JP2002193634A

JP2002193634A - プラズマ耐食性に優れた石英ガラス及び石英ガラス治具

Info

Publication number: JP2002193634A
Application number: JP2000395988A
Authority: JP
Inventors: Tatsuhiro Sato; 龍弘佐藤; Yoshimasa Yoshida; 宜正吉田; Akira Fujinoki; 朗藤ノ木
Original assignee: Shin Etsu Quartz Products Co Ltd
Current assignee: Shin Etsu Quartz Products Co Ltd
Priority date: 2000-12-26
Filing date: 2000-12-26
Publication date: 2002-07-10

Abstract

(57)【要約】【課題】半導体製造に用いられるプラズマ反応用治具
材料として、プラズマ耐食性、特にＦ系プラズマガスに
対する耐食性に優れた石英ガラス及び石英ガラス治具を
提供する。【解決手段】金属元素を含有しプラズマ耐食性を増大
した石英ガラスであり、該石英ガラス中の泡と異物の含
有量が１００ｃｍ³当りの投影面積で１００ｍｍ²未満、
ＯＨ濃度が１００〜２０００ｐｐｍ、表面粗さＲａが
０．０１〜１０μｍ、及び室温から１０００℃までの放
出ガス量が２ｍｏｌ/ｍ³以下であるようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体製造に用い
られかつプラズマ耐食性に優れた石英ガラス及び石英ガ
ラス治具に関する。

【０００２】

【関連技術】半導体の製造、例えば半導体ウェーハの製
造においては、近年における大口径化の増大とともにエ
ッチング工程などにおいてプラズマ反応装置を用いるこ
とによって処理効率を向上させることが行われている。
例えば、半導体ウェーハのエッチング工程においては、
プラズマガス、例えばフッ素（Ｆ）系プラズマガスを用
いたエッチング処理が行われる。

【０００３】しかし、従来の石英ガラスを、例えばＦ系
プラズマガス雰囲気中に置くと、石英ガラス表面でＳｉ
Ｏ₂とＦ系プラズマガスが反応して、ＳｉＦ₄が生成し、
これは、沸点が−８６℃である為容易に昇華し、石英ガ
ラスは多量に腐食して、減肉したり面荒れが進行し、Ｆ
系プラズマガス雰囲気では、治具としての使用に適さな
かった。

【０００４】このように、従来の石英ガラスは、半導体
製造におけるプラズマ反応、特にＦ系プラズマガスを用
いるエッチング処理に対しては耐食性、即ちプラズマ耐
食性に大きな問題が生じていた。そこで、アルミニウム
やアルミニウム化合物を石英ガラス部材表面に被覆して
プラズマ耐食性を向上させる提案（特開平９−９５７７
１号、特開平９−９５７７２号、特開平１０−１３９４
８０号）や、石英ガラスに対してアルミニウムを含有せ
しめることによってプラズマ耐食性を向上させたプラズ
マ耐食性ガラスについての提案がなされている（特開平
１１−２２８１７２号公報）。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明者は、石英ガラ
スのプラズマ耐食性をさらに向上させるべく種々研究を
進めているが、その一環として、石英ガラス粉にアルミ
ナ粉を５ｗｔ％混合したものを、真空下で加熱溶融して
石英ガラスを作成し、プラズマ耐食性を調査した。する
と、全くドープしていない石英ガラス部材に比べてエッ
チング速度が４0％〜５0％低下した。

【０００６】しかし、ガラス体内部および表面部に微小
泡が確認され、また特に、表面部分において、腐食部分
と非腐食部分の差違が大きくなり面荒れが増大するほ
か、微小結晶部分が発生して、時間とともにその部分か
ら剥がれが多発し、微小窪みの形成とともに、パーティ
クルの発生が増大して、ウェーハ面上に付着して、ウェ
ーハ不良が増大するなどの問題が生じた。また、これら
の泡や窪みは、エッチングを促進させる為、ドープ金属
の濃度が増大しても、比較的エッチング耐食性が向上し
なかった。

【０００７】というのも、Ｆ系プラズマガスと反応して
生成するＡｌＦ₃の沸点は１２９０℃で、ＳｉＦ₄よりも
はるかに高温である為、ＳｉＦ₄部分が多量に腐食する
一方で、ＡｌＦ₃部分は表面における昇華が少なく、エ
ッチング量の差違が拡大した為と推定される。また、ド
ープアルミニウムが局所集中していると、隣接するＳｉ
Ｏ₂部分と明らかにエネルギー状態が異なる為、均衡が
崩れて、そこの部分よりＳｉＯ₂は、低エネルギーであ
る結晶状態へ変態し易くなる。

【０００８】この結晶部分は、目視では微小な白い異物
として確認される。形成された結晶部分は、熱膨張度が
石英ガラスと異なる為、温度変化によって剥離しやす
い。また、局所的に集中した金属元素は、単体では、沸
点がＳｉＯ₂より低いので、ＳｉＯ₂の溶融加熱時には気
体となって泡を形成する。表面近傍の泡部分は、温度変
化によって破裂し易い。以上述べたこれらは全て、パー
ティクルの発生原因となる。また、泡や凹部分は、プラ
ズマガスの集中を受けエッチング速度が増大しやすの
で、ガラス全体のエッチング量も増大し、使用可能時間
が減少してしまう。

【０００９】本発明は、上記した知見に基づいてなされ
たもので、半導体製造に用いられるプラズマ反応用治具
材料として、プラズマ耐食性、特にＦ系プラズマガスに
対する耐食性に優れた石英ガラス及び石英ガラス治具を
提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決する為、
本発明のプラズマ耐食性に優れた石英ガラスは、金属元
素を含有しプラズマ耐食性を増大した石英ガラスであ
り、該石英ガラス体中の泡と異物の含有量が１００ｃｍ
³当りの投影面積で１００ｍｍ²未満、ＯＨ濃度が１００
〜２０００ｐｐｍ、表面粗さＲａが０．０１〜１０μ
ｍ、及び室温から１０００℃までの放出ガス量が２ｍｏ
ｌ/ｍ³以下であることを特徴とする。

【００１１】上記金属元素としては、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｙ
ｂ、Ｐｍ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｃｅ、Ｔｂ、Ｇｄ、Ｂａ、Ｍ
ｇ、Ｙ、Ｔｍ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｃｄ、Ｃｏ、Ｃｒ、
Ｃｓ、Ｚｒ、Ａｌ、Ｉｎ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｂｉ、Ｇａ及び
Ｔｉからなる群から選択された１種又は２種以上を用い
ることができる。

【００１２】これらの金属元素は、Ｓｉに比べて、弗化
物となったときの沸点が高く、エッチングが進まない。
沸点或いは昇華温度の高い順に記載してあり、例えばＳ
ｍＦの沸点は、２４２７℃でありＴｉＦの昇華温度は、
２８４℃である。

【００１３】これら以外の金属元素の弗化物の沸点また
は昇華温度は低すぎて、エッチングが進んでしまう。上
記金属元素の含有濃度は０．１〜２０ｗｔ％の範囲が好
ましい。０．１ｗｔ％未満では、エッチング耐性の向上
がなく、２０ｗｔ％を超えると、いかなる条件において
も、泡と異物が多発し、治具として使用に耐えるもので
はない。

【００１４】また、上記石英ガラスに対する可視光線の
内部透過率が５０％/ｃｍ以上であるのが好適である。

【００１５】本発明のプラズマ耐食性に優れた石英ガラ
ス治具は、上記した本発明の石英ガラスにより作成さ
れ、表面から所定深さまでの厚さを有するとともに上記
金属元素を０．１〜２０ｗｔ％含有する金属元素含有層
を形成したことを特徴とする。この金属元素含有層の厚
さは少なくとも５ｍｍが好適である。

【００１６】また、通常の石英ガラス治具の場合、プラ
ズマガスと接触し腐食する深さは、現行の一般的な使用
条件ではほぼ１〜２ｍｍ程度、最大でも５ｍｍ程度であ
り、石英ガラス治具として当初の形状と特性を保つこと
ができるので、上記した金属元素を０．１〜２０ｗｔ％
含有する金属元素含有量の厚さを少なくとも５ｍｍとし
て、エッチング耐性を向上させておくことは、本発明の
プラズマ耐食性に優れた石英ガラスを石英ガラス治具と
して使用する場合の好ましい条件である。

【００１７】なお、金属元素含有層における金属元素の
含有の態様としては、石英ガラス治具中にドープされて
いてもよいし、及び／又は表面に塗布後、加熱拡散させ
てもよいものである。

【００１８】本発明の石英ガラス治具においては、少な
くともプラズマ腐食性ガスに接触する表面が、精密研削
処理、加熱溶融処理、又は加熱溶融処理及び化学的エッ
チング処理を受けた面であるのが好ましい。

【００１９】本発明のプラズマ耐食性に優れた石英ガラ
スの製造方法としては、次の４つの方法を採用すること
ができる。第１の製造方法は、酸水素火炎を用いるイン
ゴットの作成法であるベルヌイ法で、石英粉からプラズ
マ耐食性に優れた石英インゴットを作成する方法であ
り、金属元素粉或いはその化合物粉を、石英粉に混合
し、加熱溶融落下させ石英インゴットを作成する際、該
石英インゴット表面温度を、１８００℃以上で好ましく
は３０００℃以下に加熱する。

【００２０】第２の製造方法は、ベルヌイ法で石英粉か
らプラズマ耐食性に優れた石英インゴットを作成する方
法であり、石英粉を加熱溶融落下させ石英インゴットを
作成すると同時に、金属元素或いはその化合物を純水、
酸性溶液、塩基性溶液または有機溶媒に溶解させ作成し
た溶液を、該石英インゴットの成長表面に連続的に滴下
する。

【００２１】石英ガラスに金属元素或いはその化合物を
粉体でドープする場合は、ＳｉＯ₂粉の中で当該金属元
素粉或いは化合物粉体が、原子または分子レベルに分解
され均一に拡散され混合されるように、十分な熱エネル
ギーを与えながら、加熱溶融を行う必要がある。

【００２２】この為、金属元素のドープ時の形態は、気
体または液体であることがこのましい。粉体で混合する
場合は、粉体の粒度はできる限り小さいことが好まし
く、特に金属元素はＳｉＯ₂ネットワーク中で酸化物と
して存在し集中し易いので、酸化物の融点ができるだけ
低温であるものがよい。

【００２３】通常、製法として最も一般的な、石英粉と
ドープ金属元素粉を混合して、加熱炉で溶融する方法
は、可能な高温度域に限界があり、２０００℃以上の処
理は非常に困難である。

【００２４】製法として、ベルヌイ法を採用する場合
は、粉体に与える熱エネルギー密度を均一に且つ大きく
供給できるので、泡、異物のより少ない石英ガラス体を
形成することが可能である。使用した金属酸化物の融点
が２５００℃程度のものまでなら、形成されるインゴッ
ト表面温度をその温度付近以上に調整するなどして、金
属酸化物の溶融拡散を可能とすることができる。

【００２５】粉体は、金属粉、酸化物、硝酸化合物、塩
化物、その他の化合物を石英粉に混合する。また、粉体
のかわりに、金属元素が原子または分子レベルで均一に
溶解した溶液を、形成中のインゴットの成長面上に液状
で滴下したり、気化ガスで、或いはキャリアガスにのせ
てインゴットの成長面上に吹き付けるなどするドープ手
法は非常に有効である。溶液としては、金属粉を酸性或
いはアルカリ性溶液に溶解させたもの、硝酸化合物を純
水に溶解した溶液や、塩素化合物をエタノールなどに溶
解した溶液や、有機金属化合物の溶液或いはその固体を
有機溶媒に溶解して作成した溶液なども使用される。

【００２６】第３の製造方法は、予め用意された多孔質
ＳｉＯ₂体を、金属元素の密度が（０．１〜１０ｍｏ
ｌ）／２２．４リットルの範囲の雰囲気中に静置し、加
熱処理する。

【００２７】この第３の製造方法は、一般的には、ガス
状態のト゛ーフ゜物質を多孔質体中に拡散ト゛ーフ゜させる方法と
してＣＶＤ法と定義される。この第３の方法において
は、金属元素の気体密度が、（０．１〜１０ｍｏｌ）／
２２．４リットルの濃度範囲の気体中に、多孔質ＳｉＯ
₂体を静置し加熱処理する。十分に多孔質体中に気体が
拡散するまで処理を継続した後、降温させることによ
り、多孔質体中に、酸化物の状態ではあるが、均一に局
所集中せずに残留する。気体密度を上げることが残留す
る酸化物濃度を上げることになるので、加熱温度はでき
るだけ低く、圧力は高いほうが効果的である。この加熱
温度は、金属元素或いはその化合物の沸点、昇華点及び
分解点以上であり、処理圧力が、１〜１０気圧の範囲が
好適である。

【００２８】第４の製造方法は、全体の粒径分布が、
０．０１〜１０００μｍの範囲にあり、且つ、そのうち
０．０１〜５μｍの範囲の粒子群の重量比が１〜５０ｗ
ｔ％である石英ガラス粉体と、純水、酸性溶液、塩基性
溶液または有機溶媒に溶解可能な金属元素或いはその化
合物を、純水、酸性溶液、塩基性溶液または有機溶媒中
で混合溶解してスラリーを作成し、該スラリーを乾燥固
化させた後に、真空下で加熱溶融する。このような製法
は、一般的に、スリップキャスト法と定義される。

【００２９】石英粉を純水に溶解して、そこに、金属元
素の水溶液を混合してスラリーを作成し、乾燥、真空加
熱で透明固体を形成する方法においては、乾燥固化させ
る為に石英粉の粒度分布として、５μｍ以下の粒子群を
１〜１００ｗｔ％、好ましくは１〜５０ｗｔ％の範囲で
混合する必要がある。この粒子群は同じ石英粉を細かく
破砕したものでもよいし、四塩化珪素を火炎加水分解し
て作成したヒュームドシリカを使用してもよい。

【００３０】金属元素の水溶液としては、金属粉を酸性
或いはアルカリ性溶液に溶解させたものや、硝酸化合物
を純水に溶解したものや、塩素化合物をエタノールなど
の有機溶媒に溶解したもの、有機金属化合物或いはそれ
を有機溶媒に溶解して作成した溶液が使用される。特
に、硝酸化合物を純水に溶解した溶液を使用した場合、
得られた石英ガラス体中の泡が少なく好適である。

【００３１】本発明のプラズマ耐食性に優れた石英ガラ
ス治具の好適な製造方法としては、純水、酸性溶液、塩
基性溶液または有機溶媒に溶解可能な金属元素或いはそ
の化合物を純水、酸性溶液、塩基性溶液または有機溶媒
中で混合溶解して作成された溶液を、予め用意された石
英ガラス治具表面に塗布し、その後、その表面を加熱溶
融する方法をあげることができる。

【００３２】特に、石英ガラス治具表面の金属元素濃度
を高めることに着目した場合、石英ガラス治具表面に、
金属元素溶液を塗布して、その後、加熱溶融する手法が
有効である。金属元素溶液は、金属元素粉を酸性或いは
アルカリ性溶液に溶解させたものや、金属元素の硝酸化
合物を純水に溶解したものや、金属元素の塩素化合物を
エタノールなどの有機溶媒に溶解したもの、金属元素を
含む有機金属化合物或いはそれを有機溶媒に溶解して作
成した溶液でよく、これを、石英ガラス治具表面にたら
したり、刷毛で塗ったり、スプレーで吹きかける。な
お、金属元素溶液としては、金属元素を含む硝酸化合物
或いはそれを純水に溶解して作成した溶液が特に好適で
ある。

【００３３】その後、火炎溶融、電気加熱、アーク溶融
などの手法で、表面を溶融して、金属元素を焼付ける。
この場合、石英ガラス治具は、既に、金属元素をドープ
したものであると、全体的に金属元素の濃度は高いもの
であり好ましい。また、形成された高濃度に金属元素を
含有した表面との適合が良く、処理後冷めてくるとき
に、クラックなどが入りずらい。

【００３４】上記予め用意された石英ガラス治具として
は、従来公知の石英ガラス治具を用いることもできる
が、上述した本発明のプラズマ耐食性に優れた石英ガラ
スの製造方法によって、製造されたものが好適に用いら
れる。

【００３５】金属元素の局所的集中を測る手段として
は、ＥＰＭＡ(Electron Probe MicroAnalysis)で面分布
を測定できるほか、その部分は、結晶性を示すので、Ｘ
線回折または、偏向顕微鏡でも判断可能である。

【００３６】金属元素を０．１〜２０ｗｔ％の範囲で含
有する石英ガラスは、従来は、泡、異物が多発するもの
しか得られなかったが、本発明においては、泡、異物の
発生が抑制され、透明性もよく、内部透過率が５０％/
ｃｍ以上の石英ガラスを得ることができる。

【００３７】本発明の石英ガラス体は、表面粗さが０．
０１〜１０μｍの範囲になるように、精密研削処理、加
熱溶融処理、或いは、フロスト処理（加熱溶融処理＋化
学的エッチング処理）を施される。これらの表面状態で
は、機械加工後の表面の微小クラックなどが除かれるの
で、プラズマエッチングによる初期パーティクル発生を
抑制することができる。

【００３８】精密研削処理はガラス体表面を機械で精密
研削する方法で表面クラックの形成が少ない利点があ
る。加熱溶融処理は酸水素、アセチレンなどのガス燃焼
や、アーク電源などの電気的熱源を使用して、表面加熱
を行い表面クラックを溶融除去する方法である。

【００３９】フロスト処理は、加熱溶融処理を行った面
に対してＨＦ溶液と酢酸とフッ化アンモニウムと純水の
混合溶液（１０〜５０ｗｔ％のＨＦ溶液でも可）に漬け
て表層をエッチング除去すると同時に均し面を形成する
方法である。また、以上述べてきたような製法で作成さ
れた石英ガラス体中には、製法起因によるＯＨが高濃度
に残留する。

【００４０】本発明の石英ガラスのＯＨ濃度は１００〜
２０００ｐｐｍである。ＯＨ濃度が１００ｐｐｍ以上で
あると石英ガラス体を通過拡散しようとするアルカリ金
属などをホールドする効果が高まり、ウェーハへの外部
からの汚染を防止できる。しかし、ＯＨ濃度が２０００
ｐｐｍを超えると粘度が低下しすぎて変形し易くなり好
ましくない。

【００４１】また、本発明の石英ガラスの室温から１０
００℃までの放出ガス量は２ｍｏｌ/ｍ³以下である。上
記手法で得られた石英ガラス体は、１０００℃以上の高
温範囲で製造されるので、予め、吸蔵ガスが放出され
て、１０００℃以下で放出されるガスの総和は、２ｍｏ
ｌ/ｍ³以下となる。エッチングプロセスは、数１００℃
の温度域で行われるので、実際のガス放出量はこれより
少なく、このように微量な放出ガスならば、ウェーハに
触れて品質に影響したり、プラズマガス状態に影響を及
ぼすことはない。

【００４２】

【実施例】以下に実施例をあげて本発明をさらに具体的
に説明するが、これらの実施例を限定的に解釈すべきで
ないことはいうまでもない。

【００４３】（実施例１）粒径１００〜５００μｍの石
英粒子２８５００ｇとＡｌ₂Ｏ₃粉１５００ｇを混合し、
酸水素火炎中に５０ｇ/ｍｉｎの速度で、１ｒｐｍで回
転するターゲットインゴット上に溶融堆積させ、２００
ｍｍφ×４００ｍｍの石英インゴットを作成した。使用
するガス条件は、Ｈ₂が３００ｌ/ｍｉｎ、Ｏ₂が１００
ｌ/ｍｉｎとした。

【００４４】作成されたインゴットを加熱処理炉中にセ
ットして、Ｎ₂雰囲気中にて１ｋｇ/ｃｍ２の圧力下で、
１８００℃に２ＨＲ保持して、４００ｍｍφ×１００ｍ
ｍに成形した。得られた石英ガラス成形体から３５０ｍ
ｍφ×２０ｍｍ（厚さ）の石英ガラス円盤を切り出し、
上下面を研削加工した。表面のＲａ値は２．０μｍで、
石英ガラス円盤のＯＨ濃度は、３００ｐｐｍであった。

【００４５】また、同じ石英ガラス成形体から切り出し
たサンプルで室温から１０００℃までの温度領域で放出
ガスの定性と定量をしたところ、Ｃｏ、Ｈ₂Ｏ、Ｏ₂、Ｈ
₂のガスが総量で、０．４ｍｏｌ/ｍ³発生した。石英ガ
ラス円盤の内部の泡、異物は、１００ｃｍ³当りの投影
面積で１０ｍｍ²で、可視光線の内部透過率が８５％/ｃ
ｍであった。

【００４６】Ａｌ濃度を蛍光Ｘ線分析で測定すると３．
０ｗｔ％であった。３０φ×３ｍｍのサンプルを切り出
し、表面粗さをＲａ２．０μｍに研削したサンプルで、
５０ｓｃｃｍ、ＣＦ₄＋Ｏ₂（２０％）のプラズマガス中
で、３０ｍｔｏｒｒ、１ｋｗ、１０ＨＲのエッチング試
験を行った。試験前後の質量変化からエッチング速度を
算出し、３０ｎｍ/ｍｉｎの結果を得た。

【００４７】また、パーティクルの発生量については、
エッチング後、サンプルのプラズマ照射面に同面積のＳ
ｉウェーハを載せ、ウェーハの接触面の凹凸をレーザー
散乱で検出し、パーティクルカウンターにて０．３μｍ
以上のパーティクル個数を計測した。パーティクル個数
は、１０個であった。

【００４８】（実施例２）粒径が１００〜５００μｍの
石英粒子２２５００ｇと、粒径が０．０１〜４μｍの熱
分解シリカ粒子６０００ｇと硝酸アルミニウム２１００
ｇと純水４５００ｇを混合し、スラリーを作成する。こ
のスラリーを４０℃の大気中で８日間乾燥させ、５００
℃の大気中に４ＨＲ保持した後、真空雰囲気において、
１８００℃、１ＨＲの加熱処理を行い、３８０φ×２５
ｍｍの透明石英ガラス体を得た。得られた石英ガラス体
から３５０φ×２０ｍｍ（厚さ）の石英ガラス円盤を切
り出し、上下面を研削加工した。表面のＲａ値は３．０
μｍで、石英ガラス円盤のＯＨ濃度は３００ｐｐｍであ
った。同様に切り出したサンプルのＡｌ濃度を蛍光Ｘ線
分析で測定すると３．０ｗｔ％であった。その他の結果
は、実施例１と同じであった。

【００４９】（実施例３）３５０φ×２０ｍｍ（厚さ）
の石英ガラス治具の表面上に、硝酸アルミニウム水溶液
を塗布し、この面を酸水素火炎によって溶融し、滑らか
な透明溶融面を形成した。この石英ガラス治具の表面の
Ｒａ値は０．２μｍで、ＯＨ濃度は３００ｐｐｍであっ
た。この石英ガラス治具の溶融面のＡｌ濃度を蛍光Ｘ線
分析で測定すると５．０ｗｔ％であった。その他の結果
は実施例１と同じであった。

【００５０】（比較例１）粒径１００〜５００μｍの石
英粒子３００００ｇを混合し、カーボン鋳型に充填し、
真空雰囲気において、１８００℃、１ＨＲの加熱処理を
行い、４００φ×１００ｍｍの透明石英ガラス体を作成
した。切り出したサンプルのＡｌ濃度を蛍光Ｘ線分析で
測定すると０．０ｗｔ％であった。また、実施例１と同
様のサンプルを作成し、プラズマエッチングテストを行
ったところ、エッチング速度は、１２０ｎｍ/ｍｉｎで
あった。その他の評価結果は実施例１と同じであった。

【００５１】（比較例２）粒径１００〜５００μｍの石
英粒子２７０００ｇとＡｌ₂Ｏ₃粉３００ｇを混合し、カ
ーボン鋳型に充填し、真空雰囲気において、１８００
℃、１ＨＲの加熱処理を行い、４００φ×１００ｍｍの
透明石英ガラス体を作成した。透明石英ガラス体内部に
は、泡と異物がそれぞれ、多数確認され、１００ｃｍ³
当りの投影面積で３００ｍｍ²で可視光線の内部透過率
が１５％/ｃｍであった。切り出したサンプルのＡｌ濃
度を蛍光Ｘ線分析で測定すると５．０ｗｔ％であった。
また、実施例１と同様のサンプルを作成し、同様の評価
を行ったところ、エッチング速度は、６４ｎｍ/ｍｉｎ
で、パーティクルの発生は３００個に達した。

【００５２】（比較例３）粒径１００〜５００μｍの石
英粒子１７０００ｇとＡｌ₂Ｏ₃粉１３００ｇを混合し、
実施例１と同様の方法で透明石英ガラス体を作成した。
この透明石英ガラス体内部には、泡と異物がそれぞれ、
多数確認され、１００ｃｍ³当りの投影面積で３００ｍ
ｍ²で可視光線の内部透過率が１５％/ｃｍであった。切
り出したサンプルのＡｌ濃度を蛍光Ｘ線分析で測定する
と２１ｗｔ％であった。また、実施例１と同様のサンプ
ルを作成し、同様の評価を行ったところ、エッチング速
度は、４０ｎｍ/ｍｉｎで、パーティクルの発生は８０
０個に達した。

【００５３】上記した各実施例及び比較例において、パ
ーティクル発生量は、５０個以下の場合Ｓｉウェーハの
使用可能部分は、９０％以上であり、２００個を超える
と、５０％以下となり収率が低下した。また、エッチン
グ速度が、１２０ｎｍ/ｍｉｎ以上のときは、１００Ｈ
Ｒ程度の使用時間で、１．０ｍｍのエッチング深さまで
達し、部材として使用できないが、５０ｎｍ/ｍｉｎ以
下になると、使用時間が２倍となり効果が確認され、特
に２０ｎｍ/ｍｉｎ以下となれば、非常に経済効果が大
きくなる。

【００５４】

【発明の効果】以上述べたごとく、本発明の石英ガラス
及び石英ガラス治具は、半導体製造に用いられるプラズ
マ反応用治具材料として、プラズマ耐食性、特にＦ系プ
ラズマガスに対する耐食性に優れているという著大な効
果を有している。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者藤ノ木朗福島県郡山市田村町金屋字川久保88番地信越石英株式会社石英技術研究所内Ｆターム(参考） 4G062 AA18 BB02 DA08 DB01 DB02 DB03 DB04 DC01 DD01 DE01 DF01 EA01 EA10 EB01 EC01 ED01 ED02 ED03 ED04 EE01 EF01 EG01 EG02 EG03 EG04 FA01 FA02 FA03 FA04 FA10 FB01 FB02 FB03 FB04 FC01 FC02 FC03 FC04 FD01 FE01 FF01 FG01 FH01 FJ01 FJ02 FJ03 FJ04 FK01 FL01 FL02 FL03 FL04 GA01 GA10 GB01 GC01 GD01 GE01 HH01 HH02 HH03 HH04 HH05 HH06 HH07 HH09 HH11 HH12 HH13 HH15 HH17 HH20 JJ01 JJ03 JJ05 JJ07 JJ10 KK01 KK02 KK03 KK04 KK05 KK06 KK07 KK08 KK10 MM23 NN35 NN40

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】金属元素を含有しプラズマ耐食性を増大
した石英ガラスであり、該石英ガラス中の泡と異物の含
有量が１００ｃｍ³当りの投影面積で１００ｍｍ²未満、
ＯＨ濃度が１００〜２０００ｐｐｍ、表面粗さＲａが
０．０１〜１０μｍ、及び室温から１０００℃までの放
出ガス量が２ｍｏｌ/ｍ³以下であることを特徴とするプ
ラズマ耐食性に優れた石英ガラス。
【請求項２】前記金属元素が、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｙｂ、Ｐ
ｍ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｃｅ、Ｔｂ、Ｇｄ、Ｂａ、Ｍｇ、Ｙ、
Ｔｍ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｃｄ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｃｓ、Ｚ
ｒ、Ａｌ、Ｉｎ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｂｉ、Ｇａ及びＴｉから
なる群から選択された１種又は２種以上である請求項１
記載のプラズマ耐食性に優れた石英ガラス。
【請求項３】前記金属元素の濃度が０．１〜２０ｗｔ
％である請求項１又は２記載のプラズマ耐食性に優れた
石英ガラス。
【請求項４】前記石英ガラスに対する可視光線の内部
透過率が５０％/ｃｍ以上である請求項１〜３のいずれ
か１項記載のプラズマ耐食性に優れた石英ガラス。
【請求項５】請求項１〜４のいずれか１項に記載され
た石英ガラスにより作成され、表面から所定の深さまで
の厚さを有するとともに前記金属元素を０．１〜２０ｗ
ｔ％含有する金属元素含有層を形成したことを特徴とす
るプラズマ耐食性に優れた石英ガラス治具。
【請求項６】前記金属元素含有層の厚さが少なくとも
５ｍｍであることを特徴とする請求項５記載のプラズマ
耐食性に優れた石英ガラス治具。
【請求項７】少なくともプラズマ腐食性ガスに接触す
る表面が、精密研削処理、加熱溶融処理、又は加熱溶融
処理及び化学的エッチング処理を受けた面である請求項
５又は６記載のプラズマ耐食性に優れた石英ガラス治
具。