JP2002029830A - Plasma resistant member and method for manufacturing the same - Google Patents
Plasma resistant member and method for manufacturing the sameInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、耐プラズマ性部材
およびその製造方法に係り、さらに詳しくはハロゲン系
腐食性ガス雰囲気下で、すぐれた耐プラズマ性を呈する
耐プラズマ性部材およびその製造方法に関する。The present invention relates to a plasma-resistant member and a method of manufacturing the same, and more particularly, to a plasma-resistant member exhibiting excellent plasma resistance in a halogen-based corrosive gas atmosphere and a method of manufacturing the same. .
【０００２】[0002]
【従来の技術】半導体装置の製造工程においては、半導
体ウエハーに微細な加工を施すエッチング装置やスパッ
タリング装置、あるいは半導体ウエハーに成膜を施すＣ
ＶＤ装置などが使用されている。そして、これらの製造
装置では、高集積化を目的としてプラズマ発生機構を備
えた構成が採られている。たとえば、図１に構成の概略
を示すように、マイクロ波発生室１および処理室２を有
する電子サイクロトロン共鳴を用いたエッチング装置が
知られている。2. Description of the Related Art In a semiconductor device manufacturing process, an etching apparatus or a sputtering apparatus for performing fine processing on a semiconductor wafer or a C for forming a film on a semiconductor wafer is used.
VD devices and the like are used. These manufacturing apparatuses employ a configuration having a plasma generating mechanism for the purpose of high integration. For example, as schematically shown in FIG. 1, an etching apparatus using electron cyclotron resonance having a microwave generation chamber 1 and a processing chamber 2 is known.
【０００３】ここで、マイクロ波発生室１と処理室２と
は、マイクロ波導入窓３で離隔されており、また、処理
室２の外周には磁界を形成するコイル４が配置されてい
る。さらに、処理室２は、エッチングガスを供給するガ
ス供給口５と、処理室２内を真空排気するガス排気口６
と、処理室２内を監視する監視窓７とを有するととも
に、処理室２内には、半導体ウエハー８を直接もしくは
サセプター（図示省略）を介して支持する支持・載置台
９が設置されている。[0003] Here, the microwave generation chamber 1 and the processing chamber 2 are separated from each other by a microwave introduction window 3, and a coil 4 for forming a magnetic field is arranged around the processing chamber 2. Further, the processing chamber 2 has a gas supply port 5 for supplying an etching gas, and a gas exhaust port 6 for evacuating the processing chamber 2 to a vacuum.
And a monitoring window 7 for monitoring the inside of the processing chamber 2, and a support / mounting table 9 for supporting the semiconductor wafer 8 directly or via a susceptor (not shown) is installed in the processing chamber 2. .
【０００４】そして、このエッチング装置によるエッチ
ングは、次のように行われる。すなわち、支持・載置台
９面に半導体ウエハー８を載置し、処理室２内を真空化
した後に、エッチングガスを供給する。一方、マイクロ
波発生室１からマイクロ波導入窓３を介して、マイクロ
波を処理室２内に導入するとともに、コイル４に通電し
て磁界を発生させることにより、高密度のプラズマを発
生させる。このプラズマエネルギーによって、エッチン
グガスを原子状態に分解して、半導体ウエハー８面のエ
ッチングが行われる。[0004] Etching by this etching apparatus is performed as follows. That is, after the semiconductor wafer 8 is mounted on the support / mounting table 9 and the inside of the processing chamber 2 is evacuated, the etching gas is supplied. On the other hand, high-density plasma is generated by introducing a microwave from the microwave generation chamber 1 into the processing chamber 2 via the microwave introduction window 3 and energizing the coil 4 to generate a magnetic field. The etching energy is decomposed into an atomic state by the plasma energy, and the surface of the semiconductor wafer 8 is etched.
【０００５】ところで、この種の製造装置では、エッチ
ングガスとして塩素系ガス（たとえば塩化ホウ素（ＢＣ
ｌ）など）を、もしくはフッ素系ガス（たとえばフッ化
炭素（ＣＦ４）など）の腐食性ガスを使用する。したが
って、処理室２の内壁部、監視窓７、マイクロ波導入窓
３、支持・載置台９など、腐食性ガス雰囲気下でプラズ
マに曝される構成部材については、耐プラズマ性が要求
される。このような要求に対応して、上記耐プラズマ性
部材として、アルミナ系燒結体、窒化ケイ素系燒結体、
窒化アルミニウム系焼結体などが使用されている。In this type of manufacturing apparatus, a chlorine-based gas (such as boron chloride (BC) is used as an etching gas.
1)) or a corrosive gas such as a fluorine-based gas (for example, fluorocarbon (CF 4 )). Therefore, components that are exposed to plasma in a corrosive gas atmosphere, such as the inner wall of the processing chamber 2, the monitoring window 7, the microwave introduction window 3, and the support / mounting table 9, are required to have plasma resistance. In response to such requirements, alumina-based sintered bodies, silicon nitride-based sintered bodies,
Aluminum nitride-based sintered bodies and the like are used.
【０００６】[0006]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記ア
ルミナ系燒結体、窒化ケイ素系燒結体、窒化アルミニウ
ム系焼結体などの耐プラズマ性部材は、腐食性ガス雰囲
気下でプラズマに曝されると徐々に腐食が進行して、表
面を構成する結晶粒子が離脱するため、いわゆるパーテ
ィクル汚染を生じる。すなわち、離脱したパーティクル
が、半導体ウエハー８や支持・載置台９などに付着し、
エッチングの精度などに悪影響を与え、半導体の性能や
信頼性が損なわれ易いという問題がある。However, plasma-resistant members such as the above-mentioned alumina-based sintered bodies, silicon-nitride-based sintered bodies, and aluminum-nitride-based sintered bodies gradually become exposed to plasma in a corrosive gas atmosphere. Corrosion progresses, and crystal particles constituting the surface are detached, so-called particle contamination occurs. That is, the detached particles adhere to the semiconductor wafer 8, the support / mounting table 9, and the like.
There is a problem that the etching accuracy is adversely affected, and the performance and reliability of the semiconductor are easily impaired.
【０００７】また、ＣＶＤ装置においても、クリーニン
グ時に窒化フッ素（ＮＦ３）などのフッ素系ガスにプラ
ズマ下で曝されるため、耐食性が必要とされている。[0007] Further, the CVD apparatus is also required to have corrosion resistance because it is exposed to a fluorine-based gas such as fluorine nitride (NF 3 ) during cleaning during plasma.
【０００８】上記耐食性の問題に対し、イットリウムア
ルミン酸ガーネット（いわゆるＹＡＧ）焼結体を素材と
する耐プラズマ性部材が提案されている（たとえば特開
平１０−４５４６１号公報、特開平１０−２３６８７１
号公報）。すなわち、ハロゲン系腐食性ガス雰囲気下で
プラズマに曝される表面が、気孔率３％以下のスピネ
ル、コージェライト、イットリウムアルミン酸ガーネッ
トなど、複合酸化物を主体とした焼結体で形成され、か
つ表面を中心線平均粗さ（Ｒａ）１μｍ以下とした耐プ
ラズマ性部材が知られている。In order to solve the above-mentioned problem of corrosion resistance, a plasma-resistant member made of a sintered body of yttrium aluminate garnet (so-called YAG) has been proposed (for example, JP-A-10-45461 and JP-A-10-236871).
No.). That is, the surface exposed to plasma in a halogen-based corrosive gas atmosphere is formed of a sintered body mainly composed of a composite oxide such as spinel having a porosity of 3% or less, cordierite, yttrium aluminate garnet, and the like, and A plasma-resistant member whose surface has a center line average roughness (Ra) of 1 μm or less is known.
【０００９】しかし、このイットリウムアルミン酸ガー
ネット焼結体などは、耐プラズマ性の点ですぐれている
とはいえ、エッチング処理や成膜処理の微細化、あるい
は被加工体の大口径化などに対応し得ない。すなわち、
半導体の製造におけるドライプロセス、特に、エッチン
グプロセスにおいて、エッチング処理の微細化、あるい
は被加工体の大口径化の際、低圧高密度プラズマが使用
されており、従来のプラズマエッチング条件に較べて、
さらに、すぐれた耐プラズマ性が望まれる。However, this sintered body of yttrium aluminate garnet is excellent in plasma resistance, but can be used for miniaturization of an etching process or a film forming process, or a large diameter of a workpiece. I can't. That is,
In the dry process in the manufacture of semiconductors, particularly, in the etching process, when miniaturizing the etching process or increasing the diameter of the workpiece, low-pressure high-density plasma is used, compared to the conventional plasma etching conditions,
Further, excellent plasma resistance is desired.
【００１０】本発明は、上記事情に対処してなされたも
ので、低圧高密度プラズマ曝露に対しても十分耐える耐
プラズマ性部材およびその製造方法の提供を目的とす
る。The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a plasma-resistant member capable of sufficiently withstanding low-pressure, high-density plasma exposure, and a method of manufacturing the same.
【００１１】[0011]
【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、実質
的にイットリウムアルミン酸ガーネット燒結体から成
り、かつ表面粗さ（Ｒａ）０．０１μｍ以下におけるＬ
＊ａ＊ｂ＊表色系での色差が７０以上であることを特徴
とする耐プラズマ性部材である。According to the first aspect of the present invention, there is provided a method for producing a sintered body made of yttrium aluminate garnet and having a surface roughness (Ra) of 0.01 μm or less.
A plasma-resistant member characterized in that the color difference in the * a * b * color system is 70 or more.
【００１２】請求項２の発明は、イットリウムアルミン
酸ガーネット系成形体を仮焼・脱脂処理する工程と、前
記仮焼・脱脂処理した成形体を真空燒結して結晶中の酸
素イオンサイトに欠陥を導入し黒色化する工程と、前記
黒色化させた燒結体を大気雰囲気中、１４００〜１９０
０℃の温度で熱処理し結晶中の酸素欠陥イオンサイトに
酸素を結合させて白色化する工程と、を有することを特
徴とする耐プラズマ性部材の製造方法である。[0012] The invention of claim 2 is a step of calcining and degreasing the yttrium aluminate garnet-based compact, and vacuum-sintering the calcined and degreased compact to remove defects at oxygen ion sites in the crystal. Introducing and blackening, and subjecting the blackened sintered body to 1400 to 190
A process of heat-treating at a temperature of 0 ° C. to bond oxygen to oxygen-deficient ion sites in the crystal to make it white, thereby producing a plasma-resistant member.
【００１３】請求項１および２の発明は、真空燒結によ
り結晶中の酸素イオンサイトに欠陥を導入し黒色化した
後に、大気雰囲気中、１４００〜１９００℃の温度で熱
処理し結晶中の酸素欠陥イオンサイトに酸素を結合さ
せ、表面粗さ（Ｒａ）０．０１μｍ以下におけるＬ＊ａ
＊ｂ＊表色系での色差が７０以上に白色化させたイット
リウムアルミン酸ガーネット系燒結体とした場合、低圧
高密度プラズマ曝露に対しても十分耐える耐プラズマ性
を呈するという知見に基づくものである。According to the first and second aspects of the present invention, oxygen vacancy is introduced into the crystal by vacuum sintering to introduce a defect into the oxygen ion site in the crystal to blacken the crystal and then heat-treat it at a temperature of 1400 to 1900 ° C. in the air atmosphere. Oxygen is bonded to the site, and L * a at a surface roughness (Ra) of 0.01 μm or less.
* B * It is based on the knowledge that the yttrium aluminate garnet-based sintered body whitened to have a color difference of 70 or more in the color system exhibits plasma resistance enough to withstand low-pressure high-density plasma exposure. is there.
【００１４】すなわち、イットリウムアルミン酸ガーネ
ット系燒結体は、その燒結雰囲気によって外観上呈する
色合いが異なり、真空燒結すると結晶中の酸素イオンサ
イトに欠陥が生じて黒色化する。この黒色化イットリウ
ムアルミン酸ガーネット系燒結体を一定の温度範囲内で
熱処理すると、酸素欠陥イオンサイトに酸素が結合して
白色化する。一方、大気中で燒結を行うと結晶中に酸素
イオンサイトに欠陥が生じていないにも拘わらず白色と
ならないでクリーム色化する。ここで、色合いの相違
は、ＪＩＳ Ｚ８７０１−１９９４色の表示方法「Ｌ＊
ａ＊ｂ＊表色系」によるもので、明るさ方向のＬ＊軸を
縦軸にとり、色相の代わりに、赤緑の方向をａ＊軸、黄
と青の方向をｂ＊軸で表し、Ｌ＊は０（黒）〜１００
（白）、ａ＊は＋方向が赤、−方向が緑、ｂ＊は＋方向
が黄、−方向が青で示される。That is, the yttrium aluminate garnet-based sintered body has a different appearance in appearance depending on its sintering atmosphere. When vacuum sintering is performed, defects occur in oxygen ion sites in the crystal, and the crystal turns black. When the blackened yttrium aluminate garnet-based sintered body is heat-treated within a certain temperature range, oxygen is bonded to oxygen-deficient ion sites and whitened. On the other hand, when sintering is performed in the air, the crystals do not become white but become creamy despite no defects in the oxygen ion sites in the crystals. Here, the difference in the color tone is determined according to the method of displaying JIS Z8701-1994 colors "L *
a * b * color system ", the L * axis in the brightness direction is taken on the vertical axis, and instead of the hue, the red-green direction is represented by the a * axis, and the yellow and blue directions are represented by the b * axis, L * is 0 (black) to 100
(White), a * indicates red in the + direction, green in the-direction, b * indicates yellow in the + direction, and blue in the-direction.
【００１５】そして、これら色合いの違ったイットリウ
ムアルミン酸ガーネット系燒結体について、耐プラズマ
性を比較評価したところ、表面粗さ（Ｒａ）が０．０１
μｍ以下に研磨した状態での色差で、白色化させた場合
は、黒色化状態の１．５倍、クリーム色状態の１．３倍
と耐プラズマ性が大幅に向上していることを確認した。
また、白色化させたイットリウムアルミン酸ガーネット
系燒結体、および黒色状態のイットリウムアルミン酸ガ
ーネット系燒結体の各表面状態をＸＰＳ（Ｘ線光電子分
光法）で測定したところ、白色イットリウムアルミン酸
ガーネット系燒結体の方が、高エネルギー側にシフトし
ており、これにより高耐食性を呈すると考えられる。The yttrium aluminate garnet-based sintered bodies having different shades were compared and evaluated for plasma resistance. As a result, the surface roughness (Ra) was 0.01%.
In the case of whitening with a color difference in a state of being polished to not more than μm, it was confirmed that the plasma resistance was significantly improved to 1.5 times that of the black state and 1.3 times that of the cream state. .
When the surface states of the whitened yttrium aluminate garnet-based sintered body and the black yttrium aluminate garnet-based sintered body were measured by XPS (X-ray photoelectron spectroscopy), the white yttrium aluminate garnet-based sintered body was measured. It is thought that the body shifts to the higher energy side, and thereby exhibits higher corrosion resistance.
【００１６】なお、大気雰囲気中での燒結処理で一旦、
クリーム色化したイットリウムアルミン酸ガーネット系
燒結体は、その後、大気雰囲気中、１４００〜１９００
℃の温度で熱処理してもクリーム色を保持している。つ
まり、イットリウムアルミン酸ガーネット系燒結体の白
色化に当たっては、真空燒結により結晶中の酸素イオン
サイトに欠陥を導入し黒色化した後に、クリーム色化の
過程を経ないで、直ちに大気雰囲気中、１４００〜１９
００℃の温度で熱処理し、結晶中の酸素欠陥イオンサイ
トに酸素を結合させる必要がある。In the sintering process in the atmosphere,
The cream-colored yttrium aluminate garnet-based sintered body is then placed in an air atmosphere at 1400 to 1900.
Even when heat-treated at a temperature of ° C., the cream color is maintained. In other words, when whitening the yttrium aluminate garnet-based sintered body, defects are introduced into the oxygen ion sites in the crystal by vacuum sintering to blacken the crystal, and then, without passing through the process of creaming, 1400 in air atmosphere immediately. ~ 19
It is necessary to heat-treat at a temperature of 00 ° C. to bind oxygen to oxygen-deficient ion sites in the crystal.
【００１７】上記白色化のための大気雰囲気中での熱処
理条件は、１４００〜１９００℃、より好ましくは１５
００〜１７００℃の温度が選ばれ、一般的に、処理時間
は５〜１５時間程度である。ここで、熱処理温度が１４
００℃未満では、白色化に要する時間が長く成って生産
性が損なわれ易く、また、１９００℃を超えると燒結体
の融点に近づくため変形などが起こる恐れがあるので、
上記範囲内で選択・設定される。The heat treatment condition in the air atmosphere for whitening is 1400-1900 ° C., more preferably 15 ° C.
A temperature of 00 to 1700 ° C is selected, and generally, the processing time is about 5 to 15 hours. Here, the heat treatment temperature is 14
If the temperature is lower than 00 ° C., the time required for whitening becomes longer and productivity is easily impaired. If the temperature is higher than 1900 ° C., the sintered body approaches the melting point and deformation may occur.
It is selected and set within the above range.
【００１８】請求項１の発明に係る耐プラズマ性部材
は、たとえば請求項２の発明に係る手法で製造すること
ができる。すなわち、平均粒径０．１〜１．０μｍのイ
ットリウムアルミン酸ガーネット粒子を主体とした原料
粉末に、マグネシア成分、バインダー樹脂および媒体液
の撹拌・混合によるスラリーを、たとえば回転式のボー
ルミルなどによって調製する。また、調製したスラリー
から、たとえばドライスプレイ法によって造粒し、静水
圧プレス法などで成形して、その成形体に仮焼・脱脂処
理を施す。なお、原料粉の成形は、静水圧プレスで行う
代わりに、たとえば金型成形、押し出し成形、射出成
形、鋳込み成形などの成形手段であってもよい。The plasma resistant member according to the first aspect of the present invention can be manufactured, for example, by the method according to the second aspect of the present invention. That is, a slurry obtained by stirring and mixing a magnesia component, a binder resin, and a medium liquid with a raw material powder mainly composed of yttrium aluminate garnet particles having an average particle diameter of 0.1 to 1.0 μm is prepared by, for example, a rotary ball mill or the like. I do. Also, the prepared slurry is granulated by, for example, a dry spray method, molded by an isostatic pressing method or the like, and the molded body is subjected to calcination and degreasing. The molding of the raw material powder may be performed by molding means such as mold molding, extrusion molding, injection molding, cast molding, or the like, instead of performing the molding with a hydrostatic press.
【００１９】次いで、前記仮焼・脱脂処理した成形体
に、真空燒結処理を施して、結晶中の酸素イオンサイト
に欠陥を導入・発生させる。つまり、真空燒結によっ
て、燒結する結晶中に酸素欠陥部を生成させて黒色化し
た後、大気雰囲気中、上記所要の温度で加熱処理を施し
て、イットリウムアルミン酸ガーネット系燒結体の結晶
中の酸素イオンサイトに欠陥に再び酸素を結合・導入す
る。Next, the green body subjected to the calcining and degreasing treatment is subjected to a vacuum sintering treatment to introduce and generate defects at oxygen ion sites in the crystal. In other words, after oxygen vacancies are generated in the crystal to be sintered by vacuum sintering and blackened, heat treatment is performed at the above-mentioned required temperature in the air atmosphere to obtain oxygen in the crystal of the yttrium aluminate garnet-based sintered body. Oxygen is again bound and introduced into the defect at the ion site.
【００２０】前記酸素の再結合・導入によって、中間的
なクリーム色相を経ずに、黒色から白色化のイットリウ
ムアルミン酸ガーネット系燒結体となる。そして、白色
化した状態で、表面粗さ（Ｒａ）が０．０１μｍを超え
ている場合は、機械的な研磨処理もしくは化学的な研磨
処理を施して、表面粗さ（Ｒａ）が０．０１μｍ以下と
なるように加工して、Ｌ＊ａ＊ｂ＊表色系による色差を
評価する。By the recombination / introduction of oxygen, the sintered body of yttrium aluminate garnet based on black to white is obtained without passing through an intermediate cream hue. When the surface roughness (Ra) exceeds 0.01 μm in a whitened state, a mechanical polishing treatment or a chemical polishing treatment is performed to obtain a surface roughness (Ra) of 0.01 μm. Processing is performed as described below, and the color difference in the L * a * b * color system is evaluated.
【００２１】請求項１の発明では、黒色もしくはクリー
ム色のイットリウムアルミン酸ガーネット系燒結体に較
べて、より耐プラズマ性のすぐれた白色系イットリウム
アルミン酸ガーネット系燒結体から成る耐プラズマ性部
材が提供される。すなわち、請求項１の発明に係る耐プ
ラズマ性部材は、低圧高密度の腐食性プラズマに曝され
る領域での使用において、パーティクル汚染を生じる恐
れもなくなり、高精度で、信頼性の高い加工などに適し
た機能を呈する。According to the first aspect of the present invention, there is provided a plasma resistant member made of a white yttrium aluminate garnet-based sintered body having more excellent plasma resistance than a black or creamy yttrium aluminate garnet-based sintered body. Is done. That is, the plasma-resistant member according to the first aspect of the present invention eliminates the possibility of causing particle contamination when used in an area exposed to low-pressure, high-density corrosive plasma, and performs highly accurate, highly reliable processing. It has a function suitable for.
【００２２】したがって、製造装置ないし半導体の製造
コストアップを抑制防止しながら、成膜の質や精度など
に悪影響を与えることなく、性能や信頼性の高い半導体
の製造・加工に、効果的に寄与する。Accordingly, it is possible to effectively contribute to the production and processing of semiconductors having high performance and reliability without adversely affecting the quality and precision of film formation, while suppressing the increase in the production cost of the production apparatus or semiconductor. I do.
【００２３】請求項２の発明では、より耐プラズマ性が
向上・改善された耐プラズマ性部材を歩留まりよく、か
つ量産的に提供することが可能となる。According to the second aspect of the present invention, it is possible to provide a plasma-resistant member having improved and improved plasma resistance with good yield and mass production.
【００２４】[0024]
【発明の実施形態】以下、実施例を説明する。Embodiments of the present invention will be described below.
【００２５】純度９９．９％、平均粒子径０．５μｍの
イットリウムアルミン酸ガーネット粒子１００重量％に
対し、適量のイオン交換水およびポリビニルアルコール
２重量％を加え、撹拌・混合してスラリーを調製する。
次いで、前記調製したスラリーをスプレードライヤーで
造粒し、得られた造粒粉を静水圧プレス（ＣＩＰプレ
ス）にて、９．８０７ｘ１０５ＭＰａ（１０００ｋｇｆ
／ｃｍ２ ）の圧力で成形し、厚さ１０ｍｍ、幅１００
ｍｍ、長さ１００ｍｍの成形体をそれぞれ得た。An appropriate amount of ion-exchanged water and 2% by weight of polyvinyl alcohol are added to 100% by weight of yttrium aluminate garnet particles having a purity of 99.9% and an average particle size of 0.5 μm, and stirred and mixed to prepare a slurry. .
Next, the slurry thus prepared was granulated with a spray dryer, and the obtained granulated powder was subjected to 9.807 × 10 5 MPa (1000 kgf) with a hydrostatic press (CIP press).
/ Cm 2 ) at a pressure of 10 mm in thickness and 100 in width.
mm and a molded body having a length of 100 mm were obtained.
【００２６】上記成形体について、大気中、９００℃の
温度で仮焼・脱脂の処理を施した後、１．３３Ｐａ
（０．０１Ｔｏｒｒ）以下の真空中、１７５０℃の温度
で燒結・焼成処理を行って、黒色化したイットリウムア
ルミン酸ガーネット系燒結体を得た。次いで、前記黒色
燒結体を大気雰囲気中、１６００℃の温度で１０時間熱
処理を行って、白色化したイットリウムアルミン酸ガー
ネット系燒結体を得た。この白色燒結体は、表面粗さＲ
ａ０．０１μｍにおけるＬ＊ａ＊ｂ＊表色系での色差が
７９．２７であった。After subjecting the above compact to calcination and degreasing at 900 ° C. in air, 1.33 Pa
Sintering and firing were performed at a temperature of 1750 ° C. in a vacuum of (0.01 Torr) or less to obtain a blackened yttrium aluminate garnet-based sintered body. Next, the black sintered body was subjected to a heat treatment at 1600 ° C. for 10 hours in an air atmosphere to obtain a white yttrium aluminate garnet-based sintered body. This white sintered body has a surface roughness R
The color difference in the L * a * b * color system at a 0.01 μm was 79.27.
【００２７】また、上記白色燒結体から、厚さ２ｍｍ、
１０ｘ１０ｍｍ角の試験片を切り出し、平行平板型ＲＩ
Ｅ装置に取り付け、周波数１３．５６ＭＨｚ、高周波ソ
ース５００Ｗ、高周波バイアス３００Ｗ、ＣＦ４／Ｏ２
／Ａｒ＝３０：２０：５０、５ｘ１３３Ｐａ（５ｍＴｏ
ｒｒ）の条件でプラズマ曝露試験を行ったところ、エッ
チングレート（オングストローム／時間）が７６であっ
た。Also, from the white sintered body, a thickness of 2 mm,
A 10 × 10 mm square test piece was cut out and a parallel plate RI
Attach to E device, frequency 13.56 MHz, high frequency source 500 W, high frequency bias 300 W, CF 4 / O 2
/ Ar = 30: 20: 50, 5 × 133 Pa (5 mTo
When the plasma exposure test was performed under the condition of (rr), the etching rate (angstrom / hour) was 76.
【００２８】純度９９．９％、平均粒子径０．５μｍの
イットリウムアルミン酸ガーネット粒子１００重量％に
対し、適量のイオン交換水およびポリビニルアルコール
２重量％を加え、撹拌・混合してスラリーを調製する。
次いで、前記調製したスラリーをスプレードライヤーで
造粒し、得られた造粒粉を静水圧プレス（ＣＩＰプレ
ス）にて、９．８０７ｘ１０５ＭＰａ（１０００ｋｇｆ
／ｃｍ２ ）の圧力で成形し、厚さ１０ｍｍ、幅１００
ｍｍ、長さ１００ｍｍの成形体を複数個得た。An appropriate amount of ion-exchanged water and 2% by weight of polyvinyl alcohol are added to 100% by weight of yttrium aluminate garnet particles having a purity of 99.9% and an average particle diameter of 0.5 μm, and stirred and mixed to prepare a slurry. .
Next, the slurry thus prepared was granulated with a spray dryer, and the obtained granulated powder was subjected to 9.807 × 10 5 MPa (1000 kgf) with a hydrostatic press (CIP press).
/ Cm 2 ) at a pressure of 10 mm in thickness and 100 in width.
A plurality of compacts having a thickness of 100 mm and a length of 100 mm were obtained.
【００２９】上記成形体の一部について、９００℃の温
度で仮焼・脱脂の処理を施した後、大気雰囲気中、１７
５０℃の温度で燒結・焼成処理を行って、クリーム色化
したイットリウムアルミン酸ガーネット系燒結体（比較
例１）を得た。また、成形体の残りの一部について、９
００℃の温度で仮焼・脱脂の処理を施した後、１．３３
Ｐａ（０．０１ｍＴｏｒｒ）Ｔｏｒｒ以下の真空中、１
７５０℃の温度で燒結・焼成処理を行って、黒色化した
イットリウムアルミン酸ガーネット系燒結体（比較例
２）を得た。After subjecting a part of the above molded body to calcination and degreasing at a temperature of 900 ° C.,
Sintering and baking treatment was performed at a temperature of 50 ° C. to obtain a creamy yttrium aluminate garnet-based sintered body (Comparative Example 1). Also, for the remaining part of the molded body, 9
After the calcination / degreasing treatment at a temperature of 00 ° C., 1.33
In a vacuum of Pa (0.01 mTorr) Torr or less, 1
Sintering and firing treatment was performed at a temperature of 750 ° C. to obtain a blackened yttrium aluminate garnet-based sintered body (Comparative Example 2).
【００３０】上記クリーム色燒結体（比較例１）は、表
面粗さＲａ０．０１μｍにおけるＬ ＊ａ＊ｂ＊表色系で
の色差が６８．６７であり、黒色燒結体（比較例２）
は、表面粗さＲａ０．０１μｍにおけるＬ＊ａ＊ｂ＊表
色系での色差が４２．７４であった。The cream-colored sintered body (Comparative Example 1)
L at surface roughness Ra of 0.01 μm *a*b*In color system
Is 68.67, and is a black sintered body (Comparative Example 2).
Is L at a surface roughness Ra of 0.01 μm.*a*b*table
The color difference in a color system was 42.74.
【００３１】また、上記クリーム色燒結体（比較例
１）、および黒色燒結体（比較例２）から、それぞれ厚
さ２ｍｍ、１０ｘ１０ｍｍ角の試験片を切り出し、平行
平板型ＲＩＥ装置に取り付け、周波数１３．５６ＭＨ
ｚ、高周波ソース５００Ｗ、高周波バイアス３００Ｗ、
ＣＦ４／Ｏ２／Ａｒ＝３０：２０：５０、ガス圧５ｘ１
３３Ｐａ（５ｍＴｏｒｒ）の条件でプラズマ曝露試験を
行ったところ、エッチングレート（オングストローム／
時間）が比較例１の場合１０１、比較例２の場合１２６
であった。Further, test pieces each having a thickness of 2 mm and 10 × 10 mm were cut out from the cream-colored sintered body (Comparative Example 1) and the black-colored sintered body (Comparative Example 2) and attached to a parallel plate type RIE apparatus. .56MH
z, high frequency source 500W, high frequency bias 300W,
CF 4 / O 2 / Ar = 30: 20: 50, gas pressure 5 × 1
When a plasma exposure test was performed under the conditions of 33 Pa (5 mTorr), the etching rate (angstrom / angstrom /
101) in the case of Comparative Example 1 and 126 in the case of Comparative Example 2.
Met.
【００３２】上記実施例および比較例に係る耐プラズマ
性部材のＬ＊ａ＊ｂ＊表色系での色差、エッチングレー
トを表１に併せて表示する。Table 1 also shows the color difference and the etching rate of the plasma-resistant members according to the above Examples and Comparative Examples in the L * a * b * color system.
【００３３】[0033]
【表１】 [Table 1]
【００３４】上記表１から分かるように、実施例に係る
耐プラズマ性部材は、比較例に係る耐プラズマ性部材に
較べて、腐食性ガス下におけるプラズマによる損傷、フ
ッ化アルミニウムなどのパーティクルなども大幅に抑制
される。つまり、半導体の製造工程などにおいて、精度
の高い加工などを行えるだけでなく、被加工体に悪影響
を及ぼす恐れの解消も図られる。As can be seen from Table 1 above, the plasma resistant member according to the example is more resistant to plasma damage under corrosive gas, particles such as aluminum fluoride, and the like than the plasma resistant member according to the comparative example. Significantly suppressed. That is, not only high-precision processing and the like can be performed in a semiconductor manufacturing process or the like, but also the possibility of adversely affecting a workpiece can be eliminated.
【００３５】本発明は、上記実施例に限定されるもので
なく、発明の趣旨を逸脱しない範囲でいろいろの変形を
採ることができる。たとえば真空焼成・燒結温度、大気
雰囲気中での焼成・燒結温度、イットリウムアルミン酸
ガーネット原料組成など、許容される範囲で適宜変更で
きる。The present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the invention. For example, vacuum firing / sintering temperature, firing / sintering temperature in the air atmosphere, yttrium aluminate garnet raw material composition, and the like can be appropriately changed within an allowable range.
【００３６】[0036]
【発明の効果】請求項１の発明によれば、耐プラズマ性
のすぐれたイットリウムアルミン酸ガーネット系燒結体
で、さらに、耐プラズマ性のすぐれた耐プラズマ性部材
が提供される。つまり、腐食性のガスを含むプラズマに
曝される領域の構成において、すぐれた耐久性を有する
部材として機能するので、半導体製造装置の長寿命化な
どに寄与する。また、パーティクル汚染を生じる恐れも
なくなるため、半導体の信頼性の向上、歩留まりの向上
なども図れる。According to the first aspect of the present invention, there is provided a yttrium aluminate garnet-based sintered body having excellent plasma resistance and a plasma-resistant member having further excellent plasma resistance. That is, in the configuration of the region exposed to the plasma containing the corrosive gas, the region functions as a member having excellent durability, which contributes to a longer life of the semiconductor manufacturing apparatus. Further, since there is no possibility of particle contamination, the reliability of the semiconductor and the yield can be improved.
【００３７】請求項２の発明によれば、耐プラズマ性が
すぐれており、半導体の製造装置に適する耐プラズマ性
部材を歩留まりよく、かつ量産的に提供できる。According to the second aspect of the present invention, a plasma resistant member having excellent plasma resistance and suitable for a semiconductor manufacturing apparatus can be provided with high yield and mass production.
【図１】プラズマエッチング装置の概略構成を示す断面
図。FIG. 1 is a sectional view showing a schematic configuration of a plasma etching apparatus.
【符号の説明】 １……マイクロ波発生室 ２……処理室 ３……マイクロ波導入窓 ４……磁界形成コイル ５……ガス供給口 ６……ガス排出口 ７……監視窓 ８……半導体ウエハー ９……半導体ウエハー支持・載置台[Description of Signs] 1 ... Microwave generation chamber 2 ... Processing chamber 3 ... Microwave introduction window 4 ... Magnetic field forming coil 5 ... Gas supply port 6 ... Gas discharge port 7 ... Monitoring window 8 ... Semiconductor wafer 9 ... Semiconductor wafer support / mounting table
───────────────────────────────────────────────────── 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） Ｈ０５Ｈ 1/46 Ｃ０４Ｂ 35/64 ３０１ // Ｃ２３Ｃ 16/44 Ｈ０１Ｌ 21/302 Ｂ (72)発明者 藤田 光広 神奈川県秦野市曾屋30番地 東芝セラミッ クス株式会社開発研究所内 (72)発明者 齋藤 秀一 神奈川県横浜市磯子区新磯子町33番地 株 式会社東芝生産技術センター内 (72)発明者 青木 克明 神奈川県横浜市磯子区新磯子町33番地 株 式会社東芝生産技術センター内 (72)発明者 西村 絵里子 神奈川県横浜市磯子区新磯子町33番地 株 式会社東芝生産技術センター内 Ｆターム(参考） 4G031 AA03 AA08 AA29 CA01 GA04 GA08 GA16 GA19 4K030 FA01 KA30 KA46 5F004 AA16 BB07 BB14 BB29 5F045 BB08 BB10 BB20 EB03 EC05 EM09 ──────────────────────────────────────────────────の Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) H05H 1/46 C04B 35/64 301 // C23C 16/44 H01L 21/302 B (72) Inventor Mitsuhiro Fujita 30 Soya, Hadano-shi, Kanagawa Prefecture Toshiba Ceramics Co., Ltd. (72) Inventor Shuichi Saito 33 Shinisogo-cho, Isogo-ku, Yokohama-shi, Kanagawa Prefecture Toshiba Production Technology Center Co., Ltd. (72) Katsuaki Aoki Kanagawa 33, Shinisogo-cho, Isogo-ku, Yokohama-shi, Japan Inside the Toshiba Production Technology Center (72) Inventor Eriko Nishimura 33, Shinisogo-cho, Isogo-ku, Yokohama-shi, Kanagawa Prefecture F-term in the Toshiba Production Technology Center (reference) 4G031 AA03 AA08 AA29 CA01 GA04 GA08 GA16 GA19 4K030 FA01 KA30 KA46 5F004 AA16 BB07 BB14 BB29 5F045 BB08 BB10 BB20 EB03 EC05 EM0 9
Claims (2)
ット燒結体から成り、かつ表面粗さ（Ｒａ）０．０１μ
ｍ以下におけるＬ＊ａ＊ｂ＊表色系での色差が７０以上
であることを特徴とする耐プラズマ性部材。2. The method according to claim 1, wherein the garnet sintered body is made of yttrium aluminate and has a surface roughness (Ra) of 0.01 μm.
A plasma resistant member having a color difference of 70 or more in an L * a * b * color system at m or less.
形体を仮焼・脱脂処理する工程と、前記仮焼・脱脂処理
した成形体を真空燒結して結晶中の酸素イオンサイトに
欠陥を導入し黒色化する工程と、前記黒色化させた燒結
体を大気雰囲気中、１４００〜１９００℃の温度で熱処
理し結晶中の酸素欠陥イオンサイトに酸素を結合させて
白色化する工程と、を有することを特徴とする耐プラズ
マ性部材の製造方法。2. A step of calcining and degreasing the yttrium aluminate garnet-based compact, and vacuum-sintering the calcined and degreased compact to introduce defects into oxygen ion sites in the crystal to blacken the crystal. And a step of heat-treating the blackened sintered body in an air atmosphere at a temperature of 1400 to 1900 ° C. to bond oxygen to oxygen-deficient ion sites in the crystal to whiten. A method for producing a plasma-resistant member.
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| JP2011151336A (en) * | 2009-12-21 | 2011-08-04 | Sumitomo Osaka Cement Co Ltd | Electrostatic chuck, production method thereof and electrostatic chuck device |
-
2000
- 2000-07-14 JP JP2000214198A patent/JP2002029830A/en active Pending
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