JP2002029831A - Plasma resistant member and method for manufacturing the same - Google Patents

Plasma resistant member and method for manufacturing the same

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JP2002029831A
JP2002029831A JP2000218339A JP2000218339A JP2002029831A JP 2002029831 A JP2002029831 A JP 2002029831A JP 2000218339 A JP2000218339 A JP 2000218339A JP 2000218339 A JP2000218339 A JP 2000218339A JP 2002029831 A JP2002029831 A JP 2002029831A
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plasma
resistant member
yttrium aluminate
sintered body
aluminate garnet
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JP2000218339A
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Japanese (ja)
Inventor
Takashi Morita
敬司 森田
Masahiko Ichijima
雅彦 市島
Mitsuhiro Fujita
光広 藤田
Akira Miyazaki
晃 宮崎
Shunzo Shimai
駿蔵 島井
Shuichi Saito
秀一 齋藤
Katsuaki Aoki
克明 青木
Eriko Nishimura
絵里子 西村
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Coorstek KK
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Toshiba Ceramics Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a plasma resistant member which sufficiently withstands exposure of a corrosion resistant plasma and with which the peeling, desorbing, etc. of a deposited film are sufficiently suppressed and prevented. SOLUTION: At least the surface part of a first invention consists substantially of a sintered yttrium aluminate garnet compact and its mean surface roughness (Ra) is 1.2 to 2.5 μm. At least the surface part of a second invention consists substantially of the sintered yttrium aluminate garnet compact and the tangent angle θ of the rugged surface of the surface part to a horizontal plane is -55 to +55 deg..

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、耐プラズマ性部材
に係り、さらに詳しくはハロゲン系腐食性ガス雰囲気下
で、すぐれた耐プラズマ性を呈するだけでなく、パーテ
ィクル汚染なども抑制された耐プラズマ性部材に関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a plasma-resistant member, and more particularly, to a plasma-resistant member which not only exhibits excellent plasma resistance under a halogen-based corrosive gas atmosphere but also suppresses particle contamination and the like. The present invention relates to a sex member.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体装置の製造工程においては、半導
体ウエハーに微細な加工を施すエッチング装置やスパッ
タリング装置、あるいは半導体ウエハーに成膜を施すC
VD装置などが使用されている。そして、これらの製造
装置では、高集積化を目的として、プラズマ発生機構を
備えた構成が採られている。たとえば、図3に構成の概
略を示すように、マイクロ波発生室1および処理室2を
有する電子サイクロトロン共鳴を用いたエッチング装置
が知られている。
2. Description of the Related Art In a semiconductor device manufacturing process, an etching apparatus or a sputtering apparatus for performing fine processing on a semiconductor wafer or a C for forming a film on a semiconductor wafer is used.
VD devices and the like are used. These manufacturing apparatuses employ a configuration including a plasma generation mechanism for the purpose of high integration. For example, as schematically shown in FIG. 3, an etching apparatus using electron cyclotron resonance having a microwave generation chamber 1 and a processing chamber 2 is known.

【0003】ここで、マイクロ波発生室1と処理室2と
は、マイクロ波導入窓3で離隔されており、また、処理
室2の外周には磁界を形成するコイル4が配置されてい
る。さらに、処理室2は、エッチングガスを供給するガ
ス供給口5と、処理室2内を真空排気するガス排気口6
と、処理室2内を監視する監視窓7とを有するととも
に、処理室2内には、半導体ウエハー8を直接もしくは
サセプター(図示省略)を介して支持する支持・載置台
9が設置されている。
[0003] Here, the microwave generation chamber 1 and the processing chamber 2 are separated from each other by a microwave introduction window 3, and a coil 4 for forming a magnetic field is arranged around the processing chamber 2. Further, the processing chamber 2 has a gas supply port 5 for supplying an etching gas, and a gas exhaust port 6 for evacuating the processing chamber 2 to a vacuum.
And a monitoring window 7 for monitoring the inside of the processing chamber 2, and a support / mounting table 9 for supporting the semiconductor wafer 8 directly or via a susceptor (not shown) is installed in the processing chamber 2. .

【0004】そして、このエッチング装置によるエッチ
ングは、次のように行われる。すなわち、支持・載置台
9面に半導体ウエハー8を載置し、処理室2内を真空化
した後に、エッチングガスを供給する。一方、マイクロ
波発生室1からマイクロ波導入窓3を介して、マイクロ
波を処理室2内に導入するとともに、コイル4に通電し
て磁界を発生させることにより、高密度のプラズマを発
生させる。このプラズマエネルギーによって、エッチン
グガスを原子状態に分解して、半導体ウエハー8面のエ
ッチングが行われる。
[0004] Etching by this etching apparatus is performed as follows. That is, after the semiconductor wafer 8 is mounted on the support / mounting table 9 and the inside of the processing chamber 2 is evacuated, the etching gas is supplied. On the other hand, high-density plasma is generated by introducing a microwave from the microwave generation chamber 1 into the processing chamber 2 through the microwave introduction window 3 and energizing the coil 4 to generate a magnetic field. The etching energy is decomposed into an atomic state by the plasma energy, and the surface of the semiconductor wafer 8 is etched.

【0005】ところで、この種の製造装置では、エッチ
ングガスとして塩素系ガス(たとえば塩化ホウ素(BC
l)など)を、もしくはフッ素系ガス(たとえばフッ化
炭素(CF)など)の腐食性ガスを使用する。したが
って、処理室2の内壁部、監視窓7、マイクロ波導入窓
3、支持・載置台9など、腐食性ガス雰囲気下でプラズ
マに曝される構成部材については、基本的に、耐プラズ
マ性が要求される。このような要求に対応して、上記耐
プラズマ性部材として、アルミナ系燒結体、窒化ケイ素
系燒結体、窒化アルミニウム系焼結体などが使用されて
いる。
In this type of manufacturing apparatus, a chlorine-based gas (such as boron chloride (BC) is used as an etching gas.
1)) or a corrosive gas such as a fluorine-based gas (for example, fluorocarbon (CF 4 )). Therefore, components that are exposed to plasma in a corrosive gas atmosphere, such as the inner wall of the processing chamber 2, the monitoring window 7, the microwave introduction window 3, and the support / mounting table 9, basically have plasma resistance. Required. In response to such demands, alumina-based sintered bodies, silicon nitride-based sintered bodies, aluminum nitride-based sintered bodies, and the like have been used as the plasma-resistant members.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記ア
ルミナ系燒結体、窒化ケイ素系燒結体、窒化アルミニウ
ム系焼結体などの耐プラズマ性部材は、腐食性ガス雰囲
気下でプラズマに曝されると徐々に腐食が進行して、表
面を構成する結晶粒子が離脱するため、いわゆるパーテ
ィクル汚染を生じる。すなわち、離脱したパーティクル
が、半導体ウエハー8面や支持・載置台9などに付着
し、エッチングの精度などに悪影響を与え、半導体の性
能や信頼性が損なわれ易いという問題がある。
However, plasma-resistant members such as the above-mentioned alumina-based sintered bodies, silicon-nitride-based sintered bodies, and aluminum-nitride-based sintered bodies gradually become exposed to plasma in a corrosive gas atmosphere. Corrosion progresses, and crystal particles constituting the surface are detached, so-called particle contamination occurs. That is, there is a problem that the detached particles adhere to the surface of the semiconductor wafer 8, the support / mounting table 9, and the like, adversely affect the etching accuracy and the like, and the performance and reliability of the semiconductor are easily impaired.

【0007】また、CVD装置においても、クリーニン
グ時にプラズマ下で、窒化フッ素(NF)などのフッ
素系ガスに曝されるため、耐食性ガ必要とされている。
Also, in a CVD apparatus, corrosion resistance is required because the apparatus is exposed to a fluorine-based gas such as fluorine nitride (NF 3 ) under plasma during cleaning.

【0008】上記耐食性の問題に対し、イットリウムア
ルミン酸ガーネット(いわゆるYAG)系焼結体を素材
とする耐プラズマ性部材が提案されている(たとえば特
開平10−45461号公報、特開平10−23687
1号公報)。すなわち、ハロゲン系腐食性ガス雰囲気下
でプラズマに曝される表面が、気孔率3%以下のスピネ
ル、コージェライト、イットリウムアルミン酸ガーネッ
トなど、複合酸化物を主体とした焼結体で形成され、か
つ表面を中心線平均粗さ(Ra)1μm以下とした耐プ
ラズマ性部材が知られている。
In order to solve the above-mentioned problem of corrosion resistance, a plasma-resistant member made of a sintered body of yttrium aluminate garnet (so-called YAG) has been proposed (for example, JP-A-10-45461 and JP-A-10-23687).
No. 1). That is, the surface exposed to plasma in a halogen-based corrosive gas atmosphere is formed of a sintered body mainly composed of a composite oxide such as spinel having a porosity of 3% or less, cordierite, yttrium aluminate garnet, and the like, and A plasma-resistant member whose surface has a center line average roughness (Ra) of 1 μm or less is known.

【0009】しかし、このイットリウムアルミン酸ガー
ネット系焼結体などは、耐プラズマ性の点ですぐれてい
るとはいえ、エッチング処理や成膜処理の微細化、ある
いは被加工体の大口径化などに十分対応できない。すな
わち、半導体の製造におけるドライプロセス、特に、エ
ッチングプロセスにおいて、エッチング処理にフッ素系
ガスを使用した場合、フルオロロカーボン重合体が堆積
する。そして、堆積したいわゆるデポ膜は、熱サイクル
で剥離し易いので、半導体ウエハー面上にダストとなっ
て不良を起こす原因となる。
However, although the yttrium aluminate garnet-based sintered body is excellent in plasma resistance, it is suitable for miniaturization of an etching process or a film-forming process, or enlargement of a workpiece. Not enough. That is, when a fluorine-based gas is used for an etching process in a dry process in manufacturing a semiconductor, particularly, in an etching process, a fluorocarbon polymer is deposited. Then, the deposited so-called deposition film is easily peeled off by a thermal cycle, and becomes dust on the surface of the semiconductor wafer to cause a failure.

【0010】この点、さらに詳述すると、イットリウム
アルミン酸ガーネット焼結体などは、緻密性化(気孔率
3%以下)、および表面の中心線平均粗さ(Ra)を1
μm以下と平坦性化することにより、エッチング進行を
阻害し、結果として耐プラズマ性が向上する。しかし、
プラズマ処理は、通常、放電と半導体ウエハー8の交換
との繰り返し操作であり、また、半導体ウエハー8のレ
ジスト膜などを保護するために冷却も行われ、いわゆる
熱サイクルを繰り返して受けることになる。こうした意
味で、前記耐プラズマ性部材の平坦性面化は、一方で、
エッチング処理の過程などで堆積したデポ膜の剥離を招
来し易いことになる。
In this regard, more specifically, the sintered body of yttrium aluminate garnet or the like has a densified (porosity of 3% or less) and a center line average roughness (Ra) of 1 surface.
By making the surface flat to not more than μm, the progress of etching is hindered, and as a result, the plasma resistance is improved. But,
The plasma processing is usually a repetitive operation of discharge and replacement of the semiconductor wafer 8, and cooling is also performed to protect a resist film and the like of the semiconductor wafer 8, so that a so-called thermal cycle is repeated. In this sense, the flat surface of the plasma resistant member is, on the other hand,
The deposition film deposited during the etching process or the like is likely to be peeled off.

【0011】ここで、耐プラズマ性部材、たとえば支持
・載置台9面に載置した半導体ウエハー8周縁部を押圧
定置するリング状押圧部材に、一旦、析出したパーティ
クルないし堆積したデポ膜が剥離・離脱して、半導体ウ
エハー8面に付着するという問題を提起する。つまり、
加工精度が損なわれ、加工製品の信頼性や歩留まりなど
が大幅に損なわれ、製造コストおよび生産性に不都合を
生じることになる。
Here, the particles deposited once or the deposited deposition film are peeled off by a plasma-resistant member, for example, a ring-shaped pressing member for pressing and holding the peripheral portion of the semiconductor wafer 8 mounted on the support / mounting table 9. This causes a problem that the semiconductor wafer 8 detaches and adheres to the surface of the semiconductor wafer 8. That is,
The processing accuracy is impaired, and the reliability and yield of the processed product are significantly impaired, resulting in inconvenience in manufacturing cost and productivity.

【0012】本発明は、上記事情に対処してなされたも
ので、腐食性のプラズマ曝露に十分耐えるとともに、デ
ポ膜の剥離・離脱などが抑制・防止された耐プラズマ性
部材の提供を目的とする。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and it is an object of the present invention to provide a plasma-resistant member which can withstand corrosive plasma exposure sufficiently, and in which separation and detachment of a deposition film are suppressed or prevented. I do.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】請求項1の発明は、少な
くともプラズマに曝される表面部が実質的にイットリウ
ムアルミン酸ガーネット系燒結体から成り、かつその表
面平均粗さ(Ra)が1.2〜2.5μmであることを
特徴とする耐プラズマ性部材である。
According to a first aspect of the present invention, at least a surface portion exposed to plasma is substantially made of a yttrium aluminate garnet-based sintered body, and has an average surface roughness (Ra) of 1. A plasma-resistant member having a thickness of 2 to 2.5 μm.

【0014】請求項2の発明は、少なくともプラズマに
曝される表面部が実質的にイットリウムアルミン酸ガー
ネット系燒結体から成り、かつ水平面に対する表面部凹
凸面の接線角θが−55〜+55度であることを特徴と
する耐プラズマ性部材である。
According to a second aspect of the present invention, at least the surface portion exposed to the plasma is substantially made of a yttrium aluminate garnet-based sintered body, and the tangent angle θ of the uneven surface to the horizontal plane is -55 to +55 degrees. A plasma-resistant member characterized by the following.

【0015】請求項3の発明は、請求項1もしくは請求
項2記載の耐プラズマ性部材において、プラズマに曝さ
れる表面部を成す実質的にイットリウムアルミン酸ガー
ネット系燒結体の気孔率が1%以下であることを特徴と
する。
According to a third aspect of the present invention, in the plasma resistant member according to the first or second aspect, the porosity of the yttrium aluminate garnet-based sintered body forming the surface portion exposed to plasma is substantially 1%. It is characterized by the following.

【0016】請求項1〜3の発明は、次のような知見に
基づいてなされたものである。すなわち、腐食性ガス雰
囲気でプラズマに曝される耐プラズマ性部材において
は、表面平均粗さ(Ra)が1μm以下の平坦性が常識
となっている。しかし、上記表面平均粗さ(Ra)の範
囲を外れても、その平坦性の程度、凹凸の性状の選択に
よっては、耐プラズマ性が損なわれずに、いわゆるアン
カー効果によって析出ないし堆積したパーティクルやデ
ポ膜の耐剥がれ性が向上して、ダスト不良の発生なども
解消することを見出し、上記発明に到達したものであ
る。
The inventions of claims 1 to 3 have been made based on the following findings. That is, in a plasma-resistant member exposed to plasma in a corrosive gas atmosphere, flatness with a surface average roughness (Ra) of 1 μm or less is a common sense. However, even if the surface average roughness (Ra) is out of the range, depending on the degree of flatness and the nature of the irregularities, plasma resistance is not impaired, and particles or deposits deposited or deposited by the so-called anchor effect are not impaired. The inventors have found that the peeling resistance of the film is improved, and the occurrence of defective dust is also eliminated.

【0017】また、少なくともプラズマに曝される表面
部を成す実質的にイットリウムアルミン酸ガーネット系
燒結体の気孔率が1%以下の場合は、耐食性の点で有効
である。すなわち、表面焼結体の気孔率が1%を超える
と気孔のエッジ部分から侵食が進行する傾向があって、
耐プラズマ性の点で不都合を招来するのため、気孔率の
低いことが好ましい。
When the porosity of the yttrium aluminate garnet-based sintered body forming the surface portion exposed to the plasma is substantially 1% or less, it is effective in terms of corrosion resistance. That is, if the porosity of the surface sintered body exceeds 1%, erosion tends to proceed from the edge of the pore,
It is preferable that the porosity is low to cause a disadvantage in terms of plasma resistance.

【0018】請求項1〜3の発明において、耐プラズマ
性部材は、通常、実質的にイットリウムアルミン酸ガー
ネットから成る燒結体であるが、たとえば機械的な強度
などを考慮して、アルミナやジルコニアなどを基材と
し、表面をイットリウムアルミン酸ガーネット系燒結体
層で一体に被覆した構成であってもよい。つまり、耐プ
ラズマ性に問題があっても機械的強度、コストダウンな
どに寄与するセラミックス類を基材とし、プラズマに曝
される部分をイットリウムアルミン酸ガーネット系燒結
体層で形成した複合型であってもよい。
In the first to third aspects of the present invention, the plasma-resistant member is usually a sintered body substantially made of yttrium aluminate garnet, but may be made of alumina, zirconia or the like in consideration of mechanical strength. May be used as a substrate, and the surface may be integrally coated with a yttrium aluminate garnet-based sintered layer. In other words, it is a composite type that uses ceramics as a base material that contributes to mechanical strength and cost reduction even if there is a problem in plasma resistance, and that a portion exposed to plasma is formed of a yttrium aluminate garnet-based sintered layer. You may.

【0019】ここで、イットリウムアルミン酸ガーネッ
ト系燒結体は、純度99.5%以上のイットリウムアル
ミン酸ガーネットで構成されていることが望ましい。す
なわち、純度99.5%以上の場合は、焼結体の平均結
晶粒径が5〜40μm程度の範囲にコントロールし易
く、粒子径の揃った焼結体が構成されるからである。さ
らに、言及すると、純度が99.5%未満のイットリウ
ムアルミン酸ガーネットで構成されている場合、焼結体
は大きな結晶粒子とマトリックス状の小さな結晶粒子と
が混在するため、表面粗さを所要の範囲内に制御するこ
とが困難となる。また、この表面粗さの制御が困難なこ
とは、緻密な焼結体を安定的に製造を難しくし、結果的
に、気孔率の増大を招来するなどの恐れがある。
Here, it is desirable that the yttrium aluminate garnet-based sintered body is made of yttrium aluminate garnet having a purity of 99.5% or more. That is, when the purity is 99.5% or more, the average crystal grain size of the sintered body is easily controlled in the range of about 5 to 40 μm, and a sintered body having a uniform particle diameter is formed. Furthermore, when it is mentioned that when the sintered body is composed of yttrium aluminate garnet having a purity of less than 99.5%, large crystal grains and small crystal grains in a matrix form are mixed in the sintered body. It becomes difficult to control within the range. Further, the difficulty in controlling the surface roughness makes it difficult to stably produce a dense sintered body, which may result in an increase in porosity.

【0020】請求項1の発明において、少なくとも表面
部が実質的にイットリウムアルミン酸ガーネット系燒結
体から成る耐プラズマ性部材は、少なくともプラズマに
曝される表面の平均粗さ(Ra)が1.2〜2.5μm
の範囲内に選ばれる必要がある。ここで、表面平均粗さ
(Ra)が1.2μm未満では、アンカー効果が不十分
で、析出ないし堆積したパーティクルやデポ膜の剥がれ
現象を回避ないし解消できない。また、2.5μmを超
えてもアンカー効果が低下する傾向が見られ、かつ耐プ
ラズマ性も損なわれる。
According to the first aspect of the present invention, in the plasma-resistant member having at least a surface portion substantially made of a sintered body of yttrium aluminate garnet, the average roughness (Ra) of the surface exposed to plasma is at least 1.2. ~ 2.5 μm
Must be selected within the range. Here, if the surface average roughness (Ra) is less than 1.2 μm, the anchor effect is insufficient, and the phenomenon of separation of the deposited or deposited particles and the deposited film cannot be avoided or eliminated. In addition, even if the thickness exceeds 2.5 μm, the anchor effect tends to decrease, and the plasma resistance is impaired.

【0021】請求項2の発明において、少なくとも表面
部が実質的にイットリウムアルミン酸ガーネット系燒結
体から成る耐プラズマ性部材は、その表面平均粗さ(R
a)に左右されないで、水平面に対する表面凹凸の接線
角θが−55〜+55度の範囲内で選ばれる必要があ
る。
According to the second aspect of the present invention, the plasma-resistant member having at least a surface portion substantially composed of a sintered body of yttrium aluminate garnet is provided with a surface average roughness (R).
Without being influenced by a), the tangent angle θ of the surface unevenness with respect to the horizontal plane must be selected within the range of −55 to +55 degrees.

【0022】ここで、接線角θが−55〜+55度範囲
外では、耐プラズマ性が損なわれる。なお、接線角θ
は、図1に模式的に示すように、水平面に対する凹凸面
の接線が成す角度θであり、表面平均粗さ(Ra)に拘
わらず、むしろアンカー効果を左右する接線の角度が重
視される。
If the tangent angle θ is out of the range of -55 to +55 degrees, the plasma resistance is impaired. Note that the tangent angle θ
Is the angle θ formed by the tangent of the uneven surface to the horizontal plane, as schematically shown in FIG. 1. Regardless of the average surface roughness (Ra), the angle of the tangent that influences the anchor effect is emphasized.

【0023】請求項1〜3の発明に係る耐プラズマ性部
材は、常套的な手段で製造することができる。すなわ
ち、平均粒径0.1〜1.0μmのイットリウムアルミ
ン酸ガーネット粒子を主体とした原料粉末に、マグネシ
ア成分、バインダー樹脂および媒体液の撹拌・混合によ
るスラリーを、たとえば回転式のボールミルなどによっ
て調製する。また、調製したスラリーから、たとえばス
プレードライヤー法によって造粒し、静水圧プレス法な
どで成形して、その成形体に仮焼・脱脂処理を施す。な
お、原料粉の成形は、静水圧プレスで行う代わりに、た
とえば押し出し成形、射出成形、鋳込み成形などの成形
手段であってもよい。
The plasma resistant member according to the first to third aspects of the present invention can be manufactured by conventional means. That is, a slurry obtained by stirring and mixing a magnesia component, a binder resin, and a medium liquid into a raw material powder mainly composed of yttrium aluminate garnet particles having an average particle size of 0.1 to 1.0 μm is prepared by, for example, a rotary ball mill. I do. Further, the prepared slurry is granulated by, for example, a spray drier method, formed by an isostatic pressing method or the like, and the formed body is subjected to calcination and degreasing. The molding of the raw material powder may be performed by molding means such as extrusion molding, injection molding, casting molding, etc., instead of using the isostatic press.

【0024】次いで、前記仮焼・脱脂処理した成形体
に、真空燒結処理もしくは大気雰囲気中、1700〜1
800℃程度の温度で燒結処理を施すことによって、イ
ットリウムアルミン酸ガーネット系燒結体が得られる。
ここで、燒結体は、その結晶粒径が5〜40μm程度で
或ことが望ましく、また、その焼結体の表面粗さ(R
a)が1.2〜2.5μmの範囲外にある場合、あるい
は表面凹凸面の接線角θが−55〜+55度の範囲外に
ある場合は、機械的な研磨処理もしくは化学的な研磨処
理などを施して、表面粗さ(Ra)などが上記範囲内に
収まるように加工する。
Next, the calcined and degreased molded body is subjected to vacuum sintering treatment or 1700 to 1
By performing the sintering treatment at a temperature of about 800 ° C., a sintered body of yttrium aluminate garnet is obtained.
Here, the sintered body desirably has a crystal grain size of about 5 to 40 μm, and the surface roughness (R
When a) is outside the range of 1.2 to 2.5 μm, or when the tangent angle θ of the uneven surface is outside the range of −55 to +55 degrees, mechanical polishing or chemical polishing is performed. And so on so that the surface roughness (Ra) or the like falls within the above range.

【0025】請求項1〜3の発明では、燒結体表面の平
均粗さ(Ra)、あるいは表面凹凸のテーパないしスロ
ープを適正な範囲内に選択・設定したことにより、いわ
ゆるアンカー作用を効果的に付与した構成となってい
る。すなわち、少なくともプラズマに曝される領域面を
耐プラズマ性にすぐれた燒結体層で形成するとともに、
その燒結体層に適度のアンカー効果を持たせたことによ
って、プラズマ処理過程で析出・堆積するパーティクル
やデポ膜の離脱などが防止・解消される。
According to the first to third aspects of the present invention, the average roughness (Ra) of the surface of the sintered body or the taper or slope of the surface unevenness is selected and set within an appropriate range, so that the so-called anchor effect can be effectively reduced. It has a configuration that is provided. That is, at least the area surface exposed to plasma is formed of a sintered body layer having excellent plasma resistance,
By imparting an appropriate anchor effect to the sintered body layer, detachment of particles or deposition films deposited and deposited in the plasma processing process is prevented or eliminated.

【0026】したがって、製造装置ないし半導体の製造
コストアップを抑制防止しながら、成膜の質や精度など
に悪影響を与えることなく、性能や信頼性の高い半導体
の製造・加工に、効果的に寄与する。
Therefore, the present invention effectively contributes to the production and processing of semiconductors with high performance and reliability without adversely affecting the quality and precision of film formation while preventing increase in the production cost of the production apparatus or semiconductor. I do.

【0027】[0027]

【発明の実施形態】以下、図2を参照して実施例を説明
する。
An embodiment will be described below with reference to FIG.

【0028】純度99.9%、平均粒子径0.5μmの
イットリウムアルミン酸ガーネット(YAG)粒子10
0重量%に対し、適量のイオン交換水およびポリビニル
アルコラート2重量%を加え、撹拌・混合してスラリー
を調製する。次いで、前記調製したスラリーをスプレー
ドライヤーで造粒し、得られた造粒粉を金型成形にて、
9.807x10MPa(1000kgf/c
)の圧力で成形し、厚さ12mm、内径210m
m、外径260mmの成形体をそれぞれ得た。
Yttrium aluminate garnet (YAG) particles 10 having a purity of 99.9% and an average particle size of 0.5 μm
An appropriate amount of ion-exchanged water and 2% by weight of polyvinyl alcoholate are added to 0% by weight, and stirred and mixed to prepare a slurry. Next, the slurry thus prepared was granulated with a spray dryer, and the obtained granulated powder was molded by molding.
9.807 × 10 5 MPa (1000 kgf / c
m 2 ), molded at a pressure of 12 mm, inner diameter 210 m
m and a molded body having an outer diameter of 260 mm were obtained.

【0029】上記成形体について、大気中、900℃の
温度で仮焼・脱脂の処理を施した後、1.33Pa
(0.01Torr)以下の真空中、1750℃の温度
で燒結・焼成処理を行って、気孔率0.1〜0.3%の
リング状のイットリウムアルミン酸ガーネット系燒結体
を12種類作製した。次いで、前記各リング状のイット
リウムアルミン酸ガーネット系燒結体をダイヤモンド砥
石にて機械加工し、厚さ10mm、内径200mm、外
径250mmリング状燒結体とした。
After subjecting the above molded body to calcination and degreasing at 900 ° C. in air, 1.33 Pa
Sintering and sintering were performed at a temperature of 1750 ° C. in a vacuum of (0.01 Torr) or less to prepare 12 types of ring-shaped yttrium aluminate garnet-based sintered bodies having a porosity of 0.1 to 0.3%. Next, each of the ring-shaped sintered bodies of yttrium aluminate garnet was machined with a diamond grindstone to obtain ring-shaped sintered bodies having a thickness of 10 mm, an inner diameter of 200 mm, and an outer diameter of 250 mm.

【0030】その後、さらに、ラップ研磨や研削加工、
サンドブラストによって、表面平均粗さ(Ra)0.1
0〜3.00μmに表面粗さ仕上げを行って、図2に要
部構成を断面的に示すような8インチ半導体ウエハー押
さえ用部材10を作製した。
Thereafter, lapping and grinding are further performed.
By sandblasting, surface average roughness (Ra) 0.1
The surface roughness was finished to 0 to 3.00 μm to produce an 8-inch semiconductor wafer holding member 10 whose main configuration is shown in cross section in FIG.

【0031】また、上記ウエハー押さえ用部材10を平
行平板型RIE装置に取り付け、周波数13.56MH
z、高周波ソース500W、入射イオンエネルギー80
eV、プラズマ密度7x1011atms/cm、C
、100scc、ガス圧0.5x133Pa(0.
5Torr)の条件でプラズマ曝露試験を行なって、半
導体ウエハー面に付着したパーティクルの個数を調べ、
0.2μm以上のパーティクル個数が30箇を超えるま
での積算時間で耐デポ剥離性を評価した結果を表1に示
す。
The wafer holding member 10 was mounted on a parallel plate type RIE apparatus, and the frequency was 13.56 MHz.
z, high frequency source 500 W, incident ion energy 80
eV, plasma density 7 × 10 11 atms / cm 3 , C
F 4 , 100 scc, gas pressure 0.5 × 133 Pa (0.
A plasma exposure test was performed under the conditions of 5 Torr) to determine the number of particles attached to the semiconductor wafer surface.
Table 1 shows the results of evaluating the delamination resistance by the integration time until the number of particles having a particle size of 0.2 μm or more exceeds 30.

【0032】[0032]

【表1】 [Table 1]

【0033】表1から分かるように、実施例に係る耐プ
ラズマ性部材は、いずれも0.2μm以上のパーティク
ル個数が30箇を超えるまでの積算時間が、比較例の場
合に較べて大幅に増加している。つまり、すぐれた耐プ
ラズマ性および耐ダスト性を呈するウエハー押さえ用部
材10として機能することが確認された。
As can be seen from Table 1, in each of the plasma-resistant members according to the examples, the integration time until the number of particles having a size of 0.2 μm or more exceeds 30 is significantly increased as compared with the comparative example. are doing. That is, it was confirmed that it functions as the wafer holding member 10 exhibiting excellent plasma resistance and dust resistance.

【0034】純度99.9%、平均粒子径0.5μmの
イットリウムアルミン酸ガーネット粒子100重量%に
対し、適量のイオン交換水およびポリビニルアルコール
2重量%を加え、撹拌・混合してスラリーを調製する。
次いで、前記調製したスラリーをスプレードライヤーで
造粒し、得られた造粒粉を静水圧プレス(CIPプレ
ス)にて、9.807x10MPa(1000kgf
/cm)の圧力で成形し、厚さ10mm、幅100
mm、長さ100mmの成形体を得た。
An appropriate amount of ion-exchanged water and 2% by weight of polyvinyl alcohol are added to 100% by weight of yttrium aluminate garnet particles having a purity of 99.9% and an average particle diameter of 0.5 μm, and stirred and mixed to prepare a slurry. .
Next, the slurry thus prepared was granulated with a spray dryer, and the obtained granulated powder was subjected to 9.807 × 10 5 MPa (1000 kgf) with a hydrostatic press (CIP press).
/ Cm 2 ) at a pressure of 10 mm in thickness and 100 in width.
mm and a length of 100 mm were obtained.

【0035】上記成形体の一部について、900℃の温
度で仮焼・脱脂の処理を施した後、大気雰囲気中、17
50℃の温度で燒結・焼成処理を行って、イットリウム
アルミン酸ガーネット系燒結体を得た。次いで、前記イ
ットリウムアルミン酸ガーネット系燒結体から試験片を
切り出し、その試験片について、ラップ研磨や研削加
工、サンドブラストなどを施して、表面平均粗さ(R
a)0.1〜0.5μm程度に表面粗さ仕上げを行っ
た。この表面粗さ仕上げ試験片について、水平面に対す
る加工凹凸面の接線角θを測定したところ、全体的に−
45〜+45度の範囲内にあった。
After subjecting a part of the compact to calcination and degreasing at a temperature of 900 ° C.,
Sintering and firing treatment was performed at a temperature of 50 ° C. to obtain a yttrium aluminate garnet-based sintered body. Next, a test piece was cut out from the yttrium aluminate garnet-based sintered body, and the test piece was subjected to lapping, grinding, sand blasting, and the like to obtain a surface average roughness (R).
a) The surface roughness was finished to about 0.1 to 0.5 μm. The tangent angle θ of the processed uneven surface with respect to the horizontal plane was measured for the surface roughness finished test piece.
It was in the range of 45 to +45 degrees.

【0036】次ぎに、上記試験片を平行平板型RIE装
置に取り付け、周波数13.56MHz、高周波ソース
500W、入射イオンエネルギー80eV、プラズマ密
度7x1011atms/cm、CF、100sc
c、ガス圧0.5x133Pa(0.5Torr)の条
件でプラズマ曝露試験を行ったところ、エッチングレー
トが50オングストローム/時間であった。
Next, the test piece was mounted on a parallel plate type RIE apparatus, and the frequency was 13.56 MHz, the high frequency source was 500 W, the incident ion energy was 80 eV, the plasma density was 7 × 10 11 atms / cm 3 , CF 4 , 100 sc
c, When a plasma exposure test was performed under the conditions of a gas pressure of 0.5 × 133 Pa (0.5 Torr), the etching rate was 50 Å / hour.

【0037】本発明は、上記実施例に限定されるもので
なく、発明の趣旨を逸脱しない範囲でいろいろの変形を
採ることができる。たとえば真空焼成・燒結温度、大気
雰囲気中での焼成・燒結温度、イットリウムアルミン酸
ガーネット原料組成など、許容される範囲で適宜変更で
きる。
The present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the invention. For example, vacuum firing / sintering temperature, firing / sintering temperature in air atmosphere, raw material composition of yttrium aluminate garnet, and the like can be appropriately changed within an allowable range.

【0038】[0038]

【発明の効果】請求項1〜3の発明によれば、耐プラズ
マ性のすぐれたイットリウムアルミン酸ガーネット系燒
結体で、さらに、デポ膜などの剥離・離散などによるパ
ーティクル汚染などの恐れも解消された耐プラズマ性部
材が提供される。つまり、腐食性のガスを含むプラズマ
に曝される領域の構成において、すぐれた耐久性を有す
る一方、パーティクル汚染を生じる恐れもなくなるた
め、半導体の信頼性の向上、歩留まりの向上なども図れ
る。
According to the first to third aspects of the present invention, the yttrium aluminate garnet-based sintered body having excellent plasma resistance can be used, and the possibility of particle contamination due to the separation or separation of a deposit film or the like can be eliminated. A plasma resistant member is provided. That is, in the configuration of the region exposed to the plasma containing the corrosive gas, while having excellent durability, there is no possibility of causing particle contamination, so that the reliability of the semiconductor and the yield can be improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】実施例に係る耐プラズマ性部材表面の凹凸面接
線角θの定義を説明するための模式図。
FIG. 1 is a schematic diagram for explaining a definition of a tangent angle θ of an uneven surface of a surface of a plasma-resistant member according to an example.

【図2】実施例に係る耐プラズマ性部材の要部構成を示
す断面図。
FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a main part of the plasma-resistant member according to the embodiment.

【図3】プラズマエッチング装置の概略構成を示す断面
図。
FIG. 3 is a sectional view showing a schematic configuration of a plasma etching apparatus.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1……マイクロ波発生室 2……処理室 3……マイクロ波導入窓 4……磁界形成コイル 5……ガス供給口 6……ガス排出口 7……監視窓 8……半導体ウエハー 9……半導体ウエハー支持・載置台 10……半導体ウエハー押さえ用部材 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Microwave generation chamber 2 ... Processing chamber 3 ... Microwave introduction window 4 ... Magnetic field forming coil 5 ... Gas supply port 6 ... Gas discharge port 7 ... Monitoring window 8 ... Semiconductor wafer 9 ... Semiconductor wafer support / mounting table 10 ... Semiconductor wafer holding member

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 市島 雅彦 神奈川県秦野市曾屋30番地 東芝セラミッ クス株式会社開発研究所内 (72)発明者 藤田 光広 神奈川県秦野市曾屋30番地 東芝セラミッ クス株式会社開発研究所内 (72)発明者 宮崎 晃 神奈川県秦野市曾屋30番地 東芝セラミッ クス株式会社開発研究所内 (72)発明者 島井 駿蔵 神奈川県秦野市曾屋30番地 東芝セラミッ クス株式会社開発研究所内 (72)発明者 齋藤 秀一 神奈川県横浜市磯子区新磯子町33番地 株 式会社東芝生産技術センター内 (72)発明者 青木 克明 神奈川県横浜市磯子区新磯子町33番地 株 式会社東芝生産技術センター内 (72)発明者 西村 絵里子 神奈川県横浜市磯子区新磯子町33番地 株 式会社東芝生産技術センター内 Fターム(参考) 4G031 AA08 AA29 BA26 CA01 CA07 5F004 AA15 AA16 BB29 DB08 5F045 BB14 BB17 EB03 EC05 EM09 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Masahiko Ichijima 30 Soya, Hadano-shi, Kanagawa Toshiba Ceramics Co., Ltd. (72) Inventor Mitsuhiro Fujita 30 Soya, Hadano-shi, Kanagawa Toshiba Ceramics Co., Ltd. Inside the Company Development Laboratory (72) Inventor Akira Miyazaki 30 Soya, Hadano-shi, Kanagawa Toshiba Ceramics Co., Ltd. (72) Inventor Shuzo Shimai 30 Soya, Hadano-shi, Kanagawa Toshiba Ceramics Co., Ltd. In-house (72) Inventor Shuichi Saito 33, Shinisogocho, Isogo-ku, Yokohama-shi, Kanagawa Prefecture Inside the Toshiba Production Technology Center (72) Inventor Katsuaki Aoki 33, Shinisogocho, Isogo-ku, Yokohama-shi, Kanagawa Prefecture Toshiba Production Co., Ltd. Inside the Technology Center (72) Inventor Eriko Nishimura 33, Shinisogo-cho, Isogo-ku, Yokohama, Kanagawa Co., Ltd. Toshiba production technology center in the F-term (reference) 4G031 AA08 AA29 BA26 CA01 CA07 5F004 AA15 AA16 BB29 DB08 5F045 BB14 BB17 EB03 EC05 EM09

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 少なくともプラズマに曝される表面部が
実質的にイットリウムアルミン酸ガーネット系燒結体か
ら成り、かつその表面平均粗さ(Ra)が1.2〜2.
5μmであることを特徴とする耐プラズマ性部材。
At least a surface portion to be exposed to a plasma is substantially made of a sintered body of yttrium aluminate garnet, and has an average surface roughness (Ra) of 1.2 to 2.
A plasma resistant member having a thickness of 5 μm.
【請求項2】 少なくともプラズマに曝される表面部が
実質的にイットリウムアルミン酸ガーネット系燒結体か
ら成り、かつ水平面に対する表面部凹凸面の接線角θが
−55〜+55度であることを特徴とする耐プラズマ性
部材。
2. At least a surface portion exposed to plasma is substantially made of a sintered body of yttrium aluminate garnet, and a tangent angle .theta. Of a surface portion uneven surface to a horizontal plane is -55 to +55 degrees. Plasma resistant member.
【請求項3】 表面部を成す実質的にイットリウムアル
ミン酸ガーネット系燒結体の気孔率が1%以下であるこ
とを特徴とする請求項1もしくは請求項2記載の耐プラ
ズマ性部材。
3. The plasma resistant member according to claim 1, wherein the porosity of the yttrium aluminate garnet-based sintered body forming the surface portion is substantially 1% or less.
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