WO2012057215A1 - コージェライト質セラミックスおよびこれを用いた半導体製造装置用部材 - Google Patents

コージェライト質セラミックスおよびこれを用いた半導体製造装置用部材 Download PDF

Info

Publication number
WO2012057215A1
WO2012057215A1 PCT/JP2011/074691 JP2011074691W WO2012057215A1 WO 2012057215 A1 WO2012057215 A1 WO 2012057215A1 JP 2011074691 W JP2011074691 W JP 2011074691W WO 2012057215 A1 WO2012057215 A1 WO 2012057215A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
mass
cordierite
spinel
thermal expansion
terms
Prior art date
Application number
PCT/JP2011/074691
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
修一 飯田
明雄 福飯
須恵　敏幸
Original Assignee
京セラ株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 京セラ株式会社 filed Critical 京セラ株式会社
Priority to JP2012540910A priority Critical patent/JP5744045B2/ja
Priority to EP11836348.0A priority patent/EP2634156A4/en
Priority to CN2011800508437A priority patent/CN103180262A/zh
Priority to US13/881,908 priority patent/US20130225392A1/en
Publication of WO2012057215A1 publication Critical patent/WO2012057215A1/ja

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/50—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on rare-earth compounds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/01—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics
    • C04B35/16—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on silicates other than clay
    • C04B35/18—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on silicates other than clay rich in aluminium oxide
    • C04B35/195—Alkaline earth aluminosilicates, e.g. cordierite or anorthite
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/50—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on rare-earth compounds
    • C04B35/505—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on rare-earth compounds based on yttrium oxide
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/626—Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B
    • C04B35/62605—Treating the starting powders individually or as mixtures
    • C04B35/62685—Treating the starting powders individually or as mixtures characterised by the order of addition of constituents or additives
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/64—Burning or sintering processes
    • C04B35/645—Pressure sintering
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/64—Burning or sintering processes
    • C04B35/645—Pressure sintering
    • C04B35/6455—Hot isostatic pressing
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3205—Alkaline earth oxides or oxide forming salts thereof, e.g. beryllium oxide
    • C04B2235/3206—Magnesium oxides or oxide-forming salts thereof
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3217—Aluminum oxide or oxide forming salts thereof, e.g. bauxite, alpha-alumina
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3217—Aluminum oxide or oxide forming salts thereof, e.g. bauxite, alpha-alumina
    • C04B2235/3222—Aluminates other than alumino-silicates, e.g. spinel (MgAl2O4)
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3224—Rare earth oxide or oxide forming salts thereof, e.g. scandium oxide
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3224—Rare earth oxide or oxide forming salts thereof, e.g. scandium oxide
    • C04B2235/3225—Yttrium oxide or oxide-forming salts thereof
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3224—Rare earth oxide or oxide forming salts thereof, e.g. scandium oxide
    • C04B2235/3229—Cerium oxides or oxide-forming salts thereof
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3231—Refractory metal oxides, their mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof
    • C04B2235/3241—Chromium oxides, chromates, or oxide-forming salts thereof
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3262—Manganese oxides, manganates, rhenium oxides or oxide-forming salts thereof, e.g. MnO
    • C04B2235/3267—MnO2
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/327—Iron group oxides, their mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof
    • C04B2235/3272—Iron oxides or oxide forming salts thereof, e.g. hematite, magnetite
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/327—Iron group oxides, their mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof
    • C04B2235/3275—Cobalt oxides, cobaltates or cobaltites or oxide forming salts thereof, e.g. bismuth cobaltate, zinc cobaltite
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3281—Copper oxides, cuprates or oxide-forming salts thereof, e.g. CuO or Cu2O
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/34—Non-metal oxides, non-metal mixed oxides, or salts thereof that form the non-metal oxides upon heating, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3418—Silicon oxide, silicic acids or oxide forming salts thereof, e.g. silica sol, fused silica, silica fume, cristobalite, quartz or flint
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/34—Non-metal oxides, non-metal mixed oxides, or salts thereof that form the non-metal oxides upon heating, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3427—Silicates other than clay, e.g. water glass
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/50—Constituents or additives of the starting mixture chosen for their shape or used because of their shape or their physical appearance
    • C04B2235/54—Particle size related information
    • C04B2235/5418—Particle size related information expressed by the size of the particles or aggregates thereof
    • C04B2235/5436—Particle size related information expressed by the size of the particles or aggregates thereof micrometer sized, i.e. from 1 to 100 micron
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/65—Aspects relating to heat treatments of ceramic bodies such as green ceramics or pre-sintered ceramics, e.g. burning, sintering or melting processes
    • C04B2235/656—Aspects relating to heat treatments of ceramic bodies such as green ceramics or pre-sintered ceramics, e.g. burning, sintering or melting processes characterised by specific heating conditions during heat treatment
    • C04B2235/6565—Cooling rate
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/70—Aspects relating to sintered or melt-casted ceramic products
    • C04B2235/80—Phases present in the sintered or melt-cast ceramic products other than the main phase
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/70—Aspects relating to sintered or melt-casted ceramic products
    • C04B2235/96—Properties of ceramic products, e.g. mechanical properties such as strength, toughness, wear resistance
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/70—Aspects relating to sintered or melt-casted ceramic products
    • C04B2235/96—Properties of ceramic products, e.g. mechanical properties such as strength, toughness, wear resistance
    • C04B2235/9607—Thermal properties, e.g. thermal expansion coefficient
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/70—Aspects relating to sintered or melt-casted ceramic products
    • C04B2235/96—Properties of ceramic products, e.g. mechanical properties such as strength, toughness, wear resistance
    • C04B2235/9646—Optical properties
    • C04B2235/9661—Colour

Definitions

  • the present invention relates to a cordierite ceramic and a member for a semiconductor manufacturing apparatus using the same.
  • Cordierite ceramics are used for filters, honeycombs, refractories, etc. because of their low thermal expansion coefficient. In recent years, it has been proposed to use it as a member for a semiconductor manufacturing apparatus such as a vacuum apparatus structure, a susceptor, a stage, or a jig in a semiconductor manufacturing process. As such cordierite ceramic, 80 to 92 cordierite is proposed.
  • the cordierite crystal particles comprise a mixed structure of high-temperature type cordierite and low-temperature type cordierite, and contain 2% by weight to 20% by weight of an oxide of rare earth element (RE).
  • a cordierite ceramic is proposed in which the area ratio of the low-temperature cordierite in the crystal particles is 5% or more and the Young's modulus is 120 GPa or more (see Patent Document 1).
  • the line width has been increased to a submicron order level due to the rapid progress of circuit miniaturization.
  • it is used in an exposure apparatus for forming a high-precision circuit on a Si wafer.
  • the positioning accuracy of 100 nm (0.1 ⁇ m) or less is required, and the alignment error due to the thermal expansion coefficient of the member greatly affects the quality and yield of the product.
  • the ceramics constituting the above-described stage are required to have a coefficient of thermal expansion from the ppm order to the ppb order. Yes.
  • semiconductor device components such as vacuum device structures, susceptors, stages, or jigs in the semiconductor manufacturing process are becoming larger with the increase in size of semiconductor wafers, and are compatible with their own weight and cantilever support structures. Therefore, it is required to improve mechanical strength (four-point bending strength) as well as lower thermal expansion.
  • the present invention has been devised to meet the above requirements, and has an object to provide a cordierite ceramic having a low thermal expansion coefficient and excellent mechanical strength, and a member for a semiconductor manufacturing apparatus using the same. To do.
  • the cordierite-type ceramic of the present invention has Mg in the range of 12.6 to 14.0% by mass in terms of oxide, Al in the range of 33.4 to 34.4% by mass in terms of oxide, and Si in the range of 52.0 to 53.6% by mass in terms of oxide. It contains 4.5 mass% or more and 15.0 mass% or less of any one of Y, Yb, Er, and Ce as an auxiliary component in terms of oxide with respect to 100 mass% of the main component having a composition range of mass% or less. Cordierite, disilicate and spinel are present.
  • the member for a semiconductor manufacturing apparatus of the present invention is characterized by using the cordierite ceramic of the present invention having the above-described configuration.
  • Mg is 12.6% by mass to 14.0% by mass in terms of oxide
  • Al is 33.4% by mass to 34.4% by mass in terms of oxide
  • Si is 52.0% by mass in terms of oxide. More than 4.5 mass% and 15.0 mass% or less in terms of oxide, containing any one of Y, Yb, Er and Ce as a subcomponent with respect to 100 mass% of the main component having a composition range of 53.6 mass% or less,
  • the presence of cordierite, disilicate, and spinel as the crystalline phase reduces the abundance ratio of the crystalline phase between cordierite that exhibits a negative coefficient of thermal expansion and disilicate and spinel that exhibits a positive coefficient of thermal expansion.
  • the member for semiconductor manufacturing apparatus of the present invention it is possible to achieve positioning accuracy of 100 nm (0.1 ⁇ m) or less by using the cordierite ceramic of the present invention, and high precision to the Si wafer. In forming a circuit, quality and yield can be improved.
  • the cordierite-based ceramics of the present embodiment includes Mg of 12.6% by mass to 14.0% by mass in terms of oxide, Al of 33.4% by mass to 34.4% by mass in terms of oxide, and Si of 52.0% by mass or more in terms of oxide.
  • Mg 12.6% by mass to 14.0% by mass in terms of oxide
  • Al of 33.4% by mass to 34.4% by mass in terms of oxide
  • Si 52.0% by mass or more in terms of oxide.
  • any one of Y, Yb, Er, and Ce is contained as an accessory component in an amount of 4.5% by mass to 15.0% by mass in terms of oxide.
  • the cordierite ceramic of the present embodiment as a crystal phase, MgO and Al 2 O 3 and consists of three components of the SiO 2 cordierite (Mg 2 Al 4 Si 5 O 18), Y, Yb, Er
  • a disilicate for example, Yb 2 Si 2 O 7
  • a spinel MgAl 2 O 4
  • the cordierite ceramic of the present embodiment satisfies the composition range described above, and cordierite, disilicate, and spinel are present as the crystal phase, and therefore, cordierite exhibiting a negative thermal expansion coefficient and It is possible to optimize the abundance ratio of the crystalline phase with the disilicate and spinel showing the positive side thermal expansion coefficient, and the thermal expansion coefficient of the obtained cordierite ceramic can be brought close to 0 (zero).
  • the thermal expansion coefficient of the cordierite ceramic at room temperature (20 to 25 ° C.) is satisfied by satisfying the above composition range and having cordierite, disilicate and spinel as crystal phases. It can be in the range of 120 ppb / ° C.
  • the value of the thermal expansion coefficient of the disilicate is larger on the positive side than the spinel.
  • the content of the subcomponent with respect to 100% by mass of the main component is set to 4.5% by mass or more and 15.0% by mass or less in terms of oxide of any one of Y, Yb, Er and Ce. Is less than 4.5% by mass, the abundance ratio of disilicate is reduced, and the thermal expansion coefficient of cordierite ceramics at room temperature (20 to 25 ° C.) is less than ⁇ 120 ppb / ° C. Further, if the content of the subcomponent exceeds 15.0% by mass, the abundance ratio of disilicate increases, and the thermal expansion coefficient of the cordierite ceramic at room temperature (20 to 25 ° C.) exceeds +120 ppb / ° C.
  • the presence of spinel as the crystal phase suppresses the grain growth of the cordierite crystal phase and allows the cordierite ceramic to be a highly dense body made of fine crystals. Can be improved.
  • the 4-point bending strength can be set to 170 MPa or more. If it has a strength of 170 MPa or more, such as damage due to its own weight, damage due to load due to a cantilever support structure, which was a problem when the size of the semiconductor wafer increased in size, Since there is little possibility, it can be used suitably for members for semiconductor manufacturing devices such as vacuum device structures, susceptors, stages, jigs in semiconductor manufacturing processes.
  • the four-point bending strength may be measured according to JIS R 1601-2008. Needless to say, the spinel is preferably dispersed between the crystalline phases of cordierite.
  • a part of the cordierite ceramic is pulverized, and the obtained powder is dissolved in a solution such as hydrochloric acid. Thereafter, measurement is performed using an ICP (Inductively Coupled Plasma) emission spectroscopic analyzer (manufactured by Shimadzu Corporation: ICPS-8100), and the obtained value of each metal element is used to obtain an oxide value. be able to.
  • ICP Inductively Coupled Plasma
  • a prism or cylinder sample having a length of 10 to 20 mm and a side or a diameter of about 5 mm is prepared, and as a measuring device in accordance with JIS R 1618-2002, for example, laser thermal expansion Using the total LIX-1 (manufactured by Vacuum Riko Co., Ltd.), the coefficient of thermal expansion in the desired temperature range can be measured in the constant temperature rise measurement mode and at the temperature rise rate of 1 ° C./min. .
  • the ratio A / B between A and B is preferably 0.5 or more and 24.0 or less.
  • the thermal expansion coefficient of the cordierite ceramic at room temperature (20 to 25 ° C.) can be set within a range of ⁇ 100 ppb / ° C.
  • the ratio of each crystal phase of cordierite, disilicate and spinel may be calculated by analyzing the X-ray diffraction measurement result using the Rietveld analysis program RIEtan. And about ratio A / B of content of disilicate and spinel, what is necessary is just to calculate from each calculated content.
  • the content of disilicate is A and the content of spinel is B
  • the amount of disilicate is about 2.6 to 12.7% by mass
  • the amount of spinel is about 0.53 to 5.1% by mass
  • the balance is cordierite.
  • the content of disilicate is 4.5% by mass or more and 7.0% by mass or less, and the content of spinel is 1.4% by mass or more and 3.3% by mass or less.
  • the absolute value of the thermal expansion coefficient of the cordierite ceramics at room temperature (20 to 25 ° C.) can be further reduced.
  • the content of disilicate is 4.9 mass% or more and 5.6 mass% or less and the content of spinel is 2.2 mass% or more and 2.8 mass% or less
  • the cordierite ceramics at room temperature (20 to 25 ° C. The absolute value of the thermal expansion coefficient can be reduced and approached to zero.
  • the cordierite ceramic of the present embodiment further includes a pigment component.
  • a pigment component As described above, when the pigment component is included, it is possible to bring about a visual effect such as harmonizing the colors or making them stand out by combining with other color ceramics.
  • cordierite ceramics are used as a support member for optical systems such as a lens barrel for analysis that is affected by light scattering, for example, if cordierite ceramics are prepared using a pigment component having a color tone such as gray Since cordierite ceramics exhibit a grayish color tone, light scattering is suppressed, and degradation in analysis accuracy can be reduced.
  • Mn, Cr and Co are contained as pigment components, and Mn, Cr and Co are contained with respect to 100% by mass of the main components. It is preferable that the total content converted to MnO 2 , Cr 2 O 3 and CoO is 0.05% by mass or more and 3% by mass or less.
  • Mn, Cr and Co are included as pigment components, and the total content of Mn, Cr and Co converted to MnO 2 , Cr 2 O 3 and CoO is 0.05% by mass with respect to 100% by mass of the main components. % Or less and 3% by mass or less, the effect on the thermal expansion coefficient and mechanical properties is small, and different phases (for example, MnAl 2 O 4 , MnCr) are caused by the reaction between the pigment components or the reaction between the main component and the pigment component. By increasing the amount of 2 O 4 ), it is possible to obtain a cordierite ceramic exhibiting a grayish color tone capable of suppressing light scattering without losing the color tone and impairing the appearance.
  • the lightness index L * in the CIE1976L * a * b * color space is preferably 50 or more and 70 or less.
  • the lightness index L * can be measured according to JIS Z 8722-2000.
  • cordierite ceramics with a low coefficient of thermal expansion and excellent mechanical strength are used as members for semiconductor manufacturing equipment, positioning accuracy of 100 nm (0.1 ⁇ m) or less can be achieved, and Si wafers can be achieved. In the formation of a high-precision circuit, quality and yield can be improved.
  • the synthetic cordierite powder and the spinel powder constitute the main component in the present embodiment, and any one oxide powder of Y, Yb, Er and Ce constitutes the subcomponent.
  • Synthetic cordierite powder means that Mg is 11.7 mass% or more and 13.3 mass% or less in terms of oxide, and Al is 29.1 mass% or more in terms of oxide, excluding the addition amount of spinel powder from 100 mass% of the main component. It is a powder synthesized in advance in a composition range of 5% by mass or more and 53.6% by mass or less of Si in terms of oxide.
  • a predetermined amount of synthetic cordierite powder and spinel powder are weighed, for example, 93.5 mass% to 99.9 mass% of synthetic cordierite powder and 0.01 mass% to 6.5 mass% of spinel powder.
  • the subcomponents are weighed so as to be in the range of 4.5% by mass to 15.0% by mass, pure water and various binders are added, and a ball mill is used. A slurry is obtained that has been wet-mixed and pulverized for 5 to 30 hours until the average particle size becomes 2 ⁇ m or less.
  • composition range of the cordierite ceramics after firing is as follows: Mg is 12.6% by mass to 14.0% by mass in terms of oxide, and Al is 33.4% by mass to 34.4% by mass in terms of oxide. % Or less and Si is 52.0 mass% or more and 53.6 mass% or less in terms of oxide.
  • the pigment component when adding a pigment component, for example, 0.05% by mass to 3.0% by mass with respect to 100% by mass of the main component, and any of synthetic cordierite powder, spinel powder, Y, Yb, Er, and Ce What is necessary is just to put in a ball mill with such 1 type oxide powder, and to wet-mix by the method mentioned above.
  • the pigment component preferably contains Mn, Cr and Co.
  • the slurry is sprayed and granulated by a spray granulation method (spray drying method) to obtain a secondary material.
  • the secondary raw material is molded by an isostatic press molding (rubber press) method or a powder press molding method, and subjected to cutting as necessary. Hold at a maximum temperature of 1440 ° C for 1 to 10 hours.
  • the baking conditions to 1000 ° C. at a rate of 10 ° C./min or less, disilicate produced by the reaction between the subcomponent and SiO 2 in the synthetic cordierite can be present.
  • a maximum temperature of 1350 to 1420 ° C is required. do it.
  • the cordierite ceramic of this embodiment can be obtained by grinding as needed. Further, after the sintering, further densification may be achieved by HP method (hot press method) or HIP method (hot isostatic press method). Thereby, the 4-point bending strength can be set to 190 MPa or more.
  • Y, Yb changes to any one of the oxide powders of Er and Ce, or for some, disilicate (Y 2 Si 2 O 7, Yb 2 Si 2 O 7, Er 2 Si 2 O 7, may be added in the form of Ce 2 Si 2 O 7).
  • a synthetic cordierite powder having an average particle size of 2 ⁇ m (previously synthesized in the composition range of MgO, Al 2 O 3 and SiO 2 shown in Table 1), a spinel powder having an average particle size of 1 ⁇ m, Powders of Yb 2 O 3 , Y 2 O 3 , Er 2 O 3 and Ce 2 O 3 having an average particle diameter of 1 ⁇ m, which are subcomponents, were prepared. Then, the spinel powder was weighed so as to have an addition amount shown in Table 1, and the synthetic cordierite powder was an amount obtained by removing the addition amount of the spinel powder from 100% by mass.
  • the subcomponents having the ratios shown in Table 1 are weighed with respect to the total of 100% by mass of the synthetic cordierite powder and the spinel powder, and 2% with respect to 100% by mass of the total of pure water, the main component, and the subcomponents.
  • a binder having a mass% or less was added, and a slurry that was wet-mixed and pulverized for 24 hours until the average particle size became 2 ⁇ m or less using a ball mill was obtained.
  • this slurry was sprayed and granulated by a spray granulation method (spray drying method) to obtain a secondary raw material. And it shape
  • Sample No. 5 was prepared by the same manufacturing method described above except that no spinel powder was added. 24, 36, 40, 46 were obtained. Furthermore, sample No. 2 was prepared by the same production method described above except that Yb 2 O 3 , Y 2 O 3 , Er 2 O 3 and Ce 2 O 3 were not added as subcomponents. 16 was obtained.
  • sample no. For 1 to 46, a part of the sample was pulverized, and the obtained powder was dissolved in a solution such as hydrochloric acid, and then measured using an ICP emission spectrophotometer (manufactured by Shimadzu Corporation: ICPS-8100). In addition, each metal element content was converted into an oxide. Then, using this oxide-converted value, the mass ratio of MgO, Al 2 O 3 and SiO 2 after firing at a total mass of 100% by mass, and the subordinate to the total 100% by mass of MgO, Al 2 O 3 and SiO 2 are obtained. The mass ratio of the components was determined. The results are shown in Table 2.
  • each sample was cut to a length of 10 mm, and a test piece was prepared by rounding both ends of the cut sample.
  • a laser thermal expansion meter LIX-1 (manufactured by Vacuum Riko Co., Ltd.) was measured by measuring the coefficient of thermal expansion in the temperature range of 20 to 25 ° C. under the condition of the rate of temperature increase: 1 ° C./min. It was shown to.
  • sample No. 1,5,6,10,11,15,31-34 have cordierite, disilicate and spinel as crystal phases, but the main component composition of cordierite ceramics is Mg in oxide conversion Thermal expansion because it does not satisfy the range of 12.6% to 14.0% by mass, Al from 33.4% to 34.4% by mass in terms of oxide, and Si from 52.0% to 53.6% by mass in terms of oxide The coefficient exceeded the range of ⁇ 120 ppb / ° C.
  • sample no. 2 ⁇ 4, 7 ⁇ 9, 12 ⁇ 14, 18 ⁇ 22, 25 ⁇ 30, 37, 41, 45, Mg is 12.6 mass% or more and 14.0 mass% or less in terms of oxide
  • Al is 33.4 mass in terms of oxide % To 34.4% by mass and 100% by mass of the main component consisting of 52.0% to 53.6% by mass of Si in terms of oxide
  • any one of Y, Yb, Er, and Ce is used as an accessory component.
  • cordierite, disilicate, and spinel are present as crystalline phases, so cordierite that exhibits a negative thermal expansion coefficient and positive heat
  • the existence ratio of the crystal phase with disilicate and spinel showing the expansion coefficient was optimized, and the thermal expansion coefficient of the obtained cordierite ceramic was able to be a very small value of ⁇ 120 ppb / ° C.
  • a semiconductor manufacturing apparatus such as a vacuum apparatus structure, a susceptor, a stage, and a jig in a semiconductor manufacturing process.
  • a semiconductor manufacturing apparatus such as a vacuum apparatus structure, a susceptor, a stage, and a jig in a semiconductor manufacturing process.
  • sample no. When 2-4, 7-9, 12-14, 18-22, 25-30, 37, 41, 45 were treated by the HIP method (hot isostatic pressing method), the 4-point bending strength was 190 MPa or more. Thus, the mechanical properties were further improved.
  • the manufacturing method was the same as the manufacturing method in Example 1.
  • the mass ratio and thermal expansion coefficient of each component of cordierite ceramics were measured by the same method as in Example 1.
  • the ratio A / B between the disilicate content (A) and the spinel content (B) in each sample was calculated.
  • X′PertPRO X-ray diffractometer
  • CuK ⁇ 1 X-ray diffraction measurement is performed under the conditions of 1 measurement, and X-ray diffraction measurement results are analyzed using the Rietveld analysis program Rietan, so that it is contained from the ratio of the crystalline phases of cordierite, disilicate and spinel.
  • the amount was calculated.
  • the ratio A / B was calculated by dividing the calculated disilicate content (A) by the spinel content (B).
  • Specimen No. 2 has a disilicate content of 4.5 mass% to 7.0 mass% and a spinel content of 1.4 mass% to 3.3 mass%. 54 to 61 had a thermal expansion coefficient in the range of ⁇ 50 ppb / ° C., which is even smaller.
  • sample No. 2 having a disilicate content of 4.9% by mass to 5.6% by mass and a spinel content of 2.2% by mass to 2.8% by mass.
  • the thermal expansion coefficient was within the range of ⁇ 20 ppb / ° C., and the thermal expansion coefficient was able to approach zero.
  • Mg is 12.6% by mass to 14.0% by mass in terms of oxide
  • Al is 33.4% by mass to 34.4% by mass in terms of oxide
  • Si is 52.0% by mass in terms of oxide.
  • % Of the main component having a composition range of 5% to 53.6% by mass, and any one of Y, Yb, Er and Ce as an accessory component is contained in an amount of 4.5% to 15.0% by mass in terms of oxide.
  • sample Nos. Shown in Table 3 of Example 2 were used.
  • the pigment components shown in Table 5 were each added in an amount of 1% by mass in terms of oxides, and sample No. 79-86 were produced. And about these samples, the color tone confirmation by visual observation and the measurement of the lightness index L * were implemented.
  • a sample was prepared by the same manufacturing method as in Example 1 except that the pigment component was added together with the synthetic cordierite powder, spinel powder, and Yb oxide powder.
  • the sample No. containing the pigment component. 79-83 can be made into ceramics of various colors depending on the pigment component, and by combining with ceramics of other colors, visual effects such as harmonizing colors and making them stand out can be brought about I understood.
  • Sample No. containing no pigment component was used. Since the value of the brightness index L * is smaller than 56, it was confirmed that light scattering can be suppressed.
  • Sample No. containing Mn, Cr and Co as pigment components was used.
  • 85 has a lightness index L * range of 65, and it is found that it falls within the range of 50 to 70, which is a preferable value of the brightness index L *, which can suppress light scattering and light absorption. It was.
  • Example 2 sample Nos. Shown in Table 3 of Example 2 were used.
  • samples with various pigment component contents as shown in Table 6 were prepared, and the brightness index L * was measured.
  • a sample was prepared by the same manufacturing method as in Example 1 except that the pigment component was added together with the synthetic cordierite powder, spinel powder, and Yb oxide powder. Then, the content of the pigment component was measured using an ICP emission spectroscopic analyzer (manufactured by Shimadzu Corporation: ICPS-8100) in the same manner as shown in Example 1, and a value with respect to 100% by mass of the main component was calculated. .
  • the brightness index L * was measured in the same manner as in Example 3. The results are shown in Table 6.
  • sample No. 87 to 94 are within the range of 50 to 70, which is a preferable value of the lightness index L *, which can suppress light scattering and light absorption, and the lightness index L * is within this range.
  • Mn, Cr and Co are included as pigment components, and the total content of Mn, Cr and Co converted to MnO 2 , Cr 2 O 3 and CoO with respect to 100% by mass of the main component is 0.05. It has been confirmed that the content may be not less than 0.3% and not more than 0.3% by mass.
  • sample No. 95 Although slight color variation was confirmed, sample no. For 87 to 94, no variation in color tone was confirmed, and the appearance was not impaired. Furthermore, sample no. When the thermal expansion coefficient and the 4-point bending strength were measured for 87 to 94, the thermal expansion coefficient was +2 ppb / ° C. and the 4-point bending strength was ⁇ 4 MPa as compared with the case where no pigment component was contained. From this result, sample no. Nos. 87 to 94 were found to be cordierite ceramics having a small thermal expansion coefficient, excellent mechanical strength, and suppressing light scattering and color tone capable of suppressing light absorption.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)

Abstract

　【課題】　熱膨張係数が小さく、機械的強度に優れたコージェライト質セラミックスおよびこれを用いた半導体製造装置用部材を提供する。　【解決手段】　Ｍｇを酸化物換算で12.6質量％以上14.0質量％以下，Ａｌを酸化物換算で33.4質量％以上34.4質量％以下およびＳｉを酸化物換算で52.0質量％以上53.6質量％以下の組成範囲からなる主成分100質量％に対し、副成分としてＹ，Ｙｂ，ＥｒおよびＣｅのいずれか１種を酸化物換算で4.5質量％以上15.0質量％以下含んでなり、結晶相としてコージェライト、ダイシリケートおよびスピネルが存在しているコージェライト質セラミックスである。このコージェライト質セラミックスは、熱膨張係数が±120ｐｐｂ／℃の範囲内であり、４点曲げ強度が170ＭＰａ以上であり、低熱膨張性および優れた機械的強度を有するものである。

Description

コージェライト質セラミックスおよびこれを用いた半導体製造装置用部材
　本発明は、コージェライト質セラミックスおよびこれを用いた半導体製造装置用部材に関する。
　コージェライト質セラミックスは、熱膨張係数が小さいことから、フィルタ、ハニカム、耐火物等に使用されている。そして、近年では、真空装置構造体、サセプタ、ステージあるいは半導体製造プロセスにおける冶具などの半導体製造装置用部材に用いることが提案されており、このようなコージェライト質セラミックスとして、コージェライトを80～92重量％および希土類元素（ＲＥ）の酸化物を２～20重量％の割合で含有すると共に、前記コージェライトの結晶粒子が高温型コージェライトと低温型のコージェライトとの混合組織からなり、コージェライト結晶粒子における低温型コージェライトの占める面積割合が５％以上であり、かつヤング率が120ＧＰａ以上であるコージェライト質セラミックスが提案されている（特許文献１参照）。
特開2001－39764号公報
　ＬＳＩ等の半導体の製造工程においては、急速に進む回路の微細化により、その線幅はサブミクロンオーダーのレベルまで高精密化しており、例えば、Ｓｉウエハに高精密回路を形成する露光装置に用いられるステージにおいては、100ｎｍ（0.1μｍ）以下の位置決め精度が要求され、部材の有する熱膨張係数に起因する位置合わせ誤差が製品の品質や歩留まりに大きな影響を及ぼす。
　そのため、露光装置に用いられるステージの位置決め精度を向上させて、品質や歩留まりを向上させるため、上述したステージを構成するセラミックスには、ｐｐｍオーダーからｐｐｂオーダーの熱膨張係数を示すものが求められている。
　さらには、真空装置構造体、サセプタ、ステージあるいは半導体製造プロセスにおける冶具などの半導体製造装置用部材は、半導体ウエハのサイズアップに伴って大型化が進んでおり、自重や片持ち支持構造などに対応することが必要となることから、低熱膨張化とともに機械的強度（４点曲げ強度）の向上が求められている。
　本発明は、上記要求に応えるべく案出されたものであり、熱膨張係数が小さく、機械的強度に優れたコージェライト質セラミックスおよびこれ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ものである。
　本発明のコージェライト質セラミックスは、Ｍｇを酸化物換算で12.6質量％以上14.0質量％以下、Ａｌを酸化物換算で33.4質量％以上34.4質量％以下およびＳｉを酸化物換算で52.0質量％以上53.6質量％以下の組成範囲からなる主成分100質量％に対し、副成分としてＹ，Ｙｂ，ＥｒおよびＣｅのいずれか１種を酸化物換算で4.5質量％以上15.0質量％以下含んでなり、結晶相としてコージェライト、ダイシリケートおよびスピネルが存在していることを特徴とするものである。
　また、本発明の半導体製造装置用部材は、上記構成の本発明のコージェライト質セラミックスを用いたことを特徴とするものである。
　本発明のコージェライト質セラミックスによれば、Ｍｇを酸化物換算で12.6質量％以上14.0質量％以下、Ａｌを酸化物換算で33.4質量％以上34.4質量％以下およびＳｉを酸化物換算で52.0質量％以上53.6質量％以下の組成範囲からなる主成分100質量％に対し、副成分としてＹ，Ｙｂ，ＥｒおよびＣｅのいずれか１種を酸化物換算で4.5質量％以上15.0質量％以下含んでなり、結晶相としてコージェライト、ダイシリケートおよびスピネルが存在していることにより、マイナス側の熱膨張係数を示すコージェライトと、プラス側の熱膨張係数を示すダイシリケートおよびスピネルとの結晶相の存在比率を最適化することができ、得られるコージェライト質セラミックスの熱膨張係数を±120ｐｐｂ/℃の範囲内とすることができる。また、結晶相としてスピネルが存在していることにより、コージェライトの結晶相の粒成長を抑制して、コージェライト質セラミックスを微細結晶からなる高緻密体とすることができるため、機械的特性を向上させることができる。
　また、本発明の半導体製造装置用部材によれば、本発明のコージェライト質セラミックスを用いたことにより、100ｎｍ（0.1μｍ）以下の位置決め精度を達成することが可能となり、Ｓｉウエハへの高精密回路の形成において、品質および歩留まりを向上させることができる。
　以下に、本実施形態のコージェライト質セラミックスの一例について説明する。
　本実施形態のコージェライト質セラミックスは、Ｍｇを酸化物換算で12.6質量％以上14.0質量％以下、Ａｌを酸化物換算で33.4質量％以上34.4質量％以下およびＳｉを酸化物換算で52.0質量％以上53.6質量％以下の組成範囲からなる主成分100質量％に対し、副成分としてＹ，Ｙｂ，ＥｒおよびＣｅのいずれか１種を酸化物換算で4.5質量％以上15.0質量％以下含んでなる。
　そして、本実施形態のコージェライト質セラミックスは、結晶相として、ＭｇＯとＡｌ２Ｏ３とＳｉＯ２との３成分からなるコージェライト（Ｍｇ２Ａｌ４Ｓｉ５Ｏ１８）と、Ｙ，Ｙｂ，ＥｒおよびＣｅのいずれか１種の酸化物とＳｉＯ２とからなるダイシリケート（例えば、Ｙｂ２Ｓｉ２Ｏ７）と、ＭｇＯとＡｌ２Ｏ３とからなるスピネル（ＭｇＡｌ２Ｏ４）が存在している。
　ここで、本実施形態のコージェライト質セラミックスは、上述した組成範囲を満足し、結晶相としてコージェライト、ダイシリケートおよびスピネルが存在していることにより、マイナス側の熱膨張係数を示すコージェライトと、プラス側の熱膨張係数を示すダイシリケートおよびスピネルとの結晶相の存在比率を最適化することができ、得られるコージェライト質セラミックスの熱膨張係数を０（ゼロ）に近づけることができる。具体的には、上述した組成範囲を満足し、結晶相としてコージェライト、ダイシリケートおよびスピネルが存在していることにより、室温（20～25℃）におけるコージェライト質セラミックスの熱膨張係数を、±120ｐｐｂ/℃の範囲内とすることができる。なお、プラス側の熱膨張係数を示すダイシリケートおよびスピネルにおいて、熱膨張係数の値は、スピネルよりもダイシリケートの方がプラス側に大きな値を示すものである。
　また、主成分100質量％に対する副成分の含有量を、Ｙ，Ｙｂ，ＥｒおよびＣｅのいずれか１種を酸化物換算で4.5質量％以上15.0質量％以下としたのは、副成分の含有量が4.5質量％未満では、ダイシリケートの存在比率が少なくなり、室温（20～25℃）におけるコージェライト質セラミックスの熱膨張係数が－120ｐｐｂ／℃未満となるからである。また、副成分の含有量が15.0質量％を超えると、ダイシリケートの存在比率が多くなり、室温（20～25℃）におけるコージェライト質セラミックスの熱膨張係数が＋120ｐｐｂ／℃を超えるからである。
　また、結晶相としてスピネルが存在していることにより、コージェライトの結晶相の粒成長を抑制して、コージェライト質セラミックスを微細結晶からなる高緻密体とすることができるため、機械的特性を向上させることができる。具体的には、４点曲げ強度で170ＭＰａ以上とすることができる。170ＭＰａ以上の強度を有していれば、半導体ウエハのサイズアップに伴う部材の大型化の際に課題となっていた、自重による破損や、片持ち支持構造で荷重をかけた場合の破損等のおそれが少ないので、真空装置構造体、サセプタ、ステージ、半導体製造プロセスにおける治具などの半導体製造装置用部材に好適に用いることができる。なお、この４点曲げ強度については、ＪＩＳ　Ｒ　1601－2008に準拠して測定すればよい。また、スピネルは、コージェライトの結晶相間に分散して存在していることがよいことはいうまでもない。
　なお、本実施形態のコージェライト質セラミックスを構成する各成分の酸化物換算での含有量については、コージェライト質セラミックスの一部を粉砕し、得られた粉体を塩酸などの溶液に溶解した後、ＩＣＰ（Inductively Coupled Plasma）発光分光分析装置（島津製作所製：ＩＣＰＳ－8100）を用いて測定し、得られた各金属元素の含有量の値を用いて、それぞれ酸化物換算することにより求めることができる。また、コージェライト、ダイシリケート、スピネルの各結晶相の確認については、例えば、Ｘ線回折装置（ＰＡＮａｌｙｔｉｃａｌ社製：Ｘ’ＰｅｒｔＰＲＯ）を用いて、２θ＝８°～80°，ＣｕＫα１測定の条件でコージェライト質セラミックスの表面を測定し、得られたＸ線回折チャートとＪＣＰＤＳカードとを照合して結晶相の同定を行なうことにより確認することができる。
　また、熱膨張係数の測定については、長さが10～20ｍｍ、一辺または直径が５ｍｍ程度の角柱または円柱の試料を準備し、ＪＩＳ　Ｒ　1618－2002に準拠して、測定装置として例えばレーザー熱膨張計ＬＩＸ－１（真空理工（株）製）を用いて等速昇温測定のモードで、昇温速度：１℃／ｍｉｎの条件で、所望の温度範囲の熱膨張係数を測定することができる。
　そして、本実施形態のコージェライト質セラミックスにおいて、ダイシリケートの含有量をＡ、スピネルの含有量をＢとしたとき、ＡとＢとの比率Ａ／Ｂが0.5以上24.0以下であることが好ましい。
　このように、ダイシリケートとスピネルとの含有量の比率Ａ／Ｂが0.5以上24.0以下であるときには、マイナス側の熱膨張係数を示すコージェライトと、プラス側の熱膨張係数を示すダイシリケートおよびスピネルとの結晶相の存在比率をより最適化することができるため、室温（20～25℃）におけるコージェライト質セラミックスの熱膨張係数を、±100ｐｐｂ/℃の範囲内とすることができる。
　なお、ダイシリケートおよびスピネルの含有量については、例えば、Ｘ線回折装置（ＰＡＮａｌｙｔｉｃａｌ社製：Ｘ’ＰｅｒｔＰＲＯ）を用いて、２θ＝８°～80°，ＣｕＫα１測定の条件でＸ線回折測定を実施し、リートベルト解析プログラムＲＩＥＴＡＮを用いて、Ｘ線回折測定結果を解析することにより、コージェライト、ダイシリケートおよびスピネルの各結晶相の割合から算出すればよい。そして、ダイシリケートとスピネルとの含有量の比率Ａ／Ｂについては、算出されたそれぞれの含有量から算出すればよい。
　また、ダイシリケートの含有量をＡ、スピネルの含有量をＢとしたとき、ＡとＢとの比率Ａ／Ｂが0.5以上24.0以下となるコージェライト質セラミックスを構成する結晶相の具体的な含有量としては、ダイシリケートが2.6～12.7質量％程度であり、スピネルが0.53～5.1質量％程度であり、残部がコージェライトとなる。
　さらに、ダイシリケートの含有量が4.5質量％以上7.0質量％以下であり、スピネルの含有量が1.4質量％以上3.3質量％以下であることが好ましい。これにより、室温（20～25℃）におけるコージェライト質セラミックスの熱膨張係数の絶対値をさらに小さくすることができる。さらにまた、ダイシリケートの含有量が4.9質量％以上5.6質量％以下であり、スピネルの含有量が2.2質量％以上2.8質量％以下であれば、室温（20～25℃）におけるコージェライト質セラミックスの熱膨張係数の絶対値を小さくし、ゼロに近づけることができる。
　また、本実施形態のコージェライト質セラミックスは、顔料成分をさらに含んでなることが好ましい。このように、顔料成分を含んでなるときには、他の色調のセラミックスと組み合わせることによって、色彩の調和を図ったり、際立たせたりするなどの視覚的効果をもたらすことができる。また、コージェライト質セラミックスを例えば光の散乱が影響する分析用の鏡筒などの光学系の支持部材として用いるときには、灰色系等の色調をなす顔料成分を用いてコージェライト質セラミックスを作製すれば、コージェライト質セラミックスが灰色系の色調を呈することから、光の散乱は抑制され分析精度の低下を少なくすることができる。
　また、半導体製造装置内における加工製品状態の確認においても、半導体製造装置用部材によって光が散乱したときには、小型カメラなどの光学機器での確認に支障をきたすこととなることから、光の散乱の抑制が必要な部材として用いるときには、灰色系の色調を呈するコージェライト質セラミックスとすることが好ましい。
　ここで、光の散乱の抑制可能な灰色系の色調を呈するコージェライト質セラミックスとするには、顔料成分としてＭｎ，ＣｒおよびＣｏを含み、主成分100質量％に対して、Ｍｎ，ＣｒおよびＣｏをそれぞれＭｎＯ２，Ｃｒ２Ｏ３およびＣｏＯに換算した合計の含有量が0.05質量％以上３質量％以下であることが好ましい。
　このように、顔料成分としてＭｎ，ＣｒおよびＣｏを含み、主成分100質量％に対して、Ｍｎ，ＣｒおよびＣｏをそれぞれＭｎＯ２，Ｃｒ２Ｏ３およびＣｏＯに換算した合計の含有量が0.05質量％以上３質量％以下であるときには、熱膨張係数や機械的特性に与える影響が少なく、また、顔料成分同士の反応や主成分と顔料成分との反応で異相（例えば、ＭｎＡｌ２Ｏ４，ＭｎＣｒ２Ｏ４）量が増加することによって色調がばらついて外観を損ねることなく、光の散乱の抑制可能な灰色系の色調を呈するコージェライト質セラミックスとすることができる。
　なお、色調が暗すぎると、光エネルギーを吸収（以下、吸光と記載する。）して温度が上昇し、この温度上昇によりコージェライト質セラミックスが膨張することで寸法変化が生じるおそれがあることから、光の散乱を抑制するとともに、吸光を抑制するには、ＣＩＥ1976Ｌ＊ａ＊ｂ＊色空間における明度指数Ｌ＊が50以上70以下であることが好ましい。なお、この明度指数Ｌ＊については、ＪＩＳ　Ｚ　8722－2000に準拠して測定することができる。
　そして、上述した熱膨張係数が小さく、機械的強度に優れたコージェライト質セラミックスを半導体製造装置用部材として用いれば、100ｎｍ（0.1μｍ）以下の位置決め精度を達成することが可能となり、Ｓｉウエハへの高精密回路の形成において、品質および歩留まりを向上させることができる。
　次に、本実施形態のコージェライト質セラミックスの製造方法について説明する。
　本実施形態のコージェライト質セラミックスの製造方法としては、まず、１次原料として、予め合成した平均粒径が0.5～５μｍの合成コージェライト粉末と、平均粒径が0.5～３μｍのスピネル粉末と、平均粒径が0.5～２μｍのＹ，Ｙｂ，ＥｒおよびＣｅのいずれか１種の酸化物粉末とを準備する。
　なお、合成コージェライト粉末およびスピネル粉末が本実施形態における主成分を構成するものであり、Ｙ，Ｙｂ，ＥｒおよびＣｅのいずれか１種の酸化物粉末が副成分を構成するものである。また、合成コージェライト粉末とは、主成分100質量％からスピネル粉末の添加量を除いて、Ｍｇを酸化物換算で11.7質量％以上13.3質量％以下、Ａｌを酸化物換算で29.1質量％以上33.8質量％以下およびＳｉを酸化物換算で52.0質量％以上53.6質量％以下の組成範囲で予め合成された粉末である。
　そして、合成コージェライト粉末およびスピネル粉末を所定量、例えば、合成コージェライト粉末を93.5質量％以上99.9質量％以下、スピネル粉末を0.01質量％以上6.5質量％以下秤量する。次に、合成コージェライト粉末とスピネル粉末との合計100質量％に対し、副成分を4.5質量％以上15.0質量％の範囲となるように秤量し、純水および各種バインダを加え、ボールミルを用いて平均粒径が２μｍ以下となるまで５～30時間湿式混合および粉砕を行なったスラリーを得る。
　なお、上述した添加量とすることによって、焼成後のコージェライト質セラミックスの組成範囲は、Ｍｇが酸化物換算で12.6質量％以上14.0質量％以下、Ａｌが酸化物換算で33.4質量％以上34.4質量％以下およびＳｉが酸化物換算で52.0質量％以上53.6質量％以下となる。
　また、顔料成分を添加する場合には、主成分100質量％に対して、例えば、0.05質量％以上3.0質量％以下秤量し、合成コージェライト粉末、スピネル粉末およびＹ，Ｙｂ，ＥｒおよびＣｅのいずれか１種の酸化物粉末とともに、ボールミル内に入れて、上述した方法で湿式混合すればよい。特に顔料成分としては、Ｍｎ，ＣｒおよびＣｏを含んでいることが好ましい。
　次に、噴霧造粒法（スプレードライ法）にてスラリーを噴霧させて造粒して２次原料とする。そして、この２次原料を用いて静水圧プレス成形（ラバープレス）法や粉末プレス成形法にて成形し、必要に応じて切削加工を施した後、これを焼成炉にて大気雰囲気中1340～1440℃の最高温度で１時間以上10時間以下保持する。その後、1000℃までを10℃／ｍｉｎ以下で降温する焼成条件とすることにより、副成分と合成コージェライト中のＳｉＯ２とが反応して生成するダイシリケートを存在させることができる。特に、焼成後のコージェライト質セラミックスのダイシリケートの含有量Ａとスピネルの含有量Ｂとの比率Ａ／Ｂを0.5以上24.0以下の範囲内とするためには、1350～1420℃の最高温度とすればよい。
　そして、必要に応じて研削加工を施すことにより、本実施形態のコージェライト質セラミックスを得ることができる。また、焼結後にＨＰ法（ホットプレス法）やＨＩＰ法（ホットアイソスタティックプレス法）により更なる緻密化を図ってもよい。これにより、４点曲げ強度を190ＭＰａ以上とすることができる。
　なお、１次原料として、Ｙ，Ｙｂ，ＥｒおよびＣｅのいずれか１種の酸化物粉末に変える、もしくは一部について、ダイシリケート（Ｙ２Ｓｉ２Ｏ７，Ｙｂ２Ｓｉ２Ｏ７，Ｅｒ２Ｓｉ２Ｏ７，Ｃｅ２Ｓｉ２Ｏ７）の形で添加してもよい。
　表１に示すように、調合組成や副成分の種類や添加量等を種々変更した試料を作製し、コージェライト質セラミックスの各成分の質量比率、結晶相の確認、熱膨張係数の測定を実施した。
　まず、１次原料として、平均粒径が２μｍの合成コージェライト粉末（表１に示すＭｇＯ，Ａｌ２Ｏ３およびＳｉＯ２の組成範囲で予め合成）と、平均粒径が１μｍのスピネル粉末と、副成分である平均粒径が１μｍのＹｂ２Ｏ３，Ｙ２Ｏ３，Ｅｒ２Ｏ３およびＣｅ２Ｏ３の粉末を準備した。そして、スピネル粉末を表１に示す添加量となるように、また合成コージェライト粉末が、100質量％からスピネル粉末の添加量を除いた量となるように秤量した。
　そして、合成コージェライト粉末とスピネル粉末との合計100質量％に対し、表１に示す割合となる副成分をそれぞれ秤量し、純水および主成分と副成分との合計100質量％に対して２質量％以下のバインダを加え、ボールミルを用いて平均粒径が２μｍ以下となるまで24時間湿式混合および粉砕を行なったスラリーを得た。
　次に、噴霧造粒法（スプレードライ法）にてこのスラリーを噴霧させて造粒して２次原料を得た。そして、この２次原料を用いて粉末プレス成形法にて成形し、大気雰囲気中1415℃の最高温度で５時間保持し、その後、1000℃までを10℃／ｍｉｎで降温して焼成した。そして、研削加工を施すことによって、縦が３ｍｍ、横が４ｍｍ、長さが45ｍｍの寸法を有する試料Ｎｏ．１～15，17～23，25～35，37～39，41～45を得た。
　また、スピネル粉末を添加しないこと以外は上述した同様の製造方法により試料Ｎｏ．24，36，40，46を得た。さらに、副成分としてＹｂ２Ｏ３，Ｙ２Ｏ３，Ｅｒ２Ｏ３およびＣｅ２Ｏ３を添加しないこと以外は上述した同様の製造方法により試料Ｎｏ．16を得た。
　そして、試料Ｎｏ．１～46について、試料の一部を粉砕し、得られた粉体を塩酸などの溶液に溶解した後、ＩＣＰ発光分光分析装置（島津製作所製：ＩＣＰＳ－8100）を用いて測定し、得られた各金属元素の含有量の値を用いて、それぞれ酸化物換算した。そして、この酸化物換算した値を用いて、焼成後のＭｇＯ，Ａｌ２Ｏ３およびＳｉＯ２の合計100質量％における質量比率と、ＭｇＯ，Ａｌ２Ｏ３およびＳｉＯ２の合計100質量％に対する副成分の質量比率を求めた。結果を表２に示す。
　また、Ｘ線回折装置（ＰＡＮａｌｙｔｉｃａｌ社製：Ｘ’ＰｅｒｔＰＲＯ）を用いて、２θ＝８°～80°，ＣｕＫα１測定の条件で各試料表面のＸ線回折測定を実施してＸ線回折チャートを得た後、ＪＣＰＤＳカードと照合し、同定を行なうことによってコージェライト、ダイシリケート、スピネルの有無を確認した。なお、確認された場合は「○」、確認されなかった場合は「－」と表２に示した。
　また、熱膨張係数については、各試料を10ｍｍの長さに切断し、切断した試料の両端面をＲ加工した試験片を準備し、レーザー熱膨張計ＬＩＸ－１（真空理工（株）製）を用いて等速昇温測定のモードで、昇温速度：１℃／ｍｉｎの条件で、20～25℃の温度範囲の熱膨張係数を測定し、その平均を算出することにより求め、表２に示した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
　表２の結果から、試料Ｎｏ．１，５，６，10，11，15，31～34は、結晶相としてコージェライト、ダイシリケートおよびスピネルが存在しているものの、コージェライト質セラミックスの主成分組成が、Ｍｇを酸化物換算で12.6質量％以上14.0質量％以下、Ａｌを酸化物換算で33.4質量％以上34.4質量％以下およびＳｉを酸化物換算で52.0質量％以上53.6質量％以下の範囲を満足していないことから、熱膨張係数が±120ｐｐｂ／℃の範囲を超えていた。
　また、試料Ｎｏ．17，23，35，38，39，42，43，46についても、結晶相としてコージェライト，ダイシリケートおよびスピネルが存在しているものの、主成分100質量％に対し、副成分であるＹ，Ｙｂ，ＥｒおよびＣｅのいずれか１種を酸化物換算で4.5質量％以上15.0質量％以下含んでなるものではないことから、熱膨張係数が±120ｐｐｂの範囲を超えていた。
　また、試料Ｎｏ．16は、副成分が添加されていないことから、副成分が焼結助剤として作用せず緻密化しなかったため熱膨張係数を測定することができなかった。また、結晶相の確認においてダイシリケートが確認されなかった。
　また、試料Ｎｏ．24，36，40，44は、結晶相の確認においてスピネルが確認されず、熱膨張係数が±120ｐｐｂ／℃の範囲を超えていた。
　これに対し、試料Ｎｏ．２～４，７～９，12～14，18～22，25～30，37，41，45は、Ｍｇを酸化物換算で12.6質量％以上14.0質量％以下、Ａｌを酸化物換算で33.4質量％以上34.4質量％以下およびＳｉを酸化物換算で52.0質量％以上53.6質量％以下の組成範囲からなる主成分100質量％に対し、副成分としてＹ，Ｙｂ，ＥｒおよびＣｅのいずれか１種を酸化物換算で4.5質量％以上15.0質量％以下含んでなり、結晶相としてコージェライト、ダイシリケートおよびスピネルが存在していることから、マイナス側の熱膨張係数を示すコージェライトと、プラス側の熱膨張係数を示すダイシリケートおよびスピネルとの結晶相の存在比率が最適化され、得られたコージェライト質セラミックスの熱膨張係数を±120ｐｐｂ／℃と非常に小さい値とすることができた。
　また、スピネルの結晶相が存在していない、試料Ｎｏ．24，36，40，44について、試験片の作製を含め、ＪＩＳ　Ｒ　1601－2008に準拠して４点曲げ強度を測定したところ、170ＭＰａ未満であった。これに対し、試料Ｎｏ．２～４，７～９，12～14，18～22，25～30，37，41，45は、４点曲げ強度が170ＭＰａ以上であり、本実施形態のコージェライト質セラミックスは、熱膨張係数が小さく、４点曲げ強度の値の大きいものであり、半導体ウエハのサイズアップに伴う部材の大型化の際に課題となっていた、自重による破損や、片持ち支持構造で荷重をかけた場合の破損等のおそれが少ないので、真空装置構造体、サセプタ、ステージ、半導体製造プロセスにおける治具などの半導体製造装置用部材に好適に用いることができることがわかった。さらに、試料Ｎｏ．２～４，７～９，12～14，18～22，25～30，37，41，45について、ＨＩＰ法（ホットアイソスタティックプレス法）による処理を施したところ、４点曲げ強度は190ＭＰａ以上となり、より機械的特性の優れたものとなった。
　次に、表３に示す調合組成および焼成条件を種々変更した試料Ｎｏ．47～78を作製した。なお、作製方法については、実施例１と同様の製造方法により作製した。そして、実施例１と同様の方法により、コージェライト質セラミックスの各成分の質量比率、熱膨張係数の測定を実施した。
　また、各試料におけるダイシリケートの含有量（Ａ）とスピネルの含有量（Ｂ）との比率Ａ／Ｂを算出した。なお、ダイシリケートの含有量（Ａ）とスピネルの含有量（Ｂ）との比率Ａ／Ｂは、Ｘ線回折装置（ＰＡＮａｌｙｔｉｃａｌ社製：Ｘ’ＰｅｒｔＰＲＯ）を用いて、２θ＝８°～80°，ＣｕＫα１測定の条件でＸ線回折測定を実施し、リートベルト解析プログラムＲＩＥＴＡＮを用いて、Ｘ線回折測定結果を解析することにより、コージェライト、ダイシリケートおよびスピネルそれぞれの結晶相の割合から含有量を算出した。そして、算出されたダイシリケートの含有量（Ａ）をスピネルの含有量（Ｂ）で除すことにより比率Ａ／Ｂを算出した。
　焼成後のＭｇＯ，Ａｌ２Ｏ３およびＳｉＯ２の合計100質量％における質量比率、ＭｇＯ，Ａｌ２Ｏ３およびＳｉＯ２の合計100質量％に対する副成分の質量比率、ダイシリケートの含有量（Ａ）、スピネルの含有量（Ｂ）、比率Ａ／Ｂ、熱膨張係数を表４に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
　表４の結果から、ダイシリケートの含有量をＡ、スピネルの含有量をＢとしたとき、ＡとＢとの比率Ａ／Ｂが0.5以上24.0以下である試料Ｎｏ．48～77は、比率Ａ／Ｂが0.5未満または24.0を超えている試料Ｎｏ．47，78よりも熱膨張係数の絶対値が小さく、熱膨張係数を±100ｐｐｂ／℃の範囲内とすることができた。
　また、ダイシリケートの含有量が4.5質量％以上7.0質量％以下であり、スピネルの含有量が1.4質量％以上3.3質量％以下である試料Ｎｏ．54～61は、熱膨張係数をさらに小さい±50ｐｐｂ／℃の範囲内であった。
　さらに、ダイシリケートの含有量が4.9質量％以上5.6質量％以下であり、スピネルの含有量が2.2質量％以上2.8質量％以下である試料Ｎｏ．55～57は、熱膨張係数が±20ｐｐｂ／℃の範囲内であり、熱膨張係数をゼロに近づけることができた。
　また、表３に示す調合組成以外にも、Ｍｇを酸化物換算で12.6質量％以上14.0質量％以下、Ａｌを酸化物換算で33.4質量％以上34.4質量％以下およびＳｉを酸化物換算で52.0質量％以上53.6質量％以下の組成範囲からなる主成分100質量％に対し、副成分としてＹ，Ｙｂ，ＥｒおよびＣｅのいずれか１種を酸化物換算で4.5質量％以上15.0質量％以下含んでなる種々のコージェライト質セラミックスを作製して熱膨張係数の確認を行なった結果、比率Ａ／Ｂが0.5以上0.24以下であることにより、熱膨張係数を±100ｐｐｂ／℃の範囲内とできることを確認した。
　次に、実施例２の表３に示す試料Ｎｏ．56と同様の調合組成に加えて、表５に示す顔料成分をそれぞれ酸化物に換算した合計で１質量％添加して試料Ｎｏ．79～86を作製した。そして、これらの試料について、目視による色調確認と明度指数Ｌ＊の測定を実施した。
　なお、合成コージェライト粉末、スピネル粉末およびＹｂの酸化物粉末とともに顔料成分を添加すること以外は実施例１と同様の製造方法により試料を作製した。
　そして、得られた各試料の色調を目視により確認し、表５に示した。また、明度指数Ｌ＊については、ＪＩＳ　Ｚ　8722－2000に準拠して、色彩色差計（旧ミノルタ社（製）ＣＲ－221）を用い、光源をＣＩＥ標準光源Ｄ65とし、照明受光方式を条件ａ（（45－ｎ）〔45－０〕）にし、測定径を３ｍｍに設定して測定した。結果を表５に示す。なお、顔料成分を含んでいない試料Ｎｏ．56についても、目視による色調確認結果と、明度指数Ｌ＊の結果について表５に示した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000005
　表５の結果から、顔料成分を含んでいる試料Ｎｏ．79～83は、顔料成分によって様々な色調のセラミックスとすることができ、他の色調のセラミックスと組み合わせることによって、色彩の調和を図ったり、際立たせたりするなどの視覚的効果をもたらすことができることがわかった。また、顔料成分を含んでいない試料Ｎｏ．56よりも明度指数Ｌ＊の値が小さいことから、光の散乱を抑制できることが確認できた。また、顔料成分として、Ｍｎ，ＣｒおよびＣｏを含んでいる試料Ｎｏ．85は、明度指数Ｌ＊の範囲が65であり、光の散乱を抑制するとともに、吸光を抑制することができる、好ましい明度指数Ｌ＊の値である50～70の範囲内となることがわかった。
　次に、実施例２の表３に示す試料Ｎｏ．56と同様の調合組成に加えて、表６に示すように顔料成分の含有量を種々変更した試料を作製し、明度指数Ｌ＊の測定を実施した。なお、合成コージェライト粉末、スピネル粉末およびＹｂの酸化物粉末とともに顔料成分を添加すること以外は実施例１と同様の製造方法により試料を作製した。そして、顔料成分の含有量については、実施例１に示した同様の方法でＩＣＰ発光分光分析装置（島津製作所製：ＩＣＰＳ－8100）を用いて測定し、主成分100質量％に対する値を算出した。また、明度指数Ｌ＊の測定は、実施例３と同様の方法で行なった。結果を表６に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000006
　表６の結果から、試料Ｎｏ．87～94については、光の散乱を抑制するとともに、吸光を抑制することができる、好ましい明度指数Ｌ＊の値である50～70の範囲内となっており、明度指数Ｌ＊をこの範囲内とするには、顔料成分としてＭｎ，ＣｒおよびＣｏを含み、主成分100質量％に対して、Ｍｎ，ＣｒおよびＣｏをそれぞれＭｎＯ２，Ｃｒ２Ｏ３およびＣｏＯに換算した合計の含有量が0.05質量％以上0.3質量％以下とすればよいことが確認できた。
　また、試料Ｎｏ．95については、若干の色調ばらつきが確認されたものの、試料Ｎｏ．87～94については、色調ばらつきは確認されず、外観を損なうこともなかった。さらに、試料Ｎｏ．87～94について、熱膨張係数および４点曲げ強度の測定を行なったところ、顔料成分を含んでいないときと比べて、熱膨張係数で＋２ｐｐｂ／℃、４点曲げ強度で－４ＭＰａであった。この結果から、試料Ｎｏ．87～94は、熱膨張係数が小さく、機械的強度に優れているとともに、光の散乱を抑制するとともに、吸光を抑制することができる色調を呈するコージェライト質セラミックスとできることがわかった。

Claims (6)

  1. Ｍｇを酸化物換算で１２．６質量％以上１４．０質量％以下、Ａｌを酸化物換算で３３．４質量％以上３４．４質量％以下およびＳｉを酸化物換算で５２．０質量％以上５３．６質量％以下の組成範囲からなる主成分１００質量％に対し、副成分としてＹ，Ｙｂ，ＥｒおよびＣｅのいずれか１種を酸化物換算で４．５質量％以上１５．０質量％以下含んでなり、結晶相としてコージェライト、ダイシリケートおよびスピネルが存在していることを特徴とするコージェライト質セラミックス。
  2. 前記ダイシリケートの含有量をＡ、前記スピネルの含有量をＢとしたとき、ＡとＢとの比率Ａ／Ｂが０．５以上２４．０以下であることを特徴とする請求項１に記載のコージェライト質セラミックス。
  3. 前記ダイシリケートの含有量が４．５質量％以上７．０質量％以下であり、前記スピネルの含有量が１．４質量％以上３．３質量％以下であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のコージェライト質セラミックス。
  4. 顔料成分をさらに含んでなることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のコージェライト質セラミックス。
  5. 前記顔料成分としてＭｎ，ＣｒおよびＣｏＣｒを含み、前記主成分１００質量％に対して、Ｍｎ，ＣｒおよびＣｏをそれぞれＭｎＯ２，Ｃｒ２Ｏ３およびＣｏＯに換算した合計の含有量が０．０５質量％以上３質量％以下であることを特徴とする請求項４に記載のコージェライト質セラミックス。
  6. 請求項１乃至請求項５のいずれかに記載のコージェライト質セラミックスを用いたことを特徴とする半導体製造装置用部材。
PCT/JP2011/074691 2010-10-26 2011-10-26 コージェライト質セラミックスおよびこれを用いた半導体製造装置用部材 WO2012057215A1 (ja)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012540910A JP5744045B2 (ja) 2010-10-26 2011-10-26 コージェライト質セラミックスおよびこれを用いた半導体製造装置用部材
EP11836348.0A EP2634156A4 (en) 2010-10-26 2011-10-26 CORDIERIC CERAMICS AND ELEMENT FOR SEMICONDUCTOR MANUFACTURERS THEREWITH
CN2011800508437A CN103180262A (zh) 2010-10-26 2011-10-26 堇青石质陶瓷及使用其的半导体制造装置用部件
US13/881,908 US20130225392A1 (en) 2010-10-26 2011-10-26 Cordierite ceramic, and member for semiconductor manufacturing devices which comprises same

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010239798 2010-10-26
JP2010-239798 2010-10-26

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2012057215A1 true WO2012057215A1 (ja) 2012-05-03

Family

ID=45993921

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2011/074691 WO2012057215A1 (ja) 2010-10-26 2011-10-26 コージェライト質セラミックスおよびこれを用いた半導体製造装置用部材

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20130225392A1 (ja)
EP (1) EP2634156A4 (ja)
JP (1) JP5744045B2 (ja)
CN (1) CN103180262A (ja)
WO (1) WO2012057215A1 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017200872A (ja) * 2016-04-28 2017-11-09 京セラ株式会社 多孔質セラミック体、吸着用部材および多孔質セラミック体の製造方法

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107001147B (zh) * 2014-12-16 2020-07-10 日本碍子株式会社 陶瓷基体及其制造方法
US10207948B2 (en) 2016-07-10 2019-02-19 Schott Ag Cordierite glass-ceramic
US20200161167A1 (en) * 2017-07-28 2020-05-21 Kyocera Corporation Substrate holding member and semiconductor manufacturing device
US20230137894A1 (en) 2020-01-27 2023-05-04 Heraeus Conamic North America Llc High purity cordierite material for semiconductor applications

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001039764A (ja) 1999-07-29 2001-02-13 Kyocera Corp コージェライト質セラミックスおよびその製造方法
JP2003206177A (ja) * 2002-10-10 2003-07-22 Kyocera Corp 高周波用誘電体磁器組成物および誘電体共振器
JP2004203684A (ja) * 2002-12-26 2004-07-22 Kyocera Corp 誘電体磁器組成物およびそれを用いた誘電体共振器、非放射性誘電体線路並びに高周波用配線基板
JP2008007341A (ja) * 2006-06-27 2008-01-17 Nippon Steel Materials Co Ltd 低熱膨張セラミックス接合体及びその製造方法

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4383042B2 (ja) * 2002-12-18 2009-12-16 日本特殊陶業株式会社 セラミックス焼結体及びその製造方法
JP3945446B2 (ja) * 2003-04-24 2007-07-18 株式会社デンソー セラミック担体とその製造方法
US8709577B2 (en) * 2007-06-28 2014-04-29 Corning Incorporated High porosity ceramic honeycomb article containing rare earth oxide and method of manufacturing same
JP5700631B2 (ja) * 2010-10-21 2015-04-15 黒崎播磨株式会社 コーディエライト質焼結体
JP2013100216A (ja) * 2011-10-14 2013-05-23 Asahi Glass Co Ltd 酸化物セラミックス焼結体およびその製造方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001039764A (ja) 1999-07-29 2001-02-13 Kyocera Corp コージェライト質セラミックスおよびその製造方法
JP2003206177A (ja) * 2002-10-10 2003-07-22 Kyocera Corp 高周波用誘電体磁器組成物および誘電体共振器
JP2004203684A (ja) * 2002-12-26 2004-07-22 Kyocera Corp 誘電体磁器組成物およびそれを用いた誘電体共振器、非放射性誘電体線路並びに高周波用配線基板
JP2008007341A (ja) * 2006-06-27 2008-01-17 Nippon Steel Materials Co Ltd 低熱膨張セラミックス接合体及びその製造方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP2634156A4

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017200872A (ja) * 2016-04-28 2017-11-09 京セラ株式会社 多孔質セラミック体、吸着用部材および多孔質セラミック体の製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
EP2634156A4 (en) 2014-10-29
JP5744045B2 (ja) 2015-07-01
CN103180262A (zh) 2013-06-26
US20130225392A1 (en) 2013-08-29
JPWO2012057215A1 (ja) 2014-05-12
EP2634156A1 (en) 2013-09-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5744045B2 (ja) コージェライト質セラミックスおよびこれを用いた半導体製造装置用部材
KR102062358B1 (ko) 적층 구조체, 반도체 제조 장치용 부재 및 적층 구조체의 제조 방법
JP4995920B2 (ja) 透明な多結晶酸窒化アルミニウムの製造方法
JP6179731B2 (ja) スピネルオプトセラミックスを用いた光学素子および製造方法
US9073790B2 (en) Cordierite sintered body and member for semiconductor device composed of cordierite sintered body
JP2005314215A (ja) 緻密質コーディエライト焼結体及びその製造方法
DE112015000214T5 (de) Gesinterter Cordieritkörper, Verfahren für dessen Herstellung, Verbundstoffsubstrat und elektronische Vorrichtung
KR20090045427A (ko) 이트리아 소결체 및 내식성 부재, 그 제조방법
WO2012086740A1 (ja) 誘電体セラミックスおよびこれを備える誘電体フィルタ
KR102532969B1 (ko) 희토류 옥시불화물 소결체 및 그 제조 방법
JP2011153065A (ja) 着色されたスピネルオプトセラミックス
JP2012206913A (ja) フッ化マグネシウム焼結体、その製法及び半導体製造装置用部材
JP5773899B2 (ja) コージェライト質焼結体およびこのコージェライト質焼結体からなる露光装置用部材
JP4579159B2 (ja) 高周波用磁器組成物とその製造方法、および平面型高周波回路
JP4969488B2 (ja) アルミナ質焼結体および半導体製造装置用部材ならびに液晶パネル製造装置用部材
JP2008174432A (ja) 透光性セラミックスとその製造方法、及び光学部材
JP5159961B2 (ja) 誘電体セラミックスおよびこれを用いた誘電体フィルタ
JP2021138581A (ja) セラミックス焼結体およびその製造方法
JP2012171845A (ja) 窒化珪素質焼結体
KR102209383B1 (ko) 이터븀과 이트륨이 공도핑된 사이알론 및 그 제조방법
JP6179026B2 (ja) 低熱膨張セラミックスおよびその製造方法
JP2011195429A (ja) ゼロ膨張係数の高強度で低誘電率のβ−ユ−クリプタイトセラミックス
CN117986004B (zh) 一种尖晶石型高熵透明陶瓷及其制备方法和应用
JP2023178432A (ja) 焼結体、焼結体の製造方法、焼結体の原料粉末、及び、仮焼体

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 11836348

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2012540910

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 13881908

Country of ref document: US

Ref document number: 2011836348

Country of ref document: EP