JP2001244246A - フォーカスリング - Google Patents
フォーカスリングInfo
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- JP2001244246A JP2001244246A JP2000054531A JP2000054531A JP2001244246A JP 2001244246 A JP2001244246 A JP 2001244246A JP 2000054531 A JP2000054531 A JP 2000054531A JP 2000054531 A JP2000054531 A JP 2000054531A JP 2001244246 A JP2001244246 A JP 2001244246A
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- Japan
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- focus ring
- ceramic material
- plasma
- manufacturing apparatus
- semiconductor manufacturing
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- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
- Container, Conveyance, Adherence, Positioning, Of Wafer (AREA)
- Drying Of Semiconductors (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 半導体デバイスの製造において、腐食ガスの
プラズマを用いる工程で使用される半導体製造装置に用
いられるフォーカスリングについて、部材内の電気伝導
率のばらつきが小さく、導電性の安定した部材を提供す
ることにある。 【解決手段】 セラミックス材料からなる半導体製造装
置用フォーカスリングであって、その材料が周期律表３
Ａ族に属する元素のうち少なくとも１種を含む化合物と
ＴｉＯ2-X（０＜Ｘ＜２）とを含有し、これらの少なく
とも一部が複合酸化物を形成しており、なおかつ、含ま
れるＴｉＯ2-X（０＜Ｘ＜２）の量が全体の１〜６０質
量％であることを特徴とする半導体製造装置用フォーカ
スリング。
プラズマを用いる工程で使用される半導体製造装置に用
いられるフォーカスリングについて、部材内の電気伝導
率のばらつきが小さく、導電性の安定した部材を提供す
ることにある。 【解決手段】 セラミックス材料からなる半導体製造装
置用フォーカスリングであって、その材料が周期律表３
Ａ族に属する元素のうち少なくとも１種を含む化合物と
ＴｉＯ2-X（０＜Ｘ＜２）とを含有し、これらの少なく
とも一部が複合酸化物を形成しており、なおかつ、含ま
れるＴｉＯ2-X（０＜Ｘ＜２）の量が全体の１〜６０質
量％であることを特徴とする半導体製造装置用フォーカ
スリング。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体製造装置に
より各種プラズマプロセス等を行なう際に使用する半導
体製造装置用フォーカスリングに関する。
より各種プラズマプロセス等を行なう際に使用する半導
体製造装置用フォーカスリングに関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体デバイスの製造においては、エッ
チングや成膜など、ＣＦ4やＣｌ2等の腐食ガスのプラズ
マを用いる工程が存在する。これらの工程で使用される
半導体製造装置に用いられる部材の一つとして、静電チ
ャックおよびその周辺部品を保護するフォーカスリング
がある。
チングや成膜など、ＣＦ4やＣｌ2等の腐食ガスのプラズ
マを用いる工程が存在する。これらの工程で使用される
半導体製造装置に用いられる部材の一つとして、静電チ
ャックおよびその周辺部品を保護するフォーカスリング
がある。
【０００３】このようなフォーカスリングの材料として
は金属Ｓｉが用いられてきたが、プラズマによる腐食が
著しく、パーティクル発生の原因ともなっている。ま
た、腐食による部品の破損が生じやすいため、部品交換
のため頻繁に装置を止める必要があり、デバイスの生産
効率低下を引き起こしている。
は金属Ｓｉが用いられてきたが、プラズマによる腐食が
著しく、パーティクル発生の原因ともなっている。ま
た、腐食による部品の破損が生じやすいため、部品交換
のため頻繁に装置を止める必要があり、デバイスの生産
効率低下を引き起こしている。
【０００４】そのため、金属Ｓｉよりプラズマ耐腐食性
の高いＡｌ2Ｏ3等のセラミックスが使用されているが、
絶縁性であるＡｌ2Ｏ3等のセラミックスをフォーカスリ
ングに使用した場合、プラズマ処理において電気伝導率
が低いため帯電しやすく、その結果、プラズマガスから
なる反応生成物の堆積が生じ、パーティクル発生の原因
になるという問題があった。さらに、プラズマとウェハ
の間に形成されているシースが不均一になることによ
り、ウェハ外周部のプラズマが不均一となり、ウェハ１
枚から製造される半導体チップ数が減少してしまうとい
う問題があった。
の高いＡｌ2Ｏ3等のセラミックスが使用されているが、
絶縁性であるＡｌ2Ｏ3等のセラミックスをフォーカスリ
ングに使用した場合、プラズマ処理において電気伝導率
が低いため帯電しやすく、その結果、プラズマガスから
なる反応生成物の堆積が生じ、パーティクル発生の原因
になるという問題があった。さらに、プラズマとウェハ
の間に形成されているシースが不均一になることによ
り、ウェハ外周部のプラズマが不均一となり、ウェハ１
枚から製造される半導体チップ数が減少してしまうとい
う問題があった。
【０００５】そのため、最近では、金属Ｓｉよりプラズ
マ耐腐食性が高く、導電性を示すセラミックスが使用さ
れている。この導電性を有するセラミックスとしては、
単体で導電性を示すセラミックス、例えばＳｉＣ、Ｔｉ
Ｎ、ＴｉＣ、ＷＣ、ＷＯ2、ＴｉＯ2-X（０＜Ｘ＜２）
（酸素欠損を有するチタニア）等がある。また、電気伝
導率を変化させるために、絶縁性のセラミックスと導電
性セラミックスとを混合するもので、その混合割合が調
整可能な複合セラミックス、例えば、ＡｌＮ−ＴｉＮ
（ＴｉＣ）、Ｓｉ3Ｎ4−ＴｉＮ（ＴｉＣ）、Ａｌ2Ｏ3−
ＳｉＣ、Ａｌ2Ｏ3−ＴｉＯ2等がある。
マ耐腐食性が高く、導電性を示すセラミックスが使用さ
れている。この導電性を有するセラミックスとしては、
単体で導電性を示すセラミックス、例えばＳｉＣ、Ｔｉ
Ｎ、ＴｉＣ、ＷＣ、ＷＯ2、ＴｉＯ2-X（０＜Ｘ＜２）
（酸素欠損を有するチタニア）等がある。また、電気伝
導率を変化させるために、絶縁性のセラミックスと導電
性セラミックスとを混合するもので、その混合割合が調
整可能な複合セラミックス、例えば、ＡｌＮ−ＴｉＮ
（ＴｉＣ）、Ｓｉ3Ｎ4−ＴｉＮ（ＴｉＣ）、Ａｌ2Ｏ3−
ＳｉＣ、Ａｌ2Ｏ3−ＴｉＯ2等がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】導電性セラミックス材
料をフォーカスリングに適用する場合には、その使用環
境に応じて電気伝導率を変化させ得ることが好ましい
が、上記材料のうち単体で導電性を示すものは電気伝導
率を変化させることが困難である。
料をフォーカスリングに適用する場合には、その使用環
境に応じて電気伝導率を変化させ得ることが好ましい
が、上記材料のうち単体で導電性を示すものは電気伝導
率を変化させることが困難である。
【０００７】一方、絶縁性セラミックスと導電性セラミ
ックスとを混合した複合セラミックスの場合には、導電
性セラミックスの割合を変化させることにより電気伝導
率を変化させることができるものの、絶縁性セラミック
スと導電性セラミックスとが単に混合されて成っている
だけであるので、複合セラミックス中の電気伝導率が一
様でなく、フォーカスリング内部の電気伝導率のばらつ
きが大きくなり、ウェハ端部付近のシースが不均一にな
ることにより外周部でのプラズマが不均一となり、ウェ
ハ１枚から製造される半導体チップ数が減少してしまう
という課題があった。
ックスとを混合した複合セラミックスの場合には、導電
性セラミックスの割合を変化させることにより電気伝導
率を変化させることができるものの、絶縁性セラミック
スと導電性セラミックスとが単に混合されて成っている
だけであるので、複合セラミックス中の電気伝導率が一
様でなく、フォーカスリング内部の電気伝導率のばらつ
きが大きくなり、ウェハ端部付近のシースが不均一にな
ることにより外周部でのプラズマが不均一となり、ウェ
ハ１枚から製造される半導体チップ数が減少してしまう
という課題があった。
【０００８】本発明は、部材内の電気伝導率のばらつき
を小さくし、プラズマを均一にしてデバイスの生産効率
を向上させる、導電性の安定した半導体製造装置用フォ
ーカスリングを提供することを目的とする。
を小さくし、プラズマを均一にしてデバイスの生産効率
を向上させる、導電性の安定した半導体製造装置用フォ
ーカスリングを提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】発明者らは上記現状を鑑
み鋭意研究を重ねた結果、フォーカスリングをセラミッ
クス材料で構成し、その材料として周期律表３Ａ族に属
する元素のうち少なくとも１種を含む化合物とＴｉＯ
2-X（０＜Ｘ＜２）とから成るセラミックスを用いるこ
とによって、電気伝導率のばらつきが小さく導電性の安
定した部材となることを見出した。上記した本発明の目
的は、セラミックス材料からなる半導体製造装置用フォ
ーカスリングであって、その材料が周期律表３Ａ族に属
する元素のうち少なくとも１種を含む化合物とＴｉＯ
2-X（０＜Ｘ＜２）とを含有し、これらの少なくとも一
部が複合酸化物を形成しており、なおかつ、含まれるＴ
ｉＯ2-X（０＜Ｘ＜２）の量が全体の１〜６０質量％で
あることを特徴とする半導体製造装置用フォーカスリン
グによって達成される。
み鋭意研究を重ねた結果、フォーカスリングをセラミッ
クス材料で構成し、その材料として周期律表３Ａ族に属
する元素のうち少なくとも１種を含む化合物とＴｉＯ
2-X（０＜Ｘ＜２）とから成るセラミックスを用いるこ
とによって、電気伝導率のばらつきが小さく導電性の安
定した部材となることを見出した。上記した本発明の目
的は、セラミックス材料からなる半導体製造装置用フォ
ーカスリングであって、その材料が周期律表３Ａ族に属
する元素のうち少なくとも１種を含む化合物とＴｉＯ
2-X（０＜Ｘ＜２）とを含有し、これらの少なくとも一
部が複合酸化物を形成しており、なおかつ、含まれるＴ
ｉＯ2-X（０＜Ｘ＜２）の量が全体の１〜６０質量％で
あることを特徴とする半導体製造装置用フォーカスリン
グによって達成される。
【００１０】さらには、前記セラミックス材料におい
て、周期律表３Ａ族に属する元素のうち少なくとも１種
を含む化合物が、Ｙ、Ｌａ、Ｙｂ、Ｄｙのうち少なくと
も１種を含む化合物であることを特徴とする半導体製造
装置用フォーカスリングによって達成される。また、前
記セラミックス材料において、周期律表３Ａ族に属する
元素のうち少なくとも１種を含む化合物がＹ2Ｏ3である
ことが好ましい。さらに、前記セラミックス材料におい
て、その電気伝導率が１０-14Ｓ／ｃｍ以上であること
が好ましい。またさらに、前記セラミックス材料におい
て、部材表面の中心線平均粗さが５μｍ以下であること
が好ましい。またさらに、前記セラミックス材料を仕上
げ加工後に、還元雰囲気中で１０００℃以上で熱処理す
ることが好ましい。
て、周期律表３Ａ族に属する元素のうち少なくとも１種
を含む化合物が、Ｙ、Ｌａ、Ｙｂ、Ｄｙのうち少なくと
も１種を含む化合物であることを特徴とする半導体製造
装置用フォーカスリングによって達成される。また、前
記セラミックス材料において、周期律表３Ａ族に属する
元素のうち少なくとも１種を含む化合物がＹ2Ｏ3である
ことが好ましい。さらに、前記セラミックス材料におい
て、その電気伝導率が１０-14Ｓ／ｃｍ以上であること
が好ましい。またさらに、前記セラミックス材料におい
て、部材表面の中心線平均粗さが５μｍ以下であること
が好ましい。またさらに、前記セラミックス材料を仕上
げ加工後に、還元雰囲気中で１０００℃以上で熱処理す
ることが好ましい。
【００１１】本発明によれば、プラズマガスからなる反
応生成物の堆積やプラズマによる部材の腐食によるパー
ティクル発生数が減少し、また、プラズマとウェハの間
に形成されているシースが均一になることによりウェハ
外周部のプラズマも均一となり、ウェハの有効活用が図
れ、生産効率を向上することが実現できる。
応生成物の堆積やプラズマによる部材の腐食によるパー
ティクル発生数が減少し、また、プラズマとウェハの間
に形成されているシースが均一になることによりウェハ
外周部のプラズマも均一となり、ウェハの有効活用が図
れ、生産効率を向上することが実現できる。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、本発明について具体的に説
明する。本発明のフォーカスリングはセラミックス材料
からなるものであるが、そのセラミックス材料を、周期
律表３Ａ族元素に属する元素のうち少なくとも１種の元
素を含む化合物とＴｉＯ2-X（０＜Ｘ＜２）とを含有す
るものとしたのは、周期律表３Ａ族の元素化合物とＴｉ
Ｏ2-X（０＜Ｘ＜２）との間で複合酸化物を形成するた
め、部材の組成が一様となり、電気伝導率のばらつきが
小さくなるからである。ここで、周期律表３Ａ族に属す
る元素のうち少なくとも１種の元素を含む化合物とＴｉ
Ｏ2-X（０＜Ｘ＜２）の全てが複合酸化物になっていれ
ばより好ましいが、その一部が複合酸化物を形成してい
るものであってもその効果を発揮することができ、少な
くとも一部が複合酸化物を形成していればよい。
明する。本発明のフォーカスリングはセラミックス材料
からなるものであるが、そのセラミックス材料を、周期
律表３Ａ族元素に属する元素のうち少なくとも１種の元
素を含む化合物とＴｉＯ2-X（０＜Ｘ＜２）とを含有す
るものとしたのは、周期律表３Ａ族の元素化合物とＴｉ
Ｏ2-X（０＜Ｘ＜２）との間で複合酸化物を形成するた
め、部材の組成が一様となり、電気伝導率のばらつきが
小さくなるからである。ここで、周期律表３Ａ族に属す
る元素のうち少なくとも１種の元素を含む化合物とＴｉ
Ｏ2-X（０＜Ｘ＜２）の全てが複合酸化物になっていれ
ばより好ましいが、その一部が複合酸化物を形成してい
るものであってもその効果を発揮することができ、少な
くとも一部が複合酸化物を形成していればよい。
【００１３】また、含まれるＴｉＯ2-X（０＜Ｘ＜２）
の量を全体の１〜６０質量％としたのは、その量が１質
量％未満の場合には導電性が発現されず、また複合酸化
物を形成しにくいためであり、一方、６０質量％を越え
るとＴｉＯ2-X（０＜Ｘ＜２）が単独で存在する割合が
増加し、電気伝導率のばらつきが大きくなるためであ
る。
の量を全体の１〜６０質量％としたのは、その量が１質
量％未満の場合には導電性が発現されず、また複合酸化
物を形成しにくいためであり、一方、６０質量％を越え
るとＴｉＯ2-X（０＜Ｘ＜２）が単独で存在する割合が
増加し、電気伝導率のばらつきが大きくなるためであ
る。
【００１４】さらに、周期律表３Ａ族に属する元素のう
ち、Ｙ、Ｌａ、Ｙｂ、Ｄｙは、その化合物例えばＹ
2Ｏ3、Ｌａ2Ｏ3、Ｙｂ2Ｏ3、Ｄｙ2Ｏ3が、ＴｉＯ
2-X（０＜Ｘ＜２）との間で、例えばＹ2ＴｉＯ5-X（０
＜Ｘ＜５）、Ｙ2Ｔｉ2Ｏ7-X（０＜Ｘ＜７）、Ｌａ2Ｔｉ
Ｏ5-X（０＜Ｘ＜５）、Ｌａ2Ｔｉ2Ｏ7-X（０＜Ｘ＜
７）、Ｌａ4Ｔｉ9Ｏ24-X（０＜Ｘ＜２４）、Ｙｂ2Ｔｉ
Ｏ5-X（０＜Ｘ＜５）、Ｙｂ2Ｔｉ2Ｏ7 -X（０＜Ｘ＜
７）、Ｄｙ2ＴｉＯ5-X（０＜Ｘ＜５）、Ｄｙ2Ｔｉ2Ｏ
7-X（０＜Ｘ＜７）等の複合酸化物を形成しやすいた
め、より好ましい。
ち、Ｙ、Ｌａ、Ｙｂ、Ｄｙは、その化合物例えばＹ
2Ｏ3、Ｌａ2Ｏ3、Ｙｂ2Ｏ3、Ｄｙ2Ｏ3が、ＴｉＯ
2-X（０＜Ｘ＜２）との間で、例えばＹ2ＴｉＯ5-X（０
＜Ｘ＜５）、Ｙ2Ｔｉ2Ｏ7-X（０＜Ｘ＜７）、Ｌａ2Ｔｉ
Ｏ5-X（０＜Ｘ＜５）、Ｌａ2Ｔｉ2Ｏ7-X（０＜Ｘ＜
７）、Ｌａ4Ｔｉ9Ｏ24-X（０＜Ｘ＜２４）、Ｙｂ2Ｔｉ
Ｏ5-X（０＜Ｘ＜５）、Ｙｂ2Ｔｉ2Ｏ7 -X（０＜Ｘ＜
７）、Ｄｙ2ＴｉＯ5-X（０＜Ｘ＜５）、Ｄｙ2Ｔｉ2Ｏ
7-X（０＜Ｘ＜７）等の複合酸化物を形成しやすいた
め、より好ましい。
【００１５】その中でもＹの化合物は合成が容易である
ためより好ましい。具体的には、Ｙの化合物であるＹ2
Ｏ3とＴｉＯ2-X（０＜Ｘ＜２）とによりＹ2ＴｉＯ
5-X（０＜Ｘ＜５）、Ｙ2Ｔｉ2Ｏ7-X（０＜Ｘ＜７）等の
複合酸化物を、またそれらの混合物を容易に形成しやす
いので、より好ましい。
ためより好ましい。具体的には、Ｙの化合物であるＹ2
Ｏ3とＴｉＯ2-X（０＜Ｘ＜２）とによりＹ2ＴｉＯ
5-X（０＜Ｘ＜５）、Ｙ2Ｔｉ2Ｏ7-X（０＜Ｘ＜７）等の
複合酸化物を、またそれらの混合物を容易に形成しやす
いので、より好ましい。
【００１６】また、セラミックス材料の電気伝導率は１
０-14Ｓ／ｃｍ以上であることが好ましい。これは、プ
ラズマ処理において電気伝導率が低いと帯電しやすい
が、１０-14Ｓ／ｃｍ以上であれば帯電がなくなり、プ
ラズマガスからなる反応生成物の堆積によるパーティク
ル発生を減少できるためである。また、ウェハ外周部に
絶縁物が配置されると、プラズマとウェハの間に形成さ
れているシースが不均一となってウェハ外周部のプラズ
マが不均一となるが、電気伝導率が１０-14Ｓ／ｃｍ以
上であれば、この現象を回避できるからである。つま
り、１０-14Ｓ／ｃｍより小さいとパーティクルの発生
が増加し、またフォーカスリング周辺のプラズマが不均
一となり、ウェハ１枚から製造される半導体チップ数が
少なくなる。
０-14Ｓ／ｃｍ以上であることが好ましい。これは、プ
ラズマ処理において電気伝導率が低いと帯電しやすい
が、１０-14Ｓ／ｃｍ以上であれば帯電がなくなり、プ
ラズマガスからなる反応生成物の堆積によるパーティク
ル発生を減少できるためである。また、ウェハ外周部に
絶縁物が配置されると、プラズマとウェハの間に形成さ
れているシースが不均一となってウェハ外周部のプラズ
マが不均一となるが、電気伝導率が１０-14Ｓ／ｃｍ以
上であれば、この現象を回避できるからである。つま
り、１０-14Ｓ／ｃｍより小さいとパーティクルの発生
が増加し、またフォーカスリング周辺のプラズマが不均
一となり、ウェハ１枚から製造される半導体チップ数が
少なくなる。
【００１７】また、フォーカスリング表面の中心線平均
粗さを５μｍ以下にすることにより、その表面にプラズ
マガスからなる反応生成物のアンカー効果による付着が
なく、パーティクルが発生しにくくなるため、より好ま
しい。５μｍ以上では部材表面の突起物にプラズマが集
中し、腐食の進行と共に脱粒によるパーティクルが発生
しやすくなる。
粗さを５μｍ以下にすることにより、その表面にプラズ
マガスからなる反応生成物のアンカー効果による付着が
なく、パーティクルが発生しにくくなるため、より好ま
しい。５μｍ以上では部材表面の突起物にプラズマが集
中し、腐食の進行と共に脱粒によるパーティクルが発生
しやすくなる。
【００１８】セラミックス材料を仕上げ加工後に還元雰
囲気中で１０００℃以上で熱処理するのは、その処理に
よって、機械加工時に生じた表面の鋭角部分が鈍化され
るため、プラズマ集中が緩和され耐腐食性が向上するた
めである。さらに、焼結時および機械加工時に導入され
た残留応力が緩和され、歪みにより不安定となっている
粒子の脱落を防止することができる。つまり、熱処理温
度が１０００℃以下では、突起部分の鈍化が不十分とな
り効果がなく好ましくない。
囲気中で１０００℃以上で熱処理するのは、その処理に
よって、機械加工時に生じた表面の鋭角部分が鈍化され
るため、プラズマ集中が緩和され耐腐食性が向上するた
めである。さらに、焼結時および機械加工時に導入され
た残留応力が緩和され、歪みにより不安定となっている
粒子の脱落を防止することができる。つまり、熱処理温
度が１０００℃以下では、突起部分の鈍化が不十分とな
り効果がなく好ましくない。
【００１９】次に、本発明のフォーカスリングの製造方
法について説明する。フォーカスリングを構成するセラ
ミックス材料の出発原料の調合は、常法によって行なう
ことができる。例えば、所定の配合の原料粉末にアルコ
ール等の有機溶媒または水を加え、ボールミルで混合後
に乾燥する方法、所定の配合の塩類、アルコキシド等の
溶液から共沈物を分離する方法等がある。これらの原料
の混合物には、より緻密化を容易にするため、Ｓｉ
Ｏ2、ＭｇＯなどの焼結助剤を添加してもよい。焼結助
剤の添加形態に際しては酸化物粉末、塩類、アルコキシ
ド等、どのような形態であってもよく、特に限定されな
い。
法について説明する。フォーカスリングを構成するセラ
ミックス材料の出発原料の調合は、常法によって行なう
ことができる。例えば、所定の配合の原料粉末にアルコ
ール等の有機溶媒または水を加え、ボールミルで混合後
に乾燥する方法、所定の配合の塩類、アルコキシド等の
溶液から共沈物を分離する方法等がある。これらの原料
の混合物には、より緻密化を容易にするため、Ｓｉ
Ｏ2、ＭｇＯなどの焼結助剤を添加してもよい。焼結助
剤の添加形態に際しては酸化物粉末、塩類、アルコキシ
ド等、どのような形態であってもよく、特に限定されな
い。
【００２０】このようにして得られた混合粉末を一軸プ
レスまたは冷間等方圧プレス（ＣＩＰ）によって所定形
状に成形する。得られた成形体を、還元雰囲気中で１３
００〜１７００℃の温度で焼成するか、前もって大気中
または真空中で１３００〜１７００℃の温度で焼成した
後、還元雰囲気中で１３００〜１７００℃の温度で還元
処理を行なう。焼結温度が１３００℃未満であると緻密
化不十分となり、電気伝導率のばらつきが大きくなり好
ましくない。一方、１７００℃を越えると分解するため
に好ましくない。焼結および還元処理時間は特に限定し
ないが、２〜４時間程度で十分である。還元処理を１３
００〜１７００℃、１００ＭＰａ以上の熱間等方圧プレ
ス（ＨＩＰ）処理で行なった場合、ポアの極めて少ない
還元処理体が得られるので特に望ましい。このようにし
て得られたセラミックス焼結体に対し、必要に応じて適
宜の加工を施すことにより、所望のフォーカスリングが
形成される。
レスまたは冷間等方圧プレス（ＣＩＰ）によって所定形
状に成形する。得られた成形体を、還元雰囲気中で１３
００〜１７００℃の温度で焼成するか、前もって大気中
または真空中で１３００〜１７００℃の温度で焼成した
後、還元雰囲気中で１３００〜１７００℃の温度で還元
処理を行なう。焼結温度が１３００℃未満であると緻密
化不十分となり、電気伝導率のばらつきが大きくなり好
ましくない。一方、１７００℃を越えると分解するため
に好ましくない。焼結および還元処理時間は特に限定し
ないが、２〜４時間程度で十分である。還元処理を１３
００〜１７００℃、１００ＭＰａ以上の熱間等方圧プレ
ス（ＨＩＰ）処理で行なった場合、ポアの極めて少ない
還元処理体が得られるので特に望ましい。このようにし
て得られたセラミックス焼結体に対し、必要に応じて適
宜の加工を施すことにより、所望のフォーカスリングが
形成される。
【００２１】
【実施例】以下、発明の実施例について説明する。 （実施例１〜１０）表１に示す周期律表３Ａ族に属する
元素の化合物粉末と、ＴｉＯ2粉末を表１に示す質量比
で混合し、ＴｉＯ2粉末を周期律表３Ａ族に属する元素
の化合物粉末に均一に分散させた後、所定の形状に成形
した。次いで実施例１〜９では空気中で、実施例１０で
はＡｒ雰囲気中で、１５００℃で２時間保持の条件で常
圧焼結した後、Ａｒ雰囲気中、１４００℃で２時間保持
の条件で還元処理を行なった。得られた焼結体を所定の
形状で、かつ部材表面を表1に示す中心線平均粗さとな
るように加工した後、表1に示す温度で熱処理を行ない
フォーカスリングを作製した。なお、実施例３、４およ
び９では所定の加工後、Ａｒ雰囲気中で１０００℃の熱
処理を、実施例６、１０では１３００℃の熱処理を行な
った。
元素の化合物粉末と、ＴｉＯ2粉末を表１に示す質量比
で混合し、ＴｉＯ2粉末を周期律表３Ａ族に属する元素
の化合物粉末に均一に分散させた後、所定の形状に成形
した。次いで実施例１〜９では空気中で、実施例１０で
はＡｒ雰囲気中で、１５００℃で２時間保持の条件で常
圧焼結した後、Ａｒ雰囲気中、１４００℃で２時間保持
の条件で還元処理を行なった。得られた焼結体を所定の
形状で、かつ部材表面を表1に示す中心線平均粗さとな
るように加工した後、表1に示す温度で熱処理を行ない
フォーカスリングを作製した。なお、実施例３、４およ
び９では所定の加工後、Ａｒ雰囲気中で１０００℃の熱
処理を、実施例６、１０では１３００℃の熱処理を行な
った。
【００２２】（フォーカスリングの評価）得られたフォ
ーカスリングの電気伝導率は、３端子法または４探針法
にて２０箇所測定し、その範囲を求めた。また、部材表
面の中心線平均粗さは、ランクテーラーホブソン社製の
フォームタリサーフにて測定した。その後、得られたフ
ォーカスリングをチャンバー内に組み込み、装置の連続
運転を１０００時間行なった。使用装置は平行平板型Ｒ
ＩＥエッチング装置（東京エレクトロン山梨社製、ユニ
ティ）であり、発生させたプラズマはＣＦ4＋Ｏ2（２０
％）である。連続運転後、８インチウェハ上の最大径
０．３μｍ以上のパーティクル数を、レーザーパーティ
クルカウンター（ＰＭＳ社製、ＵＬＰＣ−５００）にて
測定した。その後、チップを作製しその歩留りを調査し
た。それらの結果を表１に示す。
ーカスリングの電気伝導率は、３端子法または４探針法
にて２０箇所測定し、その範囲を求めた。また、部材表
面の中心線平均粗さは、ランクテーラーホブソン社製の
フォームタリサーフにて測定した。その後、得られたフ
ォーカスリングをチャンバー内に組み込み、装置の連続
運転を１０００時間行なった。使用装置は平行平板型Ｒ
ＩＥエッチング装置（東京エレクトロン山梨社製、ユニ
ティ）であり、発生させたプラズマはＣＦ4＋Ｏ2（２０
％）である。連続運転後、８インチウェハ上の最大径
０．３μｍ以上のパーティクル数を、レーザーパーティ
クルカウンター（ＰＭＳ社製、ＵＬＰＣ−５００）にて
測定した。その後、チップを作製しその歩留りを調査し
た。それらの結果を表１に示す。
【００２３】（比較例１〜６）比較例1では金属Ｓｉを
加工しフォーカスリングとした。また、比較例２〜４は
フォーカスリングの材質を従来のセラミックスとし、実
施例と同様にフォーカスリングを作製した。材質は、比
較例２では大気中で１６００℃で２時間保持の条件で常
圧焼結したＡｌ2Ｏ3とし、比較例３ではＡｒ雰囲気中で
１８００℃で２時間保持の条件で常圧焼結したＡｌＮと
し、比較例４ではＡｒ雰囲気中で１７００℃で２時間保
持の条件で常圧焼結したＳｉ3Ｎ4とした。さらに、比較
例５、６では、ＴｉＯ2-X（０＜Ｘ＜２）の含有量が本
請求範囲外となるようにした他は、実施例と同様にフォ
ーカスリングを作製した。実施例の場合と同様にそれら
を評価した結果も表１に示す。
加工しフォーカスリングとした。また、比較例２〜４は
フォーカスリングの材質を従来のセラミックスとし、実
施例と同様にフォーカスリングを作製した。材質は、比
較例２では大気中で１６００℃で２時間保持の条件で常
圧焼結したＡｌ2Ｏ3とし、比較例３ではＡｒ雰囲気中で
１８００℃で２時間保持の条件で常圧焼結したＡｌＮと
し、比較例４ではＡｒ雰囲気中で１７００℃で２時間保
持の条件で常圧焼結したＳｉ3Ｎ4とした。さらに、比較
例５、６では、ＴｉＯ2-X（０＜Ｘ＜２）の含有量が本
請求範囲外となるようにした他は、実施例と同様にフォ
ーカスリングを作製した。実施例の場合と同様にそれら
を評価した結果も表１に示す。
【００２４】
【表１】
【００２５】表１から明らかなように、実施例全ての電
気伝導率は１０-14〜１０3Ｓ／ｃｍであり、その部材内
のばらつきも小さく、パーティクル数も１００個以下と
少なく、チップの歩留りも９０％以上と良好であった。
また、フォーカスリングの中心線平均粗さを５μｍ以下
とし、さらに還元雰囲気中で１０００℃以上の熱処理を
行なうことにより、パーティクル数が１０個以下と特に
少なく、チップの歩留りも９５％以上と特に良好であっ
た。
気伝導率は１０-14〜１０3Ｓ／ｃｍであり、その部材内
のばらつきも小さく、パーティクル数も１００個以下と
少なく、チップの歩留りも９０％以上と良好であった。
また、フォーカスリングの中心線平均粗さを５μｍ以下
とし、さらに還元雰囲気中で１０００℃以上の熱処理を
行なうことにより、パーティクル数が１０個以下と特に
少なく、チップの歩留りも９５％以上と特に良好であっ
た。
【００２６】これに対して、比較例１ではフォーカスリ
ングの材質を金属Ｓｉとしたため、プラズマによる腐食
が激しく１０００時間の連続運転が行なえなかった。比
較例２ではフォーカスリングの材質をＡｌ2Ｏ3としたた
め、電気伝導率が１０-14Ｓ／ｃｍより小さく、パーテ
ィクル発生数が１００個以上と多く、チップの歩留りに
も問題があった。比較例３、４ではフォーカスリングの
材質を従来の導電性セラミックとしたため、電気伝導率
のばらつきが大きく、ウェハ端部付近のプラズマが不均
一となりチップの歩留りに問題があった。比較例５では
ＴｉＯ2-X（０＜Ｘ＜２）の含有量が本請求範囲より少
なかったため、電気伝導率が１０-14Ｓ／ｃｍより小さ
く、パーティクル発生数が１００個以上と多く、チップ
の歩留りにも問題があった。比較例６ではＴｉＯ
2-X（０＜Ｘ＜２）の含有量が本請求範囲より多かった
ため、電気伝導率のばらつきが大きくなり、ウェハ端部
付近のプラズマが不均一となりチップの歩留りに問題が
あった。
ングの材質を金属Ｓｉとしたため、プラズマによる腐食
が激しく１０００時間の連続運転が行なえなかった。比
較例２ではフォーカスリングの材質をＡｌ2Ｏ3としたた
め、電気伝導率が１０-14Ｓ／ｃｍより小さく、パーテ
ィクル発生数が１００個以上と多く、チップの歩留りに
も問題があった。比較例３、４ではフォーカスリングの
材質を従来の導電性セラミックとしたため、電気伝導率
のばらつきが大きく、ウェハ端部付近のプラズマが不均
一となりチップの歩留りに問題があった。比較例５では
ＴｉＯ2-X（０＜Ｘ＜２）の含有量が本請求範囲より少
なかったため、電気伝導率が１０-14Ｓ／ｃｍより小さ
く、パーティクル発生数が１００個以上と多く、チップ
の歩留りにも問題があった。比較例６ではＴｉＯ
2-X（０＜Ｘ＜２）の含有量が本請求範囲より多かった
ため、電気伝導率のばらつきが大きくなり、ウェハ端部
付近のプラズマが不均一となりチップの歩留りに問題が
あった。
【００２７】
【発明の効果】本発明により、電気伝導率が一様で導電
性の安定したフォーカスリングを作製することができ、
それにより従来よりチップの歩留りを高くすることがで
き、また、パーティクル数も減少させることができ、デ
バイスの生産効率向上が可能となった。
性の安定したフォーカスリングを作製することができ、
それにより従来よりチップの歩留りを高くすることがで
き、また、パーティクル数も減少させることができ、デ
バイスの生産効率向上が可能となった。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岸 幸男 宮城県仙台市泉区明通三丁目５番 株式会 社日本セラテック本社工場内 Ｆターム(参考） 4G030 AA11 AA12 AA13 AA16 BA01 4G031 AA07 AA08 AA09 AA11 BA01 GA10 5F004 AA16 BA04 BB23 BB29 DA01 DA26 5F031 HA02 HA16 5F045 EM02
Claims (6)
- 【請求項１】 セラミックス材料からなる半導体製造装
置用フォーカスリングであって、その材料が周期律表３
Ａ族に属する元素のうち少なくとも１種を含む化合物と
ＴｉＯ2-X（０＜Ｘ＜２）とを含有し、これらの少なく
とも一部が複合酸化物を形成しており、なおかつ、含ま
れるＴｉＯ2-X（０＜Ｘ＜２）の量が全体の１〜６０質
量％であることを特徴とする半導体製造装置用フォーカ
スリング。 - 【請求項２】 前記セラミックス材料において、周期律
表３Ａ族に属する元素のうち少なくとも１種を含む化合
物が、Ｙ、Ｌａ、Ｙｂ、Ｄｙのうち少なくとも１種を含
む化合物であることを特徴とする請求項１に記載の半導
体製造装置用フォーカスリング。 - 【請求項３】 前記セラミックス材料において、周期律
表３Ａ族に属する元素のうち少なくとも１種を含む化合
物が、Ｙ2Ｏ3であることを特徴とする請求項２に記載の
半導体製造装置用フォーカスリング。 - 【請求項４】 前記セラミックス材料において、その電
気伝導率が１０-14Ｓ／ｃｍ以上であることを特徴とす
る請求項１、２または３に記載の半導体製造装置用フォ
ーカスリング。 - 【請求項５】 前記セラミックス材料において、その表
面の中心線平均粗さが、５μｍ以下であることを特徴と
する請求項１、２、３または４に記載の半導体製造装置
用フォーカスリング。 - 【請求項６】 前記セラミックス材料において、その仕
上げ加工後に、還元雰囲気中で１０００℃以上で熱処理
することを特徴とする請求項１、２、３、４または５に
記載の半導体製造装置用フォーカスリング。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000054531A JP2001244246A (ja) | 2000-02-29 | 2000-02-29 | フォーカスリング |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000054531A JP2001244246A (ja) | 2000-02-29 | 2000-02-29 | フォーカスリング |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001244246A true JP2001244246A (ja) | 2001-09-07 |
Family
ID=18575774
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000054531A Pending JP2001244246A (ja) | 2000-02-29 | 2000-02-29 | フォーカスリング |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001244246A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004311837A (ja) * | 2003-04-09 | 2004-11-04 | Ngk Insulators Ltd | 半導体製造装置用部材とその製造方法 |
| JP2008141181A (ja) * | 2006-10-30 | 2008-06-19 | Applied Materials Inc | プラズマ反応装置部品の製造方法及び装置 |
| JP2009035469A (ja) * | 2007-08-02 | 2009-02-19 | Applied Materials Inc | 制御された電気抵抗率を備えた耐プラズマ性セラミック |
| JP2013209252A (ja) * | 2012-03-30 | 2013-10-10 | Nippon Tungsten Co Ltd | セラミックス材料及びその製造方法 |
| US8623527B2 (en) | 2007-04-27 | 2014-01-07 | Applied Materials, Inc. | Semiconductor processing apparatus comprising a coating formed from a solid solution of yttrium oxide and zirconium oxide |
| US10242888B2 (en) | 2007-04-27 | 2019-03-26 | Applied Materials, Inc. | Semiconductor processing apparatus with a ceramic-comprising surface which exhibits fracture toughness and halogen plasma resistance |
| US10622194B2 (en) | 2007-04-27 | 2020-04-14 | Applied Materials, Inc. | Bulk sintered solid solution ceramic which exhibits fracture toughness and halogen plasma resistance |
-
2000
- 2000-02-29 JP JP2000054531A patent/JP2001244246A/ja active Pending
Cited By (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004311837A (ja) * | 2003-04-09 | 2004-11-04 | Ngk Insulators Ltd | 半導体製造装置用部材とその製造方法 |
| JP2012199567A (ja) * | 2006-10-30 | 2012-10-18 | Applied Materials Inc | プラズマ反応装置部品の製造方法及び装置 |
| JP2008141181A (ja) * | 2006-10-30 | 2008-06-19 | Applied Materials Inc | プラズマ反応装置部品の製造方法及び装置 |
| US8623527B2 (en) | 2007-04-27 | 2014-01-07 | Applied Materials, Inc. | Semiconductor processing apparatus comprising a coating formed from a solid solution of yttrium oxide and zirconium oxide |
| US9051219B2 (en) | 2007-04-27 | 2015-06-09 | Applied Materials, Inc. | Semiconductor processing apparatus comprising a solid solution ceramic formed from yttrium oxide, zirconium oxide, and aluminum oxide |
| US10242888B2 (en) | 2007-04-27 | 2019-03-26 | Applied Materials, Inc. | Semiconductor processing apparatus with a ceramic-comprising surface which exhibits fracture toughness and halogen plasma resistance |
| US10622194B2 (en) | 2007-04-27 | 2020-04-14 | Applied Materials, Inc. | Bulk sintered solid solution ceramic which exhibits fracture toughness and halogen plasma resistance |
| US10840113B2 (en) | 2007-04-27 | 2020-11-17 | Applied Materials, Inc. | Method of forming a coated article and semiconductor chamber apparatus from yttrium oxide and zirconium oxide |
| US10840112B2 (en) | 2007-04-27 | 2020-11-17 | Applied Materials, Inc. | Coated article and semiconductor chamber apparatus formed from yttrium oxide and zirconium oxide |
| US10847386B2 (en) | 2007-04-27 | 2020-11-24 | Applied Materials, Inc. | Method of forming a bulk article and semiconductor chamber apparatus from yttrium oxide and zirconium oxide |
| US11373882B2 (en) | 2007-04-27 | 2022-06-28 | Applied Materials, Inc. | Coated article and semiconductor chamber apparatus formed from yttrium oxide and zirconium oxide |
| US8367227B2 (en) | 2007-08-02 | 2013-02-05 | Applied Materials, Inc. | Plasma-resistant ceramics with controlled electrical resistivity |
| JP2009035469A (ja) * | 2007-08-02 | 2009-02-19 | Applied Materials Inc | 制御された電気抵抗率を備えた耐プラズマ性セラミック |
| US8871312B2 (en) | 2007-08-02 | 2014-10-28 | Applied Materials, Inc. | Method of reducing plasma arcing on surfaces of semiconductor processing apparatus components in a plasma processing chamber |
| JP2013209252A (ja) * | 2012-03-30 | 2013-10-10 | Nippon Tungsten Co Ltd | セラミックス材料及びその製造方法 |
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