JP7115582B2 - COMPOSITE STRUCTURES AND SEMICONDUCTOR MANUFACTURING EQUIPMENT WITH COMPOSITE STRUCTURES - Google Patents

COMPOSITE STRUCTURES AND SEMICONDUCTOR MANUFACTURING EQUIPMENT WITH COMPOSITE STRUCTURES Download PDF

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    • C23C4/11Oxides

Description

本発明は、半導体製造装置用部材として好ましく用いられる、耐パーティクル性(low-particle generation)に優れた複合構造物およびそれを備えた半導体製造用装置に関する。 The present invention relates to a composite structure excellent in low-particle generation resistance, which is preferably used as a member of a semiconductor manufacturing apparatus, and a semiconductor manufacturing apparatus having the same.

基材表面にセラミックスをコートして、基材に機能を付与する技術が知られている。例えば、半導体製造装置などのプラズマ照射環境下で用いられる半導体製造装置用部材として、その表面に耐プラズマ性が高い被膜を形成したものが用いられている。被膜には、例えば、アルミナ(Al)、イットリア(Y)等の酸化物系セラミックス、フッ化イットリウム(YF)、イットリウムオキシフッ化物(YOF)などのフッ化物系セラミックスが用いられる。 A technique of coating the surface of a base material with ceramics to impart a function to the base material is known. For example, as a member for a semiconductor manufacturing apparatus used in a plasma irradiation environment such as a semiconductor manufacturing apparatus, a member having a surface coated with a highly plasma-resistant film is used. The coating includes, for example, oxide-based ceramics such as alumina (Al 2 O 3 ) and yttria (Y 2 O 3 ), and fluoride-based ceramics such as yttrium fluoride (YF 3 ) and yttrium oxyfluoride (YOF). Used.

さらに酸化物系セラミックスとしては、酸化エルビウム(Er)あるいはErAl12、酸化ガドリニウム(Gd)あるいはGdAl12、イットリウム・アルミニウム・ガーネット(YAG:YAl12)または、YAlなどを用いた保護層を用いる提案がなされている(特許文献1)。半導体の微細化に伴い、半導体製造装置内の各種部材にはより高いレベルでの耐パーティクル性が求められている。 Furthermore , oxide ceramics include erbium oxide ( Er2O3 ) or Er3Al5O12 , gadolinium oxide ( Gd2O3 ) or Gd3Al5O12 , yttrium aluminum garnet ( YAG: Y3 Al 5 O 12 ) or Y 4 Al 2 O 9 has been proposed as a protective layer (Patent Document 1). With the miniaturization of semiconductors, a higher level of particle resistance is required for various members in semiconductor manufacturing equipment.

特表2016-528380号公報Japanese translation of PCT publication No. 2016-528380

本発明者らは、今般、イットリウムおよびアルミニウムの酸化物YAl12(以下、「YAG」と略記する)を主成分として含む構造物の硬度と、プラズマ腐食に伴うパーティクル汚染の指標である耐パーティクル性との間に相関関係があることを見出し、耐パーティクル性に優れた構造物の作成に成功した。 The present inventors recently investigated the hardness of a structure containing yttrium and aluminum oxide Y 3 Al 5 O 12 (hereinafter abbreviated as “YAG”) as a main component, and an index of particle contamination accompanying plasma corrosion. We found that there is a correlation with a certain particle resistance, and succeeded in creating a structure with excellent particle resistance.

したがって、本発明は、耐パーティクル性(low-particle generation)に優れた複合構造物の提供をその目的としている。さらにこの複合構造物の半導体製造装置用部材としての用途、およびそれを用いた半導体製造装置の提供をその目的としている。 Accordingly, it is an object of the present invention to provide a composite structure with excellent low-particle generation resistance. A further object of the present invention is to use this composite structure as a member for semiconductor manufacturing equipment and to provide a semiconductor manufacturing equipment using the composite structure.

そして、本発明による複合構造物は、基材と、前記基材上に設けられ、表面を有する構造物とを含む複合構造物であって、前記構造物がYAl12を主成分として含み、かつそのインデンテーション硬度が8.5GPaより大であることを特徴とするものである。 A composite structure according to the present invention is a composite structure comprising a substrate and a structure provided on the substrate and having a surface, wherein the structure contains Y 3 Al 5 O 12 as a main component. and characterized in that its indentation hardness is greater than 8.5 GPa.

また本発明による複合構造物は、耐パーティクル性が要求される環境において用いられるものである。 Also, the composite structure according to the present invention is used in an environment where particle resistance is required.

さらに、本発明による半導体製造装置は、上記の本発明による複合構造物を備えたものである。 Further, a semiconductor manufacturing apparatus according to the present invention includes the composite structure according to the present invention.

本発明による構造物を有する部材の模式断面図である。1 is a schematic cross-sectional view of a member having a structure according to the invention; FIG. 標準プラズマ試験1後の構造物表面からの深さとフッ素原子濃度との関係を示すグラフである。4 is a graph showing the relationship between the depth from the structure surface and the fluorine atom concentration after standard plasma test 1; 標準プラズマ試験2後の構造物表面からの深さとフッ素原子濃度との関係を示すグラフである。10 is a graph showing the relationship between the depth from the surface of the structure and the concentration of fluorine atoms after standard plasma test 2; 標準プラズマ試験3後の構造物表面からの深さとフッ素原子濃度との関係を示すグラフである。10 is a graph showing the relationship between the depth from the surface of the structure and the concentration of fluorine atoms after standard plasma test 3; 構造物の表面の標準プラズマ試験1~3後のSEM像である。SEM images of the surface of the structure after standard plasma tests 1-3.

複合構造物
本発明による複合構造物の基本構造を、図1を用いて説明する。図1は、本発明による複合構造物10の断面模式図である。複合構造物10は、基材15の上に設けられた構造物20とからなり、構造物20は表面20aを有する。
Composite Structure The basic structure of the composite structure according to the present invention will be explained with reference to FIG. FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a composite structure 10 according to the invention. The composite structure 10 comprises a structure 20 provided on a substrate 15, the structure 20 having a surface 20a.

本発明による複合構造物が備える構造物20は、いわゆるセラミックコートである。セラミックコートを施すことにより、基材15に種々の物性・特性を付与することが出来る。なお、本明細書にあっては、構造物(またはセラミック構造物)とセラミックコートとは、特に断らない限り、同義に用いる。 The structure 20 that the composite structure according to the invention comprises is a so-called ceramic coat. Various physical properties and characteristics can be imparted to the substrate 15 by applying the ceramic coat. In this specification, the terms "structure (or ceramic structure)" and "ceramic coat" are used synonymously unless otherwise specified.

複合構造物10は、例えば、チャンバーを有する半導体製造装置のチャンバー内部に設けられる。チャンバーの内部には、SF系やCF系のフッ素系ガスなどが導入されプラズマが生じ、構造物20の表面20aはプラズマ雰囲気に曝露される。そのため、複合構造物10の表面にある構造物20には耐パーティクル性が要求される。また、本発明による複合構造物は、チャンバーの内部以外に実装される部材として用いられてもよい。本明細書において、本発明による複合構造物が用いられる半導体製造装置は、アニール、エッチング、スパッタリング、CVDなどの処理を行う任意の半導体製造装置(半導体処理装置)を含む意味に用いる。 The composite structure 10 is provided, for example, inside a chamber of a semiconductor manufacturing apparatus having a chamber. SF-based or CF-based fluorine-based gas or the like is introduced into the chamber to generate plasma, and the surface 20a of the structure 20 is exposed to the plasma atmosphere. Therefore, the structure 20 on the surface of the composite structure 10 is required to have particle resistance. Also, the composite structure according to the present invention may be used as a member mounted outside the chamber. In this specification, the semiconductor manufacturing equipment using the composite structure according to the present invention is used to include any semiconductor manufacturing equipment (semiconductor processing equipment) that performs processes such as annealing, etching, sputtering, and CVD.

基材
本発明において基材15は、その用途に用いられる限り特に限定されず、アルミナ、石英、アルマイト、金属あるいはガラスなどを含んで構成され、好ましくはアルミナを含んで構成される。本発明の好ましい態様によれば、基材15の構造物20が形成される面の算術平均粗さRa(JISB0601:2001)は、例えば5マイクロメータ(μm)未満、好ましくは1μm未満、より好ましくは0.5μm未満とされる。
Substrate In the present invention, the substrate 15 is not particularly limited as long as it is used for its purpose, and is composed of alumina, quartz, alumite, metal, glass, etc., preferably alumina. According to a preferred embodiment of the present invention, the arithmetic mean roughness Ra (JISB0601:2001) of the surface of the substrate 15 on which the structures 20 are formed is, for example, less than 5 micrometers (μm), preferably less than 1 μm, more preferably less than 1 μm. is less than 0.5 μm.

構造物
本発明において、構造物はYAGを主成分として含むものである。また、本発明の一つの態様によれば、YAGは多結晶体である。
Structure In the present invention, the structure contains YAG as a main component. Also, according to one aspect of the invention, the YAG is polycrystalline.

本発明において、構造物の主成分とは、構造物のX線回折(X-ray Diffraction:XRD)による定量又は準定量分析により、構造物20に含まれる他の化合物よりも相対的に多く含まれる化合物をいう。例えば、主成分は、構造物中に最も多く含まれる化合物であり、構造物において主成分が占める割合は、体積比又は質量比で50%よりも大きい。主成分が占める割合は、より好ましくは70%より大きく、90%より大きいことも好ましい。主成分が占める割合が100%であってもよい。 In the present invention, the main component of the structure is a compound that is contained relatively more than other compounds contained in the structure 20 by quantitative or semi-quantitative analysis by X-ray diffraction (XRD) of the structure. A compound that can be For example, the main component is a compound that is contained most in the structure, and the proportion of the main component in the structure is greater than 50% by volume or mass. The proportion of the main component is more preferably greater than 70%, preferably greater than 90%. The proportion of the main component may be 100%.

本発明において、構造物がYAGに加え含んでいてもよい成分としては、酸化イットリウム、酸化スカンジウム、酸化ユウロビウム、酸化ガドリニウム、酸化エルビウム、酸化イッテルビウムなどの酸化物、およびイットリウムフッ化物、イットリウムオキシフッ化物などのフッ化物があげられ、これらの二以上の複数を含んでいてもよい。 In the present invention, the components that the structure may contain in addition to YAG include oxides such as yttrium oxide, scandium oxide, eurobium oxide, gadolinium oxide, erbium oxide, and ytterbium oxide, yttrium fluoride, and yttrium oxyfluoride. Fluorides such as and may include two or more of these.

本発明において、構造物は単層構造に限られず、多層構造であってもよい。組成の異なるYAGを主成分とする層を複数備えることもでき、また、基材と構造物との間に別の層、例えばYを含む層が設けられていてもよい。 In the present invention, the structure is not limited to a single-layer structure, and may be a multi-layer structure. A plurality of layers mainly composed of YAG with different compositions may be provided, and another layer such as a layer containing Y 2 O 3 may be provided between the substrate and the structure.

インデンテーション硬度
本発明において、YAGを主成分として含む構造物は、インデンテーション硬度が8.5GPaよりも大とされる。これにより、耐パーティクル性を向上させることができる。本発明の好ましい態様によれば、インデンテーション硬度は10GPa以上、より好ましくは13GPa以上である。インデンテーション硬度の上限は、特に限定されず、その要求特性により定めてよいが、例えば20GPa以下である。
Indentation Hardness In the present invention, the structure containing YAG as a main component has an indentation hardness of more than 8.5 GPa. Thereby, particle resistance can be improved. According to a preferred embodiment of the invention, the indentation hardness is 10 GPa or higher, more preferably 13 GPa or higher. The upper limit of the indentation hardness is not particularly limited and may be determined according to the required properties, but is, for example, 20 GPa or less.

ここで、構造物のインデンテーション硬度は、以下の方法により測定される。すなわち、硬度測定は、基材上のYAGを主成分として含む構造物の表面に対して極微小押し込み硬さ試験(ナノインデンテーション)により行う。圧子はバーコビッチ圧子、押し込み深さは200nmの固定値とし、インデンテーション硬さ(押し込み硬さ)HITを測定する。表面におけるHITの測定箇所として傷や凹みを除外した表面を選択する。より好ましくは表面は研磨を施した平滑面とする。測定点数は少なくとも25点以上とする。測定した25点以上のHITの平均値を本発明における硬度とする。その他の試験方法及び分析方法、試験装置の性能を検証するための手順、標準参考試料に求められる条件については、ISO14577に準拠する。 Here, the indentation hardness of the structure is measured by the following method. That is, the hardness measurement is performed by a micro indentation hardness test (nanoindentation) on the surface of the structure containing YAG as a main component on the base material. The indenter is a Berkovich indenter, the indentation depth is set to a fixed value of 200 nm, and the indentation hardness (indentation hardness) HIT is measured. A surface that excludes scratches and dents is selected as the HIT measurement point on the surface. More preferably, the surface is a polished smooth surface. The number of measurement points shall be at least 25 points. The average value of 25 or more measured HITs is defined as the hardness in the present invention. Other test and analysis methods, procedures for verifying the performance of test equipment, and conditions required for standard reference samples conform to ISO14577.

半導体製造装置においては、CF系ガスやSF系ガスなどを用いた腐食性の高いフッ素系プラズマが用いられる。本発明によるYAGを主成分として含む構造物は、こうしたフッ素系プラズマに曝されフッ化された場合にも結晶構造の変化が少ない。したがって、腐食性プラズマに曝される使用時においても構造物表面の結晶構造変化を抑制でき、より低パーティクルを実現することが可能となると考えられる。 2. Description of the Related Art In a semiconductor manufacturing apparatus, highly corrosive fluorine-based plasma using a CF-based gas, an SF-based gas, or the like is used. The structure containing YAG as a main component according to the present invention undergoes little change in crystal structure even when exposed to such fluorine-based plasma and fluorinated. Therefore, it is thought that it is possible to suppress changes in the crystal structure of the surface of the structure even during use in which it is exposed to corrosive plasma, and to realize even lower particles.

本発明の一つの態様によれば、構造物に含まれるYAGが多結晶体であるとき、その平均結晶子サイズは、例えば100nm未満、好ましくは50nm未満、さらに好ましくは30nm未満、最も好ましくは20nm未満である。平均結晶子サイズが小さいことにより、プラズマによって発生するパーティクルを小さくすることができる。 According to one aspect of the invention, when the YAG contained in the structure is polycrystalline, its average crystallite size is for example less than 100 nm, preferably less than 50 nm, more preferably less than 30 nm, most preferably 20 nm is less than A small average crystallite size can reduce particles generated by plasma.

本願明細書において「多結晶体」とは、結晶粒子が接合・集積してなる構造体をいう。結晶粒子は、実質的にひとつで結晶を構成することが好ましい。結晶粒子の径は、例えば5ナノメートル(nm)以上である。 As used herein, the term "polycrystalline" refers to a structure formed by joining and accumulating crystal grains. It is preferable that the crystal grain constitutes a crystal substantially alone. The diameter of the crystal grains is, for example, 5 nanometers (nm) or more.

本発明において、結晶子サイズの測定は、例えばX線回折による。平均結晶子サイズとして、以下のシェラーの式により、結晶子サイズを算出することができる。
D=Kλ/(βcosθ)
ここで、Dは結晶子サイズであり、βはピーク半値幅(単位:ラジアン(rad))であり、θはブラッグ角(単位:rad)であり、λはXRDに使った特性X線の波長である。
In the present invention, the crystallite size is measured, for example, by X-ray diffraction. As the average crystallite size, the crystallite size can be calculated by the following Scherrer formula.
D=Kλ/(β cos θ)
Here, D is the crystallite size, β is the peak half width (unit: radian (rad)), θ is the Bragg angle (unit: rad), and λ is the wavelength of the characteristic X-ray used for XRD. is.

シェラーの式において、βは、β=(βobs-βstd)により算出される。βobsは、測定試料のX線回折ピークの半値幅であり、βstdは、標準試料のX線回折ピークの半値幅である。Kはシェラー定数である。 In Scherrer's formula, β is calculated by β=(βobs−βstd). βobs is the half width of the X-ray diffraction peak of the measurement sample, and βstd is the half width of the X-ray diffraction peak of the standard sample. K is the Scherrer constant.

YAGにおいて、結晶子サイズの算出に用いることができるX線回折ピークは、YAGの立方晶における、ミラー指数(hkl)=(211)に帰属される回折角2θ=17.9°付近のピーク、ミラー指数(hkl)=(321)に帰属される回折角2θ=27.6°付近のピーク、ミラー指数(hkl)=(400)に帰属される回折角2θ=29.5°付近のピーク、ミラー指数(hkl)=(420)に帰属される回折角2θ=33.1°付近のピーク等である。 In YAG, the X-ray diffraction peak that can be used to calculate the crystallite size is the peak near the diffraction angle 2θ = 17.9 ° attributed to the Miller index (hkl) = (211) in the YAG cubic crystal, A peak near the diffraction angle 2θ = 27.6° attributed to the Miller index (hkl) = (321), a peak near the diffraction angle 2θ = 29.5° attributed to the Miller index (hkl) = (400), The peak near the diffraction angle 2θ=33.1° attributed to the Miller index (hkl)=(420).

また、結晶子サイズは、透過型電子顕微鏡(Transmission Electron Microscope:TEM)を用いた観察によって得られる画像から算出してもよい。例えば、平均結晶子サイズには、結晶子の円相当直径の平均値を用いることができる。 Also, the crystallite size may be calculated from an image obtained by observation using a transmission electron microscope (TEM). For example, as the average crystallite size, the average value of equivalent circle diameters of crystallites can be used.

YAGが多結晶である態様において、互いに隣接する結晶子同士の間隔は、好ましくは0nm以上10nm未満である。隣接する結晶子同士の間隔とは、結晶子同士が最も近接した間隔のことであり、複数の結晶子から構成される空隙を含まない。結晶子同士の間隔は、TEMを用いた観察によって得られる画像から求めることができる。 In embodiments where the YAG is polycrystalline, the spacing between adjacent crystallites is preferably 0 nm or more and less than 10 nm. The interval between adjacent crystallites is the interval at which the crystallites are closest to each other, and does not include voids composed of a plurality of crystallites. The distance between crystallites can be obtained from an image obtained by observation using a TEM.

フッ素の侵入深さ
本発明の好ましい態様によれば、本発明による複合構造物が備える構造物は、特定のフッ素系プラズマに曝されたとき、表面から所定の深さでのフッ素原子濃度が所定値よりも小であるものが好ましい耐パーティクル性を示す。本発明のこの態様による複合構造物は、以下の3つの条件下でのフッ素系プラズマに曝露された後、以下に示すそれぞれの表面からの深さにおけるフッ素原子濃度の所定値を満たすものである。本発明にあっては、3つの条件下でのフッ素系プラズマに曝露する試験を、標準プラズマ試験1~3とそれぞれ呼ぶこととする。
Penetration Depth of Fluorine According to a preferred aspect of the present invention, the structure provided in the composite structure according to the present invention has a predetermined fluorine atomic concentration at a predetermined depth from the surface when exposed to a specific fluorine-based plasma. A value less than that indicates favorable particle resistance. A composite structure according to this aspect of the invention, after being exposed to a fluorine-based plasma under the following three conditions, satisfies the following predetermined fluorine atomic concentrations at depths from the surface, respectively: . In the present invention, the tests of exposure to fluorine-based plasma under the three conditions are referred to as standard plasma tests 1 to 3, respectively.

標準プラズマ試験1~3は半導体製造装置内で想定される種々の条件を想定したものである。標準プラズマ試験1及び2はバイアス電力を印加した条件であり、構造物がチャンバー内部においてシリコンウエハ周辺に位置するフォーカスリング等の部材として用いられ、ラジカル及びイオン衝突による腐食環境に曝されることを想定した試験条件である。標準プラズマ試験1ではCHFプラズマに対する性能を評価しており、標準プラズマ試験2ではSFプラズマに対する性能を評価している。一方、標準プラズマ試験3はバイアスを印加しない条件であり、構造物がチャンバー内部においてシリコンウエハと概ね垂直方向に位置する側壁部材やシリコンウエハに対向する天板部材として用いられ、イオン衝突が少なく、主にラジカルによる腐食環境に曝されることを想定した試験条件である。本発明の好ましい態様によれば、本発明による複合構造物は、少なくとも、これら試験のいずれか一つのフッ素濃度の所定値を満たす。 Standard plasma tests 1 to 3 assume various conditions assumed in semiconductor manufacturing equipment. Standard plasma tests 1 and 2 are conditions in which bias power is applied, and the structure is used as a member such as a focus ring located around the silicon wafer inside the chamber, and is exposed to a corrosive environment due to radical and ion collision. These are assumed test conditions. Standard plasma test 1 evaluates performance against CHF 3 plasma, and standard plasma test 2 evaluates performance against SF 6 plasma. On the other hand, the standard plasma test 3 is a condition in which no bias is applied. These test conditions assume exposure to a corrosive environment mainly due to radicals. According to preferred embodiments of the present invention, composite structures according to the present invention meet predetermined values for fluorine concentration in at least one of these tests.

(1)プラズマ曝露条件
基材上のYAGを主成分として含む構造物について、誘導結合型反応性イオンエッチング(ICP-RIE)装置を用いて、その表面をプラズマ雰囲気に曝露する。プラズマ雰囲気の形成条件は、以下の3条件とする。
(1) Plasma exposure conditions The surface of a structure containing YAG as a main component on a substrate is exposed to a plasma atmosphere using an inductively coupled reactive ion etching (ICP-RIE) apparatus. The plasma atmosphere is formed under the following three conditions.

標準プラズマ試験1:
プロセスガスとしてCHF 100sccmと、O 10sccmの混合ガス、電源出力としてICP用のコイル出力を1500W、バイアス出力を750Wとする。
Standard plasma test 1:
A mixed gas of 100 sccm CHF 3 and 10 sccm O 2 is used as the process gas, and the power output is 1500 W for the coil output for ICP and 750 W for the bias output.

標準プラズマ試験2:
プロセスガスとしてSF 100sccm、電源出力としてICP用のコイル出力を1500W、バイアス出力を750Wとする。
Standard plasma test 2:
The process gas is SF 6 of 100 sccm, the power output is 1500 W for ICP coil output, and 750 W for bias output.

標準プラズマ試験3:
プロセスガスとしてSF 100sccm、電源出力としてICP用のコイル出力を1500W、バイアス出力をOFF(0W)とする。つまり静電チャックのバイアス用の高周波電力には印加しない。
Standard plasma test 3:
The process gas is SF 6 of 100 sccm, the power output is 1500 W for the ICP coil output, and the bias output is OFF (0 W). In other words, the high-frequency power for biasing the electrostatic chuck is not applied.

標準プラズマ試験1~3に共通して、チャンバー圧力は0.5Pa、プラズマ曝露時間は1時間とする。この条件により形成されたプラズマ雰囲気に、前記構造物表面が曝露されるように、前記半導体製造装置用部材は、前記誘導結合型反応性イオンエッチング装置に備えられた静電チャックで吸着されたシリコンウエハ上に配置する。 Common to standard plasma tests 1 to 3, the chamber pressure is 0.5 Pa and the plasma exposure time is 1 hour. The member for a semiconductor manufacturing apparatus is made of silicon adsorbed by an electrostatic chuck provided in the inductively coupled reactive ion etching apparatus so that the surface of the structure is exposed to the plasma atmosphere formed under these conditions. Place on wafer.

(2)構造物表面の、深さ方向におけるフッ素原子濃度の測定方法
標準プラズマ試験1~3後の構造物の表面について、X線光電子分光法(XPS)を用いて、イオンスパッタを用いた深さ方向分析により、スパッタ時間に対するフッ素(F)原子の原子濃度(%)を測定した。続いて、スパッタ時間を深さに換算するため、イオンスパッタによりスパッタされた箇所とスパッタされていない箇所の段差(s)を触針式表面形状測定器で測定した。段差(s)とXPS測定に用いた全スパッタ時間(t)よりスパッタ単位時間に対する深さ(e)をe=s/tにより算出し、スパッタ単位時間に対する深さ(e)を用いてスパッタ時間を深さに換算した。最後に、表面20aからの深さと、その深さ位置でのフッ素(F)原子濃度(%)を算出した。
(2) Method for measuring the concentration of fluorine atoms in the depth direction on the surface of the structure. The atomic concentration (%) of fluorine (F) atoms with respect to the sputtering time was measured by longitudinal analysis. Subsequently, in order to convert the sputtering time to the depth, the step (s) between the portion sputtered by ion sputtering and the portion not sputtered was measured with a stylus surface profiler. From the step (s) and the total sputtering time (t) used in the XPS measurement, the depth (e) for the unit time of sputtering is calculated by e=s/t, and the depth (e) for the unit time of sputtering is used to determine the sputtering time. was converted to depth. Finally, the depth from the surface 20a and the fluorine (F) atomic concentration (%) at that depth position were calculated.

本態様において、本発明による複合構造物は、上記準プラズマ試験1~3後、以下に示すそれぞれの表面からの深さにおけるフッ素原子濃度を満たす。 In this embodiment, the composite structure according to the invention, after quasi-plasma tests 1-3 above, satisfies the following fluorine atomic concentrations at depths from the surface, respectively:

標準プラズマ試験1後:
表面から30nmの深さでのフッ素原子濃度F130nmが3%未満、または、表面から20nmの深さでのフッ素原子濃度F120nmが4%未満、の少なくともいずれかを満たす。より好ましくは、F130nmまたはF120nmの少なくともいずれかが2%以下である。
After standard plasma test 1:
At least either the fluorine atom concentration F1 30 nm at a depth of 30 nm from the surface is less than 3% or the fluorine atom concentration F1 20 nm at a depth of 20 nm from the surface is less than 4% is satisfied. More preferably, at least either F1 30 nm or F1 20 nm is 2% or less.

標準プラズマ試験2後:
表面から30nmの深さでのフッ素原子濃度F230nmが2%未満、または、表面から15nmの深さでのフッ素原子濃度F215nmが3%未満、の少なくともいずれかを満たす。より好ましくは、F230nmが1%以下、または、F215nmが2%以下、の少なくともいずれかを満たす。
After standard plasma test 2:
At least either the fluorine atom concentration F2 30 nm at a depth of 30 nm from the surface is less than 2% or the fluorine atom concentration F2 15 nm at a depth of 15 nm from the surface is less than 3% is satisfied. More preferably, at least either F2 30 nm is 1% or less or F2 15 nm is 2% or less.

標準プラズマ試験3後:
面から20nmの深さでのフッ素原子濃度F320nmが8%未満、または、表面から10nmの深さでのフッ素原子濃度F310nmが9%未満、の少なくともいずれかを満たす。より好ましくは、F320nmが7%以下、または、F310nmが8%以下、の少なくともいずれかを満たす。さらに好ましくは、F320nmが1%以下、または、F310nmが2%以下、の少なくともいずれかを満たす。
After standard plasma test 3:
At least either the fluorine atom concentration F3 20 nm at a depth of 20 nm from the surface is less than 8% or the fluorine atom concentration F3 10 nm at a depth of 10 nm from the surface is less than 9% is satisfied. More preferably, at least either F3 20 nm is 7% or less or F3 10 nm is 8% or less. More preferably, at least either F3 20 nm is 1% or less or F3 10 nm is 2% or less.

複合構造物の製造
本発明による複合構造物は、例えば、基材の表面に脆性材料等の微粒子を配置し、該微粒子に機械的衝撃力を付与することで形成することができる。ここで、「機械的衝撃力の付与」方法には、高速回転する高硬度のブラシやローラーあるいは高速に上下運動するピストンなどを用いる、爆発の際に発生する衝撃波による圧縮力を利用する、または、超音波を作用させる、あるいは、これらの組み合わせが挙げられる。
Manufacture of Composite Structure The composite structure according to the present invention can be formed, for example, by arranging fine particles such as a brittle material on the surface of a base material and applying a mechanical impact force to the fine particles. Here, the method of "applying a mechanical impact force" includes using a high-hardness brush or roller that rotates at high speed, a piston that moves up and down at high speed, or the like, using compressive force due to a shock wave generated at the time of explosion, or , applying ultrasonic waves, or a combination thereof.

また、本発明による複合構造物は、エアロゾルデポジション法により好ましく形成することができる。「エアロゾルデポジション法」は、脆性材料などを含む微粒子をガス中に分散させた「エアロゾル」をノズルから基材に向けて噴射し、金属やガラス、セラミックスやプラスチックなどの基材に微粒子を衝突させ、この衝突の衝撃により脆性材料微粒子に変形や破砕を起させ、それによりこれらを接合させて、基材上に微粒子の構成材料を含む構造物を、例えば層状構造物または膜状構造物としてダイレクトに形成させる方法である。この方法によれば、特に加熱手段や冷却手段などを必要とせず、常温で構造物の形成が可能であり、焼成体と同等以上の機械的強度を有する構造物を得ることができる。また、微粒子を衝突させる条件や微粒子の形状、組成などを制御することにより、構造物の密度や機械強度、電気特性などを多様に変化させることが可能である。 Also, the composite structure according to the present invention can be preferably formed by an aerosol deposition method. In the "aerosol deposition method", an "aerosol" in which fine particles containing brittle materials are dispersed in gas is sprayed from a nozzle toward the base material, and the fine particles collide with the base material such as metal, glass, ceramics, and plastic. The impact of this collision deforms or crushes the brittle material particles, thereby bonding them together to form a structure containing the constituent material of the particles on the base material, for example, as a layered structure or a film-like structure. This is a method of direct formation. According to this method, a structure can be formed at room temperature without the need for a heating means or a cooling means, and a structure having a mechanical strength equal to or greater than that of a sintered body can be obtained. In addition, by controlling the particle collision conditions, particle shape, composition, etc., it is possible to vary the density, mechanical strength, electrical properties, etc. of the structure.

本願明細書において「微粒子」とは、一次粒子が緻密質粒子である場合には、粒度分布測定や走査型電子顕微鏡などにより同定される平均粒径が5マイクロメータ(μm)以下のものをいう。一次粒子が衝撃によって破砕されやすい多孔質粒子である場合には、平均粒径が50μm以下のものをいう。 In the present specification, the term "fine particles" refers to particles having an average particle diameter of 5 micrometers (μm) or less as identified by particle size distribution measurement, scanning electron microscopy, etc., when the primary particles are dense particles. . When the primary particles are porous particles that are easily crushed by impact, they have an average particle size of 50 μm or less.

また、本願明細書において「エアロゾル」とは、ヘリウム、窒素、アルゴン、酸素、乾燥空気、これらを含む混合ガスなどのガス(キャリアガス)中に前述の微粒子を分散させた固気混合相体を指し、「凝集体」を含む場合も包含するが、好ましくは実質的に微粒子が単独で分散している状態をいう。エアロゾルのガス圧力と温度は、求める構造物の物性等を勘案して任意に設定されてよいが、ガス中の微粒子の濃度は、ガス圧を1気圧、温度を摂氏20度に換算した場合に、吐出口から噴射される時点において0.0003mL/L~5mL/Lの範囲内であることが好ましい。 In the present specification, the term "aerosol" refers to a solid-gas mixed phase body in which the above fine particles are dispersed in a gas (carrier gas) such as helium, nitrogen, argon, oxygen, dry air, and a mixed gas containing these. It also includes the case of including "aggregate", but preferably refers to a state in which fine particles are substantially dispersed singly. The gas pressure and temperature of the aerosol may be arbitrarily set in consideration of the physical properties of the desired structure. , preferably within the range of 0.0003 mL/L to 5 mL/L at the time of ejection from the ejection port.

エアロゾルデポジションのプロセスは、通常は常温で実施され、微粒子材料の融点より十分に低い温度、すなわち摂氏数100度以下で構造物の形成が可能である。本願明細書において「常温」とは、セラミックスの焼結温度に対して著しく低い温度で、実質的には0~100℃の室温環境をいう。本願明細書において「粉体」とは、前述した微粒子が自然凝集した状態をいう。 The process of aerosol deposition is usually carried out at ambient temperature and allows the formation of structures at temperatures well below the melting point of the particulate material, ie several hundred degrees Celsius or less. In the specification of the present application, "normal temperature" means a room temperature environment of substantially 0 to 100° C., which is significantly lower than the sintering temperature of ceramics. In the specification of the present application, "powder" refers to a state in which the fine particles described above are naturally agglomerated.

本発明をさらに以下の実施例により説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。 The invention is further illustrated by the following examples, but the invention is not limited to these examples.

実施例で用いた構造物の原料として、以下の表に示されるものを用意した。

Figure 0007115582000001
Materials shown in the table below were prepared as raw materials for the structures used in the examples.
Figure 0007115582000001

表中、メジアン径(D50(μm))とは、各原料の粒子径の累積分布における50%の径である。各粒子の径は、円形近似にて求めた直径を用いた。 In the table, the median diameter (D50 (μm)) is the diameter of 50% in the cumulative distribution of particle diameters of each raw material. For the diameter of each particle, the diameter determined by circular approximation was used.

これらの原料と、製膜条件(キャリアガスの種類及び流量など)との組み合わせを変化させて基材上に構造物を備えた複数のサンプルを作製した。得られたサンプルについて標準プラズマ試験1~3後の耐パーティクル性の評価を行った。なお、この例では、サンプルの作製にはエアロゾルデポジション法を用いている。 A plurality of samples having structures on substrates were produced by changing combinations of these raw materials and film forming conditions (type and flow rate of carrier gas, etc.). The obtained samples were evaluated for particle resistance after standard plasma tests 1 to 3. Note that, in this example, the aerosol deposition method is used to prepare the sample.

Figure 0007115582000002
Figure 0007115582000002

表に示すように、キャリアガスには、窒素(N)又はヘリウム(He)が用いられる。エアロゾルは、エアロゾル発生器内において、キャリアガスと原料粉体(原料微粒子)とが混合されることで得られる。得られたエアロゾルは、圧力差によってエアロゾル発生器に接続されたノズルから、製膜チャンバーの内部に配置された基材に向けて噴射される。この際、製膜チャンバー内の空気は真空ポンプによって外部に排気されている。 As shown in the table, the carrier gas is nitrogen ( N2 ) or helium (He). Aerosol is obtained by mixing carrier gas and raw material powder (raw material fine particles) in an aerosol generator. The resulting aerosol is sprayed from a nozzle connected to an aerosol generator by a pressure difference toward a substrate placed inside the film-forming chamber. At this time, the air in the film-forming chamber is exhausted to the outside by a vacuum pump.

サンプル
以上のようにして得られたサンプル1~6の構造物のそれぞれは、主成分としてYAGの多結晶体を含み、その多結晶体における平均結晶子サイズは、いずれも30nm未満であった。
Samples Each of the structures of Samples 1 to 6 obtained as described above contained YAG polycrystals as a main component, and the average crystallite size of the polycrystals was all less than 30 nm.

なお、結晶子サイズの測定には、XRDを用いた。すなわち、XRD装置として「X‘PertPRO/パナリティカル製」を使用した。XRDの測定条件として、特性X線はCuKα(λ=1.5418Å)、管電圧45kV、管電流40mA、Step Size 0.0084°、Time per Step 80秒以上、とした。平均結晶子サイズとして、上述のシェラーの式による結晶子サイズを算出した。シェラーの式中のKの値として0.94を用いた。 XRD was used to measure the crystallite size. That is, "X'PertPRO/manufactured by Panalytical" was used as the XRD apparatus. The XRD measurement conditions were a characteristic X-ray of CuKα (λ=1.5418 Å), a tube voltage of 45 kV, a tube current of 40 mA, a Step Size of 0.0084°, and a Time per Step of 80 seconds or more. As the average crystallite size, the crystallite size was calculated according to the above Scherrer formula. A value of 0.94 was used as the value of K in the Scherrer formula.

基材上のYAGの結晶相の主成分の測定は、XRDにより行なった。XRD装置として「X‘PertPRO/パナリティカル製」を使用した。XRDの測定条件として、特性X線はCuKα(λ=1.5418Å)、管電圧45kV、管電流40mA、Step Size 0.0084°、Time per Step 80秒以上、とした。主成分の算出にはXRDの解析ソフト「High Score Plus/パナリティカル製」を使用した。ICDDカード記載の準定量値(RIR=Reference Intensity Ratio)を用いて、回折ピークに対してピークサーチを行った際に求められる相対強度比により算出した。なお、積層構造物である場合における、YAGの多結晶の主成分の測定においては、薄膜XRDにより、最表面から1μm未満の深さ領域の測定結果を用いることが望ましい。 XRD was used to measure the main component of the YAG crystal phase on the substrate. As the XRD device, "X'PertPRO/manufactured by Panalytical" was used. The XRD measurement conditions were a characteristic X-ray of CuKα (λ=1.5418 Å), a tube voltage of 45 kV, a tube current of 40 mA, a Step Size of 0.0084°, and a Time per Step of 80 seconds or more. XRD analysis software "High Score Plus/manufactured by Panalytical" was used to calculate the main components. Using the semi-quantitative value (RIR=Reference Intensity Ratio) described in the ICDD card, it was calculated from the relative intensity ratio obtained when performing a peak search for diffraction peaks. In the measurement of the polycrystalline main component of YAG in the case of a laminated structure, it is desirable to use the measurement result of a depth region of less than 1 μm from the outermost surface by thin film XRD.

標準プラズマ試験
また、これらのサンプル1~6について、上記した条件の標準プラズマ試験1~3を行い、当該試験後の耐パーティクル性の評価を以下の手順で行った。ICP-RIE装置には「Muc-21 Rv-Aps-Se/住友精密工業製」を使用した。標準プラズマ試験1~3に共通で、チャンバー圧力は0.5Pa、プラズマ曝露時間は1時間とした。この条件により形成されたプラズマ雰囲気に、サンプル表面が曝露されるように、サンプルを、誘導結合型反応性イオンエッチング装置に備えられた静電チャックで吸着されたシリコンウエハ上に配置した。
Standard Plasma Test Further, these samples 1 to 6 were subjected to the standard plasma tests 1 to 3 under the conditions described above, and the particle resistance after the tests was evaluated by the following procedure. As the ICP-RIE apparatus, "Muc-21 Rv-Aps-Se/manufactured by Sumitomo Seimitsu Kogyo Co., Ltd." was used. Common to standard plasma tests 1 to 3, the chamber pressure was 0.5 Pa and the plasma exposure time was 1 hour. A sample was placed on a silicon wafer attracted by an electrostatic chuck provided in an inductively coupled reactive ion etching apparatus so that the sample surface was exposed to the plasma atmosphere formed under these conditions.

インデンテーション硬度の測定
極微小押し込み硬さ試験(ナノインデンテーション)により、基材上の構造物のインデンテーション硬度を以下の手順で評価した。極微小押し込み硬さ試験器(ナノインデンター)として「ENT-2100/エリオニクス製」を使用した。極微小押し込み硬さ試験の条件として、圧子はバーコビッチ圧子を用い、試験モードは押し込み深さ設定試験とし、押し込み深さは200nmとした。インデンテーション硬さ(押し込み硬さ)HITを測定した。HITの測定箇所は構造物表面上でランダムに設定し、測定点数は少なくとも25点以上とした。測定した25点以上のHITの平均値を硬度とした。結果は表2に示されるとおりであった。
Measurement of Indentation Hardness The indentation hardness of the structure on the base material was evaluated by the following procedure by a micro-indentation hardness test (nanoindentation). "ENT-2100/manufactured by Elionix" was used as a micro-indentation hardness tester (nanoindenter). As the conditions for the ultra-micro indentation hardness test, a Berkovich indenter was used as the indenter, the test mode was an indentation depth setting test, and the indentation depth was 200 nm. The indentation hardness (indentation hardness) HIT was measured. The HIT measurement points were set randomly on the surface of the structure, and the number of measurement points was at least 25 points. The average value of HIT at 25 or more measured points was defined as hardness. The results were as shown in Table 2.

フッ素の侵入深さの測定
標準プラズマ試験1~3後のサンプル2、4、5、及び6の表面について、X線光電子分光法(XPS)を用いて、イオンスパッタを用いた深さ方向分析により、スパッタ時間に対するフッ素(F)原子の原子濃度(%)を測定した。続いて、スパッタ時間を深さに換算するため、イオンスパッタによりスパッタされた箇所とスパッタされていない箇所の段差(s)を触針式表面形状測定器で測定した。段差(s)とXPS測定に用いた全スパッタ時間(t)よりスパッタ単位時間に対する深さ(e)をe=s/tにより算出し、スパッタ単位時間に対する深さ(e)を用いてスパッタ時間を深さに換算した。最後に、サンプル表面からの深さと、その深さ位置でのフッ素(F)原子濃度(%)を算出した。
Depth profiling analysis using X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) using ion sputtering for the surfaces of samples 2, 4, 5, and 6 after standard plasma tests 1-3. , the atomic concentration (%) of fluorine (F) atoms with respect to the sputtering time was measured. Subsequently, in order to convert the sputtering time to the depth, the step (s) between the portion sputtered by ion sputtering and the portion not sputtered was measured with a stylus surface profiler. From the step (s) and the total sputtering time (t) used in the XPS measurement, the depth (e) for the unit time of sputtering is calculated by e=s/t, and the depth (e) for the unit time of sputtering is used to determine the sputtering time. was converted to depth. Finally, the depth from the sample surface and the fluorine (F) atomic concentration (%) at that depth position were calculated.

標準プラズマ試験1~3後の構造物表面からの深さとフッ素原子濃度が以下の表に示されるとおりであった。
標準プラズマ試験1後:

Figure 0007115582000003
標準プラズマ試験2後:
Figure 0007115582000004
標準プラズマ試験3後:
Figure 0007115582000005
The depth from the structure surface and fluorine atomic concentration after standard plasma tests 1-3 were as shown in the table below.
After standard plasma test 1:
Figure 0007115582000003
After standard plasma test 2:
Figure 0007115582000004
After standard plasma test 3:
Figure 0007115582000005

また、上記データをグラフとして示せば、図2~4のとおりとなる。 Graphs of the above data are shown in FIGS.

SEM像
標準プラズマ試験1~3後の構造物の表面のSEM像を次のように撮影した。すなわち、走査型電子顕微鏡(Sccaning Electron Microscope;SEM)を用い、プラズマ曝露面の腐食状態より評価した。SEMは「SU-8220/日立製作所製」を使用した。加速電圧は3kVとした。結果の写真は、図5に示されるとおりであった。
SEM Images SEM images of the surfaces of structures after standard plasma tests 1-3 were taken as follows. That is, using a scanning electron microscope (SEM), evaluation was made from the corroded state of the plasma-exposed surface. The SEM used was "SU-8220/manufactured by Hitachi Ltd.". The acceleration voltage was set to 3 kV. A photograph of the result was as shown in FIG.

結果の評価
表2に示されるように、構造物のインデンテーション硬度が8.4GPaと、8.5GPaよりも小さいサンプル6では標準プラズマ試験1~3のいずれの条件においてもプラズマ腐食の影響が大きく、プラズマ試験後の構造物の表面はクレーター状の大きな凹部と、その凹部に重畳した微細な凹凸が多数確認され、耐パーティクル性が低いことが分かる。
As shown in the result evaluation table 2, the indentation hardness of the structure is 8.4 GPa, and the sample 6, which is smaller than 8.5 GPa, has a large effect of plasma corrosion under any condition of the standard plasma tests 1 to 3. , On the surface of the structure after the plasma test, large crater-like depressions and many fine irregularities superimposed on the depressions were confirmed, indicating that the particle resistance is low.

一方、構造物のインデンテーション硬度が10.6GPaであり、10GPaよりも大きいサンプル5では、標準プラズマ試験1および2後にはクレーター状の大きな凹部は複数形成されたものの、サンプル6と比較すると凹部に重畳した微細な凹凸はほとんどなく、また標準プラズマ試験3での腐食も緩やかであって、耐パーティクル性を備えていることが分かる。 On the other hand, in Sample 5, whose indentation hardness of the structure is 10.6 GPa, which is greater than 10 GPa, multiple large crater-shaped depressions were formed after the standard plasma tests 1 and 2, but compared to Sample 6, the number of depressions increased. There are almost no superimposed fine irregularities, and the corrosion in the standard plasma test 3 is moderate, indicating that it has particle resistance.

構造物のインデンテーション硬度がそれぞれ13.8GPaおよび13.1GPaと、13GPaよりも大きいサンプル2および4では、標準プラズマ試験1および2後にはプラズマ曝露でのクレーター状の大きな凹部がわずかに確認されただけであった。また、標準プラズマ試験3後には腐食がほとんど見られず、極めて高い耐パーティクル性を備えていることが分かる。 In Samples 2 and 4, where the indentation hardness of the structures is 13.8 GPa and 13.1 GPa, respectively, and greater than 13 GPa, a few large crater-like depressions on plasma exposure were observed after standard plasma tests 1 and 2. was only In addition, almost no corrosion was observed after the standard plasma test 3, indicating extremely high particle resistance.

CHFガスを用いた標準プラズマ試験1後では、サンプル2、4、及び5については、表面から30nmの深さでのフッ素原子濃度F130nmがそれぞれ0%、0.26%、1.33%であり、いずれも3%未満であった。また、表面から20nmの深さでのフッ素原子濃度F120nmはそれぞれ、0.35%、0%、1.97%であり、いずれも4%未満であった。サンプル2、4、及び5においては、構造物内部におけるプラズマ腐食の影響が少ないことが分かった。また、サンプル2、4ではF130nmおよびF120nmのいずれもが1%以下であり、構造物内部へのプラズマ腐食の影響が特に少ないことが分かる。 After standard plasma test 1 with CHF 3 gas, the atomic fluorine concentration F1 30 nm at a depth of 30 nm from the surface is 0%, 0.26%, and 1.33% for samples 2, 4, and 5, respectively. and all were less than 3%. Also, the fluorine atom concentrations F1 20 nm at a depth of 20 nm from the surface were 0.35%, 0%, and 1.97%, respectively, all of which were less than 4%. Samples 2, 4, and 5 were found to be less affected by plasma corrosion inside the structure. Moreover, in Samples 2 and 4, both F1 30 nm and F1 20 nm are 1% or less, and it can be seen that the influence of plasma corrosion on the inside of the structure is particularly small.

これに対してサンプル6ではフッ素原子濃度F130nmが3.85%、フッ素原子濃度F120nmが4.97%と高く、構造物内部へのプラズマ腐食が確認された。 On the other hand, in sample 6, the fluorine atom concentration F1 30 nm was as high as 3.85% and the fluorine atom concentration F1 20 nm was as high as 4.97%, and plasma corrosion was confirmed inside the structure.

SFガスを用い、バイアス印加した標準プラズマ試験2後では、サンプル2、4、及び5については、表面から30nmの深さでのフッ素原子濃度F230nmがそれぞれ0%、0%、0.90%であり、いずれも2%未満であった。また、表面から15nmの深さでのフッ素原子濃度F215nmはそれぞれ、0%、0.37%、1.15%であり、いずれも3%未満であった。サンプル2、4、及び5においては、構造物内部におけるプラズマ腐食の影響が少ないことが分かった。また、サンプル2、及び4ではF230nmおよびF215nmのいずれもが1%以下であり、構造物内部へのプラズマ腐食の影響が特に少ないことが分かる。 After standard plasma test 2 with SF 6 gas and bias applied, fluorine atomic concentrations F 30 nm at a depth of 30 nm from the surface are 0%, 0%, and 0.90 for samples 2, 4, and 5, respectively. %, all less than 2%. Also, the fluorine atom concentrations F2 15 nm at a depth of 15 nm from the surface were 0%, 0.37% and 1.15%, respectively, all of which were less than 3%. Samples 2, 4, and 5 were found to be less affected by plasma corrosion inside the structure. Moreover, in samples 2 and 4, both F2 30 nm and F2 15 nm are 1% or less, and it can be seen that the effect of plasma corrosion on the inside of the structure is particularly small.

これに対してサンプル6ではフッ素原子濃度F230nmが2.58%、フッ素原子濃度F215nmが3.11%と高く、構造物内部へのプラズマ腐食が確認された。 On the other hand, in sample 6, the fluorine atom concentration F2 30 nm was as high as 2.58% and the fluorine atom concentration F2 15 nm was as high as 3.11%, confirming plasma corrosion inside the structure.

SFガスを用い、バイアス印加なしでの標準プラズマ試験3後では、サンプル2、及び4については、表面から20nmの深さでのフッ素原子濃度F320nmがそれぞれ0.55%、0.45%であり、いずれも1%以下であった。また、表面から10nmの深さでのフッ素原子濃度F310nmはそれぞれ、0.83%、1.32%であり、いずれも2%以下であった。サンプル2、及び4においては、構造物内部におけるプラズマ腐食の影響が特に少ないことが分かった。 After standard plasma test 3 with SF 6 gas and no bias applied, the fluorine atomic concentration F 20 nm at a depth of 20 nm from the surface is 0.55% and 0.45% for samples 2 and 4, respectively. , all of which were 1% or less. Also, the fluorine atom concentrations F3 10 nm at a depth of 10 nm from the surface were 0.83% and 1.32%, respectively, both of which were 2% or less. It was found that samples 2 and 4 were particularly less affected by plasma corrosion inside the structure.

サンプル5では、フッ素原子濃度F320nmが6.65%であり、8%未満であった。また、フッ素原子濃度F310nmが7.15%であり、9%未満であった。サンプル5では、サンプル2、及び4と比べると、構造物内部へのプラズマ腐食が確認された。 Sample 5 had a fluorine atom concentration F3 20 nm of 6.65%, which was less than 8%. Also, the fluorine atom concentration F3 10 nm was 7.15%, which was less than 9%. In sample 5, compared with samples 2 and 4, plasma corrosion inside the structure was confirmed.

これに対してサンプル6ではフッ素原子濃度F320nmが8.09%、フッ素原子濃度F310nmが9.03%と最も高く、構造物内部へのプラズマ腐食が大きいことが分かる。 On the other hand, in sample 6, the fluorine atom concentration F3 20 nm is 8.09% and the fluorine atom concentration F3 10 nm is 9.03%, which is the highest, indicating that the plasma corrosion inside the structure is large.

以上の結果を踏まえて、上記した表2において、標準プラズマ試験1~3のいずれでもプラズマ腐食の影響が少なかった場合を「◎」、標準プラズマ試験1~3のいずれか1つでプラズマ腐食の影響が少なかった場合を「〇」、標準プラズマ試験1~3のいずれの条件においてもプラズマ腐食の影響があった場合を「×」とする評価とした。 Based on the above results, in Table 2 above, "◎" indicates that the effect of plasma corrosion was small in any of the standard plasma tests 1 to 3, and plasma corrosion was observed in any one of the standard plasma tests 1 to 3. A case where the influence was small was evaluated as "O", and a case where the plasma corrosion had an influence under any of the conditions of the standard plasma tests 1 to 3 was evaluated as "X".

以上、本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明はこれらの記述に限定されるものではない。前述の実施の形態に関して、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本発明の特徴を備えている限り、本発明の範囲に包含される。例えば、構造物、基材などの形状、寸法、材質、配置などは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。また、前述した各実施の形態が備える各要素は、技術的に可能な限りにおいて組み合わせることができ、これらを組み合わせたものも本発明の特徴を含む限り本発明の範囲に包含される。 The embodiments of the present invention have been described above. However, the invention is not limited to these descriptions. Appropriate design changes made by those skilled in the art with respect to the above-described embodiments are also included in the scope of the present invention as long as they have the features of the present invention. For example, the shape, size, material, arrangement, etc. of the structure, base material, etc. are not limited to those exemplified and can be changed as appropriate. Moreover, each element provided in each of the above-described embodiments can be combined as long as it is technically possible, and a combination of these is also included in the scope of the present invention as long as it includes the features of the present invention.

10・・・複合構造物、15・・・基材、20・・・構造物、20a・・・構造物の表面 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10... Composite structure, 15... Base material, 20... Structure, 20a... Surface of structure

Claims (13)

基材と、前記基材上に設けられ、表面を有する構造物とを含む複合構造物であって、
前記構造物がYAl12を主成分として含み、前記構造物において前記主成分が占める割合が重量比で90%より大きく、かつそのインデンテーション硬度が13GPaより大である、耐パーティクル性が要求される環境において用いられる複合構造物。
A composite structure comprising a substrate and a structure provided on the substrate and having a surface,
The structure contains Y 3 Al 5 O 12 as a main component, the proportion of the main component in the structure is greater than 90% by weight, and the indentation hardness is greater than 13 GPa, the particle resistance Composite structures used in environments where
前記主成分が占める割合が重量比で100%である、請求項1記載の複合構造物。2. The composite structure according to claim 1, wherein the main component accounts for 100% by weight. 前記インデンテーション硬度が、20GPa以下である、請求項1又は2に記載の複合構造物。 3. The composite structure according to claim 1 or 2 , wherein said indentation hardness is 20 GPa or less. 前記構造物の平均結晶子サイズが、50nm未満である、請求項1~3のいずれか一項に記載の複合構造物。 A composite structure according to any one of claims 1 to 3, wherein said structure has an average crystallite size of less than 50 nm. 標準プラズマ試験1後における、前記構造物の表面から30nmの深さでのフッ素原子濃度F130nmが3%未満、または、前記表面から20nmの深さでのフッ素原子濃度F120nmが4%未満、の少なくともいずれかを満たす、請求項1~のいずれか一項に記載の複合構造物。 After the standard plasma test 1, the fluorine atomic concentration F1 30 nm at a depth of 30 nm from the surface of the structure is less than 3%, or the fluorine atomic concentration F1 20 nm at a depth of 20 nm from the surface is less than 4%, The composite structure according to any one of claims 1 to 4 , satisfying at least one of 前記フッ素原子濃度F130nmまたは、前記フッ素原子濃度F120nmの少なくともいずれかが2%以下である、請求項に記載の複合構造物。 6. The composite structure according to claim 5 , wherein at least one of said fluorine atom concentration F1 30 nm and said fluorine atom concentration F1 20 nm is 2% or less. 標準プラズマ試験2後における、前記構造物の表面から30nmの深さでのフッ素原子濃度F230nmが2%未満、または、前記表面から15nmの深さでのフッ素原子濃度F215nmが3%未満、の少なくともいずれかを満たす、請求項1~のいずれか一項に記載の複合構造物。 After the standard plasma test 2, the fluorine atomic concentration F2 30nm at a depth of 30nm from the surface of the structure is less than 2%, or the fluorine atomic concentration F2 15nm at a depth of 15nm from the surface is less than 3%, The composite structure according to any one of claims 1 to 4 , satisfying at least one of 前記フッ素原子濃度F230nmが1%以下、または、前記フッ素原子濃度F215nmが2%以下、の少なくともいずれかを満たす、請求項に記載の複合構造物。 8. The composite structure according to claim 7 , wherein at least one of the fluorine atom concentration F2 30 nm is 1% or less, or the fluorine atom concentration F2 15 nm is 2% or less. 標準プラズマ試験3後における、前記構造物の表面から20nmの深さでのフッ素原子濃度F320nmが8%未満、または、前記表面から10nmの深さでのフッ素原子濃度F310nmが9%未満、の少なくともいずれかを満たす、請求項1~のいずれか一項に記載の複合構造物。 After standard plasma test 3, the fluorine atomic concentration F3 20nm at a depth of 20nm from the surface of the structure is less than 8%, or the fluorine atomic concentration F3 10nm at a depth of 10nm from the surface is less than 9%, The composite structure according to any one of claims 1 to 4 , satisfying at least one of 前記フッ素原子濃度F320nmが7%以下、または、前記フッ素原子濃度F310nmが8%以下、の少なくともいずれかを満たす、請求項に記載の複合構造物。 10. The composite structure according to claim 9 , wherein at least one of the fluorine atom concentration F3 20 nm is 7% or less, or the fluorine atom concentration F3 10 nm is 8% or less. 前記フッ素原子濃度F320nmが1%以下、または、前記フッ素原子濃度F310nmが2%以下、の少なくともいずれかを満たす、請求項に記載の複合構造物。 10. The composite structure according to claim 9 , wherein at least one of the fluorine atom concentration F3 20 nm is 1% or less, or the fluorine atom concentration F3 10 nm is 2% or less. 半導体製造装置用部材である、請求項1~11に記載の複合構造物。 The composite structure according to any one of claims 1 to 11, which is a member for semiconductor manufacturing equipment. 請求項1~12のいずれか一項に記載の複合構造物を備えた、半導体製造装置。
A semiconductor manufacturing apparatus comprising the composite structure according to any one of claims 1 to 12 .
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