(57)【要約】【課題】プラズマを用いる半導体製造装置または液晶製造装置の部材として、充分な耐久性及び遮熱性（熱線に対する遮断性）を有する石英ガラスを提供する。【解決手段】Ｓｉ、Ａｌ及びＹを含有する酸化物からなる非晶質ガラスであって、明度（Ｌ＊）が９０％以上である、非晶質ガラス。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｓｉ、Ａｌ及びＹを含有する酸化物からなる非晶質ガラスであって、明度（Ｌ＊）が９０％以上である、非晶質ガラス。
【請求項２】
Ｓｉの含有量が７５原子％未満、Ａｌの含有量が３３原子％以下、及びＹの含有量が５０原子％以下である、請求項１に記載の非晶質ガラス。
【請求項３】
波長１０００ｎｍの光の透過率が１％以下である、請求項１又は２に記載の非晶質ガラス。
【請求項４】
プラズマエッチング装置で測定される石英ガラスに対する相対エッチングレートが５０％以下である、請求項１〜３のいずれかに記載の非晶質ガラス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、白色非晶質ガラスに関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体製造分野や液晶製造分野においてはプラズマを用いた製造装置が多用されており、特に近年の半導体集積回路の微細化に伴いプラズマを用いたドライエッチング工程はその重要性を増しつつある。
【０００３】
プラズマを用いたこれら半導体製造装置や液晶製造装置の内部では、プラズマ生成時に重要である高周波透過性に優れ、かつ比較的安価に高純度な複雑形状の部材を製造可能である石英ガラス部材が多用されている。なお石英ガラス部材が比較的安価な理由としては、石英ガラスの原料である高純度の水晶粉末が安価な点と、機械加工が容易で酸水素炎による溶着が可能である等、加工性に優れている点が挙げられる。
【０００４】
このように、石英ガラスは優れた特性を多数有するものの、プラズマと接触する部位では石英ガラス表面からエッチングが進行するため、石英ガラス部材がその使用と共に徐々にエッチングされ減肉される現象が生じていた。この石英ガラスの減肉現象は石英ガラス部材の寿命を低下させるだけでなく、異常放電の原因ともなりうるため、解決すべき問題点であった。
【０００５】
この問題を解決するために、Ａｌと、周期律表第２Ａ族元素、第３Ａ族元素及び第４Ａ族元素からなる群より選ばれる１種以上の元素（Ｍ）とを石英ガラス中に同時に含有させた高耐久性ガラスが提案されている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開2004-284828号公報
【特許文献２】特開平9-12325号公報
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】日本セラミックス協会学術論文誌  99(3)  p215-221  (1991)
【非特許文献２】新居浜工業高等専門学校紀要  第52号  (2015)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１に記載の石英ガラスは、耐久性あるいは耐アルカリ性に優れる材料ではあるが、熱線の透過性が高く、断熱性が要求される用途では使用できない。断熱性が要求される用途では不透明石英ガラスが使用される(特許文献2)。しかしこのような不透明石英ガラスは気泡で不透明とするため、プラズマに対する耐久性や白度及び熱線の遮断性が不十分という問題がある。
【０００９】
本発明は、プラズマを用いる半導体製造装置または液晶製造装置の部材として、充分な耐久性及び遮熱性（熱線に対する遮断性）を有する非晶質ガラスを提供することを目的としている。
【００１０】
本発明者らは、上記目的を達成すべく種々検討した結果、Ａｌ2Ｏ3とＹ2Ｏ3とＳｉＯ2の三元系のガラスであって、従来同様またはそれ以上のプラズマに対する耐久性を有し、かつ遮熱性にも優れた材料である、白色のガラスを見出して本発明を完成させた。
【００１１】
Ａｌ2Ｏ3とＹ2Ｏ3とＳｉＯ2の三元系のガラスは、特許文献１に記載の石英ガラスの内、Ａｌと周期律表第２Ａ族元素を含有するガラスに分類される。Ａｌ2Ｏ3とＹ2Ｏ3とＳｉＯ2の三元系のガラスは、高弾性、高硬度、耐アルカリ性に優れる材料であり、その作製条件と結晶化の挙動について研究がなされている（非特許文献１および２）。但し、これらの文献には、プラズマエッチングに関連する分野での利用に関する記載および、明度（Ｌ＊）、遮熱性に関する記載はない。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、以下のとおりである。
［１］
Ｓｉ、Ａｌ及びＹを含有する酸化物からなる非晶質ガラスであって、明度（Ｌ＊）が９０％以上である、非晶質ガラス。
［２］
Ｓｉの含有量が７５原子％未満、Ａｌの含有量が３３原子％以下、及びＹの含有量が５０原子％以下である、［１］に記載の非晶質ガラス。
［３］
波長１０００ｎｍの光の透過率が１％以下である、［１］又は［２］に記載の非晶質ガラス。
［４］
プラズマエッチング装置で測定される石英ガラスに対する相対エッチングレートが５０％以下である、［１］〜［３］のいずれかに記載の非晶質ガラス。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、プラズマを使用する装置に使用される石英部材で、プラズマに対して十分な耐久性を有する白色非晶質ガラスを提供できる。この白色非晶質ガラスは、プラズマに対する耐久性のみならず、遮熱性にも優れる。本発明により、プラズマを使用する分野でプラズマ耐久性に優れる材料かつ遮熱性を有する材料を提供できる。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明は、Ｓｉ、Ａｌ及びＹを含有する酸化物からなる非晶質ガラスであって、明度（Ｌ＊）が９０％以上である、非晶質ガラスに関する。
【００１５】
本発明の非晶質ガラスは、Ｓｉ、Ａｌ及びＹを含有する酸化物からなり、明度（Ｌ＊）が９０％以上であれば、特に制限はない。
【００１６】
明度（Ｌ＊）は以下のように測定される。サンプルを30mm角に切り出し、平面研削で１．５mmの厚みに加工する。装置はコニカミノルタ製色彩色差計CR-400で測定する。
【００１７】
本発明の非晶質ガラスは、上記方法で測定された明度（Ｌ＊）が９０％以上である。色差計で測定される明度（Ｌ＊）が９０％以上でることで、従来にない優れた遮熱性を発揮することができる。色差計で測定される明度（Ｌ＊）は、より高い遮熱性を有するという観点から好ましくは９５％以上である。
【００１８】
Ｓｉ、Ａｌ及びＹの含有量は、例えば、Ｓｉの含有量が７５原子％未満であり、Ａｌの含有量が３３原子％以下であり、Ｙの含有量が５０原子％以下であることができる。本発明の非晶質ガラスは、Ｓｉ、Ａｌ及びＹの含有量が上記範囲であることで、明度（Ｌ＊）が９０％以上とすることができる。本発明の非晶質ガラスは、Ｓｉ、Ａｌ及びＹの含有量が上記範囲であり、明度（Ｌ＊）が９０％以上であることで、実質的に気泡を含むことなしに高い遮熱性を発揮できる。さらに、Ｓｉ、Ａｌ及びＹの含有量が上記範囲であることで、プラズマ耐久性に優れる材料とすることもできる。
【００１９】
Ｓｉ、Ａｌ及びＹの含有量は、より具体的には、明度（Ｌ＊）およびプラズマ耐久性を考量すると、Ｓｉの含有量が２０原子％以上、７５原子％未満であり、Ａｌの含有量が２０原子％以上、３３原子％以下であり、Ｙの含有量が５原子％以上、５０原子％以下である。高い遮熱性を発揮できるという観点からより好ましくは、Ｓｉの含有量が３０原子％以上、７０原子％以下であり、Ａｌの含有量が２０原子％以上、３２原子％以下であり、Ｙの含有量が１０原子％以上、４０原子％以下である。
【００２０】
本発明の非晶質ガラスは、波長１０００ｎｍの光の透過率が１％以下であることが、優れた遮熱性を発揮するという観点から、より好ましい。波長１０００ｎｍの光の透過率は、好ましくは０．５％以下である。波長１０００ｎｍの光の透過率が１％以下である非晶質ガラスは、Ｓｉ、Ａｌ及びＹの含有量を上記範囲で調製することで得ることができる。
【００２１】
本発明の非晶質ガラスは、プラズマエッチング装置で測定される石英ガラスに対する相対エッチングレートが５０％以下であることが好ましい。
プラズマエッチング装置でのエッチングレートの測定は以下のように実施される。
本発明の非晶質ガラスからスライドグラス大の板材を切り出し、これを鏡面研磨し、研磨面にマスクを施し、平行平板型プラズマエッチング装置の電極上に配置し、ＣＦ4／Ｏ2／Ａｒ混合ガス中で３００Ｗ、４時間プラズマエッチングを行い、その後マスクを除去し、マスク部（非エッチング部）とエッチング部の段差を表面粗さ計にて測定することで、各試料のエッチング速度を求める。
【００２２】
対照とする石英ガラスとしては、溶融石英及び合成石英のいずれを使用することもできる。石英ガラスに対する相対エッチングレートは、好ましくは３０％以下、より好ましくは２０％以下である。石英ガラスに対する相対エッチングレートが５０％以下である非晶質ガラスは、Ｓｉ、Ａｌ及びＹの含有量を上記範囲で調製することで得ることができる。
【００２３】
本発明の非晶質ガラスは、通常の非晶質ガラスと同様にガラス原料を溶融し、その後冷却することで製造することができる。具体的には、Ｓｉ含有原料、Ａｌ含有原料及びＹ含有原料を含有する原料混合物を溶融し、冷却することを含む方法で製造することができる。本発明の非晶質ガラスの明度（Ｌ＊）は、ガラスの組成に依存し、製造方法は通常の非晶質ガラスと同様である。
【００２４】
Ｓｉ含有原料、Ａｌ含有原料及びＹ含有原料は特に限定はないが、高純度のＡｌ2Ｏ3とＹ2Ｏ3とＳｉＯ2をそれぞれ用いることができる。
【００２５】
本発明の非晶質ガラスは、半導体製造装置の部材として使用することができる。半導体製造装置としては、半導体集積回路を製造する装置を含む装置を挙げることができる。
【００２６】
半導体製造装置において、本発明の非晶質ガラスからなる部材は、例えば、プラズマエッチングの装置部材等であることができる。
【実施例】
【００２７】
以下、本発明を実施例に基づいて更に詳細に説明する。但し、実施例は本発明の例示であって、本発明は実施例に限定される意図ではない。
【００２８】
＜製造方法＞
・表１に示す比率になるように各種元素の酸化物を十分に混合し、電気溶融炉で加熱溶融してガラスを作製した。
【００２９】
＜評価方法＞
・添加元素（Al及びY）濃度は、調製した非晶質ガラスを蛍光X線分光分析で分析し、金属原子中の原子％で示す。調製した試料をX線回折(XRD)試験に付して、結晶か非結晶かを評価した。
【００３０】
・明度（Ｌ＊）は色彩色差計で測定した。
色彩色差計：コニカミノルタ製、CR-400
サンプルサイズは30mm角で1.5mmの厚みであり、研削面について測定した。
【００３１】
・透過率は分光光度計で測定した。
分光光度計：島津製作所製、UV-3150
サンプルサイズは30mm角で1.5mmの厚みであり、研磨面について測定した。
【００３２】
・相対エッチングレートはプラズマエッチング装置で計測した。
平行平板型プラズマエッチング装置：アネルバ製：ＤＥＭ−４５１
プラズマエッチングの条件：
作製したガラスからスライドグラス大の板材を切り出し、これを鏡面研磨し、研磨面にマスクを施した。これを平行平板型プラズマエッチング装置の電極上に配置し、ＣＦ4／Ｏ2／Ａｒ混合ガス中で３００Ｗ、４時間プラズマエッチングを行った。その後マスクを除去し、マスク部（非エッチング部）とエッチング部の段差を表面粗さ計にて測定することで、各試料のエッチング速度を求めた。
【００３３】
実施例１
Si：54原子％、Y：15原子％、Al：31原子％である非晶質ガラスを得た。このガラスの明度（Ｌ＊）は92％であり、波長1000nmにおける透過率は0.1％であり、石英ガラスに対する相対エッチングレートは0.1であった。遮熱性およびプラズマ耐久性に優れたガラスが得られた。
【００３４】
実施例２
Si：56.7原子％、Y：19.3原子％、Al：24原子％である非晶質ガラスを得た。このガラスの明度（Ｌ＊）は93％であり、波長1000nmにおける透過率は0.2％であり、石英ガラスに対する相対エッチングレートは0.15であった。遮熱性およびプラズマ耐久性に優れたガラスが得られた。
【００３５】
実施例３
Si：49原子％、Y：19原子％、Al：32原子％である非晶質ガラスを得た。このガラスの明度（Ｌ＊）は93％であり、波長1000nmにおける透過率は0.2％であり、石英ガラスに対する相対エッチングレートは0.1であった。遮熱性およびプラズマ耐久性に優れたガラスが得られた。
【００３６】
比較例１
特開2004-284828号公報(特許文献1)の試料No.42の再現実験である。
Si：50原子％、Y：16.7原子％、Al：33.3原子％である非晶質ガラスを得た。このガラスの明度（Ｌ＊）は42％であり、波長1000nmにおける透過率は88％であり、石英ガラスに対する相対エッチングレートは0.1であった。プラズマ耐久性に優れたガラスであるが、遮熱性に劣るものであった。
【００３７】
比較例２
新居浜工業高等学校紀要(非特許文献2)の図2(c)の再現実験である。
Si：80原子％、Y：7.5原子％、Al：12.5原子％である非晶質ガラスを得た。このガラスの明度（Ｌ＊）は70％であり、波長1000nmにおける透過率は20％であり、石英ガラスに対する相対エッチングレートは0.7であった。プラズマ耐久性に劣り、遮熱性も不十分であった。
【００３８】
【表１】
2019073421.tif 000002
【産業上の利用可能性】
【００３９】
本発明は、半導体製造装置において用いられる非晶質ガラス部材に関連する分野において有用である。