JP6818776B2 - 炭化ケイ素部材および半導体製造装置用部材 - Google Patents
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Description
第1実施形態の炭化ケイ素部材は、図6に示すように、3Cの結晶構造を有するβ型の第1の炭化ケイ素結晶2aと、第1の炭化ケイ素結晶2aとは異なる結晶構造を有するα型の第2の炭化ケイ素結晶2bとを含んでいる。また、炭化ケイ素部材は、第1の表面S1を有し、第1の炭化ケイ素結晶2aの粒子および第2の炭化ケイ素結晶2bの粒子は、いずれも第1の表面S1に直交する第1方向に沿ってのびる長径を有する。粒子が第1方向に沿ってのびる長径を有するとは、粒子の長径の方向が第1方向に対し45°未満の角度をなすことをいう。すなわち、第1の炭化ケイ素結晶2aの粒子および第2の炭化ケイ素結晶2bの粒子は、第1方向の長さが第1方向に直交する方向の長さよりも長い形状を有する。また、第2の炭化ケイ素結晶2bの粒子の大きさは、第1の炭化ケイ素結晶2aの粒子の大きさよりも大きい。第2の炭化ケイ素結晶2bの粒子は、その第1方向の長さをd1とした時、d1の平均が100μm以下である。
第2実施形態の炭化ケイ素部材は、図8に示すように第1の炭化ケイ素結晶2aおよび第2の炭化ケイ素結晶2bを含む炭化ケイ素層4を、少なくとも2つ備えている。2つまたは3つ以上の炭化ケイ素層4は、第1方向に重なっていてもよい。第2実施形態の第1の炭化ケイ素結晶2aの粒子および第2の炭化ケイ素結晶2bの粒子の形状は、第1実施形態と同じ、または類似している。
SiC部材の製法について説明する。本実施形態のSiC部材の作製に用いるCVD装置は、特にこれに限定されない。CVD装置は、たとえばガスの導入口および導出口を有する縦型または横型のバッチ式のCVD室と、電気的な加熱手段とを備えたものでもよい。高周波を用いて加熱するCVD装置では、基体を選択的に加熱できる。加熱に用いる高周波の周波数は、たとえば3kHz以上、100kHz以下とすればよい。
CVD室内の圧力が大気圧に対して−98kPa以上、−80kPa以下程度になるように、混合原料ガスを基体上に導入し、基体上に50μm以上、200μm以下の厚さのCVD−SiCを堆積させる(SiC層4)。CVD−SiCの堆積速度および混合原料ガスの導入時間は、適宜調整すればよい。
工程Bでは、原料ガスの導入流量を、工程Aの1/100以上、1/10以下として、混合原料ガスを基体上に導入し、工程Aで形成されたCVD−SiCのSiC層4上にさらに1μm以上、10μm以下の厚さのCVD−SiCを堆積させる。原料ガスの導入流量を調整するには、混合原料ガスの導入流量を1/100以上、1/10以下とする方法、または混合原料ガス中における原料ガスの比率を1/100以上、1/10以下とする方法があり、そのいずれを用いてもよい。CVD−SiCの堆積速度および混合原料ガスの導入時間は、適宜調整すればよい。
工程Cでは、原料ガスの導入流量を、工程Aの1/100より小さくする。この混合原料ガスを基体上に導入し、工程Aで形成されたCVD−SiCのSiC層4上にさらにCVD−SiCを堆積させる。原料ガスの導入流量を調整するには、混合原料ガスの導入流量を1/100より小さくする方法、混合原料ガス中における原料ガスの比率を1/100より小さくする方法があり、そのいずれを用いてもよい。工程Cにおける混合原料ガスの導入時間は、たとえば工程Aに要する時間の0.01倍以上、4.0倍以下とすればよい。
さらに工程Dでは、原料ガスの導入流量を工程Aの1/100以上、1/10以下とし、CVD室内の圧力を大気圧に対して−100kPa以上、−98kPa未満程度とする。工程Dでは、CVD室内の圧力が低いため、工程Aで形成されたCVD−SiCのSiC層4からSiが離脱する。その結果、SiC層4よりもSi/C比の低い介在層5が形成される。工程Dにおける混合原料ガスの導入時間は、たとえば工程Aに要する時間の0.01倍以上、4.0倍以下とすればよい。
工程Eでは、CVD室内の圧力を大気圧に対して−100kPa以上、−98kPa未満程度とし、さらに原料ガスおよびキャリアガスの導入を停止する。工程Eでは、CVD室内の圧力が低く、原料ガスが供給されないため、工程Aで形成されたCVD−SiCのSiC層4からSiの離脱がより進行する。その結果、炭素を主成分とする介在層5が形成される。工程Eにおいて、ガス導入を停止する時間は、たとえば工程Aに要する時間の0.01倍以上、4.0倍以下とすればよい。
1a :フォーカスリング
1b :ダミーウェハ
2a :第1の炭化ケイ素結晶
2b :第2の炭化ケイ素結晶
4 :炭化ケイ素層
5 :介在層
6 :コーン状組織
S1 :第1の表面
Claims (12)
- 3Cの結晶構造を有するβ型の第1の炭化ケイ素結晶と、該第1の炭化ケイ素結晶とは異なる結晶構造を有する第2の炭化ケイ素結晶とを含み、
第1の表面を有し、該第1の表面と直交する方向を第1方向としたとき、
前記第2の炭化ケイ素結晶の粒子は、前記第1方向に沿ってのびる長径を有するとともに、前記第1方向の長さの平均が100μm以下であって、
前記第1の炭化ケイ素結晶および前記第2の炭化ケイ素結晶を含む炭化ケイ素層を少なくとも2つ備え、
該炭化ケイ素層は、前記第1方向に重なっており、
前記炭化ケイ素層の間に介在層を有し、
該介在層は、炭素(C)に対するケイ素(Si)の原子比率(Si/C)が、前記炭化ケイ素層よりも小さい、炭化ケイ素部材。 - 前記第2の炭化ケイ素結晶の前記第1方向の長さの平均が50μm以下である、請求項1に記載の炭化ケイ素部材。
- 前記第2の炭化ケイ素結晶は、前記第1の表面に露出した露出部を有し、
該露出部の長さの平均が、20μm以下である、請求項1または2に記載の炭化ケイ素部材。 - 前記介在層が、第1の炭化ケイ素結晶を含む、請求項1〜3のいずれかに記載の炭化ケイ素部材。
- 前記介在層が、炭素を主成分とする非晶質相および炭素を主成分とする結晶相のうち、少なくともいずれかを含む、請求項1〜4のいずれかに記載の炭化ケイ素部材。
- 前記炭化ケイ素層の平均厚さが、200μm以下である、請求項1〜5のうちいずれかに記載の炭化ケイ素部材。
- 前記炭化ケイ素層の平均厚さが、50μm以上である、請求項6に記載の炭化ケイ素部材。
- 前記第2の炭化ケイ素結晶のうち、2つ以上の前記炭化ケイ素層にわたって存在する前記第2の炭化ケイ素結晶の個数比率が20%以下である、請求項1〜7のいずれかに記載
の炭化ケイ素部材。 - 前記第1方向に沿う断面において、前記炭化ケイ素層の面が、線粗さにして最大高さRz≧20μmの凹凸を有する、請求項1〜8のいずれかに記載の炭化ケイ素部材。
- 請求項1〜9のいずれかに記載の炭化ケイ素部材を含む、半導体製造装置用部材。
- 請求項1〜9のいずれかに記載の炭化ケイ素部材を含む、フォーカスリング。
- 請求項1〜9のいずれかに記載の炭化ケイ素部材を含む、ダミーウェハ。
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