多孔质陶瓷、半导体制造装置用构件、簇射板和插塞

技术领域

本发明涉及多孔质陶瓷和具备该多孔质陶瓷而构成的簇射板、插塞等的半导体制造装置用构件。

背景技术

历来，在等离子体蚀刻装置等的半导体制造装置中，如专利文献1所示，进行如下操作：在载置于基板支承组件上的半导体晶元等的基板与用于导入等离子体生成用气体并向基板进行供给的簇射板(气体分配板)之间，施加高频电压而达到等离子体状态，在基板的表面成膜，或对形成于基板的表面的薄膜进行蚀刻。

该基板支承组件，在其厚度方向上，具备用于供给氦等冷却用气体的贯通孔，在此贯通孔中，插入有由AlO/SiO、AlO/MgO/SiO、SiC、SiN、AlN/SiO等的多孔质陶瓷制成的插塞。

另外，在专利文献2中提出有一种簇射板，其由含有氧化铝99.5重量％以上，气孔率为30～65％的陶瓷多孔质体制成。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2018－162205号公报

专利文献2：日本特开2003－282462号公报

发明内容

本发明的多孔质陶瓷，含有锆酸钇和氧化钇，并以其中至少任意一种为主成分。

本发明的半导体制造装置用构件，具备上述的多孔质陶瓷而成。

本发明的簇射板，由上述的半导体制造装置用构件形成。

本发明的插塞，由上述的半导体制造装置用构件形成。

附图说明

图1是表示具备作为本发明的半导体制造装置用构件的簇射板和插塞等离子体处理装置的一部分的剖视图。

图2是配置在图1所示的等离子体处理装置的内部的基板支承组件的放大剖视图。

图3是表示本发明的多孔质陶瓷的X射线衍射图样的一例。

具体实施方式

以下，参照附图，对于本发明的实施方式详细说明。其中，在本说明书的全部图中，只要不发生混淆，对同一部分附加相同符号，并适时省略其说明。

图1是表示具备作为本发明的半导体制造装置用构件的簇射板和插塞的等离子体处理装置的一部分的剖视图。图2是配置在图1所示的等离子体处理装置的内部的基板支承组件的放大剖视图。

图1所示的等离子体处理装置20，例如是等离子体蚀刻装置，具备在内部配置半导体晶元等的被处理构件W的腔室1，在腔室1内的上侧配置有簇射板2，在下侧相对配置有基板支承组件3。

簇射板2具备：扩散部2a，所述扩散部2a是用于扩散等离子体生成用气体G的内部空间；气体供给部2b，所述气体供给部2b由具有大量用于将等离子体生成用气体G供给到腔室1内的气体通路(气孔)的多孔质陶瓷形成。

而且，从气体供给部2b以簇射状排出的等离子体生成用气体G，通过从高频电源15供给高频电力而成为等离子体，形成等离子体空间P。

在此，作为等离子体生成用气体G的例子，可列举SF

基板支承组件3，是具备安装部4、绝缘部5、支承部6、热传导部7和静电吸附部8而成的静电吸盘，静电吸附部8，例如像图2所示，经由硅胶粘接剂所形成的接合层9而被接合于热传导部7。

静电吸附部8通过静电吸附力来保持被处理构件W，在其内部配置有多个夹具电极10。夹具电极10，经由用于在腔室1内维持由等离子体生成用气体G生成的等离子体P的匹配电路，与高频电源电耦合。

而且，利用等离子体中所包含的离子和自由基，在被处理构件W的表面上形成的涂膜被蚀刻处理。

O型环11安装在接合层9的周围，用于保护接合层9。绝缘部5，例如由塑料形成，与安装部4电绝缘。基板支承组件3具备沿上下方向贯通的贯通孔12。插塞13、14被插入贯通孔12。即，插塞13设置在静电吸附部8内的贯通孔12中，另外，插塞14设置在绝缘部5内的贯通孔12中。插塞13是直筒状的圆柱体，插塞14是具备圆柱状的轴部、和在轴部的一端直径大于轴部的凸缘部而成的圆柱体。贯通孔12是用于将冷却用的氦气供给到腔室1内的通路。

在用于清洗腔室1的等离子体P通过贯通孔12时，插塞13、14能够捕捉在等离子体P内漂浮的粒子，抑制这样的粒子侵入到基板支承组件3内。另外，插塞13、14能够抑制贯通孔12内的二次等离子体的生成。

上述的插塞、簇射板等的本发明的半导体制造装置用构件，由含有锆酸钇和氧化钇，并以其中至少任意一种为主成分的多孔质陶瓷形成。

若是这样的构成，则含有机械强度高的锆酸钇，和对于等离子体的耐腐蚀性高的氧化钇，以其中至少任意一种为主成分，所以能够维持机械强度，同时对于等离子体的耐腐蚀性也高，因此能够长期使用。

具体来说，本发明的多孔质陶瓷，包括以下的3种类型。

(1)含有锆酸钇作为主成分，还含有氧化钇的多孔质陶瓷。

(2)含有氧化钇作为主成分，还含有锆酸钇的多孔质陶瓷。

(3)含有锆酸钇和所述氧化钇作为主成分的多孔质陶瓷。

在此，所谓多孔质陶瓷中的主成分，是指构成多孔质陶瓷的成分的合计100摩尔％中，含有50摩尔％以上的成分。构成多孔质陶瓷的各成分，能够使用X射线衍射装置(XRD)进行确定，各成分的摩尔比率能够通过使用了XRD的里特维尔德(Rietveld)法求得。

锆酸钇为主成分时，氧化钇的摩尔比率为20摩尔％以上，氧化钇为主成分时，锆酸钇的摩尔比率为20摩尔％以上。

如果锆酸钇和氧化钇的各摩尔比率均为50摩尔％，则两者都是主成分。

锆酸钇，组成式例如表示为YZrO

多孔质陶瓷中，除了锆酸钇和氧化钇以外，还可以含有Si、Fe、Al和周期表第2族元素(以下，周期表第2族元素记述为AE。)中的至少任意一种作为氧化物，Si换算成SiO

这些元素的含量，以ICP(Inductively Coupled Plasma)发光分光分析装置求得，分别换算成上述氧化物即可。

另外，多孔质陶瓷含有铁、钴和镍中的至少任意一种，这些金属元素的含量的合计可以为0.1质量％以下。

若这些金属元素的含量的合计为0.1质量％以下，则能够使多孔质陶瓷成为非磁性，因此多孔质陶瓷例如能够用于电子束曝光装置等要求抑制磁性的影响的装置的构件。

这些金属元素各自的含量可以使用辉光放电质谱分析装置(GDMS)求得。

在此，本发明中的所谓多孔质陶瓷，是指气孔率为10体积％以上的陶瓷，气孔率能够由压汞法求得。

另外，多孔质陶瓷，其气孔面积占有率可以为20～45面积％。若气孔面积占有率在此范围，则能够抑制机械强度的大幅降低，同时，即使反复升温、降温，也能够抑制所发生的热应力。

另外，多孔质陶瓷，其平均气孔径可以为1μm～6μm。若平均气孔径在此范围，则能够抑制机械强度的大幅降低，同时，即使等离子体生成用气体通过，也能够减小从气孔的周边和气孔的内部产生的微粒。

另外，气孔径的峰度可以为2以上。若气孔径的峰度在此范围，则具有异常大直径的气孔变少，因此，能够相对减少从该气孔的内部产生的微粒。

另外，气孔径的偏度可以为0以上。若气孔径的偏度在此范围，则具有小直径的气孔的个数相对变多，因此，能够使大的微粒的发生比率减少。

关于气孔面积占有率和平均气孔径，使用图像分析软件“Win ROOF(Ver.6.1.3)”((株)三谷商事制)，使倍率为100倍，表面的1处计测范围为3.1585×10

气孔径的峰度，可以使用Excel(注册商标，Microsoft Corporation)所具备的函数Kurt求得。气孔径的偏度，可以使用Excel(注册商标，Microsoft Corporation)所具备的函数Skew求得。

图3是表示本发明的多孔质陶瓷的X射线衍射图样的一例。锆酸钇(YZrO

另外，氧化钇(Y

本发明的多孔质陶瓷，如图3所示，可以是衍射峰I

另外，多孔质陶瓷可以是，其衍射峰I

接下来，对于本发明的多孔质陶瓷的制造方法的一例进行说明。

准备氧化钇的粉末和氧化锆的粉末。使氧化钇与氧化锆的摩尔比率为55～65:45～35而进行调配后，依次进行湿式混合，造粒，得到由氧化钇和氧化锆构成的颗粒。

在此，为了得到锆酸钇(YZrO

为了得到衍射峰I

另外，为了得到含有铁、钴和镍中的至少任意一种，这些金属元素的含量的合计为0.1质量％以下的多孔质陶瓷，可以使用除铁机，例如，使磁通密度为1特斯拉，处理时间为60分钟以上，实施除铁处理。将此颗粒填充到成形模具中，通过干式加压成形法、冷等静压成形法等成形为规定的形状(例如，圆柱状、圆板状等)。成形压力，例如可以为78MPa～118MPa。

将成形所得到的成形体，在大气气氛中，使保持温度为1200～1600℃，保持时间为1～5小时以下而进行烧成。由此，能够得到本发明的多孔质陶瓷。

另外，为了得到气孔面积占有率为20～45面积％的多孔质陶瓷，可以使保持温度为1250～1550℃。

另外，为了得到平均气孔径为1μm～6μm的多孔质陶瓷，可以使成形压力例如为88MPa～108MPa，保持温度为1250～1550℃。

具备由上述制造方法得到的本发明的多孔质陶瓷而形成的半导体制造装置用构件，含有机械强度高的锆酸钇、和对于等离子体的耐腐蚀性高的氧化钇，并以其中至少任意一种为主成分，所以能够维持机械强度，同时对于等离子体的耐腐蚀性高，因此能够长期使用。

符号说明

1 腔室

2 簇射板

3 基板支承组件支承部

4 安装部

5 绝缘部

6 支承部

9 接合层

10 夹具电极

11 O型环

12 贯通孔

13 插塞

14 插塞

15 高频电源

20 等离子体处理装置