烧结体的制作方法

本发明涉及包含钙钛矿型yalo3(钇-铝-钙钛矿，以下也称为“yap”)的多晶陶瓷即烧结体。

背景技术：

1、y2o3、al2o3等作为耐蚀性高的陶瓷，在半导体制造工艺中其皮膜、烧结体被用作保护材料。

2、已知尤其是含有钇(y)的化合物的化学等离子体耐性高。此外，近年来，在微细化进展的半导体制造装置中，由于使用高输出功率的等离子体，因而还同时要求物理溅射耐性，因此具有高硬度的钇与铝的复合氧化物即石榴石结构的y3al5o12(钇-铝-石榴石，以下也称为“yag”)受到关注。此外作为其他的钇与铝的复合氧化物，已知有钙钛矿型yalo3(yap)、单斜晶型y4al2o9(钇-铝-单斜晶，以下也称为“yam”)。

3、例如在专利文献1中，记载了一种等离子体蚀刻装置，其特征在于，在等离子体蚀刻装置中，通过al2o3、yag、y2o3、gd2o3、yb2o3、yf3中的任1种或2种以上来构成喷镀于等离子体处理装置内的壁构件上的材料，向该喷镀材料内混入导体。

4、在专利文献2中，记载了一种耐蚀性构件，其特征在于，其由含有以al2o3换算计为70～98质量％的al、以y2o3换算计为2～30质量％的y作为金属元素、以包含al2o3或yag的晶体作为主晶体的烧结体制成，暴露于至少包含卤族元素的腐蚀性气体或其等离子体中的面中的上述yag的晶粒为楔形形状。

5、在专利文献3中，记载了一种耐蚀性构件，其特征在于，暴露于氯系腐蚀气体或其等离子体中的部位由包含周期表3a族金属与al和/或si的复合氧化物形成，在其实施例中还有关于yalo3(yap)的记载。

6、在非专利文献1中，记载了成为原料的钇与铝的复合氧化物的制作方法和使用该原料来制作成型体并烧结而得到的烧结体的特性。

7、现有技术文献

8、专利文献

9、专利文献1：us2008/0236744a

10、专利文献2：日本特开2006-199562号公报

11、专利文献3：us2003/0049499a1

12、非专利文献

13、非专利文献1：sudhanshu ranjan著、“sintering and mechanical propertiesof alumina-yttrium aluminate composites”department of ceramic engineeringnational institute of technology rourkela、athesis submitted in partialfulfilment of the requirment for the degree of master of technology inindustrial ceramics 2015年5月、p1-35

技术实现思路

1、发明所要解决的课题

2、如由专利文献1获知的那样，作为等离子体蚀刻装置的耐蚀材料，以往研究了al2o3、y2o3或钇与铝的复合氧化物即石榴石型y3al5o12(yag)。y2o3与al2o3相比，相对于卤素系等离子体显示出高的耐蚀性，另一方面，硬度无法说是充分的。另一方面，如专利文献2、非专利文献1中记载的那样，钇与铝的复合氧化物即yag被视为容易谋求硬度及耐蚀性的兼顾的成分。

3、另一方面，作为关于与yag相同的钇与铝的复合氧化物即钙钛矿型yalo3(yap)的见识，在专利文献3中，进行了将使al2o3、y2o3的混合物成型而得到的物质通过反应烧结而制作的烧结体的等离子体耐性的评价。但是，关于该烧结体的详细的组成、物性并不清楚。

4、进而，本发明者进行了研究，结果判定：y2o3、yag烧结体以及通过专利文献3中记载的方法得到的烧结体在耐热冲击性的方面并不充分。

5、本发明的目的是解决上述的现有技术的课题，课题是使用yap，得到耐热冲击性优异的烧结体，所述yap由于y的成分量比yag多，因此与yag相比可提高耐卤素系等离子体耐性。

6、用于解决课题的手段

7、本发明提供一种烧结体，其是以钙钛矿型yalo3(yap)作为主相的烧结体，其中，维氏硬度为11gpa以上。

8、此外，本发明提供一种烧结体的制造方法，其是上述烧结体的制造方法，其具有下述工序：

9、得到包含钙钛矿型yalo3的平均粒径为1μm以下的原料粉末的成型体的工序；以及，通过将上述成型体在5mpa～100mpa的压力下、在1200℃～1700℃的温度下进行烧结而得到上述烧结体的工序。

10、此外，本发明提供一种烧结体的制造方法，其是上述烧结体的制造方法，其具有下述工序：

11、得到包含钙钛矿型yalo3的平均粒径为1μm以下的原料粉末的成型体的工序；以及，将上述成型体在无加压下、在1400℃～1900℃的温度下进行烧结的工序。

12、此外，本发明提供一种耐等离子体构件，其通过上述烧结体来形成在卤素系腐蚀性气体气氛下被暴露于等离子体中的表面。

技术特征：

1.一种烧结体，其是以钙钛矿型yalo3作为主相的烧结体，其中，维氏硬度为11gpa以上。

2.根据权利要求1所述的烧结体，其中，除yalo3以外所包含的结晶相实质上由y3al5o12和/或y4al2o9构成。

3.根据权利要求1～2中任一项所述的烧结体，其中，密度为5.1g/cm3以上。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的烧结体，其中，开气孔率为1％以下。

5.根据权利要求1～4中任一项所述的烧结体，其中，晶粒的平均粒径为10μm以下。

6.一种烧结体的制造方法，其是权利要求1～5中任一项所述的烧结体的制造方法，其具有下述工序：得到包含yalo3的平均粒径为1μm以下的原料粉末的成型体的工序；以及，通过将所述成型体在5mpa～100mpa的压力下、在1200℃～1700℃的温度下进行烧结而得到所述烧结体的工序。

7.一种烧结体的制造方法，其是权利要求1～5中任一项所述的烧结体的制造方法，其具有下述工序：将包含yalo3的平均粒径为1μm以下的原料粉末供于加压力为20mpa～200mpa的成型工序而得到成型体的工序；以及，将所述成型体在无加压下、在1400℃～1900℃的温度下进行烧结的工序。

8.根据权利要求6或7所述的烧结体的制造方法，其中，包含所述yalo3的平均粒径为1μm以下的原料粉末的bet比表面积为7m2/g～13m2/g。

9.一种耐等离子体构件，其通过权利要求1～5中任一项所述的烧结体来形成在卤素系气体气氛下被暴露于等离子体中的表面。

技术总结
本发明的烧结体在X射线衍射测定中以钙钛矿型YAlO<subgt;3</subgt;(YAP)作为主相，维氏硬度为11GPa以上。此外，本发明的烧结体在包含除YAlO<subgt;3</subgt;以外的组合物的情况下，该组合物优选为实质上由Y<subgt;3</subgt;Al<subgt;5</subgt;O<subgt;12</subgt;和Y<subgt;4</subgt;Al<subgt;2</subgt;O<subgt;9</subgt;构成的组合物，绝对密度还优选为5.1g/cm<supgt;3</supgt;以上。开气孔率还优选为1％以下，晶粒的平均粒径还优选为10μm以下。

技术研发人员：松仓贤人,田崎義昭,团未那美
受保护的技术使用者：日本钇股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14