(57)【要約】  【課題】半導体、液晶製造装置用の部材として用いられる酸化アルミニウム焼結体の製造において、大型厚肉部を有する製品製造を低コスト化しようと焼結助剤量を多くして、焼成温度を下げようとすると、変形量が大きくなり良好な製品が得られないという問題があった。  【解決手段】主成分として酸化アルミニウムを９５質量%以上、焼結助剤を５質量％以下含み、その少なくとも一部が５ｍｍ以上の厚肉部を有する焼結体であって、該焼結体表面近傍の平均結晶粒子径が内部よりも大きくその差が１０μｍ以下である酸化アルミニウム質焼結体とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
酸化アルミニウムを９５質量%以上、少なくともＳｉ、Ｃａ、Ｍｇの金属元素からなる焼結助剤を５質量％以下含み、５ｍｍ以上の厚肉部を有する焼結体であって、前記焼結体の表面近傍の平均結晶粒子径が内部よりも大きく、その差が１０μｍ以下であることを特徴とする酸化アルミニウム質焼結体。
【請求項２】
前記金属元素中のＣａＯ／ＳｉＯ２の質量比が０．３〜３、ＭｇＯ／ＳｉＯ２の質量比が１〜５であることを特徴とする請求項１に記載の酸化アルミニウム質焼結体。
【請求項３】
前記金属元素が質量基準でＳｉをＳｉＯ２換算で６０００ｐｐｍ以下、ＣａをＣａＯ換算で６０００ｐｐｍ以下、ＭｇをＭｇＯ換算で１２０００ｐｐｍ以下含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の酸化アルミニウム質焼結体。
【請求項４】
酸化アルミニウムの１次原料粒度分布Ｄ５０が０．８〜１．５μｍの粉末を５０〜９０質量％、Ｄ５０が０．５〜０．７μｍの粉末を１０〜５０質量％の割合で混合した原料粉末を得る工程と、
前記原料粉末にバインダーを混合して型に充填し成形して成形体を得る工程と、
破断荷重の１０〜５０％を荷重値とし、温度１６００℃以下で５時間以上加熱した条件下でのＪＩＳＲ１６０１−１９９５抗折試験片サイズのクリープ変形量が５ｍｍ以下の特性を有する焼成治具を用意し、該焼成治具を前記成形体に当接して１５００〜１６００℃で焼成して焼結体を得る工程とを有することを特徴とする記載の酸化アルミニウム質焼結体の製造方法。
【請求項５】
前記酸化アルミニウムの１次原料粉末に含まれるＮａ量が４０ｐｐｍ以下であることを特徴とする請求項４に記載の酸化アルミニウム質焼結体の製造方法。
【請求項６】
前記焼成治具のＪＩＳ荷重軟化点が１８００℃以上であることを特徴とする請求項４記載の酸化アルミニウム質焼結体の製造方法。
【請求項７】
請求項１乃至３のいずれかに記載の酸化アルミニウム質焼結体を用いた半導体、液晶製造装置用部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、酸化アルミニウム質焼結体並びにその製造方法に関し、更にはその酸化アルミニウム質焼結体を用いた半導体製造装置の内壁材（チャンバー）、マイクロ波導入窓、シャワーヘッド、フォーカスリング、シールドリングをはじめとする部材や、液晶製造装置のステージ、ミラー、マスクホルダー、マスクステージ、チャック、レチクル等の半導体、液晶製造装置（エッチャーやＣＶＤ）の中でも、大型で厚肉部を有する部材に適用できるものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、酸化アルミニウム質焼結体は、熱的、機械的、化学的特性に優れることから、種々の技術分野で一般に広く利用されている。
【０００３】
その一つに酸化アルミニウム質焼結体の持つ高い耐食性を利用した用途として、半導体、液晶製造装置用部材がある。この半導体、液晶製造装置用部材は、半導体、液晶製造プロセスでエッチング、クリーニング用として使用される反応性の高いフッ素系、塩素系等のハロゲン系腐食性ガスやそれらのプラズマと接触するために高い耐食性を要求されるばかりか、低誘電損失であること等の要求もあり、この要求を満たし、かつコスト的な面でも折り合いのつくセラミックスが酸化アルミニウム質焼結体である。
【０００４】
このような酸化アルミニウム質焼結体へのニーズが高まる中、これをいかに低コストで製造できるかの検討が種々行われている。
【０００５】
ここで酸化アルミニウム質焼結体の製造を低コスト化する方法としては、種々の方法が考えられるが、その中でも酸化アルミニウム質焼結体の持つ特性を劣化させずに、従来よりも低温で焼結させる製造方法の検討が盛んに実施されている。
【０００６】
例えば、９９質量％以上の高純度酸化アルミニウム質焼結体に焼結助剤としてＳｉＯ２、ＣａＯ、ＭｇＯを含有させ、その含有量をコントロールし、ある範囲内とすることで、低温で焼結しつつ、高周波誘電損失特性を向上させたアルミナ磁器組成物の例が示されている（特許文献１参照）。
【０００７】
また、上述のＳｉＯ２、ＣａＯ、ＭｇＯ含有量の比率をコントロールした酸化アルミニウム質焼結体に、少量のＮａ２ＯやＫ２Ｏを添加して、更に焼結性を高めて高速焼成可能としたアルミナ磁器組成物の例が示されている（特許文献２参照）。
【特許文献１】特開平６−１６４６９号公報
【特許文献２】特許第３０２６０１１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１、２とも表面近傍の平均結晶粒子径が内部よりも大きくなっために、小型では問題ないものの、大型の焼結体を形成した場合、その表面は焼成時の収縮差が顕著にあらわれ、反り、うねり等の変形が発生するという問題点があった。特にこの現象は大型化すると更に変形量は大きくなってくるものと考えられる。この収縮差が発生する理由としては、焼成時に酸化アルミニウム以外の融点の低い焼結助剤が液相として焼結体の表面付近に集まり、この影響によって焼結体表面近傍の酸化アルミニウム粒子が活性化され粒成長が促進されるが、内部は粒成長が促進されず、表面近傍と内部が均質なものとできないばかりか、同じ製品内において表面は収縮しやすく、内部は収縮しにくいため焼成後の焼結体に変形を生じてしまうものと考えられる。
【０００９】
この変形への対策として、焼成後に焼結体を研削加工によって変形を調整することも考えられる。即ち、変形を研削により修正するのに研削する領域である研削しろを多く形成するものであるが、これでは、研削しろとして取り除く部分の原料コストや加工コストが無駄であり、製造コストがアップしてしまうという問題がある。
【００１０】
一方、特許文献１では９９質量％以上の高純度の焼結体であるので、仮にＳｉ、Ｃａ、Ｍｇの含有をコントロールしたとしても、焼成温度の低温化は難しく、低製造コスト化は困難であるという問題点もあった。
【００１１】
これに対して、低温化のために焼結助剤の成分を多く添加した酸化アルミニウム質焼結体は、これを半導体、液晶製造装置部材として用いると、良好な耐食性を有する酸化アルミニウム以外の成分量が多く、フッ素系、塩素系、臭素系のハロゲン系腐食性ガスやそれらのプラズマに対する耐食性が低下してしまうという問題がある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は前記課題に鑑み、主成分として酸化アルミニウムを９５質量%以上、少なくともＳｉ、Ｃａ、Ｍｇの金属元素からなる焼結助剤を５質量％以下含み、５ｍｍ以上の厚肉部を有する焼結体であって、前記焼結体の表面近傍の平均結晶粒子径が内部よりも大きく、その差が１０μｍ以下であることを特徴とする。
【００１３】
前記金属元素のＣａＯ／ＳｉＯ２が０．３〜３、ＭｇＯ／ＳｉＯ２が１〜５とするのが好ましい。
【００１４】
前記金属元素が質量基準でＳｉをＳｉＯ２換算で６０００ｐｐｍ以下、ＣａをＣａＯ換算で６０００ｐｐｍ以下、ＭｇをＭｇＯ換算で１２０００ｐｐｍ以下含むことでもよい。
【００１５】
一方、本発明の酸化アルミニウム質焼結体の製造方法としては、酸化アルミニウムの１次原料粒度分布Ｄ５０が０．８〜１．５μｍの粉末を５０〜９０質量％、０．５〜０．７μｍの粉末を１０〜５０質量％の割合で混合する工程と、前記原料粉末を型に充填して成型する工程と、破断荷重の１０〜５０％を荷重値とし、温度１６００℃以下で５時間以上加熱した条件下でのＪＩＳＲ１６０１−１９９５抗折試験片サイズのクリープ変形量が５ｍｍ以下の特性を有する焼成治具を用意し、該焼成治具を前記成形体に当接して１５００〜１６００℃で焼成して焼結体を得る工程とを有することを特徴とする。
【００１６】
前記アルミナ１次原料粉末に含まれるＮａが４０ｐｐｍ以下であるのがよい。
【００１７】
前記焼成治具がＪＩＳ荷重軟化点が１８００℃以上であるのがよい。
【００１８】
また、半導体、液晶製造装置用部材として前記酸化アルミニウム質焼結体を用いたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、表面近傍の平均結晶粒子径が内部よりも大きく、その差が１０μｍ以下の焼結体は、その表面近傍と内部の収縮差を抑えることができるために、焼結体を大型化したとしても焼結体の表面近傍と内部とにかかる内部応力が抑えられ、これにより外周面の変形を有効に防止することができる。
【００２０】
従って、変形がないため研削工程を省くことができ、このような焼結体を大型化したとしても、製造コストを低減することができる。
【００２１】
また、上述の変形を抑えながら焼結助剤を適度に含有させているので、従来よりも低温での焼成が可能となるばかりか、半導体、液晶製造工程で使用される腐食性ガスや薬品に対して高い耐食性を維持することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明を実施するための最良の形態について説明する。
【００２３】
本発明の酸化アルミニウム質焼結体は主成分として酸化アルミニウムを９５質量%以上、Ｓｉ、Ｃａ、Ｍｇの金属元素からなる焼結助剤を５質量％以下含み、その少なくとも一部が５ｍｍ以上の厚肉部を有する焼結体であって、該焼結体表面近傍の平均結晶粒子径が内部よりも大きくその差が１０μｍ以下としている。
【００２４】
酸化アルミニウムを９５質量％以上としたのは、それより少ない含有量であると、半導体・液晶製造装置用部材として用いられた場合に、ＳＦ６、ＣＦ４、ＣＨＦ３、ＣｌＦ３、ＮＦ３、Ｃ４Ｆ８、ＨＦ等のフッ素系、Ｃｌ２、ＨＣｌ、ＢＣｌ３、ＣＣｌ４等の塩素系ガス、或いはＢｒ２、ＨＢｒ、ＢＢｒ３等の臭素系ガスなどのハロゲン系腐食性ガスやそのプラズマに対して良好な耐食性を有する酸化アルミニウムの含有量が少なく、耐食性が低下してしまうからである。また、前記酸化アルミニウム質焼結体に含まれるＳｉ、Ｃａ、Ｍｇの金属元素からなる焼結助剤量を５質量％以下としたのは、５質量％より多くの焼結助剤が含まれると、その焼結助剤成分と前記ハロゲン系腐食性ガスとの反応生成物の融点が低いために、部材全体としての耐食性が低下するからである。より好ましくは下限値を０．５質量％とすれば、従来よりも低温化することが可能となる。
【００２５】
ここで、酸化アルミニウム質焼結体は、少なくとも５ｍｍ以上の厚肉部を有する焼結体であることが好ましく、より好ましくは、１０ｍｍ以上のものが用いられる。この場合、焼結体表面近傍の平均結晶粒子径が内部よりも大きくその差が１０μｍ以下としたのは、以下の理由からである。即ち、少なくとも一部が５ｍｍ以上の厚肉部を有する大型、厚肉製品の製造コストを下げようと焼成温度の低温化のためにＳｉ、Ｃａ、Ｍｇの金属元素からなる焼結助剤量をある程度多く入れるか多くすると、低温化は可能となるものの増加した焼結助剤のうち融点の低いＳｉ及びＡｌとＳｉの化合物が、その融点が低いために焼成過程で表面近傍に集まる。これにより、表面近傍の結晶の粒成長が促進され、それが同じ焼結体の表面と内部で収縮差を伴った結晶粒径差となって現れ、最終的に変形量の増加という問題となる。このため、焼結体を大型化したとしても焼結体の表面近傍と内部とにかかる内部応力が抑えられ、これにより外周面の変形を防止することが可能となる。またこの現象は厚みが１０ｍｍ以上となるとより顕著に現れる。なお、焼結体の表面近傍とは、焼結体表面から少なくとも厚肉部の２５％までの厚さの範囲をいい、それ以外の部分は内部とする。
【００２６】
なお、前記平均結晶粒径差については、表面近傍から厚肉部の１５％の厚さの範囲内の焼結体断面とそれ以外、特に焼結体中央部分を鏡面加工し、エッチング処理した後、これを走査電子顕微鏡等で観察することにより確認することができる。また、走査電子顕微鏡によって所定の倍率で結晶写真を撮影し、その写真のある範囲内での結晶粒径の平均を算出してその比較により確認できる。
【００２７】
このように表面近傍の平均結晶粒径が内部よりも大きくその差を１０μｍの範囲内に制御するためには、焼結体の焼結性を高めるために添加しているＳｉ、Ｃａ、Ｍｇの金属元素量の比率をコントロールする必要がある。Ｓｉ、Ｃａ、Ｍｇはそれぞれ酸化アルミニウムの焼結過程において、Ｍｇ、Ｃａは融点が高く、結晶粒界にＡｌとの化合物をつくるために結晶成長の抑制作用があり、Ｓｉはそれとは逆に融点が低く結晶成長を促す作用がある。ＭｇとＣａでより結晶成長の抑制効果が高いのはＭｇである。Ｍｇ、ＣａとＳｉの比率をそれぞれ酸化物換算したときに、質量比ＣａＯ／ＳｉＯ２＝０．３〜３、質量比ＭｇＯ／ＳｉＯ２＝１〜５の範囲内の比率とすることが重要である。なお、この比率はこのような範囲とすることにより、５ｍｍ以上の厚肉部を有する大型、厚肉製品であっても、結晶の成長と抑制のバランスが良好で、表面近傍と内部の平均結晶粒径に差がつきにくい。
【００２８】
質量比ＣａＯ／ＳｉＯ２の質量比が０．３より低いと結晶成長が促進され焼結体の表面近傍と内部で結晶粒径に差を生じやすくなるばかりか、ＳｉＯ２成分が酸化アルミニウムの結晶粒子間に液層として存在し焼結体の機械的特性を低下させるために好ましくない。また、質量比ＭｇＯ／ＳｉＯ２が１より低いと同様に結晶成長が促進されるために好ましくない。また、質量比ＣａＯ／ＳｉＯ２が３より大きいと、結晶成長の抑制効果が大きすぎて低温で焼結体が緻密化しない。質量比ＭｇＯ／ＳｉＯ２が５より大きい場合も同様に結晶成長抑制効果が大きすぎて焼結体が緻密化しない。
【００２９】
また、Ｓｉ、Ｃａ、Ｍｇの焼結体への含有量としては、質量基準でそれぞれＳｉをＳｉＯ２換算で６０００ｐｐｍ以下、ＣａをＣａＯ換算で６０００ｐｐｍ以下、ＭｇをＭｇＯ換算で１２０００ｐｐｍ以下とすることが好ましい。ここで、ＳｉをＳｉＯ２換算で６０００ｐｐｍ以下としたのは、６０００ｐｐｍより多く含有すると結晶成長効果を促し、大型、厚肉製品において上述の作用により変形量が増加するために好ましくない。また、半導体、液晶製造工程で使用されるハロゲン系腐食性ガスやそれらのプラズマ、その他腐食性の薬品等への耐食性が低下するために好ましくない。また、ＣａをＣａＯ換算で６０００ｐｐｍより多いと、低温での緻密化が困難となるばかりか、Ｓｉと同様に腐食性のガスや薬品に対する耐食性が低下するために好ましくない。また、ＭｇがＭｇＯ換算で１２０００ｐｐｍより多いと、Ｃａと同様に低温での緻密化が困難となるために好ましくない。
【００３０】
なお、Ｓｉ、Ｃａ、Ｍｇの金属元素量の測定はＩＣＰ発光分光分析装置により測定することができる。
【００３１】
さらに、本発明の酸化アルミニウム質焼結体はその密度が３．８ｇ／ｃｍ３以上とすることが好ましい。３．８ｇ／ｃｍ３より低い密度では、強度等の機械的特性が低下するばかりか、腐食性ガスや薬品に対する耐食性が低下するからである。
【００３２】
次に本発明の酸化アルミニウム質焼結体の製造方法について説明する。
【００３３】
本発明の酸化アルミニウム質焼結体の原料は、例えば純度９５％以上の酸化アルミニウム粉末に対し、ＳｉＯ２、ＣａＯ、ＭｇＯの精製原料を所定量添加することにより得られる。このとき１次原料の粒径としては、レーザー回折法により得られる粒度分布におけるＤ５０が０．８〜１．５μｍを５０〜９０質量％と、Ｄ５０が０．５〜０．７μｍを１０〜５０質量％の割合で混合する。このように粒度配合することにより、Ｄ５０の小さな１次原料粒子がＤ５０の大きな１次原料粒子の隙間に入り込むため、成形後の成形体の生密度を向上させることが可能であり、成形体のハンドリング性を向上することができるばかりか、焼結体の密度も向上する。
【００３４】
ここで、Ｄ５０が０．８〜１．５μｍと粒子径の大きい領域のものは、０．８μｍより小さい粒径では、粒子同士の隙間に入り込み生密度を向上させるための、小さい領域の粒子を低コストで製造するのが難しくなるからであり、１．５μｍより大きい粒径では、焼結体としたときに緻密化しにくいからである。また、Ｄ５０が０．５〜０．７μｍと小さな領域のものは、０．５μｍ以下では上述のように大きい粒子の隙間に入り込んでも、粒子径が小さすぎるために成形体の生密度を向上させる効果に乏しく、０．７μｍより大きい粒子径では大きい粒子の隙間に入り込みにくく、生密度を向上させにくいためである。
【００３５】
また、酸化アルミニウムの１次原料粉末に含まれる不純物量は０．１％以下とするのが良く、特に、Ｎａ成分については焼結体とした後に、これを半導体製造工程等で使用するとウェハの汚染源となるため、４０ｐｐｍ以下の範囲で極力少なくするのが良い。
【００３６】
また、Ｓｉ、Ｃａ、Ｍｇの金属元素からなる焼結助剤粉末としては、高価な精製原料ではなく、Ｓｉ、Ｃａ、Ｍｇ成分からなるドロマイト、カオリン、タルク、粘土、長石、石灰等の天然原料を用いることが可能であり、この場合は最終的に酸化アルミニウム質焼結体の特性劣化を避けるためになるべく不純物量の少ないものを用いるのが良い。
【００３７】
次に、酸化アルミニウム１次原料粉末と前記焼結助剤粉末を溶媒、バインダー、分散剤等とともに混合ミルにより混合しスラリーとする。その後、スラリーをスプレードライヤー等の噴霧造粒機によって造粒し、成形容易な２次原料粉末とする。そして２次原料粉末を型に充填して成形を行う。成形方法としては、プレス成形法、冷間静水圧プレス成形法、鋳込み成形法、射出成形法等、１次および２次原料粉末を型に充填する成形方法であればどのような成形方法でも成形可能であるが、大型の厚肉部を有する製品を製造するにあたっては、鋳込み成形法、冷間静水圧プレス成形法を用いるのがより好適である。
【００３８】
そして、上述のようにして成形体を得た後、焼成を行う。焼成炉は１８００℃前後まで昇温可能である大気雰囲気炉であればいずれも適用可能であり、特に大型の厚肉部を有する製品の製造には、焼成容量の大きな大型炉を用いる。本発明の酸化アルミニウム質焼結体は成形体を焼成炉にて１５００〜１６００℃の温度にて焼成することにより得られる。
【００３９】
このとき、焼成炉内で用いる焼成治具としては、破断荷重の１０〜５０％の荷重値とし、温度１６００℃以下で５時間以上加熱したときの条件下でのＪＩＳＲ１６０１−１９９５抗折試験片サイズのクリープ変形量が５ｍｍ以下の特性を有するものを用い、これを成形体に当接して焼成を行う。このような治具は大型の厚肉部を有する製品の成形体を焼成する場合に、自重による変形を防止するためによく用いられる。ここで、本発明のように少なくとも一部分が５ｍｍ以上の厚肉部を有する酸化アルミニウム質焼結体は大型形状となるために、焼成時に自重による変形を防止するために、焼成治具を用いて各部の変形を抑制することとなる。よって、焼成治具が変形すれば、その変形量がそのまま酸化アルミニウム質焼結体に反映されてしまう。よって、治具の変形量を抑える必要があるために前記条件に見合う焼成治具を仕様している。クリープ変形量を５ｍｍ以下としたのは、５ｍｍより多いと実際に焼成時に用いた際に焼結体の荷重により治具が変形してしまうために好ましくない。
【００４０】
また、焼成治具の材質としては、焼結体の重量を支える場合は高温でその重量が荷重として作用するために、ＪＩＳ荷重軟化点が１８００℃以上の特性を有するものを用いるのが良い。これまでの検討により、ＪＩＳ荷重軟化点が１８００℃より低い温度を示す材質からなる焼成治具では、焼成中に著しい変形が起こり、この変形が酸化アルミニウム質焼結体に転写してしまうために好ましくない。具体的材質としては、高純度のアルミナやムライト、ＳｉＣ、マグネシア、ジルコニア等が挙げられる。
【００４１】
上述のような製造方法を経て得られた本発明の酸化アルミニウム質焼結体は、その５ｍｍ以上の厚肉部で表面近傍の平均結晶粒径が内部よりも大きくその差を１０μｍ以下とでき、表面と内部の焼結体組織に特性の劣化や焼結体の変形の原因となるような差を生じることがなく、良好な焼結体を製造することが可能である。
【００４２】
次に、本発明の酸化アルミニウム質焼結体を半導体製造装置である誘導結合型プラズマエッチング装置の処理容器部材として用いた例を図１に示し、以下詳細を説明する。
【００４３】
図１は誘導結合型プラズマエッチング装置を示す概略断面図であり、図中参照符号１が本発明の処理容器１である。この処理容器１はドーム状をなし、内壁表面には粗面部２を有しており、その下に金属製の下部チャンバー３が処理容器１に密着するように設けられ、これらによりチャンバー３が構成されている。下部チャンバー３内の上部には支持テーブル４が配置され、その上に静電チャック５が設けられており、静電チャック５上に半導体ウェハ６が載置される。静電チャック５の電極には直流電源が接続されており、これにより半導体ウェハ６を静電吸着する。また、支持テーブル４にはＲＦ電源が接続されている。一方、下部ャンバー３の底部には真空ポンプ９が接続されており、チャンバー３内を真空排気可能となっている。また、下部チャンバー３の上部には半導体ウェハ６の上方にエッチングガス、例えばＣＦ４ガスを供給するガス供給ノズル７が設けられている。処理容器１の周囲には誘導コイル８が設けられており、この誘導コイル８にはＲＦ電源から例えば４００ｋＨｚの高周波が印加される。
【００４４】
このようなエッチング装置１０においては、真空ポンプ９によりチャンバー３内を所定の真空度まで排気し、静電チャック５により半導体ウェハ６を静電吸着した後、ノズル７からエッチングガスとして例えばＣＦ４ガスを供給しつつ、ＲＦ電源から誘導コイル９に給電することにより、半導体ウェハ６の上方部分にエッチングガスのプラズマが形成され、半導体ウェハ６が所定のパターンにエッチングされる。なお、高周波電源から支持テーブル５に給電することにより、エッチングの異方性を高めることができる。
【００４５】
このようなエッチング処理の際、処理容器用１の内面はＣＦ４ガスやそれらのプラズマによる腐食を受けるとともに、フッ化物膜等が付着する。しかしながら、処理容器１は上述した本発明の酸化アルミニウム質焼結体で構成されているため、プラズマに対する耐食性が高いとともに、表面に形成された粗面部２の影響により付着物が落下しにくい。
【００４６】
本発明の酸化アルミニウム質焼結体は、図５のような半導体製造装置の処理容器に限らず、チャンバーやマイクロ波導入窓、シャワーヘッド、フォーカスリング、シールドリング等の部材や、また液晶製造装置ではステージ、ミラー、マスクホルダー、マスクステージ、チャック、レチクル等、大型で厚肉部を有する部材として適用可能である。
【００４７】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明の範囲を逸脱しない範囲であれば、種々の改良や変更したものにも適用することができることは言うまでもない。
【実施例１】
【００４８】
以下本発明の実施例を示す。
【００４９】
まず、純度９５％、粒径１．２μｍを８０質量％、０．６μｍを２０質量％の割合で粒度配合させた酸化アルミニウム１次原料粉末を準備する。次に、精製されたＳｉＯ２、ＣａＯ、ＭｇＯ粉末を表1に示すＣａＯ／ＳｉＯ２、ＭｇＯ／ＳｉＯ２の比率で添加して、試料Ｎｏ．１〜１２のもととなる混合粉末を準備する。
【００５０】
次に、この混合粉末にＰＶＡを２質量％、溶媒として水を１００質量％加えて、混合ミルに投入し１時間運転した後、スラリーを取り出す。そして該スラリーをスプレードライヤーにて２次原料粉末に造粒し、それを冷間静水圧プレス成形装置にて成形しφ７５ｍｍ×厚さ１２．５ｍｍの成形体を得て、これを大気雰囲気炉にて１５５０℃で焼成することにより外径φ６０ｍｍ×厚さ５ｍｍの酸化アルミニウム質焼結体の試料Ｎｏ．１〜１２を得た。
【００５１】
そして、試料Ｎｏ．１〜１２について、試料中央部を厚さ方向に切断し、その断面を研磨、エッチング処理し、表面から１００μｍの位置の結晶粒径と、中央部の結晶粒径の大きさをそれぞれ２００μｍ×２００μｍの範囲で、走査型電子顕微鏡にて２０００倍の倍率で撮影した写真をもとに測定して平均し、それを平均結晶粒径として算出した。
【００５２】
また、各試料の耐食性についてＲＩＥ（Ｒｅａｃｔｉｖｅ  Ｉｏｎ  Ｅｔｃｈｉｎｎｇ）装置にセットしてＣＦ４等のフッ素系ガス雰囲気下でプラズマ中に曝露し、その前後の重量減少量から１分間当たりのエッチングレートを算出した。なお、前記耐食性試験に用いた各試料は表面を鏡面加工したものを用いている。
【００５３】
結果を表１に示す。
【表１】
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【００５４】
表１から、本発明範囲外の試料Ｎｏ．１、７については、焼結助剤として添加したＣａＯ／ＳｉＯ２比率、ＭｇＯ／ＳｉＯ２比率が適正範囲でなく、焼成後の焼結体の反りが他の試料と比較して１０ｍｍと著しく大きかった。
【００５５】
また、試料Ｎｏ．６、１２についてはＣａＯ／ＳｉＯ２比率、ＭｇＯ／ＳｉＯ２比率が適正範囲でなく、結晶の粒成長を抑制する働きのあるＣａ、Ｍｇ量が多いために十分に緻密化されておらず、その後の評価を実施するまでには至っていない。
【００５６】
これらと比較して試料Ｎｏ．２〜６、８〜１１は表面近傍の結晶粒子径の内部と差が１０μｍ以下であり、大きな変形もなく十分緻密化しており良好であった。
【実施例２】
【００５７】
次に、実施例１の本発明範囲外の試料Ｎｏ．７と、範囲内の試料Ｎｏ．１０と同様の原料仕様を用いて、図２に示すような幅５００ｍｍ×高さ５００ｍｍ×奥行き７００ｍｍ、肉厚２０ｍｍの１端が開放された箱形直方体をした、大型で厚肉部を有する製品２０の製造を行った。
【００５８】
前記製品の製造方法としては、造粒して２次原料とするまでの工程は実施例１と同様の製法をとり、その後冷間静水圧プレス成形法により、１端が開放された箱形直方体を概略成形し、焼成後の焼結体が前記寸法となるように計算して切削加工により仕上げを行うことにより成形体を作製した。
【００５９】
そして、成形体を大気雰囲気炉にて焼成して焼結体の製品２０を得るが、このとき製品２０の開放面２１が焼成時の軟化に伴って自重によって潰れないよう保形のために焼成治具２２を開放面２１の垂直方向に図に示すような位置にセットした。この焼成治具２２の材質としては、高純度アルミナを用いており、破断加重の１０〜５０％を荷重としたときに、１６００℃で５時間以上加熱した条件下でのＪＩＳＲ１６０１−１９９５抗折試験片サイズのクリープ変形量が５ｍｍ以下の特性を有し、さらにＪＩＳ荷重軟化点が１８００℃以上の特性を有するものを治具材質として用いている。
【００６０】
このような焼成仕様で１５８０℃で焼成を行い、製品２０を作製した。
【００６１】
その結果、本発明範囲外の試料Ｎｏ．７の原料使用を用いて作製した製品２０は変形が大きく、前記焼成治具を仕様したにもかかわらず、開放面２１の形状が歪んでしまい、製品として使用できるものではなかった。
【００６２】
これと比較して本発明範囲内の試料Ｎｏ．１０と同様の原料仕様として作製した製品２０は、図の形状を保つことが可能であり、良好に製造することができた。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明の酸化アルミニウム質焼結体を処理容器として用いた誘導結合型プラズマエッチング装置を示す概略断面図である。
【図２】本発明の実施例２の１端が開放された箱形直方体を示す概略図である。
【符号の説明】
【００６４】
１：処理容器 
２：粗面部
３：チャンバー
４：支持テーブル
５：静電チャック
６：半導体ウエハ
７：ガス供給ノズル
８：誘導コイル
９： 真空ポンプ
１０：エッチング装置
２０：製品
２１：開放面
２２：焼成治具
【図１】
2005281054.tif 000004
【図２】
2005281054.tif 000005