KR20240032863A - 반도체 제조 장치용의 부재 및 그러한 부재를 제조하는 방법 - Google Patents

반도체 제조 장치용의 부재 및 그러한 부재를 제조하는 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20240032863A
KR20240032863A KR1020247002331A KR20247002331A KR20240032863A KR 20240032863 A KR20240032863 A KR 20240032863A KR 1020247002331 A KR1020247002331 A KR 1020247002331A KR 20247002331 A KR20247002331 A KR 20247002331A KR 20240032863 A KR20240032863 A KR 20240032863A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
dopant
sic
source gas
atomic concentration
gas
Prior art date
Application number
KR1020247002331A
Other languages
English (en)
Inventor
루이 하야시
도모노리 오가와
고지 가와하라
Original Assignee
에이지씨 가부시키가이샤
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 에이지씨 가부시키가이샤 filed Critical 에이지씨 가부시키가이샤
Publication of KR20240032863A publication Critical patent/KR20240032863A/ko

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/22—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of inorganic material, other than metallic material
    • C23C16/30—Deposition of compounds, mixtures or solid solutions, e.g. borides, carbides, nitrides
    • C23C16/42—Silicides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/515—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics
    • C04B35/56—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on carbides or oxycarbides
    • C04B35/565—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on carbides or oxycarbides based on silicon carbide
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B41/00—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
    • C04B41/80—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone of only ceramics
    • C04B41/81—Coating or impregnation
    • C04B41/85—Coating or impregnation with inorganic materials
    • C04B41/87—Ceramics
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/22—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of inorganic material, other than metallic material
    • C23C16/30—Deposition of compounds, mixtures or solid solutions, e.g. borides, carbides, nitrides
    • C23C16/32—Carbides
    • C23C16/325—Silicon carbide
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/4401—Means for minimising impurities, e.g. dust, moisture or residual gas, in the reaction chamber
    • C23C16/4404—Coatings or surface treatment on the inside of the reaction chamber or on parts thereof
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/302—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
    • H01L21/306—Chemical or electrical treatment, e.g. electrolytic etching
    • H01L21/3065—Plasma etching; Reactive-ion etching

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Drying Of Semiconductors (AREA)
  • Chemical Vapour Deposition (AREA)

Abstract

반도체 제조 장치용의 부재이며, CVD제의 다결정 SiC의 부분을 갖고, 상기 부분은, 해당 부분의 전체에 대하여, 10원자수 농도ppm 내지 10원자수 농도％의 범위에서 도핑된 제1 도펀트를 포함하고, 상기 제1 도펀트는, Al(알루미늄), Y(이트륨), Mg(마그네슘), Sn(주석), Ca(칼슘), Zn(아연), Co(코발트), Fe(철), Ni(니켈), Ag(은) 및 Cr(크롬)로 이루어지는 군에서 선택된 적어도 하나의 원소를 갖는 부재.

Description

반도체 제조 장치용의 부재 및 그러한 부재를 제조하는 방법
본 발명은, 반도체 제조 장치용의 부재 및 그러한 부재를 제조하는 방법에 관한 것이다.
반도체 제조 장치에는, 종종, 탄화규소(SiC)를 포함하는 부재가 사용된다.
예를 들어, 플라스마 에칭 장치에는, 에지 링, 정전 척 및 샤워 플레이트 등, 각종 부재가 이용되고 있다. 이들의 부재는 기재와, 해당 기재 상에 성막된 SiC막으로 구성된다. 혹은, 이들의 부재는, SiC막만으로 구성되는 경우도 있다.
예를 들어, 특허문헌 1에는, 열 CVD법을 사용하여, 카본 기재 상에 SiC를 성막함으로써, 링상 부재를 제조하는 방법이 기재되어 있다(특허문헌 1).
일본 특허 공개 제2000-199063호 공보
반도체 제조 장치용의 부재는, 장치의 가동 중, 종종, 플라스마에 폭로된다. 이러한 플라스마에 노출되는 환경에서는, SiC제의 부재에 있어서도 조금씩 소모가 발생할 수 있다. 따라서, 어느 정도 소모가 진행된 부재는, 신품과 교체된다.
특히, 근년의 반도체 제조 프로세스에 있어서의 제품의 고층화 및 복잡화에 수반하여, 부재가 노출되는 플라스마 환경은, 점점 가혹하게 되고 있다. 또한, 그 결과, 비교적 빈번히 부재를 교체할 필요가 발생하고 있다.
그러나, 부재의 교체 중에는, 반도체 제조 장치를 가동할 수 없다. 이 때문에, 교체 빈도가 증가하면, 제품의 생산 효율이 저하된다는 문제가 있다. 이러한 관점에서, 반도체 제조 장치용의 부재에 대하여 더한층의 수명의 개선이 요구되고 있다.
본 발명은, 이러한 배경을 감안하여 이루어진 것이고, 본 발명에서는, 종래에 비하여 유의하게 높은 플라스마 내성을 갖는 반도체 제조 장치용의 부재를 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한, 본 발명에서는, 그러한 부재를 제조하는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명에서는,
반도체 제조 장치용의 부재이며,
CVD제의 다결정 SiC의 부분을 갖고,
상기 다결정 SiC의 부분은, 해당 부분의 전체에 대하여, 10원자수 농도ppm 내지 10원자수 농도％의 범위에서 도핑된 제1 도펀트를 포함하고,
상기 제1 도펀트는, Al(알루미늄), Y(이트륨), Mg(마그네슘), Sn(주석), Ca(칼슘), Zn(아연), Co(코발트), Fe(철), Ni(니켈), Ag(은) 및 Cr(크롬)로 이루어지는 군에서 선택된 적어도 하나의 원소를 갖는 부재가 제공된다.
또한, 본 발명에서는,
반도체 제조 장치용의 부재를 제조하는 방법이며,
기재의 표면에, Si원 가스, C원 가스 및 제1 도펀트원 가스를 포함하는 혼합 가스를 공급하고, CVD법에 의해, 제1 도펀트가 10원자수 농도ppm 내지 10원자수 농도％의 범위에서 도핑된 다결정 SiC의 막을 형성하는 공정을 갖고,
상기 제1 도펀트는, Al(알루미늄), Y(이트륨), Mg(마그네슘), Sn(주석), Ca(칼슘), Zn(아연), Co(코발트), Fe(철), Ni(니켈), Ag(은) 및 Cr(크롬)로 이루어지는 군에서 선택된 적어도 하나의 원소를 갖는 방법이 제공된다.
본 발명에서는, 종래에 비하여 유의하게 높은 플라스마 내성을 갖는 반도체 제조 장치용의 부재를 제공할 수 있다. 또한, 본 발명에서는, 그러한 부재를 제조하는 방법을 제공할 수 있다.
도 1은, 플라스마 에칭 장치의 단면을 모식적으로 도시한 도면이다.
도 2는, 본 발명의 일 실시 형태에 의한 반도체 제조 장치용의 부재의 제조 방법의 일례를 모식적으로 도시한 흐름도이다.
이하, 본 발명의 일 실시 형태에 대하여 설명한다.
본 발명의 일 실시 형태에서는,
반도체 제조 장치용의 부재이며,
CVD제의 다결정 SiC의 부분을 갖고,
상기 다결정 SiC의 부분은, 해당 부분의 전체에 대하여, 10원자수 농도ppm 내지 10원자수 농도％의 범위에서 도핑된 제1 도펀트를 포함하고,
상기 제1 도펀트는, Al(알루미늄), Y(이트륨), Mg(마그네슘), Sn(주석), Ca(칼슘), Zn(아연), Co(코발트), Fe(철), Ni(니켈), Ag(은) 및 Cr(크롬)로 이루어지는 군에서 선택된 적어도 하나의 원소를 갖는 부재가 제공된다.
본 발명의 일 실시 형태에 의한 반도체 제조 장치용의 부재(이하, 「본 발명의 일 실시 형태에 의한 부재」라고 칭함)는, SiC 부분을 갖는다. 이 SiC 부분은, CVD제의 다결정 SiC로 구성된다.
여기서, SiC 부재는, 반도체 제조 장치 이외의 분야에 있어서도 널리 사용되고 있다. 통상, 그러한 SiC 부재는, 원료 입자를 소결시켜서 얻은 소결체로서 제공된다. 그러나, 그러한 소결체는, 반도체 제조 장치용의 부재로서 사용하는 것은 어렵다. 소결체는, 입자의 일부가 비교적 용이하게 탈락하는 경향에 있기 때문에이다. 즉, 소결체의 SiC 부재를 반도체 제조 장치에 사용한 경우, 부재로부터 탈락한 파티클이 콘타미네이션의 원인이 될 수 있다.
이에 비해, 본 발명의 일 실시 형태에 의한 부재는, CVD제의 다결정 SiC로 구성된다. 이 때문에, 본 발명의 일 실시 형태에 의한 부재는, 높은 청정도가 요구되는 반도체 장치용의 부재로서 사용할 수 있다.
또한, CVD제의 다결정 SiC는, 기재와 직행하는 방향을 따라서 결정이 성장한 주상의 탄화규소 결정에 의해 구성된다는 특징을 갖는다. 따라서, CVD제의 다결정 SiC와, 소결체의 SiC는, 단면의 미세 구조를 주사형 전자 현미경(SEM) 등으로 관찰함으로써 판별할 수 있다.
여기서, 전술한 바와 같이, 근년, 반도체 제조 장치, 예를 들어 플라스마 에칭 장치에 있어서, SiC 부재를 비교적 빈번히 교체할 필요가 발생하고 있다. 또한, 그러한 부재의 교체에 의한 생산 효율의 저하가 문제가 되고 있다.
그러나, 본 발명의 일 실시 형태에 의한 부재에서는, SiC 부분에는, 제1 도펀트가 도핑되어 있다. 여기서, 제1 도펀트는 Al, Y, Mg, Sn, Ca, Zn, Co, Fe, Ni, Ag, Cr 및 그들의 조합으로부터 선정된다.
또한, 제1 도펀트는, SiC 부분 전체에 대하여, 합계 10원자수 농도ppm 내지 30원자수 농도％의 범위에서 함유된다.
이후에 상세하게 나타내는 바와 같이, 이러한 제1 도펀트가 도핑된 SiC 부분을 갖는 부재에서는, 플라스마에 대한 내성을 유의미하게 높일 수 있다.
따라서, 본 발명의 일 실시 형태에 의한 부재를 반도체 제조 장치에 사용한 경우, 교체의 빈도가 줄어들고, 제품의 생산 효율을 높이는 것이 가능하게 된다.
(제1 도펀트의 효과)
전술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시 형태에 의한 부재는, 플라스마에 대하여 양호한 내성을 갖는다. 이 이유로서, 이하가 생각된다.
통상, 플라스마 에칭 장치에 있어서 사용되는 플라스마는, 불화물을 포함한다. SiC막이 이 불화물을 포함하는 플라스마에 폭로되면, 막의 표면에서 반응이 발생하여, 규소의 불화물(예를 들어 SiF4) 및 탄소의 불화물(예를 들어 CF4)이 생성된다.
여기서, 이들의 반응 생성물은, 모두 비점이 0℃ 이하라고 하는 특징이 있다. 예를 들어, SiF4는, 비점이 -86℃이다. 또한, CF4는, 비점이 -184℃이다. 이 때문에, 막의 표면에서 생성된 규소의 불화물 및 탄소의 불화물은, 빠르게 기화하고, 표면에는 잔류하지 않는다. 따라서, SiC막이 플라스마에 폭로되고 있는 동안, 불화물의 생성 반응 및 불화물의 기화가 계속된다. 그 결과, SiC막은, 비교적 빠르게 침식된다고 생각된다.
한편, 본 발명의 일 실시 형태에 있어서, SiC 부분에 함유될 수 있는 제1 도펀트는, 모두 불화물의 비점이 높다. 이하의 표 1에는, 참고를 위해, 제1 도펀트가 될 수 있는 금속의 불화물 비점을 나타낸다.
Figure pct00001
표 1에 나타내는 바와 같이, 각 불화물의 비점은, 모두 700℃를 초과하는 것을 알 수 있다.
따라서, 본 발명의 일 실시 형태에서는, 제1 도펀트를 포함하는 SiC 부분에 있어서, 플라스마 폭로에 의해 제1 도펀트의 불화물이 생성된 경우, 그러한 불화물은, 그대로 SiC막의 표면에 잔류한다. 그러한 잔류물은, 이후의 플라스마에 의한 침식으로부터, SiC 부분을 보호하도록 기능한다.
이러한 효과의 결과, 본 발명의 일 실시 형태에 의한 부재에서는, 제1 도펀트가 도핑된 SiC 부분에 있어서, 플라스마에 대한 내성이 향상되는 것으로 생각된다.
또한, 상기 효과를 얻기 위해서, 제1 도펀트는, SiC의 부분 전체에 대하여, 10원자수 농도ppm 이상 도핑된다. 제1 도펀트는, SiC의 부분 전체에 대하여, 50원자수 농도ppm 이상 도핑되는 것이 바람직하고, 100원자수 농도ppm 이상 도핑되는 것이 보다 바람직하고, 300원자수 농도ppm 이상 도핑되는 것이 보다 바람직하고, 500원자수 농도ppm 이상 도핑되는 것이 더욱 바람직하다. 특히, 제1 도펀트는, SiC의 부분 전체에 대하여, 0.1원자수 농도％ 이상 도핑되는 것이 바람직하고, 1원자수 농도％ 이상 도핑되는 것이 보다 바람직하고, 5원자수 농도％ 이상 도핑되는 것이 보다 바람직하고, 10원자수 농도％ 초과 도핑되는 것이 더욱 바람직하다.
한편으로, 제1 도펀트가 과잉으로 도핑되면, 상기 효과가 점차 상실되는 경우가 있다. 따라서, 제1 도펀트는, SiC의 부분 전체에 대하여, 30원자수 농도％ 이하 도핑되는 것이 바람직하고, 25원자수 농도％ 이하 도핑되는 것이 보다 바람직하고, 20원자수 농도％ 이하 도핑되는 것이 바람직하고, 15원자수 농도％ 이하 도핑되는 것이 더욱 바람직하다.
또한, 제1 도펀트를 과잉으로 도핑하면, 콘타미네이션의 요인이 될 수 있다. 이 때문에, 제1 도펀트의 도프양은, SiC의 부분 전체에 대하여, 10원자수 농도％ 이하로 제한된다. 제1 도펀트의 도프양은, SiC의 부분 전체에 대하여, 5원자수 농도％ 이하인 것이 바람직하고, 1원자수 농도％ 이하인 것이 보다 바람직하고, 0.9원자수 농도％ 이하인 것이 더욱 바람직하고, 0.5원자수 농도％ 이하인 것이 보다 더 바람직하고, 0.2원자수 농도％ 이하인 것이 특히 바람직하다.
단, 본 발명의 일 실시 형태에 의한 부재의 에칭 시에, 당해 부재를 적재하는 플라스마 에칭 장치의 챔버 내의 부재에 사용되는 재료가, 제1 도펀트와 동일한 경우에는, 콘타미네이션의 우려가 작다. 따라서, 이러한 경우에는, 제1 도펀트를 과잉으로 도프해도 문제로는 되기 어렵다.
또한, 전술한 제1 도펀트의 후보 원소 중에서는, 특히 Al이 바람직하다. 이것은 이하의 이유 때문이다:
SiC 중에 이(異)원소가 도프되는 경우, SiC 결정 중의 Si 또는 C와 이원소 사이에서 치환이 일어난다고 생각된다. 따라서, 이원소는, Si 또는 C와 원자 반경이 가까운 것이 바람직하다. 이 점, Al은, Si와 원자 반경이 가깝고(Al의 원자 반경은 1.18Å이고, Si의 원자 반경은 1.11Å임), SiC의 결정 구조를 파괴하지 않고 치환할 수 있다. 이 때문에, Al은, 비교적 SiC 중에 도핑되기 쉽고, 내플라스마성 향상의 효과가 얻어지기 쉬울 것으로 예상된다.
또한, Al은, 플라스마 에칭 장치에 있어서 사용되는 플라스마가, 불화물에 추가하여 다른 가스를 포함하는 경우에 있어서도 적합하다. 여기서, 다른 가스로서는, 대표적으로는 아르곤(Ar)이나 산소 등을 들 수 있다. 그 이유에 대하여 이하에 설명한다.
플라스마가 Ar을 포함하는 경우, 일반적으로 Ar 플라스마는 물리 부식에 의해 에칭을 행하므로, 부재의 내플라스마성은 원자 결합의 강도에 관계한다. 여기서, Si와 Al 사이에서 치환이 일어난 경우, Si에 비하여 Al쪽이 원자 반경이 큰 점에서, 결정 구조 내의 원자 간 거리가 짧아져, 원자 간 결합력이 증대한다. 따라서, Al이 도핑된 SiC 부분은, 불화물뿐만 아니라, Ar에 대해서도 높은 내플라스마성을 가진다고 생각된다.
플라스마가 산소를 포함하는 경우, SiC막의 표면에 있어서 산화 반응이 발생한다. 여기서, 일반적으로 Al은 Si나 C에 비하여 산화되기 쉽고, SiC막 표면에 있어서는 Si나 C의 산화물에 비하여, Al의 산화물(알루미나)이 우선적으로 생성되어, SiC막 표면에 있어서의 Al 농도가 점차 상승하게 된다. 이에 의해, Al의 불화물이 생성되는 것에 의한 상기 효과가 한층 더 현저하게 발현되게 된다고 생각된다.
(본 발명의 일 실시 형태에 의한 부재의 그 밖의 특징)
이어서, 본 발명의 일 실시 형태에 의한 부재의 그 밖의 특징에 대하여 설명한다.
본 발명의 일 실시 형태에 의한 부재에 있어서, 부재 전체의 체적에 대한, CVD제의 다결정 SiC의 체적이 차지하는 비율은 10％ 이상이 바람직하고, 30％ 이상이 보다 바람직하고, 50％ 이상이 더욱 바람직하고, 80％ 이상이 보다 더 바람직하고, 98％ 이상이 특히 바람직하고, 99.5％ 이상이 가장 바람직하다.
또한, 본 발명의 일 실시 형태에 의한 부재에 있어서, SiC 부분에는, 또한 제2 도펀트가 도핑되어도 된다.
제2 도펀트는, B(붕소) 및 N(질소) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
제2 도펀트의 도프양은, 예를 들어 SiC의 부분 전체에 대하여, 10원자수 농도ppm 내지 10원자수 농도％의 범위이다. 제2 도펀트의 도프양은, SiC의 부분 전체에 대하여, 50원자수 농도ppm 내지 8원자수 농도％의 범위가 바람직하고, 100원자수 농도ppm 내지 6원자수 농도％의 범위가 보다 바람직하고, 150원자수 농도ppm 내지 4원자수 농도％의 범위가 보다 바람직하다.
SiC 부분에 제2 도펀트를 도프시킴으로써, 본 발명의 일 실시 형태에 의한 부재의 전기 저항률을 원하는 범위로 조정할 수 있다.
본 발명의 일 실시 형태에 의한 부재의 전기 저항률은, 예를 들어 0.01Ωcm 내지 30000Ωcm, 특히 0.02Ωcm 내지 10000Ωcm의 범위에서 제어 가능하다.
또한, 전기 저항률은, 본 발명의 일 실시 형태에 의한 부재를 반도체 제조 장치용 부재 등에 적용할 때에 중요한 특성이 된다. 예를 들어, 본 발명의 일 실시 형태에 의한 부재를 에지 링에 사용하는 경우에는, 플라스마 균일성을 위하여 저저항인 것이 바람직하다. 또한, 예를 들어 본 발명의 일 실시 형태에 의한 부재를 정전 척에 사용하는 경우에는, 고저항인 것이 바람직하다.
본 발명의 일 실시 형태에 의한 부재는, 기재를 갖고, SiC 부분은, 기재 상에 성막된 막의 형태로 제공되어도 된다. 이 경우, SiC막의 두께는, 예를 들어 50㎛ 내지 15㎜의 범위여도 된다.
기재는, 내열성을 갖고, 플라스마에 대하여 내성을 갖는 한, 그 재질은, 특별히 한정되지 않는다.
단, 기재는, SiC의 선 열팽창 계수에 가까운 선팽창 계수를 갖는 재료로 구성되는 것이 바람직하다. 이 경우, CVD법에 의해, 기재 상에, 크랙 및 기포 등이 적은 고품질의 SiC막을 성막할 수 있다.
기재는, 예를 들어 흑연, 규소, 탄화규소 또는 SiC-Si복합 재료 등으로 구성되어도 된다.
또한, 본 발명의 일 실시 형태에 있어서, 기재는, 필수적인 구성이 아니고, 기재는 생략되어도 된다. 이 경우, 본 발명의 일 실시 형태에 의한 부재는, 두께가 50㎛ 내지 15㎜의 범위의 SiC 부분만으로 구성되어도 된다.
본 발명의 일 실시 형태에 의한 부재는, 반도체 제조 장치, 특히 플라스마 에칭 장치에 적용할 수 있다.
도 1에는, 플라스마 에칭 장치의 단면을 모식적으로 도시한다.
도 1에 도시하는 바와 같이, 플라스마 에칭 장치(100)는, 내부 공간(112)을 갖는 챔버(110)를 갖는다. 내부 공간(112)에는, 처리체인 웨이퍼 W가 설치된다.
챔버(110)의 상부에는, 샤워 헤드(130)가 설치된다. 샤워 헤드(130)는, 복수의 가스 토출구를 갖고, 공급관(133)으로부터 공급된 가스는, 샤워 헤드(130)를 통해, 내부 공간(112)에 공급된다.
챔버(110)의 저부에는, 웨이퍼 W를 적재하기 위한 적재대(140)가 마련된다.
또한, 적재대(140) 상에는, 정전 척(145)이 설치되어 있다. 정전 척(145)은, 도시되어 있지 않은 각종 전압 인가 장치 등에 의해, 정전 인력을 발생시킬 수 있다. 따라서, 웨이퍼 W는, 정전 척(145)의 정전 인력에 의해, 소정의 위치에 고정된다.
또한, 적재대(140) 상에는, 웨이퍼 W의 주위를 둘러싸도록 하여, 에지 링(160)이 설치된다. 에지 링(160)은, 도넛상의 형상을 갖고, 웨이퍼 W에 대한 플라스마 처리의 면내 균일성을 높이는 역할을 갖는다.
또한, 챔버(110)에는, 내부 공간(112) 내의 온도 및 압력 등을 측정하기 위해서, 1 또는 2 이상의 센서(170)가 설치된다. 통상, 센서(170)의 주위에는, 보호 커버가 마련된다.
이러한 플라스마 에칭 장치(100)에서는, 공급관(133)으로부터 공급된 가스에 의해, 내부 공간(112) 내에 플라스마가 생성되고, 이 플라스마에 의해 웨이퍼 W를 처리할 수 있다.
여기서, 플라스마 에칭 장치(100)에 있어서, 샤워 헤드(130), 정전 척(145), 에지 링(160) 및 센서(170)의 보호 커버는, 웨이퍼 W의 에칭 처리 동안, 플라스마에 폭로된다. 그 때문에, 이들의 부재는, 플라스마 에칭 장치(100)의 가동과 함께 침식이 진행되고, 어느 정도 사용한 후에 교체가 필요로 된다.
그러나, 샤워 헤드(130), 정전 척(145), 에지 링(160) 및 센서(170)의 보호 커버의 부재로서, 본 발명의 일 실시 형태에 의한 부재를 적용한 경우, 플라스마에 대한 내성을 높일 수 있다.
따라서, 그러한 플라스마 에칭 장치(100)에서는, 부재의 교체 빈도를 저감시켜, 제조 효율을 높일 수 있다.
(본 발명의 일 실시 형태에 의한 부재의 제조 방법)
이어서, 본 발명의 일 실시 형태에 의한 부재의 제조 방법에 대하여 설명한다.
도 2에는, 본 발명의 일 실시 형태에 의한 부재의 제조 방법의 일례의 흐름도를 모식적으로 도시한다.
도 2에 도시하는 바와 같이, 본 발명의 일 실시 형태에 의한 부재의 제조 방법(이하, 「제1 제조 방법」이라고 칭함)은, (I) 기재를 준비하는 공정(공정 S110)과, (II) CVD법에 의해, 기재 상에 제1 도펀트를 포함하는 SiC막을 성막하는 공정(공정 S120)과, (III) 기재를 제거하는 공정(공정 S130)
을 갖는다.
또한, 공정 S130은, 필수적인 공정은 아니고, 생략되어도 된다.
이하, 각 공정에 대해서, 보다 자세하게 설명한다.
(공정 S110)
먼저, SiC막을 성막하기 위한 기재가 준비된다.
기재는, 내열성을 갖는 재료로 구성된다. 기재는, 예를 들어 흑연, 규소 또는 SiC-Si복합 재료 등으로 구성되어도 된다.
단, 후속 공정 S130에 있어서, 기재를 제거하는 경우, 기재의 재료는, 이후의 공정 S120에 있어서 내성을 갖는 한, 특별히 한정되지 않는다.
기재의 형상은, 특별히 한정되지 않지만, 최종적인 부재의 형상에 기초하여 정해지는 것이 바람직하다. 예를 들어, 제1 제조 방법에 의해, 에지 링을 제조하는 경우, 기재는 링 형상이어도 된다.
(공정 S120)
이어서, CVD법에 의해, 기재 상에 SiC막이 성막된다.
CVD법에서는, 기재가 수용된 챔버에 접속된 진공 펌프 등에 의해 챔버 내 압력을 30Pa 이하로 한 후, 챔버 내 및/또는 기재를 소정의 온도로 가열한 상태에서, 챔버 내에 원료 가스가 공급된다.
원료 가스는, Si원 가스, C원 가스 및 제1 도펀트원 가스를 포함한다. 필요한 경우, 원료 가스는, 추가로, 제2 도펀트원 가스를 포함해도 된다.
또한, 원료 가스는, 캐리어 가스와 혼합하여 공급되어도 된다.
이 중, Si원은, 예를 들어 SiCl4, SiHCl3, SiH2Cl2 및 SiH4 등으로부터 선정되어도 된다.
또한, C원은, 예를 들어 CH4, C2H6 및 C3H8로부터 선정되어도 된다.
또한, Si원과 C원은, 동일한 가스여도 된다. 예를 들어, CH3SiCl3, (CH3)2SiCl2, (CH3)3SiCl 및 CVD-4000(Starfire Systems사제)은 Si원 또한 C원으로서 사용할 수 있다. 또한, 상기 CVD-4000은, [SiH2-CH2]n 결합을 갖는 가스이다.
또한, 전술한 바와 같이, 제1 도펀트는 Al, Y, Mg, Sn, Ca, Zn, Co, Fe, Ni, Ag 및 Cr로 이루어지는 군에서 선택된 적어도 하나의 원소를 갖는다. 따라서, 예를 들어 제1 도펀트가 Al인 경우, 제1 도펀트원은, 알루미늄의 할로겐화물(예를 들어 AlCl3), 유기 알루미늄 화합물(예를 들어 Al(CH3)3) 또는 그들의 혼합물이어도 된다. 마찬가지로, 제1 도펀트가 Al 이외인 경우도, 할로겐화물 및/또는 유기 화합물을 사용할 수 있다.
또한, 제2 도펀트는, 전술한 바와 같이, B 및/또는 N이다. 따라서, 제2 도펀트원이 B인 경우, 보론의 할로겐화물(예를 들어 BCl3), 및/또는 유기 보론 화합물을 사용해도 된다. 한편, 제2 도펀트가 N인 경우, 제2 도펀트원으로서, 암모니아 가스 및/또는 질소 가스를 사용할 수도 있다.
캐리어 가스에는, 예를 들어 아르곤과 같은 불활성 가스, 수소 가스 또는 질소 가스 등이 사용된다.
원료 가스에 포함되는 각 가스의 비율은, SiC막에 포함되는 제1 도펀트의 함유량이 10원자수 농도ppm 내지 10원자수 농도％, 또는 10원자수 농도％ 초과 30원자수 농도％ 이하의 범위가 되는 한, 특별히 한정되지 않는다.
예를 들어, 원료 가스에 포함되는 Si원의 유량을 X(sccm)라 하고, 제1 도펀트원의 유량을 Y(sccm)라 했을 때, 0.01≤Y/X≤0.5여도 된다.
또한, 제2 도펀트원의 유량은, 얻어지는 SiC막의 전기 저항이 원하는 범위로 제어되는 한, 특별히 한정되지 않는다.
예를 들어, 원료 가스에 포함되는 Si원의 유량을 X(sccm)라 하고, 제2 도펀트원의 유량을 Z(sccm)라 했을 때, 0.01≤Z/X≤10이어도 된다.
원료 가스의 공급에 의해, 기재 상에, 제1 도펀트(및, 필요한 경우, 제2 도펀트)를 포함하는 SiC막을 성막할 수 있다.
성막 온도는, 예를 들어 1050℃ 내지 1700℃의 범위이고, 1150℃ 내지 1650℃의 범위인 것이 바람직하고, 1200℃ 내지 1600℃의 범위인 것이 보다 바람직하고, 1250℃ 내지 1550℃의 범위인 것이 더욱 바람직하고, 1350℃ 내지 1500℃의 범위인 것이 보다 더 바람직하다.
성막 속도는, 예를 들어 0.01㎜/h 내지 3㎜/h의 범위이고, 0.1㎜/h 내지 2㎜/h의 범위인 것이 바람직하고, 0.5㎜/h 내지 1.6㎜/h의 범위인 것이 보다 바람직하다. 0.01㎜/h 이상이면 택트를 충분히 단축할 수 있고, 또한 3㎜/h 이하이면, SiC막의 밀도가 충분히 높아진다.
단, 성막 온도 및 성막 속도는, 사용 가스의 온도 및 압력에 의해서도 변화된다.
공정 S120 후에, 기재 상에 다결정 SiC막을 얻을 수 있다.
(공정 S130)
이어서, 필요한 경우, 기재가 제거되고, SiC막만이 회수된다.
기재를 제거하는 방법은, 특별히 한정되지 않는다. 기재는, 예를 들어 기계 연마법에 의해 제거되어도 된다.
또한, 필요한 경우, SiC막의 표면을 연마하여, 막의 두께를 적절히 조정해도 된다.
이상의 공정에 의해, 본 발명의 일 실시 형태에 의한 부재를 제조할 수 있다.
또한, 상기 기재는, 단순한 일례이며, 본 발명의 일 실시 형태에 의한 부재는, CVD제의 SiC막이 형성되는 한, 다른 방법으로 제조되어도 된다.
실시예
이하, 본 발명의 실시예에 대하여 설명한다. 또한, 이하의 기재에 있어서, 예 1 내지 예 16은 실시예이고, 예 21 내지 예 25는 비교예이다.
(예 1)
이하의 방법으로 기재 상에 SiC막을 성막하였다.
먼저, 내부 용량이 100L의 반응 용기 내에, 기재를 설치하였다.
기재에는, 세로 10㎜×가로 10㎜×두께 2㎜의 흑연판을 사용하고, 세로 10㎜×가로 10㎜의 한쪽의 표면을 성막면으로 하였다. 이 흑연판의 불순물 함유량은 20ppm이고, 선팽창 계수는 5.6/K이고, 밀도는 1.82g/㎤였다.
이어서, 반응 용기 내의 공기를 진공화에 의해 제거하고 용기 내 압력을 10Pa로 한 후, H2 가스에 의해 용기 내 압력을 13000Pa로 하였다. 그 후 기재를 통전 가열하고, 기재를 1450℃로 승온하였다. 이 상태에서, 반응 용기 내에 혼합 가스를 공급하고, 13000Pa에서 SiC의 CVD 성막을 실시하였다.
공급 가스는, SiCl4(150sccm), CH4(75sccm), AlCl3(15.0sccm) 및 H2(400sccm)의 혼합 가스로 하였다. 이 중, H2 가스는, 캐리어 가스이다.
SiC막의 두께는, 약 0.5㎜ 내지 약 1㎜를 목표로 하였다. 또한, SiC막의 두께는 성막 시간에 의해 조정하는 것이 가능하다.
얻어진 SiC막 구비 기재를 「샘플 1」이라고 칭한다.
(예 2)
예 1과 마찬가지의 방법에 의해, 기재 상에 SiC막을 성막하였다.
단, 이 예 2에서는, 혼합 가스에 포함되는 AlCl3의 유량을 25.0sccm으로 하였다. 얻어진 SiC막 구비 기재를 「샘플 2」라고 칭한다.
(예 3)
예 1과 마찬가지의 방법에 의해, 기재 상에 SiC막을 성막하였다.
단, 이 예 3에서는, 공급 가스로서, SiCl4(150sccm), CH4(75sccm), AlCl3(10.0sccm), N2(30sccm) 및 H2(400sccm)를 포함하는 혼합 가스를 사용하였다. 얻어진 SiC막 구비 기재를 「샘플 3」이라고 칭한다.
(예 4 내지 예 6)
예 3과 마찬가지의 방법에 의해, 기재 상에 SiC막을 성막하였다.
단, 예 4 내지 예 6에서는, 각각, 혼합 가스에 포함되는 가스 조성으로 하고, 예 3과는 다른 것을 사용하였다. 얻어진 SiC막 구비 기재를, 각각, 「샘플 4」 내지 「샘플 6」이라고 칭한다.
(예 7)
이하의 방법으로 기재 상에 SiC막을 성막하였다.
먼저, 내부 용량이 100L의 반응 용기 내에, 기재를 설치하였다.
기재에는, 세로 20㎜×가로 20㎜×두께 1㎜의 흑연판을 사용하고, 세로 20㎜×가로 20㎜의 한쪽의 표면을 성막면으로 하였다. 이 흑연판의 불순물 함유량은 20ppm이고, 선팽창 계수는 5.6/K이고, 밀도는 1.82g/㎤였다.
이어서, 반응 용기 내의 공기를 진공화에 의해 제거하여 용기 내 압력을 10Pa로 한 후, H2 가스에 의해 용기 내 압력을 1000Pa로 하였다. 그 후, 기재를 1200℃로 승온하고, 이 상태에서, 반응 용기 내에 혼합 가스를 공급하고, 1000Pa에서 SiC의 CVD 성막을 실시하였다.
공급 가스는, CVD-4000(172sccm), Al(CH3)3(1sccm) 및 H2(120sccm)의 혼합 가스로 하였다. 이 중, H2 가스는, 캐리어 가스이다.
Si원, C원 및 Al원으로서 CVD-4000 및 Al(CH3)3을 사용한 경우, 전술한 예 1 내지 6과 같이 SiCl4, CH4 및 AlCl3을 사용한 경우에 비하여, 열역학적 관점에서, Al이 도핑되기 쉬워진다.
SiC막의 두께는, 약 0.3㎜ 내지 약 0.7㎜를 목표로 하였다. 또한, SiC막의 두께는 성막 시간에 의해 조정하는 것이 가능하다.
얻어진 SiC막 구비 기재를 「샘플 7」이라고 칭한다.
(예 8 내지 예 16)
예 7과 마찬가지의 방법에 의해, 기재 상에 SiC막을 성막하였다.
단, 예 8 내지 예 16에서는, 각각, 혼합 가스에 포함되는 가스 조성으로 하고, 예 7과는 다른 것을 사용하였다. 얻어진 SiC막 구비 기재를, 각각, 「샘플 8」 내지 「샘플 16」이라고 칭한다.
(예 21)
예 1과 마찬가지의 방법에 의해, 기재 상에 SiC막을 성막하였다. 단, 이 예 21에서는, AlCl3을 포함하지 않는 혼합 가스를 사용하였다.
얻어진 SiC막 구비 기재를 「샘플 21」이라고 칭한다.
(예 22)
예 21과 마찬가지의 방법에 의해, 기재 상에 SiC막을 성막하였다. 단, 이 예 22에서는, 혼합 가스 중에, 또한 N2(100sccm)를 공급하였다.
얻어진 SiC막 구비 기재를 「샘플 22」라고 칭한다.
(예 23)
시판하고 있는 단결정 SiC판(4H)의 표면에, Al을 이온 주입하여 샘플을 제작하였다. 주입 조건은, 이하와 같다:
이온종; Al,
가수; 2가,
가속 에너지; 600keV,
도우즈양; 2.0×1016atoms/㎠,
주입 온도; 실온.
얻어진 샘플을 「샘플 23」이라고 칭한다.
(예 24 내지 예 25)
예 7과 마찬가지의 방법에 의해, 기재 상에 SiC막을 성막하였다. 단, 이들의 예 24 내지 예 25에서는, Al(CH3)3을 포함하지 않는 혼합 가스를 사용하였다.
얻어진 SiC막 구비 기재를 「샘플 24」 내지 「샘플 25」라고 칭한다.
이하의 표 2 및 표 3에는, 각 샘플에 있어서 CVD 성막 시에 사용된 공급 가스 및 얻어진 SiC막의 두께를 통합하여 나타내었다.
Figure pct00002
Figure pct00003
또한, 각 샘플(샘플 23을 제외함)에 있어서, SiC막의 두께는, 랜덤하게 선정한 3점의 평균값으로 하였다. 한편, 샘플 23에서는, 「SiC막의 두께」의 란에, 표면으로부터의 Al의 최대 침투 깊이의 값을 기재하였다.
(평가)
각 샘플을 사용하여, 이하의 평가를 실시하였다.
(밀도의 평가)
각 샘플로부터, 기재만을 기계 연마에 의해 제거하고, 얻어진 SiC의 밀도를 아르키메데스법에 의해 측정하였다. 샘플 1 내지 6, 샘플 21, 샘플 22의 밀도는, 모두 3.2g/㎤였다.
(Al 도프양의 평가)
각 샘플에 있어서, SiC막에 포함되는 Al의 도프양을 EPMA법에 의해 평가하였다. 샘플의 SiC막의 표면에 대하여 경면 연마를 실시하고, 당해 표면의 중심을 통과하는 직선 상에 있어서 100㎛ 간격으로 측정점을 이동하여 10점 측정을 행하고, 그 평균값을 산출하였다.
또한, 도프양의 측정 방법은, 특별히 한정되지 않고, SEM-EDX 또는 SIMS를 사용해도 되고, 혹은 ICP-AES 또는 ICP-MS를 사용해도 된다. ICP-AES 또는 ICP-MS를 사용하는 경우에는, 샘플을 분쇄 후 산에 침지하여 정량 분석을 행할 수 있다.
또한, 샘플 23에 있어서의 Al 도프양은, 샘플 23의 단면에 있어서의 EPMA 라인 분석에 의해 평가하였다. 분석 결과에 있어서, 표면 내지 깊이 1㎛의 범위에 있어서 얻어진 최대의 Al 농도를, Al 도프양으로 하였다.
(플라스마 내성의 평가)
각 샘플을 사용하여 에칭 시험을 실시하고, 얻어진 결과로 각 샘플의 플라스마 내성을 평가하였다.
에칭 시험은, 이하와 같이 실시하였다.
먼저, 각 샘플의 SiC막의 표면에 대하여 경면 연마를 실시하였다. 단, 샘플 7 내지 샘플 16, 샘플 24 및 샘플 25에 있어서는, 샘플의 측면에 대해서도 경면 연마를 실시하였다. 이어서, 경면 연마한 SiC막의 표면 일부에 두께 0.1㎜의 캡톤 테이프(P-222: 닛토덴코 가부시키가이샤)를 설치하고, SiC막에 마스크부와 비마스크부를 형성하였다. 마스크부와 비마스크부의 면적비는, 캡톤 테이프의 영향을 최소한으로 억제하기 위해서, 1:8로 하였다. 또한 샘플의 측면에는, 특히 마스킹을 실시하지 않았다.
또한, 샘플 23의 경우, Al 주입 표면에 마스크부와 비마스크부를 형성하였다.
이어서, 이 시료를, SiC막의 측(샘플 23의 경우에는, Al 주입 표면)이 상향이 되도록 하여, 에칭 장치(EXAM: 신코 세이끼 가부시키가이샤)의 스테이지에 설치하고, 에칭 시험을 실시하였다.
시험 조건은, 이하의 2가지로 하였다:
(시험 1)
CF4 유량; 100sccm,
압력; 10Pa,
전력; 350W,
시험 시간; 65분,
스테이지 온도; 20℃
(시험 2)
CF4 유량; 10sccm,
O2 유량; 10sccm,
Ar 유량; 90sccm,
압력; 10Pa,
전력; 350W,
시험 시간; 65분,
스테이지 온도; 20℃.
또한, 시험 2는, 예 7 내지 예 16 및 예 25에 대하여만 실시하였다.
시험 후에, 마스크부와 비마스크부에 있어서의 SiC막의 두께의 차(Δt)로부터, 에칭양을 산정하였다. 이 에칭양이 작을수록, SiC막은 높은 에칭 내성, 즉 양호한 플라스마 내성을 갖는다고 할 수 있다. Δt는, 플라스마 에칭 시험 조건에 의해 바뀔 수 있지만, 본 시험 조건에서는 2.5㎛≤Δt≤5.0㎛였다.
이하의 표 4에는, 각 샘플에 있어서 얻어진 평가 결과를 정리하여 나타내었다.
Figure pct00004
또한, 시험 1에 있어서는, 각 샘플의 에칭양은, 샘플 21의 에칭양에 대한 상대값으로서 표시하였다. 또한, 시험 2에 있어서는, 각 샘플의 에칭양은, 샘플 25의 에칭양의 상대값으로서 표시하였다. 따라서, 이들의 란의 값이 작을수록, 샘플은, 양호한 플라스마 내성을 갖는다고 할 수 있다.
이들의 결과로부터, SiC막 중에 Al이 도핑되어 있지 않은 샘플 21, 샘플 22, 샘플 24 및 샘플 25에서는, 그다지 양호한 플라스마 내성이 얻어지지 않는 것을 알 수 있었다. 또한, 비CVD제 SiC를 갖는 샘플 23에 있어서도, 그다지 양호한 플라스마 내성은 얻어지지 않았다.
특히, 샘플 23에서는, 최대 도프 농도는 약 1％이기는 하지만, Al의 도프 범위는, 표면으로부터 1㎛ 이하의 부분만이다. 또한, Al의 열확산 계수는, 약 8×10-14㎠/s(c축 방향)로 매우 작고, 이온 주입에서는 샘플 전체에 도핑을 행할 수 없다. 따라서, 시험 중에 Al 도프가 없는 부분도 에칭이 이루어져 버리기 때문에, 플라스마 내성 향상의 효과가 그다지 얻어지지 않았다고 생각된다. 또한, 에칭이 표면으로부터 1㎛ 이상의 영역에 도달하면 에칭 속도가 현저하게 증가하므로, 에칭 시험의 시험 시간이 길어질수록, 샘플 23은, 샘플 1 내지 10과 비교하면, 플라스마 내성의 낮음이 보다 현저해지는 것으로 상정된다. 이것으로부터, 내플라스마성 향상을 위한 Al의 도입법으로서는, 이온 주입보다도 CVD법을 사용한 계 내(in-situ) 도프의 쪽이 바람직하다고 할 수 있다.
한편, Al 도핑된 CVD제 SiC막을 갖는 샘플 1 내지 샘플 16에서는, 모두 양호한 플라스마 내성이 얻어지는 것을 알 수 있었다.
샘플1 내지 샘플 6을 비교하면, 시험 1에 있어서, 대략적으로는 Al 도프양이 많을수록, 플라스마 내성이 높아지는 경향이 보였다.
또한, 샘플 7 내지 샘플 10을 비교한 경우도, 시험 1 및 시험 2에 있어서, 대략적으로는 Al 도프양이 많을수록, 플라스마 내성이 높아지는 경향이 보였다.
단, 시험 1(에칭 가스는 CF4)의 경우, Al 도프양이 14.8％인 샘플 13에 있어서 가장 양호한 플라스마 내성이 얻어졌다. Al 도프양이 그 이상인 샘플 14 내지 샘플 16에서는, 플라스마 내성 향상의 효과가 약간 상실되는 경향이 보였지만, 여전히 높은 플라스마 내성이 확인되었다.
한편으로, 시험 2(에칭 가스는 CF4, O2 및 Ar의 혼합 가스)의 경우, Al 도프양이 높으면 높을수록, 양호한 플라스마 내성이 얻어지는 경향이 보였다.
이상으로부터, Al 도핑된 CVD제 SiC막의 플라스마 내성은, 에칭 가스의 종류에 따라 경향이 다른 경우는 있지만, 대략적으로는, Al 도프양이 많을수록, 플라스마 내성이 높아진다고 할 수 있다.
또한, 샘플 1 내지 샘플 16을 비교하면, Al 도프양이 많을수록 플라스마 내성이 높아진다고는 일률적으로는 말할 수 없지만, 이것은, 샘플 1 내지 샘플 6의 군과 샘플 7 내지 샘플 16의 군에서는, 샘플의 상태가 다르기 때문이다.
SiC 성막 시에 사용한 Si원, C원 및 Al원 공급 가스의 종류는, 샘플 1 내지 6은 SiCl4, CH4 및 AlCl3이었던 것에 비해, 샘플 7 내지 샘플 10은, CVD-4000 및 Al(CH3)3이었다. 이때, 상술한 바와 같이, 샘플 7 내지 샘플 10의 쪽이 열역학적 관점에서 Al이 도핑되기 쉽고, SiC막 성막 시에 있어서 Al(CH3)3은, 대부분이 소비되는 것에 비해, 샘플 1 내지 샘플 6에 있어서는, Al이 소량밖에 도핑되지 않고, SiC막 성막 시에 있어서 미반응의 AlCl3이 잔존하기 쉽다. 이러한 AlCl3은 경면 연마에 의해 제거 가능하지만, 샘플 1 내지 샘플 6은, SiC막의 표면만이 경면 연마되어 있어, 샘플 측면에 AlCl3이 잔존해 버린다.
샘플 측면에 AlCl3이 잔존한 상태에서 에칭 시험을 한 샘플 1 내지 샘플 6에서는, 에칭 시에 AlCl3이 발진 등에 의해 SiC막 표면에 부착되고, 이 AlCl3이 에칭양을 저감시키는 효과를 발휘했기 때문에, 본래보다도 높은 플라스마 내성을 나타내는 것이 되었다고 생각된다.
한편으로, 미반응의 Al(CH3)3의 잔존량이 적고, 또한 샘플 측면에 대해서도 경면 연마를 실시한 샘플 7 내지 샘플 10에서는, 상기와 같은 현상이 발생하지 않았기 때문에, 샘플 1 내지 샘플 6에 비하여 Al 도프양이 많음에도 불구하고, 샘플 1 내지 샘플 6과 동일 정도의 플라스마 내성을 나타내게 보이는 결과가 되었다고 생각된다.
어떻든, Al 도프에 의해 에칭 내성이 향상했다는 것에 대해서는, 샘플 1 내지 샘플 10에서 공통되고 있다고 할 수 있다.
이와 같이, CVD제의 SiC막 중에 Al을 도프함으로써, 플라스마 내성이 향상되는 것이 확인되었다.
본원은, 2021년 7월 30일에 출원한 일본 특허 출원 제2021-125188호, 2021년 9월 30일에 출원한 일본 특허 출원 제2021-160559호 및 2022년 4월 11일에 출원한 일본 특허 출원 제2022-065313호에 기초하는 우선권을 주장하는 것이고, 동 일본 출원의 전체 내용을 본원에 참조에 의해 원용한다.
100: 플라스마 에칭 장치
110: 챔버
112: 내부 공간
130: 샤워 헤드
133: 공급관
140: 적재대
145: 정전 척
160: 에지 링
170: 센서
W: 웨이퍼

Claims (16)

  1. 반도체 제조 장치용의 부재이며,
    CVD제의 다결정 SiC의 부분을 갖고,
    상기 다결정 SiC의 부분은, 해당 부분의 전체에 대하여, 10원자수 농도ppm 내지 10원자수 농도％의 범위에서 도핑된 제1 도펀트를 포함하고,
    상기 제1 도펀트는, Al(알루미늄), Y(이트륨), Mg(마그네슘), Sn(주석), Ca(칼슘), Zn(아연), Co(코발트), Fe(철), Ni(니켈), Ag(은) 및 Cr(크롬)로 이루어지는 군에서 선택된 적어도 하나의 원소를 갖는, 부재.
  2. 반도체 제조 장치용의 부재이며,
    CVD제의 다결정 SiC의 부분을 갖고,
    상기 다결정 SiC의 부분은, 해당 부분의 전체에 대하여, 10원자수 농도％ 초과 30원자수 농도％ 이하의 범위에서 도핑된 제1 도펀트를 포함하고,
    상기 제1 도펀트는, Al(알루미늄), Y(이트륨), Mg(마그네슘), Sn(주석), Ca(칼슘), Zn(아연), Co(코발트), Fe(철), Ni(니켈), Ag(은) 및 Cr(크롬)로 이루어지는 군에서 선택된 적어도 하나의 원소를 갖는, 부재.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 부분은, 추가로, SiC 중에 도핑된 제2 도펀트를 포함하고,
    상기 제2 도펀트는, B(붕소) 및 N(질소)으로 이루어지는 군에서 선택된 적어도 하나의 원소를 갖는, 부재.
  4. 제3항에 있어서, 상기 제2 도펀트는 N인, 부재.
  5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 도펀트는 Al인, 부재.
  6. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 당해 부재는 기재를 갖고, 상기 부분은 막으로서 구성되는, 부재.
  7. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 당해 부재는 기재를 갖지 않고, 상기 부분으로 구성되는, 부재.
  8. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 당해 부재는 플라스마 에칭 장치용의 에지 링, 정전 척, 샤워 플레이트 또는 챔버 내 센서의 보호 커버인, 부재.
  9. 반도체 제조 장치용의 부재를 제조하는 방법이며,
    기재의 표면에, Si원 가스, C원 가스 및 제1 도펀트원 가스를 포함하는 혼합 가스를 공급하고, CVD법에 의해, 제1 도펀트가 10원자수 농도ppm 내지 10원자수 농도％의 범위에서 도핑된 다결정 SiC의 막을 형성하는 공정을 갖고,
    상기 제1 도펀트는, Al(알루미늄), Y(이트륨), Mg(마그네슘), Sn(주석), Ca(칼슘), Zn(아연), Co(코발트), Fe(철), Ni(니켈), Ag(은) 및 Cr(크롬)로 이루어지는 군에서 선택된 적어도 하나의 원소를 갖는, 방법.
  10. 반도체 제조 장치용의 부재를 제조하는 방법이며,
    기재의 표면에, Si원 가스, C원 가스 및 제1 도펀트원 가스를 포함하는 혼합 가스를 공급하고, CVD법에 의해, 제1 도펀트가 10원자수 농도％ 초과 30원자수 농도％ 이하의 범위에서 도핑된 다결정 SiC의 막을 형성하는 공정을 갖고,
    상기 제1 도펀트는, Al(알루미늄), Y(이트륨), Mg(마그네슘), Sn(주석), Ca(칼슘), Zn(아연), Co(코발트), Fe(철), Ni(니켈), Ag(은) 및 Cr(크롬)로 이루어지는 군에서 선택된 적어도 하나의 원소를 갖는, 방법.
  11. 제9항 또는 제10항에 있어서, 상기 제1 도펀트는 Al이고,
    상기 제1 도펀트원 가스는, 할로겐화 알루미늄 및 유기 알루미늄 화합물의 적어도 하나를 포함하는, 방법.
  12. 제9항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 혼합 가스는, 추가로, 제2 도펀트용의 제2 도펀트원 가스를 포함하고,
    상기 제2 도펀트는, B(붕소) 및 N(질소)으로 이루어지는 군에서 선택된 적어도 하나의 원소를 갖는, 방법.
  13. 제12항에 있어서, 상기 제2 도펀트는 N이고,
    상기 제2 도펀트원 가스는, 암모니아 가스 및 질소 가스의 적어도 하나를 포함하는, 방법.
  14. 제9항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 Si원 가스는 SiCl4, SiHCl3, SiH2Cl2 및 SiH4의 적어도 하나를 포함하는, 방법.
  15. 제9항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 C원 가스는 CH4, C2H6 및 C3H8의 적어도 하나를 포함하는, 방법.
  16. 제9항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 Si원 가스는, 상기 C원 가스와 동일하고, CH3SiCl3, (CH3)2SiCl2 및 (CH3)3SiCl의 적어도 하나를 포함하는, 방법.
KR1020247002331A 2021-07-30 2022-07-26 반도체 제조 장치용의 부재 및 그러한 부재를 제조하는 방법 KR20240032863A (ko)

Applications Claiming Priority (7)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2021125188 2021-07-30
JPJP-P-2021-125188 2021-07-30
JPJP-P-2021-160559 2021-09-30
JP2021160559 2021-09-30
JP2022065313 2022-04-11
JPJP-P-2022-065313 2022-04-11
PCT/JP2022/028809 WO2023008439A1 (ja) 2021-07-30 2022-07-26 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

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20240032863A true KR20240032863A (ko) 2024-03-12

Family

ID=85087630

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020247002331A KR20240032863A (ko) 2021-07-30 2022-07-26 반도체 제조 장치용의 부재 및 그러한 부재를 제조하는 방법

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20240191345A1 (ko)
JP (1) JPWO2023008439A1 (ko)
KR (1) KR20240032863A (ko)
WO (1) WO2023008439A1 (ko)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000199063A (ja) 1999-01-06 2000-07-18 Cvd Inc 化学蒸着によるニアネットシェ―プフリ―スタンディング物品の製造方法

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0533140A (ja) * 1991-07-31 1993-02-09 Nec Yamagata Ltd 常圧ｃｖｄ装置用シリコン含有炭化珪素質反応板
JP4123319B2 (ja) * 1999-09-16 2008-07-23 独立行政法人 日本原子力研究開発機構 ｐ型立方晶炭化珪素単結晶薄膜の製造方法
JP5331263B1 (ja) * 2013-06-17 2013-10-30 株式会社アドマップ 炭化珪素材料、炭化珪素材料の製造方法
WO2018061778A1 (ja) * 2016-09-27 2018-04-05 北陸成型工業株式会社 プラズマ処理装置用炭化ケイ素部材及びその製造方法

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000199063A (ja) 1999-01-06 2000-07-18 Cvd Inc 化学蒸着によるニアネットシェ―プフリ―スタンディング物品の製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
JPWO2023008439A1 (ko) 2023-02-02
WO2023008439A1 (ja) 2023-02-02
US20240191345A1 (en) 2024-06-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US12020928B2 (en) SiC semiconductor substrate, method for manufacturing same, and device for manufacturing same
JP4322846B2 (ja) サセプタ
US20060165994A1 (en) Protective coating on a substrate and method of making thereof
TWI541375B (zh) ＳｉＣ成形體及ＳｉＣ成形體之製造方法
US7727919B2 (en) High resistivity silicon carbide
CN1716522A (zh) 金属碳化物衬底表面的处理方法及这种金属碳化物衬底
JP2007016272A (ja) 基板上に被覆形成される保護膜及びその製造方法
KR20220149760A (ko) 식각 특성이 향상된 화학기상증착 실리콘 카바이드 벌크
US12080551B2 (en) SiC composite substrate including biaxially oreinted SiC layer and semiconductor device
WO2001060764A1 (fr) PROCEDE DE FABRICATION D'ELEMENT Si-SiC POUR TRAITEMENT THERMIQUE DE SEMI-CONDUCTEURS
JP4595153B2 (ja) 炭化ケイ素体およびその製造方法
KR20240032863A (ko) 반도체 제조 장치용의 부재 및 그러한 부재를 제조하는 방법
KR101885975B1 (ko) 에피택셜 탄화규소 웨이퍼의 제조 방법
CN117693607A (zh) 半导体制造装置用的部件和制造这样的部件的方法
JPH11279761A (ja) 耐食性部材
JP4096557B2 (ja) シリコン単結晶ウエーハ及びシリコン単結晶の製造方法並びにシリコン単結晶ウエーハの製造方法
JP7550323B1 (ja) 多結晶ＳｉＣ成形体及びその製造方法
CN111799145A (zh) 等离子体处理装置用部件、具备该部件的等离子体处理装置及烧结体的使用方法
JP2024016637A (ja) ＳｉＣ膜形成方法
US12125883B2 (en) Biaxially oriented SiC composite substrate and semiconductor device composite substrate
US20220278206A1 (en) BIAXIALLY ORIENTED SiC COMPOSITE SUBSTRATE AND SEMICONDUCTOR DEVICE COMPOSITE SUBSTRATE
JP7427848B1 (ja) 多結晶ＳｉＣ成形体及びその製造方法
WO2022004181A1 (ja) 炭化珪素エピタキシャル基板および炭化珪素エピタキシャル基板の製造方法
US20220068614A1 (en) Semiconductor manufacturing member and manufacturing method therefor
JP2569321B2 (ja) 気相成長用トレ−及び気相成長方法