(57)【要約】【課題】ユークリプタイトを含み、２０〜３０℃における平均の熱膨張係数が−１×１０−６〜１×１０−６／℃と小さい低熱膨張セラミックスをより低温でも焼成でき、しかも緻密化に適した焼成帯域を広くすることが可能な低熱膨張セラミックスの製造方法を提供する。【解決手段】ユークリプタイトと１種以上の材料を混合粉砕し一次粒子径で２μｍ以下にする粉砕工程と、該粉砕工程で得られた粉末を加圧成形する成形工程と、該成形工程で得られた成形体を焼成する焼成工程と、を含むことを特徴とする低熱膨張セラミックスの製造方法。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ユークリプタイトと１種以上の材料を混合粉砕し一次粒子径で２μｍ以下にする粉砕工程と、該粉砕工程で得られた粉末を加圧成形する成形工程と、該成形工程で得られた成形体を焼成する焼成工程と、を含むことを特徴とする低熱膨張セラミックスの製造方法。
【請求項２】
前記低熱膨張セラミックスの２０〜３０℃における平均の熱膨張係数が−１×１０−６〜１×１０−６／℃であることを特徴とする請求項１に記載の低熱膨張セラミックスの製造方法。
【請求項３】
前記セラミックスを構成する複合材料が、ユークリプタイトと、炭化珪素、炭化ホウ素、窒化珪素、サイアロン、アルミナ、ジルコニア、ムライト、ジルコン、窒化アルミニウム、ケイ酸カルシウムから選ばれる１種以上の材料とからなることを特徴とする請求項２に記載の低熱膨張セラミックスの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体製造装置、検査機器等に用いられる低熱膨張セラミックスの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体などの製造工程におけるシリコンウェハを処理する工程において、ウェハ支持治具等の部材には、従来はアルミナ、窒化珪素、炭化珪素、窒化アルミニウムなどのセラミックが広く用いられていた。（たとえば、特許文献１参照。）
ところが、近年、デバイスの微細化に伴い、その微細化を達成するために高い精度が求められ、例えば、半導体の露光装置においては、ステージの位置決めに１０ｎｍ未満の精度が要求されている。したがって、位置合わせ誤差の低減が、今後の製品の品質向上や歩留まり向上の大きな要素技術として捉えられるようになってきている。しかしながら、アルミナ、窒化珪素、炭化珪素、窒化アルミニウムを用いた部材では、熱膨張係数が高いために温度の影響を受けやすく、このような極めて微小な位置決めはできないという問題点があった。
【０００３】
このため、コージェライトなどの低熱膨張係数のセラミック焼結体が使われるようになってきた。（たとえば、特許文献２参照。）
また、ユークリプタイトは、さらに低い熱膨張係数を示すため、微小な位置決めを要求される半導体製造装置用材料として検討さるようになってきた。
【０００４】
【特許文献１】
特開昭５３−９６７６２号公報
【特許文献２】
特開平１１−７４３３４号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ここで、上述したユークリプタイト（理論化学組成式：ＬｉＡｌＳｉＯ４）とはＬｉ２ＯとＡｌ２Ｏ３とＳｉＯ２を主成分とする化合物であるが、これを緻密化するには１３５０℃以上の高温が必要であり、しかも緻密化に適した焼成帯域が１３５０〜１３７０℃の範囲と狭いため焼成時の温度管理が難しいという課題を有している。
【０００６】
本発明は、これらの課題を解決するために鋭意検討して完成したもので、その目的は、ユークリプタイトを含む低熱膨張セラミックスをより低温でも焼成でき、しかも緻密化に適した焼成帯域を広くすることが可能な低熱膨張セラミックスの製造方法を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上述した本発明の目的は、ユークリプタイトと１種以上の材料を混合粉砕し一次粒子径で２μｍ以下にする粉砕工程と、該粉砕工程で得られた粉末を加圧成形する成形工程と、該成形工程で得られた成形体を焼成する焼成工程と、を含むことを特徴とする低熱膨張セラミックスの製造方法によって達成される。
【０００８】
また、本発明の目的は、前記低熱膨張セラミックスの２０〜３０℃における平均の熱膨張係数が−１×１０−６〜１×１０−６／℃であることを特徴とする前記の低熱膨張セラミックスの製造方法によっても達成される。
さらにまた、本発明の目的は、前記セラミックスを構成する複合材料が、ユークリプタイトと、炭化珪素、炭化ホウ素、窒化珪素、サイアロン、アルミナ、ジルコニア、ムライト、ジルコン、窒化アルミニウム、ケイ酸カルシウムから選ばれる１種以上の材料とからなることを特徴とする前記の低熱膨張セラミックスの製造方法によっても達成される。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明者らは、たとえば、半導体製造装置、精密機器、計測機器等に用いられる材料として、種々の材料からなる低熱膨張セラミックスを提案している。
ここで特に、β−ユークリプタイト（以下に、ユークリプタイトと略記する。）はマイナスの熱膨張を示すので、プラスの熱膨張を示す第２の材料と組み合わせることにより、極めて低い熱膨張係数を得ることが可能である。このため、第２の材料と組み合わせた複合材料からなる低熱膨張セラミックスについても鋭意検討を行ってきている。
具体的には、低熱膨張セラミックスを構成する複合材料が、ユークリプタイトと、炭化珪素、炭化ホウ素、窒化珪素、サイアロン、アルミナ、ジルコニア、ムライト、ジルコン、窒化アルミニウム、ケイ酸カルシウムから選ばれる１種以上の材料とからなる低熱膨張セラミックスを提案している。
【００１０】
ここで、低熱膨張セラミックスを前記複合材料により構成する理由は、２０〜３０℃における平均の熱膨張係数を−１×１０−６〜１×１０−６／℃の範囲とすることができ、さらには、剛性も高めることができるため半導体回路の精細化に適合可能な半導体製造装置部材として好適となるからである。
【００１１】
ここで、前記複合材料の組成としては、ユークリプタイト５０〜９５質量％と炭化珪素５〜５０質量％であることが、熱膨張係数を小さくし剛性も大きくできることから、特に好ましい。
【００１２】
次に、本発明においては、ユークリプタイトと１種以上の材料を混合粉砕し一次粒子径で２μｍ以下にする粉砕工程と、該粉砕工程で得られた粉末を加圧成形する成形工程と、該成形工程で得られた成形体を焼成する焼成工程と、を含むことを特徴とする低熱膨張セラミックスの製造方法を提案している。
【００１３】
ここで、ユークリプタイトと１種以上の材料を混合し一次粒子径で２μｍ以下に粉砕する理由は、ユークリプタイトが緻密化するのが困難であり、しかも緻密化に適した焼成帯域が狭いからである。
より具体的には、粉砕が不十分で、一次粒子径が２μｍを越える場合は、焼結体の緻密化が不十分であったり、クラックが発生するため好ましくない。
【００１４】
次に、本発明を具体的な実施例と比較例により説明する。
（１）原料粉末の混合粉砕
原料粉末としては、市販のユークリプタイト粉末と炭化珪素粉末を用い、ユークリプタイト粉末７８質量％に対し炭化珪素粉末２２質量％を添加し、これをエタノール溶媒とアルミナボールと共にボールミル内に投入し、５〜４８時間湿式にて混合粉砕を行った。このようにして得られた混合粉砕粉末を乾燥、解砕を施した後に、レーザー散乱式粒度分布測定機を用いて一次粒子径を測定した結果を図１に示した。
【００１５】
（２）焼結体の作製と相対密度の測定
上記のようにして得られた混合粉砕粉末を一軸加圧成形（１００ｋｇ／ｃｍ２で１分間）した後、冷間静水圧成形（１２００ｋｇ／ｃｍ２で１分間）することにより、長さ５０ｍｍ、幅５０ｍｍ、厚み８ｍｍの成形体を作製した。次に、この成形体を窒素雰囲気中で１２６０〜１４００℃の温度で、ガス圧焼成を行い焼結体を作製した。
【００１６】
以上のようにして得られた焼結体をアルキメデス法により相対密度を測定し、それらの測定結果を焼成温度と一次粒子径とともに図２にまとめて示した。
ここで図２には、焼結体の焼成温度（横軸）と相対密度（縦軸）との関係で整理して図示している。図内の数字は、混合粉砕した原料粉末の一次粒子径を示している。
【００１７】
（３）評価結果
図２の結果から、本発明の実施例である原料粉末を一次粒子径で１．１０〜２．００になるように混合粉砕した粉末から得られた焼結体は、従来より低温で相対密度９９％以上に緻密化することが可能であり、しかも緻密化に適した焼成帯域を広くできることが分かった。
【００１８】
一方、本発明の比較例である原料粉末を一次粒子径で２．４８〜３．９０になるように混合粉砕した粉末から得られた焼結体は、相対密度で９９％以上に緻密化するためには、焼成帯域は１３７０〜１３８０℃と狭く、高い温度で焼成しなければならないことが分かった。
【００１９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、ユークリプタイトを含む複合材料を従来より低温で焼成でき、しかも緻密化に適した焼成帯域を広くすることができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】原料粉末の混合粉砕時間と混合粉砕した粉末の一次粒子径の関係を示した図である。
【図２】焼結体の焼成温度と相対密度との関係を示した図である。
【図１】
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【図２】
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