JP2013079155A - Plasma resistant member - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、耐プラズマ性部材に関する。 The present invention relates to a plasma resistant member.
半導体または液晶製造のためのドライエッチング工程、CVD成膜工程、レジストを除去するアッシング工程などの各プロセスにおいては、低圧高密度プラズマ源として、反応性の高いフッ素や塩素などのハロゲン系腐食性ガスが多用されている。 Halogen-based corrosive gases such as highly reactive fluorine and chlorine are used as low-pressure and high-density plasma sources in processes such as dry etching processes for semiconductor or liquid crystal manufacturing, CVD film formation processes, and ashing processes for removing resists. Is frequently used.
低圧高密度プラズマは、電子温度及びイオン衝撃エネルギーが高いため、前記腐食性ガス及びプラズマに直接曝される部材には、高い耐プラズマ性が要求される。
このため、上記のような工程で、ハロゲンプラズマに曝される部材には、高純度アルミナ、窒化アルミニウム、イットリア、イットリウム・アルミニウム・ガーネット(以下。YAGと記載)などのセラミックスが用いられている。
Since the low-pressure and high-density plasma has a high electron temperature and ion bombardment energy, a member that is directly exposed to the corrosive gas and the plasma is required to have high plasma resistance.
For this reason, ceramics such as high-purity alumina, aluminum nitride, yttria, yttrium aluminum garnet (hereinafter referred to as YAG) are used as members exposed to the halogen plasma in the above-described steps.
これらの中でも、ハロゲンガス等の腐食性ガスやプラズマに対する耐食性の高い材料として、特に、イットリアやYAGなどのセラミックスが、プラズマ処理装置に用いられていた。イットリアセラミックスは、焼結体としても用いられるが、原料が高価であり、大型品や緻密質の焼結体の作製が困難であり、プラズマ処理装置に用いられる際、気孔部分からエッチングされやすく、ダストが発生しやすいという課題を有していた。また、イットリアセラミックス素材自体の強度が低く、使用できる装置部材として制限があり、製造歩留の低下にもつながっている。 Among these, ceramics such as yttria and YAG are particularly used in plasma processing apparatuses as materials having high corrosion resistance against corrosive gases such as halogen gas and plasma. Yttria ceramics is also used as a sintered body, but the raw materials are expensive, it is difficult to produce large-scale products and dense sintered bodies, and when used in a plasma processing apparatus, it is easily etched from the pores, There was a problem that dust was easily generated. In addition, the strength of the yttria ceramic material itself is low, and there are limitations on the apparatus members that can be used, leading to a decrease in manufacturing yield.
これらの問題に対して、イットリアセラミックスに高強度素材であるジルコニウムや酸化アルミニウム等を添加して、高強度かつ耐食性に優れる提案がされている(特許文献1参照)。 In order to solve these problems, a proposal has been made to add high-strength materials such as zirconium and aluminum oxide to yttria ceramics and to have high strength and excellent corrosion resistance (see Patent Document 1).
また、イットリア焼結体は、機械的強度や破壊靱性値が低いため、例えば、アルミニウムなどの金属基材表面に溶射等により薄膜を形成した部材がエッチャー内の部材などに使用されている(特許文献2参照)。 In addition, since yttria sintered bodies have low mechanical strength and fracture toughness values, for example, a member in which a thin film is formed on a metal substrate surface such as aluminum by thermal spraying is used as a member in an etcher (patent) Reference 2).
イットリアは、フッ素系ガスと反応して主にYF3(融点1152℃)を生成し、また、塩素系ガスと反応して、YCl3(融点680℃)を生成する。これらのハロゲン化合物は、従来から半導体製造装置部材に用いられている材質である石英ガラス、アルミナ、窒化アルミニウム等との反応により生成されるSiF4(融点−90℃)、SiCl4(融点−70℃)、AlF3(融点1040℃)、AlCl3(融点178℃)等のハロゲン化合物よりも融点が高い。このため、イットリアはハロゲン系腐食性ガスやそのプラズマに曝された場合であっても安定した高い耐食性を示す。 Yttria reacts mainly with fluorine-based gas to produce YF 3 (melting point 1152 ° C.), and reacts with chlorine-based gas to produce YCl 3 (melting point 680 ° C.). These halogen compounds are SiF 4 (melting point −90 ° C.), SiCl 4 (melting point −70) produced by reaction with quartz glass, alumina, aluminum nitride and the like, which are materials conventionally used for semiconductor manufacturing apparatus members. ° C.), AlF 3 (melting point 1040 ° C.), AlCl 3 (melting point 178 ° C.), and the like. For this reason, yttria exhibits stable and high corrosion resistance even when it is exposed to a halogen-based corrosive gas or its plasma.
特許文献1に記載されているイットリアセラミックスでは、耐プラズマ性や強度には優れるものの、熱伝導率が極めて低く、高温装置での使用ができない。さらに、装置稼働中に熱衝撃によりイットリアセラミックスが破損し、破片がパーティクルとなり、コンタミを発生させる危惧がある。また、焼結方法を水素焼成としており、非常に大掛かりな装備が必要となるため、製造コストが高くなる。 The yttria ceramic described in Patent Document 1 is excellent in plasma resistance and strength, but has a very low thermal conductivity and cannot be used in a high-temperature apparatus. Furthermore, there is a risk that yttria ceramics are damaged by thermal shock during operation of the apparatus, and the fragments become particles and cause contamination. Moreover, since the sintering method is hydrogen firing, a very large equipment is required, which increases the manufacturing cost.
特許文献2に記載されているようなイットリア溶射膜は、気孔が多く、プラズマに曝された場合、ウェーハ−上のパーティクルの発生につながる。更に基材まで貫通する気孔が存在する場合は、保護膜として機能しないものとなる。また、添加物を添加することにより、イットリアのもつ高いプラズマ性に優れた性質を劣化させる危惧がある。 The yttria sprayed film as described in Patent Document 2 has many pores, and when exposed to plasma, leads to generation of particles on the wafer. Further, when there are pores penetrating to the base material, they do not function as a protective film. Moreover, there exists a possibility that the property excellent in the high plasma property which a yttria may have may be deteriorated by adding an additive.
本発明は、上記技術的課題を解決するためになされたものであり、強度及び熱伝導率に優れた耐プラズマ性部材を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above technical problem, and an object thereof is to provide a plasma-resistant member having excellent strength and thermal conductivity.
一態様の耐プラズマ性部材は、少なくとも2相以上のセラミックスであり、イットリウム、ジルコニウムと第3の元素の中から選ばれる1種以上の酸化物を含み、前記イットリウム、前記ジルコニウムと前記第3の元素は、それぞれ酸化物換算で、40mol%以上60mol%以下、5mol%以上20mol%以下、35mol%以上50mol%以下であることを特徴とする。 The plasma-resistant member of one aspect is a ceramic having at least two phases and includes at least one oxide selected from yttrium, zirconium, and a third element, and the yttrium, zirconium, and the third element. Each element is characterized by being 40 mol% or more and 60 mol% or less, 5 mol% or more and 20 mol% or less, and 35 mol% or more and 50 mol% or less in terms of oxide.
一態様の耐プラズマ性部材の第3の元素は、アルミニウム、スカンジウム、ニオブ、サマリウム、イッテルビウム、エルビウム、ハフニウムとセリウムの中から選ばれる1種以上の元素であることが望ましい。 The third element of the plasma-resistant member of one embodiment is desirably one or more elements selected from aluminum, scandium, niobium, samarium, ytterbium, erbium, hafnium, and cerium.
一態様の耐プラズマ性部材は、酸化イットリウムと、酸化イットリウムと第3の元素のうちのアルミニウム、スカンジウム、ニオブ、サマリウム、イッテルビウムとエルビウムのいずれか1種以上の酸化物との第1の固溶体と、酸化イットリウムと酸化ジルコニウムとの第2の固溶体と、酸化イットリウムと酸化ジルコニウムと第3の元素のうちのハフニウムとセリウムの一方または両方の酸化物との第3の固溶体の中から選ばれる少なくとも2種の化合物が含まれることが望ましい。 The plasma-resistant member of one aspect includes a first solid solution of yttrium oxide and one or more oxides of aluminum, scandium, niobium, samarium, ytterbium, and erbium among the yttrium oxide and the third element. At least 2 selected from a second solid solution of yttrium oxide and zirconium oxide, and a third solid solution of yttrium oxide, zirconium oxide and one or both oxides of hafnium and cerium among the third elements. Desirably, certain compounds are included.
一態様の耐プラズマ性部材は、40mol%以上60mol%以下の前記酸化イットリウムと、5mol%以上20mol%以下の前記酸化ジルコニウムと、35mol%以上50mol%以下の酸化アルミニウム、酸化ハフニウム、酸化スカンジウム、酸化ネオジウム、酸化ニオブ、酸化サマリウム、酸化イッテルビウム、酸化エルビウムと酸化セリウムの中から選ばれる1種以上の前記化合物とを含む造粒粉を大気雰囲気または還元性雰囲気で焼成したものであることが望ましい。 In one embodiment, the plasma-resistant member includes 40 to 60 mol% of the yttrium oxide, 5 to 20 mol% of the zirconium oxide, 35 to 50 mol% of aluminum oxide, hafnium oxide, scandium oxide, and oxidation. Desirably, a granulated powder containing neodymium, niobium oxide, samarium oxide, ytterbium oxide, erbium oxide, and one or more compounds selected from cerium oxide is fired in an air atmosphere or a reducing atmosphere.
本発明によれば、耐プラズマ性に優れ、かつ高強度であり、熱伝導性を失わない耐プラズマ性部材を提供することが可能となる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, it becomes possible to provide the plasma-resistant member which is excellent in plasma resistance, is high intensity | strength, and does not lose thermal conductivity.
本発明に係る一態様の耐プラズマ性部材は、イットリウム、ジルコニウムと第三の元素を含み、少なくとも2相以上のセラミックスである。イットリウム、ジルコニウムと第3の元素X(イットリウム:ジルコニウム:第三の元素)は、それぞれ酸化物換算で40mol%以上60mol%以下5mol%以上20mol%以下35mol%以上50mol%以下である。第3の元素Xとしては、アルミニウム、スカンジウム、ニオブ、サマリウム、イッテルビウム、エルビウム、ハフニウムとセリウムの中から選ばれる1種以上が挙げられる。この耐プラズマ性部材は、耐プラズマ性に優れ、かつ高強度であり、更に熱伝導性の高い特徴を持つ。 The plasma-resistant member according to one aspect of the present invention is a ceramic having at least two phases including yttrium, zirconium and a third element. Yttrium, zirconium and the third element X (yttrium: zirconium: third element) are 40 mol% or more and 60 mol% or less, 5 mol% or more and 20 mol% or less, 35 mol% or more and 50 mol% or less, respectively, in terms of oxide. Examples of the third element X include one or more selected from aluminum, scandium, niobium, samarium, ytterbium, erbium, hafnium, and cerium. This plasma-resistant member has excellent plasma resistance, high strength, and high heat conductivity.
酸化イットリウムは耐プラズマ性に優れるが、曲げ強度、破壊靱性や熱伝導率等の特性があまり高くない。そこで、酸化イットリウムに、酸化ジルコニウムや、酸化アルミニウム、酸化ハフニウム、酸化スカンジウム、酸化ネオジウム、酸化ニオブ、酸化サマリウム、酸化イッテルビウム、酸化エルビウムと酸化セリウムの中から選ばれる1種以上の酸化物である第3の元素の酸化物を添加した原料を特定の組成比になるように調整した物を焼成しセラミックスを得る。 Yttrium oxide is excellent in plasma resistance, but has not so high properties such as bending strength, fracture toughness and thermal conductivity. Therefore, yttrium oxide is one or more oxides selected from zirconium oxide, aluminum oxide, hafnium oxide, scandium oxide, neodymium oxide, niobium oxide, samarium oxide, ytterbium oxide, erbium oxide and cerium oxide. A material prepared by adding a raw material to which an oxide of element 3 is added to have a specific composition ratio is fired to obtain a ceramic.
一態様の耐プラズマ性部材に含まれる相は、耐プラズマ性部材の原料の酸化物の種類と比率にもよるが、酸化イットリウムと、酸化イットリウムと第3の元素のうちのアルミニウム、スカンジウム、ニオブ、サマリウム、イッテルビウムとエルビウムのいずれか1種以上の酸化物との第1の固溶体と、酸化イットリウムと酸化ジルコニウムとの第2の固溶体であるイットリウム安定化ジルコニアと、酸化イットリウムと酸化ジルコニウムと第3の元素のうちのハフニウムとセリウムの一方または両方の酸化物との第3の固溶体の中から選ばれる少なくとも2種の化合物が挙げられる。 The phase contained in the plasma-resistant member of one aspect depends on the type and ratio of the oxide of the raw material of the plasma-resistant member, but yttrium oxide, aluminum of the yttrium oxide and the third element, scandium, niobium , Samarium, a first solid solution of one or more oxides of ytterbium and erbium, a second solid solution of yttrium oxide and zirconium oxide, yttrium-stabilized zirconia, yttrium oxide, zirconium oxide, and third And at least two compounds selected from a third solid solution of one or both of hafnium and cerium.
耐プラズマ性部材に含まれる相は、X線回折測定により調べることができる。耐プラズマ性部材に含まれる組成は、ICP発光分光分析または、誘導結合プラズマ質量分析によって測定し、酸化物換算で算出する。 The phase contained in the plasma-resistant member can be examined by X-ray diffraction measurement. The composition contained in the plasma-resistant member is measured by ICP emission spectroscopic analysis or inductively coupled plasma mass spectrometry and is calculated in terms of oxide.
第3の元素Xにアルミニウムを用いた場合、一態様の耐プラズマ性部材には第1の固溶体として、Y3Al5O12とYAlO3とが少なくとも含まれ、第1の固溶体は一態様の耐プラズマ性部材の50mol%以上となる。第3の元素Xに、アルミニウム、スカンジウム、ニオブ、サマリウム、イッテルビウムとエルビウムのいずれか1種以上を用いた場合、一態様の耐プラズマ性部材にはY3X5O12とYXO3とが少なくとも含まれ、これらは一態様の耐プラズマ性部材の50mol%以上となる。第3の元素Xにハフニウムとセリウムのいずれか一方または両方を用いた場合、一態様の耐プラズマ性部材には第3の固溶体として50mol%以上が少なくとも含まれる。 When aluminum is used as the third element X, the plasma-resistant member of one aspect includes at least Y 3 Al 5 O 12 and YAlO 3 as the first solid solution, and the first solid solution is one aspect of the first element. It becomes 50 mol% or more of the plasma resistant member. When at least one of aluminum, scandium, niobium, samarium, ytterbium, and erbium is used as the third element X, Y 3 X 5 O 12 and YXO 3 are at least included in one embodiment of the plasma-resistant member. These are contained in an amount of 50 mol% or more of the plasma-resistant member of one embodiment. When either one or both of hafnium and cerium is used for the third element X, the plasma-resistant member according to one aspect includes at least 50 mol% or more as the third solid solution.
一態様の耐プラズマ性部材は、下記比較例9に示す100%酸化イットリウムからなる耐プラズマ性部材を100Wのプラズマソース電力で生成したCF4/CHF3プラズマに露出した際のエッチレート(単位時間あたりの侵食深度)を1.0とした際に、前記エッチレートが1.1以下である。エッチレートが1.1以下であれば、100%酸化イットリウムの優れた耐プラズマ性を失わないため、プロセス対象物の汚染を防ぐ観点から好ましい。エッチレートが1.0以下であれば、100%酸化イットリウム以上の耐プラズマ性であることが好ましい。 One aspect of the plasma-resistant member is an etch rate (unit time) when the plasma-resistant member made of 100% yttrium oxide shown in Comparative Example 9 below is exposed to CF 4 / CHF 3 plasma generated with a plasma source power of 100 W. When the per unit erosion depth is 1.0, the etch rate is 1.1 or less. If the etch rate is 1.1 or less, the excellent plasma resistance of 100% yttrium oxide is not lost, which is preferable from the viewpoint of preventing contamination of the object to be processed. If the etch rate is 1.0 or less, the plasma resistance is preferably 100% yttrium oxide or more.
一態様の耐プラズマ性部材は、曲げ強度が150MPa以上である。曲げ強度が150MPa未満であると、強度の観点から、使用可能な部材として制限があることがあり、半導体装置等の製造プロセス中に、破損の可能性があることが好ましくない。なお、本発明における曲げ強度は、JIS R1601で定められる4点曲げ強度である。曲げ強度が200MPa以上であると、破損の可能性をより小さくすることができることが好ましい。 The plasma resistant member of one embodiment has a bending strength of 150 MPa or more. When the bending strength is less than 150 MPa, the usable member may be restricted from the viewpoint of strength, and it is not preferable that there is a possibility of breakage during the manufacturing process of the semiconductor device or the like. The bending strength in the present invention is a four-point bending strength defined by JIS R1601. When the bending strength is 200 MPa or more, it is preferable that the possibility of breakage can be further reduced.
一態様の耐プラズマ性部材は、熱伝導率(W/mK)が5.0W/mK以上である。熱伝導率が5.0以上であると、プロセス条件の制限が少なくなり、熱衝撃耐性も優れることが好ましい。なお、本発明における熱伝導率は、JIS R1611で定められる値である。熱伝導率が5.5W/mK以上であると、プロセス処理時間が低減し、コストダウンにつながる。また部材の温度ムラが生じず、局所的にエッチングされる恐れがない。 The plasma resistant member of one embodiment has a thermal conductivity (W / mK) of 5.0 W / mK or more. When the thermal conductivity is 5.0 or more, it is preferable that the process conditions are less limited and the thermal shock resistance is excellent. The thermal conductivity in the present invention is a value defined by JIS R1611. When the thermal conductivity is 5.5 W / mK or more, the process time is reduced and the cost is reduced. Moreover, the temperature unevenness of the member does not occur and there is no fear of local etching.
一態様の耐プラズマ性部材は、開気孔率が1.0以下であることが好ましい。開気孔率が1.0以下であると、耐プラズマ性部材はより緻密でありエッチレートに優れることがより好ましい。開気孔率は、200倍〜500倍の倍率の顕微鏡写真から断面画像解析法により求めた値である。 The plasma-resistant member of one embodiment preferably has an open porosity of 1.0 or less. When the open porosity is 1.0 or less, it is more preferable that the plasma-resistant member is denser and has an excellent etch rate. The open porosity is a value obtained by a cross-sectional image analysis method from a microphotograph having a magnification of 200 to 500 times.
一態様の耐プラズマ性部材の原料に含まれる酸化イットリウムは、原料の40mol%以上60mol%以下である。酸化イットリウムが原料の40mol%より少ないと、第3の成分の含有率に関係なく耐プラズマ性が著しく低下する。一方、酸化イットリウムが原料の60mol%より多いと、熱伝導率が低下する。一態様の耐プラズマ性部材の原料に含まれる酸化イットリウムは、原料の50mol%以上55mol%以下であると、耐プラズマ性、曲げ強度及び熱伝導率に優れた部材を得ることができるため好ましい。 Yttrium oxide contained in the raw material of the plasma-resistant member of one embodiment is 40 mol% or more and 60 mol% or less of the raw material. When the amount of yttrium oxide is less than 40 mol% of the raw material, the plasma resistance is remarkably lowered regardless of the content of the third component. On the other hand, when there is more yttrium oxide than 60 mol% of a raw material, heat conductivity will fall. The yttrium oxide contained in the raw material of the plasma-resistant member of one embodiment is preferably 50 mol% or more and 55 mol% or less of the raw material because a member having excellent plasma resistance, bending strength, and thermal conductivity can be obtained.
一態様の耐プラズマ性部材の原料に含まれる酸化ジルコニウムは、原料の5mol%以上20mol%以下である。酸化ジルコニウムが原料の5mol%より少ないと、酸化イットリウムと第3の成分の含有率に関係なく耐プラズマ性と熱伝導率が低下する。一方、酸化ジルコニウムが原料の20mol%より多いと、曲げ強度が低下する。一態様の耐プラズマ性部材の原料に含まれる酸化ジルコニウムは、原料の10mol%以上20mol%以下であると、耐プラズマ性、曲げ強度及び熱伝導率に優れた部材を得ることができるため好ましい。 Zirconium oxide contained in the raw material of the plasma-resistant member of one embodiment is 5 mol% or more and 20 mol% or less of the raw material. When the amount of zirconium oxide is less than 5 mol% of the raw material, the plasma resistance and the thermal conductivity are lowered regardless of the contents of yttrium oxide and the third component. On the other hand, when there is more zirconium oxide than 20 mol% of a raw material, bending strength will fall. Zirconium oxide contained in the raw material of the plasma-resistant member of one embodiment is preferably 10 mol% or more and 20 mol% or less of the raw material because a member having excellent plasma resistance, bending strength, and thermal conductivity can be obtained.
一態様の耐プラズマ性部材の原料に含まれる第3の元素の酸化物は、原料の35mol%以上50mol%以下である。第3の元素の酸化物が原料の35mol%より少ないと、曲げ強度と熱伝導率が低下する。一方、第3の元素の酸化物が原料の50mol%より多いと、耐プラズマ性と熱伝導率が低下する。一態様の耐プラズマ性部材の原料に含まれる酸化イットリウムは、原料の35mol%以上40mol%以下であると、耐プラズマ性、曲げ強度及び熱伝導率に優れた部材を得ることができるため好ましい。 The oxide of the third element contained in the raw material of the plasma-resistant member of one embodiment is 35 mol% or more and 50 mol% or less of the raw material. When the oxide of the third element is less than 35 mol% of the raw material, the bending strength and the thermal conductivity are lowered. On the other hand, when the amount of the third element oxide is more than 50 mol% of the raw material, the plasma resistance and the thermal conductivity are lowered. The yttrium oxide contained in the raw material of the plasma-resistant member of one embodiment is preferably 35 mol% or more and 40 mol% or less of the raw material because a member having excellent plasma resistance, bending strength, and thermal conductivity can be obtained.
一態様の耐プラズマ性部材のイットリウム:第3の元素は1:0.67〜1.25であると、融点が低下し、より緻密化するという利点がある。
また、イットリウム:ジルコニウムは、95:5〜80:20であると、融点が下がり緻密化し、強度、耐プラズマ性ともに向上するという利点がある。
When the yttrium: third element of the plasma-resistant member of one embodiment is 1: 0.67 to 1.25, there is an advantage that the melting point is lowered and the density is further increased.
Further, when yttrium: zirconium is 95: 5 to 80:20, there is an advantage that the melting point is lowered and densification is performed, and both strength and plasma resistance are improved.
次に、一態様の耐プラズマ性部材の製造方法について説明する。
一態様の耐プラズマ性部材は、40mol%以上60mol%以下の前記酸化イットリウムと、5mol%以上20mol%以下の前記酸化ジルコニウムと、35mol%以上50mol%以下の酸化アルミニウム、酸化ハフニウム、酸化スカンジウム、酸化ネオジウム、酸化ニオブ、酸化サマリウム、酸化イッテルビウム、酸化エルビウムと酸化セリウムの中から選ばれる1種以上の前記化合物とを含む原料を必要に応じてボールミルなどで粉砕混合し、均一に分散させてスラリーを得る。より好ましい原料は、50mol%以上55mol%以下の前記酸化イットリウムと、5mol%以上10mol%以下の前記酸化ジルコニウムと、35mol%以上40mol%以下の酸化アルミニウム、酸化ハフニウム、酸化スカンジウム、酸化ネオジウム、酸化ニオブ、酸化サマリウム、酸化イッテルビウム、酸化エルビウムと酸化セリウムの中から選ばれる1種以上の前記化合物とを含む混合物である。
Next, the manufacturing method of the plasma-resistant member of 1 aspect is demonstrated.
In one embodiment, the plasma-resistant member includes 40 to 60 mol% of the yttrium oxide, 5 to 20 mol% of the zirconium oxide, 35 to 50 mol% of aluminum oxide, hafnium oxide, scandium oxide, and oxidation. A raw material containing one or more compounds selected from neodymium, niobium oxide, samarium oxide, ytterbium oxide, erbium oxide and cerium oxide is pulverized and mixed with a ball mill or the like, if necessary, and dispersed uniformly. obtain. More preferable raw materials are 50 mol% to 55 mol% of the yttrium oxide, 5 mol% to 10 mol% of the zirconium oxide, 35 mol% to 40 mol% of aluminum oxide, hafnium oxide, scandium oxide, neodymium oxide, niobium oxide. , Samarium oxide, ytterbium oxide, erbium oxide, and a mixture containing one or more of the compounds selected from cerium oxide.
得られたスラリーをスプレードライヤにて乾燥造粒することにより、例えば、平均粒径が10μm以上50μm以下の造粒粉を得る。例えば、得られた造粒粉を1ton/cm2の圧力でCIP成形(冷間静水等方圧プレス成形)により成形体を得る。必要に応じて成形体を加工しても良い。 The obtained slurry is dried and granulated with a spray dryer to obtain, for example, granulated powder having an average particle size of 10 μm or more and 50 μm or less. For example, a molded product is obtained by CIP molding (cold isostatic press molding) of the obtained granulated powder at a pressure of 1 ton / cm 2 . You may process a molded object as needed.
次に、成形体を大気雰囲気または還元性雰囲気で焼成する。焼成温度はいずれの雰囲気であっても1600℃以上1800℃以下であることが好ましい。還元性雰囲気は、水素ガスまたは不活性ガスを含む水素ガス雰囲気が好ましい。大気雰囲気で焼成した場合、耐プラズマ性部材の開気孔率は、2.0以下とすることができる。還元性雰囲気で焼成した場合、開気孔率は1.0以下とすることができる。 Next, the molded body is fired in an air atmosphere or a reducing atmosphere. The firing temperature is preferably 1600 ° C. or higher and 1800 ° C. or lower in any atmosphere. The reducing atmosphere is preferably a hydrogen gas atmosphere containing hydrogen gas or an inert gas. When firing in an air atmosphere, the open porosity of the plasma-resistant member can be 2.0 or less. When fired in a reducing atmosphere, the open porosity can be 1.0 or less.
表1に示す材料を、樹脂入りのボールミルで5時間以上混合し、均一に分散させてスラリーを得る。得られたスラリーをスプレードライヤにて乾燥造粒することにより、平均粒径が10μm以上50μm以下の造粒粉を得る。得られた造粒粉を1.5ton/cm2の圧力でCIP成形により成形体を得る。成形体を100mm×100mm×10mmの板状に加工する。加工された成形体を水素雰囲気で、1750℃で、5時間焼成する。 The materials shown in Table 1 are mixed for 5 hours or more in a ball mill containing a resin and uniformly dispersed to obtain a slurry. The obtained slurry is dried and granulated with a spray dryer to obtain granulated powder having an average particle size of 10 μm or more and 50 μm or less. A molded body is obtained from the obtained granulated powder by CIP molding at a pressure of 1.5 ton / cm 2 . The molded body is processed into a plate shape of 100 mm × 100 mm × 10 mm. The processed molded body is fired at 1750 ° C. for 5 hours in a hydrogen atmosphere.
得られた焼成体の、エッチレート、曲げ強度と熱伝導率を上述の方法で測定する。結果を表1にまとめる。 The etch rate, bending strength, and thermal conductivity of the obtained fired body are measured by the methods described above. The results are summarized in Table 1.
表1に示すように、3成分含まれていても組成比が範囲外であると熱伝導率が低下する。また、3成分のうち1つでも範囲外があると、エッチレート、曲げ強度、熱伝導率のいずれかに低下が見られる。従って、同一材質であっても本発明の組成比がエッチングレート、強度、伝導率を決定する大きな要因となっていることが理解できる。
As shown in Table 1, the thermal conductivity decreases if the composition ratio is out of the range even if three components are included. Further, if any one of the three components is out of the range, any one of the etch rate, bending strength, and thermal conductivity is reduced. Therefore, it can be understood that the composition ratio of the present invention is a major factor in determining the etching rate, strength, and conductivity even if the same material is used.
本発明は、耐プラズマ性半導体部材として好適に用いられる。 The present invention is suitably used as a plasma resistant semiconductor member.
Claims (4)
イットリウム、ジルコニウムと第3の元素の中から選ばれる1種以上の酸化物を含み、
前記イットリウム、前記ジルコニウムと前記第3の元素は、それぞれ酸化物換算で40mol%以上60mol%以下、5mol%以上20mol%以下、35mol%以上50mol%以下であることを特徴とする耐プラズマ性部材。 At least two-phase ceramics,
Including one or more oxides selected from yttrium, zirconium and a third element,
The said yttrium, the said zirconium, and the said 3rd element are 40 mol% or more and 60 mol% or less, respectively 5 mol% or more and 20 mol% or less, 35 mol% or more and 50 mol% or less in conversion of an oxide, The plasma-resistant member characterized by the above-mentioned.
40 mol% or more and 60 mol% or less of the yttrium oxide, 5 mol% or more and 20 mol% or less of the zirconium oxide, 35 mol% or more and 50 mol% or less of aluminum oxide, hafnium oxide, scandium oxide, neodymium oxide, niobium oxide, samarium oxide, oxidation The granulated powder containing one or more kinds of the compounds selected from ytterbium, erbium oxide, and cerium oxide is fired in an air atmosphere or a reducing atmosphere. 2. The plasma-resistant member according to item 1.
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