JP3149210B2 - 半導体用処理部材 - Google Patents

半導体用処理部材

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JP3149210B2 JP18043991A JP18043991A JP3149210B2 JP 3149210 B2 JP3149210 B2 JP 3149210B2 JP 18043991 A JP18043991 A JP 18043991A JP 18043991 A JP18043991 A JP 18043991A JP 3149210 B2 JP3149210 B2 JP 3149210B2
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忠 大橋
栄一 外谷
幸夫 伊藤
春夫 田添
雅之 角谷
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東芝セラミックス株式会社
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  • Container, Conveyance, Adherence, Positioning, Of Wafer (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、サセプタ等のごとき半
導体用処理部材に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、目的形状に加工したカーボン製の
基材の表面に、SiC層をコートさせた半導体用処理部
材を得ている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、このような半
導体用処理部材にあっては、SiC表面に金属不純物が
付着し、この不純物がSiCに対して孔蝕を生じ、この
孔蝕が進行する。このように、従来の半導体用処理部材
では、不純物に対する耐蝕性が低く、この半導体用処理
部材をたとえばサセプタとして使用しても、寿命が短
い。また、従来の半導体用処理部材では、柱状結晶の粗
大化を制御しにくいことから、SiC表面の平坦性が悪
い。
【0004】この発明の目的は、不純物に対する耐蝕性
を向上させ、しかもSiC表面の平坦化を図ることがで
きる半導体用処理部材を提供することである。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明による半導体処理
部材は、所定形状を有する基材と、この基材に対して積
層して形成された微結晶質SiC層および粗大結晶質S
iC層を有し、微結晶質SiC層と粗大結晶質SiC層
の間に、結晶構造が微結晶質SiC層および粗大結晶質
SiC層に対して不連続であるSi x y 結晶からなる
間層を有していることを特徴とする半導体用処理部材で
ある。
【0006】ここで、微結晶SiC層とは、好ましく
は、少なくともSiC膜表面の結晶の最大幅について、
15μm以下のものが面積比で75%以上含まれている
ものをいう。
【0007】なお、該面積比は例えば走査型電子顕微鏡
観察による面分析(画像処理)により測定する。
【0008】上記15μmを超えると、微細結晶の方
が、粒界幅が小さく、不純物を組織内に取り込みにくい
という効果が得がたくなる。また、微細結晶の方が、粒
界が複雑であり、孔蝕がより直線的に進むことなく、孔
蝕速度が遅くなるという効果が充分でなくなる。
【0009】なお、上記微結晶は、膜厚方向に成長した
柱状結晶が望ましい。
【0010】また、粗大結晶SiC層とは、好ましく
は、少なくともSiC膜表面の結晶の最大幅が40μm
以上200μm以下のものが面積比で75%以上含まれ
ているものをいう。
【0011】40μm未満では、大きな耐食性が期待で
きず、また200μmを超えると、膜表面の平坦性が劣
る。
【0012】尚、上記粗大結晶は膜厚方向に成長した柱
状結晶が望ましい。
【0013】次に、結晶構造の連続性とは、微結晶質S
iCに含まれる柱状結晶と粗大結晶質SiC層に含まれ
る柱状結晶とのホモエピタキシーのことをいう。
【0014】また、中間層は、結晶の最大幅が0.1μ
m以下の結晶で構成されていることが望ましい。なぜな
ら、0.1μmを超えると、上記結晶構造の不連続性が
得にくいからである。
【0015】
【作用】たとえば、図5に示すように、微結晶質SiC
層3の表面に金属不純物10が付着して、孔蝕が進行す
る。不連続中間層Six y 4にこの金属不純物10の
拡散層13ができ、このため孔蝕の進行が停滞する。な
おかつ、結晶構造の連続性の乏しい中間層を有している
ために柱状結晶の粗大化を制御でき、外表面の平坦化が
可能となる。
【0016】
【実施例】実施例1 基材は、SiCの気相析出温度に耐える耐熱性の固体
物質であり、例えば、カーボンである。
【0017】まず図1に誇張して示してあるように、た
とえばカーボンをサセプタの受台形状にして基材1とす
る。
【0018】次にこのようにして目的形状に加工した基
材1に対して、図2のように粗大結晶質SiC層2をた
とえば30μmの厚みでコートする。
【0019】すなわち、図2に示すように、基材1の外
表面の全体に、気相成長法により30μmの均一の厚み
になるように粗大結晶質SiC層2を析出させて形成す
る。この粗大結晶質SiC層2の厚みは、5〜60μm
になるようにする。厚みが5μmより小さいと、SiC
層の被覆効果が乏しいのでよくない。厚みが60μmよ
り大きいと柱状結晶が粗大になりすぎ、平坦性を損うで
よくない。この粗大結晶質SiC層2の好適な厚みは1
5〜40μmである。
【0020】この粗大結晶質SiC層2のコートをする
際には、サセプタの受台形状に加工したカーボンの基材
1の外表面の全体に、90分間にわたってSiCl4
スを0.3l/minの速度で流すと同時に、C3 8
を0.3l/minの速度で流し、しかもH2 を50l
/minの速度で流した。その時の基材1の温度は12
50℃であった。この結果粗大結晶質SiC層2が厚さ
30μmでコートされた。
【0021】この時、SiC層2表面の結晶最大幅が1
00μm以上120μm以下のものが面積比で83%含
まれていた。
【0022】つぎに、HClにより粗大結晶質SiC層
2の表面酸化膜をエッチング除去する。このエッチング
する際には、10分間にわたってHClを30l/mi
nの速度で流すと同時に、H2 を50l/minの速度
で流した。その時の基材1の温度は1150℃であっ
た。
【0023】次に、図3のように、さらに微結晶質Si
C層3をたとえば50μmの厚みでコートする。すなわ
ち、図3に示すように、粗大結晶質SiC層2の外表面
の全体に気相成長法により50μmの均一の厚みになる
ように微結晶質SiC層3を析出させて形成する。この
微結晶質SiC層3の厚みは、3〜70μmになるよう
にする。厚みが3μmより小さいと、SiC層の被覆効
果が乏しいのでよくない。厚みが70μmより大きい
と、ノジュールが成長し、平坦性を損うのでよくない。
この微結晶質SiC層3の好適な厚みは10〜60μm
である。
【0024】この微結晶質SiC層3のコートをする際
には、50分間にわたってSiCl4 ガスを1l/mi
nの速度で流すと同時に、C3 8 を1l/minの速
度で、そしてH2 を50l/minの速度で流した。そ
の時の基材1の温度は1150℃であった。この結果微
結晶質SiC層3が厚さ50μmでコートされた。
【0025】この時、SiC層3表面の結晶最大幅が
0.5μm以上3μm以下のものが面積比で77%含ま
れていた。
【0026】このようにして、結晶状態の異なる粗大結
晶質SiC層2と微結晶質SiC層3を重ねてコーティ
ングしている。つまり内外に位置する微結晶質SiC層
3と粗大結晶質SiC層2の合成条件が異っている。
【0027】このため重要な点として、これら微結晶質
SiC層3と粗大結晶質SiC層2の間には、図4で誇
張して示しているように不連続中間層Sixy 4がた
とえば厚さ1μmで生成されている。つまり、微結晶質
SiC層3と、不連続中間層Six y 4およびの粗大
結晶質SiC層2の3層構造のSiCを得ているのであ
る。
【0028】この不連続中間層Six y 4は、上下の
または内外の粗大結晶質SiC層2と微結晶質SiC層
3と結晶構造の連続性が乏しい層である。不連続中間層
Six y 4は、上下のSiC膜の合成条件を異ならせ
ることにより、生成させることができる。
【0029】不連続中間層Six y 4を導入すること
により耐蝕性が向上する。この耐蝕性が向上する理由を
図4と図5により説明する。つまり図4は微結晶質Si
C層3、不連続中間層Six y 4、粗大結晶質SiC
層2および基材1を示す拡大した断面を示している。不
連続中間層Six y 4は微結晶質SiC層3と粗大結
晶質SiC層2の間に生成されている。
【0030】図5では、その耐蝕性の向上理由を模式的
に示している。すなわち、もしたとえば金属不純物10
が微結晶質SiC層3の外表面に付着すると、孔11が
不連続中間層Six y 4に向けて形成されてゆく。つ
まり孔蝕が進行する。
【0031】この孔11が不連続中間層Six y 4に
達して、金属不純物10が不連続中間層Six y 4内
に拡散し拡散層12を形成する。そして最終的な拡散層
13が形成されると、結果的に孔蝕の進行が停滞する。
このため耐蝕性が向上するのである。また、結晶構造の
連続性が乏しい中間層があるため、柱状結晶の粗大化を
制御でき、外表面の平坦化が可能となるのである。
【0032】実施例2 上述の実施例1では、基材1の外表面に粗大結晶質S
iC層2を先にコートしその上に微結晶質SiC層3を
コートした。
【0033】図6〜図8に示す実施例2では、例えばカ
ーボンの基材101の外表面に微結晶質SiC層103
を先にコートし、その上に粗大結晶質SiC層102を
コートしている。
【0034】実施例2を以下に詳しく説明する。なお基
材101は実施例1の基材1と同様のものである。
【0035】図6の基材101に対して、図7のように
微結晶質SiC層103をたとえば50μmの厚みでコ
ートする。すなわち図7に示すように、基材101の外
表面の全体に、気相成長法により50μmの均一の厚み
になるように微結晶質SiC層103を析出させて形成
する。
【0036】この微結晶質SiC層103のコートをす
る際には、サセプタの受台形状に加工したカーボンの基
材101の外表面の全体に50分間にわたってSiCl
4 ガスを1l/minの速度で流すと同時に、C3 8
を1l/minの速度で、そしてH2 を50l/min
の速度で流した。その時の基材101の温度は1150
℃であった。この結果、微結晶質SiC層103が厚さ
50μmでコートされた。この時、SiC層103表面
の結晶最大幅が0.5μm以上3μm以下のものが面積
比で78%含まれていた。
【0037】次に、HClにより微結晶質SiC層10
3の表面酸化膜をエッチング除去する。このエッチング
する際には、10分間にわたってHClを30l/mi
nの速度で流すと同時に、H2 を50l/minの速度
で流した。その時の基材101の温度は1150℃であ
った。
【0038】次に、図8のように、さらに粗大結晶質S
iC層102をたとえば30μmの厚みでコートする。
すなわち図8のように、微結晶質SiC層103の外表
面の全体に気相成長法により、30μmの均一の厚みに
なるように粗大結晶質SiC層102を析出させて形成
する。この粗大結晶質SiC層102のコートをする際
には、90分間にわたってSiCl4 ガスを0.3l/
minの速度で流すと同時に、C3 8 を0.3l/m
inの速度で、そしてH2 を50l/minの速度で流
した。その時の基材温度は1250℃であった。この結
果粗大結晶質SiC層102が厚さ30μmでコートさ
れた。
【0039】この時、SiC層102表面の結晶最大幅
が100μm以上120μm以下のものが面積比で82
%含まれていた。
【0040】このようにして結晶状態の異なる粗大結晶
質SiC層102と微結晶質SiC層103を重ねてコ
ーティングしている。つまり内外に位置する微結晶質S
iC層102と粗大結晶質SiC層103の合成条件が
異っている。このため重要な点として、これら微結晶質
SiC層103と粗大結晶質SiC層102の間には図
8で誇張して示しているように不連続中間層Six y
104がたとえば厚さ1μmで波形に生成されている。
つまり、微結晶質SiC層103と、不連続中間層Si
x y 104および粗大結晶質SiC層102の3層構
造のSiCを得ているのである。この不連続中間層Si
x y 4は、上下のまたは内外の微結晶質SiC層10
3と粗大結晶質SiC層102と結晶構造の連続性が乏
しい層である。
【0041】次に表1により、上述した本発明の実施例
1と実施例2、そして従来例1と従来例2の特性を比較
して説明する。
【0042】なお、従来例1は、目的形状に加工したカ
ーボンの基材に、微結晶質SiC層を80μmの厚さに
コートしたものである。このコートの際の条件は、基材
の外表面の全体に80分間にわたってSiCl4 ガスを
1l/minの速度で流すと同時に、C3 8 を1l/
minの速度で、そしてH2 を50l/minの速度で
流した。その時の基材温度は1150℃であった。
【0043】この時、SiC層表面の結晶最大幅が5μ
m以上10μm以下のものが面積比で70%含まれてい
た。
【0044】また、従来例2は目的形状に加工したカー
ボンの基材に、粗大結晶質SiC層を80μmの厚さに
コートしたものである。このコートの際の条件は、基材
の外表面の全体に240分間にわたってSiCl4 ガス
を0.3l/minの速度で流すと同時に、C3 8
0.3l/minの速度で、そしてH2 を50l/mi
nの速度で流した。その時の基材温度は1250℃であ
った。
【0045】このとき、SiC層表面の結晶最大幅が3
00μm以上50μm以下のものが面積比で80%含ま
れていた。
【0046】
【表1】 表1から明らかなように、本発明の実施例1と2では、
耐蝕性に優れ、表面平坦性にも優れている。しかもコー
ティングスピードを高くすることができる。
【0047】これに対して、従来例1では、コーティン
グスピードが高いものの、耐蝕性と表面平坦性がともに
劣る。また、従来例2では、耐蝕性と表面平坦性がとも
に劣り、しかもコーティングスピードも低いのである。
【0048】なお、この発明は、上述の実施例に限定さ
れるものではなく、サセプタ以外の半導体用処理部材、
たとえばプロセスチューブやウェハーボート等として適
用できるものである。上記実施例1、2は、微結晶質S
iC層と粗大結晶質SiC層との間に、一層の不連続中
間層を生成させた構成であるが、微結晶質SiC層と粗
大結晶質SiC層を複数層積層し各組の微結晶質SiC
層と粗大結晶質SiC層の間に不連続中間層を内包する
構成とすることにより、複数層の不連続中間層を内包す
る構成も可能である。
【0049】また、基材にカーボンを使用した場合に
は、基材を焼き抜いて、SiC層のみの構成とすること
も可能である。
【0050】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、不純物に対する耐蝕性を向上でき、このため寿命を
長くできる。SiC層の柱状結晶の粗大化の制御が可能
なので、平坦性を確保でき、SiC層の肉厚が均一とな
り、温度ムラがなくなり、均一な半導体部材の熱処理が
可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の半導体用処理部材の実施例1の基材
を示す図。
【図2】この発明の半導体用処理部材の実施例1の基材
に粗大結晶質SiC層を形成した断面図。
【図3】この発明の半導体用処理部材の実施例におい
て、粗大結晶質SiC層の上にさらに微結晶質SiC層
を形成した断面図。
【図4】この発明の半導体用処理部材の実施例の微結晶
質SiC層、粗大結晶質SiC層、両SiC層の中間に
生成された不連続中間層および基材を示す拡大断面図。
【図5】この発明の半導体用処理部材の実施例1におけ
る耐蝕性の向上を説明するための断面図。
【図6】この発明の半導体用処理部材の実施例2の基材
の断面図。
【図7】この発明の半導体用処理部材の実施例2の基材
に微結晶質SiC層を形成した断面図。
【図8】この発明の半導体用処理部材の実施例2におい
て、微結晶質SiC層の上にさらに粗大結晶質SiC層
を形成した断面図。
【図9】この発明の半導体用処理部材の実施例2の微結
晶質SiC層、不連続中間層、粗大結晶質SiC層、両
SiC層の中間に生成された不連続中間層および基材を
示す拡大断面図。
【符号の説明】
1 基材 2 粗大結晶質SiC層 3 微結晶質SiC層 4 不連続中間層Six y 10 金属不純物 11 孔 12 拡散層 13 拡散層 101 基材 102 粗大結晶質SiC層 103 微結晶質SiC層 104 不連続中間層Six y
フロントページの続き (72)発明者 伊藤 幸夫 山形県西置賜郡小国町大字小国町378番 地 東芝セラミックス株式会社小国製造 所内 (72)発明者 田添 春夫 山形県西置賜郡小国町大字小国町378番 地 東芝セラミックス株式会社小国製造 所内 (72)発明者 角谷 雅之 山形県西置賜郡小国町大字小国町378番 地 東芝セラミックス株式会社小国製造 所内 (56)参考文献 特開 昭63−315596(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/205 H01L 21/22 - 21/24 H01L 21/31 H01L 21/365 H01L 21/38 - 21/40 H01L 21/469 H01L 21/86

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 所定形状を有する基材と、この基材に対
    して積層して形成された微結晶質SiC層および粗大結
    晶質SiC層を有し、微結晶質SiC層と粗大結晶質S
    iC層の間に、結晶構造が微結晶質SiC層および粗大
    結晶質SiC層に対して不連続であるSi x y 結晶から
    なる中間層を有していることを特徴とする半導体用処理
    部材。
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