TW202334060A - 複合結構物及具備複合結構物之半導體製造裝置 - Google Patents
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Abstract
揭示具備優良的耐微粒性之半導體製造裝置用構件及半導體製造裝置。一種複合結構物，包含：基材，與配設於基材上，具有曝露於電漿環境的表面的結構物，結構物包含以Y
2SiO
5晶體為主成分，且該晶體的晶格常數滿足a＞9.06，b＞6.93，c＞6.70的至少一個或者該晶體的X-射線繞射中的(300)的尖峰與(121)的尖峰的比之尖峰強度比(300)/(121)比100%大，或者其壓痕硬度比7.5GPa大，本發明的複合結構物其耐微粒性優良，適合作為半導體製造裝置用構件使用。
Description
本發明是關於適合作為半導體製造裝置用構件使用之耐微粒(particle)性(low-particle generation)優良的複合結構物及具備複合結構物之半導體製造用裝置。
已知有在基材表面塗佈陶瓷而賦予基材功能的技術。例如作為在半導體製造裝置等的電漿(plasma)照射環境下使用的半導體製造裝置用構件，使用在其表面形成耐電漿性高的塗膜。塗膜例如使用：氧化鋁(alumina)(Al
2O
3)、氧化釔(yttria)(Y
2O
3)等的氧化物系陶瓷(oxide-based ceramics)；氟化釔(yttrium fluoride)(YF
3)、釔氧氟化物(yttrium oxyfluoride)(YOF)等的氟化物(fluoride)。
以Y
2SiO
5系材料作為要求耐電漿性的構件利用也已被提出(專利文獻1及2)。但是，該等先前技術既無任何揭示也無任何暗示建議Y
2SiO
5系材料的耐電漿性與晶格常數(lattice constant)的關係。而且，該等先前技術關於Y
2SiO
5系材料的耐電漿性與X射線晶體繞射(X-ray crystal diffraction)的特定的峰值比(peak ratio)或壓痕硬度(indentation hardness)的關係，也無任何揭示或暗示建議。
伴隨著半導體的微細化，半導體製造裝置內的各種構件被要求更高水準下的耐微粒性，對應此的材料依然被要求。
[專利文獻1]日本國特開2001-206764號公報
[專利文獻2]日本國特開2005-60827號公報
本發明人們這回得到藉由在Y
2SiO
5系材料中，其晶格常數以超過Y
2SiO
5系材料通常取的值，可抑制氟電漿環境下的氟化的知識。而且，得到藉由在Y
2SiO
5系材料中，X射線晶體繞射的特定的峰值比以特定的值，可抑制氟電漿環境下的氟化的知識。再者，得到藉由在Y
2SiO
5系材料中，壓痕硬度以特定的值，可抑制氟電漿環境下的氟化的知識。本發明是基於該等的知識的創作。
因此，本發明其目的為提供一種耐微粒性優良的複合結構物。再者，其目的為提供一種該複合結構物之作為半導體製造裝置用構件的用途，以及使用複合結構物之半導體製造裝置。
而且，依照本發明的一個態樣之複合結構物，包含：基材，與配設於前述基材上，具有表面的結構物，其特徵在於：
前述結構物包含以Y
2SiO
5晶體為主成分，且其晶格常數滿足a＞9.06，b＞6.93，c＞6.70的至少一個。
而且，依照本發明的一個態樣之複合結構物，包含：基材，與配設於前述基材上，具有表面的結構物，其特徵在於：
前述結構物包含以Y
2SiO
5晶體為主成分，且該晶體的X-射線繞射(X-ray diffraction)中的(300)的尖峰(peak)與(121)的尖峰的比之尖峰強度比(300)/(121)比100%大。
而且，依照本發明的一個態樣之複合結構物，包含：基材，與配設於前述基材上，具有表面的結構物，其特徵在於：
前述結構物包含以Y
2SiO
5晶體為主成分，且其壓痕硬度比7.5GPa大。
而且，依照本發明的複合結構物是在要求耐微粒性的環境下使用。
再者，依照本發明的半導體製造裝置是具備上述依照本發明的複合結構物。
複合結構物
使用圖1說明依照本發明的複合結構物的基本結構。圖1是依照本發明的複合結構物10之示意剖面圖。複合結構物10由配設於基材15之上的結構物20構成，結構物20具有表面20a。
依照本發明的複合結構物所具備的結構物20為所謂的陶瓷塗層。藉由施以陶瓷塗層(ceramic coat)，可賦予基材15種種的物性、特性。此外，在本說明書中，結構物(或陶瓷結構物)與陶瓷塗層除非另有指明，否則以同義使用。
複合結構物10例如配設於具有反應室(chamber)的半導體製造裝置的反應室內部。複合結構物10構成反應室的內壁也可以。在反應室的內部導入SF系或CF系的含氟氣體等而產生電漿，結構物20的表面20a曝露於電漿環境。因此，位於複合結構物10的表面的結構物20被要求耐微粒性。而且，依照本發明的複合結構物也可以當作安裝於反應室的內部以外的構件使用。在本說明書中，使用依照本發明的複合結構物之半導體製造裝置係在包含進行退火(annealing)、蝕刻(etching)、濺鍍(sputtering)、CVD(Chemical Vapor Deposition method:化學氣相沉積)等的處理的任意的半導體製造裝置(半導體處理裝置)的意義下使用。
基材
在本發明中，基材15只要被使用於其用途就未被特別限定，包含氧化鋁、石英、防蝕鋁(alumite)、金屬或玻璃等而構成，較佳為包含氧化鋁而構成。依照本發明的較佳的態樣，基材15之形成結構物20的面的算術平均粗糙度(arithmetic mean roughness)Ra(JISB0601：2001)例如未滿5微米(μm)，較佳為未滿1μm，更佳為未滿0.5μm。
結構物
在本發明中，結構物是包含以Y
2SiO
5晶體為主成分。
在本發明中，結構物的主成分是指藉由結構物的X射線繞射(X-ray Diffraction:XRD)進行的定量或準定量分析，比結構物20所包含的其他化合物相對較多地被包含的化合物。例如，主成分為在結構物中包含最多的化合物，在結構物中主成分所佔的比率以質量比70wt%以上，較佳為90wt%以上，最佳為100wt%。
在本發明中，結構物除了Y
2SiO
5之外也可以舉出包含如下的成分：氧化鈧(scandium oxide)、氧化銪(europium oxide)、氧化釓(gadolinium oxide)、氧化鉺(erbium oxide)、氧化鐿(ytterbium oxide)等的氧化物；釔氟化物、釔氧氟化物(yttrium oxyfluoride)等的氟化物，包含二以上的複數個該等成分也可以。
在本發明中，結構物不限於單層結構，為多層結構也可以。也可以具備複數個組成不同的以Y
2SiO
5晶體為主成分的層，而且，在基材與結構物之間設置別的層例如包含Y
2O
3的層也可以。
晶格常數
依照本發明的一個態樣，結構物所包含的Y
2SiO
5晶體其晶格常數滿足a＞9.06、b＞6.93、c＞6.70的至少一個，較佳為晶格常數滿足a＞9.10，b＞6.94，c＞6.73的至少一個。據此，結構物的氟化被抑制，可提高耐微粒性。
Y
2SiO
5的晶格常數若依照ICDD(International Center for Diffraction Data：國際繞射資料中心)卡(參考碼：01-070-5613)，則為a=9.01(Å)，b=6.93(Å)，c= 6.64(Å)，在本發明中其特徵為晶格常數a、b、c的至少任一個取超過該等值的上述值。
在本發明中，晶格常數係使用XRD進行測定。例如使用[Smart Lab/Rigaku製]當作XRD裝置，作為XRD的測定條件係特性X射線以CuKα(λ=1.5418Å)、管電壓(tube voltage)45kV、管電流(tube current)200mA、取樣步階(sampling step)0.01°，掃描速率(scan speed)10.0°/min。例如使用XRD 的解析軟體[SmartLab Studio II/Rigaku製]，以得到的 XRD繞射圖樣(diffraction pattern)作為以ICDD卡01-070-5613所示的化學式Y
2SiO
5的單斜晶而進行識別(identify)。接著，同樣地使用XRD 的解析軟體[SmartLab Studio II/Rigaku製]，藉由使用外標法(external standard method)的晶格常數精密化，算出晶格常數。外標準(external standard)使用金屬Si，而且，作為晶格常數的算出所利用的尖峰，指定歸屬於米勒指數(hkl)=(110)之繞射角2θ=16.4°的尖峰、歸屬於米勒指數(hkl)=(200)之繞射角2θ=20.6°的尖峰、歸屬於米勒指數(hkl)=(300)之繞射角2θ=31.1°的尖峰、歸屬於米勒指數(hkl)=(121)之繞射角2θ=32.5°的尖峰、歸屬於米勒指數(hkl)=(310)之繞射角2θ=33.7°的尖峰、歸屬於米勒指數(hkl)=(321)之繞射角2θ=46.3°的尖峰、歸屬於米勒指數(hkl)=(123)之繞射角2θ=48.8°的尖峰。因本發明中的結構物為比晶格常數a=9.0139，c=6.6427大之新穎的結構物，故透過XRD實際計測的歸屬於各米勒指數(hkl)的尖峰位置(2θ)為比歸屬於各米勒指數(hkl)的理論上的尖峰位置(2θ)還分別移位(shift)0.1~0.4°到低角度側。此外，晶格常數的測定可依據JISK0131而進行。
尖峰強度比
依照本發明的一個態樣，結構物所包含的Y
2SiO
5晶體的X-射線繞射中的(300)的尖峰與(121)的尖峰的比之尖峰強度比(300)/(121)比100%大較佳，更佳為尖峰強度比(300)/(121)比110%大而構成。
尖峰強度比的測定方法可使用XRD進行。使用[Smart Lab/Rigaku製]當作XRD裝置，作為XRD的測定條件係特性X射線以CuKα(λ=1.5418Å)、管電壓45kV、管電流200mA、取樣步階0.01°，掃描速率10.0°/min。由Y
2SiO
5的單斜晶中的歸屬於米勒指數(hkl)=(121)之繞射角2θ=32.5°±0.4(32.1°~32.9°)的尖峰的強度，與歸屬於米勒指數(hkl)=(300)之繞射角2θ=31.1°±0.4(30.7°~31.5°)的尖峰的強度，算出尖峰強度比(300)/(121)。因本發明中的結構物為比晶格常數a=9.0139，c=6.6427大之新穎的結構物，故透過XRD實際計測的歸屬於各米勒指數(hkl)的尖峰位置(2θ)為比歸屬於各米勒指數(hkl)的理論上的尖峰位置(2θ)還分別移位0.1~0.4°到低角度側。
壓痕硬度
依照本發明的一個較佳的態樣，結構物包含以Y
2SiO
5晶體為主成分，且其壓痕硬度比7.5GPa大。據此，可提高耐微粒性。壓痕硬度更佳為10GPa以上。壓痕硬度的上限未被特別限定，依照其要求特性決定即可，惟例如為18GPa以下。
結構物的壓痕硬度係藉由以下的方法測定。也就是說，對基材上的包含以Y
2SiO
5晶體為主成分之結構物的表面藉由極微小壓入硬度試驗(奈米壓痕(nanoindentation))進行。壓頭(indenter)為伯克維奇壓頭(Berkovich indenter)，壓入深度以200nm的固定值，測定壓痕硬度(壓入硬度)H
IT。作為表面上的H
IT的測定處係選擇排除傷痕或凹陷的表面。更佳為表面以施以研磨的平滑面。測定點數以至少25點以上。將所測定的25點以上的H
IT的平均值當作本發明中的硬度。關於其他的試驗方法及分析方法、用以檢驗試驗裝置的性能的程序、標準參考試樣所要求的條件係依據ISO14577。
蝕刻速率及氟化量
依照本發明的複合結構物可抑制氟電漿環境下的氟化，且可抑制電漿造成的蝕刻。
依照本發明的較佳的態樣，後述的標準電漿試驗1之後的結構物的表面粗糙度(surface roughness)Sa(依據ISO 25178而定)小於0.06μm較佳，更佳為小於0.03μm。據此，可得到更優良的耐微粒性。
在本發明中，將曝露於以下規定的含氟電漿的試驗分別稱為標準電漿試驗1及2。
電漿曝露條件
關於基材上的包含以Y
2SiO
5晶體為主成分之結構物，使用感應耦合型(Inductively-Coupled)反應性離子蝕刻(ICP-RIE)裝置，使其表面曝露於電漿環境。電漿環境的形成條件是以以下的2個條件。
標準電漿試驗1：
作為製程氣體(process gas)係以100sccm的SF
6，作為電源輸出係ICP用的線圈輸出以1500W，偏壓輸出以750W。
標準電漿試驗2：
作為製程氣體係以100sccm的SF
6，作為電源輸出係ICP用的線圈輸出以1500W，偏壓輸出以OFF(0W)。也就是說，不施加靜電吸盤(electrostatic chuck)的偏壓用的高頻電力(high-frequency power)。
在標準電漿試驗1及2中共通，反應室壓力以0.5Pa、電漿曝露時間以1小時。將前述半導體製造裝置用構件配置於藉由前述感應耦合型反應性離子蝕刻裝置所具備的靜電吸盤吸附的矽晶圓上，以便前述結構物表面曝露於藉由該條件形成的電漿環境。
微晶大小(crystallite size)
而且，依照本發明的一個態樣，Y
2SiO
5為多晶體(polycrystal)。其平均微晶大小(average crystallite size)較佳為未滿50nm，更佳為未滿30nm，最佳為未滿20nm。藉由平均微晶大小小，可減少因電漿產生的微粒。
在本案說明書中，[多晶體]是指晶粒(crystal grain)接合、集積而成的構造體。晶粒實質上以一個構成晶體較佳。晶粒的直徑例如為5奈米(nanometer)(nm)以上。
在本發明中，微晶大小(crystallite size)的測定是藉由例如X射線繞射(X-ray diffraction)進行。作為平均微晶大小，可藉由謝樂(Scherrer)公式算出微晶大小。
複合結構物的製造
依照本發明的複合結構物只要可在基材上實現具備上述的晶格常數的結構物，則藉由符合目的的種種製造方法製造也可以。也就是說，在基材上，包含以Y
2SiO
5為主成分，且藉由可形成具備上述的晶格常數的結構物的方法製造也可以，例如可藉由物理蒸鍍法(PVD：Physical Vapor Deposition)法)、化學蒸鍍法(CVD：Chemical Vapor Deposition)法)將結構物形成於基材上。作為PVD法的例子可舉出：電子束物理氣相蒸鍍(EB-PVD：Electron Beam physical vapor deposition)、離子束輔助蒸鍍(IAD：Ion Beam Assisted Deposition)、電子束離子輔助蒸鍍(EB-IAD：Electron Beam Ion Assisted Deposition)、離子鍍(ion plating)、濺鍍法(sputtering method)等。作為CVD法的例子可舉出：熱CVD(thermal CVD：熱化學氣相沉積)、電漿CVD(plasma CVD：電漿化學氣相沉積)(PEVCD)、有機金屬 CVD(metallorganic CVD：有機金屬化學氣相沉積)(MOCVD)、霧化CVD(mist CVD：霧化化學氣相沉積)、雷射CVD(laser CVD：雷射化學氣相沉積)、原子層沉積(ALD：Atomic Layer Deposition)等。而且，依照本發明的另一態樣，可藉由在基材的表面配置脆性材料等的微粒子，對該微粒子賦予機械衝擊力而形成。此處，[賦予機械衝擊力]的方法可舉出如下：使用高速旋轉的高硬度的刷子或滾子(roller)或高速上下運動的活塞等之利用因爆炸時產生的衝擊波所造成的壓縮力，或者使超音波或電漿作用，或者該等的組合。
而且，依照本發明的複合結構物可藉由氣溶膠沉積法(Aerosol deposition method：AD法)較佳地形成。[AD法]是如下的方法：將使包含陶瓷等的脆性材料等的微粒子分散在氣體中的[氣溶膠(aerosol)]從噴嘴(nozzle)朝基材噴射，使微粒子高速碰撞金屬或玻璃、陶瓷或塑膠等的基材，藉由該碰撞的衝擊使脆性材料微粒子發生變形或破碎，據此使該等接合，在基材上將包含微粒子的構成材料的結構物(陶瓷塗層)例如以層狀結構物或膜狀結構物直接形成。依照該方法，不特別需要加熱手段或冷卻手段等，可在常溫下形成結構物，可得到具有與燒成體同等以上的機械強度的結構物。而且，藉由控制使微粒子碰撞的條件或微粒子的形狀、組成等，可使結構物的密度或機械強度、電特性(electrical characteristics)等各式各樣地變化。再者，為了實現依照本發明的複合結構物，也就是說藉由設定諸條件以成為依照本發明的晶格常數，可製造依照本發明的複合結構物。例如可控制載體氣體(carrier gas)的種類及流量，且調整原料粒子的粒徑，進而控制組合該等的諸條件等來製造。
在本案說明書中[微粒子]是指當原始粒子(primary particle)為緻密質粒子時，藉由粒度分布測定(particle size distribution measurement)或掃描電子顯微鏡(scanning electron microscope)等識別(identify)的平均粒徑為5微米(μm)以下。是指當原始粒子為容易透過衝擊而破碎的多孔質粒子(porous particle)時，平均粒徑為50μm以下。
而且，在本案說明書中[氣溶膠]是指使前述的微粒子分散於氦、氮、氬、氧、乾空氣、包含氦、氮、氬、氧、乾空氣的混合氣體等的氣體(載體氣體)中之固氣混合相體，也有包含：含有[凝集體(aggregate)]的情形，惟較佳為實質上微粒子是單獨分散的狀態。雖然氣溶膠的氣體壓力與溫度考慮所要求的結構物的物性等可任意設定，但氣體中的微粒子的濃度在將氣體壓力換算成1氣壓，將溫度換算成攝氏20度的情形下，在被由吐出口噴射的時間點為0.0003mL/L~5mL/L的範圍內較佳。
氣溶膠沉積的製程通常在常溫被實施，在遠低於微粒子材料的熔點的溫度，亦即攝氏數百度以下結構物的形成為可能。在本案說明書中[常溫]是指對陶瓷的燒結溫度(sintering temperature)顯著低的溫度，實質上為0~100℃的室溫環境。在本案說明書中[粉體]是指前述的微粒子自然凝集的狀態。
[實施例]
雖然藉由以下的實施例更進一步說明本發明，但是本發明不是被限定於該等實施例。
作為在實施例使用的結構物的原料Y
2O
3粉體或Y
2SiO
5粉體，準備了在以下的表1所示的粉體名F-1及F-2。
而且表中，平均粒徑依照如下進行測定。也就是說，使用雷射繞射粒徑分布測定裝置[LA-960/HORIBA]，藉由超音波適切地使粒子分散後進行粒徑分布(particle size distribution)的評價，將得到的中值粒徑(median size)D50當作平均粒徑。
如下表1所示，使該等原料與製膜條件(載體氣體的種類及流量等)的組合變化製作了在基材上具備結構物的複數個樣品。就所得到的樣品進行了標準電漿試驗1~2之後的耐微粒性的評價。此外，在該例子中樣品的製作使用氣溶膠沉積法。
[表1]
如表所示，載體氣體使用氮(N
2)或氦(He)。氣溶膠可藉由在氣溶膠產生器內使載體氣體與原料粉體(原料微粒子)混合而得到。所得到的氣溶膠藉由壓力差自連接於氣溶膠產生器的噴嘴朝向配置於製膜反應室的內部的基材噴射。此時，製膜反應室內的空氣藉由真空泵(vacuum pump)排出到外部。
樣品
如以上得到的樣品1~5的結構物的各個係作為主成分包含Y
2O
3或Y
2SiO
5的多晶體，該多晶體中的平均微晶大小都未滿30nm，樣品1的平均微晶大小為12nm。
此外，微晶大小的測定係藉由XRD進行。使用[Smart Lab/Rigaku製]當作XRD裝置。作為XRD的測定條件係特性X射線以CuKα(λ=1.5418Å)、管電壓45kV、管電流200mA、取樣步階0.01°，掃描速率10.0°/min。藉由謝樂公式算出微晶大小當作平均微晶大小。使用0.94當作謝樂公式中的K值。
基材上的Y
2SiO
5的主成分的測定係藉由XRD進行。使用[Smart Lab/Rigaku製]當作XRD裝置。作為XRD的測定條件係特性X射線以CuKα(λ=1.5418Å)、管電壓45kV、管電流200mA、取樣步階0.01°，掃描速率10.0°/min。主成分的算出使用XRD 的解析軟體[SmartLab Studio II/Rigaku製]，藉由裏特沃爾德解析(Rietveld analysis)算出各結晶相的比率。此外，積層結構物的情形下之在多晶的主成分的測定中，藉由薄膜XRD使用距最表面未滿1μm的深度區域的測定結果較理想。
試驗評價
就如以上得到的樣品1~5，測定以下的晶格常數、尖峰強度比、壓痕硬度、蝕刻速率、電漿照射後的算術平均高度(arithmetic mean height)Sa及氟化量。而且，標準電漿試驗依照如下進行。
晶格常數的測定
使用XRD透過以下的程序評價了Y
2SiO
5的晶格常數。使用[Smart Lab/Rigaku製]當作XRD裝置。作為XRD的測定條件係特性X射線以CuKα(λ=1.5418Å)、管電壓45kV、管電流200mA、取樣步階0.01°，掃描速率10.0°/min。使用XRD 的解析軟體[SmartLab Studio II/Rigaku製]，以得到的 XRD繞射圖樣作為以ICDD卡01-070-5613所示的化學式Y
2SiO
5的單斜晶而進行了識別(identify)。接著，同樣地使用XRD 的解析軟體[SmartLab Studio II/Rigaku製]，藉由使用外標法的晶格常數精密化，算出晶格常數。外標準使用金屬Si。而且，作為晶格常數的算出所利用的尖峰，指定歸屬於米勒指數(hkl)=(110)之繞射角2θ=16.4°的尖峰、歸屬於米勒指數(hkl)=(200)之繞射角2θ=20.6°的尖峰、歸屬於米勒指數(hkl)=(300)之繞射角2θ=31.1°的尖峰、歸屬於米勒指數(hkl)=(121)之繞射角2θ=32.5°的尖峰、歸屬於米勒指數(hkl)=(310)之繞射角2θ=33.7°的尖峰、歸屬於米勒指數(hkl)=(321)之繞射角2θ=46.3°的尖峰、歸屬於米勒指數(hkl)=(123)之繞射角2θ=48.8°的尖峰。此外，因本發明中的結構物為比晶格常數a=9.0139，c=6.6427大之新穎的結構物，故透過XRD實際計測的歸屬於各米勒指數(hkl)的尖峰位置(2θ)為比歸屬於各米勒指數(hkl)的理論上的尖峰位置(2θ)還分別移位0.1~0.4°到低角度側。此外，晶格常數的測定係依據JISK0131。
尖峰強度比的測定
使用XRD透過以下的程序評價了結構物的尖峰強度比。使用[Smart Lab/Rigaku製]當作XRD裝置，作為XRD的測定條件係特性X射線以CuKα(λ=1.5418Å)、管電壓45kV、管電流200mA、取樣步階0.01°，掃描速率10.0°/min。設Y
2SiO
5的單斜晶中的歸屬於米勒指數(hkl)=(121)之繞射角2θ=32.5°±0.4(32.1°~32.9°)的尖峰的強度為α，設歸屬於米勒指數(hkl)=(300)之繞射角2θ=31.1°±0.4(30.7°~31.5°)的尖峰的強度為β，以γ=β/α算出了尖峰強度比。此外，因本發明中的結構物為比晶格常數a=9.0139，c=6.6427大之新穎的結構物，故透過XRD實際計測的歸屬於各米勒指數(hkl)的尖峰位置(2θ)為比歸屬於各米勒指數(hkl)的理論上的尖峰位置(2θ)還分別移位0.1~0.4°到低角度側。
壓痕硬度的測定
藉由極微小壓入硬度試驗(奈米壓痕)，透過以下的程序評價了基材上的結構物的壓痕硬度。使用了[ENT-2100/ELIONIX製]當作極微小壓入硬度試驗器(奈米壓痕儀(nanoindenter))。作為極微小壓入硬度試驗的條件，壓頭使用伯克維奇壓頭，試驗模式係以壓入深度設定試驗，壓入深度以200nm。測定了壓痕硬度(壓入硬度)H
IT。H
IT的測定處係在結構物表面上隨機設定，測定點數以至少25點以上。將測定出的25點以上的H
IT的平均值當作硬度。
標準電漿試驗
就上述樣品，進行上述條件的標準電漿試驗1及2，透過以下的程序進行了該試驗後的耐微粒性的評價。ICP-RIE裝置使用了[Muc-21 Rv-Aps-Se/住友精密工業製]。在標準電漿試驗1及2中共通，反應室壓力以0.5Pa、電漿曝露時間以1小時。將樣品配置於藉由感應耦合型反應性離子蝕刻裝置所具備的靜電吸盤吸附的矽晶圓上，以便樣品表面曝露於藉由該條件形成的電漿環境。
蝕刻速率
以掃描雷射顯微鏡(scanning laser microscope)(LEXT OLS-4000，Olympus股份有限公司製)測定電漿非曝露區域與曝露區域間的段差(d)，由電漿曝露時間(t)藉由e=d/t算出標準電漿試驗1之後的結構物的蝕刻速率(e)。此外，電漿非曝露區域係在標準電漿試驗1 之前藉由聚醯亞胺(polyimide)膜部分地遮蔽(mask)結構物表面而形成。
電漿照射後的算術平均高度Sa
就標準電漿試驗1之後的結構物的表面粗糙度(surface roughness)，使用雷射顯微鏡評價了ISO25178所規定的Sa(算術平均高度)。雷射顯微鏡使用了[OLS4500/Olympus股份有限公司製]。物鏡係使用MPLAPON100XLEXT，截取(cutoff)值λc以25μm。
氟化量
就標準電漿試驗2之後的結構物的表面，使用X射線光電子光譜學(X-ray photoelectron spectroscopy)(XPS)，藉由使用離子濺射(ion-sputtering)的深度方向分析，濺射時間5秒至149秒之間，濺射時間每隔1秒測定了氟(F)原子的原子濃度(%)。作為XPS裝置係使用[K-Alpha/Thermo Fisher Scientific製]。將得到的濺射時間5秒至149秒之間的每隔1秒的氟(F)原子的原子濃度(%)全部累計，當作結構物的表面的累計氟化量(%)。此外，以排除作為污染(contaminate)附著於表層的碳(C)的影響之目的，不包含濺射時間0秒至5秒的數據。
以上的試驗結果如以下的表所示。
[表2]
若以圖表顯示晶格常數與氟化量的關係，則如圖2a、圖2b及圖2c所示。而且，圖3a是顯示X-射線繞射數據的強度之圖表，若以圖表顯示尖峰強度比與氟化量的關係，則如圖3b所示。若以圖表顯示壓痕硬度與氟化量的關係，則如圖4所示。
SEM像
如以下拍攝了標準電漿試驗1及2之後的結構物的表面的SEM像。也就是說，使用掃描式電子顯微鏡(Scaning Electron Microscope；SEM)由電漿曝露面的腐蝕狀態進行了評價。SEM使用了[SU-8220/日立製作所製]。加速電壓以3kV。結果的照片如圖5所示。
以上針對本發明的實施的形態進行了說明。但是，本發明不是被限定於該等記述。關於前述的實施的形態，熟習該項技術者適宜加入了設計變更只要也具備本發明的特徵就包含於本發明的範圍。例如結構物、基材等的形狀、尺寸、材質、配置等並非被限定於所舉例說明者，可適宜變更。而且，前述的各實施的形態所具備的各元件在技術上盡可能可組合，組合該等元件者只要也包含本發明的特徵就包含於本發明的範圍。
10:複合結構物
15:基材
20:結構物
20a:結構物的表面
圖1是具有依照本發明的結構物的構件之示意剖面圖。複合結構物10具備基材15與結構物20，結構物20具有曝露於電漿環境的表面20a。
圖2a~圖2c是顯示依照本發明的結構物的晶格常數與氟化量的關係之圖表(graph)。
圖3a是顯示依照本發明的結構物的X-射線繞射數據的強度之圖表，圖3b是顯示依照本發明的結構物的尖峰強度比與氟化量的關係之圖表。
圖4是顯示依照本發明的結構物的壓痕硬度與氟化量的關係之圖表。
圖5是依照本發明的結構物的表面的標準電漿試驗1或2之前後之SEM(掃描電子顯微鏡：Scanning Electron Microscope)像。
10:複合結構物
15:基材
20:結構物
20a:結構物的表面
Claims (14)
- 一種複合結構物，包含：基材，與配設於該基材上，具有表面的結構物， 該結構物包含以Y 2SiO 5晶體為主成分，且該晶體的晶格常數滿足a＞9.06，b＞6.93，c＞6.70的至少一個。
- 如請求項1之複合結構物，其中該晶格常數滿足a≧9.10，b≧6.94，c≧6.73的至少一個。
- 一種複合結構物，包含：基材，與配設於該基材上，具有表面的結構物， 該結構物包含以Y 2SiO 5晶體為主成分，且該晶體的X-射線繞射中的(300)的尖峰與(121)的尖峰的比之尖峰強度比(300)/(121)比100%大。
- 如請求項3之複合結構物，其中該尖峰強度比(300)/(121)比110%大。
- 一種複合結構物，包含：基材，與配設於該基材上，具有表面的結構物， 該結構物包含以Y 2SiO 5晶體為主成分，且其壓痕硬度比7.5GPa大。
- 如請求項5之複合結構物，其中該壓痕硬度比10GPa大。
- 如請求項1至請求項6中任一項之複合結構物，其中該結構物包含70wt%以上的Y 2SiO 5。
- 如請求項1至請求項6中任一項之複合結構物，其中該結構物包含90wt%以上的Y 2SiO 5。
- 如請求項1至請求項6中任一項之複合結構物，其中該結構物實質上由Y 2SiO 5組成。
- 如請求項1至請求項6中任一項之複合結構物，其中該結構物的Y 2SiO 5的平均微晶大小為50nm以下。
- 如請求項1至請求項6中任一項之複合結構物，其中標準電漿試驗1之後的該結構物的表面粗糙度Sa(依據ISO 25178而定)小於0.06μm。
- 一種請求項1至請求項11中任一項之複合結構物之用途，係在要求耐微粒性的環境下使用。
- 如請求項12之用途，其中該複合結構物為半導體製造裝置用構件。
- 一種半導體製造裝置，具備請求項1至請求項13中任一項之複合結構物。
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