KR20240110850A - 복합 구조물 및 복합 구조물을 구비한 반도체 제조 장치 - Google Patents

복합 구조물 및 복합 구조물을 구비한 반도체 제조 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR20240110850A
KR20240110850A KR1020247020801A KR20247020801A KR20240110850A KR 20240110850 A KR20240110850 A KR 20240110850A KR 1020247020801 A KR1020247020801 A KR 1020247020801A KR 20247020801 A KR20247020801 A KR 20247020801A KR 20240110850 A KR20240110850 A KR 20240110850A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
composite structure
yzro
present
semiconductor manufacturing
plasma
Prior art date
Application number
KR1020247020801A
Other languages
English (en)
Inventor
히로아키 아시자와
료토 다키자와
Original Assignee
토토 가부시키가이샤
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 토토 가부시키가이샤 filed Critical 토토 가부시키가이샤
Publication of KR20240110850A publication Critical patent/KR20240110850A/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431—Constructional details of the reactor
    • H01J37/32458—Vessel
    • H01J37/32477—Vessel characterised by the means for protecting vessels or internal parts, e.g. coatings
    • H01J37/32495—Means for protecting the vessel against plasma
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/4401—Means for minimising impurities, e.g. dust, moisture or residual gas, in the reaction chamber
    • C23C16/4404—Coatings or surface treatment on the inside of the reaction chamber or on parts thereof

Abstract

우수한 내파티클성(low-particle generation)을 구비한 반도체 제조 장치용 부재 및 반도체 제조 장치가 개시되어 있다. 기재와, 상기 기재 상에 마련되고, 플라스마 분위기에 폭로되는 표면을 갖는 구조물을 구비하고, 상기 구조물이 Y2O3-ZrO2 고용체(YZrO)를 주성분으로서 포함하고, 또한 상기 YZrO의 격자 상수가 5.252Å 또는 그것보다 큰 복합 구조물 또는 그 인덴테이션 경도가 12㎬보다 큰 복합 구조물은 내파티클성이 우수하고, 반도체 제조 장치용 부재로서 바람직하게 사용된다.

Description

복합 구조물 및 복합 구조물을 구비한 반도체 제조 장치
본 발명은, 반도체 제조 장치용 부재로서 바람직하게 사용되는, 내파티클성(low-particle generation)이 우수한 복합 구조물 및 그것을 구비한 반도체 제조용 장치에 관한 것이다.
기재 표면에 세라믹스를 코트하여, 기재에 기능을 부여하는 기술이 알려져 있다. 예를 들어, 반도체 제조 장치 등의 플라스마 조사 환경 하에서 사용되는 반도체 제조 장치용 부재로서, 그 표면에 내플라스마성이 높은 피막을 형성한 것이 사용되고 있다. 피막에는, 예를 들어 알루미나(Al2O3), 이트리아(Y2O3) 등의 산화물계 세라믹스, 불화이트륨(YF3), 이트륨옥시불화물(YOF) 등의 불화물이 사용된다.
Y2O3계 세라믹은 내플라스마성이 우수하고, 또한 그 기계적 강도를 개선하기 위해 ZrO2와 조합된 Y2O3-ZrO2 재료도 알려져 있다(특허문헌 1 및 2). 이들 선행 특허에 있어서 Y2O3의 함유량은 40㏖％ 이상(특허문헌 1), 7 내지 17㏖％(특허문헌 2)로 되어 있다.
또한, Y2O3-ZrO2 재료를 에어로졸 디포지션법(AD법)에 의해 제조하는 선행 기술도 존재하지만(특허문헌 3 및 4), 모두 그 재료의 내플라스마성, 내파티클성에 대한 개시는 없고, 또한 Y2O3의 함유량은 14㏖％ 이하(특허문헌 3), 15중량％(㏖％ 환산값 8.8㏖％)(특허문헌 4)로 되어 있다.
반도체의 미세화에 수반하여, 반도체 제조 장치 내의 각종 부재에는 보다 높은 레벨에서의 내파티클성이 요구되고 있고, 그에 대응하는 재료가 여전히 요구된다.
일본 특허 공개 제2008-239385호 공보 일본 특허 공개 제2022-37666호 공보 일본 특허 공개 제2011-84787호 공보 일본 특허 공개 제2017-514991호 공보
본 발명자들은, 금번, Y2O3-ZrO2 고용체(YZrO)에 있어서, 그 격자 상수를, YZrO가 통상 취한다고 하는 값을 초과한 것으로 함으로써, 불소 플라스마 환경 하에서의 불화를 억제할 수 있다는 지견을 얻었다. 또한, Y2O3-ZrO2 고용체(YZrO)에 있어서, 인덴테이션 경도를 제어함으로써, 불소 플라스마 환경 하에서의 불화를 억제할 수 있다는 지견을 얻었다. 본 발명은 이들 지견에 기초하는 것이다.
따라서, 본 발명은 내파티클성(low-particle generation)이 우수한 복합 구조물의 제공을 그 목적으로 하고 있다. 또한 이 복합 구조물의 반도체 제조 장치용 부재로서의 용도, 및 그것을 사용한 반도체 제조 장치의 제공을 그 목적으로 하고 있다.
그리고, 본 발명의 하나의 양태에 의한 복합 구조물은, 기재와, 상기 기재 상에 마련되고, 표면을 갖는 구조물을 포함하는 복합 구조물이며,
상기 구조물이 Y2O3-ZrO2 고용체(YZrO)를 주성분으로서 포함하고, 또한 상기 YZrO의 격자 상수가 5.252 또는 그것보다 큰 것을 특징으로 하는 것이다.
또한, 본 발명의 하나의 양태에 의한 복합 구조물은, 기재와, 상기 기재 상에 마련되고, 표면을 갖는 구조물을 포함하는 복합 구조물이며,
상기 구조물이 Y2O3-ZrO2 고용체(YZrO)를 주성분으로서 포함하고, 또한 그 인덴테이션 경도가 12㎬보다 큰 것을 특징으로 하는 것이다.
또한 본 발명에 의한 복합 구조물은, 내파티클성이 요구되는 환경에 있어서 사용되는 것이다.
또한, 본 발명에 의한 반도체 제조 장치는, 상기의 본 발명에 의한 복합 구조물을 구비한 것이다.
도 1은 본 발명에 의한 구조물을 갖는 부재의 모식 단면도이다. 복합 구조물(10)은 기재(15)와, 구조물(20)을 구비하고, 구조물(20)은 플라스마 분위기에 폭로되는 표면(20a)을 갖는다.
도 2는 본 발명에 의한 구조물의 격자 상수와 Y2O3 함유량의 관계를 도시하는 그래프이다.
도 3은 본 발명에 의한 구조물의 인덴테이션 경도와 Y2O3 함유량의 관계를 도시하는 그래프이다.
도 4는 구조물의 표면의 표준 플라스마 시험 1 내지 3 후의 SEM상이다.
복합 구조물
본 발명에 의한 복합 구조물의 기본 구조를, 도 1을 사용하여 설명한다. 도 1은, 본 발명에 의한 복합 구조물(10)의 단면 모식도이다. 복합 구조물(10)은 기재(15) 상에 마련된 구조물(20)로 이루어지고, 구조물(20)은 표면(20a)을 갖는다.
본 발명에 의한 복합 구조물이 구비하는 구조물(20)은, 소위 세라믹 코트이다. 세라믹 코트를 실시함으로써, 기재(15)에 다양한 물성·특성을 부여할 수 있다. 또한, 본 명세서에 있어서는, 구조물(또는 세라믹 구조물)과 세라믹 코트는, 특별히 언급하지 않는 한, 동일한 의미로 사용한다.
복합 구조물(10)은, 예를 들어 챔버를 갖는 반도체 제조 장치의 챔버 내부에 마련된다. 복합 구조물(10)이 챔버의 내벽을 구성해도 된다. 챔버의 내부에는, SF계나 CF계의 불소계 가스 등이 도입되어 플라스마가 발생하고, 구조물(20)의 표면(20a)은 플라스마 분위기에 폭로된다. 그 때문에, 복합 구조물(10)의 표면에 있는 구조물(20)에는 내파티클성이 요구된다. 또한, 본 발명에 의한 복합 구조물은, 챔버의 내부 이외에 실장되는 부재로서 사용되어도 된다. 본 명세서에 있어서, 본 발명에 의한 복합 구조물이 사용되는 반도체 제조 장치는, 어닐, 에칭, 스퍼터링, CVD 등의 처리를 행하는 임의의 반도체 제조 장치(반도체 처리 장치)를 포함하는 의미로 사용한다.
기재
본 발명에 있어서 기재(15)는, 그 용도에 사용되는 한 특별히 한정되지 않고, 알루미나, 석영, 알루마이트, 금속 혹은 유리 등을 포함하여 구성되고, 바람직하게는 알루미나를 포함하여 구성된다. 본 발명의 바람직한 양태에 의하면, 기재(15)의 구조물(20)이 형성되는 면의 산술 평균 조도 Ra(JIS B0601:2001)는, 예를 들어 5마이크로미터(㎛) 미만, 바람직하게는 1㎛ 미만, 보다 바람직하게는 0.5㎛ 미만이 된다.
구조물
본 발명에 있어서, 구조물은 Y2O3-ZrO2 고용체(YZrO)를 주성분으로서 포함하고, 또한 YZrO의 격자 상수가 5.252Å 또는 그것보다 큰 것, 바람직하게는 5.270Å 또는 그것보다 큰 것이나, 또는 그 인덴테이션 경도가 12㎬보다 큰 것, 바람직하게는 13㎬ 이상인 것이다. 본 발명에 있어서는, 구조물은 이 고용체의 형태로 있다.
본 발명에 있어서, 구조물의 주성분이란, 구조물의 X선 회절(X-ray Diffraction: XRD)에 의한 정량 또는 준정량 분석에 의해, 구조물(20)에 포함되는 다른 화합물보다도 상대적으로 많이 포함되는 화합물을 말한다. 예를 들어, 주성분은 구조물 중에 가장 많이 포함되는 화합물이고, 구조물에 있어서 주성분이 차지하는 비율은 체적비 또는 질량비로 50％보다도 크다. 주성분이 차지하는 비율은, 보다 바람직하게는 70％보다 크고, 90％보다 큰 것도 바람직하다. 주성분이 차지하는 비율이 100％여도 된다.
본 발명에 있어서, 구조물이 Y2O3-ZrO2 고용체에 추가로 포함하고 있어도 되는 성분으로서는, 산화스칸듐, 산화유로퓸, 산화가돌리늄, 산화에르븀, 산화이테르븀 등의 산화물, 및 이트륨불화물, 이트륨옥시불화물 등의 불화물을 들 수 있고, 이들의 2 이상의 복수를 포함하고 있어도 된다.
본 발명에 있어서, 구조물은 단층 구조에 한정되지 않고, 다층 구조여도 된다. 조성이 다른 YZrO를 주성분으로 하는 층을 복수 구비할 수도 있고, 또한 기재와 구조물 사이에 다른 층, 예를 들어 Y2O3을 포함하는 층이 마련되어 있어도 된다.
격자 상수
본 발명의 하나의 양태에 의하면, 구조물을 구성하는 YZrO는 입방정이며, a=b=c, α=β=γ=90°이다. 그리고, 그 격자 상수는, 통상 Y2O3 함유율 40㏖％에 있어서 5.212이다(ICDD 카드 레퍼런스 코드: 01-081-8080).
본 발명에 있어서 격자 상수는, 이하의 방법에 의해 산출된다. 즉, 기재 상의 YZrO를 주성분으로서 포함하는 구조물(20)에 대하여 아웃 오브 플레인 측정에 의한 θ-2θ 스캔으로 X선 회절(X-ray Diffraction: XRD)을 행한다. 격자 상수의 산출에 이용하는 피크로서, 미러 지수(hkl)=(111)에 귀속되는 회절각 2θ=29.7°의 피크, 미러 지수(hkl)=(200)에 귀속되는 회절각 2θ=34.4°의 피크, 미러 지수(hkl)=(220)에 귀속되는 회절각 2θ=49.4°의 피크, 미러 지수(hkl)=(311)에 귀속되는 회절각 2θ=58.7°의 피크를 지정하였다. 본 발명에 있어서의 구조물은 격자 상수 a=5.212보다도 큰 신규 구조물이기 때문에, XRD에 의해 실제로 계측되는 각 미러 지수(hlk)에 귀속되는 피크 위치(2θ)는, 각 미러 지수(hkl)에 귀속되는 이론 상의 피크 위치(2θ)보다도, 각각, 저각도측으로 0.1 내지 0.4° 시프트한다. 그 외, 격자 상수의 측정은 JIS K0131에 준거한다.
인덴테이션 경도
본 발명의 하나의 양태에 의하면, YZrO를 주성분으로서 포함하는 구조물은, 인덴테이션 경도가 12㎬보다도 큰 것이 된다. 이에 의해, 내파티클성을 향상시킬 수 있다. 인덴테이션 경도는, 보다 바람직하게는 13㎬ 이상이다. 인덴테이션 경도의 상한은, 특별히 한정되지 않고, 그 요구 특성에 의해 정해도 되지만, 예를 들어 20㎬ 이하이다.
구조물의 인덴테이션 경도는, 이하의 방법에 의해 측정된다. 즉, 경도 측정은, 기재 상의 YZrO를 주성분으로서 포함하는 구조물의 표면에 대하여 극미소 압입 경도 시험(나노인덴테이션)에 의해 행한다. 압자는 베르코비치 압자, 압입 깊이는 200㎚의 고정값으로 하고, 인덴테이션 경도(압입 경도) HIT를 측정한다. 표면에 있어서의 HIT의 측정 개소로서 흠집이나 오목부를 제외한 표면을 선택한다. 보다 바람직하게는 표면은 연마를 실시한 평활면으로 한다. 측정 점수는 적어도 25점 이상으로 한다. 측정한 25점 이상의 HIT의 평균값을 본 발명에 있어서의 경도로 한다. 그 밖의 시험 방법 및 분석 방법, 시험 장치의 성능을 검증하기 위한 수순, 표준 참고 시료에 요구되는 조건에 대해서는, ISO 14577에 준거한다.
에칭레이트 및 불화량
본 발명에 의한 복합 구조물은, 불소 플라스마 환경 하에서의 불화를 억제하고, 또한 플라스마에 의한 에칭을 억제할 수 있다. 보다 구체적으로는, 에칭레이트를 낮게 하기 위해서는 YZrO의 Y2O3 함유량이 20㏖％ 이상이고, 30㏖％ 이상인 것이 바람직하고, 한편으로, 불화의 진행을 억제하기 위해서는 Y2O3 함유량을 40㏖％ 이하로 하는 것이 바람직하다.
본 발명의 바람직한 양태에 의하면, 후기하는 표준 플라스마 시험 1 후에 있어서의, 구조물의 표면 조도 Sa(ISO 25178에 준거하여 정해짐)가 0.05㎛보다 작은 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.03㎛보다 작게 된다. 이에 의해, 보다 우수한 내파티클성이 얻어진다.
본 발명에 있어서는, 이하에 규정하는 불소계 플라스마에 폭로하는 시험을, 표준 플라스마 시험 1 및 2라고 각각 칭하는 것으로 한다.
플라스마 폭로 조건
기재 상의 YZrO를 주성분으로서 포함하는 구조물에 대해서, 유도 결합형 반응성 이온 에칭(ICP-RIE) 장치를 사용하여, 그 표면을 플라스마 분위기에 폭로한다. 플라스마 분위기의 형성 조건은, 이하의 2조건으로 한다.
표준 플라스마 시험 1:
프로세스 가스로서 SF6 100sccm, 전원 출력으로서 ICP용의 코일 출력을 1500W, 바이어스 출력을 750W로 한다.
표준 플라스마 시험 2:
프로세스 가스로서 SF6 100sccm, 전원 출력으로서 ICP용의 코일 출력을 1500W, 바이어스 출력을 OFF(0W)로 한다. 즉 정전 척의 바이어스용의 고주파 전력에는 인가하지 않는다.
표준 플라스마 시험 1 및 2에 공통적으로, 챔버 압력은 0.5Pa, 플라스마 폭로 시간은 1시간으로 한다. 이 조건에 의해 형성된 플라스마 분위기에, 상기 구조물 표면이 폭로되도록, 상기 반도체 제조 장치용 부재는, 상기 유도 결합형 반응성 이온 에칭 장치에 구비된 정전 척으로 흡착된 실리콘 웨이퍼 상에 배치한다.
결정자 사이즈
또한, 본 발명의 하나의 양태에 의하면, YZrO는 다결정체이다. 그 평균 결정자 사이즈는, 바람직하게는 50㎚ 미만, 더욱 바람직하게는 30㎚ 미만, 가장 바람직하게는 20㎚ 미만이다. 평균 결정자 사이즈가 작음으로써, 플라스마에 의해 발생하는 파티클을 작게 할 수 있다.
본원 명세서에 있어서 「다결정체」란, 결정 입자가 접합·집적하여 이루어지는 구조체를 말한다. 결정 입자는, 실질적으로 하나로 결정을 구성하는 것이 바람직하다. 결정 입자의 직경은, 예를 들어 5나노미터(㎚) 이상이다.
본 발명에 있어서, 결정자 사이즈의 측정은, 예를 들어 X선 회절에 의한다. 평균 결정자 사이즈로서, 쉐러의 식에 의해 결정자 사이즈를 산출할 수 있다.
복합 구조물의 제조
본 발명에 의한 복합 구조물은, 상기한 격자 상수를 구비하는 구조물을 기재 상에 실현 가능한 한, 합목적인 다양한 제조 방법에 의해 제조되어도 된다. 즉, 기재 상에, YZrO를 주성분으로서 포함하고, 또한 상기한 격자 상수를 구비하는 구조물을 형성할 수 있는 방법에 의해 제조되어도 되고, 예를 들어 물리 증착법(PVD법), 화학 증착법(CVD법)에 의해 구조물을 기재 상에 형성할 수 있다. PVD법의 예로서는, 전자 빔 물리 기상 증착(EB-PVD), 이온 빔 어시스트 증착(IAD), 전자 빔 이온 어시스트 증착(EB-IAD), 이온 플레이팅, 스퍼터링법 등을 들 수 있다. CVD법의 예로서는 열 CVD, 플라스마 CVD(PECVD), 유기 금속 CVD(MOCVD), 미스트 CVD, 레이저 CVD, 원자층 퇴적(ALD) 등을 들 수 있다. 또한, 본 발명의 다른 양태에 의하면, 기재의 표면에 취성 재료 등의 미립자를 배치하고, 해당 미립자에 기계적 충격력을 부여함으로써 형성할 수 있다. 여기서, 「기계적 충격력의 부여」 방법에는, 고속 회전하는 고경도의 브러시나 롤러 혹은 고속으로 상하 운동하는 피스톤 등을 사용하는, 폭발 시에 발생하는 충격파에 의한 압축력을 이용하거나, 또는 초음파 또는 플라스마를 작용시키거나, 혹은 이들의 조합을 들 수 있다.
또한, 본 발명에 의한 복합 구조물은, 에어로졸 디포지션법(AD법)에 의해 바람직하게 형성할 수 있다. 「AD법」은, 세라믹스 등의 취성 재료 등을 포함하는 미립자를 가스 중에 분산시킨 「에어로졸」을 노즐로부터 기재를 향하여 분사하고, 금속이나 유리, 세라믹스나 플라스틱 등의 기재에 고속으로 미립자를 충돌시켜, 이 충돌의 충격에 의해 취성 재료 미립자에 변형이나 파쇄를 일으키고, 이에 의해 이들을 접합시켜서, 기재 상에 미립자의 구성 재료를 포함하는 구조물(세라믹 코트)을, 예를 들어 층상 구조물 또는 막상 구조물로서 직접 형성시키는 방법이다. 이 방법에 의하면, 특히 가열 수단이나 냉각 수단 등을 필요로 하지 않고, 상온에서 구조물의 형성이 가능하고, 소성체와 동등 이상의 기계적 강도를 갖는 구조물을 얻을 수 있다. 또한, 미립자를 충돌시키는 조건이나 미립자의 형상, 조성 등을 제어함으로써, 구조물의 밀도나 기계 강도, 전기 특성 등을 다양하게 변화시키는 것이 가능하다. 그리고, 여러 조건을, 본 발명에 의한 복합 구조체를 실현하도록, 즉 본 발명에 의한 격자 상수 또는 인덴테이션 경도가 되도록 설정함으로써, 본 발명에 의한 복합 구조물을 제조할 수 있다. 예를 들어, 캐리어 가스의 종류 및 유량을 제어하고, 또한 원료 입자의 입경을 조정하고, 또한 이들을 조합한 여러 조건을 제어하거나 하여 제조할 수 있다.
본원 명세서에 있어서 「미립자」란, 1차 입자가 치밀질 입자인 경우에는, 입도 분포 측정이나 주사형 전자 현미경 등에 의해 동정되는 평균 입경이 5마이크로미터(㎛) 이하인 것을 말한다. 1차 입자가 충격에 의해 파쇄되기 쉬운 다공질 입자인 경우에는, 평균 입경이 50㎛ 이하인 것을 말한다.
또한, 본원 명세서에 있어서 「에어로졸」이란, 헬륨, 질소, 아르곤, 산소, 건조 공기, 이들을 포함하는 혼합 가스 등의 가스(캐리어 가스) 중에 전술한 미립자를 분산시킨 고기 혼합상체를 가리키고, 「응집체」를 포함하는 경우도 포함하지만, 바람직하게는 실질적으로 미립자가 단독으로 분산되어 있는 상태를 말한다. 에어로졸의 가스 압력과 온도는, 요구하는 구조물의 물성 등을 감안하여 임의로 설정되어도 되지만, 가스 중의 미립자의 농도는 가스압을 1기압, 온도를 섭씨 20도로 환산한 경우에, 토출구로부터 분사되는 시점에 있어서 0.0003mL/L 내지 5mL/L의 범위 내인 것이 바람직하다.
에어로졸 데포지션의 프로세스는, 통상은 상온에서 실시되고, 미립자 재료의 융점보다 충분히 낮은 온도, 즉 섭씨 수 100도 이하에서 구조물의 형성이 가능하다. 본원 명세서에 있어서 「상온」이란, 세라믹스의 소결 온도에 대하여 현저하게 낮은 온도이고, 실질적으로는 0 내지 100℃의 실온 환경을 말한다. 본원 명세서에 있어서 「분체」란, 전술한 미립자가 자연 응집된 상태를 말한다.
실시예
본 발명을 또한 이하의 실시예에 의해 설명하지만, 본 발명은 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.
실시예에서 사용한 구조물의 원료 Y2O3-ZrO2 고용체(YZrO) 분체로서, 하기 표 1에 나타내는 분체명 F-1 내지 F-7을 준비하였다. 여기서, YZrO 분체에 있어서의 Y2O3 함유량은 표 중에 나타내는 바와 같았다.
또한 표 중, 평균 입경은 이하와 같이 측정된 것이다. 즉, 레이저 회절 입자경 분포 측정 장치 「LA-960/HORIBA」를 사용하고, 초음파에 의해 입자를 적절하게 분산시킨 후에 입경 분포의 평가를 행하여, 얻어진 메디안 직경 D50을 평균 입경으로 하였다.
하기 표 1에 있는 바와 같이, 이들 원료와, 제막 조건(캐리어 가스의 종류 및 유량 등)의 조합을 변화시켜서 기재 상에 구조물을 구비한 복수의 샘플을 제작하였다. 얻어진 샘플에 대해서 표준 플라스마 시험 1 내지 2 후의 내파티클성의 평가를 행하였다. 또한, 이 예에서는 샘플의 제작에는 에어로졸 디포지션법을 사용하고 있다.
Figure pct00001
표에 나타내는 바와 같이, 캐리어 가스에는 질소(N2) 또는 헬륨(He)을 사용하였다. 에어로졸은 에어로졸 발생기 내에 있어서, 캐리어 가스와 원료 분말체(원료 미립자)가 혼합됨으로써 얻었다. 얻어진 에어로졸은 압력차에 의해 에어로졸 발생기에 접속된 노즐로부터, 제막 챔버의 내부에 배치된 기재를 향하여 분사하였다. 이때, 제막 챔버 내의 공기는 진공 펌프에 의해 외부로 배기되었다.
샘플
이상과 같이 하여 얻어진 샘플 1 내지 5의 구조물의 각각은, 주성분으로서 YZrO의 다결정체를 포함하고, 그 다결정체에 있어서의 평균 결정자 사이즈는, 모두 30㎚ 미만이었다.
또한, 결정자 사이즈의 측정은 XRD에 의해 행하였다. XRD 장치로서 「Smart Lab/리가쿠제」를 사용하였다. XRD의 측정 조건으로서, 특성 X선은 CuKα(λ=1.5418Å), 관 전압 45㎸, 관 전류 200㎃, 샘플링 스텝 0.01°, 스캔 스피드 10.0°/min으로 하였다. 평균 결정자 사이즈로서, 쉐러의 식에 의한 결정자 사이즈를 산출하였다. 쉐러의 식 중의 K의 값으로서 0.94를 사용하였다.
기재 상의 YZrO 고용체의 결정상의 주성분의 측정은 XRD에 의해 행하였다. XRD 장치로서 「Smart Lab/리가쿠제」를 사용하였다. XRD의 측정 조건으로서, 특성 X선은 CuKα(λ=1.5418Å), 관 전압 45㎸, 관 전류 200㎃, 샘플링 스텝 0.01°, 스캔 스피드 10.0°/min으로 하였다. 주성분의 산출에는 XRD의 해석 소프트웨어 「Smart Lab Studio II/리가쿠제」를 사용하고, 리트벨트 해석에 의해 각 결정상의 비율을 산출하였다. 또한, 적층 구조물인 경우에 있어서의, 다결정의 주성분의 측정에 있어서는 박막 XRD에 의해, 최표면으로부터 1㎛ 미만의 깊이 영역의 측정 결과를 사용하는 것이 바람직하다.
시험 평가
이상과 같이 하여 얻어진 샘플 1 내지 9에 대해서, 이하의 격자 상수, 인덴테이션 경도, 에칭레이트, 플라스마 조사 후의 산술 평균 높이 Sa, 및 불화량을 측정하였다. 또한, 표준 플라스마 시험은 이하와 같이 행하였다.
격자 상수의 측정
XRD를 사용하여, YZrO 고용체의 격자 상수를 이하의 수순으로 평가하였다. XRD 장치로서 「Smart Lab/리가쿠제」를 사용하였다. XRD의 측정 조건으로서, 특성 X선은 CuKα(λ=1.5418Å), 관 전압 45㎸, 관 전류 200㎃, 샘플링 스텝 0.01°, 스캔 스피드 10.0°/min으로 하였다. XRD의 해석 소프트웨어 「Smart Lab Studio II/리가쿠제」를 사용하여, 얻어진 XRD 회절 패턴을 ICDD 카드 01-081-8080으로 나타내어지는 화학식 Y2Zr2O7의 입방정으로서 동정하였다. 계속해서, 마찬가지로 XRD의 해석 소프트웨어 「Smart Lab Studio II/리가쿠제」를 사용하고, 외부 표준법을 사용한 격자 상수 정밀화에 의해 격자 상수를 산출하였다. 외부 표준에는 금속 Si를 사용하였다. 또한, 격자 상수의 산출에 이용하는 피크로서, 미러 지수(hkl)=(111)에 귀속되는 회절각 2θ=29.7°의 피크, 미러 지수(hkl)=(200)에 귀속되는 회절각 2θ=34.4°의 피크, 미러 지수(hkl)=(220)에 귀속되는 회절각 2θ=49.4°의 피크, 미러 지수(hkl)=(311)에 귀속되는 회절각 2θ=58.7°의 피크를 지정하였다. 또한, 본 발명에 있어서의 구조물은 격자 상수 a=5.212보다도 큰 신규 구조물이기 때문에, XRD에 의해 실제로 계측되는 각 미러 지수(hlk)에 귀속되는 피크 위치(2θ)는, 각 미러 지수(hkl)에 귀속되는 이론 상의 피크 위치(2θ)보다도, 각각, 저각도측으로 0.1 내지 0.4° 시프트한다. 그 외, 격자 상수의 측정은 JIS K0131에 준거한다.
인덴테이션 경도의 측정
극미소 압입 경도 시험(나노인덴테이션)에 의해, 기재 상의 구조물의 인덴테이션 경도를 이하의 수순으로 평가하였다. 극미소 압입 경도 시험기(나노인덴터)로서 「ENT-2100/엘리오닉스제」를 사용하였다. 극미소 압입 경도 시험의 조건으로서, 압자는 베르코비치 압자를 사용하고, 시험 모드는 압입 깊이 설정 시험으로 하고, 압입 깊이는 200㎚로 하였다. 인덴테이션 경도(압입 경도) HIT를 측정하였다. HIT의 측정 개소는 구조물 표면 상에서 랜덤하게 설정하고, 측정 점수는 적어도 25점 이상으로 하였다. 측정한 25점 이상의 HIT의 평균값을 경도로 하였다.
표준 플라스마 시험
상기 샘플에 대해서, 상기한 조건의 표준 플라스마 시험 1 및 2를 행하고, 당해 시험 후의 내파티클성의 평가를 이하의 수순으로 행하였다. ICP-RIE 장치에는 「Muc-21 Rv-Aps-Se/스미토모 세이미츠 고교제」를 사용하였다. 표준 플라스마 시험 1 및 2에 공통적으로, 챔버 압력은 0.5Pa, 플라스마 폭로 시간은 1시간으로 하였다. 이 조건에 의해 형성된 플라스마 분위기에, 샘플 표면이 폭로되도록, 샘플을 유도 결합형 반응성 이온 에칭 장치에 구비된 정전 척으로 흡착된 실리콘 웨이퍼 상에 배치하였다.
에칭레이트
표준 플라스마 시험 1 후의 구조물의 에칭레이트(e)를 레이저 현미경을 사용하여, 플라스마 비폭로 영역과 폭로 영역간의 단차(d)를 주사형 레이저 현미경(LEXT OLS-4000, 올림푸스 가부시키가이샤제)으로 측정하고, 플라스마 폭로 시간(t)으로부터 e=d/t에 의해 산출하였다. 또한, 플라스마 비폭로 영역은 표준 플라스마 시험 1 전에 구조물 표면에 폴리이미드 필름을 부분적으로 마스크함으로써 형성하였다.
플라스마 조사 후의 산술 평균 높이 Sa
표준 플라스마 시험 1 후의 구조물의 면 조도에 대해서, 레이저 현미경을 사용하여 ISO 25178에 정하는 Sa(산술 평균 높이)를 평가하였다. 레이저 현미경은 「OLS4500/올림푸스 가부시키가이샤제」를 사용하였다. 대물 렌즈는 MPLAPON100XLEXT를 사용하고, 컷오프값 λc는 25㎛로 하였다.
불화량
표준 플라스마 시험 2 후의 구조물의 표면에 대해서, X선 광전자 분광법(XPS)을 사용하여, 이온 스퍼터를 사용한 깊이 방향 분석에 의해, 스퍼터 시간 5초로부터 149초까지의 사이, 스퍼터 시간 1초 간격으로 불소(F) 원자의 원자 농도(％)를 측정하였다. XPS 장치로서 「K-Alpha/Thermo Fisher Scientific제」를 사용하였다. 얻어진 스퍼터 시간 5초로부터 149초까지의 사이의 1초 간격의 불소(F) 원자의 원자 농도(％)를 모두 적산하고, 구조물의 표면의 적산 불화량(％)으로 하였다. 또한, 콘타미네이션으로서 표층에 부착되는 카본(C)의 영향을 배제할 목적으로, 스퍼터 시간 0초로부터 5초의 데이터는 포함하지 않는 것으로 하였다.
이상의 시험 결과는 이하의 표에 나타내는 바와 같았다.
Figure pct00002
격자 상수와 Y2O3 함유량의 관계를 그래프로 나타내면, 도 2와 같게 된다. 또한, 인덴테이션 경도와 Y2O3 함유량의 관계를 그래프로 나타내면, 도 3과 같게 된다.
SEM상
표준 플라스마 시험 1 및 2 후의 구조물의 표면 SEM상을 다음과 같이 촬영하였다. 즉, 주사형 전자 현미경(Sccaning Electron Microscope; SEM)을 사용하여, 플라스마 폭로면의 부식 상태로부터 평가하였다. SEM은 「SU-8220/히다치 세이사쿠쇼제」를 사용하였다. 가속 전압은 3㎸로 하였다. 결과의 사진은, 도 4에 도시되는 바와 같았다.
이상, 본 발명의 실시 형태에 대해서 설명하였다. 그러나, 본 발명은 이들의 설명에 한정되는 것은 아니다. 전술한 실시 형태에 관하여, 당업자가 적절히 설계 변경을 가한 것도, 본 발명의 특징을 구비하고 있는 한, 본 발명의 범위에 포함된다. 예를 들어, 구조물, 기재 등의 형상, 치수, 재질, 배치 등은, 예시한 것에 한정되는 것은 아니며 적절히 변경할 수 있다. 또한, 전술한 각 실시 형태가 구비하는 각 요소는, 기술적으로 가능한 한 조합할 수 있고, 이들을 조합한 것도 본 발명의 특징을 포함하는 한 본 발명의 범위에 포함된다.

Claims (13)

  1. 기재와, 상기 기재 상에 마련되고, 표면을 갖는 구조물을 포함하는 복합 구조물이며,
    상기 구조물이 Y2O3-ZrO2 고용체(YZrO)를 주성분으로서 포함하고, 또한 상기 YZrO의 격자 상수가 5.252Å 또는 그것보다 큰, 복합 구조물.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 격자 상수가 5.270Å 또는 그것보다 큰, 복합 구조물.
  3. 기재와, 상기 기재 상에 마련되고, 표면을 갖는 구조물을 포함하는 복합 구조물이며,
    상기 구조물이 Y2O3-ZrO2 고용체(YZrO)를 주성분으로서 포함하고, 또한 그 인덴테이션 경도가 12㎬보다 큰, 복합 구조물.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 인덴테이션 경도가, 13㎬ 이상인, 복합 구조물.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    표준 플라스마 시험 1 후에 있어서의, 상기 구조물의 표면 조도 Sa(ISO 25178에 준거하여 정해짐)가 0.05㎛보다 작은, 복합 구조물.
  6. 제5항에 있어서,
    표준 플라스마 시험 1 후에 있어서의, 상기 구조물의 표면 조도 Sa(ISO 25178에 준거하여 정해짐)가 0.03㎛보다 작은, 복합 구조물.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 Y2O3 함유량이 20㏖％ 이상 40㏖％ 이하인, 복합 구조물.
  8. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 Y2O3 함유량이 30㏖％ 이상 40㏖％인, 복합 구조물.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 구조물이 Y2O3-ZrO2 고용체(YZrO)로 이루어지는, 복합 구조물.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 구조물의 평균 결정자 사이즈가 50㎚ 이하인, 복합 구조물.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    내파티클성이 요구되는 환경에 있어서 사용하는, 복합 구조물.
  12. 제11항에 있어서,
    반도체 제조 장치용 부재인, 복합 구조물.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 기재된 복합 구조물을 구비한, 반도체 제조 장치.
KR1020247020801A 2022-02-26 2023-02-13 복합 구조물 및 복합 구조물을 구비한 반도체 제조 장치 KR20240110850A (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JPJP-P-2022-028737 2022-02-26
JPJP-P-2022-028738 2022-02-26

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20240110850A true KR20240110850A (ko) 2024-07-16

Family

ID=

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP7089707B2 (ja) 半導体製造装置用部材および半導体製造装置用部材を備えた半導体製造装置並びにディスプレイ製造装置
KR102582528B1 (ko) 복합 구조물 및 복합 구조물을 구비한 반도체 제조 장치
JP2021077900A (ja) 半導体製造装置用部材および半導体製造装置用部材を備えた半導体製造装置並びにディスプレイ製造装置
WO2023162742A1 (ja) 複合構造物および複合構造物を備えた半導体製造装置
KR20240110850A (ko) 복합 구조물 및 복합 구조물을 구비한 반도체 제조 장치
WO2023162743A1 (ja) 複合構造物および複合構造物を備えた半導体製造装置
JP2023124886A (ja) 複合構造物および複合構造物を備えた半導体製造装置
WO2023162741A1 (ja) 複合構造物および複合構造物を備えた半導体製造装置
JP2023124885A (ja) 複合構造物および複合構造物を備えた半導体製造装置
JP2023124889A (ja) 複合構造物および複合構造物を備えた半導体製造装置
JP2023124888A (ja) 複合構造物および複合構造物を備えた半導体製造装置
TWI778587B (zh) 複合結構物及具備複合結構物之半導體製造裝置
JP2023124887A (ja) 複合構造物および複合構造物を備えた半導体製造装置
WO2022209934A1 (ja) 複合構造物および複合構造物を備えた半導体製造装置
WO2022209933A1 (ja) 複合構造物および複合構造物を備えた半導体製造装置
JP7140222B2 (ja) 複合構造物および複合構造物を備えた半導体製造装置
TWI777504B (zh) 複合結構物及具備複合結構物之半導體製造裝置
JP2022153274A (ja) 複合構造物および複合構造物を備えた半導体製造装置
JP2022153273A (ja) 複合構造物および複合構造物を備えた半導体製造装置
CN116917544A (zh) 复合结构物以及具备复合结构物的半导体制造装置
CN116868316A (zh) 复合结构物以及具备复合结构物的半导体制造装置