JPH104083A - 半導体製造用耐食性部材 - Google Patents

半導体製造用耐食性部材

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JPH104083A
JPH104083A JP15579896A JP15579896A JPH104083A JP H104083 A JPH104083 A JP H104083A JP 15579896 A JP15579896 A JP 15579896A JP 15579896 A JP15579896 A JP 15579896A JP H104083 A JPH104083 A JP H104083A
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fluoride
corrosion
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Hiroshi Aida
Yumiko Itou
裕見子 伊東
比呂史 会田
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Kyocera Corp
京セラ株式会社
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Abstract

(57)【要約】 【課題】SiO2 、Al2 3 、AlN等よりも優れた
耐食性を有する耐食性部材を提供する。 【解決手段】半導体製造時に使用されるプラズマ処理装
置やエッチング装置におけるSiウエハ固定用のクラン
プリングや上部電極周りのシールドリング、装置内壁材
などの、SF6 、CF4 、CHF3 、ClF3 、HF等
のフッ素系腐食ガスまたはそのプラズマに曝される部位
を、Sc、La,Ce、Eu、Dy等の周期律表第3a
族元素の酸化物、窒化物、炭化物、フッ化物などの化合
物の薄膜や単結晶等によって形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【0001】

【発明の属する技術分野】本発明は、フッ素系腐蝕性ガ
スまたはそのプラズマに対して高い耐食性が要求され
る、半導体素子を製造するのに用いられるプラズマ処理
装置、成膜装置内の内壁材、Si基板を支持する支持部
材などの治具に適した耐食性部材に関するものである。

【0002】

【従来の技術】半導体製造のドライプロセスやプラズマ
コーティングなど、プラズマの利用は近年急速に進んで
いる。例えば、半導体製造プロセスでは、プラズマプロ
セスにおいて、特にデポジション、エッチング用やクリ
ーニング用として、フッ素系のハロゲン系腐食ガスがそ
の反応性の高さから多用されている。

【0003】また、装置内の内壁等の上記ガスやプラズ
マに接触する部分では、ガスやプラズマによる腐食を防
止するために、従来からガラスや石英などのSiO2
主成分とする材料やステンレス、モネル等の耐食性金属
が利用されている。

【0004】さらに、半導体製造装置において、Siウ
エハ等を保持するサセプタ材も腐食性ガスやプラズマと
接触するために、従来より耐食性に優れたアルミナ焼結
体やサファイア、AlNの焼結体又はこれらを基体表面
にCVDコーティングしたものが使用されている。ま
た、装置内のヒータとしても、グラファイトや、窒化硼
素をコーティングしたヒータ等が用いられている。

【0005】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来よ
り用いられているガラスや石英ではプラズマ中の耐食性
が不充分で消耗が激しく、フッ素に接すると接触面がエ
ッチングされ、表面性状が変化したり、光透過性が必要
とされる部材では表面が次第に白く曇って透光性が低下
する等の問題が生じていた。

【0006】また、ステンレスなどの金属を使用した部
材でも耐食性が不充分なため、腐食速度が速くまた不純
物として製造物中に混入する不良品発生の原因となる。
また、フッ素系ガスに対して耐食性に優れるとして利用
の進んでいるアルミナ、AlN焼結体も高温でプラズマ
と接すると腐食が進行して焼結体の表面からの結晶粒子
の脱粒が生じ、やはりコンタミネーションの原因とな
る。

【0007】

【課題を解決するための手段】そこで、本発明者らは、
フッ素系腐食ガスまたはそのプラズマに対して優れた耐
食性を有する材料の検討を行った結果、フッ素系腐食ガ
スまたはそのプラズマとの反応が進行すると表面にフッ
化物が生成されること、およびそのフッ化物の安定性が
耐食性に大きく影響を及ぼしていること、またフッ化物
としては、周期律表第3a族元素のフッ化物は融点が高
く、高温において安定であることから耐食性部材として
周期律表第3a族元素化合物が好適であることを見出し
本発明に至った。

【0008】即ち、本発明の半導体製造用耐食性部材
は、上記の知見に基づき完成されたものであり、フッ素
系腐食ガスまたはそのプラズマに接触する部位を、周期
律表第3a族元素化合物によって構成することを特徴と
するものである。

【0009】特に、前記周期律表第3a族元素がSc,
Y,La,Ce,Yb,Eu,Dyの群から選ばれた少
なくとも1種であること、さらに前記化合物が、酸化
物、窒化物、炭化物、フッ化物、及びそれらの複合体か
らなることを特徴とするものである。

【0010】フッ素ガスまたはそのプラズマに曝される
部位では、その表面はフッ化物になって蒸発し、消耗が
進んでいく。本発明によれば、フッ素系ガスまたはその
プラズマに曝される部材を周期律表第3a族元素化合物
により構成することによって、周期律表第3a族元素が
フッ素との反応によって融点が高いフッ化物層を生成
し、幅広い温度範囲で過酷なフッ素系ガス雰囲気での耐
久性の向上が達成される。

【0011】

【発明の実施の形態】本発明の耐食性部材は、フッ素系
ガスやフッ素系ガスを含むプラズマに曝される部材であ
り、フッ素系ガスとしては、SF6 、CF4 、CH
3 、ClF3 、HF等のガスであり、これらのガスが
導入された雰囲気にマイクロ波や高周波等を導入すると
これらのガスがプラズマ化される。

【0012】本発明によれば、このようなフッ素系ガス
あるいはそのプラズマに曝される部位を、周期律表第3
a族元素化合物から構成するものである。ここで、周期
律表第3a族元素としては、Y、Scおよびランタノイ
ド系元素であり、それらの中でもSc,La,Ce,E
u,Dyの群から選ばれた少なくとも1種は、フッ化物
としての融点がそれら以外の元素に比較して高いことか
ら最も望ましい。

【0013】また、周期律表第3a族元素化合物として
は、Sc2 3 ,Y2 3 、Yb23 ,Er2 3
Dy2 3 などの酸化物、ScN,YNなどの窒化物、
YCなどの炭化物、YF3 ,LaF3 などのフッ化物な
どが挙げられる。これらの化合物は、いずれもフッ素系
腐蝕性ガスやプラズマに晒されると、いずれもフッ化物
に変化する。

【0014】この耐食性部材は、所定の基体表面に前記
周期律表第3a族元素化合物を周知の薄膜形成法によっ
て被覆するのが緻密性の点で望ましい。その場合、基体
の表面には厚み5〜500μm、特に10〜200μm
で形成するのがよい。それは、厚みが薄すぎると腐蝕性
ガスによって腐蝕が進行した場合、耐食性の薄膜が消失
して基体が露出してしまうためである。このような緻密
な膜は、例えば、周知のゾルゲル法により液相を塗布し
焼成した薄膜や、周知のCVD法やPVD法等の気相法
により形成された薄膜であってもよい。

【0015】その他、周期律表第3a族元素化合物から
なる単結晶や、緻密な焼結体から構成することも可能で
ある。この場合、これらのバルク体はいずれも相対密度
が98%以上、特に99%以上であることが望ましい。
これは、ボイドが多く存在するほど耐食性が低下するた
めである。このような焼結体は、周期律表第3a族元素
化合物の粉末を用いて所定形状に成形した後、この成形
体を焼成することによって作成することができるが、一
般に周期律表第3a族元素化合物は難焼結性であるため
に熱間静水圧焼成法などによって高圧ガス雰囲気を印加
しながら焼成することによって高密度化を図ることがで
きる。

【0016】

【実施例】表1に示すような各種ガラス、焼結体、単結
晶や、基体としてカーボンを用いてPVD法によって周
期律表第3a族酸化物や窒化物、炭化物、フッ化物から
なる厚み20μmの薄膜を形成した。これらをRIEプ
ラズマエッチング装置内に設置し、CF4 とO2 との混
合ガス(CF4 :O2 =9:1)、ArとSF6 との混
合ガス(Ar:SF6 =2:3)のいずれかを導入する
とともに、13.56MHzの高周波を導入してプラズ
マを発生させた。このプラズマ中で最高3時間保持し
て、処理前後の材料の重量減少を測定し、その値から、
1分あたりのエッチングされる厚み(エッチングレー
ト)を算出した。また、試験後の表面を観察し、結果は
表1に示した。

【0017】

【表1】

【0018】表1の結果から明らかなように、従来から
用いられているSiO2 ガラス、窒化ケイ素質焼結体で
は、エッチングレートは500Å/minを越えるもの
であり、耐食性に優れた材料として知られるAl2 3
焼結体、AlN焼結体、AlF3 では、150Å/mi
n以下とエッチングレートは小さくなるが、本発明に基
づく周期律表第3a族元素化合物では、エッチングレー
トは、20Å/min以下と飛躍的に耐食性が向上する
ことがわかる。これらの中でも、特に、Sc、La、C
e、Eu、Dy化合物はいずれも10Å/min以下と
さらに優れた特性を示した。

【0019】

【発明の効果】以上詳述した通り、本発明の半導体製造
用耐食性部材は、フッ素系腐食性ガス及びそのプラズマ
に曝される部材として高い耐食性を有しており、具体的
には半導体製造用として使用されるプラズマ処理装置や
エッチング装置におけるSiウエハ固定用のクランプリ
ングや上部電極周りのシールドリング、装置内壁材など
に使用することによってこれらの部材の長寿命化を図る
ことができる。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】フッ素系腐蝕ガスあるいはそのプラズマに
    曝される部位が、周期律表第3a族元素化合物からなる
    ことを特徴とする半導体製造用耐食性部材。
  2. 【請求項2】前記周期律表第3a族元素がSc,La、
    Ce、Eu、Dyの群から選ばれた少なくとも1種であ
    ることを特徴とする請求項1記載の半導体製造用耐食性
    部材。
  3. 【請求項3】前記化合物が、酸化物、窒化物、炭化物、
    フッ化物、及びそれらの複合体からなることを特徴とす
    る請求項1記載の半導体製造用耐食性部材。
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