JP2015211073A - 低反射部材 - Google Patents

Abstract

【課題】 光の反射を抑制して露光精度を向上させることができる低反射部材を提供する。【解決手段】 本発明の低反射部材は、明度指数が45以下であり、Ｘ線回折チャートにおいて酸化物系の化合物が最も高いピークを示すセラミックスからなり、化合物の屈折率が1.72以下である。このような構成を満たす本発明の低反射部材は、反射率が低いため露光精度を向上させることができる。また、化合物の屈折率が1.65以下であり、比重が2.90以上であれば、露光精度を向上させることができるとともに、接触等によって欠けたり磨耗したりすることの少ない機械的強度を有するものとなる。【選択図】 なし

Description

本発明の低反射部材は、半導体製造工程の露光処理時において、被処理物である基板の載置台や露光処理領域の壁材等に用いられるものである。

半導体素子や液晶ディスプレイ（ＦＰＤ）を製造するための露光装置において、露光処理時における被処理物である基板（例えば、ウエハ）の載置台や露光処理領域の壁材等には、光の反射を抑制して露光精度を向上させるために、着色されたセラミックスが用いられている。

このようなセラミックスとして、例えば、特許文献１には、Ｍｎ、Ｔｉ、及びＦｅの３種類の金属元素をそれぞれ少なくとも酸化物換算で0.5％以上含み、３種類の元素の合計
が酸化物換算で２〜11％、Ｓｉ、Ｃａ、及びＭｇの３種類の元素を、Ｓｉを酸化物換算で少なくとも４％以上、Ｃａ及びＭｇをそれぞれ少なくとも酸化物換算で0.4％以上含み、
３種類の元素の合計が、酸化物換算で６〜９％含み、残部が酸化物換算で１％以下の不純物とＡｌの酸化物とからなるセラミックスが提案されている。

特許第4248833号公報

今般の露光処理時における被処理物である基板の載置台や露光処理領域の壁材等には、露光精度の更なる向上のため、さらに反射率が低いことが求められている。

本発明は、上記要求を満たすべく案出されたものであり、光の反射を抑制して露光精度を向上させることができる低反射部材を提供することを目的とする。

本発明の低反射部材は、明度指数が45以下であり、Ｘ線回折チャートにおいて酸化物系の化合物が最も高いピークを示すセラミックスからなり、前記化合物の屈折率が1.72以下であることを特徴とするとするものである。

本発明の低反射部材は、反射率が低いため露光精度を向上させることができる。

以下、本実施形態の低反射部材の一例について説明する。

本実施形態の低反射部材は、明度指数が45以下であり、Ｘ線回折チャートにおいて酸化物系の化合物が最も高いピークを示すセラミックスからなり、この化合物の屈折率が1.72以下というものである。

このような構成を満たす本実施形態の低反射部材は、反射率が低いため露光精度をさらに向上させることができる。なお、本実施形態の低反射部材における反射率とは、360〜440ｎｍの波長領域における反射率の最大値のことであり、本実施形態の低反射部材におけ
る反射率の具体的な値としては9.3％以下である。

そして、反射率の測定方法としては、例えば、分光測色計（コニカミノルタ製 ＣＭ−3700Ａ）を用い、光源をＣＩＥ標準光源Ｄ65、視野角を10°、照明径を３ｍｍ×５ｍｍの条件で測定すればよい。そして、360〜440ｎｍの波長領域における最大値が、本実施形態における反射率である。

また、明度指数とは、ＣＩＥ1976Ｌ＊ａ＊ｂ＊色空間における明度指数Ｌ＊の値のことであり、白のＬ＊の値は100であり、黒のＬ＊の値は０である。なお、ＣＩＥ1976Ｌ＊ａ
＊ｂ＊色空間における明度指数Ｌ＊の測定方法は、反射率の測定時と同様に、例えば、分光測色計（コニカミノルタ製 ＣＭ−3700ｄ等）を用い、光源をＣＩＥ標準光源Ｄ65、視野角を10°、照明径を５ｍｍ×７ｍｍに設定して測定すればよい。

そして、明度指数を45以下とするには、低反射部材の作製時に着色成分として、酸化マンガン、酸化鉄、酸化クロム、酸化ニッケル、酸化コバルト、酸化チタンの少なくともいずれかを含めばよい。なお、着色成分としては、上述した酸化物を２種以上含有させることが好適である。

また、Ｘ線回折チャートにおいて酸化物系の化合物が最も高いピークを示すセラミックスとは、Ｘ線回折装置（ＸＲＤ）を用いての測定によって得られたＸ線回折チャートにおいて、最も高いピークの同定された成分が、酸化物系の化合物であるセラミックスのことである。なお、この同定においては、ＪＣＰＤＳカードとの照合する若しくは解析ソフトを用いてＪＣＰＤＳデータベースとの自動照合を行なえばよい。

また、屈折率とは、真空中の光速を物質の位相速度で割った値であり、物質中での光の進み方を記述する上での指標であり、化合物は、特定の波長において、特有の屈折率を示すものである。なお、本実施形態において屈折率とは、ナトリウムのＤ線、波長589.3ｎ
ｍの光に対する屈折率のことである。

ここで、屈折率が1.51以上1.72以下である酸化物系の化合物としては、例えば、ＭｇＡｌ_２Ｏ_４（スピネル）、Ｃａ_２ＳｉＯ_４、Ａｌ_６Ｓｉ_２Ｏ_１３（ムライト）、ＣａＭｇＳｉ_２Ｏ_６（ディオプサイド）、Ａｌ_２ＳｉＯ_５（シリマナイト）、ＣａＭｇＳｉＯ_４（モンティセライト）、Ｍｇ_２ＳｉＯ_４（フォルステライト）、ＣａＳｉＯ_５、Ｃａ（Ｂ_２Ｓｉ_２Ｏ_８）（ダンビュライト）、ＣａＳｉＯ_３（ウラストナイト）、ＢａＡｌ_２Ｓｉ_２Ｏ_８（セルシアン）、ＣａＡｌ_２Ｓｉ_２Ｏ_８（アノーサイト）、ＫＡｌＳｉＯ_４（カルシライト）、ＭｇＳｉＯ_３（ステアタイト）、ＮａＡｌＳｉ_３Ｏ_８（アルバイト）、ＮａＡｌＳｉＯ_４（ネフェリン）、Ｍｇ_２Ａｌ_４Ｓｉ_５Ｏ_１８（コージェライト）、ＫＡｌＳｉ_３Ｏ_８、ＫＡｌＳｉ_２Ｏ_６、ＳｉＯ_２等が挙げられる。

また、本実施形態の低反射部材においては、Ｘ線回折チャートにおいて最も高いピークを示す酸化物系の化合物の屈折率が1.65以下であり、かつ、比重が2.90以上であることが好適である。

Ｘ線回折チャートにおいて最も高いピークを示す酸化物系の化合物の屈折率が1.65以下であることにより、反射率が低いため、露光精度を向上させることができる。また、比重が2.90以上であることにより、接触等によって欠けたり磨耗したりすることの少ない機械的強度を有するものとなる。このように、反射率が低く、接触等によって欠けたり磨耗したりすることの少ない機械的強度を有するものとしては、ＣａＭｇＳｉＯ_４（モンティセライト）、Ｍｇ_２ＳｉＯ_４（フォルステライト）、ＭｇＳｉＯ_３（ステアタイト）が挙げられる。なお、作製上の簡易性を鑑みれば、２成分系からなる、Ｍｇ_２ＳｉＯ_４（フォル
ステライト）またはＭｇＳｉＯ_３（ステアタイト）であることがより好適である。

ここで、本実施形態における比重とは、ＪＩＳ Ｒ 1634−1998におけるかさ密度のことであり、測定方法は、ＪＩＳ Ｒ 1634−1998に準拠して測定した値のことである。

次に、本実施形態の低反射部材の製造方法の一例について説明する。

まず、上記酸化物系の化合物として、成分Ａと成分Ｂとの酸化物からなる粉末を作製する。成分Ａを含む粉末と、成分Ｂを含む粉末とを用意する。そして、これらを所望量秤量し、大気雰囲気中において所望温度で仮焼合成することにより仮焼体とする。次に、この仮焼体を粉砕することにより、成分Ａと成分Ｂとの酸化物からなる粉末である仮焼粉末を得る。ここで、得られた仮焼粉末は、Ｘ線回折チャートにおいて最も高いピークを示す酸化物系の化合物となるものである。なお、すでに仮焼合成された粉末を用いてもよいことはいうまでもない。

具体的には、例えば、酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）粉末と、酸化珪素（ＳｉＯ_２）粉末とを用いれば、ムライト（Ａｌ_６Ｓｉ_２Ｏ_１３）粉末を得ることができ、水酸化マグネシウム（Ｍｇ（ＯＨ）_２）粉末と酸化珪素粉末を用いれば、フォルステライト（ＭｇＳｉＯ_２）粉末を得ることができる。

次に、着色成分として、例えば、炭酸マンガン（ＭｎＣＯ_３）粉末、酸化鉄（Ｆｅ_２Ｏ_３）粉末、酸化クロム（Ｃｒ_２Ｏ_３）粉末を準備する。また、焼結助剤として、炭酸カルシウム（ＣａＣＯ_３）粉末、水酸化マグネシウム粉末および酸化珪素粉末を準備する。

次に、これらの粉末を所望量秤量して１次原料粉末とする。例えば、焼結体を構成する全成分100質量％のうち、焼結助剤を、それぞれＣａＯ、ＭｇＯ、ＳｉＯ_２換算した合計
で0.6〜２質量％となるように秤量する。次に、着色成分を、ＭｎをＭｎＯ_２換算、Ｆｅ
をＦｅ_２Ｏ_３換算、ＣｒをＣｒ_２Ｏ_３換算した値の合計で、８〜14.4質量％となるように秤量する。そして、残部がＸ線回折チャートにおいて最も高いピークを示す酸化物系の化合物の含有量となるように仮焼粉末を秤量する。

なお、所望の含有量となるように秤量できていたか否かについては、焼結体の一部を粉砕し、得られた粉体を塩酸などの溶液に溶解した後、ＩＣＰ（Inductively Coupled Plasma）発光分光分析装置（例えば、島津製作所製：ＩＣＰＳ−8100）を用いて得られた金属成分の含有量からそれぞれ酸化物に換算することにより確認できる。例えば、ＦｅであればＦｅ_２Ｏ_３に換算すればよい。

次に、この秤量した１次原料粉末100質量部に対し、１〜1.5質量部のＰＶＡ（ポリビニールアルコール）などのバインダと、100質量部の溶媒と、0.1〜0.5質量部の分散剤とを
秤量して準備し、１次原料粉末とともに攪拌機内に入れて混合・攪拌してスラリーを得る。

その後、噴霧造粒装置（スプレードライヤー）を用いてスラリーを噴霧造粒して顆粒を得た後、粉末プレス成形法や静水圧プレス成形法（ラバープレス法）により所定形状の成形体を成形する。

次に、得られた成形体に必要に応じて切削加工を施し、大気（酸化）雰囲気の焼成炉を用いて、Ｘ線回折チャートにおいて最も高いピークを示す酸化物系の化合物に合わせた所望の最高温度で所望時間保持して焼成することにより焼結体を得る。そして、得られた焼結体に研削加工を施すことにより、本実施形態の低反射部材を得ることができる。なお、
研削加工後に、ブラストやハンドラップなどの表面処理を行なってもよい。

以下、本発明の実施例を具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。

酸化アルミニウム粉末、水酸化マグネシウム粉末、炭酸カルシウム粉末、酸化珪素粉末、ホウ酸（Ｈ_３ＢＯ_３）粉末、炭酸バリウム粉末、炭酸ナトリウム粉末、炭酸カリウム粉末を用いて、所望量秤量し、大気雰囲気中において所望温度で仮焼合成することにより仮焼体を得た。そして、得られた仮焼体を粉砕することにより、表１に示す酸化物系の化合物の仮焼粉末を得た。なお、試料Ｎｏ．１および試料Ｎｏ．21については、仮焼は行なっていない。

次に、着色成分として、炭酸マンガン粉末、酸化鉄粉末、酸化クロム粉末を準備した。また、焼結助剤として、炭酸カルシウム粉末、水酸化マグネシウム粉末および酸化珪素粉末を準備した。

そして、焼結体を構成する全成分100質量％のうち、焼結助剤は、それぞれＣａＯ、Ｍ
ｇＯ、ＳｉＯ_２換算した合計で1.5質量％となるように秤量し、着色成分は、ＭｎをＭｎ
Ｏ_２換算、ＦｅをＦｅ_２Ｏ_３換算、ＣｒをＣｒ_２Ｏ_３換算した値の合計で10質量％となるように秤量し、残部が表１に示す酸化物系の化合物の含有量となるように、仮焼粉末を秤量し、１次原料粉末とした。

次に、この秤量した１次原料粉末100質量部に対し、１質量部のＰＶＡと、100質量部の溶媒と、0.2質量部の分散剤とを秤量し、１次原料粉末とともに攪拌機内に入れて混合・
攪拌してスラリーとした。その後、噴霧造粒装置を用いてスラリーを噴霧造粒して顆粒を得た。

次に、得られた顆粒を金型内に充填してプレスし、その後、切削加工を施して所定形状の成形体を得た。次に、得られた成形体を焼成炉に入れ、大気雰囲気中において表１に示す酸化物系の化合物に合わせた所望の最高温度で焼成した。そして、得られた焼結体に研削加工を施すことにより、試料Ｎｏ．１〜21の低反射部材を得た。

そして、Ｘ線回折装置（ＸＲＤ）を用いて各試料の測定を行ない、得られたＸ線回折チャートの最も高いピークの同定をＪＣＰＤＳカードと照合することにより行なった。同定された酸化物系の化合物名を表１に示した。また、同定された酸化物系の化合物の屈折率を表１に示した。

また、分光測色計（コニカミノルタ製 ＣＭ−3700Ａ）を用いて、光源をＣＩＥ標準光源Ｄ65、視野角を10°、照明径を３ｍｍ×５ｍｍの条件で測定し、360〜440ｎｍの波長領域における反射率の最大値を表１に示した。さらに、ＪＩＳ Ｒ 1634−1998に基づいて比重を測定し、測定値を表１に示した。

なお、照明径を５ｍｍ×７ｍｍとしてこと以外は、反射率を測定したときと同じ条件で明度指数を測定した。結果、試料Ｎｏ．１〜21の全てが明度指数は45以下であった。

結果を表１に示す。

表１から、試料Ｎｏ．２〜21は、反射率が9.3％以下であることから、露光精度を向上
できることがわかった。

また、試料Ｎｏ．７のＣａＭｇＳｉＯ_４（モンティセライト）、試料Ｎｏ．８のＭｇ_２ＳｉＯ_４（フォルステライト）および試料Ｎｏ．15のＭｇＳｉＯ_３（ステアタイト）は、比重が2.90以上であり、屈折率が1.65以下であることから、低い反射率により露光精度を向上できるとともに、接触等によって欠けたり磨耗したりすることの少ない機械的強度を有するものとなることがわかった。

Claims (2)

1. 明度指数が４５以下であり、Ｘ線回折チャートにおいて酸化物系の化合物が最も高いピークを示すセラミックスからなる低反射部材であって、前記化合物の屈折率が１．７２以下であることを特徴とする低反射部材。
2. 前記化合物の屈折率が１．６５以下であり、比重が２．９０以上であることを特徴とする請求項１に記載に低反射部材。