JP2003095735A - Plasma resisting member, and production method therefor - Google Patents

Plasma resisting member, and production method therefor

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JP2003095735A
JP2003095735A JP2001284262A JP2001284262A JP2003095735A JP 2003095735 A JP2003095735 A JP 2003095735A JP 2001284262 A JP2001284262 A JP 2001284262A JP 2001284262 A JP2001284262 A JP 2001284262A JP 2003095735 A JP2003095735 A JP 2003095735A
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alumina
plasma
sintered body
yttrium
resistant member
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JP2001284262A
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Japanese (ja)
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Masahiko Ichijima
雅彦 市島
Akira Miyazaki
晃 宮崎
Mitsuhiro Fujita
光広 藤田
Shunichi Suzuki
俊一 鈴木
Shuichi Saito
秀一 齊藤
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 low-pressure, high-density plasma exposure, and to provide a production method therefor. SOLUTION: The plasma resistant member substantially consists of a yttrium garnet aluminate sintered compact, and, the ratio of unreacted alumina parts (alumina colonies) in the sintered compact structure is <=5% per unit volume, and, if required, the dimensions of the alumina colonies are <=5 μm. The production process contains a stage where yttrium garnet aluminate based powder prepared by a coprecipitation method is compacted, and a stage where the compact is heat-treated at 1,400 to 1,900 deg.C under a reduced pressure.

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、ハロゲン系腐食性
ガス雰囲気下で、優れた耐プラズマ性を呈する耐プラズ
マ性部材及びその製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a plasma resistant member exhibiting excellent plasma resistance in a halogen-based corrosive gas atmosphere and a method for manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体装置や液晶表示装置の製造工程に
おいては、半導体ウエハーなど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
ハーなどに成膜を施すCVD装置が使用されている。そ
して、これらの製造装置では、被加工体の高集積化を目
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1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 manufacturing process of a semiconductor device or a liquid crystal display device, an etching device or a sputtering device for finely processing a semiconductor wafer or a CVD device for forming a film on a semiconductor wafer or the like is used. Then, in these manufacturing apparatuses, a structure including a plasma generation mechanism is adopted for the purpose of high integration of the workpiece. For example, an etching apparatus using electron cyclotron resonance, which has a microwave generation chamber 1 and a processing chamber 2 as shown in FIG. 1, 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。一
方、処理室2内には、たとえば半導体ウエハーなどの被
加工体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。
Here, the microwave generation chamber 1 and the processing chamber 2 are separated by a microwave introduction window 3, and a coil 4 for forming a magnetic field is arranged on the outer periphery of the processing chamber 2. . Further, the processing chamber 2 has a gas supply port 5 for supplying an etching gas, a gas exhaust port 6 for evacuating the inside of the processing chamber 2, and a monitoring window 7 for monitoring the inside of the processing chamber 2. On the other hand, in the processing chamber 2, there is installed a support / mounting table 9 for directly supporting the workpiece 8 such as a semiconductor wafer or via a susceptor (not shown).

【0004】そして、このエッチング装置によるエッチ
ング処理は、次のように行われる。すなわち、支持・載
置台9面に、たとえば半導体ウエハー8を載置して、処
理室2内を真空化した後に、反応性の高いエッチングガ
スを供給する。一方、マイクロ波導入窓3を介して、マ
イクロ波発生室1から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。
Then, the etching process by this etching apparatus is performed as follows. That is, for example, the semiconductor wafer 8 is placed on the surface of the support / mounting table 9, the inside of the processing chamber 2 is evacuated, and then the highly reactive etching gas is supplied. On the other hand, microwaves are introduced into the processing chamber 2 from the microwave generation chamber 1 through the microwave introduction window 3, and the coil 4 is energized to generate a magnetic field, thereby generating high-density plasma. By this plasma energy, the etching gas is decomposed into an atomic state, 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)、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などの構成部材は、腐食性ガス雰囲
気下でプラズマに曝されるため、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。
By the way, in this type of manufacturing apparatus, a chlorine-based gas (for example, boron chloride (BC) is used as an etching gas.
1) or the like, or a corrosive gas such as a fluorine-based gas (for example, fluorocarbon (CF 4 ), etc.). Therefore, components such as the inner wall portion of the processing chamber 2, the monitoring window 7, the microwave introduction window 3, and the support / mounting table 9 are exposed to plasma in a corrosive gas atmosphere, and thus plasma resistance is required. . In response to such demands, alumina-based sintered bodies, silicon nitride-based sintered bodies, aluminum nitride-based sintered bodies and the like are used as the plasma resistant member.

【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、所謂パーティク
ル汚染を生じる。また、たとえばアルミナ系燒結体や窒
化アルミニウム系焼結体の場合、フッ素系プラズマとの
反応によってフッ化アルミニウムが生じ、装置チャンバ
ー内のプラズマの弱い部位に堆積する。
However, the plasma resistant members such as the above-mentioned alumina-based sintered body, silicon nitride-based sintered body, and aluminum nitride-based sintered body are gradually exposed to plasma in a corrosive gas atmosphere. Corrosion progresses and the crystal grains forming the surface are detached, resulting in so-called particle contamination. Further, for example, in the case of an alumina-based sintered body or an aluminum nitride-based sintered body, aluminum fluoride is generated by the reaction with the fluorine-based plasma and is deposited on the weak plasma region in the apparatus chamber.

【0007】そして、この堆積物が剥離して、パーティ
クル汚染を引き起こすので、これを回避するためチャン
バー内の洗浄などを要し、メンテナンス作業の頻度も増
して、生産性にも悪影響を与える。すなわち、離脱した
パーティクルが、半導体ウエハー8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ので、汚染問題が深
刻化している。なお、チャンバー内の構成部材の消耗
は、たとえばフッ素系プラズマとの反応によるフッ化物
の生成と、生成したフッ化物の分解・飛散の繰り返しで
進行する。したがって、反応生成物の分解・飛散の進行
速度が、プラズマに対する耐食性に大きく影響している
ことになる。
Since the deposits are peeled off to cause particle contamination, it is necessary to clean the inside of the chamber in order to avoid the contamination, the frequency of maintenance work is increased, and productivity is adversely affected. That is, the detached particles adhere to the semiconductor wafer 8 and the support / mounting table 9 and adversely affect the etching accuracy and the like, and the performance and reliability of the semiconductor are easily impaired. Note that the consumption of the constituent members in the chamber progresses due to, for example, repeated generation of fluoride by the reaction with fluorine-based plasma and decomposition / scattering of the generated fluoride. Therefore, the rate of progress of decomposition / scattering of reaction products greatly affects the corrosion resistance to plasma.

【0008】また、CVD装置においても、クリーニン
グ時、窒化フッ素(NF)などのフッ素系ガスにプラ
ズマ下で曝されるため、耐食性が必要とされている。
Further, even in the CVD apparatus, since it is exposed to a fluorine-based gas such as fluorine nitride (NF 3 ) in plasma during cleaning, it is necessary to have corrosion resistance.

【0009】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(所謂YAG)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1
0−45461号公報、特開平10−236871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。
To solve the above-mentioned problem of corrosion resistance, a plasma resistant member made of a yttrium aluminate garnet (so-called YAG) sintered body has been proposed (for example, Japanese Patent Laid-Open No. HEI-1).
0-45461, JP-A-10-236871). That is, the surface exposed to plasma in a halogen-based corrosive gas atmosphere is formed of a sintered body mainly composed of a complex oxide such as spinel, cordierite, or yttrium aluminate garnet having a porosity of 3% or less, and A plasma resistant member having a center line average roughness (Ra) of 1 μm or less is known.

【0010】ところで、イットリウムアルミン酸ガーネ
ット系焼結体は、通常、アルミナ粉末とイットリア粉末
とを当量分混合し、1300℃前後の温度で熱処理し
て、固相反応によってイットリウムアルミン酸ガーネッ
トを生成させた後、これを粉砕して調製した原料粉末を
成形・焼結して得ている。そして、固相反応で生成した
イットリウムアルミン酸ガーネットの粉砕・調製粉末を
素材とした場合は、イットリウムアルミン酸ガーネット
系焼結体の組織中に、未反応なアルミナ部分(アルミナ
コロニー)が混在している。
By the way, the yttrium aluminate garnet-based sintered body is usually prepared by mixing alumina powder and yttria powder in equivalent amounts and heat-treating at a temperature of around 1300 ° C. to produce yttrium aluminate garnet by a solid-phase reaction. After that, it is obtained by molding and sintering the raw material powder prepared by crushing this. When the pulverized / prepared powder of yttrium aluminate garnet produced by the solid phase reaction is used as the material, unreacted alumina part (alumina colony) is mixed in the structure of the yttrium aluminate garnet-based sintered body. There is.

【0011】本発明者らは、イットリウムアルミン酸ガ
ーネット系焼結体の組織中、単位体積当たりの未反応な
アルミナ部分(アルミナコロニー)量と、耐プラズマ性
との関連性について鋭意検討した。その結果、焼結体組
織中のアルミナコロニー分が、耐プラズマ性に影響して
いることを見出した。すなわち、焼結体組織中のアルミ
ナコロニーは、プラズマに曝されると選択的に消耗し
て、この選択的な消耗に基づいて結晶粒子の脱落が生
じ、パーティクル汚染を招来する傾向がある。
The present inventors diligently studied the relationship between the plasma resistance and the amount of unreacted alumina portion (alumina colony) per unit volume in the structure of the yttrium aluminate garnet type sintered body. As a result, it was found that the content of alumina colonies in the sintered structure affects the plasma resistance. That is, the alumina colonies in the sintered body structure are selectively consumed when exposed to plasma, and crystal particles are likely to drop off due to this selective consumption, resulting in particle contamination.

【0012】しかし、焼結体組織中に占めるアルミナコ
ロニー量が単位体積当たり5%以下の場合、さらに、要
すればアルミナコロニーの大きさが5μm以下である場
合は、上記選択的な消耗が著しく減少・抑制される。つ
まり、アルミナコロニー量を低く抑えると、パーティク
ル汚染の発生が容易に防止〜回避され、優れた耐プラズ
マ性を呈することを確認した。また、焼結体組織中のア
ルミナコロニー量が低減したイットリウムアルミン酸ガ
ーネット系焼結体は、共沈澱法で調製したイットリウム
アルミン酸ガーネット系粉末を原料粉末とした場合、よ
り容易に、かつ歩留まりよく製造できることを見出し
た。
However, if the amount of alumina colonies in the sintered structure is 5% or less per unit volume, and if the size of the alumina colonies is 5 μm or less, the above-mentioned selective consumption is remarkable. Reduced / suppressed. That is, it was confirmed that when the amount of alumina colonies was suppressed to be low, generation of particle contamination was easily prevented or avoided, and excellent plasma resistance was exhibited. Further, the yttrium aluminate garnet-based sinter having a reduced amount of alumina colonies in the sintered body structure is easier and more productive when the yttrium aluminate garnet-based powder prepared by the coprecipitation method is used as the raw material powder. It was found that it can be manufactured.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】請求項1の発明は、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、かつ焼結体組織中の未反応なアルミナ部分(アルミ
ナコロニー)が単位体積当たり5%以下であることを特
徴とする耐プラズマ性部材である。
According to the invention of claim 1, an unreacted alumina portion (alumina colony) in the sintered body structure is substantially composed of a yttrium aluminate garnet type sintered body, and the unreacted alumina portion is 5 per unit volume. % Or less, the plasma resistant member.

【0014】請求項2の発明は、請求項1記載の耐プラ
ズマ性部材において、未反応なアルミナ部分(アルミナ
コロニー)の大きさが5μm以下であることを特徴とす
る。
The invention of claim 2 is characterized in that, in the plasma resistant member according to claim 1, the unreacted alumina portion (alumina colony) has a size of 5 μm or less.

【0015】請求項3の発明は、共沈澱法で調製したイ
ットリウムアルミン酸ガーネット系粉末を成形する工程
と、前記成形体を減圧雰囲気下、1400〜1900℃
の温度で熱処理する工程とを有することを特徴とする耐
プラズマ性部材の製造方法である。
A third aspect of the present invention is a step of molding the yttrium aluminate garnet-based powder prepared by the coprecipitation method, and 1400 to 1900 ° C. in a reduced pressure atmosphere of the molded body.
And a step of performing heat treatment at a temperature of 1.

【0016】請求項1及び2の発明において、イットリ
ウムアルミン酸ガーネット系燒結体は、その燒結体組織
内に分散・含有される未反応なアルミナ部分(アルミナ
コロニー)の組成比が単位体積当たり5%以下、好まし
くは単位体積当たり3%以下である。ここで、アルミナ
コロニーの組成比が単位体積当たり5%を超えると、プ
ラズマに曝されたときの選択的な消耗が比較的多くな
り、所要の優れた耐プラズマ性が得られない。つまり、
アルミナコロニーの組成比が単位体積当たり5%を超え
ると、アルミナコロニーの選択的な消耗によって、焼結
体を構成する結晶粒子の脱落が発生し易くなり、結果的
に、パーティクル汚染問題を引き起こすので、単位体積
当たり5%以下、好ましくは単位体積当たり3%以下に
選択される。
In the inventions of claims 1 and 2, in the yttrium aluminate garnet-based sintered body, the composition ratio of the unreacted alumina portion (alumina colony) dispersed and contained in the sintered body tissue is 5% per unit volume. Hereafter, it is preferably 3% or less per unit volume. Here, if the composition ratio of the alumina colonies exceeds 5% per unit volume, the selective consumption when exposed to plasma becomes relatively large, and the required excellent plasma resistance cannot be obtained. That is,
When the composition ratio of the alumina colony exceeds 5% per unit volume, the selective consumption of the alumina colony easily causes the crystal grains constituting the sintered body to fall off, resulting in a particle contamination problem. , 5% or less per unit volume, preferably 3% or less per unit volume.

【0017】請求項1及び2の発明において、イットリ
ウムアルミン酸ガーネット系燒結体の組織内に分散・含
有される未反応なアルミナ部分(アルミナコロニー)の
大きさ(分散・粒子径)は、5μm以下であることが望
ましい。すなわち、上記アルミナコロニーの分散・含有
量が単位体積当たり5%以下で、かつそのアルミナコロ
ニーの分散・粒子径の大きさが5μm以下であると、ア
ルミナコロニーの選択的な消耗が、さらに低減・抑制さ
れて面荒れなども効果的に回避できる。したがって、焼
結体を構成する結晶粒子の脱落・発生が効果的に抑制・
防止され、結果的に、突発ダストの発生なども回避で
き、より容易にパーティクル汚染問題を解消できる。
In the inventions of claims 1 and 2, the size (dispersion / particle diameter) of the unreacted alumina portion (alumina colony) dispersed / contained in the structure of the yttrium aluminate garnet-based sintered body is 5 μm or less. Is desirable. That is, when the dispersion / content of the alumina colony is 5% or less per unit volume, and the dispersion / particle size of the alumina colony is 5 μm or less, the selective wear of the alumina colony is further reduced. As a result, the surface roughness can be effectively avoided. Therefore, it is possible to effectively suppress the dropout / occurrence of the crystal particles that make up the sintered body.
As a result, the generation of sudden dust can be avoided, and the particle contamination problem can be solved more easily.

【0018】請求項1及び2の発明に係る耐プラズマ性
部材は、たとえば請求項3の発明に係る手法で、容易に
製造することができる。すなわち、先ず、イットリウム
及びアルミニウムの各イオンを当量分含む酸性水溶液か
ら、共沈澱法によってイットリウム及びアルミニウムを
含有する沈澱物を生成させる。次に、前記生成させた沈
殿物を酸化性雰囲気中、1300℃前後の温度で仮焼し
た後に、粉砕処理して、イットリウムアルミン酸ガーネ
ット粉末を調製する。
The plasma resistant member according to the inventions of claims 1 and 2 can be easily manufactured by the method according to the invention of claim 3, for example. That is, first, a precipitate containing yttrium and aluminum is produced by a coprecipitation method from an acidic aqueous solution containing equivalent amounts of yttrium and aluminum ions. Next, the generated precipitate is calcined in an oxidizing atmosphere at a temperature of about 1300 ° C. and then pulverized to prepare yttrium aluminate garnet powder.

【0019】こうして得た原料粉末に、バインダー樹脂
および媒体液を加え、たとえば回転式のボールミルなど
によってスラリーを調製する。また、調製したスラリー
から、たとえばドライスプレイ法によって造粒し、静水
圧プレス法などで成形して、その成形体を減圧下で仮焼
・脱脂処理を施す。ここで、原料粉の成形は、静水圧プ
レスで行う代わりに、たとえば金型成形、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。次いで、前記成形体に、真空燒結処理を施すことに
よって、燒結体の組織内に分散・含有される未反応なア
ルミナ部分(アルミナコロニー)が単位体積当たり5%
以下で、アルミナコロニーの大きさが、5μm以下であ
るイットリウムアルミン酸ガーネット系燒結体を得るこ
とができる。
A binder resin and a medium liquid are added to the raw material powder thus obtained, and a slurry is prepared by, for example, a rotary ball mill. Further, the prepared slurry is granulated by, for example, a dry spray method, molded by a hydrostatic pressing method or the like, and the molded body is subjected to calcination / degreasing treatment under reduced pressure. Here, the raw material powder may be molded by molding means such as mold molding, extrusion molding, injection molding, and casting molding, instead of being performed by isostatic pressing. Then, by subjecting the molded body to a vacuum sintering treatment, the unreacted alumina part (alumina colony) dispersed and contained in the structure of the sintered body is 5% per unit volume.
In the following, a yttrium aluminate garnet-based sinter having an alumina colony size of 5 μm or less can be obtained.

【0020】なお、上記イットリウム及びアルミニウム
の共沈に使用する成分、換言すると、酸性水溶液化した
ときに、イットリウムイオン生じる化合物及びアルミニ
ウムイオンを生じる化合物としては、次のよう化合物が
挙げられる。すなわちイットリウムイオン源としては、
たとえば硝酸イットリウムなどが挙げられ、これらは1
種もしくは2種以上の混合系であってもよい。また、ア
ルミニウムイオン源としては、たとえば硫酸アルミニウ
ムなどが挙げられ、これらは1種もしくは2種以上の混
合系であってもよい。
The components used for the coprecipitation of yttrium and aluminum, in other words, the compounds that produce yttrium ions and the compounds that produce aluminum ions when made into an acidic aqueous solution include the following compounds. That is, as a yttrium ion source,
For example, yttrium nitrate, etc. can be mentioned.
One kind or a mixed system of two or more kinds may be used. Further, examples of the aluminum ion source include aluminum sulfate and the like, and these may be one kind or a mixed system of two or more kinds.

【0021】請求項1及び2の発明では、イットリウム
アルミン酸ガーネット系燒結体がプラズマに曝されたと
き選択的に消耗して、結晶粒子の脱落ないしパーティク
ル汚染を引き起こす原因が大幅に除去・低減されてい
る。つまり、焼結体の組織内に分散・含有され、プラズ
マに曝されると選択的に消耗して結晶粒子の脱落、この
脱落によるパーティクル汚染を引き起こすアルミナコロ
ニーが、単位体積当たり5%以下、さらに、要すれば大
きさを5μm以下に規制されている。このアルミナコロ
ニー量の低減化・規制によって、パーティクル汚染を生
じる恐れのない優れた耐プラズマ性を呈する。
According to the first and second aspects of the invention, the yttrium aluminate garnet-based sintered body is selectively consumed when exposed to plasma, and the cause of dropping of crystal grains or particle contamination is largely removed or reduced. ing. In other words, alumina colonies that are dispersed and contained in the structure of the sintered body and are selectively consumed when exposed to plasma and crystal particles fall off, causing particle contamination due to this drop, are 5% or less per unit volume, and If necessary, the size is regulated to 5 μm or less. Due to the reduction and regulation of the amount of alumina colonies, excellent plasma resistance that does not cause particle contamination is exhibited.

【0022】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, while suppressing an increase in the manufacturing cost of the manufacturing apparatus or the semiconductor, it is possible to effectively contribute to the manufacturing and processing of a semiconductor having high performance and reliability without adversely affecting the quality and accuracy of film formation. To do.

【0023】請求項3の発明では、より耐プラズマ性が
向上・改善された耐プラズマ性部材を歩留まりよく、か
つ量産的に提供することが可能となる。
According to the third aspect of the present invention, it is possible to provide a plasma resistant member having improved and improved plasma resistance in good yield and in mass production.

【0024】[0024]

【発明の実施形態】以下、実施例を説明する。Embodiments of the present invention will be described below.

【0025】酸性水溶液中でイットリウムイオンを生じ
るイットリウム化合物(たとえば硝酸イットリウム)
と、同じく酸性水溶液中でアルミニウムイオンを生じる
アルミニウム化合物(たとえば硫酸アルミニウム)とを
原料とし、イットリウムイオン及びアルミニウムイオン
が当量比で含有された酸性水溶液を調製する。次いで、
前記調製した酸性水溶液に適宜、加熱・撹拌を施す共沈
澱法によって、イットリウムイオン及びアルミニウムイ
オンをベースとしたイットリウム−アルミニウム系の共
沈澱物を生成させる。その後、共沈澱生成物を濾取し
て、大気中、1300℃程度の温度で2時間仮焼してか
ら冷却・粉砕し、イットリウムアルミン酸ガーネット粉
末を得る。
Yttrium compounds that produce yttrium ions in an acidic aqueous solution (eg, yttrium nitrate)
And an aluminum compound (for example, aluminum sulfate) which similarly produces aluminum ions in the acidic aqueous solution as raw materials, to prepare an acidic aqueous solution containing yttrium ions and aluminum ions in an equivalent ratio. Then
A yttrium-aluminum-based coprecipitate based on yttrium ions and aluminum ions is produced by a coprecipitation method in which the prepared acidic aqueous solution is appropriately heated and stirred. Then, the co-precipitated product is collected by filtration, calcined in the air at a temperature of about 1300 ° C. for 2 hours, then cooled and pulverized to obtain yttrium aluminate garnet powder.

【0026】次に、前記イットリウムアルミン酸ガーネ
ット粉末100重量%に対し、適量のイオン交換水及び
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。その後、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、9.807×10MP
a(1000kgf/cm)の圧力で成形し、厚さ
10mm、幅100mm、長さ100mmの成形体を得
た。
Next, an appropriate amount of ion-exchanged water and 2% by weight of polyvinyl alcohol are added to 100% by weight of the yttrium aluminate garnet powder, and the mixture is stirred and mixed to prepare a slurry. Then, the prepared slurry is granulated with a spray dryer, and the resulting granulated powder is subjected to isostatic pressing (CIP press) at 9.807 × 10 5 MP.
It was molded under a pressure of a (1000 kgf / cm 2 ) to obtain a molded body having a thickness of 10 mm, a width of 100 mm and a length of 100 mm.

【0027】上記成形体について、1.33Pa(0.
01Torr)以下の真空中(減圧下)、1750℃の
温度で燒結処理を行って、イットリウムアルミン酸ガー
ネット系燒結体を得た。この燒結体について、焼結体の
組織中のアルミナコロニー量を分析したところ、含有量
が単位体積当たり1%以下であり、また、その大きさは
1μm以下であった。
For the above molded body, 1.33 Pa (0.
Sintering was performed at a temperature of 1750 ° C. in a vacuum (01 Torr) or less (under reduced pressure) to obtain a yttrium aluminate garnet-based sintered body. When the amount of alumina colonies in the structure of the sintered body of this sintered body was analyzed, the content was 1% or less per unit volume, and the size was 1 μm or less.

【0028】また、上記イットリウムアルミン酸ガーネ
ット系燒結体から、厚さ2mm、10×10mm角の試
験片を切り出し、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、高周波
バイアス300W、CF/O/Ar=40:10:
50、5×133Pa(5mTorr)の条件で、20
時間プラズマ曝露試験を行って、エッチングレート(オ
ングストローム/時間)の測定、及び走査型電子顕微鏡
(SEM)による表面形態の観察を行った。その結果、
エッチングレートは、約120オングストローム/時
間、表面形態は、プラズマ曝露前後において平坦面を呈
しており、差異が認められなかった。
Further, a test piece having a thickness of 2 mm and a size of 10 × 10 mm was cut out from the yttrium aluminate garnet-based sintered body and attached to a parallel plate type RIE apparatus, and a frequency of 13.56 MHz, a high frequency source of 500 W, a high frequency bias of 300 W, CF 4 / O 2 / Ar = 40: 10:
20 under the conditions of 50, 5 × 133 Pa (5 mTorr)
A time plasma exposure test was performed to measure the etching rate (angstrom / hour) and observe the surface morphology with a scanning electron microscope (SEM). as a result,
The etching rate was about 120 Å / hour, and the surface morphology exhibited a flat surface before and after plasma exposure, and no difference was observed.

【0029】一方、比較例として、所謂、固相反応法に
よって調製したイットリウムアルミン酸ガーネットを原
料粉末とした場合を例示する。この比較例では、先ず、
純度99.9%、平均粒子径0.5μmのイットリア粉
末と、純度99.9%、平均粒子径0.5μmのアルミ
ナ粉末とを用意する。次いで、モル比でイットリア3:
アルミナ5の割合で混合して、この混合体を1400℃
(仮焼)の温度で熱処理し、固相反応によってイットリ
ウムアルミン酸ガーネットを生成させ、このイットリウ
ムアルミン酸ガーネットを粉砕して原料粉末を調製し
た。
On the other hand, as a comparative example, a case where yttrium aluminate garnet prepared by a so-called solid-phase reaction method is used as a raw material powder will be exemplified. In this comparative example, first,
Yttria powder having a purity of 99.9% and an average particle diameter of 0.5 μm and alumina powder having a purity of 99.9% and an average particle diameter of 0.5 μm are prepared. Then, in a molar ratio, yttria 3:
Alumina 5 was mixed and the mixture was mixed at 1400 ° C.
It heat-processed at the temperature of (calcination), the yttrium aluminate garnet was produced | generated by the solid phase reaction, this yttrium aluminate garnet was grind | pulverized, and the raw material powder was prepared.

【0030】その後、この原料粉末100重量%に対
し、適量のイオン交換水及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
に、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、9.807×10MPa(1000kgf/cm
)の圧力で成形し、厚さ10mm、幅100mm、長
さ100mmの成形体を得た。
Thereafter, 100% by weight of this raw material powder was added to
However, an appropriate amount of ion-exchanged water and polyvinyl alcohol double
Amount% is added, stirred and mixed to prepare a slurry. Next
Granulate the prepared slurry with a spray dryer.
Then, the obtained granulated powder is subjected to isostatic pressing (CIP press).
And 9.807 × 105MPa (1000 kgf / cm
Two ) Pressure, thickness 10 mm, width 100 mm, length
A molded body having a size of 100 mm was obtained.

【0031】上記成形体について、900℃の温度で仮
焼・脱脂の処理を施した後、1.33Pa(0.01m
Torr)以下の真空中、1750℃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。この燒結体について、焼結体組織中のア
ルミナコロニー量を分析したところ、含有量が単位体積
当たり6%であり、また、その大きさも3μmであっ
た。
The above molded body was subjected to calcination / degreasing treatment at a temperature of 900 ° C., and then 1.33 Pa (0.01 m)
Torr) Sintering and firing treatment was performed at a temperature of 1750 ° C. in a vacuum of not more than Torr to obtain a yttrium aluminate garnet-based sintered body. When the amount of alumina colonies in the sintered body structure of this sintered body was analyzed, the content was 6% per unit volume, and the size was 3 μm.

【0032】また、上記イットリウムアルミン酸ガーネ
ット系燒結体から、厚さ2mm、10×10mm角の試
験片を切り出し、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、高周波
バイアス300W、CF/O/Ar=40:10:
50、5×133Pa(5mTorr)の条件で、20
時間プラズマ曝露試験を行って、エッチングレート(オ
ングストローム/時間)の測定、及び走査型電子顕微鏡
(SEM)による表面形態の観察を行った。その結果、
エッチングレートは、約170オングストローム/時
間、表面形態は、プラズマ曝露前後において1〜2μm
の窪み差が確認され、全体的に、面荒れしている状態で
あった。
Further, a test piece having a thickness of 2 mm and a size of 10 × 10 mm was cut out from the yttrium aluminate garnet-based sintered body and attached to a parallel plate type RIE apparatus, and a frequency of 13.56 MHz, a high frequency source of 500 W, and a high frequency bias of 300 W, CF 4 / O 2 / Ar = 40: 10:
20 under the conditions of 50, 5 × 133 Pa (5 mTorr)
A time plasma exposure test was performed to measure the etching rate (angstrom / hour) and observe the surface morphology with a scanning electron microscope (SEM). as a result,
The etching rate is about 170 Å / hour, and the surface morphology is 1 to 2 μm before and after plasma exposure.
The difference in the depressions was confirmed, and the surface was rough overall.

【0033】上記のように、実施例に係る耐プラズマ性
部材は、比較例に係る耐プラズマ性部材に較べて、腐食
性ガス下におけるプラズマによる損傷、フッ化アルミニ
ウムなどのパーティクル発生なども大幅に抑制されてい
る。つまり、耐プラズマ性をエッチングレート面から評
価すると、比較例に比べて1.5倍程度であり、半導体
の製造工程などにおいて、メンテナンス面で有利である
だけでなく、精度の高い加工などを行えるし、被加工体
に悪影響を及ぼす恐れの解消も図られる。
As described above, the plasma-resistant member according to the example is significantly more damaged by plasma under corrosive gas and particles such as aluminum fluoride are generated, as compared with the plasma-resistant member according to the comparative example. It is suppressed. In other words, when the plasma resistance is evaluated in terms of etching rate, it is about 1.5 times that of the comparative example, which is advantageous not only in terms of maintenance but also in highly accurate processing in semiconductor manufacturing processes. However, it is possible to eliminate the possibility of adversely affecting the work piece.

【0034】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。たとえばイットリウムイオン源及び
アルミニウムイオン源としての化合物は、他の化合物の
選択組み合わせでもよいし、真空(減圧)燒結温度、大
気雰囲気中での燒結温度など、許容される範囲で適宜変
更できる。
The present invention is not limited to the above embodiments, but various modifications can be made without departing from the spirit of the invention. For example, the compounds as the yttrium ion source and the aluminum ion source may be selected combinations of other compounds, and can be appropriately changed within a permissible range such as a vacuum (reduced pressure) sintering temperature and a sintering temperature in the air atmosphere.

【0035】[0035]

【発明の効果】請求項1及び2の発明によれば、イット
リウムアルミン酸ガーネット系燒結体で、さらに、耐プ
ラズマ性の優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、優れた耐久性を有する部材として機能するの
で、半導体製造装置の長寿命化などに寄与する。また、
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 and second aspects of the present invention, there is provided a plasma resistant member which is a yttrium aluminate garnet type sintered body and which is excellent in plasma resistance. That is, in the structure of the region exposed to the plasma containing corrosive gas, it functions as a member having excellent durability, which contributes to a longer life of the semiconductor manufacturing apparatus. Also,
Since there is no possibility of particle contamination, it is possible to improve the reliability of the semiconductor and the yield.

【0036】請求項3の発明によれば、耐プラズマ性が
優れており、半導体の製造装置に適する耐プラズマ性部
材を歩留まりよく、かつ量産的に提供できる。
According to the third aspect of the present invention, the plasma resistance is excellent, and the plasma resistance member suitable for the semiconductor manufacturing apparatus can be provided in good yield and in mass production.

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

【図1】プラズマエッチング装置の概略構成を示す断面
図。
FIG. 1 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 1 ... Microwave generation chamber 2 ... Processing room 3 ... Microwave introduction window 4 ... Magnetic field forming coil 5: Gas supply port 6 ... Gas outlet 7 ... Monitoring window 8 ... Semiconductor wafer 9 ... Semiconductor wafer support / mounting table

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (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 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 鈴木 俊一 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 齊藤 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 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 BA01 BA21 CA07 GA01 GA03 GA08 GA11 4G075 AA24 AA30 AA42 AA53 BC02 BC04 BC06 BD14 CA47 DA02 FB04 FC09 5F004 AA15 BA20 BB29 BD04 DA01 DA11    ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    (72) Inventor Akira Miyazaki             30 Soya, Hadano City, Kanagawa Prefecture             Kusu Co., Ltd. Development Laboratory (72) Inventor Mitsuhiro Fujita             30 Soya, Hadano City, Kanagawa Prefecture             Kusu Co., Ltd. Development Laboratory (72) Inventor Shunichi Suzuki             30 Soya, Hadano City, Kanagawa Prefecture             Kusu Co., Ltd. Development Laboratory (72) Inventor Shuichi Saito             33, Shinisogo-cho, Isogo-ku, Yokohama-shi, Kanagawa             Inside the Toshiba Production Technology Center (72) Inventor Eriko Nishimura             33, Shinisogo-cho, Isogo-ku, Yokohama-shi, Kanagawa             Inside the Toshiba Production Technology Center F-term (reference) 4G031 AA08 AA29 BA01 BA21 CA07                       GA01 GA03 GA08 GA11                 4G075 AA24 AA30 AA42 AA53 BC02                       BC04 BC06 BD14 CA47 DA02                       FB04 FC09                 5F004 AA15 BA20 BB29 BD04 DA01                       DA11

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 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、かつ焼結体組織中の未反応なア
ルミナ部分(アルミナコロニー)が単位体積当たり5%
以下であることを特徴とする耐プラズマ性部材。
1. An unreacted alumina part (alumina colony) in a sintered body structure, which is substantially composed of a yttrium aluminate garnet-based sintered body, is 5% per unit volume.
The following is a plasma resistant member.
【請求項2】 未反応なアルミナ部分(アルミナコロニ
ー)の大きさが5μm以下であることを特徴とする請求
項1記載の耐プラズマ性部材。
2. The plasma resistant member according to claim 1, wherein the unreacted alumina portion (alumina colony) has a size of 5 μm or less.
【請求項3】 共沈澱法で調製したイットリウムアルミ
ン酸ガーネット系粉末を成形する工程と、前記成形体を
減圧雰囲気下、1400〜1900℃の温度で熱処理す
る工程と、を有することを特徴とする耐プラズマ性部材
の製造方法。
3. A method comprising molding a yttrium aluminate garnet-based powder prepared by a co-precipitation method, and heat-treating the molded body at a temperature of 1400 to 1900 ° C. in a reduced pressure atmosphere. Method for manufacturing plasma resistant member.
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