TWI646229B - 碳化矽材料及碳化矽複合材料 - Google Patents
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Abstract
本發明涉及SiC材料及SiC複合材料,更具體地,根據以下式1計算的X-衍射峰的衍射強度比I未滿1.5的SiC材料及SiC複合材料。本發明可提供SiC材料及SiC複合材料,其暴露在電漿時,被均勻地蝕刻,可降低裂化、洞等的發生。
[式1]衍射強度比I=(200面的峰強度+220面的峰強度)/111面的峰強度
Description
本發明涉及SiC材料及利用此的SiC複合材料。
通常,在半導體製造裝備使用的基座或者聚焦環、電極等,直接使用在現有半導體工程使用的碳材料時,具有在碳材料發生異物的問題。
考慮到如此問題,在碳材料的結構物表面塗層SiC或TaC使用的方法被利用。
雖然SiC的耐熱性及耐化學性強,且物理強度高具有高的利用可能性,但是,在半導體領域使用的SiC在電漿環境發生表面蝕刻,經這些電漿的蝕刻,根據SiC的結晶方向顯示不同的蝕刻量。經這些不同的蝕刻量,SiC材料的產品穩定性降低,SiC材料的頻繁更換,成為半導體的製造費用等增加的原因。
本發明為瞭解決如上述的問題,提供在電漿環境穩定,均勻地被蝕刻的SiC材料及SiC複合材料。
此外,本發明提供SiC多層複合材料。
本發明所要解決的課題不限定於以上提及的課題,且未提及的另外其他課題,可從以下記載明確地被所屬領域技藝人士理解。
本發明的一種形式涉及SiC材料,根據以下式1計算的X-衍射峰的衍射強度比I未滿1.5。
[式1]衍射強度比I=(200面的峰強度+220面的峰強度)/111面的峰強度。
根據本發明的一個實施例,所述衍射強度比I可為1.21以下。
根據本發明的一個實施例,所述衍射強度比I可為1.0以下。
根據本發明的一個實施例,所述衍射強度比I可為0.9以下。
根據本發明的一個實施例,所述衍射強度比I可為0.8以下。
根據本發明的一個實施例,所述111面的峰2 θ值可以是35°至36°,且所述200面的峰2 θ值是41°至42°,並且所述220面的峰2 θ值是60°至61°。
本發明的其他一種形式涉及SiC複合材料,其包括:基底;SiC塗層膜,形成在所述基底上的至少一面,且所述SiC塗層膜是所述衍射強度比I未滿1.5。
本發明的另外其他一種形式涉及SiC多層複合材料,其包括:基底;第一SiC塗層膜,形成在所述基
底上的至少一面;第二SiC塗層膜,形成在所述第一SiC塗層膜上,且所述第一SiC塗層膜及第二SiC塗層膜,根據以下式1計算的X-衍射峰的衍射強度比I相互不同。
[式1]衍射強度比I=(200面的峰強度+220面的峰強度)/111面的峰強度。
根據本發明的一個實施例,所述第一SiC塗層膜的衍射強度比I可超過1.21。
根據本發明的一個實施例,所述第一SiC塗層膜的衍射強度比I可超過1.21,未滿1.5。
根據本發明的一個實施例,所述第一SiC塗層膜的衍射強度比I可為1.5以上。
根據本發明的一個實施例,所述第二SiC塗層膜的衍射強度比I可未滿1.5。
根據本發明的一個實施例,所述第一SiC塗層膜與第二SiC塗層膜的厚度比可以是1:0.1至1:0.95。
本發明可提供SiC材料及SiC複合材料,在暴露於電漿的部分,由優先成長結晶方向,形成經電漿具有低蝕刻量的111面,在電漿環境具有穩定且均勻的蝕刻量。
經本發明的SiC材料及SiC複合材料,在電漿環境可降低裂化、洞等的發生頻率,增加素材的壽命。
本發明變更如氣源的供給速度、成長速度等工程條件,將優先成長結晶方向轉換至111面,可提高111
面對具有優先成長結晶方向的SiC材料及SiC複合材料製造的經濟性及生產性。
1‧‧‧SiC材料
2‧‧‧SiC複合材料
3‧‧‧SiC多層複合材料
10、10'‧‧‧基底
20‧‧‧SiC塗層膜
20a‧‧‧第一SiC塗層膜
20b‧‧‧第二SiC塗層膜
111、200、220、311‧‧‧面
圖1是根據本發明的一個實施例,示例性地示出本發明的SiC材料a、SiC複合材料b及SiC多層複合材料c的斷面。
圖2a及圖2b是根據本發明的一個實施例,示例性地示出本發明的SiC材料的X-線衍射圖案。
圖3是根據本發明的一個實施例,示例性地示出本發明的SiC多層複合材料的X-線衍射圖案。
以下,詳細地說明本發明的實施例。在說明本發明的程序中,對相關公知功能或者構成的具體說明,被判斷為不必要地模糊本發明的要點時,省略其詳細地說明。此外,在本發明使用的用語,作為適當地表現本發明的優選實施例而使用的用語,其可根據使用者、運營者的意圖或者本發明所屬領域的慣例等不同。在說明書中,對本用語的定義,以經過本說明書整個內容為基礎進行定義。
本發明為涉及SiC(碳化矽)材料,所述SiC材料向電漿暴露面的優先成長結晶方向成長111面,可形成對電漿環境的穩定性提高,且具有均勻蝕刻量的表面。
根據本發明的一個實施例,參照圖1、圖2a及圖2b,圖1是根據本發明的一個實施例,示例性地示出本
發明的SiC材料、SiC複合材料及SiC多層複合材料的斷面,且圖2a及圖2b是根據本發明的一個實施例,示例性地示出SiC材料的X-線衍射圖案,並且,圖1的a的SiC材料1如在圖2a及圖2b示出,具有將111面、200面、220面及311面的X-線衍射峰作為主峰,且所述鋒中111面的SiC1成長時,向優先成長結晶方向成長,並具有最大衍射強度。
作為本發明的一個示例,圖2a及圖2b的X-線衍射圖案,可利用在本發明的技術領域適用的X-線衍射測量方法,且在本說明書沒有具體地提及,但是,可利用薄膜或者粉末X-線衍射測量方法,並且,優選地,可在SiC材料及複合材料的表面或者切斷面,照射X-線進行實施。X-線分析裝置利用「Rigaku,Dmax2500」,獲得了顯示豎軸為衍射強度及橫軸為衍射角2 θ的X-線圖案,且這適用在圖3。
作為本發明的一個示例,X-衍射峰的衍射強度比I由以下式計算,X-衍射峰的衍射強度比I可未滿1.5,優選地,可以是1.21以下;1.0以下;0.9以下,或者0.8以下。例如,參照圖2a及圖2b,圖2a是衍射強度比I為1.21的SiC材料,圖2b可以是衍射強度比I為0.7的SiC材料。所述衍射強度比I未滿1.5時,在電漿環境均勻地進行表面蝕刻,現有的200面及220面,比具有優先成長結晶方向的SiC材料,蝕刻量少且可減少裂化、洞等發生。
[式1]衍射強度比I=(200面的峰強度+220面的峰強度)/111面的峰強度
作為本發明的一個示例,所述111面的峰2 θ值是35°至36°,優選地,可以是35.2°至35.8°;或者35.6°至35.8°,且所述111面的峰可顯示最大衍射強度。
作為本發明的一個示例,所述200面的峰2 θ值是41°至42°,所述220面的峰2 θ值是60°至61°。
作為本發明的一個示例,SiC材料1可由50μm以上;優選地,500μm以上,或者1mm至10mm厚度形成,並包括在所述厚度範圍內時,在電漿環境維持材料的穩定性,壽命被延長可長期使用。
本發明涉及SiC複合材料,在電漿環境形成被最少蝕刻的結晶方向成為優先成長的SiC塗層膜,因此,可提高複合材料的穩定性。
根據本發明的一個示例,參照圖1的b,本發明的SiC複合材料2,可包括基底10及SiC塗層膜20,形成在所述基底上一面、兩面或者前面。
作為本發明的一個示例,SiC複合材料2的一面、兩面或者整個面,可暴露在電漿,且形成在暴露於電漿面的SiC塗層膜20,以111面、200面、220面及311面的X-線衍射峰為主峰,所述鋒中111面由優先成長結晶方向成長,具有最大衍射強度。此外,由所述式1計算
的X-衍射峰的衍射強度比I可未滿1.5,優選地,可以是1.21以下;1.0以下;0.9以下或者0.8以下。
作為本發明的一個示例,基底10是SiC基體或者碳基體,所述碳基體包括由適用在半導體工程等的碳形成的材料,例如,可以是黑鉛、各向同性黑鉛、碳纖維強化碳複合材料等,優選是黑鉛。
作為本發明的一個示例,SiC塗層膜20可由5μm以上;優選地,50μm以上;1mm以上,或者1mm至10mm厚度形成,且包括在所述厚度範圍內時,在電漿環境維持產品的穩定性,可防止根據SiC塗層膜的蝕刻不均勻的基底損傷,並可延長材料的壽命。
本發明涉及SiC多層複合材料,在基底上變化衍射強度比I,形成多層的SiC塗層膜,因此,在電漿環境降低蝕刻量,並可提高產品的生產性。
根據本發明的一個實施例,參照圖1的c,本發明的SiC多層複合材料3,可包括基底10'及形成在所述基底上的一面、兩面或者整個面的第一SiC塗層膜20a;及形成在所述第一SiC塗層膜20a上的第二SiC塗層膜20b。
作為本發明的一個示例,基底10'是SiC基體或者碳基體,如同上述提及。
作為本發明的一個示例,第一SiC塗層膜20a及第二SiC塗層膜20b,根據式1計算的衍射強度比I的值可不同。
例如,參照圖3,在圖3的第一SiC塗層膜20a以111面、200面、220面及311面的X-線衍射峰為主峰,所述峰中200面及220面,可由優先成長結晶方向成長。此外,第一SiC塗層膜20a在所述式計算的衍射強度比I為1.5以上,或者可以是1.54以上,優選地,如圖3示出,衍射強度比I可以是1.54。這將形成快速成長的200面及220面,向優先成長結晶方向先成長之後,形成相對成長速度低的第二SiC塗層膜21b,因此,可確保SiC多層複合材料的生產性。
作為其他示例,第一SiC塗層膜20a以111面、200面、220面及311面的X-線衍射峰為主峰,所述峰中111面由優先成長結晶方向成長,111面具有最大衍射強度,且具有與第二SiC塗層膜20b不同的衍射強度比I。例如,衍射強度比I超過1.21,優選地,為了改善複合材料的生產性和根據電漿蝕刻的產品穩定性,可以是超過1.21及未滿1.5。
作為本發明的一個示例,第一SiC塗層膜20a可由5μm以上;優選地,50μm以上;1mm以上,或者1mm至10mm厚度;或者5mm至7mm厚度被形成,包括在所述厚度範圍內時,在電漿環境防止基底的損傷,可確保複合材料的生產性及經濟性的製造費用。
作為本發明的一個示例,第二SiC塗層膜20b以111面、200面、220面及311面的X-線衍射峰為主峰,所述峰中111面由優先成長結晶方向成長,可具有最
大衍射強度。此外,根據所述式1計算的X-衍射峰的衍射強度比I可以是未滿1.5;優選地,1.21;1.0以下;0.9以下,或者0.8以下。第二SiC塗層膜20b形成在電漿暴露面,因此,比200面及220面,可提供更低的蝕刻量和均勻地表面蝕刻。
作為本發明的一個示例,第二SiC塗層膜20b可由5μm以上;優選地,50μm以上;1mm以上,或者1mm至10mm;1mm至5mm厚度被形成,包括在所述厚度範圍內時,在電漿環境維持穩定性,在電漿暴露面形成均勻的蝕刻,因此,可延長複合材料的壽命。
作為本發明的一個示例,第一SiC塗層膜20a及第二SiC塗層膜20b的厚度不同,例如,所述第一SiC塗層膜20a與第二SiC塗層膜20b的厚度比是1:0.1至1:0.95;優選地,可以是1:0.1至1:0.7;1:0.1至1:0.5,或者1:0.1至1:0.4。包括在所述厚度比時,以相對快的成長速度將第一SiC塗層膜20a相比第二SiC塗層膜20b,厚地形成,因此,可防止相對成長速度低的,根據第二SiC塗層膜形成的生產性低下,在電漿環境具有均勻蝕刻量的複合材料。
本發明提供經本發明的SiC材料及SiC複合材料的製造方法。
根據本發明的一個實施例,SiC材料1及SiC複合材料2,可由適用在本發明的技術領域的方法被製造,例如,利用CVD形成,且可適用如Si氣源及C氣源
的氣源;及氫氣、氮氣、氦氣、氬氣等的通常搬運氣體等被形成。例如,所述CVD可由適用在本發明的技術領域的工程條件被執行,例如,SiC材料1可利用在本發明的技術領域的沉積裝置被製造。
本發明提供經本發明的SiC多層複合材料的製造方法。
根據本發明的一個實施例,SiC多層複合材料3,可由適用在本發明的技術領域的方法被製造,例如,利用CVD形成,且可適用如Si氣源、C氣源的氣源;及氫氣、氮氣、氦氣、氬氣等的通常搬運氣體等被形成。例如,形成第一SiC塗層膜及第二SiC塗層膜的塗層膜時,調整成長速度變更SiC塗層膜的優先成長結晶方向,可變化衍射強度比I。經成長速度的調整,可便於調整主成長結晶方向,且經這些速度siC自身的溫度上升50℃以上,且以快速成長速度形成與基地相接的第一SiC塗層膜之後,降低成長速度形成對電漿蝕刻強的第二SiC塗層膜,因此,可防止SiC多層複合材料的生產性低下。
本發明可提供在電漿環境,蝕刻量少且形成均勻蝕刻的SiC材料、SiC複合材料及SiC多層複合材料,製造SiC時,調整工程條件,如成長速度,可提供SiC材料、SiC複合材料及SiC多層複合材料。
參照本發明的所述實施例進行了說明,但本發明不限定於此,且在不脫離記載於以下請求項範圍、發明
內容及附圖的本發明的思想及領域的範圍內,可多樣地修改及變更本發明。
Claims (13)
- 一種SiC材料,根據以下式1計算的X-衍射峰的衍射強度比I未滿1.5,其中(111)面為所述X-衍射峰中的一優先成長結晶方向,及其中所述SiC材料由CVD形成,[式1]衍射強度比I=((200)面的峰強度+(220)面的峰強度)/(111)面的峰強度。
- 根據請求項1之SiC材料,其中所述衍射強度比I為1.21以下。
- 根據請求項1之SiC材料,其中所述衍射強度比I為1.0以下。
- 根據請求項1之SiC材料,其中所述衍射強度比I為0.9以下。
- 根據請求項1之SiC材料,其中所述衍射強度比I為0.8以下。
- 根據請求項1之SiC材料,其中所述(111)面的峰2 θ值是35°至36°,且所述(200)面的峰2 θ值是41°至42°,並且所述(220)面的峰2 θ值是60°至61°。
- 一種SiC複合材料,其包括:一基底;一SiC塗層膜,形成在所述基底上的至少一面,且所述SiC塗層膜是請求項1至請求項6中任何一項所述的SiC材料。
- 一種SiC多層複合材料,其包括:一基底;一第一SiC塗層膜,形成在所述基底上的至少一面;一第二SiC塗層膜,形成在所述第一SiC塗層膜上,且所述第一SiC塗層膜及第二SiC塗層膜,根據以下式1計算的X-衍射峰的衍射強度比I相互不同,其中(111)面為所述X-衍射峰中的一優先成長結晶方向,及其中所述第一SiC塗層膜及第二SiC塗層膜由CVD形成,[式1]衍射強度比I=((200)面的峰強度+(220)面的峰強度)/(111)面的峰強度。
- 根據請求項8之SiC多層複合材料,其中所述第一SiC塗層膜的衍射強度比I超過1.21。
- 根據請求項8之SiC多層複合材料,其中所述第一SiC塗層膜的衍射強度比I超過1.21,未滿1.5。
- 根據請求項8之SiC多層複合材料,其中所述第一SiC塗層膜的衍射強度比I為1.5以上。
- 根據請求項8之SiC多層複合材料,其中所述第二SiC塗層膜的衍射強度比I未滿1.5。
- 根據請求項8之SiC多層複合材料,其中所述第一SiC塗層膜與第二SiC塗層膜的厚度比是1:0.1至1:0.95。
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