WO2021060180A1 - プラズマ処理装置用部材、その製造方法およびプラズマ処理装置 - Google Patents

プラズマ処理装置用部材、その製造方法およびプラズマ処理装置 Download PDF

Info

Publication number
WO2021060180A1
WO2021060180A1 PCT/JP2020/035434 JP2020035434W WO2021060180A1 WO 2021060180 A1 WO2021060180 A1 WO 2021060180A1 JP 2020035434 W JP2020035434 W JP 2020035434W WO 2021060180 A1 WO2021060180 A1 WO 2021060180A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
plasma processing
processing apparatus
peripheral surface
rare earth
earth element
Prior art date
Application number
PCT/JP2020/035434
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
万平 田中
Original Assignee
京セラ株式会社
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 京セラ株式会社 filed Critical 京セラ株式会社
Priority to US17/762,648 priority Critical patent/US20220344126A1/en
Priority to JP2021548880A priority patent/JP7329610B2/ja
Publication of WO2021060180A1 publication Critical patent/WO2021060180A1/ja

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
    • H01J37/32532—Electrodes
    • H01J37/32568—Relative arrangement or disposition of electrodes; moving means
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B28—WORKING CEMENT, CLAY, OR STONE
    • B28B—SHAPING CLAY OR OTHER CERAMIC COMPOSITIONS; SHAPING SLAG; SHAPING MIXTURES CONTAINING CEMENTITIOUS MATERIAL, e.g. PLASTER
    • B28B1/00—Producing shaped prefabricated articles from the material
    • B28B1/24—Producing shaped prefabricated articles from the material by injection moulding
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B28—WORKING CEMENT, CLAY, OR STONE
    • B28B—SHAPING CLAY OR OTHER CERAMIC COMPOSITIONS; SHAPING SLAG; SHAPING MIXTURES CONTAINING CEMENTITIOUS MATERIAL, e.g. PLASTER
    • B28B11/00—Apparatus or processes for treating or working the shaped or preshaped articles
    • B28B11/24—Apparatus or processes for treating or working the shaped or preshaped articles for curing, setting or hardening
    • B28B11/243—Setting, e.g. drying, dehydrating or firing ceramic articles
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01F—COMPOUNDS OF THE METALS BERYLLIUM, MAGNESIUM, ALUMINIUM, CALCIUM, STRONTIUM, BARIUM, RADIUM, THORIUM, OR OF THE RARE-EARTH METALS
    • C01F17/00—Compounds of rare earth metals
    • C01F17/20—Compounds containing only rare earth metals as the metal element
    • C01F17/206—Compounds containing only rare earth metals as the metal element oxide or hydroxide being the only anion
    • C01F17/218—Yttrium oxides or hydroxides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01F—COMPOUNDS OF THE METALS BERYLLIUM, MAGNESIUM, ALUMINIUM, CALCIUM, STRONTIUM, BARIUM, RADIUM, THORIUM, OR OF THE RARE-EARTH METALS
    • C01F7/00—Compounds of aluminium
    • C01F7/02—Aluminium oxide; Aluminium hydroxide; Aluminates
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/01—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics
    • C04B35/10—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on aluminium oxide
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/01—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics
    • C04B35/10—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on aluminium oxide
    • C04B35/111—Fine ceramics
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/01—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics
    • C04B35/44—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on aluminates
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/50—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on rare-earth compounds
    • C04B35/505—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on rare-earth compounds based on yttrium oxide
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B38/00—Porous mortars, concrete, artificial stone or ceramic ware; Preparation thereof
    • C04B38/0003—Porous mortars, concrete, artificial stone or ceramic ware; Preparation thereof containing continuous channels, e.g. of the "dead-end" type or obtained by pushing bars in the green ceramic product
    • 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
    • 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
    • C23C16/50—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 using electric discharges
    • 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
    • H01J37/3244—Gas supply means
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/302—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
    • H01L21/306—Chemical or electrical treatment, e.g. electrolytic etching
    • H01L21/3065—Plasma etching; Reactive-ion etching
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3217—Aluminum oxide or oxide forming salts thereof, e.g. bauxite, alpha-alumina
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3224—Rare earth oxide or oxide forming salts thereof, e.g. scandium oxide
    • C04B2235/3225—Yttrium oxide or oxide-forming salts thereof
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/50—Constituents or additives of the starting mixture chosen for their shape or used because of their shape or their physical appearance
    • C04B2235/54—Particle size related information
    • C04B2235/5418—Particle size related information expressed by the size of the particles or aggregates thereof
    • C04B2235/5436—Particle size related information expressed by the size of the particles or aggregates thereof micrometer sized, i.e. from 1 to 100 micron
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/60—Aspects relating to the preparation, properties or mechanical treatment of green bodies or pre-forms
    • C04B2235/602—Making the green bodies or pre-forms by moulding
    • C04B2235/6022—Injection moulding
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/65—Aspects relating to heat treatments of ceramic bodies such as green ceramics or pre-sintered ceramics, e.g. burning, sintering or melting processes
    • C04B2235/656—Aspects relating to heat treatments of ceramic bodies such as green ceramics or pre-sintered ceramics, e.g. burning, sintering or melting processes characterised by specific heating conditions during heat treatment
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/65—Aspects relating to heat treatments of ceramic bodies such as green ceramics or pre-sintered ceramics, e.g. burning, sintering or melting processes
    • C04B2235/656—Aspects relating to heat treatments of ceramic bodies such as green ceramics or pre-sintered ceramics, e.g. burning, sintering or melting processes characterised by specific heating conditions during heat treatment
    • C04B2235/6567—Treatment time
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/70—Aspects relating to sintered or melt-casted ceramic products
    • C04B2235/94—Products characterised by their shape
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/70—Aspects relating to sintered or melt-casted ceramic products
    • C04B2235/94—Products characterised by their shape
    • C04B2235/945—Products containing grooves, cuts, recesses or protusions
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
    • H01J2237/32—Processing objects by plasma generation
    • H01J2237/33—Processing objects by plasma generation characterised by the type of processing
    • H01J2237/334—Etching

Definitions

  • the present disclosure relates to a member for a plasma processing device, a manufacturing method thereof, and a plasma processing device.
  • plasma is used to process the object to be processed.
  • a corrosive gas containing a highly reactive halogen element such as fluorine or chlorine is used in this step. Therefore, high corrosion resistance is required for the corrosive gas used in the semiconductor / liquid crystal manufacturing apparatus and the members in contact with the plasma.
  • Patent Document 1 As a member that requires such corrosion resistance, in Patent Document 1, the inner surface through which the corrosive gas flows is the surface as it is fired, and the outer surface exposed to the corrosive gas or the plasma of the corrosive gas is roughened.
  • ceramic gas nozzle has been proposed consisting been Y 2 O 3 sintered body.
  • Patent Document 1 describes as follows. That is, first, after a slurry by adding ion exchange water and a binder in a purity of 99.9% Y 2 O 3 raw material, obtaining a granulated powder granulated by a spray dryer. The obtained granulated powder is molded at a pressure of 1500 kgf / cm 2 into a nozzle shape to obtain a substrate processed product. The substrate processed product is calcined at 900 ° C. to scatter the binder, and then fired in a hydrogen atmosphere at 1800 ° C. The inner surface through which the reaction gas passes is left as the fired surface, and the outer surface is roughened by blasting to form a gas nozzle.
  • the member for a plasma processing apparatus of the present disclosure is a tubular body having through holes in the axial direction and made of ceramics mainly composed of a rare earth element oxide, aluminum oxide or a rare earth element aluminum composite oxide, and has a tubular shape.
  • the length of the ridgeline is the number of recesses with a depth of 10 ⁇ m or more and 20 ⁇ m or less, starting from the ridgeline between the inner peripheral surface of the body and the observation target surface obtained by polishing from the outer peripheral surface of the tubular body toward the axis. The number is 2 or less per 1 mm.
  • the method for manufacturing the member for a plasma processing apparatus is mainly composed of a rare earth element oxide, aluminum oxide or a rare earth element aluminum composite oxide having a cumulative 95% by volume particle diameter of 6.5 ⁇ m or less in the cumulative distribution curve.
  • Powder, wax, dispersant and plasticizer to be stored in a container and stirred to obtain a slurry, a step of preheating the slurry, a step of defoaming the preheated slurry, and an injection molding of the slurry. It includes a step of obtaining a cylindrical molded body and a step of firing the molded body.
  • the plasma processing apparatus of the present disclosure includes the above-mentioned plasma processing apparatus member and a plasma generator.
  • FIG. 1A It is a perspective view which shows the observation object surface of the member for plasma processing apparatus which concerns on one Embodiment of this disclosure. It is an enlarged schematic view of the part B of FIG. 2A.
  • Sample No. of Examples. It is a micrograph (magnification 20 times) which shows the observation target surface of the member for plasma processing apparatus of 1. It is an enlarged micrograph (magnification 200 times) of part D of FIG. 3A.
  • Sample No. of Examples. 4 (comparative example) is a photomicrograph (magnification 20 times) showing an observation target surface of a member for a plasma processing apparatus. It is an enlarged micrograph (magnification 200 times) of part E of FIG. 4A.
  • FIG. 1A is a cross-sectional view showing a part of a plasma processing apparatus including an upper electrode to which a tubular body made of the member for the plasma processing apparatus of the present disclosure is mounted as a gas passage tube
  • FIG. 1B is a cross-sectional view showing A of FIG. 1A. It is an enlarged view of a part.
  • the plasma processing apparatus 10 of the present disclosure shown in FIGS. 1A and 1B is, for example, a plasma etching apparatus, comprising a chamber 1 in which a member W to be processed such as a semiconductor wafer is arranged, and an upper portion on the upper side in the chamber 1.
  • the electrode 2 is arranged so that the lower electrode 3 faces the lower side.
  • the upper electrode 2 is an electrode plate 2b on which a large number of tubular bodies 2a (gas passage tubes) for supplying the plasma generation gas G into the chamber 1 are mounted, and the plasma generation gas G is diffused inside. It includes a diffusion portion 2c which is an internal space and a holding member 2e having a large number of introduction holes 2d for introducing the diffused plasma generation gas G into the tubular body 2a.
  • the plasma-generating gas G discharged from the tubular body 2a in a shower shape becomes plasma by supplying high-frequency power from the high-frequency power source 4, and forms a plasma space P.
  • the electrode plate 2b and the tubular body 2a may be collectively referred to as a shower plate 2f.
  • FIG. 1A since the tubular body 2a is small, only the position is shown, and the detailed configuration is shown in FIG. 1B.
  • the upper electrode 2, the lower electrode 3, and the high-frequency power supply 4 constitute a plasma generator.
  • the tubular body 2a is an example of a member for a plasma processing device.
  • the lower electrode 3 is, for example, a susceptor made of aluminum, and an electrostatic chuck 5 is placed on the susceptor to hold the member W to be processed by an electrostatic adsorption force. Then, the coating film formed on the surface of the member W to be treated is etched by the ions and radicals contained in the plasma.
  • the tubular body 2a which is a member for the plasma processing apparatus of the present disclosure, is made of, for example, a cylindrical ceramic element containing a rare earth element oxide, aluminum oxide or a rare earth element aluminum composite oxide as a main component, and has an inner peripheral surface and emission thereof. The side end surface is the surface exposed to the plasma generation gas G.
  • ceramics containing rare earth element oxide as a main component are referred to as rare earth element oxide material sintered bodies
  • ceramics containing aluminum oxide as a main component are referred to as aluminum oxide sintered bodies.
  • the tubular body 2a has, for example, an outer diameter of 2 mm or more and 5 mm or less, an inner diameter of 0.3 mm or more and 0.75 mm or less, and a length of 3 mm or more and 8 mm or less.
  • the main component in the present disclosure refers to a component that accounts for 70% by mass or more in a total of 100% by mass of the components constituting the ceramics.
  • the member for the plasma processing apparatus of the present disclosure may contain 98% by mass or more of a rare earth element oxide or aluminum oxide having high corrosion resistance with respect to the plasma generation gas G.
  • the higher the content of the rare earth element oxide in the rare earth element oxide sintered body the higher the corrosion resistance.
  • the content of the rare earth element oxide may be 99.0% by mass or more, 99.5% by mass or more, and further 99.9% by mass or more.
  • the rare earth element oxide e.g., Y 2 O 3, Er 2 O 3, Gr 2 O 3, Nd 2 O 3, La 2 O 3, Dy 2 O 3, etc. CeO 2, ScO 3 and the like.
  • the rare earth element oxide sintered body may contain at least one element of, for example, silicon, iron, aluminum, calcium and magnesium, in addition to the rare earth element oxide.
  • the silicon content is 300 mass ppm or less in terms of SiO 2
  • the iron content is 50 mass ppm or less in Fe 2 O 3 conversion
  • the aluminum content is 100 mass ppm or less in terms of Al 2 O 3, and calcium and magnesium.
  • the total content may be 350 mass ppm or less in terms of CaO and MgO, respectively.
  • the carbon content may be 100 mass ppm or less.
  • the content of aluminum oxide in the aluminum oxide sintered body the higher the corrosion resistance.
  • the content of aluminum oxide may be 99.0% by mass or more, 99.5% by mass or more, and further 99.9% by mass or more.
  • the aluminum oxide sintered body may contain at least one element of, for example, silicon, iron, calcium and magnesium in addition to aluminum oxide. Assuming that the silicon content is 300 mass ppm or less in terms of SiO 2 , the iron content is 50 mass ppm or less in terms of Fe 2 O 3 , and the calcium and magnesium contents are 350 mass ppm or less in total when converted to CaO and MgO, respectively. May be good. Further, the carbon content may be 100 mass ppm or less.
  • the presence of rare earth element oxides can be identified and confirmed by an X-ray diffractometer using CuK ⁇ rays, and the content of each component can be determined by, for example, an ICP (Inductively Coupled Plasma) emission spectroscopic analyzer or a fluorescent X-ray analyzer. Just do it.
  • the carbon content may be determined using a carbon analyzer.
  • the presence of aluminum oxide can also be determined in the same manner as for rare earth element oxides.
  • the member for the plasma processing apparatus of the present disclosure may be a ceramic containing aluminum oxide and an aluminum composite oxide of a rare earth element, and having either aluminum oxide or an aluminum composite oxide of a rare earth element as a main component.
  • the rare earth element-aluminum composite oxide for example, YAG (3Y 2 O 3 ⁇ 5Al 2 O 3), YAM (2Y 2 O 3 ⁇ Al 2 O 3), YAL (Y 2 O 3 ⁇ Al 2 O 3), Yttrium aluminum composite oxides such as YAP (YAlO 3 ), elbium aluminum composite oxides such as EAG (Er 3 Al 5 O 12 ), EAM (Er 4 Al 2 O 9 ), EAP (ErAlO 3 ), GdAM (Gd 4) Al 2 O 9), GdAP ( GdAlO 3) gadolinium-aluminum composite oxide such as, NdAG (Nd 3 Al 5 O 12), NdAM (Nd 4 Al 2 O 9), NdAP (NdAlO 3)
  • the member for a plasma processing apparatus is made of a ceramic whose main component is any of aluminum oxide and yttrium-aluminum composite oxide, for example, 70 wt% or more 98 wt% content of aluminum in terms of Al 2 O 3 or less, the content of yttrium it is preferable is Y 2 O 3 30 wt% or more 2% by mass in terms of the following.
  • the ceramics containing the above-mentioned rare earth element oxide, aluminum oxide or rare earth element aluminum composite oxide as the main component are all polycrystals, but the rare earth oxide, aluminum oxide or rare earth element aluminum composite oxide is the main component.
  • the ceramics to be used may be a single crystal.
  • FIG. 2A and FIG. 2B which is a partially enlarged view thereof, show a state in which the tubular body 2a, which is a member for the plasma processing apparatus of the present disclosure, is polished from the outer peripheral surface of the tubular body 2a toward the axis C. ..
  • the starting point is the ridge line 8 between the inner peripheral surface 6 of the tubular body 2a, which is a member for the plasma processing device, and the observation target surface 7.
  • the number of recesses 9 having a depth d of 10 ⁇ m or more and 20 ⁇ m or less is 2 or less, preferably 1 or less, per 1 mm of the length of the ridge line 8.
  • the recess 9 is, for example, depressed.
  • the reason for polishing from the outer peripheral surface of the tubular body 2a toward the axis C is to facilitate the measurement of the depth of the recess 9.
  • the direction of the depth d is a direction in the observation target surface 7 from the ridge line 8 toward the outer edge which is the boundary between the outer peripheral surface and the observation target surface 7.
  • the arithmetic mean roughness (Ra) of the observation target surface 7 is, for example, 0.01 ⁇ m or more and 0.1 ⁇ m or less, and the arithmetic mean roughness (Ra) can be obtained in accordance with JIS B 0601: 2013. Good.
  • WA white random
  • D 50 average particle diameter
  • a polisher having a pitch may be used as the polishing machine.
  • polishing may be performed after grinding with a polishing allowance of 0.1 mm or more and 0.2 mm or less left from the outer peripheral surface of the tubular body 2a toward the axis.
  • the depth of the recess is deep.
  • the number d may be measured and the number of recesses 9 having a depth d of 10 ⁇ m or more and 20 ⁇ m or less may be counted.
  • the depth of the recess 9 is set to 10 ⁇ m or more because the depth of 10 ⁇ m is the minimum value, that is, the threshold value, at which the particles that are shed and suspended have a significant adverse effect on the plasma space P. ..
  • the recess 9 is hardly present on the inner peripheral surface 6 of the tubular body 2a, the occurrence of shedding (chipping) starting from the inner peripheral surface 6 is suppressed. Therefore, even if the plasma generation gas G passes through the through hole 11, it is possible to reduce the desorption particles becoming new particles and floating in the plasma space P.
  • the recess 9 is, in other words, a recess 9 that is open to the inner peripheral surface 6 of the tubular body 2a.
  • the straightness of the ridge line 8 is preferably 20 ⁇ m or less.
  • Straightness refers to the magnitude of deviation from a geometrically correct straight line of the ridge line 8, and is an image of the observation target surface 7 taken with an optical microscope (for example, 1.2 mm in the horizontal direction and 1.4 mm in the vertical direction).
  • the straightness of the ridge line 8 can be measured by using a free software called "sandwiching ruler".
  • the axial direction of the tubular body 2a is aligned with the vertical direction of the image so that at least one of the left and right ridges sandwiching the inner peripheral surface is included in the image, and the length of the geometrically correct straight line is It may be 1.4 mm.
  • the maximum diameter m of the closed pore 12 within a range of 0.1 mm from the ridge line 8 toward the outer edge which is the boundary between the outer peripheral surface of the tubular body 2a and the observation target surface 7 is 0. It is preferably 9 ⁇ m or less. That is, since there is no large closed hole 12 in the vicinity of the inner peripheral surface 6, cracks are less likely to occur from the closed hole 12 toward the inner peripheral surface 6 even if heating and cooling are repeated, and particles generated by the cracks are generated. The risk of floating in the plasma space P is reduced.
  • a free software called "sandwiching" is used for an image of the observation target surface 7 taken with an optical microscope (for example, 1.2 mm in the horizontal direction and 1.4 mm in the vertical direction). Can be measured.
  • the axial direction of the tubular body 2a is aligned with the vertical direction of the image so that at least one of the left and right ridge lines 8 sandwiching the inner peripheral surface is included in the image.
  • the inner peripheral surface 6 of the tubular body 2a may be a fired surface having a root mean square inclination (R ⁇ qi) of 1.3 or less.
  • the inner peripheral surface 6 of the tubular body 2a represents the difference between the cutting level at a load length ratio of 25% on the roughness curve and the cutting level at a load length ratio of 75% on the roughness curve.
  • the fired surface may have a level difference (R ⁇ ci) of 1.7 ⁇ m or less.
  • the outer peripheral surface of the tubular body 2a represents a cutting level difference representing the difference between the cutting level at a load length rate of 25% on the roughness curve and the cutting level at a load length rate of 75% on the roughness curve.
  • a fired surface having (R ⁇ co) of 0.04 ⁇ m or more may be used. With such a configuration, the outer peripheral surface does not have a crushing layer and the hydrophilicity is improved. Therefore, for example, when the tubular body 2a is fixed to the electrode plate 2b using a hydrophilic epoxy adhesive, the length is long. High reliability can be obtained over a period of time.
  • the cutting level difference (R ⁇ co) on the outer peripheral surface is preferably 0.26 ⁇ m or more on the fired surface.
  • the root mean square slope (R ⁇ qi, R ⁇ qo) and the cutting level difference (R ⁇ ci, R ⁇ co) are based on JIS B 0601: 2001, and a shape analysis laser microscope (manufactured by KEYENCE CORPORATION, VK-X1100 or its successor model) is used. Can be measured using.
  • the illumination method is the coaxial epi-illumination method
  • the magnification is 480 times
  • the cutoff value ⁇ s is absent
  • the cutoff value ⁇ c is 0.08 mm
  • the cutoff value ⁇ f is absent
  • the termination effect is corrected.
  • the measurement range per location from the inner peripheral surface 6 and the outer peripheral surface to be measured is set to, for example, 710 ⁇ m ⁇ 533 ⁇ m, and for each measurement range, a line to be measured is drawn along the longitudinal direction of the measurement range. Line roughness may be measured by drawing four lines at approximately equal intervals.
  • the measurement range is one point in the central portion in the axial direction, for a total of two points, and the length to be measured is, for example, 560 ⁇ m.
  • the tubular body 2a which is a member for the plasma processing device of the present embodiment, will be described.
  • a member for a plasma processing apparatus made of an yttrium oxide sintered body as an example of a rare earth element oxide sintered body a powder, wax, dispersant and plasticizer containing yttrium oxide as a main component are prepared.
  • the yttrium oxide-based powder used (hereinafter referred to as yttrium oxide powder) has a purity of 99.9% by mass or more and a cumulative 95% by volume particle size in the cumulative distribution curve of 6.5 ⁇ m or less. It is preferably 6 ⁇ m or less.
  • the cumulative particle size of 95% by volume is in this range, the number of pores in the obtained sintered body is small, the generation of recesses 9 on the inner peripheral surface 6 is suppressed, and the generation of particles can be reduced.
  • the cumulative distribution curve refers to a curve showing the cumulative distribution of particle size when the horizontal axis is the particle size and the vertical axis is the cumulative percentage of the particle size in a two-dimensional graph, and is, for example, by the laser diffraction scattering method.
  • Microtrack Bell can be obtained using a particle size distribution measuring device (MT3300 or its successor model).
  • yttrium oxide powder 13 parts by mass or more and 14 parts by mass or less of wax and 0.4 parts by mass or more and 0.5 parts by mass of a dispersant are used.
  • the amount of plasticizer is 1.4 parts by mass or more and 1.5 parts by mass or less.
  • the yttrium oxide powder, wax, dispersant and plasticizer heated to 90 ° C. or higher are all housed in a resin container.
  • the wax, the dispersant and the plasticizer are liquid.
  • yttrium oxide powder, wax, dispersant and plasticizer may be heated to 90 ° C. or higher and 140 ° C. or lower and stored in a resin container.
  • the container is set in a stirrer, and the container is revolved for 3 minutes (revolution kneading process) to stir the yttrium oxide powder, wax, dispersant and plasticizer, and a slurry can be obtained.
  • the obtained slurry is filled in a syringe, and the slurry is defoamed while rotating the syringe for 1 minute using a defoaming jig.
  • a syringe filled with the defoamed slurry is attached to an injection molding machine and molded while maintaining the temperature of the slurry at 90 ° C. or higher to obtain a cylindrical molded body.
  • the columnar core forming the inner peripheral surface of the cylindrical molded body is attached to the injection molding machine in advance. Further, the flow path through which the slurry of the injection molding machine passes may be maintained at 90 ° C. or higher.
  • the firing atmosphere may be an atmospheric atmosphere
  • the firing temperature may be 1600 ° C. or higher and 1800 ° C. or lower
  • the holding time may be 2 hours or longer and 4 hours or lower.
  • the maximum diameter of the closed pores within 0.1 mm from the ridge line toward the outer edge which is the boundary between the outer peripheral surface of the tubular body and the observation target surface is 0.9 ⁇ m or less.
  • the firing temperature may be 1620 ° C. or higher and 1800 ° C. or lower, and the holding time may be 3 hours or longer and 4 hours or lower.
  • a member for a plasma processing apparatus made of another rare earth element oxidizing substance sintered body can also be manufactured in the same manner as the yttrium oxide sintered body.
  • the number of recesses 9 having a depth of 10 ⁇ m or more and 20 ⁇ m or less from the ridge line 8 is 2 or less per 1 mm of the length of the ridge line 8. Is good. Further, by setting the straightness of the outer peripheral surface of the core used in injection molding to 15 ⁇ m or less, the straightness of the ridge line 8 can be set to 20 ⁇ m or less. Therefore, when the member for the plasma processing apparatus made of the cylindrical rare earth element oxidized substance sintered body is used as a gas passage pipe or the like, it is possible to suppress the occurrence of bleeding starting from the inner peripheral surface 6.
  • the member for the plasma processing apparatus made of the aluminum oxide sintered body can be manufactured in the same manner as the yttrium oxide sintered body described above. However, only the firing temperature may be changed, and the firing temperature may be 1500 ° C. or higher and 1700 ° C. or lower. Further, on the observation target surface, the maximum diameter of the closed pores within 0.1 mm from the ridge line toward the outer edge which is the boundary between the outer peripheral surface of the tubular body and the observation target surface is 0.9 ⁇ m or less. In order to obtain a quality sintered body, the firing temperature may be 1520 ° C. or higher and 1700 ° C. or lower, and the holding time may be 3 hours or longer and 4 hours or lower.
  • the tubular body 2a which is a member for a plasma processing apparatus, is arranged in the chamber 1 and is shown as a gas passage tube for generating stable plasma from the plasma generation gas G.
  • yttrium oxide powder and aluminum oxide powder having a purity of 99.99% by mass were used and blended in the ratio shown in Table 1 to prepare a raw material powder.
  • the raw material powder, wax, dispersant and plasticizer were heated to 90 ° C., then placed in a resin container and mixed. Next, the container was placed in a predetermined position of the stirrer, and the container was revolved for 3 minutes (self-revolution kneading treatment) to obtain a slurry.
  • the wax was 13.5 parts by mass
  • the dispersant was 0.45 parts by mass
  • the plasticizer was 1.45 parts by mass with respect to 100 parts by mass of each raw material powder.
  • the obtained slurry was filled in a syringe, and the slurry was defoamed while rotating the syringe for 1 minute using a defoaming jig.
  • the syringe was attached to an injection molding machine and molded while maintaining the temperature of the slurry at 90 ° C. or higher to obtain a cylindrical molded body.
  • a cylindrical core forming the inner peripheral surface of the cylindrical molded body was attached to the injection molding machine in advance.
  • the straightness of the outer peripheral surface of the core was set to 20 ⁇ m or more and 25 ⁇ m or less.
  • the flow path of the slurry of the injection molding machine was also maintained at 90 ° C. or higher.
  • the obtained molded product was sequentially degreased and fired to obtain a cylindrical sintered body (Sample Nos. 1 to 12) which is a gas passage pipe.
  • the firing atmosphere was an atmospheric atmosphere, and the firing temperature and holding time were as shown in Table 1.
  • the particle size of the raw material powder, the characteristic value of the sintered body, and the corrosion resistance to plasma were measured by the following methods.
  • the cumulative 95% by volume particle size in the cumulative distribution curve was measured using a particle size distribution measuring device (MT3300) manufactured by Microtrac Bell.
  • (2) Number of recesses starting from the ridgeline with the observation target surface polishing is performed from the outer peripheral surface of the tubular body 2a toward the axis C, and the arithmetic average roughness Ra is 0.01 ⁇ m or more and 0.1 ⁇ m or less. A surface to be observed was obtained.
  • the depth d of the recess is measured using the free software "sandwiching ruler" on the image (2.3 mm in the horizontal direction and 1.7 mm in the vertical direction) obtained by photographing the observation target surface 7 with a scanning electron microscope.
  • the number of recesses 9 having a depth d of 10 ⁇ m or more and 20 ⁇ m or less was counted.
  • the flow rate is set to 5 mL / sec from the opening on the supply side of the through hole, pure water is supplied for 100 seconds, and the number of particles contained in the pure water discharged into the container is measured by a submerged particle counter (LPC). Measured using.
  • the particles to be measured had a diameter of more than 0.2 ⁇ m.
  • the container used was one in which it was confirmed that the number of particles having a diameter of more than 0.2 ⁇ m was 20 or less by ultrasonic cleaning before connecting.
  • sample No. A micrograph showing the observation target surface of the gas passage pipe of No. 1 is shown in FIG. 3A, and a micrograph of the D portion thereof is shown in FIG. 3B.
  • Sample No. A micrograph showing the observation target surface of the gas passage pipe of No. 4 is shown in FIG. 4A, and an enlarged micrograph of the D portion thereof is shown in FIG. 4B.
  • Table 1 the sample No. In 1 to 3, 5 to 7, and 9 to 11, since the number of recesses having a depth of 10 ⁇ m or more and 20 ⁇ m or less is 2 or less per 1 mm of ridge line length, the number of generated particles is small and the corrosion resistance to plasma is small. Can be said to be high.
  • a cylindrical molded product containing yttrium oxide as the main component was obtained by the same method as that shown in Example 1.
  • a cylindrical core forming the inner peripheral surface of the cylindrical molded body was attached to the injection molding machine in advance.
  • yttrium oxide powder having a cumulative 95% by volume particle size of 6.5 ⁇ m in a cumulative distribution curve using a particle size distribution measuring device (MT3300) manufactured by Microtrac Bell was molded.
  • the straightness of the outer peripheral surface of the core is as shown in Table 2.
  • the obtained molded product was sequentially degreased and fired to obtain a cylindrical sintered body (Sample Nos. 13 to 16) which is a gas passage pipe.
  • the firing atmosphere was an atmospheric atmosphere
  • the firing temperature was 1700 ° C.
  • the holding time was 3 hours.
  • the straightness of the ridgeline was measured using the free software "Spinning Measure" on the image (1.2 mm in the horizontal direction and 1.4 mm in the vertical direction) of the observation target surface taken with an optical microscope.
  • the axial direction of the gas passage pipe is aligned with the vertical direction of the image so that the left and right ridges sandwiching the inner peripheral surface are included in the image, and the length of the geometrically correct straight line is 1.4 mm.
  • Table 2 shows the values with the highest straightness among the straightnesses of the left and right ridgelines.
  • Example 2 the number of particles generated when pure water was supplied to and discharged from the through holes of each sample was measured by the same method as that shown in Example 1, and is shown in Table 2.
  • sample No. In each of 13 to 16 the number of recesses having a depth of 10 ⁇ m or more and 20 ⁇ m or less was 2 or less per 1 mm of the length of the ridgeline.
  • Table 2 No. In Nos. 13 to 15, since the straightness of the ridgeline is 20 ⁇ m or less, the number of generated particles is small, and No. It can be said that the corrosion resistance to plasma is higher than that of 16.
  • a cylindrical molded product containing yttrium oxide as the main component was obtained by the same method as that shown in Example 1.
  • a cylindrical core forming the inner peripheral surface of the cylindrical molded body was attached to the injection molding machine in advance.
  • Yttrium oxide powder having a cumulative 95% by volume particle size of 5.5 ⁇ m in a cumulative distribution curve using a particle size distribution measuring device (MT3300) manufactured by Microtrac Bell was molded.
  • the straightness of the outer peripheral surface of the core was set to 15 ⁇ m or less.
  • the obtained molded product was sequentially degreased and fired to obtain a cylindrical sintered body (Sample Nos. 17 to 20) which is a gas passage pipe.
  • the firing atmosphere was an atmospheric atmosphere
  • the firing temperature was as shown in Table 3
  • the holding time was 3 hours.
  • the maximum diameter of the closed pores within the range was measured.
  • the axial direction of the gas passage pipe was aligned with the vertical direction of the image so that the left and right ridges sandwiching the inner peripheral surface were included in the image.
  • the number of particles generated when pure water was supplied to and discharged from the through holes of each sample was measured by the same method as that shown in Example 1.
  • the number of recesses having a depth of 10 ⁇ m or more and 20 ⁇ m or less was 2 or less per 1 mm of the length of the ridgeline.
  • the sample No. In Nos. 17 to 19 the number of particles generated is small because the maximum diameter of the closed pores within a range of 0.1 mm or less from the ridgeline toward the outer edge is 0.9 ⁇ m or less. It can be said that the corrosion resistance to plasma is higher than 20.
  • Chamber 2 Upper electrode 2a Cylindrical body (member for plasma processing device) 2b Electrode plate 2c Diffusion part 2d Introduction hole 2e Holding member 2f Shower plate 3 Lower electrode 4 High frequency power supply 5 Electrostatic chuck 6 Inner peripheral surface 7 Observation target surface 8 Ridge line 9 Recession 10 Plasma processing device 11 Through hole 12 Closed hole

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Drying Of Semiconductors (AREA)
  • Plasma Technology (AREA)

Abstract

貫通孔を軸方向に備えた、希土類元素酸化物、酸化アルミニウムまたは希土類元素アルミニウム複合酸化物を主成分とするセラミックスの筒状体からなるプラズマ処理装置用部材であって、筒状体の内周面と、筒状体の外周面から軸心に向かって研磨して得られる観察対象面との稜線を起点とする、深さが１０μｍ以上２０μｍ以下の凹部の個数が稜線の長さ１ｍｍ当たり２個以下である。

Description

プラズマ処理装置用部材、その製造方法およびプラズマ処理装置
　本開示は、プラズマ処理装置用部材、その製造方法およびプラズマ処理装置に関する。
　従来、半導体・液晶製造におけるエッチングや成膜などの各工程において、プラズマを利用して被処理物への処理が施されている。この工程には、反応性の高いフッ素、塩素等のハロゲン元素を含む腐食性ガスが用いられている。従って、半導体・液晶製造装置に用いられる腐食性ガスやそのプラズマに接触する部材には高い耐食性が要求される。
　このような耐食性が要求される部材として、特許文献１では、腐食性ガスの流れる内面が焼成したままの面であり、腐食性ガスあるいは腐食性ガスのプラズマに曝される外表面が粗面化されたＹ２Ｏ３焼結体からなるセラミックガスノズルが提案されている。
　このガスノズルを得る方法として、特許文献１では、以下のように記載されている。すなわち、まず、純度９９．９％のＹ２Ｏ３原料にイオン交換水とバインダーを加えてスラリーとした後、スプレードライヤーで造粒して造粒粉を得る。得られた造粒粉を１５００ｋｇｆ／ｃｍ２の圧力で成形してノズル形状にし、素地加工品とする。素地加工品を９００℃で仮焼して、バインダーを飛散させた後、１８００℃の水素雰囲気下にて焼成する。反応ガスが通過する内表面を焼成面のままとし、外表面をブラスト処理によって粗面化してガスノズルとする。
特開２００７－６３５９５号公報
　本開示のプラズマ処理装置用部材は、貫通孔を軸方向に備えた、希土類元素酸化物、酸化アルミニウムまたは希土類元素アルミニウム複合酸化物を主成分とするセラミックスからなる筒状体であって、筒状体の内周面と、筒状体の外周面から軸心に向かって研磨して得られる観察対象面との稜線を起点とする、深さが１０μｍ以上２０μｍ以下の凹部の個数が稜線の長さ１ｍｍ当たり２個以下である。
　本開示に係る上記プラズマ処理装置用部材の製造方法は、累積分布曲線における累積９５体積％の粒径が６．５μｍ以下の希土類元素酸化物、酸化アルミニウムまたは希土類元素アルミニウム複合酸化物を主成分とする粉末、ワックス、分散剤および可塑剤を容器に収容し撹拌してスラリーを得る工程と、スラリーを予備加熱する工程と、予備加熱したスラリーを脱泡処理する工程と、スラリーを射出成形して円筒状の成形体を得る工程と、成形体を焼成する工程とを含む。
　本開示のプラズマ処理装置は、上記のプラズマ処理装置用部材と、プラズマ発生装置とを備える。
本開示に係る筒状体のプラズマ処理装置用部材であるガス通路管が装着された上部電極を備えるプラズマ処理装置の一部を示す断面図である。 図１ＡのＡ部の拡大図である。 本開示の一実施形態に係るプラズマ処理装置用部材の観察対象面を示す斜視図である。 図２ＡのＢ部の拡大模式図である。 実施例の試料Ｎｏ．１のプラズマ処理装置用部材の観察対象面を示す顕微鏡写真（倍率２０倍）である。 図３ＡのＤ部を拡大した顕微鏡写真（倍率２００倍）である。 実施例の試料Ｎｏ．４（比較例）のプラズマ処理装置用部材の観察対象面を示す顕微鏡写真（倍率２０倍）である。 図４ＡのＥ部を拡大した顕微鏡写真（倍率２００倍）である。
　以下、図面を参照して、本開示のプラズマ処理装置用部材、製造方法およびプラズマ処理装置を説明する。図１Ａは、ガス通路管として、本開示のプラズマ処理装置用部材からなる筒状体が装着された上部電極を備えるプラズマ処理装置の一部を示す断面図であり、図１Ｂは図１ＡのＡ部の拡大図である。
　図１Ａ，図１Ｂに示す本開示のプラズマ処理装置１０は、例えば、プラズマエッチング装置であり、内部に半導体ウェハー等の被処理部材Ｗを配置するチャンバー１を備え、チャンバー１内の上側には上部電極２が、下側には下部電極３が対向して配置されている。
　上部電極２は、プラズマ生成用ガスＧをチャンバー１内に供給するための筒状体２ａ（ガス通路管）が多数装着された電極板２ｂと、内部にプラズマ生成用ガスＧを拡散するための内部空間である拡散部２ｃおよび拡散されたプラズマ生成用ガスＧを筒状体２ａに導入するための導入孔２ｄを多数有する保持部材２ｅとを備えている。
　そして、筒状体２ａからシャワー状に排出されたプラズマ生成用ガスＧは、高周波電源４から高周波電力を供給することによりプラズマとなり、プラズマ空間Ｐを形成する。なお、電極板２ｂと筒状体２ａとをあわせてシャワープレート２ｆと称することもある。
　なお、図１Ａにおいて、筒状体２ａは、小さいため位置のみを示しており、詳細な構成を図１Ｂに示している。
　これらの部材のうち、例えば、上部電極２、下部電極３および高周波電源４が、プラズマ発生装置を構成している。
　ここで、プラズマ生成用ガスＧの例としては、ＳＦ６、ＣＦ４、ＣＨＦ３、ＣｌＦ３、ＮＦ３、Ｃ４Ｆ８、ＨＦ等のフッ素系ガス、Ｃｌ２、ＨＣｌ、ＢＣｌ３、ＣＣｌ４等の塩素系ガスが挙げられる。筒状体２ａは、プラズマ処理装置用部材の一例である。
　下部電極３は、例えば、アルミニウムからなるサセプタであり、このサセプタ上に静電チャック５が載置され、静電吸着力によって被処理部材Ｗを保持している。
　そして、プラズマに含まれるイオンやラジカルによって、被処理部材Ｗの表面に形成された被覆膜はエッチング処理されるようになっている。
　本開示のプラズマ処理装置用部材である筒状体２ａは、例えば、円筒状の希土類元素酸化物、酸化アルミニウムまたは希土類元素アルミニウム複合酸化物を主成分とするセラミックスからなり、その内周面および排出側端面がプラズマ生成用ガスＧに曝される面となる。以下の説明では、希土類元素酸化物を主成分とするセラミックスを希土類元素酸化物質焼結体、酸化アルミニウムを主成分とするセラミックスを酸化アルミニウム質焼結体という。
　筒状体２ａは、例えば、外径が２ｍｍ以上５ｍｍ以下、内径が０．３ｍｍ以上０．７５ｍｍ以下、長さが３ｍｍ以上８ｍｍ以下である。
　本開示における主成分とは、セラミックスを構成する成分の合計１００質量％における７０質量％以上を占める成分を言う。
　本開示のプラズマ処理装置用部材は、プラズマ生成用ガスＧに対して高い耐食性を有する希土類元素酸化物または酸化アルミニウムを９８質量％以上含有するとよい。
　希土類元素酸化物質焼結体は、希土類元素酸化物の含有量が高いほど、耐食性が高くなる。特に、希土類元素酸化物の含有量は、９９．０質量％以上、９９．５質量％以上、さらに９９．９質量％以上としてもよい。
　希土類元素酸化物としては、例えばＹ２Ｏ３、Ｅｒ２Ｏ３、Ｇｒ２Ｏ３、Ｎｄ２Ｏ３、Ｌａ２Ｏ３、Ｄｙ２Ｏ３、ＣｅＯ２、ＳｃＯ３などが挙げられる。
　また、希土類元素酸化物質焼結体は、希土類元素酸化物以外に、例えば、珪素、鉄、アルミニウム、カルシウムおよびマグネシウムのうち少なくとも１種の元素を含んでいてもよい。珪素の含有量がＳｉＯ２換算で３００質量ｐｐｍ以下、鉄の含有量がＦｅ２Ｏ３換算で５０質量ｐｐｍ以下、アルミニウムの含有量がＡｌ２Ｏ３換算で１００質量ｐｐｍ以下、カルシウムおよびマグネシウムの含有量がそれぞれＣａＯおよびＭｇＯ換算した合計で３５０質量ｐｐｍ以下としてもよい。また、炭素の含有量を１００質量ｐｐｍ以下としてもよい。
　酸化アルミニウム質焼結体は、酸化アルミニウムの含有量が高いほど、耐食性が高くなる。特に、酸化アルミニウムの含有量は、９９．０質量％以上、９９．５質量％以上、さらに９９．９質量％以上としてもよい。
　また、酸化アルミニウム質焼結体は、酸化アルミニウム以外に、例えば、珪素、鉄、カルシウムおよびマグネシウムのうち少なくとも１種の元素を含んでいてもよい。珪素の含有量がＳｉＯ２換算で３００質量ｐｐｍ以下、鉄の含有量がＦｅ２Ｏ３換算で５０質量ｐｐｍ以下、カルシウムおよびマグネシウムの含有量がそれぞれＣａＯおよびＭｇＯ換算した合計で３５０質量ｐｐｍ以下としてもよい。また、炭素の含有量を１００質量ｐｐｍ以下としてもよい。
　希土類元素酸化物の存在は、ＣｕＫα線を用いたＸ線回折装置で同定して確認でき、各成分の含有量は、例えばＩＣＰ（Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ　Ｃｏｕｐｌｅｄ　Ｐｌａｓｍａ）発光分光分析装置または蛍光Ｘ線分析装置により求めればよい。また、炭素の含有量については、炭素分析装置を用いて求めればよい。
　酸化アルミニウムの存在も、希土類元素酸化物と同様にして求めることができる。
　また、本開示のプラズマ処理装置用部材は、酸化アルミニウムおよび希土類元素アルミニウム複合酸化物を含み、酸化アルミニウムおよび希土類元素アルミニウム複合酸化物のいずれかを主成分とするセラミックスであってもよい。
　この場合、酸化アルミニウムは、セラミックスとして機械的特性を確保するための成分であり、希土類元素アルミニウム複合酸化物は、プラズマ生成用ガスＧからプラズマ化されたエッチングガスに対して高い耐食性を示す成分である。希土類元素アルミニウム複合酸化物としては、例えば、ＹＡＧ（３Ｙ２Ｏ３・５Ａｌ２Ｏ３）、ＹＡＭ（２Ｙ２Ｏ３・Ａｌ２Ｏ３）、ＹＡＬ（Ｙ２Ｏ３・Ａｌ２Ｏ３）、ＹＡＰ（ＹＡｌＯ３）等のイットリウムアルミニウム複合酸化物、ＥＡＧ（Ｅｒ３Ａｌ５Ｏ１２）、ＥＡＭ（Ｅｒ４Ａｌ２Ｏ９）、ＥＡＰ（ＥｒＡｌＯ３）等のエルビウムアルミニウム複合酸化物、ＧｄＡＭ（Ｇｄ４Ａｌ２Ｏ９）、ＧｄＡＰ（ＧｄＡｌＯ３）等のガドリニウムアルミニウム複合酸化物、ＮｄＡＧ（Ｎｄ３Ａｌ５Ｏ１２）、ＮｄＡＭ（Ｎｄ４Ａｌ２Ｏ９）、ＮｄＡＰ（ＮｄＡｌＯ３）等のネオジムアルミニウム複合酸化物等である。
　ここで、プラズマ処理装置用部材が酸化アルミニウムおよびイットリウムアルミニウム複合酸化物のいずれかを主成分とするセラミックスからなる場合、例えば、アルミニウムの含有量はＡｌ２Ｏ３換算で７０質量％以上９８質量％以下であり、イットリウムの含有量はＹ２Ｏ３換算で２質量％以上３０質量％以下であるのがよい。
　なお、上述した希土類元素酸化物、酸化アルミニウムまたは希土類元素アルミニウム複合酸化物を主成分とするセラミックスはいずれも多結晶体であるが、希土類酸化物、酸化アルミニウムまたは希土類元素アルミニウム複合酸化物を主成分とするセラミックスは、単結晶体であってもよい。
　図２Ａおよびその部分拡大図である図２Ｂは、本開示のプラズマ処理装置用部材である筒状体２ａを該筒状体２ａの外周面から軸心Ｃに向かって研磨した状態を示している。本開示によれば、得られた研磨面を観察対象面７としたとき、プラズマ処理装置用部材である筒状体２ａの内周面６と観察対象面７との稜線８を起点とする、深さｄが１０μｍ以上２０μｍ以下の凹部９の個数が、稜線８の長さ１ｍｍ当たり２個以下、好ましくは１個以下である。凹部９は、例えば、陥没状である。筒状体２ａの外周面から軸心Ｃに向かって研磨するのは、凹部９の深さの測定を容易にするためである。深さｄの方向は、観察対象面７内において、稜線８を起点として外周面と観察対象面７との境界である外縁に向かう方向である。
　ここで、観察対象面７の算術平均粗さ（Ｒａ）は、例えば、０．０１μｍ以上０．１μｍ以下であり、算術平均粗さ（Ｒａ）は、ＪＩＳ　Ｂ　０６０１：２０１３に準拠して求めればよい。また、観察対象面７を得るために、研磨材は平均粒径（Ｄ５０）が１μｍのＷＡ（ホワイトアランダム）を、研磨盤はピッチからなるポリッシャをそれぞれ用いればよい。
　なお、肉厚が３ｍｍ以上ある筒状体の場合、筒状体２ａの外周面から軸心に向かって研磨代を０．１ｍｍ以上０．２ｍｍ以下残して研削した後、研磨してもよい。
　そして、走査型電子顕微鏡で観察対象面７を撮影した画像（例えば、横方向２．３ｍｍ、縦方向１．７ｍｍ）を対象に、例えば、「挟むものさし」というフリーソフトを用いて、凹部の深さｄを測定し、深さｄが１０μｍ以上２０μｍ以下の凹部９の個数を数えればよい。
　ここで、凹部９の深さを１０μｍ以上としたのは、深さ１０μｍが、脱粒して浮遊するパーティクルがプラズマ空間Ｐに顕著な悪影響を与える最小の値、すなわちしきい値であるためである。
　このように、筒状体２ａの内周面６に凹部９が殆ど存在しないので、内周面６を起点とする脱粒（チッピング）の発生が抑制された状態になっている。そのため、プラズマ生成用ガスＧが貫通孔１１内を通過しても、脱離した粒子が新たなパーティクルとなってプラズマ空間Ｐを浮遊するのを低減することができる。
　ここで、凹部９とは、言い換えると、筒状体２ａの内周面６に開口している凹部９をいう。
　また、観察対象面７において、稜線８の真直度は２０μｍ以下であるのがよい。真直度とは、稜線８の幾何学的に正しい直線からの狂いの大きさをいい、光学顕微鏡で観察対象面７を撮影した画像（例えば、横方向１．２ｍｍ、縦方向１．４ｍｍ）を対象に、例えば、「挟むものさし」というフリーソフトを用いて稜線８の真直度を測定することができる。ここで、筒状体２ａの軸方向を画像の縦方向に合わせ、内周面を挟んだ左右の稜線の少なくともいずれかが画像に含まれるようし、幾何学的に正しい直線の長さは、１．４ｍｍとすればよい。
　本開示では、稜線８の真直度が２０μｍ以下であれば、大きな陥没状の凹部９が内周面６にない状態になっているので、プラズマ生成用ガスＧの流れが乱流であっても、新たなパーティクルがプラズマ空間Ｐを浮遊するおそれが低減する。
　さらに、観察対象面７において、稜線８から筒状体２ａの外周面と観察対象面７との境界である外縁に向かって、０．１ｍｍ以内の範囲における閉気孔１２の最大径ｍは０．９μｍ以下であるのがよい。すなわち、内周面６の近傍で大きな閉気孔１２が存在しないので、加熱および冷却を繰り返しても、閉気孔１２から内周面６に向かってクラックが発生しにくくなり、このクラックによって生じるパーティクルがプラズマ空間Ｐを浮遊するおそれが低減する。
　閉気孔１２の最大径ｍは、例えば、観察対象面７を光学顕微鏡で撮影した画像（例えば、横方向１．２ｍｍ、縦方向１．４ｍｍ）を対象に「挟むものさし」というフリーソフトを用いて測定することができる。ここで、筒状体２ａの軸方向を画像の縦方向に合わせ、内周面を挟んだ左右の稜線８の少なくともいずれかが画像に含まれるようにする。
　筒状体２ａの内周面６は、２乗平均平方根傾斜（ＲΔｑｉ）が１．３以下の焼成面であってもよい。
　このような構成であると、内周面６は破砕層がなく、２乗平均平方根傾斜（ＲΔｑｉ）が制御された状態になっているので、プラズマ生成用ガスＧが貫通孔１１内を通過し、脱離した粒子が微細なものであっても、新たなパーティクルとなってプラズマ空間Ｐを浮遊するのを低減することができる。
　筒状体２ａの内周面６は、粗さ曲線における２５％の負荷長さ率での切断レベルと、粗さ曲線における７５％の負荷長さ率での切断レベルとの差を表す、切断レベル差（Ｒδｃｉ）が１．７μｍ以下の焼成面であってもよい。
　このような構成であると、内周面６は破砕層がなく、切断レベル差（Ｒδｃｉ）が制御された状態になっているので、プラズマ生成用ガスＧが貫通孔１１内を通過し、脱離した粒子が微細なものであっても、新たなパーティクルとなってプラズマ空間Ｐを浮遊するのをさらに低減することができる。
　特に、内周面６の切断レベル差（Ｒδｃｉ）は１．４μｍ以下の焼成面であるとよい。
　このような構成であると、外周面は破砕層がないとともに、上部電極２に筒状体２ａを接着剤等で接着する場合、適切なアンカー効果が得られるため、長期間に亘って高い信頼性を得ることができる。
　筒状体２ａの外周面は、粗さ曲線における２５％の負荷長さ率での切断レベルと、粗さ曲線における７５％の負荷長さ率での切断レベルとの差を表す、切断レベル差（Ｒδｃｏ）が０．０４μｍ以上の焼成面であってもよい。
　このような構成であると、外周面は破砕層がないとともに、親水性が向上するため、例えば、親水性のエポキシ系接着剤を用いて筒状体２ａを電極板２ｂに固定する場合、長期間に亘って高い信頼性を得ることができる。
　特に、外周面の切断レベル差（Ｒδｃｏ）は、０．２６μｍ以上の焼成面であるとよい。
　２乗平均平方根傾斜（ＲΔｑｉ、ＲΔｑｏ）および切断レベル差（Ｒδｃｉ、Ｒδｃｏ）は、ＪＩＳ　Ｂ　０６０１：２００１に準拠し、形状解析レーザ顕微鏡（(株)キーエンス製、ＶＫ－Ｘ１１００またはその後継機種）を用いて測定することができる。測定条件としては、まず、照明方式を同軸落射方式、倍率を４８０倍、カットオフ値λｓを無し、カットオフ値λｃを０．０８ｍｍ、カットオフ値λｆを無し、終端効果の補正を有り、測定対象とする内周面６および外周面から１か所当たりの測定範囲を、例えば、７１０μｍ×５３３μｍに設定して、各測定範囲毎に、測定範囲の長手方向に沿って測定対象とする線を略等間隔に４本引いて、線粗さ計測を行えばよい。測定範囲はそれぞれ軸方向の中央部１箇所、合計２箇所とし、計測の対象とする長さは、例えば、５６０μｍである。
　次に、本実施形態のプラズマ処理装置用部材である筒状体２ａの製造方法を説明する。まず、希土類元素酸化物焼結体の一例として酸化イットリウム焼結体からなるプラズマ処理装置用部材を製造するために、酸化イットリウムを主成分とする粉末、ワックス、分散剤および可塑剤を準備する。
　使用する酸化イットリウムを主成分とする粉末（以下、酸化イットリウム粉末という。）としては、純度が９９．９質量％以上であり、かつ累積分布曲線における累積９５体積％の粒径が６．５μｍ以下、好ましくは６μｍ以下であるのがよい。累積９５体積％の粒径がこの範囲であると、得られる焼結体内の気孔が少なく、かつ内周面６に凹部９が発生するのが抑制され、パーティクルの発生を低減することができる。
　ここで、累積分布曲線とは、２次元のグラフで横軸を粒径、縦軸を粒径の累積百分率とした場合における粒径の累積分布を示す曲線をいい、レーザー回折散乱法により、例えば、マイクロトラック・ベル社製の粒子径分布測定装置（ＭＴ３３００またはその後継機種）を用いて求めることができる。
　上記の酸化イットリウムを主成分とする粉末（以下、酸化イットリウム粉末という。）１００質量部に対して、ワックスを１３質量部以上１４質量部以下、分散剤を０．４質量部以上０．５質量部以下、可塑剤を１．４質量部以上１．５質量部以下とする。
　そして、いずれも９０℃以上に加熱された酸化イットリウム粉末、ワックス、分散剤および可塑剤を樹脂製の容器内に収容する。このとき、ワックス、分散剤および可塑剤は、液体となっている。例えば、酸化イットリウム粉末、ワックス、分散剤および可塑剤を９０℃以上１４０℃以下に加熱して樹脂製の容器内に収容すればよい。
　次に、容器を攪拌機にセットし、容器を３分間自公転させること（自公転混練処理）により酸化イットリウム粉末、ワックス、分散剤および可塑剤が撹拌されて、スラリーを得ることができる。次に、得られたスラリーをシリンジに充填し、脱泡治具を用いて、シリンジを１分間自公転させながらスラリーの脱泡処理を行う。ここで、脱泡処理をする前にスラリーを１２０℃以上１８０℃以下で予備加熱を行うのがよい。
　次に、脱泡したスラリーが充填されたシリンジを射出成形機に取り付け、スラリーの温度を９０℃以上に維持した状態で成形して円筒状の成形体を得る。ここで、成形するに当たり、円筒状の成形体の内周面を形成する円柱状の中子を、予め、射出成形機に取り付けておく。また、射出成形機のスラリーが通過する流路も９０℃以上に維持するとよい。
　得られた成形体を順次、脱脂、焼成することで、円筒状の酸化イットリウム質焼結体を得ることができる。ここで、焼成雰囲気は大気雰囲気、焼成温度は１６００℃以上１８００℃以下とし、保持時間は２時間以上４時間以下とすればよい。
　また、観察対象面において、稜線から筒状体の外周面と観察対象面との境界である外縁に向かって、０．１ｍｍ以内の範囲における閉気孔の最大径は０．９μｍ以下である酸化イットリウム質焼結体を得るには、焼成温度を１６２０℃以上１８００℃以下とし、保持時間を３時間以上４時間以下とすればよい。
　他の希土類元素酸化物質焼結体からなるプラズマ処理装置用部材も酸化イットリウム質焼結体と同様にして製造することができる。
　以上の製造方法によって得られた円筒状の希土類元素酸化物質焼結体は、稜線８からの深さが１０μｍ以上２０μｍ以下の凹部９の個数が、稜線８の長さ１ｍｍ当たり２個以下であるのがよい。
　また、射出成形で用いる中子の外周面の真直度を１５μｍ以下にすることにより、稜線８の真直度を２０μｍ以下にすることができる。
　そのため、上記円筒状の希土類元素酸化物質焼結体からなるプラズマ処理装置用部材をガス通路管等として使用した場合には、内周面６を起点とする脱粒の発生を抑制することができる。
　酸化アルミニウム質焼結体からなるプラズマ処理装置用部材は、前記した酸化イットリウム質焼結体と同様にして製造することができる。但し、焼成温度のみを変更し、焼成温度は１５００℃以上１７００℃以下とすればよい。
　また、観察対象面において、稜線から筒状体の外周面と観察対象面との境界である外縁に向かって、０．１ｍｍ以内の範囲における閉気孔の最大径は０．９μｍ以下である酸化アルミニウム質焼結体を得るには、焼成温度を１５２０℃以上１７００℃以下とし、保持時間を３時間以上４時間以下とすればよい。
　なお、本開示の上記実施形態の説明は、例示および説明のために提示されたものであり、実施形態に開示された形態に本発明を限定することは意図されておらず、上記の教示に照らして多くの修正および変形が可能であることは自明である。本発明の範囲は、添付の請求の範囲およびそれらの均等物によって定義されることが意図されている。例えば、図１Ａに示す例では、プラズマ処理装置用部材である筒状体２ａは、チャンバー１内に配置され、プラズマ生成用ガスＧから安定したプラズマを発生させるためのガス通路管として示したが、プラズマ生成用ガスＧをチャンバー１に供給する部材や、プラズマ生成用ガスＧをチャンバー１から排出する部材であってもよい。
　以下、本開示の実施例を具体的に説明するが、本開示はこれらの実施例に限定されるものではない。
　原料粉末として、純度が９９．９９質量％である酸化イットリウム粉末および酸化アルミニウム粉末を用い、表１に示す比率で配合して原料粉末とした。この原料粉末と、ワックス、分散剤および可塑剤を９０℃に加熱した後、樹脂製の容器内に収容し、混合した。次に、撹拌機の所定位置に容器を載置し、容器を３分間自公転させること（自公転混練処理）により、スラリーを得た。
　ここで、各原料粉末１００質量部に対して、ワックスを１３．５質量部、分散剤を０．４５質量部、可塑剤を１．４５質量部とした。
　得られたスラリーをシリンジに充填し、脱泡治具を用いて、シリンジを１分間自公転させながら、スラリーの脱泡処理を行った。次に、シリンジを射出成形機に取り付け、スラリーの温度を９０℃以上に維持した状態で成形して円筒状の成形体を得た。ここで、成形するに当たり、円筒状の成形体の内周面を形成する円柱状の中子を、予め、射出成形機に取り付けておいた。中子の外周面の真直度はいずれも２０μｍ以上２５μｍ以下とした。このとき、射出成形機のスラリーの流路も９０℃以上に維持した。
　得られた成形体を順次、脱脂、焼成することで、ガス通路管である円筒状の焼結体（試料Ｎｏ．１～１２）を得た。ここで、焼成雰囲気は大気雰囲気とし、焼成温度および保持時間は、表１に示す通りとした。
　各試料についてＣｕＫα線を用いたＸ線回折装置で調べた結果、酸化イットリウムまたは酸化アルミニウムの存在が確認された。また、各金属元素の含有量をＩＣＰ（Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ　Ｃｏｕｐｌｅｄ　Ｐｌａｓｍａ）発光分光分析装置で測定した結果、いずれの試料もイットリウムまたはアルミニウムの含有量が最も多いことがわかった。
　表１に示す各試料について、原料粉末の粒径、焼結体の特性値、およびプラズマに対する耐食性（パーティクルの発生個数）を以下の方法にて測定した。
（１）累積分布曲線における累積９５体積％の粒径
　マイクロトラック・ベル社製の粒子径分布測定装置（ＭＴ３３００）を用いて累積分布曲線における累積９５体積％の粒径を測定した。
（２）観察対象面との稜線を起点とする凹部の個数
　まず、筒状体２ａの外周面から軸心Ｃに向かって研磨し、算術平均粗さＲａが０．０１μｍ以上０．１μｍ以下である観察対象面を得た。
　そして、走査型電子顕微鏡で観察対象面７を撮影した画像（横方向２．３ｍｍ、縦方向１．７ｍｍ）を対象に、フリーソフト「挟むものさし」を用いて、凹部の深さｄを測定し、深さｄが１０μｍ以上２０μｍ以下の凹部９の個数を数えた。
（３）純水を各試料の貫通孔に供給、排出したときに発生するパーティクルの個数
　各試料の貫通孔の排出側の開口部に容器を接続した。次に、貫通孔の供給側の開口部から流速を５ｍＬ／秒として、純水を１００秒間供給し、容器に排出された純水に含まれるパーティクルの個数を液中パーティクルカウンタ－（ＬＰＣ）を用いて測定した。なお、測定の対象とするパーティクルは、直径が０．２μｍを超えるものとした。また、容器は、接続する前に、超音波洗浄を行い、直径が０．２μｍを超えるパーティクルの個数が２０個以下であることが確認されたものを用いた。
　これらの測定結果を表１に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
 　また、試料Ｎｏ．１のガス通路管の観察対象面を示す顕微鏡写真を図３Ａに、そのＤ部を拡大した顕微鏡写真を図３Ｂにそれぞれ示す。試料Ｎｏ．４のガス通路管の観察対象面を示す顕微鏡写真を図４Ａに、そのＤ部を拡大した顕微鏡写真を図４Ｂにそれぞれ示す。
　表１に示すように、試料Ｎｏ．１～３、５～７、９～１１は、深さが１０μｍ以上２０μｍ以下の凹部の個数が稜線の長さ１ｍｍ当たり２個以下であることから、発生するパーティクルの個数が少なく、プラズマに対する耐食性が高いと言える。
　試料Ｎｏ．１のパーティクルの個数が少ないことは、試料Ｎｏ．１およびＮｏ．４（比較例）の観察対象面の拡大図を示す図３Ｂおよび図４Ｂの顕微鏡写真から明らかである。また、図３Ｂおよび図４Ｂを対比すると、試料Ｎｏ．１は同Ｎｏ．４に比して閉気孔の径も低減されていることがわかる。
　実施例１で示した方法と同じ方法で、主成分が酸化イットリウムである円筒状の成形体を得た。ここで、成形するに当たり、円筒状の成形体の内周面を形成する円柱状の中子を、予め、射出成形機に取り付けておいた。また、マイクロトラック・ベル社製の粒子径分布測定装置（ＭＴ３３００）を用いた累積分布曲線における累積９５体積％の粒径が６．５μｍである酸化イットリウム粉末を成形した。
　中子の外周面の真直度は、表２に示す通りとした。
　得られた成形体を順次、脱脂、焼成することで、ガス通路管である円筒状の焼結体（試料Ｎｏ．１３～１６）を得た。ここで、焼成雰囲気は大気雰囲気とし、焼成温度は１７００℃、保持時間は３時間とした。
　観察対象面を光学顕微鏡で撮影した画像（横方向１．２ｍｍ、縦方向１．４ｍｍ）を対象にフリーソフト「挟むものさし」を用いて稜線の真直度を測定した。ここで、ガス通路管の軸方向を画像の縦方向に合わせ、内周面を挟んだ左右の稜線が画像に含まれるようし、幾何学的に正しい直線の長さは、１．４ｍｍとして、左右の稜線の真直度のうち、真直度が大きい値を表２に示した。
　そして、純水を各試料の貫通孔に供給、排出したときに発生するパーティクルの個数を実施例１で示した方法と同じ方法で測定し、表２に示した。なお、試料Ｎｏ．１３～１６は、いずれも深さが１０μｍ以上２０μｍ以下の凹部の個数が、稜線の長さ１ｍｍ当たり２個以下であった。
 
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
 　表２に示すように、Ｎｏ．１３～１５は、稜線の真直度が２０μｍ以下であることから、発生するパーティクルの個数が少なく、Ｎｏ．１６よりもプラズマに対する耐食性が高いと言える。
　実施例１で示した方法と同じ方法で、主成分が酸化イットリウムである円筒状の成形体を得た。ここで、成形するに当たり、円筒状の成形体の内周面を形成する円柱状の中子を、予め、射出成形機に取り付けておいた。なお、マイクロトラック・ベル社製の粒子径分布測定装置（ＭＴ３３００）を用いた累積分布曲線における累積９５体積％の粒径が５．５μｍである酸化イットリウム粉末を成形した。
　中子の外周面の真直度は、いずれも１５μｍ以下とした。
　得られた成形体を順次、脱脂、焼成することで、ガス通路管である円筒状の焼結体（試料Ｎｏ．１７～２０）を得た。ここで、焼成雰囲気は大気雰囲気とし、焼成温度は表３に示す通りであり、保持時間は３時間とした。
　観察対象面を光学顕微鏡で撮影した画像（横方向１．２ｍｍ、縦方向１．４ｍｍ）を対象にフリーソフト「挟むものさし」を用いて、稜線から筒状体の外縁に向かって、０．１ｍｍ以内の範囲における閉気孔の最大径を測定した。ガス通路管の軸方向を画像の縦方向に合わせ、内周面を挟んだ左右の稜線が画像に含まれるようにした。
　そして、純水を各試料の貫通孔に供給、排出したときに発生するパーティクルの個数を実施例１で示した方法と同じ方法で測定した。なお、試料Ｎｏ．１７～２０は、いずれも深さが１０μｍ以上２０μｍ以下の凹部の個数が、稜線の長さ１ｍｍ当たり２個以下であった。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
 　表３に示すように、試料Ｎｏ．１７～１９は、稜線から外縁に向かって、０．１ｍｍ以内の範囲における閉気孔の最大径が０．９μｍ以下であることから、発生するパーティクルの個数が少なく、Ｎｏ．２０よりもプラズマに対する耐食性が高いと言える。
１　　チャンバー
２　　上部電極
２ａ　筒状体（プラズマ処理装置用部材）
２ｂ　電極板
２ｃ　拡散部
２ｄ　導入孔
２ｅ　保持部材
２ｆ　シャワープレート
３　　下部電極
４　　高周波電源
５　　静電チャック
６　　内周面
７　　観察対象面
８　　稜線
９　　凹部
１０　プラズマ処理装置
１１　貫通孔
１２　閉気孔
 
 

Claims (13)

  1. 　貫通孔を軸方向に備え、希土類元素酸化物、酸化アルミニウムまたは希土類元素アルミニウム複合酸化物を主成分とするセラミックスの筒状体からなるプラズマ処理装置用部材であって、
    　前記筒状体の内周面と、前記筒状体の外周面から軸心に向かって研磨して得られる観察対象面との稜線を起点とする、深さが１０μｍ以上２０μｍ以下の凹部の個数が稜線の長さ１ｍｍ当たり２個以下である、プラズマ処理装置用部材。
  2. 　前記観察対象面において、前記稜線の真直度は２０μｍ以下である、請求項１に記載のプラズマ処理装置用部材。
  3. 　前記観察対象面において、前記稜線から前記筒状体の外周面と前記観察対象面との境界である外縁に向かって、０．１ｍｍ以内の範囲における閉気孔の最大径は０．９μｍ以下である、請求項１または請求項２に記載のプラズマ処理装置用部材。
  4. 　前記筒状体の内周面は、２乗平均平方根傾斜（ＲΔｑｉ）が１．３以下の焼成面である、請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のプラズマ処理装置用部材。
  5. 　前記筒状体の内周面は、粗さ曲線における２５％の負荷長さ率での切断レベルと、前記粗さ曲線における７５％の負荷長さ率での切断レベルとの差を表す、切断レベル差（Ｒδｃｉ）が１．７μｍ以下の焼成面である、請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のプラズマ処理装置用部材。
  6. 　前記筒状体の外周面は、２乗平均平方根傾斜（ＲΔｑｏ）が０．０４以上の焼成面である、請求項１乃至請求項５のいずれかに記載のプラズマ処理装置用部材。
  7. 　前記筒状体の外周面は、粗さ曲線における２５％の負荷長さ率での切断レベルと、前記粗さ曲線における７５％の負荷長さ率での切断レベルとの差を表す、切断レベル差（Ｒδｃｏ）が０．０４μｍ以上の焼成面である、請求項１乃至請求項６のいずれかに記載のプラズマ処理装置用部材。
  8. 　前記セラミックスは、前記希土類元素酸化物または前記酸化アルミニウムを９８質量％以上含有する、請求項１乃至請求項７のいずれかに記載のプラズマ処理装置用部材。
  9. 　前記希土類元素酸化物または前記酸化アルミニウムの含有量が９９．０質量％以上である請求項８に記載のプラズマ処理装置用部材。
  10. 　前記セラミックスが、酸化アルミニウムおよび希土類元素アルミニウム複合酸化物を含み、酸化アルミニウムおよび希土類元素アルミニウム複合酸化物のいずれかを主成分とする、請求項１乃至請求項９のいずれかに記載のプラズマ処理装置用部材。
  11. 　請求項１乃至請求項１０のいずれかに記載のプラズマ処理装置用部材の製造方法であって、
    　累積分布曲線における累積９５体積％の粒径が６．５μｍ以下の希土類元素酸化物、酸化アルミニウムまたは希土類元素アルミニウム複合酸化物を主成分とする粉末、ワックス、分散剤および可塑剤を容器に収容し、撹拌してスラリーを得る工程と、
    　前記スラリーを予備加熱する工程と、
    　予備加熱した前記スラリーを脱泡処理する工程と、
    　前記スラリーを射出成形して円筒状の成形体を得る工程と、
    　前記成形体を焼成する工程とを含む、プラズマ処理装置用部材の製造方法。
  12. 　請求項１乃至請求項１０のいずれかに記載のプラズマ処理装置用部材と、プラズマ発生装置とを備えた、プラズマ処理装置。
  13. 　前記プラズマ発生装置が、チャンバー内に配置された上部電極と下部電極とを備え、前記上部電極が、電極板と、この電極板に装着され、プラズマ生成用ガスを前記チャンバー内に供給する複数のガス通路管とを備え、
    　前記プラズマ処理装置用部材が、前記ガス通路管である、請求項１２に記載のプラズマ処理装置。
PCT/JP2020/035434 2019-09-27 2020-09-18 プラズマ処理装置用部材、その製造方法およびプラズマ処理装置 WO2021060180A1 (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US17/762,648 US20220344126A1 (en) 2019-09-27 2020-09-18 Part for plasma processing apparatus, manufacturing method thereof, and plasma processing apparatus
JP2021548880A JP7329610B2 (ja) 2019-09-27 2020-09-18 プラズマ処理装置用部材、その製造方法およびプラズマ処理装置

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019177247 2019-09-27
JP2019-177247 2019-09-27

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2021060180A1 true WO2021060180A1 (ja) 2021-04-01

Family

ID=75165774

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2020/035434 WO2021060180A1 (ja) 2019-09-27 2020-09-18 プラズマ処理装置用部材、その製造方法およびプラズマ処理装置

Country Status (3)

Country Link
US (1) US20220344126A1 (ja)
JP (1) JP7329610B2 (ja)
WO (1) WO2021060180A1 (ja)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1050677A (ja) * 1996-07-31 1998-02-20 Ibiden Co Ltd プラズマエッチング用電極板
JP2008208000A (ja) * 2007-02-27 2008-09-11 Kyocera Corp 耐食性部材およびこれを用いたガスノズル
WO2015115624A1 (ja) * 2014-01-30 2015-08-06 京セラ株式会社 筒体、プラズマ装置、ガスレーザー装置、および筒体の製造方法
WO2019022244A1 (ja) * 2017-07-28 2019-01-31 京セラ株式会社 プラズマ処理装置用部材

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6376101B2 (ja) * 2015-10-27 2018-08-22 住友金属鉱山株式会社 円筒形スパッタリングターゲットおよびその製造方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1050677A (ja) * 1996-07-31 1998-02-20 Ibiden Co Ltd プラズマエッチング用電極板
JP2008208000A (ja) * 2007-02-27 2008-09-11 Kyocera Corp 耐食性部材およびこれを用いたガスノズル
WO2015115624A1 (ja) * 2014-01-30 2015-08-06 京セラ株式会社 筒体、プラズマ装置、ガスレーザー装置、および筒体の製造方法
WO2019022244A1 (ja) * 2017-07-28 2019-01-31 京セラ株式会社 プラズマ処理装置用部材

Also Published As

Publication number Publication date
JPWO2021060180A1 (ja) 2021-04-01
JP7329610B2 (ja) 2023-08-18
US20220344126A1 (en) 2022-10-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4548887B2 (ja) 耐食性セラミック部材およびその製造方法
JP6046752B2 (ja) ガスノズルおよびこれを用いたプラズマ装置
JP6473830B2 (ja) シャワープレート、半導体製造装置およびシャワープレートの製造方法
JPWO2005009919A1 (ja) Ｙ２ｏ３質焼結体、耐食性部材およびその製造方法並びに半導体・液晶製造装置用部材
JP3164559B2 (ja) 処理容器用部材
JP3046288B1 (ja) 半導体・液晶製造装置用部材
WO2021060180A1 (ja) プラズマ処理装置用部材、その製造方法およびプラズマ処理装置
JP7112491B2 (ja) セラミック焼結体およびプラズマ処理装置用部材
JP2006199562A (ja) 耐食性部材およびそれを用いた半導体・液晶製造装置用部材
JP6889268B2 (ja) プラズマ処理装置用部材およびプラズマ処理装置
JP6914335B2 (ja) プラズマ処理装置用部材
JP7129556B2 (ja) 耐食性セラミックス
JP2000159572A (ja) 耐食性セラミック部材
JP2009029686A (ja) 耐食性部材およびその製造方法ならびに処理装置
JP2008208000A (ja) 耐食性部材およびこれを用いたガスノズル
JP7112509B2 (ja) セラミックチューブ
JP7211664B2 (ja) 耐食性セラミックス
WO2021020502A1 (ja) ガスノズルおよびそれを用いたプラズマ処理用装置
JP7181123B2 (ja) 半導体製造装置用部材およびその製造方法
JP2023059938A (ja) ガスノズルの製造方法
JP2005281054A (ja) 酸化アルミニウム質焼結体及びその製造方法並びにこれを用いた半導体、液晶製造装置部材

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 20867842

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2021548880

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 20867842

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1