JPH10236871A - 耐プラズマ部材 - Google Patents
耐プラズマ部材Info
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- JPH10236871A JPH10236871A JP4260497A JP4260497A JPH10236871A JP H10236871 A JPH10236871 A JP H10236871A JP 4260497 A JP4260497 A JP 4260497A JP 4260497 A JP4260497 A JP 4260497A JP H10236871 A JPH10236871 A JP H10236871A
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- JP
- Japan
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- plasma
- sintered body
- atmosphere
- gas
- halogen
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- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
- Drying Of Semiconductors (AREA)
- Physical Deposition Of Substances That Are Components Of Semiconductor Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】フッ素系や塩素系などのハロゲン系腐食性ガス
雰囲気下でプラズマに曝されたとしても腐食が少ない耐
プラズマ部材を提供する。 【解決手段】フッ素系や塩素系などの腐食性ガス雰囲気
下でプラズマに曝される耐プラズマ部材の表面を、気孔
率が３％以下のイットリウム・アルミニウム・ガーネッ
ト焼結体により形成するとともに、その表面を中心線平
均粗さ（Ｒａ）１μｍ以下とする。
雰囲気下でプラズマに曝されたとしても腐食が少ない耐
プラズマ部材を提供する。 【解決手段】フッ素系や塩素系などの腐食性ガス雰囲気
下でプラズマに曝される耐プラズマ部材の表面を、気孔
率が３％以下のイットリウム・アルミニウム・ガーネッ
ト焼結体により形成するとともに、その表面を中心線平
均粗さ（Ｒａ）１μｍ以下とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、フッ素系や塩素系
などのハロゲン系腐食性ガス雰囲気下で、優れた耐プラ
ズマ性を有する耐プラズマ部材に関するものであり、特
に、半導体製造装置の内壁材、監視窓、マイクロ波導入
窓、マイクロ波結合用アンテナ、あるいは静電チャック
やサセプタ等に好適に使用できるものである。
などのハロゲン系腐食性ガス雰囲気下で、優れた耐プラ
ズマ性を有する耐プラズマ部材に関するものであり、特
に、半導体製造装置の内壁材、監視窓、マイクロ波導入
窓、マイクロ波結合用アンテナ、あるいは静電チャック
やサセプタ等に好適に使用できるものである。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】従来、
半導体装置の製造工程において、半導体ウエハに成膜を
施すＣＶＤ装置やスパッタリング装置などの成膜装置
や、半導体ウエハに微細加工を施すエッチング装置など
の半導体製造装置では、高集積化を目的としてプラズマ
発生機構を備えたものが使用されている。
半導体装置の製造工程において、半導体ウエハに成膜を
施すＣＶＤ装置やスパッタリング装置などの成膜装置
や、半導体ウエハに微細加工を施すエッチング装置など
の半導体製造装置では、高集積化を目的としてプラズマ
発生機構を備えたものが使用されている。
【０００３】図５に電子サイクロトロン共鳴を用いたＣ
ＶＤ装置の概略図を示すように、マイクロ波発生室６１
と処理室６２とからなり、マイクロ波発生室６１と処理
室６２との境界には離壁となるマイクロ波導入窓６３を
有するとともに、処理室６２の外周には磁界を形成する
ためのコイル６４が配置されている。また、処理室６２
には成膜ガス及び雰囲気ガスを供給するためのガス供給
孔６５と、処理室６２内を真空にするためのガス排気孔
６６、及び処理室６２内の状況を確認するための監視窓
６７が形成してあり、処理室６２の内部には半導体ウエ
ハ５０を保持する機構として静電チャック７０が設置さ
れている。
ＶＤ装置の概略図を示すように、マイクロ波発生室６１
と処理室６２とからなり、マイクロ波発生室６１と処理
室６２との境界には離壁となるマイクロ波導入窓６３を
有するとともに、処理室６２の外周には磁界を形成する
ためのコイル６４が配置されている。また、処理室６２
には成膜ガス及び雰囲気ガスを供給するためのガス供給
孔６５と、処理室６２内を真空にするためのガス排気孔
６６、及び処理室６２内の状況を確認するための監視窓
６７が形成してあり、処理室６２の内部には半導体ウエ
ハ５０を保持する機構として静電チャック７０が設置さ
れている。
【０００４】上記静電チャック７０は円板状をした基体
７１からなり、該基体７１の内部には半導体ウエハ５０
を支持面７２に吸着保持するための吸着用電極７３が内
蔵されている。また、静電チャック７０の裏面にはヒー
タ７４を配置してあり、静電チャック７０の支持面７２
に保持した半導体ウエハ５０を均一に加熱するようにな
っている。
７１からなり、該基体７１の内部には半導体ウエハ５０
を支持面７２に吸着保持するための吸着用電極７３が内
蔵されている。また、静電チャック７０の裏面にはヒー
タ７４を配置してあり、静電チャック７０の支持面７２
に保持した半導体ウエハ５０を均一に加熱するようにな
っている。
【０００５】そして、このＣＶＤ装置により半導体ウエ
ハ５０に薄膜を形成するには、上記静電チャック７０の
支持面７２に半導体ウエハ５０を載置し、該ウエハ５０
と吸着用電極７３との間に電圧を印加することで静電吸
着力を発現させ、ウエハ５０を支持面７２に吸着保持さ
せるとともに、ガス排気孔６６より真空吸引して処理室
６２内を真空としたあと、ガス供給孔６５から成膜ガス
及び雰囲気ガスを処理室６２内に供給する。そして、マ
イクロ波発生室６１からマイクロ波導入窓６３を介して
マイクロ波を処理室６２内に導くとともに、コイル６４
に通電して磁界を発生させることにより高密度のプラズ
マを発生させ、このプラズマエネルギーによって成膜ガ
スを原子状態にまで分解し、半導体ウエハ５０上に堆積
させることで薄膜を形成するようになっていた。
ハ５０に薄膜を形成するには、上記静電チャック７０の
支持面７２に半導体ウエハ５０を載置し、該ウエハ５０
と吸着用電極７３との間に電圧を印加することで静電吸
着力を発現させ、ウエハ５０を支持面７２に吸着保持さ
せるとともに、ガス排気孔６６より真空吸引して処理室
６２内を真空としたあと、ガス供給孔６５から成膜ガス
及び雰囲気ガスを処理室６２内に供給する。そして、マ
イクロ波発生室６１からマイクロ波導入窓６３を介して
マイクロ波を処理室６２内に導くとともに、コイル６４
に通電して磁界を発生させることにより高密度のプラズ
マを発生させ、このプラズマエネルギーによって成膜ガ
スを原子状態にまで分解し、半導体ウエハ５０上に堆積
させることで薄膜を形成するようになっていた。
【０００６】ところで、この種の半導体製造装置では、
雰囲気ガスとして塩素系やフッ素系のハロゲン系腐食性
ガスが使用され、処理室６２の内壁材６８、監視窓６
７、マイクロ波導入窓６３、あるいは静電チャック７０
は、これらの腐食性ガス雰囲気下でプラズマに曝される
ことから、ハロゲン系腐食性ガスに対する耐プラズマ性
に優れることが要求されており、上記処理室６２の内壁
材６８、監視窓６７、マイクロ波導入窓６３、静電チャ
ック７０などの耐プラズマ部材を、アルミナ焼結体、窒
化珪素焼結体、窒化アルミニウム焼結体等のセラミック
焼結体やサファイアで形成したものがあった（特開平５
−２５１３６５号公報参照）。
雰囲気ガスとして塩素系やフッ素系のハロゲン系腐食性
ガスが使用され、処理室６２の内壁材６８、監視窓６
７、マイクロ波導入窓６３、あるいは静電チャック７０
は、これらの腐食性ガス雰囲気下でプラズマに曝される
ことから、ハロゲン系腐食性ガスに対する耐プラズマ性
に優れることが要求されており、上記処理室６２の内壁
材６８、監視窓６７、マイクロ波導入窓６３、静電チャ
ック７０などの耐プラズマ部材を、アルミナ焼結体、窒
化珪素焼結体、窒化アルミニウム焼結体等のセラミック
焼結体やサファイアで形成したものがあった（特開平５
−２５１３６５号公報参照）。
【０００７】しかしながら、ハロゲン系腐食性ガス雰囲
気下でプラズマに曝されると、アルミナ焼結体、窒化珪
素焼結体、窒化アルミニウム焼結体等のセラミック焼結
体やサファイアからなる耐プラズマ部材と言えどもプラ
ズマエネルギーによって腐食が徐々に進行し、セラミッ
クスの表面を構成する結晶粒子が脱粒するためにパーテ
ィクル汚染を生じていた。
気下でプラズマに曝されると、アルミナ焼結体、窒化珪
素焼結体、窒化アルミニウム焼結体等のセラミック焼結
体やサファイアからなる耐プラズマ部材と言えどもプラ
ズマエネルギーによって腐食が徐々に進行し、セラミッ
クスの表面を構成する結晶粒子が脱粒するためにパーテ
ィクル汚染を生じていた。
【０００８】そして、これらのパーティクルが半導体ウ
エハ５０や静電チャック７０の支持面２２に付着する
と、成膜精度に悪影響を与えるといった課題があった。
エハ５０や静電チャック７０の支持面２２に付着する
と、成膜精度に悪影響を与えるといった課題があった。
【０００９】しかも、上記耐プラズマ部材を構成するセ
ラミックスの表面にボイドが多数存在したり、表面の面
粗さが粗すぎると、プラズマエネルギーによって腐食が
さらに加速され、短期間で寿命となっていた。
ラミックスの表面にボイドが多数存在したり、表面の面
粗さが粗すぎると、プラズマエネルギーによって腐食が
さらに加速され、短期間で寿命となっていた。
【００１０】
【課題を解決するための手段】そこで、本発明は上記課
題に鑑み、フッ素系や塩素系などのハロゲン系腐食性ガ
ス雰囲気下でプラズマに曝される表面を、気孔率が３％
以下のイットリウム・アルミニウム・ガーネット焼結体
により形成するとともに、その表面を中心線平均粗さ
（Ｒａ）１μｍ以下として耐プラズマ部材を構成したも
のである。
題に鑑み、フッ素系や塩素系などのハロゲン系腐食性ガ
ス雰囲気下でプラズマに曝される表面を、気孔率が３％
以下のイットリウム・アルミニウム・ガーネット焼結体
により形成するとともに、その表面を中心線平均粗さ
（Ｒａ）１μｍ以下として耐プラズマ部材を構成したも
のである。
【００１１】また、本発明は上記イットリウム・アルミ
ニウム・ガーネット焼結体中に含まれている周期律表２
ａ族元素の酸化物及び酸化珪素の含有量を１５００ｐｐ
ｍ以下とすることにより、ハロゲン系腐食性ガスに対す
る耐プラズマ性をさらに高めたものであり、特にこの耐
プラズマ部材は半導体製造装置の監視窓、マイクロ波導
入窓、静電チャック、サセプタ、クランプ部材、処理室
の内壁材を構成するのに好適なものである。
ニウム・ガーネット焼結体中に含まれている周期律表２
ａ族元素の酸化物及び酸化珪素の含有量を１５００ｐｐ
ｍ以下とすることにより、ハロゲン系腐食性ガスに対す
る耐プラズマ性をさらに高めたものであり、特にこの耐
プラズマ部材は半導体製造装置の監視窓、マイクロ波導
入窓、静電チャック、サセプタ、クランプ部材、処理室
の内壁材を構成するのに好適なものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】即ち、本発明は、ハロゲン系腐食
性ガスに対する耐プラズマ材料について研究を重ねたと
ころ、イットリウム・アルミニウム・ガーネット焼結体
（以下、ＹＡＧ焼結体と称す）がアルミナ焼結体、窒化
珪素焼結体、窒化アルミニウム焼結体等のセラミック焼
結体やサファイアよりもハロゲン系腐食性ガス雰囲気下
での耐プラズマ性に極めて優れていることを見出し、ハ
ロゲン系腐食性ガス雰囲気下でプラズマに曝される耐プ
ラズマ部材の表面をＹＡＧ焼結体で形成したものであ
る。
性ガスに対する耐プラズマ材料について研究を重ねたと
ころ、イットリウム・アルミニウム・ガーネット焼結体
（以下、ＹＡＧ焼結体と称す）がアルミナ焼結体、窒化
珪素焼結体、窒化アルミニウム焼結体等のセラミック焼
結体やサファイアよりもハロゲン系腐食性ガス雰囲気下
での耐プラズマ性に極めて優れていることを見出し、ハ
ロゲン系腐食性ガス雰囲気下でプラズマに曝される耐プ
ラズマ部材の表面をＹＡＧ焼結体で形成したものであ
る。
【００１３】例えば、ハロゲン系腐食性ガスが塩素系ガ
スである場合、プラズマによりラジカル化された塩素ラ
ジカルはアルミナ焼結体、窒化アルミニウム焼結体、サ
ファイアなどと反応してＡｌ−Ｃｌ化合物を形成する
が、このＡｌ−Ｃｌ化合物は１２４℃の温度においても
１０ｔｏｒｒの蒸気圧を有する物質であるために絶えず
昇華し、表面で上記反応が進むために腐食が進行する。
スである場合、プラズマによりラジカル化された塩素ラ
ジカルはアルミナ焼結体、窒化アルミニウム焼結体、サ
ファイアなどと反応してＡｌ−Ｃｌ化合物を形成する
が、このＡｌ−Ｃｌ化合物は１２４℃の温度においても
１０ｔｏｒｒの蒸気圧を有する物質であるために絶えず
昇華し、表面で上記反応が進むために腐食が進行する。
【００１４】また、ハロゲン系腐食性ガスがフッ素系ガ
スである場合、プラズマによりラジカル化されたフッ素
ラジカルはアルミナ焼結体、窒化アルミニウム焼結体、
サファイアなどと反応してＡｌ−Ｆ化合物からなる保護
膜を形成するが、さらにプラズマエネルギーよって腐食
が進行する。
スである場合、プラズマによりラジカル化されたフッ素
ラジカルはアルミナ焼結体、窒化アルミニウム焼結体、
サファイアなどと反応してＡｌ−Ｆ化合物からなる保護
膜を形成するが、さらにプラズマエネルギーよって腐食
が進行する。
【００１５】これに対し、ＹＡＧ焼結体はフッ素系及び
塩素系のハロゲン系腐食性ガスに対して安定であること
から、塩素ラジカルやフッ素ラジカルとの反応が起こり
難く、腐食が少ない。
塩素系のハロゲン系腐食性ガスに対して安定であること
から、塩素ラジカルやフッ素ラジカルとの反応が起こり
難く、腐食が少ない。
【００１６】また、本発明は、ＹＡＧ焼結体がハロゲン
系腐食性ガス雰囲気下でのプラズマに対して優れた耐プ
ラズマ性を有すると言えども表面にボイドが多数存在し
たり、表面の面粗さが粗すぎると耐プラズマ性が大きく
低下することに着目し、ＹＡＧ焼結体の気孔率を３％以
下とするとともに、ハロゲン系腐食性ガス雰囲気下でプ
ラズマに曝される表面を中心線平均粗さ（Ｒａ）で１μ
ｍ以下とすれば、腐食の進行を大幅に抑えることがきる
ことを見出した。
系腐食性ガス雰囲気下でのプラズマに対して優れた耐プ
ラズマ性を有すると言えども表面にボイドが多数存在し
たり、表面の面粗さが粗すぎると耐プラズマ性が大きく
低下することに着目し、ＹＡＧ焼結体の気孔率を３％以
下とするとともに、ハロゲン系腐食性ガス雰囲気下でプ
ラズマに曝される表面を中心線平均粗さ（Ｒａ）で１μ
ｍ以下とすれば、腐食の進行を大幅に抑えることがきる
ことを見出した。
【００１７】即ち、ＹＡＧ焼結体の気孔率が３％より大
きかったり、表面の面粗さが中心線平均粗さ（Ｒａ）で
１μｍより大きくなると、プラズマに曝される表面には
多数の凹凸部が存在することになるため、凸部にプラズ
マエネルギーが集中して腐食を受け易くなるからであ
る。なお、ＹＡＧ焼結体の気孔率はアルキメデス法によ
り測定すれば良い。
きかったり、表面の面粗さが中心線平均粗さ（Ｒａ）で
１μｍより大きくなると、プラズマに曝される表面には
多数の凹凸部が存在することになるため、凸部にプラズ
マエネルギーが集中して腐食を受け易くなるからであ
る。なお、ＹＡＧ焼結体の気孔率はアルキメデス法によ
り測定すれば良い。
【００１８】さらに、ＭｇＯ、ＣａＯなどの周期律表２
ａ族の酸化物や酸化珪素はハロゲン系腐食性ガスと反応
し易く、これらがＹＡＧ焼結体に含まれていると腐食を
加速させることになる。その為、ＹＡＧ焼結体に含まれ
る周期律表２ａ族の酸化物や酸化珪素の含有量は合計で
１５００ｐｐｍ以下、さらに好ましくは１０００ｐｐｍ
以下とすることが良い。
ａ族の酸化物や酸化珪素はハロゲン系腐食性ガスと反応
し易く、これらがＹＡＧ焼結体に含まれていると腐食を
加速させることになる。その為、ＹＡＧ焼結体に含まれ
る周期律表２ａ族の酸化物や酸化珪素の含有量は合計で
１５００ｐｐｍ以下、さらに好ましくは１０００ｐｐｍ
以下とすることが良い。
【００１９】また、ＹＡＧ焼結体は耐プラズマ性に優れ
るだけでなく、高絶縁性でかつ透光性を有するととも
に、耐熱性にも優れている。
るだけでなく、高絶縁性でかつ透光性を有するととも
に、耐熱性にも優れている。
【００２０】その為、本発明の耐プラズマ部材をＣＶＤ
装置やスパッタリング装置などの成膜装置やエッチング
装置等の半導体製造装置用として使用すれば、寿命の長
い構成部品を提供することができるとともに、パーティ
クルの発生が殆どないため、成膜精度やエッチング精度
を高め、高品質の半導体を製造することができる。
装置やスパッタリング装置などの成膜装置やエッチング
装置等の半導体製造装置用として使用すれば、寿命の長
い構成部品を提供することができるとともに、パーティ
クルの発生が殆どないため、成膜精度やエッチング精度
を高め、高品質の半導体を製造することができる。
【００２１】ところで、本発明の耐プラズマ部材を構成
するＹＡＧ焼結体を製作するには、Ａｌ2 Ｏ3 粉末とＹ
2 Ｏ3 粉末とを数１の割合で混合して１０００〜１６０
０℃で仮焼したあと、これらを粉砕して平均粒子径０．
６〜１．２μｍ、ＢＥＴ比表面積２〜５ｍ2 ／ｇのＹＡ
Ｇ粉末を製作する。
するＹＡＧ焼結体を製作するには、Ａｌ2 Ｏ3 粉末とＹ
2 Ｏ3 粉末とを数１の割合で混合して１０００〜１６０
０℃で仮焼したあと、これらを粉砕して平均粒子径０．
６〜１．２μｍ、ＢＥＴ比表面積２〜５ｍ2 ／ｇのＹＡ
Ｇ粉末を製作する。
【００２２】
【数１】
【００２３】ＹＡＧ粉末の純度は９９．５以上、さらに
望ましくは９９．９％以上のものが良く、特に周期律表
２ａ族元素の酸化物や酸化珪素が含まれていると、雰囲
気ガスである塩素系ガスやフッ素系ガスと反応し易いこ
とから、これらの不純物は１５００ｐｐｍ以下のものが
良い。
望ましくは９９．９％以上のものが良く、特に周期律表
２ａ族元素の酸化物や酸化珪素が含まれていると、雰囲
気ガスである塩素系ガスやフッ素系ガスと反応し易いこ
とから、これらの不純物は１５００ｐｐｍ以下のものが
良い。
【００２４】そして、このＹＡＧ粉末と分散剤及びイオ
ン交換水をポットミルに投入し、高純度アルミナボール
によって均一に分散させて泥漿を作製し、この泥漿を射
出成形法や鋳込成形法、あるいはドクターブレード法な
どのテープ成形法により成形するか、あるいは泥漿をス
プレードライヤにて乾燥造粒して造粒粉末を製作し、こ
の造粒粉末を金型に充填してメカプレス成形法やラバー
プレス成形法により成形し、これらの成形方法によって
製作した成形体に切削加工を施して所定の形状とする。
ン交換水をポットミルに投入し、高純度アルミナボール
によって均一に分散させて泥漿を作製し、この泥漿を射
出成形法や鋳込成形法、あるいはドクターブレード法な
どのテープ成形法により成形するか、あるいは泥漿をス
プレードライヤにて乾燥造粒して造粒粉末を製作し、こ
の造粒粉末を金型に充填してメカプレス成形法やラバー
プレス成形法により成形し、これらの成形方法によって
製作した成形体に切削加工を施して所定の形状とする。
【００２５】しかるのち、成形体を８０℃程度の温度で
乾燥させたあと、８００〜１４００℃の温度で２時間程
度仮焼し、さらに、仮焼した成形体を真空炉に入れ、１
０-4〜１０-7ｔｏｒｒの真空雰囲気下にて１７００〜１
８５０℃の焼成温度で数時間本焼成することにより気孔
率が３％以下のＹＡＧ焼結体を製作する。
乾燥させたあと、８００〜１４００℃の温度で２時間程
度仮焼し、さらに、仮焼した成形体を真空炉に入れ、１
０-4〜１０-7ｔｏｒｒの真空雰囲気下にて１７００〜１
８５０℃の焼成温度で数時間本焼成することにより気孔
率が３％以下のＹＡＧ焼結体を製作する。
【００２６】焼成温度を１７００〜１８５０℃とするの
は、１７００℃未満であると、焼結性が悪く、１８５０
℃より高くなるとＹＡＧ結晶が粒成長するため、いずれ
においてもＹＡＧ焼結体の気孔率を３％以下に緻密化で
きないからである。
は、１７００℃未満であると、焼結性が悪く、１８５０
℃より高くなるとＹＡＧ結晶が粒成長するため、いずれ
においてもＹＡＧ焼結体の気孔率を３％以下に緻密化で
きないからである。
【００２７】また、さらに緻密化するためにＹＡＧ焼結
体を２０００気圧の不活性ガス雰囲気下で熱間静水圧焼
成（ＨＩＰ）することにより気孔率を０％とすることも
できる。
体を２０００気圧の不活性ガス雰囲気下で熱間静水圧焼
成（ＨＩＰ）することにより気孔率を０％とすることも
できる。
【００２８】そして、このＹＡＧ焼結体のうち、ハロゲ
ン系腐食性ガス雰囲気下でプラズマに曝される表面を研
磨加工によって中心線平均粗さ（Ｒａ）１μｍ以下とす
ることにより製作することができる。
ン系腐食性ガス雰囲気下でプラズマに曝される表面を研
磨加工によって中心線平均粗さ（Ｒａ）１μｍ以下とす
ることにより製作することができる。
【００２９】
【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。図１は本
発明の耐プラズマ部材の一例である静電チャック１を示
す図で、（ａ）は斜視図、（ｂ）はそのＸ−Ｘ線断面図
であり、気孔率が３％以下のＹＡＧ焼結体からなる板状
体２の内部に吸着用電極３を有するとともに、上面を支
持面４としてなり、該支持面４を中心線平均粗さ（Ｒ
ａ）０．８μｍ以下とするとともに、それ以外の表面を
中心線平均粗さ（Ｒａ）１μｍ以下の滑らかな面に仕上
げてある。また、板状体２の下面には吸着用電極３に貫
通する電極取出孔２ａを形成してあり、該電極取出孔２
ａに接合した給電端子５を介して通電するようにしてあ
る。
発明の耐プラズマ部材の一例である静電チャック１を示
す図で、（ａ）は斜視図、（ｂ）はそのＸ−Ｘ線断面図
であり、気孔率が３％以下のＹＡＧ焼結体からなる板状
体２の内部に吸着用電極３を有するとともに、上面を支
持面４としてなり、該支持面４を中心線平均粗さ（Ｒ
ａ）０．８μｍ以下とするとともに、それ以外の表面を
中心線平均粗さ（Ｒａ）１μｍ以下の滑らかな面に仕上
げてある。また、板状体２の下面には吸着用電極３に貫
通する電極取出孔２ａを形成してあり、該電極取出孔２
ａに接合した給電端子５を介して通電するようにしてあ
る。
【００３０】そして、支持面４に半導体ウエハ５０を載
置し、該半導体ウエハ５０と吸着用電極３との間に電圧
を印加することで、常温域では静電吸着力として誘電分
極によるク−ロン力を発現させ、高温域では静電吸着力
として微小な漏れ電流によるジョンソン・ラーベック力
を発現させて、半導体ウエハ５０を支持面４に吸着保持
するようになっている。
置し、該半導体ウエハ５０と吸着用電極３との間に電圧
を印加することで、常温域では静電吸着力として誘電分
極によるク−ロン力を発現させ、高温域では静電吸着力
として微小な漏れ電流によるジョンソン・ラーベック力
を発現させて、半導体ウエハ５０を支持面４に吸着保持
するようになっている。
【００３１】この静電チャック１は、板状体２を気孔率
３％以下のＹＡＧ焼結体で形成するとともに、板状体２
の表面を中心線平均粗さ（Ｒａ）で１μｍ以下としてあ
ることから、塩素系やフッ素系のハロゲン系腐食性雰囲
気下でプラズマに曝したとしても腐食が少なく、ウエハ
５０へのパーティクル汚染を低減することができる。
３％以下のＹＡＧ焼結体で形成するとともに、板状体２
の表面を中心線平均粗さ（Ｒａ）で１μｍ以下としてあ
ることから、塩素系やフッ素系のハロゲン系腐食性雰囲
気下でプラズマに曝したとしても腐食が少なく、ウエハ
５０へのパーティクル汚染を低減することができる。
【００３２】図２は本発明の耐プラズマ部材の他の例で
あるサセプタ１１とクランプ部材１４を示す図で、
（ａ）は斜視図、（ｂ）はそのＹ−Ｙ線断面図である。
あるサセプタ１１とクランプ部材１４を示す図で、
（ａ）は斜視図、（ｂ）はそのＹ−Ｙ線断面図である。
【００３３】サセプタ１１は円板状をした板状体１２
で、気孔率が３％以下のＹＡＧ焼結体により形成してあ
り、上記板状体１２の上面を中心線平均粗さ（Ｒａ）
０．８μｍ以下に研摩して支持面１３を形成してある。
で、気孔率が３％以下のＹＡＧ焼結体により形成してあ
り、上記板状体１２の上面を中心線平均粗さ（Ｒａ）
０．８μｍ以下に研摩して支持面１３を形成してある。
【００３４】また、このサセプタ１１の支持面１３には
半導体ウエハ５０の周縁を保持するクランプ部材１４を
配置してあり、該クランプ部材１４は気孔率が３％以下
のＹＡＧ焼結体からなるリング体１５をしたもので、該
リング体１５の内外表面を中心線平均粗さ（Ｒａ）１μ
ｍ以下としてある。
半導体ウエハ５０の周縁を保持するクランプ部材１４を
配置してあり、該クランプ部材１４は気孔率が３％以下
のＹＡＧ焼結体からなるリング体１５をしたもので、該
リング体１５の内外表面を中心線平均粗さ（Ｒａ）１μ
ｍ以下としてある。
【００３５】これらのサセプタ１１及びクランプ部材１
４は、気孔率が３％以下のＹＡＧ焼結体からなり、表面
を中心線平均粗さ（Ｒａ）１μｍ以下としてあることか
ら、塩素系やフッ素系のハロゲン系腐食性雰囲気下でプ
ラズマに曝したとしても腐食が少なく、ウエハ５０への
パーティクル汚染を低減することができる。
４は、気孔率が３％以下のＹＡＧ焼結体からなり、表面
を中心線平均粗さ（Ｒａ）１μｍ以下としてあることか
ら、塩素系やフッ素系のハロゲン系腐食性雰囲気下でプ
ラズマに曝したとしても腐食が少なく、ウエハ５０への
パーティクル汚染を低減することができる。
【００３６】図３は本発明の耐プラズマ部材の他の例で
ある半導体製造装置の処理室に用いられる監視窓２１を
示す斜視図である。
ある半導体製造装置の処理室に用いられる監視窓２１を
示す斜視図である。
【００３７】この監視窓２１は円板状をした板状体２２
で、気孔率が３％以下のＹＡＧ焼結体により形成すると
ともに、左右両面２２ａ，２２ｂを中心線平均粗さ（Ｒ
ａ）０．４μｍ以下の滑らかな面に仕上げたものであ
る。
で、気孔率が３％以下のＹＡＧ焼結体により形成すると
ともに、左右両面２２ａ，２２ｂを中心線平均粗さ（Ｒ
ａ）０．４μｍ以下の滑らかな面に仕上げたものであ
る。
【００３８】この気孔率が３％以下のＹＡＧ焼結体は透
光性を有するとともに、左右両面２２ａ，２２ｂを中心
線平均粗さ（Ｒａ）０．４μｍ以下の鏡面に仕上げてあ
ることから、透明体であり、監視窓２１として好適に使
用できるとともに、塩素系やフッ素系のハロゲン系腐食
性雰囲気下でプラズマに曝されたとしても耐プラズマ性
に優れることから殆ど腐食することがない。その為、長
期間にわたって良好な視界が得られるとともに、ウエハ
５０へのパーティクル汚染を低減することができる。
光性を有するとともに、左右両面２２ａ，２２ｂを中心
線平均粗さ（Ｒａ）０．４μｍ以下の鏡面に仕上げてあ
ることから、透明体であり、監視窓２１として好適に使
用できるとともに、塩素系やフッ素系のハロゲン系腐食
性雰囲気下でプラズマに曝されたとしても耐プラズマ性
に優れることから殆ど腐食することがない。その為、長
期間にわたって良好な視界が得られるとともに、ウエハ
５０へのパーティクル汚染を低減することができる。
【００３９】なお、図２ではＹＡＧ焼結体そのものを監
視窓２１とした例を示したが、ＹＡＧ焼結体とガラスや
サファイアを接着剤で貼り合わせて形成したものでも良
く、この場合、ＹＡＧ焼結体が処理室の内部に位置する
ように配置すれば良い。
視窓２１とした例を示したが、ＹＡＧ焼結体とガラスや
サファイアを接着剤で貼り合わせて形成したものでも良
く、この場合、ＹＡＧ焼結体が処理室の内部に位置する
ように配置すれば良い。
【００４０】図４は本発明の耐プラズマ部材の他の例で
ある半導体製造装置に用いられるマイクロ波導入窓３１
を示す斜視図である。
ある半導体製造装置に用いられるマイクロ波導入窓３１
を示す斜視図である。
【００４１】このマイクロ波導入窓３１は円板状をした
板状体３２で、気孔率が３％以下のＹＡＧ焼結体により
形成するとともに、処理室に面する表面３２ａを中心線
平均粗さ（Ｒａ）１μｍ以下としたものである。
板状体３２で、気孔率が３％以下のＹＡＧ焼結体により
形成するとともに、処理室に面する表面３２ａを中心線
平均粗さ（Ｒａ）１μｍ以下としたものである。
【００４２】この気孔率が３％以下のＹＡＧ焼結体は高
絶縁性を有することから、マイクロ波の導出が可能であ
るとともに、処理室に面する表面３２ａを中心線平均粗
さ（Ｒａ）１μｍ以下としてあることから、塩素系やフ
ッ素系のハロゲン系腐食性雰囲気下でプラズマに曝され
たとしても殆ど腐食することがなく、ウエハ５０へのパ
ーティクル汚染を低減することができる。
絶縁性を有することから、マイクロ波の導出が可能であ
るとともに、処理室に面する表面３２ａを中心線平均粗
さ（Ｒａ）１μｍ以下としてあることから、塩素系やフ
ッ素系のハロゲン系腐食性雰囲気下でプラズマに曝され
たとしても殆ど腐食することがなく、ウエハ５０へのパ
ーティクル汚染を低減することができる。
【００４３】なお、本発明の耐プラズマ部材は図１〜図
４に示したものだけに限らず、他に半導体製造装置の内
壁材やマイクロ波結合用アンテナなどハロゲン系腐食性
雰囲気下でプラズマに曝される部材として好適に使用で
きる。
４に示したものだけに限らず、他に半導体製造装置の内
壁材やマイクロ波結合用アンテナなどハロゲン系腐食性
雰囲気下でプラズマに曝される部材として好適に使用で
きる。
【００４４】（実験例１）ここで、本発明の耐プラズマ
部材を構成するＹＡＧ焼結体と、比較例としてアルミナ
焼結体、窒化アルミニウム焼結体、サファイアを用意
し、ハロゲン系腐食性ガス雰囲気下でプラズマに曝した
時の耐プラズマ性について実験を行った。
部材を構成するＹＡＧ焼結体と、比較例としてアルミナ
焼結体、窒化アルミニウム焼結体、サファイアを用意
し、ハロゲン系腐食性ガス雰囲気下でプラズマに曝した
時の耐プラズマ性について実験を行った。
【００４５】本実験では、試料としてＹＡＧ焼結体、純
度９９％、純度９９．９％、純度９９．９９％のアルミ
ナ焼結体、窒化アルミニウム焼結体、サファイアからな
る２００×２００ｍｍの板状体をそれぞれ試作し、各試
料のプラズマに曝される表面を中心線平均粗さ（Ｒａ）
０．８μｍとした。なお、ＹＡＧ焼結体、アルミナ焼結
体、窒化アルミニウム焼結体はいずれも気孔率が３％以
下のものを使用した。
度９９％、純度９９．９％、純度９９．９９％のアルミ
ナ焼結体、窒化アルミニウム焼結体、サファイアからな
る２００×２００ｍｍの板状体をそれぞれ試作し、各試
料のプラズマに曝される表面を中心線平均粗さ（Ｒａ）
０．８μｍとした。なお、ＹＡＧ焼結体、アルミナ焼結
体、窒化アルミニウム焼結体はいずれも気孔率が３％以
下のものを使用した。
【００４６】そして、これらの試料を室温（２５℃）下
でＳＦ6 ガス雰囲気及びＨＣｌガス雰囲気にてそれぞれ
３時間プラズマを照射することでエッチングし、エッチ
ング前後の重量変化からエッチング速度を算出して耐プ
ラズマ性を評価した。
でＳＦ6 ガス雰囲気及びＨＣｌガス雰囲気にてそれぞれ
３時間プラズマを照射することでエッチングし、エッチ
ング前後の重量変化からエッチング速度を算出して耐プ
ラズマ性を評価した。
【００４７】なお、本実験では基準試料として９９％ア
ルミナのエッチング量を１００とし、その相対値として
算出した。
ルミナのエッチング量を１００とし、その相対値として
算出した。
【００４８】それぞれの結果は表１に示す通りである。
【００４９】
【表１】
【００５０】この結果、本発明の耐プラズマ部材を構成
するＹＡＧ焼結体は比較例のアルミナ焼結体、窒化アル
ミニウム焼結体、サファイアのいずれよりも塩素系ガス
及びフッ素系ガスに対して優れた耐プラズマ性を有して
いた。
するＹＡＧ焼結体は比較例のアルミナ焼結体、窒化アル
ミニウム焼結体、サファイアのいずれよりも塩素系ガス
及びフッ素系ガスに対して優れた耐プラズマ性を有して
いた。
【００５１】（実験例２）次に、ＹＡＧ焼結体の気孔率
及び表面粗さをそれぞれ変化させた試料を用意し、ハロ
ゲン系腐食性ガス雰囲気下でプラズマに曝した時の耐プ
ラズマ性について実験を行った。
及び表面粗さをそれぞれ変化させた試料を用意し、ハロ
ゲン系腐食性ガス雰囲気下でプラズマに曝した時の耐プ
ラズマ性について実験を行った。
【００５２】本実験では各試料を室温（２５℃）下でＳ
Ｆ6 ガス雰囲気及びＨＣｌガス雰囲気にてそれぞれ４時
間プラズマを照射することでエッチングし、エッチング
前後の重量変化からエッチング速度を算出して耐プラズ
マ性を評価した。
Ｆ6 ガス雰囲気及びＨＣｌガス雰囲気にてそれぞれ４時
間プラズマを照射することでエッチングし、エッチング
前後の重量変化からエッチング速度を算出して耐プラズ
マ性を評価した。
【００５３】また、本実験では基準試料として気孔率０
％、表面を中心線平均粗さ０．０３μｍとしたＹＡＧ焼
結体のエッチング量を１とし、その相対値として算出し
た。
％、表面を中心線平均粗さ０．０３μｍとしたＹＡＧ焼
結体のエッチング量を１とし、その相対値として算出し
た。
【００５４】それぞれの結果は表２及び表３に示す通り
である。
である。
【００５５】
【表２】
【００５６】
【表３】
【００５７】この結果、試料Ｎｏ．６〜９は、ＹＡＧ焼
結体の気孔率が３％より大きく、かつプラズマに曝され
る表面の面粗さが中心線平均粗さ（Ｒａ）で１μｍより
大きいため、ＳＦ6 ガス雰囲気及びＨＣｌガス雰囲気の
いずれのガス雰囲気下においてもプラズマに対して基準
試料の２倍以上腐食することが判った。
結体の気孔率が３％より大きく、かつプラズマに曝され
る表面の面粗さが中心線平均粗さ（Ｒａ）で１μｍより
大きいため、ＳＦ6 ガス雰囲気及びＨＣｌガス雰囲気の
いずれのガス雰囲気下においてもプラズマに対して基準
試料の２倍以上腐食することが判った。
【００５８】これに対し、試料Ｎｏ．１〜５は、ＹＡＧ
焼結体の気孔率が３％以下で、かつプラズマに曝される
表面の面粗さが中心線平均粗さ（Ｒａ）で１μｍである
ことから、両ガス雰囲気下においてもプラズマに対して
腐食が少なく、ＳＦ6 ガス雰囲気下で最も腐食した試料
Ｎｏ．４でも基準試料に対して１．７１倍程度の腐食で
あり、ＨＣｌガス雰囲気下で最も腐食した試料Ｎｏ．５
でも基準試料に対して１．６７倍程度の腐食であった。
焼結体の気孔率が３％以下で、かつプラズマに曝される
表面の面粗さが中心線平均粗さ（Ｒａ）で１μｍである
ことから、両ガス雰囲気下においてもプラズマに対して
腐食が少なく、ＳＦ6 ガス雰囲気下で最も腐食した試料
Ｎｏ．４でも基準試料に対して１．７１倍程度の腐食で
あり、ＨＣｌガス雰囲気下で最も腐食した試料Ｎｏ．５
でも基準試料に対して１．６７倍程度の腐食であった。
【００５９】このように、ＹＡＧ焼結体の気孔率を３％
以下とするとともに、プラズマに曝される表面の面粗さ
を中心線平均粗さ（Ｒａ）１μｍ以下とすれば、フッ素
系や塩素系のハロゲン系腐食性ガス雰囲気下でプラズマ
に曝されたとしても優れた耐プラズマ性を有することが
判る。
以下とするとともに、プラズマに曝される表面の面粗さ
を中心線平均粗さ（Ｒａ）１μｍ以下とすれば、フッ素
系や塩素系のハロゲン系腐食性ガス雰囲気下でプラズマ
に曝されたとしても優れた耐プラズマ性を有することが
判る。
【００６０】（実験例３）次に、ＹＡＧ焼結体中に不純
物として含まれる周期律表２ａ族元素の酸化物及び酸化
珪素の含有量を変化させた試料を用意し、ハロゲン系腐
食性ガス雰囲気下でプラズマに曝した時の耐プラズマ性
について実験を行った。
物として含まれる周期律表２ａ族元素の酸化物及び酸化
珪素の含有量を変化させた試料を用意し、ハロゲン系腐
食性ガス雰囲気下でプラズマに曝した時の耐プラズマ性
について実験を行った。
【００６１】本実験では各試料の気孔率を０％、プラズ
マに曝される表面を中心線平均粗さ（Ｒａ）０．８μｍ
とし、室温（２５℃）下でＳＦ6 ガス雰囲気及びＨＣｌ
ガス雰囲気にてそれぞれ４時間プラズマを照射すること
でエッチングし、エッチング前後の重量変化からエッチ
ング速度を算出して耐プラズマ性を評価した。
マに曝される表面を中心線平均粗さ（Ｒａ）０．８μｍ
とし、室温（２５℃）下でＳＦ6 ガス雰囲気及びＨＣｌ
ガス雰囲気にてそれぞれ４時間プラズマを照射すること
でエッチングし、エッチング前後の重量変化からエッチ
ング速度を算出して耐プラズマ性を評価した。
【００６２】また、本実験では基準試料として周期律表
２ａ族元素の酸化物及び酸化珪素を含まないＹＡＧ焼結
体のエッチング量を１とし、その相対値として算出し
た。
２ａ族元素の酸化物及び酸化珪素を含まないＹＡＧ焼結
体のエッチング量を１とし、その相対値として算出し
た。
【００６３】それぞれの結果は表４及び表５に示す通り
である。
である。
【００６４】
【表４】
【００６５】
【表５】
【００６６】この結果、試料Ｎｏ．７〜９は、ＭｇＯ、
ＣａＯ、ＳｉＯ2 の合計含有量が１５００ｐｍより多い
ために、これらの成分がＳＦ6 ガスやＨＣｌガスと反応
し、大きく腐食した。
ＣａＯ、ＳｉＯ2 の合計含有量が１５００ｐｍより多い
ために、これらの成分がＳＦ6 ガスやＨＣｌガスと反応
し、大きく腐食した。
【００６７】これに対し、試料Ｎｏ．１〜６は、Ｍｇ
Ｏ、ＣａＯ、ＳｉＯ2 の合計含有量が１５００ｐｍ以下
であることから、これらの成分がＳＦ6 ガスやＨＣｌガ
スと反応しても大きく腐食を受けることがなかった。
Ｏ、ＣａＯ、ＳｉＯ2 の合計含有量が１５００ｐｍ以下
であることから、これらの成分がＳＦ6 ガスやＨＣｌガ
スと反応しても大きく腐食を受けることがなかった。
【００６８】従って、ハロゲン系腐食性ガスに対する耐
食性を高めるためには、ＹＡＧ焼結体中に含まれる周期
律表２ａ族元素の酸化物及び酸化珪素の含有量をできる
だけ少なくすることが良く、望ましくはその合計含有量
を１５００ｐｍ以下としたものが良いことが判る。
食性を高めるためには、ＹＡＧ焼結体中に含まれる周期
律表２ａ族元素の酸化物及び酸化珪素の含有量をできる
だけ少なくすることが良く、望ましくはその合計含有量
を１５００ｐｍ以下としたものが良いことが判る。
【００６９】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、フッ素
系や塩素系などの腐食性ガス雰囲気下でプラズマに曝さ
れる表面を、気孔率が３％以下のイットリウム・アルミ
ニウム・ガーネット焼結体により形成するとともに、そ
の表面を中心線平均粗さ（Ｒａ）１μｍ以下として耐プ
ラズマ部材を構成したことにより、ハロゲン系腐食性ガ
ス雰囲気下でプラズマに曝されたとしても殆ど腐食する
ことがない。その為、本発明の耐プラズマ部材を用いれ
ば、半導体製造装置の監視窓、マイクロ波導入窓、マイ
クロ波結合用アンテナ、半導体ウエハを保持する静電チ
ャックやサセプタ、クランプ部材、処理室の内壁材とし
て好適に使用することができるとともに、パーティクル
汚染を低減することができるため、高品質の半導体を製
造することができる。
系や塩素系などの腐食性ガス雰囲気下でプラズマに曝さ
れる表面を、気孔率が３％以下のイットリウム・アルミ
ニウム・ガーネット焼結体により形成するとともに、そ
の表面を中心線平均粗さ（Ｒａ）１μｍ以下として耐プ
ラズマ部材を構成したことにより、ハロゲン系腐食性ガ
ス雰囲気下でプラズマに曝されたとしても殆ど腐食する
ことがない。その為、本発明の耐プラズマ部材を用いれ
ば、半導体製造装置の監視窓、マイクロ波導入窓、マイ
クロ波結合用アンテナ、半導体ウエハを保持する静電チ
ャックやサセプタ、クランプ部材、処理室の内壁材とし
て好適に使用することができるとともに、パーティクル
汚染を低減することができるため、高品質の半導体を製
造することができる。
【図１】本発明の耐プラズマ部材の一例である静電チャ
ックを示す図で、（ａ）は斜視図、（ｂ）はＸ−Ｘ線断
面図である。
ックを示す図で、（ａ）は斜視図、（ｂ）はＸ−Ｘ線断
面図である。
【図２】本発明の耐プラズマ部材の他の例であるサセプ
タとクランプ部材を示す図で、（ａ）は斜視図、（ｂ）
はＹ−Ｙ線断面図である。
タとクランプ部材を示す図で、（ａ）は斜視図、（ｂ）
はＹ−Ｙ線断面図である。
【図３】本発明の耐プラズマ部材の他の例である半導体
製造装置に用いられる監視窓を示す斜視図である。
製造装置に用いられる監視窓を示す斜視図である。
【図４】本発明の耐プラズマ部材の他の例である半導体
製造装置に用いられるマイクロ波導入窓を示す斜視図で
ある。
製造装置に用いられるマイクロ波導入窓を示す斜視図で
ある。
【図５】電子エレクトロン共鳴を用いたＣＶＤ装置を示
す概略図である。
す概略図である。
１・・・静電チャック、 ２・・・板状体、 ３・・・
吸着用電極、４・・・支持面、 ５・・・給電端子、
11・・・サセプタ、12・・・板状体、 13・・・支持
面、 14・・・クランプ部材、15・・・リング体、 21
・・・監視窓、 22・・・板状体、31・・・マイクロ波
導入窓、 32・・・板状体 50・・・半導体ウエハ
吸着用電極、４・・・支持面、 ５・・・給電端子、
11・・・サセプタ、12・・・板状体、 13・・・支持
面、 14・・・クランプ部材、15・・・リング体、 21
・・・監視窓、 22・・・板状体、31・・・マイクロ波
導入窓、 32・・・板状体 50・・・半導体ウエハ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｈ０５Ｂ 3/14 Ｈ０５Ｂ 3/14 Ｚ // Ｈ０１Ｌ 21/203 Ｈ０１Ｌ 21/203 Ｓ 21/205 21/205 21/3065 21/302 Ｂ
Claims (2)
- 【請求項１】フッ素系や塩素系などのハロゲン系腐食性
ガス雰囲気下でプラズマに曝される表面を、気孔率が３
％以下のイットリウム・アルミニウム・ガーネット焼結
体により形成するとともに、その表面を中心線平均粗さ
（Ｒａ）１μｍ以下としたことを特徴とする耐プラズマ
部材。 - 【請求項２】上記イットリウム・アルミニウム・ガーネ
ット焼結体中に含まれている周期律表２ａ族元素の酸化
物及び酸化珪素の含有量が１５００ｐｐｍ以下であるこ
とを特徴とする請求項１に記載の耐プラズマ部材。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4260497A JPH10236871A (ja) | 1997-02-26 | 1997-02-26 | 耐プラズマ部材 |
| US09/031,401 US6447937B1 (en) | 1997-02-26 | 1998-02-26 | Ceramic materials resistant to halogen plasma and components using the same |
| US10/198,675 US6916559B2 (en) | 1997-02-26 | 2002-07-17 | Ceramic material resistant to halogen plasma and member utilizing the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4260497A JPH10236871A (ja) | 1997-02-26 | 1997-02-26 | 耐プラズマ部材 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10236871A true JPH10236871A (ja) | 1998-09-08 |
Family
ID=12640659
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4260497A Pending JPH10236871A (ja) | 1997-02-26 | 1997-02-26 | 耐プラズマ部材 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10236871A (ja) |
Cited By (33)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| EP1344752A1 (en) | 2002-03-11 | 2003-09-17 | Tosoh Corporation | Highly durable silicate glass, process for producing same, member comprised thereof, and apparatus provided therewith |
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| JP2011151336A (ja) * | 2009-12-21 | 2011-08-04 | Sumitomo Osaka Cement Co Ltd | 静電チャック、その製造方法及び静電チャック装置 |
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