(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
化学気相蒸着法で蒸着され、電気伝導度が１０-3Ｓ／ｃｍ以下のシリコンカーバイドよりなるリング状であり、
化学気相蒸着法で蒸着されたシリコンカーバイドは、熱処理された後に表面が２００μｍ以上除去され、結晶の直径が２０〜１００μｍであることを特徴とするシリコンカーバイド構造物。
【請求項２】
（ａ）ベース板の側面部に化学気相蒸着法でシリコンカーバイドを蒸着し、リング状のシリコンカーバイド層を形成する段階と、
（ｂ）前記ベース板を除去し、シリコンカーバイドよりなるシリコンカーバイド構造物を得る段階と、
（ｃ）前記シリコンカーバイド構造物を熱処理する段階と、、
（ｄ）前記（ｃ）段階の後に、前記シリコンカーバイド構造物の上面及び下面をそれぞれ加工し、２００μｍ以上の厚さを除去する段階と、を含み、
前記（ｃ）段階は、アルゴン雰囲気で１５００〜２１００℃の温度で５〜１００時間熱処理することを特徴とするシリコンカーバイド構造物製造方法。
【請求項３】
前記（ｄ）段階は、前記シリコンカーバイド構造物の表面を切削または研磨することを特徴とする請求項２に記載のシリコンカーバイド構造物製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シリコンカーバイド構造物及びその製造方法に関し、より詳細には、電気伝導度の調整が可能なシリコンカーバイド及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
最近、半導体、ＬＥＤ製造装備に適用される素材として、耐化学、耐磨耗性、耐熱特性に優れたＳｉＣに対する関心が高くなっている。特に、ＣＶＤ法で蒸着形成されるＣＶＤ  ＳｉＣの物理的、化学的性質は、製造装備の部品として非常に好適なものと知られている。
【０００３】
このような特性によって、ＳｉＣを半導体製造装置またはＬＥＤ製造装置に適用しようとする努力がなされてきた。特に半導体ウェーハ上に微細回路パターンを形成することができるプラズマエッチング装置またはプラズマＣＶＤ装置の保護リングなどに適用されることができる。
【０００４】
このような半導体製造装置の部品は、好適な電気伝導度が要求され、高純度、高い耐腐食性及び均一性が要求される。特に保護リングは、ウェーハ内で均一にエッチングを行うために低い電気伝導度を有する必要があるが、純粋にＣＶＤ法で蒸着されたＳｉＣの電気伝導度は、保護リングに要求される電気伝導度の水準より非常に高い電気伝導度を有している。
【０００５】
炭化ケイ素セラミックの電気伝導度を調節するための方法として、“Ｓｉｌｉｃｏｎ  Ｃａｒｂｉｄｅ  Ｃｅｒａｍｉｃｓ”、Ｕｃｈｉｄａ  Ｒｏｕｋａｋｕｈｏ、ｐ．３２７には、焼結補助物として、例えば、ベリリウム、炭化ベリリウム、酸化ベリリウムまたは窒化ボロンを使用する方法が提案された。
【０００６】
しかしながら、上記の提案された方法は、ＣＶＤ法で蒸着されたＳｉＣとは特性に差異がある焼結方式のＳｉＣ製造例であり、他の成分が混入されるので、高純度のＳｉＣを得ることができないという問題点があった。
【０００７】
また、上記添加されたベリリウム、炭化ベリリウム、酸化ベリリウムまたは窒化ボロンは、上記言及したプラズマ装置に適用される場合、異物として検出されることができる問題点があった。
【０００８】
さらに、ＣＶＤ法で蒸着製造されるＳｉＣは、蒸着時に発生し得る欠陥によって電子濃度が高くなり、当該欠陥部分の電子移動性が円滑になり、電気伝導度が焼結ＳｉＣに比べてさらに高い特徴があり、このようなＣＶＤ  ＳｉＣは、添加物の添加によって電気伝導度を低減するのに限界があるという問題点があった。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、前述のような問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、ＣＶＤ法で純粋（ＳｉＣが９９．９％以上）ＳｉＣを製造し、且つ当該純粋ＳｉＣの電気伝導度を低減することができるシリコンカーバイド構造物及びその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明によるシリコンカーバイド構造物は、化学気相蒸着法で蒸着され、電気伝導度が１０-3Ｓ／ｃｍ以下のシリコンカーバイドよりなる。
【００１１】
また、本発明によるシリコンカーバイド構造物の製造方法は、ａ）ベース板に化学気相蒸着法でシリコンカーバイドを蒸着し、シリコンカーバイド層を形成する段階と、ｂ）前記ベース板を除去し、シリコンカーバイドよりなるシリコンカーバイド構造物を得る段階と、ｃ）前記シリコンカーバイド構造物を熱処理し、電気伝導度を低減する段階と、ｄ）前記シリコンカーバイド構造物の上面及び下面をそれぞれ加工し、２００μｍ以上の厚さを除去する段階とを含む。
【発明の効果】
【００１２】
本発明は、シリコンカーバイドをＣＶＤ法で蒸着して形成した後、後処理及び後加工を通じてプラズマ応用設備に要求される電気伝導度の水準に低減することによって、別途の添加物を使用することなく、電気伝導度を調節することができる効果がある。
【００１３】
本発明は、添加物を使用しないので、異物発生のおそれがなく、純粋（ＳｉＣが９９．９％以上）ＳｉＣの物理的、化学的な特性の低下なしに電気伝導度を調節することができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の好ましい実施例によるＳｉＣ製造方法の流れ図である。
【図２】図１のシリコンカーバイド構造物の断面図である。
【図３】図１のシリコンカーバイド構造物の断面図である。
【図４】図１のシリコンカーバイド構造物の断面図である。
【図５】図１のシリコンカーバイド構造物の断面図である。
【図６】本発明において熱処理前及び熱処理後のシリコンカーバイド構造物の表面写真である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の好ましい実施例によるシリコンカーバイド及びその製造方法について添付の図面を参照して詳細に説明する。
【００１６】
図１は、本発明の好ましい実施例によるシリコンカーバイド製造方法の流れ図であり、図２ないし図５は、図１の各段階のＳｉＣの断面構成図である。
【００１７】
図１〜図５をそれぞれ参照すれば、本発明の好ましい実施例によるシリコンカーバイド製造方法は、円板状のベース板１の上部に化学気相蒸着法でＳｉＣ層２を蒸着する蒸着段階Ｓ１１と、前記ベース板１を除去し、純粋ＳｉＣ構造物３を得るベース板除去段階Ｓ１２と、前記ＳｉＣ構造物３を熱処理炉で熱処理する熱処理段階Ｓ１３と、前記ＳｉＣ構造物３の上面及び底面を所定の厚さで除去した後加工を行い、電気伝導度を１０-3Ｓ／ｃｍ以下となるようにする後加工段階Ｓ１４とを含む。
【００１８】
以下、上記のように構成される本発明の好ましい実施例によるシリコンカーバイド製造方法の具体的な構成と作用についてさらに詳しく説明する。
【００１９】
まず、Ｓ１１段階は、図２に示されたように、ベース板１に化学気相蒸着法でＳｉＣ層２を蒸着する。この際、ＳｉＣは、ＳｉＣの含有率が９９．９％以上の純粋なＳｉＣである。
【００２０】
前記ベース板１は、グラファイト材質を使用することができ、特にＳｉＣ層２とは機械的または化学的な特性の差異によって選択的に除去することができる材質ならその材質に関係なく使用することができる。
【００２１】
図２では、前記ベース板１の上部にのみＳｉＣ層２が蒸着されるものと説明したが、実際には、ベース板１の上面だけでなく、底面及び側面にもＳｉＣが蒸着されるが、説明の便宜のために、上面にのみＳｉＣ層２が蒸着されるものと図示し、説明する。
【００２２】
前記ベース板１の前面に蒸着されるＳｉＣと該ＳｉＣを分離する方法は、本発明の出願人の特許登録１０−１００１６７４号（２０１０年１２月９日登録）に明示されている。
【００２３】
本発明の実施例では、円板状のベース板１をしようしてやはり円板状のＳｉＣ構造物を製作することを例にして説明するが、当該ベース板１の側面部に蒸着されるＳｉＣを利用してリング状のＳｉＣ構造物も容易に製作することができる。
【００２４】
前記蒸着されるＳｉＣ層２の厚さは、その用途に比べてさらに厚く蒸着する。これは、Ｓ１４段階の加工厚さを考慮したもので、ＳｉＣ層２は、少なくとも用途に比べて４００μｍ以上の厚さで蒸着する。
【００２５】
次に、Ｓ１２段階及び図３に示されたように、前記ベース板１とＳｉＣ層２の積層構造でベース板１を分離または除去し、ＳｉＣ層２だけで構成されるＳｉＣ構造物３を得る。
【００２６】
この際、前記ＳｉＣ構造物３は、上面の電気伝導度が４．２７Ｘ１０-3Ｓ／ｃｍであり、下面の電気伝導度が４．２９Ｘ１０-3Ｓ／ｃｍである。
【００２７】
次に、Ｓ１３段階及び図４に示されたように、前記得られたＳｉＣ構造物３を熱処理し、ＳｉＣ構造物３内の欠陥を除去し、電気伝導度を低減する。
【００２８】
この際、熱処理温度は、１５００〜２１００℃の温度で、熱処理時間は、５〜１００時間で、前記ＳｉＣ構造物３のＳｉＣ結晶構造を再配列し、ＳｉＣ構造物３の内部欠陥を除去する。この際、ＳｉＣ構造物３の表面の欠陥は、さらに増加し、表面欠陥の増加理由は、以後にさらに詳しく説明する。
【００２９】
図６は、熱処理前及び後のＳｉＣ構造物３の結晶状態を示す電子顕微鏡写真である。
図６を参照すれば、熱処理前の直径が数μｍのＳｉＣ結晶のサイズが、上記のような条件の熱処理を行った後には、直径が２０〜１００μｍと増加したことを確認することができる。これは、結晶構造の変化とこれによって内部の欠陥が除去されたことによる。
【００３０】
前記熱処理は、窒素、アルゴンなどの不活性気体雰囲気または真空で行われることができる。
【００３１】
このように熱処理されたＳｉＣ構造物３の１つの表面である上面の電気伝導度は、９．０９Ｘ１０-2Ｓ／ｃｍ程度になる。これは、熱処理によって前記ＳｉＣ構造物３の全体の電気伝導度が減少するが、むしろ表面の電気伝導度は、加工前に比べてさらに大きくなることが分かる。
【００３２】
これは、ＳｉＣ構造物の表面では、熱によるＳｉＣ損傷に起因してＳｉ−ｒｉｃｈまたはＣ−ｒｉｃｈに変化しつつ、欠陥が多くなり、当該欠陥の周辺で電子濃度が増加し、移動度が高くなるからである。
【００３３】
下記の表１は、熱処理前及び熱処理後の電気伝導度の変化を示す表である。
表１を参照すれば、試験片によって差異があるが、電気伝導度が３．１０５Ｘ１０-2Ｓ／ｃｍ〜９．０９１Ｘ１０-2Ｓ／ｃｍの範囲に電気伝導度が高くなる。
【００３４】
【表１】
0005769680.tif 000002
【００３５】
上記結果から明らかなように、熱処理されたＳｉＣ構造物３の表面の電気伝導度と全体電気伝導度には差異があることが分かる。すなわちＳｉＣ構造物３は、当該表面部分で内側よりさらに多い欠陥が発生し、電気伝導度が内側よりさらに高い特徴がある。
【００３６】
上記のように、熱処理を通じてＳｉＣ構造物３の内部と表面の電気伝導度をすべて含む全体電気伝導度は低減することができるが、表面の電気伝導度の上昇によってさらに低い電気伝導度の特性を要求するプラズマ装置の部品に適用することができる水準に電気伝導度を低減することができなかった。したがって、前記熱処理によって電気伝導度が増加するＳｉＣ構造物３の表面を加工する。
【００３７】
Ｓ１４段階及び図５に示されたように、前記ＳｉＣ構造物３の上面及び下面をそれぞれ所定の厚さで切削、または研磨して除去する。
【００３８】
これは、前述したように、ＣＶＤ法で蒸着されたＳｉＣを熱処理する場合、熱によって表面ＳｉＣが損傷され、Ｓｉ−ｒｉｃｈまたはＣ−ｒｉｃｈに変化しつつ、欠陥が多くなり、これにより、電気伝導度が内部に比べて相対的に高い状態になる。  
【００３９】
このように電気伝導度が高いＳｉＣの表面部分を除去することによって、ＳｉＣ構造物３の全体電気伝導度をさらに低減することができる。
【００４０】
前記ＳｉＣ構造物３の表面加工厚さは、最小２００μｍから最大１５００μｍとなるようにする。２００μｍ未満の加工時には、当該欠陥部分を完全に除去することができないので、電気伝導度の減少効果が少なく、１５００μｍを超過して加工する場合、電気伝導度の減少率が少なく、加工が難しい。
【００４１】
このように加工されたＳｉＣ構造物３の電気伝導度は、１０-3〜１０-6Ｓ／ｃｍ単位の電気伝導度を有するようになる。
【００４２】
下記の表２は、本発明の各段階別に測定したＳｉＣ構造物３の上面及び下面の電気伝導度を記載したものである。
【００４３】
【表２】
0005769680.tif 000003
【００４４】
前記表２において単位は省略され、電気伝導度の単位はＳ／ｃｍである。
【００４５】
試料によって差異があり得るが、用意した試料を熱処理前及び熱処理後、そして後加工を進行しつつ、当該ＳｉＣ構造物３の上面及び下面の電気伝導度を測定した結果、熱処理後、表面の電気伝導度が１０-2の単位であったが、上面及び下面を加工すれば、表面の電気伝導度が１０-4〜１０-5単位に減少することを確認することができる。
【００４６】
したがって、本発明は、熱処理を通じてＣＶＤ法で蒸着されたＳｉＣの電気伝導度を低減すると共に、当該表面を所定の厚さで除去し、電気伝導度をさらに低減することができる。
【００４７】
前述したように、本発明に対して好ましい実施例を例として挙げて詳しく説明したが、本発明は、前述の実施例に限定されるものではなく、特許請求範囲と発明の詳細な説明及び添付の図面の範囲内でいろいろに変形して実施することが可能であり、これも本発明に属する。
【符号の説明】
【００４８】
１  ベース板
２  ＳｉＣ層
３  ＳｉＣ構造物
【図１】
0005769680.tif 000004
【図２】
0005769680.tif 000005
【図３】
0005769680.tif 000006
【図４】
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【図５】
0005769680.tif 000008
【図６】
0005769680.tif 000009