专利名称：氮化铝膜及覆盖该膜的部件的制作方法
技术领域：
本发明涉 及往半导体制造过程等所使用的部件上镀附的氮化铝膜。
背景技术：
在干法制造半导体的过程中，常常使用反应性较高的氟类、氯类等卤素类的腐蚀性气体作为刻蚀和净化用气体。对于与此类腐蚀性气体接触的部件，要求具有高的耐蚀性。以往，对于被处理对象以外的与此类腐蚀性气体相接触的部件，通常是采用不锈钢、铝等的耐蚀性金属材料。不过，近几年已得到确认，氧化铝和氮化铝尤其对于卤素类气体是耐蚀性很出色的材料。氮化铝膜本身，通常呈黄白色。但作为晶座(susc印tor)、接线夹环(cramp ring)、 加热器使用的基材以黑色较为理想。因为黑色比白色的辐射热量多，加热性能优越。此外， 在此类产品中，若做成黄白色的表面，还有因脏污等易造成颜色不均的缺点，所以需加以改进。目前为止，所知道的制造黑色氮化铝烧结体的方法，为了将氮化铝烧结体做成黑色，在原料粉末中添加适当的过渡金属元素，然后进行焙烧(参照专利文献1 3)。专利文献1公开了一种氮化铝陶瓷烧结体的制造技术，它是通过往氮化铝添加以金属换算在5% (重量)以上的Er (铒)，将固溶于AlN结晶中的氧和存在于粒子表面的氧作为晶粒边界结晶加以俘获，从而抑制斑点和颜色不均的发生的。专利文献2公开了一种陶瓷基板的制造技术，它是通过让陶瓷基板中包含所规定量的碳，将陶瓷粉末和树脂加压成型，形成绿色体，进行脱脂、焙烧，降低其碳的结晶度，使红外线透射率达到0%或10%以下。再者，专利文献3公开了以下技术，为通过向难烧结性的AlN中添加氧化铝得到更为细致的烧结体，通过在其烧结时生成具有晶格缺陷的AlON相，使烧结体的颜色变黑，从而解决AlN的颜色不均的问题，并且，通过强化AlN粒子和AlON粒子的分散度，来提高烧结体的机械特性。但是，专利文献1中的黑色氮化铝烧结体，由于加入Er作为添加剂，成为半导体制造过程中的杂质，会给装置带来不好的影响。在专利文献2中，因烧结体中含有碳，由于碳在晶粒边界分离，所以会变得难以烧结，甚至会引起破裂强度的下降。在专利文献3中，因为没有特殊的添加剂，所以可认为其可用度是比较高的。不过，它的问题是在只添加氧化铝时，由于烧结时的液相生成温度上升和氧化铝的液相粘度高，导致需要更高温度的工艺。同时，因其难于致密化，所以只能通过热压等有限的制造方法进行制作。到目前为止，本发明者开发了使用CVD(化学气相淀积)法向晶座、接线夹环、加热器等半导体部件上镀附耐腐蚀性出色的氮化铝膜的技术(参照专利文献4)。而另一方面，通过CVD法制造的氮化铝膜，能够以需要1600°C以上的烧结体的一半左右的温度工艺进行制作。并且，金属杂质与氮化铝烧结体比较起来，浓度非常低。但是，通 过CVD法制造的氮化铝膜，由于其呈黄白色，故存在有辐射加热性能差， 易发生由脏污所引起的表面颜色不均等缺点。[现有技术公布文本列表][专利公布]专利文献1 日本公布专利申请H06-116039专利文献2 日本专利第3618640号专利文献3 日本专利第4223043号专利文献4 日本公布专利申请2009-078193号
发明内容
发明要解决的问题鉴于以上情况，本发明的目的，是提供一种很少发生颜色不均且很少受卤素气体腐蚀的氮化铝膜，同时提供一种具有此膜的氮化铝部件。用于解决问题的方案本发明的目的可以通过以下技术方案来达到1. 一种氮化铝膜，其特征在于按照日本工业标准JIS Z8729所定义的明度L*为 60或小于60。2.上述1所述的氮化铝膜，其对于波长为0. 35 2. 5 μ m的可见光和近红外光的透射率为15%或小于15%。3.上述2所述的氮化铝膜，其中，除Al以外的杂质金属元素的浓度为50ppm或小于 50ppmo4. 一种制备氮化铝膜的方法，其中，具有按照日本工业标准JIS Z8729所定义的明度L*为60或小于60 ；对于波长为0. 35 2. 5 μ m的可见光和近红外光的透射率为15% 或小于15%;除Al以外的杂质金属元素的浓度为50ppm或小于50ppm，该方法包括(i)在具有低热膨胀系数的基材上用化学气体沉积法形成氮化铝膜，(ii)对所述膜在1050°C或高于该温度，但是在低于140(TC下进行热处理。5.上述4所述的制备氮化铝膜的方法，其中所述基材由选自氮化物、氧化物以及碳化物的陶瓷材料制成。6.上述4所述的制备氮化铝膜的方法，其中所述基材由选自钨、钼以及钽的金属来制成。7. 一种部件，包括由低热膨胀系数的基材与选自上述1-3所述的氮化铝膜构成。8.上述7所述的部件，其中所述基材由选自氮化物、氧化物以及碳化物的陶瓷材料制成。9.上述7所述的部件，其中所述基材由选自钨、钼以及钽的金属来制成。发明的效果通过将本发明的氮化铝膜镀附于部件之上，可提供一种即使在腐蚀性的卤素气体环境中也可使用，加热性能良好，且几乎没有表面颜色不均的半导体装置用部件。
图1是表 示镀附了本发明的氮化铝膜的陶瓷部件的图。图2是表示热处理前后的明度L*变化的图。其中，纵轴为明度L*，横轴的左边为热处理前的数值，右边为热处理后的数值。一点与线段组成的线表示1000°C的情况(比较例)；实线表示iioo°c的情况(实施例)；线段构成的线表示1200°C的情况(实施例)；两点与线段组成的线表示1300°C的情况(实施例)。图3是表示热处理前后的透射率变化的图。其中，横轴为波长(ym)，纵轴为透射率(％ )。粗实线表示处理前的情况(比较例)；细实线表示1000°c的情况(比较例)；一点与线段构成的线表示iioo°c的的情况(实施例)；两点与线段组成的线表示1200°C的情况(实施例)；点线表示1300°c的情况(实施例)。附图标记说明1 基材2:氮化铝膜
具体实施例方式本发明者们，经过反复锐意的研究发现，呈黄白色的氮化铝膜通过高温处理能够使其黑色化，并能够得到一种可抑制表面的颜色不均，提高辐射加热特性能的氮化铝部件， 从而完成了本发明的完成。以下，对本发明的氮化铝膜进行说明。本发明的氮化铝膜，按日本工业标准Z8729所定义的明度L*为60或小于60，故呈黑蓝色，不易发生由脏污引起的表面颜色不均。同时，因为这种黑色类的膜具有难于让红外线透过的特性，所以加热性能好。更为理想的情况是明度为40或40以下。因为当波长为0. 35-2. 5 μ m的可见光和近红外光的透射率为15%或小于15%时， 根据维氏(WIEN)位移定律计算的红外辐射的峰值波长，在800°C时约为2.5μπι，所以，可以在800°C以上的高温生产工艺中，可作为辐射加热性能特别好的膜来使用。因为Al以外的杂质金属元素的浓度为50ppm或小于50ppm，所以，不象氮化铝烧结体，不含有碱土类、稀土元素等在半导体处理过程中成为杂质的烧结助剂，从而不会给装置带来坏影响。更为理想的情况为30ppm或是小于30ppm。作为这种高纯度的膜，通过CVD(Chemical VaporD印osition)(化学气体沉积法)、特别是MOCVD (Metal OrganicChemical Vapor D印osition)(化学有机气体沉积法)、 或者HVPE(Halide Vapor Phase Epitaxy)(卤素气体生成法)等方法制造的氮化铝膜可以适用。虽然黑色化的机理尚不清楚，但由MOCVD法或HVPE法制造的氮化铝膜，与烧结体比较，因其为非晶质，所以可以认为，当经过1050°C -1400°C的高温热处理后，在氮化铝的结构中产生了晶格缺陷。可以推测，正是由于这种晶格缺陷的存在，使得光的吸收带变宽从而导致了黑色化。覆盖本发明中所能得的氮化铝膜的部件，如图1所示，在基材1的整个表面均形成了氮化铝膜2。作为基材，可以是氮化物、氧化物、碳化物等的陶瓷，或者是钨、钼、钽等的具有低热膨胀系数的金属。氮化铝 膜，其比较理想的状态是按日本工业标准Z8729所定义的明度L*为60或小于60 ；波长0. 35-2. 5μπι的可见光和近红外光的透射率为15%或小于15% ；Al以外的杂质金属元素的浓度为50ppm或小于50ppm。为了得到这些特性，成膜之后，在1050°C -1400°C的温度下进行热处理为佳。成膜后的热处理给氮化铝膜的金属杂质组成、明度及透射率带来的变化，分别表示于表1、图2及图3。样品是在50X50Xtlmm的氮化铝基材表面，通过以三甲基铝和氨为原料的MOCVD 法，在950°C的真空炉内形成100 μ m的氮化铝膜而制成。之后，移入热处理炉内，在Ar中 1000 1300°C下进行热处理1小时。使用Perkin-Elmer公司制的IPC-MSElan DRC-II，测量了金属元素杂质的浓度。使用美能达公司制的色彩色差仪CR-200，测量了样品的明度和色度(L*a*b*表示 CIELAB色彩空间)。并且，使用岛津制作所公司制的分光光度计UV-3101PC，在0. 35-2. 5 μ m的波长范围内，对样本热处理前后的透射率、反射率进行了测量。将光的透射、反射、吸收的总和作为1，通过透射率、反射率的差分计算了吸收率 (辐射率)。将测定结果分别表示于表1、图2及图3。
权利要求
1.一种氮化铝膜，其特征在于按照日本工业标准JISZ8729所定义的明度L*为60或小于60。
2.根据权利要求1所述的氮化铝膜，其对于波长为0.35-2. 5 μ m的可见光和近红外光的透射率为15%或小于15%。
3.根据权利要求2所述的氮化铝膜，其中，除Al以外的杂质金属元素的浓度为50ppm 或小于50ppmo
4.一种制备氮化铝膜的方法，其中，具有按照日本工业标准JIS Z8729所定义的明度 L*为60或小于60 ；对于波长为0. 35-2. 5 μ m的可见光和近红外光的透射率为15%或小于 15% ；除Al以外的杂质金属元素的浓度为50ppm或小于50ppm，该方法包括(i)在具有低热膨胀系数的基材上用化学气体沉积法形成氮化铝膜，(ii)对所述膜在1050°C或高于该温度，但是要低于140(TC下进行热处理。
5.根据权利要求4所述的制备氮化铝膜的方法，其中所述基材由选自氮化物、氧化物以及碳化物的陶瓷材料制成。
6.根据权利要求4所述的制备氮化铝膜的方法，其中所述基材由选自钨、钼以及钽的金属来制成。
7.一种部件，包括由低热膨胀系数的基材与根据权利要求3所述的氮化铝膜构成。
8.根据权利要求7所述的部件，其中所述基材由选自氮化物、氧化物以及碳化物的陶瓷材料制成。
9.根据权利要求7所述的部件，其中所述基材由选自钨、钼以及钽的金属来制成。
全文摘要
本发明涉及一种氮化铝膜及覆盖该膜的部件。提供一种很少发生颜色不均且很少受卤素气体腐蚀的氮化铝膜。本发明的氮化铝膜的特征在于其明度L*为60或小于60。比较理想的是对波长0.35～2.5μm的透射率为15％或小于15％；A1以外的杂质浓度小于50ppm；经过1050℃～1400℃下的热处理；由CVD法进行成膜。并且，本发明的部件的特征在于在由氮化物、氧化物、炭化物等的陶瓷或者钨、钼、钽等低热膨胀金属所组成的基材上，覆盖本发明的氮化铝膜。
文档编号C04B41/85GK102219558SQ20111009727
公开日2011年10月19日 申请日期2011年4月15日 优先权日2010年4月15日
发明者加藤公二, 狩野正树 申请人:信越化学工业株式会社