WO2022138405A1 - 部材形成方法、積層体製造方法および部材形成装置 - Google Patents

部材形成方法、積層体製造方法および部材形成装置 Download PDF

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WO2022138405A1
WO2022138405A1 PCT/JP2021/046394 JP2021046394W WO2022138405A1 WO 2022138405 A1 WO2022138405 A1 WO 2022138405A1 JP 2021046394 W JP2021046394 W JP 2021046394W WO 2022138405 A1 WO2022138405 A1 WO 2022138405A1
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WO
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gas outlet
gas
base material
condition
raw material
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Application number
PCT/JP2021/046394
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French (fr)
Inventor
浩司 渡邊
亮祐 加藤
朝敬 小川
弘治 河原
Original Assignee
Ａｇｃ株式会社
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    • 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
    • C23C16/455—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 characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
    • 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

Definitions

  • the present invention relates to a member forming method, a laminate manufacturing method, and a member forming apparatus.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Document 1
  • the near-net shape member is a member having a shape close to that of a final product (finished product), and is, for example, a member having portions having different thicknesses (a member having a stepped surface, a member having an inclined surface, etc.). For example, as compared with the case of obtaining a final product from a flat plate-shaped member, by using a near-net shape member, the amount of processing required to obtain the shape of the final product is reduced, and the cost is also excellent.
  • the present invention has been made in view of the above points, and an object thereof is to easily obtain a near net shape member.
  • the present invention provides the following [1] to [10].
  • [1] A method of forming members having portions having different thicknesses on the surface of a base material by a thermal CVD method, in which a raw material gas is supplied to the surface from a gas outlet while heating the base material.
  • a member forming method that satisfies at least one of the following conditions 1 to 3.
  • Condition 1 A plurality of the gas outlets are arranged at positions facing the surface, and the vertical distance from the gas outlet to the surface is different for each gas outlet.
  • Condition 2 A plurality of the gas outlets are arranged at positions facing the surface, and the flow rate of the raw material gas discharged from the gas outlet differs for each gas outlet.
  • Condition 3 The heated substrate has different temperatures in the direction along the surface.
  • the member is a member for a semiconductor manufacturing device used in semiconductor manufacturing, and the member for a semiconductor manufacturing device is a member for a film forming device, a member for an etching device, a focus ring, and an edge.
  • Condition 1 A plurality of the gas outlets are arranged at positions facing the surface, and the vertical distance from the gas outlet to the surface is different for each gas outlet.
  • Condition 2 A plurality of the gas outlets are arranged at positions facing the surface, and the flow rate of the raw material gas discharged from the gas outlet differs for each gas outlet.
  • Condition 3 The heated substrate has different temperatures in the direction along the surface.
  • a near net shape member can be easily obtained.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing the apparatus of the first embodiment.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view schematically showing the apparatus of the second embodiment.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view schematically showing the apparatus of the third embodiment.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view schematically showing the apparatus of the fourth embodiment.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view schematically showing the apparatus of the fifth embodiment.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view schematically showing the apparatus of the sixth embodiment.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view schematically showing the apparatus of the seventh embodiment.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view schematically showing the apparatus of the eighth embodiment.
  • the member forming method of the present invention is a method of forming a member having portions having different thicknesses on the surface of the base material by a thermal CVD method, and the raw material gas is formed on the surface while heating the base material.
  • a member forming method that satisfies at least one of the following conditions 1 to 3 by supplying Condition 1: A plurality of the gas outlets are arranged at positions facing the surface, and the vertical distance from the gas outlet to the surface is different for each gas outlet.
  • Condition 2 A plurality of the gas outlets are arranged at positions facing the surface, and the flow rate of the raw material gas discharged from the gas outlet differs for each gas outlet.
  • Condition 3 The heated substrate has different temperatures in the direction along the surface.
  • the first embodiment will be described with reference to FIG.
  • the first embodiment is at least an embodiment that satisfies the above-mentioned condition 1.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing the device 1 of the first embodiment.
  • FIG. 1 shows a state in which a member 7 is formed on a surface 6a of a base material 6 by a thermal CVD (Chemical Vapor Deposition) method in the apparatus 1.
  • CVD Chemical Vapor Deposition
  • the device 1 mainly has a housing 2, a gas supply pipe 3 from the outside of the housing 2 to the internal space 5, and an exhaust pipe 4 connecting the internal space 5 of the housing 2 and the outside.
  • the device 1 further has a heating unit 9 (heating unit 9a and heating unit 9b) for heating the base material 6 arranged in the internal space 5 of the housing 2.
  • heating unit 9a and heating unit 9b for heating the base material 6 arranged in the internal space 5 of the housing 2.
  • the internal space 5 of the housing 2 is provided with a table 8 that supports the back surface 6b of the base material 6.
  • the table 8 may be rotatable around the support column 8a.
  • the base material 6 shown in FIG. 1 has a flat plate shape, and the front surface 6a and the back surface 6b are planes parallel to each other.
  • One of the directions parallel to the surface 81 of the table 8 is called “X-axis direction”, and the direction perpendicular to the surface 81 is called “Z-axis direction”.
  • the gas supply pipe 3 reaches the internal space 5 from the outside of the housing 2, and supplies the raw material gas for thermal CVD to the surface 6a of the base material 6 arranged in the internal space 5.
  • the raw material gas include, but are not limited to, a mixed gas containing methane (CH 4 ), silicon tetrachloride (SiCl 4 ) and hydrogen (H 2 ). ..
  • the end of the gas supply pipe 3 in the internal space 5 is a closed end.
  • a part (referred to as "S-shaped portion 33") including the closed end of the gas supply pipe 3 extends in the X-axis direction and is bent in an S-shape in the middle. Therefore, the S-shaped portion 33 has a height difference in the Z-axis direction.
  • a gas outlet 31 and a gas outlet 32 are provided at positions of the S-shaped portion 33 of the gas supply pipe 3 facing the surface 6a of the base material 6.
  • the gas outlet 31 and the gas outlet 32 are each composed of a plurality of openings, and the openings are arranged in a row along the X-axis direction.
  • the shapes and sizes of the openings are all the same.
  • the opening is circular, its size (diameter) is, for example, 1 to 50 mm, preferably 5 to 25 mm.
  • the raw material gas flowing inside the gas supply pipe 3 is supplied in the Z-axis direction with respect to the surface 6a of the base material 6 through the openings of the gas outlet 31 and the gas outlet 32.
  • the portion where the opening of the gas outlet 31 is formed is closer to the surface 6a of the base material 6 than the portion where the opening of the gas outlet 32 is formed. That is, the distance D 1 , which is the vertical distance (distance in the Z-axis direction) from the gas outlet 31 to the surface 6a of the base material 6, is the vertical distance (distance in the Z-axis direction) from the gas outlet 32 to the surface 6a of the base material 6. ) Is shorter than the distance D 2 .
  • the distance D 1 and the distance D 2 are both, for example, 1 to 150 mm, preferably 10 to 100 mm.
  • the cross-sectional shape of the gas supply pipe 3 is not particularly limited, and examples thereof include a circle, an ellipse, a square, a rectangle, and a polygon.
  • the gas supply pipe 3 may have a double pipe structure. In this case, two types of raw material gas can be supplied to the surface 6a of the base material 6 by one gas supply pipe 3.
  • the exhaust pipe 4 is connected to, for example, a vacuum pump (not shown), and the gas contained in the internal space 5 of the housing 2 is exhausted to the outside by driving the vacuum pump.
  • the heating unit 9 (heating unit 9a and heating unit 9b) is not particularly limited, and is, for example, a heater that is a resistance type heater; a coil that heats the base material 6 by an induction heating method; the base material 6 is optically heated. Laser; etc.
  • the heating unit 9 may be embedded in the table 8. In the first embodiment, the heating unit 9a and the heating unit 9b both have the same heating output, and uniformly heat the base material 6 supported by the table 8 in the X-axis direction.
  • the heating unit 9 is actually covered with a cover member (not shown) in the internal space 5 in order to prevent the raw material gas from adhering to the internal space 5.
  • the heating unit 9 may be arranged outside the housing 2 as long as the base material 6 can be appropriately heated.
  • a method of forming the member 7 in such a device 1 will be described.
  • the base material 6 is placed on the table 8 with the surface 6a facing up.
  • the base material 6 may be fixed to the table 8 using any instrument (not shown).
  • the pressure in the internal space 5 is adjusted.
  • the vacuum pump connected to the exhaust pipe 4 is driven to sufficiently reduce the pressure in the internal space 5.
  • the pressure of the internal space 5 after adjustment is, for example, in the range of 10 to 100 kPa.
  • the heating unit 9 is driven. As a result, the base material 6 arranged on the table 8 is uniformly heated.
  • the raw material gas is introduced into the gas supply pipe 3 from the outside of the housing 2.
  • the raw material gas for example, a mixed gas containing methane, silicon tetrachloride and hydrogen
  • the raw material gas flows through the inside of the gas supply pipe 3 to reach the S-shaped portion 33, and from the openings constituting the gas outlet 31 and the gas outlet 32. It is supplied toward the surface 6a of the heated substrate 6.
  • a thermal CVD reaction occurs in the vicinity of the surface 6a of the base material 6, and a member 7 (for example, a SiC film) is formed on the surface 6a of the base material 6.
  • the distance D 1 from the gas outlet 31 to the surface 6a of the base material 6 is shorter than the distance D 2 from the gas outlet 32 to the surface 6a of the base material 6. Therefore, in the region facing the gas outlet 31, the supply amount of the raw material gas is larger than in the region facing the gas outlet 32, more thermal CVD reactions occur, and the thickness of the formed member 7 increases. .. In this way, as shown in FIG. 1, the member 7 having a stepped surface is obtained. Such a member 7 has portions having different thicknesses. That is, in the member 7 shown in FIG. 1, the left side portion in FIG. 1 is thicker than the right side portion in FIG. 1.
  • the laminated body composed of the member 7 and the base material 6 is taken out from the housing 2.
  • the base material 6 may be removed from the laminate and only the member 7 may be used.
  • the removed member 7 is subjected to processing such as cutting and polishing to form a step or a hole to obtain a final product.
  • the member 7 is a final product. It can be said that it is a near-net shape member having a similar shape. In this case, for example, the amount of processing is reduced when the final product is obtained from the member 7 which is a near net shape member than when the final product is obtained from the flat plate-shaped member. Therefore, the cost is also excellent.
  • the near net shape member when the near net shape member is obtained, the time required for forming the portion to be removed by processing, the electric power cost, the raw material cost, etc. are reduced as compared with the case of obtaining the flat plate-shaped member. Excellent in cost.
  • the member 7 is a SiC film
  • a large final product specifically, for example, a large focus ring having a diameter of 300 mm and a thickness of more than 3 mm
  • FIG. 2 is a cross-sectional view schematically showing the device 1 of the second embodiment.
  • the same parts as those of the first embodiment described with reference to FIG. 1 are indicated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted.
  • the number of gas supply pipes 3 for supplying the raw material gas to the base material 6 is not limited to one.
  • two gas supply pipes 3 that is, a gas supply pipe 3a and a gas supply pipe 3b
  • the gas supply pipe 3a has a gas outlet 31
  • the gas supply pipe 3b has a gas outlet. 32 are provided respectively.
  • the flow rate of the raw material gas flowing inside the gas supply pipe 3a and the gas supply pipe 3b is the same. Also in the second embodiment, the distance D 1 from the gas outlet 31 to the surface 6a of the base material 6 is shorter than the distance D 2 from the gas outlet 32 to the surface 6a of the base material 6. Therefore, in the region facing the gas outlet 31, the supply amount of the raw material gas is larger than in the region facing the gas outlet 32, more thermal CVD reactions occur, and the thickness of the formed member 7 increases. .. In this way, the member 7 which is a near net shape member can be easily obtained.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view schematically showing the device 1 of the third embodiment.
  • the same parts as those of the first and second embodiments described with reference to FIGS. 1 and 2 are indicated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted.
  • the distance D1 from the gas outlet 31 to the surface 6a of the base material 6 and the distance D2 from the gas outlet 32 to the surface 6a of the base material 6 are the same.
  • the flow rate of the raw material gas flowing inside the gas supply pipe 3a (flow rate to the gas outlet 31) is the flow rate of the raw material gas flowing inside the gas supply pipe 3b (flow rate to the gas outlet 32).
  • the supply amount of the raw material gas is larger than in the region facing the gas outlet 32, more thermal CVD reactions occur, and the thickness of the formed member 7 increases. .. In this way, the member 7 which is a near net shape member can be easily obtained.
  • the black arrows coming out of the gas outlet 31 and the gas outlet 32 show the raw material gas and its flow rate.
  • the black arrows coming out of the gas outlet 31 are referred to as gas. It is drawn larger than the black arrow coming out of the exit 32.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view schematically showing the device 1 of the fourth embodiment.
  • the same parts as those of the first to third embodiments described with reference to FIGS. 1 to 3 are indicated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted.
  • the distance D 1 and the distance D 2 are the same.
  • the flow rate of the raw material gas flowing inside the gas supply pipe 3a and the gas supply pipe 3b is the same.
  • the size of the opening constituting the gas outlet 31 is larger than the size of the opening constituting the gas outlet 32. Therefore, in the region facing the gas outlet 31, the supply amount of the raw material gas is larger than in the region facing the gas outlet 32, more thermal CVD reactions occur, and the thickness of the formed member 7 increases. .. In this way, the member 7 which is a near net shape member can be easily obtained.
  • the number of openings constituting the gas outlet 31 and the gas outlet 32 is set to one, but the gas outlet 31 and the gas outlet 32 each have a plurality of openings. It may be configured, or it may be configured by a plurality of openings of the same number.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view schematically showing the device 1 of the fifth embodiment.
  • the same parts as those of the first to fourth embodiments described with reference to FIGS. 1 to 4 are indicated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted.
  • the number of gas supply pipes 3 is one, as in the first embodiment (FIG. 1). However, the gas supply pipe 3 does not have the S-shaped portion 33.
  • the portion corresponding to the S-shaped portion 33 is linear along the X-axis direction, and a gas outlet 31 composed of a plurality of openings having the same vertical distance to the surface 6a of the base material 6 is provided in this portion. ..
  • the flow rate of the raw material gas discharged from the opening constituting the gas outlet 31 is the same.
  • the heating output of the heating unit 9a is larger than the heating output of the heating unit 9b. Therefore, the heated base material 6 has different temperatures in the direction along the surface 6a of the base material. More specifically, in the fifth embodiment, the heated substrate 6 has different temperatures in the X-axis direction (direction along the surface 81). Specifically, the temperature of the base material 6 is higher on the left side in FIG. 5 where the heating portion 9a is arranged than on the right side in FIG. 5 where the heating portion 9b is arranged. More thermal CVD reactions occur on the left side of FIG. 5 than on the right side of FIG. 5, and the thickness of the formed member 7 increases. In this way, the member 7 which is a near net shape member can be easily obtained.
  • the radial lines drawn around the heating unit 9 show the heating output of the heating unit 9 and its size, and in FIG. 5, in order to make it visually easy to understand, the heating unit 9a is shown.
  • the surrounding radial lines are drawn larger than the radial lines around the heating unit 9b.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view schematically showing the device 1 of the sixth embodiment.
  • the same parts as those of the first to fifth embodiments described with reference to FIGS. 1 to 5 are indicated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted.
  • the number of gas supply pipes 3 is one, and the gas is composed of a plurality of openings having the same vertical distance to the surface 6a of the base material 6.
  • An exit 31 is provided. However, as the gas supply pipe 3 approaches the end (right side in FIG.
  • the sizes (diameters) of the plurality of openings constituting the gas outlet 31 gradually decrease, and similarly, the flow rate of the raw material gas discharged from the openings. Is getting smaller and smaller.
  • the sizes of the openings are the same.
  • the heating output is the same for the heating unit 9a and the heating unit 9b.
  • the thermal CVD reaction decreases, and the thickness of the formed member 7 gradually decreases.
  • the member 7 having an inclined surface that descends from the left side to the right side in FIG. 6 is obtained.
  • the member 7 having such an inclined surface also has a portion having a different thickness. That is, the left side portion in FIG. 6 is thicker than the right side portion in FIG.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view schematically showing the device 1 of the seventh embodiment.
  • the same parts as those of the first to sixth embodiments described with reference to FIGS. 1 to 6 are indicated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted.
  • the seventh embodiment is the same as the first embodiment except for the shape of the base material 6. That is, in the first to sixth embodiments, the flat plate-shaped base material 6 is shown, but the base material 6 is not limited to this, and the base material 6 may have a step as shown in FIG. 7.
  • the surface 6a of the base material 6 is a stepped surface.
  • the distance D 1 from the gas outlet 31 to the surface 6a of the base material 6 is shorter than the distance D 2 from the gas outlet 32 to the surface 6a of the base material 6. Therefore, in the region facing the gas outlet 31, the supply amount of the raw material gas is larger than in the region facing the gas outlet 32, more thermal CVD reactions occur, and the thickness of the formed member 7 increases. .. In this way, the member 7 which is a near net shape member can be easily obtained.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view schematically showing the device 1 of the eighth embodiment.
  • the base material 6 shown in FIG. 8 is a flat plate having a recess near the center.
  • the number of gas supply pipes 3 is one, as in the first embodiment (FIG. 1). However, the gas supply pipe 3 does not have the S-shaped portion 33.
  • the portion corresponding to the S-shaped portion 33 is linear along the X-axis direction, and a gas outlet 31 composed of a plurality of openings having the same vertical distance to the surface 81 of the table 8 is provided in this portion.
  • the sizes (diameters) of the openings constituting the gas outlet 31 are different, and the larger the size of the openings, the larger the flow rate of the raw material gas emitted from the openings.
  • the region facing the larger opening increases the thermal CVD reaction and the thickness of the formed member 7 increases. After that, the laminated body composed of the member 7 and the base material 6 is taken out from the housing 2.
  • the taken-out laminate is subjected to processing such as cutting and polishing to form a step or a hole to obtain a final product.
  • processing such as cutting and polishing to form a step or a hole to obtain a final product.
  • the laminated body is a near-net shape member having a shape close to that of the final product.
  • the final product is obtained from the laminate which is a near net shape member. The more it is obtained, the less the amount of processing is. Therefore, the cost is also excellent.
  • the SiC film is very hard and requires a lot of time for processing. Therefore, it is particularly useful to obtain the laminated body which is a near net shape member. Also, when obtaining a large final product (specifically, for example, a large focus ring having a diameter of 300 mm and a thickness of more than 3 mm), it is very useful to use the laminate which is a near net shape member. Is.
  • the member 7 is formed on the side of the front surface 6a of the base material 6, but the member 7 may be formed on the side of the back surface 6b of the base material 6.
  • the back surface 6b of the base material 6 is exposed in the internal space 5 of the housing 2. Therefore, for example, instead of the table 8, an instrument (not shown) that holds only a part (for example, an end portion) of the base material 6 may be provided.
  • the gas outlet 31 and the gas outlet 32 are arranged at positions facing the back surface 6b of the base material 6. As a result, the raw material gas is also supplied to the back surface 6b of the base material 6, and the member 7 in contact with the back surface 6b is formed.
  • the member 7 is formed only on one base material 6, but the member 7 may be formed on each of the plurality of base materials 6.
  • the number of gas supply pipes 3 is increased according to the number of base materials 6.
  • the raw material gas is also supplied to the front surface 6a and / or the back surface 6b of the plurality of base materials 6, and the member 7 is formed in each of them.
  • the number of gas outlets is a desired member. It is appropriately set according to the shape of 7, and may be 3 or more.
  • the number of gas outlets is three or more, for at least one of the gas outlets, the vertical distance to the surface 6a of the base material 6, the flow rate of the raw material gas to be discharged, the flow rate to the outlet of the raw material gas, and the openings constituting the outlets. It suffices if the sizes of are different.
  • the vertical distance to the surface 6a of the base material 6 may be the same for the two gas outlets, or the flow rate of the raw material gas emitted may be the same.
  • the shape of the base material 6 is not limited to the shape shown in the above-described embodiment (FIGS. 1 to 8), and is appropriately changed depending on, for example, the shape of the member 7 to be formed, the intended use, and the like.
  • the shape of the base material 6 when viewed from the front surface 6a (or the back surface 6b) includes, but is not limited to, a rectangle, a circle, an ellipse, and a donut shape.
  • the size (maximum length) of the base material 6 is, for example, 10 mm to 400 mm.
  • the material of the base material 6 is not particularly limited, but a material having heat resistance is preferable.
  • the base material 6 preferably contains at least one selected from the group consisting of carbon, metal, metal carbides, metal oxides and metal nitrides, and may be SiC.
  • the "metal” is selected from the group consisting of, for example, silicon (Si), tantalum (Ta), titanium (Ti), aluminum (Al), tungsten (W), molybdenum (Mo) and magnesium (Mg). At least one of these is mentioned.
  • the obtained member 7 may be a member having portions having different thicknesses, and its shape is appropriately changed according to its use.
  • the thickness of the member 7 is, for example, 1 mm to 50 mm, preferably 3 mm to 30 mm, and more preferably 4 mm to 20 mm.
  • the difference in the thickness of the portions is, for example, 0.1 to 30 mm, preferably 1 to 20 mm.
  • the obtained member 7 is a near-net shape member, and is preferably a member that becomes a member for a semiconductor manufacturing apparatus used in semiconductor manufacturing by a slight processing.
  • the member for a semiconductor manufacturing apparatus preferably include a member for a film forming apparatus, a member for an etching apparatus, a focus ring, an edge ring, a susceptor, an electrode, or an exhaust port.
  • the member 7 is not limited to the SiC film.
  • the member 7 preferably contains at least one selected from the group consisting of metal carbides, metal oxides, metal nitrides, boron carbides, boron oxides and boron nitrides.
  • examples of the metal include at least one selected from the group consisting of Si, Ta, Ti, Al, W, Mo and Mg.
  • the material of the base material 6 and the material of the member 7 may be the same. For example, if both the base material 6 and the member 7 are SiC, the member 7 which is a SiC film is locally placed on the substrate 6 which is a SiC member having a partially recessed portion as in the eighth embodiment described above.
  • the base material 6 is a SiC member that is partially consumed by etching using plasma or the like to form a recess, and the consumed portion of the SiC member is repaired by such a method to repair SiC.
  • the members can be reused.
  • the obtained member (SiC film or the like) may have a different structure (crystallite size, crystal orientation, etc.) for each portion having a different thickness. Therefore, the present inventors conducted a test to demonstrate this.
  • three gas outlets gas outlets A to C are arranged at positions facing the surface of the base material, and the flow rate of the raw material gas discharged from each gas outlet (unit: sccm). ) are different as shown in Table 1 below.
  • the size of the opening was the same, and the vertical distance to the surface of the base material was also the same. Further, the base material was uniformly heated during the thermal CVD reaction.
  • the SiC film thus obtained had a different thickness at each position facing each gas outlet. Specifically, as the flow rate of the raw material gas increased, the thickness increased in the order of the gas outlets A, B, and C.
  • X-ray diffraction data was obtained at each position facing each gas outlet, and the crystallite size (unit: nm) was determined. The results are shown in Table 1 below.
  • the crystallite size was different depending on the position facing each gas outlet. Therefore, it was demonstrated that the obtained SiC film has a different structure (in this case, crystallite size) for each portion having a different thickness.

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Abstract

本発明は、基材の表面の上に、熱ＣＶＤ法によって、厚さが異なる部分を有する部材を形成する方法であって、上記基材を加熱しつつ、上記表面に原料ガスをガス出口から供給し、下記条件１～３の少なくともいずれかを満たす、部材形成方法に関する。条件１：上記表面と対向する位置に複数の上記ガス出口が配置され、上記ガス出口から上記表面までの垂直距離が上記ガス出口ごとに異なる。条件２：上記表面と対向する位置に複数の上記ガス出口が配置され、上記ガス出口から出る上記原料ガスの流量が上記ガス出口ごとに異なる。条件３：加熱された上記基材が、上記表面に沿った方向に、異なる温度を有する。

Description

部材形成方法、積層体製造方法および部材形成装置
　本発明は、部材形成方法、積層体製造方法および部材形成装置に関する。
　従来、ニアネットシェイプ部材の製造が行なわれている（特許文献１）。
日本国特開２０００－１９９０６３号公報
　ニアネットシェイプ部材は、最終製品（完成品）に近い形状を有する部材であり、例えば、厚さが異なる部分を有する部材（段差面を有する部材、傾斜面を有する部材など）である。
　例えば、平板状の部材から最終製品を得る場合と比較して、ニアネットシェイプ部材を用いることで、最終製品の形状を得るために要する加工量が低減し、コスト面も優れる。
　本発明は、以上の点を鑑みてなされたものであり、ニアネットシェイプ部材を容易に得ることを目的とする。
　本発明者らは、鋭意検討した結果、下記構成を採用することにより、上記目的が達成されることを見出し、本発明を完成させた。
　すなわち、本発明は、以下の［１］～［１０］を提供する。
［１］基材の表面の上に、熱ＣＶＤ法によって、厚さが異なる部分を有する部材を形成する方法であって、上記基材を加熱しつつ、上記表面に原料ガスをガス出口から供給し、下記条件１～３の少なくともいずれかを満たす、部材形成方法。
　条件１：上記表面と対向する位置に複数の上記ガス出口が配置され、上記ガス出口から上記表面までの垂直距離が上記ガス出口ごとに異なる。
　条件２：上記表面と対向する位置に複数の上記ガス出口が配置され、上記ガス出口から出る上記原料ガスの流量が上記ガス出口ごとに異なる。
　条件３：加熱された上記基材が、上記表面に沿った方向に、異なる温度を有する。
［２］上記条件２において、上記原料ガスの上記ガス出口までの流量が、上記ガス出口ごとに異なる、上記［１］に記載の部材形成方法。
［３］上記条件２において、上記ガス出口を構成する開口のサイズが、上記ガス出口ごとに異なる、上記［１］に記載の部材形成方法。
［４］上記ガス出口が、１つの開口または複数の開口によって構成される、上記［１］～［３］のいずれかに記載の部材形成方法。
［５］上記部材が、金属炭化物、金属酸化物、金属窒化物、ホウ素炭化物、ホウ素酸化物およびホウ素窒化物からなる群から選ばれる少なくとも１種を含有する、上記［１］～［４］のいずれかに記載の部材形成方法。
［６］上記部材は、上記厚さが異なる部分ごとに異なる構造を有する、上記［１］～［５］のいずれかに記載の部材形成方法。
［７］上記部材が、半導体製造の際に使用される半導体製造装置用部材となる部材であって、上記半導体製造装置用部材が、成膜装置用部材、エッチング装置用部材、フォーカスリング、エッジリング、サセプタ、電極または排気口である、上記［１］～［６］のいずれかに記載の部材形成方法。
［８］上記基材が、炭素、金属、金属炭化物、金属酸化物および金属窒化物からなる群から選ばれる少なくとも１種を含有する、上記［１］～［７］のいずれかに記載の部材形成方法。
［９］上記［１］～［８］のいずれかに記載の部材形成方法を用いて、上記基材および上記部材を有する積層体を製造する、積層体製造方法。
［１０］基材の表面の上に、熱ＣＶＤ法によって、厚さが異なる部分を有する部材を形成する装置であって、上記基材を加熱しつつ、上記表面に原料ガスをガス出口から供給し、下記条件１～３の少なくともいずれかを満たす、部材形成装置。
　条件１：上記表面と対向する位置に複数の上記ガス出口が配置され、上記ガス出口から上記表面までの垂直距離が上記ガス出口ごとに異なる。
　条件２：上記表面と対向する位置に複数の上記ガス出口が配置され、上記ガス出口から出る上記原料ガスの流量が上記ガス出口ごとに異なる。
　条件３：加熱された上記基材が、上記表面に沿った方向に、異なる温度を有する。
　本発明によれば、ニアネットシェイプ部材を容易に得ることができる。
図１は第１の実施形態の装置を模式的に示す断面図である。 図２は第２の実施形態の装置を模式的に示す断面図である。 図３は第３の実施形態の装置を模式的に示す断面図である。 図４は第４の実施形態の装置を模式的に示す断面図である。 図５は第５の実施形態の装置を模式的に示す断面図である。 図６は第６の実施形態の装置を模式的に示す断面図である。 図７は第７の実施形態の装置を模式的に示す断面図である。 図８は第８の実施形態の装置を模式的に示す断面図である。
　本発明の部材形成方法は、基材の表面の上に、熱ＣＶＤ法によって、厚さが異なる部分を有する部材を形成する方法であって、上記基材を加熱しつつ、上記表面に原料ガスをガス出口から供給し、下記条件１～３の少なくともいずれかを満たす、部材形成方法である。
　条件１：上記表面と対向する位置に複数の上記ガス出口が配置され、上記ガス出口から上記表面までの垂直距離が上記ガス出口ごとに異なる。
　条件２：上記表面と対向する位置に複数の上記ガス出口が配置され、上記ガス出口から出る上記原料ガスの流量が上記ガス出口ごとに異なる。
　条件３：加熱された上記基材が、上記表面に沿った方向に、異なる温度を有する。　以下、本発明の実施形態について、詳細に説明する。
 〈第１の実施形態〉
　図１に基づいて、第１の実施形態を説明する。第１の実施形態は、少なくとも、上述した条件１を満たす実施形態である。
　図１は、第１の実施形態の装置１を模式的に示す断面図である。
　図１には、装置１において、熱ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法によって、基材６の表面６ａの上に部材７が形成されている状態が示されている。
　装置１は、主として、ハウジング２と、ハウジング２の外部から内部空間５に至るガス供給管３と、ハウジング２の内部空間５と外部とを接続する排気管４とを有する。
　装置１は、更に、ハウジング２の内部空間５に配置された基材６を加熱するための加熱部９（加熱部９ａおよび加熱部９ｂ）を有する。
　以下、装置１が有する各部について、説明する。
　ハウジング２の内部空間５には、基材６の裏面６ｂを支持するテーブル８が設けられている。テーブル８は、支柱８ａを中心に回転自在であってもよい。
　第１の実施形態において、図１に示す基材６は、平板状であり、表面６ａおよび裏面６ｂは、互いに平行な平面である。
　テーブル８の表面８１と平行な方向のうちのある一方向を「Ｘ軸方向」と呼び、表面８１と垂直な方向を「Ｚ軸方向」と呼ぶ。
　ガス供給管３は、ハウジング２の外部から内部空間５に至り、内部空間５に配置された基材６の表面６ａに、熱ＣＶＤ用の原料ガスを供給する。
　形成する部材７がＳｉＣ膜である場合、原料ガスとしては、例えば、メタン（ＣＨ４）、四塩化ケイ素（ＳｉＣｌ４）および水素（Ｈ２）を含む混合ガスが挙げられるが、これに限定されない。
　ガス供給管３の内部空間５における末端は、閉塞端である。
　ガス供給管３の閉塞端を含む一部（「Ｓ字部３３」と呼ぶ）は、Ｘ軸方向に延び、かつ、途中でＳ字状に屈曲している。このため、Ｓ字部３３は、Ｚ軸方向に高低差を有する。
　ガス供給管３のＳ字部３３における、基材６の表面６ａと対向する位置には、ガス出口３１およびガス出口３２が設けられている。
　ガス出口３１およびガス出口３２は、それぞれ、複数の開口によって構成されており、開口は、Ｘ軸方向に沿って、一列に配列されている。
　第１の実施形態において、開口の形状およびサイズは、いずれも同一である。
　開口が円形である場合、そのサイズ（直径）は、例えば、１～５０ｍｍであり、５～２５ｍｍが好ましい。
　ガス供給管３の内部を流れる原料ガスは、ガス出口３１およびガス出口３２の開口を経て、基材６の表面６ａに対して、Ｚ軸方向に供給される。
　ガス供給管３のＳ字部３３において、ガス出口３１の開口が形成されている部分は、ガス出口３２の開口が形成されている部分よりも、基材６の表面６ａに近い。
　すなわち、ガス出口３１から基材６の表面６ａまでの垂直距離（Ｚ軸方向の距離）である距離Ｄ１は、ガス出口３２から基材６の表面６ａまでの垂直距離（Ｚ軸方向の距離）である距離Ｄ２よりも短い。
　距離Ｄ１および距離Ｄ２は、どちらも、例えば、１～１５０ｍｍであり、１０～１００ｍｍが好ましい。
　ガス供給管３の断面形状は、特に限定されず、例えば、円形、楕円形、正方形、長方形、多角形が挙げられる。
　ガス供給管３は、二重管構造を有していてもよい。この場合、１本のガス供給管３によって、基材６の表面６ａに対して、２種類の原料ガスを供給できる。
　排気管４は、例えば、真空ポンプ（図示せず）に接続しており、この真空ポンプの駆動によって、ハウジング２の内部空間５に含まれる気体を、外部に排気する。
　加熱部９（加熱部９ａおよび加熱部９ｂ）としては、特に限定されず、例えば、抵抗型加熱器であるヒータ；誘導加熱方式で基材６を加熱するコイル；基材６を光学的に加熱するレーザ；等が挙げられる。加熱部９は、テーブル８に埋め込まれていてもよい。
　第１の実施形態では、加熱部９ａおよび加熱部９ｂは、どちらも加熱出力が同じであり、テーブル８に支持された基材６を、Ｘ軸方向に均一に加熱する。
　加熱部９は、内部空間５において、原料ガスが付着することを抑制するため、実際には、カバー部材（図示せず）によって覆われている。
　なお、加熱部９は、基材６を適切に加熱できれば、ハウジング２の外部に配置されていてもよい。
　このような装置１において、部材７を形成する方法を説明する。
　まず、基材６を、表面６ａを上向きにして、テーブル８の上に配置する。任意の器具（図示せず）を用いて、基材６をテーブル８に固定してもよい。
　次に、ハウジング２を密閉してから、内部空間５の圧力を調整する。例えば、排気管４に接続する真空ポンプを駆動させて、内部空間５を十分に減圧する。調整後における内部空間５の圧力は、例えば、１０～１００ｋＰａの範囲である。
　更に、加熱部９を駆動する。これにより、テーブル８の上に配置された基材６が均一に加熱される。
　次に、ハウジング２の外部からガス供給管３に原料ガスを導入する。原料ガス（例えば、メタン、四塩化ケイ素および水素を含む混合ガス）は、ガス供給管３の内部を流通して、Ｓ字部３３に至り、ガス出口３１およびガス出口３２を構成する開口から、加熱された基材６の表面６ａに向けて供給される。
　これにより、基材６の表面６ａの近傍で熱ＣＶＤ反応が生じ、基材６の表面６ａの上に、部材７（例えば、ＳｉＣ膜）が形成される。
　このとき、第１の実施形態においては、ガス出口３１から基材６の表面６ａまでの距離Ｄ１は、ガス出口３２から基材６の表面６ａまでの距離Ｄ２よりも短い。
　このため、ガス出口３１と対面する領域の方が、ガス出口３２と対面する領域よりも、原料ガスの供給量が多くなり、熱ＣＶＤ反応が多く生じ、形成される部材７の厚さが増す。こうして、図１に示すように、段差面を有する部材７が得られる。
　このような部材７は、厚さが異なる部分を有する。すなわち、図１に示す部材７においては、図１中左側部分の方が、図１中右側部分よりも厚い。
　その後、ハウジング２から、部材７および基材６からなる積層体を取り出す。積層体から基材６を除去し、部材７のみを使用してもよい。
　取り出した部材７に対して、切削、研磨などの加工を施すことにより、段差を形成したり、孔を形成したりして、最終製品を得る。
　このとき、最終製品の形状が、部材７と同様に段差面を有する形状（例えば、部材７の相似形であり、かつ、部材７よりも小さい形状）である場合、部材７は、最終製品に近い形状を有するニアネットシェイプ部材であると言える。
　この場合、例えば平板状の部材から最終製品を得るよりも、ニアネットシェイプ部材である部材７から最終製品を得る方が、加工量が減少する。このため、コスト面も優れる。
　更に、ニアネットシェイプ部材を得る場合は、平板状の部材を得るよりも、加工により除去される部分を形成するために要する時間、電力費、原料費などが低減するため、この点からも、コスト面に優れる。
　なお、部材７がＳｉＣ膜である場合、ＳｉＣ膜は非常に硬いため加工に多くの時間を要することから、ニアネットシェイプ部材である部材７を得ることは、特に有用である。
　また、大型の最終製品（具体的には、例えば、直径３００ｍｍ、厚さ３ｍｍを超える大型のフォーカスリング）を得る場合にも、ニアネットシェイプ部材である部材７を用いることは、非常に有用である。
 〈第２の実施形態〉
　図２に基づいて、第２の実施形態を説明する。第２の実施形態は、少なくとも、上述した条件１を満たす実施形態である。
　図２は、第２の実施形態の装置１を模式的に示す断面図である。図１に基づいて説明した第１の実施形態と同一の部分は同一の符号で示し、説明も省略する。
　基材６に原料ガスを供給するガス供給管３の本数は、１本に限定されない。第２の実施形態では、２本のガス供給管３（すなわち、ガス供給管３ａおよびガス供給管３ｂ）が備えられ、ガス供給管３ａにはガス出口３１が、ガス供給管３ｂにはガス出口３２がそれぞれ設けられている。ガス供給管３ａとガス供給管３ｂとで、内部を流れる原料ガスの流量は、同じである。
　第２の実施形態においても、ガス出口３１から基材６の表面６ａまでの距離Ｄ１は、ガス出口３２から基材６の表面６ａまでの距離Ｄ２よりも短い。
　このため、ガス出口３１と対面する領域の方が、ガス出口３２と対面する領域よりも、原料ガスの供給量が多くなり、熱ＣＶＤ反応が多く生じ、形成される部材７の厚さが増す。こうして、ニアネットシェイプ部材である部材７が容易に得られる。
 〈第３の実施形態〉
　図３に基づいて、第３の実施形態を説明する。第３の実施形態は、少なくとも、上述した条件２を満たす実施形態である。
　図３は、第３の実施形態の装置１を模式的に示す断面図である。図１～図２に基づいて説明した第１～第２の実施形態と同一の部分は同一の符号で示し、説明も省略する。
　第３の実施形態では、ガス出口３１から基材６の表面６ａまでの距離Ｄ１と、ガス出口３２から基材６の表面６ａまでの距離Ｄ２とは、同じである。
　もっとも、第３の実施形態では、ガス供給管３ａの内部を流れる原料ガスの流量（ガス出口３１までの流量）が、ガス供給管３ｂの内部を流れる原料ガスの流量（ガス出口３２までの流量）よりも多い。
　このため、ガス出口３１と対面する領域の方が、ガス出口３２と対面する領域よりも、原料ガスの供給量が多くなり、熱ＣＶＤ反応が多く生じ、形成される部材７の厚さが増す。こうして、ニアネットシェイプ部材である部材７が容易に得られる。
　なお、ガス出口３１およびガス出口３２から出る黒矢印は、原料ガスおよびその流量を図示したものであり、図３では、視覚的に分かりやすくするために、ガス出口３１から出る黒矢印を、ガス出口３２から出る黒矢印よりも大きく描いている。
 〈第４の実施形態〉
　図４に基づいて、第４の実施形態を説明する。第４の実施形態は、少なくとも、上述した条件２を満たす実施形態である。
　図４は、第４の実施形態の装置１を模式的に示す断面図である。図１～図３に基づいて説明した第１～第３の実施形態と同一の部分は同一の符号で示し、説明も省略する。
　第４の実施形態では、距離Ｄ１と距離Ｄ２とが同じである。更に、第４の実施形態では、ガス供給管３ａとガス供給管３ｂとで、内部を流れる原料ガスの流量も同じである。
　もっとも、第４の実施形態では、ガス出口３１を構成する開口のサイズが、ガス出口３２を構成する開口のサイズよりも大きい。
　このため、ガス出口３１と対面する領域の方が、ガス出口３２と対面する領域よりも、原料ガスの供給量が多くなり、熱ＣＶＤ反応が多く生じ、形成される部材７の厚さが増す。こうして、ニアネットシェイプ部材である部材７が容易に得られる。
　なお、図４では、便宜的に、ガス出口３１およびガス出口３２を構成する開口の個数を、それぞれ、１個ずつにしているが、ガス出口３１およびガス出口３２は、それぞれ、複数の開口によって構成されていてもよく、同じ個数の複数の開口によって構成されていてもよい。
 〈第５の実施形態〉
　図５に基づいて、第５の実施形態を説明する。第５の実施形態は、少なくとも、上述した条件３を満たす実施形態である。
　図５は、第５の実施形態の装置１を模式的に示す断面図である。図１～図４に基づいて説明した第１～第４の実施形態と同一の部分は同一の符号で示し、説明も省略する。
　第５の実施形態では、第１の実施形態（図１）と同様に、ガス供給管３の本数は１本である。もっとも、ガス供給管３には、Ｓ字部３３は無い。Ｓ字部３３に相当する部分は、Ｘ軸方向に沿って直線状であり、この部分に、基材６の表面６ａまでの垂直距離が同じ複数の開口からなるガス出口３１が設けられている。ガス出口３１を構成する開口から出る原料ガスの流量は、いずれも同じである。
　第５の実施形態においては、加熱部９ａの加熱出力が、加熱部９ｂの加熱出力よりも大きい。このため、加熱された基材６は、基材の表面６ａに沿った方向に、異なる温度を有する。より詳細には、第５の実施形態において、加熱された基材６は、Ｘ軸方向（表面８１に沿った方向）に、異なる温度を有する。具体的には、基材６の温度は、加熱部９ａが配置されている図５中左側の方が、加熱部９ｂが配置されている、図５中右側よりも高い。
　図５中左側の方が図５中右側よりも熱ＣＶＤ反応が多く生じ、形成される部材７の厚さが増す。こうして、ニアネットシェイプ部材である部材７が容易に得られる。
　なお、加熱部９の周囲に記載された放射状の線は、加熱部９の加熱出力およびその大きさを図示したものであり、図５では、視覚的に分かりやすくするために、加熱部９ａの周囲にある放射状の線を、加熱部９ｂの周囲にある放射状の線よりも大きく描いている。
 〈第６の実施形態〉
　図６に基づいて、第６の実施形態を説明する。第６の実施形態は、少なくとも、上述した条件２を満たす実施形態である。
　図６は、第６の実施形態の装置１を模式的に示す断面図である。図１～図５に基づいて説明した第１～第５の実施形態と同一の部分は同一の符号で示し、説明も省略する。
　第６の実施形態では、第５の実施形態（図５）と同様に、ガス供給管３の本数は１本であり、基材６の表面６ａまでの垂直距離が同じ複数の開口からなるガス出口３１が設けられている。
　もっとも、ガス供給管３の末端（図６中右側）に近づくに従い、ガス出口３１を構成する複数の開口のサイズ（直径）が徐々に小さくなっており、同様に、開口から出る原料ガスの流量も徐々に小さくなっている。ただし、図６においては、便宜的に、開口のサイズをいずれも同一にして描いている。
　なお、加熱部９ａと加熱部９ｂとで、加熱出力は同じである。
　この場合、ガス供給管３の末端（図６中右側）に近づくに従い、熱ＣＶＤ反応が少なくなり、形成される部材７の厚さが徐々に減る。こうして、図６中左側から右側に向けて下がる傾斜面を有する部材７が得られる。
　このような傾斜面を有する部材７も、厚さが異なる部分を有する。すなわち、図６中左側部分の方が、図６中右側部分よりも厚さが大きい。
 〈第７の実施形態〉
　図７に基づいて、第７の実施形態を説明する。第７の実施形態は、少なくとも、上述した条件１を満たす実施形態である。
　図７は、第７の実施形態の装置１を模式的に示す断面図である。図１～図６に基づいて説明した第１～第６の実施形態と同一の部分は同一の符号で示し、説明も省略する。
　第７の実施形態は、基材６の形状以外は、第１の実施形態と同じである。
　すなわち、第１～第６の実施形態では、平板状の基材６を示したが、これに限定されず、基材６は、図７に示すように、段差を有していてもよい。この場合、基材６の表面６ａが段差面となっている。
　第７の実施形態においても、ガス出口３１から基材６の表面６ａまでの距離Ｄ１は、ガス出口３２から基材６の表面６ａまでの距離Ｄ２よりも短い。
　このため、ガス出口３１と対面する領域の方が、ガス出口３２と対面する領域よりも、原料ガスの供給量が多くなり、熱ＣＶＤ反応が多く生じ、形成される部材７の厚さが増す。こうして、ニアネットシェイプ部材である部材７が容易に得られる。
〈第８の実施形態〉
　図８に基づいて、第８の実施形態を説明する。第８の実施形態は、少なくとも、上述した条件２を満たす実施形態である。
　図８は、第８の実施形態の装置１を模式的に示す断面図である。図１～図７に基づいて説明した第１～第７の実施形態と同一の部分は同一の符号で示し、説明も省略する。
　第８の実施形態において、図８に示す基材６は、中央付近に凹部を有する平板である。
　第８の実施形態では、第１の実施形態（図１）と同様に、ガス供給管３の本数は１本である。もっとも、ガス供給管３には、Ｓ字部３３は無い。Ｓ字部３３に相当する部分は、Ｘ軸方向に沿って直線状であり、この部分に、テーブル８の表面８１までの垂直距離が同じ複数の開口からなるガス出口３１が設けられている。
　第８の実施形態では、ガス出口３１を構成する開口のサイズ（直径）がそれぞれ異なり、サイズの大きい開口ほど、開口から出る原料ガスの流量が大きくなっている。
　この場合、サイズの大きい開口に対面する領域ほど、熱ＣＶＤ反応が多くなり、形成される部材７の厚さが増す。
　その後、ハウジング２から、部材７および基材６からなる積層体を取り出す。取り出した積層体に対して、切削、研磨などの加工を施すことにより、段差を形成したり、孔を形成したりして、最終製品を得る。
　このとき、最終製品の形状が、上記積層体と同様の形状である場合、上記積層体は、最終製品に近い形状を有するニアネットシェイプ部材であると言える。
　この場合、例えば、図８の基板６のように中央部に凹部を有する部材の全面に成膜等をしてから最終製品を得るよりも、ニアネットシェイプ部材である上記積層体から最終製品を得る方が、加工量が減少する。このため、コスト面も優れる。
　なお、部材７がＳｉＣ膜である場合、ＳｉＣ膜は非常に硬いため加工に多くの時間を要することから、ニアネットシェイプ部材である上記積層体を得ることは、特に有用である。
　また、大型の最終製品（具体的には、例えば、直径３００ｍｍ、厚さ３ｍｍを超える大型のフォーカスリング）を得る場合にも、ニアネットシェイプ部材である上記積層体を用いることは、非常に有用である。
 〈その他の実施形態〉
　上述した実施形態では、基材６の表面６ａの側に部材７を形成したが、基材６の裏面６ｂの側に部材７を形成してもよい。
　この場合、ハウジング２の内部空間５において、基材６の裏面６ｂを露出させる。そのために、例えば、テーブル８に代えて、基材６の一部（例えば端部）のみを保持する器具（図示せず）を設けてもよい。
　そのうえで、基材６の裏面６ｂと対向する位置にも、例えば、ガス出口３１およびガス出口３２を配置する。これにより、基材６の裏面６ｂに対しても原料ガスが供給されて、この裏面６ｂに接する部材７が形成される。
　更に、上述した実施形態では、一枚の基材６に対してのみ部材７を形成したが、複数の基材６に対して、それぞれ、部材７を形成してもよい。
　この場合、例えば、基材６の個数に応じて、ガス供給管３の本数を増やす。これにより、複数の基材６の表面６ａおよび／または裏面６ｂに対しても原料ガスが供給されて、それぞれに、部材７が形成される。
　更に、上述した実施形態では、ガス出口が１つ（ガス出口３１）である場合または２つ（ガス出口３１およびガス出口３２）である場合を示したが、ガス出口の個数は、所望する部材７の形状に応じて、適宜設定され、３つ以上であってもよい。
　ガス出口の個数が３つ以上ある場合、そのうち少なくとも一つのガス出口について、基材６の表面６ａまでの垂直距離や、出る原料ガスの流量、原料ガスの出口までの流量、出口を構成する開口のサイズが異なっていればよい。例えば、ガス出口の個数が３つある場合、そのうち２つのガス出口について、基材６の表面６ａまでの垂直距離は同じであったり、出る原料ガスの流量が同じであったりしてもよい。
 〈基材〉
　基材６の形状は、上述した実施形態（図１～図８）で示した形状に限定されず、例えば、形成される部材７の形状、用途などに、応じて適宜変更される。
　例えば、基材６を表面６ａ（または裏面６ｂ）の側から見たときの形状としては、矩形、円形、楕円形、ドーナッツ形などが挙げられるが、これらに限定されない。
　また、基材６の大きさ（最大の長さ）は、例えば１０ｍｍ～４００ｍｍである。
　基材６の素材は、特に限定されないが、耐熱性を有する素材が好ましい。
　具体的には、基材６は、炭素、金属、金属炭化物、金属酸化物および金属窒化物からなる群から選ばれる少なくとも１種を含有することが好ましく、ＳｉＣであってもよい。
　ここで、「金属」としては、例えば、ケイ素（Ｓｉ）、タンタル（Ｔａ）、チタン（Ｔｉ）、アルミニウム（Ａｌ）、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）およびマグネシウム（Ｍｇ）からなる群から選ばれる少なくとも１種が挙げられる。
 〈部材（ニアネットシェイプ部材）〉
　得られる部材７は、厚さが異なる部分を有する部材であればよく、その形状は、その用途に応じて、適宜変更される。
　部材７の厚さは、例えば１ｍｍ～５０ｍｍであり、３ｍｍ～３０ｍｍが好ましく、４ｍｍ～２０ｍｍがより好ましい。
　なお、部材７において、部分の厚さの差は、例えば、０．１～３０ｍｍであり、１～２０ｍｍが好ましい。
　得られる部材７は、ニアネットシェイプ部材であり、わずかな加工によって、半導体製造の際に使用される半導体製造装置用部材となる部材であることが好ましい。
　ここで、半導体製造装置用部材としては、例えば、成膜装置用部材、エッチング装置用部材、フォーカスリング、エッジリング、サセプタ、電極または排気口が好適に挙げられる。
　部材７は、ＳｉＣ膜に限定されない。
　部材７は、金属炭化物、金属酸化物、金属窒化物、ホウ素炭化物、ホウ素酸化物およびホウ素窒化物からなる群から選ばれる少なくとも１種を含有することが好ましい。
　ここで、金属としては、例えば、Ｓｉ、Ｔａ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｗ、ＭｏおよびＭｇからなる群から選ばれる少なくとも１種が挙げられる。
　なお、基材６の素材と、部材７の素材は、同一であってもよい。例えば、基材６および部材７がいずれもＳｉＣであれば、上述の第８の実施形態のように、部分的に凹部を有するＳｉＣ部材である基板６に、ＳｉＣ膜である部材７を局所的に成膜し、得られた積層体に加工を施すことで、基材６よりも大きなＳｉＣ部材を得ることができる。
　この場合は、得られた積層体が、ニアネットシェイプ部材となる。具体的には、例えば、基材６はプラズマ等を用いたエッチングにより部分的に消耗されて凹部が形成されたＳｉＣ部材であり、このような方法によりＳｉＣ部材の消耗部分を修復して、ＳｉＣ部材を再利用することが可能となる。
　上述した実施形態において、得られた部材（ＳｉＣ膜など）は、厚さが異なる部分ごとに構造（結晶子サイズ、結晶方位など）が異なる場合がある。
　そこで、本発明者らは、これを実証する試験を行なった。
　具体的には、炭素製の基材の表面に対して、メタン（ＣＨ４）、四塩化ケイ素（ＳｉＣｌ４）および水素（Ｈ２）を含む混合ガス（構成元素のモル比Ｃ／Ｓｉ＝１、Ｈ／Ｓｉ＝１４）を供給して、熱ＣＶＤ反応を生じさせて、ＳｉＣ膜を形成した。
　このとき、上述した条件２を満たすために、基材の表面と対向する位置に、３つのガス出口（ガス出口Ａ～Ｃ）を配置し、各ガス出口から出る原料ガスの流量（単位：ｓｃｃｍ）を、下記表１に示すように異ならせた。
　なお、各ガス出口について、開口のサイズは同一とし、基材の表面までの垂直距離も同一とした。更に、熱ＣＶＤ反応に際して、基材を均一に加熱した。
　このようにして得られたＳｉＣ膜は、各ガス出口と対向する位置ごとに、異なる厚さを有していた。具体的には、原料ガスの流量が多くなるに従い、ガス出口Ａ、ＢおよびＣの順に、厚さが増えていた。
　得られたＳｉＣ膜の表面について、各ガス出口と対向する位置ごとに、Ｘ線回折データを得て、結晶子サイズ（単位：ｎｍ）を求めた。結果を下記表１に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　上記表１に示すように、得られたＳｉＣ膜の表面においては、各ガス出口と対向する位置ごとに、結晶子サイズが異なっていた。
　したがって、得られたＳｉＣ膜については、厚さが異なる部分ごとに構造（この場合、結晶子サイズ）が異なることが実証された。
　本発明を詳細にまた特定の実施態様を参照して説明したが、本発明の精神と範囲を逸脱することなく様々な変更や修正を加えることができることは、当業者にとって明らかである。
　本出願は、２０２０年１２月２４日出願の日本特許出願２０２０－２１４５８４に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。
１：装置
２：ハウジング
３、３ａ、３ｂ：ガス供給管
３１：ガス出口
３２：ガス出口
３３：Ｓ字部
４：排気管
５：内部空間
６：基材
６ａ：基材の表面
６ｂ：基材の裏面
７：部材
８：テーブル
８１：テーブルの表面
８ａ：支柱
９、９ａ、９ｂ：加熱部
Ｄ１、Ｄ２：ガス出口から基材の表面までの垂直距離

Claims (10)

  1. 　基材の表面の上に、熱ＣＶＤ法によって、厚さが異なる部分を有する部材を形成する方法であって、
    　前記基材を加熱しつつ、前記表面に原料ガスをガス出口から供給し、
    　下記条件１～３の少なくともいずれかを満たす、部材形成方法。
    　条件１：前記表面と対向する位置に複数の前記ガス出口が配置され、前記ガス出口から前記表面までの垂直距離が前記ガス出口ごとに異なる。
    　条件２：前記表面と対向する位置に複数の前記ガス出口が配置され、前記ガス出口から出る前記原料ガスの流量が前記ガス出口ごとに異なる。
    　条件３：加熱された前記基材が、前記表面に沿った方向に、異なる温度を有する。
  2. 　前記条件２において、前記原料ガスの前記ガス出口までの流量が、前記ガス出口ごとに異なる、請求項１に記載の部材形成方法。
  3. 　前記条件２において、前記ガス出口を構成する開口のサイズが、前記ガス出口ごとに異なる、請求項１に記載の部材形成方法。
  4. 　前記ガス出口が、１つの開口または複数の開口によって構成される、請求項１～３のいずれか１項に記載の部材形成方法。
  5. 　前記部材が、金属炭化物、金属酸化物、金属窒化物、ホウ素炭化物、ホウ素酸化物およびホウ素窒化物からなる群から選ばれる少なくとも１種を含有する、請求項１～４のいずれか１項に記載の部材形成方法。
  6. 　前記部材は、前記厚さが異なる部分ごとに異なる構造を有する、請求項１～５のいずれか１項に記載の部材形成方法。
  7. 　前記部材が、半導体製造の際に使用される半導体製造装置用部材となる部材であって、
    　前記半導体製造装置用部材が、成膜装置用部材、エッチング装置用部材、フォーカスリング、エッジリング、サセプタ、電極または排気口である、請求項１～６のいずれか１項に記載の部材形成方法。
  8. 　前記基材が、炭素、金属、金属炭化物、金属酸化物および金属窒化物からなる群から選ばれる少なくとも１種を含有する、請求項１～７のいずれか１項に記載の部材形成方法。
  9. 　請求項１～８のいずれか１項に記載の部材形成方法を用いて、前記基材および前記部材を有する積層体を製造する、積層体製造方法。
  10. 　基材の表面の上に、熱ＣＶＤ法によって、厚さが異なる部分を有する部材を形成する装置であって、
    　前記基材を加熱しつつ、前記表面に原料ガスをガス出口から供給し、
    　下記条件１～３の少なくともいずれかを満たす、部材形成装置。
    　条件１：前記表面と対向する位置に複数の前記ガス出口が配置され、前記ガス出口から前記表面までの垂直距離が前記ガス出口ごとに異なる。
    　条件２：前記表面と対向する位置に複数の前記ガス出口が配置され、前記ガス出口から出る前記原料ガスの流量が前記ガス出口ごとに異なる。
    　条件３：加熱された前記基材が、前記表面に沿った方向に、異なる温度を有する。
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