JPH08250467A - 半導体基板のプラズマ処理用ベルジャー - Google Patents

半導体基板のプラズマ処理用ベルジャー

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JPH08250467A
JPH08250467A JP6216488A JP21648894A JPH08250467A JP H08250467 A JPH08250467 A JP H08250467A JP 6216488 A JP6216488 A JP 6216488A JP 21648894 A JP21648894 A JP 21648894A JP H08250467 A JPH08250467 A JP H08250467A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
bell jar
alumina
aluminum nitride
ceramic
semiconductor substrate
Prior art date
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Pending
Application number
JP6216488A
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English (en)
Inventor
Yoshiaki Tatsumi
良昭 辰己
Seiichiro Miyata
征一郎 宮田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
MIYATA GIKEN KK
SOUZOU KAGAKU KK
SOZO KAGAKU KK
Original Assignee
MIYATA GIKEN KK
SOUZOU KAGAKU KK
SOZO KAGAKU KK
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 半導体基板のプラズマエッチング、プラズマ
CVD等のプラズマ処理に使用するベルジャーの構造に
関わる。 【構成】 骨材としてアルミナあるいは窒化アルミニウ
ムの粉末あるいは繊維を用い、該骨材を、加熱によって
アルミナあるいは窒化アルミニウムを生成する無機バイ
ンダーを使ってベルジャー内面に被覆して加熱、固着さ
せてなることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体基板のプラズマ
処理用ベルジャーに係わり、さらに詳しくは、シリコン
ウエハー等の半導体基板のプラズマエッチング、プラズ
マCVD等のプラズマ処理に使用するベルジャーの構造
に関わるものである。
【0002】
【従来の技術】シリコンウエハー等の半導体基板のプラ
ズマ処理に使用する真空容器には、通常、石英ベルジャ
ーが使用されているが、この石英ベルジャーに関して次
のような問題がある。一つはプラズマガスによるベルジ
ャー内面の損傷の問題である。これは、プラズマ処理の
中で、特に誘導型のプラズマを使用する場合、石英ベル
ジャーの内面が直接プラズマ雰囲気に晒され、プラズマ
ガスによってエッチングを受けて損傷する問題である。
誘導型のプラズマは現在プラズマ処理の主流を占めてお
り、これは重要な問題である。もう一つは、プラズマガ
スから発生する紫外線が透明なベルジャーを透過して外
に漏れる問題である。紫外線は人体に有害で、皮膚ガン
の誘因となる。
【0003】
【発明が解決する課題】本発明は、かかる状況に鑑みて
なされたもので、上記したベルジャーの損傷の問題と紫
外線の漏洩の問題を同時に解決できる新しい構造のベル
ジャーを提供せんとするものである。
【0004】
【課題を解決するための手段】上記課題は次の構造によ
って解決される。すなわち、 1. 骨材としてアルミナあるいは窒化アルミニウムの
粉末あるいは繊維を用い、該骨材を、加熱によってアル
ミナあるいは窒化アルミニウムを生成する無機バインダ
ーを使ってベルジャー内面に被覆して加熱、固着させて
なることを特徴とする半導体基板のプラズマ処理用ベル
ジャー。 2. ベルジャー内面にアルミナあるいは窒化アルミニ
ウムの繊維を使った円筒状、あるいはフランジ付の円筒
状成形体が嵌入された構造であって、該成形体の内面に
アルミナあるいは窒化アルミニウムの粉末あるいは繊維
が、加熱によってアルミナあるいは窒化アルミニウムを
生成する無機バインダーを使って被覆され、加熱、固着
されてなることを特徴とする半導体基板のプラズマ処理
用ベルジャー。 3. ベルジャー内面に、アルミナあるいは窒化アルミ
ニウムの粉末あるいは繊維の円筒状、あるいはフランジ
付の円筒状仮焼体が嵌入された構造であって該仮焼体の
内面にアルミナあるいは窒化アルミニウムの粉末あるい
は繊維が、加熱によってアルミナあるいは窒化アルミニ
ウムを生成する無機バインダーを使って被覆され、加
熱、固着されてなることを特徴とする半導体基板のプラ
ズマ処理用ベルジャー。 4. ベルジャー内面に形成した電気絶縁性溶射層の表
面に、アルミナあるいは窒化アルミニウムの粉末あるい
は繊維を、加熱によってアルミナあるいは窒化アルミニ
ウムを生成する無機バインダーを使って被覆し、加熱、
固着してなることを特徴とする半導体基板のプラズマ処
理用ベルジャー。 5. ベルジャー外表面に、電気絶縁性のセラミック粉
末あるいは繊維を無機バインダーを使って被覆、固着さ
せてなることを特徴とする半導体基板のプラズマ処理用
ベルジャー。 6. ベルジャー外表面に電気絶縁性の無機繊維のシー
トを巻着し、無機バインダーで外表面に固着させてなる
ことを特徴とする半導体基板のプラズマ処理用ベルジャ
ー。
【0005】
【作用】アルミナ、窒化アルミニウムあるいはこれらの
化合物のアロンセラミック(ALON)はSiやSi
のエッチングに用いる弗素系(CF等)のプラズ
マガスに侵されにくい性質がある。そこで本発明はこれ
らのセラミックをベルジャーのエッチング面に被覆して
ベルジャーを保護することをその趣旨とするものであ
る。被膜はベルジャーに直接被覆しても良いが、ベルジ
ャーの内面に嵌合できる寸法の円筒状、あるいはこれに
フランジのついた円筒状のセラミック繊維の成形体の内
面にこれらの被膜を形成してもよい。また、セラミック
繊維の成形体のかわりにセラミックの仮焼体を用いても
よい。また、ベルジャーの内面にセラミックを溶射し、
この溶射膜の上に被膜を形成させたものでもよい。これ
らの場合、ベルジャーに直接被覆する場合に比べて厚い
被膜を形成できる利点がある。被膜を形成させる担体と
して、セラミック繊維の成形体、セラミックの仮焼体、
あるいはセラミック溶射膜を用いる場合、セラミック材
料はいずれもアルミナ、窒化アルミニウムあるいはこれ
らの化合物のアロンセラミックが望ましく、とりわけア
ルミナ、窒化アルミニウムが好ましい。これ以外の材料
の場合、エッチングされてプラズマ雰囲気を汚染するこ
とがあり好ましくない。セラミック繊維の成形体は、上
記したセラミックの繊維を使って所定の形状に加工した
ものを意味し、いったんこれらの繊維の織布、不織布、
シート、ペーパー類に加工したものを用いて円筒状ある
いはフランジつき円筒状に成形加工したものを使用して
もよいし、また、最初から所定形状に成型加工したもの
を用いてもよい。セラミックの仮焼体は、上記したセラ
ミックの粉末、繊維を所定形状に成形した後、仮焼結し
たものである。アルミナ、窒化アルミ、アロンセラミッ
クはそれぞれ単独で、あるいは適宜混合して使用しても
よい。仮焼結温度は形状が保持できる程度の温度で十分
である。特に収縮の少ない低温焼結のものでは焼結後の
寸法修正のための加工が省略あるいは大幅に省略できる
利点がある。被膜の形成は、アルミナ、窒化アルミニウ
ムあるいはアロンセラミックの粉末あるいは繊維を無機
バインダーと混合して所定面に被覆し、加熱して固化さ
せる方法が有効である。無機バインダーには加熱によっ
てアルミナあるいは窒化アルミニウムを形成して固化す
るものが好ましく、アルミナゾル、アルミニウムアルコ
キシド、あるいはアルミニウム系の無機ポリマーを使用
できる。上記以外のバインダー、例えば、リン酸塩系、
ケイ酸塩系、クロム酸系バインダー等ではエッチングさ
れてプラズマ雰囲気を汚染することがあり、好ましくな
い。加熱温度は、アルミナゾルでは概ね650℃程度で
じゅうぶんである。アルコキシド、あるいは無機ポリマ
ーでは300〜400℃程度でよい。骨材(粉末、繊
維)とバインダーの割合は、被膜を形成しやすい粘度に
なるように適宜選択してよい。セラミック繊維成形体、
仮焼体、溶射被膜と上記した被膜との密着強度を高くす
るためには被膜を形成させるこれらの担体は多孔質の方
がよい。また、ベルジャーに直接被覆する場合は、ベル
ジャーの被覆面は粗面に荒らすことが好ましい。この様
にしてベルジャーの内側に形成した被膜はエッチング防
止と共に同時に紫外線の遮断にも有効で両方の問題を同
時に解決できる。また、紫外線の遮断だけを目的にする
場合は、ベルジャー外表面に、電気絶縁性のセラミック
粉末あるいは繊維を無機バインダーを使って被覆、固着
させることによって目的を達成できる。あるいはベルジ
ャー外表面に電気絶縁性の無機繊維のシートを巻着し、
無機バインダーでベルジャー外表面に固着させればよ
い。この場合、使用するセラミックの材質には特別な制
約はなく、電気絶縁性であればいかなるセラミックでも
使用でき、また、バインダーも上記した内面被覆の場合
のバインダーの他にリン酸塩系からケイ酸塩系、クロム
酸系等々にいたるまで、幅広く選択できる。なお本発明
ベルジャーは、半導体基板のプラズマエッチング処理、
プラズマCVD処理用途のみならず、その他ベルジャー
がエッチングによって損傷を受ける処理用途および紫外
線の漏洩が問題になっている処理用途全般に適用可能で
ある。
【0006】
【実施例】
実施例1(ベルジャーに直接被覆した構造) 図1に本実施例の構造を示す。1はベルジャー、2はセ
ラミック被膜である。円筒部の外形φ273mm、厚さ
6mm,フランジ部の外形φ400mmの石英ベルジャ
ーの円筒部内面、およびフランジ部のφ350mmの範
囲(真空シール面以外の面)を#250の粗さのダイヤ
モンドペーパーで粗面化したのち、次の組成のセラミッ
クペーストを50〜100ミクロン厚さ塗布した。ま
た、エッチングテスト用として外形φ50mm、厚さ5
mmの溶融石英の円盤を用意し、この円盤にも同じ条件
で同じ厚さのセラミックペーストを塗布した。 ペーストの組成 10ミクロン以下の粒径のALN粉末(水不活性化処理済):20重量部 アルミナゾル液 :13重量部 常温で乾燥後さらに110℃で1時間乾燥し、650℃
に5時間で昇温して3時間保持して炉冷した。薄いベー
ジュ色のALN−AL混合被膜が得られた。被膜
に割れ、剥離はなかった。 <エッチングテスト>セラミック被膜の耐エッチング性
をテストするために上記外形φ50mm、厚さ5mmの
エッチングテスト用の円盤を誘導型RFプラズマエッチ
ング装置のベルジャーの中にセットして、この円盤にエ
ッチング用のプラズマガスを集中的に照射してエッチン
グテストした。エッチングガスとしてはCFを使用し
た。延べ時間10時間照射したが被膜のエッチングはほ
とんど認められなかったoまた、被膜の割れ、剥離も認
められなかった。一方セラミックを被覆してない溶融石
英の円盤では表面が激しくエッチングされた。本発明の
セラミック被膜は弗素系のエッチングガスには極めて優
れた耐蝕性があることが判明した。 <実使用テスト>上記処理した石英ベルジャーを実際の
エッチング装置に使用し、延べ時間90時間稼働させて
いるがセラミック被膜の割れ、剥離は発生していない。
また、被膜のエッチングはほとんど認められない。ま
た、紫外線は被膜で遮断できることが確認できた。 実施例2(セラミック繊維の成型体を嵌合した構造) 図2に本実施例の構造を示す。1はベルジャー、2はセ
ラミック被膜、3はセラミック繊維成形体である。セラ
ミック繊維成形体は、厚さ2mmの高純度アルミなの不
織布を用い、これをベルジヤー内面に巻着して形を整え
たのち、不織布にアルミナゾルを含浸させ、乾燥した
後、これを650℃で焼結したものである。セラミック
被膜は、窒化アルミニウムの粉末(−10ミクロン)2
重量部とアルミニウムアルコキシド溶液1.5重量部を
混ぜたものを上記成形体に含浸被覆(概ね50ミクロン
程度)したものを400℃で3時間加熱して形成したも
のである。被膜の割れ、剥離はまったく認められなかっ
た。 実施例3(セラミック仮焼体を嵌合した構造) 図3に本実施例の構造を示す。1はベルジャー、2はセ
ラミック被膜、4はセラミック仮焼体である。セラミッ
ク仮焼体は、高純度アルミナ粉末を鋳込み成形で図のよ
うなフランジ付の形状に成形し、乾燥した後、900℃
に仮焼したものである。セラミック被膜は、下記組成の
ペーストを仮焼体の内面に含浸被覆(概ね200ミクロ
ン程度)し、650℃で3時間加熱して形成した。 ペーストの組成 高純度アルミナ粉末(−10ミクロン) : 2 重量部 アルミナゾル : 1 重量部 被膜に割れは認められなかった。 実施例4(ベルジャーにセラミックを溶射した構造) 図4に本実施例の構造を示す。1はベルジャー、2はセ
ラミック被膜、5はセラミック溶射膜である。セラミッ
ク溶射膜は高純度アルミナを約50ミクロン溶射したも
のである。セラミック被膜は、実施例1の組成のペース
トを溶射膜の内面に概ね50ミクロン程度被覆し、65
0℃で3時間加熱して形成した。被膜に割れは認められ
なかった。 実施例5(ベルジャー外表面にセラミックシートを巻着
した構造) 図5に本実施例の構造を示す。1はベルジャー、2はセ
ラミック被膜、6はセラミックシートを巻着したもので
ある。セラミックシートは厚さ50ミクロンのアルミナ
シートを使用し、これを粗面化したベルジャー外表面に
3回巻き付け、この上に下記組成の無機接着剤を塗布し
て常温硬化させた。 無機接着剤の組成 骨材(クロミア) 1.5重量部 リン酸第一アルミニウム溶液 1 重量部 硬化剤としてZnOを微量 常温硬化後、550℃で3時間加熱して結晶水を飛ばし
た。無機接着剤の層には割れ、剥離はまったく認められ
なかった。セラミックシートの巻着層は紫外線を完全に
遮断できた。
【0007】
【発明の効果】本発明は、以上詳記したように、石英ベ
ルジャー内面のエッチングによる損傷とエッチングガス
の汚染およびベルジャー内面から紫外線が外に漏洩する
のを防止することができるものであり、ベルジャーの耐
用寿命の延長と半導体基板のプラズマ処理の品質向上に
大きく寄与するものである。また、作業環境の安全、衛
生上の改善にも多大の貢献をなすものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1はベルジャーに直接セラミックを被覆した
構造の説明図。
【図2】図2はセラミック繊維の成型体を嵌合した構造
の説明図
【図3】図3はセラミック仮焼体を嵌合した構造の説明
【図4】図4はベルジャーにセラミックを溶射した構造
の説明図
【図5】図5はベルジャー外表面にセラミックシートを
巻着した構造の説明図
【符号の説明】
1…ベルジャー 2…セラミック被膜 3…セラミック繊維成形体 4…セラミック仮焼体 5…セラミック溶射膜 6…セラミックシート巻
着層

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 骨材としてアルミナあるいは窒化アルミ
    ニウムの粉末あるいは繊維を用い、該骨材を、加熱によ
    ってアルミナあるいは窒化アルミニウムを生成する無機
    バインダーを使ってベルジャー内面に被覆して加熱、固
    着させてなることを特徴とする半導体基板のプラズマ処
    理用ベルジャー。
  2. 【請求項2】 ベルジャー内面にアルミナあるいは窒化
    アルミニウムの繊維を使った円筒状、あるいはフランジ
    付の円筒状成形体が嵌入された構造であって、該成形体
    の内面にアルミナあるいは窒化アルミニウムの粉末ある
    いは繊維が、加熱によってアルミナあるいは窒化アルミ
    ニウムを生成する無機バインダーを使って被覆され、加
    熱、固着されてなることを特徴とする半導体基板のプラ
    ズマ処理用ベルジャー。
  3. 【請求項3】 ベルジャー内面に、アルミナあるいは窒
    化アルミニウムの粉末あるいは繊維の円筒状、あるいは
    フランジ付の円筒状仮焼体が嵌入された構造であって該
    仮焼体の内面にアルミナあるいは窒化アルミニウムの粉
    末あるいは繊維が、加熱によってアルミナあるいは窒化
    アルミニウムを生成する無機バインダーを使って被覆さ
    れ、加熱、固着されてなることを特徴とする半導体基板
    のプラズマ処理用ベルジャー。
  4. 【請求項4】 ベルジャー内面に形成した電気絶縁性溶
    射層の表面に、アルミナあるいは窒化アルミニウムの粉
    末あるいは繊維を、加熱によってアルミナあるいは窒化
    アルミニウムを生成する無機バインダーを使って被覆
    し、加熱、固着してなることを特徴とする半導体基板の
    プラズマ処理用ベルジャー。
  5. 【請求項5】 ベルジャー外表面に、電気絶縁性のセラ
    ミック粉末あるいは繊維を無機バインダーを使って被
    覆、固着させてなることを特徴とする半導体基板のプラ
    ズマ処理用ベルジャー。
  6. 【請求項6】 ベルジャー外表面に電気絶縁性の無機繊
    維のシートを巻着し、無機バインダーで外表面に固着さ
    せてなることを特徴とする半導体基板のプラズマ処理用
    ベルジャー。
JP6216488A 1994-08-08 1994-08-08 半導体基板のプラズマ処理用ベルジャー Pending JPH08250467A (ja)

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