JP2005303045A - Silicon component and manufacturing method thereof - Google Patents
Silicon component and manufacturing method thereof Download PDFInfo
- Publication number
- JP2005303045A JP2005303045A JP2004117800A JP2004117800A JP2005303045A JP 2005303045 A JP2005303045 A JP 2005303045A JP 2004117800 A JP2004117800 A JP 2004117800A JP 2004117800 A JP2004117800 A JP 2004117800A JP 2005303045 A JP2005303045 A JP 2005303045A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- silicon
- coating
- base material
- substrate
- 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.)
- Granted
Links
Images
Landscapes
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
- Drying Of Semiconductors (AREA)
Abstract
Description
本発明は、半導体製造装置内で用いられる部品などをなすシリコン部材およびその製造方法に関するものである。 The present invention relates to a silicon member forming a part used in a semiconductor manufacturing apparatus and a method for manufacturing the same.
従来、液晶用スパッタリング装置、プラズマエッチング装置、ＣＶＤ装置などの半導体製造装置内で用いられる部品などをなす部材としては、石英部材、カーボン部材、シリコン部材、炭化ケイ素部材などが用いられている。 Conventionally, quartz members, carbon members, silicon members, silicon carbide members, and the like have been used as members forming parts used in semiconductor manufacturing apparatuses such as liquid crystal sputtering apparatuses, plasma etching apparatuses, and CVD apparatuses.
石英部材は、主成分が酸化ケイ素（ＳｉＯ２）であるため、高温、高真空の半導体製造装置内で使用されると、この石英から酸素ガスが発生し、この酸素ガスが、半導体製造装置内のガス組成を変化させることがある。また、半導体の製造工程において、ハロゲン元素を含むガスを用いる場合、石英自体がそのハロゲン元素を含むガスにより腐食してしまい、目的とする用途には使用できないという問題がある。 Since the main component of the quartz member is silicon oxide (SiO 2 ), oxygen gas is generated from this quartz when used in a high-temperature, high-vacuum semiconductor manufacturing apparatus, and this oxygen gas is generated in the semiconductor manufacturing apparatus. May change the gas composition. Further, when a gas containing a halogen element is used in the semiconductor manufacturing process, there is a problem that quartz itself is corroded by the gas containing the halogen element and cannot be used for the intended use.
また、カーボン部材は、例えば、高純度化されたカーボン基材と、その表面を覆うように設けられた炭化ケイ素（ＳｉＣ）被膜とから構成されている。ところが、このカーボン基材をなすカーボンの純度は、一般的に、シリコンなどの高純度化されている材料よりも低い。そのため、半導体製造装置内では、一般に、このカーボン部材が高温に曝されると、この熱により、カーボン基材に含まれる不純物が、カーボン部材の表面に拡散する。その結果、例えばＣＶＤ装置内では、不純物により、半導体の製造に用いられるウエハが汚染されるという問題がある。 The carbon member is composed of, for example, a highly purified carbon base material and a silicon carbide (SiC) film provided so as to cover the surface thereof. However, the purity of the carbon constituting this carbon substrate is generally lower than that of highly purified materials such as silicon. Therefore, in general, when the carbon member is exposed to a high temperature in the semiconductor manufacturing apparatus, impurities contained in the carbon base material diffuse to the surface of the carbon member due to the heat. As a result, there is a problem that, for example, in a CVD apparatus, a wafer used for manufacturing a semiconductor is contaminated by impurities.
一方、その表面に炭化ケイ素被膜が設けられているカーボン部材は、炭化ケイ素、および炭素自体がハロゲン元素を含むガスに対する耐久性をある程度有することから、比較的、ハロゲン元素を含むガスに対する耐久性に優れている。 On the other hand, a carbon member having a silicon carbide coating on its surface has a certain degree of durability against silicon carbide and gas containing a halogen element, so that the carbon member has a relatively high durability against a gas containing a halogen element. Are better.
しかしながら、このカーボン部材を半導体製造装置内で使用すると、炭化ケイ素被膜に亀裂が生じることや、使用中にピンホールが生じることが避けらない。例えば、このカーボン部材をＣＶＤ装置に用いた場合、炭化ケイ素被膜に生じた亀裂やピンホールから、カーボン基材に含まれる不純物やガスが拡散して、ＣＶＤ装置内のガスの組成が変化して、半導体の製造に用いられるウエハの電気的特性が変化してしまうという問題がある。 However, when this carbon member is used in a semiconductor manufacturing apparatus, it is inevitable that cracks occur in the silicon carbide coating and that pinholes occur during use. For example, when this carbon member is used in a CVD apparatus, impurities and gas contained in the carbon base material diffuse from cracks and pinholes generated in the silicon carbide film, and the composition of the gas in the CVD apparatus changes. There is a problem in that the electrical characteristics of a wafer used for manufacturing a semiconductor change.
また、このカーボン部材では、カーボン基材が黒色のため、目視による亀裂やピンホールの発見が困難である。それゆえに、ウエハに成膜などの所定の処理を施して、上記のようにその電気特性の異常値をもって初めて、炭化ケイ素被膜に生じた亀裂やピンホールに気付くことが多い。このようなことから、カーボン部材を用いると、ウエハの不良の発生や、ウエハの不良の発生前後における製造工程上の不具合をあらかじめ防止することが困難である。 Moreover, in this carbon member, since the carbon base material is black, it is difficult to find cracks and pinholes by visual observation. Therefore, cracks and pinholes in the silicon carbide film are often noticed only after the wafer is subjected to a predetermined process such as film formation and has an abnormal value of its electrical characteristics as described above. For this reason, when a carbon member is used, it is difficult to prevent in advance the occurrence of a wafer defect and problems in the manufacturing process before and after the occurrence of the wafer defect.
シリコン部材は、実質上シリコンのみで形成されている。シリコンは高純度のものを製造することができる。高純度のシリコンからなるシリコン部材を、半導体製造装置内で用いた場合、上述のような問題は生じない。また、このシリコン部材をＣＶＤ装置内に設けられる支持台（サセプター）として用いた場合、シリコンウエハとシリコン部材の熱膨張率はほぼ等しいため、他材料を用いた時に見られる、支持台とシリコンウエハとの熱膨張係数の差による傷の発生、いわゆるシリコンウエハのスリッピングなどの問題が生じ難く、また、半導体製造装置内の熱伝導効率を制御し易い。しかし、シリコンはハロゲン元素を含むガスに対する耐久性がないため、ハロゲン元素を含むガスを使用する用途には応用できない。 The silicon member is substantially made of only silicon. Silicon can be produced with high purity. When a silicon member made of high-purity silicon is used in a semiconductor manufacturing apparatus, the above problems do not occur. Further, when this silicon member is used as a support base (susceptor) provided in the CVD apparatus, the thermal expansion coefficients of the silicon wafer and the silicon member are almost equal, so that the support base and the silicon wafer can be seen when using other materials. It is difficult for problems such as scratches due to the difference in thermal expansion coefficient from the above, so-called silicon wafer slipping, and the like to easily control the heat conduction efficiency in the semiconductor manufacturing apparatus. However, since silicon has no durability against a gas containing a halogen element, it cannot be applied to an application using a gas containing a halogen element.
炭化ケイ素部材としては、一般に、炭化ケイ素粉末を助剤と共に焼結してなる焼結体が用いられる。ところが、炭化ケイ素粉末の焼結に用いられる助剤は、上記のような不純物と同様に半導体製造装置内を汚染するという問題がある。また、炭化ケイ素部材を半導体製造装置内においてサセプターとして用いる場合、目的に適う外径の炭化ケイ素部材を製造するためには、他の部材を用いる場合と比較にならない程、製造コストが極めて高くなるという問題がある。 As the silicon carbide member, a sintered body obtained by sintering silicon carbide powder together with an auxiliary agent is generally used. However, the auxiliary agent used for sintering the silicon carbide powder has a problem that it contaminates the inside of the semiconductor manufacturing apparatus in the same manner as the above impurities. In addition, when a silicon carbide member is used as a susceptor in a semiconductor manufacturing apparatus, the manufacturing cost is extremely high compared to the case of using other members in order to manufacture a silicon carbide member having an outer diameter suitable for the purpose. There is a problem.
これらの問題を解決するための手段の１つとして、シリコン部材の表面に、ハロゲン元素を含んだガスに対する耐久性を有する被膜を設けることが可能性として考えられる。シリコン部材の表面に、このような被膜を設けた例としては、パワーデバイス用途として、単結晶シリコンの表面に炭化ケイ素被膜を設けたシリコン部材が挙げられる。しかしながら、パワーデバイス用途において、シリコン部材の表面に設けられる被膜は、炭化ケイ素の電気特性を求めるものでシリコン部材の耐久性を高めるために設けられるものではなく、そのため、この被膜は、厚みが薄い上に、基材をなすシリコンとの密着性が不十分であるため、実質的にシリコン部材の耐久性を高める役割を果すことはできない。 As one of means for solving these problems, it is considered as a possibility to provide a film having durability against a gas containing a halogen element on the surface of the silicon member. As an example in which such a coating is provided on the surface of a silicon member, a silicon member in which a silicon carbide coating is provided on the surface of single crystal silicon can be cited as a power device application. However, in the power device application, the coating provided on the surface of the silicon member is not provided for enhancing the durability of the silicon member because the electrical properties of the silicon carbide are required, and thus the coating is thin. Moreover, since the adhesiveness with the silicon forming the base material is insufficient, it cannot substantially play a role of enhancing the durability of the silicon member.
そこで、例えば、特許文献１には、プラズマ装置に適用されるシリコン部品の寿命を向上する目的で、シリコン部材の表面の一部を炭化ケイ素や窒化ケイ素（Ｓｉ３Ｎ４）で被覆する方法が開示されている。この方法の中でも、ＣＶＤ法により、単結晶シリコンからなる基材の表面に炭化ケイ素や窒化ケイ素の被膜を設けることが好ましいとされている。しかしながら、特許文献１に開示されている方法では、ＣＶＤ法により、基材の表面に被膜を設けるのみであり、従来のパワーデバイスの製造方法と比較しても差異がない。よって、この方法では、耐久性に優れるシリコン部材を供給することができない。 Thus, for example, Patent Document 1 discloses a method in which a part of the surface of a silicon member is covered with silicon carbide or silicon nitride (Si 3 N 4 ) for the purpose of improving the life of a silicon component applied to a plasma apparatus. It is disclosed. Among these methods, it is preferable to provide a silicon carbide or silicon nitride film on the surface of a substrate made of single crystal silicon by CVD. However, in the method disclosed in Patent Document 1, only a film is provided on the surface of the base material by the CVD method, and there is no difference even when compared with a conventional method for manufacturing a power device. Therefore, this method cannot supply a silicon member having excellent durability.
また、シリコンからなる基材の表面に設けられる炭化ケイ素被膜の構造を制御する目的で、種々の試みがなされている。例えば、特許文献２には、あらかじめシリコン基材の表面を炭化してから、炭化ケイ素被膜を形成することにより、低温では生成し難いとされている炭化ケイ素被膜の結晶層を形成する方法が開示されている。しかしながら、この方法では、耐久性に優れるシリコン部材を得ることはできない。 Various attempts have been made for the purpose of controlling the structure of the silicon carbide coating provided on the surface of the substrate made of silicon. For example, Patent Document 2 discloses a method of forming a silicon carbide coating crystal layer that is difficult to be produced at low temperatures by carbonizing the surface of a silicon substrate in advance and then forming a silicon carbide coating. Has been. However, this method cannot provide a silicon member having excellent durability.
また、特許文献３には、アルミニウムをドーパントとして添加することにより、シリコン基材の表面に単結晶の炭化ケイ素被膜を形成する方法が開示されている。しかしながら、この方法では、耐久性に優れるシリコン部材を得ることはできない。また、アルミニウムをドーパントとして用いると、アルミニウムはシリコン内ではＰ型のドーパントとして作用する。そして、このアルミニウムは、上記のような不純物と同様に半導体製造装置内を汚染したり、ウエハの抵抗値特性を劣化するなどの問題がある。したがって、この方法を実用化することはできない。
本発明は、前記事情に鑑みてなされたもので、半導体製造装置に適用され、ハロゲン元素を含むガスに対する耐久性に優れ、被膜に生じたピンホールを目視により容易に確認することが可能なシリコン部材およびその製造方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and is applied to a semiconductor manufacturing apparatus, is excellent in durability against a gas containing a halogen element, and is capable of easily confirming a pinhole generated in a film by visual observation. It aims at providing a member and its manufacturing method.
本発明は、上記課題を解決するために、多結晶シリコンからなる基材と、該基材の表面に設けられた無機材料からなる被膜とから構成されるシリコン部材であって、前記基材の表面における算術平均粗さＲａ（ＪＩＳ Ｂ０６０１−１９９４で定める測定方法により測定される値）が０．２５μｍ以上、０．８μｍ以下であるシリコン部材を提供する。 In order to solve the above problems, the present invention is a silicon member composed of a base material made of polycrystalline silicon and a coating made of an inorganic material provided on the surface of the base material, Provided is a silicon member having an arithmetic average roughness Ra (value measured by a measurement method defined in JIS B0601-1994) on the surface of 0.25 μm or more and 0.8 μm or less.
上記シリコン部材において、前記基材の表面における最大高さＲｙ（ＪＩＳ Ｂ０６０１−１９９４で定める測定方法により測定される値）が３．５μｍ以上、７．０μｍ以下であることが好ましい。 In the silicon member, it is preferable that the maximum height Ry (value measured by a measuring method defined in JIS B0601-1994) on the surface of the base material is 3.5 μm or more and 7.0 μm or less.
上記シリコン部材において、前記基材の表面における十点平均粗さＲｚ（ＪＩＳ Ｂ０６０１−１９９４で定める測定方法により測定される値）が１．０μｍ以上、５．０μｍ以下であることが好ましい。 In the silicon member, it is preferable that a ten-point average roughness Rz (a value measured by a measuring method defined in JIS B0601-1994) on the surface of the base material is 1.0 μm or more and 5.0 μm or less.
上記シリコン部材において、前記基材をなす多結晶シリコンの結晶粒の平均粒子径が１ｍｍ以上、２０ｍｍ以下であることが好ましい。 In the silicon member, it is preferable that an average particle diameter of polycrystalline silicon crystal grains forming the base material is 1 mm or more and 20 mm or less.
上記シリコン部材において、前記基材に含まれる酸素の濃度が１．０×１０Ｅ１８ａｔｏｍ／ｃｃ以上、３．０×１０Ｅ１８ａｔｏｍ／ｃｃ以下であることが好ましい。 In the silicon member, it is preferable that the concentration of oxygen contained in the base material is 1.0 × 10E18 atom / cc or more and 3.0 × 10E18 atom / cc or less.
上記シリコン部材において、前記被膜をなす無機材料は炭化ケイ素または窒化ケイ素であることが好ましい。 In the silicon member, the inorganic material forming the coating is preferably silicon carbide or silicon nitride.
上記シリコン部材において、前記被膜の厚みが３μｍ以上、１５０μｍ以下であることが好ましい。 In the silicon member, the thickness of the coating is preferably 3 μm or more and 150 μm or less.
本発明は、多結晶シリコンからなる基材と、該基材の表面に設けられた無機材料からなる被膜とから構成されるシリコン部材の製造方法であって、前記基材の表面を算術平均粗さＲａ（ＪＩＳ Ｂ０６０１−１９９４で定める測定方法により測定される値）が０．２５μｍ以上、０．８μｍ以下となるように加工処理する工程Ａと、該工程Ａにより加工処理された基材の表面に前記被膜を設ける工程Ｂとを備えたシリコン部材の製造方法を提供する。 The present invention is a method for producing a silicon member comprising a base material made of polycrystalline silicon and a coating made of an inorganic material provided on the surface of the base material, wherein the surface of the base material is subjected to arithmetic mean roughness. Step A for processing Ra to be 0.25 μm or more and 0.8 μm or less (value measured by the measurement method defined in JIS B0601-1994), and the surface of the base material processed by Step A The manufacturing method of the silicon member provided with the process B which provides the said film | membrane in A is provided.
本発明のシリコン部材は、多結晶シリコンからなる基材の表面に、無機材料からなる被膜が設けられ、基材の表面における算術平均粗さＲａが０．２５μｍ以上、０．８μｍ以下であるから、基材と被膜との密着性に優れているため、ハロゲン元素を含むガスに対する耐久性や、プラズマエッチング工程に対する耐久性に優れたものとなる。また、被膜にピンホールが生じた場合に、目視により容易にピンホールを確認することができる。 The silicon member of the present invention is provided with a coating made of an inorganic material on the surface of a base material made of polycrystalline silicon, and the arithmetic average roughness Ra on the surface of the base material is 0.25 μm or more and 0.8 μm or less. Since the adhesion between the substrate and the coating is excellent, the durability against a gas containing a halogen element and the durability against a plasma etching process are excellent. Moreover, when a pinhole arises in a film, a pinhole can be confirmed easily visually.
本発明のシリコン部材の製造方法は、多結晶シリコンからなる基材の表面を算術平均粗さＲａが０．２５μｍ以上、０．８μｍ以下となるように加工処理した後、加工処理された基材の表面に無機材料からなる被膜を設けるから、基材と被膜との密着性に優れ、結果として、ハロゲン元素を含むガスに対する耐久性や、プラズマエッチング工程に対する耐久性に優れたシリコン部材を得ることができる。 In the method for producing a silicon member of the present invention, the surface of a base material made of polycrystalline silicon is processed so that the arithmetic average roughness Ra is not less than 0.25 μm and not more than 0.8 μm, and then processed. Since a coating made of an inorganic material is provided on the surface, a silicon member having excellent adhesion between the substrate and the coating and, as a result, durability against a gas containing a halogen element and durability against a plasma etching process is obtained. Can do.
以下、本発明に係るシリコン部材について説明する。
本発明のシリコン部材は、多結晶シリコンからなる基材（以下、「シリコン基材」と略す。）と、このシリコン基材の表面に設けられた無機材料からなる被膜とから概略構成されており、シリコン基材の表面における算術平均粗さＲａが０．２５μｍ以上、０．８μｍ以下である。
Hereinafter, the silicon member according to the present invention will be described.
The silicon member of the present invention is roughly composed of a base material made of polycrystalline silicon (hereinafter abbreviated as “silicon base material”) and a coating film made of an inorganic material provided on the surface of the silicon base material. The arithmetic average roughness Ra on the surface of the silicon substrate is 0.25 μm or more and 0.8 μm or less.
本発明にあっては、シリコン基材の表面における算術平均粗さＲａは、ＪＩＳ Ｂ０６０１−１９９４で定める測定方法によって定義されるものである。
シリコン基材の表面における算術平均粗さＲａが０．２５μｍ未満では、シリコン基材と被膜との密着性に劣るため、シリコン部材はハロゲン元素を含むガスに対する耐久性や、プラズマエッチング工程に対する耐久性に劣るものとなる。一方、シリコン基材の表面における算術平均粗さＲａが０．８μｍを超えると、その表面に設ける無機材料の膜厚が不均一となり好ましくない。
In the present invention, the arithmetic average roughness Ra on the surface of the silicon substrate is defined by a measurement method defined in JIS B0601-1994.
When the arithmetic average roughness Ra on the surface of the silicon substrate is less than 0.25 μm, the adhesion between the silicon substrate and the film is inferior, so the silicon member has durability against a gas containing a halogen element and durability against a plasma etching process. It becomes inferior to. On the other hand, when the arithmetic average roughness Ra on the surface of the silicon substrate exceeds 0.8 μm, the film thickness of the inorganic material provided on the surface is not preferable.
また、シリコン基材の表面における算術平均粗さＲａが０．２５μｍ以上、０．８μｍ以下で、ＪＩＳ Ｂ０６０１−１９９４で定める測定方法によるシリコン基材の表面における最大高さＲｙは３．５μｍ以上、７．０μｍ以下がより好ましい。
なお、最大高さＲｙは、基準長さ毎に、基材の表面に存在する凹凸の凹部の最も深い地点から、凸部の最も高い地点までの距離を表している。
The arithmetic average roughness Ra on the surface of the silicon substrate is 0.25 μm or more and 0.8 μm or less, and the maximum height Ry on the surface of the silicon substrate by the measuring method defined in JIS B0601-1994 is 3.5 μm or more, 7.0 μm or less is more preferable.
The maximum height Ry represents the distance from the deepest point of the concave / convex concave portion present on the surface of the base material to the highest point of the convex portion for each reference length.
ここで、表面がほぼ平坦で、シリコン基材との密着性に優れる被膜を形成するため、および特にハロゲン元素を含むガスに対する耐久性を向上させるためには、シリコン基材の表面に設けられる被膜の厚みは３μｍ以上が好ましく、１０μｍ〜１５０μｍがより好ましく、２０μｍ〜１００μｍがさらに好ましい。 Here, in order to form a film having a substantially flat surface and excellent adhesion to the silicon substrate, and in particular, to improve durability against a gas containing a halogen element, a film provided on the surface of the silicon substrate. Is preferably 3 μm or more, more preferably 10 μm to 150 μm, and even more preferably 20 μm to 100 μm.
被膜の厚みが３μｍ未満では、シリコン基材に、ハロゲン元素を含むガスに対する耐久性や、プラズマエッチング工程に対する耐久性を、十分に付与することができない。一方、被膜の厚みが厚ければ厚いほど、シリコン基材への耐久性の付与には有効である。しかしながら、被膜の厚みが１５０μｍを超えると、シリコン基材を被覆する際に生じる応力、熱膨張、熱収縮などにより、被膜に亀裂が生じることがある。また、被膜とシリコン基材との密着性が損なわれ、被膜がシリコン基材から剥離し易くなる。 When the thickness of the coating is less than 3 μm, the silicon substrate cannot be sufficiently provided with durability against a gas containing a halogen element and durability against a plasma etching process. On the other hand, the thicker the coating, the more effective for imparting durability to the silicon substrate. However, if the thickness of the coating exceeds 150 μm, the coating may crack due to stress, thermal expansion, thermal contraction, etc. that occur when the silicon substrate is coated. Moreover, the adhesiveness of a film and a silicon base material is impaired, and a film becomes easy to peel from a silicon base material.
さらに、シリコン基材の表面における算術平均粗さＲａが０．２５μｍ以上、０．８μｍ以下である場合、ＪＩＳ Ｂ０６０１−１９９４で定める測定方法によるシリコン基材の表面における十点平均粗さＲｚは１．０μｍ以上、５．０μｍ以下がより好ましい。
なお、十点平均粗さＲｚは、基準長さ毎に、基材の表面に存在する凹凸の凹部の最も深い地点から５点、凸部の最も高い地点か５点を選び、これらを平均した高さを表している。
Further, when the arithmetic average roughness Ra on the surface of the silicon substrate is 0.25 μm or more and 0.8 μm or less, the ten-point average roughness Rz on the surface of the silicon substrate by the measurement method defined in JIS B0601-1994 is 1. More preferably, it is 0.0 μm or more and 5.0 μm or less.
The 10-point average roughness Rz was selected from the deepest point of the concave / convex concave portion existing on the surface of the substrate for each reference length, and the highest point or five points of the convex portion were selected and averaged. Represents the height.
シリコン基材をなす多結晶シリコンとしては、一方向凝固法により製造された柱状晶シリコンが好ましい。この柱状晶シリコンは、鋳造において製造されるが、その製造過程が通常の多結晶シリコンの場合と異なり、内部応力を除去する方式で製造される。そのため、一方向凝固法により製造された柱状晶シリコンは、結晶粒同士の界面（以下、「粒界」と言う。）にかかる内部応力が緩和され、一般的な多結晶シリコンと比較して加工性に優れている。さらに、一方向に凝固する際に不純物を結晶中から排除しながら結晶化するため、高純度品が得られるという特徴がある。したがって、柱状晶シリコンは、半導体製造装置内で用いられる部品や部材のような高精度を要求される用途に好適である。加えて、この柱状晶シリコンの表面に被膜を設けたシリコン部材では、被膜と上記粒界との接触面およびその近傍において、被膜に応力が集中しないので、被膜と柱状晶シリコンとの密着性が向上する。 As the polycrystalline silicon constituting the silicon substrate, columnar silicon produced by a unidirectional solidification method is preferable. Although this columnar silicon is manufactured by casting, the manufacturing process is different from the case of normal polycrystalline silicon, and is manufactured by a method of removing internal stress. For this reason, columnar silicon produced by the unidirectional solidification method relaxes the internal stress applied to the interface between crystal grains (hereinafter referred to as “grain boundary”), and is processed in comparison with general polycrystalline silicon. Excellent in properties. Furthermore, since it crystallizes while excluding impurities from the crystal when solidifying in one direction, it is characterized in that a high-purity product can be obtained. Therefore, columnar silicon is suitable for applications that require high precision, such as parts and members used in semiconductor manufacturing equipment. In addition, in the silicon member provided with a coating on the surface of the columnar crystal silicon, stress is not concentrated on the coating at and near the contact surface between the coating and the grain boundary, so that the adhesion between the coating and the columnar silicon is improved. improves.
また、シリコン基材におけるシリコンの純度は９９．９９９％以上が望ましい。このシリコン部材を半導体製造装置内で使用する場合、上述のような不純物による装置内の汚染を防止するためには、シリコンの純度はできる限り高いことが好ましい。なお、半導体製造装置内での用途以外でも、シリコンの純度が低い場合には、このシリコン基材の表面に設けられた被膜が、ハロゲン元素を含むガスに対する耐久性や、プラズマエッチング工程に対する耐久性に劣る現象が見られるので、シリコンの純度はできる限り高いことが好ましい。 Further, the purity of silicon in the silicon base material is desirably 99.999% or more. When this silicon member is used in a semiconductor manufacturing apparatus, it is preferable that the purity of silicon be as high as possible in order to prevent contamination in the apparatus due to impurities as described above. In addition, when the purity of silicon is low, even if it is not used in semiconductor manufacturing equipment, the coating provided on the surface of this silicon substrate has durability against gases containing halogen elements and durability against plasma etching processes. Therefore, the purity of silicon is preferably as high as possible.
このようなシリコンの純度に起因する不具合の詳細な原因は不明であるが、シリコン基材に不純物が多く含まれる場合には、シリコン基材の表面に設けられる被膜の成長が不均一になることが、その一因と考えられる。 Although the detailed cause of the defect due to the purity of silicon is unknown, if the silicon base material contains a lot of impurities, the growth of the coating provided on the surface of the silicon base material becomes uneven. However, this is considered to be one of the causes.
シリコン基材の純度の測定方法（シリコン基材に含まれる不純物の測定方法）は特に限定されず、シリコンの分析において、一般的に用いられる測定方法を適用することができる。シリコンの分析方法の具体的な例としては、原子吸光法、ＩＣＰ−ＭＳ法などが挙げられる。 A method for measuring the purity of the silicon substrate (a method for measuring impurities contained in the silicon substrate) is not particularly limited, and a measurement method generally used in silicon analysis can be applied. Specific examples of the silicon analysis method include an atomic absorption method and an ICP-MS method.
また、シリコン基材の比抵抗値は０．００１〜３０Ωｃｍが望ましい。この比抵抗値についても、詳細な原因は不明であるが、この範囲を超えると、被膜の耐久性が劣化するために好ましくない。
なお、シリコンの場合、導電性にＮ型とＰ型があるが、本発明で用いられるシリコン基材の導電性は、このＮ型、Ｐ型いずれであってもよい。
The specific resistance value of the silicon substrate is preferably 0.001 to 30 Ωcm. The detailed cause of this specific resistance value is also unknown, but if it exceeds this range, the durability of the coating deteriorates, which is not preferable.
In the case of silicon, there are N-type and P-type conductivity, but the conductivity of the silicon substrate used in the present invention may be either N-type or P-type.
本発明において、シリコン基材の比抵抗値の測定方法は特に限定されず、シリコンの比抵抗値の測定において、一般的に用いられる測定方法を適用することができる。シリコン基材の比抵抗値の測定方法の具体的な例としては、渦電流測定装置を用いる方法、四探針測定装置を用いる方法などが挙げられる。
また、シリコン基材のＰ型、Ｎ型の判定方法としては、一般的なＰＮ判定装置を用いる方法などが用いられる。
In the present invention, the method for measuring the specific resistance value of the silicon substrate is not particularly limited, and a measurement method that is generally used can be applied in the measurement of the specific resistance value of silicon. Specific examples of the method for measuring the specific resistance value of the silicon substrate include a method using an eddy current measuring device and a method using a four-probe measuring device.
In addition, as a P-type and N-type determination method for the silicon substrate, a method using a general PN determination device or the like is used.
また、シリコン基材の組成は、シリコン部材の耐久性を向上させる上で重要な因子である。シリコン基材の組成を特徴付ける因子としては、シリコンの純度だけでなく、基材に含まれる酸素の濃度や、炭素の濃度が挙げられる。 Further, the composition of the silicon base material is an important factor for improving the durability of the silicon member. Factors that characterize the composition of the silicon substrate include not only the purity of silicon, but also the concentration of oxygen contained in the substrate and the concentration of carbon.
本発明のシリコン部材では、シリコン基材に含まれる酸素の濃度は１．０×１０Ｅ１８〜３．０×１０Ｅ１８ａｔｏｍ／ｃｃが好ましく、１．５×１０Ｅ１８ａｔｏｍ／c〜２．５×１０Ｅ１８ａｔｏｍ／ｃｃがより好ましい。かつ、炭素の濃度は１．０×１０Ｅ１７〜３．０×１０Ｅ１８ａｔｏｍ／ｃｃが望ましい。
シリコン基材に含まれる酸素の濃度、炭素の濃度が被膜にどのような影響を及ぼすのか、まだ正確には分かっていないものの、酸素の濃度および炭素の濃度が上記の範囲を超えると、被膜の耐久性が劣化する。
In the silicon member of the present invention, the concentration of oxygen contained in the silicon base material is preferably 1.0 × 10E18 to 3.0 × 10E18 atom / cc, more preferably 1.5 × 10E18 atom / c to 2.5 × 10E18 atom / cc. preferable. The carbon concentration is preferably 1.0 × 10E17 to 3.0 × 10E18 atoms / cc.
Although it is not yet known exactly how the concentration of oxygen and carbon contained in the silicon substrate will affect the coating, if the oxygen and carbon concentrations exceed the above ranges, Durability deteriorates.
本発明において、シリコン基材に含まれる酸素の濃度および炭素の濃度を測定する測定方法は特に限定されず、シリコンの分析において、一般的に用いられる測定方法を適用することができる。このような測定方法の具体的な例としては、ＳＩＭＳによる測定方法、ＦＴ−ＩＲによる測定方法などが挙げられる。 In the present invention, the measurement method for measuring the concentration of oxygen and the concentration of carbon contained in the silicon substrate is not particularly limited, and a measurement method generally used in silicon analysis can be applied. Specific examples of such a measuring method include a measuring method by SIMS and a measuring method by FT-IR.
また、シリコン基材をなす多結晶シリコンの結晶粒の平均粒子径は１ｍｍ〜２０ｍｍが望ましく、３ｍｍ〜１５ｍｍがより望ましい。 The average particle diameter of the polycrystalline silicon crystal grains forming the silicon substrate is preferably 1 mm to 20 mm, and more preferably 3 mm to 15 mm.
多結晶シリコンの結晶粒の平均粒子径が１ｍｍ未満では、シリコン基材の表面に被膜を強固に密着することができない。
一方、シリコン基材が多結晶シリコンからなる場合、多結晶シリコンの結晶方位は一定でないために、気相から成長する被膜のシリコン基材への密着状態が、被膜の全域にわたって完全に一致しない。多結晶シリコンの粒界には、結晶方位の不均一性を緩和する作用があるが、平均粒子径が１ｍｍ未満では、結晶方位の不均一性が大き過ぎて、十分に緩和することができない。
If the average particle diameter of the polycrystalline silicon crystal grains is less than 1 mm, the coating cannot be firmly adhered to the surface of the silicon substrate.
On the other hand, when the silicon substrate is made of polycrystalline silicon, the crystal orientation of the polycrystalline silicon is not constant, so that the adhesion state of the film grown from the vapor phase to the silicon substrate does not completely coincide with the entire area of the film. The grain boundary of polycrystalline silicon has the effect of relaxing the crystal orientation non-uniformity. However, if the average particle diameter is less than 1 mm, the crystal orientation non-uniformity is too large to be sufficiently relaxed.
また、多結晶シリコンの結晶粒の平均粒子径が２０ｍｍを超えると、シリコン基材の表面に被膜を強固に密着することができない。これは、シリコン基材と、被膜をなす無機材料とにおける内部応力（残留応力）、熱膨張率などの差異に起因している。また、平均粒子径が２０ｍｍを超えると、１つの結晶粒からの応力が、シリコン基材と、その表面に設けられる被膜との界面に集中し過ぎて、被膜の密着性を損なう。 Moreover, when the average particle diameter of the polycrystalline silicon crystal grains exceeds 20 mm, the coating cannot be firmly adhered to the surface of the silicon substrate. This is due to differences in internal stress (residual stress), thermal expansion coefficient, and the like between the silicon substrate and the inorganic material forming the coating. On the other hand, if the average particle diameter exceeds 20 mm, the stress from one crystal grain is excessively concentrated on the interface between the silicon base material and the coating provided on the surface, thereby impairing the adhesion of the coating.
本発明において、多結晶シリコンの平均粒子径の測定方法は特に限定されず、デジタルマイクロスコープなどの画像処理が可能な光学装置を用いて、単位面積における結晶粒の個数および面積を測定した後、これらの測定値をデジタル処理して平均粒子径を求める方法、あるいは、単位長さに存在する結晶粒の個数を測定する方法などを適用することができる。 In the present invention, the method for measuring the average particle diameter of polycrystalline silicon is not particularly limited, and after measuring the number and area of crystal grains in a unit area using an optical device capable of image processing such as a digital microscope, A method of digitally processing these measured values to obtain an average particle diameter or a method of measuring the number of crystal grains present in a unit length can be applied.
被膜をなす無機材料としては、無機炭化物、窒化物が望ましく、これらの中でも、炭化ケイ素、窒化ケイ素がより望ましい。
半導体製造装置内で用いられる部品に含まれる不純物は装置内を汚染するため、通常、シリコン部材に含まれる金属不純物は装置内を汚染する原因となる。炭化ケイ素や窒化ケイ素は、金属元素としてケイ素を含むが、通常、シリコン部材に含まれる金属不純物を含まない。さらに、炭化ケイ素や窒化ケイ素は、ハロゲン元素を含むガスに対する耐久性、プラズマエッチング工程に対する耐久性に極めて優れている上に、耐熱性、耐磨耗性にも優れている。さらには、炭化ケイ素は基材となるシリコンと熱膨張率が比較的近いために耐久性に優れた皮膜を形成しやすいという特徴もある。
As the inorganic material forming the film, inorganic carbides and nitrides are desirable, and among these, silicon carbide and silicon nitride are more desirable.
Since impurities contained in parts used in a semiconductor manufacturing apparatus contaminate the inside of the apparatus, metal impurities contained in silicon members usually cause the inside of the apparatus to be contaminated. Silicon carbide and silicon nitride contain silicon as a metal element, but usually do not contain metal impurities contained in a silicon member. Furthermore, silicon carbide and silicon nitride are extremely excellent in durability against a gas containing a halogen element and durability in a plasma etching process, and also excellent in heat resistance and wear resistance. Furthermore, silicon carbide has a feature that a thermal expansion coefficient is relatively close to that of silicon as a base material, so that a film having excellent durability can be easily formed.
次に、本発明に係るシリコン部材の製造方法について説明する。
まず、例えば、一方向凝固法により、多結晶シリコンとして、柱状晶シリコンを作製する。
Next, a method for manufacturing a silicon member according to the present invention will be described.
First, for example, columnar crystal silicon is produced as polycrystalline silicon by a unidirectional solidification method.
次いで、この柱状晶シリコンを、結晶の成長方向とほぼ垂直に、所定の厚みに切断して、シリコン基材を作製する。 Next, this columnar crystal silicon is cut into a predetermined thickness substantially perpendicular to the crystal growth direction to produce a silicon substrate.
次いで、算術平均粗さＲａが０．２５μｍ以上、０．８μｍ以下となるように、シリコン基材の表面を加工処理する（工程Ａ）。 Next, the surface of the silicon substrate is processed so that the arithmetic average roughness Ra is 0.25 μm or more and 0.8 μm or less (step A).
この工程Ａにおいて、算術平均粗さＲａ、および最大高さＲｙ、十点平均粗さＲｚが上記範囲となるように、シリコン基材の表面を加工処理する方法としては、バンドソー、ブレードソー、ワイヤーソーなどの一般的にシリコンを切断する際に用いられる切断機により切断条件を調整すること、あるいはこれら切断機で切断した後に、その表面をロータリー研削盤、平面研削盤などのシリコンの研削に一般的に用いられる研削装置により表面研削する研削条件を調整すること、さらに必要に応じて表面を、酸、アルカリなどでエッチングすることで得られる。これらのエッチング工程は、表面の加工処理と共に切断、研削などで生じた表面の不純物汚染を除去することでも有効である。 In this step A, as a method of processing the surface of the silicon substrate so that the arithmetic average roughness Ra, the maximum height Ry, and the ten-point average roughness Rz are in the above ranges, a band saw, a blade saw, a wire Adjust the cutting conditions with a cutting machine that is generally used to cut silicon such as saws, or cut the surface with these cutting machines and then use the surface to grind silicon such as rotary grinders and surface grinders. It can be obtained by adjusting the grinding conditions for surface grinding with a grinding apparatus that is used in general, and by etching the surface with acid, alkali or the like as necessary. These etching steps are also effective in removing impurity contamination on the surface caused by cutting, grinding, etc. together with the surface processing.
次いで、工程Ａにより、加工処理されたシリコン基材の表面に、無機材料からなる被膜を設け（工程Ｂ）、シリコン基材と、その表面に設けられた被膜とからなるシリコン部材を得る。
この工程Ｂにおいて、シリコン基材の表面に被膜を設ける方法としては、一般的な被膜の形成方法を用いることができるが、これらの中でも特にＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ、化学気相蒸着）法が好ましい。
Next, in step A, a film made of an inorganic material is provided on the surface of the processed silicon base material (step B) to obtain a silicon member consisting of the silicon base material and the film provided on the surface.
In this step B, as a method for forming a film on the surface of the silicon substrate, a general film forming method can be used, and among these, a CVD (Chemical Vapor Deposition) method is particularly preferable. .
被膜の形成方法としては、ＣＶＤ法以外に、ＰＶＤ（Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法、塗布方法などが挙げられるが、これらの方法で形成された被膜はどうしても膜表面に残留応力が残ってしまい、そのため、この被膜はシリコン基材との密着性に劣り、またハロゲン系ガスに対する耐久性が十分でない。一方、ＣＶＤ法で形成された被膜は、厚みが均一で、極性および残留応力をほとんど有さないので好ましい。 As a method for forming a film, in addition to the CVD method, a PVD (Physical Vapor Deposition) method, a coating method, and the like can be given. However, the film formed by these methods inevitably leaves residual stress on the film surface, This coating film is inferior in adhesion to the silicon substrate and is not sufficiently durable against halogen-based gases. On the other hand, a film formed by the CVD method is preferable because it has a uniform thickness and almost no polarity and residual stress.
ＣＶＤ法としては、熱ＣＶＤ法、プラズマＣＶＤ法などの、無機材料からなる被膜を形成することが可能な方法であれば、いかなる方法でも適用することができる。
なお、シリコンの融点は１４３０℃付近であるため、ＣＶＤ法により被膜を形成する温度を、シリコンの融点以下とすることが望ましい。特に、熱ＣＶＤ法を用いる場合、被膜を形成する温度を１０００℃以上、１３５０℃以下とすることがより望ましい。また、プラズマＣＶＤ法を用いる場合、被膜を形成する温度を５００℃以上、１３５０℃以下とすることがより望ましく、６００℃以上、１０００℃以下とすることがさらに望ましい。
As the CVD method, any method can be applied as long as it can form a film made of an inorganic material, such as a thermal CVD method or a plasma CVD method.
Since the melting point of silicon is around 1430 ° C., it is desirable that the temperature at which the film is formed by the CVD method be equal to or lower than the melting point of silicon. In particular, when the thermal CVD method is used, it is more preferable that the temperature at which the film is formed be 1000 ° C. or higher and 1350 ° C. or lower. In the case of using the plasma CVD method, the temperature for forming the film is more preferably 500 ° C. or more and 1350 ° C. or less, and further preferably 600 ° C. or more and 1000 ° C. or less.
なお、被膜を形成する温度がシリコンの融点以下であっても、この温度に近いと、シリコン基材が変形することがある。したがって、この温度条件で作製されたシリコン部材を高精度を要求される半導体製造装置用部品として使用すると、寸法精度が低下するため、被膜を形成する温度を高くし過ぎることは好ましくない。 Even if the temperature at which the film is formed is below the melting point of silicon, if it is close to this temperature, the silicon substrate may be deformed. Therefore, when a silicon member manufactured under this temperature condition is used as a component for a semiconductor manufacturing apparatus that requires high accuracy, the dimensional accuracy is lowered, so that it is not preferable that the temperature for forming the film is too high.
また、ＣＶＤ法により被膜を形成する際に用いられる無機原料としては、一般的に、ＣＶＤ法で用いられる無機原料を用いることができる。具体的には、炭化ケイ素からなる被膜を形成する場合、ケイ素原料としては、シランガス、四塩化ケイ素、トリクロロシラン、ジクロロシラン、メチルクロロシラン、ヘキサメチレンジシラザンなどが用いられ、炭素原料としては、メタンガス、プロパンガス、エチレンガスなどが用いられる。 Moreover, generally as an inorganic raw material used when forming a film by CVD method, the inorganic raw material used by CVD method can be used. Specifically, when forming a film made of silicon carbide, silane gas, silicon tetrachloride, trichlorosilane, dichlorosilane, methylchlorosilane, hexamethylene disilazane, etc. are used as the silicon raw material, and methane gas is used as the carbon raw material. Propane gas, ethylene gas or the like is used.
このようにして得られたシリコン部材は、半導体製造装置用の部品や部材などとして好適な部材である。 The silicon member thus obtained is a member suitable as a component or member for a semiconductor manufacturing apparatus.
なお、本発明のシリコン部材は、例えば、ＣＶＤ装置、液晶製造装置、プラズマエッチング装置などの半導体製造装置に適用することができる。これらの半導体製造装置の中でも、特に乾式法によりガス処理を行う装置に有効である。 The silicon member of the present invention can be applied to a semiconductor manufacturing apparatus such as a CVD apparatus, a liquid crystal manufacturing apparatus, and a plasma etching apparatus. Among these semiconductor manufacturing apparatuses, it is particularly effective for an apparatus that performs gas processing by a dry method.
以上説明したように、本発明のシリコン部材は、多結晶シリコンからなるシリコン基材の表面に、無機材料からなる被膜が設けられているから、ハロゲン元素を含むガスに対する耐久性や、プラズマエッチング工程に対する耐久性に優れている。また、本発明のシリコン部材を、半導体製造装置内に設けられるシリコンウエハの支持台（サセプター）に適用すれば、このシリコン部材は、熱伝導率および熱膨張率がシリコンウエハとほぼ等しいので、シリコンウエハの全域にわたって、均一な処理を施すことができる。また、シリコンウエハのスリッピングの問題が生じ難くなる。 As described above, since the silicon member of the present invention is provided with a coating made of an inorganic material on the surface of a silicon substrate made of polycrystalline silicon, durability against a gas containing a halogen element and a plasma etching step Excellent durability against Further, when the silicon member of the present invention is applied to a silicon wafer support (susceptor) provided in a semiconductor manufacturing apparatus, the silicon member has substantially the same thermal conductivity and thermal expansion coefficient as that of the silicon wafer. Uniform processing can be performed over the entire area of the wafer. In addition, the problem of silicon wafer slipping is less likely to occur.
また、本発明のシリコン部材を構成するシリコン基材は、ハロゲン元素を含むガスに対する耐久性に劣る。そこで、この性質を利用して、本発明のシリコン部材を半導体製造装置内で長期間使用した場合、被膜に生じたピンホールを目視により容易に確認することができる。 Moreover, the silicon base material which comprises the silicon member of this invention is inferior to the durability with respect to the gas containing a halogen element. Therefore, utilizing this property, when the silicon member of the present invention is used in a semiconductor manufacturing apparatus for a long period of time, pinholes generated in the coating can be easily confirmed visually.
これは、被膜に生じたピンホールから侵入したハロゲン元素を含むガスによりシリコン基材が腐食して、例えばハロゲン元素を含んだガスが塩化水素の場合、シリコンはこの塩化水素と反応し四塩化ケイ素として揮発してしまい、結果としてこのピンホールが拡大されることとなる。これより、ピンホールは目視により容易に確認することが可能となる。
また、このピンホールは、半導体製造装置を用いて製造した製品の検査、または、半導体製造装置内の定期検査などによって、確認することができる。
This is because the silicon base material is corroded by a gas containing a halogen element that has entered from a pinhole formed in the film. For example, when the gas containing a halogen element is hydrogen chloride, the silicon reacts with the hydrogen chloride to form silicon tetrachloride. As a result, this pinhole is enlarged. As a result, the pinhole can be easily confirmed visually.
Further, this pinhole can be confirmed by inspection of a product manufactured by using a semiconductor manufacturing apparatus or periodic inspection in the semiconductor manufacturing apparatus.
以下、実施例により本発明をさらに具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。 EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention further more concretely, this invention is not limited to a following example.
（実施例１）
一方向凝固法により平均粒径１０ｍｍ、酸素濃度１．２×１０Ｅ１８ａｔｏｍ／ｃｃの柱状晶シリコンを作製した後、バンドソーを用いて、この柱状晶シリコンを、結晶の成長方向とほぼ垂直に、厚み５ｍｍに切断して、シリコン基材を作製した。
次いで、表面粗さ測定機（サーフコム３０００Ａ−３ＤＦ−ＤＸ−Ｓ、東京精密機社製）を用いて、ＪＩＳ Ｂ０６０１−１９９４で定める測定方法により、シリコン基材の表面の算術平均粗さＲａを測定したところ、算術平均粗さＲａは０．６８μｍ、最大高さＲｙは５．０μｍ、十点平均粗さＲｚは３．８μｍであった。
次いで、熱ＣＶＤ法により、シリコン基材の表面に、厚み５０μｍの炭化ケイ素被膜を設けて、シリコン部材を得た。
なお、この工程において、原料ガスとしてシランガスとプロパンガスを用い、被膜を形成する温度を１２５０℃とした。
次に、得られたシリコン部材を管状炉内に収容し、アルゴンガスで希釈して３０ｖｏｌ％とした塩化水素ガス内において１０００℃で、３時間熱処理した。この時、塩化水素ガスの流量を１．０Ｌ／ｍｉｎとした。
塩化水素ガスによる熱処理の前後において、シリコン部材の被膜の状態を観察し、熱塩化水素ガスに対するシリコン部材の耐久性を評価した。結果を図１および図２に示す。なお、図１は熱処理前のシリコン部材の表面を撮影した写真、図２は熱処理後のシリコン部材の表面を撮影した写真である。
(Example 1)
A columnar silicon having an average particle diameter of 10 mm and an oxygen concentration of 1.2 × 10E18 atoms / cc is produced by a unidirectional solidification method, and then the columnar silicon is formed with a thickness of 5 mm almost perpendicularly to the crystal growth direction using a band saw. The silicon base material was produced by cutting.
Next, using a surface roughness measuring machine (Surfcom 3000A-3DF-DX-S, manufactured by Tokyo Seimitsu Co., Ltd.), the arithmetic average roughness Ra of the surface of the silicon substrate is measured by the measuring method defined in JIS B0601-1994. As a result, the arithmetic average roughness Ra was 0.68 μm, the maximum height Ry was 5.0 μm, and the ten-point average roughness Rz was 3.8 μm.
Next, a silicon carbide film having a thickness of 50 μm was provided on the surface of the silicon substrate by a thermal CVD method to obtain a silicon member.
In this step, silane gas and propane gas were used as source gases, and the temperature at which the film was formed was 1250 ° C.
Next, the obtained silicon member was accommodated in a tubular furnace and heat-treated at 1000 ° C. for 3 hours in hydrogen chloride gas diluted to 30 vol% with argon gas. At this time, the flow rate of hydrogen chloride gas was set to 1.0 L / min.
Before and after the heat treatment with hydrogen chloride gas, the state of the coating on the silicon member was observed to evaluate the durability of the silicon member against hot hydrogen chloride gas. The results are shown in FIG. 1 and FIG. 1 is a photograph of the surface of the silicon member before heat treatment, and FIG. 2 is a photograph of the surface of the silicon member after heat treatment.
（比較例１）
厚み５ｍｍの柱状晶シリコンの表面を、バンドソーで切断後、平面研削盤で表面研削し、次いで、遊離砥粒を用いて鏡面研磨し、シリコン基材の表面の算術平均粗さＲａを０．０８μｍ、最大高さＲｙを０．６３μｍ、十点平均粗さＲｚは０．３８μｍとした以外は実施例と同様にして、シリコン部材を作製した。
得られたシリコン部材を、実施例と同様にして、塩化水素ガスにより熱処理して、その前後において、シリコン部材の被膜の状態を観察し、熱塩化水素ガスに対するシリコン部材の耐久性を評価した。結果を図３および図４に示す。なお、図３は熱処理前のシリコン部材の表面を撮影した写真、図４は熱処理後のシリコン部材の表面を撮影した写真である。
(Comparative Example 1)
The surface of the columnar crystal silicon having a thickness of 5 mm is cut with a band saw, then surface ground with a surface grinder, and then mirror-polished with free abrasive grains, so that the arithmetic average roughness Ra of the surface of the silicon substrate is 0.08 μm. A silicon member was produced in the same manner as in the example except that the maximum height Ry was 0.63 μm and the ten-point average roughness Rz was 0.38 μm.
The obtained silicon member was heat-treated with hydrogen chloride gas in the same manner as in the example, and before and after that, the state of the coating of the silicon member was observed to evaluate the durability of the silicon member against hot hydrogen chloride gas. The results are shown in FIG. 3 and FIG. 3 is a photograph of the surface of the silicon member before heat treatment, and FIG. 4 is a photograph of the surface of the silicon member after heat treatment.
（比較例２）
厚み５ｍｍの柱状晶シリコンの表面を、平面研削盤を用いて研磨し、シリコン基材の表面の算術平均粗さＲａを０．１９μｍ、最大高さＲｙは１．３μｍ、十点平均粗さＲｚは０．９μｍとした以外は実施例と同様にして、シリコン部材を作製した。
得られたシリコン部材を、実施例と同様にして、塩化水素ガスにより熱処理して、その前後において、シリコン部材の被膜の状態を観察し、熱塩化水素ガスに対するシリコン部材の耐久性を評価した。結果を図５および図６に示す。なお、図５は熱処理前のシリコン部材の表面を撮影した写真、図６は熱処理後のシリコン部材の表面を撮影した写真である。
(Comparative Example 2)
The surface of columnar crystal silicon having a thickness of 5 mm is polished using a surface grinder, and the arithmetic average roughness Ra of the surface of the silicon substrate is 0.19 μm, the maximum height Ry is 1.3 μm, and the ten-point average roughness Rz. A silicon member was prepared in the same manner as in the example except that the thickness was 0.9 μm.
The obtained silicon member was heat-treated with hydrogen chloride gas in the same manner as in the example, and before and after that, the state of the coating of the silicon member was observed to evaluate the durability of the silicon member against hot hydrogen chloride gas. The results are shown in FIG. 5 and FIG. 5 is a photograph of the surface of the silicon member before heat treatment, and FIG. 6 is a photograph of the surface of the silicon member after heat treatment.
図１〜図６の結果から、実施例で作製したシリコン部材では、塩化水素ガスによる熱処理後に、被膜に生じたピンホールは僅かであった。一方、比較例１および比較例２で作製したシリコン部材では、塩化水素ガスによる熱処理後に、被膜の一部が剥がれて、シリコン基材の表面が露出してしまった。 From the results of FIGS. 1 to 6, the silicon member produced in the example had few pinholes in the coating after the heat treatment with hydrogen chloride gas. On the other hand, in the silicon member produced in Comparative Example 1 and Comparative Example 2, a part of the film was peeled off after the heat treatment with hydrogen chloride gas, and the surface of the silicon substrate was exposed.
（実施例２〜５）
シリコン基材の表面粗さ、平均粒子径、酸素濃度、無機皮膜の膜質と膜厚を変えた以外は、実施例１と同様の評価を行った。結果を表１に示す。
(Examples 2 to 5)
The same evaluation as in Example 1 was performed except that the surface roughness, average particle diameter, oxygen concentration, film quality and film thickness of the inorganic coating were changed. The results are shown in Table 1.
（比較例３〜７）
シリコン基材の表面粗さ、平均粒子径、酸素濃度、無機皮膜の膜質と膜厚を変えた以外は、比較例１、２と同様の評価を行った。結果を表２に示す。
(Comparative Examples 3 to 7)
Evaluations similar to those of Comparative Examples 1 and 2 were performed except that the surface roughness, average particle diameter, oxygen concentration, film quality and film thickness of the inorganic coating were changed. The results are shown in Table 2.
（実施例６）
実施例１で得られた炭化ケイ素皮膜を有したシリコン部材を、５０×５０×５ｍｍに切出し、エリオニクス社製のＥＣＲ型イオンビーム照射装置ＥＩＳ−１５０Ａにて片方をマスキングしながら、ＣＦ４ガス１５ｃｃ／ｍｉｎ、ＥＣＲパワー１００ＷにてＣＦ４ガスにてプラズマエッチングを３０分間行った。
このようにしてエッチングしたサンプルのエッチング面とマスキングしてエッチングされない面との段差を実施例１で記載した表面粗さ測定機により測定し、プラズマエッチングによりエッチングされた量を求めた。
次いで、流すガスをＳＦ６：１５ｃｃ／ｍｉｎ、エッチング時間１時間とした以外は、全く同じ方法によるプラズマエッチング試験と段差測定を実施し、ＳＦ６に対するエッチング耐久性を評価した。
いずれの場合もエッチング量は０．２μｍ以下であり、極めて高いエッチング耐久性を有することが確認された。
(Example 6)
A silicon member having a silicon carbide film obtained in Example 1, cut into 50 × 50 × 5 mm, while masking the one at Elionix Co. ECR ion beam irradiation apparatus EIS-150A, CF 4 gas 15cc Plasma etching was performed for 30 minutes with CF 4 gas at an ECR power of 100 W / min.
The level difference between the etched surface of the sample thus etched and the surface that was not masked and etched was measured with the surface roughness measuring instrument described in Example 1, and the amount etched by plasma etching was determined.
Next, a plasma etching test and a step difference measurement were performed in exactly the same manner except that the gas to be flowed was SF 6 : 15 cc / min and the etching time was 1 hour, and the etching durability against SF 6 was evaluated.
In any case, the etching amount was 0.2 μm or less, and it was confirmed that the etching amount was extremely high.
（比較例８）
表面に炭化ケイ素皮膜を有さない実施例１と同じ組成のシリコン基材を用い、実施例 と同じ条件でプラズマエッチング試験を実施した。ＣＦ４ガスを用いた場合、４μｍエッチングされていた。また、ＳＦ６ガスを用いた場合、１２μｍのエッチングが確認された。
(Comparative Example 8)
A plasma etching test was performed under the same conditions as in the example using a silicon substrate having the same composition as in Example 1 and having no silicon carbide film on the surface. When CF 4 gas was used, 4 μm was etched. When SF 6 gas was used, 12 μm etching was confirmed.
本発明のシリコン部材は、例えばＣＶＤ装置、液晶製造装置、スパッタリング装置、プラズマエッチング装置などの半導体製造装置にも適用可能である。 The silicon member of the present invention can also be applied to semiconductor manufacturing apparatuses such as a CVD apparatus, a liquid crystal manufacturing apparatus, a sputtering apparatus, and a plasma etching apparatus.
Claims (8)
前記基材の表面における算術平均粗さＲａが０．２５μｍ以上、０．８μｍ以下であることを特徴とするシリコン部材。 A silicon member composed of a base material made of polycrystalline silicon and a coating made of an inorganic material provided on the surface of the base material,
An arithmetic average roughness Ra on the surface of the substrate is 0.25 μm or more and 0.8 μm or less.
前記基材の表面を算術平均粗さＲａが０．２５μｍ以上、０．８μｍ以下となるように加工処理する工程Ａと、該工程Ａにより加工処理された基材の表面に前記被膜を設ける工程Ｂとを備えたことを特徴とするシリコン部材の製造方法。
A method for producing a silicon member comprising a substrate made of polycrystalline silicon and a coating made of an inorganic material provided on the surface of the substrate,
Step A for processing the surface of the base material so that the arithmetic average roughness Ra is 0.25 μm or more and 0.8 μm or less, and the step of providing the coating on the surface of the base material processed by Step A A method for producing a silicon member, comprising:
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2004117800A JP4531435B2 (en) | 2004-04-13 | 2004-04-13 | Silicon member and manufacturing method thereof |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2004117800A JP4531435B2 (en) | 2004-04-13 | 2004-04-13 | Silicon member and manufacturing method thereof |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2005303045A true JP2005303045A (en) | 2005-10-27 |
| JP4531435B2 JP4531435B2 (en) | 2010-08-25 |
Family
ID=35334181
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2004117800A Expired - Lifetime JP4531435B2 (en) | 2004-04-13 | 2004-04-13 | Silicon member and manufacturing method thereof |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4531435B2 (en) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2008026728A1 (en) * | 2006-08-31 | 2008-03-06 | Mitsubishi Materials Corporation | Metallic silicon and process for producing the same |
| JP2008081394A (en) * | 2006-08-31 | 2008-04-10 | Mitsubishi Materials Corp | Metallic silicon and process for producing the same |
| JP2008251639A (en) * | 2007-03-29 | 2008-10-16 | Mitsubishi Materials Corp | Focus ring and shield ring for plasma etching |
| WO2009017221A1 (en) * | 2007-08-01 | 2009-02-05 | Mitsubishi Materials Corporation | High-strength columnar crystal silicon and plasma etching device part formed by the high-strength columnar crystal silicon |
| JP2009051724A (en) * | 2007-08-01 | 2009-03-12 | Mitsubishi Materials Corp | High-strength columnar crystal silicon and plasma etching device part formed by the high-strength columnar crystal silicon |
| JP2009203499A (en) * | 2008-02-26 | 2009-09-10 | Mitsubishi Materials Corp | Target material and method of manufacturing the same |
| WO2011045829A1 (en) * | 2009-10-13 | 2011-04-21 | 東洋ガラス株式会社 | Silicon purity measuring instrument, silicon sorting apparatus, and silicon purity measuring method |
| WO2011071098A1 (en) * | 2009-12-09 | 2011-06-16 | 三菱マテリアル株式会社 | Silicon material for infrared transmitting member, and infrared transmitting member |
| CN110073468A (en) * | 2016-11-02 | 2019-07-30 | 琳得科株式会社 | Cutting sheet |
| JP2021141190A (en) * | 2020-03-05 | 2021-09-16 | 三菱マテリアル株式会社 | Inner wall member for plasma processing device and plasma processing device |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6013201B2 (en) | 2012-03-22 | 2016-10-25 | 三菱マテリアル電子化成株式会社 | Polycrystalline silicon ingot and method for producing polycrystalline silicon ingot |
Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS56105623A (en) * | 1980-01-29 | 1981-08-22 | Agency Of Ind Science & Technol | Manufacture of polycrystalline silicon semiconductor |
| JPH06128762A (en) * | 1992-10-21 | 1994-05-10 | Hitachi Chem Co Ltd | Electrode plate for plasma etching |
| JPH07273094A (en) * | 1994-04-01 | 1995-10-20 | Hitachi Chem Co Ltd | Plasma etching electrode plate |
| JPH1161451A (en) * | 1997-08-25 | 1999-03-05 | Hitachi Chem Co Ltd | Focus ring of plasma etching equipment and plasma etching equipment |
| JP2000349073A (en) * | 1999-06-08 | 2000-12-15 | Shin Etsu Chem Co Ltd | Silicon electrode plate |
| JP2001135619A (en) * | 1999-11-09 | 2001-05-18 | Shin Etsu Chem Co Ltd | Silicon focus ring and its manufacturing method |
| JP2001338915A (en) * | 2000-05-30 | 2001-12-07 | Shin Etsu Chem Co Ltd | Silicon part |
| JP2002184703A (en) * | 2000-12-15 | 2002-06-28 | Ngk Insulators Ltd | Silicon member for semiconductor manufacturing process device and its manufacturing method |
| JP2004079961A (en) * | 2002-08-22 | 2004-03-11 | Mitsubishi Materials Corp | Silicon electrode plate for plasma etching |
-
2004
- 2004-04-13 JP JP2004117800A patent/JP4531435B2/en not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS56105623A (en) * | 1980-01-29 | 1981-08-22 | Agency Of Ind Science & Technol | Manufacture of polycrystalline silicon semiconductor |
| JPH06128762A (en) * | 1992-10-21 | 1994-05-10 | Hitachi Chem Co Ltd | Electrode plate for plasma etching |
| JPH07273094A (en) * | 1994-04-01 | 1995-10-20 | Hitachi Chem Co Ltd | Plasma etching electrode plate |
| JPH1161451A (en) * | 1997-08-25 | 1999-03-05 | Hitachi Chem Co Ltd | Focus ring of plasma etching equipment and plasma etching equipment |
| JP2000349073A (en) * | 1999-06-08 | 2000-12-15 | Shin Etsu Chem Co Ltd | Silicon electrode plate |
| JP2001135619A (en) * | 1999-11-09 | 2001-05-18 | Shin Etsu Chem Co Ltd | Silicon focus ring and its manufacturing method |
| JP2001338915A (en) * | 2000-05-30 | 2001-12-07 | Shin Etsu Chem Co Ltd | Silicon part |
| JP2002184703A (en) * | 2000-12-15 | 2002-06-28 | Ngk Insulators Ltd | Silicon member for semiconductor manufacturing process device and its manufacturing method |
| JP2004079961A (en) * | 2002-08-22 | 2004-03-11 | Mitsubishi Materials Corp | Silicon electrode plate for plasma etching |
Cited By (21)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101506097B (en) * | 2006-08-31 | 2011-06-29 | 三菱麻铁里亚尔株式会社 | Metallic silicon and process for producing the same |
| JP2008081394A (en) * | 2006-08-31 | 2008-04-10 | Mitsubishi Materials Corp | Metallic silicon and process for producing the same |
| EP2058279A1 (en) * | 2006-08-31 | 2009-05-13 | Mitsubishi Materials Corporation | Metallic silicon and process for producing the same |
| WO2008026728A1 (en) * | 2006-08-31 | 2008-03-06 | Mitsubishi Materials Corporation | Metallic silicon and process for producing the same |
| US7955583B2 (en) | 2006-08-31 | 2011-06-07 | Mitsubishi Materials Corporation | Metallic silicon and method for manufacturing the same |
| EP2058279A4 (en) * | 2006-08-31 | 2012-01-25 | Mitsubishi Materials Corp | Metallic silicon and process for producing the same |
| KR101074304B1 (en) | 2006-08-31 | 2011-10-17 | 미쓰비시마테리알덴시카세이가부시키가이샤 | Metallic silicon and process for producing the same |
| JP2008251639A (en) * | 2007-03-29 | 2008-10-16 | Mitsubishi Materials Corp | Focus ring and shield ring for plasma etching |
| WO2009017221A1 (en) * | 2007-08-01 | 2009-02-05 | Mitsubishi Materials Corporation | High-strength columnar crystal silicon and plasma etching device part formed by the high-strength columnar crystal silicon |
| JP2009051724A (en) * | 2007-08-01 | 2009-03-12 | Mitsubishi Materials Corp | High-strength columnar crystal silicon and plasma etching device part formed by the high-strength columnar crystal silicon |
| CN101681831B (en) * | 2007-08-01 | 2011-05-18 | 三菱麻铁里亚尔株式会社 | High-strength columnar crystal silicon and plasma etching device part formed by high-strength columnar crystal silicon |
| JP2009203499A (en) * | 2008-02-26 | 2009-09-10 | Mitsubishi Materials Corp | Target material and method of manufacturing the same |
| CN102549418A (en) * | 2009-10-13 | 2012-07-04 | 东洋玻璃株式会社 | Silicon purity measuring instrument, silicon sorting apparatus, and silicon purity measuring method |
| WO2011045829A1 (en) * | 2009-10-13 | 2011-04-21 | 東洋ガラス株式会社 | Silicon purity measuring instrument, silicon sorting apparatus, and silicon purity measuring method |
| JP5138770B2 (en) * | 2009-10-13 | 2013-02-06 | 東洋ガラス株式会社 | Silicon purity measuring instrument, silicon sorting apparatus, and silicon purity measuring method |
| JP2011123185A (en) * | 2009-12-09 | 2011-06-23 | Mitsubishi Materials Corp | Silicon material for infrared transmitting members, and infrared transmitting member |
| WO2011071098A1 (en) * | 2009-12-09 | 2011-06-16 | 三菱マテリアル株式会社 | Silicon material for infrared transmitting member, and infrared transmitting member |
| CN110073468A (en) * | 2016-11-02 | 2019-07-30 | 琳得科株式会社 | Cutting sheet |
| CN110073468B (en) * | 2016-11-02 | 2023-01-10 | 琳得科株式会社 | Cutting blade |
| JP2021141190A (en) * | 2020-03-05 | 2021-09-16 | 三菱マテリアル株式会社 | Inner wall member for plasma processing device and plasma processing device |
| JP7392524B2 (en) | 2020-03-05 | 2023-12-06 | 三菱マテリアル株式会社 | Inner wall member for plasma processing equipment and plasma processing equipment |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP4531435B2 (en) | 2010-08-25 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4531435B2 (en) | Silicon member and manufacturing method thereof | |
| JP4723446B2 (en) | Epitaxial silicon wafer and method of manufacturing epitaxial silicon wafer | |
| US7667301B2 (en) | Thermal treatment apparatus, method for manufacturing semiconductor device, and method for manufacturing substrate | |
| JP7172747B2 (en) | Method for measuring resistivity of silicon single crystal | |
| EP3035371A1 (en) | Silicon carbide semiconductor substrate, method for producing same, and method for producing silicon carbide semiconductor device | |
| KR101628689B1 (en) | Silicon carbide parts for plasma apparatus and manufacturing method thereof | |
| US5882418A (en) | Jig for use in CVD and method of manufacturing jig for use in CVD | |
| JP5228857B2 (en) | Manufacturing method of silicon epitaxial wafer | |
| US20090294776A1 (en) | Highly Oxygen-Sensitive Silicon Layer and Method for Obtaining Same | |
| JP3990575B2 (en) | Monitor wafer for film thickness measurement | |
| JP2001257163A (en) | Silicon carbide member, plasma-resistant member, and semiconductor manufacturing device | |
| JP2008007350A (en) | Yttria ceramic sintered compact | |
| TWI510666B (en) | Method for producing pyrolytic boron nitride coated carbon base material | |
| JP7294021B2 (en) | Method for surface treatment of graphite support substrate, method for depositing polycrystalline silicon carbide film, and method for manufacturing polycrystalline silicon carbide substrate | |
| JPH09266212A (en) | Silicon wafer | |
| WO2023008439A1 (en) | Member for semiconductor production apparatus and method for producing said member | |
| JP5876259B2 (en) | Method for manufacturing member covered with aluminum nitride film | |
| JP2019216166A (en) | Method of manufacturing silicon carbide epitaxial substrate | |
| WO2022004181A1 (en) | Silicon carbide epitaxial substrate and method for producing silicon carbide epitaxial substrate | |
| WO2023067876A1 (en) | Method for producing polycrystalline silicon carbide substrate | |
| JP7322408B2 (en) | Polycrystalline silicon carbide substrate, method for producing polycrystalline silicon carbide film, and method for producing polycrystalline silicon carbide substrate | |
| JP7413768B2 (en) | Method for manufacturing polycrystalline substrate | |
| JP7367497B2 (en) | Method for forming a silicon carbide polycrystalline film and manufacturing method for a silicon carbide polycrystalline substrate | |
| KR20120046007A (en) | A corrosion-resistant article coated with aluminum nitride and method for producing the same | |
| CN117693607A (en) | Component for semiconductor manufacturing apparatus and method of manufacturing such component |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20070406 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20071116 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20100309 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20100507 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20100601 |
|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20100609 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 4531435 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130618 Year of fee payment: 3 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313117 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |