专利名称：：等离子体处理装置所使用的烧结体以及构件的制作方法
技术领域：
：本发明涉及可适用于半导体'液晶制造用等的等离子体处理装置的烧结体以及构件。
背景技术：
：半导体制造装置中，等离子体工艺为主流的蚀刻工序、CVD成膜工序、除去抗蚀剂的灰化工序中的装置的构件暴露于反应性高的氟、氯等面素系气体的等离子体。为此，对于上述工序中暴露于卣素等离子体的构件，使用高纯度氧化铝、氮化铝、氧化钇、YAG等陶瓷(例如，参照特开2000-247726号公报)。其中，氧化钇陶资耐等离子体性特别优异，以往作为单体的烧结体用于等离子体处理装置。但是，氧化钇陶瓷的体积电阻率高达1013。.cm以上，为了用于代替硅构件等，需要特别的调谐，或者导致阻碍等离子体的产生和不均一化，因此有时无法使用。而且，也会导致容易起静电，吸引反应产物产生粉尘。对此，为了降低氧化钇陶资的体积电阻率，考虑了添加金属或显示导电性的氧化钛、氧化鵠等金属氧化物，氮化钛等金属氮化物、碳化钛、碳化鵠、碳化硅等金属碳化物等的诸多方法。但是，为了降低氧化钇烧结体的体积电阻率，将添加有金属等的构件用于等离子体处理装置时，由于所述构件而介电损耗增加，等离子体处理中损失能量。根据情况，所述构件有发热而破损的危险。进而，具有下述问题，即，添加有金属等的氧化钇烧结体不仅降低耐等离子体性，而且有招致杂质元素引起的晶片的污染的危险。因此，越来越强烈地要求降低等离子体处理装置所使用的氧化钇烧结体对于被处理晶片等的杂质污染、特别是钇的污染。另外，具有下述问题，即，作为氧化钇的构成元素的钇即便在稀土类中，地球上的存在量也算是少的，非常昂贵，使用氧化钇的烧结体导致成本增高。为此，需求耐等离子体性优良，并且可以以低于氧化钇的成本得到的材料。于是，本发明人为了解决上述技术问题，对于取代等离子体处理装置所使用的氧化钇的材料反复研究，着眼于稀土类中存在量最多，比较廉价的铈。氧化铈(以下也称为二氧化铈)也用于晶片的CMP工序中的抛光剂、或玻璃的着色成分等，也有半导体用途中的使用实例，具有耐等离子体性，另外在实现体积电阻率的降低方面也是值得期待的材料。
发明内容本发明的目的在于，提供以氧化铈为主成分的等离子体处理装置所使用的烧结体以及构件，所述等离子体处理装置所使用的烧结体以及构件对于卤素系腐食性气体、等离子体等的耐腐蚀性优异，可实现低电阻化，并且在卣素等离子体工艺中也可抑制该陶瓷的构成原料引起的杂质金属污染，适用于半导体'液晶制造用等的等离子体处理装置的构成构件。本发明的等离子体处理装置所使用的烧结体，其特征在于，为在纯度99%以上的氧化铈100重量份中添加有3重量份以上100重量份以下的纯度99%以上的氧化钇的烧结体，即，为在纯度99%以上的氧化铈中添加有占整个组成中2.3mol%以上43.2mol%以下的纯度99%以上的氧化钇的烧结体。由此，通过使用添加有氧化钇的二氧化铈陶资，可维持耐等离子体性，同时抑制该烧结体的构成原料引起的杂质金属污染，另外可防止将该烧结体用于等离子体处理装置的构件时的蚀刻引起的粉尘的产生。另外，本发明的其他方式的等离子体处理装置所使用的烧结体，其特征在于，在纯度99%以上的氧化铈中，添加占整个組成中lmor/o以上50mol%以下的纯度99%以上的氧化钇，至少暴露于等离子体的部分的表面粗糙度Ra小于1.6jLim。进而，本发明的其他方式的等离子体处理装置所使用的烧结体，其特征在于，在纯度99%以上的氧化铈中，添加占整个组成中lmol。/o以上50mol%以下的纯度99%以上的氧化镧，至少暴露于等离子体的部分的表面粗糙度Ra小于1.6jum。由此，通过使用添加有氧化镧的二氧化铈陶资，可维持耐等离子体性，同时实现低电阻化，可抑制该烧结体的构成原料引起的杂质金属污染，另外可防止将该烧结体用于等离子体处理装置的构件时的蚀刻引起的粉尘的产生。所述等离子体处理装置所使用的烧结体优选气孔率为2%以下。通过使气孔率在上述范围内，可防止将该烧结体用于等离子体处理装置的构件时的蚀刻引起的粉尘的产生。另外，所述等离子体处理装置所使用的烧结体优选2040(TC下的体积电阻率为10~1012Q.cm。通过使体积电阻率为上述范围，如果是该烧结体，则可有效地抑制蚀刻引起的粉尘产生，另外，不会发生等离子体处理装置中的妨碍等离子体产生或不均一化。进而，所述等离子体处理装置所使用的烧结体优选在1600。C以上1900。C以下烧成。通过使烧成温度在上述范围内，可制成具有充分强度的致密的烧结体。另外，本发明的等离子体处理装置所使用的构件，其特征在于，至少暴露于等离子体的部分，被在纯度99%以上的氧化铈100重量份中添加有3重量份以上100重量份以下的纯度99%以上的氧化钇的等离子体喷射膜，即，被在纯度99%以上的氧化铈中添加有占喷射膜整个组成中2.3moP/。以上43.2moiy。以下的纯度99%以上的氧化钇的等离子体喷射膜包覆。由此，通过在暴露于等离子体的部分形成添加有氧化钇的二氧化铈喷射膜，可维持耐等离子体性，同时可抑制该喷射膜的喷射原料引起的杂质金属污染。所述等离子体处理装置所使用的构件优选所述喷射膜的气孔率为5%以下。通过使气孔率为上迷范围，可防止在等离子体处理装置中使用被该喷射膜包覆的构件时的蚀刻引起的粉尘的产生。如上所述，本发明的等离子体处理装置所使用的烧结体以及构件，对于卣素系气体或其等离子体等的耐腐蚀性优异，可实现低电阻化，并且在闺素等离子体工艺中，也可抑制该烧结体的构成原料引起的杂质污染。因此，本发明的烧结体以及构件适用于半导体或液晶等制造工序中的等离子体处理装置的构成构件，甚至在之后的工序中有助于提高所制造的半导体芯片等成品率。具体实施例方式以下对于本发明的烧结体以及构件进行更详细的说明。本发明的第1方式的等离子体处理装置所使用的烧结体，为在纯度99%以上的氧化铈100重量份中添加有纯度99%以上的氧化钇3重量份以上100重量份以下，即，在纯度99%以上的氧化铈中，添加有占整个组成中2.3mor/。以上43.2mor/。以下的纯度99%以上的氧化钇的烧结体。即，本发明的第1方式的烧结体，通过在具有耐等离子体性的氧化铈中添加规定量的具有耐等离子体性的氧化钇，可维持耐等离子体性，在卤素等离子体工艺中也比以往的氧化钇系陶瓷烧结体更能抑制该烧结体的构成原料引起的杂质金属污染。本发明的第2方式的等离子体处理装置所使用的烧结体，是在纯度99%以上的氧化铈中，添加占整个组成中lmol%以上50mol%以下的纯度99%以上的氧化钇，至少暴露于等离子体的部分的表面粗糙度Ra小于1.6jum。即，第2方式的陶瓷烧结体，通过在具有耐等离子体性的氧化铈中添加规定量的具有耐等离子体性的氧化钇，可维持耐等离子体性，同时实现体积电阻率的降低，另外在卣素等离子体工艺中也可以抑制该烧结体的构成原料引起的杂质污染。为此，所述烧结体可抑制等离子体处理装置的构成构件的静电引起的粉尘的产生。本发明的第3方式的等离子体处理装置所使用的烧结体，在纯度99%以上的氧化铈中，添加占整个组成中lmor/o以上50mol。/。以下的纯度99%以上的氧化镧，至少暴露于等离子体的部分的表面粗糙度Ra小于1.6jum。即，第3方式的烧结体，通过在具有耐等离子体性的氧化铈中添加6规定量的具有耐等离子体性的氧化镧，可维持耐等离子体性，同时实现体积电阻率的降低，另外，在卣素等离子体工艺中，也可抑制该陶瓷烧结体的构成原料引起的杂质污染。为此，所述陶资烧结体可抑制等离子体处理装置的构成构件的静电引起的粉尘的产生。上述第1~第3方式的烧结体的组成成分的氧化铈、氧化钇、氧化镧的各原料均使用纯度99%以上的高纯度的粉末。纯度小于99%时，无法得到充分致密化的烧结体，另外在等离子体处理装置的构件中使用时，有招致原料中的杂质引起的粉尘的产生之虞。所述氧化钇或氧化镧粉末的添加量，在烧结体组成中为整个组成中合计lmol%以上50mol%以下。所述添加量小于lmol。/。时，无法充分得到降低体积电阻率的效果。另一方面，所述添加量超过50mor/。时，添加成分变得更多，反而高电阻化。进而，所述烧结体优选至少暴露于等离子体的部分的表面粗糙度Ra小于1.6|um。至少暴露于等离子体的部分的表面粗糙度Ra为1.6pm以上时，将该烧结体在等离子体处理装置的构件中使用时，与等离子体的接触面积增加，因此变得容易蚀刻。因此，所述烧结体的至少暴露于等离子体的部分的表面，为了达到上述表面粗糙度，根据需要而实施抛光处理等。另外，所述烧结体优选气孔率为2%以下。所述气孔率超过2%时，将该烧结体在等离子体处理装置的构件中使用时，由于烧结体内的残留气孔引起的蚀刻，变得容易产生粉尘。所述气孔率更优选为1%以下。所述烧结体的体积电阻率优选在2040(TC下为10~1012Q'cm。所述体积电阻率超过1012Q*cm时，该烧结体容易产生静电，在等离子体处理装置的构件中使用时，难于防止等离子体处理装置中的妨碍产生等离子体或不均一化，另外无法充分抑制粉尘的产生。所述体积电阻率越小，导电性越高，但对于本发明的烧结体组成，使体积电阻率小于10Q'cm实际上是困难的。为了得到上述烧结体，优选在1600。C以上1900。C以下烧成。所述烧成温度小于160(TC时，陶瓷中残留大量气孔，无法获得充分致密化的烧结体。另一方面，烧成温度超过190(TC时，容易发生结晶粒子的异常粒生长，强度降低。所述烧成温度更优选为170(TC以上185CTC以下。上述的第1方式的烧结体可如下得到在纯度99%以上的氧化铈100重量份中添加纯度99%以上的氧化钇3重量份以上100重量份以下，即，在纯度99%以上的二氧化铈粉末中添加占整个组成中2.3mol%以上43.2mor/。以下的纯度99。/。以上的氧化钇粉末，成形后，在1600。C以上1900。C以下烧成。另外，所述第2方式的烧结体可如下得到在纯度99%以上的二氧化铈粉末中添加占整个组成中lmol%以上50mol%以下的纯度99%以上的氧化钇粉末，成形后，在1600。C以上1900。C以下烧成。另外，所述第3方式的烧结体可如下得到在纯度99%以上的二氧化铈粉末中，添加占整个組成中lmol%以上50mol%以下的纯度99%以上的氧化镧粉末，成形后，在1600。C以上1900。C以下烧成。上述第13方式的各烧结体的具体的制造方法如下述实施例所示。应说明的是，对于上述原料粉末也可以根据需要，添加粘合剂等烧结助剂。另外，烧成环境可以是还原环境或惰性气体环境，也可以是大气环境。另外，本发明的等离子体处理装置所使用的构件，至少暴露于等离子体的部分，被在纯度99%以上的氧化铈100重量份中添加有3重量份以上100重量份以下的纯度99%以上的氧化钇的等离子体喷射膜，即，被在纯度99%以上的氧化铈中添加有占喷射膜整个组成中2.3mor/o以上43.2mol%以下的纯度99%以上的氧化钇的等离子体喷射膜包覆。即，该喷射膜的喷射原料也与所述烧结体一样，在氧化铈中添加规定量的氧化钇。为此，被所述喷射膜包覆的构件也与所述烧结体一样，具备耐等离子体性，在卣素等离子体工艺中，比以往的氧化钇系陶瓷更能抑制该喷射膜原料导致的杂质金属污染。被上述喷射膜包覆的构件可如下得到使用在纯度99%以上的二氧8化铈粉末100重量份中，添加3重量份以上100重量份以下的纯度99%以上的氧化钇粉末的，即，在在纯度99%以上的氧化铈中，添加有占喷射膜的整个组成中2.3mol%以上43.2mo1%以下的纯度99%以上的氧化钇的喷射原料，通过等离子体喷射法，以规定厚度包覆暴露于等离子体的部分的基材表面。具体的制造方法如下述实施例所示。等离子体喷射法由于使用等离子体焰，与火焰喷射法相比，可充分熔融氧化铈以及氧化钇，高速撞击基材，形成致密的膜，因而优选。以下基于实施例对本发明更具体地说明，但本发明并不限于实施例。[实施例1]在纯度99.5%的二氧化铈(Ce02)粉末100重量份中，相对于所述二氧化铈粉末添加纯度99.2%的氧化钇(Y203)粉末50重量份(占烧结体的整个组成中27.5mol%)、粘合剂1重量份，利用喷雾干燥剂造粒。利用冷等静压(CIP)以1500kgf/cn^将得到的造粒粉加压成形，将得到的成形体在氢环境下180(TC烧成，制成陶瓷烧结体。由该烧结体制作聚焦环。[实施例2、3，比较例1~4,参考例]利用下述表1的实施例2，3、比较例1~4、参考例所示的条件，与实施例1同样地制作由陶瓷烧结体形成的聚焦环。[实施例4]使用在纯度99.5%的二氧化铈(Ce02)粉末100重量份中添加有50重量份(占烧结体整个组成中27.5mol%)的纯度99.2%的氧化钇(Y203)粉末的喷射原料，在暴露于氧化铝制聚焦环的等离子体的面上利用等离子体喷射法形成厚200jum的喷射膜。[实施例5,6、比4支例5~7]利用下述表1的实施例5、6，比较例5~7所示的条件，与实施例4同样地在聚焦环上形成喷射膜。对于上述实施例以及比较例中得到的烧结体，基于JISR1634,测定气孔率。另外，使用上述制作的聚焦环，利用RIE方式的蚀刻装置(使用气体CHF3、02、Ar混合气，上部电极输出2500W、下部电极输出2000W)，进行直径200mm的硅晶片的等离子体处理后，测定蚀刻率。另外，利用激光颗粒计数器测定晶片上的O.lOium以上的粉尘数。将这些测定结果汇总示于表1。表1<table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>如表1所示，本发明的陶瓷烧结体(实施例1~3)以及喷射膜(实施例4~6),气孔率低，在等离子体处理装置的构件中使用时，可确认耐等离子体性优异，抑制了粉尘的产生，可获得与氧化钇添加量为150重量份以上时(比專交例4、7)同等良好的结果。应说明的是，氧化钇添加量为150重量份以上时(比较例4、7),成本高，因而不优选。另外，195(TC烧成得到的陶瓷构件(参考例)，气孔率、蚀刻率、粉尘数均为低值，为良好的结果，但强度不充分而破损。[实施例7]在纯度99.5。/。的二氧化铈(Ce02)粉末中，添加占整个组成中15mol%的纯度99.6%的氧化钇(Y203)粉末，相对于所述二氧化铈粉末添加1重量％粘合剂，利用喷雾干燥剂造粒。利用冷等静压在1500kgf/cm"将得到的造粒粉加压成形，在氬环境下将得到的成形体在180(TC烧成，制成陶瓷烧结体。[实施例8]代替所述氧化钇粉末使用纯度99.3%的氧化镧(La203)，除此之外与实施例7同样地制作陶瓷烧结体。[实施例9~14、比丰交例8~13]利用下述表2的实施例9~14、比较例8~13所示的条件，与实施例7同样地制作陶瓷烧结体。表2<table>tableseeoriginaldocumentpage13</column></row><table>对于上述实施例以及比较例中得到的烧结体，利用下述所示的方法，进行各种物性评价。气孔率测定利用JISR1634基准进行。电阻率测定利用JISK6911以及JISK7194基准在室温(20°C)下进行。进而，利用所述烧结体，以暴露于等离子体的部分的表面粗糙度Ra达到1.0|am(比较例13为2.0|nm)的方式实施表面抛光，制作聚焦环。使用该聚焦环，利用RIE方式的蚀刻装置(使用气体CF4、02)，进行直径200mm的硅晶片的等离子体处理后，利用激光颗粒计数器，测定晶片上的0.15jum以上的粉尘数。将这些测定结果汇总示于表3。表3<table>tableseeoriginaldocumentpage14</column></row><table>如表3所示，本发明的陶瓷(实施例7~14),气孔率低，可确认体积电阻率也降低。而且，在等离子体处理装置的构件使用时，可确认耐等离子体性优异，抑制了粉尘的产生。应说明的是，1950。C烧成得到的陶瓷烧结体(比较例10)，气孔率、体积电阻率、粉尘数均为低值，为良好的结果，但强度不够而破损。权利要求1.等离子体处理装置所使用的烧结体，其特征在于，在纯度99％以上的氧化铈100重量份中，添加纯度99％以上的氧化钇3重量份以上100重量份以下。2.等离子体处理装置所使用的烧结体，其特征在于，在纯度99%以上的氧化铈中，添加占整个组成中lmol%以上50mol%以下的纯度99%以上的氧化钇，至少暴露于等离子体的部分的表面粗糙度Ra小于1.6jum。3.等离子体处理装置所使用的烧结体，其特征在于，在纯度99%以上的氧化铈中，添加占整个组成中lmol%以上50mol%以下的纯度990/o以上的氧化镧，至少暴露于等离子体的部分的表面粗糙度Ra小于1.6jum。4.如权利要求1~3中任一项所述的等离子体处理装置所使用的烧结体，其特征在于，所述烧结体的气孔率为2%以下。5.如权利要求2或3所述的等离子体处理装置所使用的烧结体，其特征在于，所述烧结体的2040(TC下的体积电阻率为10~1012Q'cm。6.如权利要求1~3中任一项所述的等离子体处理装置所使用的烧结体，其特征在于，在1600。C以上1900。C以下烧成。7.等离子体处理装置所使用的构件，其特征在于，至少暴露于等离子体的部分被在纯度99%以上的氧化铈100重量份中添加有3重量份以上100重量份以下的纯度99%以上的氧化钇的喷射膜包覆。8.如权利要求7所述的等离子体处理装置所使用的构件，其特征在于，所述喷射膜的气孔率为5%以下。全文摘要本发明提供等离子体处理装置所使用的烧结体以及构件。所述等离子体处理装置所使用的烧结体以及构件以氧化铈为主成分，对于卤素系气体或其等离子体等的耐腐蚀性优异，可实现低电阻化，并且在卤素等离子体工艺中，也可抑制该陶瓷的构成原料引起的杂质金属污染，可代替氧化钇适用于半导体·液晶制造用等的等离子体处理装置的构成构件。使用至少暴露于等离子体的部分被在纯度99％以上的氧化铈100重量份中添加有3重量份以上100重量份以下的纯度99％以上的氧化钇的烧结体、或者被同样组成的喷射膜包覆的构件，另外使用在在纯度99％以上的氧化铈中，添加有占整个组成中1～50mol％的纯度99％以上的氧化钇或纯度99％以上的氧化镧，至少暴露于等离子体的部分的表面粗糙度Ra小于1.6μm的烧结体。文档编号H01L21/00GK101521144SQ200910004649公开日2009年9月2日申请日期2009年3月2日优先权日2008年2月28日发明者村田征隆,渡边敬祐申请人:科发伦材料株式会社