(57)【要約】【課題】半導体ウエハの大型化の要求、及びウエハ搬送速度を速めてスループットを上げる要求に対して、十分対応することができる半導体製造装置用部品、及びこれらの部品を用いた半導体製造装置を提供する。【解決手段】シャワーヘッドや排ガス処理装置の触媒保持板のような反応ガスや排気ガスを供給又は排気する通気部用部品、真空チャックサセプタやウエハフォークのようなウエハを保持する真空吸着部用部品、ウエハフォーク本体やリフトピンのような駆動部用部品として、気孔率１０〜７０％の窒化アルミニウム多孔質体を用いる。【選択図】      なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体製造装置の反応ガスや排気ガスを供給又は排気する通気部用部品であって、その一部又は全てが窒化アルミニウム多孔質体からなることを特徴とする半導体製造装置用部品。
【請求項２】
前記通気部用部品がシャワーヘッドであり、そのガス噴出部が窒化アルミニウム多孔質体で構成されていることを特徴とする、請求項１に記載の半導体製造装置用部品。
【請求項３】
前記通気部用部品が排ガス処理装置用部品であり、その触媒保持板が窒化アルミニウム多孔質体で構成されていることを特徴とする、請求項１に記載の半導体製造装置用部品。
【請求項４】
半導体製造装置の半導体ウエハを保持する真空吸着部用部品であって、その一部又は全てが窒化アルミニウム多孔質体からなることを特徴とする半導体製造装置用部品。
【請求項５】
前記真空吸着部用部品がウエハの真空チャックサセプタであり、そのチャック面が窒化アルミニウム多孔質体で構成されていることを特徴とする、請求項４に記載の半導体製造装置用部品。
【請求項６】
前記真空吸着部用部品がウエハフォークであって、その真空チャック部が窒化アルミニウム多孔質体で構成されていることを特徴とする、請求項４に記載の半導体製造装置用部品。
【請求項７】
半導体製造装置の駆動部用部品であって、その一部又は全てが窒化アルミニウム多孔質体からなることを特徴とする半導体製造装置用部品。
【請求項８】
前記駆動部用部品がウエハフォーク本体であることを特徴とする、請求項７に記載の半導体製造装置用部品。
【請求項９】
前記駆動部用部品がウエハリフトピンであることを特徴とする、請求項７に記載の半導体製造装置用部品。
【請求項１０】
前記窒化アルミニウム多孔質体の気孔率が１０〜７０％であることを特徴とする、請求項１〜９のいずれかに記載の半導体製造装置用部品。
【請求項１１】
前記窒化アルミニウム多孔質体の気孔率が３０〜７０％であることを特徴とする、請求項１０に記載の半導体製造装置用部品。
【請求項１２】
前記窒化アルミニウム多孔質体の気孔径が全て１００μｍ以下であることを特徴とする、請求項１〜１１のいずれかに記載の半導体製造装置用部品。
【請求項１３】
前記窒化アルミニウム多孔質体として、ＡｌＮ粉末にＳｉＯ２粉末又は加熱によってＳｉＯ２に変化するＳｉ化合物の粉末をＳｉＯ２換算で１０重量％以上添加し、１５００℃以上の温度でＡｌ−Ｓｉ−Ｏ−Ｎ系化合物として焼結した後、カーボン還元条件でＳｉとＯを除去して得られた窒化アルミニウム多孔質体を用いることを特徴とする、請求項１〜１２のいずれかに記載の半導体製造装置用部品。
【請求項１４】
カーボン還元前の結晶が、ＡｌＮ及び／又はＡｌ−Ｓｉ−Ｏ−Ｎ系の化合物と、添加助剤のアルミネートとからなることを特徴とする、請求項１３に記載の半導体製造装置用部品。
【請求項１５】
カーボン還元前に含まれるＡｌ−Ｓｉ−Ｏ−Ｎ系化合物がポリタイポイド２７Ｒであることを特徴とする、請求項１３又は１４に記載の半導体製造装置用部品。
【請求項１６】
前記窒化アルミニウム多孔質体がＡｌＮと焼結助剤のアルミネートとからなることを特徴とする、請求項１〜１５のいずれかに記載の半導体製造装置用部品。
【請求項１７】
前記窒化アルミニウム多孔質体中のＳｉ含有量が１重量％以下であることを特徴とする、請求項１〜１６のいずれかに記載の半導体製造装置用部品。
【請求項１８】
前記窒化アルミニウム多孔質体の熱伝導率が４０Ｗ／ｍｋ以上であることを特徴とする、請求項１〜１７のいずれかに記載の半導体製造装置用部品。
【請求項１９】
前記窒化アルミニウム多孔質体の曲げ強度が１０ｋｇｆ／ｍｍ２以上であることを特徴とする、請求項１〜１８のいずれかに記載の半導体製造装置用部品。
【請求項２０】
前記窒化アルミニウム多孔質体のフッ素系プラズマに対する耐食性が、エッチングレートで２０μｍ／時間以下であることを特徴とする、請求項１〜１９のいずれかに記載の半導体製造装置用部品。
【請求項２１】
前記窒化アルミニウム多孔質体の平面度が１００μｍ以下であることを特徴とする、請求項１〜２０のいずれかに記載の半導体製造装置用部品。
【請求項２２】
前記窒化アルミニウム多孔質体の厚みが１０ｍｍ以下であることを特徴とする、請求項１〜２１のいずれかに記載の半導体製造装置用部品。
【請求項２３】
前記窒化アルミニウム多孔質体が、１０℃／分以上の昇温速度で昇温してもクラック等を生じないことを特徴とする、請求項１〜２２のいずれかに記載の半導体製造装置用部品。
【請求項２４】
請求項１〜２３のいずれかに記載の半導体製造装置用部品を用いたことを特徴とする半導体製造装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体ウエハを処理する半導体製造装置に用いる部品、例えば通気部用部品、真空吸着部用部品、駆動部用部品などの半導体製造装置用部品、及びこれらの部品を用いた半導体製造装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
半導体ウエハの表面をエッチングしたり、その表面に膜を形成したりする際に使用される半導体製造装置においては、近年の製造コストの強い低減要求に対して、（１）半導体ウエハを大型化することと共に、（２）ウエハの搬送速度を速めてスループットを上げることが検討されている。
【０００３】
上記（１）半導体ウエハの大型化については、最近では、ウエハ径を８インチから１２インチへ大型化することが進められている。そのため、チャンバ内のシャワーヘッドから反応ガスを均一に供給して、広い面積のウエハ表面において、均一な成膜反応やエッチング反応を起こし、均一な熱処理等を行うことが必要とされている。
【０００４】
また、未反応状態の反応ガスあるいは反応後の排ガスはハロゲンを含むことが多く、そのまま系外へ排出することは環境保全の面から許されない。そのため、ウエハの大型化により増える排ガスを、効率良く除害する排ガス処理装置の開発も急務となってきている。
【０００５】
一方、半導体ウエハをチャンバ内で搬送する場合、反応処理する場所であるサセプタ上にウエハを運び、反応処理終了後にウエハを次の工程へ搬送するが、その際には先端に真空チャックや静電チャック等のウエハチャック機構を有するウエハフォークが用いられる。また、ウエハフォークからサセプタ表面へ、あるいはサセプタ表面からウエハフォークにウエハを受け渡しするのには、リフトピンが用いられる。
【０００６】
上記（２）半導体ウエハの搬送速度を速めてスループットを上げるためには、これらウエハフォークやリフトピンの駆動速度を速くすることが必要となる。しかし、ウエハの搬送速度を速めても、搬送装置からウエハが落下してはならないし、またサセプタ側では確実にウエハを固定できなければならない。このため、サセプタ及びウエハフォークには、高速搬送時においてもウエハが落下せず又は確実に固定出来る信頼性の高い保持力が必要とされている。
【０００７】
なお、半導体製造装置においては、半導体ウエハの反応・処理に腐食性ガスを使用することが多く、特にフッ素（Ｆ）や塩素（Ｃｌ）のようなハロゲンガスを用いることが多い。そのため、半導体製造装置用の部品には、耐熱性や耐食性の高いニッケルやセラミックス材料が用いられ、中でも窒化アルミニウムは最も優れた材料である。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
半導体製造装置用の部品、例えば通気部用部品、真空吸着部用部品、駆動部用部品等は、従来から以下のようなものが用いられてきた。しかしながら、上記した（１）半導体ウエハの大型化や、（２）ウエハの搬送速度を速める要求に対して、満足できるものではなかった。
【０００９】
例えば、通気部用部品のうち、反応ガスを供給するシャワーヘッドには、多数の穴を開けた緻密質の金属又はセラミックスからなるプレートが使用され、ウエハに出来るだけ均一に反応ガスを供給するようにしていた。しかし、ウエハの大口径化に伴い、多数の穴を開けたプレートの穴位置を制御しただけのシャワーヘッドでは、その下に設置したウエハ上で、シャワーヘッドの穴の下と穴のない部分の下ではガスの流れを完全に均一にすることが難しく、膜形成やエッチングを均一に行うには限界があった。
【００１０】
チャンバ内に供給される反応ガスは、反応によって１００％消費しきれないため、未反応のガスが系外へ放出される。また、反応によって副生成されるガスも系外へ放出される。これらのガスはＦやＣｌ等のハロゲンを含むことが多く、地球環境や地球温暖化の観点から、そのまま大気中に排出することに対する規制が年々厳しくなってきている。そこで、排ガスを無害なガスに分解するため、排ガス処理装置を通気部の排気側に取り付けることが検討されている。
【００１１】
これら排ガス処理装置での有力な処理方法として、触媒を用いて排ガスを分解する方法がある。例えば、触媒を敷き詰めた保持板を反応塔内に多段にセットし、その触媒上に排ガスを通過させたり、触媒を敷き詰めた穴開き保持板を反応塔の下端にセットして、その穴を通して触媒中に排ガスを通過させたりして、分解反応を起こす方法である。しかし、いずれの方法でも、触媒保持板上に敷き詰めた触媒中に排ガスが十分に回り込まないデッドゾーンが生じてしまうため、触媒を均一に反応させることが困難であり、触媒全体における反応寄与効率が低く、反応塔を長くしなければ所望の効果を得ることが出来なかった。
【００１２】
また、真空吸着部用部品のうち、成膜やエッチングのためにウエハを保持するサセプタにおいては、真空引きしてチャックする方法、静電気力を利用して固定する方法、機械的に爪で固定する方法、ウエハを載置して単純にウエハとサセプタの摩擦力で止める方法が知られている。そのうち、静電気力を利用して固定する方法は、静電気力発生のための電極形成や電源等を必要とするためコスト高である。機械的に爪で固定する方法は、ウエハ外周を爪で傷つけてしまうため、反応後外周を切り捨てる必要がある。また、摩擦力で止める方法は、固定信頼性が無いという欠点がある。
【００１３】
これに対し真空チャックする方法は、チャンバ内の圧力が低すぎる場合は安定したチャック力が得難いという問題はあるが、簡便で信頼性の高い固定方法であるため頻繁に用いられている。従来の真空チャックサセプタは、チャック面に適当な径の真空吸引用の穴を多数開けた金属製又はセラミックス製のプレートを用いていた。しかしながら、十分なチャック力を得ようと単純に真空装置のパワーだけ上げると、穴の単位面積当たりのチャック力が強くなり過ぎて、ウエハをチャックしたりデチャックしたりする際にウエハ表面の粒子が引き剥がされて脱粒し、半導体製造で異物として嫌われるパーティクルを発生してしまうという問題があった。
【００１４】
真空吸着部用部品であって、ウエハを保持して搬送するウエハフォークは、ウエハを落下しないように保持するため、フォーク先端に真空チャックや静電チャック機構を持たせている。静電チャック機構を有するウエハフォークは、ウエハサセプタと同じ理由で高コストである。しかし、真空チャック機構によるウエハフォークも、上記真空チャックサセプタと同様に、十分なチャック力を得ようとして真空装置のパワーだけ上げると、真空チャック部でのチャック時やデチャック時にウエハから粒子が引き剥がされて脱粒し、半導体製造で嫌われるパーティクルを発生してしまう。
【００１５】
更に、ウエハを搬送する駆動部については、スループット向上のために、ウエハフォーク本体やリフトピンを高速で動作させる必要がある。従来のウエハフォーク本体やリフトピンは、ニッケル等の金属やＡｌ２Ｏ３等の高強度のセラミックスからなる緻密材料が用いられていた。しかし、これらの緻密材料で構成した部品は質量が大きいため、駆動力を与えても十分な加速が出来ず、搬送時間を短縮することが難しかった。部品を軽量にするために、部品を細くしたり、あるいは薄くしたりすると、部品の変形により受け渡し精度が低下して、ウエハを落下させてしまうという問題があった。
【００１６】
本発明は、このような従来の問題点を解消し、半導体ウエハの大型化の要求及びウエハ搬送速度を速めてスループットを上げる要求に対して、十分対応することができる半導体製造装置用部品、及びこれらの部品を用いた半導体製造装置を提供することを目的とするものである。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明が提供する半導体製造装置用部品の一つは、半導体製造装置の反応ガスや排気ガスを供給又は排気する通気部用部品であって、その一部又は全てが窒化アルミニウム（ＡｌＮ）多孔質体からなることを特徴とする。
【００１８】
この半導体製造装置用部品においては、前記通気部用部品がシャワーヘッドであり、そのガス噴出部が窒化アルミニウム多孔質体で構成されていることが好ましい。また、前記通気部用部品が排ガス処理装置用部品であり、その触媒保持板が窒化アルミニウム多孔質体で構成されていることが好ましい。
【００１９】
本発明が提供する半導体製造装置用部品の他の一つは、半導体製造装置の半導体ウエハを保持する真空吸着部用部品であって、その一部又は全てが窒化アルミニウム多孔質体からなることを特徴とする。
【００２０】
この半導体製造装置用部品においては、前記真空吸着部用部品がウエハの真空チャックサセプタであり、そのチャック面が窒化アルミニウム多孔質体で構成されていることが好ましい。また、前記真空吸着部用部品がウエハフォークであり、その真空チャック部が窒化アルミニウム多孔質体で構成されていることが好ましい。
【００２１】
本発明が提供する半導体製造装置用部品の更に他の一つは、半導体製造装置の駆動部用部品であって、その一部又は全てが窒化アルミニウム多孔質体からなることを特徴とするものである。
【００２２】
この半導体製造装置用部品においては、前記駆動部用部品がウエハフォーク本体であることが好ましい。また、前記駆動部用部品がウエハリフトピンであることが好ましい。
【００２３】
上記した本発明の各半導体製造装置用部品においては、前記窒化アルミニウム多孔質体の気孔率が１０〜７０％であることが好ましく、３０〜７０％であることが更に好ましい。また、前記窒化アルミニウム多孔質体の気孔径は、全て１００μｍ以下であることが好ましい。
【００２４】
また、上記した本発明の各半導体製造装置用部品において、前記窒化アルミニウム多孔質体は、ＡｌＮ粉末にＳｉＯ２粉末又は加熱によってＳｉＯ２に変化するＳｉ化合物の粉末をＳｉＯ２換算で１０重量％以上添加し、１５００℃以上の温度でＡｌ−Ｓｉ−Ｏ−Ｎ系化合物として焼結した後、カーボン還元条件でＳｉとＯを除去して得られた窒化アルミニウム多孔質体を用いることができる。
【００２５】
更に、本発明は、上記した本発明の各半導体製造装置用部品を用いたことを特徴とする半導体製造装置を提供するものである。
【００２６】
【発明の実施の形態】
半導体製造装置のチャンバ内において、均一な膜形成やエッチングを起こすためには、均一に加熱されたウエハ上に反応ガスを分子レベルで均一に供給する必要がある。しかし、従来のごとくプレートに穴を開けたシャワーヘッドを用いて反応ガスをシャワー状にウエハに吹き付けても、プレートの穴の下と穴のない筒所の下ではガス流量が分子レベルで異なり、近年求められている均一な膜形成には限界があった。
【００２７】
そこで、本発明者らは鋭意研究の結果、近年の１２インチ等の大型ウエハ上に反応ガスを均一に供給するためには、分子レベルで穴の開いた窒化アルミニウム多孔質体を用いれば良いことを見出した。
【００２８】
シャワーヘッドとして用いる窒化アルミニウム多孔質体は、気孔率が１０％未満では圧力損失のため長時間使用すると閉塞しやすいため、気孔率は１０％以上が好ましい。また、十分なガス流量を得て反応を十分に起こすためには、気孔率３０％以上が更に好ましい。しかし、気孔率が７０％を越えると、窒化アルミニウム多孔質体が十分な強度を有さず、使用時に欠け等を生じてしまうため、気孔率は７０％以下が好ましい。
【００２９】
排ガスの分解に用いる処理装置は、従来から孔を開けたプレート上に詰めた触媒層に通気しているが、穴の近傍にあってガスに触れやすい触媒と、穴の無い箇所の上にあってガスに触れ難い触媒とが生じてしまうため、反応により関与する触媒と、あまり関与せずに無駄になってしまう触媒とが生じる。そのため触媒層にデッドゾーンが生じてしまうため、十分な分解反応を起こすためには、反応塔を長くして触媒層を長くする必要があった。
【００３０】
そこで、本発明においては、分子レベルで気孔を有する窒化アルミニウム多孔質体でプレートを作製し、触媒保持板として使用する。この窒化アルミニウム多孔質体で構成した触媒保持板によれば、全面で排ガスが通気するようになるため、触媒層及び反応塔を短くしても、ほぼ全ての触媒が排ガスに接して反応し、効率良く排ガスを分解出来ることが分った。
【００３１】
触媒保持板として用いる窒化アルミニウム多孔質体は、気孔率が１０％未満では圧力損失のためガス流量が十分に得られないため、気孔率は１０％以上が好ましい。また、十分なガス流量を得て反応を十分に起こすためには、気孔率３０％以上が更に好ましい。しかし、気孔率が７０％を越えると、窒化アルミニウム多孔質体が十分な強度を有さないため、気孔率は７０％以下が好ましい。
【００３２】
また、ウエハを真空チャックしてサセプタに固定し、その上で所定の反応を起こさせる際に、従来のごとくプレートに穴を開けたサセプタを通じて真空引きによりウエハを固定した場合、穴部では吸着力が高いが、穴の無い箇所は吸着力がほとんど無いため、穴部における吸着力をかなり強くしないと、十分な固定が出来ない。また、過剰に吸引して吸着すると、反応後ウエハを離脱して搬送する時、吸着力の解除が不十分で無理やり引き剥がす状態となるため、ウエハ裏面で脱粒が起こり、それがチャンバ内で異物として嫌われるパーティクルの発生原因となる。従って、出来るだけウエハ全面で均一に固定する方法が求められていた。
【００３３】
そこで、本発明においては、真空チャックサセプタのチャック面に窒化アルミニウム多孔質体を用いることにより、チャック面全面に均一な吸着力が生じるため、比較的低圧でも十分な固定力が得られると同時に、異物として嫌われるパーティクルの発生を無くすことができた。
【００３４】
真空チャックサセプタのチャック面に用いる窒化アルミニウム多孔質体は、十分なチャック力を得るためには、気孔率は１０％以上が好ましく、３０％以上が更に好ましい。また、気孔率が７０％を越えると、窒化アルミニウム多孔質体が十分な強度を有さないため、気孔率は７０％以下が好ましい。
【００３５】
ウエハフォークによりウエハを素早く搬送して搬送時間を短くし、スループットを上げるためには、素早く搬送するための駆動力を与える機構と、ウエハを素早く搬送してもウエハの落下等を引き起こさない確実なチャック機構とが必要である。そのため、上記真空チャックサセプタと同じ理由で、本発明では、フォーク先端の真空チャック部に窒化アルミニウム多孔質体を用いることにより、真空チャックのための吸引力を比較的低くしても十分で且つ均一な吸着力が生じるため、ウエハを落下しない確実な固定力が得られ、しかもパーティクルの発生が抑えられることが分った。
【００３６】
ウエハフォークの真空チャック部に用いる窒化アルミニウム多孔質体は、十分で且つ均一なチャック力を得るためには、気孔率が１０％であることが好ましく、３０％以上が更に好ましい。しかし、気孔率が７０％を越えると、窒化アルミニウム多孔質体が十分な強度を有さないため、気孔率は７０％以下が好ましい。
【００３７】
また、ウエハを素早く搬送するためには、駆動部の駆動速度を上げることが必要であるが、駆動モータの出力を大幅に上げる方法では、駆動部品や電源等が大型になってしまうため、装置の小型化、低コスト化が難しくなる。比較的小さなモータ出力でも素早く加速して移動し、搬送時間を短縮出来るようにするためには、駆動部を軽量且つ高強度の材質で構成することが望ましい。
【００３８】
例えば、ウエハを搬送するためのウエハフォーク本体や、ウエハを突き上げて浮かすことによりフォークで掴めるようにするためのリフトピンを軽量化すれば、高速駆動が容易になる。しかし、現状のウエハフォーク本体やリフトピンは、Ａｌ２Ｏ３などのセラミックスや金属からなる緻密材料が用いられているが、薄くしたり細くしたりすると、折れたり撓んだりして正確な可動が困難となるため、軽量化することは容易ではなかった。
【００３９】
そこで、本発明では、ウエハフォーク本体やリフトピン等の駆動部用部品に窒化アルミニウム多孔質体を用いることにより、緻密体に比べて同一形状でありながら軽量化することができ、しかも強度が殆ど低下しないため、高速搬送を繰り返してもモータに過負荷が発生し難いことが分った。
【００４０】
ウエハフォーク本体やリフトピンに用いる窒化アルミニウム多孔質体は、気孔率が１０％未満では軽量化の効果が小さすぎて従来と差が殆どないため、気孔率は１０％以上が好ましい。また、十分な加速度を得るためには、気孔率３０％以上が更に好ましい。しかし、気孔率が７０％を越えると、窒化アルミニウム多孔質体が十分な強度を有さないため、気孔率は７０％以下が好ましい。
【００４１】
窒化アルミニウム多孔質体の気孔径については、上記した通気部用部品、真空吸着部用部品、駆動部用部品の全てにおいて、１００μｍ以下とすることが好ましい。気孔径が１００μｍを超えると、均一なガス流やウエハ固定力が得られなくなり、窒化アルミニウム多孔質体の強度も低下するからである。
【００４２】
窒化アルミニウム多孔質体の製法としては、気孔率その他の特性が安定した材料を工業的に製造できる限り特に制限はなく、従来から行われている方法、例えば、単純に焼結温度や焼結時間を不足にして緻密化を途中で止める方法であっても良い。尚、窒化アルミニウム焼結体は、還元雰囲気で粒界相を除去すれば熱伝導率などの特性が向上するが、従来法でこれを行うと気孔率が変化するため、気孔率等の特性を制御するのが困難である。
【００４３】
そこで、窒化アルミニウム多孔質体の好ましい製法として、ＡｌＮ粉末にＳｉＯ２粉末又は加熱によってＳｉＯ２に変化するＳｉ化合物の粉末をＳｉＯ２換算で１０重量％以上添加し、１５００℃以上の温度でＡｌ−Ｓｉ−Ｏ−Ｎ系化合物として焼結した後、カーボン還元条件でＳｉとＯを除去することによって、窒化アルミニウム多孔質体を得ることができる。
【００４４】
その際、カーボン還元前の結晶は、ＡｌＮ及び／又はＡｌの酸窒化物と、Ｙ２Ｏ３などの添加助剤のアルミネートとの複合物として緻密化するのが望ましい。そのカーボン還元前に含まれる酸窒化物がポリタイポイド２７Ｒであるとき、窒化アルミニウム多孔質体に安定した特性が得られるため特に好ましい。そして、カーボン還元で得られた窒化アルミニウム多孔質体は、ＡｌＮと添加助剤のアルミネートとからなることが好ましい。また、窒化アルミニウム多孔質体中のＳｉ含有量は、熱伝導率や耐食性の向上が得られる点で、１重量％以下とすることが好ましい。
【００４５】
窒化アルミニウム多孔質体の特性に関しては、ステージヒータや排ガス処理装置用部品としての均一加熱や、耐熱衝撃性の向上のために、その熱伝導率が４０Ｗ／ｍＫ以上であることが好ましい。また、半導体製造装置用部品として用いるに当たって、窒化アルミニウム多孔質体の曲げ強度が１０ｋｇｆ／ｍｍ２以上であることが好ましい。更に、窒化アルミニウム多孔質体のフッ素系ガスに対する耐食性は、エッチングレートで２０μｍ／時間以下であることが好ましく、５μｍ／時間以下であることが更に好ましい。
【００４６】
半導体製造装置用部品として、窒化アルミニウム多孔質体の表面は平滑であるほど好ましく、例えば真空チャックサセプタなどの真空吸着部用部品としての用途や部品組み上げ精度向上の観点から、平面度は１００μｍ以下であることが好ましい。また、真空チャック性や耐熱衝撃性の観点から、窒化アルミニウム多孔質体の厚みは１０ｍｍ以下であることが好ましい。更に、耐ヒートサイクル性の観点から、窒化アルミニウム多孔質体は、１０℃／分以上の昇温速度で昇温してもクラック等を生じないことが好ましい。
【００４７】
また、本発明が提供する半導体製造装置としては、上述の窒化アルミニウム多孔質体からなる通気部用部品、真空吸着部用部品、あるいは駆動部要部品を用いた装置、例えば、半導体ウエハの表面をエッチングしたり、その表面に膜を形成したりする際に使用される半導体製造装置を挙げることができる。
【００４８】
【実施例】
（実施例１）
直径３３５ｍｍ、肉厚２ｍｍのＮｉ製のプレートに、直径４ｍｍの多数の穴を開けて穴面積率１２％としたＮｉ製穴開けプレートを用意した。また、このＮｉ製穴開けプレートと同一寸法のＡｌＮ製のプレートに、同じく穴面積率１２％となるように穴開けしたＡｌＮ製穴開けプレートを準備した。更に、上記Ｎｉ製及びＡｌＮ製の穴開けプレートと同一寸法の窒化アルミニウム多孔質体からなり、気孔率の異なる複数のＡｌＮ多孔質体プレートを準備した。
【００４９】
これらのＮｉ製及びＡｌＮ製の穴開けプレート、及び各ＡｌＮ多孔質体プレートを、それぞれＷ成膜装置のチャンバ内に配置されたシャワーヘッドのガス噴出部に取り付けた。そのガス噴出部の下に、直径３００ｍｍのＳｉウエハをセラミックスサセプタ上に載置して、５００℃に加熱して成膜を行った。
【００５０】
ガス噴出部に上記各プレートを用いたシャワーヘッドごとに、得られたＷ膜の膜厚の均一性、長時間使用によるガス噴出部の閉塞の有無、パーティクル発生までのウエハ処理枚数を比較した。膜厚の均一性は、ウエハ上の膜厚を９点測定して評価した。これらの結果を下記表１に示す。なお、穴面積率は、表面の全面積に対する合計穴面積の比率として計算により求めた。また、気孔率は、水銀ポロシメーターによって測定した。
【００５１】
【表１】
2004352513.tif 000002
【００５２】
（実施例２）
直径１００ｍｍ、肉厚２ｍｍで、穴面積率１２％となるように多数の穴を開けたＡｌＮ製穴開けプレートと、これと同一寸法の窒化アルミニウム多孔質体からなり、気孔率の異なる複数のＡｌＮ多孔質プレートを準備した。
【００５３】
実施例１のＷ成膜装置において、ガス加熱部と触媒を詰めた反応塔とからなる排ガス処理装置を用い、反応塔内に配置する触媒保持板として上記各プレートを使用した。それぞれの触媒保持板上に触媒を敷き詰め、ガス加熱部で２００℃に加熱した排ガスを送り込み、排ガス中のハロゲン濃度が基準値以下になるのに必要な触媒層の高さ等を測定し、得られた結果を下記表２に示す。
【００５４】
【表２】
2004352513.tif 000003
【００５５】
（実施例３）
直径３３５ｍｍ、肉厚２ｍｍで、穴面積率１２％となるように直径４ｍｍの多数の穴を開けたＡｌＮ製穴開けプレートと、これと同一寸法の窒化アルミニウム多孔質体からなり、気孔率の異なる複数のＡｌＮ多孔質プレートを準備した。
【００５６】
実施例１のＷ成膜装置において、そのチャンバ内の真空チャックサセプタのチャック面として、上記各プレートを使用した。この装置を用いて成膜を行い、ウエハを真空チャックしたときのウエハずれ発生割合、及びパーティクル発生までのウエハ処理枚数を比較した。得られた結果を下記表３に示す。
【００５７】
【表３】
2004352513.tif 000004
【００５８】
（実施例４）
直径１０ｍｍ、肉厚２ｍｍで、穴面積率１２％となるように直径１ｍｍの多数の穴を開けたＡｌ２Ｏ３製穴開けプレートと、これと同一寸法の窒化アルミニウム多孔質体からなり、気孔率の異なる複数のＡｌＮ多孔質プレートを準備した。
【００５９】
実施例１のＷ成膜装置において、そのチャンバ内のウエハフォークの真空チャック部に、上記各プレートを取り付けた。この装置を用いて成膜を行い、ウエハを真空チャックしながら通常の３倍の速度で搬送したときのウエハ落下発生割合、及びパーティクル発生までのウエハ処理枚数を比較した。得られた結果を下記表４に示す。
【００６０】
【表４】
2004352513.tif 000005
【００６１】
（実施例５）
直径３００ｍｍの緻密質のＡｌ２Ｏ３からなるウエハフォーク本体と、これと同一直径の緻密質のＡｌＮからなるウエハフォーク本体（ただし、Ａｌ２Ｏ３ウエハフォーク本体に比べ厚みを１２％低減して薄くしてある）と、更にこれと同一寸法の窒化アルミニウム多孔質体からなり、気孔率の異なる複数のＡｌＮ多孔質ウエハフォーク本体を準備した。
【００６２】
実施例１のＷ成膜装置において、そのチャンバ内でウエハ搬送するウエハフォーク本体として、上記各ウエハフォーク本体を用いた。ウエハをチャックして通常の３倍の速度で搬送し、５００回搬送したときの受渡しミス発生割合とモータ過負荷トラブル発生割合を比較すると共に、パーティクル発生までのウエハ処理枚数を求めた。得られた結果を下記表５に示す。
【００６３】
【表５】
2004352513.tif 000006
【００６４】
（実施例６）
ＡｌＮ粉末に焼結助剤としてＹ２Ｏ３粉末を５重量％添加し、エタノール溶媒を用いてポットミルで２４時間混合した後、スプレードライにて造粒した。得られた造粒粉末を１ｔｏｎ／ｃｍ２の圧力で焼結後に直径３２０ｍｍ×厚さ５ｍｍとなるようにプレス成形し、９００℃の窒素気流中で脱脂後、１８００℃×２時間の条件で焼結することにより、十分に緻密化していないことで多孔質化させた窒化アルミニウム多孔質体を製造した。
【００６５】
得られた窒化アルミニウム多孔質体は、熱伝導率が２０Ｗ／ｍＫ、曲げ強度が８ｋｇｆ／ｍｍ２であった。この窒化アルミニウム多孔質体を、半導体製造装置のチャンバ内において、ウエハの真空チャックサセプタとして用い、ＣＨＦ３＋Ｏ２ガス中にて２５０Ｗでエッチングしたところ、エッチングレートは６μｍ／時間であった。
【００６６】
（実施例７）
ＡｌＮ粉末にＳｉＯ２粉末３０重量％と焼結助剤のＹ２Ｏ３粉末５重量％を添加し、エタノール溶媒を用いて、ポットミルにて２４ｈ混合した後、スプレードライにて造粒した。得られた造粒粉末を１ｔｏｎ／ｃｍ２の圧力で焼結後に直径３２０ｍｍ×厚さ５ｍｍとなるようにプレス成形し、９００℃の窒素気流中で脱脂後、１８５０℃で３時間して、Ａｌ−Ｓｉ−Ｏ−Ｎ系化合物ポリタイポイド２７Ｒとして焼結した。その後、カーボンケース中において、▲１▼１９００℃×１時間又は▲２▼１９００℃×３時間の異なる２種のカーボン還元条件でＳｉとＯを除去することにより、気孔率の異なる窒化アルミニウム多孔質体を製造した。
【００６７】
上記条件▲１▼で得られたＡｌＮ多孔質体は、Ｓｉ含有量が２．０重量％、熱伝導率が３０Ｗ／ｍＫ、曲げ強度が１８ｋｇｆ／ｍｍ２であった。このＡｌＮ多孔質体を、半導体製造装置のチャンバ内において、ウエハの真空チャックサセプタとして用い、ＣＨＦ３＋Ｏ２ガス中にて２５０Ｗでエッチングしたところ、エッチングレートは５μｍ／時間であった。
【００６８】
また、上記条件▲２▼で得られたＡｌＮ多孔質体は、Ｓｉ含有量が０．７重量％、熱伝導率が５０Ｗ／ｍＫ、曲げ強度が１９ｋｇｆ／ｍｍ２であった。このＡｌＮ多孔質体を、上記と同様にウエハの真空チャックサセプタとして用い、ＣＨＦ３＋Ｏ２ガス中にて２５０Ｗでエッチングしたところ、エッチングレートは１μｍ／時間であった。
【００６９】
更に、上記条件▲２▼で得られたＡｌＮ多孔質体について、その直径３２０ｍｍ×厚さ５ｍｍのプレート表面の平面度を（ａ）８０μｍと、（ｂ）１３０μｍの２種類に加工した。このＡｌＮ多孔質体プレートを、半導体製造装置のステージヒータにおいて、真空チャックサセプタのチャック面として用い、１２インチＳｉウエハを吸着した。吸着時における吸着力は、平面度が（ａ）８０μｍのプレートでは１５０ｇ／ｃｍ２と十分であったが、平面度が（ｂ）１３０μｍではＳｉウエハとチャック面の隙間からの微小な吸着エア洩れが生じたため、吸着力は２０ｇ／ｃｍ２であった。
【００７０】
なお、上記条件▲１▼及び▲２▼で得られた各ＡｌＮ多孔質体は、シャワーヘッドや排ガス処理装置の触媒保持板等の反応ガスや排気ガスを供給又は排気する通気部用部品、真空チャックサセプタやウエハフォーク等のウエハを保持する真空吸着部用部品、ウエハフォーク本体やリフトピン等の駆動部用部品として用いたとき、いずれも上記実施例１〜５と同等の結果を得ることが出来た。
【００７１】
【発明の効果】
本発明によれば、好適な気孔率と気孔径及び熱伝導率などの特性を有する窒化アルミニウム多孔質体を用いることにより、半導体ウエハの大型化の要求、及びウエハ搬送速度を速めてスループットを上げる要求に対して、十分に対応可能な半導体製造装置用部品を提供することができ、及びこれらの部品を用いた半導体製造装置を提供することができる。