特許 7465920 半導体製造装置の部品及びその製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-04-03

(45)【発行日】2024-04-11

(54)【発明の名称】半導体製造装置の部品及びその製造方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/31 20060101AFI20240404BHJP

   H01L 21/205 20060101ALI20240404BHJP

   H01L 21/3065 20060101ALI20240404BHJP

   C23C 14/06 20060101ALI20240404BHJP

   C23C 14/56 20060101ALI20240404BHJP

   H01L 21/203 20060101ALI20240404BHJP

【ＦＩ】

H01L21/31 F

H01L21/205

H01L21/302 101G

C23C14/06 B

C23C14/56 Z

H01L21/203 S

【請求項の数】 13

(21)【出願番号】P 2022132548

(22)【出願日】2022-08-23

(65)【公開番号】P2023035931

(43)【公開日】2023-03-13

【審査請求日】2022-08-23

(31)【優先権主張番号】63/238,400

(32)【優先日】2021-08-30

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(31)【優先権主張番号】17/562,502

(32)【優先日】2021-12-27

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(73)【特許権者】

【識別番号】514213682

【氏名又は名称】友達晶材股▲ふん▼有限公司

【氏名又は名称原語表記】ＡＵＯ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ

(74)【代理人】

【識別番号】100099759

【弁理士】

【氏名又は名称】青木 篤

(74)【代理人】

【識別番号】100123582

【弁理士】

【氏名又は名称】三橋 真二

(74)【代理人】

【識別番号】100092624

【弁理士】

【氏名又は名称】鶴田 準一

(74)【代理人】

【識別番号】100114018

【弁理士】

【氏名又は名称】南山 知広

(74)【代理人】

【識別番号】100153729

【弁理士】

【氏名又は名称】森本 有一

(74)【代理人】

【識別番号】100126848

【弁理士】

【氏名又は名称】本田 昭雄

(72)【発明者】

【氏名】ユィ チャン ホー

【審査官】鈴木 智之

(56)【参考文献】

【文献】特開２０２１－０３４５６６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０２０－５０３６７５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０００－０８０４６３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００２－０３７６６９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０２－０５４７５４（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１８／１５１２９４（ＷＯ，Ａ１）

【文献】米国特許第０６４４０１５０（ＵＳ，Ｂ１）

【文献】中国実用新案第２０５９７４６６０（ＣＮ，Ｕ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｌ ２１／３１

Ｈ０１Ｌ ２１／２０５

Ｈ０１Ｌ ２１／３０６５

Ｃ２３Ｃ １４／０６

Ｃ２３Ｃ １４／５６

Ｈ０１Ｌ ２１／２０３

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

半導体製造装置に使用される部品であって、
ケイ素を含む基材と、
前記基材の少なくとも一部を覆う保護コーティングと、を備え、
前記保護コーティング中の炭素の原子比が前記基材から離れる方向に増加し、前記保護コーティング中のケイ素の原子比が前記方向に減少し、
前記保護コーティングの前記基材に近い部分においては、前記保護コーティング中のケイ素の原子比が炭素の原子比より大きく、前記保護コーティングの前記基材から離れた外表面に近い部分においては、前記保護コーティング中のケイ素の原子比が炭素の原子比より小さいことを特徴とする部品。

【請求項2】

前記保護コーティングの前記基材に近い部分においては、前記保護コーティング中のケイ素の原子比が５０％より大きく、前記保護コーティングの前記基材から離れた外表面に近い部分においては、前記保護コーティング中の炭素の原子比が５０％より大きいことを特徴とする請求項１に記載の部品。

【請求項3】

前記保護コーティングは、（１１１）ファセット、（２２０）ファセットまたはそれらの組み合わせを有する結晶質ケイ素を含むことを特徴とする請求項１に記載の部品。

【請求項4】

前記保護コーティングにおいて、炭素に対するケイ素の相対含有量は、２／３～３／２の範囲にあることを特徴とする請求項１に記載の部品。

【請求項5】

前記保護コーティングは、第１の部分と第２の部分とを有し、
前記第１の部分は、前記基材と前記第２の部分とに接続され、前記基材に近い部分のケイ素の原子比が前記第２の部分のケイ素の原子比よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載の部品。

【請求項6】

前記保護コーティングは、前記第１の部分側の反対側で前記第２の部分に接続されている第３の部分を更に有し、
前記第３の部分は、前記第１の部分の前記基材に近い部分の炭素の原子比よりも大きい炭素の原子比を有することを特徴とする請求項５に記載の部品。

【請求項7】

反応性イオンエッチングモードのドライエッチング装置において、反応性ガスが気体のＳＦ₆及びＣｌ₂を含む場合、前記基材に対する前記保護コーティングの相対エッチングレートは、５分の３以下であることを特徴とする請求項１に記載の部品。

【請求項8】

前記基材は、それぞれが３００ｎｍ～１．５μｍの範囲の高さを有する複数の微細構造を含む表面を有し、
前記保護コーティングは、１０μｍ以上の最小厚さを有することを特徴とする請求項１に記載の部品。

【請求項9】

前記保護コーティングは、１．５μm以上の最小厚さを有することを特徴とする請求項１に記載の部品。

【請求項10】

閉ループ物体であることを特徴とする請求項１に記載の部品。

【請求項11】

前記閉ループ物体は、ドライエッチング装置に用いられるフォーカスリングであることを特徴とする請求項１０に記載の部品。

【請求項12】

半導体製造装置に使用される部品の製造方法であって、
ケイ素を含む基材の少なくとも一部を覆うように、少なくとも非結晶質炭化ケイ素を含むように反応性物理気相成長法により形成する３Ｃ－ＳｉＣを含む、保護コーティングを形成するステップであって、前記保護コーティングは、前記保護コーティングの前記基材に近い部分においては前記保護コーティング中のケイ素の原子比が炭素の原子比より大きく、且つ、前記保護コーティングの前記基材から離れた外表面に近い部分においては前記保護コーティング中のケイ素の原子比が炭素の原子比より小さくなるように、炭素の原子比が前記基材から離れる方向に増加し且つケイ素の原子比が前記方向に減少するように形成されるステップを含むことを特徴とする部品の製造方法。

【請求項13】

前記保護コーティング内の３Ｃ－ＳｉＣは、０％～６０％の範囲の結晶化率を有することを特徴とする請求項１２に記載の部品の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、製造装置の部品、より詳細には、半導体製造装置の部品及びその製造方法に関するものである。

【背景技術】

【0002】

半導体技術の分野において、半導体チップを作るためにさまざまな半導体製造装置が必要とされる。これらの装置には、薄膜形成装置（ｔｈｉｎ ｆｉｌｍ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ）、エッチング装置、フォトリソグラフィ装置などが含まれる。

【0003】

上記の装置には、様々な部品またはコンポーネント、例えば、フォーカスリング、エッジリング（ｅｄｇｅ ｒｉｎｇ）、チャンバウォール（ｃｈａｍｂｅｒ ｗａｌｌ）など、製造装置を長期使用に耐えられるように保護するために必要なものが含まれる。

【0004】

部品の保護は、部品の基材（ｓｕｂｓｔｒａｔｅ）に保護層を形成することにより行われることが多い。

【0005】

例えば、半導体製造工程で古い保護層が破損した場合、部品の基材上に新しい保護層を形成して、部品の再利用を可能にすることができる。

【0006】

しかし、層間応力（ｉｎｔｅｒｌａｙｅｒ ｓｔｒｅｓｓ）や格子不整合（ｌａｔｔｉｃｅ ｍｉｓｍａｔｃｈ）など、さまざまな要因で保護層が部品から剥がれやすくなる可能性がある。

【0007】

従って、基材との密着性に優れ、通常の使用に耐える耐久性を有する保護層を備える部品を提供することが当技術分野に求められている。

【0008】

特許文献１には、基材表面を粗化することにより保護層と基材との密着性を上げる方法が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0009】

【文献】米国特許出願公開第２０２１／００４３４２９号明細書

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0010】

本発明の目的は、新しい方法で、基材との密着性に優れ、通常の使用に耐える耐久性を有する保護層を備える部品を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0011】

上記の目的を実現するために、本発明は、
半導体処理装置に使用される部品であって、
ケイ素を含む基材と、
前記基材の少なくとも一部を覆う保護コーティングと、を備え、
前記保護コーティング中の炭素の原子比が前記基材から離れる方向に増加し、前記保護コーティング中のケイ素の原子比が前記方向に減少し、
前記保護コーティングの前記基材に近い部分においては、前記保護コーティング中のケイ素の原子比が炭素の原子比より大きく、前記保護コーティングの前記基材から離れた外表面に近い部分においては、前記保護コーティング中のケイ素の原子比が炭素の原子比より小さいことを特徴とする部品を提供する。

【0012】

また、本発明は、
半導体製造装置に使用される部品であって、
基材と、
前記基材の少なくとも一部を覆う保護コーティングと、を備え、
前記保護コーティングは、反応性物理気相成長法から形成された、少なくとも非結晶質炭化ケイ素を含む３Ｃ－ＳｉＣと、（１１１）ファセット、（２２０）ファセットまたはそれらの組み合わせを有する結晶質ケイ素と、を含む
ことを特徴とする部品を提供する。

【0013】

また、本発明は、
半導体処理装置に使用される部品の製造方法であって、
複数のシリコンターゲットと、基材と、を含むチャンバに不活性ガスを導入するステップと、
炭素元素を含む反応性ガスを前記チャンバに導入するステップと、
前記不活性ガスを、前記シリコンターゲットに衝突するプラズマになるようにイオン化して、ケイ素原子を前記シリコンターゲットから離脱させて、前記反応性ガスと反応することにより、前記基材の少なくとも一部を覆う炭化ケイ素を含む保護コーティングを形成させるステップと、を含むことを特徴とする部品の製造方法を提供する。

【発明の効果】

【0014】

上記のように、本発明は、基材との密着性に優れ、通常の使用に耐える耐久性を有する保護コーティングを備える部品を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】半導体製造装置に使用することに適合される本発明の部品の製造方法のフローチャートである。

【0016】

【図2】一部の実施形態において、本発明を実行するための反応性物理気相成長装置（ｒｅａｃｔｉｖｅ ｐｈｙｓｉｃａｌ ｖａｐｏｒ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ）の概略図である。

【0017】

【図3】本発明の一部の実施形態に係る部品の基材を示す概略上視図である。

【0018】

【図4】図３の線ＩＶ－ＩＶの断面図である。

【0019】

【図5】本発明の部品における基材上に保護コーティングが形成されている状態を示す概略図である。

【0020】

【図6】本発明の部品における保護コーティングの変形例を示す概略図である。

【0021】

【図7】本発明の部品における保護コーティングの変形例を示す概略図である。

【0022】

【図8】本発明の部品における保護コーティングの変形例を示す概略図である。

【0023】

【図9】本発明の部品における保護コーティングの変形例を示す概略図である。

【0024】

【図10】本発明の部品における保護コーティングの変形例を示す概略図である。

【0025】

【図11】本発明の部品における保護コーティングの変形例を示す概略図である。

【0026】

【図12】反応性物理気相成長装置のシリコンターゲットの配置を示す図である。

【0027】

【図13】反応性物理気相成長装置のシリコンターゲットの配置を示す図である。

【0028】

【図14】本発明の部品における基材の複数の微細構造を示す拡大概略断面図である。

【0029】

【図15】本発明の部品における基材のピラミッド形状を有する複数の微細構造の変形例を示す拡大概略断面図である。

【0030】

【図16】本発明の部品の実施例を示す走査型電子顕微鏡（ｓｃａｎｎｉｎｇ ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ、以下ＳＥＭと略称する）画像である。

【0031】

【図17】図１６に示す実施例の保護コーティングのエネルギー分散型Ｘ線分析（ｅｎｅｒｇｙ－ｄｉｓｐｅｒｓｉｖｅ Ｘ－ｒａｙ ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ、以下ＥＤＳと略称する）による分析結果を示すグラフである。

【0032】

【図18】図１６に示す実施例の保護コーティングのＸ線回折（Ｘ－ｒａｙ ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ、以下ＸＲＤと略称する）分析結果を示すグラフである。

【0033】

【図19】本発明の部品の他の実施例のＳＥＭ画像である。

【0034】

【図20】図１９に示す実施例の保護コーティングのＥＤＳ分析結果を示すグラフである。

【0035】

【図21】図１９に示す実施例の保護コーティングのＸＲＤ分析結果を示すグラフである。

【0036】

【図22】本発明の部品の更に他の実施例のＳＥＭ画像である。

【0037】

【図23】図２２に示す実施例の保護コーティングのＥＤＳ分析結果を示すグラフである。

【0038】

【図24】図２２に示す実施例の保護コーティングのＸＲＤ分析結果を示すグラフである。

【0039】

【図25】反応性イオンエッチング（ｒｅａｃｔｉｖｅ ｉｏｎ ｅｔｃｈｉｎｇ、以下ＲＩＥと略称する）処理でエッチングされた本発明における基材と同じ材質のウエハ基板のＳＥＭ画像である。

【0040】

【図26】反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）処理でエッチングされた図１６に示す実施例のＳＥＭ画像である。

【0041】

【図27】反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）処理でエッチングされた図１９に示す実施例のＳＥＭ画像である。

【0042】

【図28】反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）処理でエッチングされた図２２に示す実施例のＳＥＭ画像である。

【0043】

【図29】図１６の実施例の高分解能透過電子顕微鏡（ｈｉｇｈ ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ、以下ＨＲＴＥＭと略称する）画像を示す図である。

【0044】

【図30】図１６の実施例の回折パターン（ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ ｐａｔｔｅｒｎ）を示す図である。

【0045】

【図31】図１９の実施例の高分解能透過電子顕微鏡画像を示す図である。

【0046】

【図32】図１９の実施例の回折パターンを示す図である。

【0047】

【図33】図２２の実施例の高分解能透過電子顕微鏡画像を示す図である。

【0048】

【図34】図２２の実施例の回折パターンを示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0049】

本開示をより詳細に説明する前に、適切と考えられる場合において、符号又は符号の末尾部分は、同様の特性を有し得る対応の又は類似の要素を示すために各図面間で繰り返し用いられることに留意されたい。

【0050】

図1は、半導体製造装置に使用することに適合される本発明の部品４００（図５を参照）の製造方法のフローチャート２００である。

【0051】

一部の実施形態において、部品４００は、エッチング（例えば、ドライエッチング（ｄｒｙ ｅｔｃｈｉｎｇ）または他のエッチング技術）、薄膜形成（例えば、原子層堆積（ａｔｏｍｉｃ ｌａｙｅｒ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）、物理気相成長（ｐｈｙｓｉｃａｌ ｖａｐｏｒ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ、物理蒸着）、化学気相成長（ｃｈｅｍｉｃａｌ ｖａｐｏｒ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ、化学蒸着）、プラズマ化学気相成長（ｐｌａｓｍａ ｅｎｈａｎｃｅｄ ｃｈｅｍｉｃａｌ ｖａｐｏｒ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）など）または他の半導体製造工程を行うための装置である半導体製造装置のコンポーネントとすることができる。

【0052】

例えば、部品４００は、フォーカスリング、エッジリング、シャドーリング（ｓｈａｄｏｗ ｒｉｎｇ）、電極板、シャワーヘッド（ｓｈｏｗｅｒ ｈｅａｄ）、プロセスチャンバの内壁（ｉｎｔｅｒｉｏｒ ｗａｌｌ ｏｆ ａ ｐｒｏｃｅｓｓ ｃｈａｍｂｅｒ）、チャック（ｃｈｕｃｋ）、薄膜形成装置のサセプタ（ｓｕｓｃｅｐｔｏｒ）または台（ｐｅｄｅｓｔａｌ）、ウエハボート（ｗａｆｅｒ ｂｏａｔ）または他の適切な装置部品とすることができる。

【0053】

また、本発明は、基材（例えば、ケイ素基材）上にＳｉＣコーティングをしたコーティングウェハにも同様の方法で適用することができる。

【0054】

一部の実施形態において、ＳｉＣコーティングは、数オングストローム（１オングストローム＝１０^-10ｍ＝０．１ナノメートル（ｎｍ）＝１００ピコメートル（ｐｍ））から数ミリメートル（ｍｍ）の範囲の厚さを有する機能層と見なすことができる。

【0055】

機能層は、例えば、低熱膨張、高熱伝導性、優れた耐熱衝撃性、耐酸化性、バッファ層としての機能などを有することができる。

【0056】

一部の実施形態において、例えばＧａＮ層のような少なくとも１つの異なる層が、ＳｉＣ機能層上に更に堆積されていてもよい。

【0057】

以下、本発明の部品４００の製造方法を、図１～図５を参照に例説する。

【0058】

図１及び図２に示されるように、ステップＳ２０２において、反応性物理気相成長装置３００が提供される。

【0059】

一部の実施形態において、反応性物理気相成長装置３００は、チャンバ３０２と、チャンバ３０２内に配置されているホルダ（ｈｏｌｄｅｒ）３０４と、チャンバ３０２内に配置される複数のシリコンターゲット３０８とを含む。

【0060】

一部の実施形態において、シリコンターゲット３０８は、偶数個あり、ホルダ３０４の上方で互いに略平行に配置され且つホルダ３０４に対して略垂直に配置されている。

【0061】

一部の実施形態において、反応性物理気相成長装置３００は、ホルダ３０４を加熱するために使用されるヒーター３０６を更に含む。

【0062】

ヒーター３０６は、グラファイトヒーター、ＩＲレーザーヒーターまたは他の適切な加熱装置を使用することができる。

【0063】

また、ヒーター３０６は、ホルダ３０４を効果的に加熱できれば、チャンバ３０２内側またはチャンバ３０２の外側に配置することができる。

【0064】

図１及び図２に示されるように、ステップＳ２０４において、基材４０２がホルダ３０４上のチャンバ３０２に載置される。

【0065】

一部の実施形態において、基材４０２は、ケイ素、酸化ケイ素、グラファイト、セラミック、金属、合金及び他の適切な材料で製造されることができる。

【0066】

セラミックとして、例えば炭化ケイ素（ＳｉＣ）、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、窒化ホウ素または酸化イットリウムなどが挙げられる。

【0067】

合金として、例えばアルミニウム合金、クロム含有ステンレス鋼、銅合金またはチタン合金などが挙げられる。

【0068】

酸化ケイ素として、例えば石英などが挙げられる。

【0069】

図３に示されるように、一部の実施形態において、基材４０２は閉ループ物体であり、リング状で例示されるが、実際の要求に応じて、他の適切な形状も可能である。

【0070】

図４には、図３の線ＩＶ－ＩＶに沿った基材４０２の断面が示される。

【0071】

一部の実施形態において、基材４０２は、図４に示されるように、相反する内面４１０及び外面４１２、相反する上面４０６及び下面４０８、並びに水平面４１４及び水平面４１４と共に段差を構成する垂直面４１６を有する主体４０４を有する。

【0072】

一部の実施形態において、水平面４１４は、内面４１０に対して実質的に垂直であるが、他の実施形態において、水平面４１４は、内面４１０に対して傾斜していてもよい。

【0073】

一部の実施形態において、垂直面４１６は、上面４０６に対して実質的に垂直であるが、他の実施形態において、垂直面４１６は、上面４０６に対して傾斜していてもよい。

【0074】

図１及び図２に示されるように、ステップＳ２０６において、不活性ガスが、チャンバ３０２のガス導入口（図示せず）を介してチャンバ３０２に導入される。

【0075】

一部の実施形態において、不活性ガスは、Ａｒ、Ｈｅ、Ｎｅ、Ｋｒまたはそれらの組合せを使用することができる。

【0076】

一部の実施形態において、不活性ガスの流量（ｆｌｏｗ ｒａｔｅ）は５ｓｌｍ～２４ｓｌｍの範囲であるが、実際の要求に基づいて他の範囲も可能である。

【0077】

図１及び図２に示されるように、ステップＳ２０８において、反応性ガスは、チャンバ３０２の別のガス入口（図示せず）を介してチャンバ３０２内に導入される。

【0078】

一部の実施形態において、反応性ガスは、例えば、Ｃ₂Ｈ₂、ＣＨ₄など炭素元素を含むものを使用することができる。

【0079】

一部の実施形態において、反応性ガスは、Ｃ_nＨ_(2n-2)、Ｃ_nＨ_n、Ｃ_nＨ_(2n+2)または他の適切な式を有する炭化水素ガス（ｈｙｄｒｏｃａｒｂｏｎ ｇａｓ）を使用することができ、ここでｎは正の整数である。

【0080】

一部の実施形態において、反応性ガスの流量は１０ｓｃｃｍ～１２０ｓｃｃｍの範囲であるが、実際の要求に基づいて他の範囲も可能である。

【0081】

図１及び図２に示されるように、ステップＳ２１０において、不活性ガスをシリコンターゲット３０８に衝突するイオンを含むプラズマになるようにイオン化して、ケイ素原子やケイ素イオンをシリコンターゲット３０８から離脱させて、反応性ガスと反応することにより、基材４０２の少なくとも一部を覆う炭化ケイ素（ＳｉＣ）製の保護コーティング４１８を形成させ、それによって、基材４０２と基材４０２の少なくとも一部を覆っている保護コーティング４１８とを含む部品４００を得ることができる。

【0082】

保護コーティング４１８は、例えば、部品４００をエッチング装置で使用する際に、部品４００の基材４０２をドライエッチガス（例えば、Ｃｌ₂、Ｆ₂、Ｏ₂、ＣＦ₄、Ｃ₃Ｆ₈、ＣＨＦ₃、ＸｅＦ₂、ＳＦ₆、ＨＢｒ、塩素ガスなど）による損傷から保護することが可能である。

【0083】

一部の実施形態において、不活性ガスをイオン化するための高周波電力（ｒａｄｉｏｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｐｏｗｅｒ）は０．４ｋＷ～１．２ｋＷの範囲であるが、実際の要求に基づいて他の範囲も可能である。

【0084】

一部の実施形態において、保護コーティング４１８は、６×１０^-10ｍ／秒以上の速度で形成される。

【0085】

一部の実施形態において、保護コーティング４１８は、１．５μｍ以上の最小厚さを有する。

【0086】

更に図５に示されるように、一部の実施形態において、基材４０２の所望の部分のみを露出させて保護コーティング４１８が該部分に形成されるように、保護コーティング４１８の形成中に複数の被覆ユニット（ｃｏｖｅｒｉｎｇ ｕｎｉｔ）５００を基材４０２に取り付けることができる。

【0087】

例えば、図４及び図５に示されるように、基材４０２の主体４０４の下面４０８、内面４１０及び外面４１２を被覆ユニット５００で覆うことにより、基材４０２の上面４０６、水平面４１４及び垂直面４１６のみに保護コーティング４１８が形成されるようにすることができる。

【0088】

保護コーティング４１８を形成した後、被覆ユニット５００を基材４０２から取り外す。

【0089】

一部の実施形態において、被覆ユニット５００は、治具、マスク、テープ、それらの任意の組み合わせ、又は他の適切な材料を使用することができる。

【0090】

図６～図１１は、保護コーティング４１８の各異なる変形例（即ちそれぞれ保護コーティング４１８の形成箇所が異なる各例）を示す概略図である。

【0091】

図４及び図６に示される例では、保護コーティング４１８は、基材４０２の上面４０６と、垂直面４１６と、水平面４１４の一部とを覆っている。

【0092】

図４及び図７に示される例では、保護コーティング４１８は、基材４０２の上面４０６と、垂直面４１６と、水平面４１４と、外面４１２の一部とを覆っている。

【0093】

図４及び図８に示される例では、保護コーティング４１８は、基材４０２の上面４０６と、垂直面４１６と、水平面４１４と、内面４１０の一部とを覆っている。

【0094】

図４及び図９に示される例では、保護コーティング４１８は、基材４０２の上面４０６と、垂直面４１６と、水平面４１４と、内面４１０の一部と、外面４１２の一部とを覆っている。

【0095】

図４及び図１０に示される例では、保護コーティング４１８は、基材４０２の上面４０６と、垂直面４１６と、水平面４１４と、内面４１０と、外面４１２とを覆っている。

【0096】

図４及び図１１に示される例では、保護コーティング４１８は、上面４０６、下面４０８、内面４１０、外面４１２、水平面４１４及び垂直面４１６を含む基材４０２の主体４０４を完全に覆っている。

【0097】

更に、図４～図１０に示される各例において、保護コーティング４１８の応力により基材４０２が曲がる場合に備えて、下面４０８に反り防止層（図示せず）を選択的に設置することができる。

【0098】

反り防止層の材料も炭化ケイ素を選択することができるが、基材４０２の反りを補償できるものであれば、炭化ケイ素に限定されるものではない。

【0099】

図２に示されるような一部の実施形態においては、偶数個のシリコンターゲット３０８がチャンバ３０２内に配置されている。

【0100】

一部の実施形態において、シリコンターゲット３０８は、互いに向かい合うように少なくとも１ペアで配置されている。

【0101】

具体的には、シリコンターゲット３０８の数が２つの場合、シリコンターゲット３０８は、互いに向かい合うようにチャンバ３０２に取り付けられてもよいし、数ミリメートルから数百ミリメートルといった短い距離で互いに近くに配置されてもよい（図１２参照）。

【0102】

シリコンターゲット３０８の数が偶数であると、プラズマやガス原子やイオンがシリコンターゲット３０８に衝突しやすくなり、その結果、より緻密な炭化ケイ素保護コーティング４１８が形成されることができる。

【0103】

なお、シリコンターゲット３０８の数が４個、６個、８個など２個より多い場合は、シリコンターゲット３０８を複数ペアで配置することができる。

【0104】

例えば、図１３に示されるように、基材４０２の上方には、３ペアのシリコンターゲット３０８が等角配列で配置されている。

【0105】

一部の実施形態において、保護コーティング４１８の均一性を調整又は改善するために、閉ループ物体又はリングなどである基材４０２を、保護コーティング４１８の形成中に仮想中心軸Ｌを中心に回転させる。

【0106】

一部の実施形態において、ケイ素原子やケイ素イオンの形成効率を向上させるため、又はシリコンターゲット３０８のペアのプラズマエロージョン（ｐｌａｓｍａ ｅｒｏｓｉｏｎ）均一性を調整するために、各ペアのシリコンターゲット３０８の２つの側面には、図１３に示されるように、磁場を生成する磁石（ｍａｇｎｅｔｓ）５０１が設けられて磁場内に位置するプラズマを制御する。

【0107】

図２に示されるように、一部の実施形態において、基材４０２は、プラズマに対してより低い電圧を有するようにバイアスされることができる。

【0108】

例えば、プラズマが正に帯電している場合（例えば、Ａｒ⁺を含むプラズマ）、基材４０２は負に帯電され、それによって、プラズマの一部のイオンが基材４０２に衝突するように引き寄せられる。

【0109】

プラズマにおける引き寄せられたイオンは、空気、水分などに晒された時に基材４０２に形成されたネイティブな酸化層（ｎａｔｉｖｅ ｏｘｉｄｉｚｅｄ ｌａｙｅｒｓ）を除去することによって、基材４０２の表面を清浄化することができる。

【0110】

更に、Ａｒ⁺などのガスイオンを有するプラズマは、基材４０２の表面に、ケイ素原子、ケイ素イオン、炭素、炭化ケイ素のうちの少なくとも１者と反応性があるダングリングボンド（ｄａｎｇｌｉｎｇ ｂｏｎｄ）を生成することができる。

【0111】

従って、保護コーティング４１８は、基材４０２に物理的、化学的、またはその両方により接続されることができ（例えば、保護コーティング４１８は、ダングリングボンドとの化学結合を介して基材４０２に接続される）、これにより、保護コーティング４１８は、基材４０２により強固に付着され得る。

【0112】

また、反応性物理気相成長法によって形成される保護コーティングは、比較的に低い温度で形成されるので、保護コーティング４１８と基材４０２との間の応力の不整合を低減できて、密着性が向上できる。

【0113】

図２に示されるように、一部の実施形態において、基材４０２は、保護コーティング４１８が基材４０２により強固に付着するようにヒーター３０６によって加熱されることができる。ヒーター３０６によって加熱されることにより、保護コーティング４１８の結晶化度が増加する（即ち、保護コーティング４１８を高密度化する）こともできる。

【0114】

加熱温度は、室温から基材４０２及び保護コーティング４１８（即ち、炭化ケイ素）の融点より低い温度までの任意の温度でよい。

【0115】

一部の実施形態において、保護コーティング４１８の形成中、様々な目的、例えば保護コーティング４１８の均一性を調整するなどのために、ホルダ３０４を回転、水平方向、垂直方向または傾斜方向に移動させることにより、基材４０２を回転または移動させることができる。

【0116】

図１４は、図５に示される円Ａの拡大概略断面図である。

【0117】

一部の実施形態において、図１４に示されるように、保護コーティング４１８が基材４０２の主体４０４上に形成された後、基材４０２と保護コーティング４１８との間の応力を低減することができ且つ保護コーティング４１８を基材４０２により強固に取り付けることができるように、保護コーティング４１８の形成前に基材４０２の主体４０４には、突起など複数の微細構造４２０を形成しておくことができる。

【0118】

一部の実施形態において、微細構造４２０の各々は、図１４に示されるように、３００ｎｍ～１．５μｍの範囲の高さＨを有し、その上の保護コーティング４１８は、１０μｍ以上の最小厚さＴを有する。

【0119】

図１５に示されるように、一部の実施形態において、微細構造４２０の各々は、ピラミッド型であり、三角形の断面を有する。

【0120】

微細構造４２０は、基材４０２を適切なエッチング剤でエッチングすることによって形成されることができ、堆積技術によって形成されることもでき、又は他の適切な技術を用いて形成されることもできる。

【0121】

一部の実施形態において、ケイ素で製造された基材４０２は、水酸化カリウム（ＫＯＨ）、水酸化テトラメチルアンモニウム（ｔｅｔｒａｍｅｔｈｙｌ ａｍｍｏｎｉｕｍ ｈｙｄｒｏｘｉｄｅ、ＴＭＡＨ）、エチレンジアミンピロカテコール（ｅｔｈｙｌｅｎｅｄｉａｍｉｎｅ ｐｙｒｏｃａｔｅｃｈｏｌ、ＥＤＰ）などによってエッチングされることができる。

【0122】

図１６は、本発明の部品４００の実施例を示す走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）画像である。

【0123】

本実施例の製造工程において、不活性ガスは、５ｓｌｍ～２４ｓｌｍの範囲の流量のＡｒであるが、実際の要求に基づいて他の範囲も可能である。

【0124】

反応性ガスは、１０ｓｃｃｍ～３６ｓｃｃｍの範囲の流量のＣ₂Ｈ₂であるが、実際の要求に基づいて他の範囲も可能である。

【0125】

チャンバ３０２内の圧力は、１０^-1ｔｏｒｒ～１０^-2ｔｏｒｒの範囲であるが、実際の要求に基づいて他の範囲も可能である。

【0126】

不活性ガスをイオン化するための高周波電力は、初期では０．４ｋＷ～０．７ｋＷの範囲であるが、実際の要求に基づいて他の範囲も可能である。

【0127】

その後、高周波電力を０．７ｋＷ～１．２ｋＷの範囲に上げるが、これも実際の要求に基づいて他の範囲も可能である。

【0128】

成膜工程（ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓ）の温度は、２５０℃以下であればよいが、実際の要求に基づいて他の範囲でも可能である。

【0129】

例えば、成膜温度（ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ）を７００℃とすることで、保護コーティング４１８のエッチング抵抗能力を高める結晶質炭化ケイ素の比率を高めることができる。

【0130】

即ち、部品４００の製造方法の一部の実施形態において、不活性ガスの流量、反応性ガスの流量及び不活性ガスをイオン化するための高周波電力の少なくとも１者は、保護コーティング４１８の形成過程において動的に変化し且つ初期数値より大きい数値で終了する（即ち、上記の数値は動的に増大することができる）。

【0131】

図１６に示されるように、部品４００の保護コーティング４１８は、第１の部分４２２と第２の部分４２４とを有するように形成されている。

【0132】

第１の部分４２２は、基材４０２と第２の部分４２４とが接続され、基材４０２に近い部分のケイ素の原子比が第２の部分４２４のケイ素の原子比よりも大きい。

【0133】

この実施形態において、図１６に示されるように、第１の部分４２２は基材４０２と第２の部分４２４との間に挟まれている。

【0134】

図１７は、図１６の線Ｌ１に沿ってエネルギー分散型Ｘ線分析（ＥＤＳ）で図１６に示す実施例の保護コーティング４１８を分析した結果を示すグラフである。

【0135】

図１６及び図１７に示されるように、保護コーティング４１８中の炭素の含有量（即ち、炭素の原子比）は、線Ｌ１に沿って増加し（例えば、基材４０２から離れる方向に増加し）、保護コーティング４１８中のケイ素の含有量（即ち、ケイ素の原子比）は例えば基材４０２から離れる方向に減少している。

【0136】

この実施形態において、保護コーティング４１８中の炭素の含有量は、基材４０２から離れる方向に増加し、保護コーティング４１８中のケイ素の含有量は、基材４０２から離れる方向に減少している。

【0137】

即ち、保護コーティング４１８の基材４０２に近い部分は、ケイ素の原子比が炭素の原子比よりも大きい。

【0138】

逆に言えば、基材４０２から離れた保護コーティング４１８の外表面に近い部分は、ケイ素の原子比が炭素の原子比よりも小さい。

【0139】

より具体的には、保護コーティング４１８において、基材４０２に近い部分では、ケイ素の原子比が７５％より大きい一方、炭素の原子比は２５％より小さく、保護コーティング４１８の外表面に近い部分では、炭素の原子比が約７０％である一方、ケイ素の原子比は約３０％である。

【0140】

保護コーティング４１８中の炭素に対するケイ素の平均相対含有量は、３／２付近（即ち、Ｓｉ：Ｃ＝６０：４０）である。

【0141】

図１７において、ケイ素の曲線と炭素の曲線は、基材４０２からの距離の最大値の１／２より大きい点で交差している。

【0142】

その結果、保護コーティング４１８において、全体のケイ素の含有量は、全体の炭素の含有量よりも大きい。

【0143】

基材４０２がケイ素で製造された場合、ケイ素含有量の高い保護コーティング４１８を基材４０２に近づけることで、保護コーティング４１８をより強固に基材４０２に付着させることができる。

【0144】

図１８は、図１６に示す実施例の保護コーティング４１８のＸ線回折（ＸＲＤ）分析結果を示すグラフである。

【0145】

図１８に示されるように、保護コーティング４１８は、少なくともｃ－Ｓｉ（１１１）と、ｃ－Ｓｉ（２２０）と、例えば非結晶質炭化ケイ素（ａｍｏｒｐｈｏｕｓ ｓｉｌｉｃｏｎ ｃａｒｂｉｄｅ、ａ－ＳｉＣ）及び少量のβ－ＳｉＣ（１１１）（図示せず）を含む３Ｃ－ＳｉＣとを含む。

【0146】

即ち、保護コーティング４１８は、３Ｃ－ＳｉＣと、（１１１）ファセット、（２２０）ファセットまたはそれらの組み合わせを有する結晶質ケイ素とを含む。

【0147】

図１９は、本発明の部品４００の他の実施例のＳＥＭ画像である。

【0148】

本実施例の製造工程において、不活性ガスは、流量が５ｓｌｍ～１７ｓｌｍの範囲のＡｒであるが、実際の要求に基づいて他の範囲も可能である。

【0149】

反応性ガスは、流量が１０ｓｃｃｍ～６０ｓｃｃｍの範囲のＣ₂Ｈ₂であるが、実際の要求に基づいて他の範囲も可能である。

【0150】

チャンバ３０２内の圧力は、１０^-1ｔｏｒｒ～１０^-2ｔｏｒｒの範囲であるが、実際の要求に基づいて他の範囲も可能である。

【0151】

不活性ガスをイオン化するための高周波電力は、初期では０．４ｋＷ～０．７ｋＷの範囲であるが、実際の要求に基づいて他の範囲も可能である。

【0152】

その後、高周波電力を０．７ｋＷ～１．２ｋＷの範囲に上げるが、これも実際の要求に基づいて他の範囲も可能である。

【0153】

成膜工程の温度は、２５０℃以下であればよいが、実際の要求に基づいて他の範囲でも可能である。

【0154】

例えば、成膜温度を１０００℃とすることで、保護コーティング４１８のエッチング抵抗能力を高める結晶質炭化ケイ素の比率を高めることができる。

【0155】

即ち、部品４００の製造方法の一部の実施形態において、不活性ガスの流量、反応性ガスの流量及び不活性ガスをイオン化するための高周波電力の少なくとも1者は、保護コーティング４１８の形成過程において動的に変化し且つ初期数値より大きい数値で終了する（即ち、上記の数値は動的に増大することができる）。

【0156】

図１９に示されるように、部品４００の保護コーティング４１８は、第１の部分４２２とコラム状の構造（ｃｏｌｕｍｎａｒ－ｌｉｋｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）を有する第２の部分４２４とを有するように形成されている。

【0157】

第１の部分４２２は、図１９に示されるように、基材４０２と第２の部分４２４とが接続され、基材４０２に近い部分のケイ素の原子比が第２の部分４２４のケイ素の原子比よりも大きい。

【0158】

図２０は、図１９の線Ｌ２に沿ってエネルギー分散型Ｘ線分析（ＥＤＳ）で図１９に示す実施例の保護コーティング４１８を分析した結果を示すグラフである。

【0159】

図１９及び図２０に示されるように、保護コーティング４１８中の炭素の含有量（即ち、炭素の原子比）は、線Ｌ２に沿って増加し（例えば、基材４０２から離れる方向に増加し）、保護コーティング４１８中のケイ素の含有量（即ち、ケイ素の原子比）は例えば基材４０２から離れる方向に減少している。

【0160】

この実施形態において、保護コーティング４１８中の炭素の含有量は、基材４０２から離れる方向に増加し、保護コーティング４１８中のケイ素の含有量は、基材４０２から離れる方向に減少している。

【0161】

即ち、保護コーティング４１８の基材４０２に近い部分は、ケイ素の原子比が炭素の原子比よりも大きい。

【0162】

逆に言えば、基材４０２から離れた保護コーティング４１８の外表面に近い部分は、ケイ素の原子比が炭素の原子比よりも小さい。

【0163】

より具体的に、保護コーティング４１８において、基材４０２に近い部分では、ケイ素の原子比が７０％より大きい一方、炭素の原子比は３０％より小さく、保護コーティング４１８の外表面に近い部分では、炭素の原子比が７０％より大きい一方、ケイ素の原子比は３０％より小さい。

【0164】

保護コーティング４１８中の炭素に対するケイ素の平均相対含有量は、１付近（即ち、Ｓｉ：Ｃ＝５０：５０）である。

【0165】

図２０において、ケイ素の曲線と炭素の曲線は、基材４０２からの距離の最大値の１／２付近の点で交差している。

【0166】

その結果、保護コーティング４１８において、全体のケイ素の含有量は、全体の炭素の含有量とほぼ等しい。

【0167】

図２１は、図１９に示す実施例の保護コーティング４１８のＸ線回折（ＸＲＤ）分析結果を示すグラフである。

【0168】

図２１に示されるように、保護コーティング４１８は、少なくとも、例えば非結晶質炭化ケイ素（ａ－ＳｉＣ）の３Ｃ－ＳｉＣを含む。

【0169】

図２２は、本発明の部品４００の更に他の実施例を示す走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）画像である。

【0170】

本実施例の製造工程において、不活性ガスは、５ｓｌｍ～１８ｓｌｍの範囲の流量のＡｒであるが、実際の要求に基づいて他の範囲も可能である。

【0171】

反応性ガスは、１０ｓｃｃｍ～１２０ｓｃｃｍの範囲の流量のＣ₂Ｈ₂であるが、実際の要求に基づいて他の範囲も可能である。

【0172】

チャンバ３０２内の圧力は、１０^-1ｔｏｒｒ～１０^-2ｔｏｒｒの範囲であるが、実際の要求に基づいて他の範囲も可能である。

【0173】

不活性ガスをイオン化するための高周波電力は、初期では０．４ｋＷ～０．７ｋＷの範囲であるが、実際の要求に基づいて他の範囲も可能である。

【0174】

その後、高周波電力を０．７ｋＷ～０．９ｋＷの範囲に上げるが、これも実際の要求に基づいて他の範囲も可能である。

【0175】

その後、更に高周波電力を０．９ｋＷ～１．２ｋＷの範囲に上げるが、これもまた実際の要求に基づいて他の範囲も可能である。

【0176】

成膜工程の温度は、２５０℃以下であればよいが、実際の要求に基づいて他の範囲でも可能である。

【0177】

例えば、成膜温度を１２００℃とすることで、保護コーティング４１８のエッチング抵抗能力を高める結晶質炭化ケイ素の比率を高めることができる。

【0178】

即ち、部品４００の製造方法の一部の実施形態において、不活性ガスの流量、反応性ガスの流量及び不活性ガスをイオン化するための高周波電力の少なくとも1者は、保護コーティング４１８の形成過程において動的に変化し且つ初期数値より大きい数値で終了する（即ち、上記の数値は動的に増大することができる）。

【0179】

図２２に示されるように、部品４００の保護コーティング４１８は、第１の部分４２２と第２の部分４２４と第３の部分４２６とを有するように形成されている。

【0180】

図２２に示されるように、第１の部分４２２は、基材４０２と第２の部分４２４とが接続され、第３の部分４２６は、第２の部分４２４の第１の部分４２２側の反対側で第２の部分４２４と接続されている。この実施形態において、第２の部分４２４は、図２２に示されるように、第１の部分４２２と第３の部分４２６との間にある。

【0181】

第３の部分４２６は、保護コーティング４１８の外表面に近い部分の炭素の原子比が第１の部分４２２の基材４０２に近い部分の炭素の原子比よりも大きい。

【0182】

図２３は、図２２の線Ｌ３に沿ってエネルギー分散型Ｘ線分析（ＥＤＳ）で図２２に示す実施例の保護コーティング４１８を分析した結果を示すグラフである。

【0183】

図２２及び図２３に示されるように、保護コーティング４１８中の炭素の含有量（即ち、炭素の原子比）は、線Ｌ３に沿って増加し（例えば、基材４０２から離れる方向に増加し）、保護コーティング４１８中のケイ素の含有量（即ち、ケイ素の原子比）は例えば基材４０２から離れる方向に減少している。

【0184】

この実施形態において、保護コーティング４１８中の炭素の含有量は、基材４０２から離れる方向に増加し、保護コーティング４１８中のケイ素の含有量は、基材４０２から離れる方向に減少している。

【0185】

即ち、保護コーティング４１８の基材４０２に近い部分は、ケイ素の原子比が炭素の原子比よりも大きい。

【0186】

逆に言えば、基材４０２から離れた保護コーティング４１８の外表面に近い部分は、ケイ素の原子比が炭素の原子比よりも小さい。

【0187】

より具体的には、保護コーティング４１８において、基材４０２に近い部分では、ケイ素の原子比が５５％より大きい一方、炭素の原子比は４５％より小さく、保護コーティング４１８の外表面に近い部分では、炭素の原子比が約７０％である一方、ケイ素の原子比は約３０％である。

【0188】

保護コーティング４１８中の炭素に対するケイ素の平均相対含有量は、２／３付近（即ち、Ｓｉ：Ｃ＝４０：６０）である。

【0189】

図２３において、ケイ素の曲線と炭素の曲線は、基材４０２からの距離の最大値の１／２未満の点で交差している。

【0190】

その結果、保護コーティング４１８において、全体の炭素の含有量は、全体のケイ素の含有量よりも大きい。

【0191】

一部の実施形態において、保護コーティング４１８（即ち、炭化ケイ素）中の炭素に対するケイ素の相対含有量は、２／３から３／２の範囲であるが、実際の要求に基づいて他の範囲も可能である。

【0192】

図２４は、図２２に示す実施例の保護コーティング４１８のＸ線回折（ＸＲＤ）分析結果を示すグラフである。

【0193】

図２４に示されるように、保護コーティング４１８は、少なくともｃ－Ｓｉ（１１１）と、ｃ－Ｓｉ（２２０）と、例えばβ－ＳｉＣ（１１１）などの３Ｃ－ＳｉＣ（即ち、結晶質立方晶ＳｉＣ（ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ ｃｕｂｉｃ ＳｉＣ））とを含む。

【0194】

図２５～図２８は、ドライエッチング装置（東京エレクトロン社製、型番４５０２）において、エッチャントガスとして気体のＳｉＦ₆とＣｌ₂を用い、ＲＦパワー１０００Ｗ、エッチング時間２００秒の反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）モードでエッチングした本発明による各実施例を示している。

【0195】

図２５は、基材４０２と同じ材質のＳｉ（１００）ウエハ基板（ｗａｆｅｒ ｓｕｂｓｔｒａｔｅ）を前記条件のドライエッチング装置のＲＩＥモードでエッチングしたものであり、この時のウエハ基板のエッチングレートは２１６μｍ／ｈｒと算出された。

【0196】

図２６は、図１６に示す部品４００を前記条件にてＲＩＥモードでエッチングしたものであり、この時の保護コーティング４１８のエッチングレートは１０．８μｍ/ｈｒと算出された。

【0197】

図２７は、図１９に示す部品４００を前記条件にてＲＩＥモードでエッチングしたものであり、この時の保護コーティング４１８のエッチングレートは２１．６μｍ/ｈｒと算出された。

【0198】

図２８は、図２２に示す部品４００を前記条件にてＲＩＥモードでエッチングしたものであり、この時の保護コーティング４１８のエッチングレートは５．４μｍ/ｈｒと算出された。

【0199】

従って、保護コーティング４１８を有することにより、部品４００のエッチングレートが低下する。

【0200】

一部の実施形態において、Ｓｉ（１００）基材４０２に対する保護コーティング４１８の相対エッチングレートは、１０分の１以下である。

【0201】

非結晶質炭化ケイ素と比較して、結晶質炭化ケイ素（例えば、β－ＳｉＣ（１１１））の比率が高いほど、高いエッチング抵抗能力を得ることができる。

【0202】

一部の実施形態（図示せず）において、Ｓｉ（１００）基材４０２に対する保護コーティング４１８の相対エッチングレートは、様々なエッチングガス、ＲＦパワー、またはエッチング時間、部品４００のスケールにより、５分の３（即ち、３／５）以下であることがある。

【0203】

前述の実施形態において、保護コーティング４１８内の３Ｃ－ＳｉＣ（炭化ケイ素）は、０％から１７％の範囲の結晶化率を有することができる。

【0204】

しかし、より高い工程温度または８００℃までのアニール温度を有する他の実施形態において、結晶化率は最大６０％であってもよい。

【0205】

つまり、実際の要求に基づいて他の範囲も可能である。

【0206】

本発明の一部の実施形態による保護コーティング４１８内の３Ｃ－ＳｉＣの結晶化率は、０％から５％、５％から１０％、１０％から１５％、１５％から１７％、１７％から２０％、２０％から２５％、２５％から３０％、３５％から４０％、４０％から４５％、４５％から５０％、５５％から６０％又は他の値の範囲であってもよく、アニール温度が炭化ケイ素及び基材４０２の融点より低い温度であれば、例えば工程温度又は１２００℃までのアニール温度の場合、８０％であってもよい。

【0207】

図２９は、日本電子社製のモデルＪＥＭ－２１００Ｆによって撮影された図１６の実施例の高分解能透過電子顕微鏡画像である。

【0208】

更に、図３０は、図１６の実施例の回折パターンを示す図である。

【0209】

図２９及び図３０に示される検出位置は、図１６に示されるように、保護コーティング４１８の外表面から１μｍの深さである。

【0210】

白い点で形成された円は結晶の面積を表し、図２９の結果から３Ｃ－ＳｉＣの結晶化率は５％と算出された。

【0211】

図３１は、日本電子社製のモデルＪＥＭ－２１００Ｆによって撮影された図１９の実施例の高分解能透過電子顕微鏡画像である。

【0212】

更に、図３２は、図１９の実施例の回折パターンを示す図である。

【0213】

図３１及び図３２に示される検出位置は、図１９に示されるように、保護コーティング４１８の外表面から１μｍの深さである。

【0214】

図３１の結果から３Ｃ－ＳｉＣの結晶化率を計算すると０％となり、非結晶質ＳｉＣが存在することを表している。

【0215】

図３３は、日本電子社製のモデルＪＥＭ－２１００Ｆによって撮影された図２２の実施例の高分解能透過電子顕微鏡画像である。

【0216】

更に、図３４は、図２２の実施例の回折パターンを示す図である。

【0217】

図３３及び図３４に示される検出位置は、図２２に示されるように、保護コーティング４１８の外表面から１μｍの深さである。

【0218】

白い点で形成された円は結晶の面積を表し、図３３の結果から３Ｃ－ＳｉＣの結晶化率は１７％と算出された。

【0219】

図３４に示すように、図３４の回折パターンには、３つのリングが存在する。

【0220】

中央付近の第１のリング（１^st Ｒｉｎｇ）は、β－ＳｉＣ（１１１）を表している。

【0221】

第１のリングに近い第２のリング（２^nd Ｒｉｎｇ）は、β－ＳｉＣ（２２０）を表している。

【0222】

一番外側の第３のリング（３^rd Ｒｉｎｇ）はβ－ＳｉＣ（３１１）を表している。

【0223】

即ち、β－ＳｉＣ（１１１）を除き、結晶構造の領域は、更にβ－ＳｉＣ（２２０）とβ－ＳｉＣ（３１１）とを含む。

【0224】

Ｘ線回折と比較して、高分解能透過電子顕微鏡はナノスケールのエリアを測定することができ且つ回折パターンは結晶構造の化合物をより具体的に認識する。

【0225】

ケイ素（１１１）面の原子密度は、７．８３×１０¹⁴／ｃｍ²であり、（１００）面の原子密度は、６．７８×１０¹⁴／ｃｍ²であるため、ケイ素（１００）面に比べて、ケイ素（１１１）面にエッチング副生成物のフッ化ケイ素結合または塩化ケイ素結合をより多く形成する必要がある。

【0226】

そのため、ケイ素（１１１）のエッチングレートは、ケイ素（１００）のエッチングレートより低くすることができる。

【0227】

即ち、ｃ－Ｓｉ（１１１）を有する前記実施形態は、ガス状のＣＦ₄、ＳｉＦ₆、Ｃｌ₂等の各種エッチャントガスのエッチングレートを低下させることもできる。

【0228】

更に、保護コーティング４１８（即ち炭化ケイ素）全体の炭素に対するケイ素の相対含有比率が1より大きい場合、例えば１．５である場合、エッチング抵抗能力が高くなる可能性があるが、１より大きい他の範囲、例えば１．１、１．３または１．８も実際の要求に基づいて選択可能である。

【0229】

また、前述の実施形態における保護コーティング４１８の抵抗値は、窒素元素のドーピングにより、基材４０２の抵抗値と同じ値または他の値などの目標値に調整することが可能である。

【0230】

上記の内容によれば、基材４０２がケイ素を含む場合、ケイ素含有量の高い保護コーティング（炭化ケイ素）４１８を基材４０２に近づけることで、保護コーティング４１８をより強固に基材４０２に付着させることができて、密着性が向上できる。

【0231】

また、反応性物理気相成長法によって形成される炭化ケイ素の保護コーティングは、比較的に低い温度でコーティングされるので、保護コーティング４１８と基材４０２との間の応力の不整合を低減できて、密着性が向上できる。

【0232】

従って、基材４０２の表面を粗化しなくでも、保護コーティング４１８と基材４０２との間の密着性が層間応力など様々な要因で向上し、保護コーティング４１８が部品から剥がれることを防止できる上、炭化ケイ素の結晶化率を上げることによりエッチング抵抗能力の向上も図ることができて、本発明の目的を達成できる。

【0233】

上記においては、説明のため、実施形態の完全な理解を促すべく多くの具体的な詳細が示された。しかしながら、当業者であれば、一またはそれ以上の他の実施形態が具体的な詳細を示さなくとも実施され得ることが明らかである。また、本明細書における「一つの実施形態」「一実施形態」を示す説明において、序数などの表示を伴う説明は全て、特定の態様、構造、特徴を有する本発明の具体的な実施に含まれ得るものであることと理解されたい。更に、本説明において、時には複数の変化例が一つの実施形態、図面、またはこれらの説明に組み込まれているが、これは本説明を合理化させるためのもので、また、本発明の多面性が理解されることを目的としたものであり、また、一実施形態における一またはそれ以上の特徴あるいは特定の具体例は、適切な場合には、本開示の実施において、他の実施形態における一またはそれ以上の特徴あるいは特定の具体例と共に実施され得る。

【0234】

以上、本発明の好ましい実施形態及び変化例を説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、最も広い解釈の精神および範囲内に含まれる様々な構成として、全ての修飾および均等な構成を包含するものとする。
なお、本発明の実施形態の態様として、以下に示すものがある。
［態様１］
半導体製造装置に使用される部品であって、
ケイ素を含む基材と、
前記基材の少なくとも一部を覆う保護コーティングと、を備え、
前記保護コーティング中の炭素の原子比が前記基材から離れる方向に増加し、前記保護コーティング中のケイ素の原子比が前記方向に減少し、
前記保護コーティングの前記基材に近い部分においては、前記保護コーティング中のケイ素の原子比が炭素の原子比より大きく、前記保護コーティングの前記基材から離れた外表面に近い部分においては、前記保護コーティング中のケイ素の原子比が炭素の原子比より小さいことを特徴とする部品。
［態様２］
前記保護コーティングの前記基材に近い部分においては、前記保護コーティング中のケイ素の原子比が５０％より大きく、前記保護コーティングの前記基材から離れた外表面に近い部分においては、前記保護コーティング中の炭素の原子比が５０％より大きいことを特徴とする態様１に記載の部品。
［態様３］
前記保護コーティングは、（１１１）ファセット、（２２０）ファセットまたはそれらの組み合わせを有する結晶質ケイ素を含むことを特徴とする態様１に記載の部品。
［態様４］
前記保護コーティングは、反応性物理気相成長法から形成された３Ｃ－ＳｉＣを含み、且つ、
前記３Ｃ－ＳｉＣは、少なくとも非結晶質炭化ケイ素を含むことを特徴とする態様１に記載の部品。
［態様５］
前記保護コーティングにおいて、炭素に対するケイ素の相対含有量は、２／３～３／２の範囲にあることを特徴とする態様１に記載の部品。
［態様６］
前記保護コーティングは、第１の部分と第２の部分とを有し、
前記第１の部分は、前記基材と前記第２の部分とに接続され、前記基材に近い部分のケイ素の原子比が前記第２の部分のケイ素の原子比よりも大きいことを特徴とする態様１に記載の部品。
［態様７］
前記保護コーティングは、前記第１の部分側の反対側で前記第２の部分に接続されている第３の部分を更に有し、
前記第３の部分は、前記第１の部分の前記基材に近い部分の炭素の原子比よりも大きい炭素の原子比を有することを特徴とする態様６に記載の部品。
［態様８］
前記保護コーティング内の３Ｃ－ＳｉＣは、０％～６０％の範囲の結晶化率を有することを特徴とする態様４に記載の部品。
［態様９］
反応性イオンエッチングモードのドライエッチング装置において、反応性ガスが気体のＳＦ ₆ 及びＣｌ ₂ を含む場合、前記基材に対する前記保護コーティングの相対エッチングレートは、５分の３以下であることを特徴とする態様１に記載の部品。
［態様１０］
前記基材は、それぞれが３００ｎｍ～１．５μｍの範囲の高さを有する複数の微細構造を含む表面を有し、
前記保護コーティングは、１０μｍ以上の最小厚さを有することを特徴とする態様１に記載の部品。
［態様１１］
前記保護コーティングは、１．５μm以上の最小厚さを有することを特徴とする態様１に記載の部品。
［態様１２］
閉ループ物体であることを特徴とする態様１に記載の部品。
［態様１３］
前記閉ループ物体は、ドライエッチング装置に用いられるフォーカスリングであることを特徴とする態様１２に記載の部品。
［態様１４］
半導体製造装置に使用される部品であって、
基材と、
前記基材の少なくとも一部を覆う保護コーティングと、を備え、
前記保護コーティングは、反応性物理気相成長法から形成された、少なくとも非結晶質炭化ケイ素を含む３Ｃ－ＳｉＣと、（１１１）ファセット、（２２０）ファセットまたはそれらの組み合わせを有する結晶質ケイ素と、を含むことを特徴とする部品。
［態様１５］
前記保護コーティングにおいて、炭素に対するケイ素の相対含有量は、２／３～３／２の範囲にあることを特徴とする態様１４に記載の部品。
［態様１６］
前記保護コーティング内の３Ｃ－ＳｉＣは、０％～６０％の範囲の結晶化率を有することを特徴とする態様１４に記載の部品。
［態様１７］
反応性物理気相成長装置を使用して、半導体製造装置に使用される部品を製造する製造方法であって、
複数のシリコンターゲットと、基材と、を含むチャンバに不活性ガスを導入するステップと、
炭素元素を含む反応性ガスを前記チャンバに導入するステップと、
前記不活性ガスを、前記シリコンターゲットに衝突するプラズマになるようにイオン化して、ケイ素原子を前記シリコンターゲットから離脱させて、前記反応性ガスと反応することにより、前記基材の少なくとも一部を覆う炭化ケイ素を含む保護コーティングを形成させるステップと、を含むことを特徴とする部品の製造方法。
［態様１８］
前記基材は、ケイ素、酸化ケイ素、グラファイト、セラミック、金属または合金で製造されたものであることを特徴とする態様１７に記載の部品の製造方法。
［態様１９］
前記不活性ガス及び前記反応性ガスを導入する前に、偶数個の前記シリコンターゲットを前記チャンバ内に配置することを更に含み、
前記シリコンターゲットは、互いに向かい合うように少なくとも１ペアで配置されることを特徴とする態様１７に記載の部品の製造方法。
［態様２０］
閉ループ物体である前記基材を、仮想中心軸を中心に回転させることを更に含むことを特徴とする態様１９に記載の部品の製造方法。
［態様２１］
前記プラズマのイオンの少なくとも一部が前記基材に衝突して、前記基材上の酸化された層を除去し、且つ、前記基材の表面にダングリングボンドを作成するために、前記基材をバイアスすることを更に含み、
前記保護コーティングは、前記ダングリングボンドとの化学結合により前記基材上に形成されることを特徴とする態様１７に記載の部品の製造方法。
［態様２２］
炭化ケイ素及び前記基材の融点より低い温度まで前記基材を加熱またはアニールすることを更に含むことを特徴とする態様１７に記載の部品の製造方法。
［態様２３］
前記不活性ガスの流量、前記反応性ガスの流量及び前記不活性ガスをイオン化するための高周波電力の少なくとも1者は、前記保護コーティングの形成過程において動的に変化し且つ初期数値より大きい数値で終了することを特徴とする態様１７に記載の部品の製造方法。
［態様２４］
前記不活性ガスの流量は、５ｓｌｍ～２４ｓｌｍの範囲であり、
前記反応性ガスの流量は、１０ｓｃｃｍ～１２０ｓｃｃｍの範囲であり、且つ、
前記高周波電力は、０．４ｋＷ～１．２ｋＷの範囲であることを特徴とする態様２３に記載の部品の製造方法。
［態様２５］
前記保護コーティングを形成させるステップにおいて、前記保護コーティングを形成する速度が６×１０ ^－10 ｍ／秒以上であることを特徴とする態様１７に記載の部品の製造方法。

【産業上の利用可能性】

【0235】

本発明の製造方法による本発明の部品は、半導体製造装置に使用することに好適である。

【符号の説明】

【0236】

Ｓ２０２～Ｓ２１０ ステップ
２００ フローチャート
３００ 反応性物理気相成長装置
３０２ チャンバ
３０４ ホルダ
３０６ ヒーター
３０８ シリコンターゲット
４００ 部品
４０２ 基材
４０４ 主体
４０６ 上面
４０８ 下面
４１０ 内面
４１２ 外面
４１４ 水平面
４１６ 垂直面
４１８ 保護コーティング
４２０ 微細構造
４２２ 第１の部分
４２４ 第２の部分
４２６ 第３の部分
５００ 被覆ユニット
５０１ 磁石

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】

【図23】

【図24】

【図25】

【図26】

【図27】

【図28】

【図29】

【図30】

【図31】

【図32】

【図33】

【図34】