WO2010125918A1 - ＳｉＣ被膜を有する半導体熱処理部材 - Google Patents

ＳｉＣ被膜を有する半導体熱処理部材 Download PDF

Info

Publication number
WO2010125918A1
WO2010125918A1 PCT/JP2010/056712 JP2010056712W WO2010125918A1 WO 2010125918 A1 WO2010125918 A1 WO 2010125918A1 JP 2010056712 W JP2010056712 W JP 2010056712W WO 2010125918 A1 WO2010125918 A1 WO 2010125918A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
cvd
average
sic film
sic
film
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Ceased
Application number
PCT/JP2010/056712
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
將徳 川口
洋一 紙透
寧司 深澤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
AGC Inc
Original Assignee
Asahi Glass Co Ltd
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 Asahi Glass Co Ltd filed Critical Asahi Glass Co Ltd
Priority to JP2011511364A priority Critical patent/JP5585577B2/ja
Priority to SG2011071917A priority patent/SG175038A1/en
Publication of WO2010125918A1 publication Critical patent/WO2010125918A1/ja
Priority to US13/281,680 priority patent/US20120041714A1/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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
    • C23C16/32—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
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/24—Structurally defined web or sheet [e.g., overall dimension, etc.]
    • Y10T428/24355—Continuous and nonuniform or irregular surface on layer or component [e.g., roofing, etc.]

Definitions

  • the present invention relates to a semiconductor heat treatment member having a SiC film in a low pressure chemical vapor deposition (hereinafter referred to as LPCVD) process in a semiconductor manufacturing process.
  • LPCVD low pressure chemical vapor deposition
  • the polysilicon film or silicon nitride film formed on the silicon wafer in the LPCVD process in semiconductor manufacturing is not only formed on the silicon wafer but also on the wafer support jig and the reactor core tube.
  • a similar film (hereinafter referred to as a deposit film) is formed.
  • the thickness of these deposit films increases with the number of times of film formation. However, when the thickness exceeds a certain thickness, the deposit film is cracked or peeled off. . Along with this, particles of polysilicon or silicon nitride are generated and become defects of the silicon wafer. Particularly in the case of a silicon nitride film, internal stress is generated during film formation, so that the cracks and separation occur at a relatively thin stage, and particles are easily generated.
  • a chemical solution such as hydrofluoric acid or a mixture of nitric acid and hydrofluoric acid, or 4
  • a cleaning step is required to remove the deposit film with a gas such as carbon fluoride or carbon trifluoride.
  • the maximum height from the average line of the protrusions that are peaks in the surface roughness curve obtained by performing waviness correction on the result of measurement with a surface roughness meter in the same CVD-SiC coated semiconductor member. Is less than 3 ⁇ m, and it is disclosed that it is difficult to peel the deposit film by grinding the surface so that the depth from the average line of the valley portion is in the range of 0.1 to 10 ⁇ m. .
  • These conventional techniques aim to improve the deposit film adhesion by controlling the surface roughness of the SiC-CVD of the semiconductor heat treatment member, that is, the height difference of the surface protrusion as described above.
  • the polysilicon film or silicon nitride film formed on the silicon wafer in the LPCVD process of semiconductor manufacturing is not only formed on the silicon wafer, but also the wafer support jig and the reactor core.
  • a deposit film is also formed on the tube.
  • the semiconductor is miniaturized, the allowable deposition thickness of the deposit film is also reduced, and the frequency of the cleaning process that significantly reduces the throughput of the wafer processing is increasing.
  • An object of the present invention is to provide a semiconductor heat treatment member having a CVD-SiC film that can reduce the frequency of the cleaning process and remarkably improve the throughput of wafer processing, and a method for evaluating a SiC film for a semiconductor heat treatment member.
  • the present invention has the following configuration.
  • a semiconductor heat treatment member provided with a CVD-SiC film wherein the values of I1 (average) and I2 (average) determined according to the following procedures (1) to (6) for the CVD-SiC film are: Or the semiconductor heat processing member characterized by satisfying (B).
  • (B) I1 (average) is 0.9 or more (1)
  • the surface of the CVD-SiC film is observed with a laser microscope at a magnification of 400 to 600.
  • a cross-sectional profile is measured at five or more positions at a pitch of 10 ⁇ m to 50 ⁇ m.
  • Fourier transform the measurement value of the cross-sectional profile.
  • a Fourier amplitude spectrum is calculated from the Fourier transform data.
  • the Fourier amplitude spectrum is definite integrated at a frequency ( ⁇ ) with an integration range of I1 being 0.01 ⁇ ⁇ ⁇ 0.02, an integration range of I2 being 0.05 ⁇ ⁇ ⁇ 0.2, and I1 and I2 is obtained.
  • I1 and I2 obtained from cross-sectional profiles measured at five or more locations in the X direction are averaged to obtain I1 (average) and I2 (average) of the CVD-SiC film.
  • I1 (average) is 0.4 or less and I2 (average) is 1.6 or more.
  • I3 (average) is 3 or more, and I3 obtained by definite integration with the integral range of the Fourier amplitude spectrum being 0.4 ⁇ ⁇ ⁇ 0.8 is obtained at a pitch between 10 ⁇ m and 50 ⁇ m.
  • a ratio of I3 (average) obtained by averaging I3 obtained from cross-sectional profiles measured at five or more locations and I1 (average) (I3 (average) / I1 (average)) is 0.6 or less.
  • the cross-sectional profile is measured at five or more locations with a pitch of 10 ⁇ m or more and 50 ⁇ m or less between the cross sections.
  • Fourier transform the measurement value of the cross-sectional profile.
  • a Fourier amplitude spectrum is calculated from the Fourier transform data.
  • the Fourier amplitude spectrum is definite integrated at a frequency ( ⁇ ) with an integration range of I1 being 0.01 ⁇ ⁇ ⁇ 0.02, an integration range of I2 being 0.05 ⁇ ⁇ ⁇ 0.2, and I1 and I2 is obtained.
  • I1 and I2 obtained from cross-sectional profiles measured at five or more positions at a pitch of 10 ⁇ m or more and 50 ⁇ m or less are averaged to obtain I1 (average) and I2 (average) of the CVD-SiC coating. 5).
  • the surface of the CVD-SiC film is observed with a laser microscope at a magnification of 400 to 600.
  • a cross-sectional profile is measured at five or more locations with a pitch of 5 ⁇ m or more and 10 ⁇ m or less between the cross sections.
  • Fourier transform the measurement value of the cross-sectional profile.
  • a Fourier amplitude spectrum is calculated from the Fourier transform data.
  • the Fourier amplitude spectrum is definite integrated at a frequency ( ⁇ ) with an integration range of I1 being 0.01 ⁇ ⁇ ⁇ 0.02, an integration range of I2 being 0.05 ⁇ ⁇ ⁇ 0.2, and I1 and I2 is obtained.
  • I1 and I2 obtained from cross-sectional profiles measured at five or more positions at a pitch of 10 ⁇ m or more and 50 ⁇ m or less are averaged to obtain I1 (average) and I2 (average) of the CVD-SiC coating.
  • the integral range of I3 is set to 0.4 ⁇ ⁇ ⁇ 0.8, and the Fourier amplitude spectrum is definitely integrated at the frequency ( ⁇ ) to obtain I3.
  • I3 obtained from cross-sectional profiles measured at five or more locations in the X direction is averaged to obtain I3 (average) of the CVD-SiC coating.
  • the allowable deposition thickness of the deposit film has become thinner due to the miniaturization of the semiconductor, and the frequency of the cleaning process that significantly reduces the throughput of the wafer processing has increased.
  • the semiconductor heat treatment member having the CVD-SiC film of the present invention and the CVD-SiC film evaluation method the frequency of the cleaning process can be reduced and the throughput of the wafer processing can be remarkably improved.
  • FIG. 6 is an image photograph of the SiC-CVD texture with the fewest silicon nitride film cracks in FIG. 5.
  • the graph which shows the density of the crack resulting from the brittle fracture by stress, and its sum.
  • the graph when a silicon nitride film is formed on a substrate having a different texture in the graph. Silicon nitride film whose texture is represented by I2 when a silicon nitride film is formed on the SiC substrate on which about 60 ⁇ m of CVD-SiC having various textures is formed by controlling the film forming conditions.
  • the graph showing the crack density by the peeling origin.
  • the graph which expressed the texture for the crack density of the crack resulting from the brittle fracture by the internal stress of said formed silicon nitride film by I3 / I1.
  • FIG. 11 is an image photograph of the SiC-CVD texture with the fewest silicon nitride film cracks in FIG. 10. The above three-dimensional image photograph. The figure which shows said cross-sectional profile example.
  • the SiC film formed on the semiconductor heat treatment member by the CVD method has various shapes and sizes of the SiC particles constituting the SiC film depending on the film forming conditions.
  • FIG. 1 to FIG. 3 show surface properties of a surface portion of a typical CVD-SiC film observed with a laser microscope.
  • the figure of (a) in each figure is an image figure by laser microscope observation, the figure of (b) shows the three-dimensional image figure by laser microscope observation, the figure of (c) shows a part of the figure of (a) horizontally. An example of the cross-sectional profile cut out in the direction is shown.
  • FIG. 1 is a CVD-SiC film mainly composed of relatively large dome-shaped SiC particles
  • FIG. 2 is a film mainly composed of relatively large pyramidal SiC particles
  • FIG. 3 is a smooth structure composed of very fine SiC particles. 2 shows a laser micrograph image of a film-like film.
  • the actual CVD-SiC coating is a complex combination of these, and the size of each particle varies, and there are coatings in which pyramidal particles are formed on dome-shaped particles.
  • the ease of cracking and peeling of the deposit film cannot be uniformly determined by the surface roughness of the CVD-SiC film as in the prior art, but the surface properties of the CVD-SiC film ( Hereafter, it is known that it depends greatly on the texture).
  • Table 1 shows a model in which a silicon nitride film having a thickness of 3 ⁇ m is formed on a textured CVD-SiC film entirely composed of single dome-shaped or pyramidal particles. Maximum stress is shown.
  • the thickness is formed on a member on which a CVD-SiC film composed of a single dome-shaped or pyramidal single particle having a base L and a height H is formed on a SiC substrate. It is the result of simulating the stress acting on the interface between the SiC film and the silicon nitride film when a 3 ⁇ m thick silicon nitride film is formed by CVD.
  • the maximum stress is caused by the difference in the representative length L of the particle and the shape, although the surface roughness Ra and Ry are both 4 ⁇ m. Is different.
  • the maximum stress is large, the silicon nitride film is easily peeled off from the CVD-SiC film. Therefore, in the examples (a) to (c) in Table 1, the ease of peeling of the silicon nitride film changes.
  • the likelihood of cracking changes depending on the typical length L of the particles and the difference in shape.
  • the surface roughness Ra and Ry defining the conventional texture cannot represent the shape of the particles of these CVD-SiC coatings and the size of the individual particles.
  • the texture of the SiC-CVD film could not be expressed accurately. Therefore, it was impossible to quantitatively grasp the ease of peeling or breaking the deposit film.
  • the contact-type surface roughness meter has a problem that the surface irregularities due to very fine particles cannot be captured.
  • SEM scanning electron microscope
  • the inventors observed the CVD-SiC film with a laser microscope capable of obtaining three-dimensional quantitative dimension information, and obtained the CVD-SiC obtained by calculation from the observation result. It has been found that the texture can be expressed by I1 and I2, which are values obtained by integrating the Fourier amplitude spectrum of the cross-sectional profile of the film to which the cross-sectional profile of the film is applied with respect to ⁇ .
  • the values of I1 and I2 vary depending on the number of peaks existing in the frequency ⁇ range and the height thereof, and the more peaks present in the frequency ⁇ range and the higher the height of each peak. Large value.
  • the Fourier amplitude spectrum of the cross-sectional profile of the actual CVD-SiC film has a shape like a continuous spectrum because the peaks overlap, so the values of I1 and I2 are the values of each peak. Highly dependent on height.
  • particles existing in the region of 0.01 ⁇ ⁇ ⁇ 0.02 are mainly dome-shaped particles, and particles existing in the region of 0.05 ⁇ ⁇ ⁇ 0.2 are mainly used. It was found to be a pyramidal or columnar particle.
  • the texture is a mixture of dome-shaped particles and pyramidal or columnar particles. Further, in the region where I1 is smaller than 0.7 and I2 is smaller than 1.5, the growth of any of the dome-shaped pyramid-shaped particles is small, and the entire texture becomes smooth.
  • FIGS. 1 to 3 the relationship between the numerical values of I1 and I2 and the texture will be specifically described.
  • the inventors formed CVD-SiC films having various textures on the SiC substrate, and observed the texture of the surface portion with a laser microscope. Furthermore, a silicon nitride film used in the LPCVD process of actual semiconductor manufacturing was formed thereon by the LPCVD method, and the cracks generated in the CVD-SiC film and the state of peeling of the CVD-SiC film were observed. Through these observations, an attempt was made to clarify the relationship between cracks and delamination and the texture of the CVD-SiC film.
  • the texture of the CVD-SiC film in the present invention was observed using a red laser microscope, a cross-sectional profile was calculated from the observed data, and the profile was converted into a Fourier amplitude spectrum with the observation length as the time axis.
  • a red laser microscope As a method for converting to a Fourier amplitude spectrum, a red laser microscope has an observation length of 282 ⁇ m at a magnification of 500 times, a uniform pitch, and an observation length of a cross-sectional profile of a CVD-SiC film observed at 1024 measurement points. It was decided to convert to an amplitude spectrum.
  • the integral value between the frequency ⁇ of the Fourier amplitude spectrum of 0.01 to 0.02 is I1
  • the integral value of the frequency ⁇ from 0.05 to 0.2 is I2.
  • An integrated value between the frequency ⁇ of 0.4 and 0.8 was set to I3.
  • a CVD-SiC texture with an I1 of 0.9 or more, or a CVD-SiC film texture with an I1 of 0.9 or less and an I2 of 1.6 or more improves the adhesion of the deposit film, or deposits. It was found that there was an effect of remarkably suppressing the occurrence of cracks in the film. In order for these effects to be higher, it is preferable that I1 is 0.9 or less and I2 is 1.6 or more. More preferably, I1 is 0.4 or less and I2 is 1.6 or more. Particularly preferably, I2 is 3 or more and I3 / I1 is 0.6 or less.
  • the values of I1, I2 and I3 change depending on the observation magnification of the laser microscope, and threshold values corresponding to each magnification may be set. However, noise is observed due to the influence of laser light reflection in the cross-sectional profile observed at a low magnification. Accurate profile may not be measured.
  • the observation length becomes short, and it may not be possible to capture the entire texture by observing only specific particles.
  • the diameter of a single particle can be several tens of ⁇ m, but if this is observed at a magnification of 1000 times or more, only one particle is observed. become.
  • observation at 400 to 600 times is appropriate for the above reasons, and more preferably 500 times.
  • the measurement of the cross-sectional profile for one observation image is performed five times or more, and these cross-sectional profiles and I1, I2 and I3 calculated therefrom are averaged to indicate the texture of the sample, I1 (average), I2 (Average) and I3 (Average).
  • the cross-sectional profile is preferably measured 5 times or more at a pitch of 10 ⁇ m to 50 ⁇ m, and more preferably 5 times or more at a pitch of 20 to 30 ⁇ m.
  • the present invention reduces the frequency of the cleaning process by depositing a thick deposit film in the LPCVD process in semiconductor manufacturing by controlling the CVD-SiC coating film of the CVD-SiC coated SiC heat treatment member to a texture in the above range. Became possible.
  • the silicon nitride film is formed with a thickness of about 1.5 ⁇ m at a time.
  • forced cooling is performed at a wind speed of about 1 m / second, and this film forming operation is repeated four times to form a silicon nitride film of about 6 ⁇ m in total. did.
  • the number of cracks existing in the silicon nitride film was observed with an optical microscope.
  • the texture of the CVD-SiC film on the SiC substrate was observed using a red laser microscope (manufactured by Keyence Corporation, model number VK8710).
  • the observation length of the cross-sectional profile of the CVD-SiC film observed at 1024 ⁇ m and the number of measurement points of 1024 at an observation pitch of 282 ⁇ m at a magnification of 500 times was converted into a Fourier amplitude spectrum using the time axis as the observation length.
  • the integral value between the frequency ⁇ of the Fourier amplitude spectrum of 0.01 to 0.02 is I1
  • the integral value of the frequency ⁇ from 0.05 to 0.2 is I2.
  • Eight cross-sectional profiles were measured so that the distance between the cross sections was 27.6 ⁇ m.
  • I1 and I2 obtained from the cross-sectional profile are averaged, and I1 (average) and I2 (average) of the CVD-SiC film (hereinafter, I1 (average) and I2 (average) are simply referred to as I1 and I2).
  • the number of cracks generated was significantly smaller than the number of cracks generated in the silicon nitride film coated on the other substrate.
  • FIG. 5 is a graph in which the crack density in the silicon nitride film based on the above observation results is represented by a circle area, and the CVD-SiC film texture of each substrate is arranged in coordinates with the horizontal axis being I1 and the vertical axis being I2. is there.
  • the area of the circle in this graph relatively represents the number per unit area of cracks generated in the silicon nitride film formed on the CVD-SiC film located in the coordinates. That is, if the area of the circle is large, it indicates that cracks in the numerical values of I1 and I2 are likely to occur. In the region where I1 is less than 0.9 and I2 is less than 1.6, a large number of large circles are scattered, and cracks are likely to occur in the nitride film formed on the substrate of the CVD-SiC film. Recognize.
  • FIG. 6 shows the texture of the CVD-SiC film shown in FIG. 5 with the fewest cracks, ie, the smallest circle radius.
  • a substrate on which a CVD-SiC film having a texture with I1 of 0.9 or more or I1 of 0.9 or less and I2 of 1.6 or more is formed on an SiC substrate by controlling the film forming conditions.
  • a silicon nitride film was formed on each substrate by an LPCVD method with a thickness of about 6 ⁇ m. The silicon nitride film is formed to a thickness of about 1.5 ⁇ m at a time. After coating, forced cooling is performed at a wind speed of about 1 m / second, and this film forming operation is repeated four times to form a silicon nitride film up to a total of about 6 ⁇ m. Formed.
  • the number of cracks present in the silicon nitride film was observed by classifying the silicon nitride film into a crack caused by peeling of the silicon nitride film and a crack caused by brittle fracture due to internal stress.
  • the texture of the CVD-SiC film on the SiC substrate was observed using a red laser microscope (manufactured by Keyence Corporation, model number VK8710).
  • the observation length of the cross-sectional profile of the CVD-SiC film observed at 1024 ⁇ m and the number of measurement points of 1024 at an observation pitch of 282 ⁇ m at a magnification of 500 times was converted into a Fourier amplitude spectrum using the time axis as the observation length.
  • the integral value between the frequency ⁇ of the Fourier amplitude spectrum of 0.01 to 0.02 is I1
  • the integral value of the frequency ⁇ is 0.05 to 0.2
  • the frequency ⁇ is 0.4 ⁇ ⁇ ⁇ 0.
  • the integral value up to 8 was defined as I3.
  • Eight cross-sectional profiles were measured so that the distance between the cross sections was 27.6 ⁇ m.
  • FIG. 7 (a) and 7 (b) show horizontal axes based on the above observation results when silicon nitride films are coated from about 1 ⁇ m to about 6 ⁇ m on samples having different values of I1, I2 and I3, respectively.
  • 1 is an example of a graph showing the thickness of a silicon nitride film, the number of cracks per unit area of a crack caused by exfoliation of silicon nitride on the vertical axis, and a crack caused by brittle fracture caused by internal stress, and the sum thereof. It is shown that the number of cracks increases as the film thickness of the silicon nitride film increases, and the coating film is more easily broken as the film thickness of the silicon nitride film increases. On the other hand, in FIG.
  • FIG. 8 is a graph showing the number of cracks per unit area due to peeling of the silicon nitride film on the horizontal axis and I2 on the horizontal axis for all samples coated with a silicon nitride film with thicknesses of about 4 ⁇ m and about 6 ⁇ m. It is. As I2 increases, the number of cracks decreases. In particular, in the region where I2 exceeds 3, there are almost no cracks due to peeling, and it can be seen that peeling hardly occurs.
  • FIG. 9 shows the I3 / I1 on the horizontal axis and the number of cracks per unit area due to brittle fracture of the silicon nitride film on the vertical axis for all samples coated with a silicon nitride film with a thickness of about 4 ⁇ m and about 6 ⁇ m. It is a represented graph. When the silicon nitride film exceeds 4 ⁇ m, cracks are prominent. However, the smaller I3 / I1 is, the smaller the cracks are. It turns out that it is hard to generate.
  • FIG. 10 shows the crack density in the silicon nitride film according to the above observation results as a circle area, and the CVD-SiC film texture of each substrate is arranged in the coordinates where the horizontal axis is I2 and the vertical axis is I3 / I1. It is a graph.
  • the area of the circle in this graph is the sum of the cracks caused by the silicon nitride film peeling generated in the silicon nitride film formed on the CVD-SiC film located in the coordinates and the cracks caused by brittle fracture.
  • the number per unit area is relatively represented. That is, if the area of the circle is large, it indicates that cracks in the numerical values of I2 and I3 / I1 are likely to occur.
  • FIG. 11 shows the texture of the CVD-SiC film having the fewest cracks in FIG. 10, that is, the smallest circle radius.
  • the present invention can be used for a semiconductor heat treatment member having a SiC film in an LPCVD process in a semiconductor manufacturing process. It should be noted that the entire contents of the specification, claims, drawings and abstract of Japanese Patent Application No. 2009-107932 filed on April 27, 2009 are cited here as disclosure of the specification of the present invention. Incorporated.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Chemical Vapour Deposition (AREA)

Abstract

　クリーニング工程の頻度を低下させ、ウェハー処理のスループットを著しく向上できるＣＶＤ-ＳｉＣ被膜を有する半導体熱処理部材を提供する。　半導体熱処理部材に製膜されたＣＶＤ-ＳｉＣ被膜の表面性状がＣＶＤ-ＳｉＣ被膜をレーザ顕微鏡で４００～６００倍の倍率で観測した断面プロファイルのフーリエ振幅スペクトルを、各々０.０１≦ω≦０.０２と０.０５≦ω≦０.２の範囲で積分した値を、それぞれ、Ｉ１とＩ２とし、Ｉ１が０.９以上、およびＩ１が０.９以下であり、かつＩ２が１.６以上であるＳｉＣ被膜を有することを特徴とする半導体熱処理部材を提供する。

Description

ＳｉＣ被膜を有する半導体熱処理部材
　本発明は、半導体製造工程における減圧化学気相成長（以下、ＬＰＣＶＤという。）工程におけるＳｉＣ被膜を有する半導体熱処理部材に関する。
　半導体の製造におけるＬＰＣＶＤ工程でシリコンウェハー上に製膜されるポリシリコン膜あるいは窒化ケイ素膜は、シリコンウェハー上に製膜されるだけでなく、ウェハー支持治具および反応炉の炉芯管上にも同様な膜（以下、デポジット膜という。）が形成される。
　製膜工程を繰り返す事によって、これらデポジット膜の厚さは製膜回数に応じて厚くなるが、その厚みが、ある一定の厚さを超えるとデポジット膜にクラックの発生あるいはデポジット膜の剥離が生じる。それに伴い、ポリシリコンあるいは窒化ケイ素のパーティクルが発生し、シリコンウェハーの欠陥となる。特に窒化ケイ素膜については製膜時に内部応力が発生することで比較的薄い段階で上記クラックや剥離が発生し、パーティクルが発生し易い。
　パーティクルによるウェハー欠陥を防止するために、実際の半導体製造のＬＰＣＶＤ工程では、デポジット膜がある一定の厚さになるとフッ化水素酸や硝酸とフッ化水素酸との混合液などの薬液、あるいは４フッ化炭素、３塩化フッ化炭素などのガスによりデポジット膜を除去するクリーニング工程が必要となる。
　現在、半導体の微細化によりパーティクル欠陥の大きさや数も微細化・微少化が要求されている。このためにデポジット膜の許容堆積厚さも薄くなり、上記クリーニング工程の頻度が増加している。しかしながら、クリーニング工程の頻度増加はクリーニング経費の増加のみならず、ウェハー処理のスループットを著しく低下させることになり、半導体製造コストが増加してしまう。特に、比較的薄い段階でパーティクルを発生する窒化ケイ素膜では深刻な問題となっている。
　従来、クリーニング工程の低減のために、熱処理半導体部材の表面性状を工夫することでデポジット膜の安定化を図ろうとする技術が提案されている。例えば、特許文献１ではＣＶＤ－ＳｉＣ被覆ＳｉＣ熱処理部材においてＣＶＤ被覆ＳｉＣ膜の表面の平均粗さ（Ｒａ）を１．５～５μｍ、かつ最大平均表面粗さ（Ｒｙ）を２０～１００μｍにすることで、ポリシリコンや窒化ケイ素のデポジット膜の密着性が向上して、これらデポジット膜を厚く堆積しても剥離が発生しないことが開示されている。
　また、特許文献２では、同じくＣＶＤ－ＳｉＣ被覆半導体部材において表面粗さ計で測定した結果に、うねり補正を行って得られる表面粗さ曲線において、山となる突起の平均線からの最大高さが３μｍ以下であり、また谷の部分の平均線からの深さが０．１～１０μｍの範囲となるように、その表面を研削することでデポジット膜が剥離し難くなることが開示されている。これら従来技術は、上記のように半導体熱処理部材のＳｉＣ－ＣＶＤの表面粗さ、すなわち表面突起の高低差を制御することでデポジット膜密着性の向上を図っている。
特開２０００－３２７４５９号公報 特開２００１－２８４２７５号公報
　上述のように、半導体製造のＬＰＣＶＤ工程でシリコンウェハー上に製膜されるポリシリコン膜あるいは窒化ケイ素膜は、シリコンウェハー上に製膜されるだけでなく、ウェハー支持治具および反応炉の炉芯管上にもデポジット膜が形成される。半導体の微細化によりデポジット膜の許容堆積厚さも薄くなり、ウェハー処理のスループットを著しく低下させるクリーニング工程の頻度が増加している。
　本発明は、クリーニング工程の頻度を低下させ、ウェハー処理のスループットを著しく向上できるＣＶＤ－ＳｉＣ被膜を有する半導体熱処理部材、及び半導体熱処理部材用をＳｉＣ被膜の評価方法を提供することを目的とする。
　本発明は、以下の構成を有する。
１．ＣＶＤ－ＳｉＣ被膜を備える半導体熱処理部材であって、前記ＣＶＤ－ＳｉＣ被膜について、下記（１）～（６）の手順に従って求めたＩ１（平均）とＩ２（平均）の数値が下記の（Ａ）又は（Ｂ）を満足することを特徴とする半導体熱処理部材。
　　（Ａ）Ｉ１（平均）が０．９以下であり、かつＩ２（平均）が１．６以上である。
　　（Ｂ）Ｉ１（平均）が０．９以上である
　（１）ＣＶＤ－ＳｉＣ被膜について、レーザ顕微鏡で、倍率４００～６００で、ＣＶＤ－ＳｉＣ被膜の表面観察を行う。
　（２）レーザ顕微鏡で観察したＣＶＤ－ＳｉＣ被膜から、断面間の間隔が１０μｍ以上５０μｍ以下のピッチで５箇所以上、断面プロファイルを測定する。
　（３）断面プロファイルの測定値をフーリエ変換する。
　（４）フーリエ変換データからフーリエ振幅スペクトルを計算する。
　（５）フーリエ振幅スペクトルを、Ｉ１の積分範囲を０．０１≦ω≦０．０２、Ｉ２の積分範囲を０．０５≦ω≦０．２とし、周波数（ω）で定積分し、Ｉ１とＩ２とを求める。
　（６）Ｘ方向に５箇所以上測定した断面プロファイルから求めたＩ１とＩ２とをそれぞれ平均して、ＣＶＤ－ＳｉＣ被膜のＩ１（平均）とＩ２（平均）とする。
２．前記Ｉ１（平均）が０．４以下であり、かつ前記Ｉ２（平均）が１．６以上である上記１に記載の半導体熱処理部材。
３．前記Ｉ２（平均）が３以上で、かつ、前記フーリエ振幅スペクトルの積分範囲を０．４≦ω≦０．８として定積分して求めたＩ３を断面間の間隔が１０μｍ以上５０μｍ以下のピッチで５箇所以上測定した断面プロファイルから求めたＩ３を平均してもとめたＩ３（平均）と前記Ｉ１（平均）の比（Ｉ３（平均）／Ｉ１（平均））が０．６以下である上記１に記載の半導体熱処理部材。
４．ＣＶＤ－ＳｉＣ被膜を備える半導体熱処理部材におけるＳｉＣ被膜の評価方法であって、下記（１）～（６）の手順に従って求めたＩ１（平均）とＩ２（平均）を用いて、前記ＣＶＤ－ＳｉＣ被膜の表面性状を表すことを特徴とする半導体熱処理部材用ＳｉＣ被膜の評価方法。
　（１）ＣＶＤ－ＳｉＣ被膜について、レーザ顕微鏡で、倍率４００～６００で、ＣＶＤ－ＳｉＣ被膜の表面観察を行う。
　（２）レーザ顕微鏡で観察したＣＶＤ－ＳｉＣ被膜から、断面間の間隔が１０μｍ以上５０μｍ以下のピッチで５箇所以上断面プロファイルを測定する。
　（３）断面プロファイルの測定値をフーリエ変換する。
　（４）フーリエ変換データからフーリエ振幅スペクトルを計算する。
　（５）フーリエ振幅スペクトルを、Ｉ１の積分範囲を０．０１≦ω≦０．０２、Ｉ２の積分範囲を０．０５≦ω≦０．２とし、周波数（ω）で定積分し、Ｉ１とＩ２とを求める。
　（６）１０μｍ以上５０μｍ以下のピッチで５箇所以上測定した断面プロファイルから求めたＩ１とＩ２とをそれぞれ平均して、ＣＶＤ－ＳｉＣ被膜のＩ１（平均）とＩ２（平均）とする。
５．ＣＶＤ－ＳｉＣ被膜を備える半導体熱処理部材におけるＳｉＣ被膜の評価方法であって、下記（１）～（８）の手順に従って求めたＩ１（平均）、Ｉ２（平均）及びＩ３（平均）を用いて、前記ＣＶＤ－ＳｉＣ被膜の表面性状を表すことを特徴とする半導体熱処理部材用ＳｉＣ被膜の評価方法。
　（１）ＣＶＤ－ＳｉＣ被膜について、レーザ顕微鏡で、倍率４００～６００で、ＣＶＤ－ＳｉＣ被膜の表面観察を行う。
　（２）レーザ顕微鏡で観察したＣＶＤ－ＳｉＣ被膜から、断面間の間隔が５μｍ以上１０μｍ以下のピッチで５箇所以上、断面プロファイルを測定する。
　（３）断面プロファイルの測定値をフーリエ変換する。
　（４）フーリエ変換データからフーリエ振幅スペクトルを計算する。
　（５）フーリエ振幅スペクトルを、Ｉ１の積分範囲を０．０１≦ω≦０．０２、Ｉ２の積分範囲を０．０５≦ω≦０．２とし、周波数（ω）で定積分し、Ｉ１とＩ２とを求める。
　（６）１０μｍ以上５０μｍ以下のピッチで５箇所以上測定した断面プロファイルから求めたＩ１とＩ２とをそれぞれ平均して、ＣＶＤ－ＳｉＣ被膜のＩ１（平均）とＩ２（平均）とする。
　（７）フーリエ振幅スペクトルを、Ｉ３の積分範囲を０．４≦ω≦０．８とし、周波数（ω）で定積分し、Ｉ３を求める。
　（８）Ｘ方向に５箇所以上測定した断面プロファイルから求めたＩ３を平均して、ＣＶＤ－ＳｉＣ被膜のＩ３（平均）とする。
　従来、半導体の微細化によりデポジット膜の許容堆積厚さが薄くなり、ウェハー処理のスループットを著しく低下させるクリーニング工程の頻度が増加していた。しかし、本発明のＣＶＤ－ＳｉＣ被膜を有する半導体熱処理部材及び、ＣＶＤ－ＳｉＣ被膜の評価方法を用いることにより、クリーニング工程の頻度を低下させ、ウェハー処理のスループットを著しく向上できる。
大きなドーム状粒子で構成されたＣＶＤ－ＳｉＣ被膜の表面性状のレーザ顕微鏡観察によるイメージ写真 上記の３次元イメージ画像。 上記の断面プロファイル例を示す図。 大きなピラミッド状粒子で構成されたＣＶＤ－ＳｉＣ被膜の表面性状のレーザ顕微鏡観察によるイメージ写真。 上記の３次元イメージ画像。 上記の断面プロファイル例を示す図。 非常に細かいＳｉＣ粒子で構成され平滑状のＣＶＤ－ＳｉＣ被膜の表面性状のレーザ顕微鏡観察によるイメージ写真。 上記の３次元イメージ画像。 上記の断面プロファイル例を示す図。 図１（ｃ）の断面プロファイルのフーリエ振幅スペクトルを示す図。 製膜条件をコントロールすることによって種々のテクスチャーを有するＣＶＤ－ＳｉＣを約６０μｍ製膜したＳｉＣ基板上に窒化ケイ素膜を６μｍ製膜した場合の窒化ケイ素膜のクラック密度を示す図。 図５において最も窒化ケイ素膜のクラックが少なかったＳｉＣ－ＣＶＤテクスチャーのイメージ写真。 上記の３次元イメージ写真。 上記の断面プロファイル例を示す図。 製膜条件をコントロールすることによって種々のテクスチャーを有するＣＶＤ－ＳｉＣを約６０μｍ成膜したＳｉＣ基板上に窒化ケイ素膜を約１～約６μｍ成膜した場合の窒化ケイ素膜の剥離起因によるクラックと内部応力による脆性破壊起因によるクラックの密度およびその和を示すグラフ。 上記グラフのテクスチャーが異なる基板上に窒化ケイ素膜を成膜したときのグラフ。 製膜条件をコントロールすることによって種々のテクスチャーを有するＣＶＤ－ＳｉＣを約６０μｍ成膜したＳｉＣ基板上に窒化ケイ素膜を約４μｍおよび約６μｍ成膜した場合の、テクスチャーをＩ２で表した窒化ケイ素膜の剥離起因によるクラック密度を表すグラフ。 上記の成膜された窒化珪素膜の内部応力による脆性破壊起因によるクラックのクラック密度をテクスチャーをＩ３/Ｉ１で表したグラフ。 製膜条件をコントロールすることによって種々のテクスチャーを有するＣＶＤ－ＳｉＣを約６０μｍ成膜したＳｉＣ基板上に窒化ケイ素膜を約６μｍ成膜した場合の窒化ケイ素膜のクラック密度を相対的に示す図。 図１０において最も窒化ケイ素膜のクラックが少なかったＳｉＣ－ＣＶＤテクスチャーのイメージ写真。 上記の３次元イメージ写真。 上記の断面プロファイル例を示す図。
　半導体熱処理部材にＣＶＤ法で製膜されるＳｉＣ被膜は、その製膜条件によってＳｉＣ膜を構成するＳｉＣ粒子の形状や大きさは図１から図３に示されるように様々である。図１から図３に代表的なＣＶＤ－ＳｉＣ膜の表面部分をレーザ顕微鏡で観測した表面性状を示す。それぞれの図における（ａ）の図はレーザ顕微鏡観察によるイメージ図であり、（ｂ）の図はレーザ顕微鏡観察による３次元イメージ図を示し、（ｃ）の図は（ａ）の図の一部を水平方向に切り取った断面プロファイルの一例を示す。
　図１はドーム状の比較的大きなＳｉＣ粒子を主体としたＣＶＤ－ＳｉＣ被膜、図２は比較的大きなピラミッド状のＳｉＣ粒子を主体とした被膜、および図３は非常に細かいＳｉＣ粒子で構成され平滑状の被膜のレーザ顕微鏡写真像を示している。実際のＣＶＤ－ＳｉＣ被膜はこれらが複雑に組み合わされ、かつそれぞれの粒子の大きさも様々であり、ドーム状粒子の上にピラミッド状粒子が形成された被膜なども存在する。
　発明者らの研究では、デポジット膜のクラックや剥離のしやすさは、従来のようにＣＶＤ－ＳｉＣ被膜の表面粗さだけでは一律に決定することができず、ＣＶＤ－ＳｉＣ被膜の表面性状（以下、テクスチャーという。）に大きく依存していることが分かった。
　そこで、上述のことを説明するために、単純化した形状モデルを使用してデポジット膜のクラックや剥離のしやすさを計算した例を表１に挙げて説明する。表１は、単一のドーム状、またはピラミッド状の粒子で全面が構成されたテクスチャーのＣＶＤ－ＳｉＣ被膜上に窒化ケイ素膜を３μｍ製膜したモデルを用い、ある条件下における窒化ケイ素膜中の最大応力を示している。
　より具体的には、ＳｉＣ基材の上に底辺がＬ、高さＨの単純なドーム状、またはピラミッド状の単一粒子で構成されたＣＶＤ－ＳｉＣ被膜が製膜された部材の上に厚さ３μｍの窒化ケイ素膜をＣＶＤで製膜した時のＳｉＣ被膜と窒化ケイ素膜被膜の界面に働く応力をシミュレーションした結果である。
　表１の例（ａ）～（ｃ）は、いずれも、表面粗さＲａおよびＲｙが共に４μｍであるにもかかわらず、粒子の代表長さであるＬや形状の違いにより最大応力が異なっている。最大応力が大きいと、窒化ケイ素膜がＣＶＤ－ＳｉＣ被膜から剥離しやすくなるため、表１の例（ａ）～（ｃ）では窒化ケイ素膜の剥離のしやすさが変化することになる。また、デポジット膜を破壊してクラックを発生させる応力についても同様に、粒子の代表長さであるＬや形状の違いによりクラックの発生しやすさが変化することになる。
　このように、デポジット膜の剥離やクラック発生の容易さは、ＣＶＤ－ＳｉＣ被膜を構成する粒子の形状や大きさによって大きく影響される。そのため、デポジット膜の安定性を評価するためにはＣＶＤ－ＳｉＣ膜のテクスチャーを、表面粗さＲａやＲｙ以外の新たに規定する手段が必要となることがわかる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　即ち、上記の表１の例のように、従来のテクスチャーを規定する表面粗さＲａおよびＲｙでは、これらのＣＶＤ－ＳｉＣ被膜の粒子の形状や個々の粒子の大きさは表現できず、ＳｉＣ－ＣＶＤ膜のテクスチャーを正確に表せていなかった。そのため、デポジット膜の剥離や破壊のしやすさを定量的に把握することはできなかった。また、接触式表面粗さ計では非常に細かい粒子による表面の凹凸を捕らえられないという問題もあった。
　個々の粒子の形状は走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）によっても知ることはできるが、ＳＥＭはＸ－Ｙ２次元平面に対して定量的な寸法情報を与えることができるが、Ｚ方向についての定量的な寸法情報を与えない。このため、ＳＥＭによる観測では表面粗さと同様にテクスチャーの３次元情報を得ることができない。
　上記のような課題を解決するために、発明者らはＣＶＤ－ＳｉＣ被膜を、３次元の定量寸法情報を得ることができるレーザ顕微鏡で観測して、その観測結果から演算によって得られるＣＶＤ－ＳｉＣ被膜の断面プロファイルを、フーリエ級数を応用した断面プロファイルのフーリエ振幅スペクトルをωについて積分した値であるＩ１とＩ２とでテクスチャーを表現できることを見出した。
　Ｉ１とＩ２の値は、それぞれの周波数ωの範囲内に存在するピーク数とその高さにより変化し、周波数ωの範囲内に存在するピーク数が多いほど、また各ピークの高さが高いほど大きな値となる。実際のＣＶＤ－ＳｉＣ被膜の断面プロファイルのフーリエ振幅スペクトルは図４の例で示されるように、各ピークが重なりあって連続スペクトルのような形状になるために、Ｉ１とＩ２の値は各ピークの高さに大きく依存する。
　さらに、発明者らの研究によって、０．０１≦ω≦０．０２の領域に存在する粒子は主としてドーム状の粒子であり、０．０５≦ω≦０．２の領域に存在する粒子は主としてピラミッド状または柱状の粒子であることが分かった。
　上述したように特定の周波数ωの範囲内に存在するピーク数が多いほど、また各ピークの高さが高いほどＩ１とＩ２の値は大きくなるため、Ｉ１の値が大きいほど高さの高いドーム状粒子が多い事を示し、Ｉ２の値が大きいほど高さの高いピラミッド状または柱状の粒子が多い事を示している。このように、Ｉ１とＩ２の値を評価することによりＣＶＤ－ＳｉＣ被膜のテクスチャーの概要を知ることができる。
　発明者らの研究によると、Ｉ１＝０．７およびＩ２＝１．５を、概略境界として、Ｉ１が０．７より大きくかつＩ２が１．５より小さい領域では概ねドーム状の粒子で構成されたテクスチャーとなり、この領域では明瞭なピラミッド状あるいは柱状の粒子はほとんど見られない。
　一方、Ｉ１が０．７より小さくかつＩ２が１．５より大きな領域では概ねピラミッド状または柱状の粒子で構成されたテクスチャーとなることがわかった。
　また、Ｉ１が０．７より大きくかつＩ２が１．５より大きな領域ではドーム状粒子とピラミッド状または柱状の粒子が混在したテクスチャーとなる。
　また、Ｉ１が０．７より小さくかつＩ２が１．５より小さい領域では、ドーム状ピラミッド状のいずれの粒子とも成長が小さく、全体としてはスムースなテクスチャーとなる。
　これらのことを前述の図１から図３を用いて、Ｉ１、Ｉ２の数値とテクスチャーの関係について具体的に説明する。図１から図３のＩ１とＩ２の数値は、それぞれ、図１（Ｉ１＝１．３７２、Ｉ２＝１．１７５）、図２（Ｉ１＝０．４４４、Ｉ２＝１．６９８）、図３（Ｉ１＝０．４１１、Ｉ２＝１．３７９）である。
　図１では、Ｉ１の値が０．７より大きく、Ｉ２が１．５よりも小さいためドーム状の粒子を主体としたテクスチャーになっていることが、レーザ顕微鏡観察による（ａ）イメージ写真　（ｂ）３次元イメージ画像　（ｃ）断面プロファイル例からわかる。図２では、Ｉ１が０．７より小さく、Ｉ２が１．５よりも大きいためピラミッド状あるいは柱状を主体としたテクスチャーとなっていることが図２の（ａ）～（ｃ）からわかる。また、図３では、Ｉ１が０．７より小さく、Ｉ２の値が１．５より小さいため平滑状のテクスチャーとなっていることが図３の（ａ）～（ｃ）からわかる。
　発明者らは、ＳｉＣ基材上に種々のテクスチャーを有するＣＶＤ－ＳｉＣ被膜を形成し、その表面部分のテクスチャーをレーザ顕微鏡で観測した。さらに、実際の半導体製造のＬＰＣＶＤ工程で使用される窒化ケイ素膜をＬＰＣＶＤ法でその上に製膜して、そのＣＶＤ－ＳｉＣ被膜に発生するクラックやＣＶＤ－ＳｉＣ被膜の剥離の状況を観測した。これらの観測により、クラックや剥離とＣＶＤ－ＳｉＣ被膜のテクスチャーとの関係を明確にすることを試みた。
　本発明におけるＣＶＤ－ＳｉＣ被膜のテクスチャーは、赤色レーザ顕微鏡を用いて観測し、その観測データから断面プロファイルを計算し、そのプロファイルを、観測長を時間軸としたフーリエ振幅スペクトルに変換した。
　フーリエ振幅スペクトルに変換する手法としては、赤色レーザ顕微鏡で５００倍の倍率で観測長を２８２μｍ、均等ピッチで、測定点数１０２４点で観測したＣＶＤ－ＳｉＣ被膜の断面プロファイルの観測長を時間軸としてフーリエ振幅スペクトルに変換することとした。フーリエ振幅スペクトルの周波数ωが０．０１～０．０２の間の積分値をＩ１、周波数ωが０．０５～０．２までの積分値をＩ２とした。また周波数ωが０．４～０．８の間の積分値をＩ３とした。
　その結果、Ｉ１が０．９以上のＣＶＤ－ＳｉＣのテクスチャー、またはＩ１が０．９以下でかつＩ２が１．６以上であるＣＶＤ－ＳｉＣ被膜のテクスチャーがデポジット膜の密着性の向上、あるいはデポジット膜のクラック発生を著しく抑制する効果があることがわかった。これらの効果がより高いためには、Ｉ１が０．９以下でかつＩ２が１．６以上の範囲であることが好ましい。さらに好ましくは、Ｉ１が０．４以下で、Ｉ２が１．６以上の範囲である。特に好ましくは、Ｉ２が３以上でかつＩ３/Ｉ１が０．６以下の範囲である。
　レーザ顕微鏡の観測倍率によってＩ１、Ｉ２およびＩ３の値は変化し、それぞれの倍率に対応する閾値を設定しても良いが、低倍率で観測した断面プロファイルではレーザ光反射の影響によりノイズを観測して正確なプロファイルを測定できないおそれがある。
　また、高倍率で観測した場合には観測長が短くなり、特定の粒子のみを観測して全体のテクスチャーを捉えきれない可能性がある。例えば、大きく成長したドーム状粒子で構成されるテクスチャーでは一つの粒子の直径が数十μｍにもなるが、これを１０００倍以上の倍率で観測すると粒子１個分程度の観測しか行われないことになる。観測する顕微鏡の性能にもよるが、以上のような理由で４００～６００倍での観測が適当であり、より好ましくは５００倍である。
　また、１つの観測像に対しての断面プロファイルの測定は５回以上行い、これらの断面プロファイルとそれから計算されるＩ１、Ｉ２およびＩ３を平均してそのサンプルのテクスチャーを示すＩ１（平均）、Ｉ２（平均）およびＩ３（平均）とする。断面プロファイルは１０μｍ以上５０μｍ以下のピッチで５回以上測定することが好ましく、２０～３０μmのピッチで５回以上のピッチで測定をすることがさらに好ましい。
　本発明は、ＣＶＤ－ＳｉＣ被覆ＳｉＣ熱処理部材のＣＶＤ－ＳｉＣ被覆膜を上記範囲のテクスチャーに制御することで半導体製造におけるＬＰＣＶＤ工程でのデポジット膜を厚く堆積させてクリーニング工程の頻度を減少させることが可能となった。
　以下に実施例を用いて本発明をさらに詳しく説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
　ＳｉＣ基板の上に、製膜条件をコントロールすることによって種々のテクスチャーを有するＣＶＤ－ＳｉＣ膜を約６０μｍ製膜した基板を製造し、各々の基板上に窒化ケイ素膜をＬＰＣＶＤ法で約６μｍ製膜した。窒化ケイ素膜の製膜は１回につき約１．５μｍの厚さとし、コーティング後に約１ｍ／秒の風速で強制冷却を行い、この製膜操作を４回繰り返して計約６μｍの窒化ケイ素膜を形成した。窒化ケイ素膜を光学顕微鏡で窒化ケイ素膜中に存在するクラック数を観測した。
　ＳｉＣ基板の上のＣＶＤ－ＳｉＣ被膜のテクスチャーは、赤色レーザ顕微鏡（キーエンス社製、型番ＶＫ８７１０）を用いて観測した。５００倍の倍率で観測長を２８２μｍ、均等ピッチで、測定点数１０２４点で観測したＣＶＤ－ＳｉＣ被膜の断面プロファイルの観測長を時間軸としてフーリエ振幅スペクトルに変換した。フーリエ振幅スペクトルの周波数ωが０．０１～０．０２の間の積分値をＩ１、周波数ωが０．０５～０．２までの積分値をＩ２とした。断面間の間隔が２７．６μｍになるようにして、８箇所断面プロファイルを測定した。断面プロファイルから求めたＩ１とＩ２とをそれぞれ平均して、ＣＶＤ－ＳｉＣ被膜のＩ１（平均）とＩ２（平均）（なお、以下において、Ｉ１（平均）およびＩ２（平均）をそれぞれ、単にＩ１およびＩ２という。）とした。
　その結果、図５に示すように、ＣＶＤ－ＳｉＣ被膜のテクスチャーが、Ｉ１が０．９以下でかつＩ２が１．６以上、または、Ｉ１が０．９以上の基板上にコートした窒化ケイ素膜に発生したクラックの数は、それ以外の基板にコートした窒化ケイ素膜に発生したクラックより大幅に少なかった。
　図５は、上記観測結果による窒化ケイ素膜中のクラック密度を円の面積で表し、各基板のＣＶＤ－ＳｉＣ被膜テクスチャーを、横軸をＩ１、縦軸をＩ２とした座標中に配置したグラフである。このグラフ中の円の面積は、上記座標中に位置するＣＶＤ－ＳｉＣ被膜上に製膜された窒化ケイ素膜中に発生したクラックの単位面積当りの数を相対的に表している。即ち、円の面積が大きければ、そのＩ１とＩ２の数値におけるクラックが発生しやすいことを示している。Ｉ１が０．９未満でかつＩ２が１．６未満の領域には面積の大きな円が多数点在し、ＣＶＤ－ＳｉＣ被膜の基板に製膜された窒化膜中にクラックが発生しやすいことがわかる。
　図６に図５中に示される最もクラックが少ない、即ち最も円の半径が小さかったＣＶＤ－ＳｉＣ皮膜のテクスチャーを示す。図５のＩ１とＩ２の値は、それぞれＩ１＝０．２２７、Ｉ２＝２．０２６である。
　ＳｉＣ基板の上に、製膜条件をコントロールすることによってＩ１が０．９以上またはＩ１が０．９以下でかつＩ２が１．６以上のテクスチャーを有するＣＶＤ－ＳｉＣ膜を約６０μｍ製膜した基板を製造し、各々の基板上に窒化ケイ素膜をＬＰＣＶＤ法で約６μｍ製膜した。窒化ケイ素膜の製膜は１回につき約１．５μｍの厚さとし、コーティング後に約１ｍ／秒の風速で強制冷却を行い、この製膜操作を４回繰り返して計約６μｍまでの窒化ケイ素膜を形成した。窒化ケイ素膜を光学顕微鏡で窒化ケイ素膜中に存在するクラック数を、窒化ケイ素膜の剥離に起因するクラックと内部応力による脆性破壊に起因するクラックに分類して観測した。
　ＳｉＣ基板の上のＣＶＤ－ＳｉＣ被膜のテクスチャーは、赤色レーザ顕微鏡（キーエンス社製、型番ＶＫ８７１０）を用いて観測した。５００倍の倍率で観測長を２８２μｍ、均等ピッチで、測定点数１０２４点で観測したＣＶＤ－ＳｉＣ被膜の断面プロファイルの観測長を時間軸としてフーリエ振幅スペクトルに変換した。フーリエ振幅スペクトルの周波数ωが０．０１～０．０２の間の積分値をＩ１、周波数ωが０．０５～０．２までの積分値をＩ２、周波数ωが０．４≦ω≦０．８までの積分値をＩ３とした。断面間の間隔が２７．６μｍになるようにして、８箇所断面プロファイルを測定した。断面プロファイルから求めたＩ１、Ｉ２及びＩ３とをそれぞれ平均して、ＣＶＤ－ＳｉＣ被膜のＩ１（平均）、Ｉ２（平均）及びＩ３（平均）（なお、以下において、Ｉ１（平均）、Ｉ２（平均）およびＩ３（平均）をそれぞれ、単に、Ｉ１、Ｉ２およびＩ３という。）とした。
　図７（ａ）および図７（ｂ）は、それぞれＩ１、Ｉ２およびＩ３の値が異なるサンプル上に窒化ケイ素膜を約１μmから約６μｍまでコーティングしたときに、上記観測結果に基いて横軸に窒化ケイ素膜厚み、縦軸に窒化ケイ素の剥離起因によるクラックと内部応力による脆性破壊起因によるクラックの単位面積当たりのクラック数とその総和を表したグラフの一例である。窒化ケイ素膜の膜厚が大きくなるほどクラックの数が増え、窒化ケイ素膜の膜厚が厚くなるほどコーティング膜が破壊され易いことが表されている。
　一方、図７（ａ）では窒化ケイ素膜のクラックの大部分が窒化ケイ素膜の剥離に起因するクラックであるのに対して、図７（ｂ）はクラックの数は少ないが、クラックの大部分は内部応力による脆性破壊起因によるクラックであった。このように、テクスチャーの違いによって窒化ケイ素膜の破壊メカニズムが異なることが表されており、特に窒化ケイ素膜に剥離が発生すると膜の破壊が急速に進展することが分かる。
　図８は、約４μｍと約６μｍの厚味で窒化ケイ素膜をコーティングした全てのサンプルについて、横軸にＩ２、縦軸に窒化ケイ素膜の剥離起因によるクラックの単位面積当たりの数を表したグラフである。Ｉ２が大きくなるほどクラックは少なくなり、特にＩ２が３を超える領域において剥離起因におけるクラックは殆ど存在せず、剥離がほぼ発生していないことが分かる。
　図９は、約４μｍと約６μｍの厚味で窒化ケイ素膜をコーティングした全てのサンプルについて、横軸にＩ３/Ｉ１、縦軸に窒化ケイ素膜の脆性破壊起因によるクラックの単位面積当たりの数を表したグラフである。窒化ケイ素膜が４μｍを超えるとクラックの発生が顕著であるが、Ｉ３/Ｉ１が小さくなるほどクラックは少なくなり、特にＩ３/Ｉ１が０．６より小さい領域においてクラックが少なく脆性破壊起因によるクラックがほぼ発生し難いことが分かる。
　図１０は、上記観測結果による窒化ケイ素膜中のクラック密度を円の面積で表し、各基板のＣＶＤ－ＳｉＣ被膜テクスチャーを、横軸をＩ２、縦軸をＩ３/Ｉ１とした座標中に配置したグラフである。このグラフ中の円の面積は、上記座標中に位置するＣＶＤ－ＳｉＣ被膜上に製膜された窒化ケイ素膜中に発生した窒化ケイ素膜剥離に起因するクラックと脆性破壊に起因するクラックの和を単位面積当りの数を相対的に表している。即ち、円の面積が大きければ、そのＩ２とＩ３/Ｉ１の数値におけるクラックが発生しやすいことを示している。Ｉ２が３以上でかつＩ３/Ｉ１が０．４以下の領域では円の面積が他の領域よりも小さく、ＣＶＤ－ＳｉＣ被膜の基板に製膜された窒化膜中にクラックが発生し難いことがわかる。図１１に図１０中最もクラックが少ない、即ち最も円の半径が小さかったＣＶＤ－ＳｉＣ皮膜のテクスチャーを示す。図１０のＩ２とＩ３/Ｉ１の値はそれぞれＩ２＝５．４５２、Ｉ３/Ｉ１＝０．３２２であった。
　半導体製造工程におけるＬＰＣＶＤ工程におけるＳｉＣ被膜を有する半導体熱処理部材に利用可能である。

　なお、２００９年４月２７日に出願された日本特許出願２００９－１０７９３２号の明細書、特許請求の範囲、図面及び要約書の全内容をここに引用し、本発明の明細書の開示として、取り入れるものである。

Claims (5)

  1. 　ＣＶＤ－ＳｉＣ被膜を備える半導体熱処理部材であって、前記ＣＶＤ－ＳｉＣ被膜について、下記（１）～（６）の手順に従って求めたＩ１（平均）とＩ２（平均）の数値が下記の（Ａ）又は（Ｂ）を満足することを特徴とする半導体熱処理部材。
    　　（Ａ）Ｉ１（平均）が０．９以下であり、かつＩ２（平均）が１．６以上である。
    　　（Ｂ）Ｉ１（平均）が０．９以上である。
    （１）ＣＶＤ－ＳｉＣ被膜について、レーザ顕微鏡で、倍率４００～６００で、ＣＶＤ－ＳｉＣ被膜の表面観察を行う。
    （２）レーザ顕微鏡で観察したＣＶＤ－ＳｉＣ被膜から、断面間の間隔が１０μｍ以上５０μｍ以下のピッチで５箇所以上断面プロファイルを測定する。
    （３）断面プロファイルの測定値をフーリエ変換する。
    （４）フーリエ変換データからフーリエ振幅スペクトルを計算する。
    （５）フーリエ振幅スペクトルを、Ｉ１の積分範囲を０．０１≦ω≦０．０２、Ｉ２の積分範囲を０．０５≦ω≦０．２とし、周波数（ω）で定積分し、Ｉ１とＩ２とを求める。
    （６）Ｘ方向に５箇所以上測定した断面プロファイルから求めたＩ１とＩ２とをそれぞれ平均して、ＣＶＤ－ＳｉＣ被膜のＩ１（平均）とＩ２（平均）とする。
  2. 　前記Ｉ１（平均）が０．４以下であり、かつ前記Ｉ２（平均）が１．６以上である請求項１に記載の半導体熱処理部材。
  3. 　前記Ｉ２（平均）が３以上で、かつ、前記フーリエ振幅スペクトルの積分範囲を０．４≦ω≦０．８として定積分して求めたＩ３について、断面間の間隔が１０μｍ以上５０μｍ以下のピッチで５箇所以上測定した断面プロファイルから求めたＩ３を平均してもとめたＩ３（平均）と前記Ｉ１（平均）の比（Ｉ３（平均）／Ｉ１（平均））が０．６以下である請求項１に記載の半導体熱処理部材。
  4. 　ＣＶＤ－ＳｉＣ被膜を備える半導体熱処理部材におけるＳｉＣ被膜の評価方法であって、下記（１）～（６）の手順に従って求めたＩ１（平均）とＩ２（平均）を用いて、前記ＣＶＤ－ＳｉＣ被膜の表面性状を表すことを特徴とする半導体熱処理部材用ＳｉＣ被膜の評価方法。
    （１）ＣＶＤ－ＳｉＣ被膜について、レーザ顕微鏡で、倍率４００～６００で、ＣＶＤ－ＳｉＣ被膜の表面観察を行う。
    （２）レーザ顕微鏡で観察したＣＶＤ－ＳｉＣ被膜から、断面間の間隔が１０μｍ以上５０μｍ以下のピッチで、５箇所以上断面プロファイルを測定する。
    （３）断面プロファイルの測定値をフーリエ変換する。
    （４）フーリエ変換データからフーリエ振幅スペクトルを計算する。
    （５）フーリエ振幅スペクトルを、Ｉ１の積分範囲を０．０１≦ω≦０．０２、Ｉ２の積分範囲を０．０５≦ω≦０．２とし、周波数（ω）で定積分し、Ｉ１とＩ２とを求める。
    （６）Ｘ方向に５箇所以上測定した断面プロファイルから求めたＩ１とＩ２とをそれぞれ平均して、ＣＶＤ－ＳｉＣ被膜のＩ１（平均）とＩ２（平均）とする。
  5. 　ＣＶＤ－ＳｉＣ被膜を備える半導体熱処理部材におけるＳｉＣ被膜の評価方法であって、下記（１）～（８）の手順に従って求めたＩ１（平均）、Ｉ２（平均）及びＩ３（平均）を用いて、前記ＣＶＤ－ＳｉＣ被膜の表面性状を表すことを特徴とする半導体熱処理部材用ＳｉＣ被膜の評価方法。
    （１）ＣＶＤ－ＳｉＣ被膜について、レーザ顕微鏡で、倍率４００～６００で、ＣＶＤ－ＳｉＣ被膜の表面観察を行う。
    （２）レーザ顕微鏡で観察したＣＶＤ－ＳｉＣ被膜から、断面間の間隔が１０μｍ以上５０μｍ以下のピッチで、５箇所以上断面プロファイルを測定する。
    （３）断面プロファイルの測定値をフーリエ変換する。
    （４）フーリエ変換データからフーリエ振幅スペクトルを計算する。
    （５）フーリエ振幅スペクトルを、Ｉ１の積分範囲を０．０１≦ω≦０．０２、Ｉ２の積分範囲を０．０５≦ω≦０．２とし、周波数（ω）で定積分し、Ｉ１とＩ２とを求める。
    （６）Ｘ方向に５箇所以上測定した断面プロファイルから求めたＩ１とＩ２とをそれぞれ平均して、ＣＶＤ－ＳｉＣ被膜のＩ１（平均）とＩ２（平均）とする。
    （７）フーリエ振幅スペクトルを、Ｉ３の積分範囲を０．４≦ω≦０．８とし、周波数（ω）で定積分し、Ｉ３を求める。
    （８）Ｘ方向に５箇所以上測定した断面プロファイルから求めたＩ３を平均して、ＣＶＤ－ＳｉＣ被膜のＩ３（平均）とする。
PCT/JP2010/056712 2009-04-27 2010-04-14 ＳｉＣ被膜を有する半導体熱処理部材 Ceased WO2010125918A1 (ja)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011511364A JP5585577B2 (ja) 2009-04-27 2010-04-14 半導体熱処理部材用ＳｉＣ被膜の評価方法
SG2011071917A SG175038A1 (en) 2009-04-27 2010-04-14 Semiconductor heat treatment member comprising sic film
US13/281,680 US20120041714A1 (en) 2009-04-27 2011-10-26 Semiconductor heat treatment member having sic film

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009107932 2009-04-27
JP2009-107932 2009-04-27

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
US13/281,680 Continuation US20120041714A1 (en) 2009-04-27 2011-10-26 Semiconductor heat treatment member having sic film

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2010125918A1 true WO2010125918A1 (ja) 2010-11-04

Family

ID=43032071

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2010/056712 Ceased WO2010125918A1 (ja) 2009-04-27 2010-04-14 ＳｉＣ被膜を有する半導体熱処理部材

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20120041714A1 (ja)
JP (1) JP5585577B2 (ja)
KR (1) KR20120006492A (ja)
SG (2) SG2014015127A (ja)
TW (1) TW201101405A (ja)
WO (1) WO2010125918A1 (ja)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0415913A (ja) * 1990-05-10 1992-01-21 Furukawa Electric Co Ltd:The 有機金属気相成長法とそれに用いるサセプタ
JP2005311290A (ja) * 2004-03-23 2005-11-04 Toshiba Ceramics Co Ltd サセプタ
JP2006237498A (ja) * 2005-02-28 2006-09-07 Rohm Co Ltd サセプタ

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6782337B2 (en) * 2000-09-20 2004-08-24 Kla-Tencor Technologies Corp. Methods and systems for determining a critical dimension an a presence of defects on a specimen
JP2006038779A (ja) * 2004-07-30 2006-02-09 Hitachi High-Technologies Corp パターン形状評価方法、評価装置、及び半導体装置の製造方法
US20100235114A1 (en) * 2009-03-10 2010-09-16 Kla-Tencor Corporation Systems and methods for determining one or more characteristics of a specimen using radiation in the terahertz range

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0415913A (ja) * 1990-05-10 1992-01-21 Furukawa Electric Co Ltd:The 有機金属気相成長法とそれに用いるサセプタ
JP2005311290A (ja) * 2004-03-23 2005-11-04 Toshiba Ceramics Co Ltd サセプタ
JP2006237498A (ja) * 2005-02-28 2006-09-07 Rohm Co Ltd サセプタ

Also Published As

Publication number Publication date
JPWO2010125918A1 (ja) 2012-10-25
SG175038A1 (en) 2011-11-28
JP5585577B2 (ja) 2014-09-10
SG2014015127A (en) 2014-06-27
US20120041714A1 (en) 2012-02-16
TW201101405A (en) 2011-01-01
KR20120006492A (ko) 2012-01-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20230227375A1 (en) Plasma-resistant member
RU2195045C2 (ru) Деталь из кварцевого стекла для применения при изготовлении полупроводников
JP2018511943A (ja) フッ化アニールした膜でコーティングした物品
JP2017534001A (ja) プラズマ耐エッチング性が向上された工程部品及びそのプラズマ耐エッチング性の強化処理方法
CN110246811A (zh) 复合结构物和其评价方法、半导体和显示屏制造装置
TWI862956B (zh) 零部件、等離子體裝置、形成耐腐蝕塗層的方法及其裝置
JP6597922B1 (ja) 複合構造物および複合構造物を備えた半導体製造装置並びにディスプレイ製造装置
EP2559791A1 (en) Single-crystal substrate, single-crystal substrate having crystalline film, crystalline film, method for producing single-crystal substrate having crystalline film, method for producing crystalline substrate, and method for producing element
TW201545198A (zh) 電感耦合型等離子體處理腔室及其抗腐蝕絕緣視窗及製造方法
JP5652402B2 (ja) 半導体製造用治具及びその製造方法
JP5585577B2 (ja) 半導体熱処理部材用ＳｉＣ被膜の評価方法
CN107833842B (zh) 一种3d nand存储器的层叠结构的薄膜层厚度测量方法
TWI249510B (en) Silica glass jig used in process for manufacturing semiconductor and method of manufacturing silica glass jig
JP6358492B2 (ja) 耐プラズマ性部材
CN114755074B (zh) 物性分析方法、物性分析试片及其制备方法
KR20190032719A (ko) 반도체 웨이퍼용 고효율 히터블럭 및 그 제조방법
Chang et al. Nearly Zero Reflectance of Nano-Pyramids and Dual-Antireflection Coating Structure for Monocrystalline Silicon Solar Cells
CN115579302A (zh) 一种用于非标厚度硅片的量测方法及切片机
Velichko et al. Influence of the surface microroughness of a Si (001) substrate on the morphology of CaF2 epitaxial layers under high-temperature growth conditions
Kim et al. Surface Texturing of Si with Periodically Arrayed Oblique Nanopillars to Achieve Antireflection. Materials 2021, 14, 380
KR20240177971A (ko) 반도체 챔버용 pvd 코팅층 및 이의 제조방법
JPWO2020183914A1 (ja) 表面微細構造および表面微細構造を備えた基体
CN120033050A (zh) 半导体零部件及其涂层形成方法

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 10769617

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2011511364

Country of ref document: JP

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 20117022611

Country of ref document: KR

Kind code of ref document: A

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 10769617

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1