JP4119268B2 - Semiconductor manufacturing apparatus member and manufacturing method thereof - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、セラミックスに関し、特に、半導体製造装置内で使用されるアルミナ焼結部材とその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
熱CVD、プラズマCVD、プラズマエッチング装置等の半導体製造装置は、低圧真空状態を維持できる密封可能な反応容器を有している。半導体製造工程では、反応容器内に反応ガスを導入し、その熱反応やプラズマ反応により、ウエハ上に薄膜を成膜、あるいはその薄膜のエッチングを行う。この反応ガスとしては、腐食性の強いハロゲン系ガスが利用されることが多い。
【0003】
例えば、成膜装置ではメタル配線用薄膜の成膜に、TiCl、MoClやWF等のハロゲンガスが使用され、プラズマエッチング装置では、Si膜や種々の絶縁膜等のエッチングにCF、CCl、HF、ClF、およびHCl等のハロゲンガスが使用されている。
【0004】
従って、反応容器内で使用される部材、例えば反応容器の内壁を構成する部材や、基板台の周囲に設置される種々のリング部材類は、これらのハロゲン系腐食性ガスに対し、十分な耐腐食性を備えることが必要である。
【0005】
従来、このような半導体製造装置用部材としては、代表的にはアルミナ焼結体が使用されている(特許文献1)。このようなアルミナ焼結体を作製するには、通常、まず原料を配合、粉砕して、造粒を行った後、冷間静水圧プレス(Cold Isostatic Pressing:CIP)等の方法で成型を行い、成型体を焼成し、焼成後、所定の形状にするための加工とともに、部材表面の研削や研磨を行っている。
【0006】
【特許文献1】
特開2001−44179号公報
【0007】
【特許文献2】
特開平9−186229号公報、段落〔0002〕〜〔0003〕等。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来使用されているアルミナ焼結体を用いた部材についても、その耐食性は必ずしも十分なものとはいえない。メンテナンスコストを下げるためには、部材の交換頻度を減らすことが望ましく、そのためにはさらなる耐食性の改善が求められている。
【0009】
また、最近のLSI(Large Scale Integrated Circuit)の製造では、微細化の要求に伴い、半導体製造装置の反応容器内で発生するパーティクルの発生が問題になっている。成膜やエッチングが行われる反応容器内では、反応生成物が内壁部材等に付着する。この付着膜の厚みがある程度の厚みを越えると膜が剥がれやすくなり、パーティクルを発生させる。こうして基板上に落下したパーティクルが、配線パターンを形成する際の断線や短絡の原因となり、半導体プロセスの歩留まりを下げる要因となっている。
【0010】
本発明の目的は、上述する従来の課題に鑑みてなされたものであり、より耐食性を改善できる半導体製造装置用部材およびその製造方法を提供することである。
【0011】
また、本発明の別の目的は、パーティクルの発生を抑制することのできる半導体製造装置用部材およびその製造方法を提供することである。
【0012】
【課題を解決するための手段】
本発明の半導体製造装置用部材は、アルミナを主成分とする焼結体であって、少なくとも、使用の際に反応容器内に露出する表面を含む表面層に、前記表面から前記焼結体内部に向かってCa量が漸減しているCaリッチ層を有し、前記表面から深さ1mmに至る領域におけるCa濃度が、少なくとも280ppm以上であることを特徴とする。
【0013】
上記本発明の半導体製造装置用部材の特徴によれば、部材表面がハロゲンガスに触れると、Caリッチ層中のCaがハロゲンと反応し、化学的に安定なハロゲン化カルシウムを生成するため、ハロゲンガスに対する耐食性を大幅に改善できる。なお、予めCaリッチ層にハロゲン化カルシウムを生成させていてもよい。また、上記Caリッチ層は、部材の表面層のみに形成されているため、焼結体内部ではCa含有に伴うアルミナ焼結体の結晶粒不均一化等の問題は生じない。
【0014】
なお、上記本発明の特徴を有する半導体製造装置用部材において、上記表面から深さ1mmに至る距離におけるCa濃度は、460ppm以上であることがより好ましい。なお、本明細書においてppmは、質量ppmを意味する。
【0015】
ハロゲンガスとの反応により生成されるハロゲン化カルシウムは、表面層におけるCa濃度が高いほど、ハロゲン化カルシウムによるアルミナ焼結体表面の被覆率が上がるので、より部材の耐腐食性を向上させることができる。上記表面から深さ1mmに至る領域におけるCa濃度が460ppm以上であれば、ハロゲンガスに対する部材の寿命を約2倍に向上させることが可能になる。
【0016】
上記本発明の特徴を有する半導体製造装置用部材において、使用の際に反応容器内に露出する表面の平均表面粗さが2〜5μmとすることが好ましい。この場合は、反応容器内に露出する部材表面に微小な凹凸が存在するため、凹凸のアンカー効果により、部材表面に付着した反応生成物の剥離を抑制できるため、パーティクルの発生を防止できる。
【0017】
なお、上記本発明の特徴を有する半導体製造装置用部材は、石膏型を用いたスリップキャスティング法を用いて製造し、上記Caリッチ層中のCaを石膏型よ混入させたものとすることが好ましい。
【0018】
また、上記本発明の特徴を有する半導体製造装置用部材は、使用の際に反応容器内に露出する表面が、成型体を焼成して得られた焼結直後の表面形状を維持したものとすることが好ましい。
【0019】
本発明の半導体製造装置用部材の製造方法は、アルミナを含むスラリーを作製する工程と、スラリーを石膏型に流しこみ鋳込みを行う工程と、石膏型から成型体を離型する工程と、少なくとも最終製品を半導体製造装置内で使用する際に反応容器内に露出する表面については離型直後の成型体の表面形状を維持した状態で成型体の焼成を行う工程と、少なくとも最終製品を半導体製造装置内で使用する際に反応容器内に露出する表面については焼成直後の表面形状を維持した状態で最終製品形状に必要な加工を行う工程とを有することを特徴とする。
【0020】
上記本発明の製造方法の特徴によれば、石膏中に含まれるCa成分が鋳込みの際にアルミナの表面層に混入する。最終製品を半導体製造装置内で使用する際に反応容器内に露出する表面については、鋳込み処理および焼成処理直後の凹凸ある表面形状をそのまま維持する。このため、最終製品の当該部材表面層には、Caリッチ層が形成されるとともに、表面には凹凸が形成される。Caリッチ層は、半導体製造装置内でハロゲンガスに触れると、極めて耐食性の高いハロゲン化カルシウムに変化し、アルミナの耐久性を大幅に向上させる。また、このような部材に半導体製造装置内で発生した反応生成物が付着しても、部材表面に凹凸が存在するため、アンカー効果により反応物の剥離が抑制され、その結果基板上のパーティクル数を減らすことができる。
【0021】
また、焼結体中にCaが多く存在するとアルミナの異常結晶成長が生じるおそれがあるが、上記製造方法では、Caリッチ層がアルミナの表面層にのみ形成されるので、焼結体内部では粒径の揃ったアルミナの焼結体を形成することができる。
【0022】
なお、上記本発明の特徴を有する半導体製造装置用部材の製造方法において、焼成工程後に、少なくとも最終製品を半導体製造装置内で使用する際に反応容器内に露出する表面をハロゲン化処理する工程を有してもよい。この場合は、使用する際にユーザによるハロゲン化処理が不要となり、より安定した耐腐食性を提供することができる。
【0023】
また、上記本発明の特徴を有する半導体製造装置用部材の製造方法において、石膏型は、α型半水石膏もしくはβ型半水石膏、またはα型半水石膏とβ型半水石膏とを混合したものを石膏原料粉として使用して作製されたものであることが好ましい。さらに、石膏原料粉が、α型半水石膏とβ型半水石膏とを質量比50:50〜0:100で混合した石膏原料粉を使用することがより好ましい。
【0024】
半水石膏は、成分中に水を含むため親水性であり、吸水性に富む。また、α型半水石膏に比較しβ型半水石膏はさらに吸水性が高い。吸水性が高い程、鋳こみ時にアルミナ成型体表面層により多くのCaを混入させ、より確実にCaリッチ層を形成できる。一方、β型半水石膏は脆いので、α型半水石膏を混入することで、石膏型に良好な強度を与えることができる。
【0025】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参考にしながら本発明の実施の形態に係る半導体製造装置用部材について説明する。
【0026】
図1に、半導体製造装置の反応容器の一部構成例を示す。ここでは、半導体製造装置としてプラズマエッチング装置を例示しているが、以下に説明する本実施の形態に係る半導体製造装置用部材は、プラズマエッチング装置に限られず、プラズマクリーニング、プラズマCVD、プラズマ酸化処理、プラズマ窒化処理等の種々のプラズマ処理装置あるいは、プラズマを使用しない熱CVD、スパッタ装置等の種々の半導体製造装置の反応容器内に設置される部材を対象とする。
【0027】
図1に示すように、例えばプラズマエッチング装置の反応容器1は、円筒状の内壁部材20とその上に備えられたドーム型の内壁部材10で、密封可能な反応容器1が構成されており、ドーム型内壁部材10の外周囲に、プラズマを発生させるための高周波コイル60が設置されている。
【0028】
反応容器1内の下側には基板40が基板台50上に設置されている。基板台50の周囲には、基板台50表面へのダメージを防ぐ等の目的で、円環状のリング部材30が設置されている。なお、基板台50は、基板を固定する静電チャック機能、あるいは基板を加熱するヒータ機能を有するべく、静電チャック用の電極52およびヒータ54を内蔵していてもよい。
【0029】
本発明の実施の形態に係る部材としては、各種半導体製造装置の反応容器内で使用されるあらゆる部材が対象となる。代表的には反応容器内で使用される内壁部材10と20、およびリング部材30等である。なお、内壁部材10または20の形状は、半導体製造装置の形状によって種々の形状を採り得るため、図示するようなドーム型や円環型に限られず、円筒型や、直方体型であってもよく、一体型でも複数の部品の組み合わせであってもよい。リング部材30についても、複数のリング部材を組み合わせたものであってもよい。
【0030】
図2は、本実施の形態に係る内壁部材10の一部断面図である。内壁部材10は、アルミナを主成分とする焼結体で形成されており、少なくとも最終製品を使用する際に反応容器内に露出する面の表面層に、焼結体内部よりCa濃度が高いCaリッチ層12を有していることを特徴とする。なお、Caリッチ層12は、反応容器内に露出する面のみならず、それ以外の面の表面層に形成されていてもよい。
【0031】
Caリッチ層12は、少なくともアルミナ焼結体の内部におけるCa濃度より高いCa濃度を含む層である。あるいは、アルミナ焼結体のアルミナ原料中に含まれるCa濃度より高いCa濃度を含む層ということもできる。
【0032】
なお、図1中に示す、内壁部材20およびリング部材30等の他の部材も、内壁部材10と同様な構造を有し、Caリッチ層22、32をそれぞれ有する。
Caリッチ層12の深さは、特に限定はないが、アルミナ焼結体中に多量のCaを含有する場合は、アルミナを焼結させる際に、焼結工程でアルミナの異常結晶成長などを生じ均一なアルミナ粒径を得にくい。従って、このようなプロセス上の要請により、Caリッチ層12の深さは浅い方が望ましく、1.5mm以下、より好ましくは0.9mm以下とすることが好ましい。
【0033】
本実施の形態に係る部材を半導体製造装置内に設置した後、反応容器1内に半導体基板のクリーニングあるいは、薄膜エッチングのために、Cl、HCl、BCl、ClF、NF,CF,WF等のハロゲン系腐食性ガスが導入されると、Caリッチ層中のCaがこれらのハロゲンガスと反応し、CaCl,CaF等のアルミナより耐食性の高いハロゲン化カルシウムが部材表面層に形成される。一旦部材表面にハロゲン化カルシウムが生成されると、その高い耐食性のため、部材の寿命が改善される。
【0034】
なお、半導体製造装置内に部材を設置する前に、部材の表面を別途ハロゲン化処理し、ハロゲン化カルシウムを予め形成しておいてもよい。例えば、後述するフッ化処理を行い、予め耐食性の高いフッ化カルシウムを生成してもよい。予め部材の表面にハロゲン化カルシウムの被膜を形成できるので、ユーザによるハロゲン化処理が不要になり、しかも耐腐食性効果の高いフッ化カルシウムを、一定条件で形成することで、より安定で確実な耐腐食性を提供することができる。
【0035】
Caリッチ層12のCa濃度に特に限定はないが、例えば少なくとも表面から1mmの深さ領域において280ppm以上あれば、Caリッチ層12を含まない従来のアルミナ焼結部材より耐腐食性を改善できる。表面から1mmの深さ領域において、460ppm以上あれば、ハロゲンガスに対するエッチング速度を従来の1/2以下に抑え、大幅に耐腐食性を改善できる。また、280ppm〜1100ppmであれば、後述するように、石膏型を用いたスリップキャスティング法を利用した製造方法を利用して作製することができる。
【0036】
一方、本発明の実施の形態である各部材は、図2の内壁部材10の例に示すように、少なくとも反応容器内に露出する表面が平均表面粗さ2〜5μmの凹凸を有していることが好ましい。このように、表面に微小な凹凸があると、反応容器内の反応によりできた反応生成物が部材表面に付着しても、凹凸による物理的なアンカー効果により、反応生成物と部材表面との接着性が高まるため、反応生成物の剥離が抑制され、パーティクルの発生が防止できる。従って、このような部材を用いれば、本反応容器内のクリーン度を高く維持し、半導体プロセスの歩留まりを高めることができる。
【0037】
部材表面の上記表面粗さは、部材表面をブラスト加工することにより積極的に形成することもできるが、後述するように、鋳こみ工程および焼成工程の段階で生じる部材表面の凹凸形状を、積極的に利用することもできる。
【0038】
次に、本発明の実施の形態に係る半導体製造装置用部材の製造方法について説明する。本実施の形態に係る製造方法は、石膏型を用いたスリップキャスティング法を使用して成型を行うことを主たる特徴として有する。
【0039】
まず、原料となるアルミナ粉末と分散材と水とを混合し、水系スラリー(泥しょう)を作製する。例えば、イオン交換水に分散材を溶解させ、さらにこの水溶液にアルミナ粉を混入し、ポットミルあるいはトロンメルを用いて混合し、スラリーを作製する。なお、後段の鋳込み工程で、石膏型からアルミナ成型体へのCaの浸入深さをできるだけ浅くするためには、アルミナ含有スラリーの粘度を高くする方が望ましい。例えば、アルミナ含有スラリー中の水分は、16.5質量%以下とする。このスラリーにバインダーを加え、さらに混合し、真空脱泡処理を行う。なお、必要に応じスラリー中に焼結助剤等を加えてもよい。
【0040】
次に、石膏型を用意し、この中に上記スラリーを流しこみ、鋳込みを行う。この鋳込み工程によりアルミナ成型体の深さ約0.6mm〜1.5mmの表面層に、石膏成分であるCaを混入し、Caリッチ層が形成される。
【0041】
石膏型に用いる石膏材としては、一般に無水石膏(CaSO)と半水石膏(CaSO・1/2HO)とがあるが、本実施の形態に係るスリップキャスティング法では、吸水性の高い半水石膏を用いることが好ましい。吸水性の高い石膏材を使用することで、鋳込みの際に石膏型とアルミナ成型体との間のイオン交換反応が促進され、石膏中の石膏成分であるCaをアルミナ成型体中に混入されやすくできる。
【0042】
半水石膏にはα型半水石膏とβ型半水石膏がある。α型は針状結晶を有し、強度が高く、β型は板状結晶を有し、強度は低めであるが、α型より吸水能力が高い。本実施の形態の製造方法では、α型またはβ型のいずれか一方のみを石膏原料として使用することも可能であるが、石膏型に適度な強度を与えるとともに、アルミナ成型体表面層へのCa混入を促進させるため、α型半水石膏とβ型半水石膏とを混合したものを石膏原料として使用することが好ましい。また、吸水性の高いβ型半水石膏を使用する場合は、鋳込みの際、Caがアルミナ成型体の表面層により深く混入するため、α型半水石膏を混合することで、Ca侵入深さを抑制することが望ましい。
【0043】
例えば、α型半水石膏とβ型半水石膏とを質量比で約50:50〜0:100、より好ましくは約30:70で混合し、水を加えてニ水石膏(CaSO・2HO)とし、これを用いて石膏型に加工し、乾燥させて余剰水を抜いたものを部材の石膏型として使用する。
【0044】
鋳込みの際、石膏型はスラリー中の水分を吸水するととも、一部の石膏成分は水分中に溶け出し、着肉したアルミナ成型体表面の粒界に浸入し、物理的にアルミナ成型体表面層に強く吸着する。また、これらのCaを含む石膏成分は、石膏型からアルミナ成型体を離型する際、アルミナ成型体とともに剥がれ、アルミナ成型体の一部となる。こうして、Caが石膏型からアルミナ成型体表面層に混入するとともに、石膏の混入と剥離に伴い、アルミナ成型体表面に凹凸が形成される。
【0045】
このように鋳込み工程によりアルミナ成型体の深さ約0.6mm〜1.5mmの表面層に、Caリッチ層が形成される。また、アルミナ成型体の表面には、表面粗さ1.5μm〜5μm、より好ましくは2μm〜5μmの凹凸が形成できる。なお、表面粗さをより大きくするため、予めサンドブラストを用い、石膏型の内表面により粗な凹凸面を形成しておけば、より確実にアルミナ成型体表面に凹凸を形成することもできる。
【0046】
この後、必要に応じ、成形体にねじ孔等の形成のため、必要な加工を施してもよいが、少なくとも最終製品において反応容器内での露出面となる成型体表面については、鋳込み工程で形成された表面形状をそのまま維持できるよう研削加工等は行わない。
【0047】
石膏型から離型したアルミナ成型体を乾燥炉に移し、水分の除去を行う。さらに、アルミナ成型体を脱脂炉に移し、約500℃までゆっくりと加熱し、内部のバインダーを燃焼させる。さらに、強度を持たせるための仮焼を1000℃〜1300℃で行うことも可能である。
【0048】
最後に、常圧酸化雰囲気で、約1500〜1650℃の温度条件で数時間〜5時間焼成し、アルミナ焼結体を得る。焼結中、もし多量のCaが焼結体内部に分散して存在する場合は、Caの存在により結晶の異常成長が生じるおそれがあるが、Caリッチ層は部材の表面層にのみ形成されるため、アルミナ焼結体の内部は、粒径の揃った緻密な構造を形成できる。
【0049】
焼成工程の後、従来のプロセスではアルミナ焼結体表面の研磨加工を行うが、本実施の形態に係る製造方法では、最終製品において少なくとも反応容器内での露出面となる部材表面については、焼成によって得られた表面形状を維持するため、研削あるいは研磨加工は行わず、それ以外の必要な加工のみを行う。
【0050】
このように、本実施の形態に係る部材は、アルミナ焼結体の少なくとも反応容器内での露出表面は、研削あるいは研磨加工をおこなわないため、研削に伴う結晶割れや結晶粒の脱落等が生じない。従って、部材そのものから発生する脱落粒等のパーティクルの発生を防止することもできる。
【0051】
こうして、反応容器内での露出面となる焼結体表面にCaリッチ層を備えるとともに表面に凹凸を持つ、本実施の形態に係る半導体製造装置用部材を得ることができる。部材の表面層に形成されたCaリッチ層は、半導体製造装置内でハロゲンガスに触れると、安定なハロゲン化カルシウムに変化するため、部材としての寿命を大幅に向上させることができる。また、部材表面に反応生成物が付着しても、表面の凹凸の持つアンカー効果により、付着した反応生成物は剥離しにくいので、パーティクルの発生が抑制できる。
【0052】
なお、本実施の形態に係る部材の製造方法において、焼成工程後、部材表面をハロゲンガスに露出する処理を行い、積極的にハロゲン化カルシウムを形成してもよい。フッ化処理としては特に限定されないが、例えば部材を予め加熱し、部材中の水分を取り除いた後、フッ素ガスを60%以上含む不活性ガス中で、300℃〜500℃で熱処理を1時間〜10時間行うとよい。
【0053】
上述するように、本実施の形態に係る半導体製造装置用部材の製造方法では、石膏型を用いたスリップキャスティング法を利用することにより、鋳込みの際に、石膏型から石膏成分であるCaをアルミナ成型体の表面層に混入させることで、部材表面層にCaリッチ層を形成できる。また、焼成面を加工しないことで、製造工程に負担なく、部材表面に凹凸を形成することができる。この結果、耐食性が高くしかもパーティクルの発生を防止できる半導体製造装置用部材を提供できる。
【0054】
【実施例】
以下、本発明の実施例および比較例について説明する。なお、各実施例および比較例の条件および結果を表1に示した。
【0055】
(実施例1)
実施例1では、以下の手順で、100mm×100mm×20tのアルミナ焼結体からなる部材サンプルを作製した。
【0056】
まず、イオン交換水に分散剤であるポリカルボン酸型高分子界面活性剤を添加し、水溶液を作製した。この水溶液に、純度99.5%の平均粒径0.4μmの市販アルミナ粉を加え、トロンメルで混合し、スラリーを作製した。アルミナ粉と分散剤の質量比は100:0.6とした。また、イオン交換水とアルミナ粉の質量比は20:80とした。さらに、このスラリーにバインダーとしてアクリル樹脂を加え、その後脱泡した。アルミナ粉とアクリル樹脂の質量比は、100:2とした。
【0057】
α型半水石膏とβ型半水石膏とを質量比30:70で混合したものを石膏原料粉として使用し、さらに水を加えてニ水石膏を作製し、これを用いて石膏型を作製した。乾燥させて余剰水を除いた石膏型に、上述する方法で作製したスラリーを流しこみ、着肉させた。中心部までの着肉が完了したら成型体を離型した。乾燥機内にこの成型体を入れ徐々に温度を上げ、最終的には120℃まで加熱し水分を除去した。
【0058】
次に、成型体を脱脂炉内に移し、500℃までゆっくり温度を上げ、内部のバインダー等の有機物を燃焼し除去した。さらに1000℃で仮焼を行い適度な強度を持たせた後、成型体を焼成炉に移し、1600℃、3時間で焼成を行った。こうして、アルミナ焼結体からなる部材サンプルを得た。なお、焼成直後の表面はそのままの状態とし、研削加工や研磨加工は行わなかった。
【0059】
作製した部材サンプルの表面層について、EPMA(Electron Probe Micro analyzer)法を用いて、深さ方向の解析を行ったところ、表面から深さ約1.1mmまでのアルミナ焼結体の表面層に、焼結体内部よりCa濃度が高いCaリッチ層が形成されていることが確認できた。この領域における不純物濃度を、ICP(Inductively Coupled Plasma)型発光分析を用いて測定したところ、Caリッチ層には約630ppmのCaが含まれ、表面から深さ1mmに至る領域のCa濃度は約600ppmであることが確認された。
【0060】
作製した部材サンプルについて、フッ素ガスに対する耐腐食性試験を次の手順で行った。すなわち、まず、部材サンプル表面に耐食性のあるポリイミド樹脂テープでマスキングを行い、10mm角の表面のみを露出させた。このマスキング後の部材サンプルをΦ200mmのSiウエハの上に貼り付けた。この部材サンプルを貼り付けたSiウエハを密封可能な反応容器を有する誘導結合型プラズマ装置内のステージに載置し、反応容器内を窒素ガスで4回パージを行った後、4×10−5torr(5.33×10−3Pa)まで減圧した。その後、NFガスを100sccm、Arガスを140sccmそれぞれ反応容器内に導入し、反応容器内の圧力を0.1Torrとした。セルフバイアス電圧(Vdc)を450V印加し、反応容器内にICPプラズマを発生させた。こうして、マスキングした部材サンプルを約2時間NFプラズマに曝し、耐腐食性試験を行った。この後電源を切り、反応容器内を窒素ガスでパージした後、サンプルを取り出して、マスキングに用いたポリイミド樹脂テープを剥がし、NFプラズマへの曝露面と、マスキング面との段差を表面粗さ計で測定することで、エッチング深さを求めた。その結果、部材サンプルの曝露面におけるエッチング速度は0.6μm/hrであり、同じ条件におけるSiウエハのエッチング速度25.0μm/hr、あるいは単結晶石英(Quartz)のエッチング速度5.1μm/hrに比較し、極めてエッチング速度が遅いことがわかった。
【0061】
同様に、塩素ガスに対する部材サンプルの耐食性試験を行った。反応容器内に、BCl、ClおよびArガスをそれぞれ100sccm、100sccmおよび50sccm導入した。それ以外の条件は、フッ素ガスの耐食性試験と同じ条件を使用した。その結果、部材サンプルの曝露面におけるエッチング速度は1.1μm/hrであり、同じ条件における単結晶石英(Quartz)のエッチング速度1.8μm/hrに比較し、極めてエッチング速度が遅いことがわかった。
【0062】
フッ素ガスと塩素ガスの耐食性試験結果より、実施例1の部材サンプルのハロゲンガスに対する耐腐食性が極めて高いことが確認できた。
【0063】
作製した部材サンプルについて、抗折強度と嵩密度について測定した。抗折強度は、JISR1601に基づく室温での4点曲げ法を使用して測定を行った。結果は330MPaであり、十分な強度が得られた。嵩密度はアルキメデス法を利用して測定したところ、3.92g/ccであった。
【0064】
また、Caリッチ層が形成された面の表面粗さRaを測定したところ、2.5〜4μmであった。
【0065】
(実施例2)
実施例1とほぼ同様な手順で、実施例2の部材サンプルを作製した。実施例1との違いは、石膏型原料として、β型半水石膏のみを使用した点である。すなわち、実施例2では、β型半水石膏に水を加えてニ水石膏を作り、これで石膏型を作製した。その他の成型条件および焼成条件は、実施例1と同じ条件を使用した。
【0066】
作製した部材サンプルについて、表面層のCa濃度、耐食性、抗折強度、および嵩密度について測定した。測定条件は、実施例1と同様な条件を用いた。
【0067】
Caリッチ層の深さは、約1.5mmであった。また、このCaリッチ層におけるCa濃度は1600ppmであった。さらに、表面から深さ1mmまでの領域におけるCa濃度は1100ppmであり、実施例1に比較し、実施例2の部材サンプルでは、Ca濃度の高いCaリッチ層が深く形成されていることが確認できた。
【0068】
また、耐食性試験では、塩素ガスに対しては実施例1とほぼ同程度の耐食性を示したが、フッ素ガスに対しては実施例1よりさらにエッチング速度が遅く、より高い耐食性を示すことが確認された。
【0069】
抗折強度、嵩密度については実施例1と同様に330MPa、3.92g/ccであった。また、Caリッチ層が形成された面の表面粗さRaを測定したところ、3〜5μmであった。
【0070】
(実施例3)
実施例1とほぼ同様な手順で、実施例3の部材サンプルを作製した。実施例1との違いは、石膏型原料として、α型半水石膏とβ型半水石膏とを質量比50:50で混合したものを使用した点である。すなわち、実施例3では、α型半水石膏とβ型半水石膏とを上記質量比で混合し、これに水を加えてニ水石膏を作り、これで石膏型を作製した。その他の成型条件および焼成条件は、実施例1と同じ条件を使用した。
【0071】
作製した部材サンプルについて、表面層のCa濃度、耐食性、抗折強度、および嵩密度について測定した。測定条件は、実施例1と同様な条件を用いた。
【0072】
Caリッチ層の深さは、約0.9mmであった。また、表面から深さ1mmまでの領域におけるCa濃度は460ppmであり、実施例1および実施例2に比較し、実施例3の部材サンプルでは、Caリッチ層が浅く形成されていることが確認できた。また、耐食性試験では、フッ素ガスおよび塩素ガスに対しては実施例1および実施例2とほぼ同程度の耐食性を示した。
【0073】
抗折強度、嵩密度は、それぞれ340MPa、3.92g/ccであった。また、Caリッチ層が形成された面の表面粗さRaを測定したところ、2〜3μmであった。
【0074】
(実施例4)
実施例1とほぼ同様な手順で、実施例4の部材サンプルを作製した。実施例1との違いは、石膏型原料として、α型半水石膏とβ型半水石膏とを質量比70:30で混合したものを使用した点である。すなわち、実施例4では、α型半水石膏とβ型半水石膏とを上記質量比で混合し、これに水を加えてニ水石膏を作り、これで石膏型を作製した。その他の成型条件および焼成条件は、実施例1と同じ条件を使用した。
【0075】
作製した部材サンプルについて、表面層のCa濃度、耐食性、抗折強度、および嵩密度について測定した。測定条件は、実施例1と同様な条件を用いた。
【0076】
Caリッチ層の深さは、約0.6mmであった。また、表面から深さ1mmまでの領域におけるCa濃度は300ppmであり、実施例3に比較し、実施例4の部材サンプルでは、Ca濃度の高いCaリッチ層が浅く形成されていることが確認できた。
【0077】
また、フッ素ガスおよび塩素ガスに対する耐食性試験では、実施例1〜実施例3と比較し、エッチング速度が早くなっていた。しかし、後述する比較例1および2に較べると、エッチング速度は十分に遅く、従来品にくらべ高い耐食性があることが確認できた。
【0078】
抗折強度、嵩密度は、それぞれ330MPa、3.92g/ccであった。また、Caリッチ層が形成された面の表面粗さRaを測定したところ、1.5〜2.5μmであった。
【0079】
(実施例5)
実施例1とほぼ同様な条件で、実施例3の部材サンプルを作製した。実施例1との違いは、石膏型原料として、α型半水石膏のみを使用した点である。すなわち、実施例5では、α型半水石膏に水を加えてニ水石膏とし、これで石膏型を作製した。その他の成型条件および焼成条件は、実施例1と同様の条件を使用した。
【0080】
作製した部材サンプルのCaリッチ層の深さおよび、Ca濃度について、実施例1と同様にEPMA法を用いて測定した。その結果、表面から深さ0.6mmの領域にCaリッチ層が形成されていることが確認された。このCaリッチ層におけるCa濃度は380ppmであった。また、表面から深さ1mmに至る領域のCa濃度は、280ppmであり、実施例1〜実施例4のサンプル部材に較べ低濃度であった。
【0081】
また、フッ素ガスおよび塩素ガスに対する耐食性試験では、実施例1〜実施例3と比較し、エッチング速度が早くなっていた。しかし、後述する比較例1および2に較べると、エッチング速度は十分に遅く、従来品にくらべ高い耐食性があることが確認できた。
【0082】
また、Caリッチ層が形成された面の表面粗さRaを測定したところ、1.5〜2.5μmであった。
【0083】
(比較例1)
実施例1と同様な条件で、比較例1の部材サンプルを作製した。ただし、比較例1の部材サンプルは、実施例1と同様な条件でアルミナ焼結体まで作製した後、表面を2mm以上研磨した。
【0084】
作製した部材サンプルについて、表面層のCa濃度、耐食性、抗折強度、および嵩密度について測定した。測定条件は、実施例1と同様な条件を用いた。
【0085】
Caリッチ層は研削によって削られ存在せず、表面から深さ1mmまでの領域におけるCa濃度は160ppmであり、実施例1〜実施例5の部材サンプルに比較し、かなり低い濃度であることが確認された。また、耐食性試験では、フッ素ガスの場合も塩素ガスの場合も、エッチング速度は、実施例1〜5に比較しかなり早く、それぞれ1.3μm/hrおよび2.6μm/hrであった。また、抗折強度、および嵩密度についてはそれぞれ360MPa、3.92g/ccであった。
【0086】
(比較例2)
比較例2の部材サンプルは、スリップキャスティング法を用いずに、一般に使用されている冷間静水圧プレス(Cold Isostatic Press : CIP)成型法を用いて作製した。部材サンプルの大きさは実施例1と同じである。
【0087】
まず、アルミナ原料粉とアクリル系バインダーとを混合し、造粒を行った後、CIPプレス機に造粒粉を充填して成型を行った。その後、成型体を脱脂炉に移し、実施例1と同様な条件で、内部のバインダー等の有機物を燃焼し除去した。1000℃で仮焼を行い、さらに、1600℃、3時間で大気中で焼成を行い、アルミナ焼結体である部材サンプルを得た。なお、部材表面の研削加工や研磨加工は行わなかった。
【0088】
作製した部材サンプルについて、表面層のCa濃度、耐食性、抗折強度、および嵩密度について測定した。測定条件は、実施例1と同様な条件を用いた。
【0089】
表面層にCaリッチ層は存在せず、表面から深さ1mmまでの表面層におけるCa濃度は140ppmであった。この値はアルミナ原料中に不純物として含まれるCa濃度と変わらず、実施例1〜実施例5の部材サンプルに比較し、かなり低い濃度であることが確認された。また耐食性試験では、フッ素ガスの場合も塩素ガスの場合も、エッチング速度は、実施例1〜5に比較し早く、それぞれ1.1μm/hrおよび2.4μm/hrであった。実施例1〜5に比較すると、ハロゲンに対する耐食性が劣ることが確認された。また、抗折強度、嵩密度については380MPa、3.92g/ccであった。
【0090】
【表1】

Figure 0004119268
(まとめ)
以上の結果より、石膏型を用いたスリップキャスティング法を利用して作製した実施例1〜実施例5の部材サンプルには、表面層にCaリッチ層が形成されており、Caリッチ層を有さない比較例1および比較例2に較べ、大幅にハロゲンガスに対する耐食性が向上していることが確認できた。
【0091】
また、実施例1〜実施例5の部材サンプルの表面粗さも比較例1および2に較べ、明らかに大きくなっていることが確認できた。
【0092】
また、Caリッチ層の深さおよびCaリッチ層におけるCa濃度は、石膏型原料として使用するα型半水石膏とβ型半水石膏との混合比で調整でき、β型半水石膏の混合比が高い程、Caリッチ層が深くなり、Ca濃度が高いことがわかった。また、Caリッチ層が形成されている面の表面粗さRaも、β型半水石膏の混合比が高い程、高いことが確認された。
【0093】
なお、実施例1〜実施例5の部材サンプル内で、耐食性を比較すると、実施例1〜3の部材サンプルの値が実施例4,5の部材サンプルに対し明らかに良好であった。この結果より、石膏原料粉として、α型半水石膏とβ型半水石膏を50:50〜0:100で混合したもの、表面から1mmまでの深さにおけるCa濃度が460ppm以上であるものにおいて特に良好な耐食性が得られていることが確認できた。
【0094】
以上、実施の形態および実施例に沿って本発明の半導体製造装置用部材およびその製造方法について説明したが、本発明は、これらの実施の形態および実施例の記載に限定されるものでないことは明らかである。種々の改良および変更が可能なことは当業者には明らかである。
【0095】
なお、本発明の半導体製造装置用部材は、上述したスリップキャスティング法を利用した本実施の形態の製造方法で作製することが望ましいが、この方法に限らず、CIP法等を用いた成型体あるいは焼結体表面にCa含有アルミナ粉をコーティングする等の他の方法を用いて作製することも可能である。
【0096】
【発明の効果】
以上に説明するように、本発明の半導体製造装置用部材は、ハロゲン系エッチング材に対し、高いエッチング耐性を有するため、部材寿命を延ばすことが可能である。
【0097】
また、本発明の半導体製造装置用部材の製造方法によれば、プロセスの負荷を伴うことなく、本発明の半導体製造装置用部材を作製することが可能となる。また、パーティクルの発生を抑制できる部材を形成することができる。この部材を用いることで、半導体製造装置の反応容器内にスーパークリーン状態を作ることができるため、半導体プロセスの歩留まりを大幅に改善できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】半導体製造装置と、この半導体製造装置で使用される、本発明の実施の形態に係る部材の例を示す装置概略図である。
【図2】本発明の実施の形態に係る内壁部材の構造を示す一部断面図である。
【符号の説明】
1・・・半導体製造装置
10、20・・・内壁部材
12・・・Caリッチ層
30・・・リング部材
40・・・基板
50・・・基板台
52・・・電極
54・・・ヒータ
60・・・高周波コイル[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to ceramics, and more particularly to an alumina sintered member used in a semiconductor manufacturing apparatus and a manufacturing method thereof.
[0002]
[Prior art]
Semiconductor manufacturing apparatuses such as thermal CVD, plasma CVD, and plasma etching apparatuses have a sealable reaction vessel that can maintain a low-pressure vacuum state. In the semiconductor manufacturing process, a reactive gas is introduced into a reaction vessel, and a thin film is formed on the wafer or etched by the thermal reaction or plasma reaction. As the reaction gas, a corrosive halogen-based gas is often used.
[0003]
For example, in a film forming apparatus, TiCl is used for forming a thin film for metal wiring.4, MoCl4And WF6In plasma etching equipment, CF is used for etching Si films and various insulating films.4, CCl4, HF, ClF3, And halogen gases such as HCl are used.
[0004]
Therefore, the members used in the reaction vessel, for example, the members constituting the inner wall of the reaction vessel and the various ring members installed around the substrate stand are sufficiently resistant to these halogen-based corrosive gases. It must be corrosive.
[0005]
Conventionally, an alumina sintered body is typically used as such a member for a semiconductor manufacturing apparatus (Patent Document 1). In order to produce such an alumina sintered body, usually, the raw materials are first blended, pulverized, granulated, and then molded by a method such as cold isostatic pressing (CIP). The molded body is fired, and after firing, the surface of the member is ground and polished together with the processing for obtaining a predetermined shape.
[0006]
[Patent Document 1]
JP 2001-44179 A
[0007]
[Patent Document 2]
JP-A-9-186229, paragraphs [0002] to [0003] and the like.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
However, the corrosion resistance of a member using a conventionally used alumina sintered body is not necessarily sufficient. In order to reduce the maintenance cost, it is desirable to reduce the replacement frequency of the members. For this purpose, further improvement in corrosion resistance is required.
[0009]
Further, in recent manufacture of LSI (Large Scale Integrated Circuit), generation of particles generated in a reaction vessel of a semiconductor manufacturing apparatus has become a problem with the demand for miniaturization. In a reaction vessel where film formation or etching is performed, a reaction product adheres to an inner wall member or the like. When the thickness of the adhesion film exceeds a certain level, the film is easily peeled off and generates particles. The particles dropped on the substrate in this manner cause disconnection or short circuit when forming the wiring pattern, and reduce the yield of the semiconductor process.
[0010]
An object of the present invention has been made in view of the above-described conventional problems, and is to provide a member for a semiconductor manufacturing apparatus and a manufacturing method thereof that can further improve the corrosion resistance.
[0011]
Another object of the present invention is to provide a member for a semiconductor manufacturing apparatus capable of suppressing the generation of particles and a method for manufacturing the same.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
  The semiconductor manufacturing apparatus member of the present invention is a sintered body mainly composed of alumina, and at least a surface layer including a surface exposed in the reaction vessel at the time of use,The amount of Ca gradually decreases from the surface toward the inside of the sintered body.Ca rich layerAnd the Ca concentration in the region from the surface to a depth of 1 mm is at least 280 ppm or more.
[0013]
According to the characteristics of the semiconductor manufacturing apparatus member of the present invention, when the surface of the member is exposed to a halogen gas, Ca in the Ca-rich layer reacts with the halogen to generate chemically stable calcium halide. Corrosion resistance against gas can be greatly improved. Note that calcium halide may be generated in advance in the Ca-rich layer. Further, since the Ca-rich layer is formed only on the surface layer of the member, problems such as non-uniformity of crystal grains of the alumina sintered body accompanying Ca content do not occur inside the sintered body.
[0014]
  In the member for a semiconductor manufacturing apparatus having the characteristics of the present invention, the Ca concentration at a distance from the surface to a depth of 1 mm is more preferably 460 ppm or more. In the present specification, ppm means mass ppm.
[0015]
The calcium halide produced by the reaction with the halogen gas increases the coverage of the surface of the alumina sintered body with calcium halide as the Ca concentration in the surface layer increases, so that the corrosion resistance of the member can be further improved. it can. If the Ca concentration in the region extending from the surface to a depth of 1 mm is 460 ppm or more, the life of the member with respect to the halogen gas can be improved by about twice.
[0016]
In the member for a semiconductor manufacturing apparatus having the characteristics of the present invention, it is preferable that the average surface roughness of the surface exposed in the reaction container at the time of use is 2 to 5 μm. In this case, since minute unevenness exists on the surface of the member exposed in the reaction vessel, the peeling of the reaction product adhering to the surface of the member can be suppressed by the uneven anchor effect, so that generation of particles can be prevented.
[0017]
In addition, it is preferable that the member for a semiconductor manufacturing apparatus having the characteristics of the present invention is manufactured using a slip casting method using a gypsum mold, and Ca in the Ca rich layer is mixed into the gypsum mold. .
[0018]
Further, in the member for a semiconductor manufacturing apparatus having the characteristics of the present invention, the surface exposed in the reaction vessel in use maintains the surface shape immediately after sintering obtained by firing the molded body. It is preferable.
[0019]
The method for manufacturing a member for a semiconductor manufacturing apparatus according to the present invention includes a step of producing a slurry containing alumina, a step of casting the slurry into a gypsum mold, a step of releasing the molded body from the gypsum mold, and at least a final process. When the product is used in the semiconductor manufacturing apparatus, the surface exposed in the reaction vessel is baked in a state where the surface shape of the molded body is maintained immediately after release, and at least the final product is a semiconductor manufacturing apparatus. The surface exposed in the reaction vessel when used in the inside is characterized by having a step of performing processing necessary for the final product shape while maintaining the surface shape immediately after firing.
[0020]
According to the characteristics of the production method of the present invention, the Ca component contained in the gypsum is mixed into the surface layer of alumina during casting. When the final product is used in the semiconductor manufacturing apparatus, the surface exposed in the reaction vessel is maintained as it is with the uneven surface shape immediately after the casting process and the baking process. For this reason, a Ca rich layer is formed on the surface layer of the member of the final product, and irregularities are formed on the surface. When the Ca-rich layer is exposed to a halogen gas in the semiconductor manufacturing apparatus, the Ca-rich layer changes to calcium halide having extremely high corrosion resistance, and greatly improves the durability of alumina. Moreover, even if the reaction product generated in the semiconductor manufacturing apparatus adheres to such a member, since the unevenness exists on the surface of the member, the peeling of the reaction product is suppressed by the anchor effect, resulting in the number of particles on the substrate. Can be reduced.
[0021]
Further, if there is a large amount of Ca in the sintered body, abnormal crystal growth of alumina may occur. However, in the above manufacturing method, the Ca-rich layer is formed only on the surface layer of alumina. A sintered body of alumina having a uniform diameter can be formed.
[0022]
In the method of manufacturing a member for a semiconductor manufacturing apparatus having the characteristics of the present invention, a step of halogenating the surface exposed in the reaction vessel at least when the final product is used in the semiconductor manufacturing apparatus after the firing step. You may have. In this case, a halogenation treatment by the user is not required when used, and more stable corrosion resistance can be provided.
[0023]
In the method for manufacturing a member for a semiconductor manufacturing apparatus having the characteristics of the present invention, the gypsum mold is α-type semi-hydraulic gypsum or β-type hemihydrate gypsum, or α-type hemihydrate gypsum and β-type hemihydrate gypsum. It is preferable that it is what was produced using what was made as gypsum raw material powder. Furthermore, it is more preferable that the gypsum raw material powder is a gypsum raw material powder obtained by mixing α-type hemihydrate gypsum and β-type hemihydrate gypsum at a mass ratio of 50:50 to 0: 100.
[0024]
Hemihydrate gypsum is hydrophilic because it contains water in its components, and has high water absorption. In addition, β-type hemihydrate gypsum has higher water absorption than α-type hemihydrate gypsum. The higher the water absorption, the more Ca can be mixed into the alumina molded body surface layer during casting, and the Ca-rich layer can be formed more reliably. On the other hand, since β-type hemihydrate gypsum is brittle, mixing the α-type hemihydrate gypsum can give good strength to the gypsum mold.
[0025]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, a member for a semiconductor manufacturing apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0026]
FIG. 1 shows a partial configuration example of a reaction vessel of a semiconductor manufacturing apparatus. Here, a plasma etching apparatus is illustrated as an example of a semiconductor manufacturing apparatus. However, a semiconductor manufacturing apparatus member according to the present embodiment described below is not limited to a plasma etching apparatus, but includes plasma cleaning, plasma CVD, and plasma oxidation treatment. The present invention is intended for members installed in reaction vessels of various plasma processing apparatuses such as plasma nitriding processing, or various semiconductor manufacturing apparatuses such as thermal CVD and sputtering apparatus that do not use plasma.
[0027]
As shown in FIG. 1, for example, a reaction vessel 1 of a plasma etching apparatus includes a cylindrical inner wall member 20 and a dome-shaped inner wall member 10 provided on the cylindrical inner wall member 20. A high frequency coil 60 for generating plasma is installed around the outer periphery of the dome-shaped inner wall member 10.
[0028]
A substrate 40 is installed on a substrate stand 50 below the reaction vessel 1. An annular ring member 30 is installed around the substrate table 50 for the purpose of preventing damage to the surface of the substrate table 50. The substrate table 50 may include an electrostatic chuck electrode 52 and a heater 54 so as to have an electrostatic chuck function for fixing the substrate or a heater function for heating the substrate.
[0029]
As a member according to the embodiment of the present invention, all members used in reaction vessels of various semiconductor manufacturing apparatuses are targeted. Typically, the inner wall members 10 and 20 used in the reaction vessel, the ring member 30 and the like. The shape of the inner wall member 10 or 20 may be various shapes depending on the shape of the semiconductor manufacturing apparatus, and is not limited to the dome shape or the annular shape as illustrated, but may be a cylindrical shape or a rectangular parallelepiped shape. It may be an integrated type or a combination of a plurality of parts. The ring member 30 may also be a combination of a plurality of ring members.
[0030]
FIG. 2 is a partial cross-sectional view of the inner wall member 10 according to the present embodiment. The inner wall member 10 is formed of a sintered body containing alumina as a main component, and has a Ca concentration higher than the inside of the sintered body at least on the surface layer exposed in the reaction vessel when using the final product. A rich layer 12 is provided. Note that the Ca-rich layer 12 may be formed not only on the surface exposed in the reaction vessel but also on the surface layer of the other surface.
[0031]
The Ca rich layer 12 is a layer containing at least a Ca concentration higher than the Ca concentration inside the alumina sintered body. Or it can also be called the layer containing Ca concentration higher than the Ca concentration contained in the alumina raw material of an alumina sintered compact.
[0032]
Other members such as the inner wall member 20 and the ring member 30 shown in FIG. 1 have the same structure as the inner wall member 10 and have Ca-rich layers 22 and 32, respectively.
The depth of the Ca-rich layer 12 is not particularly limited, but when the alumina sintered body contains a large amount of Ca, when the alumina is sintered, abnormal crystal growth of alumina occurs in the sintering process. It is difficult to obtain a uniform alumina particle size. Therefore, the depth of the Ca rich layer 12 is desirably shallow due to such process requirements, and is preferably 1.5 mm or less, more preferably 0.9 mm or less.
[0033]
After the member according to the present embodiment is installed in the semiconductor manufacturing apparatus, Cl is used for cleaning the semiconductor substrate in the reaction vessel 1 or for thin film etching.2, HCl, BCl3, ClF3, NF3, CF4, WF6When a halogen-based corrosive gas such as Ca is introduced, Ca in the Ca-rich layer reacts with these halogen gases, and CaCl2, CaF2Calcium halide having higher corrosion resistance than alumina such as alumina is formed on the surface layer of the member. Once calcium halide is generated on the surface of the member, the lifetime of the member is improved due to its high corrosion resistance.
[0034]
In addition, before installing a member in a semiconductor manufacturing apparatus, the surface of a member may be separately halogenated to form calcium halide in advance. For example, the fluoride treatment described later may be performed to generate calcium fluoride having high corrosion resistance in advance. Since a coating of calcium halide can be formed on the surface of the member in advance, there is no need for a halogenation treatment by the user, and calcium fluoride with a high corrosion resistance effect is formed under certain conditions, making it more stable and reliable. Can provide corrosion resistance.
[0035]
The Ca concentration of the Ca-rich layer 12 is not particularly limited. For example, if it is at least 280 ppm in a depth region of 1 mm from the surface, the corrosion resistance can be improved as compared with the conventional alumina sintered member not including the Ca-rich layer 12. If it is 460 ppm or more in a depth region of 1 mm from the surface, the etching rate with respect to the halogen gas can be suppressed to ½ or less of the conventional one, and the corrosion resistance can be greatly improved. Moreover, if it is 280 ppm-1100 ppm, it can produce using the manufacturing method using the slip casting method using a plaster mold so that it may mention later.
[0036]
On the other hand, as shown in the example of the inner wall member 10 in FIG. 2, each member that is an embodiment of the present invention has at least a surface exposed in the reaction vessel having irregularities with an average surface roughness of 2 to 5 μm. It is preferable. Thus, if there are minute irregularities on the surface, even if the reaction product produced by the reaction in the reaction vessel adheres to the member surface, the physical anchor effect due to the irregularity causes the reaction product and the member surface to Since the adhesiveness is increased, peeling of the reaction product is suppressed, and generation of particles can be prevented. Therefore, if such a member is used, the cleanliness in this reaction container can be maintained high, and the yield of the semiconductor process can be increased.
[0037]
The surface roughness of the member surface can be positively formed by blasting the member surface. However, as will be described later, the surface roughness of the member surface generated in the casting process and the firing process is positively Can also be used.
[0038]
Next, a method for manufacturing a member for a semiconductor manufacturing apparatus according to an embodiment of the present invention will be described. The manufacturing method according to the present embodiment has a main feature of performing molding using a slip casting method using a plaster mold.
[0039]
First, alumina powder as a raw material, a dispersion material, and water are mixed to produce an aqueous slurry (mud). For example, a dispersion material is dissolved in ion-exchanged water, and alumina powder is further mixed into this aqueous solution, and mixed using a pot mill or a trommel to prepare a slurry. In order to make the penetration depth of Ca from the gypsum mold into the alumina molded body as small as possible in the subsequent casting process, it is desirable to increase the viscosity of the alumina-containing slurry. For example, the moisture in the alumina-containing slurry is 16.5% by mass or less. A binder is added to the slurry, and further mixed, and vacuum defoaming is performed. If necessary, a sintering aid or the like may be added to the slurry.
[0040]
Next, a gypsum mold is prepared, and the slurry is poured into this and cast. By this casting process, Ca, which is a gypsum component, is mixed into the surface layer of the alumina molded body having a depth of about 0.6 mm to 1.5 mm to form a Ca rich layer.
[0041]
The gypsum material used for the gypsum mold is generally anhydrous gypsum (CaSO4) And hemihydrate gypsum (CaSO4・ 1 / 2H2O), but in the slip casting method according to the present embodiment, it is preferable to use hemihydrate gypsum having high water absorption. By using a highly water-absorbing gypsum material, the ion exchange reaction between the gypsum mold and the alumina molded body is promoted during casting, and the gypsum component Ca in the gypsum is easily mixed into the alumina molded body. it can.
[0042]
Hemihydrate gypsum includes α-type hemihydrate gypsum and β-type hemihydrate gypsum. The α type has acicular crystals and high strength, and the β type has plate crystals and lower strength, but has a higher water absorption capacity than the α type. In the manufacturing method of the present embodiment, it is possible to use only one of α-type and β-type as a gypsum raw material. In order to promote mixing, it is preferable to use a mixture of α-type hemihydrate gypsum and β-type hemihydrate gypsum as a gypsum raw material. In addition, when using β-type hemihydrate gypsum with high water absorption, Ca is mixed deeper into the surface layer of the alumina molded body at the time of casting. It is desirable to suppress this.
[0043]
For example, α-type hemihydrate gypsum and β-type hemihydrate gypsum are mixed at a mass ratio of about 50:50 to 0: 100, more preferably about 30:70, and water is added to add dihydrate gypsum (CaSO4・ 2H2O), which is processed into a gypsum mold and dried to remove excess water, is used as the gypsum mold for the member.
[0044]
At the time of casting, the gypsum mold absorbs moisture in the slurry, and some gypsum components dissolve in the moisture and penetrate into the grain boundaries on the surface of the molded alumina molded body to physically surface the alumina molded body surface layer. Adsorbs strongly to. In addition, these Ca-containing gypsum components are peeled off together with the alumina molded body when the alumina molded body is released from the gypsum mold, and become a part of the alumina molded body. Thus, Ca is mixed from the gypsum mold into the surface layer of the alumina molded body, and as the gypsum is mixed and peeled, irregularities are formed on the surface of the alumina molded body.
[0045]
Thus, a Ca rich layer is formed on the surface layer having a depth of about 0.6 mm to 1.5 mm of the alumina molded body by the casting step. Further, irregularities having a surface roughness of 1.5 μm to 5 μm, more preferably 2 μm to 5 μm can be formed on the surface of the alumina molded body. In order to increase the surface roughness, if the rough concavo-convex surface is formed in advance on the inner surface of the gypsum mold using sandblast, the concavo-convex surface can be more reliably formed on the surface of the alumina molded body.
[0046]
Thereafter, if necessary, the molded body may be subjected to necessary processing for forming screw holes or the like, but at least the surface of the molded body that becomes an exposed surface in the reaction vessel in the final product is subjected to a casting process. Grinding or the like is not performed so that the formed surface shape can be maintained as it is.
[0047]
The alumina molded body released from the gypsum mold is transferred to a drying furnace to remove moisture. Further, the alumina molded body is transferred to a degreasing furnace and slowly heated to about 500 ° C. to burn the internal binder. Furthermore, it is also possible to perform calcination for giving strength at 1000 ° C. to 1300 ° C.
[0048]
Finally, firing is performed for several hours to five hours under a temperature condition of about 1500 to 1650 ° C. in an atmospheric pressure oxidizing atmosphere to obtain an alumina sintered body. During sintering, if a large amount of Ca is dispersed inside the sintered body, abnormal crystal growth may occur due to the presence of Ca, but the Ca-rich layer is formed only on the surface layer of the member. Therefore, a dense structure with a uniform particle size can be formed inside the alumina sintered body.
[0049]
After the firing step, the surface of the alumina sintered body is polished in the conventional process, but in the manufacturing method according to the present embodiment, at least the member surface that is the exposed surface in the reaction vessel in the final product is fired. In order to maintain the surface shape obtained by the above, grinding or polishing is not performed, but only other necessary processing is performed.
[0050]
As described above, the member according to the present embodiment does not grind or polish at least the exposed surface of the alumina sintered body in the reaction vessel, so that crystal cracking or dropout of crystal grains occurs due to grinding. Absent. Therefore, it is possible to prevent the generation of particles such as falling particles generated from the member itself.
[0051]
In this way, the semiconductor manufacturing apparatus member according to the present embodiment can be obtained, which has a Ca-rich layer on the surface of the sintered body serving as an exposed surface in the reaction vessel and has irregularities on the surface. The Ca-rich layer formed on the surface layer of the member changes into stable calcium halide when exposed to the halogen gas in the semiconductor manufacturing apparatus, so that the lifetime as a member can be greatly improved. Moreover, even if the reaction product adheres to the surface of the member, the adhered reaction product is difficult to peel off due to the anchor effect of the unevenness of the surface, so that generation of particles can be suppressed.
[0052]
In the member manufacturing method according to the present embodiment, after the firing step, the surface of the member may be exposed to a halogen gas to positively form calcium halide. Although it does not specifically limit as a fluorination process, For example, after heating a member beforehand and removing the water | moisture content in a member, in inert gas containing 60% or more of fluorine gas, it heat-processes at 300 to 500 degreeC for 1 hour- 10 hours is recommended.
[0053]
As described above, in the method for manufacturing a member for a semiconductor manufacturing apparatus according to the present embodiment, by using a slip casting method using a gypsum mold, Ca, which is a gypsum component, is converted into alumina from the gypsum mold during casting. By mixing in the surface layer of the molded body, a Ca-rich layer can be formed on the member surface layer. Further, by not processing the fired surface, it is possible to form irregularities on the member surface without burdening the manufacturing process. As a result, it is possible to provide a member for a semiconductor manufacturing apparatus that has high corrosion resistance and can prevent generation of particles.
[0054]
【Example】
Examples of the present invention and comparative examples will be described below. The conditions and results of each example and comparative example are shown in Table 1.
[0055]
Example 1
In Example 1, a member sample made of an alumina sintered body of 100 mm × 100 mm × 20 t was produced by the following procedure.
[0056]
First, a polycarboxylic acid type polymer surfactant as a dispersant was added to ion-exchanged water to prepare an aqueous solution. To this aqueous solution, a commercially available alumina powder having a purity of 99.5% and an average particle diameter of 0.4 μm was added and mixed with a trommel to prepare a slurry. The mass ratio between the alumina powder and the dispersant was 100: 0.6. The mass ratio of ion exchange water and alumina powder was 20:80. Further, an acrylic resin was added as a binder to this slurry, and then defoamed. The mass ratio between the alumina powder and the acrylic resin was 100: 2.
[0057]
A mixture of α-type hemihydrate gypsum and β-type hemihydrate gypsum at a mass ratio of 30:70 is used as a gypsum raw material powder, and water is further added to produce dihydrate gypsum, which is used to produce a gypsum mold. did. The slurry produced by the above-described method was poured into a gypsum mold that had been dried to remove excess water, and the meat was made to fill. When the inking to the center was completed, the molded body was released. The molded body was put in a drier, the temperature was gradually raised, and finally the water was heated to 120 ° C. to remove moisture.
[0058]
Next, the molded body was moved into a degreasing furnace, the temperature was slowly raised to 500 ° C., and organic substances such as an internal binder were burned and removed. Furthermore, after calcining at 1000 ° C. to give an appropriate strength, the molded body was transferred to a firing furnace and baked at 1600 ° C. for 3 hours. Thus, a member sample made of an alumina sintered body was obtained. The surface immediately after firing was left as it was, and grinding or polishing was not performed.
[0059]
About the surface layer of the produced member sample, when the analysis in the depth direction was performed using an EPMA (Electron Probe Micro analyzer) method, the surface layer of the alumina sintered body from the surface to a depth of about 1.1 mm was obtained. It was confirmed that a Ca rich layer having a higher Ca concentration than the inside of the sintered body was formed. When the impurity concentration in this region was measured using ICP (Inductively Coupled Plasma) emission analysis, the Ca-rich layer contained about 630 ppm of Ca, and the Ca concentration in the region from the surface to a depth of 1 mm was about 600 ppm. It was confirmed that.
[0060]
About the produced member sample, the corrosion resistance test with respect to fluorine gas was done in the following procedure. That is, first, the surface of the member sample was masked with a corrosion-resistant polyimide resin tape to expose only the 10 mm square surface. The member sample after this masking was affixed on a Φ200 mm Si wafer. The Si wafer to which this member sample was attached was placed on a stage in an inductively coupled plasma apparatus having a sealable reaction vessel, and the inside of the reaction vessel was purged with nitrogen gas four times.-5torr (5.33 × 10-3The pressure was reduced to Pa). Then NF3A gas of 100 sccm and an Ar gas of 140 sccm were introduced into the reaction vessel, respectively, and the pressure in the reaction vessel was set at 0.1 Torr. A self-bias voltage (Vdc) of 450 V was applied to generate ICP plasma in the reaction vessel. In this way, the masked member sample is NF for about 2 hours.3The sample was exposed to plasma and subjected to a corrosion resistance test. After this, the power was turned off and the reaction vessel was purged with nitrogen gas. Then, the sample was taken out and the polyimide resin tape used for masking was peeled off.3The etching depth was determined by measuring the level difference between the plasma exposure surface and the masking surface with a surface roughness meter. As a result, the etching rate on the exposed surface of the member sample is 0.6 μm / hr, and the etching rate of Si wafer under the same conditions is 25.0 μm / hr, or the etching rate of single crystal quartz (Quartz) is 5.1 μm / hr. In comparison, it was found that the etching rate was extremely slow.
[0061]
Similarly, the corrosion resistance test of the member sample with respect to chlorine gas was conducted. In the reaction vessel, BCl3, Cl2And Ar gas were introduced at 100 sccm, 100 sccm and 50 sccm, respectively. The other conditions were the same as in the fluorine gas corrosion resistance test. As a result, the etching rate on the exposed surface of the member sample was 1.1 μm / hr, which was found to be very slow compared to the etching rate of 1.8 μm / hr for single crystal quartz (Quartz) under the same conditions. .
[0062]
From the corrosion resistance test results of fluorine gas and chlorine gas, it was confirmed that the member sample of Example 1 had extremely high corrosion resistance to halogen gas.
[0063]
About the produced member sample, it measured about bending strength and bulk density. The bending strength was measured using a four-point bending method at room temperature based on JIS R1601. The result was 330 MPa, and sufficient strength was obtained. The bulk density was 3.92 g / cc as measured using the Archimedes method.
[0064]
Moreover, when the surface roughness Ra of the surface in which the Ca rich layer was formed was measured, it was 2.5 to 4 μm.
[0065]
(Example 2)
A member sample of Example 2 was produced in substantially the same procedure as in Example 1. The difference from Example 1 is that only β-type hemihydrate gypsum is used as a gypsum-type raw material. That is, in Example 2, water was added to β-type hemihydrate gypsum to make dihydrate gypsum, which was used to produce a gypsum mold. The other molding conditions and firing conditions were the same as in Example 1.
[0066]
About the produced member sample, it measured about Ca density | concentration of a surface layer, corrosion resistance, bending strength, and bulk density. The measurement conditions were the same as in Example 1.
[0067]
The depth of the Ca rich layer was about 1.5 mm. Further, the Ca concentration in the Ca rich layer was 1600 ppm. Further, the Ca concentration in the region from the surface to a depth of 1 mm is 1100 ppm, and it can be confirmed that the Ca rich layer having a high Ca concentration is formed deeper in the member sample of Example 2 than in Example 1. It was.
[0068]
Further, in the corrosion resistance test, the chlorine gas showed almost the same corrosion resistance as that of Example 1, but it was confirmed that the etching rate was slower than that of Example 1 and that the fluorine gas showed higher corrosion resistance. It was done.
[0069]
The bending strength and bulk density were 330 MPa and 3.92 g / cc as in Example 1. Moreover, when the surface roughness Ra of the surface in which the Ca rich layer was formed was measured, it was 3 to 5 μm.
[0070]
(Example 3)
A member sample of Example 3 was produced in substantially the same procedure as in Example 1. The difference from Example 1 is that a gypsum type raw material obtained by mixing α-type hemihydrate gypsum and β-type hemihydrate gypsum at a mass ratio of 50:50 was used. That is, in Example 3, α-type hemihydrate gypsum and β-type hemihydrate gypsum were mixed at the above mass ratio, and water was added to make dihydrate gypsum, thereby producing a gypsum mold. The other molding conditions and firing conditions were the same as in Example 1.
[0071]
About the produced member sample, it measured about Ca density | concentration of a surface layer, corrosion resistance, bending strength, and bulk density. The measurement conditions were the same as in Example 1.
[0072]
The depth of the Ca rich layer was about 0.9 mm. Further, the Ca concentration in the region from the surface to a depth of 1 mm is 460 ppm, and it can be confirmed that the Ca-rich layer is formed shallower in the member sample of Example 3 than in Example 1 and Example 2. It was. In the corrosion resistance test, the corrosion resistance to fluorine gas and chlorine gas was almost the same as in Example 1 and Example 2.
[0073]
The bending strength and bulk density were 340 MPa and 3.92 g / cc, respectively. Moreover, it was 2-3 micrometers when surface roughness Ra of the surface in which Ca rich layer was formed was measured.
[0074]
Example 4
A member sample of Example 4 was produced in substantially the same procedure as in Example 1. The difference from Example 1 is that a mixture of α-type hemihydrate gypsum and β-type hemihydrate gypsum at a mass ratio of 70:30 was used as the gypsum-type raw material. That is, in Example 4, α-type hemihydrate gypsum and β-type hemihydrate gypsum were mixed at the above-described mass ratio, and water was added thereto to make dihydrate gypsum, thereby producing a gypsum mold. The other molding conditions and firing conditions were the same as in Example 1.
[0075]
About the produced member sample, it measured about Ca density | concentration of a surface layer, corrosion resistance, bending strength, and bulk density. The measurement conditions were the same as in Example 1.
[0076]
The depth of the Ca rich layer was about 0.6 mm. Further, the Ca concentration in the region from the surface to a depth of 1 mm is 300 ppm, and it can be confirmed that the Ca rich layer with a high Ca concentration is formed shallower in the member sample of Example 4 than in Example 3. It was.
[0077]
Moreover, in the corrosion resistance test with respect to fluorine gas and chlorine gas, the etching rate was faster than in Examples 1 to 3. However, as compared with Comparative Examples 1 and 2 described later, it was confirmed that the etching rate was sufficiently slow and the corrosion resistance was higher than that of the conventional product.
[0078]
The bending strength and bulk density were 330 MPa and 3.92 g / cc, respectively. Moreover, it was 1.5-2.5 micrometers when surface roughness Ra of the surface in which the Ca rich layer was formed was measured.
[0079]
(Example 5)
A member sample of Example 3 was produced under substantially the same conditions as in Example 1. The difference from Example 1 is that only α-type hemihydrate gypsum was used as the gypsum-type raw material. That is, in Example 5, water was added to α-type hemihydrate gypsum to form dihydrate gypsum, and thus a gypsum mold was produced. Other molding conditions and firing conditions were the same as in Example 1.
[0080]
The depth of the Ca-rich layer and the Ca concentration of the produced member sample were measured using the EPMA method in the same manner as in Example 1. As a result, it was confirmed that a Ca-rich layer was formed in a region having a depth of 0.6 mm from the surface. The Ca concentration in the Ca rich layer was 380 ppm. Further, the Ca concentration in the region from the surface to a depth of 1 mm was 280 ppm, which was a lower concentration than the sample members of Examples 1 to 4.
[0081]
Moreover, in the corrosion resistance test with respect to fluorine gas and chlorine gas, the etching rate was faster than in Examples 1 to 3. However, as compared with Comparative Examples 1 and 2 described later, it was confirmed that the etching rate was sufficiently slow and the corrosion resistance was higher than that of the conventional product.
[0082]
Moreover, it was 1.5-2.5 micrometers when surface roughness Ra of the surface in which the Ca rich layer was formed was measured.
[0083]
(Comparative Example 1)
A member sample of Comparative Example 1 was produced under the same conditions as in Example 1. However, the member sample of Comparative Example 1 was made up to an alumina sintered body under the same conditions as in Example 1, and then the surface was polished by 2 mm or more.
[0084]
About the produced member sample, it measured about Ca density | concentration of a surface layer, corrosion resistance, bending strength, and bulk density. The measurement conditions were the same as in Example 1.
[0085]
The Ca-rich layer does not exist by being ground by grinding, and the Ca concentration in the region from the surface to a depth of 1 mm is 160 ppm, which is confirmed to be considerably lower than the member samples of Examples 1 to 5. It was done. In the corrosion resistance test, the etching rate was 1.3 μm / hr and 2.6 μm / hr, which were considerably faster than those in Examples 1 to 5 for both fluorine gas and chlorine gas. The bending strength and bulk density were 360 MPa and 3.92 g / cc, respectively.
[0086]
(Comparative Example 2)
The member sample of Comparative Example 2 was produced by using a commonly used cold isostatic press (CIP) molding method without using the slip casting method. The size of the member sample is the same as in Example 1.
[0087]
First, alumina raw material powder and an acrylic binder were mixed and granulated, and then the granulated powder was filled into a CIP press machine and molded. Thereafter, the molded body was transferred to a degreasing furnace, and organic substances such as an internal binder were burned and removed under the same conditions as in Example 1. Preliminary firing was performed at 1000 ° C., and further, firing was performed in air at 1600 ° C. for 3 hours to obtain a member sample that was an alumina sintered body. The member surface was not ground or polished.
[0088]
About the produced member sample, it measured about Ca density | concentration of a surface layer, corrosion resistance, bending strength, and bulk density. The measurement conditions were the same as in Example 1.
[0089]
No Ca-rich layer was present in the surface layer, and the Ca concentration in the surface layer from the surface to a depth of 1 mm was 140 ppm. This value was not different from the Ca concentration contained as an impurity in the alumina raw material, and was confirmed to be a considerably lower concentration compared to the member samples of Examples 1 to 5. In the corrosion resistance test, the etching rates were 1.1 μm / hr and 2.4 μm / hr, respectively, faster than those in Examples 1 to 5 for both fluorine gas and chlorine gas. When compared with Examples 1 to 5, it was confirmed that the corrosion resistance to halogen was inferior. The bending strength and bulk density were 380 MPa and 3.92 g / cc.
[0090]
[Table 1]
Figure 0004119268
(Summary)
From the above results, the member samples of Examples 1 to 5 manufactured using the slip casting method using a gypsum mold have a Ca rich layer formed on the surface layer, and have a Ca rich layer. It was confirmed that the corrosion resistance to the halogen gas was significantly improved as compared with Comparative Example 1 and Comparative Example 2 that were not present.
[0091]
Moreover, it has confirmed that the surface roughness of the member sample of Example 1- Example 5 was clearly large compared with Comparative Example 1 and 2. FIG.
[0092]
The depth of the Ca-rich layer and the Ca concentration in the Ca-rich layer can be adjusted by the mixing ratio of the α-type hemihydrate gypsum and β-type hemihydrate gypsum used as the gypsum-type raw material. It was found that the higher the value, the deeper the Ca-rich layer and the higher the Ca concentration. It was also confirmed that the surface roughness Ra of the surface on which the Ca-rich layer was formed was higher as the mixing ratio of β-type hemihydrate gypsum was higher.
[0093]
In addition, when the corrosion resistance was compared in the member samples of Examples 1 to 5, the values of the member samples of Examples 1 to 3 were clearly better than those of Examples 4 and 5. From this result, as the gypsum raw material powder, α-type hemihydrate gypsum and β-type hemihydrate gypsum mixed at 50:50 to 0: 100, and the Ca concentration at a depth of 1 mm from the surface is 460 ppm or more It was confirmed that particularly good corrosion resistance was obtained.
[0094]
As mentioned above, although the member for semiconductor manufacturing apparatuses of this invention and its manufacturing method were demonstrated along embodiment and an Example, this invention is not limited to description of these embodiment and an Example. it is obvious. It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made.
[0095]
The member for a semiconductor manufacturing apparatus of the present invention is preferably manufactured by the manufacturing method of the present embodiment using the slip casting method described above, but is not limited to this method, and a molded body using the CIP method or the like It is also possible to produce by using other methods such as coating the surface of the sintered body with Ca-containing alumina powder.
[0096]
【The invention's effect】
As described above, since the member for a semiconductor manufacturing apparatus of the present invention has high etching resistance with respect to a halogen-based etching material, the member life can be extended.
[0097]
Moreover, according to the manufacturing method of the member for semiconductor manufacturing apparatuses of this invention, it becomes possible to produce the member for semiconductor manufacturing apparatuses of this invention, without being accompanied by the process load. In addition, a member capable of suppressing the generation of particles can be formed. By using this member, a super clean state can be created in the reaction vessel of the semiconductor manufacturing apparatus, so that the yield of the semiconductor process can be greatly improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic view showing a semiconductor manufacturing apparatus and examples of members used in the semiconductor manufacturing apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a partial cross-sectional view showing a structure of an inner wall member according to the embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
1 ... Semiconductor manufacturing equipment
10, 20 ... inner wall member
12 ... Ca rich layer
30 ... Ring member
40 ... Substrate
50 ... Substrate stand
52 ... Electrodes
54 ... Heater
60 ... High frequency coil

Claims (12)

アルミナを主成分とする焼結体であって、
少なくとも、使用の際に反応容器内に露出する表面を含む表面層に、前記表面から前記焼結体内部に向かってCa量が漸減しているCaリッチ層を有し、前記表面から深さ1mmに至る領域におけるCa濃度が、少なくとも280ppm以上であることを特徴とする半導体製造装置用部材。
A sintered body mainly composed of alumina,
At least, the surface layer including a surface exposed to the reaction vessel during use, have a Ca-rich layer weight Ca is gradually reduced toward the inside of the sintered body from the surface, the depth of 1mm from the surface A member for a semiconductor manufacturing apparatus, characterized in that a Ca concentration in a region leading to is at least 280 ppm or more.
前記表面から深さ1mmに至る領域におけるCa濃度が、460ppm以上であることを特徴とする請求項に記載の半導体製造装置用部材。The member for a semiconductor manufacturing apparatus according to claim 1 , wherein a Ca concentration in a region extending from the surface to a depth of 1 mm is 460 ppm or more. 前記表面から深さ1mmに至る領域におけるCa濃度が、460ppm以上1100ppm以下であることを特徴とする請求項に記載の半導体製造装置用部材。The member for a semiconductor manufacturing apparatus according to claim 2 , wherein a Ca concentration in a region extending from the surface to a depth of 1 mm is 460 ppm or more and 1100 ppm or less. 前記Caリッチ層は、厚みが1.5mm以下であることを特徴とする請求項1〜のいずれか1項に記載の半導体製造装置用部材。The said Ca rich layer is 1.5 mm or less in thickness, The member for semiconductor manufacturing apparatuses of any one of Claims 1-3 characterized by the above-mentioned. 前記Caリッチ層は、ハロゲン化カルシウムを含むことを特徴とする請求項1〜のいずれか1項に記載の半導体製造装置用部材。The said Ca rich layer contains a calcium halide, The member for semiconductor manufacturing apparatuses of any one of Claims 1-4 characterized by the above-mentioned. 前記表面の平均表面粗さが、2μm〜5μmであることを特徴とする請求項1〜のいずれか1項に記載の半導体製造装置用部材。The member for a semiconductor manufacturing apparatus according to claim 1, wherein an average surface roughness of the surface is 2 μm to 5 μm. 前記半導体製造装置用部材は、石膏型を用いたスリップキャスティング法を用いて成型され、前記Caリッチ層は、前記石膏型より混入したCaを含有することを特徴とする請求項1〜のいずれか1項に記載の半導体製造装置用部材。The member for a semiconductor manufacturing apparatus is molded using a slip casting method using a gypsum mold, the Ca-rich layer can be of any claim 1-6, characterized in that they contain Ca which is mixed from the gypsum mold A member for a semiconductor manufacturing apparatus according to claim 1. 前記表面は、成型体を焼成して得られた焼結直後の表面形状がそのまま維持されたものであることを特徴とする請求項に記載の半導体製造装置用部材。The member for a semiconductor manufacturing apparatus according to claim 7 , wherein the surface has a surface shape immediately after sintering obtained by firing a molded body as it is. アルミナを含むスラリーを作製する工程と、
前記スラリーを石膏型に流しこみ、鋳込みを行う工程と、
前記石膏型から、成型体を離型する工程と、
少なくとも最終製品を半導体製造装置内で使用する際に反応容器内に露出する表面については離型直後の前記成型体の表面形状を維持した状態で、前記成型体の焼成を行う工程と、
少なくとも最終製品を半導体製造装置内で使用する際に反応容器内に露出する
表面については前記焼成直後の表面形状を維持した状態で、必要な加工を行う工
程とを有することを特徴とする半導体製造装置用部材の製造方法。
Producing a slurry containing alumina;
Pouring the slurry into a plaster mold and casting;
A step of releasing the molded body from the gypsum mold;
At least when the final product is used in a semiconductor manufacturing apparatus, the surface exposed in the reaction vessel is subjected to the firing of the molded body while maintaining the surface shape of the molded body immediately after the mold release; and
And a step of performing necessary processing while maintaining the surface shape immediately after the baking for the surface exposed in the reaction vessel when the final product is used in the semiconductor manufacturing apparatus. A method for manufacturing a device member.
前記焼成を行う工程後、
少なくとも最終製品を半導体製造装置内で使用する際に反応容器内に露出する表面をハロゲン化処理する工程を有することを特徴とする請求項に記載の半導体製造装置用部材の製造方法。
After the step of performing the firing,
10. The method for manufacturing a member for a semiconductor manufacturing apparatus according to claim 9 , further comprising a step of halogenating a surface exposed in the reaction vessel when the final product is used in the semiconductor manufacturing apparatus.
前記石膏型は、α型半水石膏もしくはβ型半水石膏、または前記α型半水石膏と前記β型半水石膏を混合したものを石膏原料粉として使用して作製されたものであることを特徴とする請求項または1に記載の半導体製造装置用部材の製造方法。The gypsum mold is made using α-type hemihydrate gypsum or β-type hemihydrate gypsum, or a mixture of the α-type hemihydrate gypsum and the β-type hemihydrate gypsum as the gypsum raw material powder. method of manufacturing a member for a semiconductor manufacturing apparatus according to claim 9 or 1 0, characterized in. 前記石膏原料粉は、前記α型半水石膏と前記β型半水石膏とを質量比50:50〜0:100で混合したものであることを特徴とする請求項1に記載の半導体製造装置用部材の製造方法。The gypsum raw material powder, the α-type hemihydrate gypsum and the β-type hemihydrate gypsum and a mass ratio of 50: 50 to 0: semiconductor manufacturing as claimed in claim 1 1, characterized in that is a mixture of 100 A method for manufacturing a device member.
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