(57)【要約】【課題】本発明は、半導体を製造する際に、十分な均熱性を有する半導体製造装置用部材を提供することを課題とする。【解決手段】無機基材と、無機基材の表面に設けられた無機粒子層とを有し、  無機粒子層が、全無機粒子中の体積比率２０％以上が粒子径２μｍ以上１００μｍ未満である無機粒子と、無機結着剤と、を含有する半導体製造装置用部材。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
無機基材と、前記無機基材の表面に設けられた無機粒子層とを有し、
前記無機粒子層が、全無機粒子中の体積比率２０％以上が粒子径２μｍ以上１００μｍ未満である無機粒子と、無機結着剤と、を含有する半導体製造装置用部材。
【請求項２】
前記無機粒子層中に含有する粒子径１００μｍ以上５００μｍ未満の無機粒子が全無機粒子中の体積比率３５％以下である、請求項１に記載の半導体製造装置用部材。
【請求項３】
前記無機粒子層中に含有する粒子径５００μｍ以上１０００μｍ未満の無機粒子が全無機粒子中の体積比率４５％以下である、請求項１または２に記載の半導体製造装置用部材。
【請求項４】
前記無機粒子層の空隙率が１０％以上３０％以下である、請求項１〜３のいずれか１項に記載の半導体製造装置用部材。
【請求項５】
前記無機基材がアルミニウム基材である、請求項１〜４のいずれか１項に記載の半導体製造装置用部材。
【請求項６】
前記無機結着剤がリン酸アルミニウム、ケイ酸ナトリウム、および塩化アルミニウムからなる群より選択される少なくとも１種である、請求項１〜５のいずれか１項に記載の半導体製造装置用部材。
【請求項７】
前記無機粒子が、酸化物、窒化物、無機塩、炭化物、水酸化物および金属からなる群から選択される少なくとも１種である、請求項１〜６のいずれか１項に記載の半導体製造装置用部材。
【請求項８】
前記無機粒子が、酸化アルミニウムおよび酸化チタンから選択される少なくとも１種である、請求項１〜７のいずれか１項に記載の半導体製造装置用部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体製造装置用部材に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスの製造工程における前工程や検査工程では、被処理物である半導体基板（ウェハ）を所定の温度に加熱しながら種々の処理を施す加熱処理が行われている。例えば前工程における加熱処理では、コータデベロッパーでのフォトリソグラフィーにおける感光性樹脂の加熱硬化、Ｌｏｗ−ｋ膜のような低誘電率の絶縁膜の加熱焼成、配線や絶縁層形成におけるＣＶＤ膜形成、エッチャー等の工程を挙げることができる。
近年はスループット向上の要求がますます高まっており、上記前工程では膜質や膜厚分布を制御することがより一層重要になっている。このため、ウェハの均熱性（すなわち、ウェハ面内での温度分布を均一にすること）を高くすることが必要となっている。
そのため、半導体基板に対する処理を行う処理装置では、半導体基板を保持し、半導体基板を均一に加熱するための半導体製造装置用部材が用いられている。
【０００３】
このような半導体製造装置用部材として、一般的に特許文献１に記載のウェハ保持体（セラミック製基材）や特許文献２に記載の金属製の載置台（金属製基材）が用いられてきた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−２７３９９２号公報
【特許文献２】特開２０１２−１７５０４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
近年の更なるスループット向上の要求および半導体基板の大型化から、半導体製造装置用部材の半導体基板の加熱面（保持面）の均熱性に高い性能が求められている。
本発明者は、半導体製造装置用部材して一般的に用いられる特許文献１に記載されたセラミックス製基材や特許文献２に記載された金属製基材について検討したところ、スループット向上の要求を満たすためには均熱性が不足すること、特に、１５インチサイズ等の大サイズの半導体の製造に使用した場合に均熱性の不足が顕著になることを明らかにした。
【０００６】
そこで、本発明は、半導体を製造する際に、十分な均熱性を有する半導体製造装置用部材を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者は、上記課題を達成すべく鋭意検討した結果、全無機粒子中の体積比率２０％以上が粒子径２μｍ以上１００μｍ未満である無機粒子と、無機結着剤と、を含有する無機粒子層を無機基材の表面に形成することで、均熱性が良好となることを見出し、本発明を完成させた。
すなわち、以下の構成により上記目的を達成することができることを見出した。
【０００８】
［１］  無機基材と、無機基材の表面に設けられた無機粒子層とを有し、
無機粒子層が、全無機粒子中の体積比率２０％以上が粒子径２μｍ以上１００μｍ未満である無機粒子と、無機結着剤と、を含有する半導体製造装置用部材。
［２］  無機粒子層中に含有する粒子径１００μｍ以上５００μｍ未満の無機粒子が全無機粒子中の体積比率３５％以下である、［１］に記載の半導体製造装置用部材。
［３］  無機粒子層中に含有する粒子径５００μｍ以上１０００μｍ未満の無機粒子が全無機粒子中の体積比率４５％以下である、［１］または［２］に記載の半導体製造装置用部材。
［４］  無機粒子層の空隙率が１０％以上３０％以下である、［１］〜［３］のいずれかに記載の半導体製造装置用部材。
［５］  無機基材がアルミニウム基材である、［１］〜［４］のいずれかに記載の半導体製造装置用部材。
［６］  無機結着剤がリン酸アルミニウム、ケイ酸ナトリウム、および塩化アルミニウムからなる群より選択される少なくとも１種である、［１］〜［５］のいずれかに記載の半導体製造装置用部材。
［７］  無機粒子が、酸化物、窒化物、無機塩、炭化物、水酸化物および金属からなる群から選択される少なくとも１種である、［１］〜［６］のいずれかに記載の半導体製造装置用部材。
［８］  無機粒子が、酸化アルミニウムおよび酸化チタンから選択される少なくとも１種である、［１］〜［７］のいずれかに記載の半導体製造装置用部材。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、半導体を製造する際に、十分な均熱性を有する半導体製造装置用部材を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の半導体製造装置用部材の実施形態の一例を示す模式的な断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明について詳細に説明する。
以下に記載する構成要件の説明は、本発明の代表的な実施態様に基づいてなされることがあるが、本発明はそのような実施態様に限定されるものではない。
なお、本明細書において、「〜」を用いて表される数値範囲は、「〜」の前後に記載される数値を下限値および上限値として含む範囲を意味する。
【００１２】
〔半導体製造装置用部材〕
以下に、本発明の半導体製造装置用部材について詳細に説明する。
本発明の半導体製造装置用部材は、無機基材と、無機基材の表面に設けられた無機粒子層とを有し、無機粒子層が、全無機粒子中の体積比率２０％以上が粒子径２μｍ以上１００μｍ未満である無機粒子と、無機結着剤と、を含有する半導体製造装置用部材である。
【００１３】
このような構成を有する本発明の半導体装置用部材は十分な均熱性を有する。
これは、詳細には明らかではないが、およそ以下のとおりと推測される。
まず、無機結着剤の存在により、無機粒子同士が一体化することなく所定の粒子径を保持した状態で無機粒子層が形成される。そして、この所定の粒子径の無機粒子が、半導体製造時の加熱温度である１００℃〜３００℃の熱の拡散に寄与しているため本発明の半導体装置用部材は優れた均熱性が発揮されると考えられる。
【００１４】
次に、本発明の半導体製造装置用部材の全体の構成について図１を用いて説明した後に、各構成について詳述する。
【００１５】
図１は、本発明の半導体製造装置用部材の実施形態の一例を示す模式的な断面図である。
図１に示す半導体製造装置用部材１は、無機基材２と、無機基材２の表面に設けられた無機粒子層３とを有し、無機粒子層３が無機粒子４および無機結着剤５を含有する半導体製造装置用部材である。
【００１６】
〔無機基材〕
本発明の半導体製造装置用部材が有する無機基材は、金属単体または無機化合物から形成される基材であれば特に制限されず、例えば、金属基材、セラミックス基材、ガラス基材等を用いることができ、これらを一種単独で用いてもよく、２種以上を併用ないし積層してもよい。
上記金属基材の素材である金属としては、具体的には、例えば、アルミニウム、金、銀、銅、タンタル、ニオブ、チタン、ハフニウム、ジルコニウム、亜鉛、タングステン、ビスマス、アンチモン等が挙げられる。
上記金属基材は、熱伝導率が高く、加工性に優れる金属基材である理由から、以下に詳述するアルミニウム基材であるのが好ましい。
また、セラミックス基材の素材であるセラミックスとしては、アルミナ、炭化ケイ素、窒化アルミニウム、窒化ケイ素などが好ましい。あるいは、炭化ケイ素や窒化アルミニウムなどのセラミックと、アルミニウムやシリコンとの複合体であってもよい。これらの中では、ヤング率が高く、加工性に優れ、比較的安価な素材であるアルミナが最も好ましい。
【００１７】
＜アルミニウム基材＞
上記アルミニウム基材は、公知のアルミニウム基板を用いることができ、純アルミニウム基板のほか、アルミニウムを主成分とし微量の異元素を含む合金板；低純度のアルミニウム（例えば、リサイクル材料）に高純度アルミニウムを蒸着させた基板；シリコンウェハ、石英、ガラス等の表面に蒸着、スパッタ等の方法により高純度アルミニウムを被覆させた基板；アルミニウムをラミネートした樹脂基板；等を用いることもできる。
ここで、上記合金板に含まれてもよい異元素としては、ケイ素、鉄、銅、マンガン、マグネシウム、クロム、亜鉛、ビスマス、ニッケル、チタン等が挙げられ、合金中の異元素の含有量は、１０質量％以下であるのが好ましい。
このようなアルミニウム基材は、組成や調製方法（例えば、鋳造方法等）等については特に限定されず、国際公開第２０１０／１５０８１０号の［００３１］〜［００５１］段落に記載された組成、調製方法等を適宜採用することができる。
【００１８】
本発明においては、無機基材の厚みは、０．３ｍｍ〜５０ｍｍであるのが好ましく、１ｍｍ〜２０ｍｍであるのがより好ましい。この厚さは、ユーザーの希望等により適宜変更することができる。
【００１９】
〔無機粒子層〕
本発明の半導体製造装置用部材が有する無機粒子層は、無機粒子と無機結着剤を含有し、無機結着剤によって互いの一部が結着した多数の無機粒子からなる集合体である。
【００２０】
以下に、無機粒子層に含まれる無機粒子および無機結着剤について詳述する。
【００２１】
＜無機粒子＞
上記無機粒子層が含有する無機粒子の種類は特に限定されず、従来公知の酸化物（例えば、金属酸化物など）、窒化物（例えば、金属窒化物）、無機塩（例えば、リン酸塩、炭酸塩、硫酸塩など）、炭化物（例えば、金属炭化物）、水酸化物（例えば、金属水酸化物）、金属などを用いることができる。
上記無機粒子としては、具体的には、酸化アルミニウム（アルミナ）、二酸化ケイ素、酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化イットリウムなどの酸化物；窒化ケイ素、窒化アルミニウム、窒化チタン、窒化ホウ素などの窒化物；カルシウムリン酸塩などのリン酸塩；石墨、炭化タングステン、炭化ケイ素などの炭化物；水酸化アルミニウム、水酸化カルシウム、水酸化マグネシウムなどの水酸化物；炭酸カルシウム（軽質炭酸カルシウム、重質炭酸カルシウム、極微細炭酸カルシウムなど）、炭酸バリウム、炭酸マグネシウム、炭酸ストロンチウムなどの炭酸塩；硫酸カルシウム、硫酸バリウムなどの硫酸化物；金、銀、アルミニウムなどの金属；また、その他に、方解石、大理石、石膏、カオリンクレー、焼成クレー、タルク、セリサイト、光学ガラス、ガラスビーズなど；が挙げられる。
これらのうち、熱伝導率が高く、また加工性が優れる理由から、酸化物であることが好ましく、酸化アルミニウムおよび酸化チタンであることがより好ましく、酸化アルミニウムであることが特に好ましい。
【００２２】
本発明においては、上記無機粒子として、２種類以上の粒子を併用してもよい。種類の異なる粒子を併用することにより、上記半導体製造装置用部材の優れた均熱性を発現しうる温度域が広がり更なる性能の向上を図ることができる。
また、本発明においては、２種類以上の無機材料から１つの粒子を形成した無機粒子（例えば、一の無機材料からなる芯材に他の無機材料を被覆した無機粒子など）を使用してもよい。
【００２３】
本発明においては、上記無機粒子層中に粒子径２μｍ以上１００μｍ未満の無機粒子を全無機粒子中の体積比率２０％以上含有することが好ましく、体積比率３５％以上含有することがより好ましく、体積比率５５％以上含有することが特に好ましく、体積比率１００％含有することが最も好ましい。
上記無機粒子層中に粒子径２μｍ以上１００μｍ未満の無機粒子を全無機粒子中の体積比率２０％以上であると半導体製造装置用部材の均熱性がさらに向上する。これは、粒子径２μｍ以上１００μｍ未満の無機粒子が半導体製造時の加熱温度である１００℃〜３００℃の熱の拡散に寄与しているためであると考えられる。
【００２４】
また、本発明においては、上記無機粒子層中に含有する粒子径１００μｍ以上５００μｍ未満の無機粒子が全無機粒子中の体積比率３５％以下であることが好ましく、体積比率２５％以下であることがより好ましく、体積比率１０％以下であることが特に好ましい。
上記無機粒子層中に含有する粒子径１００μｍ以上５００μｍ未満の無機粒子が全無機粒子中の体積比率３５％以下であると半導体製造装置用部材の均熱性がさらに向上する。これは、粒子径１００μｍ以上５００μｍ未満の無機粒子が上記半導体製造時の加熱温度の熱の拡散への寄与が小さいためであることと、上記無機粒子層中の空隙の発生が抑制できるためであると考えられる。
【００２５】
さらに、本発明においては、上記無機粒子層中に含有する粒子径５００μｍ以上１０００μｍ未満の無機粒子が全無機粒子中の体積比率４５％以下であることが好ましく、体積比率３５％以下であることがより好ましく、体積比率２０％以下であることが特に好ましい。
無機粒子層中に含有する粒子径５００μｍ以上１０００μｍ未満の無機粒子が全無機粒子中の体積比率４５％以下であると半導体製造装置用部材の均熱性がさらに向上する。これは、粒子径５００μｍ以上１０００μｍ未満の無機粒子が上記半導体製造時の加熱温度の熱の拡散への寄与が小さいため、無機粒子層の空隙の発生が抑制できるため、および無機粒子自体の熱伝導性の影響が低くなり均熱性がより向上するためであると考えられる。
【００２６】
ここで、本発明において粒子径とは、レーザ回折散乱式粒度分布測定装置を用い、光散乱法により測定された粒子径をいう。光散乱法による粒子径測定には、水中に分散させた無機粒子を測定試料として用いる。なお、分散方法としては超音波処理等の従来公知の方法を用いてもよい。
また、本発明において全無機粒子とは、無機粒子層中に含まれる粒子径０．０１μｍ以上５０００μｍ以下の全ての無機粒子であり、全無機粒子中の体積比率とは、粒子径０．０１μｍ以上５０００μｍ以下の粒子に対する所定の粒子径範囲の全粒子の存在比率を体積基準から求めた値である。
【００２７】
また、本発明においては、上記無機粒子の形状は特に限定はされず、例えば、球状、多面体状（例えば、２０面体状、１２面体状等）、立方体状、４面体状、球体表面に凹凸状ないし凸状の突起を複数有する形状（以下、「コンペイトウ形状」ともいう。）、板状、針状等いずれであってもよい。
これらのうち、耐熱性に優れる観点から、球状、多面体状、立方体状、４面体状、コンペイトウ形状が好ましく、入手が容易で耐熱性により優れる観点から、球状および多面体状であるのがより好ましい。
【００２８】
＜無機結着剤＞
上記無機粒子層が含有する無機結着剤は特に限定されないが、熱伝導率が高い無機結着剤である理由から、リン酸アルミニウム、ケイ酸ナトリウムおよび塩化アルミニウムからなる群から選択される少なくとも１種であることが好ましい。
【００２９】
（リン酸アルミニウム）
上記リン酸アルミニウムは、狭義のリン酸アルミニウムだけではなく、リン酸アルミニウムの他に、例えば、メタリン酸アルミニウム、オルトリン酸アルミニウム、ポリリン酸アルミニウム等が挙げられる。
また、上記リン酸アルミニウムとしては、市販のリン酸と市販の硫酸アルミニウム（または、水酸化アルミニウム、塩化アルミニウム、および、これらの混合物）とを水の存在下で反応させて得ることができる。さらに、塩化アルミニウムは水酸化アルミニウムの反応を触媒的に進行させる役割を有すると考えられるため、上記反応においては、水酸化アルミニウムと塩化アルミニウムの両方を添加することが好ましく、塩化アルミニウムの質量が水酸化アルミニウムの質量に対して、５〜１０％であることが好ましい。なお、反応物の中和が必要な場合は水酸化ナトリウム溶液を用いることができ、硫酸アルミニウムは、硫酸とアルミナとを反応させて製造してもよい。
【００３０】
本発明においては、上記リン酸アルミニウムと共に、リン酸塩化合物を用いてもよい。  上記リン酸塩化合物としては、水に不溶性であれば特に限定されず、その具体例としては、リン酸マグネシウム、リン酸カルシウム、リン酸亜鉛、リン酸バリウム、リン酸アルミニウム、リン酸ガリウム、リン酸ランタン、リン酸チタニウム、リン酸ジルコニウム等が挙げられる。
また、上記リン酸塩化合物を上記リン酸アルミニウムと併用する場合、５０質量％以上がリン酸アルミニウムであるのが好ましい。
【００３１】
（ケイ酸ナトリウム）
上記ケイ酸ナトリウムは、ケイ酸ソーダまたは水ガラスとも呼ばれるものであり、メタケイ酸のナトリウム塩であるＮａ2ＳｉＯ3が一般的だが、その他に、Ｎａ4ＳｉＯ4、Ｎａ2Ｓｉ2Ｏ5、Ｎａ2Ｓｉ4Ｏ9なども用いることができる。
メタケイ酸のナトリウム塩は、二酸化ケイ素を炭酸ナトリウムまたは水酸化ナトリウムと融解して得ることができる。
【００３２】
（塩化アルミニウム）
上記塩化アルミニウムは、無水塩化アルミニウム、塩化アルミニウム６水和物、ポリ塩化アルミニウム（水酸化アルミニウムを塩酸に溶解させて生成する塩基性塩化アルミニウムの重合体）のいずれであってもよい。
【００３３】
更に、無機粒子層には、無機結着剤および無機粒子以外に、他の化合物を含有してもよい。他の化合物としては、例えば、分散剤、反応促進剤等が挙げられる。
【００３４】
また、上記無機粒子層の空隙率は、１０％以上３０％以下であるのが好ましく、１０％以上２０％以下であるのがより好ましく、１０％以上１５％以下であるのが特に好ましい。
上記無機粒子質層の空隙率が１０％以上３０％以下であると、半導体製造装置用部材の均熱性がさらに向上する。これは、空隙率が１０％以上では、無機粒子層が無機粒子の集合体と認識され、拡散による熱伝導性が増加するため、空隙率が３０％以下では、空隙の断熱効果の影響が小さくなり均一な熱伝導が発現するためと考えられる。
【００３５】
ここで、空隙率は、ＪＩＳ Ｒ １６５５：２００３の水銀圧入法によって測定される気孔径分布から算出された値を空隙率とした。気孔径分布の測定方法、及び空隙率の算出方法の詳細を以下に記載する。
無機粒子層をミクロトームにて１［ｍｍ3］となるように切削する。次いで、切削した無機粒子層について、細孔分布測定装置（オートポアIV９５００、株式会社島津製作所製）を用い、水銀圧力を０〜２００ＭＰａまで増やし、直径１０ｎｍ〜１００μｍの気孔の数量ｎを測定し、気孔径分布を得る。得られた気孔径分布について、気孔の直径Ｄ［ｍｍ］とその数量ｎから算出した気孔の体積を積算したものを空隙量Ｘ［ｍｍ3］とする（下記式（１））。得られた空隙量Ｘから下記式（２）より空隙率を算出する。
Ｘ［ｍｍ3］＝Σ（πｎＤ3／６）・・・（１）
空隙率（％）＝（Ｘ［ｍｍ3］／１［ｍｍ3］）×１００・・・（２）
【００３６】
本発明においては、無機粒子層中の熱の拡散性、伝導性の観点から、上記無機粒子層の厚さは、５μｍ〜５００μｍであるのが好ましく、１５μｍ〜３００μｍであるのがより好ましい。
【００３７】
〔無機粒子層の形成方法〕
無機粒子層の形成方法は、特に限定されないが、例えば、上記無機粒子と上記無機結着剤とを含有する塗布液（組成物）を、上記無機基材上に塗布し、その後加熱処理（低温焼成）する方法等が好適に挙げられる。
【００３８】
上記塗布液は、上記無機粒子と上記無機結着剤とを含有する溶液であれば特に限定されないが、上記無機粒子と上記無機系結着剤とを含有するスラリーであるのが好ましい。
また、上記塗布液中の上記無機結着剤の含有量は、上記無機粒子１００質量部に対して５〜５０質量部であるのが好ましい。
【００３９】
本発明においては、上記無機結着剤として上記リン酸アルミニウムを用いる場合、上記塗布液は、リン酸、水酸化アルミニウムおよび水を含有する混合液を利用し、この混合液中でリン酸と水酸化アルミニウムを液中で反応させることによりリン酸アルミニウムを生成させた反応溶液を用いることができる。なお、リン酸アルミニウムが生成していることは、赤外分光光度計で形成した無機粒子層の表面を分析すれば容易に確認することができる。
同様に、上記無機結着剤として上記塩化アルミニウムを用いる場合、上記塗布液は、塩酸、水酸化アルミニウムおよび水を含有する混合液を利用し、この混合液中で塩酸と水酸化アルミニウムを液中で反応させることにより塩化アルミニウムを生成させた反応溶液を用いることができる。なお、塩化アルミニウムが生成していることは、赤外分光光度計で形成した無機粒子層の表面を分析すれば容易に確認することができる。
ここで、反応式に従う化学量論比で混合液を調整すると、反応が進むとともに液の粘度が急激に上昇するため、予め若干過剰の水を添加しておくことが望ましい。
また、形成される無機粒子層の微小空隙中にリン酸根または塩酸根が残存し、無機基材の腐食等を引き起こすことを抑制するため、化学量論比よりも若干過剰の水酸化アルミニウムを添加しておくことが望ましい。
【００４０】
上記塗布液の塗布方法は特に限定されず、種々の方法を用いることができるが、例えば、バーコーター塗布、スピン塗布、スプレー塗布、カーテン塗布、ディップ塗布、エアーナイフ塗布、ブレード塗布、ロール塗布、スクリーン印刷等を挙げることができる。
【００４１】
上記加熱処理の温度は、１００〜３００℃が好ましく、１５０〜２８０℃であるのがより好ましく、２００〜２５０℃であるのがさらに好ましい。
水分を除去する観点から１００℃以上が好ましく、また、リン酸と水酸化アルミニウムの反応を進めて結着させるには１５０℃以上が好ましく、さらに、得られたリン酸アルミニウムに残存する吸着水を完全に除去する観点から２００℃以上が好ましい。
また、上記無機基材にアルミニウム基材を用いる場合には、アルミニウム基材の軟化を抑制する観点から、３００℃以下であるのが好ましく、さらに、長時間の加熱処理におけるアルミニウム基板の強度変化の観点から、２５０℃以下で処理する事が望ましい。
加熱時間に関しては１分〜６０分が好ましく、２分〜４０分がより好ましい。短時間では反応の進行が不十分であり、長時間になると加熱温度との関係でアルミニウム基板の強度変化をきたす虞がある。６０分超では製造コストの観点からも好ましくない。
また、上記加熱処理をする場合に、上記塗布液は水分を含む液のため、焼成前に、リン酸アルミニウムが生成反応や結着反応を起こさない１００℃以下の温度で乾燥させてもよい。
【００４２】
〔その他の構成〕
本発明の半導体製造装置用部材は、半導体製造装置のヒーターユニットとして使用するに当たり、半導体製造装置用部材の上に保持した半導体基板を加熱するための発熱モジュールおよび冷却するための冷却モジュールを有していてもよい。
本発明において、上記発熱モジュールは、上記半導体製造装置用部材の内部または半導体製造装置用部材の無機粒子層を設けていない面に接するように設けられることができる。
上記発熱モジュールの材料は、例えばニッケル、ステンレス、銀、タングステン、モリブデン、クロム、ニクロムなどの金属やそれらの合金を使用することができる。
これらのうち、加工性が高い理由からステンレスまたはニクロムを用いるのが好ましい。
また、本発明において、上記冷却モジュールは、半導体製造装置用部材の下面に当接するように冷却モジュールを設置することができる。あるいは、昇降式の冷却モジュールを半導体製造装置用部材の下部に設け、冷却時のみ冷却モジュールを半導体製造装置用部材の下面に当接させることができる。
上記冷却モジュールの材料としては、特に制約はないが、アルミニウムや銅、あるいはそれらの合金が、熱伝導率が比較的高いため特に好ましい。また、ステンレス、マグネシウム合金、ニッケルなどの金属材料を使用してもよい。さらに、冷却モジュールに耐酸化性を付与するため、耐酸化性を有するニッケル、金、または銀などからなる金属膜をメッキや溶射などの手法を用いて冷却モジュールの表面に形成してもよい。これらの中では、アルミニウムにニッケルメッキを施したものや、銅にニッケルメッキを施したものが耐酸化性に優れ、熱伝導率が高く、また比較的安価であるため特に好ましい。
【実施例】
【００４３】
以下に実施例に基づいて本発明をさらに詳細に説明する。以下の実施例に示す材料、使用量、割合、処理内容、処理手順等は、本発明の趣旨を逸脱しない限り適宜変更することができる。したがって、本発明の範囲は以下に示す実施例により限定的に解釈されるべきものではない。
【００４４】
〔バインダー液の調製〕
無機粒子層形成溶液に用いるバインダー液Ｉ〜ＩＩＩを調製した。
【００４５】
＜バインダー液Ｉ（無機結着剤：リン酸アルミニウム）＞
・リン酸８５％  （和光純薬工業株式会社製）        ４８ｇ
・水酸化アルミニウム（和光純薬工業株式会社製）    １１ｇ
・水                                              ４１ｇ
【００４６】
＜バインダー液ＩＩ（無機結着剤：ケイ酸ナトリウム）＞
・ケイ酸ｎ水和物（和光純薬工業株式会社製）      ４２ｇ
・水酸化ナトリウム（和光純薬工業株式会社製）    １７ｇ
・水                                            ４１ｇ
【００４７】
＜バインダー液ＩＩＩ（無機結着剤：塩化アルミニウム）＞
塩酸３５％（和光純薬工業株式会社製）            ８０ｇ
水酸化アルミニウム（和光純薬工業株式会社製）    １０ｇ
水                                              １０ｇ
【００４８】
〔無機粒子層形成溶液の作製〕
下記第１表に示す組成のバインダー液Ｉ〜ＩＩＩ（１００ｇ）に、下記第１表に示す質量比の無機粒子を１００ｇ添加し、撹拌することにより、無機粒子層形成溶液Ａ〜Ｎを調製した。
【００４９】
【表１】
2015128093.tif 000003
【００５０】
【表２】
2015128093.tif 000004
【００５１】
上記第１表中、無機粒子としては、以下のものを用いた。
・酸化アルミニウム１（平均粒子径０．５２μｍ）：ＡＬ−１６０ＳＧ−３（昭和電工株式会社製）
・酸化アルミニウム２（平均粒子径５７μｍ）：Ａ１３−Ｍ（昭和電工株式会社製）
・酸化アルミニウム３（平均粒子径２００μｍ）：アルミナビーズφ０．２ｍｍ（大明化学工業株式会社製）
・酸化アルミニウム４（平均粒子径６００μｍ）：アルミナイトボール１−０．５ｍｍ（伊藤忠セラミック株式会社製）
・酸化アルミニウム５（平均粒子径１３００μｍ）：アルミナイトボール２−１ｍｍ（伊藤忠セラミック株式会社製）
・酸化チタン１（平均粒子径１０μｍ）：Ｔｉｔａｎｓｐｈｅｒｅ１０μｍ（ジーエルサイエンス株式会社製）
・酸化チタン２（平均粒子径２００μｍ）：５ｍｍ酸化チタンセラミックボール（株式会社チエ製）を、ビーズミル（ＡＭ−１Ｌ、アイメックス株式会社製）の０．２ｍｍ条件で粉砕加工したもの。
・酸化チタン３（平均粒子径６００μｍ）：５ｍｍ酸化チタンセラミックボール（株式会社チエ製）を、ビーズミル（ＲＭＶ−０３、アイメックス株式会社製）の０．６ｍｍ条件で粉砕加工したもの。
・アルミニウム１（平均粒子径１５μｍ）：＃３５０Ｆ（ミナルコ株式会社製）
【００５２】
〔半導体製造装置用部材の作製〕
＜実施例１〜１１および比較例１〜４＞
調製した無機粒子層形成溶液を下記第２表に示す無機基材上にスクリーン印刷を用いて膜厚１００μｍとなるよう塗布して塗膜を形成した後に、２２０℃で５分間乾燥させることにより、無機基材上に無機粒子層が形成された半導体製造装置用部材を作製した。
なお、無機粒子層における無機結着剤の存在は、赤外分光法（ＩＲ）により確認した。
【００５３】
作製した半導体製造装置用部材から無機粒子層を切削した。切削した無機粒子層に対して水中で超音波処理を行うことで、無機粒子層中に含有する無機粒子の水分散液を得た。得られた分散液をレーザ回折散乱式粒子径分布測定装置（ＬＡ９６０Ｎ、株式会社堀場製作所製）により、０．０１μｍから５０００μｍ域の測定レンジモードで測定し、無機粒子層中に含まれる粒子の粒度分布を得た。得られた結果より算出した各粒子径範囲の粒子の体積比率を下記第２表に示す。
【００５４】
また、作製した半導体製造装置用部材の無機粒子層からその一部をミクロトームにて１［ｍｍ3］となるように切削した試料を１０個準備した。次いで、切削した各試料について、細孔分布測定装置（オートポアIV９５００、株式会社島津製作所製）を用い、水銀圧力を０〜２００ＭＰａまで増やし、直径１０ｎｍ〜１００μｍの気孔の数量を測定し、気孔径分布を得た。得られた気孔径分布より上記式（１）および式（２）を用いて無機粒子層の空隙率を算出した。得られた各試料の空隙率の平均値を下記第２表に示す。
【００５５】
＜比較例５および６＞
半導体製造装置用部材として下記第２表に示す無機基材を準備した。
【００５６】
〔評価〕
＜温度分布＞
作製した半導体製造装置用部材について、無機粒子層を設けていない面（比較例４および５は無機基材表面）の全面を１２０℃の熱源プレート（アナログホットプレートＮＡ−３Ｌ、４００×３００ｍｍ、アズワン株式会社製）に接するように置き、５分間放置後、無機粒子層表面全域（比較例４および５は熱源プレートに接していない無機基材表面全域）の温度をサーモグラフィ（赤外線サーモグラフィカメラＨ２６４０、日本アビオニクス株式会社製）で測定し、測定結果を高機能熱画像解析ソフトウェア（ＩｎｆＲｅＣ  Ｔｈｅｒｍｏｇｒａｐｈｙ  Ｓｔｕｄｉｏ  ５．１、日本アビオニクス株式会社製）を用い解析することで温度分布を算出した。この際、半導体製造装置用部材の均熱性能が許容となる温度分布は±１．０未満である。結果を第２表に示す。
【００５７】
【表３】
2015128093.tif 000005
【００５８】
上記第２表中、無機基材としては、以下のものを用いた。
・アルミニウム基材（８００μｍ、３８０×２８０ｍｍ）：Ａ５０５２材（神戸製鋼株式会社製）
・セラミックアルミナ基材（９００μｍ、３８０×２８０ｍｍ）：９６％アルミナ（ニッコー株式会社製）
【００５９】
第２表に示す結果から、無機粒子層を設けていない無機基材からなる半導体製造装置用部材、および粒子径２μｍ以上１００μｍ未満の無機粒子が全無機粒子中の体積比２０％未満である無機粒子層を有する半導体製造装置用部材は均熱性に劣ることが分かった（比較例１〜６）。特に、比較例４に示すように、粒子径２μｍ以上１００μｍ未満の無機粒子を全無機粒子中の体積比率で１０％含有させた無機粒子層を有する半導体製造装置用部材においても、均熱性が十分でないことが分かった。
これに対し、粒子径２μｍ以上１００μｍ未満の無機粒子が全無機粒子中の体積比率２０％以上である無機粒子層を有する半導体製造装置用部材は均熱性に優れることが分かった（実施例１〜１１）。
特に、実施例３〜５と実施例７との対比から、粒子径１００μｍ以上５００μｍ未満の無機粒子が全無機粒子中の体積比率３５％以下である無機粒子層を有する半導体製造装置用部材は均熱性がさらに向上することが分かった。
また、実施例２〜５と実施例６との対比から、粒子径５００μｍ以上１０００μｍ未満の無機粒子が全無機粒子中の体積比率４５％以下である無機粒子層を有する半導体製造装置用部材は均熱性がさらに向上することが分かった。
更に、実施例１と実施例８との対比から、空隙率が１０％以上３０％以下である無機粒子層を有する半導体製造装置用部材は均熱性がさらに向上することが分かった。
更に、実施例１と実施例１０との対比から、無機基材がアルミニウム基材である半導体製造装置用部材は均熱性がさらに向上することが分かった。
更に、実施例４、５および９と実施例１１との対比から、無機粒子が、酸化アルミニウムおよび酸化チタンから選択される少なくとも１種である半導体製造装置用部材は均熱性がさらに向上することが分かった。
【産業上の利用可能性】
【００６０】
本発明によれば、上述したように半導体を製造する際に、十分な均熱性を有する半導体製造装置用部材を提供することができるため、特に、１５インチサイズ等の大サイズの半導体を製造する際に、その均熱性は従来技術と比較し顕著な効果を示す。
そのため、本発明は、近年のスループット向上の要求および半導体基板の大型化の要請に応えることができ、非常に有用である。
【符号の説明】
【００６１】
１  半導体製造装置用部材
２  無機基材
３  無機粒子層
４  無機粒子
５  無機結着剤
【図１】
2015128093.tif 000006