JP2003086475A - Dummy wafer, manufacturing method therefor and detection method using the same - Google Patents

Dummy wafer, manufacturing method therefor and detection method using the same

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JP2003086475A
JP2003086475A JP2001363233A JP2001363233A JP2003086475A JP 2003086475 A JP2003086475 A JP 2003086475A JP 2001363233 A JP2001363233 A JP 2001363233A JP 2001363233 A JP2001363233 A JP 2001363233A JP 2003086475 A JP2003086475 A JP 2003086475A
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JP
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dummy wafer
yag
alumina
crystal grain
wafer according
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JP2001363233A
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Fumio Matsunaga
文夫 松永
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Kyocera Corp
Original Assignee
Kyocera Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a dummy wafer, which is required to be highly resistant to a corrosive gas or plasma thereof in semiconductor manufacturing steps and is superior in plasma resistance, heat resistance and shock resistance, and has light-shielding performance. SOLUTION: A ceramic dummy wafer, used in semiconductor manufacturing steps, consists of a compound of yttria and aluminum as a main crystal phase. The phase consists of YAG (yittium, aluminum and garnet), the YAG and aluminum or the YAG and yttria.

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、半導体製造工程で
腐食性ガス又はそのプラズマに対して高い耐食性を求め
られるダミーウェハに関し、特にセラミックス製のダミ
ーウェハに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a dummy wafer required to have high corrosion resistance against corrosive gas or its plasma in a semiconductor manufacturing process, and more particularly to a ceramic dummy wafer.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体製造におけるドライエツチングプ
ロセスや成膜プロセスなどの各プロセスにおいて、プラ
ズマを利用した技術が盛んに使われており、このプラズ
マプロセスでは、特にエッチング、クリーニング用とし
て、反応性の高いフッ素系、塩素系等のハロゲン系腐食
性ガスが多用されている。
2. Description of the Related Art In various processes such as a dry etching process and a film forming process in semiconductor manufacturing, a technique utilizing plasma is widely used. In this plasma process, a high reactivity is obtained especially for etching and cleaning. Halogen-based corrosive gases such as fluorine and chlorine are often used.

【0003】これら半導体製造における成膜工程やエッ
チング工程等では、一般にシリコンウェハが基板として
使用されているが、これらの高性能化と高集積密度化に
ともない、加工精度や洗浄度等の各種の検査や機器類の
動作試験を予め確認することが行われている。このよう
な試験用のテストウェハとしてダミーウェハが使用さ
れ、例えば、成膜時間、成膜温度等の成膜条件と成膜さ
れた薄膜の厚さ、成分あるいは構成相等の関係をダミー
ウェハに実際に成膜して調べ、その結果を基に製造時の
成膜条件を決定するものである。
Silicon wafers are generally used as substrates in the film forming process and etching process in the production of these semiconductors. With the increase in the performance and the integration density, various kinds of processing precision, cleaning degree, etc. have been used. Inspections and operation tests of equipment are being confirmed in advance. A dummy wafer is used as a test wafer for such a test.For example, the relationship between film forming conditions such as film forming time and film forming temperature and the thickness of the formed thin film, components, constituent phases, etc. is actually formed on the dummy wafer. The film is examined and the film forming conditions at the time of production are determined based on the result.

【0004】かかるダミーウェハは、腐食性ガスやプラ
ズマに接触するため、高い耐食性、高強度が要求され、
一般にシリコン、石英等が利用されていた。
Since such a dummy wafer comes into contact with corrosive gas or plasma, it is required to have high corrosion resistance and high strength.
Generally, silicon, quartz, etc. have been used.

【0005】しかし、これらシリコン、石英等からなる
ダミーウェハは、成膜された薄膜の成分を分析する際、
ダミーウェハからシリコンも同時に検出されてしまい正
確な分析ができず、また、シリコンウェハは、酸洗浄工
程により腐食するので再生が難しく、性質を変化させず
にうまく再生できたとしても、次第に薄くなっていくた
め、使用回数も著しく制限されるという問題を有してい
た。
However, these dummy wafers made of silicon, quartz, etc., are difficult to analyze when analyzing the components of the formed thin film.
Accurate analysis is not possible because silicon is also detected from the dummy wafer at the same time.Since the silicon wafer is corroded by the acid cleaning process, it is difficult to regenerate it, and even if it can be successfully regenerated without changing its properties, it will gradually become thinner. Therefore, there is a problem that the number of times of use is significantly limited.

【0006】さらに、熱変化によって生じる歪みに対す
る強度が低く、クリーニングガスの昇温時間を短くした
場合、ヒートショックにより割れが生じ、その隙間から
腐食性ガスがウェハ保持部材等に直接触れて部材を著し
く劣化しやすいという問題を有していた。
Further, the strength against strain caused by heat change is low, and when the cleaning gas temperature rising time is shortened, cracks occur due to heat shock, and corrosive gas directly touches the wafer holding member or the like through the gap to contact the member. It had a problem that it was significantly deteriorated.

【0007】そこで、上述の問題を解決するため、肉厚
の大きなシリコンウェハに酸化珪素膜を形成し、歪みに
対する強度を向上させるとともに、酸化珪素膜により三
化フッ素ガスを用いたセルフクリーニング(チャンバー
内でのガスクリーニング/膜除去)を行うことが提案さ
れている(特開平4−61331号公報)。
In order to solve the above problems, a silicon oxide film is formed on a thick silicon wafer to improve the strength against strain, and the silicon oxide film is used for self-cleaning (fluorine trioxide gas) (chamber). It has been proposed to perform gas cleaning / film removal inside (Japanese Patent Laid-Open No. 4-61331).

【0008】また、高純度のアルミナ質セラミックス
に、炭化珪素やジルコニアなどの結晶粒子をアルミナ粒
子内及び粒界に分散させた高純度アルミナ質セラミック
スからなるダミーウェハを用いて、薄膜への汚染を防止
し、耐食性を高めて薬品で洗浄することで繰り返し使用
できるダミーウェハが提案されている。
Further, by using a high-purity alumina ceramics, a dummy wafer made of high-purity alumina ceramics in which crystal grains such as silicon carbide or zirconia are dispersed in the alumina particles and at the grain boundaries is used to prevent contamination of the thin film. However, a dummy wafer has been proposed which can be repeatedly used by improving corrosion resistance and cleaning with a chemical.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】近年、生産性の向上を
目標として、クリーニング時間の更なる短縮のため、使
用するクリーニングガスの腐食性は非常に強くなってお
り、また、昇温時間を短縮するため急激に昇温させる
等、より厳しい条件となってきている。
In recent years, with the goal of improving productivity, the corrosiveness of the cleaning gas used has become extremely strong and the heating time has been shortened in order to further shorten the cleaning time. For this reason, more severe conditions such as a rapid temperature rise are becoming more severe.

【0010】しかしながら、従来より用いられていた肉
厚の大きなシリコンウェハに酸化珪素膜を形成したダミ
ーウェハは、非常に腐食性の強いクリーニングガスに対
する強度、耐食性が不十分であり、急激な昇温に対して
割れ易く、発塵や汚染を防止できないという欠点を有し
ていた。
However, the conventionally used dummy wafer, in which a silicon oxide film is formed on a large-thickness silicon wafer, has insufficient strength against a highly corrosive cleaning gas and corrosion resistance, resulting in a rapid temperature rise. On the other hand, it had a drawback that it was easily cracked and dust and contamination could not be prevented.

【0011】また、シリコンの厚みが大きいため、軽量
化が図られず、製造工程における搬送系に負担を及ぼす
という欠点を有している。
Further, since the thickness of silicon is large, there is a drawback in that the weight cannot be reduced and a load is imposed on the transportation system in the manufacturing process.

【0012】さらに、高純度アルミナ質セラミックスか
らなるダミーウェハは、耐熱衝撃性に弱く、繰り返し加
熱・冷却が加わる工程で使用した場合、破損が発生しや
すいという欠点を有していた。
Further, the dummy wafer made of high-purity alumina ceramics has a weakness in thermal shock resistance and has a drawback that it is easily damaged when used in a process in which heating and cooling are repeatedly applied.

【0013】またさらに、セラミックスの純度が高いた
め透光性を有することから、位置決めや処理工程のタイ
ミングを計測して制御する可視光や紫外線等の光学的効
果を利用した透過式あるいは反射式の光学系センサを用
いた際、可視光等の光波がダミーウェハを透過して検知
し難く、検知漏れが生じるという欠点を有していた。
Further, since the ceramic has a high purity and has a light-transmitting property, a transmission type or a reflection type utilizing an optical effect such as visible light and ultraviolet rays for measuring and controlling the timing of positioning and processing steps is used. When an optical system sensor is used, a light wave such as visible light is difficult to detect by passing through the dummy wafer, and there is a drawback that detection is omitted.

【0014】本発明は、上述の欠点に鑑み案出されたも
のであり、その目的は、腐食性の非常に強いクリーニン
グガスに対して高い耐食性を有するとともに、急激な昇
温による熱衝撃性によっても破損が生じ難く、かつ遮光
性を有するダミーウェハを提供することにある。
The present invention has been devised in view of the above-mentioned drawbacks, and an object thereof is to have a high corrosion resistance to a cleaning gas having a very strong corrosive property and to have a thermal shock property due to a rapid temperature rise. Another object is to provide a dummy wafer that is less likely to be damaged and has a light shielding property.

【0015】[0015]

【課題を解決するための手段】本発明のダミーウェハ
は、イットリアとアルミナの化合物を主結晶相とするセ
ラミックスよりなることを特徴とするものである。
The dummy wafer of the present invention is characterized in that it is made of a ceramic containing a compound of yttria and alumina as a main crystal phase.

【0016】また、本発明のダミーウェハは、上記主結
晶相がYAG(イットリウム・アルミニウム・ガーネッ
ト)、YAGとアルミナ、またはYAGとイットリアか
らなることを特徴とするものである。
The dummy wafer of the present invention is characterized in that the main crystal phase is made of YAG (yttrium aluminum garnet), YAG and alumina, or YAG and yttria.

【0017】さらに、本発明のダミーウェハは、平均結
晶粒子径が8μm以下で、気孔率が0.2%以下である
ことを特徴とするものである。
Further, the dummy wafer of the present invention is characterized by having an average crystal grain size of 8 μm or less and a porosity of 0.2% or less.

【0018】さらにまた、本発明のダミーウェハは、副
成分としてセリアを安定化剤に含むジルコニアを500
〜50000重量ppm含有することを特徴とするもの
である。
Furthermore, the dummy wafer of the present invention contains 500 parts of zirconia containing ceria as a stabilizer as a subcomponent.
.About.50000 weight ppm is contained.

【0019】また、本発明のダミーウェハは、アルミナ
を50〜80重量%、YAGを20〜50重量%含有す
るセラミックスからなることを特徴とするものである。
The dummy wafer of the present invention is characterized by being made of a ceramic containing 50 to 80% by weight of alumina and 20 to 50% by weight of YAG.

【0020】さらに、本発明のダミーウェハは、上記ア
ルミナの平均結晶粒子径が2〜10μm、上記YAGの
平均結晶粒子径が1.5〜5μmで、かつ上記YAGの
平均結晶粒子径に対する上記アルミナの平均結晶粒子径
の比が1より大きく、7より小さいことを特徴とするも
のである。
Further, in the dummy wafer of the present invention, the average crystal grain size of the alumina is 2 to 10 μm, the average crystal grain size of the YAG is 1.5 to 5 μm, and the average crystal grain size of the alumina is based on the average crystal grain size of the YAG. It is characterized in that the ratio of the average crystal grain size is larger than 1 and smaller than 7.

【0021】さらにまた、本発明のダミーウェハは、気
孔率が0.2%以下であることを特徴とするものであ
る。
Furthermore, the dummy wafer of the present invention is characterized by having a porosity of 0.2% or less.

【0022】またさらに、本発明のダミーウェハは、相
対反射率が70%以上であることを特徴とするものであ
る。
Furthermore, the dummy wafer of the present invention is characterized by having a relative reflectance of 70% or more.

【0023】また、本発明のダミーウェハは、少なくと
も一方の主面の表面粗さがRaで0.1〜0.4μmで
あることを特徴とするものである。
Further, the dummy wafer of the present invention is characterized in that at least one of the main surfaces has a surface roughness Ra of 0.1 to 0.4 μm.

【0024】さらに、本発明のダミーウェハの製造方法
は、少なくともアルミナ粉末及びイットリア粉末を添
加、混合してなる原料粉末を所定形状に成形した後、得
られた成形体を300〜600℃で脱脂後、大気雰囲気
中にて加熱し、約1200℃より昇温速度を15〜20
℃/時間とするとともに、3〜6時間毎に3〜10時間
の長さで温度を一定に保持し、1500〜1750℃の
最高温度で焼成してなることを特徴とするものである。
Further, according to the method for producing a dummy wafer of the present invention, a raw material powder obtained by adding and mixing at least alumina powder and yttria powder is molded into a predetermined shape, and then the obtained molded body is degreased at 300 to 600 ° C. , Heating in the air atmosphere and heating rate from about 1200 ° C. to 15 to 20
C./hour, the temperature is kept constant for a period of 3 to 10 hours every 3 to 6 hours, and firing is performed at a maximum temperature of 1500 to 1750 ° C.

【0025】さらにまた、本発明は、上記ダミーウェハ
を用いて半導体製造工程における成膜工程やエッチング
工程等でその成膜やエッチング条件等を探査する検出方
法を特徴とするものである。
Furthermore, the present invention is characterized by a detection method for investigating the film formation, etching conditions and the like in the film forming step and the etching step in the semiconductor manufacturing process using the dummy wafer.

【0026】本発明のダミーウェハによれば、イットリ
アとアルミナの化合物を主結晶相とするとともに、この
主結晶相がYAG(イットリウム・アルミニウム・ガー
ネット)、YAGとアルミナ、またはYAGとイットリ
アからなることからこれらセラミックスが腐食性ガスや
プラズマと反応してハロゲン化物を生成したとしても、
融点が高く安定であることから耐食性に優れたものとす
ることができる。
According to the dummy wafer of the present invention, a compound of yttria and alumina is used as a main crystal phase, and the main crystal phase is composed of YAG (yttrium aluminum garnet), YAG and alumina, or YAG and yttria. Even if these ceramics react with corrosive gas or plasma to form halides,
Since it has a high melting point and is stable, it can have excellent corrosion resistance.

【0027】また、本発明のダミーウェハによれば、平
均結晶粒子径を8μm以下で、気孔率が0.2%以下で
あることから、緻密なセラミックスとして腐食の進行を
防止でき、耐食性をより高くすることができる。
Further, according to the dummy wafer of the present invention, since the average crystal grain size is 8 μm or less and the porosity is 0.2% or less, it is possible to prevent the progress of corrosion as a dense ceramic and to improve the corrosion resistance. can do.

【0028】さらに、本発明のダミーウェハによれば、
副成分としてセリアを安定化剤に含むジルコニアを50
0〜50000重量ppm含有することから、急激な昇
温によるヒートショックに対する耐熱衝撃性を向上させ
ることができる。
Further, according to the dummy wafer of the present invention,
50 parts of zirconia containing ceria as a stabilizer as a sub ingredient
Since the content is 0 to 50,000 ppm by weight, it is possible to improve the thermal shock resistance against heat shock due to a rapid temperature rise.

【0029】本発明のダミーウェハによれば、アルミナ
を50〜80重量%、YAGを20〜50重量%含有す
るセラミックスからなることから、アルミナによって機
械的強度や硬度を高くできるとともに、YAGによって
腐食性ガスやそのプラズマに対する耐食性を優れたもの
にすることができる。
According to the dummy wafer of the present invention, since it is made of ceramics containing 50 to 80% by weight of alumina and 20 to 50% by weight of YAG, alumina can increase mechanical strength and hardness and can be corrosive by YAG. The corrosion resistance to gas and its plasma can be made excellent.

【0030】また、本発明のダミーウェハによれば、上
記アルミナの平均結晶粒子径が2〜10μm、YAGの
平均結晶粒子径が1.5〜5μmで、かつ上記YAGの
平均結晶粒子径に対する上記アルミナの平均結晶粒子径
の比が1より大きくて7より小さいことから、セラミッ
クス中の気孔を減らし、曲げ強度や硬度を向上させて、
プラズマ中において腐食が進行するのを抑制することが
できる。また、破壊靱性値を適当な値に押さえて快削
性、加工性を得ることができる。
Further, according to the dummy wafer of the present invention, the average crystal grain diameter of the alumina is 2 to 10 μm, the average crystal grain diameter of YAG is 1.5 to 5 μm, and the alumina is relative to the average crystal grain diameter of the YAG. Since the ratio of the average crystal grain size of is larger than 1 and smaller than 7, it reduces the pores in the ceramics and improves the bending strength and hardness,
It is possible to suppress the progress of corrosion in plasma. Further, the fracture toughness value can be suppressed to an appropriate value to obtain free-cutting property and workability.

【0031】さらに、本発明のダミーウェハによれば、
気孔率が0.2%以下であることから、緻密なセラミッ
クスとして腐食の進行を防止でき耐食性をより高くする
ことができる。
Further, according to the dummy wafer of the present invention,
Since the porosity is 0.2% or less, the progress of corrosion can be prevented as a dense ceramic and the corrosion resistance can be further enhanced.

【0032】さらにまた、本発明のダミーウェハによれ
ば、相対反射率が70%以上であることから、光学式セ
ンサを用いた測定の検知精度を高くすることができる。
Furthermore, according to the dummy wafer of the present invention, since the relative reflectance is 70% or more, it is possible to improve the detection accuracy of the measurement using the optical sensor.

【0033】またさらに、少なくとも一方の主面の表面
粗さが、(Ra)で0.1〜0.4μmであることか
ら、光学系センサの光波が散乱することなく、より高い
反射率を得ることができる。
Furthermore, since the surface roughness of at least one of the main surfaces is (Ra) of 0.1 to 0.4 μm, the light wave of the optical system sensor is not scattered and a higher reflectance is obtained. be able to.

【0034】また、本発明のダミーウェハは、少なくと
もアルミナ粉末及びイットリア粉末を添加、混合してな
る原料粉末を所定形状に成形した後、得られた成形体を
300〜600℃で脱脂した後、大気雰囲気中にて加熱
し、約1200℃より昇温速度を15〜20℃/時間と
するとともに、3〜6時間毎に3〜10時間の長さで温度
を一定に保持し、1500〜1750℃の最高温度で焼
成してなることから、急激な収縮を防止し、緻密で、高
強度な灰白色の遮光性を有するダミーウェハを得ること
ができる。
In the dummy wafer of the present invention, at least alumina powder and yttria powder are added and mixed to form a raw material powder into a predetermined shape, and the obtained formed body is degreased at 300 to 600 ° C. It is heated in the atmosphere and the temperature rising rate is set to 15 to 20 ° C / hour from about 1200 ° C, and the temperature is kept constant for 3 to 10 hours every 3 to 6 hours, and 1500 to 1750 ° C. Since it is fired at the highest temperature, it is possible to prevent a rapid shrinkage, obtain a dense, high-strength gray-white dummy wafer having a light-shielding property.

【0035】さらに、本発明のダミーウェハを用いる検
出方法であることから、半導体製造工程における成膜工
程やエッチング工程等でその成膜やエッチング条件等を
正確に探査することができる。
Further, since it is the detection method using the dummy wafer of the present invention, it is possible to accurately search the film forming and etching conditions in the film forming step and the etching step in the semiconductor manufacturing process.

【0036】[0036]

【発明の実施の形態】本発明のダミーウェハは、例えば
図1に示すようにその一部にオリエンテーションフラッ
トを有するものであり、半導体製造工程におけるドライ
エツチングプロセスや成膜プロセス等の各プロセスにお
いて使用されるハロゲン系腐食性ガスあるいはそのプラ
ズマ中でその成膜やエッチング条件等を探査するために
用いられるものであり、上記ハロゲン系腐食性ガスとし
てはSF6、CF4、CHF3、ClF3、NF3、C
48、HF等のフッ素系ガス、Cl2、HCl、BC
3、CCl4等の塩素系ガス、あるいはBr2、HB
r、BBr3等の臭素系ガス等があり、これらハロゲン
系腐食性ガス雰囲気下でマイクロ波や高周波が導入され
るとこれらのガスがプラズマ化されることになり、ま
た、エッチング効果をより高めるために、ハロゲン系腐
食性ガスとともに、Arなどの不活性ガスを導入してプ
ラズマを発生させることもある。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The dummy wafer of the present invention has an orientation flat in a part thereof as shown in FIG. 1, and is used in each process such as a dry etching process and a film forming process in a semiconductor manufacturing process. The halogen-based corrosive gas used in the present invention is used for exploring the film forming and etching conditions of the halogen-based corrosive gas, and examples of the halogen-based corrosive gas include SF 6 , CF 4 , CHF 3 , ClF 3 and NF. 3 , C
Fluorine gas such as 4 F 8 and HF, Cl 2 , HCl, BC
l 3 , chlorine gas such as CCl 4 , or Br 2 , HB
There are bromine-based gases such as r and BBr 3 , and when microwaves or high frequencies are introduced in these halogen-based corrosive gas atmospheres, these gases are turned into plasma, and the etching effect is further enhanced. Therefore, plasma may be generated by introducing an inert gas such as Ar together with the halogen-based corrosive gas.

【0037】本発明は、これらハロゲン系腐食性ガスや
そのプラズマに曝されるダミーウェハを、イットリアと
アルミナの化合物を主結晶相とするセラミックスから形
成したものであり、この主結晶相をYAG(イットリウ
ム・アルミニウム・ガーネット)、あるいはYAGとア
ルミナ、またはYAGとイットリアからなるセラミック
スとしたものである。
In the present invention, a dummy wafer exposed to these halogen-based corrosive gas and its plasma is formed of ceramics containing a compound of yttria and alumina as a main crystal phase, and the main crystal phase is YAG (yttrium). -Aluminum garnet), or ceramics composed of YAG and alumina, or YAG and yttria.

【0038】これらイットリアとアルミナの化合物から
なるセラミックスは、ハロゲン系腐食性ガスであるフッ
素系ガスと反応すると主にYF3、AlF3を生成し、ま
た、塩素系ガスと反応するとYCl3、AlCl3を生成
するが、イットリアのハロゲン化物の融点(YF3:1
152℃、YCl3:680℃)は、従来のシリコンや
石英、アルミナ質セラミックスとの反応により生成され
るハロゲン化物の融点(SiF4:−90℃、SiC
4:−70℃、AlF3:1040℃、AlCl3:1
78℃)より高いためハロゲン系腐食性ガスやそのプラ
ズマに高温で曝されたとしても安定した耐食性を具備す
る。
These ceramics composed of yttria and alumina compounds mainly produce YF 3 and AlF 3 when they react with a fluorine-based gas which is a halogen-based corrosive gas, and YCl 3 and AlCl when they react with a chlorine-based gas. 3 generates a but, melting halides of yttria (YF 3: 1
152 ° C., YCl 3 : 680 ° C.) is the melting point (SiF 4 : −90 ° C., SiC of a conventional halide produced by reaction with silicon, quartz, or alumina ceramics).
l 4: -70 ℃, AlF 3 : 1040 ℃, AlCl 3: 1
Since it is higher than 78 ° C., it has stable corrosion resistance even when exposed to a halogen-based corrosive gas or its plasma at a high temperature.

【0039】しかしながら、イットリア単体では焼結性
が非常に低く、その気孔率は2%以上存在し、緻密体を
得ることはできず、ハロゲン系腐食性ガスやプラズマに
対する耐食性も著しく低下する。これに対し、アルミナ
との化合物とすることにより気孔率が減少し、緻密なセ
ラミックスを得られ、イットリアのハロゲン化物の生成
によりアルミナ成分のハロゲン化物生成も抑えられるこ
ととなる。
However, yttria alone has a very low sinterability, its porosity is 2% or more, a dense body cannot be obtained, and the corrosion resistance to halogen-based corrosive gas and plasma is significantly lowered. On the other hand, by using a compound with alumina, the porosity is reduced, dense ceramics can be obtained, and the formation of yttria halide can suppress the formation of halide of the alumina component.

【0040】そこで、本発明者らはイットリアとアルミ
ナの化合物を主結晶相とすることにより、ハロゲン系腐
食性ガスやプラズマとの反応により形成されるハロゲン
化物の融点を高くするとともに、一次原料を1〜2μm
程度に調整して焼結性を高め、平均結晶粒子径を8μm
以下、気孔率0.2%以下の緻密体として、機械的強度
が高く、腐食を受けやすい気孔のエッジが非常に少ない
ものとした。
Therefore, the present inventors use the compound of yttria and alumina as the main crystal phase to increase the melting point of the halide formed by the reaction with the halogen-based corrosive gas or plasma, and to use the primary raw material as the primary raw material. 1-2 μm
Adjusting the degree to increase the sinterability, the average crystal grain size is 8μm
Hereafter, a dense body having a porosity of 0.2% or less has high mechanical strength and has very few pore edges that are susceptible to corrosion.

【0041】これにより酸洗浄工程においても腐食しに
くく何回でも使用でき、非常に腐食性の強いクリーニン
グガスを用いても発塵や汚染を防止できる、高耐食性の
ダミーウェハを得ることができる。
As a result, it is possible to obtain a highly corrosion-resistant dummy wafer which is resistant to corrosion even in the acid cleaning step and can be used any number of times, and which can prevent dusting and contamination even when a highly corrosive cleaning gas is used.

【0042】なお、セラミックスの結晶相についてはX
線回折で、気孔率についてはアルキメデス法によりそれ
ぞれ求めることができる。
Regarding the crystal phase of ceramics, X
By the line diffraction, the porosity can be obtained by the Archimedes method.

【0043】ここで、イットリアとアルミナの組成比率
は下式に示す組成比においてYAGが形成される。そし
て、この比率を下式範囲以外に種々変化させると、YA
Gとアルミナ、あるいはYAGとイットリアの混合相が
得られる。 (式) A+B=1 0.365≦A≦0.385 A:イットリアのモル量 0.615≦B≦0.635 B:アルミナのモル量 また、イットリアとアルミナの化合物からなるセラミッ
クスの耐熱衝撃性を向上させるために、副成分としてセ
リアを安定化剤に含む正方晶のジルコニアを500〜5
0000ppm添加することで、上記セラミックスの耐
食性を損なうことなく、イットリアとアルミナの化合物
からなる焼結体中にジルコニアを分散させることによ
り、熱衝撃時に発生するクラックの進展をジルコニアが
妨げることから、高い耐熱衝撃性を有することができ、
熱変化によって生じる歪みに対する強度が高く、クリー
ニングガスの昇温時間を短くした場合でも割れ等の発生
しにくいものとなる。
Here, YAG is formed at the composition ratio of yttria and alumina at the composition ratio shown in the following formula. Then, if this ratio is variously changed to a range other than the following formula range, YA
A mixed phase of G and alumina or YAG and yttria is obtained. (Formula) A + B = 1 0.365 ≦ A ≦ 0.385 A: Yttria molar amount 0.615 ≦ B ≦ 0.635 B: Alumina molar amount Also, the thermal shock resistance of ceramics composed of yttria and alumina compounds. In order to improve the temperature, tetragonal zirconia containing ceria as a secondary component in a stabilizer is added in an amount of 500 to 5
By adding 0000 ppm, it is possible to disperse zirconia in a sintered body composed of a compound of yttria and alumina without impairing the corrosion resistance of the above-mentioned ceramics, so that the progress of cracks generated during thermal shock is prevented by zirconia. Can have thermal shock resistance,
The strength against strain caused by heat change is high, and cracks and the like are less likely to occur even when the temperature rising time of the cleaning gas is shortened.

【0044】これは、セラミックス中のジルコニアを正
方晶の結晶形態で存在させ、耐熱衝撃性ΔTが100℃
以上あるものとして、熱衝撃により発生するクラックの
進展を正方晶のジルコニアが単斜晶へと相変態を起こす
ことでクラックの進展エネルギーを吸収させることによ
り防止するものである。
This is because zirconia in ceramics is present in a tetragonal crystal form and the thermal shock resistance ΔT is 100 ° C.
As described above, the development of cracks caused by thermal shock is prevented by absorbing the propagation energy of cracks by causing the phase transformation of tetragonal zirconia into monoclinic crystals.

【0045】また、上記ジルコニアを正方晶で安定化さ
せるための安定化剤としては、セリアを用いることによ
って、ランプ加熱で100〜200℃の温度に対するジ
ルコニアの熱劣化を防止でき、上記セリアの添加量はジ
ルコニア100重量%に対し、1重量%以上添加すれ
ば、ジルコニア成分の安定化を図ることができる。
By using ceria as a stabilizer for stabilizing the zirconia in the tetragonal system, thermal deterioration of the zirconia to a temperature of 100 to 200 ° C. can be prevented by heating the lamp, and the addition of the ceria is performed. The amount of zirconia can be stabilized by adding 1% by weight or more to 100% by weight of zirconia.

【0046】上記ジルコニアの含有量が500重量pp
m未満となると、セラミックスの耐熱衝撃性が低下し、
ダミーウェハに割れやクラックが発生しやすく、一方、
50000重量ppmを超えると、ジルコニアの耐食性
が劣り、ハロゲン系腐食性ガス又はそのプラズマによる
腐食を受けやすくなる。
The zirconia content is 500 weight pp.
If it is less than m, the thermal shock resistance of the ceramics decreases,
Cracks and cracks are likely to occur on the dummy wafer, while
When it exceeds 50,000 ppm by weight, the corrosion resistance of zirconia is poor and it becomes susceptible to corrosion by a halogen-based corrosive gas or its plasma.

【0047】なお、これら成分の含有量はICP発光分
析又は蛍光X線で求めることができる。
The contents of these components can be determined by ICP emission analysis or fluorescent X-ray.

【0048】また、本発明のダミーウェハは、相対反射
率を70%以上とすることが好ましい。これはダミーウ
ェハの上面に半導体素子を搭載する際の位置決めや、成
膜処理等のタイミングの計測、ウェハの搬送等の制御
を、可視光や紫外線等の光学的効果を利用した透過式あ
るいは反射式の光学系センサで検知して行うため、可視
光等の光波がダミーウェハを透過したり散乱したりする
のを防止して、検知漏れのない高精度な検知を行うため
である。
Further, the dummy wafer of the present invention preferably has a relative reflectance of 70% or more. This is a transmission type or a reflection type that uses optical effects such as visible light and ultraviolet rays to control the positioning when mounting semiconductor elements on the upper surface of a dummy wafer, the timing measurement of film formation processing, and the transfer of wafers. This is because the optical system sensor detects the light wave such as visible light and prevents the light wave such as visible light from passing through or scattering through the dummy wafer, thereby performing high-precision detection without detection omission.

【0049】なお、上記ダミーウェハの反射率を70%
以上とするには、セラミックスを遮光性とするととも
に、表面粗さを小さくする必要がある。
The reflectance of the dummy wafer is 70%.
To achieve the above, it is necessary to make the ceramics light-shielding and reduce the surface roughness.

【0050】一般に、セラミックスは高純度になるにつ
れ透光性を有するが、本発明のダミーウェハにおいて
は、ジルコニアを500〜50000重量ppm含有さ
せることによって、相対的にイットリアとアルミナの化
合物からなるセラミックスの純度を低下させるととも
に、後述するように製法に焼成条件を特定することで遮
光性を有するように調整することができる。
Generally, ceramics have a light-transmitting property as they become higher in purity. However, in the dummy wafer of the present invention, when zirconia is contained in an amount of 500 to 50,000 ppm by weight, a ceramic composed of a compound of yttria and alumina is relatively contained. The purity can be reduced and the light-shielding property can be adjusted by specifying firing conditions in the production method as described later.

【0051】ここで、上記イットリアとアルミナの化合
物を主結晶相とし、この主結晶相をYAG、あるいはY
AGとアルミナ、またはYAGとイットリアからなるセ
ラミックスからなるダミーウェハの製造方法を説明す
る。
Here, the above yttria-alumina compound is used as the main crystal phase, and this main crystal phase is YAG or Y
A method of manufacturing a dummy wafer made of a ceramic composed of AG and alumina or YAG and yttria will be described.

【0052】先ず、主結晶相をYAG、YAGとアルミ
ナ、またはYAGとイットリアからなるセラミックスを
用いる場合は、出発原料としてアルミナ粉末、YAG粉
末、イットリア粉末と必要に応じて焼結助剤等の助剤成
分を用意する。
First, when ceramics composed of YAG, YAG and alumina, or YAG and yttria as the main crystal phase is used, alumina powder, YAG powder, yttria powder as a starting material and, if necessary, auxiliary agents such as a sintering aid are used. Prepare the ingredients.

【0053】そして、これらの粉末を所定量、添加混合
し、さらにワックスエマルジョン(ワックス+乳化
剤)、PVA(ポリビニルアルコール)、PEG(ポリ
エチレングリコール)等の所望の有機バインダーを添加
混合し、混練してスラリーを得るか、あるいは混練乾燥
させて造粒粉を得る。
Then, a predetermined amount of these powders is added and mixed, and further, a desired organic binder such as wax emulsion (wax + emulsifier), PVA (polyvinyl alcohol), PEG (polyethylene glycol) is added and mixed, and kneaded. A slurry is obtained or kneaded and dried to obtain granulated powder.

【0054】次いで、上記スラリーを鋳込成形法、射出
成形法、ドクターブレード法等のテープ成形法により所
定形状に成形するか、もしくは上記造粒粉を型内に充填
してプレス成形等の一軸加圧成形法や、ラバープレス成
形等の等加圧成形法を用いて所定形状に成形する。
Next, the slurry is molded into a predetermined shape by a tape molding method such as a casting method, an injection molding method, a doctor blade method, or the granulated powder is filled in a mold and uniaxially pressed. It is molded into a predetermined shape by using a pressure molding method or an equal pressure molding method such as rubber press molding.

【0055】しかる後、得られた成形体を300〜60
0℃で脱脂した後、大気雰囲気中にて加熱し、1200
℃付近から昇温速度15〜20℃/時間として昇温カー
ブを緩やかにし、3〜6時間毎に3〜10時間の長さで
温度を一定に保持することが重要である。
After that, the obtained molded body is 300 to 60
After degreasing at 0 ° C, heat in air atmosphere to 1200
It is important that the temperature rising rate is 15 to 20 ° C./hour from around 0 ° C. to make the temperature rising curve gentle and to keep the temperature constant for a period of 3 to 10 hours every 3 to 6 hours.

【0056】上記昇温速度は、従来は30℃/時間程度
としていたが、大気雰囲気中でのYAG等材質の急激な
収縮による焼成割れを防止するため、1200℃付近か
ら昇温カーブを緩やかにして、製品の温度バラツキを小
さくするようにして焼成を行うために15〜20℃/時
間とすることが好ましい。上記昇温速度が15℃未満と
なると、焼成時間ばかりが延び製作に長時間を要す。一
方、昇温速度が20℃を超えると、焼成割れ、クラック
が発生しやすくなる。
The above-mentioned temperature rising rate has been conventionally about 30 ° C./hour, but the temperature rising curve is made gentle from around 1200 ° C. in order to prevent firing cracking due to abrupt shrinkage of a material such as YAG in the atmosphere. Therefore, it is preferable to set the temperature to 15 to 20 ° C./hour in order to perform the firing so as to reduce the temperature variation of the product. If the rate of temperature rise is less than 15 ° C., only the firing time is extended and the production takes a long time. On the other hand, if the heating rate exceeds 20 ° C., firing cracks and cracks are likely to occur.

【0057】また、上記昇温カーブについても、従来は
連続したカーブとしていたが、昇温速度と同様の理由か
ら、3〜6時間毎に3〜10時間の長さで温度を一定に
保持するパターンとすることが好ましい。上記一定温度
に保持する間隔が3時間未満、または保持時間が3時間
未満となると、製品の温度バラツキが押さえられず、焼
成割れ、クラックが発生しやすい。一方、温度キープの
間隔が6時間を超える場合、または保持時間が10時間
を超えると、焼成時間ばかりが延び、製作に長時間を要
してしまう。
Also, the above temperature rising curve is conventionally a continuous curve, but for the same reason as the temperature rising rate, the temperature is kept constant for every 3 to 6 hours for a length of 3 to 10 hours. The pattern is preferable. When the interval for holding at the above-mentioned constant temperature is less than 3 hours or the holding time is less than 3 hours, the temperature variation of the product cannot be suppressed and firing cracks and cracks are likely to occur. On the other hand, if the temperature keeping interval exceeds 6 hours, or if the holding time exceeds 10 hours, only the firing time is extended and it takes a long time to manufacture.

【0058】本発明で使用するイットリアやYAG等を
含む成形体の収縮挙動を調べると、アルミナ99.5%
の成形体と比べて急激な収縮をすることが判った。本発
明の成形体における焼成時の収縮挙動を調べると、例え
ばアルミナ99.5%の成形体と比べて急激な収縮をす
ることが判る。即ち、アルミナ99.5%の成形体の収
縮は、1100℃付近から始まり1640℃付近で終了
するのに対し、本発明のようにイットリアやYAGを含
有する材質の場合、これら材料は微粉末であることか
ら、脱脂しにくく、大気雰囲気焼成においては、収縮が
1300℃程度から始まり1700℃付近で終了する。
When the shrinkage behavior of the molded body containing yttria, YAG, etc. used in the present invention was examined, it was 99.5% alumina.
It was found that the product contracted more rapidly than the molded product of No. Examination of the shrinkage behavior of the molded product of the present invention during firing reveals that the molded product undergoes rapid shrinkage as compared with, for example, a molded product of 99.5% alumina. That is, the shrinkage of a molded body of 99.5% alumina starts at around 1100 ° C. and ends at around 1640 ° C., whereas in the case of the material containing yttria or YAG as in the present invention, these materials are fine powders. Therefore, degreasing is difficult, and shrinkage starts at about 1300 ° C. and finishes at around 1700 ° C. in air atmosphere firing.

【0059】そこで、大気雰囲気中での急激な収縮によ
る焼成割れを防ぐために、1200℃付近から昇温カー
ブを緩やかにして製品の温度バラツキを小さくするとと
もに、1500〜1750℃の温度範囲で焼成すること
により、十分に焼結が進み緻密化するとともに、アルミ
ナ粒子やYAG粒子が異常粒成長することなく、曲げ強
度、硬度、破壊靱性値等の機械的特性が優れるセラミッ
クスを得ることができる。
Therefore, in order to prevent firing cracking due to abrupt shrinkage in the air atmosphere, the temperature rise curve is made gentle from around 1200 ° C. to reduce the temperature variation of the product, and firing is performed in the temperature range of 1500 to 1750 ° C. As a result, it is possible to obtain a ceramic that is sufficiently sintered and densified, and has excellent mechanical properties such as bending strength, hardness, and fracture toughness value without abnormal grain growth of alumina particles and YAG particles.

【0060】ここで、大気雰囲気中にて1500℃未満
の温度範囲で焼成すると、焼結が不十分となり機械的強
度が低下することとなる。一方、1750℃を超える
と、オーバーシンターとなり異常粒成長を起こし、気孔
率が増加するとともに機械特性が低下する。
Here, if firing is carried out in the air atmosphere in a temperature range of less than 1500 ° C., the sintering becomes insufficient and the mechanical strength is lowered. On the other hand, if the temperature exceeds 1750 ° C., it becomes oversinter, abnormal grain growth occurs, the porosity increases and the mechanical properties deteriorate.

【0061】また、焼成雰囲気を大気雰囲気中とするこ
とによって、灰白色の遮光性を有するセラミックスを得
ることができる。これに対し、従来は真空中、または還
元性雰囲気中にて1750〜1900℃の温度で焼成し
ていたため透光性を有するものであった。
Further, by setting the firing atmosphere to be the atmospheric atmosphere, it is possible to obtain a grayish white light-shielding ceramic. On the other hand, in the past, it was transparent in that it was fired at a temperature of 1750 to 1900 ° C. in a vacuum or a reducing atmosphere.

【0062】最後に、得られたセラミックスの表面をダ
イヤモンド砥石や遊離砥粒を用いたラップ加工等で加工
することによって製作される。
Finally, the surface of the obtained ceramic is processed by lapping with a diamond grindstone or loose abrasive grains.

【0063】次いで、本発明の他の実施形態として、ア
ルミナを主成分とし、副成分としてYAGを含有したセ
ラミックスからなるダミーウェハについて説明する。
Next, as another embodiment of the present invention, a dummy wafer made of ceramics containing alumina as a main component and YAG as a sub-component will be described.

【0064】上記セラミックスは、アルミナを50〜8
0重量%、YAGを20〜50重量%含有するセラミッ
クスからなることを特徴とするものであり、YAGはア
ルミナの粒成長を抑制するため、セラミックスを緻密化
し、曲げ強度及び硬度を向上させることができる。
The above-mentioned ceramic contains alumina in an amount of 50 to 8
It is characterized by comprising 0% by weight and ceramics containing 20 to 50% by weight of YAG. YAG suppresses the grain growth of alumina, and therefore densifies the ceramics and improves bending strength and hardness. it can.

【0065】上記アルミナの含有量が50重量%未満と
なると、主成分がYAGとなり、セラミックスの機械的
特性がYAGの機械的特性に支配されることになり、曲
げ強度や硬度がYAGを含まないアルミナ質セラミック
スより大幅に低下する。一方、80重量%を超えると、
YAGの含有量が少ないことからアルミナの粒成長を抑
制する効果が小さく、セラミックスを緻密化できず、曲
げ強度や硬度が低下するとともに、耐食性が低下する恐
れがある。
When the alumina content is less than 50% by weight, the main component is YAG, and the mechanical properties of the ceramics are governed by the mechanical properties of YAG, and the bending strength and hardness do not include YAG. Significantly lower than alumina ceramics. On the other hand, if it exceeds 80% by weight,
Since the content of YAG is small, the effect of suppressing the grain growth of alumina is small, the ceramics cannot be densified, and the bending strength and hardness decrease, and the corrosion resistance may decrease.

【0066】また、セラミックス中における上記アルミ
ナの平均結晶粒子径が2〜10μm、YAGの平均結晶
粒子径が1.5〜5μmで、かつ上記YAGの平均結晶
粒子径に対する上記アルミナの平均結晶粒子径の比が1
より大きく、7より小さくすることが好ましく、これに
よりセラミックス中の気孔を減らし、気孔率を0.2%
以下とすることにより、曲げ強度や硬度を向上させて、
プラズマ中において腐食が進行するのを抑制することが
できる。さらに、破壊靱性値を適当な値に押さえて快削
性、加工性を得ることができる。
In the ceramics, the average crystal grain size of alumina is 2 to 10 μm, the average crystal grain size of YAG is 1.5 to 5 μm, and the average crystal grain size of alumina is the average crystal grain size of YAG. Ratio of 1
It is preferable to make it larger and smaller than 7, so that the porosity in the ceramic is reduced and the porosity is 0.2%.
By increasing the bending strength and hardness,
It is possible to suppress the progress of corrosion in plasma. Further, the fracture toughness value can be suppressed to an appropriate value to obtain free-cutting property and workability.

【0067】またさらに、上記YAGの平均結晶粒子径
に対するアルミナの平均結晶粒子径の比が1より大き
く、かつ7未満とすることが好ましく、YAGの平均結
晶粒子径がアルミナの平均結晶粒子径より小さいことか
ら、4点曲げ強度が300MPa以上、ビッカース硬度
が15GPa以上にまで向上させることができ、破壊靱
性値も維持することができる。
Further, it is preferable that the ratio of the average crystal particle diameter of alumina to the average crystal particle diameter of YAG is larger than 1 and less than 7, and the average crystal particle diameter of YAG is larger than the average crystal particle diameter of alumina. Since it is small, the four-point bending strength can be improved to 300 MPa or more and the Vickers hardness can be improved to 15 GPa or more, and the fracture toughness value can be maintained.

【0068】なお、アルミナの平均結晶粒子径を3〜7
μm、YAGの平均結晶粒子径を1.8〜2.5μmの
範囲とすることがより好ましい。
The average crystal grain size of alumina is 3 to 7
It is more preferable that the average crystal grain size of μm and YAG is in the range of 1.8 to 2.5 μm.

【0069】上述の範囲内にあるアルミナ及びYAGか
らなるセラミックスは、高強度、高硬度を有するととも
に、耐熱衝撃性(△T)を150℃以上とすることがで
き、半導体製造工程等の短時間に高温にするような環境
下で使用しても熱衝撃で破損するのを防止して、繰り返
しの使用に耐え得るダミーウェハを得ることができる。
Ceramics composed of alumina and YAG within the above range have high strength and hardness, and can have a thermal shock resistance (ΔT) of 150 ° C. or higher, and can be used for a short time in a semiconductor manufacturing process or the like. It is possible to obtain a dummy wafer that can withstand repeated use by being prevented from being damaged by thermal shock even when used in an environment where the temperature is extremely high.

【0070】また、本発明のダミーウェハは、相対反射
率を70%以上とすることが好ましい。これはダミーウ
ェハの上面に半導体素子を搭載する際の位置決めや、成
膜処理等のタイミングの計測、ウェハの搬送等の制御
を、可視光や紫外線等の光学的効果を利用した透過式あ
るいは反射式の光学系センサで検知して行うため、可視
光等の光波がダミーウェハを透過したり散乱したりする
のを防止して、検知漏れのない高精度な検知を行うため
である。
The dummy wafer of the present invention preferably has a relative reflectance of 70% or more. This is a transmission type or a reflection type that uses optical effects such as visible light and ultraviolet rays to control the positioning when mounting semiconductor elements on the upper surface of a dummy wafer, the timing measurement of film formation processing, and the transfer of wafers. This is because the optical system sensor detects the light wave such as visible light and prevents the light wave such as visible light from passing through or scattering through the dummy wafer, thereby performing high-precision detection without detection omission.

【0071】なお、上記ダミーウェハの反射率を70%
以上とするには、セラミックスを遮光性とするととも
に、表面粗さを小さくする必要がある。
The reflectance of the dummy wafer is 70%.
To achieve the above, it is necessary to make the ceramics light-shielding and reduce the surface roughness.

【0072】一般に、セラミックスは高純度になるにつ
れ透光性を有するが、本発明のダミーウェハにおいて
は、後述するように製法における焼成条件を特定するこ
とで遮光性を有するように調整することができる。
Generally, ceramics have a light-transmitting property as they become higher in purity, but the dummy wafer of the present invention can be adjusted to have a light-shielding property by specifying firing conditions in the manufacturing method as described later. .

【0073】また、セラミックスの少なくとも一方の主
面を研磨によって表面粗さを(Ra)で0.1〜0.4
μmとしておくことが好ましく、光学系センサの光波が
散乱することなく、より高い反射率を得ることができ
る。
At least one main surface of the ceramic is polished to have a surface roughness (Ra) of 0.1 to 0.4.
It is preferable that the thickness is set to μm, and higher reflectance can be obtained without scattering of light waves of the optical system sensor.

【0074】ここで、(Ra)が0.1μm未満のとき
は、より高い反射率は得られるが加工が困難となる。一
方、(Ra)が0.4μmを超えるときは、光波の散乱
が大きくなり、高い反射率を得ることができない。
Here, when (Ra) is less than 0.1 μm, higher reflectance can be obtained but processing becomes difficult. On the other hand, when (Ra) exceeds 0.4 μm, the scattering of light waves becomes large and a high reflectance cannot be obtained.

【0075】なお、表面粗さをRa0.1〜0.4μm
とするには、より番手の高いダイヤモンド砥石、例えば
#600以上の砥石などを用いて加工すれば良く、より
好ましくは遊離砥粒を用いたラップ加工などを行うと良
い。
The surface roughness Ra is 0.1 to 0.4 μm.
To achieve this, a diamond grindstone having a higher count, for example, a grindstone of # 600 or more, may be used for processing, and more preferably lapping using free abrasive grains may be performed.

【0076】また、上記相対反射率は、ダミーウェハに
対して垂直に設置した赤色LEDを発光部とする反射式
センサを用いた検知機により測定した。
Further, the relative reflectance was measured by a detector using a reflection type sensor having a red LED as a light emitting portion, which was installed perpendicularly to the dummy wafer.

【0077】さらに、本発明のダミーウェハを成膜時の
膜厚モニターとして用いる場合には、固有電気抵抗値を
制御して膜厚を調整するか、シリコン等のウェハでの実
測値に対して数値補正することにより、適用することが
できる。
Furthermore, when the dummy wafer of the present invention is used as a film thickness monitor during film formation, the specific electric resistance value is controlled to adjust the film thickness, or a numerical value is obtained with respect to an actually measured value on a wafer such as silicon. It can be applied by correcting.

【0078】ここで、上記アルミナを主成分とし、副成
分としてYAGを含有したセラミックスからなるダミー
ウェハの製造方法を説明する。
Now, a method for manufacturing a dummy wafer made of ceramics containing alumina as a main component and YAG as a sub-component will be described.

【0079】先ず、出発原料としてアルミナ粉末とYA
G粉末及び必要に応じて焼結助剤等の助剤成分を用意す
る。アルミナ粉末はアルミナ純度が95%以上を有する
とともに、平均粒子径が1〜15μm、BET比表面積
が1〜4m2/gのものを用いることが好ましい。
First, alumina powder and YA were used as starting materials.
G powder and, if necessary, auxiliary components such as sintering auxiliary are prepared. It is preferable to use alumina powder having an alumina purity of 95% or more, an average particle diameter of 1 to 15 μm, and a BET specific surface area of 1 to 4 m 2 / g.

【0080】また、YAG粉末は、アルミナ粉末とイッ
トリア粉末を上述の実施形態と同様の割合で混合して1
000〜1600℃で仮焼した後、これらを粉砕するこ
とにより得ることができ、平均粒子径0.6〜1.2μ
m、BET比表面積2〜5m2/gの粉末を用いること
が好ましい。
The YAG powder was prepared by mixing alumina powder and yttria powder in the same ratio as in the above-mentioned embodiment, and
It can be obtained by calcination after calcination at 000 to 1600 ° C., and average particle diameter of 0.6 to 1.2 μ.
It is preferable to use a powder having a BET specific surface area of 2 to 5 m2 / g.

【0081】そして、上記アルミナ粉末を50〜80重
量%、上記YAG粉末を20〜50重量%の範囲で混合
し、さらに所望の有機バインダーを添加混合し、混練し
てスラリーを作製するか、あるいは混練乾燥させて造粒
粉を作製する。
Then, the above alumina powder is mixed in the range of 50 to 80% by weight and the above YAG powder is mixed in the range of 20 to 50% by weight, and further a desired organic binder is added and mixed and kneaded to prepare a slurry, or Knead and dry to produce granulated powder.

【0082】次いで、所定形状の成形体を得、得られた
成形体を上述の実施形態と同様な焼成条件にて焼成する
ことによって、灰白色で遮光性を有するセラミックスを
得ることができ、十分に焼結が進み緻密化するととも
に、アルミナ粒子やYAG粒子が異常粒成長することな
く、曲げ強度、硬度、破壊靱性値等の機械的特性が優れ
たセラミックスを得ることができる。
Next, a green body having a predetermined shape is obtained, and the obtained green body is fired under the same firing conditions as those of the above-mentioned embodiment, whereby a grayish white and light-shielding ceramic can be obtained. It is possible to obtain a ceramic that is excellent in mechanical properties such as bending strength, hardness, and fracture toughness value without causing abnormal grain growth of alumina particles and YAG particles as the sintering progresses and becomes dense.

【0083】最後に、得られたセラミックスの表面をダ
イヤモンド砥石や遊離砥粒を用いたラップ加工等で加工
することによって、本発明のダミーウェハを得ることが
できる。
Finally, the dummy wafer of the present invention can be obtained by processing the surface of the obtained ceramics by lapping using a diamond grindstone or loose abrasive grains.

【0084】このようにして得られたダミーウェハは、
その相対反射率が70%以上となり、半導体製造工程に
おける成膜工程やエッチング工程等でその成膜やエッチ
ング条件等を探査するために、例えば半導体素子を搭載
する際の位置決めや、成膜処理等のタイミングの計測、
ウェハの搬送等の制御を、可視光や紫外線等の光学的効
果を利用した光学系センサで検知して行うことができ
る。
The dummy wafer thus obtained is
The relative reflectance becomes 70% or more, and in order to investigate the film forming and etching conditions in the film forming process and etching process in the semiconductor manufacturing process, for example, positioning when mounting a semiconductor element, film forming process, etc. Timing measurement of
The control of wafer transportation and the like can be performed by detecting it with an optical system sensor that utilizes optical effects such as visible light and ultraviolet rays.

【0085】本発明のダミーウェハを用いることによ
り、腐食性の非常に強いクリーニングガスに対しても良
好な耐食性をもち、また、急激な昇温による熱衝撃によ
っても割れが生じにくく、相対反射率の高いダミーウェ
ハを構成することにより、クリーニング時間を大幅に短
縮し、光学式センサによる検知も正確に行うことができ
る。
By using the dummy wafer of the present invention, it has good corrosion resistance against a cleaning gas having a very strong corrosive property, and is less likely to be cracked by a thermal shock due to a rapid temperature rise. By constructing a high dummy wafer, the cleaning time can be significantly shortened and the detection by the optical sensor can be performed accurately.

【0086】なお、本発明のダミーウェハは上述の実施
形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱し
ない限り種々の変更は可能である。
The dummy wafer of the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made without departing from the gist of the present invention.

【0087】[0087]

【実施例】(実施例1)先ず、出発原料として、アルミ
ナ粉末、YAG粉末、イットリア粉末等を、表1に示す
割合で調合し、さらにイオン交換水とバインダーを添加
して混練乾燥させることにより造粒粉を作製した。得ら
れた造粒粉を金型内に充填し、プレス成形法にて直径6
0mm、厚さ5mmの円盤状をした成形体を得た。
Example 1 First, alumina powder, YAG powder, yttria powder, etc. were prepared as starting materials in the proportions shown in Table 1, and ion-exchanged water and a binder were further added and kneaded and dried. Granulated powder was produced. The obtained granulated powder is filled in a mold, and a diameter of 6 is obtained by a press molding method.
A disk-shaped compact having a thickness of 0 mm and a thickness of 5 mm was obtained.

【0088】次いで、得られた成形体を400℃で脱脂
し、1200℃より昇温速度を20℃/時間の範囲内と
し、約5時間毎に6時間程度の長さで温度を一定に保持
しながら、大気雰囲気中にて約1600℃の温度で焼成
した。
Then, the obtained molded body was degreased at 400 ° C., the temperature rising rate was set to be within the range of 20 ° C./hour from 1200 ° C., and the temperature was kept constant for about 6 hours every 5 hours. Meanwhile, firing was performed at a temperature of about 1600 ° C. in the air atmosphere.

【0089】しかる後、各セラミックスを厚み3mmに
研削加工した後、表面にラップ加工を施して鏡面にした
ダミーウェハ試料を得た。
Then, each ceramic was ground to a thickness of 3 mm, and then the surface was lapped to obtain a mirror wafer dummy wafer sample.

【0090】また、比較例として純度99.5重量%の
アルミナセラミックス及び石英からなり、上記と同様に
表面を鏡面にしたダミーウェハ試料を得た。
As a comparative example, a dummy wafer sample made of alumina ceramics having a purity of 99.5% by weight and quartz and having a mirror-finished surface was obtained in the same manner as above.

【0091】各ダミーウェハ試料の平均結晶粒子径を画
像解析装置(ルーゼックス)にて測定し、気孔率をアル
キメデス法により、表面粗さはJISB0601に基づ
き算術平均粗さ(Ra)を触針式表面粗さ計にて、4点
曲げ強度をJISR1601に準拠して求めた。
The average crystal grain size of each dummy wafer sample was measured by an image analyzer (Luzex), the porosity was measured by the Archimedes method, and the surface roughness was calculated according to JIS B0601. The four-point bending strength was determined by a gauge according to JIS R1601.

【0092】さらに、各試料をRIE(Reactiv
e Ion Etching)装置にセットして、Cl
2ガス雰囲気及びSF6ガス雰囲気中に3時間曝した後、
処理前後の重量の減少値から1分間当たりのエッチング
レートを算出した。
Furthermore, each sample was subjected to RIE (Reactiv).
e Ion Etching) device
After exposing to 2 gas atmosphere and SF 6 gas atmosphere for 3 hours,
The etching rate per minute was calculated from the weight reduction value before and after the treatment.

【0093】なお、上記エッチングレートの数値は、9
9.5重量%のアルミナセラミックスのエッチングレー
トを1としたときの相対比較で示した。
The numerical value of the etching rate is 9
The relative comparison is made assuming that the etching rate of 9.5 wt% alumina ceramics is 1.

【0094】また、各試料の耐熱衝撃性について調べる
ため、各セラミックス試料を3mm×4mm×40mm
の抗折試験片を作製し、所定の温度に加熱した後、水中
投下しセラミックス表面に発生するクラックの有無で耐
熱衝撃性を評価した。
Further, in order to investigate the thermal shock resistance of each sample, each ceramic sample was 3 mm × 4 mm × 40 mm.
The bending resistance test piece was prepared, heated to a predetermined temperature, and then dropped in water to evaluate the thermal shock resistance by the presence or absence of cracks generated on the ceramic surface.

【0095】なお、クラックの有無については、探傷液
により判断し、クラックの入らない最高温度差を耐熱衝
撃温度ΔTとした。
The presence or absence of cracks was judged by the flaw detection liquid, and the maximum temperature difference without cracks was defined as the thermal shock resistance temperature ΔT.

【0096】またさらに、表1に示すセラミックスを研
削、研磨してφ100mm、厚さ0.65mm、感知面
の表面粗さRaが0.1〜1.0μmのダミーウェハ試
料を作製し、得られたダミーウェハの相対反射率をダミ
ーウェハから30mmの距離で垂直に設置した赤色LE
D(600nm)を発光部とする反射式センサを用いた
検知機により測定した。
Further, the ceramics shown in Table 1 were ground and polished to prepare a dummy wafer sample having a diameter of 100 mm, a thickness of 0.65 mm, and a surface roughness Ra of the sensing surface of 0.1 to 1.0 μm. Red LE with the relative reflectance of the dummy wafer installed vertically at a distance of 30 mm from the dummy wafer
The measurement was performed by a detector using a reflection type sensor having D (600 nm) as a light emitting portion.

【0097】結果を表1に示す。The results are shown in Table 1.

【0098】[0098]

【表1】 [Table 1]

【0099】表1から明らかなように、本発明のダミー
ウェハ試料(No.2〜12)は、平均結晶粒子径が1
5.4μm以下、気孔率が0.5%以下となり、4点曲げ
強度が245〜265MPaと大きな値を示した。ま
た、Cl2ガスに対するエッチングレートの比が0.6
以下、SF6ガスに対するエッチングレートの比が0.
45以下と非常に高い耐食性を有していることが判る。
さらに、耐熱衝撃性は、100℃以上と大きくなってい
る。また、相対反射率はいずれも検知漏れの生じない実
用レベルの70%以上であった。
As is clear from Table 1, the dummy wafer samples (Nos. 2 to 12) of the present invention have an average crystal grain size of 1
It was 5.4 μm or less, the porosity was 0.5% or less, and the four-point bending strength was a large value of 245 to 265 MPa. In addition, the ratio of the etching rate to Cl 2 gas is 0.6.
Below, the ratio of the etching rate to the SF 6 gas is 0.
It can be seen that it has a very high corrosion resistance of 45 or less.
Furthermore, the thermal shock resistance is as high as 100 ° C. or higher. Further, the relative reflectance was 70% or more, which is a practical level at which detection omission did not occur.

【0100】特に、副成分としてジルコニアを500〜
50000重量ppm含有し、平均結晶粒径が8μm以
下の試料(No.2,4〜6,8〜10)は、気孔率が
0.2%以下の小さなものとなり、4点曲げ強度が255
MPa以上のより大きなものとなった。また、Cl2
スに対するエッチングレートの比が0.50以下、SF
6ガスに対するエッチングレートの比が0.24以下と
非常に耐食性が優れたものとできた。
Particularly, zirconia is added as an auxiliary component in an amount of 500-500.
The samples (No. 2, 4 to 6, 8 to 10) containing 50,000 ppm by weight and having an average crystal grain size of 8 μm or less have a porosity of 0.2% or less and a small four-point bending strength of 255.
It became larger than MPa. Further, the ratio of the etching rate to Cl 2 gas is 0.50 or less, SF
The ratio of the etching rate to 6 gases was 0.24 or less, and the corrosion resistance was excellent.

【0101】これに対し、比較例である試料(No.
1,13,14)は、Cl2ガスに対するエッチングレ
ートの比が0.41〜4.6、SF6ガスに対するエッ
チングレート比が1〜18.26と非常に耐食性が小さ
く、相対反射率も20〜65%と小さく、光センサによ
り十分に感知されないことが判った。
On the other hand, the sample (No.
1, 13 and 14) have a very low corrosion resistance with an etching rate ratio to Cl 2 gas of 0.41 to 4.6 and an etching rate ratio to SF 6 gas of 1 to 18.26, and a relative reflectance of 20. It was as small as ~ 65%, and it was found that it was not sufficiently sensed by the optical sensor.

【0102】(実施例2)次いで、アルミナとYAGの
含有量、アルミナとYAGの平均結晶粒子径を表2に示
す如くものとして、実施例1と同様の方法によってダミ
ーウェハ試料を作製した。
(Example 2) Next, a dummy wafer sample was prepared in the same manner as in Example 1, except that the contents of alumina and YAG and the average crystal grain size of alumina and YAG were as shown in Table 2.

【0103】また、比較例としてYAG及び純度99.
5重量%のアルミナセラミックスからなる試料をそれぞ
れ用意した。
As a comparative example, YAG and a purity of 99.
Samples made of 5 wt% alumina ceramics were prepared.

【0104】各試料を走査型電子顕微鏡にて観察し、ア
ルミナ及びYAGの各平均結晶粒子径を画像解析装置
(ルーゼックス)にて測定した。
Each sample was observed with a scanning electron microscope, and each average crystal grain size of alumina and YAG was measured with an image analyzer (Luzex).

【0105】また、各試料の気孔率をアルキメデス法に
より、4点曲げ強度をJISR1601に準拠して、ビ
ッカース硬度をJISR1610に準拠して、破壊靭性
値をJISR1607に準拠してそれぞれ測定した。
The porosity of each sample was measured by the Archimedes method in accordance with JIS R1601 for four-point bending strength, JIS R1610 for Vickers hardness, and JIS R1607 for fracture toughness.

【0106】次いで、これらのセラミックスを厚み3m
mに研削加工した後、表面にラップ加工によって鏡面に
した試料を得、各試料をRIE装置にセットして、Cl
2ガス雰囲気下に3時間曝した後、処理前後の重量の減
少値から1分間当たりのエッチングレートを算出した。
なお、上記エッチングレートの数値は、99.5重量%
のアルミナ質セラミックスのエッチングレートを1とし
たときの相対比較で示す。
Next, these ceramics were formed to a thickness of 3 m.
After grinding to m, a sample with a mirror surface on the surface was obtained, and each sample was set in the RIE device and Cl
After being exposed to a 2 gas atmosphere for 3 hours, the etching rate per minute was calculated from the weight reduction value before and after the treatment.
The above etching rate is 99.5% by weight.
It is shown by relative comparison when the etching rate of the aluminous ceramics of 1 is set to 1.

【0107】また、各試料の耐熱衝撃性、相対反射率を
実施例1と同様に測定した。
The thermal shock resistance and relative reflectance of each sample were measured in the same manner as in Example 1.

【0108】結果を表2に示す。The results are shown in Table 2.

【0109】[0109]

【表2】 [Table 2]

【0110】表2より明らかなように、アルミナを50
〜80重量%、YAGを20〜50重量%含有した試料
(No.17〜22)は、気孔率が0.1%以下と非常
に小さく、4点曲げ強度が300MPa以上、ビッカー
ス硬度が15GPa以上と機械的特性に優れ、また、エ
ッチングレートの比もCl2ガスに対し0.65以下、
SF6ガスに対し0.31以下と耐食性が優れ、さら
に、耐熱衝撃性は140℃以上、相対反射率が検知漏れ
の生じない実用レベルの70%より大きいことが判っ
た。
As is clear from Table 2, 50% alumina was added.
The samples (No. 17 to 22) containing 20 to 50% by weight of YAG and 20 to 50% by weight of YAG have a very low porosity of 0.1% or less, a 4-point bending strength of 300 MPa or more, and a Vickers hardness of 15 GPa or more. And excellent mechanical properties, and the etching rate ratio to Cl 2 gas is 0.65 or less,
It was found that the corrosion resistance to SF 6 gas was 0.31 or less, the thermal shock resistance was 140 ° C. or more, and the relative reflectance was more than 70% of the practical level at which detection leakage did not occur.

【0111】特に、YAGの平均結晶粒子径に対するア
ルミナの平均結晶粒子径の比を1〜7とした試料(N
o.17〜20,22)は、4点曲げ強度が320MP
a以上、ビッカース硬度が16GPa以上と非常に高い
ものとなり、破壊靱性値も2.1〜2.5MPa・√m
と加工精度も優れることが判った。
In particular, a sample in which the ratio of the average crystal grain size of alumina to the average crystal grain size of YAG was 1 to 7 (N
o. 17-20, 22) has a 4-point bending strength of 320MP
a or more, the Vickers hardness is 16 GPa or more, which is extremely high, and the fracture toughness value is 2.1 to 2.5 MPa · √m.
And it turned out that the processing accuracy is also excellent.

【0112】これに対し、アルミナを90〜98重量
%、YAGを2〜10重量%含有した試料(No.1
5,16)は、気孔率が0.3〜0.5%であり、エッ
チングレートの比がCl2ガスに対し0.8〜0.9、
SF6ガスに対して0.5〜0.65と大きく耐食性が
小さいことが判る。
On the other hand, a sample containing 90 to 98% by weight of alumina and 2 to 10% by weight of YAG (No. 1).
5, 16) has a porosity of 0.3 to 0.5%, an etching rate ratio of 0.8 to 0.9 with respect to Cl 2 gas,
SF 6 it can be seen that large corrosion resistance and 0.5 to 0.65 is smaller than the gas.

【0113】また、YAG、アルミナからなる試料(N
o.23,13)は、エッチングレートが大きく、相対
反射率も60%以下と小さいため、光センサにより十分
に感知されないことが判った。
Also, a sample (N
o. 23, 13) has a large etching rate and a relative reflectance as low as 60% or less, and thus it was found that they were not sufficiently sensed by the optical sensor.

【0114】(実施例3)次いで、表1におけるNo.
5の試料の焼成条件を表3に示す如く変化させてその特
性を実施例1、2と同様の方法で測定した。
(Example 3) Next, No. 1 in Table 1 was used.
The firing conditions of the sample of No. 5 were changed as shown in Table 3, and the characteristics were measured by the same method as in Examples 1 and 2.

【0115】なお、焼結体表面に発生するクラックの有
無については、探傷液により判断し、クラックの発生の
全く無い試料を○、微少クラックの発生した試料を△と
して評価した。
The presence / absence of cracks on the surface of the sintered body was judged by a flaw detection liquid, and a sample having no cracks was evaluated as ◯, and a sample having minute cracks was evaluated as Δ.

【0116】その結果を表3に示す。The results are shown in Table 3.

【0117】[0117]

【表3】 [Table 3]

【0118】表3より明らかなように、焼成条件におい
てその焼成温度が1500〜1750℃であり、120
0℃以降の昇温速度を15〜20℃/時間とし、且つ3
〜6時間毎に3〜10時間の長さで温度を一定に保持し
た試料(No.5−2,5−4,5−7,5−9,5−
11,5−14)は、気孔率が0.2%以下と小さく、
4点曲げ強度も255〜265MPaと高く、耐熱衝撃
性が120℃以上となり、急激な収縮によるクラックや
割れの無いことが判った。
As is clear from Table 3, the firing temperature under the firing conditions is 1500 to 1750 ° C.
The temperature rising rate after 0 ° C. is 15 to 20 ° C./hour, and 3
Samples (No. 5-2, 5-4, 5-7, 5-9, 5- held at a constant temperature every 3 to 6 hours for 3 to 10 hours)
11, 5-14) has a small porosity of 0.2% or less,
It was also found that the four-point bending strength was as high as 255 to 2565 MPa, the thermal shock resistance was 120 ° C. or higher, and there was no crack or breakage due to abrupt shrinkage.

【0119】また、昇温速度が15℃未満の試料(N
o.5−3)、一定温度に保持する時間が10時間を越
える試料(No.5−10)、及び一定温度に保持する
時間間隔が6時間を越える試料(No.5−12)は、
どれも気孔率が0.2%以下と小さく、機会的特性も優
れ、クラックや割れは発生していないが、作製に長時間
を要するため好ましくない。
Further, the sample (N
o. 5-3), the sample for holding the constant temperature for more than 10 hours (No. 5-10), and the sample for holding the constant temperature for more than 6 hours (No. 5-12),
Each of them has a porosity as small as 0.2% or less, excellent opportunistic properties, and has no cracks or cracks, but it takes a long time to manufacture, which is not preferable.

【0120】これに対し、焼成温度が低い試料(No.
5−1)は、4点曲げ強度が245MPaと低下し、焼
成温度が高い試料(No.5−15)は、気孔率が0.
29%と高くなり、4点曲げ強度も低下し、クラックや
割れが生じやすくなる。
On the other hand, a sample with a low firing temperature (No.
5-1) has a 4-point bending strength of 245 MPa, and the sample with a high firing temperature (No. 5-15) has a porosity of 0.
It becomes as high as 29%, the 4-point bending strength also decreases, and cracks and breakages easily occur.

【0121】また、一定温度に保持することのない試料
(No.5−5)、一定温度に保持する間隔の短い試料
(No.5−6)、一定温度に保持する時間が短い試料
(No.5−8)、及び昇温速度の大きな試料(No.
5−13)は、温度バラツキが生じクラックや割れが発
生しやすいことが判った。
Samples that are not kept at a constant temperature (No. 5-5), samples that are kept at a constant temperature at short intervals (No. 5-6), and samples that are kept at a constant temperature for a short time (No. 5-8), and a sample with a high heating rate (No.
It was found that in No. 5-13), variations in temperature occur and cracks and breaks easily occur.

【0122】(実施例4)次いで、実施例2におけるN
o.19の試料の焼成条件を表4に示す如く変化させ
て、その特性を実施例1〜3と同様の方法で測定した。
Example 4 Next, N in Example 2
o. The firing conditions of the sample No. 19 were changed as shown in Table 4, and the characteristics were measured by the same method as in Examples 1 to 3.

【0123】その結果を表4に示す。The results are shown in Table 4.

【0124】[0124]

【表4】 [Table 4]

【0125】表4より明らかなように、アルミナを主成
分とし、副成分としてYAGを含有したセラミックスに
ついても、実施例3と同様に1200℃以降の昇温速度
を15〜20℃/時間とし、且つ3〜6時間毎に3〜1
0時間の長さで温度を一定に保持した試料(No.19
−2、19−4、19−7、19−9、19−11、1
9−14)は、気孔率が0.08%以下と小さく、4点
曲げ強度も320〜340MPaと高く、耐熱衝撃性が
160℃以上となり、急激な収縮によるクラックや割れ
の無いことが判った。
As is clear from Table 4, for the ceramics containing alumina as the main component and YAG as the accessory component, the heating rate after 1200 ° C. was set to 15 to 20 ° C./hour as in Example 3. And 3-1 every 3-6 hours
A sample in which the temperature was kept constant for a period of 0 hour (No. 19)
-2, 19-4, 19-7, 19-9, 19-11, 1
9-14) has a small porosity of 0.08% or less, a high four-point bending strength of 320 to 340 MPa, a thermal shock resistance of 160 ° C. or more, and is free from cracks and cracks due to rapid shrinkage. .

【0126】また、昇温速度が15℃未満の試料(N
o.19−3)、一定温度に保持する時間が10時間を
越える試料(No.19−10)、及び一定温度に保持
する時間間隔が6時間を越える試料(No.19−1
2)は、どれも気孔率が0.08%以下と小さく、機会
的特性も優れ、クラックや割れは発生していないが、作
製に長時間を要するため好ましくない。
Further, the sample (N
o. 19-3), a sample which is kept at a constant temperature for more than 10 hours (No. 19-10), and a sample which is kept at a constant temperature for more than 6 hours (No. 19-1).
In the case of 2), the porosity is as small as 0.08% or less, the opportunity characteristics are excellent, and no cracks or cracks are generated, but it takes a long time to manufacture, which is not preferable.

【0127】これに対し、焼成温度が低い試料(No.
19−1)は、4点曲げ強度が300MPaと低下し、
焼成温度が高い試料(No.19−15)は、気孔率が
0.1%と高くなり、4点曲げ強度も300MPaと低
下するため、クラックや割れが生じやすくなる。
On the other hand, a sample with a low firing temperature (No.
19-1), the four-point bending strength was reduced to 300 MPa,
The sample (No. 19-15) having a high firing temperature has a high porosity of 0.1% and a four-point bending strength of 300 MPa, which is likely to cause cracks and cracks.

【0128】また、一定温度に保持することのない試料
(No.19−5)、一定温度に保持する間隔の短い試
料(No.19−6)、一定温度に保持する時間が短い
試料(No.19−8)、及び昇温速度の大きな試料
(No.19−13)は、温度バラツキが生じクラック
や割れが発生しやすいことが判った。
Further, a sample which is not kept at a constant temperature (No. 19-5), a sample which is kept at a constant temperature at short intervals (No. 19-6), and a sample which is kept at a constant temperature for a short time (No. 19-8) and the sample with a high temperature rising rate (No. 19-13) were found to be susceptible to temperature variations and cracks.

【0129】[0129]

【発明の効果】本発明のダミーウェハによれば、イット
リアとアルミナの化合物を主結晶相とするとともに、こ
の主結晶相がYAG(イットリウム・アルミニウム・ガ
ーネット)、YAGとアルミナ、またはYAGとイット
リアからなることからこれらセラミックスが腐食性ガス
やプラズマと反応してハロゲン化物を生成したとして
も、融点が高く安定であることから耐食性に優れたもの
とすることができる。
According to the dummy wafer of the present invention, a compound of yttria and alumina is used as a main crystal phase, and the main crystal phase is composed of YAG (yttrium aluminum garnet), YAG and alumina, or YAG and yttria. Therefore, even if these ceramics react with a corrosive gas or plasma to form a halide, the ceramics have a high melting point and are stable, so that they can have excellent corrosion resistance.

【0130】また、本発明のダミーウェハによれば、平
均結晶粒子径を8μm以下で、気孔率が0.2%以下で
あることから、緻密なセラミックスとして腐食の進行を
防止でき、耐食性をより高くすることができる。
Further, according to the dummy wafer of the present invention, since the average crystal grain size is 8 μm or less and the porosity is 0.2% or less, it is possible to prevent the progress of corrosion as a dense ceramic and to improve the corrosion resistance. can do.

【0131】さらに、本発明のダミーウェハによれば、
副成分としてセリアを安定化剤に含むジルコニアを50
0〜50000重量ppm含有することから、急激な昇
温によるヒートショックに対する耐熱衝撃性を向上させ
ることができる。
Further, according to the dummy wafer of the present invention,
50 parts of zirconia containing ceria as a stabilizer as a sub ingredient
Since the content is 0 to 50,000 ppm by weight, it is possible to improve the thermal shock resistance against heat shock due to a rapid temperature rise.

【0132】本発明のダミーウェハによれば、アルミナ
を50〜80重量%、YAGを20〜50重量%含有す
るセラミックスからなることから、アルミナによって機
械的強度や硬度を高くできるとともに、YAGによって
腐食性ガスやそのプラズマに対する耐食性を優れたもの
にすることができる。
According to the dummy wafer of the present invention, since it is made of a ceramic containing alumina in an amount of 50 to 80% by weight and YAG in an amount of 20 to 50% by weight, alumina can increase mechanical strength and hardness, and YAG can corrode it. The corrosion resistance to gas and its plasma can be made excellent.

【0133】また、本発明のダミーウェハによれば、上
記アルミナの平均結晶粒子径が2〜10μm、YAGの
平均結晶粒子径が1.5〜5μmで、かつ上記YAGの
平均結晶粒子径に対する上記アルミナの平均結晶粒子径
の比が1より大きくて7より小さいことから、セラミッ
クス中の気孔を減らし、曲げ強度や硬度を向上させて、
プラズマ中において腐食が進行するのを抑制することが
できる。また、破壊靱性値を適当な値に押さえて快削
性、加工性を得ることができる。
Further, according to the dummy wafer of the present invention, the average crystal grain diameter of the alumina is 2 to 10 μm, the average crystal grain diameter of YAG is 1.5 to 5 μm, and the alumina is larger than the average crystal grain diameter of the YAG. Since the ratio of the average crystal grain size of is larger than 1 and smaller than 7, it reduces the pores in the ceramics and improves the bending strength and hardness,
It is possible to suppress the progress of corrosion in plasma. Further, the fracture toughness value can be suppressed to an appropriate value to obtain free-cutting property and workability.

【0134】さらに、本発明のダミーウェハによれば、
気孔率が0.2%以下であることから、緻密なセラミッ
クスとして腐食の進行を防止でき耐食性をより高くする
ことができる。
Further, according to the dummy wafer of the present invention,
Since the porosity is 0.2% or less, the progress of corrosion can be prevented as a dense ceramic and the corrosion resistance can be further enhanced.

【0135】さらにまた、本発明のダミーウェハによれ
ば、相対反射率が70%以上であることから、光学式セ
ンサを用いた測定の検知精度を高くすることができる。
Furthermore, according to the dummy wafer of the present invention, since the relative reflectance is 70% or more, it is possible to increase the detection accuracy of the measurement using the optical sensor.

【0136】またさらに、少なくとも一方の主面の表面
粗さが、算術平均粗さ(Ra)で0.1〜0.4μmで
あることから、光学系センサの光波が散乱することな
く、より高い反射率を得ることができる。
Furthermore, since the surface roughness of at least one main surface is 0.1 to 0.4 μm in terms of arithmetic average roughness (Ra), the light wave of the optical system sensor is higher without scattering. The reflectance can be obtained.

【0137】また、本発明のダミーウェハは、アルミナ
粉末及びイットリア粉末を添加、混合してなる原料粉末
を所定形状に成形した後、得られた成形体を300〜6
00℃で脱脂した後、大気雰囲気中にて加熱し、約12
00℃より昇温速度を15〜20℃/時間とするととも
に、3〜6時間毎に3〜10時間の長さで温度を一定に保
持しながら1500〜1750℃の最高温度で焼成して
なることから、急激な収縮を防止し、緻密で、高強度な
灰白色の遮光性を有するダミーウェハを得ることができ
る。
In the dummy wafer of the present invention, a raw material powder obtained by adding and mixing alumina powder and yttria powder is molded into a predetermined shape, and then the obtained molded body is molded into 300 to 6 pieces.
After degreasing at 00 ° C, heat it in the air atmosphere for about 12
The temperature rise rate is set to 15 to 20 ° C./hour from 00 ° C., and the firing is performed at the maximum temperature of 1500 to 1750 ° C. while maintaining the temperature constant for 3 to 10 hours every 3 to 6 hours Therefore, it is possible to prevent a rapid contraction, obtain a dense, high-strength, gray-white dummy wafer having a light-shielding property.

【0138】さらに、本発明のダミーウェハを用いる検
出方法であることから、半導体製造工程における成膜工
程やエッチング工程等でその成膜やエッチング条件等を
正確に探査することができる。
Further, since it is the detection method using the dummy wafer of the present invention, it is possible to accurately search the film forming and etching conditions in the film forming step and the etching step in the semiconductor manufacturing process.

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

【図1】本発明のダミーウェハの一実施形態を示す斜視
図である。
FIG. 1 is a perspective view showing an embodiment of a dummy wafer of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1:ダミーウェハ 1: Dummy wafer

Claims (11)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】イットリアとアルミナの化合物を主結晶相
とするセラミックスよりなることを特徴とするダミーウ
ェハ。
1. A dummy wafer comprising a ceramic containing a compound of yttria and alumina as a main crystal phase.
【請求項2】上記主結晶相が、YAG(イットリウム・
アルミニウム・ガーネット)、YAGとアルミナ、また
はYAGとイットリアからなることを特徴とする請求項
1に記載のダミーウェハ。
2. The main crystal phase is YAG (yttrium.
2. The dummy wafer according to claim 1, wherein the dummy wafer comprises aluminum garnet), YAG and alumina, or YAG and yttria.
【請求項3】平均結晶粒子径が8μm以下で気孔率が
0.2%以下であることを特徴とする請求項1又は2に
記載のダミーウェハ。
3. The dummy wafer according to claim 1, which has an average crystal grain size of 8 μm or less and a porosity of 0.2% or less.
【請求項4】副成分としてセリアを安定化剤に含むジル
コニアを500〜50000重量ppm含有することを
特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載のダミーウ
ェハ。
4. The dummy wafer according to claim 1, which contains 500 to 50,000 ppm by weight of zirconia containing ceria as a stabilizer as an auxiliary component.
【請求項5】アルミナを50〜80重量%、YAGを2
0〜50重量%含有するセラミックスからなることを特
徴とするダミーウェハ。
5. Alumina 50 to 80% by weight and YAG 2
A dummy wafer comprising a ceramic containing 0 to 50% by weight.
【請求項6】上記アルミナの平均結晶粒子径が2〜10
μm、上記YAGの平均結晶粒子径が1.5〜5μm
で、かつ上記YAGの平均結晶粒子径に対する上記アル
ミナの平均結晶粒子径の比が1より大きくて7より小さ
いことを特徴とする請求項5に記載のダミーウェハ。
6. The alumina having an average crystal grain size of 2 to 10.
μm, the average crystal grain size of YAG is 1.5 to 5 μm
The dummy wafer according to claim 5, wherein the ratio of the average crystal grain size of the alumina to the average crystal grain size of the YAG is larger than 1 and smaller than 7.
【請求項7】気孔率が0.2%以下であることを特徴と
する請求項5または6に記載のダミーウェハ。
7. The dummy wafer according to claim 5, which has a porosity of 0.2% or less.
【請求項8】相対反射率が70%以上であることを特徴
とする請求項1乃至7のいずれかに記載のダミーウェ
ハ。
8. The dummy wafer according to claim 1, which has a relative reflectance of 70% or more.
【請求項9】表面粗さが、算術平均粗さ(Ra)で0.
1〜0.4μmであることを特徴とする請求項1乃至8
のいずれかに記載のダミーウェハ。
9. The surface roughness is an arithmetic average roughness (Ra) of 0.
It is 1-0.4 micrometers, It is characterized by the above-mentioned.
The dummy wafer according to any one of 1.
【請求項10】少なくともアルミナ粉末及びイットリア
粉末を添加、混合してなる原料粉末を所定形状に成形し
た後、得られた成形体を300〜600℃で脱脂後、大
気雰囲気中にて加熱し、約1200℃より昇温速度を1
5〜20℃/時間とするとともに、3〜6時間毎に3〜
10時間の長さで温度を一定に保持し、1500〜17
50℃の最高温度で焼成してなることを特徴とする請求
項1乃至9のいずれかに記載のダミーウェハの製造方
法。
10. A raw material powder obtained by adding and mixing at least alumina powder and yttria powder into a predetermined shape, degreasing the obtained molded body at 300 to 600 ° C., and then heating in an air atmosphere, Temperature increase rate of 1 from approx. 1200 ° C
5 to 20 ° C./hour and 3 to 3 every 3 to 6 hours
Hold the temperature constant for 10 hours, 1500-17
The method of manufacturing a dummy wafer according to claim 1, wherein the method is performed by baking at a maximum temperature of 50 ° C. 10.
【請求項11】請求項1乃至9のいずれかに記載のダミ
ーウェハを用いて半導体製造工程における成膜工程やエ
ッチング工程等でその成膜やエッチング条件等を探査す
る検出方法。
11. A detection method for investigating the film formation, etching conditions and the like in a film forming step, an etching step and the like in a semiconductor manufacturing process using the dummy wafer according to claim 1.
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