JP4942140B2 - Plasma resistant spraying material - Google Patents
Plasma resistant spraying material Download PDFInfo
- Publication number
- JP4942140B2 JP4942140B2 JP2005312833A JP2005312833A JP4942140B2 JP 4942140 B2 JP4942140 B2 JP 4942140B2 JP 2005312833 A JP2005312833 A JP 2005312833A JP 2005312833 A JP2005312833 A JP 2005312833A JP 4942140 B2 JP4942140 B2 JP 4942140B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- plasma
- yttria
- sprayed
- film
- wafer
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 239000000463 material Substances 0.000 title description 12
- 238000005507 spraying Methods 0.000 title description 3
- RUDFQVOCFDJEEF-UHFFFAOYSA-N yttrium(III) oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Y+3].[Y+3] RUDFQVOCFDJEEF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 28
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims description 14
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 239000007921 spray Substances 0.000 claims description 10
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 claims description 10
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 9
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 7
- 230000003746 surface roughness Effects 0.000 claims description 5
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 3
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 3
- 210000002381 plasma Anatomy 0.000 description 48
- 238000000034 method Methods 0.000 description 20
- 235000012431 wafers Nutrition 0.000 description 19
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 18
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 14
- 229910052736 halogen Inorganic materials 0.000 description 13
- 150000002367 halogens Chemical class 0.000 description 13
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 11
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 10
- 238000007750 plasma spraying Methods 0.000 description 8
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 8
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 7
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 4
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 4
- 239000004973 liquid crystal related substance Substances 0.000 description 4
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 4
- YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N Fluorine atom Chemical compound [F] YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 3
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 description 3
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000007751 thermal spraying Methods 0.000 description 3
- ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N Chlorine atom Chemical compound [Cl] ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N Zirconium dioxide Chemical compound O=[Zr]=O MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 description 2
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 2
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 2
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 2
- 238000010285 flame spraying Methods 0.000 description 2
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 2
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 2
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 2
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 2
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 2
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 2
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 2
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- -1 aluminum and alumina Chemical class 0.000 description 1
- 238000004380 ashing Methods 0.000 description 1
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 1
- PMHQVHHXPFUNSP-UHFFFAOYSA-M copper(1+);methylsulfanylmethane;bromide Chemical compound Br[Cu].CSC PMHQVHHXPFUNSP-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 150000002366 halogen compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000003703 image analysis method Methods 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 238000005498 polishing Methods 0.000 description 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 1
- 239000003870 refractory metal Substances 0.000 description 1
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 description 1
- 229910019655 synthetic inorganic crystalline material Inorganic materials 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Description
本発明は、ハロゲン系腐食性ガスやプラズマに対する耐食性に優れ、半導体・液晶製造用等のプラズマ処理装置、特に、静電チャックに好適に用いることができる、イットリア系溶射膜で被覆された耐プラズマ性溶射部材に関する。 The present invention has excellent corrosion resistance against halogen-based corrosive gases and plasmas, and can be used suitably for plasma processing apparatuses for manufacturing semiconductors and liquid crystals, particularly for electrostatic chucks. It relates to a thermal spraying member.
半導体製造装置においては、シリコン、石英ガラス、炭化ケイ素等からなる部材が多用されている。これらの材質は、製造される半導体ウエハ等の構成元素であるＳｉ、Ｃ、Ｏが主成分であり、しかも、高純度の部材とすることができるため、ウエハと接触した場合、または、該部材からその構成成分の蒸気が揮散した場合であっても、ウエハが汚染されないという利点を有している。 In semiconductor manufacturing apparatuses, members made of silicon, quartz glass, silicon carbide, etc. are frequently used. These materials are mainly composed of Si, C, and O, which are constituent elements of a manufactured semiconductor wafer and the like, and can be a high-purity member. Therefore, even when the vapor of the constituent component is volatilized, the wafer is not contaminated.
しかしながら、上記のような材質は、ハロゲンガス、特に、フッ素系ガスによる腐食が著しいという欠点を有しており、反応性の高いフッ素、塩素等のハロゲン系腐食性ガスを用いた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用部材には不向きであった。 However, the above materials have a drawback that corrosion by halogen gas, particularly fluorine-based gas, is significant, and plasma processes using halogen-based corrosive gases such as highly reactive fluorine and chlorine are mainly used. These are unsuitable for apparatus members in the etching process, the CVD film forming process, and the ashing process for removing the resist.
このため、上記のような工程において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。
これらの中でも、特に、イットリアは、耐プラズマ性に優れていることから、注目されている。
例えば、特許文献１には、イットリアのセラミックス多孔質焼結体が、プラズマ処理装置に用いることができることが開示されている。
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 processes.
Among these, yttria is particularly attracting attention because of its excellent plasma resistance.
For example, Patent Document 1 discloses that a yttria ceramic porous sintered body can be used in a plasma processing apparatus.
しかしながら、イットリアは、アルミニウム等の金属、アルミナ等の他のセラミックスと比較して、強度が低く、コストが高いため、実際上、成形品が大型であるほど、加工性、コスト等の点から、製造が困難であった。 However, since yttria is low in strength and high in cost compared to other ceramics such as metals such as aluminum and alumina, in practice, the larger the molded product, the greater the workability, cost, etc. Manufacturing was difficult.
このため、高い耐プラズマ性が求められる部分のみを選択的に、溶射等によりイットリア膜で被覆する方法も用いられていた（例えば、特許文献２参照）。
ところで、イットリアは、上述したように、耐プラズマ性に優れているものの、体積抵抗率が１０13Ω・ｃｍ以上と高いという特徴を有しており、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しやすいという課題を有していた。
また、体積抵抗率が高いことに起因して、例えば、エッチング工程において、上記のセラミックスからなる部材がウエハ近傍で使用されると、ウエハ直上に形成されるイオンシースが不均一となり、ウエハ面内で均一にエッチングされず、エッチングレートが中心部と外周部で異なるという問題も生じていた。
By the way, as described above, yttria is excellent in plasma resistance but has a high volume resistivity of 10 13 Ω · cm or more, and is easily charged, attracting reaction products and attracting particles. It had the subject of being easy to generate | occur | produce.
Further, due to the high volume resistivity, for example, in the etching process, when the above-mentioned ceramic member is used in the vicinity of the wafer, the ion sheath formed immediately above the wafer becomes non-uniform, and the wafer surface is not uniform. In this case, the etching is not uniform and the etching rate is different between the central portion and the outer peripheral portion.
また、上記特許文献１に記載されているようなセラミックス多孔質焼結体においては、体積抵抗率は、その気孔率の影響を受けるため、体積抵抗率を低下させるためには、むしろ、緻密質である方が望ましい。このため、例えば、ホットプレス（ＨＰ）、ホットアイソスタティックプレス（ＨＩＰ）等の高温下での特殊な方法を用いて焼結させることが必要となるが、複雑な形状やウエハの大口径化に対応した大型サイズの部材を製造するには、非常に高コストとなるという課題を有していた。 Moreover, in the ceramic porous sintered body as described in Patent Document 1, the volume resistivity is affected by the porosity, so in order to reduce the volume resistivity, it is rather dense. Is desirable. For this reason, for example, it is necessary to sinter using a special method at a high temperature such as hot press (HP) or hot isostatic press (HIP). In order to manufacture a corresponding large-sized member, there is a problem that the cost becomes very high.
そこで、本発明者らは、上記技術的課題を解決するために、プラズマ処理装置に用いられる耐プラズマ性部材において、イットリア溶射膜によって、表面抵抗率を制御することを検討した。
その結果、イットリアに所定量のタングステンを添加し、プラズマ溶射膜により被覆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 surface resistivity with a yttria sprayed film in a plasma resistant member used in a plasma processing apparatus.
As a result, it was found that adding a predetermined amount of tungsten to yttria and coating with a plasma sprayed film was 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、プラズマ処理装置用の部材として好適に使用することができる耐プラズマ性溶射部材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, etc., and is a plasma-resistant sprayed member that can be suitably used as a member for semiconductor / liquid crystal manufacturing equipment, particularly plasma processing equipment. It is intended to provide.
本発明に係る耐プラズマ性溶射部材は、セラミックスまたは金属からなる基材表面に、イットリア系プラズマ溶射膜が形成され、前記溶射膜は、タングステンがイットリアに対して５重量％以上６０重量％未満分散し、気孔率が５％以下であり、かつ、２０〜４００℃での表面抵抗率が１０ 6 Ω・ｃｍ以上１０ 13 Ω・ｃｍ未満であることを特徴とする。
このような溶射部材をハロゲンプラズマプロセスにおける装置用部材として用いれば、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、ウエハ等のエッチングにおいて、ウエハ面内でのエッチングレートの均一性を保持することができる。
また、表面抵抗率が上記範囲内である耐プラズマ性溶射部材であれば、上記のパーティクル発生の抑制およびウエハ面内におけるエッチングレートの均一化において、より効果的である。
In the plasma-resistant sprayed member according to the present invention, an yttria-based plasma sprayed film is formed on the surface of a base material made of ceramics or metal, and tungsten is dispersed in an amount of 5 wt% or more and less than 60 wt% with respect to yttria. and a porosity of Ri der 5%, and the surface resistivity at 20 to 400 ° C. is characterized der Rukoto less than 10 6 Ω · cm or more 10 13 Ω · cm.
If such a sprayed member is used as a device member in a halogen plasma process, the generation of particles due to charging of the member can be suppressed, and the etching rate uniformity within the wafer surface can be reduced in etching of a wafer or the like. Can be held.
In addition, a plasma-resistant sprayed member having a surface resistivity within the above range is more effective in suppressing the generation of particles and making the etching rate uniform in the wafer surface.
前記耐プラズマ性部材は、前記溶射膜の表面粗さＲａが２〜８μｍであるであることが好ましい。 It is preferable that the plasma-resistant member has a surface roughness Ra of the sprayed film of 2 to 8 μm .
上述したとおり、本発明に係る耐プラズマ性溶射部材は、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た材料であり、半導体や液晶等の製造工程において、特に、プラズマ処理装置用部材として好適に用いることができる。
さらに、前記耐プラズマ性溶射部材を用いれば、耐久性の向上、クリーニングサイクルの長期化が図られ、また、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るため、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。
As described above, the plasma-resistant sprayed member according to the present invention is a material having excellent corrosion resistance against halogen-based corrosive gas, plasma, etc., and is particularly suitable as a member for a plasma processing apparatus in a manufacturing process of a semiconductor or liquid crystal. Can be used.
Furthermore, if the plasma-resistant sprayed member is used, durability can be improved and the cleaning cycle can be extended. Also, in the halogen plasma process, the generation of particles can be suppressed. This can contribute to an improvement in the yield of semiconductor chips and the like.
以下、本発明について、より詳細に説明する。
本発明に係る耐プラズマ性溶射部材は、セラミックスまたは金属からなる基材表面に、イットリア系プラズマ溶射膜が形成されているものである。そして、前記溶射膜が、タングステンがイットリアに対して５重量％以上６０重量％未満分散し、気孔率が５％以下であることを特徴とするものである。
このように、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添加した溶射膜を形成することによって、部材の表面抵抗率を低下させることができる。
すなわち、本発明に係る溶射部材は、フッ素系、塩素系等のハロゲン耐プラズマ性に優れており、高融点金属であるタングステンの添加量によって、表面抵抗率の調整を可能としたものである。
このため、前記溶射部材をハロゲンプラズマプロセスにおける装置用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、ウエハ等のエッチングにおいて、ウエハ面内でのエッチングレートの均一性を保持することができるため、従来の絶縁性セラミックスを用いた場合と比較して、製造される半導体チップ等の歩留まりの向上を図ることができる。
Hereinafter, the present invention will be described in more detail.
The plasma-resistant sprayed member according to the present invention has a yttria-based plasma sprayed film formed on the surface of a base material made of ceramic or metal. The sprayed film is characterized in that tungsten is dispersed in an amount of 5% by weight or more and less than 60% by weight with respect to yttria, and the porosity is 5% or less.
Thus, the surface resistivity of the member can be lowered by forming a sprayed film in which tungsten, which is a high melting point metal, is added to yttria that itself has plasma resistance.
That is, the thermal spray member according to the present invention is excellent in halogen plasma resistance such as fluorine-based or chlorine-based, and the surface resistivity can be adjusted by the addition amount of tungsten which is a refractory metal.
For this reason, when the sprayed member is used as a device member in a halogen plasma process, the generation of particles due to charging of the member can be suppressed, and the etching rate in the wafer surface can be reduced in etching of a wafer or the like. Since uniformity can be maintained, the yield of manufactured semiconductor chips and the like can be improved as compared with the case of using conventional insulating ceramics.
本発明においては、上記のように、溶射膜におけるイットリアに対するタングステンの添加量は５重量％以上６０重量％未満とする。
前記添加量が６０重量％以上である場合、溶射膜の耐プラズマ性が著しく低下し、該溶射部材をハロゲンプラズマプロセス装置用部材として用いた場合、該部材の消耗により発生するパーティクルが増加する。
一方、前記添加量が５重量％未満である場合、表面抵抗率はほとんど低下しない。
In the present invention, as described above, the amount of tungsten added to yttria in the sprayed film is 5 wt% or more and less than 60 wt%.
When the addition amount is 60% by weight or more, the plasma resistance of the sprayed coating is remarkably lowered, and when the sprayed member is used as a member for a halogen plasma process apparatus, particles generated due to wear of the member increase.
On the other hand, when the addition amount is less than 5% by weight, the surface resistivity hardly decreases.
また、前記溶射膜の開気孔率は５％以下とする。
前記開気孔率が５％を超える場合、該溶射部材をハロゲンプラズマプロセス装置用部材として用いた場合、プラズマによって気孔周辺部分が集中的に腐食し、部材自体がエッチングされて、パーティクルが発生しやすくなる。
The open porosity of the sprayed film is 5% or less.
When the open porosity exceeds 5%, when the sprayed member is used as a member for a halogen plasma process apparatus, the peripheral portion of the pores is eroded intensively by the plasma, and the member itself is easily etched to easily generate particles. Become.
溶射膜の形成方法としては、フレーム溶射、プラズマ溶射等の方法があるが、本発明においては、プラズマ溶射により膜を形成することが好ましい。
フレーム溶射法は、プラズマ溶射法に比べて、低温で行われるため、イットリアのような高融点材料を十分に溶融させることは困難である。
一方、プラズマ溶射法は、プラズマ炎を使用するため、溶射材であるイットリアを十分に溶融して高速で基材に衝突させることができ、緻密な膜を形成することができる。
溶射膜が緻密でない、すなわち、気孔が多く存在する場合は、耐プラズマ性の低下のみならず、長時間の使用により、溶射膜中の気孔を通過した腐食性ガスが基材を徐々に腐食するため、基材と溶射膜との密着性が低下し、膜剥離を生じる。この剥離した溶射膜自体がパーティクルとなり、さらに、膜剥離により露出した基材表面がプラズマと反応して、パーティクル源となり得る。
したがって、溶射膜によって耐プラズマ性を発現させるためには、均一かつ緻密な膜を形成させることが求められることから、溶射方法としては、プラズマ溶射法を用いることが好ましい。
Examples of the method for forming the sprayed film include flame spraying and plasma spraying. In the present invention, it is preferable to form the film by plasma spraying.
Since flame spraying is performed at a lower temperature than plasma spraying, it is difficult to sufficiently melt a high melting point material such as yttria.
On the other hand, since the plasma spraying method uses a plasma flame, yttria, which is a thermal spray material, can be sufficiently melted and collided with the substrate at a high speed, and a dense film can be formed.
When the sprayed film is not dense, that is, when there are many pores, not only the plasma resistance is lowered, but the corrosive gas that has passed through the pores in the sprayed film gradually corrodes the substrate due to long-term use. For this reason, the adhesion between the substrate and the sprayed film is lowered, and film peeling occurs. The peeled sprayed film itself becomes particles, and further, the substrate surface exposed by the film peeling reacts with plasma and can become a particle source.
Therefore, in order to express plasma resistance by the sprayed film, it is required to form a uniform and dense film. Therefore, it is preferable to use the plasma spraying method as the spraying method.
また、本発明において用いられる基材は、セラミックスまたは金属のいずれでもよく、イットリア系溶射膜を形成可能な材質である限り、溶射部材の用途に応じて、適宜選択することができる。例えば、セラミックスとしては、アルミナ、窒化ケイ素、炭化ケイ素、ジルコニア、ＹＡＧ等を用いることができる。また、金属としては、アルミニウム、ステンレス鋼等を用いることができる。
前記基材は、溶射膜との密着性を向上させる観点から、セラミックスの場合には、表面粗さＲａが１〜８μｍ、金属の場合には、表面粗さＲａが２〜１５μｍとなるように、表面状態を研磨処理等しておくことが好ましい。
Further, the base material used in the present invention may be either ceramic or metal, and can be appropriately selected according to the application of the thermal spray member as long as it is a material capable of forming an yttria-based thermal spray film. For example, as the ceramic, alumina, silicon nitride, silicon carbide, zirconia, YAG, or the like can be used. Moreover, aluminum, stainless steel, etc. can be used as a metal.
From the viewpoint of improving the adhesion with the sprayed film, the base material has a surface roughness Ra of 1 to 8 μm in the case of ceramics, and a surface roughness Ra of 2 to 15 μm in the case of metals. The surface state is preferably polished.
また、前記溶射部材の表面抵抗率は、２０〜４００℃において、１０6Ω・ｃｍ以上１０13Ω・ｃｍ未満であることが好ましい。
前記表面抵抗率が１０13Ω・ｃｍを超える場合、該溶射部材は、帯電しやすく、ハロゲンプラズマプロセス装置用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。また、ウエハ直上に形成されるイオンシースが不均一になり、該ウエハ面内におけるエッチングレートが不均一となる。
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およびエッチングレートの均一化の効果は得られない。
The surface resistivity of the sprayed member is preferably 10 6 Ω · cm or more and less than 10 13 Ω · cm at 20 to 400 ° C.
When the surface resistivity exceeds 10 13 Ω · cm, the sprayed member is easily charged, and when used as a member for a halogen plasma process apparatus, it is difficult to suppress the generation of particles. Further, the ion sheath formed immediately above the wafer becomes non-uniform, and the etching rate in the wafer surface becomes non-uniform.
On the other hand, when the volume resistivity is less than 10 6 Ω · cm, it cannot be said that the insulation is sufficient. In this case as well, the effects of suppressing the generation of particles and making the etching rate uniform can be obtained. Absent.
上記のような本発明に係る耐プラズマ性溶射部材は、イットリア粉末に、該イットリアに対して５重量％以上６０重量％未満のタングステン粉末を添加混合したものを、セラミックスまたは金属からなる基材表面に、プラズマ溶射法により成膜させることにより、得ることができる。
具体的には、例えば、純水中に純度９９．９％のイットリア原料粉末（平均粒径２〜２０μｍ）に、タングステン粉末（平均粒径０．２〜４．０μｍ）を所定量添加し、ボールミルにて混合する。そして、得られたスラリーをスプレードライヤにて造粒し、平均粒径１０〜７０μｍの造粒粉を得る。この造粒粉を溶射用粉末として用い、プラズマ溶射を行うことにより、表面粗さＲａが２〜８μｍの溶射膜を形成することができる。
前記溶射膜は、厚すぎると基材から離れるにつれて気孔が増大するため、１０００μｍ以下であることが好ましい。
The plasma-resistant thermal spray member according to the present invention as described above is obtained by adding and mixing yttria powder with 5 to 60 wt% tungsten powder added to and mixed with yttria, and a substrate surface made of ceramics or metal Further, it can be obtained by forming a film by a plasma spraying method.
Specifically, for example, a predetermined amount of tungsten powder (average particle size 0.2 to 4.0 μm) is added to yttria raw material powder (average particle size 2 to 20 μm) with a purity of 99.9% in pure water, Mix with a ball mill. And the obtained slurry is granulated with a spray dryer, and the granulated powder with an average particle diameter of 10-70 micrometers is obtained. By using this granulated powder as a thermal spraying powder and performing plasma spraying, it is possible to form a thermal spray film having a surface roughness Ra of 2 to 8 μm.
If the sprayed film is too thick, the pores increase as the distance from the base material increases.
上記のようにして得られる本発明に係る耐プラズマ性溶射部材は、半導体・液晶製造等におけるプラズマ処理装置用部材、特に、半導体ウエハ表面の成膜工程等における、ＣＣｌ4、ＢＣｌ3、ＨＢｒ、ＣＦ4、Ｃ4Ｆ8、ＮＦ3、ＳＦ6等のハロゲン化合物プラズマガス、腐食性の強いＣｌＦ3セルフクリーニングガスを用いる装置部材や、Ｎ2やＯ2を用いたスパッタ性の高いプラズマによりエッチングされやすい部材に好適に用いることができる。中でも、表層の抵抗を制御することによりウエハとの間にクーロン力を発生させる静電チャック用部材に好適に用いることができる。
また、複雑な形状やウエハの大口径化に対応した大型の部材であっても、セラミックス焼結体からなる耐プラズマ性部材に比べて、加工性、コスト等において有利である。
The plasma-resistant thermal spray member according to the present invention obtained as described above is a member for a plasma processing apparatus in semiconductor / liquid crystal production, particularly CCl 4 , BCl 3 , HBr, Etching with CF 4 , C 4 F 8 , NF 3 , SF 6 etc. halogen compound plasma gas, equipment members using highly corrosive ClF 3 self-cleaning gas, and highly sputterable plasma using N 2 or O 2 It can use suitably for the member which is easy to be done. Especially, it can use suitably for the member for electrostatic chucks which generate | occur | produce a Coulomb force between wafers by controlling the resistance of a surface layer.
Further, even a large member corresponding to a complicated shape or a large-diameter wafer is advantageous in terms of workability, cost, etc., compared to a plasma-resistant member made of a ceramic sintered body.
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、タングステン（Ｗ）粉末を前記イットリアに対して５重量％添加し、スプレードライヤにて溶射用粉末を得た。
得られた粉末を用いて、アルミニウム基材表面に、ガスプラズマ溶射法によりイットリア溶射膜を形成した。
前記溶射膜について、断面画像解析法により開気孔率を測定した。この気孔率は、試料断面を研磨して、マイクロスコープによる撮影画像と既知の開孔率の指標画像とを比較することにより求めたものである。
また、表面抵抗率を、室温（２５℃）にて、４端子法（ＪＩＳ Ｋ ７１９４準拠）により測定した。
これらの測定結果を表１に示す。
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]
5% by weight of tungsten (W) powder was added to the yttria raw material powder having a purity of 99.9% with respect to the yttria, and a spraying powder was obtained with a spray dryer.
Using the obtained powder, an yttria sprayed film was formed on the surface of the aluminum substrate by gas plasma spraying.
About the said sprayed film, the open porosity was measured by the cross-sectional image analysis method. This porosity is obtained by polishing a cross section of a sample and comparing an image captured by a microscope with an index image of a known aperture ratio.
Further, the surface resistivity was measured at room temperature (25 ° C.) by a four-terminal method (conforming to JIS K 7194).
These measurement results are shown in Table 1.
また、上記と同様の方法により、イットリア溶射膜で被覆されたプラズマ整流リングを作製した。
これを、ＲＩＥ方式のエッチング装置（使用ガス：ＣＦ4、Ｏ2）に装着して、８インチのシリコンウエハのエッチング処理を行った後、レーザパーティクルカウンタにより、ウエハ上の０．３μｍ以上のパーティクル数を測定した。
また、前記ウエハからチップ（１５ｍｍ×７ｍｍ）を作製し、その歩留まりの評価も行った。
これらの結果を表１に示す。
Further, a plasma rectifying ring coated with an yttria sprayed film was produced by the same method as described above.
This is installed in an RIE type etching apparatus (used gas: CF 4 , O 2 ), and after etching an 8-inch silicon wafer, particles of 0.3 μm or more on the wafer are detected by a laser particle counter. Number was measured.
Further, chips (15 mm × 7 mm) were produced from the wafer, and the yield was also evaluated.
These results are shown in Table 1.
［実施例２〜７、比較例１〜５］
イットリアに対するタングステン（Ｗ）粉末の添加量を、それぞれ、表１の実施例２〜７、比較例１〜５に示す量として、それ以外については、実施例１と同様にして、イットリア溶射膜を形成した。
各溶射膜について、実施例１と同様に、開気孔率および表面抵抗率を測定し、また、プラズマ整流リングとした場合のウエハのパーティクル数の測定およびチップの歩留まりの評価も行った。
これらの結果をまとめて表１に示す。
[Examples 2-7, Comparative Examples 1-5]
The addition amount of tungsten (W) powder to yttria is the amount shown in Examples 2 to 7 and Comparative Examples 1 to 5 in Table 1, respectively. Formed.
For each sprayed film, the open porosity and surface resistivity were measured in the same manner as in Example 1, and the number of wafer particles and the chip yield were also evaluated when a plasma rectifying ring was used.
These results are summarized in Table 1.
表１から分かるように、イットリアに対するタングステンの添加量が５重量％以上６０重量％未満であり、かつ、開気孔率が５％以下である溶射膜を形成した耐プラズマ性溶射部材（実施例１〜７）については、プラズマ整流リングとして用いた場合、パーティクルの発生が抑制され、被処理ウエハから作製されたチップの歩留まりが９０％以上と高いことが認められた。 As can be seen from Table 1, a plasma-resistant sprayed member having a sprayed film in which the amount of tungsten added to yttria is 5% by weight or more and less than 60% by weight and the open porosity is 5% or less (Example 1) As for ˜7), when used as a plasma rectifying ring, the generation of particles was suppressed, and it was confirmed that the yield of chips produced from the wafer to be processed was as high as 90% or more.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2005312833A JP4942140B2 (en) | 2005-10-27 | 2005-10-27 | Plasma resistant spraying material |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2005312833A JP4942140B2 (en) | 2005-10-27 | 2005-10-27 | Plasma resistant spraying material |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2007119834A JP2007119834A (en) | 2007-05-17 |
| JP4942140B2 true JP4942140B2 (en) | 2012-05-30 |
Family
ID=38143978
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2005312833A Active JP4942140B2 (en) | 2005-10-27 | 2005-10-27 | Plasma resistant spraying material |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4942140B2 (en) |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000332090A (en) * | 1999-05-18 | 2000-11-30 | Sumitomo Metal Ind Ltd | Electrostatic chuck |
| JP2001247382A (en) * | 2000-03-06 | 2001-09-11 | Ibiden Co Ltd | Ceramic substrate |
| JP2004531880A (en) * | 2001-03-13 | 2004-10-14 | アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド | Substrate support with dual electrodes |
| US20040183135A1 (en) * | 2003-03-19 | 2004-09-23 | Oh-Hun Kwon | ESD dissipative structural components |
| JP2004003022A (en) * | 2003-05-19 | 2004-01-08 | Tocalo Co Ltd | Plasma treatment container inside member |
| JP2005060827A (en) * | 2003-07-29 | 2005-03-10 | Toshiba Ceramics Co Ltd | Plasma resistant member |
| JP4433813B2 (en) * | 2004-02-02 | 2010-03-17 | いすゞ自動車株式会社 | Ceramics and manufacturing method thereof |
| CN1234147C (en) * | 2004-06-28 | 2005-12-28 | 北京工业大学 | Discharge plasma method for preparing nano composite rare-earth tungsten electron emitting material |
-
2005
- 2005-10-27 JP JP2005312833A patent/JP4942140B2/en active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2007119834A (en) | 2007-05-17 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN112779488B (en) | Yttrium fluoride spray coating, spray material therefor, and corrosion-resistant coating comprising spray coating | |
| JP5674479B2 (en) | Yttrium-containing ceramic coating resistant to reducing plasma | |
| JP5047741B2 (en) | Plasma resistant ceramic spray coating | |
| KR102422725B1 (en) | Y2O3-ZrO2 EROSION RESISTANT MATERIAL FOR CHAMBER COMPONENTS IN PLASMA ENVIRONMENTS | |
| JP6749238B2 (en) | Enhancement of plasma spray coating using plasma flame heat treatment | |
| JP2009068067A (en) | Plasma resistant ceramics sprayed coating | |
| KR102266655B1 (en) | The method of producing thermal spray coating using the yittrium powder and the yittrium coating produced by the mothod | |
| US11473181B2 (en) | Yittrium granular powder for thermal spray and thermal spray coating produced using the same | |
| JP4798693B2 (en) | Yttria ceramic parts for plasma processing apparatus and method for manufacturing the same | |
| JP2008007350A (en) | Yttria ceramic sintered compact | |
| JP2010064937A (en) | Ceramic for plasma treatment apparatuses | |
| JP4942140B2 (en) | Plasma resistant spraying material | |
| JP2007326744A (en) | Plasma resistant ceramic member | |
| JP2007217774A (en) | Plasma-resistant thermal-sprayed member | |
| JP2013076142A (en) | Corrosion resistant member and method for producing the same | |
| JP2009234877A (en) | Member used for plasma processing apparatus | |
| JP4811946B2 (en) | Components for plasma process equipment | |
| JP2009280483A (en) | Corrosion resistant member, method for producing the same and treatment device | |
| JP2007063595A (en) | Ceramic gas nozzle made of y2o3 sintered compact | |
| JP2007223828A (en) | Yttria ceramic sintered compact and method of manufacturing the same | |
| JP4376881B2 (en) | Yttria ceramic sintered body and manufacturing method thereof | |
| JP4771374B2 (en) | Yttria ceramic fired body | |
| JP2008174800A (en) | Electrically conductive ceramics sintered compact having plasma resistance | |
| JP2008248345A (en) | Member for plasma treatment apparatus, and method for producing the same | |
| CN100396647C (en) | Yttria sintered body and manufacturing method therefor |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712 Effective date: 20070711 |
|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20080905 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20110829 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20110902 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20111028 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20120227 |
|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20120227 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 4942140 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20150309 Year of fee payment: 3 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| S531 | Written request for registration of change of domicile |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531 |
|
| S533 | Written request for registration of change of name |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| S533 | Written request for registration of change of name |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |