１５００〜１６０
０ｃｍ-1、７００〜１０００ｃｍ-1に存在し、前記カー
ボンに由来するピーク強度が、前記炭化珪素に由来する
最大のピーク強度に対して０．０１〜０．３の範囲であ
る。
を示す、信頼性の高い炭化珪素材、耐プラズマ部材及び
半導体製造用装置を提供する。 【解決手段】ラマン分光分析において、カーボン及び炭
化珪素に由来するピークが、それぞれ１５００〜１６０
０ｃｍ-1、７００〜１０００ｃｍ-1に存在し、前記カー
ボンに由来するピーク強度が、前記炭化珪素に由来する
最大のピーク強度に対して０．０１〜０．３の範囲であ
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、基体表面に気相法
により形成した炭化珪素材、特に成膜後に基体を除去し
て得られ、フォーカスリング、シャワーヘッド、クラン
プリング、シールドリングなどに用いられる炭化珪素
材、耐プラズマ部材及びそれを用いた半導体製造用装置
に関するものである。
により形成した炭化珪素材、特に成膜後に基体を除去し
て得られ、フォーカスリング、シャワーヘッド、クラン
プリング、シールドリングなどに用いられる炭化珪素
材、耐プラズマ部材及びそれを用いた半導体製造用装置
に関するものである。
【０００２】
【従来技術】従来より、ＣＶＤ（Chemical Vapor Depos
ition：化学気相成長法）法で作製されたセラミックス
が、高純度、高強度であること等から、半導体製造用装
置を構成する部品として用いられてきた。特に、サセプ
タ、拡散炉の構成部品及びプラズマエッチング装置のフ
ォーカスリング等の部品として使用されている。
ition：化学気相成長法）法で作製されたセラミックス
が、高純度、高強度であること等から、半導体製造用装
置を構成する部品として用いられてきた。特に、サセプ
タ、拡散炉の構成部品及びプラズマエッチング装置のフ
ォーカスリング等の部品として使用されている。
【０００３】フォーカスリングは、プラズマに接するた
め消耗が激しく、１ｍｍ以上の厚みにするため、コーテ
ィング品では対応しにくいため、自立型の炭化珪素材が
求められている。ここで、自立型の炭化珪素材とは、Ｃ
ＶＤ法により形成された炭化珪素膜と基体との複合体で
はなく、基体を除去した、ＣＶＤ法により作製されたセ
ラミックスのみからなる成形体のことをいう（以後、Ｃ
ＶＤ自立体と記す）。
め消耗が激しく、１ｍｍ以上の厚みにするため、コーテ
ィング品では対応しにくいため、自立型の炭化珪素材が
求められている。ここで、自立型の炭化珪素材とは、Ｃ
ＶＤ法により形成された炭化珪素膜と基体との複合体で
はなく、基体を除去した、ＣＶＤ法により作製されたセ
ラミックスのみからなる成形体のことをいう（以後、Ｃ
ＶＤ自立体と記す）。
【０００４】ＣＶＤ自立体の製造方法については、例え
ば、基体表面にシリコン層を形成し、次いでＣＶＤ法に
より炭化珪素層を形成、シリコン層をエッチング除去し
て炭化珪素のＣＶＤ自立体を得る方法や基体を機械加工
で除去してＣＶＤ自立体を得る方法などがある。
ば、基体表面にシリコン層を形成し、次いでＣＶＤ法に
より炭化珪素層を形成、シリコン層をエッチング除去し
て炭化珪素のＣＶＤ自立体を得る方法や基体を機械加工
で除去してＣＶＤ自立体を得る方法などがある。
【０００５】このようなＣＶＤ法によって製造した炭化
珪素材が、半導体製造プロセスのうち、特にＰＶＤやＣ
ＶＤ等の成膜プロセスやエッチングプロセスにおいて多
用されてきた。
珪素材が、半導体製造プロセスのうち、特にＰＶＤやＣ
ＶＤ等の成膜プロセスやエッチングプロセスにおいて多
用されてきた。
【０００６】ところで、炭化珪素は、２．２〜３．３ｅ
Ｖのバンドギャップを持ち、理論的には絶縁体としての
電気抵抗性を示す。しかし、実際には、炭化珪素の電気
抵抗性は、含有される不純物の種類や含有量の影響を強
く受け、一般に不純物量が増加すると電気抵抗は低下す
ることが知られている（例えば、Journal of the Ceram
ic Society of Japan 100 [10] 1992,1225-1229）。焼
結助剤を使用しないＣＶＤ法により得られる炭化珪素
は、通常の焼結法で得られた炭化珪素と比較すると高純
度であるためその電気抵抗は高くなるが、ＣＶＤプロセ
ス中に混入する不純物の影響を受け変動し易く、制御が
難しかった。
Ｖのバンドギャップを持ち、理論的には絶縁体としての
電気抵抗性を示す。しかし、実際には、炭化珪素の電気
抵抗性は、含有される不純物の種類や含有量の影響を強
く受け、一般に不純物量が増加すると電気抵抗は低下す
ることが知られている（例えば、Journal of the Ceram
ic Society of Japan 100 [10] 1992,1225-1229）。焼
結助剤を使用しないＣＶＤ法により得られる炭化珪素
は、通常の焼結法で得られた炭化珪素と比較すると高純
度であるためその電気抵抗は高くなるが、ＣＶＤプロセ
ス中に混入する不純物の影響を受け変動し易く、制御が
難しかった。
【０００７】そこで、炭化珪素の電気抵抗を制御するた
め、特開平１１−１２１３１１号公報では、高抵抗の炭
化珪素のＣＶＤ自立体の表面に、炭化珪素の炭素の一部
を硼素（Ｂ）、アルミニウム（Ａｌ）、窒素（Ｎ）、リ
ン（Ｐ）又は砒素（Ａｓ）等の３族又は５族の元素によ
って置換し、比抵抗５×１０3Ω・ｃｍ以下の帯電防止層
を形成する方法が提案されている。
め、特開平１１−１２１３１１号公報では、高抵抗の炭
化珪素のＣＶＤ自立体の表面に、炭化珪素の炭素の一部
を硼素（Ｂ）、アルミニウム（Ａｌ）、窒素（Ｎ）、リ
ン（Ｐ）又は砒素（Ａｓ）等の３族又は５族の元素によ
って置換し、比抵抗５×１０3Ω・ｃｍ以下の帯電防止層
を形成する方法が提案されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
ＣＶＤ法で作製した炭化珪素材は体積抵抗率がばらつく
ため、腐食速度が大きくしたり、不均一なエッチング状
態を誘起したり、又、歩留まりの低下をもたらすという
問題があった。また、頻繁なメンテナンスが必要とな
り、スループットの低下とコストの上昇を招くという問
題があった。
ＣＶＤ法で作製した炭化珪素材は体積抵抗率がばらつく
ため、腐食速度が大きくしたり、不均一なエッチング状
態を誘起したり、又、歩留まりの低下をもたらすという
問題があった。また、頻繁なメンテナンスが必要とな
り、スループットの低下とコストの上昇を招くという問
題があった。
【０００９】また、特開平１１−１２１３１１号公報に
記載の方法では、時間の経過と共に帯電防止層が消耗す
るため、抵抗は徐々に高くなり安定しない。特に、この
方法を、フォーカスリング、シャワーヘッド、クランプ
リング、シールリング等の耐プラズマ材に適応する場
合、プラズマが不均一になりやすく、長時間にわたって
安定したプラズマ状態を得ることができない。
記載の方法では、時間の経過と共に帯電防止層が消耗す
るため、抵抗は徐々に高くなり安定しない。特に、この
方法を、フォーカスリング、シャワーヘッド、クランプ
リング、シールリング等の耐プラズマ材に適応する場
合、プラズマが不均一になりやすく、長時間にわたって
安定したプラズマ状態を得ることができない。
【００１０】そして、３族又は５族の元素は、ジボラン
（Ｂ2Ｈ6）やホスフィン（ＰＨ4）等の危険なガスを使
用するため、大規模な安全装置を設け、その維持管理に
傾注する必要が生じ、上記の３族又は５族の元素を含ん
だ帯電防止層を十分に厚くし、または３族又は５族の元
素を含んだ炭化珪素からなるＣＶＤ自立体を作製するこ
とは、コストが高くなり工業上の利用には困難が伴う。
（Ｂ2Ｈ6）やホスフィン（ＰＨ4）等の危険なガスを使
用するため、大規模な安全装置を設け、その維持管理に
傾注する必要が生じ、上記の３族又は５族の元素を含ん
だ帯電防止層を十分に厚くし、または３族又は５族の元
素を含んだ炭化珪素からなるＣＶＤ自立体を作製するこ
とは、コストが高くなり工業上の利用には困難が伴う。
【００１１】本発明は、高純度で、長時間にわたり安定
した体積抵抗率を示す、信頼性の高い炭化珪素材、耐プ
ラズマ部材及び半導体製造用装置を提供することを目的
としている。
した体積抵抗率を示す、信頼性の高い炭化珪素材、耐プ
ラズマ部材及び半導体製造用装置を提供することを目的
としている。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明の炭化珪素材は、
炭素を含み、炭素と炭化珪素の比とをラマン分光分析に
よって特定することにより、体積抵抗率を一定の範囲に
制御し、その結果安定したプラズマ状態を維持できると
いう知見に基づくものである。
炭素を含み、炭素と炭化珪素の比とをラマン分光分析に
よって特定することにより、体積抵抗率を一定の範囲に
制御し、その結果安定したプラズマ状態を維持できると
いう知見に基づくものである。
【００１３】即ち、ラマン分光分析において、カーボン
及び炭化珪素に由来するピークが、それぞれ１５００〜
１６００ｃｍ-1、７００〜１０００ｃｍ-1に存在し、前
記カーボンに由来するピーク強度が、前記炭化珪素に由
来する最大のピーク強度に対して０．０１〜０．３の範
囲であることを特徴とするものであり、また、３Ｃ型結
晶を主体とする炭化珪素からなり、室温の体積抵抗率が
１０3〜１０7Ωｃｍであることを特徴とするものであ
る。
及び炭化珪素に由来するピークが、それぞれ１５００〜
１６００ｃｍ-1、７００〜１０００ｃｍ-1に存在し、前
記カーボンに由来するピーク強度が、前記炭化珪素に由
来する最大のピーク強度に対して０．０１〜０．３の範
囲であることを特徴とするものであり、また、３Ｃ型結
晶を主体とする炭化珪素からなり、室温の体積抵抗率が
１０3〜１０7Ωｃｍであることを特徴とするものであ
る。
【００１４】これにより、長期間にわたり均一な分布状
態のプラズマが得られ、製造条件が安定し、再現性向
上、及び歩留まり向上を図ることができ、また、耐プラ
ズマ性が向上し、炭化珪素材の寿命を延ばすことができ
る。
態のプラズマが得られ、製造条件が安定し、再現性向
上、及び歩留まり向上を図ることができ、また、耐プラ
ズマ性が向上し、炭化珪素材の寿命を延ばすことができ
る。
【００１５】即ち、プラズマと接する部材の電気抵抗が
安定するため、該部材とプラズマとの相互作用が一定に
なり、その結果、プラズマの発生位置が部位によって異
なったり、あるいはプラズマが均等に分布せず、局所的
に強いところや、逆に局所的に弱いところが発生したり
することを防止できる。そして、ウエハが均一に処理さ
れ、不良の抑制につながる。
安定するため、該部材とプラズマとの相互作用が一定に
なり、その結果、プラズマの発生位置が部位によって異
なったり、あるいはプラズマが均等に分布せず、局所的
に強いところや、逆に局所的に弱いところが発生したり
することを防止できる。そして、ウエハが均一に処理さ
れ、不良の抑制につながる。
【００１６】さらに、珪素以外の金属成分が０．１重量
％以下であることが好ましい。これにより、プラズマ処
理中に該金属成分が上記炭化珪素表面に露出することが
少なくなり、露出部分へのプラズマ集中による局所腐食
を低減することができる。
％以下であることが好ましい。これにより、プラズマ処
理中に該金属成分が上記炭化珪素表面に露出することが
少なくなり、露出部分へのプラズマ集中による局所腐食
を低減することができる。
【００１７】また、本発明の耐プラズマ部材は、本発明
の炭化珪素材からなり、プラズマ発生装置内の構成部材
として用い、プラズマと接触することを特徴とするもの
である。この部材を用いることにより、長期間にわたり
均一な分布状態のプラズマが得られ、製造条件が安定
し、再現性向上、及び歩留まり向上を図ることができ
る。
の炭化珪素材からなり、プラズマ発生装置内の構成部材
として用い、プラズマと接触することを特徴とするもの
である。この部材を用いることにより、長期間にわたり
均一な分布状態のプラズマが得られ、製造条件が安定
し、再現性向上、及び歩留まり向上を図ることができ
る。
【００１８】さらに、本発明の半導体製造用装置は、少
なくともプラズマを内部に形成する装置であって、該装
置内の一部に本発明の炭化珪素材及び／又は本発明の耐
プラズマ部材を用いたことを特徴とする。この装置を使
用することにより、長期間にわたり均一な分布状態のプ
ラズマが得られ、製造条件が安定し、再現性の高いプラ
ズマ処理が可能となる。
なくともプラズマを内部に形成する装置であって、該装
置内の一部に本発明の炭化珪素材及び／又は本発明の耐
プラズマ部材を用いたことを特徴とする。この装置を使
用することにより、長期間にわたり均一な分布状態のプ
ラズマが得られ、製造条件が安定し、再現性の高いプラ
ズマ処理が可能となる。
【００１９】
【発明の実施の形態】本発明は、プラズマを用いた処理
装置においてプラズマと接触する炭化珪素材の体積抵抗
率の値を一定の範囲に制御することによって、プラズマ
状態を安定させ、プラズマ処理の再現性を向上させるも
のである。
装置においてプラズマと接触する炭化珪素材の体積抵抗
率の値を一定の範囲に制御することによって、プラズマ
状態を安定させ、プラズマ処理の再現性を向上させるも
のである。
【００２０】本発明の炭化珪素材は、ラマン分光分析に
おいて、１５００〜１６００ｃｍ-1にカーボンに由来す
るピークが存在し、７００〜１００ｃｍ-1に炭化珪素に
由来するピークが複数存在する。この複数の炭化珪素に
由来するピークのうち、最大のピークの強度に対して、
上記カーボンに由来するピーク強度が０．０１〜０．３
であることを特徴とするものである。このピーク強度比
は、特に０．０５〜０．２５、さらには０．１〜０．２
が好ましい。
おいて、１５００〜１６００ｃｍ-1にカーボンに由来す
るピークが存在し、７００〜１００ｃｍ-1に炭化珪素に
由来するピークが複数存在する。この複数の炭化珪素に
由来するピークのうち、最大のピークの強度に対して、
上記カーボンに由来するピーク強度が０．０１〜０．３
であることを特徴とするものである。このピーク強度比
は、特に０．０５〜０．２５、さらには０．１〜０．２
が好ましい。
【００２１】図１は、本発明の炭化珪素材のラマン分光
分析結果の一例である。日本光学社製ラマン分光装置を
用いて、５００〜１７００ｃｍ-1の範囲で測定を行った
結果、（１）７７４．５ｃｍ-1、（２）７９８．５ｃｍ
-1、（３）９７３ｃｍ-1及び（４）１５３４．５ｃｍ-1
の４つのピークが観察された。（１）〜（３）は炭化珪
素に起因するピークであり、（４）はカーボンに由来す
るピークである。
分析結果の一例である。日本光学社製ラマン分光装置を
用いて、５００〜１７００ｃｍ-1の範囲で測定を行った
結果、（１）７７４．５ｃｍ-1、（２）７９８．５ｃｍ
-1、（３）９７３ｃｍ-1及び（４）１５３４．５ｃｍ-1
の４つのピークが観察された。（１）〜（３）は炭化珪
素に起因するピークであり、（４）はカーボンに由来す
るピークである。
【００２２】炭化珪素のピークのうちで最大は（２）で
あるため、本発明で規定する炭化珪素に対するカーボン
のピーク強度比は、ピーク（２）に対するピーク（４）
の強度比（４）／（２）を示すものである。ここで言う
ピーク強度は、バックグランドを除去したピークの高さ
である。図１の炭化珪素材の場合、ピーク強度比（４）
／（２）は、０．０７４である。
あるため、本発明で規定する炭化珪素に対するカーボン
のピーク強度比は、ピーク（２）に対するピーク（４）
の強度比（４）／（２）を示すものである。ここで言う
ピーク強度は、バックグランドを除去したピークの高さ
である。図１の炭化珪素材の場合、ピーク強度比（４）
／（２）は、０．０７４である。
【００２３】このピーク強度比が小さくなると体積抵抗
率は高くなり、ピーク強度比が大きくなると体積抵抗率
は低くなる。即ち、ピーク強度比が０．０１未満である
と、体積抵抗率が１０7Ωｃｍを越えてしまい、ウエハ
上のプラズマ分布の均一性が低下する。また、ピーク強
度比が０．３を越えると、体積抵抗率が１０3Ωｃｍに
満たなくなり、プラズマが炭化珪素材に接近し、腐食速
度が高まって寿命が短くなる。
率は高くなり、ピーク強度比が大きくなると体積抵抗率
は低くなる。即ち、ピーク強度比が０．０１未満である
と、体積抵抗率が１０7Ωｃｍを越えてしまい、ウエハ
上のプラズマ分布の均一性が低下する。また、ピーク強
度比が０．３を越えると、体積抵抗率が１０3Ωｃｍに
満たなくなり、プラズマが炭化珪素材に接近し、腐食速
度が高まって寿命が短くなる。
【００２４】また、カーボンに由来するピークは、グラ
ファイト、ダイヤモンド及びダイヤモンドライクカーボ
ンを包含する。これらのうち、耐食性を向上する観点
で、ダイヤモンド及びダイヤモンドライクカーボンであ
ることが好ましい。これらの違いは、ピーク形状により
判断することが可能である。
ファイト、ダイヤモンド及びダイヤモンドライクカーボ
ンを包含する。これらのうち、耐食性を向上する観点
で、ダイヤモンド及びダイヤモンドライクカーボンであ
ることが好ましい。これらの違いは、ピーク形状により
判断することが可能である。
【００２５】本発明の炭化珪素材は、３Ｃ型結晶を主体
とする炭化珪素からなり、室温の体積抵抗率が１０3〜
１０7Ωｃｍであることが重要である。即ち、３Ｃ型結
晶以外の結晶型が主体の時、体積抵抗率の制御が難しく
なる。また、１０7Ωｃｍを超えると、炭化珪素材のプ
ラズマを遠ざける作用が強くなるため、プラズマの分布
状態が不均一になり、１０3Ωｃｍに満たないとプラズ
マによる腐食が早まり、寿命が短くなる。
とする炭化珪素からなり、室温の体積抵抗率が１０3〜
１０7Ωｃｍであることが重要である。即ち、３Ｃ型結
晶以外の結晶型が主体の時、体積抵抗率の制御が難しく
なる。また、１０7Ωｃｍを超えると、炭化珪素材のプ
ラズマを遠ざける作用が強くなるため、プラズマの分布
状態が不均一になり、１０3Ωｃｍに満たないとプラズ
マによる腐食が早まり、寿命が短くなる。
【００２６】なお、炭化珪素は、３Ｃ型結晶が主体であ
れば６Ｈ等の他の結晶型が入っていても差し支えない。
なお、３Ｃ型結晶とはβ型とも呼ばれる立方晶炭化珪素
を示し、６Ｈ型結晶とはα型とも呼ばれる六方晶炭化珪
素を示す。
れば６Ｈ等の他の結晶型が入っていても差し支えない。
なお、３Ｃ型結晶とはβ型とも呼ばれる立方晶炭化珪素
を示し、６Ｈ型結晶とはα型とも呼ばれる六方晶炭化珪
素を示す。
【００２７】さらに、上記炭化珪素に含まれる珪素以外
の金属成分は０．１重量％以下であることが好ましく、
特に０．０５重量％以下、さらには０．０３重量％以下
が好適である。上記の珪素以外の金属成分が０．１重量
％を超えると、プラズマ処理中に該金属成分が上記炭化
珪素表面に露出することが多くなり、その結果、プラズ
マが金属成分を有する表面部位に集中し、局所的な腐食
が進むという問題が起こりやすくなる傾向がある。
の金属成分は０．１重量％以下であることが好ましく、
特に０．０５重量％以下、さらには０．０３重量％以下
が好適である。上記の珪素以外の金属成分が０．１重量
％を超えると、プラズマ処理中に該金属成分が上記炭化
珪素表面に露出することが多くなり、その結果、プラズ
マが金属成分を有する表面部位に集中し、局所的な腐食
が進むという問題が起こりやすくなる傾向がある。
【００２８】以上のように、本発明では、体積抵抗率を
調整し、カーボンと炭化珪素との比を特定の範囲内にす
ることにより、高純度で、長時間にわたり均一で安定し
た体積抵抗率を示す、信頼性の高い炭化珪素材を実現で
きる。
調整し、カーボンと炭化珪素との比を特定の範囲内にす
ることにより、高純度で、長時間にわたり均一で安定し
た体積抵抗率を示す、信頼性の高い炭化珪素材を実現で
きる。
【００２９】次に、本発明の炭化珪素材の製造方法につ
いて述べる。
いて述べる。
【００３０】まず、ＣＶＤ装置を用意する。例えば熱Ｃ
ＶＤ、プラズマＣＶＤ、マイクロ波プラズマＣＶＤ、光
ＣＶＤ、ＭＯＣＶＤ等種々の方式が開発されており、い
ずれの方法でも良いが、析出速度が高く、反応機構が単
純で、大型および複雑形状品の製造に適し、ＣＶＤ自立
体の製造に適するため、熱ＣＶＤ法が好ましい。
ＶＤ、プラズマＣＶＤ、マイクロ波プラズマＣＶＤ、光
ＣＶＤ、ＭＯＣＶＤ等種々の方式が開発されており、い
ずれの方法でも良いが、析出速度が高く、反応機構が単
純で、大型および複雑形状品の製造に適し、ＣＶＤ自立
体の製造に適するため、熱ＣＶＤ法が好ましい。
【００３１】また、熱ＣＶＤ法によりピーク強度比が制
御された本発明の炭化珪素材を作製するには、ＣＶＤ反
応を基板上の狭い範囲で行うことが重要となる。即ち、
コールドウォール型と呼ばれるＣＶＤ装置を使用するこ
とが重要であり、ＣＶＤ炉内に大量の基板を設置し、Ｃ
ＶＤ炉全体を加熱して原料ガスを供給する、ホットウォ
ール型と呼ばれるＣＶＤ装置では、各基板でのＣＶＤ条
件、特に原料濃度等がガスの流れ方向で変化し、不均一
になるため、本発明の炭化珪素部材を作製することは難
しい。
御された本発明の炭化珪素材を作製するには、ＣＶＤ反
応を基板上の狭い範囲で行うことが重要となる。即ち、
コールドウォール型と呼ばれるＣＶＤ装置を使用するこ
とが重要であり、ＣＶＤ炉内に大量の基板を設置し、Ｃ
ＶＤ炉全体を加熱して原料ガスを供給する、ホットウォ
ール型と呼ばれるＣＶＤ装置では、各基板でのＣＶＤ条
件、特に原料濃度等がガスの流れ方向で変化し、不均一
になるため、本発明の炭化珪素部材を作製することは難
しい。
【００３２】上記のコールドウォール型ＣＶＤ装置の一
例を、図２に示す。このＣＶＤ装置は、反応炉１と、排
気系２と、ガス導入系３と、サセプタ４を具備し、サセ
プタ４の上に基体５が設置されている。反応炉１の外側
には高周波コイル６があり、この高周波コイル６に高周
波が印可され、高周波誘導加熱によって基体が加熱され
る。
例を、図２に示す。このＣＶＤ装置は、反応炉１と、排
気系２と、ガス導入系３と、サセプタ４を具備し、サセ
プタ４の上に基体５が設置されている。反応炉１の外側
には高周波コイル６があり、この高周波コイル６に高周
波が印可され、高周波誘導加熱によって基体が加熱され
る。
【００３３】ＣＶＤ反応は高温で起こり、一定の温度以
上になっている部位に析出物が堆積する。従って、基体
５及びその近傍のみを高温に保つため、サセプタ４は断
熱材からなることが好ましい。
上になっている部位に析出物が堆積する。従って、基体
５及びその近傍のみを高温に保つため、サセプタ４は断
熱材からなることが好ましい。
【００３４】また、ラマン分光分析におけるピーク強度
比を０．０１〜０．３にするために、基体の温度及び水
素に対する原料ガスの濃度等のＣＶＤ条件を一様にして
炭化珪素を形成することが必要である。
比を０．０１〜０．３にするために、基体の温度及び水
素に対する原料ガスの濃度等のＣＶＤ条件を一様にして
炭化珪素を形成することが必要である。
【００３５】使用する原料は、ＳｉとＣとが供給される
ものであれば、特に限定されるものではないが、特に、
ＭＴＳ（ＣＨ3ＳｉＣｌ3）、（ＣＨ3）2ＳｉＣｌ2、
（ＣＨ3）3ＳｉＣｌ、（ＣＨ3）4Ｓｉ等のＳｉとＣとの
含有する化合物、及びＳｉＣｌ4、ＳｉＨ４、Ｓｉ2Ｈ6
と炭化水素（メタン、エタン、プロパン、エチレン、ア
セチレン等）と混合ガス、あるいは上記のガスの混合し
たものが好ましい。
ものであれば、特に限定されるものではないが、特に、
ＭＴＳ（ＣＨ3ＳｉＣｌ3）、（ＣＨ3）2ＳｉＣｌ2、
（ＣＨ3）3ＳｉＣｌ、（ＣＨ3）4Ｓｉ等のＳｉとＣとの
含有する化合物、及びＳｉＣｌ4、ＳｉＨ４、Ｓｉ2Ｈ6
と炭化水素（メタン、エタン、プロパン、エチレン、ア
セチレン等）と混合ガス、あるいは上記のガスの混合し
たものが好ましい。
【００３６】図２に示す装置に、断熱材からなるサセプ
タ上に基体を設置し、水素ガスを流し、装置内の圧力を
０．１Ｐａに調節し、高周波により基板及びその近傍の
みを加熱する。基板温度は、熱電対で測定され、一度Ｃ
ＶＤ温度よりも高い温度で０．１〜５時間加熱した後、
ＣＶＤ温度にする。ＣＶＤ温度にして１０〜６０分後、
原料ガスを流し、圧力を一定に調整する。これらの条件
は、基体形状、ガスの流れ、原料の種類等によって異な
る。
タ上に基体を設置し、水素ガスを流し、装置内の圧力を
０．１Ｐａに調節し、高周波により基板及びその近傍の
みを加熱する。基板温度は、熱電対で測定され、一度Ｃ
ＶＤ温度よりも高い温度で０．１〜５時間加熱した後、
ＣＶＤ温度にする。ＣＶＤ温度にして１０〜６０分後、
原料ガスを流し、圧力を一定に調整する。これらの条件
は、基体形状、ガスの流れ、原料の種類等によって異な
る。
【００３７】例えば、ＭＴＳを用いる場合、ＣＶＤ温度
は１２００〜１８００℃、特に１３００〜１６５０℃、
さらには１４００〜１５５０℃が好ましい。また、圧力
は、１Ｐａ〜１００ｋＰａ、特に１００Ｐａ〜５０ｋＰ
ａ、さらに１〜２０ｋＰａが好ましい。そして、原料濃
度は、原料流量と水素等のキャリアガスのガス流量比で
決定する。
は１２００〜１８００℃、特に１３００〜１６５０℃、
さらには１４００〜１５５０℃が好ましい。また、圧力
は、１Ｐａ〜１００ｋＰａ、特に１００Ｐａ〜５０ｋＰ
ａ、さらに１〜２０ｋＰａが好ましい。そして、原料濃
度は、原料流量と水素等のキャリアガスのガス流量比で
決定する。
【００３８】特に、ピーク強度比は、ＣＶＤ条件、特に
原料濃度やＣＶＤ温度を制御することにより制御するこ
とができ、例えば、メチルトリクロルシランと水素を原
料とする場合には、メチルトリクロルシラン濃度の高い
程ピーク強度比は大きくなる。
原料濃度やＣＶＤ温度を制御することにより制御するこ
とができ、例えば、メチルトリクロルシランと水素を原
料とする場合には、メチルトリクロルシラン濃度の高い
程ピーク強度比は大きくなる。
【００３９】また、本発明の耐プラズマ部材は、上記の
炭化珪素材をプラズマ発生装置内の構成部材として用い
るもので、プラズマに対する寿命を延ばすことができ
る。その理由は必ずしも明確ではないが、体積抵抗率が
プラズマを１０3〜１０7Ωｃｍの範囲になり、プラズマ
が炭化珪素材から離れるため、イオン衝撃が少なくな
り、物理エッチングと化学エッチングの相乗効果を低下
させる結果であると考えられる。
炭化珪素材をプラズマ発生装置内の構成部材として用い
るもので、プラズマに対する寿命を延ばすことができ
る。その理由は必ずしも明確ではないが、体積抵抗率が
プラズマを１０3〜１０7Ωｃｍの範囲になり、プラズマ
が炭化珪素材から離れるため、イオン衝撃が少なくな
り、物理エッチングと化学エッチングの相乗効果を低下
させる結果であると考えられる。
【００４０】本発明の耐プラズマ部材は、例えば、半導
体製造用装置としてフッ素や塩素などのハロゲンを含む
ガスのプラズマを使用する装置、特にエッチング装置に
おける、フォーカスリング、シャワーヘッド、クランプ
リング、シールドリング、真空壁、ドームなどに好適に
用いられる。
体製造用装置としてフッ素や塩素などのハロゲンを含む
ガスのプラズマを使用する装置、特にエッチング装置に
おける、フォーカスリング、シャワーヘッド、クランプ
リング、シールドリング、真空壁、ドームなどに好適に
用いられる。
【００４１】さらに、本発明の半導体製造用装置は、少
なくともプラズマを内部に形成する装置であって、装置
内の一部に上記の炭化珪素材及び／又は上記の耐プラズ
マ部材を用いたことを特徴とするもので、エッチング装
置やプラズマＣＶＤ装置等がある。これにより、信頼性
の高い半導体製造用装置を実現できる。
なくともプラズマを内部に形成する装置であって、装置
内の一部に上記の炭化珪素材及び／又は上記の耐プラズ
マ部材を用いたことを特徴とするもので、エッチング装
置やプラズマＣＶＤ装置等がある。これにより、信頼性
の高い半導体製造用装置を実現できる。
【００４２】
【実施例】メチルトリクロルシラン、水素を原料とし
て、表１に示す条件で、熱ＣＶＤ法により成膜を行い、
黒鉛基体（東洋炭素社製ＳＩＣ１２材）上に炭化珪素膜
を形成した。
て、表１に示す条件で、熱ＣＶＤ法により成膜を行い、
黒鉛基体（東洋炭素社製ＳＩＣ１２材）上に炭化珪素膜
を形成した。
【００４３】熱ＣＶＤ装置は、高周波誘導加熱により基
体を加熱するもので、周波数は２０ｋＨｚであった。断
熱材からなる基体支持体上に黒鉛基体を配置し、水素を
流しながら昇温し、所定の温度に達した後、反応ガスを
流し、基体上に炭化珪素を成膜した。
体を加熱するもので、周波数は２０ｋＨｚであった。断
熱材からなる基体支持体上に黒鉛基体を配置し、水素を
流しながら昇温し、所定の温度に達した後、反応ガスを
流し、基体上に炭化珪素を成膜した。
【００４４】さらに、一部の試料については、引き続い
て、反応ガスに三塩化ホウ素（ＢＣｌ3）を所定量混入
し成膜を行い、厚さ１μｍの、ボロンを含んだＳｉＣ層
を形成した。条件を表１に示した。
て、反応ガスに三塩化ホウ素（ＢＣｌ3）を所定量混入
し成膜を行い、厚さ１μｍの、ボロンを含んだＳｉＣ層
を形成した。条件を表１に示した。
【００４５】続いて機械加工により黒鉛基体を除去し、
２０×２０×２ｍｍの角柱形状で、ＣＶＤ自立体からな
る試料１と、７０φ（外径）×５０φ（内径）×２ｔｍ
ｍのリング形状で、ＣＶＤ自立体からなる試料２と、２
０φ×２ｔｍｍの円板形状で、ＣＶＤ自立体からなる試
料３とを得た。
２０×２０×２ｍｍの角柱形状で、ＣＶＤ自立体からな
る試料１と、７０φ（外径）×５０φ（内径）×２ｔｍ
ｍのリング形状で、ＣＶＤ自立体からなる試料２と、２
０φ×２ｔｍｍの円板形状で、ＣＶＤ自立体からなる試
料３とを得た。
【００４６】得られた試料１を、ラマン分光分析法にて
測定し、１５００〜１６００ｃｍ-1付近のカーボンに由
来するピークと、７８０〜９７０ｃｍ-1付近の炭化珪素
に由来するピークの強度比（ラマン比）を調べ、さらに
Ｘ線回折によりその結晶型を調べた。
測定し、１５００〜１６００ｃｍ-1付近のカーボンに由
来するピークと、７８０〜９７０ｃｍ-1付近の炭化珪素
に由来するピークの強度比（ラマン比）を調べ、さらに
Ｘ線回折によりその結晶型を調べた。
【００４７】また、珪素以外の金属含有量は、アルカリ
溶解法により硼酸と炭酸ナトリウムで融解した後塩酸に
溶解し、ＩＣＰ発光分光分析で測定した。
溶解法により硼酸と炭酸ナトリウムで融解した後塩酸に
溶解し、ＩＣＰ発光分光分析で測定した。
【００４８】さらに、室温（２５℃）の体積抵抗率は、
試料３の両面に直径１０ｍｍの電極を塗り、超絶縁抵抗
計（東亜電波工業製DSM-515A型）とマルチメータ（リー
ダー856G型）を使用して、ＪＩＳ Ｃ２１４１−１９９
２に準拠して３端子法で測定した。
試料３の両面に直径１０ｍｍの電極を塗り、超絶縁抵抗
計（東亜電波工業製DSM-515A型）とマルチメータ（リー
ダー856G型）を使用して、ＪＩＳ Ｃ２１４１−１９９
２に準拠して３端子法で測定した。
【００４９】さらにまた、試料１を用いて耐プラズマ性
を調べた。即ち、２５℃においてＣＦ4（６０ｓｃｃ
ｍ）＋Ａｒ（６０ｓｃｃｍ）のフッ素系プラズマに１０
時間曝し、重量変化からエッチング率を算出した。そし
て、曝露後に上記の方法で体積抵抗率を測定し、プラズ
マに曝される前後での体積抵抗率の変化について調べ
た。
を調べた。即ち、２５℃においてＣＦ4（６０ｓｃｃ
ｍ）＋Ａｒ（６０ｓｃｃｍ）のフッ素系プラズマに１０
時間曝し、重量変化からエッチング率を算出した。そし
て、曝露後に上記の方法で体積抵抗率を測定し、プラズ
マに曝される前後での体積抵抗率の変化について調べ
た。
【００５０】また、試料２については、その内径内に径
５０ｍｍのシリコンウエハを置き、ＲＩＥプラズマエッ
チング装置にて、２５℃において、ＣＦ4（６０ｓｃｃ
ｍ）＋Ａｒ（６０ｓｃｃｍ）のフッ素系プラズマに３時
間曝した後、シリコンウエハの中央部と外周部を切り出
し、その断面をＳＥＭにて観察し厚さを測定、シリコン
ウエハの中央部と外周部でエッチング率を算出して差を
求め、中央部のエッチング率に対するばらつきを％で示
した。結果を表１に示す。
５０ｍｍのシリコンウエハを置き、ＲＩＥプラズマエッ
チング装置にて、２５℃において、ＣＦ4（６０ｓｃｃ
ｍ）＋Ａｒ（６０ｓｃｃｍ）のフッ素系プラズマに３時
間曝した後、シリコンウエハの中央部と外周部を切り出
し、その断面をＳＥＭにて観察し厚さを測定、シリコン
ウエハの中央部と外周部でエッチング率を算出して差を
求め、中央部のエッチング率に対するばらつきを％で示
した。結果を表１に示す。
【００５１】
【表１】 本発明の炭化珪素材である試料Ｎｏ．１〜９は、いずれ
もエッチング前後での体積抵抗率の変化が無く、プラズ
マエッチング率が８０ｎｍ／ｍｉｎ以下と低く、ばらつ
きが０．４％と小さく、ウエハエッチングの均一性は良
好であった。なお、試料Ｎｏ．７の炭化珪素の結晶型
は、３Ｃが主であり、６Ｈがわずかに観察された。
もエッチング前後での体積抵抗率の変化が無く、プラズ
マエッチング率が８０ｎｍ／ｍｉｎ以下と低く、ばらつ
きが０．４％と小さく、ウエハエッチングの均一性は良
好であった。なお、試料Ｎｏ．７の炭化珪素の結晶型
は、３Ｃが主であり、６Ｈがわずかに観察された。
【００５２】一方、カーボンに由来するピークが観察さ
れず、本発明の範囲外のＮｏ．１０は、エッチングばら
つきが１．８％と大きく、ウエハ表面でプラズマが不均
一に発生していることがわかった。
れず、本発明の範囲外のＮｏ．１０は、エッチングばら
つきが１．８％と大きく、ウエハ表面でプラズマが不均
一に発生していることがわかった。
【００５３】また、カーボンに由来するピーク強度が、
前記炭化珪素に由来するピーク強度に対して０．３５と
本発明の範囲外の試料Nｏ．１１は、体積抵抗率が１０2
Ωｃｍと低くなり、その結果エッチング率が１５８ｎｍ
／ｍｉｎと大きく、耐プラズマ性が低かった。
前記炭化珪素に由来するピーク強度に対して０．３５と
本発明の範囲外の試料Nｏ．１１は、体積抵抗率が１０2
Ωｃｍと低くなり、その結果エッチング率が１５８ｎｍ
／ｍｉｎと大きく、耐プラズマ性が低かった。
【００５４】試料Ｎｏ．１２は比較例で、試料Ｎｏ．１
０と同様の条件作製されたものの表面に、ボロンを含ん
だ表面層を形成したものである。プラズマ暴露により表
面層が消耗し、曝露によって体積抵抗率が１０4Ωｃｍ
から１０8Ωｃｍに大きく変化し、経時変化が大きかっ
た。
０と同様の条件作製されたものの表面に、ボロンを含ん
だ表面層を形成したものである。プラズマ暴露により表
面層が消耗し、曝露によって体積抵抗率が１０4Ωｃｍ
から１０8Ωｃｍに大きく変化し、経時変化が大きかっ
た。
【００５５】
【発明の効果】本発明の炭化珪素材は、体積抵抗率を調
整し、カーボンと炭化珪素との比を特定の範囲内にする
ことにより、高純度で、長時間にわたり均一で安定した
体積抵抗率を示す、信頼性の高い炭化珪素材を実現でき
る。均一処理及び再現性の高い処理を行うことのできる
適当な体積抵抗率を有し、耐プラズマ部材としての使用
に好適である。、
整し、カーボンと炭化珪素との比を特定の範囲内にする
ことにより、高純度で、長時間にわたり均一で安定した
体積抵抗率を示す、信頼性の高い炭化珪素材を実現でき
る。均一処理及び再現性の高い処理を行うことのできる
適当な体積抵抗率を有し、耐プラズマ部材としての使用
に好適である。、
【図１】本発明の炭化珪素材のラマン分光分析結果であ
る。
る。
【図２】本発明の炭化珪素材の製造に用いたＣＶＤ装置
の概略断面図である。
の概略断面図である。
１・・・反応炉 ２・・・排気系 ３・・・ガス導入系 ４・・・サセプタ ５・・・基体 ６・・・高周波コイル
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｌ 21/205 Ｃ０４Ｂ 35/56 １０１Ｎ 21/3065 Ｈ０１Ｌ 21/302 Ｃ Ｆターム(参考） 4G001 BA77 BB22 BB60 BB71 4G046 MA14 MB03 MB08 MC02 4K030 AA06 AA09 AA17 BA37 EA04 FA10 GA02 KA46 LA01 5F004 AA01 BA04 BB23 BB29 DA01 DA23 DB01 5F045 AA08 EF05 EH06
Claims (5)
- 【請求項１】ラマン分光分析において、カーボン及び炭
化珪素に由来するピークが、それぞれ１５００〜１６０
０ｃｍ-1、７００〜１０００ｃｍ-1に存在し、前記カー
ボンに由来するピーク強度が、前記炭化珪素に由来する
最大のピーク強度に対して０．０１〜０．３の範囲であ
ることを特徴とする炭化珪素材。 - 【請求項２】３Ｃ型結晶を主体とする炭化珪素からな
り、室温の体積抵抗率が１０3〜１０7Ωｃｍであること
を特徴とする炭化珪素材。 - 【請求項３】珪素以外の金属成分が０．１重量％以下で
あることを特徴とする請求項１又は２記載の炭化珪素
材。 - 【請求項４】請求項１乃至３のいずれかに記載の炭化珪
素材からなり、プラズマ発生装置内の構成部材として用
いられることを特徴とする耐プラズマ部材。 - 【請求項５】少なくともプラズマを内部に形成する装置
であって、該装置内の一部に請求項１乃至３のうちいず
れかに記載の炭化珪素材及び／又は請求項４記載の耐プ
ラズマ部材を用いたことを特徴とする半導体製造用装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000228439A JP2002037669A (ja) | 2000-07-28 | 2000-07-28 | 炭化珪素材、耐プラズマ部材及び半導体製造用装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000228439A JP2002037669A (ja) | 2000-07-28 | 2000-07-28 | 炭化珪素材、耐プラズマ部材及び半導体製造用装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002037669A true JP2002037669A (ja) | 2002-02-06 |
Family
ID=18721721
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000228439A Pending JP2002037669A (ja) | 2000-07-28 | 2000-07-28 | 炭化珪素材、耐プラズマ部材及び半導体製造用装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002037669A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2012176965A1 (en) * | 2011-06-20 | 2012-12-27 | Lg Innotek Co., Ltd. | Deposition apparatus and method of forming thin film |
| US20190122869A1 (en) * | 2017-10-20 | 2019-04-25 | Semes Co., Ltd. | Substrate treating apparatus and components thereof |
| US10273190B2 (en) | 2015-09-03 | 2019-04-30 | Sumitomo Osaka Cement Co., Ltd. | Focus ring and method for producing focus ring |
| JP2023035931A (ja) * | 2021-08-30 | 2023-03-13 | 友達晶材股▲ふん▼有限公司 | 半導体製造装置の部品及びその製造方法 |
-
2000
- 2000-07-28 JP JP2000228439A patent/JP2002037669A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2012176965A1 (en) * | 2011-06-20 | 2012-12-27 | Lg Innotek Co., Ltd. | Deposition apparatus and method of forming thin film |
| US10273190B2 (en) | 2015-09-03 | 2019-04-30 | Sumitomo Osaka Cement Co., Ltd. | Focus ring and method for producing focus ring |
| US20190122869A1 (en) * | 2017-10-20 | 2019-04-25 | Semes Co., Ltd. | Substrate treating apparatus and components thereof |
| JP2023035931A (ja) * | 2021-08-30 | 2023-03-13 | 友達晶材股▲ふん▼有限公司 | 半導体製造装置の部品及びその製造方法 |
| JP7465920B2 (ja) | 2021-08-30 | 2024-04-11 | 友達晶材股▲ふん▼有限公司 | 半導体製造装置の部品及びその製造方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4195192B2 (ja) | 極めて均一な炭化ケイ素エピタキシャル層の成長 | |
| US4935303A (en) | Novel diamond-like carbon film and process for the production thereof | |
| EP0693573B1 (en) | Synthesizing diamond film | |
| CN101053068A (zh) | 在等离子体蚀刻处理期间保护硅或碳化硅电极表面免于形态改性的方法 | |
| JP5026794B2 (ja) | 化学蒸着によって形成される自立型炭化ケイ素製品及びそれらを製造するための方法 | |
| JPH11199323A (ja) | ダミーウエハ | |
| KR20220008393A (ko) | 식각 특성이 향상된 화학기상증착 실리콘 카바이드 벌크 | |
| US20010052324A1 (en) | Device for producing and processing semiconductor substrates | |
| JP2002037669A (ja) | 炭化珪素材、耐プラズマ部材及び半導体製造用装置 | |
| JP3788836B2 (ja) | 気相成長用サセプタ及びその製造方法 | |
| JP2001257163A (ja) | 炭化珪素部材、耐プラズマ部材及び半導体製造用装置 | |
| KR101936170B1 (ko) | 탄화규소 에피 웨이퍼 제조 방법 | |
| Lee et al. | Generation of pulsed direct-current plasma above 100 torr for large area diamond deposition | |
| Kobayashi et al. | Catalyst effect for diamond nucleation in the low pressure process | |
| JPH1116991A (ja) | 半導体製造装置用カーボン支持体 | |
| JPS61201698A (ja) | ダイヤモンド膜およびその製造法 | |
| JP3078671B2 (ja) | 耐蝕性部材、その使用方法およびその製造方法 | |
| RU2788258C1 (ru) | Газоструйный способ осаждения алмазных пленок с активацией в плазме свч разряда | |
| RU2792526C1 (ru) | Устройство для нанесения алмазных покрытий | |
| RU214891U1 (ru) | Устройство для газоструйного осаждения алмазных покрытий | |
| JP7367497B2 (ja) | 炭化ケイ素多結晶膜の成膜方法、および、炭化ケイ素多結晶基板の製造方法 | |
| JPH04139091A (ja) | ダイヤモンドの製造方法 | |
| WO2023008439A1 (ja) | 半導体製造装置用の部材およびそのような部材を製造する方法 | |
| JP3190100B2 (ja) | 炭素材料作製装置 | |
| JP2000109989A (ja) | プラズマ処理装置の内壁保護部材 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20070618 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20100210 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20100706 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20100906 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20100928 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20110208 |