JPH10139547A - プラズマリアクタに特に有用な炭化珪素複合品 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 シリコンカーバイドの複合物及びその作製方
法。 【解決手段】 焼結や加熱プレス等のバルク法のシリコ
ンカーバイドの基材部の表面に、ＣＶＤ法等によりシリ
コンカーバイドの膜を積層・成膜する。この複合物はプ
ラズマリアクタ、特に半導体製造に用いられる酸化物エ
ッチング装置に用いるのに適しており、チャンバの壁面
やチャンバの天井面，ウエハを取囲むカラー等の部品で
ある。バルクのＳｉＣによって安価で複雑な形状の強固
な支持構造物を得ることができるとともに、ＣＶＤによ
るＳｉＣの膜によってプラズマプロセスにおいて都合の
良い特殊な用途に適合させることができる。ＳｉＣの複
合構造は、バルクのＳｉＣと膜のＳｉＣの電気伝導率を
別々に設定することができるため特に有用であり、接地
面又はＲＦ電磁放射の窓ないしその双方などの他、多く
の利用可能性がある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は概説的には、シリコ
ンカーバイド構造体に関する。本発明は特に、バルク法
で形成した層と薄膜法で形成した層とを有するシリコン
カーバイドの複合体構造体に関する。

【０００２】

【従来の技術】プラズマリアクタ、例えば半導体集積回
路の製造に用いられる装置では、プラズマに曝露される
チャンバの壁面その他チャンバ内の部材を構成する材料
に対して、極めて厳しい要求をすることがある。半導体
集積回路の二酸化珪素層のエッチングに用いられる酸化
物エッチング装置では、特に厳しい環境となる。

【０００３】このようなリアクタの１つが図１に模式的
な断面図として示されており、これはカリフォルニア州
サンタクララのアプライドマテリアルズ社から入手可能
なセンチュラＨＤＰ型の酸化物エッチング装置を模した
ものである。このリアクタは、例示のためだけのもので
あり、プラズマリアクタの動作を理解するためにここに
記載するものである。リアクタ１０は、真空チャンバ１
２を有しており、この中にシリコンウエハ１４が搬入さ
れ、ペデスタル１５上に支持される。例示のリアクタに
おいて、ウエハ１４はプラズマフォーカスリング１６と
クランプリング１８とにより保持され、環状のプラズマ
ガード２０がペデスタル１５の外周を包囲しこれをプラ
ズマから防護する。静電チャックをペデスタル１５に用
いた場合は、これは自立形のカラー（図示せず）により
包囲され、このカラーはウエハ１４付近のプラズマ状態
を制御する。以上の説明は例示のためのものであり、好
ましい形態を定めているものではない。

【０００４】真空チャンバ１２は、円筒誘電壁２２を有
し、その外側には、ＲＦエネルギーをチャンバ１２内へ
供給するための誘導コイル２４が巻かれており、不図示
のガス導入口からチャンバ１２内へ導入されたプロセス
ガスに高密度のプラズマを発生させるようになってい
る。天井板２６は、チャンバ１２の上側の境界を仕切っ
ている。天井板２６はしばしば、接地されており、ある
いはＲＦ電源によってバイアスが与えられるため対局電
極として機能することが好ましいようになっている。こ
れと代替的に又はこれに付加するように、天井板２６
は、真空密閉ルーフとしても機能する加熱／冷却器３０
により温度制御できることが好ましく、また、共通のバ
イアス又は接地ができるように、そこに電気的に接続さ
れている。上述のリアクタの構成は本発明の有用性を説
明するための例示にすぎず、本発明は他の構造のリアク
タに、更にまた、酸化物エッチング装置以外についても
等しく適用できるものである。

【０００５】酸化物エッチングにおいては、フルオロカ
ーボンのプラズマ、例えばＣＦ₄ やＣ₃Ｆ₈その他が、酸
化物層、典型的にはシリコンやポリシリコンの上にある
酸化珪素等のエッチングに用いられる。エッチングの均
一性を確保するためには、エッチングプロセスがシリコ
ンよりも酸化物について高い優先性でエッチングするこ
とである。通常の言い方をすれば、エッチングがシリコ
ンに対して選択的でなければならないということであ
る。

【０００６】このプラズマは、誘導コイル２４により主
に維持されており、このコイルは大量のＲＦエネルギー
をチャンバ１２内へ結合することにより、高密度のプラ
ズマ（ＨＤＰ）を生成し、ウエハ１４上の酸化物層のエ
ッチング速度を非常に高くすることができる。

【０００７】しかし、高い選択比を得ること、又は、ウ
エハの全面で均一な選択比を得ること、あるいは、多少
条件が変化した場合でも選択比の再現性が得られること
は、商業的なＨＤＰ酸化膜エッチング装置にとって技術
的問題なのである。このことは早くから認識されてお
り、コリンズ(Collins) らはヨーロッパ特許 552491-A1
号公報において、天井板２６のようなチャンバの構成部
材をシリコンで構成することを提案している。適切な条
件の下においては、固体シリコンがプラズマ中のフッ素
ラジカルと結合する種を提供し、フッ素の不足した炭素
系の重合体が元素珪素の表面に形成され、これによって
酸化物とシリコンとの選択比が高められる。しかし、天
井板２６を始めとするチャンバシリコンの温度がプロセ
スを制御する上で重要であり、チャンバシリコンの加熱
と冷却のための適切な温度制御手段、例えば加熱／冷却
器３０が酸化物エッチング装置に含まれるべきであるこ
とが、認識されていた。また、天井板２６の電気的なバ
イアスの制御も同様に、プロセスを制御に用いることが
できることも認識されていた。

【０００８】その後、誘導コイル２４の内側の、通常は
クオーツ即ち酸化珪素の結晶質のものでできている壁面
２２について、注目が集められた。ライス(Rice)らは U
SP5477975 号において、壁面の温度を天井板２６の温度
に対して調整することで選択比の制御を行った。更に、
ウエハ１４を取囲む他の部材も温度制御することがプロ
セスを制御する上で必要であることであることも認識さ
れた。このような部材、すなわちクランプリング１６，
プラズマガード１８，プラズマリング２０等は従来は一
般的にクオーツでできていた。

【０００９】しかし、クオーツ部材の温度制御は困難で
ある。クオーツは電気的にも熱的にも絶縁体である。ク
オーツの熱伝導率は１Ｗ／ｍ・Ｋ未満の、比較的低い値
であるから、プラズマにさらされているクオーツの表面
全体の温度を厳密に管理することは困難である。さらに
クオーツの化学組成は、半導体酸化物エッチング装置内
でエッチングされているシリコン酸化物の層の組成と極
めて類似している。従って、クオーツの部材については
強いエッチングモードではないゆるやかなエッチングモ
ード又は堆積の操作が行われている間、類似した組成を
もつウエハについては強いエッチングがされるというこ
とを保証しなければならない。これが達成できなけれ
ば、クオーツの部材の寿命は短くなり、このためコスト
の高い消耗部品として交換が必要となり、部品コストと
装置のダウンタイムからコスト高となる。さらにクオー
ツは珪酸塩の材質であり、シリコンのスカベンジングを
多少生じるとともに、ＣＦ₄とＳｉＯ₂との反応等によっ
て制御できない量のＣＯとＣＯ₂ を発生させる。生成さ
れた一酸化炭素と二酸化炭素はフォトレジストに対する
選択性の点で特に問題となる。また、クオーツはセラミ
ックとして形成された材質であり、通常、珪酸塩以外の
材料を多量に含んでおり、これがフルオロカーボンのエ
ッチング雰囲気に対する汚染源となる。さらにまた、ク
オーツのエッチングは表面部分にアンダーカットを生じ
させ、クオーツの粒子がリアクタの部材から剥がれ落ち
てウエハ上の致命的な粒子となる。酸化物エッチングで
はこのような粒子が決定的な問題となるが、その理由
は、エッチングによって作られるのは２つの電気的な伝
導部分の境界面であり、その一方は半導体の場合があ
り、このような境界面上に次工程の層を積層する前に粒
子が落下してしまうと、境界面の接合における電気的特
性に深刻な影響を与えるからである。

【００１０】コリンズ(Collins) らはヨーロッパ特許60
1468-A1 号公報および米国出願No.08/597577号（１９９
６年２月２日出願）において、シリコン天井板２６の裏
側に誘導コイルを配置することを示唆している。さらに
後者では、コリンズらは、ＲＦコイル２４に向合う側壁
２２を始めとするチャンバの他の部材などをシリコン
で、結晶性又はポリシリコンの構造の何れかにて形成す
ることを示唆している。シリコンで構成することによっ
て、いくらかのスカベンジング機能が得られ、クオーツ
や他のセラミックスで生じる汚染を防止することができ
る。しかし、シリコンは半導体であり誘電体ではない。
コリンズらが述べているように、適当なドーピングをし
適当な厚さに形成したシリコンをＤＣ又はＲＦにより電
気的にバイアスを与えることができるという利点を有
し、またこれを行いつつも、好ましい使用態様では、こ
れに電磁放射を伝播させることができる。しかし、シリ
コンをこのように用いることは多くの不都合と不利益を
もたらす。第１に、特にポリシリコンが不足している状
況において、そのような大きな寸法のシリコンは手ごろ
な価格で容易に入手することはできない。第２に、シリ
コンは構造的な強度が比較的強いものの、ポリシリコン
の形態での成長やその後の機械加工に際して、局部的に
微小な欠陥を生じて砕けがちな傾向がある。第３に、半
導体シリコン（バンドギャップが約１．２ｅＶ）では構
造的な強度と電磁的な透過性との妥協点を見つけるのが
難しい。電磁放射は、半導体又はその他の導体のみを、
スキンデプスの程度まで透過することができ、これは次
の式で表現することができる：

【００１１】

【数１】

【００１２】ここで、ｆは電磁放射の周波数をヘルツで
示した値であり、μ₀ は透磁率をＨ／ｍで示した値であ
り、ρは半導体のバルクＤＣプラズマ抵抗率をオーム-
ｍ で示した値である。伝導性のシートに対する電磁放
射の浸透は一般に、シートの厚さｚの指数関数であり、
以下のように１次の一般形を有し：

【００１３】

【数２】

【００１４】ここで、表皮効果は考慮していない。これ
らの関係から、層の透過率は材料の抵抗率と電磁放射の
周波数の両者に依存することが示される。［数２］の
（２）の関数関係により、厚さがスキンデプス以下の場
合には抵抗吸収は６４％以下であり、スキンデプスの１
／３以下の厚さでは吸収は２９％以下であり、スキンデ
プスの１／１０以下の厚さでは吸収は１０％以下とな
る。

【００１５】入手可能な半導体材料について実用的な使
用温度におけるスキンデプスは、真空壁部材であって
も、現実的な構造部材の厚さよりもかなり小さいことが
ある。典型的な誘導結合型プラズマリアクタでは、周波
数２ＭＨｚのＲＦソースを用いている。この周波数で非
磁性材料に対して、スキンデプスの概算を代表的な材料
の抵抗率について示したのが表１である。

【００１６】

【表１】

【００１７】

【発明が解決しようとする課題】プラズマリアクタのチ
ャンバの部品をシリコンカーバイドで作れるであろうこ
とは、その耐高温性やフッ素に対するスカベンジング特
性からみて、多くの人が認識していた。しかし、ウエハ
処理チャンバにおいて粒子不発生と部品の長寿命を実現
すべき場合で且つ化学的な純度が要求される場合は、バ
ルクのシリコンカーバイドは少なくとも焼結の形態又は
ホットプレスの形態においては、少なくともフッ素によ
るエッチング環境には適さないことを、我々は観測して
いる。リコンカーバイドの粉体と一般に柔らかな焼結助
剤とを混合して、シリコンカーバイドを焼結する。焼結
助剤は複雑かつ決定困難な組成になっており、数百ｐｐ
ｍのレベルの不純物を発生させ、これはウエハ処理チャ
ンバに要求されるｐｐｂのスケールをはるかに越えてい
る。更に、焼結助剤は、焼結工程において硬化した後で
あっても、粒状性の高い構造を生成し、これはエッチン
グのパターンを大きく変えるため、粒子汚染を発生させ
るメカニズムとなる。これとは対照的に、ＣＶＤによる
ＳｉＣでは不純物のレベルは必要であるならば１００ｐ
ｐｂ(parts perbillion) 以下にコントロールすること
ができる。更に、我々の実験が示すように、ＣＶＤＳｉ
Ｃは、フルオロカーボンのエッチャントによりエッチン
グを受けた場合、エッチングプロファイルが均一である
ことが例証される。

【００１８】シリコンカーバイドは、チャンバやチャン
バ内部のウエハ支持部をＲＦ誘導加熱する場合のサセプ
タ材料として周知である。その熱伝導率は１００〜２０
０Ｗ／ｍ・Ｋの範囲であり、クオーツに比べて非常に大
きい。チャンバに巻装されたＲＦコイルによって、高い
伝導性のシリコンカーバイドの部材に渦電流が誘導さ
れ、熱ＣＶＤで要求されるような高温に加熱されること
は、バン(Ban) が USP4401689 号によって開示してい
る。誘導加熱は、ＲＦエネルギーのプラズマ反応チャン
バ内への誘導結合と対比される。プラズマ反応チャンバ
は普通はもっと低い温度で使用され、ＲＦエネルギーは
プラズマに結合されるべきであり、チャンバの部品には
結合されるべきでない。このために、反応チャンバ内の
シリコンカーバイド製の部材は、少なくともコイルに近
接するものにあっては、例えば１０⁴Ω-cm以上といった
ような比較的高い電気抵抗率を有するものでなければな
らない。

【００１９】シリコンカーバイドの複合物は、シリコン
カーバイドのバルク体に薄膜のシリコンカーバイドを気
相成長（ＣＶＤ）又は類似のプロセスによってコーティ
ングしたものとして知られている。このような複合物に
は、イトウ(Ito) らが USP4810526 号で開示したように
抵抗加熱ヒータを内蔵させたり、ホタテ(Hotate)らがUS
P5448418 号で開示したように凹凸の鏡を設けることが
知られている。マツモト(Matsumoto) らは USP4999288
号において、シリコンカーバイドを半導体ウエハを約１
２００℃に加熱するための拡散チューブに用いることを
開示している。マツモトらによれば、焼結形成されたシ
リコンカーバイドの反応チューブの内面に、ＣＶＤによ
って厚さ５００μｍのシリコンカーバイドを成膜し、膜
に含まれる不純物の鉄は５ｐｐｍのレベルではあるが低
い濃度にされている。必要ならば、シリコンカーバイド
のチューブの界面領域ではシリコンが消耗される。ほと
んどの拡散チューブにおいては電気抵抗率は重要ではな
い。

【００２０】

【課題を解決するための手段】本発明は、複合体シリコ
ンカーバイド構造体とその製造方法であると概説でき
る。この複合体の構造体は、半導体集積回路の製造に用
いるプラズマリアクタに特に有用であり、焼結シリコン
カーバイド又はホットプレスシリコンカーバイドを所望
の形状に成形して全体構造とし、この全体構造の表面
に、シリコンカーバイドの薄層を化学気相堆積（ＣＶ
Ｄ）又はその他の膜堆積プロセスにより堆積させる。焼
結シリコンカーバイドは、キャストやプレスにより容易
に複雑な形状に成形することができ、他方、ＣＶＤによ
るシリコンカーバイドは、半導体処理を妨げ得る粒子の
生成に耐性を有し且つエッチングに耐性を有する表面を
提供する。

【００２１】チャンバのドームや壁面を始めとする用途
に対して、焼結シリコンカーバイドは膜状のシリコンカ
ーバイドよりも実質的に高い値の電気抵抗率とすること
ができる利点を有することで、電磁放射を厚い全体構造
の内部にまで透過させることができるようにし、その一
方でＳｉＣ膜は、電気的バイアスが与えられることが可
能であり、又はバイアス電流に対する接地面を提供する
ことができる。

【００２２】他の応用例としては、プラズマをガイドし
たりプラズマから他の部材を守ったりするためにプラズ
マチャンバ内に配置される部材が含まれる。これらの部
材は電気抵抗率の高い又は電気抵抗率の低いシリコンカ
ーバイド複合物となる。ＣＶＤによって形成された複合
体部材表面の膜の不純物レベルは非常に低く、１００ｐ
ｐｂ又はそれ以下であり、かかる部材はプラズマやウエ
ハ付近を汚染することはない。

【００２３】

【発明の実施の態様】我々は、焼結シリコンカーバイド
又はホットプレスシリコンカーバイドの、図２に示すよ
うなバルク（できる限り成形した）部材４０で、プラズ
マチャンバ部品の多くを形成することができるという利
点を有することを見出した。次いで、化学気相堆積（Ｃ
ＶＤ）又は他の膜形成プロセスを用いて、この焼結部材
の表面に、比較的薄いシリコンカーバイドの層４２をコ
ーティングする。

【００２４】本発明によって有利に形成することができ
るチャンバの構成部材の例としては、図１の円筒状の壁
面２２がある。この部材はおよそ円筒状であるが、実際
には比較的複雑な形状になっている。複雑な形状の語
は、以下において、両端が開端した円筒若しくはチュー
ブ又は板体と比較して複雑な形状の事と定義されるもの
とし、この定義には、半径方向に変化し軸に対して略対
称な形状を含むものである。また、チャンバの全体寸法
は比較的大きく、直径２００mmのウエハを処理するチャ
ンバでは、約１５インチ（４００mm）となる。このサイ
ズの問題は、直径３００mmのウエハではさらにひどくな
るだろう。しかし、シリコンカーバイドを強度のある大
きな形状の物体に成形する技術は十分に開発されてい
る。焼結には、所望の材料の粉体を焼結薬又は焼結助剤
と混合する工程と、その混合物を所望の形状の物体に成
形する工程と、この物体を比較的高温で熱処理する工程
とが含まれる。焼結したシリコンカーバイドに機械加工
を施して最終的な形状を得ることができる。ホットプレ
スは焼結と類似しているが、熱処理の最中に、高圧、通
常は１軸方向の高圧を物体に加える工程を更に含んでい
る。キャストはホットプレスと類似しており、圧力を加
えてＳｉＣを所望の形状に成形する。以下においては、
焼結の語には、ホットプレスとキャストをその特別の場
合として含むものとする。焼結シリコンカーバイドは、
シリコンに比べて、強度、熱伝導率の高さ及び欠けの生
じにくさの点で利点を有している。ホットプレスシリコ
ンカーバイド又は焼結シリコンカーバイドの商業的な入
手元としては、カリフォルニア州ビスタ(Vista) の Cer
com 社，カリフォルニア州コスタ・メサ(Costa Mesa)の
Carborundum社，カリフォルニア州コスタ・メサ(Costa
Mesa)の Ceradyne 社がある。その他の望ましい材料、
例えば結晶性シリコンや多結晶シリコン、アモルファス
カーボン等は、前記したような大きな部材について前述
の技術の進歩を享受できないため、現在では高価なもの
となる。また、シリコンは本質的に熱伝導率が低いとい
う不利があり、また欠けを生じやすい。しかしながら、
前述したように、焼結シリコンカーバイドもプラズマ反
応チャンバ内で用いるのに望ましくない特性を多く有し
ている。

【００２５】化学気相堆積によるシリコンカーバイド
は、特に半導体製造装置以外の分野で、比較的よく知ら
れている。例えば、イトウ(Ito) らの USP4810526 号
や、ホタテ(Hotate)らの USP5448418 号を参照された
い。化学気相堆積は、熱やプラズマによって活性化する
反応により、ガス前駆体から膜を基板上に成長させる。
保護層としてのＳｉＣの炭化物コーティングは、厚さが
１００μｍ以下であることがよく知られているが、本発
明の多くの実施形態に見られるような厚さ１ｍｍ以上の
ＣＶＤ膜は新規なものであると考えられる。今日では、
いくつかの製造者が自立形ＣＶＤのシリコンカーバイド
を供給しており、１〜１０ｍｍと比較的厚い層をＣＶＤ
で堆積してから、その下のグラファイト基板をエッチン
グにより除去する。

【００２６】自立形のＣＶＤシリコンカーバイドの代表
的な製造者ないし提供元としては、マサチューセッツ州
ウーバーン(Woburn)の Morton International 社や、日
本の岡山の玉野の Sanzo Metal社がある。日本の名古屋
にある NGK Insulator社は、焼結ＳｉＣとＣＶＤＳｉＣ
の両方を提供している。この同じ商業的ＣＶＤ技術は、
基板が残存している複合体シリコンカーバイド構造体に
適用することができる。

【００２７】シリコンカーバイドの冶金法は十分に探求
されている。その組成はストイキオメトリックである必
要はなく、シリコンの成分及び炭素の成分の両方がそれ
ぞれ４０〜６０原子％であってもよく、他の成分はほと
んど含まれない。しかしながら、ストイキオメトリック
なシリコンカーバイドは最大の抵抗率を示すと考えられ
る。

【００２８】このシリコンカーバイド複合体は、これ以
外のコーティングされた材料に対して更に利点を有して
おり、それは、焼結された部分と膜の部分の熱膨張係数
が実質的に等しい点においてであり、例えばアルミニウ
ム窒化物にＳｉＣをコーティングした場合と対称的であ
る。この結果、ＳｉＣの複合体は、製造中および使用中
の熱応力によりよく耐えることができる。

【００２９】半導体のプラズマリアクタの部品として用
いるためには、ＣＶＤＳｉＣ膜は非常に低い不純物濃度
であるべきであり、即ち金属含有率、特に重金属含有率
で、誘導結合質量分析、グロー放電質量分析その他の類
似技術によって測定した値が１００ｐｐｂ（parts per
billion 、原子の割合を表現するのに用いられる）以下
となるべきである。このように純粋なＣＶＤ膜は顧客の
仕様に応じて商業的に入手することができるが、焼結し
たシリコンカーバイドについてはこのような低不純物レ
ベルのものは知られておらず、最もよく知られているの
は、不純物レベルが１００ｐｐｍのホットプレスシリコ
ンカーバイドである。

【００３０】（実施例１）プラズマエッチングリアク
タ、特に酸化物エッチングに用いられるプラズマエッチ
ングリアクタの内部で用いられるシリコンカーバイド又
はその他の材料にとって重要なパラメータは、係る材料
に対するエッチング速度である。様々な材料からなる多
くのテスト片を準備して、図１のリアクタの二か所の位
置に配置した。第１の位置５０は、ペデスタル１６上に
支持されるシリコンウエハの中央にある。第２の位置５
２は、ウエハの領域の外側かつ下側に位置するチャンバ
のベースプレート５４の上面にある。このリアクタは、
エッチングガスとしてＣ₄Ｆ₈を、キャリアガスとしてア
ルゴンを用いるＨＤＰ酸化物エッチング装置として動作
させた。

【００３１】

【表２】

【００３２】これらのサンプルについては同様に、エッ
チング前（プリエッチ研磨をしたもの）とエッチングを
３０時間した後とで約１０００倍の顕微鏡で検査した。
概括的な結論は以下の通りである。焼結シリコンカーバ
イド、シリコン又はクオーツと比較して、ＣＶＤのシリ
コンカーバイドは良好なモルフォロジーを示しており、
そのエッチング速度は、表２に示されているように、こ
れらの材料の中で最も遅い。シリコンは、適度に良好な
表面形態を示しており、エッチング速度についても、Ｃ
ＶＤのＳｉＣよりは速いとはいえ、許容できる範囲内で
ある。焼結シリコンカーバイドは、粗悪な表面形態を示
すとともに、不均一なエッチングパターンを示してお
り、粒子汚染を発生させてプロセスコントロールに影響
をあたえる可能性がある。

【００３３】（実施例２）焼結シリコンカーバイドのバ
ルクの本体に鋭角な角部を形成して、シリコンカーバイ
ドの複合体が製造された。次いで、このバルクの本体に
ＣＶＤによりシリコンカーバイドの厚さ６mmまでの厚い
層が被覆された。標本を切断して、走査電子顕微鏡（Ｓ
ＥＭ）および光学顕微鏡の両方で検査した。ＳＥＭの顕
微鏡写真を図３に示す。いくつかのことを観察すること
ができる。焼結シリコンカーバイドは、直径約１０μｍ
以下のほぼ丸い粒子のマトリクスを成している。シリコ
ンカーバイドは、ＣＶＤによってかなりの厚さにまで形
成することができる。ＣＶＤシリコンカーバイドは、密
度の高い構造を有し、結晶の方位は下層にある焼結シリ
コンカーバイド構造体に対してほぼ垂直に延びている。
ＣＶＤシリコンカーバイドは、半径約２０μｍ以下の角
部にも容易にコーティングすることができ、また、この
ＣＶＤシリコンカーバイドは、角部の周りの水平に伸び
る面及び垂直に伸びる面の両方について上記したような
結晶方位を示す。その結果、この後者の方は、ＣＶＤＳ
ｉＣをクランプリングやカラー、フォーカスリング等の
複雑な形状に適用することができることを示している。

【００３４】ＣＶＤＳｉＣの表面膜は、プラズマエッチ
ングリアクタ内において、焼結ＳｉＣに比べて粒子発生
が少なく、またクオーツに較べればその差は更に大き
い。表２のエッチングデータに示されているように、Ｃ
ＶＤＳｉＣは他の材料に較べればほとんどエッチングさ
れない。さらに重要なことは、顕微鏡写真から明らかな
ように、ＣＶＤＳｉＣは焼結ＳｉＣのような粒状の構造
を持っていないということである。焼結ＳｉＣをエッチ
ングした場合、粒界が粒自体よりも速くエッチングされ
ることが多い。場合によっては、このエッチングの動力
学によって粒が発生源から解き放たれ、かなり大きな粒
がリアクタ内を遊離して、エッチング中のウエハの表面
に落下する。現在の集積回路においては、製造中に約
０．２μｍより大きい粒子が１粒落下しただけで不良品
となる。これとは対照的に、ＣＶＤのＳｉＣは結晶質で
あるため、原子若しくは分子のサイズでエッチングさ
れ、より均一にエッチングされる。表２においては、多
くのエッチングサンプルの表面プロファイルが評価され
た。ＣＶＤによるＳｉＣはエッチング後において、焼結
ＳｉＣやクオーツ、さらにシリコンと比較しても、より
平坦な表面を示していた。エッチングが平坦に生じると
いうことは、粒子が遊離しにくいという性質を示してい
る。

【００３５】ＣＶＤにより形成したシリコンカーバイド
は、焼結ＳｉＣよりもはるかに純粋に作製できるため、
半導体回路の製造機器に特に有利である。表面をコーテ
ィングされたシリコンカーバイドは、金属不純物濃度が
５０〜１００ｐｐｂ以下のものが商業的に入手可能であ
る。この場合、シリコンの含有量はシリコンについての
技術と完全に両立し、炭素の含有量はここではさして大
きな問題とはならない。

【００３６】本発明によるシリコンカーバイド複合物
は、高温で使用するのにいくつか有利な点がある。ま
ず、熱衝撃（サーマルショック）に対して非常に強い抵
抗力を備え、少なくとも３００ないし５００℃の高温に
耐える。これは均質なシリコンに比べても勝っている。
本発明で可能となるような大型の構造物にシリコンを用
いようとする場合は、ポリシリコンで使用可能となる
が、ポリシリコンは範囲の大きな温度昇降サイクルによ
って欠けや剥離を生じやすい傾向がある。また、シリコ
ンは半導体材料であるが、そのバンドギャップは適度に
狭い。１０Ω-cm よりも大きな抵抗率、好ましくは５０
０Ω-cm 以上を達成しようとすれば、非常に純度の高い
シリコンが要求される。不純物ないしドーピングのレベ
ル又は使用温度を変化させると、シリコンの抵抗率は著
しく変化する。他方、シリコンカーバイドは広いバンド
ギャップを有する半導体であって、不純物レベルを適度
とすれば、高い抵抗率を容易に達成することができ、し
かも電気伝導率の温度依存性はシリコンのように急勾配
ではない。我々がテストしたシリコンカーバイドのうち
抵抗率の高いものでは、抵抗率１０⁴Ω-cmよりも高く、
３００℃では１０⁵Ω-cmを維持していた。ＣＶＤによる
シリコンカーバイドについては、膜の厚さが薄いため、
電気的特性の温度依存性はここでは問題とならない。

【００３７】本発明によるシリコンカーバイド複合体
は、多数の材料を含む他の複合構造体に比べても非常に
優れている。なぜなら、この複合体をなす２つの部分が
実質的に同一の組成からなるため、２つの部分の熱膨張
率はまったく等しく、ＳｉＣの複合物の熱破砕や破損は
ほとんど問題とならないのである。

【００３８】また、シリコンカーバイドの部材は、フリ
ーなシリコンの供給源となる点でも優れている。フルオ
ロカーボンガスを用いて酸化物をプラズマエッチングす
る場合には、カウンター電極２６をシリコンで形成する
と、プラズマ中のフッ素の自由原子がスカベンジされ、
シリコンや窒化物基板に対する選択比を高めることがで
きる。カウンター電極２６は、本発明によるシリコンカ
ーバイド複合体で形成することができ、しかもスカベン
ジングを行うためのシリコンの源として作用することに
なる。

【００３９】更に、シリコンカーバイドは広いバンドギ
ャップを有する半導体であるため、電気的特性を制御す
ることができる点でも優れている。例えば、上述の如
く、プラズマの半径方向に沿ってより均一な磁場を発生
させる目的で、カウンター電極として機能するシリコン
の天井板の背面にＲＦ誘導コイルを配置することができ
る。カウンター電極は電極として動作するためには導電
性を有していなければならないが、電極が導電性であれ
ばＲＦ磁場によって激しい渦電流が生じてしまう。これ
に対する解決策は、電極の導電性を制御して、ＲＦのス
キンデプスが部材の厚さよりも小さくなるようにするこ
とである。シリコンカーバイドによれば、そのように制
御できる。

【００４０】ある商業的入手元からの低抵抗率のＣＶＤ
のシリコンカーバイドのＤＣ抵抗率の温度依存性を、図
４のグラフの軌跡４４に示す。先進の酸化物エッチング
装置は２００℃より低い温度、好ましくは１５０℃付近
で動作するように設計されており、抵抗率として都合の
よい範囲を破線で示している。図５に示す軌跡４５は高
い抵抗率の焼結によるシリコンカーバイドについてもの
で、軌跡４６及び４８は、好ましい動作温度である１５
０℃において、焼結ＳｉＣでもＣＶＤＳｉＣでも、１０
⁵〜１０⁶Ω-cm の高い抵抗率が可能であることを示して
いる。軌跡４８は適度な導電性を備えたＣＶＤＳｉＣが
可能であることを示している。焼結ＳｉＣについては低
い抵抗率のものを示していないが、適切なドーピングや
他の処理を施すことによって抵抗率を下げることができ
ることは、このような材料の商業的な提供者にとってよ
く知られたことである。

【００４１】抵抗率をコントロールできる正確なメカニ
ズムについては明らかになってはないが、抵抗率は、ボ
ロンのような電気的なドーパントやそのドーピング、不
純物濃度、並びにモルフォロジーや結晶方位（粒子径や
境界効果も含む）などに依存することが知られている。
シリコンカーバイドは、２つの明らかに異なった結晶
相、α相とβ相とに形成され、これらの２つの相では半
導体バンドギャップが異なる。ホットプレスシリコンカ
ーバイドは、通常は六方晶のα相に形成されるが、ＣＶ
Ｄシリコンカーバイドでは立方晶のβ相に形成される傾
向がある。いずれの形態においても、電気抵抗率は不純
物のドーピングによって最適に決定される。しかし、我
々が確証したところによれば、いくつかの信頼できる提
供者が、室温における抵抗率が大きく異なるシリコンカ
ーバイドを、焼結ＳｉＣについてもＣＶＤＳｉＣについ
ても、再現性を持ちつつ販売しており、表３のように示
される。

【００４２】

【表３】

【００４３】従って、シリコンカーバイドは、１００Ω
-cm 以下の低い抵抗率のものも、１０⁵さらに１０⁶Ω-c
m以上の高い抵抗率のものも、入手可能であることがわ
かる。これらの範囲は、シリコンにおいては約３０Ω-c
m 以上の抵抗率を一定に制御可能な状態で得ることが困
難である事と比較すべきである。他方、シリコンはドー
プすれば伝導率を高くすることができる。こうした相違
は、シリコンカーバイドがシリコンに比べてはるかに広
いバンドギャップを有する材料であることから生じてい
る。

【００４４】我々が確認したところによれば、高い抵抗
率の焼結ＳｉＣは Cercom 社から入手可能であり、低い
抵抗率の焼結ＳｉＣは Norton 社から入手可能であり、
高い抵抗率のＣＶＤＳｉＣは Sanzo Metal から入手可
能であり、低い抵抗率のＣＶＤＳｉＣは Morton Advanc
ed Materials 社から入手可能である。NGK Insulators
社は焼結シリコンカーバイドもＣＶＤシリコンカーバイ
ドも提供している。これらの各材料の販売元のリスト
は、各販売元が単一のタイプのシリコンカーバイドのみ
を提供可能であることを意味しているわけではないし、
また、他の販売元についても同様に提供可能であること
だろう。

【００４５】複合体ＳｉＣ構造体の優れた点は、構造体
の電気的特性を制御することができることのみならず、
２つの部分の電気的特性をそれぞれ別個に制御すること
ができることである。可能な組合わせのそれぞれが独自
の用途を持っている。こうした組合わせについて表４に
纏め、以下に説明する。

【００４６】

【表４】

【００４７】ＳｉＣ複合体電極により高周波電気エネル
ギーがプラズマに容量結合している場合で更に電気的制
約がない場合は、膜とバルクの両方で抵抗率が低いこと
が望ましい。この場合においては、複合体の抵抗率を可
能なかぎり低くして、ＲＦ結合の損失を低くし易いよう
にする。他の用途としては、ガス分配ノズルやプラズマ
フォーカスリング等の他に、チャンバ内に配設された
り、ペデスタル上でプラズマの状態を調整するＤＣピッ
クアップなどが含まれる。

【００４８】複合体ＳｉＣウィンドウを介してマイクロ
波やＲＦエネルギーをリアクタチャンバ内に伝達させる
場合は、膜のバルクの両方で抵抗率が高いものが望まし
い。図６には、高い抵抗率の複合体の他の用途が断面図
として示され、ここでは、ウエハ５０はペデスタル５２
上に支持され、ペデスタル５２は軸対称な略円筒状であ
り、その表面にはデリケートな静電チャックが備えられ
ている。ペデスタル５２を、ウエハ５０を処理している
プラズマから絶縁することが重要である。このため、ペ
デスタル５２の上面の周りには周縁棚部５４が形成さ
れ、この中に絶縁のための複合体ＳｉＣカラー５６がフ
ィットしている。これはペデスタルの中心軸のまわりに
伸びる環状体であり、これがＣＶＤ表面膜５８と焼結バ
ルク部分６０とを有している。５８及び６０の部分はい
ずれも、シリコンカーバイドでできており、また、プラ
ズマを乱さないようにしつつもプラズマに面する表面膜
５８についてプラズマプロセスを汚染する不純物濃度が
非常に低くなるよう、高い抵抗率を有するように形成さ
れている。

【００４９】前記したような平面状のＲＦコイルであっ
て複合体ＳｉＣのカウンター電極の背面に配置されるも
のや、螺旋状のＲＦコイルの内側に配される壁には、バ
ルクの抵抗率が高く膜の抵抗率が低いものが適してい
る。表１のデータは、構造的に分厚いＳｉＣの部材であ
っても、その抵抗率が１０Ω-cm 以上であれば、２ＭＨ
ｚの電磁放射を透過させることができることを示してい
る。更に表からは、３mm以下の膜厚であれば、膜のシー
ト抵抗値が約１Ω／平方以下であっても、２ＭＨｚの電
磁放射を透過させることができ、グラウンド面やＲＦコ
イル内の低周波電極に用いるのに十分であることもわか
る。すなわち、焼結バルクＳｉＣは、ＲＦ磁界を渦電流
が発生することなく自由に透過させるよう高い抵抗率に
し、他方、ＣＶＤによるＳｉＣの薄膜は、電極として用
いるため比較的高い導電率にすると共にＲＦのスキンデ
プスよりも薄くしておく。

【００５０】複合体ＳｉＣ壁のプラズマに面している方
の薄膜部分を電気的にフローティングさせる必要があ
り、且つ、安全性の理由から外向きに面する方のバルク
壁を接地させる必要がある場合は、膜の抵抗率が高くバ
ルクの抵抗率が低いものが望ましい。

【００５１】絶縁ベースを覆うように形成した導電性Ｓ
ｉＣ膜の場合に戻ると、接地した（又はバイアスが与え
られた）ＲＦウィンドウとして用いるべき部材には、Ｒ
Ｆのスキンデプスとシート抵抗値とがバランスしていな
ければならない。形状が複雑でプラズマと相互作用する
ため、コンピュータシミュレーションが必要となる。図
７のグラフには、プラズマを特定の条件に設定したとき
の、厚さ３／４インチ（２mm）の半導体のウィンドウに
ついての、係るシミュレーションの１つの結果が示され
る。これらの結果は、他の厚さや抵抗率に対しても増減
調整することができる。軌跡６０は、対向する高い導電
性の電極にＲＦパワーを供給した場合における、エッジ
の周りで接地した円形のウィンドウについての電力の結
合効率を示している。意外なことではないが、効率は抵
抗率に対して線形に下がっている。軌跡７２は、２ＭＨ
ｚでＲＦ源により誘導コイルを駆動した場合の、ウィン
ドウを通した電力の結合効率を示している。この効率
は、抵抗率が高いときに最大となり、抵抗率が下がるに
つれて、おそらく指数関数的に下がる。これらの結果は
あくまでも例示にすぎないものである。

【００５２】図８は、具体例についての部分破断斜視図
であって、上端を切断された円錐状のドーム７０の外周
にＲＦ誘導コイル７２を巻設したものである。このよう
な構造を採用したプラズマリアクタは、図１に示した円
筒状のチャンバと比較して、いくつかの有利な点を持っ
ている。円錐状のドーム７０それ自体は、本発明の一部
をなすものではなく、他者によって発明されたものであ
る。しかし、それに対して本発明を有利に適用すること
ができる。円錐状のドーム７０は高い抵抗率を有する焼
結バルク部分７４で形成され、円筒ドーム７０の内側を
カバーする低抵抗率膜部分７６はその底部の周りを覆っ
ており、また、これはグラウンド又は他の電気的バイア
ス源に電気的に接続されるべく外側のタブ７８にまで伸
びている。バルク部分７４は、コイル７２の誘導磁場を
乱すことのないように高い抵抗率になっている。膜部分
７６は、抵抗率を１５０℃において１〜１０Ω-cm とし
厚さを５mmとすることにより、誘導磁場を実質的に透過
させるとともに、膜部分７６が十分な電気的導電性を有
して円錐状ドーム７０内のプラズマに対するグラウンド
面を提供するようになっていてもよい。

【００５３】図８の部品の使用状態として想定したの
が、図９の断面図である。この部品によって真空チャン
バの円錐台形状の上部壁面が構成されているが、真空チ
ャンバの全ての部品を図示しているわけではない。この
部品と組み合わされて気密になっているのが、チャンバ
を覆うように設けられた天井板８０で、この部材につい
ては、好ましくはシリコンカーバイドで作製するが、一
体型でも組合わせ部材でもよく、またポリシリコンで構
成してもよい。天井板８０はグラウンドに接続したりＲ
Ｆにバイアスさせたりすることができ、さらに、天井板
８０の背面に１又は複数のＲＦ誘導コイルを配置しても
よい。プロセス処理されるウエハはペデスタル電極８２
上に支持されており、このペデスタル電極はＲＦ電源８
４でバイアスされている。円錐状ドームの外周のコイル
７２からのＲＦ電力と、ペデスタル電極８２とからのＲ
Ｆ電力により、チャンバ内にプラズマ８６が生成する。
円錐状ドームの導電性ＣＶＤ膜７６は、容量結合したペ
デスタル電極８２からのイオン流に対する接地のための
横方向伸長経路を与える。導電性ＣＶＤ膜７６は、チャ
ンバ内の別個の電極とすることもでき、ＣＶＤ膜を真空
チャンバの底壁から適切に絶縁させることにより、ＣＶ
Ｄ膜に所望のＤＣバイアス又はＡＣ若しくはＲＦバイア
スを印加することもできる。

【００５４】本発明の複合体ＳｉＣの壁材料は、天井
板、例えば図１に示したスカベンジング天井板２６に用
いることや、プラズマリアクタ内のあらゆる形状の壁材
料に、特に望ましいことを明らかにしておくべきであ
る。他の好適な適用例としては、例えば図１に概略的に
例示したようなタイプの直円柱のリアクタのチャンバが
挙げられる。このチャンバにおいて、例えば壁２２は複
合体ＳｉＣで作製することができ、誘導磁場に対する良
好なウィンドウとして機能する同時に、ＳｉＣの壁をグ
ラウンドに接続したりバイアスしたりすることができ
る。さらに重要なのは、天井板に電極としての機能を持
たせる場合、複合体ＳｉＣは、自身の上に誘導アンテナ
を支持する天井板２６に極めて有利で且つ適切な材料で
あり、何故なら、この材料を誘導磁界のウィンドウ及び
電極の機能の両方のために最適化することができること
からである。このため、誘導結合，容量結合，バイア
ス，フッ素スカベンジング，及びプロセスコントロール
に関して新しい範囲の組合わせが、新たに可能となる。

【００５５】複合体構造体の焼結バルク部分において特
に有利なことは、焼結シリコンカーバイドをキャストや
機械加工により大型で複雑な構造物とする方法が周知で
あることである。図９に示した２部材からなる傾斜した
チャンバの上部構造を、図１０に断面図を示すクラウン
チャンバと全く同様とすることもできる。これは、高い
電気抵抗率の焼結ＳｉＣ支持部材９０を有し、円筒状の
壁部分９２が略水平な天井部分９４にスムーズに接合す
るように形成されたものである。焼結ＳｉＣ支持部材９
０には、２つの深い環状溝９６，９８が形成され、その
中には電源に接続された多くの放射加熱ランプ１００が
挿着されており、溝９６，９８の底面及び側面を放射す
る。ＳｉＣ支持部材９０は良好な放射性と熱伝導性を有
しているので、支持部材９０に挿着されたランプ１００
はプラズマにさらされるドーム表面を効率的に加熱する
ことができる。更にＳｉＣ支持部材９０には、中央穴１
０２と別の環状溝１０４が形成されており、機械的構造
が水平方向に均一になるようになる。これらの溝９６，
９８，１０２，１０４があるにもかかわらず、ＳｉＣの
支持部材９０は平坦な背面１０６を有するように形成さ
れ、冷却板を取付けて支持部材９０に緊密に圧接するこ
とで、部材間の熱膨張率が異なる場合においても、効率
的な熱吸収ができるようになっている。放射ランプ１０
０を用いない場合には、背面１０６は平坦面にすること
ができ、より薄くすることで、熱伝達を向上させること
ができる。

【００５６】ＣＶＤのＳｉＣの膜１１０は冠型チャンバ
の内面に沿ってコーティングされ、真空チャンバの外部
にはタブ１１２が延設され、チャンバ内を電気的に均一
にバイアスする。

【００５７】（実施態様）図９と同様な複合体ＳｉＣの
ドームを製造し、電気的特性を調べた。焼結バルク部分
７４の厚さは３／８〜３／４インチ（１０〜２０mm）で
あり、電気抵抗率は室温において１０⁹Ω-cmであった。
ＣＶＤ膜７４の厚さは２．５mmであった。４点プローブ
式測定法によって、焼結部分と同様にコーティングされ
た自立形の切片の電気的抵抗率を測定した。図１１のグ
ラフに、測定した抵抗率の温度依存性を示している。焼
結バルク部分は結果として、ＲＦエネルギーを透過させ
結合させるのに実質的に損失を発生させていない。この
膜部分は、表１によれば、膜厚よりも実質的に大きいス
キンデプスを与える抵抗率を有している。よって、この
膜部分は、電磁放射に対して実質的に透過性を有しつつ
も、この膜は電極からの電流を接地させることができ
る。

【００５８】円錐状のドームについては、ポリシリコン
の天井板８０と組合わせて、電気的な及びプロセスのテ
ストを行った。本発明についての実験では、円錐状ドー
ムは上述したようなシリコンカーバイド複合物でできて
いるものであった。比較実験では、円錐状ドームはポリ
シリコン（抵抗率が２０Ω-cm より大きいもの。）又は
シリコンカーバイドの絶縁物でできているものであっ
た。天井板と円錐状ドームを共に接地されていたが、絶
縁物のＳｉＣのドームの接地は有効ではない。ペデスタ
ルとコイルには、それぞれ別個のＲＦ源から電力を供給
した。

【００５９】実験の各組において、チャンバ内のイオン
電流をソース電力、すなわちコイルに供給されるＲＦ電
力に関して測定した。図１２の軌跡１２０に示すよう
に、絶縁シリコンカーバイド円錐状ドームが最も大きな
イオン電流を発生させ、軌跡１２２に示すように、シリ
コンの円錐状ドームを接地したときのイオン電流は中間
の値であり、軌跡１２４に示すようにシリコンカーバイ
ド複合物の円錐状ドームを接地したときに最も小さいイ
オン電流を発生させた。シリコンカーバイド複合体は、
絶縁物のシリコンカーバイドに比べて２４％、シリコン
に比べて１５％電力が損失する。幸いなことに、これら
３つのイオン電流は通常の挙動を示し、ソース電力と共
に増加し、半径方向に概略均一であった。

【００６０】別の実験において、接地した円錐状ドーム
によりグラウンドに流れ込む電流をバイアス電力に対し
て測定した。バイアス電力が数百ワットのとき、シリコ
ンカーバイド複合体ドームはシリコンのドームの場合に
比べて実質的に大きなグラウンド電流を生じた。従っ
て、シリコンカーバイドの複合体で導電性のＣＶＤ膜を
備えたものは、ポリシリコンに比べて優れた電極である
と結論づけることができる。

【００６１】次いで、３つの形態を用いて、フルオロカ
ーボンのプラズマエッチングを用い、酸化物層に狭い開
口をエッチングした。処理に関する情報は未だ予備的で
あるのだが、シリコンカーバイド複合体ドームの結果
は、シリコンのドーム又は絶縁物のシリコンカーバイド
のドームの何れかに匹敵し、また良好であることもしば
しばであった。複合体の接地ＳｉＣドームにより、十分
に最適化することができる実現可能なエッチングプロセ
スが提供されると結論づけることができる。

【００６２】上述の説明及び具体例ではシリコンカーバ
イドの膜を成膜するのに気相成長によったが、本発明は
これに限られるものではない。膜を成膜するのに他の方
法を用いることもできる。例えば、液相堆積法を用いる
こともでき、特に厚い膜を形成して本発明を多くの用途
に適用するのに有利である。液相エピタキシーは半導体
膜の堆積技術として十分に確立されている。ゾル−ゲル
プロセスも堆積技術としてよく知られている。

【００６３】プラズマを発生させるためには、高濃度の
プラズマを発生させる一般的な方法のひとつを与えてい
る例示の誘導コイル以外の手段を用いてもよいことも理
解されるだろう。複合体ＳｉＣ材料は、容量結合型のリ
アクタにも同様に適しており、とりわけ、容易に比較的
高い導電度を与えることにより、電気的機能を持たせる
点、バイアス機能を持たせる点、また酸化物エッチング
においてはフッ素のスカベンジングを与える点で有利で
ある。ＣＶＤ層は、容量結合の導電電極として電力を供
給しても良いし、絶縁層にしても良いし、また、導電性
を持たせつつフローティングさせて２枚の電極板の間に
容量的に直列に結合させてもよい。プラズマを発生させ
るには、ＤＣ及びＲＦの両方でバイアスされた容量電極
によっても良いし、あるいは、電子サイクロトロン共鳴
によっても良いし、遠隔配置されたプラズマソースによ
っても良いし、マイクロ波やその他の手段によっても良
い。これらのいずれの場合においても、プラズマ反応チ
ャンバの少なくとも一部分においてプラズマが維持さ
れ、その中で、本発明の複合体ＳｉＣの部品を使用でき
る点で利点を有している。本発明は酸化物エッチングや
他のエッチング用途に限定されるものではなく、他の用
途、例えばＣＶＤやＰＶＤ（物理気相堆積）にも適用で
きる。更に別の適用例としては、マイクロ波管は通常は
クオーツやその他のセラミックスからできている。この
ような用途に対しても本発明のシリコンカーバイド複合
物は優れたパフォーマンスを有する。

【００６４】

【発明の効果】本発明によれば、特にプラズマリアクタ
に有用な部品を、比較的安価に、成形容易に、汚染源と
しての問題も現在の最小レベルで、フッ素エッチングプ
ロセスではシリコンスカベンジャーとして用いることも
でき、電気的特性も有効にコントロールでき、寿命も長
く、かつ経済的な消耗部品としても用いることができ
る。特に優れている点は、複合物の薄膜部分とバルク部
分との抵抗率の値を相対的にコントロールできることで
あり、両者の値を広い範囲で設定可能なことは電気的な
自由度を大きく改善することになり、特に、バイアスを
伴う誘導結合又は容量結合と組み合わせることができ、
大径のウエハ全面にわたってイオン濃度とエネルギーを
コントロールでき、優れたプロセスコントロールをする
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明が適用されるひとつのタイプのプラズマ
エッチングリアクタを示す正面断面図である。

【図２】本発明により作製された複合物を示す断面図で
ある。

【図３】本発明により作製された複合物の顕微鏡写真で
ある。

【図４】焼結によるＳｉＣの低い抵抗率のものについて
の抵抗率の温度依存性を示すグラフである。

【図５】ＣＶＤによるＳｉＣと高い抵抗率のＳｉＣとの
抵抗率の温度依存性を示すグラフである。

【図６】本発明のシリコンカーバイド複合物を具体化し
たもので、プラズマ反応チャンバ内で用いられるカラー
ないしフォーカスリングを示す断面図である。

【図７】部分的に導電性を有するウィンドウを通しての
結合効率を示すグラフである。

【図８】本発明の他の形態におけるプラズマ反応チャン
バでの使用例を示す一部破断斜視図である。

【図９】シリコンカーバイド複合物の円錐状ドームを用
いたプラズマリアクタを示す模式的な断面図である。

【図１０】一体型の冠型ドームを示す断面図である。

【図１１】シリコンカーバイドのバルク表面に成膜され
たシリコンカーバイドの膜についての抵抗率を示すグラ
フである。

【図１２】本発明による複合物のドームを他の２種類の
ドームと比較してプラズマの特性を示すグラフである。

【符号の説明】

１０…反応装置、１２…チャンバ、１４…ウエハ、１５
…ペデスタル、１６…フォーカスリング、２４…誘導コ
イル、２６…天井部、５０…第１の位置、５２…第２の
位置、５４…ベースプレート、７０…円錐ドーム、７２
…誘導コイル、８０…天井板。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ニアンシ ハン アメリカ合衆国， カリフォルニア州， サニーヴェイル， アノ ヌエヴォ アヴ ェニュー 395， ナンバー1213 (72)発明者 ジェラルド ズィー． イン アメリカ合衆国， カリフォルニア州， クパティノ， ビリチ プレイス 10132 (72)発明者 ロバート ダブリュー． ウ アメリカ合衆国， カリフォルニア州， プレザントン， パセオ グラナダ 3112

Claims (22)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】第１の所定の抵抗率を有する焼結シリコン
   カーバイド部分と、 第２の所定の抵抗率を有し、前記焼結部分上に堆積した
   シリコンカーバイドの膜とを備えるシリコンカーバイド
   複合体。
2. 【請求項２】 前記第１の抵抗率が前記第２の抵抗率よ
   りも実質的に大きい請求項１に記載のシリコンカーバイ
   ド複合体。
3. 【請求項３】 前記第１の抵抗率が１０⁵Ω-cm以上であ
   り、前記第２の抵抗率が５０Ω-cm 以下である請求項２
   記載のシリコンカーバイド複合体。
4. 【請求項４】 前記第１の抵抗率が前記第２の抵抗率よ
   りも実質的に小さい請求項１記載のシリコンカーバイド
   複合体。
5. 【請求項５】 前記第１の抵抗率が１０Ω-cm 以下であ
   り、前記第２の抵抗率が１０⁵Ω-cm以上である請求項４
   記載のシリコンカーバイド複合体。
6. 【請求項６】 前記第１の抵抗率と第２の抵抗率とが１
   ０⁵Ω-cm以上である請求項１記載のシリコンカーバイド
   複合体。
7. 【請求項７】 前記第１の抵抗率が１０Ω-cm 以下であ
   り、前記第２の抵抗率が５０Ω-cm 以下である請求項１
   記載のシリコンカーバイド複合体。
8. 【請求項８】焼結シリコンカーバイドの基材と、 前記基材の上に形成され、金属不純物濃度が１００ｐｐ
   ｂ(parts per billion) 以下であるシリコンカーバイド
   の膜と、 を備える複合体シリコンカーバイド構造体。
9. 【請求項９】 前記膜が結晶質構造である請求項８記載
   の複合体シリコンカーバイド構造体。
10. 【請求項１０】 前記膜の厚さが少なくとも１mm以上で
    ある請求項８記載の複合体シリコンカーバイド構造体。
11. 【請求項１１】 複雑な形状を有し、プラズマ反応チャ
    ンバ内で用いるためのものである請求項１記載のシリコ
    ンカーバイド複合体。
12. 【請求項１２】 電気的特性を有する複合体シリコン基
    材を形成するための方法であって、 シリコンカーバイドの粉体を焼結助剤とともに焼結し、
    第１の所定の電気抵抗率を有する基材を成形するステッ
    プと、 前記基材の上に、第２の所定の電気抵抗率を有するシリ
    コンカーバイドの膜を堆積させるステップと、を有する
    方法。
13. 【請求項１３】 前記堆積のステップが化学気相堆積を
    有する請求項１２記載の方法。
14. 【請求項１４】 前記第１の電気抵抗率が前記第２の抵
    抗率よりも実質的に大きい請求項１２記載の方法。
15. 【請求項１５】 前記第１の抵抗率が１０⁵Ω-cm以上で
    あり、前記第２の抵抗率は５０Ω-cm 以下である請求項
    １４記載の方法。
16. 【請求項１６】 前記第１の抵抗率が前記第２の抵抗率
    よりも実質的に小さい請求項１２記載の方法。
17. 【請求項１７】 前記焼結のステップで前記基材を複雑
    な形状に成形する請求項１２記載の方法。
18. 【請求項１８】その内部においてプラズマを選択的に発
    生させることができるプラズマ反応チャンバと、 前記プラズマに面するシリコンカーバイド膜を自身の上
    に堆積させた焼結シリコンカーバイド部分を有する、前
    記チャンバ内に配置された複合体部分とを備えるプラズ
    マリアクタ。
19. 【請求項１９】 前記堆積膜の金属不純物濃度が１００
    ｐｐｂより小さい請求項１８記載のプラズマリアクタ。
20. 【請求項２０】 前記焼結シリコンカーバイド部分と前
    記堆積膜が、所定量の電気抵抗率差を有する請求項１８
    記載のプラズマリアクタ。
21. 【請求項２１】 前記焼結シリコンカーバイド部分の前
    記抵抗率が、前記堆積膜の前記抵抗率よりも実質的に大
    きい請求項２０記載のプラズマリアクタ。
22. 【請求項２２】前記反応チャンバの内側とは反対側の前
    記反応チャンバ壁の側に配置される電磁放射源を更に備
    え、 前記電磁放射の前記複合部品に対するスキンデプスが前
    記複合部品の厚さよりも実質的に大きくなるように、前
    記複合体部品が電気的絶縁体である請求項１８記載のプ
    ラズマリアクタ。