JP2007217218A - Yttria ceramic for plasma process apparatus and method for manufacturing the same - Google Patents

Yttria ceramic for plasma process apparatus and method for manufacturing the same Download PDF

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Masataka Murata
征隆 村田
Takashi Morita
敬司 森田
Sachiyuki Nagasaka
幸行 永坂
Keisuke Watanabe
敬祐 渡邉
Takahiro Kubo
尊裕 久保
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Coorstek KK
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Toshiba Ceramics Co Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an yttria ceramic for a plasma process apparatus which has an excellent corrosion resistance to halogen-based corrosive gases, plasma or the like and can be suitably used as a member in manufacturing apparatuses for a semiconductor and a liquid crystal, particularly in a plasma process apparatus, and to provide a method for manufacturing the same. <P>SOLUTION: An yttria ceramic having surface roughness Ra of less than 1.6 μm at least in a part that is exposed to plasma is manufactured by adding a tungsten powder having at least 99.9% purity and an average particle diameter D<SB>50</SB>of not larger than 2 μm to an yttria powder having at least 99.9% purity in an amount of at least 5% by weight and not more than 30% by weight to the yttria powder, molding the resulting mixture, and then firing the molded product at a temperature of from 1,700°C to 1,900°C in a reducing atmosphere or in an inert gas atmosphere. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、半導体・液晶製造用等のプラズマ処理装置に好適に用いることができるプラズマ処理装置用イットリアセラミックスおよびその製造方法に関する。   The present invention relates to a yttria ceramic for a plasma processing apparatus that can be suitably used in a plasma processing apparatus for manufacturing semiconductors and liquid crystals, and a manufacturing method thereof.

半導体製造装置のうち、プラズマプロセスが主流であるエッチング工程、CVD成膜工程、レジストを除去するアッシング工程における装置の部材は、反応性の高いフッ素、塩素等のハロゲン系腐食性ガスに曝される。
このため、上記のような工程でハロゲンプラズマに曝される部材には、高純度アルミナ、窒化アルミニウム、イットリア、YAG等のセラミックスが用いられている(例えば、特許文献1参照)。
これらの中でも、イットリアセラミックスは、特に、耐プラズマ性に優れており、従来、単体の焼結体として、プラズマ処理装置に用いられていた。
Among semiconductor manufacturing equipment, the members of equipment in the etching process, the CVD film forming process, and the ashing process that removes resist, which are mainly plasma processes, are exposed to halogen-based corrosive gases such as highly reactive fluorine and chlorine. .
For this reason, ceramics such as high-purity alumina, aluminum nitride, yttria, and YAG are used as members exposed to the halogen plasma in the above-described process (see, for example, Patent Document 1).
Among these, yttria ceramics is particularly excellent in plasma resistance, and conventionally used as a single sintered body in a plasma processing apparatus.

しかしながら、イットリア単体のセラミックス焼結体は、耐熱衝撃性等の強度面において十分ではなく、200℃以上の高温でのプラズマ処理中に破損する場合もあった。
また、従来のイットリアセラミックスは、体積抵抗率が1013Ω・cm以上と高く、シリコン部材等の代替として用いるためには、チューニングが必要であり、また、帯電しやすく、反応生成物を引き寄せてパーティクルを発生する原因にもなっていた。
However, the yttria single-piece ceramic sintered body is not sufficient in terms of strength such as thermal shock resistance, and may be damaged during plasma treatment at a high temperature of 200 ° C. or higher.
In addition, the conventional yttria ceramics have a high volume resistivity of 10 13 Ω · cm or more, and need to be tuned in order to be used as an alternative to a silicon member or the like, and are easily charged, attracting reaction products. It also caused the generation of particles.

これに対しては、イットリアセラミックスの体積抵抗率を低くする目的で、金属や導電性を示す酸化チタン、酸化タングステン等の金属酸化物、窒化チタン等の金属窒化物、炭化チタン、炭化タングステン、炭化ケイ素等の金属炭化物等を添加する等の方法が考えられる。
特開2000−247726号公報
In response to this, for the purpose of reducing the volume resistivity of yttria ceramics, metals and metal oxides such as titanium oxide and tungsten oxide exhibiting conductivity, metal nitrides such as titanium nitride, titanium carbide, tungsten carbide, carbonized A method of adding a metal carbide such as silicon can be considered.
JP 2000-247726 A

しかしながら、金属等の添加により、イットリアセラミックスの体積抵抗率を低くした場合、該セラミックスをプラズマ処理装置部材として用いた際、誘電損失が増加し、プラズマ処理中にエネルギーを損失し、場合によっては、該部材が、発熱し、破損する原因となる。
また、金属等の添加は、耐プラズマ性を低下させるだけでなく、場合によっては、不純物元素によるウェーハの汚染を招くおそれがある。
However, when the volume resistivity of yttria ceramics is lowered by the addition of a metal or the like, dielectric loss increases when the ceramics are used as a plasma processing apparatus member, and energy is lost during plasma processing. The member generates heat and causes damage.
In addition, the addition of metal or the like not only lowers the plasma resistance, but in some cases may cause contamination of the wafer with an impurity element.

そこで、本発明者らは、上記技術的課題を解決するために、耐プラズマ性に優れたイットリアセラミックスの耐熱衝撃性および体積抵抗率を制御すべく検討した結果、イットリアに所定量のタングステンを添加することが有効であることを見出した。   In order to solve the above technical problem, the present inventors have studied to control the thermal shock resistance and volume resistivity of yttria ceramics excellent in plasma resistance. As a result, a predetermined amount of tungsten was added to yttria. I found it effective.

すなわち、本発明は、ハロゲン系腐食性ガス、プラズマ等に対する耐食性に優れており、半導体・液晶製造装置等、特に、プラズマ処理装置の部材に好適に使用することができるプラズマ処理装置用イットリアセラミックスおよびその製造方法を提供することを目的とするものである。   That is, the present invention is excellent in corrosion resistance against halogen-based corrosive gas, plasma and the like, and can be suitably used for a semiconductor / liquid crystal manufacturing apparatus, particularly a member of a plasma processing apparatus. The object is to provide a manufacturing method thereof.

本発明に係るプラズマ処理装置用イットリアセラミックスは、イットリアに対して、平均粒径D50が2μm以下のタングステンが5重量%以上30重量%以下分散されてなり、少なくともプラズマに曝露される部分は、表面粗さRaが1.6μm未満であることを特徴とする。
このようなセラミックスをプラズマ処理装置部材として用いれば、該部材の帯電によるパーティクルの発生を抑制することができ、また、誘電損失による部材の発熱や破損を防止することができる。
Plasma processing apparatus for yttria ceramics according to the present invention, relative to yttria, will be distributed following tungsten having an average particle diameter D 50 of 2μm is 5 wt% to 30 wt% or less, the portion that is exposed to at least the plasma, The surface roughness Ra is less than 1.6 μm.
If such a ceramic is used as a plasma processing apparatus member, generation of particles due to charging of the member can be suppressed, and heat generation or damage of the member due to dielectric loss can be prevented.

前記イットリアセラミックスは、十分な耐プラズマ性を得るため、開気孔率が0.2%以下であり、また、耐熱衝撃温度が200℃以上であることが好ましい。   In order to obtain sufficient plasma resistance, the yttria ceramics preferably has an open porosity of 0.2% or less and a thermal shock temperature of 200 ° C. or more.

また、前記イットリアセラミックスは、20〜400℃での体積抵抗率が106Ω・cm以上1013Ω・cm未満であり、また、13.56MHzにおける誘電損失tanδが10-3以下であることが好ましい。
体積抵抗率が上記範囲内であるイットリアセラミックスであれば、上記のパーティクル発生の抑制および誘電損失による部材の発熱や破損防止において、より効果的である。
The yttria ceramic has a volume resistivity of 10 6 Ω · cm to less than 10 13 Ω · cm at 20 to 400 ° C., and a dielectric loss tan δ at 13.56 MHz of 10 −3 or less. preferable.
Yttria ceramics having a volume resistivity within the above range are more effective in suppressing the generation of particles and preventing heat generation and breakage of members due to dielectric loss.

また、本発明に係るプラズマ処理装置用イットリアセラミックスの製造方法は、純度99.9%以上のイットリア粉末に、純度99.9%以上で平均粒径D50が2μm以下のタングステン粉末を前記イットリア粉末に対してタングステン粉末を5重量%以上30重量%以下添加し、成形後、還元雰囲気下または不活性ガス雰囲気下で、1700℃以上1900℃以下で焼成することを特徴とする。
このような製造方法によれば、上記のような耐プラズマ性に優れたイットリアセラミックスを好適に得ることができる。
The manufacturing method for a plasma processing apparatus for yttria ceramics according to the present invention, the purity of 99.9% or more yttria powder, the yttria powder average particle diameter D 50 of the following tungsten powder 2μm with a purity of 99.9% or more The tungsten powder is added in an amount of 5% by weight to 30% by weight, and after molding, it is fired at 1700 ° C. or higher and 1900 ° C. or lower in a reducing atmosphere or an inert gas atmosphere.
According to such a manufacturing method, the above-described yttria ceramics excellent in plasma resistance can be suitably obtained.

上述したとおり、本発明に係るプラズマ処理装置用イットリアセラミックスは、ハロゲン系腐食性ガス、プラズマ等に対する耐食性、耐熱衝撃性に優れた材料であり、半導体や液晶等の製造工程におけるプラズマ処理装置の部材に好適に用いることができる。
また、前記イットリアセラミックスからなる部材を用いれば、ハロゲンプラズマプロセスにおいても、パーティクルの発生が抑制され、また、誘電損失による部材の発熱や破損を防止することができ、ひいては、後の工程において製造される半導体チップ等の歩留まり向上に寄与し得る。
また、本発明に係る製造方法によれば、上記のような本発明に係るイットリアセラミックスを好適に得ることができる。
As described above, the yttria ceramics for plasma processing apparatus according to the present invention is a material excellent in corrosion resistance and thermal shock resistance against halogen-based corrosive gas, plasma, etc., and is a member of a plasma processing apparatus in a manufacturing process of semiconductors, liquid crystals, etc. Can be suitably used.
In addition, if the member made of yttria ceramics is used, the generation of particles can be suppressed even in the halogen plasma process, and the heat generation and breakage of the member due to the dielectric loss can be prevented. This can contribute to improving the yield of semiconductor chips and the like.
Moreover, according to the manufacturing method which concerns on this invention, the above yttria ceramics concerning this invention can be obtained suitably.

以下、本発明について、より詳細に説明する。
本発明に係るプラズマ処理装置用イットリアセラミックスは、イットリアに対して、平均粒径D50が2μm以下のタングステンが5重量%以上30重量%以下分散されているものである。そして、少なくともプラズマに曝露される部分の表面粗さRaが1.6μm未満であることを特徴とする。
すなわち、本発明に係るイットリアセラミックスは、それ自体が耐プラズマ性を有するイットリアに、高融点金属であるタングステンを所定量添加することによって、耐熱衝撃性の向上および体積抵抗率の低下を図ったものである。
このため、前記イットリアセラミックスをプラズマ処理装置部材として用いた場合、該部材の帯電によるパーティクルの発生を抑制することができ、また、誘電損失を低減させることができるため、損失エネルギーによる部材の発熱および破損を防止することができる。
Hereinafter, the present invention will be described in more detail.
In the yttria ceramics for plasma processing apparatus according to the present invention, tungsten having an average particle diameter D 50 of 2 μm or less is dispersed in an amount of 5 wt% to 30 wt% with respect to yttria. And the surface roughness Ra of the part exposed at least to plasma is less than 1.6 micrometers, It is characterized by the above-mentioned.
That is, the yttria ceramic according to the present invention is intended to improve thermal shock resistance and decrease volume resistivity by adding a predetermined amount of tungsten, which is a refractory metal, to yttria which itself has plasma resistance. It is.
For this reason, when the yttria ceramic is used as a plasma processing apparatus member, generation of particles due to charging of the member can be suppressed, and dielectric loss can be reduced. Breakage can be prevented.

本発明に係るイットリアセラミックスの原料としては、純度99.9%以上の高純度のイットリアを用いる。
純度99.9%未満である場合は、十分に緻密化したセラミックスが得られず、また、プラズマ処理装置部材として使用した際に、原料中の不純物に起因するパーティクルの発生を招くおそれがある。
As a raw material for the yttria ceramics according to the present invention, high-purity yttria having a purity of 99.9% or more is used.
When the purity is less than 99.9%, a sufficiently densified ceramic cannot be obtained, and when used as a plasma processing apparatus member, there is a risk of causing particles due to impurities in the raw material.

前記高純度イットリアに添加するタングステンは、純度99.9%以上の高純度であり、平均粒径D50が2μm以下の粉末を用いる。
前記タングステン粉末の平均粒径D50が2μmを超える場合、タングステンが焼結阻害要因となり、得られるセラミックスの開気孔率が大きくなり、気孔に起因するパーティクルの発生を招きやすい。
Tungsten added to the high-purity yttria is a high-purity powder having a purity of 99.9% or more and an average particle diameter D 50 of 2 μm or less.
When the average particle diameter D 50 of the tungsten powder is more than 2 [mu] m, tungsten is sintered impediments, open porosity of the resulting ceramic becomes large, it tends to cause the generation of particles caused by the pores.

また、前記タングステン粉末の添加量は、イットリアに対して5重量%以上30重量%以下とする。
前記添加量が5重量%未満である場合、耐熱衝撃性の向上および体積抵抗率の低下効果が十分に得られない。
一方、前記添加量が30重量%を超える場合、タングステンの偏析が生じ、該セラミックスをプラズマ処理装置部材として使用した際、この偏析部分がエッチングされやすく、耐プラズマ性が低下する。
Moreover, the addition amount of the tungsten powder is 5 wt% or more and 30 wt% or less with respect to yttria.
When the added amount is less than 5% by weight, the effect of improving the thermal shock resistance and reducing the volume resistivity cannot be sufficiently obtained.
On the other hand, when the addition amount exceeds 30% by weight, segregation of tungsten occurs, and when this ceramic is used as a plasma processing apparatus member, the segregated portion is easily etched and plasma resistance is lowered.

また、前記イットリアセラミックスは、少なくともプラズマに曝露される部分の表面粗さRaを1.6μm未満とする。
プラズマに曝露される部分の表面粗さRaが1.6μm以上である場合は、該セラミックスをプラズマ処理装置部材として使用した際、プラズマとの接触面積が増加するため、エッチングされやすくなる。
したがって、イットリアセラミックスのうち、少なくともプラズマに曝露される部分の表面は、上記表面粗さとなるように、必要に応じて、研磨処理等を施す。
The yttria ceramic has a surface roughness Ra of at least a portion exposed to plasma of less than 1.6 μm.
When the surface roughness Ra of the portion exposed to the plasma is 1.6 μm or more, when the ceramic is used as a plasma processing apparatus member, the contact area with the plasma increases, and therefore, etching becomes easy.
Therefore, at least the surface of the yttria ceramics exposed to the plasma is subjected to a polishing treatment or the like as necessary so as to have the surface roughness.

さらに、前記イットリアセラミックスは、開気孔率が0.2%以下の緻密質であることが好ましい。
前記開気孔率が0.2%を超える場合、該セラミックスをプラズマ処理装置部材として用いた際、セラミックス内の残留気孔に起因するエッチングにより、パーティクルが発生しやすくなる。
前記開気孔率は、0.1%以下であることがより好ましい。
Furthermore, the yttria ceramics is preferably dense with an open porosity of 0.2% or less.
When the open porosity exceeds 0.2%, when the ceramic is used as a plasma processing apparatus member, particles are likely to be generated due to etching caused by residual pores in the ceramic.
The open porosity is more preferably 0.1% or less.

また、前記イットリアセラミックスは、耐熱衝撃温度が200℃以上であることが好ましい。
ここでいう耐熱衝撃温度とは、水中投下法による耐熱衝撃性により求められるものであり、所定温度に加熱された焼結体を水中に投下した場合に、クラックを生じる限界の温度差を意味する。例えば、270℃に加熱された焼結体を20℃の水中に投下しても、焼結体にクラックが発生しない場合、該セラミックスの耐熱衝撃温度は250℃以上とする。
前記耐熱衝撃温度が200℃未満である場合は、該セラミックスをプラズマ処理装置部材として用いた際、破損するおそれがある。
The yttria ceramics preferably has a thermal shock temperature of 200 ° C. or higher.
The thermal shock temperature referred to here is determined by the thermal shock resistance according to the underwater dropping method, and means a limit temperature difference that causes cracks when a sintered body heated to a predetermined temperature is dropped into water. . For example, when a sintered body heated to 270 ° C. is dropped into 20 ° C. water and cracks do not occur in the sintered body, the thermal shock temperature of the ceramic is set to 250 ° C. or higher.
When the thermal shock temperature is less than 200 ° C., the ceramic may be damaged when used as a plasma processing apparatus member.

また、前記イットリアセラミックスの体積抵抗率は、20〜400℃において、106Ω・cm以上1013Ω・cm未満であることが好ましい。
前記体積抵抗率が1013Ω・cmを超える場合、該セラミックスは、帯電しやすく、プラズマ処理装置部材として用いた場合、パーティクルの発生を抑制することは困難である。
一方、前記体積抵抗率が106Ω・cm未満である場合、絶縁性が十分とは言えず、この場合も、上記のようなパーティクルの発生の抑制効果は得られず、また、タングステンが前記添加量よりも多くなければ、106Ω・cm未満の低抵抗とすることは困難である。
Further, the volume resistivity of the yttria ceramics is preferably 10 6 Ω · cm or more and less than 10 13 Ω · cm at 20 to 400 ° C.
When the volume resistivity exceeds 10 13 Ω · cm, the ceramic is easily charged, and when used as a plasma processing apparatus member, it is difficult to suppress generation of particles.
On the other hand, when the volume resistivity is less than 10 6 Ω · cm, it cannot be said that the insulating property is sufficient, and in this case as well, the effect of suppressing the generation of particles as described above cannot be obtained, if there is no more than the added amount, it is difficult to a low resistance of less than 10 6 Ω · cm.

さらに、前記イットリアセラミックスは、13.56MHzにおける誘電損失tanδが10-3以下であることが好ましい。
前記誘電損失tanδが10-3を超える場合、該セラミックスをプラズマ処理装置部材として用いた際、損失したエネルギーにより、該部材が発熱し、破損するおそれがある。
Furthermore, the yttria ceramics preferably has a dielectric loss tan δ at 13.56 MHz of 10 −3 or less.
When the dielectric loss tan δ exceeds 10 −3 , when the ceramic is used as a plasma processing apparatus member, the member may generate heat due to the lost energy and may be damaged.

上記のような本発明に係るイットリアセラミックスは、純度99.9%以上のイットリア粉末に、純度99.9%以上で平均粒径D50が2μm以下のタングステン粉末を前記イットリア粉末に対して5重量%以上30重量%以下添加し、成形後、還元雰囲気下または不活性ガス雰囲気下で、1700℃以上1900℃以下で焼成することにより得ることができる。
焼成温度が1700℃未満である場合、セラミックス中に気孔が多く残留し、十分に緻密化された焼結体が得られない。
一方、焼成温度が1900℃を超える場合、結晶粒子の異常粒成長が起きやすくなり、強度が低下する。
前記焼成温度は、1750℃以上1850℃以下であることがより好ましい。
Yttria ceramics according to the present invention as described above, 5 weight purity of 99.9% or more yttria powder to the yttria powder following tungsten powder average particle diameter D 50 2 [mu] m at a purity of 99.9% or more % To 30% by weight, and after molding, firing at 1700 ° C. or higher and 1900 ° C. or lower in a reducing atmosphere or an inert gas atmosphere.
When the firing temperature is lower than 1700 ° C., many pores remain in the ceramic, and a sufficiently densified sintered body cannot be obtained.
On the other hand, when the firing temperature exceeds 1900 ° C., abnormal grain growth of crystal grains is likely to occur, and the strength is reduced.
The firing temperature is more preferably 1750 ° C. or higher and 1850 ° C. or lower.

以下、本発明を実施例に基づきさらに具体的に説明するが、本発明は下記の実施例により制限されるものではない。
[実施例1]
純度99.9%のイットリア原料粉末に、純度99.9%で平均粒径D50が1μmのタングステン粉末を前記イットリア原料粉末に対して20重量%添加し、スプレードライヤにて造粒した。
得られた造粒粉を冷間静水圧プレス(CIP)にて1500kgf/cm2で加圧成形し、得られた成形体を水素雰囲気下で1800℃で焼成し、セラミックス焼結体とした。
得られた焼結体について、開気孔率を、アルキメデス法により測定し、また、体積抵抗率を、室温(25℃)にて、二重リング法により測定した。
EXAMPLES Hereinafter, although this invention is demonstrated more concretely based on an Example, this invention is not restrict | limited by the following Example.
[Example 1]
Purity 99.9% yttria material powder, an average particle diameter D 50 was added 20% by weight of tungsten powder of 1μm to said yttria material powder with a purity of 99.9% was granulated by a spray dryer.
The obtained granulated powder was subjected to pressure molding at 1500 kgf / cm 2 with a cold isostatic press (CIP), and the obtained molded body was fired at 1800 ° C. in a hydrogen atmosphere to obtain a ceramic sintered body.
About the obtained sintered compact, the open porosity was measured by Archimedes method, and the volume resistivity was measured by the double ring method at room temperature (25 degreeC).

また、以下に示すような水中投下法によって、耐熱衝撃性の評価を行った。
まず、前記焼結体から、3mm×4mm×40mmの試験片30個を研削加工した。
この試験片10個ずつを所定温度で30分以上保持した後、水槽に漬けて5分間放置した。
水を拭取った後、120℃で2時間乾燥させ、室温まで冷却後、蛍光探傷液にてクラックの有無を調べることにより、耐熱衝撃温度を求めた。
The thermal shock resistance was evaluated by the underwater dropping method as described below.
First, 30 test pieces of 3 mm × 4 mm × 40 mm were ground from the sintered body.
Ten test pieces were held at a predetermined temperature for 30 minutes or more, then immersed in a water tank and left for 5 minutes.
After wiping off the water, it was dried at 120 ° C. for 2 hours, cooled to room temperature, and then examined for the presence or absence of cracks with a fluorescent flaw detection liquid, thereby obtaining a thermal shock temperature.

さらに、前記焼結体から、プラズマに曝露される部分の表面粗さRaが1.0μmとなるように表面研磨を施したフォーカスリングを作製した。
これを用いて、RIE方式のエッチング装置(使用ガス:CF4、O2)にて、直径200mmのシリコンウェーハのプラズマ処理を行った後、レーザパーティクルカウンタにより、ウェーハ上の0.15μm以上のパーティクル数を測定した。
これらの測定結果を表1に示す。
Further, a focus ring was prepared by subjecting the sintered body to surface polishing so that the surface roughness Ra of the portion exposed to plasma was 1.0 μm.
Using this, plasma processing is performed on a silicon wafer having a diameter of 200 mm using an RIE etching apparatus (used gas: CF 4 , O 2 ), and then a particle of 0.15 μm or more on the wafer is measured by a laser particle counter. Number was measured.
These measurement results are shown in Table 1.

[比較例1]
純度99.5%のイットリア原料粉末を用い、それ以外については、実施例1と同様にして、セラミックス焼結体を作製し、各種評価測定を行った。
これらの測定結果を表1に示す。
[Comparative Example 1]
A ceramic sintered body was produced in the same manner as in Example 1 except that yttria raw material powder having a purity of 99.5% was used, and various evaluation measurements were performed.
These measurement results are shown in Table 1.

[比較例2]
純度99.9%で平均粒径D50が2.5μmのタングステン粉末を用い、それ以外については、実施例1と同様にして、セラミックス焼結体を作製し、各種評価測定を行った。
これらの測定結果を表1に示す。
[Comparative Example 2]
Using a tungsten powder having a purity of 99.9% and an average particle diameter D 50 of 2.5 μm, a ceramic sintered body was produced in the same manner as in Example 1, and various evaluation measurements were performed.
These measurement results are shown in Table 1.

[比較例3]
イットリア原料粉末に対するタングステン粉末の添加量を1重量%とし、それ以外については、実施例1と同様にして、セラミックス焼結体を作製し、各種評価測定を行った。
これらの測定結果を表1に示す。
この焼結体により作製したフォーカスリングは、プラズマ処理中に破損した。
[Comparative Example 3]
A ceramic sintered body was produced in the same manner as in Example 1 except that the amount of tungsten powder added to the yttria raw material powder was 1% by weight, and various evaluation measurements were performed.
These measurement results are shown in Table 1.
The focus ring produced from this sintered body was damaged during the plasma treatment.

[比較例4]
イットリア原料粉末に対するタングステン粉末の添加量を50重量%とし、それ以外については、実施例1と同様にして、セラミックス焼結体を作製し、各種評価測定を行った。
これらの測定結果を表1に示す。
[Comparative Example 4]
A ceramic sintered body was produced in the same manner as in Example 1 except that the amount of tungsten powder added to the yttria raw material powder was 50% by weight, and various evaluation measurements were performed.
These measurement results are shown in Table 1.

[比較例5]
焼成温度を1650℃とし、それ以外については、実施例1と同様にして、セラミックス焼結体を作製し、各種評価測定を行った。
これらの測定結果を表1に示す。
[Comparative Example 5]
A firing temperature was set to 1650 ° C., and other than that, a ceramic sintered body was produced in the same manner as in Example 1, and various evaluation measurements were performed.
These measurement results are shown in Table 1.

[比較例6]
実施例1で得られた焼結体を用いて、プラズマに曝露される部分の表面粗さRaが2.0μmとなるように表面研磨を施したフォーカスリングを作製した。
このフォーカスリングを用いて、実施例1と同様にして、パーティクル数の測定を行った。
この測定結果を表1に示す。
[Comparative Example 6]
Using the sintered body obtained in Example 1, a focus ring that was surface-polished so that the surface roughness Ra of the portion exposed to plasma was 2.0 μm was produced.
Using this focus ring, the number of particles was measured in the same manner as in Example 1.
The measurement results are shown in Table 1.

Figure 2007217218
Figure 2007217218

表1に示したように、純度99.9%以上のイットリア原料粉末に対して、純度99.9%以上で平均粒径D50が2μm以下のタングステン粉末を5重量%以上30重量%以下添加し、プラズマに曝露される部分の表面粗さRaを1.6μm未満としたイットリアセラミックス(実施例1)は、緻密質であり、耐熱衝撃性にも優れ、かつ、体積抵抗率も低減されたものであった。このため、プラズマ処理装置部材として使用した場合、耐プラズマ性に優れ、パーティクルの発生が抑制されることが認められた。 As shown in Table 1, 5 wt% or more and 30 wt% or less of tungsten powder having a purity of 99.9% or more and an average particle size D 50 of 2 μm or less is added to the yttria raw material powder having a purity of 99.9% or more. The yttria ceramic (Example 1) having a surface roughness Ra of less than 1.6 μm exposed to plasma is dense, excellent in thermal shock resistance, and reduced in volume resistivity. It was a thing. For this reason, when used as a plasma processing apparatus member, it was recognized that the plasma resistance was excellent and the generation of particles was suppressed.

Claims (6)

イットリアに対して、平均粒径D50が2μm以下のタングステンが5重量%以上30重量%以下分散されてなり、少なくともプラズマに曝露される部分は、表面粗さRaが1.6μm未満であることを特徴とするプラズマ処理装置用イットリアセラミックス。 5% by weight or more and 30% by weight or less of tungsten having an average particle diameter D 50 of 2 μm or less is dispersed with respect to yttria, and at least a portion exposed to plasma has a surface roughness Ra of less than 1.6 μm. Yttria ceramics for plasma processing equipment. 開気孔率が0.2%以下であることを特徴とする請求項1記載のプラズマ処理装置用イットリアセラミックス。   The yttria ceramics for a plasma processing apparatus according to claim 1, wherein the open porosity is 0.2% or less. 耐熱衝撃温度が200℃以上であることを特徴とする請求項1または請求項2記載のプラズマ処理装置用イットリアセラミックス。   The yttria ceramics for a plasma processing apparatus according to claim 1, wherein the thermal shock temperature is 200 ° C. or higher. 20〜400℃での体積抵抗率が106Ω・cm以上1013Ω・cm未満であることを特徴とする請求項1から請求項3までのいずれかに記載のプラズマ処理装置用イットリアセラミックス。 The yttria ceramics for a plasma processing apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein a volume resistivity at 20 to 400 ° C is 10 6 Ω · cm or more and less than 10 13 Ω · cm. 13.56MHzにおける誘電損失tanδが10-3以下であることを特徴とする請求項1から請求項4までのいずれかに記載のプラズマ処理装置用イットリアセラミックス。 Plasma processing apparatus for yttria ceramics according to any one of claims 1 to 4, the dielectric loss tanδ at 13.56MHz is equal to or is less than 10-3. 純度99.9%以上のイットリア粉末に、純度99.9%以上で平均粒径D50が2μm以下のタングステン粉末を前記イットリア粉末に対して5重量%以上30重量%以下添加し、成形後、還元雰囲気下または不活性ガス雰囲気下で、1700℃以上1900℃以下で焼成することを特徴とするプラズマ処理装置用イットリアセラミックスの製造方法。 A purity of 99.9% or more of yttria powder, average particle diameter D 50 at a purity of 99.9% or more by adding the following tungsten powder 2μm or less 30 wt% 5 wt% or more based on the yttria powder, after molding, A method for producing yttria ceramics for a plasma processing apparatus, comprising firing at 1700 ° C. to 1900 ° C. in a reducing atmosphere or an inert gas atmosphere.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2008007350A (en) * 2006-06-28 2008-01-17 Covalent Materials Corp Yttria ceramic sintered compact
JP2013209252A (en) * 2012-03-30 2013-10-10 Nippon Tungsten Co Ltd Ceramic material and method for producing the same

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