JP2004107699A

JP2004107699A - 保護膜の成膜方法及び同方法により保護膜を成膜した部材

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Publication number: JP2004107699A
Application number: JP2002268909A
Authority: JP
Inventors: Masato Oishi; 大石　正人
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2002-09-13
Filing date: 2002-09-13
Publication date: 2004-04-08

Abstract

【課題】保護膜への金属付着にともなうピンホールの生起を防止可能とした保護膜の成膜方法及び同方法により保護膜を成膜した部材を提供する。
【解決手段】部材となる基材表面に炭化珪素を含んだ保護膜を成膜するに際し、前記保護膜中に炭素を過剰に含ませて成膜する。特に、保護膜は、膜中の炭化珪素に対する過剰炭素の平均濃度を１０〜９０ｍｏｌ％とする。また、保護膜は、膜表面に向けて過剰炭素の濃度を漸次高めながら成膜する。
部材となる基材表面に保護膜を成膜するに際し、第１炭化珪素膜と、中間炭素膜と、第２炭化珪素膜とを順次重合させて形成する保護膜を成膜する。特に、第１炭化珪素膜は、膜中の炭化珪素に対する過剰炭素の濃度を漸次高めながら成膜し、第２炭化珪素膜は、膜中の炭化珪素に対する過剰炭素の濃度を漸次低めながら成膜する。また、中間炭素膜は、膜中の炭化珪素に対する過剰炭素の平均濃度を９０ｍｏｌ％以上とする。
【選択図】　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、保護膜の成膜方法及び同方法により保護膜を成膜した部材に関するものであり、特に、炭化珪素を含有する保護膜の成膜方法及び同方法により保護膜を成膜した部材に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ＣＺ（チョクラルスキー）法による単結晶製造装置に用いられる黒鉛るつぼや黒鉛ヒーター、あるいは、半導体装置製造工程で使用する気相成長装置において用いられるサセプターのように、高温下で使用されるとともに清浄度が要求される部材には、黒鉛、ポリシリコン、あるいは炭化珪素質焼結体等によって所定形状に成形した基材の表面に、炭化珪素膜からなる保護膜の成膜を行なっている。
【０００３】
以下において、気相成長装置を使用する際に用いるサセプターを代表例として説明すると、サセプターでは、黒鉛を用いて上面に半導体基板を載設するための凹部を１つまたは複数形成した基材を構成し、同基材に対してＣＶＤ法等により緻密質の炭化珪素膜を３０〜３００μｍ程度の厚みで成膜している。
【０００４】
なお、基材上に炭化珪素膜を成膜した場合には、基材と炭化珪素膜との熱膨張率の違いによって炭化珪素膜には微細な亀裂が生じ、基材からの剥離が生じることが知られている。
【０００５】
特に気相成長装置での処理中にサセプターから炭化珪素膜が剥離した場合には、剥離した炭化珪素膜片が半導体基板に付着して問題となるだけでなく、基材に含有されていた不純物がガス化して剥離部分から拡散することにより気相成長装置の密封反応容器内を汚染し、気相成長によって半導体基板上に成膜した膜中に不純物が取り込まれ、半導体基板の品質を低下させるおそれがあった。
【０００６】
かかる不具合を解消すべく、基材上面に炭化珪素膜を成膜する場合には、基板上面にあらかじめカーボン膜あるいは基材と同質素材の被膜を成膜し、次いで炭化珪素膜を成膜する際に、はじめは炭化珪素の含有率が低い条件で成膜を開始し、徐々に炭化珪素の含有率を高め、最表面部分は炭化珪素による成膜とすることにより基材と炭化珪素膜との密着性を向上させ、炭化珪素膜の剥離を防止可能とすることが知られている（例えば、特許文献１、特許文献２、特許文献３参照）。
【０００７】
【特許文献１】
特許第２６２２６０９号明細書
【０００８】
【特許文献２】
特公平０７−０３３５７９号公報
【０００９】
【特許文献３】
特開平０７−３１５９６７号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記したように基材表面を炭化珪素膜で被覆した場合であっても、サセプターの使用中に半導体基板等を介してサセプター表面に金属が付着した場合には、以下の問題を生じていた。
【００１１】
すなわち、炭化珪素膜に金属が付着した状態でサセプターを気相成長装置により４００℃以上に加熱すると、炭化珪素膜は金属と結合することにより容易にシリサイド化し、かかるシリサイドは塩化水素ガスが存在する環境下において塩化金属の形による昇華を生起することにより、炭化珪素膜にピンホールを生起するという問題があった。
【００１２】
炭化珪素膜にピンホールが生起されると、気相成長時に同ピンホールから基材中の不純物がガス化して拡散するため、気相成長装置の密封反応容器内が不純物によって汚染され、気相成長によって半導体基板上に成膜した膜中に不純物が取り込まれ、半導体基板の品質を低下させるおそれがあった。
【００１３】
そこで、昇華による炭化珪素膜の減少に対応すべく炭化珪素膜の膜厚を大きくした場合には、ピンホールの生起は抑制できるものの、炭化珪素膜表面の荒れが増加することにより炭化珪素膜としては望ましくなく、しかも、基材との熱膨張率の違いによる炭化珪素膜の剥離や、被膜内部の応力による炭化珪素膜へのマイクロクラックの生起等の問題が生じ易くなるため、炭化珪素膜の膜厚を大きくすることはできなかった。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記の問題点を解決するために、本発明の保護膜の成膜方法では、基材表面に炭化珪素を含んだ保護膜を成膜する成膜方法において、前記保護膜中に炭素を過剰に含ませて成膜することとした。また、保護膜は膜中の炭化珪素に対する過剰炭素の平均濃度を１０〜９０ｍｏｌ％として成膜すること、さらには、保護膜は膜表面に向けて過剰炭素の濃度を漸次高めながら成膜することにも特徴を有するものである。さらには、化学的気相成長法により炭素原料ガス流量と珪素原料ガス流量の比を制御して保護膜を成膜すること、あるいは、成膜した炭化珪素膜に炭素イオンをイオン注入し、注入した前記炭素イオンを活性化させて保護膜を形成することにも特徴を有するものである。
【００１５】
また、本発明の保護膜の成膜方法では、基材表面に保護膜を成膜する成膜方法において、第１炭化珪素膜と、中間炭素膜と、第２炭化珪素膜とを順次重合させて形成する保護膜を成膜することとした。また、第１炭化珪素膜は膜中の炭化珪素に対する過剰炭素の濃度を漸次高めながら成膜し、第２炭化珪素膜は膜中の炭化珪素に対する過剰炭素の濃度を漸次低めながら成膜すること、さらには、中間炭素膜は膜中の炭化珪素に対する過剰炭素の平均濃度を９０ｍｏｌ％以上として成膜することにも特徴を有するものである。さらには、化学的気相成長法により炭素原料ガス流量と珪素原料ガス流量の比を制御して保護膜を成膜すること、あるいは、成膜した炭化珪素膜に炭素イオンをイオン注入し、注入した前記炭素イオンを活性化させて第１炭化珪素膜及び第２炭化珪素膜を形成することにも特徴を有するものである。
【００１６】
また、本発明の保護膜を成膜した部材では、基材表面に炭化珪素を含んだ保護膜を成膜した部材において、保護膜中に炭素を過剰に含ませて成膜を行なった部材とした。また、保護膜は膜中の炭化珪素に対する過剰炭素の平均濃度を１０〜９０ｍｏｌ％としたこと、さらには、保護膜は膜表面に向けて過剰炭素の濃度を漸次高めて成膜したことにも特徴を有するものである。
【００１７】
また、本発明の保護膜を成膜した部材は、基材表面に、第１炭化珪素膜と、中間炭素膜と、第２炭化珪素膜とを順次重合させて保護膜を形成した部材とした。また、第１炭化珪素膜は膜中の炭化珪素に対する過剰炭素の濃度を漸次高めて成膜し、第２炭化珪素膜は膜中の炭化珪素に対する過剰炭素の濃度を漸次低めて成膜したこと、さらには、中間炭素膜は膜中の炭化珪素に対する過剰炭素の平均濃度を９０ｍｏｌ％以上として成膜したことにも特徴を有するものである。
【００１８】
【発明の実施の形態】
本発明の保護膜の成膜方法及び同方法により保護膜を成膜した部材では、基材表面に炭化珪素を含んだ保護膜を成膜することにより保護膜中の炭化珪素によって基材からの不純物の拡散を防止するだけでなく、成膜する保護膜中に炭素を過剰に含ませておくことにより保護膜中の珪素の量を相対的に減少させ、保護膜に金属が付着した場合でも、シリサイド化が容易に生起しないようにしているものであり、仮にシリサイド化を生起した場合でも、シリサイド化部分の体積を小さくすることでピンホールの発生を防ぐものである。
【００１９】
以下において、図面に基づいて本発明の実施形態を詳細に説明する。なお、以下においては、黒鉛からなる基材の表面に保護膜を成膜したサセプターについて説明するが、基材は黒鉛に限定するものではなく、ポリシリコンあるいは炭化珪素質焼結体等であってもよい。
【００２０】
また、炭化珪素を含んだ保護膜において、保護膜中に炭素を過剰に含ませた状態の指標として次に定義する過剰炭素濃度を用いることにする。
【００２１】
【式１】

【００２２】
一般に、炭化珪素膜は、シリコン（Ｓｉ）と炭素（Ｃ）が１：１で化合しているため、純粋な炭化珪素膜では過剰炭素濃度は０ｍｏｌ％である。そして、保護膜中の過剰炭素を極めて高くすることにより、同保護膜の過剰炭素濃度は１００ｍｏｌ％、すなわち純炭素膜に近づくこととなる。
【００２３】
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態におけるサセプターの表面部分の拡大断面図であり、図２は、同サセプター表面に成膜した保護膜の厚み方向における過剰炭素濃度の濃度分布を示した濃度分布図である。
【００２４】
サセプターは、基材１０である黒鉛を用いて所定形状に形成し、その後、ＣＶＤ（化学的気相成長）法によって基材１０の表面に保護膜２０を成膜している。保護膜２０を成膜する場合には、はじめに基材１０の表面を洗浄やエッチングによって純化処理し、次いで、基材１０をＣＶＤ装置の反応炉内に挿入し、基材を１０００〜１５００℃に加熱して反応炉内に珪素原料ガスとしてＳｉＣｌ４と、炭素原料ガスとしてＣ３Ｈ８を送給することにより基材１０の表面に保護膜２０を成膜している。なお、反応炉内に送給する珪素原料ガスと炭素原料ガスとの量を調整することにより、所定の過剰炭素濃度とした保護膜２０を成膜可能としている。
【００２５】
第１の実施形態では、保護膜２０は、図２に示すように、基材１０の表面から所定の距離だけ離隔した部分での過剰炭素の平均濃度が約２５ｍｏｌ％となるように成膜している
このように保護膜２０に過剰炭素を含有させたことによって、保護膜２０中の珪素の量が相対的に減少し、保護膜２０に金属が付着した場合でもシリサイド化を容易に生起しないようにすることができ、仮にシリサイド化が生起された場合であっても、シリサイド化部分の体積を極めて小さいものとすることができ、保護膜２０にピンホールが生起されることを防止できる。
【００２６】
また、付着した金属が過剰炭素と反応してカーバイドを形成した場合には、金属シリサイドとは異なり、塩化水素ガスが存在する環境下においても塩化金属の形による昇華を生起しないため、保護膜２０にピンホールが生起されることを確実に防止できる。
【００２７】
なお、付着した金属が炭素とは反応せずに金属単体で存在した場合には、この金属に起因するピンホールが生起されることはなく、この金属は塩化水素ガスが存在する環境下で塩化金属の形で昇華することにより、一般的に用いられている塩化水素ガスによるサセプターのエッチング工程で容易に除去することができる。
【００２８】
また、保護膜２０中の炭化珪素に対する過剰炭素の平均濃度は１０〜９０ｍｏｌ％であることが望ましい。過剰炭素濃度が１０ｍｏｌ％より小さい場合には、従来の保護膜とあまりかわらず、保護膜２０に付着した金属が保護膜２０と容易にシリサイド化を生じ、保護膜２０にピンホールを生起するおそれがある。
【００２９】
一方、過剰炭素濃度が９０ｍｏｌ％より大きい場合には、保護膜２０中の炭化珪素の量が少ないことにより基材１０からの不純物の拡散を防止できない場合がある。
【００３０】
そこで、過剰炭素濃度を１０〜９０ｍｏｌ％とすることによって、保護膜２０におけるピンホールの生起を抑止する効果を十分なものとする一方で、基材１０からの不純物の拡散を確実に防止できる。
【００３１】
なお、保護膜２０はＣＶＤ装置で形成していることによって、保護膜２０に過剰に含まれる炭素の発塵が生じるおそれはない。
【００３２】
上記説明において、「過剰炭素の平均濃度」とは、過剰炭素を加えて形成した膜全体における過剰炭素の平均の濃度である。
【００３３】
（第２の実施形態）
図３は、第２の実施形態におけるサセプターの表面部分の拡大断面図であり、図４は、同サセプター表面に成膜した保護膜２０’の厚み方向における過剰炭素濃度の濃度分布を示した濃度分布図である。
【００３４】
本実施形態では、第１の実施形態とは異なり、保護膜２０’の過剰炭素の濃度を一定とするのではなく、基材１０と接合する部分には過剰炭素の濃度をほぼ０ｍｏｌ％とした炭化珪素膜２１を成膜し、この炭化珪素膜２１を所定厚み（図３ではｄ’）だけ成膜した後、保護膜２０’の表面に向けて過剰炭素の濃度を漸次高め、保護膜２０’の表面では過剰炭素の濃度をほぼ１００ｍｏｌ％とした過剰炭素膜２２を成膜し、炭化珪素膜２１と過剰炭素膜２２とからなる保護膜２０’としているものである。
【００３５】
すなわち、上記したように、ＣＶＤ装置によって基材１０の表面に保護膜２０’を成膜する際に、はじめは過剰炭素濃度がほぼ０ｍｏｌ％の炭化珪素膜２１を成膜すべく反応炉内に珪素原料ガスと炭素原料ガスとの送給を行ない、炭化珪素膜２１が所定の膜厚寸法に達したところで次第に珪素原料ガスの送給割合を低減させ、最終的には炭素原料ガスのみを送給することにより過剰炭素の濃度を漸次高めた過剰炭素膜２２を成膜し、保護膜２０’表面では過剰炭素の濃度をほぼ１００ｍｏｌ％としている。
【００３６】
他の実施形態として、保護膜２０’中の過剰炭素の平均濃度が１０〜９０ｍｏｌ％であるかぎり、図５にタイプ１として示すように、過剰炭素の濃度を保護膜の成膜開始から成膜終了までほぼ一定に増大させながら保護膜２０’を成膜してもよいし、タイプ１のようにほぼ一定に増大させるのではなくタイプ２のように所要の曲線状に増大させながら保護膜を成膜してもよい。
【００３７】
また、保護膜２０’の表面は、保護膜２０’中の過剰炭素の平均濃度が１０〜９０ｍｏｌ％であるかぎり、必ずしも過剰炭素の濃度をほぼ１００ｍｏｌ％とする必要はなく、例えば図５にタイプ３として示すように、過剰炭素の濃度を増大させながら表面側でほぼ５０ｍｏｌ％の濃度として保護膜を成膜してもよい。ただし、保護膜２０’の表面では、過剰炭素濃度はできるだけ高い方が望ましい。
【００３８】
このようにして基材１０の表面部分には高濃度の炭化珪素領域を形成することにより、基材からの不純物の拡散を防止する一方で、保護膜２０’の表面部分では高濃度の過剰炭素濃度領域を形成することによりサセプターに付着した金属によるシリサイド化を確実に抑止し、仮にシリサイド化が生じた場合であってもシリサイド化部分の体積を極力小さくすることができ、ピンホールの生起を確実に防止できる。
【００３９】
しかも、保護膜２０’の表面に向けて過剰炭素の濃度を漸次高めながら成膜することによって、保護膜２０’に内部応力を生起することや密着不良を生起することを抑止でき、基材１０からの保護膜２０’の剥離を防止できる。
【００４０】
そのうえ、基材１０の表面に接合させた保護膜２０’の高濃度の炭化珪素領域を、保護膜２０’の表面部分における高濃度の過剰炭素濃度領域で被覆することにより、基材１０への保護膜２０’の密着不良を生起しにくくすることができ、保護膜２０’の密着性を向上させることができる。
【００４１】
（第３の実施形態）
図６は、第３の実施形態におけるサセプターの表面部分の拡大断面図であり、図７は、同サセプター表面に成膜した保護膜２０”の厚み方向における過剰炭素濃度の濃度分布を示した濃度分布図である。
【００４２】
図６及び図７に示すように、本実施形態の保護膜２０”は、基材１０の表面に第１炭化珪素膜２３と、中間炭素膜２４と、第２炭化珪素膜２５とを順次重合させて形成し、第１炭化珪素膜２３と、中間炭素膜２４と、第２炭化珪素膜２５との３層構造からなる保護膜２０”としているものである。
【００４３】
すなわち、上記したように、ＣＶＤ装置によって基材１０の表面に保護膜２０”を成膜する際に、はじめは過剰炭素濃度がほぼ０ｍｏｌ％の炭化珪素膜を成膜すべく反応炉内に珪素原料ガスと炭素原料ガスとの送給を行なって第１炭化珪素膜２３を成膜し、この第１炭化珪素膜２３の膜厚寸法がｄ１に達したところで珪素原料ガスの送給を停止し、炭素原料ガスのみを送給することにより過剰炭素濃度をほぼ１００ｍｏｌ％とした中間炭素膜２４を成膜し、この中間炭素膜２４の膜厚寸法がｄ２に達したところで珪素原料ガスの送給を再開し、過剰炭素濃度がほぼ０ｍｏｌ％の炭化珪素膜を成膜すべく珪素原料ガスと炭素原料ガスとの送給を行なって第２炭化珪素膜２５を成膜し、この第２炭化珪素膜２５の膜厚寸法がｄ３に達したところで珪素原料ガス及び炭素原料ガスの送給を停止して保護膜２０”を形成している。
【００４４】
このように保護膜２０”を第１炭化珪素膜２３と、中間炭素膜２４と、第２炭化珪素膜２５の３層構造とすることにより、仮に表層の第２炭化珪素膜２５に金属が付着した場合には、同金属が第２炭化珪素膜２５と反応することにより金属シリサイドを形成し、第２炭化珪素膜２５にはピンホールが形成されることがあるものの、かかるピンホールが基材１０にまで達することを中間炭素膜２４及び第１炭化珪素膜２３によって防止できるので、保護膜２０”にピンホールが生起されることによって生じていた不具合を解消できる。
【００４５】
中間炭素膜２４はＣＶＤ装置によって形成しているので、基材１０のように不純物を含んでおらず、第２炭化珪素膜２５にピンホールが生起された場合であっても中間炭素膜２４から不純物の拡散が生じることはない。
【００４６】
中間炭素膜２４は、第２炭化珪素膜２５にピンホールが生起された場合に、このピンホールの成長を抑止するために、膜中の炭化珪素に対する過剰炭素の平均濃度を９０ｍｏｌ％以上としていることが望ましい。
【００４７】
過剰炭素の平均濃度を９０ｍｏｌ％以上とすることにより、第２炭化珪素膜２５より進入してきた金属があった場合には、中間炭素膜２４によってこの金属によるシリサイド化を確実に抑止し、仮にシリサイド化した場合であってもシリサイド化部分の体積を極力小さくすることができるので、ピンホールの成長を確実に抑止できる。
【００４８】
他の実施形態として、図８に示すように、第１炭化珪素膜２３は、膜中の炭化珪素に対する過剰炭素の濃度を漸次高めながら成膜し、第２炭化珪素膜２５は、膜中の炭化珪素に対する過剰炭素の濃度を漸次低めながら成膜してもよい。
【００４９】
このようにすることによって、保護膜２０”に内部応力を生起することや密着不良を生起することを抑止でき、保護膜２０”が基材１０から剥離することを防止できる。
【００５０】
上述した実施の形態では、保護膜２０，２０’，２０”の形成に珪素原料ガスと炭素原料ガスとを用いているが、原料ガスには炭化珪素膜及び炭素膜を形成可能なガスであれば何を使用してもよい。また、成膜条件も炭化珪素膜及び炭素膜が形成可能な条件であればどのような条件でもよい。
【００５１】
また、上述した実施の形態では、保護膜２０，２０’，２０”の形成において、ＣＶＤ法における炭素原料ガスの供給量を制御することにより炭化珪素膜形成中に過剰炭素濃度領域を形成しているが、保護膜２０，２０’、及び第１炭化珪素膜２３、第２炭化珪素膜２５の形成においては、ＣＶＤ法においてあらかじめ炭化珪素膜を形成し、その後、この炭化珪素膜にイオン注入法によって炭素原子を注入し、その後、注入した炭素原子を熱拡散法によって活性化させて過剰炭素濃度領域を形成してもよい。
【００５２】
また、炭化珪素膜（ＳｉＣ）に関しては、その配向性によってα−ＳｉＣと、β−ＳｉＣとがあるが、そのどちらであってもよい。なお、α−ＳｉＣの方が耐蝕性の点で好ましい。
【００５３】
【発明の効果】
請求項１記載の発明よれば、基材表面に炭化珪素を含んだ保護膜を成膜するに際し、前記保護膜中に炭素を過剰に含ませて成膜することによって、保護膜中の珪素の量を相対的に減少させることができ、保護膜中の炭化珪素により基材からの不純物の拡散を防止する一方で、保護膜に金属が付着した場合にシリサイド化を容易に生起しないようにすることができ、また、仮にシリサイド化を生起した場合であってもシリサイド化部分の体積を小さくすることができるので、保護膜にピンホールが生起されることを防止できる。従って、保護膜にピンホールが生起されることによって生じていた不具合を解消できる。
【００５４】
特に、保護膜に付着した金属が保護膜中の過剰な炭素と反応しカーバイドを形成した場合には、金属シリサイドとは異なり、塩化水素ガスが存在する環境下においても塩化金属の形による昇華を生起しないため、保護膜にピンホールが生起されることを確実に防止できる。なお、付着した金属が炭素とは反応せずに金属単体で存在した場合には、この金属に起因するピンホールが生起されることはなく、この金属は塩化水素ガスが存在する環境下で塩化金属の形で昇華することにより容易に除去することができる。
【００５５】
請求項２記載の発明よれば、保護膜は、膜中の炭化珪素に対する過剰炭素の平均濃度を１０〜９０ｍｏｌ％として成膜することによって、保護膜におけるピンホールの生起を抑止する効果を十分なものとする一方で、基材からの不純物の拡散を確実に防止できる。
【００５６】
請求項３記載の発明よれば、保護膜は、膜表面に向けて過剰炭素の濃度を漸次高めながら成膜することによって、保護膜に内部応力を生起することや密着不良を生起することを抑止して、基材からの保護膜の剥離が生じることを防止できる。
【００５７】
請求項４記載の発明よれば、化学的気相成長法により炭素原料ガス流量と珪素原料ガス流量の比を制御して保護膜を成膜することによって、形成した保護膜に内部応力を生起しにくくすることができ、保護膜を基材表面に強固に接合させることができる。また、保護膜をＣＶＤ形成することによって、表面の過剰炭素濃度を上げても発塵が生じない。
【００５８】
請求項５記載の発明よれば、成膜した炭化珪素膜に炭素イオンをイオン注入し、注入した前記炭素イオンを活性化させて保護膜を形成することによって、極めて容易に過剰炭素の平均濃度を１０〜９０ｍｏｌ％に調整した保護膜を形成することができる。
【００５９】
請求項６記載の発明よれば、基材表面に保護膜を成膜するに際し、第１炭化珪素膜と、中間炭素膜と、第２炭化珪素膜とを順次重合させて形成する保護膜を成膜することによって、表層の第２炭化珪素膜に金属が付着した場合には、同金属が第２炭化珪素膜と反応することにより金属シリサイドを形成し、第２炭化珪素膜にはピンホールが形成されることがあるものの、かかるピンホールが基材にまで達することを第１炭化珪素膜によって防止できるので、保護膜にピンホールが生起されることによって生じていた不具合を解消できる。特に、ピンホールの成長を中間炭素膜によって抑止できるので、第１炭化珪素膜にピンホールが生起されることを確実に防止できる。
【００６０】
請求項７記載の発明よれば、第１炭化珪素膜は、膜中の炭化珪素に対する過剰炭素の濃度を漸次高めながら成膜し、第２炭化珪素膜は、膜中の炭化珪素に対する過剰炭素の濃度を漸次低めながら成膜することによって、保護膜に内部応力を生起することや密着不良を生起することを抑止して、基材からの保護膜の剥離が生じることを防止できる。
【００６１】
請求項８記載の発明よれば、中間炭素膜は、膜中の炭化珪素に対する過剰炭素の平均濃度を９０ｍｏｌ％以上として成膜することによって、保護膜に金属が付着した場合に生起されるピンホールの成長を中間炭素膜によって確実に抑止できる。
【００６２】
請求項９記載の発明よれば、化学的気相成長法により炭素原料ガス流量と珪素原料ガス流量の比を制御して保護膜を成膜することによって、請求項４記載の発明と同様に、形成した保護膜に内部応力を生起しにくくすることができ、保護膜を基材表面に強固に接合させることができる。また、保護膜をＣＶＤ形成することによって、表面の過剰炭素濃度を上げても発塵が生じない。
【００６３】
請求項１０記載の発明よれば、成膜した炭化珪素膜に炭素イオンをイオン注入し、注入した前記炭素イオンを活性化させて第１炭化珪素膜及び第２炭化珪素膜を形成することによって、第１炭化珪素膜及び第２炭化珪素膜における過剰炭素の平均濃度の調整を容易に行なうことができ、所望の過剰炭素の平均濃度となった第１炭化珪素膜及び第２炭化珪素膜を容易に得ることができる。
【００６４】
請求項１１記載の発明よれば、基材表面に炭化珪素を含んだ保護膜を成膜した部材において、前記保護膜中には炭素を過剰に含ませて成膜したことによって、保護膜中の珪素の量を相対的に減少させることができ、請求項１記載の発明と同様に、保護膜中の炭化珪素により基材からの不純物の拡散を防止する一方で、保護膜に金属が付着した場合にシリサイド化を容易に生起しないようにすることができ、また、仮にシリサイド化を生起した場合であってもシリサイド化部分の体積を小さくすることができるので、保護膜にピンホールが生起されることを防止できる。従って、保護膜にピンホールが生起されることによって生じていた不具合を解消できる。
【００６５】
特に、保護膜に付着した金属が保護膜中の過剰な炭素と反応しカーバイドを形成した場合には、金属シリサイドとは異なり、塩化水素ガスが存在する環境下においても塩化金属の形による昇華を生起しないため、保護膜にピンホールが生起されることを確実に防止できる。なお、付着した金属が炭素とは反応せずに金属単体で存在した場合には、この金属に起因するピンホールが生起されることはなく、この金属は塩化水素ガスが存在する環境下で塩化金属の形で昇華することにより容易に除去することができる。
【００６６】
請求項１２記載の発明よれば、保護膜は、膜中の炭化珪素に対する過剰炭素の平均濃度を１０〜９０ｍｏｌ％としたことによって、請求項２記載の発明と同様に、保護膜におけるピンホールの生起を抑止する効果を十分なものとする一方で、基材からの不純物の拡散を確実に防止できる。
【００６７】
請求項１３記載の発明よれば、保護膜は、膜表面に向けて過剰炭素の濃度を漸次高めて成膜したことによって、請求項３記載の発明と同様に、保護膜に内部応力を生起することや密着不良を生起することを抑止して、基材からの保護膜の剥離が生じることを防止できる。
【００６８】
請求項１４記載の発明よれば、基材表面に、第１炭化珪素膜と、中間炭素膜と、第２炭化珪素膜とを順次重合させて保護膜を形成したことによって、請求項４記載の発明と同様に、表層の第２炭化珪素膜に金属が付着した場合には、同金属が第２炭化珪素膜と反応することにより金属シリサイドを形成し、第２炭化珪素膜にはピンホールが形成されることがあるものの、かかるピンホールが基材にまで達することを第１炭化珪素膜によって防止できるので、保護膜にピンホールが生起されることによって生じていた不具合を解消できる。特に、ピンホールの成長を中間炭素膜によって抑止できるので、第１炭化珪素膜にピンホールが生起されることを確実に防止できる。
【００６９】
請求項１５記載の発明よれば、第１炭化珪素膜は、膜中の炭化珪素に対する過剰炭素の濃度を漸次高めて成膜し、第２炭化珪素膜は、膜中の炭化珪素に対する過剰炭素の濃度を漸次低めて成膜したことによって、請求項５記載の発明と同様に、保護膜に内部応力を生起することや密着不良を生起することを抑止して、基材からの保護膜の剥離が生じることを防止できる。
【００７０】
請求項１６記載の発明よれば、中間炭素膜は、膜中の炭化珪素に対する過剰炭素の平均濃度を９０ｍｏｌ％以上として成膜したことによって、請求項６記載の発明と同様に、保護膜に金属が付着した場合に生起されるピンホールの成長を中間炭素膜によって確実に抑止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態におけるサセプターの表面部分の拡大断面図である。
【図２】保護膜の厚み方向における過剰炭素濃度の濃度分布を示した濃度分布図である。
【図３】第２の実施形態におけるサセプターの表面部分の拡大断面図である。
【図４】保護膜の厚み方向における過剰炭素濃度の濃度分布を示した濃度分布図である。
【図５】他の実施形態における保護膜の厚み方向における過剰炭素濃度の濃度分布を示した濃度分布図である。
【図６】第３の実施形態におけるサセプターの表面部分の拡大断面図である。
【図７】保護膜の厚み方向における過剰炭素濃度の濃度分布を示した濃度分布図である。
【図８】他の実施形態における保護膜の厚み方向における過剰炭素濃度の濃度分布を示した濃度分布図である。
【符号の説明】
１０　　　　　基材
２０，２０’，２０”　保護膜
２１　　　　　炭化珪素膜
２２　　　　　過剰炭素膜
２３　　　　　第１炭化珪素膜
２４　　　　　中間炭素膜
２５　　　　　第２炭化珪素膜

Claims

基材表面に炭化珪素を含んだ保護膜を成膜する成膜方法において、
前記保護膜中に炭素を過剰に含ませて成膜することを特徴とする保護膜の成膜方法。
前記保護膜は、膜中の前記炭化珪素に対する過剰炭素の平均濃度を１０〜９０ｍｏｌ％として成膜することを特徴とする請求項１記載の保護膜の成膜方法。
前記保護膜は、膜表面に向けて過剰炭素の濃度を漸次高めながら成膜することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の保護膜の成膜方法。
前記保護膜は、化学的気相成長法により炭素原料ガス流量と珪素原料ガス流量の比を制御して成膜することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の保護膜の成膜方法。
前記保護膜は、成膜した炭化珪素膜に炭素イオンをイオン注入し、注入した前記炭素イオンを活性化させて形成することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の保護膜の成膜方法。
基材表面に保護膜を成膜する保護膜の成膜方法において、
第１炭化珪素膜と、中間炭素膜と、第２炭化珪素膜とを順次重合させて形成する保護膜を成膜することを特徴とする保護膜の成膜方法。
前記第１炭化珪素膜は、膜中の炭化珪素に対する過剰炭素の濃度を漸次高めながら成膜し、前記第２炭化珪素膜は、膜中の炭化珪素に対する過剰炭素の濃度を漸次低めながら成膜することを特徴とする請求項６記載の保護膜の成膜方法。
前記中間炭素膜は、膜中の炭化珪素に対する過剰炭素の平均濃度を９０ｍｏｌ％以上として成膜することを特徴とする請求項６または請求項７に記載の保護膜の成膜方法。
前記保護膜は、化学的気相成長法により炭素原料ガス流量と珪素原料ガス流量の比を制御して成膜することを特徴とする請求項６〜８のいずれか１項に記載の保護膜の成膜方法。
前記第１炭化珪素膜及び前記第２炭化珪素膜は、成膜した炭化珪素膜に炭素イオンをイオン注入し、注入した前記炭素イオンを活性化させて形成することを特徴とする請求項７記載の保護膜の成膜方法。
基材表面に炭化珪素を含んだ保護膜を成膜した部材において、
前記保護膜中には炭素を過剰に含ませて成膜したことを特徴とする保護膜を成膜した部材。
前記保護膜は、膜中の前記炭化珪素に対する過剰炭素の平均濃度を１０〜９０ｍｏｌ％としたことを特徴とする請求項１１記載の保護膜を成膜した部材。
前記保護膜は、膜表面に向けて過剰炭素の濃度を漸次高めて成膜したことを特徴とする請求項１１または請求項１２に記載の保護膜を成膜した部材。
基材表面に、第１炭化珪素膜と、中間炭素膜と、第２炭化珪素膜とを順次重合させて保護膜を形成したことを特徴とする保護膜を成膜した部材。
前記第１炭化珪素膜は、膜中の炭化珪素に対する過剰炭素の濃度を漸次高めて成膜し、前記第２炭化珪素膜は、膜中の炭化珪素に対する過剰炭素の濃度を漸次低めて成膜したことを特徴とする請求項１４記載の保護膜を成膜した部材。
前記中間炭素膜は、膜中の炭化珪素に対する過剰炭素の平均濃度を９０ｍｏｌ％以上として成膜したことを特徴とする請求項１４または請求項１５に記載の保護膜を成膜した部材。