JP2000247732A - Low-resistance ceramic, its production and member for semiconductor producing apparatus - Google Patents
Low-resistance ceramic, its production and member for semiconductor producing apparatusInfo
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- JP2000247732A JP2000247732A JP11043861A JP4386199A JP2000247732A JP 2000247732 A JP2000247732 A JP 2000247732A JP 11043861 A JP11043861 A JP 11043861A JP 4386199 A JP4386199 A JP 4386199A JP 2000247732 A JP2000247732 A JP 2000247732A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、真空装置用構造部
材、サセプタ、真空チャック、ラップ盤あるいは露光装
置におけるステージや、ステージ位置測定用ミラー、あ
るいはそれらの支持部材、さらには半導体製造プロセス
における各種治具など、とりわけ半導体ウエハと接触す
る部材に適したコージェライトを主体とする、帯電防止
性に優れた低抵抗セラミックスとその製造方法、ならび
に半導体製造装置用部材に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a structural member for a vacuum apparatus, a susceptor, a vacuum chuck, a stage in a lapping machine or an exposure apparatus, a mirror for measuring a stage position, a supporting member thereof, and various types of semiconductor manufacturing processes. The present invention relates to a low-resistance ceramic having excellent antistatic properties, mainly a cordierite suitable for a member that comes into contact with a semiconductor wafer, such as a jig, and a method of manufacturing the same, and a member for a semiconductor manufacturing apparatus.
【0002】[0002]
【従来技術】従来より、コージェライト系焼結体は、低
熱膨張セラミックスとして知られており、フィルター、
ハニカム、耐火物などに応用されている。このコージェ
ライト系焼結体は、一般には、コージェライト粉末、あ
るいはコージェライトを形成するMgO、Al2 O3 、
SiO2 粉末を配合して、これに焼結助剤として希土類
元素酸化物や、SiO2 、CaO、MgOなどを添加
し、所定形状に成形後、1000〜1400℃の温度で
焼成することによって作製される(特公昭57−362
9号、特開平2−229760号)。2. Description of the Related Art Conventionally, cordierite-based sintered bodies have been known as low thermal expansion ceramics,
It is applied to honeycombs and refractories. This cordierite-based sintered body is generally made of cordierite powder or MgO, Al 2 O 3 ,
It is made by mixing SiO 2 powder, adding a rare earth element oxide, SiO 2 , CaO, MgO, etc. as a sintering aid to this, shaping it into a predetermined shape, and firing at a temperature of 1000 to 1400 ° C. It is done (Japanese Patent Publication No. 57-362)
9, JP-A-2-229760).
【0003】一方、LSIなどの半導体装置の製造工程
において、シリコンウエハに配線を形成する工程におい
て、ウエハを支持または保持するためのサセプタ、真空
チャック、静電チャックやラップ盤、絶縁リングとして
あるいはその他の治具等として、これまでアルミナや窒
化珪素が比較的に安価で、化学的にも安定であるため広
く用いられている。また、露光装置のXYテーブル等と
しても従来よりアルミナや窒化珪素などのセラミックス
も用いられている。On the other hand, in a process of manufacturing a semiconductor device such as an LSI, in a process of forming wiring on a silicon wafer, a susceptor for supporting or holding the wafer, a vacuum chuck, an electrostatic chuck, a lapping machine, an insulating ring or other So far, alumina and silicon nitride have been widely used because they are relatively inexpensive and chemically stable. Also, ceramics such as alumina and silicon nitride have been conventionally used as an XY table of an exposure apparatus.
【0004】また、最近では、コージェライト等の低熱
膨張セラミックスを半導体製造装置用部品として応用す
ることが特開平1−191422号や特公平6−976
75号にて提案されている。特開平1−191422号
によれば、X線マスクにおけるマスク基板に接着する補
強リングとして、SiO2 、インバーなどに加え、コー
ジェライトによって形成しメンブレンの応力を制御する
ことが提案されている。また、特公平6−97675号
では、ウエハを載置する静電チャック用基盤としてアル
ミナやコージェライト系焼結体を使用することが提案さ
れている。Recently, low-thermal-expansion ceramics such as cordierite have been applied to parts for semiconductor manufacturing equipment as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 1-1191422 and Japanese Patent Publication No. 6-976.
No. 75. According to Japanese Patent Application Laid-Open No. 1-1191422, it is proposed that a reinforcing ring to be bonded to a mask substrate in an X-ray mask is formed of cordierite in addition to SiO 2 , invar and the like to control the stress of the membrane. Japanese Patent Publication No. 6-97675 proposes using an alumina or cordierite-based sintered body as a base for an electrostatic chuck on which a wafer is placed.
【0005】近年、LSIなどにおける高集積化に伴
い、回路の微細化が急速に進められ、その線幅もサブミ
クロンオーダーのレベルまで高精密化しつつある。そし
てSiウエハに高精密回路を形成するための露光装置に
対して高い精度が要求され、たとえば露光装置のステー
ジ用部材においては100nm(0.1μm)以下の位
置決め精度が要求され、露光の位置合わせ誤差が製品の
品質向上や歩留まり向上に大きな影響を及ぼしているの
が現状である。In recent years, with high integration in LSIs and the like, circuit miniaturization has been rapidly advanced, and the line width thereof has been becoming highly precise to a submicron order level. High precision is required for an exposure apparatus for forming a high-precision circuit on a Si wafer. For example, a stage member of the exposure apparatus requires a positioning accuracy of 100 nm (0.1 μm) or less. At present, errors have a great effect on improving product quality and yield.
【0006】[0006]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、半導体
製造装置用として一般に用いられてきたアルミナ、窒化
珪素などのセラミックスは、金属に比べて熱膨張率が小
さいものの、10〜40℃の熱膨張率はそれぞれ5.2
×10-6/℃、1.5×10-6/℃であり、雰囲気温度
が0.1℃変化すると数100nm(0.1μm)の変
形が発生することになり、露光等の精密な工程ではこの
変化が大きな問題となり、従来のセラミックスでは精度
が低く、生産性の低下をもたらしている。However, ceramics such as alumina and silicon nitride which have been generally used for semiconductor manufacturing equipment have a smaller coefficient of thermal expansion than metals, but have a coefficient of thermal expansion at 10 to 40 ° C. 5.2 each
× a 10 -6 /℃,1.5×10 -6 / ℃, will be modified number when ambient temperature changes 0.1 ℃ 100nm (0.1μm) occurs, precise steps such as exposure In this case, this change becomes a serious problem, and the accuracy of conventional ceramics is low, resulting in a decrease in productivity.
【0007】これに対して、コージェライト系焼結体
は、熱膨張率が0.2×10-6/℃程度と、アルミナや
窒化珪素に比較して熱膨張率が低く、上記のような露光
精度に対する問題はある程度解決される。ところが、従
来のコージェライトは体積固有抵抗が1014Ω・cm以
上と高抵抗であるものしか得られていない。このように
高抵抗材料によって各種部品を製造した場合、その部品
に徐々に静電気が蓄積されるために、その部品にゴミな
どが付着しやすく、また、プラズマ発生装置内において
はプラズマの発生に影響を与えたり、特に半導体ウエハ
と接触する部材においては静電気の放電によって半導体
を破壊するという致命的な問題がある。On the other hand, the cordierite-based sintered body has a coefficient of thermal expansion of about 0.2 × 10 −6 / ° C., which is lower than that of alumina or silicon nitride. The problem of exposure accuracy is solved to some extent. However, only the cordierite of the related art having a high volume resistivity of 10 14 Ω · cm or more has been obtained. When various parts are manufactured from such high-resistance materials, static electricity is gradually accumulated in the parts, so that dust and the like easily adhere to the parts, and the plasma generation device has an effect on the generation of plasma. In particular, a member that comes into contact with a semiconductor wafer has a fatal problem of destroying a semiconductor by electrostatic discharge.
【0008】そのために、従来は絶縁性材料からなる従
来のコージェライトセラミックスの表面に帯電を防止す
るために低抵抗の被膜を形成するなどの方法が取られて
いる。しかしながら、低抵抗の被膜を形成する場合、セ
ラミックスと被膜との熱膨張係数の差によって密着性が
悪化し、膜厚が厚くなるにつれて被膜のはがれが発生し
易くなり、低抵抗の悪化とともに、コンタミネーション
の発生を引き起こすという問題があった。For this purpose, conventionally, a method of forming a low-resistance coating on the surface of a conventional cordierite ceramic made of an insulating material in order to prevent electrification has been adopted. However, when a low-resistance coating is formed, the adhesiveness is deteriorated due to the difference in the coefficient of thermal expansion between the ceramic and the coating. As the film thickness increases, the coating tends to peel off. There was a problem of causing the occurrence of nation.
【0009】従って、本発明は、低抵抗性および低熱膨
張特性を具備する低抵抗セラミックスとその製造方法を
提供することを目的とするものである。また、本発明
は、低抵抗性によって非帯電性を具備し、且つ低熱膨張
特性を具備し、真空チャックなどの半導体ウエハと接触
するような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。Accordingly, an object of the present invention is to provide a low-resistance ceramic having low resistance and low thermal expansion characteristics, and a method for producing the same. Another object of the present invention is to provide a member for a semiconductor manufacturing apparatus which has non-charging properties due to low resistance, has low thermal expansion characteristics, and comes into contact with a semiconductor wafer such as a vacuum chuck. It is.
【0010】[0010]
【課題を解決するための手段】本発明者等は、上記課題
に対し鋭意研究を重ねた結果、コージェライトを主成分
とする成形体を、カーボンを含有する還元雰囲気下で焼
成して、雰囲気からカーボンを含浸させるか、またはカ
ーボン源を含有する成形体を不活性雰囲気または非酸化
性雰囲気中で焼成して、カーボンの揮散を抑制すること
によって低抵抗とともに低熱膨張性を有するセラミック
スが得られることを見いだし、本発明に至った。Means for Solving the Problems As a result of intensive studies on the above-mentioned problems, the present inventors have fired a molded body containing cordierite as a main component under a reducing atmosphere containing carbon. By impregnating with carbon or firing a molded body containing a carbon source in an inert atmosphere or a non-oxidizing atmosphere to suppress volatilization of carbon, a ceramic having low resistance and low thermal expansion can be obtained. This led to the present invention.
【0011】即ち、本発明の低抵抗セラミックスは、コ
ージェライトを主成分とし、希土類元素を酸化物換算で
1〜20重量%、カーボンを0.01〜2.0重量%の
割合で含有するとともに、10〜40℃における熱膨張
係数1×10-6/℃以下、相対密度95%以上、室温に
おける体積固有抵抗が107 Ω・cm以下であることを
特徴とするものである。なお、かかるセラミックスによ
れば、コージェライト結晶の粒界に、希土類元素のシリ
ケート結晶相が存在することが望ましい。That is, the low-resistance ceramic of the present invention contains cordierite as a main component, 1 to 20% by weight of a rare earth element in terms of oxide, and 0.01 to 2.0% by weight of carbon. , A coefficient of thermal expansion of 1 × 10 −6 / ° C. or less at 10 to 40 ° C., a relative density of 95% or more, and a volume resistivity at room temperature of 10 7 Ω · cm or less. According to such ceramics, it is desirable that a silicate crystal phase of a rare earth element exists at the grain boundary of the cordierite crystal.
【0012】さらに、本発明によれば、かかる低抵抗セ
ラミックスを真空チャックをはじめとする半導体製造装
置用部材として用いることを特徴とするものである。Further, according to the present invention, such a low-resistance ceramic is used as a member for a semiconductor manufacturing apparatus such as a vacuum chuck.
【0013】このような低抵抗セラミックスの製造方法
としては、コージェライト粉末を主成分とし、希土類元
素酸化物を1〜20重量%およびカーボン源を含有する
混合粉末または成形体を酸素分圧が0.2気圧以下の不
活性雰囲気または非酸化性雰囲気中で1100〜145
0℃の温度で焼成して、カーボン含有量が0.01〜
2.0重量%、相対密度95%以上のセラミックスを得
ることを特徴とするものであり、かかる製造方法におい
ては、前記焼成を、100kg/cm2 以上の加圧下で
行うことが望ましい。As a method for producing such a low-resistance ceramic, a mixed powder or a compact containing cordierite powder as a main component, a rare earth element oxide in an amount of 1 to 20% by weight, and a carbon source is produced with an oxygen partial pressure of 0%. 1100-145 in an inert atmosphere or a non-oxidizing atmosphere of 2 atm or less
Baking at a temperature of 0 ° C., the carbon content is 0.01 to
The method is characterized by obtaining a ceramic having 2.0% by weight and a relative density of 95% or more. In such a production method, it is preferable that the firing be performed under a pressure of 100 kg / cm 2 or more.
【0014】また、他の製造方法としては、コージェラ
イトを主成分とし、希土類元素酸化物を1〜20重量%
の割合で含有する成形体を酸素分圧が0.2気圧以下の
カーボンを含む還元雰囲気中にて、1100〜1450
℃の温度で焼成し、前記雰囲気から成形体中にカーボン
を含浸せしめ、カーボン含有量が0.01〜2.0重量
%、相対密度95%以上のセラミックスを得ることを特
徴とするものであり、特に、前記焼成を、前記成形体の
周囲にカーボン粉末を配置して行うこと、さらには、前
記焼成を、100kg/cm2 以上の加圧下で行うこと
が望ましい。In another production method, cordierite is used as a main component, and a rare earth element oxide is contained in an amount of 1 to 20% by weight.
In a reducing atmosphere containing carbon having an oxygen partial pressure of 0.2 atm or less.
Sintering at a temperature of ° C., and impregnating the molded body with carbon from the atmosphere to obtain a ceramic having a carbon content of 0.01 to 2.0% by weight and a relative density of 95% or more. In particular, it is preferable that the baking is performed with a carbon powder placed around the molded body, and that the baking is performed under a pressure of 100 kg / cm 2 or more.
【0015】[0015]
【発明の実施の形態】本発明の低抵抗セラミックスは、
2MgO・2Al2 O3 ・5SiO2 で表されるコージ
ェライト系の複合酸化物を主体とするものであり、この
コージェライト結晶は、平均粒径が1〜10μmの結晶
粒子として存在するものであり、10〜40℃における
熱膨張係数1×10-6/℃以下、特に0.5×10-6/
℃以下の低熱膨張特性と、相対密度が95%以上、特に
97%以上の高緻密体からなり、且つ室温における体積
固有抵抗が107 Ω・cm以下、特に103 Ω・cm以
下の低抵抗特性を有するものである。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
The cordierite is mainly composed of a cordierite-based composite oxide represented by 2MgO.2Al 2 O 3 .5SiO 2 , and the cordierite crystals exist as crystal particles having an average particle diameter of 1 to 10 μm. , A coefficient of thermal expansion of 1 × 10 −6 / ° C. or less at 10 to 40 ° C., especially 0.5 × 10 −6 /
° C. or less, and a low-density material having a relative density of 95% or more, especially 97% or more, and a volume resistivity at room temperature of 10 7 Ω · cm or less, particularly 10 3 Ω · cm or less. It has characteristics.
【0016】この熱膨張係数を1×10-6/℃以下に限
定したのは、熱膨張係数がこれより大きいと温度変化に
よる寸法変動が大きくなるために、半導体製造装置など
に適用した場合に、露光処理の際のずれなどが発生しや
すくなる。また、体積固有抵抗が107 Ω・cmよりも
大きいと帯電性が高くなり、非帯電性部材としては不適
となるためである。また、相対密度が95%よりも低い
と、気孔への付着物によるコンタミネーションの発生を
引き起こすためである。The reason why the coefficient of thermal expansion is limited to 1 × 10 −6 / ° C. or less is that when the coefficient of thermal expansion is larger than this, the dimensional change due to temperature change becomes large. In addition, misalignment or the like during exposure processing is likely to occur. On the other hand, if the volume resistivity is larger than 10 7 Ω · cm, the chargeability is increased, and the material is unsuitable as a non-chargeable member. On the other hand, if the relative density is lower than 95%, contamination due to deposits on the pores is caused.
【0017】上記のような特性を有する上で、本発明の
低抵抗セラミックス中には、カーボンを0.01〜2.
0重量%、好ましくは0.02〜1.0重量%の割合で
含有することが重要である。これは、カーボン含有量が
0.01重量%より少ないと107 Ω・cm以下の低抵
抗特性が得られず、カーボン含有量が2.0重量%を超
えると、熱膨張係数が1×10-6/℃よりも大きくなる
とともに緻密体が得られない。Having the above characteristics, the low-resistance ceramic of the present invention contains carbon in an amount of 0.01 to 2.0.
It is important that the content is 0% by weight, preferably 0.02 to 1.0% by weight. If the carbon content is less than 0.01% by weight, low resistance characteristics of 10 7 Ω · cm or less cannot be obtained, and if the carbon content exceeds 2.0% by weight, the thermal expansion coefficient is 1 × 10 5 -6 / ° C and a dense body cannot be obtained.
【0018】また、このセラミックス中には、希土類元
素を酸化物換算で1〜20重量%、特に5〜15重量%
の割合で含有することが望ましい。コージェライトが1
00重量%であってもある程度の緻密化が可能であって
も、その焼成温度が高く、その焼成可能温度領域が±5
℃と非常に狭いために緻密体を安定に作製することが難
しい。これに対して、希土類元素を1重量%以上含有す
ると、焼成時にコージェライトの成分と反応し液相を生
成することから焼結性を高める作用が発揮され、低温焼
成化とともに焼成可能温度領域を±25℃程度まで拡げ
ることができるために量産性を高めることができる。従
って、上記希土類元素量が1重量%よりも少ないと焼結
性が低下し20重量%を越えると熱膨張係数が大きくな
り、1.0×10-6/℃以下の特性が達成できない。The ceramic contains 1 to 20% by weight, especially 5 to 15% by weight of a rare earth element in terms of oxide.
Is desirable. Cordierite 1
Even if it is 00% by weight or a certain degree of densification is possible, its firing temperature is high and its firing temperature range is ± 5%.
It is difficult to stably produce a dense body because it is very narrow at ℃. On the other hand, when the rare earth element is contained in an amount of 1% by weight or more, it reacts with the cordierite component at the time of firing to form a liquid phase, thereby exhibiting an effect of enhancing sinterability. Since the temperature can be expanded to about ± 25 ° C., mass productivity can be improved. Therefore, if the amount of the rare earth element is less than 1% by weight, the sinterability decreases, and if it exceeds 20% by weight, the coefficient of thermal expansion increases, and characteristics of 1.0 × 10 −6 / ° C. or less cannot be achieved.
【0019】セラミックス中に含有される希土類元素と
しては、Y、Yb、Lu、Er、Ce、Nd、Sm等が
挙げられ、これらの中でも安価に入手できる点で、Y、
Ybが好適に含まれる。Examples of rare earth elements contained in ceramics include Y, Yb, Lu, Er, Ce, Nd, and Sm. Among them, Y, Yb,
Yb is preferably contained.
【0020】なお、この希土類元素は、コージェライト
結晶の粒界に存在するが、この希土類元素は、RE2 O
3 ・SiO2 またはRE2 O3 ・2SiO2 などのシリ
ケート化合物結晶相として存在することが望ましい。こ
れは、粒界相の結晶化による低熱膨張化を図るためであ
る。The rare earth element exists at the grain boundary of the cordierite crystal, and the rare earth element is RE 2 O.
It is desirable to present as silicate compound crystalline phase, such as 3 · SiO 2 or RE 2 O 3 · 2SiO 2. This is to achieve low thermal expansion by crystallization of the grain boundary phase.
【0021】上記のような低抵抗セラミックスを作製す
るには、まず、平均粒径が10μm以下のコージェライ
ト粉末に対して、平均粒径が10μm以下の希土類酸化
物粉末を1〜20重量%の割合で添加する。場合によっ
てはカーボン粉末または熱分解後炭素に変化しうる有機
化合物を添加し、出発原料組成物を調製する。この時、
用いられるコージェライト粉末および希土類元素酸化物
粉末としては、平均粒径が10μm以下であることが焼
結性を高める上で望ましい。In order to produce the low-resistance ceramic as described above, first, 1 to 20% by weight of a rare earth oxide powder having an average particle size of 10 μm or less is added to a cordierite powder having an average particle size of 10 μm or less. Add in proportions. In some cases, a carbon powder or an organic compound which can be converted into carbon after pyrolysis is added to prepare a starting material composition. At this time,
It is desirable that the cordierite powder and the rare earth element oxide powder used have an average particle size of 10 μm or less in order to enhance sinterability.
【0022】本発明の方法によれば、第1の方法とし
て、まず、コージェライト粉末を主成分とし、希土類元
素酸化物を1〜20重量%およびカーボン源を含有する
出発原料組成物を充分にボールミルなどによって充分に
混合して混合粉末を作製する。また、場合によってはこ
の混合粉末を所定形状に所望の成形手段、例えば、金型
プレス、冷間静水圧プレス、押出し成形等により任意の
形状に成形する。According to the method of the present invention, as a first method, first, a starting material composition containing cordierite powder as a main component, 1 to 20% by weight of a rare earth element oxide and a carbon source is sufficiently prepared. The powder is sufficiently mixed by a ball mill or the like to produce a mixed powder. In some cases, the mixed powder is formed into a predetermined shape by a desired molding means, for example, a die press, a cold isostatic press, an extrusion molding, or the like, into an arbitrary shape.
【0023】この時に配合されるカーボン源としては、
カーボン粉末、または熱処理によってカーボンを生成し
得るフェノール樹脂などの有機樹脂が用いられる。The carbon source blended at this time includes:
An organic resin such as a carbon powder or a phenol resin capable of generating carbon by heat treatment is used.
【0024】そして、この混合粉末あるいは成形体を酸
素分圧が0.2気圧以下、特に0.1気圧以下、さらに
は0.05気圧以下のArまたはN2 などの不活性雰囲
気または非酸化性雰囲気中で1100〜1450℃の温
度で焼成して、相対密度95%以上に緻密化する。この
時の雰囲気の酸素分圧が0.2気圧を超えると、混合粉
末または成形体中に含まれるカーボンが揮散してしま
い、最終的にセラミックス中に0.01〜2.0重量%
の割合で残存させることが難しい。また、焼成温度が1
100℃よりも低いと緻密なセラミックスを作製するこ
とができず、1500℃を超えると、コージェライトが
溶融してしまう。Then, the mixed powder or the compact is subjected to an inert atmosphere or a non-oxidizing atmosphere such as Ar or N 2 having an oxygen partial pressure of 0.2 atm or less, particularly 0.1 atm or less, and even 0.05 atm or less. It is fired at a temperature of 1100 to 1450 ° C. in an atmosphere to densify it to a relative density of 95% or more. If the oxygen partial pressure of the atmosphere at this time exceeds 0.2 atm, the carbon contained in the mixed powder or the compact is volatilized, and finally 0.01 to 2.0% by weight in the ceramics.
Is difficult to survive. When the firing temperature is 1
If the temperature is lower than 100 ° C., a dense ceramic cannot be produced. If the temperature exceeds 1500 ° C., cordierite is melted.
【0025】特に、緻密化を促進させるためには、ホッ
トプレス焼成などによって焼成時に100kg/cm2
以上の加圧下で焼成することが望ましい。その場合に
は、1100〜1400℃の焼成温度で緻密化できる。In particular, in order to promote densification, 100 kg / cm 2 at the time of firing by hot press firing or the like.
It is desirable to bake under the above pressure. In that case, densification can be performed at a firing temperature of 1100 to 1400 ° C.
【0026】また、第2の製造方法としては、コージェ
ライトを主成分とし、希土類元素酸化物を1〜20重量
%の割合で含有する成形体を酸素分圧0.2気圧以下、
特に0.1気圧以下、さらには0.05気圧以下のカー
ボンを含む還元雰囲気中にて、1100〜1450℃の
温度で焼成し、雰囲気中からカーボンを成形体中に含浸
させる。この時のカーボンを含む還元雰囲気は、カーボ
ン製の匣鉢内に成形体を収納して焼成するか、または成
形体の周囲にカーボン粉末を配置することにより形成で
きるが、成形体中への含浸を効率的に行うためには、成
形体の周囲にをカーボン粉末を配置する、さらには成形
体をカーボン粉末中に埋設して焼成することが最も望ま
しい。In a second production method, a molded product containing cordierite as a main component and a rare earth element oxide at a ratio of 1 to 20% by weight is used.
In particular, baking is performed at a temperature of 1100 to 1450 ° C. in a reducing atmosphere containing carbon of 0.1 atm or less, further 0.05 atm or less, and carbon is impregnated into the molded body from the atmosphere. The reducing atmosphere containing carbon at this time can be formed by storing the compact in a sagger made of carbon and firing it, or by arranging carbon powder around the compact, but impregnation into the compact In order to carry out the process efficiently, it is most desirable to arrange a carbon powder around the molded body, and furthermore, bury the molded body in the carbon powder and fire it.
【0027】また、緻密化を促進させる上では、ホット
プレス焼成などによって、成形体をカーボン粉中に埋設
して100kg/cm2 以上の加圧下で焼成することが
望ましい。その場合には1100〜1400℃の焼成温
度で緻密化できる。In order to promote the densification, it is desirable that the compact is buried in carbon powder by hot press firing or the like and fired under a pressure of 100 kg / cm 2 or more. In that case, densification can be performed at a firing temperature of 1100 to 1400 ° C.
【0028】このようにして、最終的にカーボン含有量
が0.01〜2.0重量%、相対密度95%以上のセラ
ミックスを得ることができ、特にホットプレス法を採用
した場合には、セラミックスの鏡面における最大ボイド
径を5μm以下にまで小さくすることができる。In this manner, a ceramic having a carbon content of 0.01 to 2.0% by weight and a relative density of 95% or more can be finally obtained. The maximum void diameter on the mirror surface can be reduced to 5 μm or less.
【0029】また、上記のようにして作製されたセラミ
ックスをさらに緻密化する上では、ArまたはN2 によ
る1000気圧以上の加圧雰囲気中で900〜1400
℃の温度で熱間静水圧処理(HIP処理)することも可
能である。Further, in order to further densify the ceramics produced as described above, 900 to 1400 in a pressurized atmosphere of 1000 atm or more by Ar or N 2.
It is also possible to perform hot isostatic pressure treatment (HIP treatment) at a temperature of ° C.
【0030】さらに、上記のようにして作製されたセラ
ミックスを非酸化性雰囲気中で1100〜1400℃で
熱処理してコージェライト結晶の粒界の結晶化を促進す
ることにより、前述したような希土類元素のシリケート
結晶相を析出させることができる。Further, the ceramics prepared as described above are heat-treated at 1100 to 1400 ° C. in a non-oxidizing atmosphere to promote crystallization of the grain boundaries of cordierite crystals, whereby the above-mentioned rare earth element Can be precipitated.
【0031】なお、かかる低抵抗セラミックスにおいて
は、室温における体積固有抵抗が107 Ω・cm以下、
10〜40℃における熱膨張係数1×10-6/℃以下、
相対密度が95%以上の特性を満足することを条件に、
上記のコージェライト成分および希土類元素化合物以外
に、製造上の不可避的不純物や、焼結性や特性向上のた
めに他の成分を含有してもよい。例えば、W、Mo、N
i、Fe、Zr、Sr等の酸化物等が挙げられる。The low resistivity ceramic has a volume resistivity at room temperature of 10 7 Ω · cm or less.
Thermal expansion coefficient at 10 to 40 ° C. 1 × 10 −6 / ° C. or less,
Provided that the relative density satisfies the characteristic of 95% or more,
In addition to the cordierite component and the rare-earth element compound, it may contain unavoidable impurities in production and other components for improving sinterability and characteristics. For example, W, Mo, N
oxides such as i, Fe, Zr, and Sr;
【0032】このようにして作製される本発明の低抵抗
セラミックスは、半導体製造装置用部材、例えば、半導
体素子を製造する際に用いられる真空装置内の部材、サ
セプタ、真空チャック、静電チャック、ラップ盤あるい
は露光装置におけるステージや、ステージ位置測定用ミ
ラー、あるいはそれらの支持部材、さらには半導体製造
プロセスにおける各種治具などに好適に使用される。特
に、非帯電性が必要とされる、真空チャックなどに最も
好適に使用される。The low-resistance ceramics of the present invention thus produced can be used as a member for a semiconductor manufacturing apparatus, for example, a member in a vacuum apparatus used for manufacturing a semiconductor element, a susceptor, a vacuum chuck, an electrostatic chuck, or the like. It is suitably used for a stage in a lapping machine or an exposure apparatus, a mirror for measuring the position of a stage, or a supporting member thereof, and various jigs in a semiconductor manufacturing process. In particular, it is most suitably used for a vacuum chuck or the like that requires non-charging properties.
【0033】[0033]
【実施例】(実施例1)純度99%以上、平均粒径が3
μmのコージェライト粉末に対して、平均粒径が1μm
のY2 O3 、Yb2 O3 、Er2 O3 、CeO2 の各希
土類元素酸化物粉末を表1に示す割合で調合後、ボール
ミルで24時間混合した。その混合物をプレス成形した
後、その成形体をカーボン粉末中に埋設(C埋焼き)す
るか、またはカーボン匣鉢内の成形体の周囲にカーボン
粉末を配置(C周囲)して表1の条件で非加圧焼成(P
LS)するか、または成形体をカーボン製プレス型内に
てカーボン粉末中に埋設して、表1に示す条件でホット
プレス焼成(HP)した。EXAMPLES (Example 1) Purity of 99% or more, average particle size of 3
μm cordierite powder, average particle size is 1μm
Of the rare earth element oxide powders of Y 2 O 3 , Yb 2 O 3 , Er 2 O 3 , and CeO 2 were mixed at a ratio shown in Table 1 and then mixed for 24 hours by a ball mill. After the mixture is press-molded, the compact is buried in carbon powder (C baked), or the carbon powder is placed around the compact in a carbon sagger (around C) and the conditions in Table 1 are applied. Non-pressure firing (P
LS) or the compact was buried in carbon powder in a carbon press mold and fired by hot press (HP) under the conditions shown in Table 1.
【0034】得られたセラミックスに対してアルキメデ
ス法によって相対密度を測定した。また、セラミックス
を研磨し、3×4×15mmの大きさに研削加工し、こ
のセラミックスの10〜40℃までの熱膨張係数を測定
した。また、室温における体積固有抵抗を測定した。ま
た、セラミックスの鏡面研磨面を走査型電子顕微鏡によ
って観察し、最大ボイド径を測定した。結果は、表1に
示した。The relative density of the obtained ceramic was measured by the Archimedes method. Further, the ceramic was polished and ground to a size of 3 × 4 × 15 mm, and the coefficient of thermal expansion of the ceramic up to 10 to 40 ° C. was measured. In addition, the volume resistivity at room temperature was measured. The mirror-polished surface of the ceramic was observed with a scanning electron microscope, and the maximum void diameter was measured. The results are shown in Table 1.
【0035】[0035]
【表1】 [Table 1]
【0036】表1にみられるように、本発明に基づき、
コージェライトおよび希土類元素酸化物を所定量含有す
る成形体を1300〜1450℃の温度でカーボン埋め
焼きによって焼成することにより、相対密度95%以
上、体積固有抵抗が107 Ω・cm以下の低抵抗のセラ
ミックスを作製することができた。As shown in Table 1, based on the present invention,
By sintering a compact containing a predetermined amount of cordierite and a rare earth element oxide at a temperature of 1300 to 1450 ° C. by burying and burning carbon, a low resistivity having a relative density of 95% or more and a volume resistivity of 10 7 Ω · cm or less is obtained. Ceramics could be produced.
【0037】しかし、焼成温度が1450℃を越える試
料No.15では、試料の一部が溶融し、焼成温度が90
0℃である試料No.11では、相対密度95%以上に緻
密化できなかった。また、焼成時にカーボンによる埋め
焼きを行わなかった試料No.21は、カーボン量を0.
01重量%以上含有させることができず、室温における
体積固有抵抗が107 Ω・cm以下にならなかった。ま
た、希土類元素酸化物の添加量が20重量%より多い試
料No.6は、1.0×10-6/℃以下の熱膨張特性が達
成できず、希土類元素酸化物量が1重量%未満の試料N
o.1では、相対密度95%以上に緻密化できず、焼成可
能温度領域も±5℃と非常に狭いものであった。焼成時
に100kg/cm2 以上に加圧した試料No.16〜1
9では、最大ボイド径を5μm以下に小さくすることが
できた。However, in Sample No. 15 in which the firing temperature exceeded 1450 ° C., a part of the sample was melted and the firing temperature was 90 ° C.
In sample No. 11 at 0 ° C., densification was not possible to a relative density of 95% or more. In sample No. 21 in which carbon was not buried at the time of firing, the amount of carbon was reduced to 0.
At least 0.1% by weight could not be contained, and the volume resistivity at room temperature did not fall below 10 7 Ω · cm. Sample No. 6 in which the amount of the rare earth element oxide added was more than 20% by weight could not achieve a thermal expansion characteristic of 1.0 × 10 −6 / ° C. or less, and the amount of the rare earth element oxide was less than 1% by weight. Sample N
In Comparative Example No. 1, it was not possible to densify to a relative density of 95% or more, and the sinterable temperature range was very narrow at ± 5 ° C. Sample No. 16-1 pressurized to 100 kg / cm 2 or more during firing
In No. 9, the maximum void diameter could be reduced to 5 μm or less.
【0038】(実施例2)純度99%以上、平均粒径が
3μmのコージェライト粉末に対して、平均粒径が1μ
mのY2 O3 、Yb2 O3 、Er2 O3 、CeO2 の各
希土類元素酸化物粉末と、炭化によってカーボンを生成
し得るフェノール樹脂をカーボン換算で表2に示す割合
で調合後、ボールミルで24時間混合した。その混合粉
末をプレス成形した後、その成形体を表2に示す条件下
で非加圧焼成(PLS)した。また、上記混合粉末を表
2の条件でホットプレス焼成(HP)した。なお、非加
圧焼成では、カーボン匣鉢内に成形体を設置し、またホ
ットプレス焼成では、カーボン製プレス型を用いた。そ
して、実施例1と同様な評価を行った。Example 2 An average particle size of 1 μm was compared with a cordierite powder having a purity of 99% or more and an average particle size of 3 μm.
After mixing each of the rare earth element oxide powders of Y 2 O 3 , Yb 2 O 3 , Er 2 O 3 , and CeO 2 with a phenol resin capable of producing carbon by carbonization at a ratio shown in Table 2 in terms of carbon, The mixture was mixed in a ball mill for 24 hours. After press-molding the mixed powder, the compact was fired without pressure (PLS) under the conditions shown in Table 2. The mixed powder was subjected to hot press firing (HP) under the conditions shown in Table 2. In the non-pressurized firing, the molded body was placed in a carbon sagger, and in the hot press firing, a carbon press mold was used. Then, the same evaluation as in Example 1 was performed.
【0039】なお、試料No.42については、カーボン
粉末中にコージェライト、希土類元素酸化物およびカー
ボン源を含有する成形体を埋設して表2の条件で焼成
し、同様に評価を行った。For sample No. 42, a compact containing cordierite, a rare earth element oxide and a carbon source was embedded in carbon powder and fired under the conditions shown in Table 2, and similarly evaluated.
【0040】[0040]
【表2】 [Table 2]
【0041】表2にみられるように、本発明に基づき、
コージェライト、希土類元素酸化物およびカーボン源を
所定量含有する原料粉末を酸素分圧0.1気圧以下のカ
ーボン雰囲気で1100〜1450℃の温度で焼成する
ことにより、相対密度95%以上、電気抵抗が107 Ω
・cm以下の特性が達成された。As shown in Table 2, based on the present invention,
A raw material powder containing a predetermined amount of cordierite, a rare-earth element oxide and a carbon source is fired at a temperature of 1100 to 1450 ° C. in a carbon atmosphere having an oxygen partial pressure of 0.1 atm or less to obtain a relative density of 95% or more and an electric resistance of Is 10 7 Ω
Properties of less than cm were achieved.
【0042】しかし、焼成温度が1450℃を越える試
料No.36では、試料の一部が溶融し、焼成温度が90
0℃未満の試料No.32では、緻密化が進行しなかっ
た。また、希土類元素酸化物の添加量が20重量%より
多い試料No.27は、熱膨張係数が大きく1.0×10
-6/℃以下の特性が達成できず、希土類元素酸化物量が
1重量%未満の試料No.22では、緻密化が不十分であ
り、焼成可能温度領域も±5℃と非常に狭いものであっ
た。焼成時に100kg/cm2 以上に加圧した試料N
o.37〜40では、最大ボイド径を5μm以下に小さく
することができた。However, in Sample No. 36, in which the firing temperature exceeds 1450 ° C., a part of the sample is melted and the firing temperature is 90 °.
In Sample No. 32 at a temperature lower than 0 ° C., densification did not proceed. Sample No. 27, in which the amount of the rare earth oxide added was more than 20% by weight, had a large thermal expansion coefficient of 1.0 × 10
-6 / ° C. or less cannot be achieved, and in Sample No. 22 in which the amount of rare earth element oxide is less than 1% by weight, the densification is insufficient and the sinterable temperature range is extremely narrow at ± 5 ° C. there were. Sample N pressed to 100 kg / cm 2 or more during firing
In o.37 to 40, the maximum void diameter could be reduced to 5 μm or less.
【0043】[0043]
【発明の効果】以上詳述した通り、本発明の低抵抗セラ
ミックスは、コージェライトの優れた低熱膨張特性を維
持しつつ体積固有抵抗107 Ω・cm以下の低抵抗化を
実現することができる。その結果、この低熱膨張セラミ
ックスをSiウエハ表面に高微細な回路を形成するため
の露光処理を行うなどの露光装置、真空装置などの種々
の部材、特に、半導体ウエハと接触する真空チャックな
どとして用いることにより、雰囲気の温度変化に対して
も寸法の変化がなく、また、部材表面の帯電によるゴミ
の付着防止やプラズマの発生に影響を与えたり、半導体
ウエハと接触した場合において静電気によって破壊する
こともなく、半導体素子製造時の品質と量産性を高める
ことができる。As described in detail above, the low-resistance ceramic of the present invention can realize a low resistance of not more than 10 7 Ω · cm while maintaining the excellent low thermal expansion characteristics of cordierite. . As a result, this low-thermal-expansion ceramic is used as an exposure apparatus for performing an exposure process for forming a fine circuit on the surface of a Si wafer, various members such as a vacuum apparatus, in particular, a vacuum chuck that contacts a semiconductor wafer. As a result, there is no change in dimensions even when the temperature of the atmosphere changes, and it also affects the prevention of dust adhesion and the generation of plasma due to charging of the member surface, and can be destroyed by static electricity when it comes into contact with a semiconductor wafer. Therefore, the quality and mass productivity at the time of manufacturing the semiconductor element can be improved.
Claims (9)
を酸化物換算で1〜20重量%、カーボンを0.01〜
2.0重量%の割合で含有するとともに、10〜40℃
における熱膨張係数1×10-6/℃以下、相対密度95
%以上、室温における体積固有抵抗が107 Ω・cm以
下であることを特徴とする低抵抗セラミックス。1. A method comprising a cordierite as a main component, a rare earth element in an amount of 1 to 20% by weight in terms of an oxide, and carbon in an amount of 0.01 to
2.0% by weight and 10-40 ° C
Coefficient of thermal expansion at 1 × 10 −6 / ° C. or less, relative density 95
% And a volume resistivity at room temperature of 10 7 Ω · cm or less.
のシリケート結晶相が存在することを特徴とする請求項
1記載の低抵抗セラミックス。2. The low-resistance ceramic according to claim 1, wherein a silicate crystal phase of a rare earth element exists at a grain boundary of the cordierite crystal.
元素酸化物を1〜20重量%およびカーボン源を含有す
る混合粉末または成形体を酸素分圧が0.2気圧以下の
不活性雰囲気または非酸化性雰囲気中で1100〜14
50℃の温度で焼成して、カーボン含有量が0.01〜
2.0重量%、相対密度95%以上のセラミックスを得
ることを特徴とする低抵抗セラミックスの製造方法。3. A mixed powder or molded product containing cordierite powder as a main component, 1 to 20% by weight of a rare earth element oxide and a carbon source or an inert atmosphere having an oxygen partial pressure of 0.2 atm or less. 1100-14 in oxidizing atmosphere
Calcined at a temperature of 50 ° C. to have a carbon content of 0.01 to
A method for producing a low-resistance ceramic, comprising obtaining a ceramic having 2.0% by weight and a relative density of 95% or more.
圧下で行うことを特徴とする請求項3記載の低抵抗セラ
ミックスの製造方法。4. The method according to claim 3, wherein the firing is performed under a pressure of 100 kg / cm 2 or more.
酸化物を1〜20重量%の割合で含有する成形体を酸素
分圧が0.2気圧以下のカーボンを含む還元雰囲気中に
て、1100〜1450℃の温度で焼成し、前記雰囲気
から成形体中にカーボンを含浸せしめ、カーボン含有量
が0.01〜2.0重量%、相対密度95%以上のセラ
ミックスを得ることを特徴とする低抵抗セラミックスの
製造方法。5. A molded body containing cordierite as a main component and a rare earth element oxide in a proportion of 1 to 20% by weight is placed in a reducing atmosphere containing carbon having an oxygen partial pressure of 0.2 atm or less. Sintering at a temperature of about 1450 ° C. to impregnate carbon into the compact from the atmosphere to obtain a ceramic having a carbon content of 0.01 to 2.0% by weight and a relative density of 95% or more. Manufacturing method of resistance ceramics.
粉末を配置して行うことを特徴とする請求項5記載の低
抵抗セラミックスの製造方法。6. The method for producing a low-resistance ceramic according to claim 5, wherein the firing is performed by arranging carbon powder around the molded body.
圧下で行うことを特徴とする請求項5または請求項6記
載の低抵抗セラミックスの製造方法。7. The method according to claim 5, wherein the firing is performed under a pressure of 100 kg / cm 2 or more.
酸化物を1〜20重量%、カーボンを0.01〜2.0
重量%の割合で含有するとともに、10〜40℃におけ
る熱膨張係数1×10-6/℃以下、相対密度が95%以
上、室温における体積固有抵抗が107 Ω・cm以下の
セラミックスからなることを特徴とする半導体製造装置
用部材。8. A composition mainly comprising cordierite, 1 to 20% by weight of a rare earth element oxide and 0.01 to 2.0% of carbon.
A ceramic having a thermal expansion coefficient of 1 × 10 −6 / ° C. or less at 10 to 40 ° C., a relative density of 95% or more, and a volume resistivity at room temperature of 10 7 Ω · cm or less at 10 to 40 ° C. A member for a semiconductor manufacturing apparatus characterized by the above-mentioned.
らなる請求項8記載の半導体製造装置用部材。9. The member for a semiconductor manufacturing apparatus according to claim 8, comprising a member that contacts at least the semiconductor wafer.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11043861A JP2000247732A (en) | 1999-02-22 | 1999-02-22 | Low-resistance ceramic, its production and member for semiconductor producing apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11043861A JP2000247732A (en) | 1999-02-22 | 1999-02-22 | Low-resistance ceramic, its production and member for semiconductor producing apparatus |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
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ID=12675492
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP11043861A Pending JP2000247732A (en) | 1999-02-22 | 1999-02-22 | Low-resistance ceramic, its production and member for semiconductor producing apparatus |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2000247732A (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002321967A (en) * | 2001-04-24 | 2002-11-08 | Toray Ind Inc | Low thermal expansion ceramic |
JP2003137644A (en) * | 2001-11-05 | 2003-05-14 | Nippon Tungsten Co Ltd | Low thermal expansion ceramic, members for ultra- precise machine structure, measuring instrument and semiconductor manufacturing equipment using the same, and method of producing low thermal expansion ceramic |
JP5409917B2 (en) * | 2010-07-26 | 2014-02-05 | 京セラ株式会社 | Electrostatic chuck |
-
1999
- 1999-02-22 JP JP11043861A patent/JP2000247732A/en active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002321967A (en) * | 2001-04-24 | 2002-11-08 | Toray Ind Inc | Low thermal expansion ceramic |
JP2003137644A (en) * | 2001-11-05 | 2003-05-14 | Nippon Tungsten Co Ltd | Low thermal expansion ceramic, members for ultra- precise machine structure, measuring instrument and semiconductor manufacturing equipment using the same, and method of producing low thermal expansion ceramic |
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