(57)【要約】【課題】  ハロゲン系腐食性ガス、プラズマ等に対する耐食性に優れており、しかも、半導体・液晶製造装置等、特に、プラズマ処理装置用の部材として使用した際に、表面へのデポ膜の付着を防止することができるイットリア焼結体を簡便かつ効率的に製造することができる耐プラズマ性イットリア焼結体の製造方法を提供する。【解決手段】  純度９９％以上のイットリア原料を、水素雰囲気下、１７８０℃以上１８２０℃以下で焼成して、イットリア焼結体基材を得た後、前記イットリア焼結体基材をフッ化水素酸に浸漬させて、該イットリア焼結体の表面の少なくとも一部に、フッ化イットリウム膜を形成させる。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
純度９９％以上のイットリア原料を、水素雰囲気下、１７８０℃以上１８２０℃以下で焼成して、イットリア焼結体基材を得た後、前記イットリア焼結体をフッ化水素酸に浸漬させて、該イットリア焼結体基材の表面の少なくとも一部に、フッ化イットリウム膜を形成させることを特徴とする耐プラズマ性イットリア焼結体の製造方法。
【請求項２】
前記フッ化イットリウム膜は、厚さ０．０５μｍ以上５μｍ以下であることを特徴とする請求項１記載の耐プラズマ性イットリア焼結体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハロゲン系腐食性ガスやプラズマに対する耐食性に優れ、半導体・液晶製造用等のプラズマ処理装置に好適に用いることができる耐プラズマ性イットリア焼結体に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体製造装置においては、シリコン、石英ガラス、炭化ケイ素等からなる部材が多用されている。これらの材質は、製造される半導体ウエハ等の構成元素であるＳｉ、Ｃ、Ｏが主成分であり、しかも、高純度の部材とすることができるため、ウエハと接触した場合、または、該部材からその構成成分の蒸気が揮散した場合であっても、ウエハが汚染されないという利点を有している。
【０００３】
しかしながら、上記のような材質は、ハロゲンガス、特に、フッ素系ガスによる腐食が著しいという欠点を有しており、反応性の高いフッ素、塩素等のハロゲン系腐食性ガスを用いたプラズマプロセスが主流であるエッチング工程、ＣＶＤ成膜工程、レジストを除去するアッシング工程における装置用部材には不向きであった。
【０００４】
このため、上記のような工程においてハロゲンプラズマに曝される部材には、高純度アルミナ、窒化アルミニウム、イットリア、ＹＡＧ等のセラミックスが用いられている。
これらの中でも、特に、イットリアは、耐プラズマ性に優れていることから、注目されている。
【０００５】
しかしながら、イットリア焼結体は、例えば、四フッ化炭素等を用いるフッ素系プラズマ処理装置内で使用されると、表面にイットリウム−フッ素−炭素系化合物のデポ膜が生成し、これが剥離して、被処理ウエハ等に対するダスト汚染の原因となっていた。
【０００６】
これに対しては、例えば、特許文献１には、イットリアと上記のようなフッ素系ガスとの反応生成物であり、化学的に安定した材料であるフッ化イットリウムを、溶射により、または、焼結体として、基材表面に形成した耐プラズマ性部材が提案されている。
同様に、基材表面にフッ化イットリウム膜を形成させる手段としては、上記のようなプラズマ処理装置内において、被処理ウエハを導入する前に、イットリア焼結体部材にフッ素系プラズマを照射して、該イットリア焼結体表面にフッ化イットリウム膜を形成させる方法等も考えられる。
【特許文献１】特開２００２−２５２２０９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、溶射や焼結体によるフッ化イットリウム膜は、数十μｍ以上の厚膜に形成されるため、該膜は剥離しやすく、また、コストも要するものであった。
また、ウエハ処理を行う前に、同じプラズマ処理装置内にて、イットリア焼結体部材表面にプラズマ照射により、フッ化イットリウム膜を形成する方法は、同装置によるウエハ処理効率の低下を招くものであった。
【０００８】
したがって、半導体製造等におけるプラズマ処理装置用の部材として使用した場合であっても、表面へのデポ膜の付着および剥離に起因するダストによって、被処理ウエハ等を汚染することのないイットリア焼結体を提供すべく、イットリア焼結体表面に、簡便かつ効率的に、フッ化イットリウム膜を形成することができる方法が求められていた。
【０００９】
本発明は、上記技術的課題を解決するためになされたものであり、ハロゲン系腐食性ガス、プラズマ等に対する耐食性に優れており、しかも、半導体・液晶製造装置等、特に、プラズマ処理装置用の部材として使用した際に、表面へのデポ膜の付着を防止することができるイットリア焼結体を簡便かつ効率的に製造することができる耐プラズマ性イットリア焼結体の製造方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係る耐プラズマ性イットリア焼結体の製造方法は、純度９９％以上のイットリア原料を、水素雰囲気下、１７８０℃以上１８２０℃以下で焼成して、イットリア焼結体基材を得た後、前記イットリア焼結体基材をフッ化水素酸に浸漬させて、該イットリア焼結体の表面の少なくとも一部に、フッ化イットリウム膜を形成させることを特徴とする。
上記製造法によれば、それ自体が耐プラズマ性を有するイットリア焼結体を、フッ化水素酸に浸漬させる簡便な操作のみで、該イットリア焼結体の表面にフッ化イットリウム膜を容易に形成することができる。
【００１１】
前記フッ化イットリウム膜は、厚さ０．０５μｍ以上５μｍ以下であることが好ましい。
フッ化イットリウム膜が上記範囲内の膜厚であれば、前記焼結体をハロゲンプラズマプロセス装置用部材として用いた場合、該焼結体部材に起因するダストの発生が、より抑制される。
【発明の効果】
【００１２】
上述したとおり、本発明に係る製造方法によれば、イットリア焼結体表面に、フッ化イットリウム膜を容易に形成することができ、ハロゲン系腐食性ガス、プラズマ等に対する耐食性に優れ、しかも、プラズマ処理装置用の部材として使用した際に、表面へのデポ膜の付着を防止することができる耐プラズマ性イットリア焼結体を、簡便かつ効率的に提供することができる。
したがって、本発明に係る製造方法により得られた耐プラズマ性イットリア焼結体は、半導体・液晶製造装置等、特に、プラズマ処理装置用の部材として好適に用いることができ、ハロゲンプラズマプロセスにおいても、ダストの発生が抑制されるため、ひいては、後の工程において製造される半導体デバイス等の歩留まり向上に寄与し得る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明について、より詳細に説明する。
本発明に係る耐プラズマ性イットリア焼結体の製造方法においては、まず、純度９９％以上のイットリア原料を、水素雰囲気下、１７８０℃以上１８２０℃以下で焼成して、イットリア焼結体基材を作製する。
そして、得られたイットリア焼結体基材をフッ化水素酸に浸漬させて、該焼結体基材の表面にフッ化イットリウム膜を形成させる。
【００１４】
このように、本発明に係る製造方法においては、それ自体が耐プラズマ性を有するイットリア焼結体を、フッ化水素酸に浸漬させる簡便な操作のみで、該焼結体表面に、従来の方法よりも薄いフッ化イットリウム膜を容易に形成することができる。
したがって、本発明に係る製造方法により得られる耐プラズマ性イットリア焼結体は、ハロゲンプラズマプロセス装置用部材として用いられる際、該焼結体表面にデポ膜が付着することが防止され、該焼結体部材に起因するダストによる被処理ウエハの汚染を抑制することができる。
【００１５】
本発明に係る製造方法においては、前記イットリア焼結体基材を作製するに際し、イットリア原料としては、純度９９％以上の高純度の粉末を用いることが好ましい。
前記純度が９９％未満である場合、得られる焼結体基材の耐プラズマ性が低下する。
【００１６】
前記イットリア原料は、所定の形状に成形加工された後、水素雰囲気下で焼成する。
焼成雰囲気が、水素以外、例えば、大気等の場合は、得られる焼結体基材のイットリア純度が低下し、耐プラズマ性が低下する。
なお、原料粉末の成形方法は、特に限定されるものではなく、通常用いられる方法、例えば、ＣＩＰ等の加圧成形法等により行うことができる。
【００１７】
また、焼成温度は、１７８０℃以上１８２０℃以下とする。
焼成温度が１７８０℃未満である場合、イットリア焼結体基材中に気孔が多く残留し、プラズマ処理装置用の部材として使用した場合、プラズマによって気孔周辺部分が集中的に腐食し、これに起因するダストが発生しやすくなる。
一方、焼成温度が１８２０℃を超える場合、異常粒成長が生じ、焼結体基材の強度が著しく低下する。
【００１８】
上記焼成工程により得られたイットリア焼結体基材は、次いで、フッ化水素酸に浸漬させる。
これにより、イットリアとフッ化水素酸との反応によって、イットリア焼結体基材表面に、フッ化イットリウム膜が形成される。
このように、イットリア焼結体基材表面に形成されたフッ化イットリウム膜によって、該イットリア焼結体をハロゲンプラズマプロセス装置用部材として用いた場合、該焼結体表面へのデポ膜の付着が防止される。
【００１９】
前記フッ化イットリウム膜は、イットリア焼結体基材の表面の少なくとも一部に形成させる。
前記フッ化イットリウム膜は、イットリア焼結体基材のフッ化水素酸と接触した部分の表面にのみ形成されるため、必要に応じて、適宜、フッ化イットリウム膜を形成させるべき部分のみを選択的にフッ化水素酸に浸漬させてもよい。
【００２０】
前記フッ化水素酸は、イットリアとの反応促進の観点から、濃度１０％以上であることが好ましい。
また、フッ化水素酸中への浸漬時間等に応じて、前記フッ化イットリウム膜を任意の厚さに調整することができる。
前記浸漬時間は、３０〜２４０分間程度であることが好ましい。
【００２１】
前記フッ化イットリウム膜の厚さは、０．０５μｍ以上５μｍ以下であることが好ましい。
前記厚さが０．０５μｍ未満である場合、該イットリア焼結体をハロゲンプラズマプロセス装置用部材として用いた場合、上述したようなデポ膜の付着防止効果を十分に得ることが難しい。
一方、前記厚さが５μｍを超える場合、該イットリア焼結体をハロゲンプラズマプロセス装置用部材として用いた場合に、ウエハ等の処理中にフッ化イットリウム膜の剥離を生じやすく、ダスト発生の原因となるため、好ましくない。
【００２２】
上記本発明に係る製造方法により得られた耐プラズマ性イットリア焼結体は、半導体・液晶製造等におけるプラズマ処理装置用部材、特に、半導体ウエハ表面の成膜工程等における、ＣＣｌ4、ＢＣｌ3、ＨＢｒ、ＣＦ4、Ｃ4Ｆ8、ＮＦ3、ＳＦ6等のハロゲン化合物プラズマガス、腐食性の強いＣｌＦ3セルフクリーニングガスを用いる装置部材や、Ｎ2やＯ2を用いたスパッタ性の高いプラズマによりエッチングされやすい部材に好適に用いることができる。
【実施例】
【００２３】
以下、本発明を実施例に基づきさらに具体的に説明するが、本発明は下記の実施例により制限されるものではない。
［実施例１］
純度９９．５％のイットリア原料粉末をスプレードライヤにて造粒した後、ＣＩＰにて１．５ｔ／ｃｍ2で加圧成形し、得られた成形体（φ２８０ｍｍ×３０ｍｍ）を水素雰囲気下、１８００℃で焼成し、イットリア焼結体基材を得た。
前記焼結体基材をプラズマ整流リング形状に研削加工した。
前記焼結体基材をフッ化水素酸（濃度４０％）に１２０分間浸漬し、水洗後、９０℃で３０分間乾燥させ、表面に厚さ２μｍのフッ化イットリウム膜が形成されたプラズマ整流リングを作製した。
これを、ＲＩＥ方式のエッチング装置（使用ガス：ＣＦ4、Ｏ2）に装着して、８インチのシリコンウエハのエッチング処理を行った後、レーザパーティクルカウンタにより、ウエハ上の０．３μｍ以上のダスト数を測定した。
これらの結果を表１に示す。
【００２４】
［実施例２，３および比較例１〜３］
表１の実施例２，３および比較例１〜３に示す条件として、それ以外については、実施例１と同様にして、表面にフッ化イットリウム膜が形成されたイットリア焼結体からなるプラズマ整流リングを作製した。
各プラズマ整流リングについて、ウエハのダスト数の測定も行った。
これらの結果をまとめて表１に示す。
【００２５】
【表１】
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【００２６】
表１に示したように、イットリア原料純度が９９％未満である場合（比較例１）、焼成温度が１７８０℃未満である場合（比較例２）、大気中で焼成した場合（比較例４）における焼結体は、プラズマ整流リングとして用いた場合、ダストの発生量が多かった。
これに対して、実施例１〜３の焼結体は、プラズマ整流リングとして用いた場合、ダストの発生が抑制され、該焼結体を装置部材として用いて製造される半導体デバイス等の歩留まりの向上も期待される。
なお、焼成温度が１８２０℃を超える場合（比較例３）の焼結体は、プラズマ整流リングとして用いた場合、ダストの発生量は少なかったが、強度が不十分であった。