(57)【要約】【課題】  耐プラズマ性に優れ、パーティクル・ダストの発生しないセラミックガスノズルを提供する。【解決手段】  Ｙ２Ｏ３焼結体からなるセラミックガスノズルであって、ハロゲン性腐食ガスの流れる内面が焼成したままの面であり、ハロゲン性腐食ガスあるいはハロゲン性腐食ガスのプラズマに曝される外表面が表面粗さＲａが１μｍ以上に粗面化されていることを特徴とするＹ２Ｏ３焼結体セラミックガスノズル。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｙ２Ｏ３焼結体からなるセラミックガスノズルであって、ハロゲン性腐食ガスの流れる内面が焼成したままの面であり、ハロゲン性腐食ガスあるいはハロゲン性腐食ガスのプラズマに曝される外表面が粗面化されていることを特徴とするＹ２Ｏ３焼結体セラミックガスノズル。
【請求項２】
Ｙ２Ｏ３焼結体の密度が４．８３ｇ/ｃｍ３以上であることを特徴とする請求項１に記載のＹ２Ｏ３焼結体セラミックガスノズル。
【請求項３】
外表面の表面粗さＲａが１μｍ以上であることを特徴とする請求項１又は２に記載のＹ２Ｏ３焼結体セラミックガスノズル。
【請求項４】
外表面がブラスト処理により粗面化されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のＹ２Ｏ３焼結体セラミックガスノズル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はＹ２Ｏ３焼結体からなるセラミックガスノズルに関する。たとえば、本発明はプラズマ処理装置や半導体・液晶製造用プラズマ装置内での使用に適したＹ２Ｏ３焼結体からなるセラミックガスノズルに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体製造プロセスには様々な反応ガスが用いられている。これらの反応ガスをチャンバー内に均一に導入するためにガスノズルが使用されている。
【０００３】
従来、ガスノズルの材料としては、主に石英ガラスやアルミーアルマイトあるいは高純度アルミナセラミックスなどが使用されてきた。これらの中でも、とくにアルミナセラミックスは、耐プラズマ性の点で他の材質より優れているため、多用されている。耐プラズマ性に劣る材料では、パーティクルやコンタミが発生するのは勿論の事、ノズル径の寸法変化が著しく大きい。そのため、特にＣＶＤ装置を始めとした薄膜形成装置においては、ノズル径の寸法変化が成膜の厚み制御やウェーハ面内の均一性に悪影響を及ぼす。
【０００４】
しかし、ＬＳＩの微細化に伴い、パーティクル、コンタミ等の発生や、ノズル孔の形状変化への要求は厳しくなってきている。従来から多用されてきたアルミナセラミックス製のノズルでは、そのように厳しい要求を満たすことは難しくなってきた。
【特許文献１】特開平１０−４５４６１
【特許文献２】特開２０００−２４７７２６
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ノズル材質自体の耐プラズマ性が問題となっている。
【０００６】
たとえば、エッチャー装置では腐食性の高いハロゲンガスが多用されているため、配線の微細化に伴い、プラズマ密度が高くなったこともあって、チャンバー内の構成材料の消耗が大きな問題になってきた。
【０００７】
ＣＶＤ装置等の薄膜形成装置においても、同様の問題が生じている。薄膜形成装置においては、成膜反応処理を続けていくと、反応炉内の各種パーツの様々な表面に反応生成膜が付着してくる。この反応生成膜をそのままにしておくと、徐々に成長していき、反応生成膜と基材との熱膨張差や、振動、ガス気流の影響で、反応生成膜が剥がれ落ちるようになる。剥がれ落ちたものがウェーハ上に付着すると、半導体素子の製造歩留りが著しく低下する。
【０００８】
従来は、所定の成膜処理数を越えた段階で、装置を停止して、チャンバーを開放し、各パーツの様々な表面に付着した膜を洗浄していたが、最近では、プラズマクリーニング、つまり、一定の成膜処理毎にＮＦ３などのガスをチャンバー内に導入し、プラズマを発生させてクリーニングするプラズマクリーニングが、主流となっている。
【０００９】
プラズマクリーニングの場合、腐食性の高いＮＦ３ガスに数多く曝されることになる。その結果、ノズルにとって一番重要であるノズル径の寸法変化が、アルミナセラミックにおいても、無視できない程度に生じるようになってきた。
【００１０】
もう一つの問題として、アルミナノズルからのパーティクル・ダストの発生をあげることができる。
【００１１】
ノズルから発生するパーティクルは、ほとんどがアルミナ粒子である。とくに、使用初期にパーティクルが発生することが多い。洗浄不足により発生するパーティクルもあるが、ほとんどのパーティクルが研削加工面の加工破砕層からガスの流れと共に脱落したアルミナ粒子である。
【００１２】
ノズルの外表面に付着した反応生成膜が剥がれ落ちてダストになることもある。
【００１３】
本発明の目的は、耐プラズマ性に優れ、パーティクル・ダストの発生しないセラミックガスノズルを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の解決手段を例示すると、次のとおりである。
【００１５】
（１）Ｙ２Ｏ３焼結体からなるセラミックガスノズルであって、ハロゲン性腐食ガスの流れる内面が焼成したままの面であり、ハロゲン性腐食ガスあるいはハロゲン性腐食ガスのプラズマに曝される外表面が表面粗さＲａが１μｍ以上に粗面化されていることを特徴とするＹ２Ｏ３焼結体セラミックガスノズル。
【００１６】
（２）Ｙ２Ｏ３焼結体の密度が４．８３ｇ/ｃｍ３以上であることを特徴とする前述のＹ２Ｏ３焼結体セラミックガスノズル。
【００１７】
（３）外表面の表面粗さＲａが１μｍ以上であることを特徴とする前述のＹ２Ｏ３焼結体セラミックガスノズル。
【００１８】
（４）外表面がブラスト処理により粗面化されていることを特徴とする前述のＹ２Ｏ３焼結体セラミックガスノズル。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、セラミックガスノズルは、ハロゲン系腐食性ガスやそのプラズマに対して高い耐食性を有し、かつ、パーティクルの発生を防ぐことができ、半導体チップや液晶パネルの歩留向上に寄与できる。
【００２０】
Ｙ２Ｏ３焼結体セラミックス製のガスノズルは、アルミナ焼結体セラミックス製のガスノズルに比べ、格段にＦ系、Ｃｌ系などのハロゲンプラズマに対する耐食性が優れている。しかも、ガスの通る内面は、焼成面のままになっているため、加工破砕層がない。さらに、反応生成膜の付着する外表面は、粗面化されているため、反応生成膜と基材との密着力が高く、容易に剥がれ落ちることが無い。従って、長期にわたって初期のノズル寸法を維持でき、パーティクル・ダストも減らすことが可能であり、製造プロセスの安定と歩留まりの向上が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
本発明者らは、前述のような従来技術の問題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、相対密度が９６％以上のＹ２Ｏ３焼結体からなるセラミックガスノズルで、反応ガスの流れる内面を焼成面のままとし、外表面をサンドブラスト等により表面粗さＲａ１μｍ以上に粗面化させたセラミックガスノズルが有効であることを見出した。
【００２２】
本発明のセラミックガスノズルにおいては、Ｙ２Ｏ３焼結体の密度を４．８３ｇ/ｃｍ３以上とするのが好ましい。密度が４．８３ｇ/ｃｍ３未満では、焼結体に気孔が残り、気孔に起因するエッチングが顕著となり、寸法変化が生じやすく、パーティクルが発生しやすくなるためである。
【００２３】
密度の測定方法は、ＪＩＳＲ１６３４「ファインセラミックスの焼成体密度・開気孔率の測定方法」に準じる。
【００２４】
外表面の粗面化はサンドブラスト、ショットブラスト、グリットブラスト等のブラスト処理によって、実施することが好ましい。なぜなら、低コストで粗面化でき、マスキング等をすることによって部分的な粗面化も容易に出来るからである。
【００２５】
外表面の表面粗さはＲａ１μｍ以上が好ましい。これ未満では、反応生成膜と基材とのアンカー効果が少なく、剥がれやすくなるためである。
【００２６】
表面粗さの測定方法は、ＪＩＳＢ０６０１等で定められた方法で測定することが一般的である。
【実施例】
【００２７】
純度９９．９％のＹ２Ｏ３原料にイオン交換水とバインダーを加えてスラリーとした後、スプレードライヤーで造粒して造粒粉を得た。得られた造粒粉を１５００ｋｇｆ／ｃｍ２の圧力で成形してノズル形状にし、素地加工品とした。素地加工品を９００℃で仮焼して、バインダーを飛散させた後、１８００℃水素雰囲気にて焼成した。反応ガスが通過する内表面を焼成面のままとし、外表面をブラスト処理によって粗面化した。焼成体の密度はＪＩＳＲ１６３４で定められた方法にて測定した。
【表１】
2007063595.tif 000002
【００２８】
表１に示すように準備したノズル８本を１組とし、プラズマＣＶＤ装置に装着し、成膜を行った。ノズルの寸法は、外形７ｍｍ、内径５ｍｍ、長さ６０ｍｍであった。直径２００ｍｍのウェーハ上のパーティクルをレーザーパーティクルカウンターで測定した。ノズルの消耗については、寸法測定及び表面観察により行った。
【００２９】
表１から明らかなように、本発明の実施例では、パーティクルの発生が少なく、プラズマによる材料の消耗量が少ないため、ノズル径など、ノズルにとって重要な寸法の変動を抑えることができた。従って、成膜等の半導体製造プロセスが安定すると共に、半導体素子の歩留まりを向上させることが出来た。
【００３０】
密度が４．８３ｇ/ｃｍ３未満のものは、内面が焼成面のままで、かつ、外表面が粗面化されていても、パーティクル数が多くなった。これは、プラズマが気孔部分を集中的にエッチングするためである。
【００３１】
以上のとおり、本発明の前述の実施例によれば、ガスノズルを密度４．８３ｇ/ｃｍ３以上のＹ２Ｏ３セラミックスで製作し、反応ガスが通過する内表面を焼成面のままとし、外表面をブラスト処理によって粗面化しているので、腐食性のプラズマによるノズルの消耗が少なく、パーティクルやダストの発生を抑えることが可能となり、結果として、半導体素子の歩留まりを向上させることが可能になった。