JP2007042672A - Plasma process device chamber member and its manufacturing method - Google Patents

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Katsuyuki Kiriyama
勝之 桐山
Junichi Sugino
順一 杉野
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a plasma process device chamber member in which plasma resistance is secured, which can be used for long time even if a cleaning processing is repeated and which is economically advantageous. <P>SOLUTION: The plasma process device chamber member is formed of an aluminum nitride sintered body whose porosity is 1% or less and whose torn face shows quality of transgranular fracture. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、プラズマプロセス装置用チャンバー部材及びその製造方法に関する。 The present invention relates to a chamber member for a plasma processing apparatus and a method for manufacturing the same.

半導体の製造プロセスは、CVDプロセス、エッチングプロセス、レジスト除去プロセス等の種々のプラズマプロセスを有している。プラズマプロセス装置用チャンバー部材としては、プラズマ環境下で使用されることにより、耐プラズマ性の高い窒化アルミニウムが多く使用されている。
従来、窒化アルミニウム焼結体の焼結法は、Y等の焼結助剤を添加する方法が一般的であり、例えば、ホットプレス焼結法等を用いて焼結体の緻密化して、耐プラズマ性を向上させた窒化アルミニウムを製造していた(例えば、特許文献1参照)。
Semiconductor manufacturing processes include various plasma processes such as a CVD process, an etching process, and a resist removal process. As a chamber member for a plasma processing apparatus, aluminum nitride having high plasma resistance is often used by being used in a plasma environment.
Conventionally, a sintering method of an aluminum nitride sintered body is generally a method in which a sintering aid such as Y 2 O 3 is added. For example, the sintered body is densified using a hot press sintering method or the like. Thus, aluminum nitride with improved plasma resistance has been manufactured (for example, see Patent Document 1).

特開2002−3277号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2002-3277

近年の半導体プロセスでは、デザインルールの微細化によりプラズマプロセスでのプロセス温度が上昇する傾向にある。また、コスト低減を目的としてスループットの向上が重要な課題となっている。
例えば、プラズマCVD装置においてもプロセス温度が上昇し、さらに、スループットを向上させるために処理時間を短くする傾向にある。従って、プロセス温度とウエハ取り出しの冷却温度の差が大きくなり、しかも繰り返しの温度サイクルが短時間となる傾向にあり、チャンバー部材への熱衝撃が過酷になってきている。
また、実際にチャンバー部材を使用する際には、プロセスガスにより、ウエハ表面のみならずチャンバー部材にもデポジション膜が析出することとなる。
In recent semiconductor processes, the process temperature in the plasma process tends to increase due to miniaturization of design rules. Further, improvement of throughput is an important issue for the purpose of cost reduction.
For example, also in a plasma CVD apparatus, the process temperature rises, and the processing time tends to be shortened in order to improve the throughput. Accordingly, the difference between the process temperature and the cooling temperature for removing the wafer is increased, and the repeated temperature cycle tends to be short, and the thermal shock to the chamber member has become severe.
Further, when the chamber member is actually used, a deposition film is deposited not only on the wafer surface but also on the chamber member due to the process gas.

従来の窒化アルミニウム焼結体からなるチャンバー部材では、その表面に堆積したデポジション膜をNF等のガスを流して、フッ素プラズマ等により定期的にクリーニングして使用するのが一般的である。そのため、クリーニング処理により、チャンバー部材が損傷をうけないように、耐プラズマ性(耐フッ素プラズマ性等)が要求されている。 In a conventional chamber member made of an aluminum nitride sintered body, a deposition film deposited on the surface thereof is generally used by flowing a gas such as NF 3 and periodically cleaning it with fluorine plasma or the like. Therefore, plasma resistance (fluorine plasma resistance or the like) is required so that the chamber member is not damaged by the cleaning process.

また、このようなチャンバー部材では、例えば、Yを焼結助剤とした場合には、YやY化合物等が粒界に存在しており、窒化アルミニウムとYやY化合物との熱膨張差に起因して、プロセス中に生じる熱応力によりデポジション膜の剥がれが発生して、プロセス中にウエハ表面等にパーティクルが発生する原因となることがあった。
そのため、耐プラズマ性を維持し、かつ、熱衝撃によるデポジション膜の剥がれを低減できる部材が求められている。
Moreover, in such a chamber member, for example, when Y 2 O 3 is used as a sintering aid, Y 2 O 3 , Y 2 O 3 compounds, etc. are present at the grain boundaries, and aluminum nitride and Y 2 Due to the difference in thermal expansion from 2 O 3 and Y 2 O 3 compounds, peeling of the deposition film occurs due to thermal stress generated during the process, which causes generation of particles on the wafer surface and the like during the process. There was a thing.
Therefore, there is a demand for a member that maintains plasma resistance and can reduce the peeling of the deposition film due to thermal shock.

本発明は上述した課題に鑑みてなされたものであり、耐プラズマ性が確保されており、クリーニング処理を繰り返しても長期間使用可能で、経済的に有利なプラズマプロセス装置用チャンバー部材とその製造方法とを提供することを目的とする。
さらに、プラズマプロセス中の熱衝撃が大きくなってもデポジション膜が剥がれず、パーティクル量を低減することができるチャンバー部材を提供することも目的とする。
The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and has a plasma resistance, a chamber member for a plasma processing apparatus that is economically advantageous and can be used for a long time even after repeated cleaning treatments, and its manufacture. And to provide a method.
It is another object of the present invention to provide a chamber member capable of reducing the amount of particles without causing the deposition film to peel off even when the thermal shock during the plasma process increases.

本発明のプラズマプロセス装置用チャンバー部材は、気孔率が1%以下で、かつ、破断面が粒内破壊の性状を呈する窒化アルミニウム焼結体からなることを特徴とする。
また、上記プラズマプロセス装置用チャンバー部材において、上記窒化アルミニウム焼結体は、希土類元素を含まないか、又は、希土類元素の含有量が0.4重量%以下であることが望ましい。
The chamber member for a plasma processing apparatus of the present invention is characterized by comprising an aluminum nitride sintered body having a porosity of 1% or less and a fracture surface exhibiting the property of intragranular fracture.
In the chamber member for a plasma processing apparatus, the aluminum nitride sintered body preferably does not contain a rare earth element, or the rare earth element content is 0.4% by weight or less.

また、本発明のプラズマプロセス装置用チャンバー部材の製造方法は、粒度分布のD50が2μm以下で、かつ、D90が5μm以下の窒化アルミニウム原料粉末を含む混合物を成形して成形体を作製した後、上記成形体を、段階的に真空置換を行いながら常圧にて焼結することを特徴とする。 Further, in the method for producing a chamber member for a plasma processing apparatus of the present invention, after forming a molded body by molding a mixture containing an aluminum nitride raw material powder having a particle size distribution of D50 of 2 μm or less and D90 of 5 μm or less, The molded body is sintered at normal pressure while performing vacuum replacement stepwise.

本発明のプラズマプロセス装置用チャンバー部材は、気孔率が1%以下で、かつ、破断面が粒内破壊の性状を呈する窒化アルミニウム焼結体からなるため、粒子同士が強固に結合し、機械的特性に優れ、耐プラズマ性が確保され、長期間使用することができる。
また、上記窒化アルミニウム焼結体が、希土類元素を含まないか、又は、希土類元素の含有量が0.4重量%以下であり、粒界に存在する異物の量が少ないために、熱による歪みや変形が発生しにくく、このチャンバー部材をプラズマCVD装置に用いた場合には、プラズマプロセスにおけるデポジション膜の剥がれに起因したパーティクルの発生を抑えることができる。
The chamber member for a plasma processing apparatus of the present invention is composed of an aluminum nitride sintered body having a porosity of 1% or less and a fracture surface exhibiting the property of intragranular fracture. Excellent characteristics, plasma resistance is secured, and can be used for a long time.
The aluminum nitride sintered body does not contain a rare earth element, or the rare earth element content is 0.4% by weight or less, and the amount of foreign matter present at the grain boundary is small. When the chamber member is used in a plasma CVD apparatus, the generation of particles due to the peeling of the deposition film in the plasma process can be suppressed.

また、本発明のプラズマプロセス装置用チャンバー部材の製造方法は、粒度分布のD50が2μm以下で、かつ、D90が5μm以下の窒化アルミニウム原料粉末を成形後、上述した特殊な条件で焼成を行っているため、焼結体を構成する粒子が比較的均一で、強固に結合しており、耐プラズマ性を有し、パーティクルが発生しない窒化アルミニウム焼結体を製造することができる。 In addition, the method for manufacturing a chamber member for a plasma processing apparatus according to the present invention comprises forming an aluminum nitride raw material powder having a particle size distribution D50 of 2 μm or less and a D90 of 5 μm or less, followed by firing under the special conditions described above. Therefore, it is possible to produce an aluminum nitride sintered body in which the particles constituting the sintered body are relatively uniform and firmly bonded, have plasma resistance, and do not generate particles.

本発明のプラズマプロセス装置用チャンバー部材は、気孔率が1%以下で、かつ、破断面が粒内破壊の性状を呈する窒化アルミニウム焼結体からなることを特徴とする。
以下、本発明の実施形態について、本発明のプラズマプロセス装置用チャンバー部材を備えたプラズマプロセス装置とともに、図面を参照しながら説明する。
The chamber member for a plasma processing apparatus of the present invention is characterized by comprising an aluminum nitride sintered body having a porosity of 1% or less and a fracture surface exhibiting the property of intragranular fracture.
DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings together with a plasma process apparatus provided with a chamber member for a plasma process apparatus of the present invention.

図1は、本発明のプラズマプロセス装置用チャンバー部材を用いたプラズマCVD装置を模式的に示す断面図である。
図2(a)は、本発明のプラズマプロセス装置用チャンバー部材の一例を示す正面図であり、(b)は、(a)に示したチャンバー部材の縦断面図であり、(c)は(a)に示したチャンバー部材の底面図である。
図3(a)は、本発明のプラズマプロセス装置用チャンバー部材の別の一例を示す正面図であり、(b)は、(a)に示したチャンバー部材の断面図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing a plasma CVD apparatus using a chamber member for a plasma processing apparatus of the present invention.
2A is a front view showing an example of a chamber member for a plasma processing apparatus of the present invention, FIG. 2B is a longitudinal sectional view of the chamber member shown in FIG. 2A, and FIG. It is a bottom view of the chamber member shown to a).
FIG. 3A is a front view showing another example of the chamber member for a plasma processing apparatus of the present invention, and FIG. 3B is a cross-sectional view of the chamber member shown in FIG.

図1に示すように、プラズマCVD装置10は、上下面が円形である円筒状の真空チャンバ12の内部に、シリコンウエハなどの被処理体30を載置して内蔵ヒータ14によってその被処理体30を加熱する円板状の基板ホルダ16と、反応性を有するガス(反応ガス)を真空チャンバ12の天井面からチャンバ内へ噴出するシャワー型ガス噴出ヘッド18と、同様の反応ガスを内周面からチャンバ内へ噴出するノズル型ガス噴出ヘッド22とを備えている。ここで、シャワー型ガス噴出ヘッド18は天井面の略中央に取り付けられ、ノズル型ガス噴出ヘッド22は内周面にて円周に沿って多数取り付けられている。また、真空チャンバ12は、チャンバ内を略真空状態にするための真空ポンプ26を備えると共に、高周波電圧が印加される図示しない一対の電極をチャンバ内に備えている。
プラズマCVD装置10においては、シャワー型ガス噴出ヘッド18及びノズル型ガス噴出ヘッド22がそれぞれともに、本発明のプラズマプロセス装置用チャンバー部材の一例である。
As shown in FIG. 1, a plasma CVD apparatus 10 has a processing object 30 such as a silicon wafer placed in a cylindrical vacuum chamber 12 whose upper and lower surfaces are circular, and the processing object is formed by a built-in heater 14. A disk-shaped substrate holder 16 for heating 30, a shower type gas ejection head 18 for ejecting a reactive gas (reactive gas) from the ceiling surface of the vacuum chamber 12 into the chamber, and a similar reactive gas on the inner periphery And a nozzle-type gas ejection head 22 for ejecting from the surface into the chamber. Here, the shower type gas ejection head 18 is attached to the approximate center of the ceiling surface, and a number of nozzle type gas ejection heads 22 are attached along the circumference on the inner peripheral surface. In addition, the vacuum chamber 12 includes a vacuum pump 26 for bringing the inside of the chamber into a substantially vacuum state, and a pair of electrodes (not shown) to which a high-frequency voltage is applied.
In the plasma CVD apparatus 10, the shower type gas ejection head 18 and the nozzle type gas ejection head 22 are both examples of the chamber member for the plasma processing apparatus of the present invention.

次に、図2(a)〜(c)に示した本発明のプラズマプロセス装置用チャンバー部材の一例であるシャワー型ガス噴出ヘッド18について説明する。
シャワー型ガス噴出ヘッド18は、略円錐台形状に形成され、その上面の中心に1つの反応ガス入口18aを有し、その下面の中心とその中心から等距離の位置に合計5つの反応ガス出口18bを有している。このシャワー型ガス噴出ヘッド18の内部には、反応ガス入口18aから分岐して複数の反応ガス出口18bに至るガス通路18cが形成されている。また、シャワー型ガス噴出ヘッド18は、気孔率が1%以下で、かつ、破断面が粒内破壊の性状を呈する窒化アルミニウム焼結体で作製されている。
Next, the shower type gas ejection head 18 which is an example of the chamber member for the plasma processing apparatus of the present invention shown in FIGS.
The shower-type gas ejection head 18 is formed in a substantially truncated cone shape, has one reaction gas inlet 18a at the center of the upper surface thereof, and has a total of five reaction gas outlets at the center of the lower surface and positions equidistant from the center. 18b. Inside the shower type gas ejection head 18, there are formed gas passages 18c branched from the reaction gas inlet 18a to reach a plurality of reaction gas outlets 18b. The shower type gas ejection head 18 is made of an aluminum nitride sintered body having a porosity of 1% or less and a fractured surface exhibiting intragranular fracture properties.

次に、図3(a)、(b)に示した本発明のプラズマプロセス装置用チャンバー部材の一例であるノズル型ガス噴出ヘッド22について説明する。
ノズル型ガス噴出ヘッド22は、略円柱状に形成され、その基端面の中心に1つの反応ガス入口22aを有し、その先端面の中心に1つの反応ガス出口22bを有している。このノズル型ガス噴出ヘッド22の内部には、反応ガス入口22aから分岐せずまっすぐに反応ガス出口22bに至るガス通路22cが形成されている。また、ノズル型ガス噴出ヘッド22は、シャワー型ガス噴出ヘッド18と同様、気孔率が1%以下で、かつ、破断面が粒内破壊の性状を呈する窒化アルミニウム焼結体で作製されている。
Next, the nozzle type gas ejection head 22 which is an example of the chamber member for the plasma processing apparatus of the present invention shown in FIGS. 3A and 3B will be described.
The nozzle-type gas ejection head 22 is formed in a substantially cylindrical shape, and has one reactive gas inlet 22a at the center of its base end face and one reactive gas outlet 22b at the center of its distal end face. Inside the nozzle type gas ejection head 22, there is formed a gas passage 22c that does not branch from the reaction gas inlet 22a and extends straight to the reaction gas outlet 22b. Similarly to the shower type gas ejection head 18, the nozzle type gas ejection head 22 is made of an aluminum nitride sintered body having a porosity of 1% or less and a fracture surface exhibiting intragranular fracture properties.

次に、プラズマCVD装置10の動作、つまりシリコンウエハ等の被処理体30の表面に膜を形成する動作について簡単に説明しておく。まず、図示しない搬送機を作動させて、真空チャンバ12の内部に搬入された未処理の被処理体30を基板ホルダ16の上面に載置する。続いて、真空ポンプ26によりチャンバ内が所定の真空度になるように調整し、基板ホルダ16の内蔵ヒータ14に通電して被処理体30を加熱する。続いて、図示しないマスフローコントローラによりシャワー型ガス噴出ヘッド18の反応ガス入口18aと各ノズル型ガス噴出ヘッド22の反応ガス入口22aに所定流量で反応ガスを導入し、図示しない一対の電極間に高周波電圧を印加する。すると、シャワー型ガス噴出ヘッド18の各反応ガス出口18bや各ノズル型ガス噴出ヘッド22の反応ガス出口22bから真空チャンバ12内に噴出された反応ガスは、図示しない一対の電極間に生じるグロー放電によって分解・励起されてプラズマ状態となり、被処理体30の表面にガス分子を堆積させて薄膜を形成する。 Next, the operation of the plasma CVD apparatus 10, that is, the operation of forming a film on the surface of the object 30 to be processed such as a silicon wafer will be briefly described. First, an unillustrated transporter is operated to place an unprocessed object 30 carried into the vacuum chamber 12 on the upper surface of the substrate holder 16. Subsequently, the inside of the chamber is adjusted to a predetermined degree of vacuum by the vacuum pump 26, and the built-in heater 14 of the substrate holder 16 is energized to heat the object 30 to be processed. Subsequently, a reaction gas is introduced at a predetermined flow rate into a reaction gas inlet 18a of the shower type gas ejection head 18 and a reaction gas inlet 22a of each nozzle type gas ejection head 22 by a mass flow controller (not shown), and a high frequency is generated between a pair of electrodes (not shown). Apply voltage. Then, the reaction gas ejected into the vacuum chamber 12 from each reaction gas outlet 18b of the shower type gas ejection head 18 or from the reaction gas outlet 22b of each nozzle type gas ejection head 22 is glow discharge generated between a pair of electrodes (not shown). Is decomposed and excited by the plasma to be in a plasma state, and gas molecules are deposited on the surface of the object 30 to form a thin film.

上述したシャワー型ガス噴出ヘッド18やノズル型ガス噴出ヘッド22等の本発明のプラズマプロセス装置用チャンバー部材は、気孔率が1%以下で、かつ、破断面が粒内破壊の性状を呈する窒化アルミニウム焼結体からなるものである。
気孔率が1%を超えると、破断面が粒内破壊の性状を呈する窒化アルミニウム焼結体とすることが困難となる。
The chamber member for a plasma process apparatus of the present invention such as the shower type gas jet head 18 and the nozzle type gas jet head 22 described above has an aluminum nitride having a porosity of 1% or less and a fracture surface exhibiting the property of intragranular fracture. It consists of a sintered body.
When the porosity exceeds 1%, it becomes difficult to obtain an aluminum nitride sintered body in which the fracture surface exhibits the property of intragranular fracture.

また、破断面が粒内破壊の性状を呈する窒化アルミニウム焼結体では、粒界での脱粒が減少し、耐プラズマ性を確保することができる。換言すれば、破断面が粒界破壊の性状を呈する場合には、フッ素プラズマを用いたクリーニング処理等において、粒界での脱粒が発生しやすく、耐プラズマ性が不充分となる。
なお、本明細書において、破断面が粒内破壊の性状を呈するとは、破断面の5%以上が結晶粒内で破壊が進展している状態であることをいう。一方、破断面の結晶粒内での破壊の進展が5%未満で、ほとんどが結晶粒界に沿って破壊が進展している状態は、破断面が粒界破壊の性状を呈するという。
また、破断面の性状は、SEM等を用いた顕微鏡観察により判断することができる。
Moreover, in the aluminum nitride sintered body in which the fracture surface exhibits the property of intragranular fracture, degranulation at the grain boundary is reduced, and plasma resistance can be ensured. In other words, when the fractured surface exhibits the property of grain boundary fracture, in the cleaning process using fluorine plasma, degranulation at the grain boundary is likely to occur, resulting in insufficient plasma resistance.
In the present specification, that the fracture surface exhibits the property of intragranular fracture means that 5% or more of the fracture surface is in a state in which fracture progresses within the crystal grain. On the other hand, when the fracture progress within the fracture surface is less than 5% and most of the fracture progresses along the grain boundary, the fracture surface exhibits the property of grain boundary fracture.
Further, the properties of the fracture surface can be determined by microscopic observation using SEM or the like.

上記窒化アルミニウム焼結体は、希土類元素を含まないか、又は、希土類元素の含有量が0.4重量%以下であることが望ましい。
この場合、粒界での熱衝撃による熱応力の発生が低減され、例えば、プラズマCVD装置に用いた場合には、上記熱応力に起因したデポジッション膜の剥がれがほとんど発生せず、デポジッション膜の剥がれによるパーティクルの発生を低減することができる。
The aluminum nitride sintered body preferably does not contain a rare earth element or the rare earth element content is 0.4 wt% or less.
In this case, generation of thermal stress due to thermal shock at the grain boundary is reduced. For example, when used in a plasma CVD apparatus, the deposition film hardly peels off due to the thermal stress, and the deposition film It is possible to reduce the generation of particles due to peeling.

上記窒化アルミニウム焼結体に含まれる希土類元素としては、原料混合物に配合される焼結助剤に由来のもの等が挙げられ、上記焼結助剤の具体例としては、例えば、セリウム化合物、スカンジウム化合物、Y等のイットリウム化合物等が挙げられる。
なお、本明細書において、窒化アルミニウム焼結体に含まれる希土類元素の含有量とは、窒化アルミニウム焼結体中に含まれる希土類化合物中の希土類元素分と、窒化アルミニウム中に含まれる希土類単体との合計量のことをいう。勿論、上記窒化アルミニウム焼結体においては、必ずしも、希土類化合物や希土類単体が含まれるわけではない。
Examples of the rare earth element contained in the aluminum nitride sintered body include those derived from a sintering aid blended in the raw material mixture, and specific examples of the sintering aid include, for example, cerium compounds and scandium. Examples thereof include yttrium compounds such as compounds and Y 2 O 3 .
In the present specification, the rare earth element content contained in the aluminum nitride sintered body means the rare earth element content in the rare earth compound contained in the aluminum nitride sintered body, and the rare earth element contained in the aluminum nitride. The total amount of Of course, the above-mentioned aluminum nitride sintered body does not necessarily contain a rare earth compound or a rare earth element.

これに対し、本発明のプラズマプロセス装置用チャンバー部材をプラズマCVD装置に用いる場合において、上記希土類元素の含有量が0.4重量%を超えると、例えば、YやY化合物が粒界に存在することとなり、これらと窒化アルミニウムとの異材料間で発生する熱膨張差に起因して、プラズマプロセス中に窒化アルミニウム焼結体が変形し、これによりデポジッション膜に熱応力が発生し、この熱応力により、デポジッション膜が剥がれ、パーティクルが発生することとなるからである。
なお、希土類元素の含有量は、パーティクル発生の観点からは少なければ少ないほど望ましい。
On the other hand, when the chamber member for a plasma processing apparatus of the present invention is used in a plasma CVD apparatus, if the rare earth element content exceeds 0.4 wt%, for example, Y 2 O 3 or Y 2 O 3 compound Are present at the grain boundaries, and due to the difference in thermal expansion that occurs between different materials of these and aluminum nitride, the aluminum nitride sintered body is deformed during the plasma process, which causes thermal stress on the deposition film. This is because, due to this thermal stress, the deposition film is peeled off and particles are generated.
The rare earth element content is preferably as small as possible from the viewpoint of particle generation.

また、ここまでは、本発明のプラズマプロセス装置用チャンバー部材について、プラズマCVD工程を行う装置で使用する態様で説明したが、本発明のプラズマプロセス装置用チャンバー部材を使用することができるプラズマプロセス装置は、プラズマCVD装置に限定されるわけではなく、プラズマエッチング工程やプラズマアッシング工程を行う装置にも使用することができる。 Further, the plasma processing apparatus chamber member of the present invention has been described so far as being used in an apparatus for performing a plasma CVD process. Is not limited to a plasma CVD apparatus, but can also be used for an apparatus that performs a plasma etching process or a plasma ashing process.

また、本発明のプラズマプロセス装置用チャンバー部材について、プラズマCVD工程を行う装置に用いる場合には、耐プラズマ性を有するともに、プラズマプロセスでデポジッション膜の剥がれに起因するパーティクルが発生しないことが望ましいのは、上述したとおりであるが、プラズマエッチング工程やプラズマアッシング工程を行う装置に用いる場合には、デポジッション膜が形成されないため、パーティクルの発生の有無は問題にならず、耐プラズマ性を有することが重要である。 In addition, when the chamber member for a plasma processing apparatus of the present invention is used in an apparatus for performing a plasma CVD process, it is desirable that the plasma process is resistant and that particles caused by peeling of the deposition film do not occur in the plasma process. As described above, when used in an apparatus for performing a plasma etching process or a plasma ashing process, since no deposition film is formed, the presence or absence of generation of particles is not a problem, and plasma resistance is provided. This is very important.

次に、本発明のプラズマプロセス装置用チャンバー部材の製造方法について説明する。
本発明のプラズマプロセス装置用チャンバー部材の製造方法は、粒度分布のD50が2μm以下で、かつ、D90が5μm以下の窒化アルミニウム原料粉末を含む混合物を成形して成形体を作製した後、上記成形体を、段階的に真空置換を行いながら常圧にて焼結することを特徴とする。
以下、本発明のプラズマプロセス装置用チャンバー部材の製造方法について工程順に説明する。
Next, the manufacturing method of the chamber member for plasma processing apparatuses of this invention is demonstrated.
In the method for manufacturing a chamber member for a plasma processing apparatus according to the present invention, a molded body is produced by molding a mixture containing aluminum nitride raw material powder having a particle size distribution of D50 of 2 μm or less and D90 of 5 μm or less. The body is sintered at normal pressure while performing vacuum replacement step by step.
Hereinafter, the manufacturing method of the chamber member for plasma processing apparatus of this invention is demonstrated in order of a process.

(1)まず、粒度分布のD50が2μm以下で、かつ、D90が5μm以下の窒化アルミニウム原料粉末に、必要に応じて、バインダや溶剤等を添加して混合することにより、窒化アルミニウム原料粉末を含む混合物を調製する。
窒化アルミニウム原料粉末の粒度分布を上記範囲とすることにより、焼結時に全ての粒子間が液相で覆われ、粒子の再配列が容易となり、接触角も小さくなり、粒成長が均一に進行するため、特に焼結助剤を添加しなくても、常圧焼結法により、気孔率が1%以下で、破断面が粒内破壊の性状を呈し、粒子同士が強固に結合した焼結体を得ることができる。
一方、粒度分布のD50が2μmを超えたり、D90が5μmを超えたりした場合には、焼結時に粒成長が阻害され、得られた窒化アルミニウム焼結体において、耐プラズマ性が低下することとなる。
上記粒度分布のD50は、1μm以下であることが望ましい。製造したプラズマプロセス装置用チャンバー部材において、パーティクルの発生がより少なくなるからである。
(1) First, an aluminum nitride raw material powder having a particle size distribution D50 of 2 μm or less and a D90 of 5 μm or less is mixed with a binder or a solvent, if necessary, to obtain an aluminum nitride raw material powder. A mixture containing is prepared.
By setting the particle size distribution of the aluminum nitride raw material powder within the above range, all particles are covered with a liquid phase during sintering, the rearrangement of particles is facilitated, the contact angle is reduced, and the grain growth proceeds uniformly. Therefore, a sintered body in which the porosity is 1% or less, the fracture surface exhibits the property of intragranular fracture, and the particles are firmly bonded to each other even if no sintering aid is added. Can be obtained.
On the other hand, when D50 of the particle size distribution exceeds 2 μm or D90 exceeds 5 μm, grain growth is inhibited during sintering, and the obtained aluminum nitride sintered body has reduced plasma resistance. Become.
The particle size distribution D50 is desirably 1 μm or less. This is because less particles are generated in the manufactured chamber member for the plasma processing apparatus.

上記バインダとしては特に限定されず、例えば、アクリル系バインダ、エチルセルロース、ブチルセロソルブ、ポリビニルアルコール等が挙げられる。これらは単独で用いても良いし、2種以上併用してもよい。
また、上記溶媒としては、特に限定されないが、例えば、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、ペンタノール、ヘキサノール等の炭素数1〜6のアルコール、α−テルピネオール、グリコール等が挙げられる。これらは単独で用いても良いし、2種以上併用してもよい。
The binder is not particularly limited, and examples thereof include acrylic binders, ethyl cellulose, butyl cellosolve, and polyvinyl alcohol. These may be used alone or in combination of two or more.
The solvent is not particularly limited, and examples thereof include alcohols having 1 to 6 carbon atoms such as methanol, ethanol, propanol, butanol, pentanol, and hexanol, α-terpineol, glycol, and the like. These may be used alone or in combination of two or more.

また、上記混合物には、必要に応じて、セリウム化合物、スカンジウム化合物、Y等のイットリウム化合物等の希土類化合物からなる焼結助剤を配合してもよい。
但し、上記焼結助剤を配合する場合、その配合量は、焼結後の窒化アルミニウム焼結体において、希土類元素の含有量が0.4重量%以下となる量とすることが望ましい。
窒化アルミニウム焼結体中の希土類元素の量が0.4重量%以下とすることが望ましい理由は既に説明したとおりである。
The aforementioned mixture, if necessary, a cerium compound, scandium compound may be mixed with a sintering aid composed of rare earth compounds of yttrium compounds such as Y 2 O 3.
However, when the sintering aid is blended, the blending amount is desirably set so that the rare earth element content is 0.4% by weight or less in the sintered aluminum nitride sintered body.
The reason why the amount of the rare earth element in the aluminum nitride sintered body is desirably 0.4% by weight or less is as already described.

(2)次に、上記混合物を所定の形状に成形して、生成形体を作製し、その後、必要に応じて、上記生形成体に脱脂処理を施す。
具体的な形成の方法としては特に限定されないが、例えば、CIP成形法により所定の外観形状に成形し、その後、ガス通路に相当する孔を開ける方法や、射出成形法や鋳込み成形法により、直接所望の形状に成形する方法等を用いることができる。
(2) Next, the mixture is formed into a predetermined shape to produce a generated shape, and then the raw formed body is degreased as necessary.
Although it does not specifically limit as a concrete formation method, For example, it shape | molds by the CIP shaping | molding method to the predetermined | prescribed external appearance shape, and after that, the method of opening the hole equivalent to a gas passage, the injection molding method, and the casting molding method, The method etc. which shape | mold to a desired shape can be used.

(3)次に、上記成形体を段階的に真空置換を行いながら常圧にて焼結し、プラズマプロセス装置用チャンバー部材を完成する。
具体的には、例えば、窒素ガス雰囲気での焼成中に、1500℃で一度窒素ガスを止めて、炉内の1時間真空引きを行い、その後、窒素ガスをパージして元の窒素雰囲気に戻してから昇温する。さらに、同じ操作を1600℃、1700℃及び1800℃の3段階(1500℃での操作と併せて4段階)で実施し、その後、1860℃まで昇温し、この温度で6時間保持することにより焼結を完了させる方法等を用いることができる。
このような方法を用いることにより、焼成時に発生した焼結を阻害するガス(例えば、Oガス等)除去することができ、その結果、得られる窒化アルミニウム焼結体が緻密化するのである。
(3) Next, the molded body is sintered at normal pressure while performing vacuum replacement stepwise to complete a chamber member for a plasma process apparatus.
Specifically, for example, during firing in a nitrogen gas atmosphere, the nitrogen gas is stopped once at 1500 ° C., and the inside of the furnace is evacuated for 1 hour, and then the nitrogen gas is purged to return to the original nitrogen atmosphere. Then raise the temperature. Furthermore, the same operation is carried out in three steps of 1600 ° C., 1700 ° C. and 1800 ° C. (four steps in combination with the operation at 1500 ° C.), then the temperature is raised to 1860 ° C. and kept at this temperature for 6 hours. A method for completing the sintering can be used.
By using such a method, it is possible to remove a gas (for example, O 2 gas) that inhibits the sintering generated during firing, and as a result, the resulting aluminum nitride sintered body is densified.

また、上述した方法では、焼成温度を100℃ずつ切り替えているが、この焼成温度は、通常50〜200℃程度ずつ切り替えればよい。
また、各段階の温度差は、必ずしも同一でなくてもよい。
また、上述した製造方法では、真空置換を行いながら保持する最初の温度が1500℃であるが、この温度は1500℃に限定されるわけではなく、窒化アルミニウムの焼成開始温度以上の温度であればよい。
Moreover, in the method mentioned above, although the calcination temperature is switched 100 degreeC at a time, this calcination temperature should just switch about 50-200 degreeC normally.
Moreover, the temperature difference of each step is not necessarily the same.
In the manufacturing method described above, the initial temperature maintained while performing vacuum replacement is 1500 ° C., but this temperature is not limited to 1500 ° C., and may be any temperature above the firing temperature of aluminum nitride. Good.

また、上述した方法では、最後の焼成温度を除いて、各焼成温度を1時間ずつで切り替えているが、最後の焼成温度以外の各焼成温度での保持時間は、通常30分〜2時間程度であればよい。
また、各段階の保持時間は、必ずしも同一でなくてもよい。
Moreover, in the method mentioned above, except for the last firing temperature, each firing temperature is switched for 1 hour, but the holding time at each firing temperature other than the last firing temperature is usually about 30 minutes to 2 hours. If it is.
Further, the holding time of each stage is not necessarily the same.

また、上述した方法では、4段階で真空置換を行っているが、本発明の製造方法においては、2段階以上であれば特に限定されない。
なお、より緻密な焼結体を作製することができるとの点では、より多くの段階数を有するほど望ましい。
In the above-described method, vacuum replacement is performed in four stages. However, the manufacturing method of the present invention is not particularly limited as long as it is two or more stages.
It should be noted that a larger number of stages is desirable in that a denser sintered body can be produced.

また、本発明の製造方法では、焼結完了後、必要に応じて、研削研磨による平滑化処理や、化学エッチングを行っても良いが、通常、このような処理は不要である。
このような工程を経る本発明のプラズマプロセス装置用チャンバー部材の製造方法では、上述した本発明のプラズマプロセス装置用チャンバー部材を好適に製造することができる。
In the production method of the present invention, after the completion of sintering, smoothing treatment by grinding and polishing or chemical etching may be performed as necessary, but such treatment is usually unnecessary.
In the method for producing a chamber member for a plasma processing apparatus according to the present invention through such steps, the above-described chamber member for a plasma processing apparatus of the present invention can be suitably produced.

以下に実施例を掲げ、本発明を更に詳しく説明するが、本発明はこれら実施例のみに限定されるものではない。 The present invention will be described in more detail with reference to the following examples, but the present invention is not limited to these examples.

(実施例1)
窒化アルミニウム粉末(トクヤマ社製、D50:1.5μm、D90:4.2μm)100重量部に対し、アクリル系バインダ4重量部、ブタノールとエタノールとからなるアルコール53重量部を混合して顆粒を得た。
次に、形成した顆粒をCIP成形法により略円筒形状に成形し、ガス通路に相当する孔を開け、ノズル型ガス噴出ヘッド(図3参照)の形に加工した。
Example 1
Granules are obtained by mixing 4 parts by weight of an acrylic binder and 53 parts by weight of alcohol consisting of butanol and ethanol with 100 parts by weight of aluminum nitride powder (Tokuyama, D50: 1.5 μm, D90: 4.2 μm). It was.
Next, the formed granule was formed into a substantially cylindrical shape by a CIP molding method, a hole corresponding to the gas passage was formed, and processed into a nozzle type gas ejection head (see FIG. 3).

次に、酸化雰囲気、600℃、5時間キープの条件で脱脂した。
その後、窒素ガス雰囲気中で焼成を行った。途中、1500℃で一度窒素ガスを止めて、炉内の真空引きを1時間行い、その後、窒素ガスをパージして元の窒素ガス雰囲気に戻してから昇温した。さらに、同じ操作を1600℃、1700℃及び1800℃の3段階で実施した。次に、1860℃まで昇温し、6時間キープの条件で焼成を行い、ノズル型ガス噴出ヘッドを製造した。
なお、本実施例では、焼結後に研削研磨による平滑化処理や化学エッチングは、行わなかった。
Next, degreasing was performed under conditions of an oxidizing atmosphere and 600 ° C. for 5 hours.
Thereafter, firing was performed in a nitrogen gas atmosphere. In the middle, the nitrogen gas was stopped once at 1500 ° C., and the inside of the furnace was evacuated for 1 hour, and then the temperature was raised after purging the nitrogen gas to return to the original nitrogen gas atmosphere. Further, the same operation was performed in three stages of 1600 ° C., 1700 ° C. and 1800 ° C. Next, the temperature was raised to 1860 ° C., and baking was performed for 6 hours under the conditions of keeping, thereby producing a nozzle type gas ejection head.
In this example, no smoothing treatment or chemical etching by grinding and polishing was performed after sintering.

(実施例2、3)
窒化アルミニウム粉末を表1に示す粒度分布を有するものに代えた以外は、実施例1と同様にしてノズル型ガス噴出ヘッドを製造した。
(Examples 2 and 3)
A nozzle type gas ejection head was manufactured in the same manner as in Example 1 except that the aluminum nitride powder was replaced with one having the particle size distribution shown in Table 1.

(実施例4)
窒化アルミニウム粉末(トクヤマ社製、D50:1.2μm、D90:4.0μm)99.9重量部及びY(日本イットリウム社製、D50:0.4μm)0.1重量部に対し、アクリル系バインダ4重量部、ブタノールとエタノールとからなるアルコール53重量部を混合して顆粒を得た以外は、実施例1と同様にしてノズル型ガス噴出ヘッドを製造した。
なお、本実施例で製造したノズル型ガス噴出ヘッドにおいて、Y元素の含有量は0.08重量%である。
Example 4
To 99.9 parts by weight of aluminum nitride powder (Tokuyama, D50: 1.2 μm, D90: 4.0 μm) and 0.1 part by weight of Y 2 O 3 (Japan Yttrium, D50: 0.4 μm), A nozzle-type gas ejection head was manufactured in the same manner as in Example 1 except that 4 parts by weight of an acrylic binder and 53 parts by weight of alcohol composed of butanol and ethanol were mixed to obtain granules.
In the nozzle type gas ejection head manufactured in this example, the Y element content is 0.08% by weight.

(実施例5)
窒化アルミニウム粉末(トクヤマ社製、D50:1.7μm、D90:4.5μm)99.7重量部及びY(日本イットリウム社製、D50:0.4μm)0.3重量部に対し、アクリル系バインダ4重量部、ブタノールとエタノールとからなるアルコール53重量部を混合して顆粒を得た以外は、実施例1と同様にしてノズル型ガス噴出ヘッドを製造した。
なお、本実施例で製造したノズル型ガス噴出ヘッドにおいて、Y元素の含有量は0.24重量%である。
(Example 5)
To 99.7 parts by weight of aluminum nitride powder (Tokuyama, D50: 1.7 μm, D90: 4.5 μm) and 0.3 part by weight of Y 2 O 3 (Japan Yttrium, D50: 0.4 μm), A nozzle-type gas ejection head was manufactured in the same manner as in Example 1 except that 4 parts by weight of an acrylic binder and 53 parts by weight of alcohol composed of butanol and ethanol were mixed to obtain granules.
In the nozzle type gas ejection head manufactured in this example, the Y element content is 0.24% by weight.

(実施例6)
窒化アルミニウム粉末(トクヤマ社製、D50:1.8μm、D90:4.7μm)99.5重量部及びY(日本イットリウム社製、D50:0.4μm)0.5重量部に対し、アクリル系バインダ4重量部、ブタノールとエタノールとからなるアルコール53重量部を混合して顆粒を得た以外は、実施例1と同様にしてノズル型ガス噴出ヘッドを製造した。
なお、本実施例で製造したノズル型ガス噴出ヘッドにおいて、Y元素の含有量は0.39重量%である。
(Example 6)
To 99.5 parts by weight of aluminum nitride powder (Tokuyama, D50: 1.8 μm, D90: 4.7 μm) and 0.5 part by weight of Y 2 O 3 (Nihon Yttrium, D50: 0.4 μm), A nozzle-type gas ejection head was manufactured in the same manner as in Example 1 except that 4 parts by weight of an acrylic binder and 53 parts by weight of alcohol composed of butanol and ethanol were mixed to obtain granules.
In the nozzle type gas ejection head manufactured in this example, the Y element content is 0.39% by weight.

(実施例7)
窒化アルミニウム粉末(トクヤマ社製、D50:1.7μm、D90:4.4μm)100重量部に対し、アクリル系バインダ4重量部、ブタノールとエタノールとからなるアルコール53重量部を混合して顆粒を得た。
次に、実施例1と同様にして形成した顆粒をノズル型ガス噴出ヘッドの形に加工した。
(Example 7)
To 100 parts by weight of aluminum nitride powder (Tokuyama, D50: 1.7 μm, D90: 4.4 μm), 4 parts by weight of an acrylic binder and 53 parts by weight of alcohol composed of butanol and ethanol are mixed to obtain granules. It was.
Next, the granules formed in the same manner as in Example 1 were processed into the shape of a nozzle type gas ejection head.

次に、酸化雰囲気、600℃、5時間キープの条件で脱脂した。
その後、窒素ガス雰囲気中で焼成を行った。途中、1500℃で一度窒素ガスを止めて、炉内の真空引きを30分間行い、その後、窒素ガスをパージして元の窒素ガス雰囲気に戻してから昇温した。さらに、同じ操作を1700℃でも実施した(1500℃と併せて真空置換を2段階で実施した)。次に、1860℃まで昇温し、6時間キープの条件で焼成を行い、ノズル型ガス噴出ヘッドを製造した。
なお、本実施例でも、焼結後に研削研磨による平滑化処理や化学エッチングは、行わなかった。
Next, degreasing was performed under conditions of an oxidizing atmosphere and 600 ° C. for 5 hours.
Thereafter, firing was performed in a nitrogen gas atmosphere. In the middle, the nitrogen gas was stopped once at 1500 ° C., and the inside of the furnace was evacuated for 30 minutes. Thereafter, the nitrogen gas was purged to return to the original nitrogen gas atmosphere, and then the temperature was raised. Further, the same operation was performed at 1700 ° C. (vacuum replacement was performed in two stages in combination with 1500 ° C.). Next, the temperature was raised to 1860 ° C., and baking was performed for 6 hours under the conditions of keeping, thereby producing a nozzle type gas ejection head.
In this example as well, smoothing treatment and chemical etching by grinding and polishing were not performed after sintering.

(参考例1)
窒化アルミニウム粉末(トクヤマ社製、D50:1.5μm、D90:4.2μm)99重量部及びY(日本イットリウム社製、D50:0.4μm)1重量部に対し、アクリル系バインダ4重量部、ブタノールとエタノールとからなるアルコール53重量部を混合して顆粒を得た以外は、実施例1と同様にしてノズル型ガス噴出ヘッドを製造した。
なお、本参考例で製造したノズル型ガス噴出ヘッドにおいて、Y元素の含有量は0.79重量%である。
(Reference Example 1)
Acrylic binder 4 with respect to 99 parts by weight of aluminum nitride powder (Tokuyama, D50: 1.5 μm, D90: 4.2 μm) and 1 part by weight of Y 2 O 3 (Japan Yttrium, D50: 0.4 μm) A nozzle-type gas ejection head was manufactured in the same manner as in Example 1 except that 53 parts by weight of alcohol composed of parts by weight of butanol and ethanol were mixed to obtain granules.
In the nozzle type gas ejection head manufactured in this reference example, the content of the Y element is 0.79% by weight.

(参考例2)
窒化アルミニウム粉末(トクヤマ社製、D50:1.5μm、D90:4.2μm)98重量部及びY(日本イットリウム社製、D50:0.4μm)2重量部に対し、アクリル系バインダ4重量部、ブタノールとエタノールとからなるアルコール53重量部を混合して顆粒を得た以外は、実施例1と同様にしてノズル型ガス噴出ヘッドを製造した。
なお、本参考例で製造したノズル型ガス噴出ヘッドにおいて、Y元素の含有量は1.57重量%である。
(Reference Example 2)
Acrylic binder 4 with respect to 98 parts by weight of aluminum nitride powder (Tokuyama, D50: 1.5 μm, D90: 4.2 μm) and 2 parts by weight of Y 2 O 3 (made by Japan Yttrium, D50: 0.4 μm) A nozzle-type gas ejection head was manufactured in the same manner as in Example 1 except that 53 parts by weight of alcohol composed of parts by weight of butanol and ethanol were mixed to obtain granules.
In the nozzle type gas ejection head manufactured in this reference example, the Y element content is 1.57% by weight.

(比較例1、2)
窒化アルミニウム粉末を表1に示す粒度分布を有するものに代えた以外は、実施例1と同様にしてノズル型ガス噴出ヘッドを製造した。
(Comparative Examples 1 and 2)
A nozzle type gas ejection head was manufactured in the same manner as in Example 1 except that the aluminum nitride powder was replaced with one having the particle size distribution shown in Table 1.

製造したノズル型ガス噴出ヘッドについて、気孔率及びパーティクル発生量の測定、耐プラズマ性の評価、並びに、破断面の観察を下記の方法により行った。 The manufactured nozzle type gas ejection head was measured for porosity and particle generation amount, evaluated for plasma resistance, and observed for fractured surfaces by the following methods.

(1)気孔率の測定
JIS R 1634の「ファインセラミックスの焼結密度・開気孔率の測定方法」に従い気孔率の測定を実施した。
結果を表2に示した。
(1) Measurement of porosity The porosity was measured according to "Measurement method of sintered density and open porosity of fine ceramics" of JIS R 1634.
The results are shown in Table 2.

(2)パーティクル発生量の測定
プラズマ装置のチャンバ内に取り付け、プロセスガスとして、モノシラン(SiH)を1時間連続でチャンバ内に流し、シランプラズマを発生させ、ノズル型ガス噴出ヘッドにシリカ膜を堆積させた。
次に、ノズル型ガス噴出ヘッドを取り付けたまま、常温から800℃まで2分間で昇温し、800℃で1分間キープして、常温まで5分間で降温させる冷熱サイクルを連続100サイクル実施した。
次に、直径300mmのウエハをチャンバ内に配置して、モノシラン(SiH)によりシランプラズマを発生させて実際に成膜を行った後、そのウエハ上のパーティクル量をパーティクルカウンターで測定した。結果を表2に示した。
なお、通常、パーティクル量が50個以下であれば、製品として望ましい数値ということができる。
(2) Measurement of particle generation amount Attached in a chamber of a plasma apparatus, monosilane (SiH 4 ) is flowed as a process gas into the chamber continuously for 1 hour to generate silane plasma, and a silica film is applied to the nozzle type gas ejection head. Deposited.
Next, with the nozzle-type gas ejection head attached, 100 cycles of a cooling cycle in which the temperature was raised from room temperature to 800 ° C. in 2 minutes, kept at 800 ° C. for 1 minute, and lowered to room temperature in 5 minutes was continuously performed.
Next, a wafer having a diameter of 300 mm was placed in the chamber, and silane plasma was generated by monosilane (SiH 4 ) to actually form a film, and then the amount of particles on the wafer was measured with a particle counter. The results are shown in Table 2.
In general, if the amount of particles is 50 or less, it can be said that the product is a desirable numerical value.

(3)耐プラズマ性の評価
上記(2)の測定が終了後、ノズル型ガス噴出ヘッドを取り付けたまま、チャンバ内にNFを流し、フッ素プラズマを発生させて、ノズル型ガス噴出ヘッド表面のシリカ膜を除去した。
その後、チャンバ内からノズル型ガス噴出ヘッドを取り出し、完全にシリカ膜が除去されていることを確認して、ノズル型ガス噴出ヘッド重量を測定した。
さらに、再度、チャンバ内にノズル型ガス噴出ヘッドを取り付け、NFをチャンバ内に流し、フッ素プラズマを発生させ、その状態で3時間連続フッ素プラズマ中にノズル型ガス噴出ヘッドを曝した。
そして、再度、ノズル型ガス噴出ヘッドを取り出し、重量測定を行い、重量変化率を計算した。結果を表2に示した。
ここでは、重量変化率により、ノズル型ガス噴出ヘッドの耐プラズマ性を評価しており、重量変化率が少ないほど、耐プラズマ性が高いといえる。
(3) Evaluation of plasma resistance After completion of the measurement in (2) above, with the nozzle type gas ejection head attached, NF 3 was flowed into the chamber to generate fluorine plasma, and the surface of the nozzle type gas ejection head was measured. The silica film was removed.
Thereafter, the nozzle type gas ejection head was taken out from the chamber, and it was confirmed that the silica film was completely removed, and the weight of the nozzle type gas ejection head was measured.
Further, a nozzle type gas ejection head was attached again in the chamber, and NF 3 was flowed into the chamber to generate fluorine plasma. In this state, the nozzle type gas ejection head was exposed to continuous fluorine plasma for 3 hours.
Then, the nozzle type gas ejection head was taken out again, the weight was measured, and the weight change rate was calculated. The results are shown in Table 2.
Here, the plasma resistance of the nozzle type gas ejection head is evaluated based on the weight change rate, and it can be said that the smaller the weight change rate, the higher the plasma resistance.

(4)破断面の観察
ノズル型ガス噴出ヘッドを破壊して、SEM(日本電子社製)で破断面の破壊状態を観察した。その結果を表2に示した。粒内破壊、及び、粒界破壊の判断基準は上述したとおりである。
なお、実施例1及び比較例1に係るノズル型ガス噴出ヘッドの破断面のSEM写真をそれぞれ図4、5に示す。
(4) Observation of fracture surface The nozzle type gas ejection head was destroyed, and the fracture state of the fracture surface was observed with SEM (manufactured by JEOL Ltd.). The results are shown in Table 2. The criteria for determining intragranular fracture and intergranular fracture are as described above.
In addition, the SEM photograph of the torn surface of the nozzle type gas ejection head which concerns on Example 1 and Comparative Example 1 is shown to FIG.

表2に示した結果から明らかなように、実施例に係るプラズマプロセス装置用チャンバー部材(ノズル型ガス噴出ヘッド)は、気孔率が1%以下と小さく、破壊時に破断面が粒内破壊の性状を呈しており、パーティクル量が50個以下と少なく、また、重量減少率も0.15%以下と耐プラズマ性も確保されていた。
特に、実施例1〜3、7に係るプラズマプロセス装置用チャンバー部材では、パーティクル量が30個以下とより少なくなっている。これは、窒化アルミニウム焼結体中に、希土類元素が含まれていないためであると考えられる。
As is apparent from the results shown in Table 2, the chamber member (nozzle-type gas ejection head) for the plasma processing apparatus according to the example has a porosity of as small as 1% or less, and the fracture surface has a property of intragranular fracture at the time of fracture. The amount of particles was as small as 50 or less, and the weight reduction rate was 0.15% or less, and the plasma resistance was ensured.
In particular, in the plasma processing apparatus chamber members according to Examples 1 to 3 and 7, the amount of particles is as small as 30 or less. This is presumably because the rare earth element is not contained in the aluminum nitride sintered body.

これに対して、参考例1、2に係るプラズマプロセス装置用チャンバー部材では、重量減少率は0.12%以下で、耐プラズマ性は確保されていたものの、パーティクルの発生量が多くなっていた。これは、窒化アルミニウム焼結体中に含まれる希土類元素の量が多いためであると考えられる。
従って、参考例1、2に係るプラズマプロセス装置用チャンバー部材は、プラズマCVD工程で使用するにはあまり適さないが、プラズマエッチング工程やプラズマアッシング工程では好適に使用することができる。
On the other hand, in the plasma processing apparatus chamber members according to Reference Examples 1 and 2, although the weight reduction rate was 0.12% or less and the plasma resistance was ensured, the generation amount of particles was large. . This is presumably because the amount of rare earth elements contained in the aluminum nitride sintered body is large.
Therefore, the plasma processing apparatus chamber members according to Reference Examples 1 and 2 are not very suitable for use in the plasma CVD process, but can be suitably used in the plasma etching process and the plasma ashing process.

また、比較例1、2に係るプラズマプロセス装置用チャンバー部材では、パーティクルの発生量は、実施例に係るプラズマプロセス装置用チャンバー部材と同程度であったものの、重量減少率が0.6%を超える大きな値になっており、耐プラズマ性が不充分で、長期間の使用に適したものではなかった。 Further, in the plasma processing apparatus chamber members according to Comparative Examples 1 and 2, the amount of particles generated was similar to that of the plasma processing apparatus chamber member according to the example, but the weight reduction rate was 0.6%. It was a large value exceeding, and the plasma resistance was insufficient, and it was not suitable for long-term use.

本発明のプラズマプロセス装置用チャンバー部材を用いたプラズマCVD装置を模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows typically the plasma CVD apparatus using the chamber member for plasma process apparatuses of this invention. (a)は、本発明のプラズマプロセス装置用チャンバー部材の一例を示す正面図であり、(b)は、(a)に示したチャンバー部材の縦断面図であり、(c)は(a)に示したチャンバー部材の底面図である。(A) is a front view which shows an example of the chamber member for plasma processing apparatuses of this invention, (b) is a longitudinal cross-sectional view of the chamber member shown to (a), (c) is (a). It is a bottom view of the chamber member shown in FIG. (a)は、本発明のプラズマプロセス装置用チャンバー部材の別の一例を示す正面図であり、(b)は、(a)に示したチャンバー部材の断面図である。(A) is a front view which shows another example of the chamber member for plasma processing apparatuses of this invention, (b) is sectional drawing of the chamber member shown to (a). 実施例1に係るノズル型ガス噴出ヘッドの破断面のSEM写真である。2 is a SEM photograph of a fracture surface of a nozzle-type gas ejection head according to Example 1. 比較例1に係るノズル型ガス噴出ヘッドの破断面のSEM写真である。4 is a SEM photograph of a fracture surface of a nozzle type gas ejection head according to Comparative Example 1.

符号の説明Explanation of symbols

10 プラズマCVD装置
12 真空チャンバ
14 内蔵ヒータ
16 基板ホルダ
18 シャワー型ガス噴出ヘッド
18a 反応ガス入口
18b 反応ガス出口
18c ガス通路
22 ノズル型ガス噴出ヘッド
22a 反応ガス入口
22b 反応ガス出口
22c ガス通路
26 真空ポンプ
30 被処理体
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Plasma CVD apparatus 12 Vacuum chamber 14 Built-in heater 16 Substrate holder 18 Shower type gas ejection head 18a Reaction gas inlet 18b Reaction gas outlet 18c Gas passage 22 Nozzle type gas ejection head 22a Reaction gas inlet 22b Reaction gas outlet 22c Gas passage 26 Vacuum pump 30 workpiece

Claims (3)

気孔率が1%以下で、かつ、破断面が粒内破壊の性状を呈する窒化アルミニウム焼結体からなることを特徴とするプラズマプロセス装置用チャンバー部材。 A chamber member for a plasma process apparatus, comprising a sintered aluminum nitride having a porosity of 1% or less and a fracture surface exhibiting the property of intragranular fracture. 前記窒化アルミニウム焼結体は、希土類元素を含まないか、又は、希土類元素の含有量が0.4重量%以下である請求項1に記載のプラズマプロセス装置用チャンバー部材。 The chamber member for a plasma processing apparatus according to claim 1, wherein the aluminum nitride sintered body does not contain a rare earth element or the rare earth element content is 0.4 wt% or less. 粒度分布のD50が2μm以下で、かつ、D90が5μm以下の窒化アルミニウム原料粉末を含む混合物を成形して成形体を作製した後、前記成形体を、段階的に真空置換を行いながら常圧にて焼結することを特徴とするプラズマプロセス装置用チャンバー部材の製造方法。 After forming a molded body by molding a mixture containing aluminum nitride raw material powder having a particle size distribution of D50 of 2 μm or less and D90 of 5 μm or less, the molded product is brought to normal pressure while performing vacuum substitution step by step. A method of manufacturing a chamber member for a plasma processing apparatus, characterized in that sintering is performed.
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