JP2000239058A - Ceramic member for equipment for producing semiconductor - Google Patents
Ceramic member for equipment for producing semiconductorInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体の製造で使
用される、ハンド、アーム、ピンセット、フィンガー等
のシリコンウェハー搬送部材、あるいは真空チャック、
静電チャック等のシリコンウェハー保持部材等に適用さ
れる半導体製造機器用セラミックス部材に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a silicon wafer transfer member such as a hand, an arm, a pair of tweezers, and a finger, or a vacuum chuck used in the manufacture of a semiconductor.
The present invention relates to a ceramic member for semiconductor manufacturing equipment applied to a silicon wafer holding member such as an electrostatic chuck.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来、半導体製造機器においては、ハン
ド、アーム、ピンセット、フィンガー等のシリコンウェ
ハーの搬送部材、あるいは真空チャック、静電チャック
等のシリコンウェハー保持部材等には、ステンレス等の
金属部材が用いられてきた。2. Description of the Related Art Conventionally, in semiconductor manufacturing equipment, a silicon wafer carrying member such as a hand, an arm, a pair of tweezers, and a finger, or a silicon wafer holding member such as a vacuum chuck or an electrostatic chuck has a metal member such as stainless steel. Has been used.
【０００３】これに対し、近年、半導体ウェハーの大口
径化、回路パターンの高密度化に伴って、部材の変形の
制御、ウェハーに対する金属汚染の制御、長期にわたる
精度維持が要求されるようになり、上記部材としてはセ
ラミックス部材が多用されるようになってきた。これら
の部材に使用されるセラミックスとしては、アルミナ、
窒化けい素、あるいは炭化けい素等があり、精度面で経
時変化が小さく金属部材に比較して、長時間に渡る高精
度保持が可能になった。On the other hand, in recent years, as semiconductor wafers have become larger in diameter and circuit patterns have become denser, control of deformation of members, control of metal contamination on wafers, and maintenance of accuracy for a long time have been required. Ceramic members have been widely used as the above members. Ceramics used for these members include alumina,
There are silicon nitride, silicon carbide, and the like, and a change with time in accuracy is small, and it is possible to maintain high accuracy for a long time as compared with a metal member.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ウェハ
ーの大口径化、回路パターンの高密度化が急速に進む中
で、上記のようなセラミックス部材を用いても、種々の
不良が多発するという問題が生じてきている。このよう
なセラミックス部材を用いた場合の半導体製造工程にお
ける不良原因としては、セラミックス部材の熱膨張に起
因する精度低下、セラミックス部材とシリコンウェハー
の摩擦によるシリコンウェハーの傷つきおよびそれによ
るパーティクルの発生が挙げられる。However, as the diameter of wafers and the density of circuit patterns are rapidly increasing, the use of such ceramic members causes a problem that various failures occur frequently. Is happening. The causes of defects in the semiconductor manufacturing process when such a ceramic member is used include a decrease in accuracy due to thermal expansion of the ceramic member, damage of the silicon wafer due to friction between the ceramic member and the silicon wafer, and generation of particles due thereto. Can be
【０００５】すなわち、半導体製造機器に使用するセラ
ミックス部材としては、寸法精度維持の面から低熱膨張
であることが要求され、また、シリコンウェハーへのダ
メージ抑制の面から低硬度であることが要求されるもの
の、従来のセラミックスでは、これらの要求のすべてを
満足することはできない。That is, ceramic members used in semiconductor manufacturing equipment are required to have low thermal expansion in terms of maintaining dimensional accuracy, and low hardness in terms of suppressing damage to silicon wafers. However, conventional ceramics cannot satisfy all of these requirements.
【０００６】半導体機器のセラミックス部材として、例
えばアルミナやジルコニアを用いた場合には、これらの
熱膨張係数が７×１０−６／℃を超えるため、半導体製
造機器の温度変化に対し寸法変化が大きく、結果として
得られる半導体製品の精度が低くなってしまう。When alumina or zirconia is used as a ceramic member of a semiconductor device, for example, the coefficient of thermal expansion exceeds 7 × 10 −6 / ° C. As a result, the accuracy of the resulting semiconductor product is reduced.
【０００７】また、炭化けい素および窒化けい素は、熱
膨張係数が各々３．５×１０−６／℃、４．２×１０
−６／℃とアルミナに比較すれは小さい値であるため、
半導体製造機器の温度変化に対する寸法変化をある程度
改善することはできるが、これらの素材は、ビッカース
硬度が１５ＧＰａ、２５ＧＰａと高硬度材料であること
から、シリコンウェハーとの接触時にウェハーが傷つ
き、多くのパーティクルを発生するという問題点があ
る。Silicon carbide and silicon nitride have thermal expansion coefficients of 3.5 × 10 −6 / ° C. and 4.2 × 10
Since -6 / ° C is a small value compared to alumina,
Although the dimensional change with respect to the temperature change of the semiconductor manufacturing equipment can be improved to some extent, since these materials are high hardness materials having Vickers hardness of 15 GPa and 25 GPa, the wafer is damaged at the time of contact with the silicon wafer, and many There is a problem that particles are generated.
【０００８】一方、温度変化に対する寸法変化を抑制す
る観点から低熱膨張セラミックスに注目すると、コーデ
ィエライトセラミックス、チタン酸アルミニウムセラミ
ックス、石英ガラスなどが挙げられる。On the other hand, when attention is paid to low thermal expansion ceramics from the viewpoint of suppressing dimensional change due to temperature change, cordierite ceramics, aluminum titanate ceramics, quartz glass, and the like are mentioned.
【０００９】しかし、コーディエライトセラミックスや
チタン酸アルミニウムセラミックスは、いずれも焼結体
内外を問わず気孔が多数存在する多孔質材料であること
から、加工後の寸法精度が不十分であり、しかも、低強
度材料であることから、熱変化による寸法変化の精度以
前に機械的な応力に起因した寸法精度の低下を引き起こ
す問題があり、したがって半導体製造機器用セラミック
ス部材として用いることができない。However, cordierite ceramics and aluminum titanate ceramics are porous materials having a large number of pores both inside and outside the sintered body, and thus have insufficient dimensional accuracy after processing. Since it is a low-strength material, there is a problem that the dimensional accuracy is reduced due to mechanical stress before the accuracy of the dimensional change due to a thermal change, and therefore cannot be used as a ceramic member for semiconductor manufacturing equipment.
【００１０】また、石英ガラスは低熱膨張、緻密質、低
気孔である点では問題はないが、半導体製造機器の部材
を作製する加工工程において課題が残る。すなわち、石
英ガラスは基本的にガラス構造であることから、素材内
に通常のセラミックスに存在する粒界が存在せず、機械
加工時のクラックの進行が他のセラミックスに比し非常
に敏感であることから、微細加工および寸法精度の要求
される半導体製造機器用セラミックス部材として加工す
るには、多大な困難性を有する。Although quartz glass has no problem in that it has low thermal expansion, high density, and low porosity, there remains a problem in the process of manufacturing members for semiconductor manufacturing equipment. In other words, quartz glass basically has a glass structure, so there is no grain boundary present in ordinary ceramics in the material, and the progress of cracks during machining is much more sensitive than other ceramics Therefore, there is a great difficulty in processing as a ceramic member for semiconductor manufacturing equipment requiring fine processing and dimensional accuracy.
【００１１】本発明は、かかる事情に鑑みてなされたも
のであって、半導体製造機器の温度変化による寸法変化
を十分に抑制して半導体製品の寸法精度を向上させるこ
とができ、かつシリコンウェハーへのダメージ、および
パーティクルの発生を抑制し得る半導体製造機器用セラ
ミックス部材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 it is possible to sufficiently suppress a dimensional change due to a temperature change of a semiconductor manufacturing device, to improve a dimensional accuracy of a semiconductor product, and to produce a silicon wafer. It is an object of the present invention to provide a ceramic member for semiconductor manufacturing equipment capable of suppressing the damage of particles and the generation of particles.
【００１２】[0012]
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記課題
を解決すべく鋭意検討を重ねた結果、リチウムアルミノ
けい酸塩とけい酸カルシウムからなるセラミックスは、
熱膨張係数が小さく、緻密質の焼結体とすることが可能
であり、かつ、シリコンウエハーとほぼ同等の硬度とす
ることが可能であるため、半導体製造機器用セラミック
ス部材として好適であり、半導体製造機器での温度変化
に対する高い寸法精度の維持と、シリコンウェハーへの
ダメージおよびパーティクル発生の抑制を可能とする素
材であることを見出した。Means for Solving the Problems The present inventors have made intensive studies to solve the above problems, and as a result, ceramics comprising lithium aluminosilicate and calcium silicate have been obtained.
It has a small coefficient of thermal expansion, can be a dense sintered body, and can have a hardness almost equal to that of a silicon wafer, so it is suitable as a ceramic member for semiconductor manufacturing equipment, It has been found that the material is capable of maintaining high dimensional accuracy with respect to temperature changes in manufacturing equipment and suppressing damage to silicon wafers and generation of particles.
【００１３】また、半導体製造機器用部材として、室温
〜４００℃における熱膨張係数が−７．０〜７．０×１
０−６／℃、ビッカース硬度が３．０〜７．０ＧＰａで
ある緻密質のセラミックス部材を用いれば、温度変化に
対する高い寸法精度を維持することができ、かつシリコ
ンウェハーへのダメージおよびパーティクルの発生を抑
制することが可能であることを見出した。Further, as a member for semiconductor manufacturing equipment, the coefficient of thermal expansion from room temperature to 400 ° C. is -7.0 to 7.0 × 1.
When a dense ceramic member having a temperature of 0 −6 / ° C. and a Vickers hardness of 3.0 to 7.0 GPa is used, high dimensional accuracy with respect to a temperature change can be maintained, and damage to a silicon wafer and generation of particles are generated. Was found to be possible.
【００１４】本発明はこのような知見に基づいてなされ
たものであり、第１発明は、リチウムアルミノけい酸塩
およびけい酸カルシウムを主要組成とする緻密質セラミ
ックスからなることを特徴とする半導体製造機器用セラ
ミックス部材を提供する。The present invention has been made based on such findings, and a first invention is a semiconductor manufacturing method comprising a dense ceramic mainly composed of lithium aluminosilicate and calcium silicate. Provide a ceramic member for equipment.
【００１５】第２発明は、第１発明において、リチウム
アルミノけい酸塩とけい酸カルシウムの合計量に対し
て、リチムアルミノけい酸塩が５〜９９重量％含まれる
ことを特徴とする半導体製造機器用セラミックス部材を
提供する。According to a second aspect of the present invention, there is provided the ceramic for semiconductor manufacturing equipment according to the first aspect, wherein the lithium aluminosilicate is contained in an amount of 5 to 99% by weight based on the total amount of the lithium aluminosilicate and the calcium silicate. Provide a member.
【００１６】第３発明は、第１発明または第２発明にお
いて、室温〜４００℃における熱膨張係数が−７．０〜
７．０×１０−６／℃、ビッカース硬度が３．０〜７．
０ＧＰａであることを特徴とする半導体製造機器のセラ
ミックス部材を提供する。The third invention is the first or the second invention, wherein the thermal expansion coefficient at room temperature to 400 ° C. is -7.0 to 7.0.
7.0 × 10 −6 / ° C., Vickers hardness is 3.0 to 7.0.
Provided is a ceramic member for semiconductor manufacturing equipment, which is characterized by having a pressure of 0 GPa.
【００１７】第４発明は、室温〜４００℃における熱膨
張係数が−７．０〜７．０×１０− ６／℃、ビッカース
硬度が３．０〜７．０ＧＰａである緻密質セラミックス
からなることを特徴とする半導体製造機器のセラミック
ス部材を提供する。[0017] The fourth invention is the thermal expansion coefficient of -7.0~7.0 × 10 at room temperature to 400 ° C. - 6 / ° C., the Vickers hardness of the dense ceramic is 3.0~7.0GPa Provided is a ceramic member for semiconductor manufacturing equipment characterized by the following.
【００１８】第５発明は、第１発明ないし第４発明のい
ずれかにおいて、焼結体の相対密度が９０％以上である
ことを特徴とする半導体製造機器のセラミックス部材を
提供する。According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a ceramic member for semiconductor manufacturing equipment according to any one of the first to fourth aspects, wherein the relative density of the sintered body is 90% or more.
【００１９】[0019]
【発明の実施の形態】以下、本発明について具体的に説
明する。上述したように、上記課題を達成するために
は、緻密質焼結体であり、低熱膨張を示し、かつ低硬度
のセラミックス部材が必要であり、このため、本発明で
は、このような特性を満たす半導体製造機器用セラミッ
クス部材として、リチウムアルミノけい酸塩およびけい
酸カルシウムを主要組成とする緻密質セラミックスを用
いる。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, the present invention will be described specifically. As described above, in order to achieve the above object, a dense sintered body, a low thermal expansion, and a ceramic member having a low hardness are required. Therefore, in the present invention, such characteristics are required. As a ceramic member for semiconductor manufacturing equipment to be filled, a dense ceramic mainly composed of lithium aluminosilicate and calcium silicate is used.
【００２０】上記セラミックスは低熱膨張材料として知
られるリチウムアルミノけい酸塩を含有することから、
焼結体の熱膨張係数は従来のセラミックスと同等あるい
はそれより低い値を示すものであり、半導体製造機器用
セラミックス部材として使用した場合に、温度変化に伴
う寸法変化が少ないため、半導体製造の不良低減に効果
的な素材である。Since the above ceramics contains lithium aluminosilicate known as a low thermal expansion material,
The coefficient of thermal expansion of the sintered body is equivalent to or lower than that of conventional ceramics, and when used as a ceramic member for semiconductor manufacturing equipment, there is little dimensional change due to temperature changes. It is an effective material for reduction.
【００２１】また、半導体製造機器用のセラミックス部
材は、その多くがシリコンウェハーと直接接触する部材
であるから、現在用いられているアルミナや炭化けい素
の様な高硬度材料（ビッカース硬度１５ＧＰａおよび２
５ＧＰａ）を用いる場合には、どうしてもシリコンウェ
ハーがダメージを受け、多くのパーティクルを発生し、
半導体製造における大きな問題点となっていたが、本発
明におけるリチウムアルミノけい酸塩およびけい酸カル
シウムを主体とするセラミックスはシリコンウェハーの
硬度と近似しているため、シリコンウェハーと接触して
も、ウェハーにほとんどダメージを与えることがなく、
さらにこれに起因するパーティクルの発生も著しく低減
することができる。In addition, most ceramic members for semiconductor manufacturing equipment are members that come into direct contact with a silicon wafer, and therefore are used in high hardness materials such as alumina and silicon carbide (Vickers hardness of 15 GPa and 2 GPa).
When using 5 GPa), the silicon wafer is inevitably damaged, generating many particles,
Although it has been a major problem in semiconductor manufacturing, the ceramics based on lithium aluminosilicate and calcium silicate in the present invention are similar to the hardness of a silicon wafer, so even if they come into contact with the silicon wafer, With little damage to
Further, the generation of particles due to this can be significantly reduced.
【００２２】上記セラミックスを構成するリチウムアル
ミノけい酸塩としては、ＬｉＯ２をＬ、Ａｌ２Ｏ３を
Ａ、ＳｉＯ２をＳと表記して、ＬＡＳ２（ユークリプタ
イト）、ＬＡＳ４（スポジュメン）、ＬＡＳ６（リチウ
ムオルソクレース）、ＬＡＳ８（ペタライト）などを挙
げることができる。また、けい酸カルシウムとしては、
ＣａＯをＣ、ＳｉＯ２をＳと表記して、Ｃ３Ｓ、Ｃ
２Ｓ、Ｃ３Ｓ２、ＣＳ（ウォラストナイト）を挙げるこ
とができる。また、本発明のセラミックスは、リチウム
アルミノけい酸塩およびけい酸カルシウムからなるもの
が好ましいが、全ての合計に対して５％程度までは他の
成分、例えばＮａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ、Ｆｅ２Ｏ３、ＭｎＯ、
Ｐ２Ｏ５、ＴｉＯ２等を含んでいてもよい。As the lithium aluminosilicate constituting the above ceramics, LAS 2 (eucryptite), LAS 4 (spodumene) are represented by L for LiO 2 , A for Al 2 O 3 and S for SiO 2. , LAS 6 (lithium orthoclase), LAS 8 (petalite) and the like. Also, as calcium silicate,
CaO is represented by C, SiO 2 is represented by S, and C 3 S, C
2 S, C 3 S 2 , and CS (wollastonite). Further, the ceramic of the present invention is preferably made of lithium aluminosilicate and calcium silicate, but other components such as Na 2 O, K 2 O, Fe 2 up to about 5% of the total amount. O 3 , MnO,
It may contain P 2 O 5 , TiO 2 and the like.
【００２３】上記リチウムアルミノけい酸塩およびけい
酸カルシウムを主体とするセラミックスにおけるリチウ
ムアルミノけい酸塩の量は、リチウムアルミノけい酸塩
とけい酸カルシウムの合計量に対して５〜９９重量％で
あることが好ましい。リチウムアルミノけい酸塩が５重
量％に満たない場合、熱膨張係数が大きくなり、半導体
製造装置の温度変化に伴うセラミックス部材の寸法精度
が低下し好ましくない。また、リチウムアルミノけい酸
塩が９９重量％を越えた場合、熱膨張係数は小さいもの
の、焼結体の緻密化が困難であるため、半導体製造装置
用のセラミックス部材として適用しにくい。より好まし
いリチウムアルミノけい酸塩の量は１０〜９５重量％で
ある。The amount of lithium aluminosilicate in the above-mentioned ceramics mainly composed of lithium aluminosilicate and calcium silicate is 5 to 99% by weight based on the total amount of lithium aluminosilicate and calcium silicate. Is preferred. If the lithium aluminosilicate content is less than 5% by weight, the coefficient of thermal expansion becomes large, and the dimensional accuracy of the ceramic member accompanying a temperature change in the semiconductor manufacturing apparatus is undesirably reduced. On the other hand, when the lithium aluminosilicate content exceeds 99% by weight, although the coefficient of thermal expansion is small, it is difficult to densify the sintered body, so that it is difficult to apply as a ceramic member for a semiconductor manufacturing apparatus. A more preferred amount of lithium aluminosilicate is 10 to 95% by weight.
【００２４】本発明のセラミックス部材の熱膨張係数
は、室温（２０℃）〜４００℃で、−７．０〜７．０×
１０−６／℃であることが好ましい。この範囲におい
て、半導体製造装置の温度変化に対する寸法変化を小さ
く抑えることができ、結果として十分に寸法精度の向上
を図ることが可能となる。熱膨張係数が７．０×１０
−６／℃より大きいあるいは−７．０×１０−６／℃よ
り小さい場合、半導体製造装置の温度変化に対する寸法
変化が大きくなり、半導体製造における不良低減には有
効でない。半導体製造の不良低減により好ましい熱膨張
係数は、−２．０〜２．０×１０−６／℃である。上記
リチウムアルミノけい酸塩およびけい酸カルシウムを主
体とするセラミックスは、低熱膨張材料であるリチウム
アルミノけい酸塩が含まれていることから、その熱膨張
係数を室温（２０℃）〜４００℃で、−７．０〜７．０
×１０−６／℃とすることが可能である。そして、リチ
ウムアルミノけい酸塩の量を調節することにより、熱膨
張係数を従来材料の中でも比較的熱膨張係数の小さい窒
化けい素、炭化けい素セラミックスと同等あるいはそれ
より小さくすることができる。The coefficient of thermal expansion of the ceramic member of the present invention is from -7.0 to 7.0 × at room temperature (20 ° C.) to 400 ° C.
It is preferably 10 −6 / ° C. Within this range, a dimensional change with respect to a temperature change of the semiconductor manufacturing apparatus can be suppressed small, and as a result, dimensional accuracy can be sufficiently improved. Thermal expansion coefficient is 7.0 × 10
If it is larger than −6 / ° C. or smaller than −7.0 × 10 −6 / ° C., a dimensional change with respect to a temperature change of the semiconductor manufacturing apparatus becomes large, which is not effective in reducing defects in semiconductor manufacturing. A preferable coefficient of thermal expansion for reducing defective semiconductor production is -2.0 to 2.0 × 10 −6 / ° C. Since the above-mentioned ceramics mainly composed of lithium aluminosilicate and calcium silicate contain lithium aluminosilicate, which is a low thermal expansion material, the coefficient of thermal expansion is from room temperature (20 ° C) to 400 ° C. -7.0 to 7.0
× 10 −6 / ° C. By adjusting the amount of lithium aluminosilicate, the coefficient of thermal expansion can be made equal to or smaller than silicon nitride and silicon carbide ceramics having a relatively small coefficient of thermal expansion among conventional materials.
【００２５】本発明のセラミックス部材の硬度は、ビッ
カース硬度で３．０〜７．０ＧＰａが好ましい。上述し
たように、半導体製造装置用のセラミック部材の要求さ
れる特性としては、低硬度、すなわちセラミックス部材
の硬度がシリコンウェハーの硬度（ビッカース硬度５．
０ＧＰａ）と近いことが挙げられるから、好ましい範囲
としてこの範囲を規定した。ビッカース硬度が７．０Ｇ
Ｐａを超えると、シリコンウェハーがダメージを受けや
すくなるため好ましくない。また、ビッカース硬度が
３．０ＧＰａ未満の場合には、シリコンウェハーはダメ
ージを受けないが、セラミックス部材自体が摩耗しやす
くなり、寸法精度の低下および半導体製造機器内におけ
るパーティクルが生じやすくなって、半導体製造機器用
セラミックス部材として好ましくない。半導体製造の不
良低減のためのより好ましいビッカース硬度は、４．０
ＧＰａ以上６．０ＧＰａ以下である。上記リチウムアル
ミノけい酸塩およびけい酸カルシウムを主体とするセラ
ミックスは、本質的に硬くなく、ビッカース硬度をほぼ
３．０〜７．０ＧＰａの範囲とすることが可能である。The hardness of the ceramic member of the present invention is preferably 3.0 to 7.0 GPa in Vickers hardness. As described above, the required characteristics of the ceramic member for a semiconductor manufacturing apparatus include low hardness, that is, the hardness of the ceramic member is equal to the hardness of the silicon wafer (Vickers hardness 5.
0 GPa), this range is defined as a preferable range. Vickers hardness is 7.0G
If it exceeds Pa, the silicon wafer is easily damaged, which is not preferable. When the Vickers hardness is less than 3.0 GPa, the silicon wafer is not damaged, but the ceramic member itself is easily worn, the dimensional accuracy is reduced, and particles are likely to be generated in the semiconductor manufacturing equipment. It is not preferable as a ceramic member for manufacturing equipment. A more preferable Vickers hardness for reducing the defect in semiconductor manufacturing is 4.0.
It is GPa or more and 6.0 GPa or less. The ceramics mainly composed of lithium aluminosilicate and calcium silicate are not inherently hard, and can have a Vickers hardness in the range of approximately 3.0 to 7.0 GPa.
【００２６】一方、このように、室温〜４００℃におけ
る熱膨張係数が−７．０〜７．０×１０−６／℃、ビッ
カース硬度が３．０〜７．０ＧＰａであれば、半導体製
造機器での温度変化に対する高い寸法精度の維持と、シ
リコンウェハーへのダメージおよびパーティクル発生の
抑制が可能であるから、このような特性を有する緻密質
セラミックスであれば、上記リチウムアルミノけい酸塩
およびけい酸カルシウムを主体とするセラミックスに限
らず、他のセラミックスであっても本発明の半導体機器
用セラミックス部材として適用することができる。On the other hand, if the coefficient of thermal expansion from room temperature to 400 ° C. is −7.0 to 7.0 × 10 −6 / ° C. and the Vickers hardness is 3.0 to 7.0 GPa, semiconductor manufacturing equipment It is possible to maintain high dimensional accuracy with respect to temperature changes at the same time, and to suppress damage to silicon wafers and generation of particles. Therefore, if a dense ceramic having such characteristics is used, the above-mentioned lithium aluminosilicate and silicate Not only ceramics mainly composed of calcium but also other ceramics can be applied as the ceramic member for semiconductor devices of the present invention.
【００２７】本発明のセラミックス部材は、半導体機器
に用いるものであるから、緻密質であることが必要とな
る。多孔質である場合には、製品の洗浄工程等において
コンタミが気孔に進入して除去が困難となり、結果とし
て半導体製造機器中にコンタミネーション（コンタミ）
を持ち込むこととなる。半導体製造機器中へのコンタミ
の持ち込みを一層有効に防止するためには、相対密度が
９０％以上であることが好ましい。さらに好ましくは相
対密度が９５％以上である。Since the ceramic member of the present invention is used for semiconductor equipment, it must be dense. If it is porous, contaminants enter the pores and become difficult to remove in the washing process of the product, and as a result, contamination (contamination) occurs in semiconductor manufacturing equipment.
Will be brought. In order to more effectively prevent contamination from being introduced into semiconductor manufacturing equipment, the relative density is preferably 90% or more. More preferably, the relative density is 95% or more.
【００２８】上記リチウムアルミノけい酸塩およびけい
酸カルシウムを主体とするセラミックスは、典型的には
液相焼結で得られる焼結体であり、易焼結材料であるか
ら、従来のセラミックスに比べ比較的容易に気孔の少な
い緻密質な焼結体を得ることができる。つまり、常圧焼
結でも他のアルミナ、炭化けい素のような難焼結材料に
比べ容易に相対密度９０％以上、さらには９５％以上と
することができる。The ceramic mainly composed of lithium aluminosilicate and calcium silicate is typically a sintered body obtained by liquid phase sintering and is an easily sintered material. A dense sintered body having few pores can be obtained relatively easily. That is, the relative density can be easily increased to 90% or more, and more preferably to 95% or more even in the normal pressure sintering as compared with other hardly sintering materials such as alumina and silicon carbide.
【００２９】[0029]
【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。 (実施例１)リチウムアルミノけい酸塩であるα−スポジ
ュメン粉末９．５ｋｇとけい酸カルシウムの一種である
β−ウォラストナイトの粉末０．５ｋｇを、湿式のボー
ルミルで混合粉砕し、スプレードライヤーを用いて造粒
を行った。得られた顆粒をプレス成形し、常圧焼成炉を
用いて焼成を行った。得られた焼結体（Ｌ−９５）を研
削及び研磨加工し、密度測定、室温（２０℃）〜１００
℃の平均熱膨張係数、ビッカース硬度を測定した。Embodiments of the present invention will be described below. (Example 1) 9.5 kg of α-spodumene powder, which is a lithium aluminosilicate, and 0.5 kg of β-wollastonite, which is a kind of calcium silicate, were mixed and pulverized by a wet ball mill, and sprayed using a spray drier. And granulated. The obtained granules were press-formed and fired using a normal-pressure firing furnace. The obtained sintered body (L-95) is ground and polished, and is subjected to density measurement, room temperature (20 ° C.) to 100
The average coefficient of thermal expansion at 0 ° C. and Vickers hardness were measured.
【００３０】次に、φ２ｍｍ×２０ｍｍのピン形状に加
工した焼結体を用い、ピンオンディスク摩耗試験を行っ
た。即ち、押しつけ荷重５ｋｇｆでピンをシリコンウェ
ハーに押し付けた状態で、シリコンウェハーを回転させ
ることによりピンとシリコンウェハーを摺動させた。摺
動距離が１ｋｍに達した時点で摺動を停止し、摺動前後
のウェハーの質量測定により、シリコンウェハーの摩耗
量を測定した。Next, a pin-on-disk wear test was performed using the sintered body processed into a pin shape of φ2 mm × 20 mm. That is, the pins were pressed against the silicon wafer with a pressing load of 5 kgf, and the pins and the silicon wafer were slid by rotating the silicon wafer. When the sliding distance reached 1 km, the sliding was stopped, and the wear amount of the silicon wafer was measured by measuring the mass of the wafer before and after the sliding.
【００３１】評価基準は、焼結体の状態に関しては、緻
密質で相対密度が９５％以上のものを◎、緻密質ではあ
るが相対密度が９５％より低いものを○、多孔質のもの
を×とし、熱膨張係数に関しては−２．０〜２．０×１
０−６／℃であれば◎、−７．０〜−２．０×１０−６
／℃および２．０〜７．０×１０−６／℃のものを○、
−７．０×１０−６／℃より小さいかあるいは７．０×
１０−６／℃を越えるのものを×とし、ビッカース硬度
が、４．０ＧＰａ以上６．０ＧＰａ以下ならば◎、３．
０ＧＰａ以上４．０ＧＰａ未満または６．０ＧＰａを越
え７．０ＧＰａ以下の場合○、３．０ＧＰａに満たない
場合または７．０ＧＰａを超える場合を×、シリコンウ
ェハーの摩耗量については０．１ｍｇ以下であれば○、
０．１ｍｇを越えた場合を×とし、更に総合評価として
は、これら3種の評価がすべて◎または○からなるもの
を○、一つでも×があるものを×とした。結果を表１に
示す。The evaluation criteria are as follows: 焼 結: dense, relative density of 95% or more, ◎: dense, but relative density less than 95%, porous: ×, and the coefficient of thermal expansion was −2.0 to 2.0 × 1
If 0 -6 / ℃ ◎, -7.0~- 2.0 × 10 -6
/ ° C and 2.0 to 7.0 × 10 −6 / ° C,
Less than -7.0 × 10 −6 / ° C. or 7.0 ×
When the Vickers hardness is 4.0 GPa or more and 6.0 GPa or less, it is evaluated as x when the hardness exceeds 10 −6 / ° C .;
0 GPa or more and less than 4.0 GPa or more than 6.0 GPa and less than 7.0 GPa ○, less than 3.0 GPa or more than 7.0 GPa ×, the wear amount of the silicon wafer is 0.1 mg or less If yes,
The case where 0.1 mg was exceeded was evaluated as x, and the overall evaluation was evaluated as ○ when all three types of evaluations were ◎ or ○, and x when there was at least one x. Table 1 shows the results.
【００３２】表１に示すように、本実施例のセラミック
ス焼結体は、従来材料に比べ熱膨張係数が小さく、しか
も硬度がシリコンに類似するためシリコンウェハーの損
傷量が著しく少なく、半導体製造機器のセラミックス部
材として好適であることが確認された。As shown in Table 1, the ceramic sintered body of this embodiment has a smaller coefficient of thermal expansion than conventional materials, and has a hardness similar to that of silicon. It was confirmed that the ceramic member was suitable as a ceramic member.
【００３３】(実施例２)α−スポジュメン粉末を５．０
ｋｇ、β−ウォラストナイトの粉末を５．０ｋｇとした
以外は実施例１と同様にして焼結体を作製した（Ｌ−５
０）。このセラミックス焼結体について、実施例１と同
様に試験を行った。その結果を表１に示す。表１に示す
ように、本実施例のセラミックス焼結体は、従来材料に
比べ熱膨張係数が小さく、しかも硬度がシリコンに類似
するためシリコンウェハーの損傷量が著しく少なく、半
導体製造機器のセラミックス部材として好適であること
が確認された。Example 2 5.0 of α-spodumene powder
A sintered body was prepared in the same manner as in Example 1 except that the powder of β-wollastonite was changed to 5.0 kg (L-5).
0). This ceramic sintered body was tested in the same manner as in Example 1. Table 1 shows the results. As shown in Table 1, the ceramic sintered body of this example has a smaller coefficient of thermal expansion than conventional materials, and has a hardness similar to that of silicon, so that the amount of damage to a silicon wafer is extremely small. It was confirmed that it was suitable as
【００３４】(実施例３)α−スポジュメン粉末を２．５
ｋｇ、β−ウォラストナイトの粉末を７．５ｋｇとした
以外は実施例１と同様にして焼結体を作製した（Ｌ−２
５）。このセラミックス焼結体について、実施例１と同
様に試験を行った。その結果を表１に示す。表１に示す
ように、熱膨張係数は、窒化けい素・炭化けい素並みで
あるが、硬度がシリコンに類似するためシリコンウェハ
ーの損傷量が著しく少ないことから、半導体製造機器の
セラミックス部材として好適であることが確認された。Example 3 α-spodumene powder was mixed with 2.5
kg, and a sintered body was prepared in the same manner as in Example 1 except that the powder of β-wollastonite was 7.5 kg (L-2).
5). This ceramic sintered body was tested in the same manner as in Example 1. Table 1 shows the results. As shown in Table 1, the coefficient of thermal expansion is similar to that of silicon nitride / silicon carbide. However, since the hardness is similar to silicon, the amount of damage to the silicon wafer is extremely small, so that it is suitable as a ceramic member for semiconductor manufacturing equipment. Was confirmed.
【００３５】(実施例４)α−スポジュメン粉末を０．３
ｋｇ、β−ウォラストナイトの粉末を９．７ｋｇとした
以外は実施例１と同様にして焼結体を作製した（Ｌ−
３）。このセラミックス焼結体について、実施例１と同
様に試験を行った。その結果を表１に示す。リチウムア
ルミのけい酸塩の量が少ないため、若干熱膨張係数が大
きい傾向が見られたが、硬度がシリコンに類似するため
シリコンウェハーの損傷量が著しく少ないことから、半
導体製造機器のセラミックス部材として適用可能なこと
が確認された。Example 4 α-spodumene powder was added in an amount of 0.3
A sintered body was produced in the same manner as in Example 1 except that the powder of β-wollastonite was 9.7 kg.
3). This ceramic sintered body was tested in the same manner as in Example 1. Table 1 shows the results. Since the amount of lithium aluminum silicate was small, the coefficient of thermal expansion tended to be slightly large.However, since the hardness was similar to silicon, the amount of damage to the silicon wafer was extremely small, so it was used as a ceramic member for semiconductor manufacturing equipment. It was confirmed that it was applicable.
【００３６】（実施例５）リチウムアルミノけい酸塩と
してβ−ユークリプタイト粉末を用い、その粉末を８．
０ｋｇ、β−ウォラストナイトの粉末を２．０ｋｇとし
た以外は実施例１と同様にして焼結体を作製した（Ｌ−
８０）。このセラミックス焼結体について、実施例１と
同様に試験を行った。その結果を表１に示す。表１に示
すように、本実施例のセラミックス焼結体は、従来材料
に比べ熱膨張係数が小さく、しかも硬度がシリコンに類
似するためシリコンウェハーの損傷量が著しく少なく、
半導体製造機器のセラミックス部材として好適であるこ
とが確認された。Example 5 β-eucryptite powder was used as the lithium aluminosilicate, and the powder was used in 8.
A sintered body was produced in the same manner as in Example 1 except that 0 kg and the powder of β-wollastonite were 2.0 kg (L-
80). This ceramic sintered body was tested in the same manner as in Example 1. Table 1 shows the results. As shown in Table 1, the ceramic sintered body of this example has a smaller coefficient of thermal expansion than conventional materials, and has a hardness similar to that of silicon.
It has been confirmed that it is suitable as a ceramic member for semiconductor manufacturing equipment.
【００３７】（比較例１)α−スポジュメン粉末を１
０．０ｋｇとし、β−ウォラストナイトの粉末を添加し
なかったこと以外は実施例１と同様にして焼結体を作製
した（Ｌ−１００）。このセラミックス焼結体につい
て、実施例１と同様に試験を行った。その結果を表１に
示す。すべてがリチウムアルミのけい酸塩であるため、
熱膨張係数は小さくてよいが、焼結体は緻密化せず多孔
質となり、半導体製造機器のセラミックス部材としては
不適であることが確認された。Comparative Example 1 α-spodumene powder was
A sintered body was prepared in the same manner as in Example 1 except that the weight was 0.0 kg and the powder of β-wollastonite was not added (L-100). This ceramic sintered body was tested in the same manner as in Example 1. Table 1 shows the results. Because everything is lithium aluminum silicate,
Although the coefficient of thermal expansion may be small, the sintered body was porous without being densified, and it was confirmed that the sintered body was unsuitable as a ceramic member of semiconductor manufacturing equipment.
【００３８】（比較例２)比較材料としてアルミナを用
いて、実施例１と同様の測定を行った。その結果を表１
に示す。表１に示すように、アルミナでは、熱膨張係数
が大きく、半導体製造機器用セラミックス部材として用
いた場合、温度変化に対して寸法精度が不十分であり、
かつ、シリコンウェハーへのダメージを与えやすく、好
適な材料であるとは言えない。Comparative Example 2 The same measurement as in Example 1 was performed using alumina as a comparative material. Table 1 shows the results.
Shown in As shown in Table 1, alumina has a large coefficient of thermal expansion and, when used as a ceramic member for semiconductor manufacturing equipment, has insufficient dimensional accuracy with respect to temperature changes.
Moreover, the silicon wafer is easily damaged, and cannot be said to be a suitable material.
【００３９】（比較例３)比較材料として窒化けい素を
用いて、実施例１と同様の測定を行った。その結果を表
１に示す。表１に示すように、窒化けい素では、硬度が
高すぎるためにシリコンウェハーへのダメージを与えや
すく、好適な材料であるとは言えない。Comparative Example 3 The same measurement as in Example 1 was performed using silicon nitride as a comparative material. Table 1 shows the results. As shown in Table 1, silicon nitride is too high in hardness to easily damage a silicon wafer and cannot be said to be a suitable material.
【００４０】（比較例４)比較材料として炭化けい素を
用いて、実施例１と同様の測定を行った。その結果を表
１に示す。表１に示すように、炭化けい素では、硬度が
高すぎるためにシリコンウェハーへのダメージを与えや
すく、好適な材料であるとは言えない。Comparative Example 4 The same measurement as in Example 1 was performed using silicon carbide as a comparative material. Table 1 shows the results. As shown in Table 1, silicon carbide is too high in hardness to easily damage a silicon wafer, and cannot be said to be a suitable material.
【００４１】[0041]
【表１】 [Table 1]
【００４２】[0042]
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
半導体製造機器の温度変化による寸法変化を十分に抑制
して半導体製品の寸法精度を向上させることができ、か
つシリコンウェハーへのダメージ、およびパーティクル
の発生を抑制し得る半導体製造機器用セラミックス部材
を得ることができる。As described above, according to the present invention,
A ceramic member for a semiconductor manufacturing device capable of sufficiently suppressing a dimensional change due to a temperature change of a semiconductor manufacturing device and improving a dimensional accuracy of a semiconductor product, and suppressing damage to a silicon wafer and generation of particles. be able to.
Claims (5)
カルシウムを主要組成とする緻密質セラミックスからな
ることを特徴とする半導体製造機器用セラミックス部
材。1. A ceramic member for semiconductor manufacturing equipment, comprising a dense ceramic containing lithium aluminosilicate and calcium silicate as main components.
シウムの合計量に対して、リチムアルミノけい酸塩が５
〜９９重量％含まれることを特徴とする請求項１に記載
の半導体製造機器用セラミックス部材。2. The amount of lithium aluminosilicate is 5 to the total amount of lithium aluminosilicate and calcium silicate.
The ceramic member for semiconductor manufacturing equipment according to claim 1, wherein the ceramic member is contained in an amount of about 99% by weight.
７．０〜７．０×１０−６／℃、ビッカース硬度が３．
０〜７．０ＧＰａであることを特徴とする請求項１また
は請求項２に記載の半導体製造機器のセラミックス部
材。3. The thermal expansion coefficient between room temperature and 400 ° C. is-
7.0-7.0 × 10 −6 / ° C., Vickers hardness is 3.
The ceramic member of a semiconductor manufacturing device according to claim 1, wherein the ceramic member has a pressure of 0 to 7.0 GPa.
７．０〜７．０×１０−６／℃、ビッカース硬度が３．
０〜７．０ＧＰａである緻密質セラミックスからなるこ
とを特徴とする半導体製造機器のセラミックス部材。4. The thermal expansion coefficient between room temperature and 400 ° C. is-
7.0-7.0 × 10 −6 / ° C., Vickers hardness is 3.
A ceramic member for semiconductor manufacturing equipment, comprising a dense ceramic having a density of 0 to 7.0 GPa.
とを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項
に記載の半導体製造機器のセラミックス部材。5. The ceramic member for semiconductor manufacturing equipment according to claim 1, wherein the relative density of the sintered body is 90% or more.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11041323A JP2000239058A (en) | 1999-02-19 | 1999-02-19 | Ceramic member for equipment for producing semiconductor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11041323A JP2000239058A (en) | 1999-02-19 | 1999-02-19 | Ceramic member for equipment for producing semiconductor |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000239058A true JP2000239058A (en) | 2000-09-05 |
Family
ID=12605326
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11041323A Pending JP2000239058A (en) | 1999-02-19 | 1999-02-19 | Ceramic member for equipment for producing semiconductor |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000239058A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008255004A (en) * | 2007-03-30 | 2008-10-23 | Samsung Electro Mech Co Ltd | Eucryptite ceramic filler and insulating composite material |
-
1999
- 1999-02-19 JP JP11041323A patent/JP2000239058A/en active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008255004A (en) * | 2007-03-30 | 2008-10-23 | Samsung Electro Mech Co Ltd | Eucryptite ceramic filler and insulating composite material |
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