JP2001302340A - 緻密質低熱膨張セラミックスおよびその製造方法ならびに半導体製造装置用部材 - Google Patents
緻密質低熱膨張セラミックスおよびその製造方法ならびに半導体製造装置用部材Info
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- JP2001302340A JP2001302340A JP2000122549A JP2000122549A JP2001302340A JP 2001302340 A JP2001302340 A JP 2001302340A JP 2000122549 A JP2000122549 A JP 2000122549A JP 2000122549 A JP2000122549 A JP 2000122549A JP 2001302340 A JP2001302340 A JP 2001302340A
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- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 低熱膨張性で気孔率が小さくボイドの少ない
緻密質低熱膨張セラミックスおよびその製造方法を提供
すること、および、このような緻密質低熱膨張を用いた
半導体製造装置用部材を提供すること。 【解決手段】 ユークリプタイトと窒化ケイ素および／
または炭化ケイ素とから実質的になり、気孔率が０．５
％以下、最大ボイド径１０μｍ以下、１０〜４０℃にお
ける熱膨張係数を１×１０-6／℃以下とした緻密質低熱
膨張セラミックス。このセラミックスで半導体製造装置
用部材を構成する。
緻密質低熱膨張セラミックスおよびその製造方法を提供
すること、および、このような緻密質低熱膨張を用いた
半導体製造装置用部材を提供すること。 【解決手段】 ユークリプタイトと窒化ケイ素および／
または炭化ケイ素とから実質的になり、気孔率が０．５
％以下、最大ボイド径１０μｍ以下、１０〜４０℃にお
ける熱膨張係数を１×１０-6／℃以下とした緻密質低熱
膨張セラミックス。このセラミックスで半導体製造装置
用部材を構成する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、真空装置構造体、
サセプタ、真空チャック、静電チャック、露光装置にお
けるステージやステージ位置測定用ミラー、あるいはこ
れらの支持部材、さらには半導体製造プロセスに用いら
れる各種治具などの半導体製造装置用部材に適した緻密
質低熱膨張セラミックスおよびその製造方法、ならびに
それを用いた半導体製造装置用部材に関する。
サセプタ、真空チャック、静電チャック、露光装置にお
けるステージやステージ位置測定用ミラー、あるいはこ
れらの支持部材、さらには半導体製造プロセスに用いら
れる各種治具などの半導体製造装置用部材に適した緻密
質低熱膨張セラミックスおよびその製造方法、ならびに
それを用いた半導体製造装置用部材に関する。
【０００２】従来より、ユークリプタイト系焼結体は、
低熱膨張のセラミックスとして知られている。このユー
クリプタイト系焼結体は、一般には、ユークリプタイト
粉末、あるいはユークリプタイトを形成するＬｉ2Ｏ、
Ａｌ2Ｏ3、ＳｉＯ2粉末を配合して所定形状に成型後、
１０００〜１４００℃の温度で焼成することによって作
製される。
低熱膨張のセラミックスとして知られている。このユー
クリプタイト系焼結体は、一般には、ユークリプタイト
粉末、あるいはユークリプタイトを形成するＬｉ2Ｏ、
Ａｌ2Ｏ3、ＳｉＯ2粉末を配合して所定形状に成型後、
１０００〜１４００℃の温度で焼成することによって作
製される。
【０００３】一方、ＬＳＩなどの半導体装置の製造工程
において、シリコンウエハに配線を形成する工程におい
て、ウエハを支持または保持するためのサセプタ、真空
チャック、静電チャックや絶縁リングとして、あるいは
その他の治具等として、これまでアルミナや窒化ケイ素
が比較的に安価で、化学的にも安定であるため広く用い
られている。また、露光装置のＸＹテーブル等としても
従来よりアルミナや窒化ケイ素などのセラミックスが用
いられている。
において、シリコンウエハに配線を形成する工程におい
て、ウエハを支持または保持するためのサセプタ、真空
チャック、静電チャックや絶縁リングとして、あるいは
その他の治具等として、これまでアルミナや窒化ケイ素
が比較的に安価で、化学的にも安定であるため広く用い
られている。また、露光装置のＸＹテーブル等としても
従来よりアルミナや窒化ケイ素などのセラミックスが用
いられている。
【０００４】近年、ＬＳＩなどにおける高集積化にとも
ない、回路の微細化が急速に進められ、その線幅もサブ
ミクロンオーダーのレベルまで高精密化しつつある。こ
のため、シリコンウエハに高精密回路を形成するための
露光装置に対して高い精度が要求され、例えば露光装置
のステージ用部材においては１００ｎｍ（０．１０μ
ｍ）以下の位置決め精度が要求され、露光の位置合わせ
誤差が製品の品質向上や歩留まり向上に大きな影響を及
ぼしているのが現状である。
ない、回路の微細化が急速に進められ、その線幅もサブ
ミクロンオーダーのレベルまで高精密化しつつある。こ
のため、シリコンウエハに高精密回路を形成するための
露光装置に対して高い精度が要求され、例えば露光装置
のステージ用部材においては１００ｎｍ（０．１０μ
ｍ）以下の位置決め精度が要求され、露光の位置合わせ
誤差が製品の品質向上や歩留まり向上に大きな影響を及
ぼしているのが現状である。
【０００５】半導体製造装置用として一般に用いられて
きたアルミナ、窒化ケイ素などのセラミックスの室温付
近における熱膨張係数はそれぞれ５×１０-6／℃、１．
５×１０-6／℃程度であり、確かに金属よりは熱膨張係
数が小さいものの、それでも雰囲気温度が０．１℃変化
すると数１００ｎｍ（０．１μｍ）の変形が発生するこ
とになる。半導体製造工程のうち露光等の精密な工程で
はこの変化が大きな問題となってきており、従来のセラ
ミックスでは精度が低く生産性の低下をもたらしてい
る。
きたアルミナ、窒化ケイ素などのセラミックスの室温付
近における熱膨張係数はそれぞれ５×１０-6／℃、１．
５×１０-6／℃程度であり、確かに金属よりは熱膨張係
数が小さいものの、それでも雰囲気温度が０．１℃変化
すると数１００ｎｍ（０．１μｍ）の変形が発生するこ
とになる。半導体製造工程のうち露光等の精密な工程で
はこの変化が大きな問題となってきており、従来のセラ
ミックスでは精度が低く生産性の低下をもたらしてい
る。
【０００６】これに対して、ユークリプタイト系焼結体
は、熱膨張係数が小さく、上記のような露光精度に対す
る問題点はある程度解決されると考えられる。
は、熱膨張係数が小さく、上記のような露光精度に対す
る問題点はある程度解決されると考えられる。
【０００７】ところが、従来のユークリプタイト系焼結
体は焼成温度幅が狭いため、緻密化が難しく、緻密化し
ても液相生成によると思われるボイドの多い焼結体しか
得られない。したがって、露光装置のステージ位置測定
用ミラーや真空チャック等の表面コーティングが必要な
部材のように表面の平滑性が必要となる場合には適用が
困難である。例えば、露光位置測定用ミラーの場合に
は、ボイド等の凹凸の存在は測距用レーザーの乱反射の
原因となり、位置測定に致命的な問題となる。
体は焼成温度幅が狭いため、緻密化が難しく、緻密化し
ても液相生成によると思われるボイドの多い焼結体しか
得られない。したがって、露光装置のステージ位置測定
用ミラーや真空チャック等の表面コーティングが必要な
部材のように表面の平滑性が必要となる場合には適用が
困難である。例えば、露光位置測定用ミラーの場合に
は、ボイド等の凹凸の存在は測距用レーザーの乱反射の
原因となり、位置測定に致命的な問題となる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】本発明はかかる事情に
鑑みてなされたものであって、低熱膨張性で気孔率が小
さくボイドの少ない緻密質低熱膨張セラミックスおよび
その製造方法を提供することを目的とする。また、この
ような緻密質低熱膨張を用いた半導体製造装置用部材を
提供することを目的とする。
鑑みてなされたものであって、低熱膨張性で気孔率が小
さくボイドの少ない緻密質低熱膨張セラミックスおよび
その製造方法を提供することを目的とする。また、この
ような緻密質低熱膨張を用いた半導体製造装置用部材を
提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明者等は、上記課題
を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、低熱膨張のユーク
リプタイトに窒化ケイ素および／または炭化ケイ素を複
合することにより優れた低熱膨張特性を維持しつつ気孔
率が小さくボイドの少ない焼結体が得られ、半導体製造
装置用部材として適したものとなることを見出し、本発
明を完成するに至った。
を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、低熱膨張のユーク
リプタイトに窒化ケイ素および／または炭化ケイ素を複
合することにより優れた低熱膨張特性を維持しつつ気孔
率が小さくボイドの少ない焼結体が得られ、半導体製造
装置用部材として適したものとなることを見出し、本発
明を完成するに至った。
【００１０】すなわち、本発明は、第１に、ユークリプ
タイトと窒化ケイ素および／または炭化ケイ素とから実
質的になり、気孔率が０．５％以下、最大ボイド径１０
μｍ以下、１０〜４０℃における熱膨張係数が１×１０
-6／℃以下であることを特徴とする緻密質低熱膨張セラ
ミックスを提供する。
タイトと窒化ケイ素および／または炭化ケイ素とから実
質的になり、気孔率が０．５％以下、最大ボイド径１０
μｍ以下、１０〜４０℃における熱膨張係数が１×１０
-6／℃以下であることを特徴とする緻密質低熱膨張セラ
ミックスを提供する。
【００１１】本発明は、第２に、上記第１において、ユ
ークリプタイト２５〜９５重量％、窒化ケイ素および／
または炭化ケイ素５〜７５重量％から実質的になること
を特徴とする緻密質低熱膨張セラミックスを提供する。
ークリプタイト２５〜９５重量％、窒化ケイ素および／
または炭化ケイ素５〜７５重量％から実質的になること
を特徴とする緻密質低熱膨張セラミックスを提供する。
【００１２】本発明は、第３に、ユークリプタイト２５
〜９５重量％、窒化ケイ素および／または炭化ケイ素５
〜７５重量％から実質的になる原料粉末を所定形状に成
形後、相対密度９０％以上に焼結し、さらに１０００〜
１５５０℃の温度の加圧雰囲気で熱処理することを特徴
とする緻密質低熱膨張セラミックスの製造方法を提供す
る。
〜９５重量％、窒化ケイ素および／または炭化ケイ素５
〜７５重量％から実質的になる原料粉末を所定形状に成
形後、相対密度９０％以上に焼結し、さらに１０００〜
１５５０℃の温度の加圧雰囲気で熱処理することを特徴
とする緻密質低熱膨張セラミックスの製造方法を提供す
る。
【００１３】本発明は、第４に、ユークリプタイトと窒
化ケイ素および／または炭化ケイ素とから実質的にな
り、気孔率が０．５％以下、最大ボイド径１０μｍ以
下、１０〜４０℃における熱膨張係数が１×１０-6／℃
以下の緻密質低膨張セラミックスで構成されたことを特
徴とする半導体製造装置用部材を提供する。
化ケイ素および／または炭化ケイ素とから実質的にな
り、気孔率が０．５％以下、最大ボイド径１０μｍ以
下、１０〜４０℃における熱膨張係数が１×１０-6／℃
以下の緻密質低膨張セラミックスで構成されたことを特
徴とする半導体製造装置用部材を提供する。
【００１４】本発明は、第５に、上記第４において、緻
密質低膨張セラミックスが、ユークリプタイト２５〜９
５重量％、窒化ケイ素および／または炭化ケイ素５〜７
５重量％から実質的になることを特徴とする半導体製造
装置用部材を提供する。
密質低膨張セラミックスが、ユークリプタイト２５〜９
５重量％、窒化ケイ素および／または炭化ケイ素５〜７
５重量％から実質的になることを特徴とする半導体製造
装置用部材を提供する。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下、本発明について詳細に説明
する。本発明の緻密質低熱膨張セラミックスは、ユーク
リプタイトと窒化ケイ素および／または炭化ケイ素とか
ら実質的になり、気孔率が０．５％以下、最大ボイド径
１０μｍ以下、１０〜４０℃における熱膨張係数が１×
１０-6／℃以下である。
する。本発明の緻密質低熱膨張セラミックスは、ユーク
リプタイトと窒化ケイ素および／または炭化ケイ素とか
ら実質的になり、気孔率が０．５％以下、最大ボイド径
１０μｍ以下、１０〜４０℃における熱膨張係数が１×
１０-6／℃以下である。
【００１６】ユークリプタイトは、一般式Ｌｉ2Ｏ・Ａ
ｌ2Ｏ3・２ＳｉＯ2で表され、熱膨張係数が小さく焼結
体を低熱膨張化するための重要な成分である。また、ユ
ークリプタイトに窒化ケイ素、炭化ケイ素を複合化させ
ることにより、焼結体の熱膨張係数をあまり上昇させる
ことなく焼結性を向上させ、焼結体の気孔率を小さくか
つボイドを少なくして緻密化することができる。
ｌ2Ｏ3・２ＳｉＯ2で表され、熱膨張係数が小さく焼結
体を低熱膨張化するための重要な成分である。また、ユ
ークリプタイトに窒化ケイ素、炭化ケイ素を複合化させ
ることにより、焼結体の熱膨張係数をあまり上昇させる
ことなく焼結性を向上させ、焼結体の気孔率を小さくか
つボイドを少なくして緻密化することができる。
【００１７】気孔率を０．５％以下、最大ボイド径１０
μｍ以下としたのは、これらの値を超えると表面に均質
なコーティングを形成することが困難になり、露光装置
のステージ位置測定用ミラーや真空チャック等の表面コ
ーティングが必要な部材に適さないものとなるからであ
る。より好ましくは気孔率０．１％、最大ボイド径５μ
ｍ以下である。
μｍ以下としたのは、これらの値を超えると表面に均質
なコーティングを形成することが困難になり、露光装置
のステージ位置測定用ミラーや真空チャック等の表面コ
ーティングが必要な部材に適さないものとなるからであ
る。より好ましくは気孔率０．１％、最大ボイド径５μ
ｍ以下である。
【００１８】１０〜４０℃における熱膨張係数を１×１
０-6／℃以下としたのは、１×１０ -6／℃を超えると僅
かな温度差によっても膨張量や収縮量が要求を満たすこ
とができなくなり、半導体製造装置用部材として適用が
困難となるからである。より好ましくは０．７×１０-6
／℃以下、さらに好ましくは０．５×１０-6／℃以下で
ある。
０-6／℃以下としたのは、１×１０ -6／℃を超えると僅
かな温度差によっても膨張量や収縮量が要求を満たすこ
とができなくなり、半導体製造装置用部材として適用が
困難となるからである。より好ましくは０．７×１０-6
／℃以下、さらに好ましくは０．５×１０-6／℃以下で
ある。
【００１９】本発明の緻密質低膨張セラミックスは、ユ
ークリプタイト２５〜９５重量％、窒化ケイ素および／
または炭化ケイ素５〜７５重量％から実質的になること
が好ましい。
ークリプタイト２５〜９５重量％、窒化ケイ素および／
または炭化ケイ素５〜７５重量％から実質的になること
が好ましい。
【００２０】焼結体を低熱膨張化するユークリプタイト
の量が２５重量％より少ないと熱膨張係数が高くなり、
逆にユークリプタイトが９５重量％を超えるとユークリ
プタイト１００％に近づき焼結体中にマイクロクラック
が発生するため好ましくない。より好ましくは３５〜８
５重量％であり、さらに好ましくは４５〜８０重量％で
ある。なお、上記マイクロクラックは、ユークリプタイ
トの結晶軸毎の熱膨張係数の異方性によって生じるもの
である。
の量が２５重量％より少ないと熱膨張係数が高くなり、
逆にユークリプタイトが９５重量％を超えるとユークリ
プタイト１００％に近づき焼結体中にマイクロクラック
が発生するため好ましくない。より好ましくは３５〜８
５重量％であり、さらに好ましくは４５〜８０重量％で
ある。なお、上記マイクロクラックは、ユークリプタイ
トの結晶軸毎の熱膨張係数の異方性によって生じるもの
である。
【００２１】また、窒化ケイ素および／または炭化ケイ
素の量が５重量％より少ないとマイクロクラックの多い
焼結体となり、７５重量％を超えると熱膨張係数が大き
くなって１×１０-6／℃以下を達成することができず、
焼結性も悪くなる。より好ましくは１５〜６５重量％、
さらに好ましくは２０〜５５重量％である。なお、１０
〜４０℃における熱膨張係数は、窒化ケイ素が１．５×
１０-6／℃程度であり、炭化ケイ素が２．５×１０-6／
℃程度であるから、１０〜４０℃における熱膨張係数が
１×１０-6／℃以下の範囲になる量は自ずから両者で異
なっている。ユークリプタイトに窒化ケイ素のみを添加
する場合には７５重量％程度で１×１０ -6／℃以下の値
が得られるが、炭化ケイ素のみの場合には５５重量％を
超えると１×１０-6／℃以下の値は困難となる。
素の量が５重量％より少ないとマイクロクラックの多い
焼結体となり、７５重量％を超えると熱膨張係数が大き
くなって１×１０-6／℃以下を達成することができず、
焼結性も悪くなる。より好ましくは１５〜６５重量％、
さらに好ましくは２０〜５５重量％である。なお、１０
〜４０℃における熱膨張係数は、窒化ケイ素が１．５×
１０-6／℃程度であり、炭化ケイ素が２．５×１０-6／
℃程度であるから、１０〜４０℃における熱膨張係数が
１×１０-6／℃以下の範囲になる量は自ずから両者で異
なっている。ユークリプタイトに窒化ケイ素のみを添加
する場合には７５重量％程度で１×１０ -6／℃以下の値
が得られるが、炭化ケイ素のみの場合には５５重量％を
超えると１×１０-6／℃以下の値は困難となる。
【００２２】本発明の緻密質低熱膨張セラミックスは、
気孔率が０．５％以下、最大ボイド径１０μｍ以下、１
０〜４０℃における熱膨張係数が１×１０-6／℃以下を
満たす限り、ユークリプタイトならびに窒化ケイ素およ
び／または炭化ケイ素以外に、製造上の不可避的不純物
や、焼結性や特性向上のために他の微量成分を含有して
もよい。また、ユークリプタイト粒子と窒化ケイ素粒子
との界面および／またはユークリプタイト粒子と炭化ケ
イ素粒子との界面にはガラス相または結晶相として粒界
相が存在してもよい。ただし、このような粒界相が量的
に多すぎると、焼結体の熱膨張率が大きくなり、ユーク
リプタイトの優れた低熱膨張特性が発揮されないため好
ましくない。
気孔率が０．５％以下、最大ボイド径１０μｍ以下、１
０〜４０℃における熱膨張係数が１×１０-6／℃以下を
満たす限り、ユークリプタイトならびに窒化ケイ素およ
び／または炭化ケイ素以外に、製造上の不可避的不純物
や、焼結性や特性向上のために他の微量成分を含有して
もよい。また、ユークリプタイト粒子と窒化ケイ素粒子
との界面および／またはユークリプタイト粒子と炭化ケ
イ素粒子との界面にはガラス相または結晶相として粒界
相が存在してもよい。ただし、このような粒界相が量的
に多すぎると、焼結体の熱膨張率が大きくなり、ユーク
リプタイトの優れた低熱膨張特性が発揮されないため好
ましくない。
【００２３】本発明の緻密質低熱膨張セラミックスは、
半導体素子を製造する際に用いられる真空装置構造体、
サセプタ、真空チャック、静電チャック、露光装置にお
けるステージやステージ位置測定用ミラー、あるいはこ
れらの支持部材、さらには半導体製造プロセスに用いら
れる各種治具等の半導体製造装置部材に好適に使用する
ことができ、本発明は上記緻密質熱膨張セラミックスで
構成されたこれら半導体製造装置部材をも対象とする。
特に、露光装置の位置測定用ミラーや、真空チャックな
どの表面コーティングが必要な部材のように表面の平滑
性が必要な場合に最も好適である。
半導体素子を製造する際に用いられる真空装置構造体、
サセプタ、真空チャック、静電チャック、露光装置にお
けるステージやステージ位置測定用ミラー、あるいはこ
れらの支持部材、さらには半導体製造プロセスに用いら
れる各種治具等の半導体製造装置部材に好適に使用する
ことができ、本発明は上記緻密質熱膨張セラミックスで
構成されたこれら半導体製造装置部材をも対象とする。
特に、露光装置の位置測定用ミラーや、真空チャックな
どの表面コーティングが必要な部材のように表面の平滑
性が必要な場合に最も好適である。
【００２４】セラミックス表面に施されるコーティング
としては、ＴｉＮ、Ａｌ2Ｏ3、ダイヤモンド、ダイヤモ
ンドライクカーボン（ＤＬＣ）等を好適に用いることが
でき、これらを０．５〜１０μｍの膜厚で被覆すること
が好ましい。
としては、ＴｉＮ、Ａｌ2Ｏ3、ダイヤモンド、ダイヤモ
ンドライクカーボン（ＤＬＣ）等を好適に用いることが
でき、これらを０．５〜１０μｍの膜厚で被覆すること
が好ましい。
【００２５】本発明の緻密質低熱膨張セラミックスを製
造するためには、例えば平均粒径が１０μｍ以下のユー
クリプタイト粉末２５〜９５重量％、好ましくは３５〜
８５重量％に対して、平均粒径が１０μｍ以下の窒化ケ
イ素および／または炭化ケイ素粉末を５〜７５重量％、
好ましくは１５〜６５重量％の割合で秤量し配合する。
このような比率で各粉末を配合した後、ボールミルなど
により十分に混合し、所定形状に所望の成形手段、例え
ば、金型プレス、冷間静水圧プレス、押出し成形等によ
り任意の形状に成形する。
造するためには、例えば平均粒径が１０μｍ以下のユー
クリプタイト粉末２５〜９５重量％、好ましくは３５〜
８５重量％に対して、平均粒径が１０μｍ以下の窒化ケ
イ素および／または炭化ケイ素粉末を５〜７５重量％、
好ましくは１５〜６５重量％の割合で秤量し配合する。
このような比率で各粉末を配合した後、ボールミルなど
により十分に混合し、所定形状に所望の成形手段、例え
ば、金型プレス、冷間静水圧プレス、押出し成形等によ
り任意の形状に成形する。
【００２６】次に、このようにして作製した成形体を相
対密度９０％以上、好ましくは９５％以上に焼成する。
相対密度９０％以上に緻密化するためには、上記の組成
からなる成形体を例えばＮ2等の不活性ガス雰囲気中で
１１００〜１５５０℃で１〜１０時間程度焼成する。こ
の際に、焼結体の密度を９０％以上にするのは、９０％
未満では、焼結体中の気孔中に高圧ガスがトラップされ
てしまい、その後に以下に示す高圧雰囲気での熱処理を
施してもボイドを減少することができないためである。
対密度９０％以上、好ましくは９５％以上に焼成する。
相対密度９０％以上に緻密化するためには、上記の組成
からなる成形体を例えばＮ2等の不活性ガス雰囲気中で
１１００〜１５５０℃で１〜１０時間程度焼成する。こ
の際に、焼結体の密度を９０％以上にするのは、９０％
未満では、焼結体中の気孔中に高圧ガスがトラップされ
てしまい、その後に以下に示す高圧雰囲気での熱処理を
施してもボイドを減少することができないためである。
【００２７】得られた焼結体に、例えばＮ2、Ａｒ等の
ガスの加圧雰囲気で熱処理を施す。この際の加圧熱処理
は、圧力１０ＭＰａ程度、温度１０００〜１５５０℃、
好ましくは１１００〜１４００℃で１〜５時間程度行う
ことにより、相対密度９９．５％以上、すなわち気孔率
０．５％以下、最大ボイド径１０μｍ以下に緻密化する
ことができる。処理温度が１０００℃よりも低いとボイ
ドを低減することができず、１５５０℃を超えると試料
の一部が溶融するおそれがある。
ガスの加圧雰囲気で熱処理を施す。この際の加圧熱処理
は、圧力１０ＭＰａ程度、温度１０００〜１５５０℃、
好ましくは１１００〜１４００℃で１〜５時間程度行う
ことにより、相対密度９９．５％以上、すなわち気孔率
０．５％以下、最大ボイド径１０μｍ以下に緻密化する
ことができる。処理温度が１０００℃よりも低いとボイ
ドを低減することができず、１５５０℃を超えると試料
の一部が溶融するおそれがある。
【００２８】以上のような製造方法によって、最終的
に、気孔率０．５％以下、最大ボイド径１０μｍ以下の
緻密質の低熱膨張セラミックスを得ることができる。
に、気孔率０．５％以下、最大ボイド径１０μｍ以下の
緻密質の低熱膨張セラミックスを得ることができる。
【００２９】
【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。ま
ず、平均粒径が３μｍのユークリプタイト粉末、窒化ケ
イ素粉末、炭化ケイ素粉末を表１に示す割合で配合し、
ボールミルで２４時間混合した。この混合粉末を１ｔｏ
ｎｆ／ｃｍ2の圧力で金型成形して成形体を作製した。
ず、平均粒径が３μｍのユークリプタイト粉末、窒化ケ
イ素粉末、炭化ケイ素粉末を表１に示す割合で配合し、
ボールミルで２４時間混合した。この混合粉末を１ｔｏ
ｎｆ／ｃｍ2の圧力で金型成形して成形体を作製した。
【００３０】この成形体を窒素雰囲気中で表１に示す温
度で５時間焼成した。得られた焼結体についてアルキメ
デス法によって相対密度を測定し、その結果を表１に示
した。焼成後、さらに、表１に示した温度における圧力
１５０ＭＰａの高圧雰囲気中で熱処理を１時間施した。
度で５時間焼成した。得られた焼結体についてアルキメ
デス法によって相対密度を測定し、その結果を表１に示
した。焼成後、さらに、表１に示した温度における圧力
１５０ＭＰａの高圧雰囲気中で熱処理を１時間施した。
【００３１】この熱処理後または熱処理前の焼結体を研
磨し、３×４×１５ｍｍの大きさに研削加工し、このセ
ラミックスの１０〜４０℃の熱膨張係数を測定した。ま
た、熱処理後に室温での気孔率および最大ボイド径を測
定した。その結果を表１に示す。
磨し、３×４×１５ｍｍの大きさに研削加工し、このセ
ラミックスの１０〜４０℃の熱膨張係数を測定した。ま
た、熱処理後に室温での気孔率および最大ボイド径を測
定した。その結果を表１に示す。
【００３２】表１に示すように、窒化ケイ素および／ま
たは炭化ケイ素の含有量が５重量％未満である試料Ｎ
ｏ．１（ユークリプタイト１００重量％）では、焼結体
中に亀裂が発生し、本質的に問題を有するものであった
ため、気孔率ボイド径の確認を行うまでに至らなかっ
た。また、窒化ケイ素１００重量％の試料Ｎｏ．２、炭
化ケイ素１００重量％の試料Ｎｏ．３は、熱処理前にい
ずれも熱膨張係数が１×１０-6／℃を超えていた。その
ため加圧熱処理は行わなかった。また、窒化ケイ素が７
５重量％を超えた試料Ｎｏ．４については熱膨張係数が
１×１０-6／℃を超えているため、半導体製造装置用部
材としては不適当であった。また、炭化ケイ素が単独で
添加され、その量が６０重量％の試料Ｎｏ．１５、なら
びに窒化ケイ素および炭化ケイ素が３５重量％ずつ添加
された試料Ｎｏ．２３も熱膨張係数が１×１０-6／℃を
超えているため、半導体製造装置用部材としては不適当
であった。このため、これらについては、他の特性は評
価しなかった。
たは炭化ケイ素の含有量が５重量％未満である試料Ｎ
ｏ．１（ユークリプタイト１００重量％）では、焼結体
中に亀裂が発生し、本質的に問題を有するものであった
ため、気孔率ボイド径の確認を行うまでに至らなかっ
た。また、窒化ケイ素１００重量％の試料Ｎｏ．２、炭
化ケイ素１００重量％の試料Ｎｏ．３は、熱処理前にい
ずれも熱膨張係数が１×１０-6／℃を超えていた。その
ため加圧熱処理は行わなかった。また、窒化ケイ素が７
５重量％を超えた試料Ｎｏ．４については熱膨張係数が
１×１０-6／℃を超えているため、半導体製造装置用部
材としては不適当であった。また、炭化ケイ素が単独で
添加され、その量が６０重量％の試料Ｎｏ．１５、なら
びに窒化ケイ素および炭化ケイ素が３５重量％ずつ添加
された試料Ｎｏ．２３も熱膨張係数が１×１０-6／℃を
超えているため、半導体製造装置用部材としては不適当
であった。このため、これらについては、他の特性は評
価しなかった。
【００３３】これに対して、ユークリプタイト２５〜９
５重量％、窒化ケイ素および／または炭化ケイ素５〜７
５重量％の試料Ｎｏ．５〜１４、１６〜２２、２４〜３
９は、気孔率が０．５％以下、最大ボイド径１０μｍ以
下であり、１０〜４０℃における熱膨張係数が１×１０
-6／℃以下を満たしており、半導体製造装置用部材とし
て適したものであった。
５重量％、窒化ケイ素および／または炭化ケイ素５〜７
５重量％の試料Ｎｏ．５〜１４、１６〜２２、２４〜３
９は、気孔率が０．５％以下、最大ボイド径１０μｍ以
下であり、１０〜４０℃における熱膨張係数が１×１０
-6／℃以下を満たしており、半導体製造装置用部材とし
て適したものであった。
【００３４】次に、ユークリプタイト粉末７５重量％に
それぞれ窒化ケイ素および炭化ケイ素を２５重量％を加
えた成形体を１２５０℃で焼成し、９００℃および１６
５０℃で高圧熱処理した（試料Ｎｏ．３０，３１）。ま
た、１０５０℃で焼成した後に１３５０℃で高圧熱処理
した（試料Ｎｏ．３２）。
それぞれ窒化ケイ素および炭化ケイ素を２５重量％を加
えた成形体を１２５０℃で焼成し、９００℃および１６
５０℃で高圧熱処理した（試料Ｎｏ．３０，３１）。ま
た、１０５０℃で焼成した後に１３５０℃で高圧熱処理
した（試料Ｎｏ．３２）。
【００３５】高圧熱処理の温度が１５５０℃を超える試
料Ｎｏ．３１は試料の一部が溶融した。また、高圧熱処
理の温度が１０００℃よりも低い試料Ｎｏ．３０は気孔
率が０．５％を超えた。また、加圧前の相対密度が９０
％よりも低い試料Ｎｏ．３２は高圧熱処理後の、気孔率
が０．５％以下、最大ボイド径が１０μｍ以下にならな
かった。
料Ｎｏ．３１は試料の一部が溶融した。また、高圧熱処
理の温度が１０００℃よりも低い試料Ｎｏ．３０は気孔
率が０．５％を超えた。また、加圧前の相対密度が９０
％よりも低い試料Ｎｏ．３２は高圧熱処理後の、気孔率
が０．５％以下、最大ボイド径が１０μｍ以下にならな
かった。
【００３６】
【表１】
【００３７】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
低熱膨張のユークリプタイトに窒化ケイ素および／また
は炭化ケイ素を複合することにより、優れた低熱膨張特
性と緻密性を有するセラミックスが得られる。このよう
な緻密質低熱膨張セラミックスを真空装置構造体、サセ
プタ、真空チャック、静電チャック、露光装置における
ステージやステージ位置測定用ミラー、あるいはこれら
の支持部材、さらには半導体製造プロセスに用いられる
各種治具等の半導体製造装置用部材に用いることによ
り、雰囲気の温度変化に対しても寸法の変化が少なく、
また表面の平滑性を向上させることができ、著しく処理
精度を高めることができ、半導体素子の品質と量産性を
高めることができる。
低熱膨張のユークリプタイトに窒化ケイ素および／また
は炭化ケイ素を複合することにより、優れた低熱膨張特
性と緻密性を有するセラミックスが得られる。このよう
な緻密質低熱膨張セラミックスを真空装置構造体、サセ
プタ、真空チャック、静電チャック、露光装置における
ステージやステージ位置測定用ミラー、あるいはこれら
の支持部材、さらには半導体製造プロセスに用いられる
各種治具等の半導体製造装置用部材に用いることによ
り、雰囲気の温度変化に対しても寸法の変化が少なく、
また表面の平滑性を向上させることができ、著しく処理
精度を高めることができ、半導体素子の品質と量産性を
高めることができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｌ 21/68 Ｈ０１Ｌ 21/30 ５０３Ｚ Ｆターム(参考） 4G001 BA22 BA32 BA65 BB22 BB32 BB65 BC52 BC55 BD05 BE33 4G030 AA02 AA36 AA37 AA47 AA52 AA67 BA18 BA24 HA25 5F031 HA02 PA11 5F045 BB08 EC05 EM09 5F046 CB02 CC01 CC10
Claims (5)
- 【請求項１】 ユークリプタイトと窒化ケイ素および／
または炭化ケイ素とから実質的になり、気孔率が０．５
％以下、最大ボイド径１０μｍ以下、１０〜４０℃にお
ける熱膨張係数が１×１０-6／℃以下であることを特徴
とする緻密質低熱膨張セラミックス。 - 【請求項２】 ユークリプタイト２５〜９５重量％、窒
化ケイ素および／または炭化ケイ素５〜７５重量％から
実質的になることを特徴とする請求項１に記載の緻密質
低熱膨張セラミックス。 - 【請求項３】 ユークリプタイト２５〜９５重量％、窒
化ケイ素および／または炭化ケイ素５〜７５重量％から
実質的になる原料粉末を所定形状に成形後、相対密度９
０％以上に焼結し、さらに１０００〜１５５０℃の温度
の加圧雰囲気で熱処理することを特徴とする緻密質低熱
膨張セラミックスの製造方法。 - 【請求項４】 ユークリプタイトと窒化ケイ素および／
または炭化ケイ素とから実質的になり、気孔率が０．５
％以下、最大ボイド径１０μｍ以下、１０〜４０℃にお
ける熱膨張係数が１×１０-6／℃以下の緻密質低膨張セ
ラミックスで構成されたことを特徴とする半導体製造装
置用部材。 - 【請求項５】 前記緻密質低膨張セラミックスは、ユー
クリプタイト２５〜９５重量％、窒化ケイ素および／ま
たは炭化ケイ素５〜７５重量％から実質的になることを
特徴とする請求項４に記載の半導体製造装置用部材。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000122549A JP2001302340A (ja) | 2000-04-24 | 2000-04-24 | 緻密質低熱膨張セラミックスおよびその製造方法ならびに半導体製造装置用部材 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000122549A JP2001302340A (ja) | 2000-04-24 | 2000-04-24 | 緻密質低熱膨張セラミックスおよびその製造方法ならびに半導体製造装置用部材 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001302340A true JP2001302340A (ja) | 2001-10-31 |
Family
ID=18633012
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000122549A Pending JP2001302340A (ja) | 2000-04-24 | 2000-04-24 | 緻密質低熱膨張セラミックスおよびその製造方法ならびに半導体製造装置用部材 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001302340A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7696116B2 (en) | 2006-03-23 | 2010-04-13 | Colorado School Of Mines | Implementing a pressure-induced phase transformation in beta-eucryptite to impart toughening |
| US20120115707A1 (en) * | 2010-04-30 | 2012-05-10 | Thales | Process for Manufacturing a Ceramic Composite Based on Silicon Nitride and Beta-Eucryptite |
| JP2014065635A (ja) * | 2012-09-26 | 2014-04-17 | Taiheiyo Cement Corp | 低熱膨張セラミックスおよびその製造方法 |
| CN107324809A (zh) * | 2017-07-11 | 2017-11-07 | 深圳市商德先进陶瓷股份有限公司 | 多孔碳化硅陶瓷及其制备方法和应用 |
-
2000
- 2000-04-24 JP JP2000122549A patent/JP2001302340A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7696116B2 (en) | 2006-03-23 | 2010-04-13 | Colorado School Of Mines | Implementing a pressure-induced phase transformation in beta-eucryptite to impart toughening |
| US20120115707A1 (en) * | 2010-04-30 | 2012-05-10 | Thales | Process for Manufacturing a Ceramic Composite Based on Silicon Nitride and Beta-Eucryptite |
| US8486851B2 (en) * | 2010-04-30 | 2013-07-16 | Thales | Process for manufacturing a ceramic composite based on silicon nitride and β-eucryptite |
| JP2014065635A (ja) * | 2012-09-26 | 2014-04-17 | Taiheiyo Cement Corp | 低熱膨張セラミックスおよびその製造方法 |
| CN107324809A (zh) * | 2017-07-11 | 2017-11-07 | 深圳市商德先进陶瓷股份有限公司 | 多孔碳化硅陶瓷及其制备方法和应用 |
| CN107324809B (zh) * | 2017-07-11 | 2020-04-03 | 深圳市商德先进陶瓷股份有限公司 | 多孔碳化硅陶瓷及其制备方法和应用 |
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