TWI709528B - SiC構件 - Google Patents

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Abstract

[課題]提供用於確保SiC構件具有良好的外觀的技術。 [解決手段]一種SiC構件，包括：具有第1上表面和第1下表面的第1SiC層，其中前述第1上表面具有凹凸部分；以及具有第2上表面和第2下表面的第2SiC層，其中前述第2下表面與前述第1上表面接觸且具有對應於前述第1上表面的凹凸部分的凹凸部分。其中前述第2SiC層具有凹部，前述凹部呈現從前述第2上表面朝前述第2下表面之側凹入的形狀且具有平坦的底表面，前述凹部的前述底表面位於比前述第2下表面更上方的位置。

Description

SiC構件
本發明係有關於表面上具有凹部的SiC構件及其製造方法。
含有SiC（Silicon Carbide，碳化矽）的SiC構件具有高耐久性、高耐酸性、低電阻率等的優異特性，且作為應用於半導體製造裝置的部件廣泛地使用。再者，這種SiC構件在表面處會具有作為用於容納待處理的晶圓的容納部分之凹部。例如，專利文獻1公開了使用在表面處具有凹部的SiC構件作為電漿蝕刻（Plasma etching）裝置內所使用的聚焦環（Focus ring）。再者，SiC構件的規格受到嚴格的要求，例如高耐久性和高純度等。為了滿足所需的要求，上述專利文獻1公開了使用具有優異物理及化學特性的CVD-SiC之SiC構件。所謂CVD-SiC係指藉由CVD（Chemical Vapor Deposition，化學氣相沉積）所形成的SiC。 [現有技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開第2012-49220號公報
[發明所欲解決的課題]
半導體製造裝置可能由於輕微的製程變化而造成晶圓的產品出現缺陷。再者，由於半導體製造裝置會在工廠內處理大量的晶圓，因此晶圓的產品缺陷的問題不僅發生在單一晶圓還可能影響到大量的晶圓。因此，半導體製造裝置的使用者會嚴格地管理半導體製造裝置及其所使用的部件的品質。
藉由對SiC板進行研磨加工，以將SiC構件形成為期望的形狀及尺寸。例如，藉由重複進行多次的CVD，形成相對較厚的SiC板，結果SiC板具有由複數SiC層所構成的多層結構。藉由對SiC板進行擴孔加工而形成SiC構件的表面處的凹部。此時，凹部的底表面處可能會出現上層SiC層與下層SiC層之間的界面。在某些情況下，這種界面可能會引起半導體製造裝置的使用者擔憂的問題。
本申請發明係為了解決上述問題而完成的，目的在於提供用於確保SiC構件具有良好外觀的技術。 [用於解決課題的手段]
作為解決上述問題的第1方面，考量了以下手段：一種SiC構件，包括：具有第1上表面和第1下表面的第1SiC層，其中前述第1上表面具有凹凸部分；以及具有第2上表面和第2下表面的第2SiC層，其中前述第2下表面與前述第1上表面接觸且具有對應於前述第1上表面的凹凸部分的凹凸部分，其中前述第2SiC層具有凹部，前述凹部呈現從前述第2上表面朝前述第2下表面之側凹入的形狀且具有平坦的底表面，前述凹部的前述底表面位於比前述第2下表面更上方的位置。
在此方面中，第1SiC層的第1上表面與第2SiC層的第2下表面之間形成界面。由於第1上表面具有凹凸部分，且第2下表面具有與其對應的凹凸部分，因此第1上表面與第2下表面之間的界面也具有凹凸部分。根據第1方面，凹部的底表面不會出現界面。因此，能夠確保SiC構件具有良好的外觀。
所謂對應於凹凸部分的凹凸部分係意味著在一邊凸起的情況下另一邊凹下以互補。另外，上表面、下表面、上方、下方等的用語並非規定為在利用SiC構件時的定向。
再者，在第2方面中，還考量了以下手段：SiC構件還包括具有第3上表面和第3下表面的第3SiC層，其中前述第3上表面與前述第1下表面接觸，且其中前述凹部的底表面與前述第1上表面之間僅分隔第1距離，且前述第3下表面與前述第1下表面之間僅分隔相同於第1距離之第2距離。
在這種情況下，在第1上表面與第2下表面之間形成第1界面，且在第1下表面與第3上表面之間形成第2界面。根據第2方面，由於第2距離相同於第1距離，因此相同於第1界面不會出現於凹部的底表面上的情況，第2界面也不會出現於第3下表面。
再者，在第3方面中，還考量了以下手段：前述第1下表面具有凹凸部分，且前述第3上表面具有對應於前述第1下表面的凹凸部分之凹凸部分。
再者，在第4方面中，還考量了以下手段：前述第1上表面的凹凸部分係由於前述第1上表面具有整體性彎曲的表面而形成。
再者，在第5方面中，還考量了以下手段：前述SiC構件係具有作為用於容納晶圓的容納部分之前述凹部的基座（Susceptor）。
以下，配合圖式對本發明的實施形態進行說明。
（1）整體結構 基座1係如圖1、圖2所示之圓盤狀的SiC構件。基座1在上表面處具有1個或複數個圓形的凹部9。在本實施形態中，基座1具有3個凹部9。凹部9係用於容納晶圓的容納部分。基座1的外徑例如為300mm至500mm。基座1的厚度例如為1mm至4mm。凹部9的內徑例如為100mm至300mm。 如圖3所示，基座1包括具有第1上表面11和第1下表面13之第1SiC層3、以及具有第2上表面15和第2下表面17之第2SiC層5。第1上表面11具有凹凸部分。第2下表面17與第1上表面11接觸並具有對應於第1上表面11的凹凸部分之凹凸部分。第2SiC層5具有凹部9，凹部9呈現從第2上表面15朝第2下表面17之側凹入的形狀且具有平坦的底表面23。在本實施形態中，第1上表面11的凹凸部分係由於第1上表面11具有整體性彎曲的表面而形成。具體而言，第1上表面11係朝向上方突出的凸面。此凸面的突出量例如為50μm至100μm。第2上表面15為平坦的表面。凹部9的底表面23大致上平行於第2上表面15。凹部9的深度例如為300μm至500μm。
基座1還包括第3SiC層7，第3SiC層7具有第3上表面19和第3下表面21。第3上表面19與第1下表面13接觸。第1下表面13具有凹凸部分。第3上表面19具有對應於第1下表面13的凹凸部分之凹凸部分。在本實施形態中，第1下表面13的凹凸部分係由於第1下表面13具有整體性彎曲的表面而形成。具體而言，第1下表面13係朝向下方突出的凸面。此凸面的突出量例如為50μm至100μm。第3下表面21係與第2上表面15大致上平行的平坦表面。
如圖3所示，凹部9的底表面23位於比第2下表面17更上方的位置。亦即，凹部9的底表面23與第1上表面11之間僅分隔第1距離27。再者，第3下表面21與第1下表面13僅分隔相同於第1距離27之第2距離29。另外，這些距離表示在基座1的中心軸25上的距離，如圖3所示。第1距離27及第2距離29例如為100μm至1000μm。
雖然藉由觀察基座1的切割表面能夠得知第1上表面11的凹凸部分的樣態，然而難以利用非破壞性的方式得知。換言之，在基座1的製造過程中，無法得知凹凸部分的樣態，亦即，第1SiC層3與第2SiC層5之間的界面的樣態。對於第1下表面13的凹凸部分的樣態也是同樣的情形。亦即，在基座1的製造過程中，無法得知第1SiC層3與第3SiC層7之間的界面的樣態。在本實施形態中，如以上所述，第1距離27與第2距離29相同。如此一來，能夠等同地降低這種界面出現於凹部9的底表面23的可能性和出現於第3下表面21的可能性。
（2）製造方法 圖4繪示出基座1的製造方法。
首先，準備圓盤狀的石墨基板31。接著，藉由CVD形成覆蓋整個石墨基板31的SiC之下層33。如圖3所示，下層33係由形成基座1的第3SiC層7之CVD-SiC所構成的層。在形成下層33之後，藉由CVD形成覆蓋整個下層33的SiC之中間層35。中間層35係由形成基座1的第1SiC層3之CVD-SiC所構成的層。在形成中間層35之後，形成覆蓋整個中間層35的SiC的上層37。上層37係由形成基座1的第2SiC層5之CVD-SiC所構成的層。如此一來，藉由CVD形成下層33、中間層35和上層37，以形成圓盤38。
接著，藉由機械加工去除所形成的圓盤38的外周部分，以露出石墨基板31，進而形成石墨基板31、和在石墨基板31上與圓盤狀的上下表面接觸之2片SiC板39。之後，藉由將SiC板39暴露於高溫氣氛41中以進行熱處理，進而利用氣化去除石墨基板31。具體而言，石墨基板31中的碳與氣氛中的氧產生反應，生成二氧化碳。對藉此得到的SiC板39進行研磨加工及擴孔加工，以形成基座1。
圖5繪示出用於決定為了形成基座1的第2上表面15、第3下表面21對SiC板39所進行的加工量的過程，以使得界面不會出現在凹部9的底表面23。在本實施形態中，從SiC板39的上層37的表面至第2上表面15的加工量係圖5(c)所示之F2，且從下層33的表面至第3下表面21的加工量係圖5(c)所示之E2。
圖5(a)表示用於決定為了形成基座1的第2上表面15、第3下表面21對藉由上述的製造方法所形成的SiC板39所進行的加工量之最初應設定的值。
SiC板39包括下層33、中間層35、和上層37。此處，SiC板39在中心軸25處的厚度為D1，且SiC板39在外周表面處的厚度為D2。在SiC板39的外周表面上，下層33的厚度為A2，中間層35的厚度為B2，且上層37的厚度為C2。上述實際的值，可以藉由使用顯微鏡觀察SiC板39的外周表面以測量出A2、B2、C2、D2。再者，可以藉由對SiC板39的中心處進行微米(Micrometer)測量，以測量出D1。另一方面，位於中心軸25處之下層33的厚度A1、中間層35的厚度B1、和上層37的厚度C1為未知的。
然而，根據發明人所具備的知識可知，由於CVD-SiC的成膜的特性，因此位於外周表面處的下層33、中間層35、和上層37的厚度的比例在中心軸25處亦為相同的。因此，可以藉由下式推測出A1、B1、和C1。
A1=A2 x D1/D2
B1=B2 x D1/D2
C1=C2 x D1/D2
圖5(b)表示用於決定為了形成基座1的第2上表面15、第3下表面21所進行的加工量之後續應設定的值。
此處，G表示基座1的厚度。H為凹部9的深度，且表示擴孔加工深度。G和H係根據基座1的規格所決定的值，且為已知的值。因此，首先，假設SiC板39的下層33的下表面的加工量E1、和上層37的上表面的加工量F1為相同的值。接著，推測出從凹部9的底表面23至第1上表面11之間的第1距離K1、與從第3下表面21至位於中心軸25處的第1下表面13之間的第2距離J1。
此時，如果將加工量E1、F1設定為相同的值，則在第1距離K1與第2距離J1不一致的情況下，決定加工量E2和F2，以使得第1距離K1與第2距離J1變得相等。 E2 = E1 +（J1-K1）/ 2 F2 = F1-（J1-K1）/ 2 亦即，藉由如以上所述的方式決定加工量E2和F2，使得第1距離K2和第2距離J2變得相同，如圖5(c)所示。
以上述方式，決定加工量E2和F2，以使得第1距離K2和第2距離J2變得相同，藉此，凹部9的底表面23相對於中間層35和上層37的邊界能夠具有充分的間隔距離。同樣地，第3下表面21相對於中間層35和上層37的邊界能夠具有充分的間隔距離。如此一來，能夠防止界面出現在凹部9的底表面23。再者，能夠防止界面出現於第3下表面21。
（3）變化例 無需明說即可理解，本發明的實施形態並不限定於以上的實施例，而且只要屬於本發明的技術範圍內則可以採用各種的形態。
根據發明人所具備的知識可知，即使石墨基板31具有相同的形狀，也會形成如圖6所示之SiC板39。圖6(a)繪示出下層33、中間層35、和上層37在中心軸25處的厚度比在外周表面處的厚度更小，SiC板整體呈現凹入形狀的情況。圖6(b)繪示出下層33、中間層35、和上層37在中心軸25處的厚度與在外周表面處的厚度相等，而另一方面整體呈現凸起形狀的情況。圖6(c)繪示出下層33、中間層35、和上層37在中心軸25處的厚度與在外周表面處的厚度相等，而另一方面整體呈現凹入形狀的情況。在上述情況的任一者，下層33、中間層35、和上層37的厚度的比例，在中心軸25處和在外周表面處皆為相同的，且能夠適用上述的計算方法。
在上述的實施形態中，已經說明了從第1SiC層至第3SiC層的3層結構，然而本發明並不限定於此，也可以是2層或4層以上。
列舉出基座1作為SiC構件的範例，然而只要是具有凹部的SiC構件，並沒有特別限定。也可以使用蝕刻環或其他CVD-SiC構件。
（4）功用效果 如圖7及圖8所示，在比較例中，基座51包括第1SiC層53、第2SiC層55、第3SiC層57、和凹部59。凹部59具有底表面63。形成於第1SiC層53與第2SiC層55之間的界面65出現在底表面63上。
然而，根據本發明的構造，第1SiC層3的第1上表面11與第2SiC層5的第2下表面17之間形成界面。而且，由於第1上表面11具有凹凸部分，且第2下表面17具有與其對應的凹凸部分，因此第1上表面11與第2下表面17之間的界面也具有凹凸部分。此界面不會出現在凹部9的底表面23上。因此，能夠確保SiC構件1具有良好的外觀。
再者，根據本發明的構造，第1上表面11與第2下表面17之間形成第1界面，且第1下表面13與第3上表面19之間形成第2界面。由於第2距離29與第1距離27相同，因此相同於第1界面不會出現在凹部9的底表面23上的情況，第2界面也不會出現在第3下表面21上。
1:SiC構件
3:第1SiC層
5:第2SiC層
7:第3SiC層
9:凹部
11:第1上表面
13:第1下表面
15:第2上表面
17:第2下表面
19:第3上表面
21:第3下表面
23:底表面
27:第1距離
29:第2距離
25:中心軸
31:石墨基板
33:下層
35:中間層
37:上層
38:圓盤
39、39a、39b、39c:SiC板
41:高溫氣氛
51:基座
53:第1SiC層
55:第2SiC層
57:第3SiC層
59:凹部
63:底表面
65:界面
A1、B1、C1、D1、A2、B2、C2、D2:厚度
E1、F1、E2、F2:加工量
G:厚度
H:深度
K1、K2:第1距離
J1、J2:第2距離
[圖1]係繪示出基座的平面圖。 [圖2]係繪示出沿著基座的平面圖中的剖線A-A的剖面圖。 [圖3]係繪示出基座的剖面示意圖。 [圖4]係繪示出基座的製造過程的示意圖。 [圖5]係繪示出決定基座的上表面及下表面的位置之過程的示意圖。 [圖6]係繪示出其他實施例的SiC構件的剖面示意圖。 [圖7]係繪示出比較例的基座的剖面示意圖。 [圖8]係繪示出比較例的基座的平面圖。
3:第1SiC層
5:第2SiC層
7:第3SiC層
9:凹部
11:第1上表面
13:第1下表面
15:第2上表面
17:第2下表面
19:第3上表面
21:第3下表面
23:底表面
25:中心軸
27:第1距離
29:第2距離

Claims (4)

  1. 一種SiC構件，包括：具有第1上表面和第1下表面的第1SiC層，其中前述第1上表面具有凹部或凸部，且前述第1上表面的凹部或凸部係由於前述第1上表面具有整體性彎曲的表面而形成；以及具有第2上表面和第2下表面的第2SiC層，其中前述第2下表面與前述第1上表面接觸且具有對應於前述第1上表面的凹部或凸部之凹凸部分，其中前述第2SiC層具有凹部，前述第2SiC層的凹部呈現從前述第2上表面朝前述第2下表面之側凹入的形狀且具有平坦的底表面，且前述第2SiC層的凹部的前述底表面位於比前述第2下表面更上方的位置。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之SiC構件，更包括：具有第3上表面和第3下表面的第3SiC層，其中前述第3上表面與前述第1下表面接觸，且其中前述第2SiC層的凹部的底表面與前述第1上表面之間僅分隔第1距離，且前述第3下表面與前述第1下表面之間僅分隔相同於第1距離之第2距離。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之SiC構件，其中前述第1下表面具有凹凸部分，且前述第3上表面具有對應於前述第1下表面的凹部或凸部之凹凸部分。
  4. 如申請專利範圍第1至3項中任一項所述之SiC構件，其中前述SiC構件係具有作為用於容納晶圓的容納部分之前述第2SiC層的凹部的基座。
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