半导体制造装置用构件及半导体制造装置的制作方法

1.本发明的形态一般涉及一种半导体制造装置用构件及半导体制造装置。


背景技术：

2.在半导体设备的制造过程中，使用有利用等离子体进行半导体晶片等被加工物的处理的半导体制造装置。在这样的半导体制造装置内，会配置设置至少一个孔并与等离子体接触的半导体制造装置用构件。从这样的半导体制造装置用构件有时会产生粒子。由于粒子是所制造的半导体设备的成品率降低的主要原因，所以需要减少粒子的产生或影响。
3.专利文献专利文献1：日本国特开2012-057251号公报专利文献2：日本国特开2016-028379号公报


技术实现要素：

4.本发明是基于上述现有技术的课题的认识而完成的，所要解决的技术问题是提供一种半导体制造装置用构件及半导体制造装置，能够减少粒子的产生或影响。
5.第1发明为一种半导体制造装置用构件，在半导体制造装置的腔室内使用，其特征为，具备：基材，包含第1面、与所述第1面相反侧的第2面及贯穿所述第1面和所述第2面的至少一个孔；以及陶瓷层，被设置为至少在所述基材的所述第1面上露出，所述孔具有：倾斜面，与所述第1面连续，并相对于从所述第1面朝向所述第2面的第1方向倾斜；以及垂直面，在所述第1方向上位于所述第2面与所述倾斜面之间，并沿着所述第1方向延伸，所述第1面与所述倾斜面构成的角大于所述垂直面与所述倾斜面构成的角。
6.根据该半导体制造装置用构件，由于第1面与倾斜面构成的角相对较大，所以能够缓和在第1面和倾斜面形成的边缘部附近的等离子体集中，从而抑制粒子的产生。另外，因为垂直面与倾斜面构成的角相对较小，所以能够更有效地抑制等离子体侵入孔内部。
7.第2发明为一种半导体制造装置用构件，其特征为，在第1发明中，所述第1面与所述倾斜面构成的角为160
°
以上180
°
以下。
8.根据该半导体制造装置用构件，能够更加缓和在第1面和倾斜面形成的边缘部附近的等离子体集中，从而更加抑制粒子的产生。
9.第3发明为一种半导体制造装置用构件，其特征为，在第1或第2发明中，所述垂直面与所述倾斜面构成的角为大于90
°
且105
°
以下。
10.根据该半导体制造装置用构件，能够更有效地抑制等离子体侵入孔内部。
11.第4发明为一种半导体制造装置用构件，其特征为，在第1～3中任意一项所述的发明中，所述陶瓷层包含多晶陶瓷。
12.根据该半导体制造装置用构件，能够更可靠地减少粒子的产生或影响。
13.第5发明为一种半导体制造装置用构件，其特征为，在第4发明中，根据倍率为40万倍～200万倍的tem图像而计算出的多晶陶瓷的平均微晶尺寸为3纳米以上50纳米以下。
14.根据该半导体制造装置用构件，能够更可靠地减少粒子的产生或影响。
15.第6发明为一种半导体制造装置用构件，其特征为，在第1～第5中任意一项所述的发明中，所述陶瓷层包含选自稀土元素的氧化物、稀土元素的氟化物及稀土元素的氟氧化物中的至少一种。
16.根据该半导体制造装置用构件，能够更可靠地减少粒子的产生或影响。
17.第7发明为一种半导体制造装置用构件，其特征为，在第6发明中，所述稀土元素为选自y、sc、yb、ce、pr、eu、la、nd、pm、sm、gd、tb、dy、ho、er、tm及lu中的至少一种。
18.根据该半导体制造装置用构件，能够更可靠地减少粒子的产生或影响。
19.第8发明为一种半导体制造装置用构件，其特征为，在第1～第7中任意一项所述的发明中，所述基材包含陶瓷。
20.根据该半导体制造装置用构件，能够更可靠地减少粒子的产生或影响。
21.第9发明为一种半导体制造装置用构件，其特征为，在第8发明中，所述基材包含氧化铝。
22.根据该半导体制造装置用构件，能够更可靠地减少粒子的产生或影响。
23.第10发明为一种半导体制造装置，具备：腔室；以及第1～第9中任一项所述的半导体制造装置用构件，其特征为，所述腔室具有形成产生等离子体的空间的内壁，所述半导体制造装置用构件的所述陶瓷层构成所述内壁的至少一部分。
24.根据该半导体制造装置，能够减少粒子的产生或影响。
25.根据本发明的形态，可提供一种半导体制造装置用构件和半导体制造装置，能够减少粒子的产生或影响。
附图说明
26.图1是例示具有第1实施方式所涉及的半导体制造装置用构件的半导体制造装置的剖视图。图2是例示第1实施方式所涉及的半导体制造装置用构件的一部分的剖视图。图3(a)～图3(c)是例示第1实施方式所涉及的另一半导体制造装置用构件的一部分的剖视图。图4(a)～图4(c)是例示第1实施方式所涉及的基材的一部分的剖视图。图5(a)和5(b)是例示第2实施方式所涉及的半导体制造装置用构件的一部分的剖视图。图6(a)和及图6(b)是例示半导体制造装置用构件的一部分的剖视图。图7是例示半导体制造装置用构件的应力的曲线图。图8是例示半导体制造装置用构件中的耐粒子性的评价的表。符号说明10、10a～10c-基材；11-第1面；12-第2面；13-孔；13a-第1孔部；13ac-倾斜面；13b-第2孔部；13c-第3孔部；13s-内周面；14、15-边界；16a-第1区域；16b-第2区域；16c-边界；17-边界；20-陶瓷层；21-第1部分；21s-表面、22-第2部分；22s-表面；23-第3部分；23s-表面；30-复合构造物；θα、θβ、θ1～θ4-角；100-半导体制造装置；110-腔室；111-内壁；111b-下侧内壁；111u上侧内壁；120、120a～120e-半导体制造装置用构件；160-静电吸盘；191-区
域；210-晶片；221-粒子；311-第1主面；312-第2主面；313-通孔；313a-第1孔区域；313b-第2孔区域；313c-第3孔区域；313s-内周面；l1～l3-线段；t21、t22-厚度；e1～e4-端部；p1～p3-部分。
具体实施方式
27.下面，参照附图对本发明的实施方式进行说明。另外，在各附图中，对于相同的构成要素标注相同符号并适当省略详细说明。附图是示意性或概念性的，各部分的厚度与宽度的关系、部分间的大小的比率等未必与实物相同。即使在表示相同部分的情况下，也会因图而异表示为相互不同的尺寸和比例。
28.(第1实施方式)图1是例示具有第1实施方式所涉及的半导体制造装置用构件的半导体制造装置的剖视图。图1所示的半导体制造装置100具备腔室110、半导体制造装置用构件120、静电吸盘160。静电吸盘160设置在腔室110内部的下部。晶片210等被吸附物放置在静电吸盘160上。在该例中，半导体制造装置用构件120设置在腔室110内部的上部。例如，半导体制造装置用构件120是在腔室110内部位于静电吸盘160和晶片210正上方的腔室110的顶板构件。
29.腔室110具有形成产生等离子体的空间(区域191)的内壁111。半导体制造装置用构件120的表面的陶瓷层20(参照图2)构成内壁111的至少一部分。在该例中，内壁111具有配置有静电吸盘160的下侧内壁111b和配置在比下侧内壁111b更靠上的上侧内壁111u。在上侧内壁111u的至少一部分中设置有半导体制造装置用构件120的陶瓷层20。
30.在半导体制造装置100上供给有高频电力，并如图1的箭头a1所示，例如卤素类气体等原料气体被导入到腔室110内部。如此，导入到腔室110内部的原料气体在静电吸盘160与半导体制造装置用构件120之间的区域191中被等离子化。
31.这里，如果腔室110的内壁被等离子体腐蚀，则可能产生粒子221。当该粒子221附着在晶片210上时，所制造的半导体设备会发生故障。这样，半导体器件的成品率及生产效率会下降。因此，半导体制造装置用构件120需要耐等离子体性。
32.另外，实施方式所涉及的半导体制造装置用构件也可以是配置在腔室内的上部以外的位置的构件。另外，使用半导体制造装置用构件的半导体制造装置并不局限于图1的例子，而是包括进行退火、蚀刻、溅射、cvd(chemical vapor deposition)等处理的任意的半导体制造装置(半导体处理装置)。
33.本发明所涉及的半导体制造装置用构件可以作为半导体制造装置内的各种构件，尤其适合作为在暴露于腐蚀性的高密度等离子体氛围的环境中使用的构件而加以使用。具体而言，可例举腔室壁、喷淋板、衬套、密封件、窗口、边缘环、聚焦环等。
34.图2是例示第1实施方式所涉及的半导体制造装置用构件的一部分的剖视图。图2放大表示图1所示的区域r附近。半导体制造装置用构件120包括基材10和陶瓷层20。基材10具有第1面11及与第1面11相反侧的第2面12。第1面11是朝向图1所示的腔室110的内侧的面，第2面12是朝向腔室110的外侧的面。在基材10上设置有至少一个孔13。孔13从第1面11到第2面12贯穿基材10。
35.在该例中，基材10例如为板状(圆板状)。第1面11和第2面12分别例如是平面。但是，第1面11及第2面12也可以是曲面。另外，在基材10的中央设置有一个孔13。例如，在孔13中配置喷射等离子体的原料气体的喷射器等构件。等离子体的原料气体通过孔13引入到腔室110内部。不过，孔13也可以不是向腔室110内供给等离子体生成用的原料气体的孔，而是贯穿基材10的任意的孔。另外，孔13可以不在基材10的中央，还可以设置多个。
36.将从第1面11朝向第2面12的方向设为z方向(第1方向)。将与z方向垂直的一个方向设为x方向，将与z方向及x方向垂直的方向设为y方向。例如，第1面11及第2面12相对于z方向垂直，并且沿着x-y平面延伸。
37.孔13(孔的内周面13s)具有第1孔部13a、第2孔部13b及第3孔部13c。当沿着z方向观察时，孔13例如为圆形。内周面13s是定义孔13的基材10的内周面。内周面13s朝向孔13的内侧，与x-y平面交叉。
38.第1孔部13a位于内周面13s中的第1面11附近，为与第1面11邻接的区域。第1孔部13a与第1面11连续。第1孔部13a在z方向上位于第1面11和第2面12之间。第1孔部13a并不与第1面11平行，而是与第1面11和z方向交叉的倾斜面。第1孔部13a也可以是平行于z方向延伸的面。在该例中，在如图2所示的平行于z方向的剖面中，第1孔部13a为直线状。然而，在平行于z方向的剖面中，第1孔部13a也可以不是直线状，例如可以弯曲。当沿着z方向观察时(即，当投影到x-y平面上时)，第1孔部13a例如为被第1面11包围的环状。
39.在该例中，在平行于z方向的剖面中，第1面11与第1孔部13a接触的边界14为角。但是，第1面11和第1孔部13a也可以平滑地连接。换言之，在图2的剖面中，边界14也可以倒圆而弯曲，具有曲率。
40.第2孔部13b在z方向上位于第1孔部13a和第2面12之间。换言之，第2孔部13b在z方向上的位置为第1孔部13a在z方向上的位置和第2面12在z方向上的位置之间。例如，第2孔部13b位于内周面13s中的第2面12附近，为与第2面12邻接的区域。第2孔部13b可以与第2面12连续。第2孔部13b沿z方向延伸，例如相对于z方向平行。第2孔部13b构成例如与第2面12大致垂直的垂直面。当沿着z方向观察时，第2孔部13b为例如位于第1孔部13a的内侧的环状。
41.第3孔部13c在z方向上位于第1孔部13a和第2孔部13b之间。换言之，第3孔部13c在z方向上的位置为第1孔部13a在z方向上的位置和第2孔部13b在z方向上的位置之间。第3孔部13c为内周面13s中与第1孔部13a连续的区域。第3孔部13c并不与第1面11平行，而是与第1面11和z方向交叉的倾斜面。第3孔部13c也可以是沿z方向延伸的面。在该例中，在平行于z方向的剖面中，第3孔部13c为直线状。然而，在平行于z方向的剖面中，第3孔部13c可以不是直线状，例如可以弯曲。当沿着z方向观察时，第3孔部13c为例如被第1孔部13a包围并与第1孔部13a接触的环状，并且第2孔部13b位于第3孔部13c的内侧。第3孔部13c和第2孔部13b可以连续。
42.在该例中，在平行于z方向的剖面中，第1孔部13a延伸的方向与第3孔部13c延伸的方向在同一直线上。换言之，第3孔部13c与z方向构成的角θ1和第1孔部13a与z方向构成的角θ2相同。但是，角θ1与角θ2也可以不同。
43.另外，在该例中，在平行于z方向的剖面中，第2孔部13b和第3孔部13c接触的边界17呈角。但是，第2孔部13b和第3孔部13c也可以平滑地连接。换言之，在图2的剖面中，边界
17也可以倒圆而弯曲，具有曲率。
44.另外，孔13(孔的内周面13s)具有倾斜面13ac。倾斜面13ac为例如包括第1孔部13a和第3孔部13c的面。倾斜面13ac与第1面11连续并相对于第1面11和z方向倾斜。倾斜面13ac与垂直面(第2孔部13b)连续，并连接第1面11和第2孔部13b。在该例中，由第1孔部13a及第3孔部13c形成的倾斜面13ac在平行于z方向的剖面中为直线状。但是，倾斜面13ac也可以弯曲。
45.第1面11和倾斜面13ac形成的角θα比第2孔部13b(垂直面)和倾斜面13ac形成的角θβ更大。例如，角θα为第1面11和第1孔部13a形成的角，角θβ为第2孔部13b和第3孔部13c形成的角。
46.陶瓷层20的耐等离子体腐蚀性高于基材10的耐等离子体腐蚀性。陶瓷层20设置在基材10之上。更具体而言，如图2所示，陶瓷层20包含第1部分21及第2部分22。第1部分21设置在第1面11上并与第1面11接触。第1部分21设置在第1面11的大致整体上。第2部分22设置在第1孔部13a上并与第1孔部13a接触。第1部分21的表面21s和第2部分22的表面22s直接与腔室110中的等离子体接触。即，表面21s为第1部分21的与第1面11接触的面相反侧的面，并被设置为露出至腔室110内。表面22s为第2部分22的与第1孔部13a接触的面相反侧的面，并被设置为露出至腔室110内。第1面11被第1部分21覆盖，所以不与等离子体直接接触。另外，第1孔部13a被第2部分22覆盖，所以不与等离子体直接接触。即，第1面11和第1孔部13a被陶瓷层20覆盖，陶瓷层20被构成为暴露于等离子体。表面21s例如为平行于x-y平面的平面。表面21s也可以是曲面。表面22s为与表面21s及z方向交叉的倾斜面。表面21s也可以是沿z方向延伸的面。
47.在第2面12上、第2孔部13b上及第3孔部13c上未设置陶瓷层20。换言之，在该例中，孔13的内周面13s上，设置有陶瓷层20的区域为第1孔部13a，而未设置陶瓷层20的区域为第2孔部13b及第3孔部13c。第3孔部13c与第2部分22的端部相接。第2孔部13b和第3孔部13c露出于腔室110内的等离子体中，与等离子体直接接触。第2孔部13b和第3孔部13c不被陶瓷层20覆盖。
48.第1部分21的表面21s的算术平均高度sa小于第2部分22的表面22s的算术平均高度sa。算术平均高度sa(表面粗糙度)可以通过后述的方法进行评价。例如，第1部分21的表面粗糙度(表面21s的粗糙度)小于第2部分22的表面粗糙度(表面22s的粗糙度)。
49.如上所述，为了减少粒子，要求与等离子体接触的半导体制造装置用构件具有耐等离子体性。为此，以往，采用了用耐等离子体性优良的涂膜(层)对半导体制造装置用构件的表面进行涂覆的方法。但是，即使在利用耐等离子体性高的涂膜(例如y2o3等)对占据半导体制造装置用构件(例如顶板构件)的大部分的非孔部进行涂覆的情况下，近来也有不能充分满足减少粒子的要求的可能。因此，例如，还需要控制来自孔的粒子。作为来自孔的粒子，例如有因设置在孔中的涂膜的一部分脱离而产生的粒子、以及来自布置在孔中的构件(例如，喷射器)的粒子等。
50.与此相对，在实施方式中，在基材10的第1面11及第1孔部13a上设置有陶瓷层20，并且第1面11上的第1部分21的表面21s的算术平均高度sa小于第1孔部13a上的第2部分22的表面22s的算术平均高度sa。由此，能够减少粒子的产生或影响。
51.例如，由于与腐蚀性等离子体接触的第1部分21的表面21s的算术平均高度sa(表
面粗糙度)相对较小，因此能够有效地抑制来自第1部分21的粒子的产生。即，例如，第一部分具有平滑的构造，能够抑制以第1部分21中的凹凸为基点的裂纹或粒子的产生。例如，能够抑制第1部分21被等离子体腐蚀而使其一部分脱离陶瓷层20成为粒子。
52.另外，由于第1孔部13a上的第2部分22的表面22s的算术平均高度sa(表面粗糙度)相对较大，因此能够抑制来自孔13的粒子的产生或影响。例如，由于第2部分22设置在第1孔部13a上，所以认为在第2部分22中，电场的影响可能大于第1部分21。即，当设置在第1面11上的第1部分21暴露于等离子体时，由于第1孔部13a上的第2部分22在孔13的边缘附近，所以电场可能比第1部分21更容易集中。在电场集中的部分中，电场强度较大，因等离子体集中而导致受等离子体的损伤大。受到损伤的部分有从陶瓷层20脱离产生粒子的可能。与此相对，在实施方式中，由于第2部分22的表面22s的算术平均高度sa相对较大，所以第2部分22的表面积变大，从而能够缓和电场的集中。
53.另外，由于设置在孔13的边缘附近(出口附近)的第2部分22的表面22s的算术平均高度sa相对较大，因此可以由第2部分22捕获从孔13产生的粒子，从而能够更有效地抑制粒子的影响。
54.另外，在等离子体生成用气体通过孔13的情况下，孔周边的温度因气体的喷射而发生变化。因此，第2部分22中的热应力可能比第1部分21中的热应力高。第2部分22可能因热应力而产生裂纹或粒子。与此相对，由于第2部分22的表面22s的算术平均高度sa相对较大，所以第2部分22的表面积变大，从而可以提高第2部分22的热分散(散热)效果。由此，能够抑制第2部分22中的裂纹或粒子的产生。
55.例如，第2部分22的表面粗糙度优选为第1部分的表面粗糙度的2倍以上10倍以下，更优选为5倍以下。第2部分22的表面22s的算术平均高度sa优选为第1部分21的表面21s的算术平均高度sa的2倍以上10倍以下，更优选为5倍以下。第2部分22的表面22s的算术平均高度sa例如为小于0.5微米(μm)，或例如为0.005μm以上。第1部分21的表面21s的算术平均高度sa例如为小于0.1μm，另外例如为0.001μm以上。根据这样的构成，能够更可靠地减少粒子的产生或影响。
56.例如，第3孔部13c的表面粗糙度大于第1部分21的表面粗糙度并大于第2部分22的表面粗糙度。例如，第3孔部13c的算术平均高度sa大于第1部分21的表面21s的算术平均高度sa，并大于第2部分22的表面22s的算术平均高度sa。
57.如既述，在该例中，第3孔部13c上没有设置陶瓷层20，孔13的内壁露出。即，第3孔部13c为陶瓷层20和孔13的内壁的边界部分，是与等离子体接触的基材端部。通过将这样的基材端部(第3孔部13c)的算术平均高度sa(表面粗糙度)设为相对较大，使得基材端部的表面积变大，从而可以缓和基材端部的电场集中。由此，例如能够抑制基材端部的因电场集中而引起的等离子体的损坏，从而抑制来自基材端部的粒子的产生。
58.例如，优选第3孔部13c的表面粗糙度大于第1部分21的表面粗糙度的2倍。还优选第3孔部13c的表面粗糙度为第1部分21的表面粗糙度的10倍以下。优选第3孔部13c的算术平均高度sa大于第1部分21的表面21s的算术平均高度sa的2倍。还优选第3孔部13c的算术平均高度sa为第1部分21的表面21s的算术平均高度sa的10倍以下。根据这样的构成，能够更可靠地减少粒子的产生或影响。
59.另外，第3孔部13c的表面粗糙度也可以大于第1部分21的表面粗糙度并小于第2部
分22的表面粗糙度。例如，第3孔部13c的算术平均高度sa可以大于第1部分21的表面21s的算术平均高度sa，并小于第2部分22的表面22s的算术平均高度sa。
60.在第3孔部13c，由于等离子体与基材10直接接触，所以会容易产生来自基材10的粒子。与此相对，在实施例中，与第1孔部13a和第2孔部分13b相比，第3孔部13c配置在远离第1面11、第2面12的位置。而且，在第3孔部13c的算术平均高度sa小于第2部分22的表面的算术平均高度sa的情况下，可以进一步减少来自第3孔部13c的粒子的产生。即，例如，能够抑制以第3孔部13c中的凹凸为基点的裂纹或粒子的产生。能够抑制第3孔部13c的一部分从基材10脱离而成为粒子。
61.如上所述，如果基材10因与等离子体接触而被腐蚀，则会从基材10产生微小的粒子，有可能导致所制造的半导体设备的成品率降低。为此，用具有比基材10更高的耐等离子体腐蚀性的陶瓷层将基材10中与等离子体接触的面覆盖。虽然设置在基材10上的孔13例如具有垂直于基材10的第1、第2面的垂直面，但是一部分等离子体会绕入孔13内部而腐蚀孔13的内壁，从而产生来自孔13的粒子。为此可以考虑在孔13的内壁(例如垂直面)上也设置耐等离子体腐蚀性高的陶瓷层的方法。然而，例如，孔13内的陶瓷层可能相对脆弱，而当脆弱的陶瓷层被等离子体腐蚀时会产生粒子。另外，在第1面11和第2孔部13b之间的倾斜面(第1孔部13a及第3孔部13c)上，容易引起等离子体集中。
62.与此相对，在实施方式中，在由第1孔部13a和第3孔部13c形成的倾斜面13ac中，在与等离子体接触的第1部分21相对近的第1孔部13a上设置有陶瓷层20的第2部分22。由此，能够有效地抑制来自第1孔部13a的粒子的产生。另一方面，在倾斜面13ac中，离第1部分21相对远的第3孔部13c与等离子体接触。即，与第1孔部13a相比，离第1部分21远且等离子体腐蚀风险较低的第3孔部13c没有被陶瓷层20覆盖，在第3孔部13c上基材10与等离子体直接接触。由此，能够有效地抑制因在第3孔部13c上形成性状差的陶瓷层而从该陶瓷层产生粒子。
63.另外，如果倾斜面13ac在平行于z方向的剖面上弯曲，则电场会集中在倾斜面13ac或倾斜面13ac上的陶瓷层20上，从而产生粒子。与此相对，在倾斜面13ac在平行于z方向的剖面上呈直线状的情况下，可以更加缓和在倾斜面13ac或倾斜面13ac上的陶瓷层20中的电场集中。
64.另外，例如，在陶瓷层20中，第2部分22比第1部分21薄。即，第2部分22的厚度t22小于第1部分21的厚度t21。由于易暴露于等离子体的第1部分21比第2部分22厚，因此能够进一步抑制来自第1面11的粒子的产生。另一方面，由于比第1部分21更难暴露于等离子体的第2部分22相对较薄，因此例如可以抑制第2部分22中陶瓷层20的崩坏，从而能够进一步抑制粒子的产生。例如，通过薄化第2部分的膜厚度，可以缓和膜中的变形或内部应力，从而抑制膜的崩坏。
65.陶瓷层20的厚度为从基材10的表面到陶瓷层20的表面为止的距离。具体而言，如下求出陶瓷层20的厚度(厚度t11和t22)。如图2所示，在平行于z方向切断半导体制造装置用构件120，然后通过使用扫描电子显微镜(sem:scanning electron microscope)观察其切断面，求出陶瓷层20的厚度。例如，第1部分21的厚度t21为从第1面11到第一表面21s为止的，沿着垂直于第1面11的方向的长度。例如，第2部分22的厚度t22为从第1孔部13a到表面22s的，沿着垂直于第1孔部13a的方向的长度。sem例如可以使用hitachi制s-5500，sem观察
条件可以是倍率5000倍、加速电压15kv。在切断面图像中厚度有不均时，则在多个地方进行测定，计算其平均值。使第2部分22的厚度t22小于第1部分21的厚度t21的方法，可以利用例如使制膜时间不同(使第2部分的制膜时间比第一部分的制膜时间短)、使研磨量不同(使第2部分的研磨量比第一部分的研磨量多)等周知的方法。
66.另外，第1面11和倾斜面13ac形成的边缘部(边界14)位于等离子体照射面(表面21s)附近。因此，有时等离子体容易集中在该边缘部附近(边缘部上的陶瓷层20)。与此相对，在实施方式中，第1面11和倾斜面13ac形成的角θα大于倾斜面13ac和垂直面(第2孔部13b)的角θβ。因角θα相对较大，所以能够缓和等离子体向第1面11和倾斜面13ac形成的边缘部附近的集中，从而抑制粒子的产生。另一方面，在角θβ较大的情况下，等离子体更容易侵入孔13的内部。与此相对，通过使角θβ相对较小，能够有效地抑制等离子体侵入孔13的内部。
67.另外，在角θα大于角θβ的情况下，容易使第2孔部13b的z方向的长度变长。例如，后述的图6(a)所示的长度ln比图6(b)所示的长度ln更长。此外，例如，在图2，如果不改变基材10的厚度(第1面11和第2面12的z方向上的位置)及孔13的直径(边界14和边界17的x方向上的位置)且倾斜面13ac保持直线状，并使θα进一步增大，则边界境界17的位置下降，第2孔部13b在z方向上变长。由于从孔13流入腔室内的等离子体的原料气体的流动(方向性)例如受限于第2孔部13b，因此第2孔部13b长，则容易稳定原料气体的流动。另外，在将喷射器等元件固定在第2孔部13b中的情况下，由于第2孔部13b较长，所以元件容易安装，并且能够抑制元件暴露于等离子体中。
68.边界14及边界17优选被倒角。由此，可以进一步缓和在边界14上的陶瓷层20或在边界17上的等离子体集中。
69.角θα例如为150
°
以上180
°
以下，优选为160
°
以上180
°
以下。由此，能够进一步缓和向第1面11和倾斜面13ac形成的边缘部附近的等离子体集中，进一步抑制粒子的产生。
70.角θβ例如为大于90
°
且120
°
以下，优选为大于90
°
且为105
°
以下。由此，能够更有效地抑制等离子体侵入孔内。
71.例如，第2部分22的致密度高于第1部分21的致密度。另外，例如，第2部分22的硬度高于第1部分21的硬度。
72.在半导体制造装置用构件的维护或处理时，孔13(以及后述的通孔313)附近会与其他构件(例如销等夹具、海绵状的清洗垫)物理接触。因这种物理接触，在孔13(及通孔313)附近可能发生磨损、损伤或剥离，并产生粒子。例如，在处理半导体制造装置用构件时，有时会将定位销等夹具插入孔13。与第1部分21相比，设置在孔13中的第2部分22与这样的夹具物理接触的可能性更高。另外，例如，在半导体制造装置用构件的维护时，进行有第1面11侧的表面清洗，第1部分21和第2部分22会与清洗垫等构件接触。此时，起因于孔13的形状，从清洗垫施加到设置在孔13上的第2部分22的力可能大于从清洗垫施加到第1面11上的第1部分21的力。清洗垫与半导体制造装置用构件的接触面积，一般在位于倾斜面的第2部分22上小于位于平面部的第1部分21。因此，当施加到清洗垫上的力恒定时，则在第2部分22上因接触面积小，而单位面积的受力变大。
73.对此，由于第2部分22的致密度相对较高，因此可以抑制因半导体制造装置用构件的维护或处理时的物理接触而在第2部分22中产生损伤或剥离。因此，可以进一步抑制产生
粒子。另外，由于第2部分22的硬度相对较高，因此能够抑制因半导体制造装置用构件的维护或处理时的物理接触而在第2部分22中产生损伤或剥离。因此，可以进一步抑制产生粒子。
74.图3(a)～图3(c)是例示第1实施方式所涉及的另一半导体制造装置用构件的一部分的剖视图。图3(a)～图3(c)所示的半导体制造装置用构件120a～120c在孔13的形状上不同于关于图1及图2所说明的半导体制造装置用构件120。除此之外，半导体制造装置用构件120a～120c与半导体制造装置用构件120相同。在图3(a)所示的半导体制造装置用构件120a中，在平行于z方向的剖面中，第1孔部13a和第3孔部13c分别呈直线状。在图3(a)中，在平行于z方向的剖面上，第1孔部13a延伸的方向与第3孔部13c延伸的方向不在同一直线上，且不平行。例如，第3孔部13c与z方向构成的角θ1小于第1孔部13a与z方向构成的角θ2。
75.在半导体制造装置用构件120a中，在平行于z方向的剖面上，第1孔部13a和第3孔部13c接触的边界15为角。但是，在图3(a)的剖面中，边界15也可倒圆而弯曲，具有曲率。
76.在图3(b)所示的半导体制造装置用构件120b中，在平行于z方向的剖面上，第3孔部13c呈直线状，第1孔部13a屈曲。例如，第1孔部13a具有与第1面11接触的第1区域16a及与第3孔部13c接触的第2区域16b。在图3(b)的剖面中，第1区域16a及第2区域16b分别为直线状。第1区域16a及第2区域16b也可以弯曲。
77.在图3(b)的例子中，第1区域16a延伸的方向和第2区域16b延伸的方向不在同一直线上，且不平行。例如，第2区域16b与z方向的构成角θ3小于第1区域16a和z方向构成的角θ4。在图3(b)的例中，第2区域16b延伸的方向与第3孔部13c延伸的方向在同一直线上。
78.在半导体制造装置用构件120b中，在平行于z方向的剖面上，第1区域16a和第2区域16b接触的边界16c为角。但是，在图3(b)的剖面中，边界16c也可倒圆而弯曲，具有曲率。
79.在图3(c)所示的半导体制造装置用构件120c中，第1孔部13a具有第1区域16a、第2区域16b，其边界16c为角。另外，第1孔部13a和第3孔部13c之间的边界15为角。边界15及边界16c也可以倒圆而弯曲，具有曲率。如上所述，孔13的剖面形状可以适当地屈曲或弯曲。
80.在评估算术平均高度sa时，使用激光显微镜检查评估对象表面的算术平均高度sa(arthemetical mean height of the surface)。该算术平均高度sa在关于三维表面性状的国际标准iso025178(jisb0681)中有规定。
81.作为激光显微镜，使用“vk-x1000/keyence制”。物镜的倍率设为1000倍。s-滤波器设为2.5μm或0.8μm，l-滤波器设为0.5mm。
82.算术平均高度是将二维算术平均粗糙度ra扩展到三维的，三维粗糙度参数(三维高度方向参数)。具体而言，算术平均高度sa是将被表面形状曲面和平均面包围的部分的体积除以测量面积的值。设平均面为xy面，纵向为z轴，测量的表面形状曲线为z(x，y)，则算术平均高度sa由以下公式定义。这里，式(1)中的“a”为测量面积。[式1]
[0083]
陶瓷层20的致密度表示构成膜的粒子间的(纳米级的)间隙的大小。陶瓷层20的致
密度(第1部分21、第2部分22及后述的第3部分23等的致密度)可以用例如按专利no.6597922公报中所记载的方法计算的亮度sa来评估。在实施方式中，致密度高对应于亮度sa小。
[0084]
另外，在实施方式中，陶瓷层20和基材10的表面硬度(第1部分21、第2部分22、后述的第1孔区域313a及第3孔区域313c等的硬度)可以通过iso14577所规定的方法进行评价。具体而言，对评价对象的表面进行基于极微压入硬度试验(纳米压痕)的硬度测量。压头为玻氏压头，压入深度设为200nm的固定值，测量压痕硬度(压入硬度)hit。作为评估对象表面的hit的测量位置，选择了除损伤或凹痕以外的表面。更优选评价对象的表面为研磨后的平滑面。测量点数设为至少在25点以上。将测量的25点以上的hit的平均值作为实施例中的硬度。其他测试方法及分析方法、测试装置性能验证程序及标准参考样品所要求的条件遵循iso14577。
[0085]
在实施方式中，耐等离子体腐蚀性高对应于基准耐等离子体性试验后的表面的算术平均高度sa小。基准耐等离子体性试验例如如下所示实施。向陶瓷层或基材等评价对象的表面照射等离子体。作为等离子体蚀刻装置，使用电感耦合型等离子体反应性离子蚀刻装置(muc-21rv-aps-se/住友精密工业制)。等离子体蚀刻的条件如下：作为电源输出将icp输出设为1500w，偏压输出设为750w，作为工艺气体利用chf3气体100ccm和o2气体10ccm的混合气体，压力设为0.5pa，等离子体蚀刻时间设为1小时。用激光显微镜拍摄等离子体照射后的评估对象表面的状态。具体而言，使用“ols4500/奥林巴斯制”激光显微镜，物镜为mplapon 100xlext(开口数0.95、工作距离0.35mm、聚光点直径0.52μm、测量区域128
×
128μm)，将倍率设为100倍。将去除波动成分的λc滤波器设为25μm。测定在任意3处进行，将其平均值作为算术平均高度sa。其他适当参照三维表面性状国际标准iso25178。作为本发明的一个形态，“基准耐等离子体性试验”后的陶瓷层或基材表面的算术平均高度sa优选为0.060以下，更优选为0.030以下。
[0086]
参照图4(a)～图4(c)，对本技术说明书的角θα及角θβ的计算方法进行说明。图4(a)～图4(c)是例示第1实施方式所涉及的基材的一部分的剖视图。
[0087]
图4(a)所示的基材10a与有关图2说明的基材10相同。第1面11沿着x-y平面延伸。第2孔部13b沿着z方向延伸。在该例中，连接第1面11和第2孔部13b的倾斜面13ac在平行于z方向的剖面上呈直线状。在平行于z方向的剖面中，倾斜面13ac从第1面11的端部e1到第2孔部13b的端部e2直线状地延伸。端部e1是第1面11与倾斜面13ac接触的点，端部e2是第2孔部13b与倾斜面13ac接触的点。
[0088]
在平行于z方向的剖面中，在倾斜面13ac中的与第1面11连续的部分p1为直线状的情况下，θα为第1面11和部分p1之间的角度。在平行于z方向的剖面中，在倾斜面13ac中的与第2孔部13b连续的部分p2为直线状的情况下，θβ为第2孔部13b和部分p2之间的角度。在图4(a)的例中，角θα为由第1面11与连接端部e1和端部e2的线段所形成的角度，θβ为由第2孔部13b与连接端部e1和端部e2的线段所形成的角度。另外，角θα及角θβ是基材10内侧的角度，为180
°
以下。
[0089]
如图4(b)和图4(c)所示，当在平行于z方向的剖面上部分p1和p2弯曲时，角θα及角θβ则如下计算。图4(b)所示的基材10b在倾斜面13ac的形状上与基材10a不同。在基材10b中，在平
行于z方向的剖面上，倾斜面13ac中的与第1面11连续的部分p1呈曲线状，与部分p1连续的部分呈直线状。此时，角θα如图4(b)所示，为由第1面11和线段l1形成的角度。线段l1是连接端部e1和端部e4的线段，端部e4是倾斜面13ac中的与部分p1连续的直线状部分的端点。此外，在基材10b中，在平行于z方向的剖面上，倾斜面13ac中的与第2孔部13b连续的部分p2呈曲线状，与部分p2连续的部分呈直线状。此时，角θβ如图4(b)所示，为由第2孔部分13b和线段l2形成的角度。线段l2是连接端部e2和端部e3的线段，端部e3是倾斜面13ac中的与部分p2连续的直线状部分的端点。另外，在该例中，倾斜面13ac中，部分p1和部分p2之间为直线状的部分p3，部分p3的端部e3为部分p3与部分p1接触的点，部分p3的端部e4为部分p3与部分p2接触的点。
[0090]
图4(c)所示的基材10c在倾斜面13ac的形状上与基材10a不同。在基材10c中，倾斜面13ac在平行于z方向的剖面上为曲线。此时，角θα如图4(c)所示，为由第1面11与连接端部e1及端部e2的线段l3所形成的角度。此外，此时，角θβ如图4(c)所示，为由第2孔部13b和线段l3形成的角度。
[0091]
基材10也可以是金属、陶瓷、玻璃、塑料及这些的组合中的任意一种。优选基材10为金属或陶瓷。金属可以使用对表面实施了阳极氧化处理(铝阳极化处理)的铝或铝合金。陶瓷可使用氧化铝、氮化铝等。
[0092]
陶瓷层20例如包括多晶陶瓷。陶瓷层20是以陶瓷为主成分的层。陶瓷层20包括例如选自稀土元素的氧化物、稀土元素的氟化物及稀土元素的氟氧化物中的至少一种。例如，作为稀土元素，可以列举选自y、sc、yb、ce、pr、eu、la、nd、pm、sm、gd、tb、dy、ho、er、tm和lu中的至少一种。更具体而言，陶瓷层20包括选自钇的氧化物(y2o3、y
αoβ
(非化学计量的组成)、钇氟氧化物(yof、y5o4f7,y6o5f8,y7o6f9及y
17o14f23
)、(yo
0.826f0.17
)f
1.174
、yf3、er2o3、gd2o3、nd2o3、y3al5o
12
、y4al2o9、y2o
3-zro2、er3al5o
12
、gd3al5o
12
、er4al2o9、eralo3、gd4al2o9、gdalo3、nd3al5o
12
、nd4al2o9及ndalo3中的至少一种。陶瓷层20也可以包含选自fe、cr、zn及cu中的至少一种。例如，陶瓷层20包含氟和氧的至少任一及钇。陶瓷层20例如以氧化钇(y2o3)、氟化钇(yf3)或氟氧化钇(yof)为主成分。在本技术说明书中，“主成分”是指包含该成分超过50％，优选包含70％以上，更优选包含90％以上，更加优选包含95％以上，最优选包含100％。这里所说的“％”例如是质量％。
[0093]
或者，陶瓷层20也可以是氧化物、氟化物、氟氧化物以外的物质。具体而言，可例举包含有cl元素和br元素的化合物(氯化物、溴化物)。
[0094]
在半导体制造装置用构件120中，陶瓷层20可以仅由多晶陶瓷构成，也可以包含多晶陶瓷和非晶陶瓷。
[0095]
在陶瓷层20中，多晶陶瓷的平均微晶尺寸在3nm以上50nm以下。优选上限为30nm，更优选为20nm，进一步优选为15nm。另外，优选其下限为5nm。
[0096]“平均微晶尺寸”可以通过以下方法求得。首先，以40万倍以上的倍率拍摄透射电子显微镜(tem)图像。在该图像中，将根据15个微晶的圆形近似的直径平均值计算出的值作为平均微晶尺寸。此时，如果将fib加工时的样品厚度足够做薄至30nm左右，则可以更明确地判别微晶。摄影倍率例如可以在40万倍
以上200万倍以下的范围内适当地选择。
[0097]
在实施方式所涉及的半导体制造装置用构件的制造步骤中，首先准备设置有孔13的基材10。然后，通过适当的手段调整基材10的形状。例如，对基材10实施喷砂、物理研磨、化学机械抛光、抛光(lapping)、化学研磨中的至少任意一种处理。由此，可以控制第1面11和孔13(第1孔部13a、第2孔部13b及第3孔部13c)的算术平均高度sa(表面粗糙度)和形状。
[0098]
之后，在基材10上形成陶瓷层20。在形成陶瓷层20后，进行精研磨。研磨可以使用喷砂、物理研磨、化学机械抛光、抛光(lapping)、化学研磨中的至少任意一种。由此，例如，可以控制陶瓷层20(第1部分21的表面21s及第2部分22的表面22s)、第2孔部13b及第3孔部13c的算术平均高度sa和形状。
[0099]
另外，在基材10上形成陶瓷层20的方法可以使用例如喷镀、cvd、ald(atomic layer deposition)、pvd(physical vaper deposition)或气溶胶沉积等方法。
[0100]
在基材10上形成陶瓷层20时，例如在使用气溶胶沉积法、喷镀、cvd或pvd的情况下，还可以在成为第3孔部13c的部分上设置胶带等掩膜之后形成成为陶瓷层20的膜。通过在成膜后去除掩膜，形成没有设置陶瓷层20而露出的第2孔部13b及第3孔部13c。或者，也可以不施加掩膜而是在成膜后，通过研磨等去除膜的一部分，形成露出的第2孔部13b和第3孔部13c。
[0101]
根据陶瓷层20的形成方法，在孔13的内周面13s即第3孔部13c中，与第1面11相比，会有不易形成陶瓷层20的情况。即，例如pvd、喷镀、气溶胶沉积法等，在将原料粒子从第1面11侧供给(例如，使其碰撞)至基材10以形成陶瓷层的方法的情况下，由于第3孔部13c与第1面11分离并且相对于第1面11倾斜，因此原料粒子可能在与平面不同的状态下到达第3孔部13c，如不易到达第3孔部13c等。在这种情况下，如果假设在第3孔部13c上形成陶瓷层20，则形成在第3孔部13c上的陶瓷层20的质量(例如致密度、硬度等)有可能比形成在第1面11上的陶瓷层20的质量低。质量低且脆弱的陶瓷层20的一部分更容易从基材脱离，有可能成为粒子的产生源。通过在第3孔部13c中不设置陶瓷层20，反而能够减少粒子的产生。
[0102]
如第3孔部13c，在孔13的内壁(垂直面)上有时会不易形成陶瓷层。在孔13内部设置陶瓷层的情况下，孔13内部的陶瓷层的性状(例如致密度和膜厚)可能比设置在基材的第1面上的陶瓷层的性状差，当孔13内部脆弱的陶瓷层被等离子体腐蚀时会产生粒子。另外，例如，性状差的陶瓷层的机械性质(例如相对于外力的强度、硬度或韧性等)比基材的机械性质差。由此，因半导体制造装置用构件的处理或维护时的物理冲击或接触，有可能产生粒子。
[0103]
例如，在通过pvd、喷镀或气溶胶沉积法等形成陶瓷层20的情况下，由于不易在垂直的第2孔部13b上形成膜，因第2孔部13b较长，因而能够抑制在孔内部的成膜。
[0104]
此外，在气溶胶沉积法中，是使作为材料的微粒与基材碰撞，通过碰撞的冲击使微粒在基材上结合，并形成层状构造物。另一方面，在气溶胶沉积法中，如果作为材料的微粒碰撞的基材表面粗糙，则微粒在基材上难以接合、聚集，难以形成层状构造物。在实施方式中，由于第3孔部13c的算术平均高度sa相对较大，因此可以更可靠地抑制通过气溶胶沉积法在第3孔部13c上形成脆弱的陶瓷层。因此，能够抑制粒子的产生。
[0105]
这样，在使用气溶胶沉积法的情况下，例如，通过控制第3孔部13c的算术平均高度sa，可以抑制在第3孔部13c上形成陶瓷层。在使用气溶胶沉积法的情况下，由于可以省略成
膜前的遮蔽等工序，因此容易制造半导体制造装置用构件。
[0106]“气溶胶沉积法”为如下方法：将包含脆性材料的微粒分散在气体中的“气溶胶”从喷嘴向基材喷射，使微粒与金属、玻璃、陶瓷、塑料等基材碰撞，通过该碰撞的冲击使脆性材料微粒发生变形或破碎，并接合这些微粒，从而在基材上直接形成由微粒的构成材料所构成的层状构造物(也称为膜状构造物)。
[0107]
在该例中，将例如钇等具有优良耐粒子性的陶瓷材料的微粒和气体的混合物即气溶胶向基材10喷射，形成层状构造物(陶瓷层20)。
[0108]
根据气溶胶沉积法，不特意需要加热装置和冷却装置等，能够在常温下形成层状构造物，并能够得到具有与烧结体同等以上机械强度的层状构造物。另外，通过控制微粒碰撞的条件、微粒的形状、组成等，可以使层状构造物的密度、微构造、机械强度、电气特性等多样地变化。
[0109]
另外，本文中的“多晶”是指晶粒结合、凝集而成的构造体。晶粒实质上由一个结晶构成。晶粒的直径通常在5纳米(nm)以上。但是，在微粒没有被粉碎而进入构造物中的情况下，晶粒为多晶。
[0110]
另外，在本技术说明书中，“微粒”是指在一次粒子为致密粒子的情况下，由粒度分布测量或扫描电子显微镜等鉴定的平均粒径为5微米(μm)以下的粒子。在一次粒子为容易因冲击而破碎的多孔质粒子时，则指平均粒径为50μm以下的粒子。
[0111]
另外，在本技术说明书中，“气溶胶”是指在氦、氮、氩、氧、干燥空气及含有这些的混合气体等的气体中分散有上述微粒的固气混合相体，虽然有时会含有一部分“凝聚体”，但实质上是指微粒单独分散的状态。气溶胶的气体压力和温度是任意的，但优选在将气体压力换算为1气压、温度换算为摄氏20度时，在从吐出口喷射时，气体中的微粒的浓度为处于0.0003ml/l～5ml/l的范围内，以便有助于层状构造物的形成。
[0112]
气溶胶沉积的工序通常在常温下实施，其特征之一是能够在充分低于微粒子材料熔点的温度，即在摄氏100度以下形成层状构造物。另外，在本技术说明书中，“常温”指明显低于陶瓷的烧结温度的温度，实质上指0～100℃的环境，更普遍为20℃
±
10℃前后的室温。
[0113]
构成层状构造物的原料的粉体的微粒以陶瓷和半导体等脆性材料为主体，除了可以单独使用同一材质的微粒或混合使用粒径不同的微粒以外，还可以混合或复合使用不同种类的脆性材料微粒。另外，也可以将金属材料和有机材料等微粒混合在脆性材料微粒中，或者涂覆在脆性材料微粒的表面上而加以使用。即便在这些情况下，形成层状构造物的主要材料还是脆性材料。
[0114]
在通过该方法形成的复合构造物中，在将结晶性的脆性材料微粒作为原料使用的情况下，复合构造物的层状构造物的部分为其晶粒尺寸比原料微粒小的多晶体，且其结晶实质上大多没有结晶取向性。另外，在脆性材料结晶彼此的界面上，实质上不存在由玻璃层构成的粒界层。此外，在多数情况下，复合构造物的层状构造物部分形成深入基材(在该例中为基材10)的表面的“锚定层”。形成有该锚定层的层状构造物以极高的强度牢固地附着并形成于基材。
[0115]
通过气溶胶沉积法形成的层状构造物与微粒彼此被压力压紧并通过物理性附着而保持形态的状态的所谓的“压粉体”明显不同，具有足够的强度。
[0116]
在气溶胶沉积法中，可以通过用x射线衍射法等测量作为原料而加以使用的脆性材料微粒及所形成的脆性材料构造物的微晶(晶粒)尺寸，来确认飞来的脆性材料微粒在基材上发生破碎、变形。即，通过气溶胶沉积法形成的层状构造物的微晶尺寸小于原料微粒的微晶尺寸。在因微粒粉碎或变形而形成的“错位面”或“破裂面”上，形成有原本存在于微粒内部并与其他原子结合的原子成为裸露状态的“新生面”。认为表面能高且活性大的该新生面通过与邻接的脆性材料微粒的表面或同为邻接的脆性材料的新生面或基材的表面相接合而形成层状构造物。
[0117]
另外，也可以认为：在气溶胶中的微粒表面适当地存在羟基的情况下，由于微粒碰撞时微粒之间或微粒与构造物之间产生的局部剪应力等，发生机械化学酸碱脱水反应，而使得它们彼此接合。还可以认为：来自外部连续的机械冲击力的附加使得这些现象持续发生，并通过微粒的反复变形、破碎等实现接合的发展、致密化，而使由脆性材料构成的层状构造物成长。
[0118]
例如，在陶瓷层20通过气溶胶沉积法形成的情况下，与陶瓷烧结体或喷镀膜等相比，陶瓷层20具有构成的微晶尺寸小且致密的微构造。由此，实施方式所涉及的半导体制造装置用构件120的耐粒子性比烧结体或喷镀膜的耐粒子性更高。另外，实施方式的半导体制造装置用构件120成为粒子产生源的概率低于烧结体或喷镀膜等成为粒子产生源的概率。
[0119]
对例如使用气溶胶沉积法制造本发明的半导体制造装置用构件120时所使用的装置的一个例子进行说明。用于气溶胶沉积法的装置由腔室、气溶胶供给部、气体供给部、排气部及配管构成。在腔室的内部，例如配置有配置基材10的载物台、驱动部及喷嘴。通过驱动部能够相对地改变配置于载物台上的基材10与喷嘴的位置。此时，喷嘴与基材10之间的距离既可以恒定，也可以可变。在该例中，示出了驱动部驱动载物台的形态，但是驱动部也可以驱动喷嘴。驱动方向例如为xyzθ方向。
[0120]
气溶胶供应部通过配管与气体供给部连接。在气溶胶供给部，将原料微粒和气体混合的气溶胶通过配管供给到喷嘴。装置还具备供应原料微粒的粉体供给部。粉体供给部可以配置在气溶胶供给部内，也可以与气溶胶供给部分开配置。另外，在气溶胶供给部之外，还可以具备混合原料微粒和气体的气溶胶形成部。通过将来自气溶胶供给部的供应量控制成从喷嘴喷射的微粒的量恒定，能够获得均质的构造物。
[0121]
气体供给部供给氮气、氦气、氩气、空气等。当被供给的气体为空气时，例如优选使用水分、油分等不纯物较少的压缩空气，或者再设置从空气中去除不纯物的空气处理部。
[0122]
接下来，对气溶胶沉积法所使用的装置的工作的一个例子进行说明。在腔室内的载物台上配置有基材10的状态下，通过真空泵等排气部将腔室内部减压至大气压以下，具体而言减压至数百pa左右。另一方面，将气溶胶供给部的内压设定为高于腔室的内压。气溶胶供给部的内压为例如数百～数万pa。粉体供给部也可以设为大气压。通过腔室与气溶胶供给部的压差等，对气溶胶中的微粒进行加速，以便使来自喷嘴的原料粒子的喷射速度处于亚音速～超音速(50～500m/s)的区域。喷射速度受从气体供给部供给的气体的流速、气体种类、喷嘴的形状、配管的长度和内径、排气部的排气量等控制。例如，作为喷嘴还可以使用拉瓦尔喷嘴等超音速喷嘴。从喷嘴高速喷射出的气溶胶中的微粒碰撞基材10，并发生粉碎或变形而作为构造物(陶瓷层20)堆积在基材10上。通过改变基材10与喷嘴的相对位置，形成在基材10上具备具有规定面积的构造物(陶瓷层20)的复合构造物(半导体制造装置用
构件120)。
[0123]
另外，也可以设置在从喷嘴喷射之前用于碎解微粒的凝聚的碎解部。碎解部中的碎解方法可选择任意的方法。例如，可列举振动、碰撞等机械性碎解及静电、等离子体照射、分级等周知的方法。
[0124]
(第2实施方式)图5(a)和5(b)是例示第2实施方式所涉及的半导体制造装置用构件的一部分的剖视图。
[0125]
可以将与半导体制造装置用构件120相同的说明应用于图5(a)所示的半导体制造装置用构件120d。但是，第1部分21的表面的算术平均高度sa可以不小于第2部分22的表面的算术平均高度sa，也可以与半导体制造装置用构件120相同。另外，第3孔部13c的算术平均高度sa可以不大于第1部分21、第2部分22的表面的算术平均高度sa，也可以与半导体制造装置用构件120相同。
[0126]
如图5(a)所示，半导体制造装置用构件120d具有复合构造物30。复合构造物指具备基材及设置在基材表面上的构造物(例如层或膜)的构造物。复合构造物30包含基材10及陶瓷层20。在该例中，复合构造物30为基材10与陶瓷层20的层叠体。另外，在实施方式中，基材10及陶瓷层20可以分别具有包含多个层的层叠构造。
[0127]
如图5(a)所示，复合构造物30具有第1主面311及与第1主面311相反侧的第2主面312。例如，第1主面311是陶瓷层20的第1部分的表面21s，第2主面312是基材10的第2面12。另外，在复合构造物30中设置有至少一个通孔313。通孔313沿z方向延伸，贯穿基材10和陶瓷层20。例如，在复合构造物30的中央设置有一个通孔313。但是，通孔313既可以不在复合构造物30的中央，也可以设置多个。
[0128]
当沿着z方向观察时，通孔313为例如圆形。通孔313(通孔的内周面313s)具有第1孔区域313a、第2孔区域313b及第3孔区域313c。第1孔区域313a、第2孔区域313b及第3孔区域313c分别设置为露出，以与等离子体接触。内周面313s是规定通孔313的复合构造物30的内周面。内周面313s朝向通孔313的内侧，与x-y平面交叉。
[0129]
第1孔区域313a位于内周面313s中的第1主面311附近，为与第1主面311邻接的区域。第1孔区域313a与第1主面311连续。第1孔区域313a在z方向上位于第1主面311和第2主面312之间。第1孔区域313a是不与第1主面311平行且与第1主面311及z方向交叉的倾斜面。第1孔区域313a也可以是平行于z方向延伸的面。在平行于z方向的剖面中，第1孔区域313a可以是直线状，也可以弯曲。当沿着z方向观察时(即，当投影到x-y平面上时)，第1孔区域313a为例如被第1主面311包围的环状。
[0130]
第2孔区域313b在z方向上位于第1孔区域313a和第2主面312之间。换言之，第2孔区域313b在z方向上的位置为第1孔区域313a在z方向上的位置与第2主面312在z方向上的位置之间。例如，第2孔区域313b位于内周面313s中的第2主面312附近，为与第2主面312邻接的区域。第2孔区域313b可以与第2主面312连续。第2孔区域313b沿z方向延伸，例如平行于z方向。第2孔区域313b例如为大致垂直于第2主面312的垂直面。当沿着z方向观察时，第2孔区域313b为例如位于第1孔区域313a的内侧的环状。
[0131]
第3孔区域313c在z方向上位于第1孔区域313a和第2孔区域313b之间。换言之，第3孔区域313c在z方向上的位置在第1孔区域313a的z方向上的位置与第2孔区域313b在z方向
上的位置之间。第3孔区域313c为内周面313s中与第1孔区域313a连续的区域。第3孔区域313c是不与第1面11平行且与第1面11和z方向交叉的倾斜面。第3孔区域313c也可以是沿z方向延伸的面。在平行于z方向的剖面中，第3孔区域313c可以是直线状，也可以弯曲。当沿着z方向观察时，第3孔区域313c为例如被第1孔区域313a包围且与第1孔区域313a接触的环状，并且第2孔区域313b位于第3孔区域313c的内侧。第3孔区域313c与第2孔区域313b可以连续。
[0132]
在图5(a)的例中，通孔313的第1孔区域313a为陶瓷层20的第2部分22的表面22s，第2孔区域313b为基材10的孔13的第2孔部13b，而第3孔区域313c为基材10的孔13的第3孔部13c。复合构造物30的通孔313的一部分为基材10的孔13的至少一部分。具体而言，通孔313的一部分被规定基材10的孔13的一部分的第2孔部13b及第3孔部13c规定。
[0133]
第3孔区域313c的硬度高于第1孔区域313a的硬度。例如，第3孔区域313c比第1孔区域313a更不易磨损。在图5(a)的例中，基材10的第3孔部13c的硬度高于陶瓷层20的表面22s的硬度。例如，基材10的材料的硬度高于陶瓷层20的材料的硬度。由此，能够使第3孔区域313c的硬度高于第1孔区域313a的硬度。具体而言，陶瓷层20的第1部分21及第2部分22的材料可以使用稀土元素的氧化物、稀土元素的氟化物及稀土元素的氟氧化物中的至少一种。稀土元素为选自y、sc、yb、ce、pr、eu、la、nd、pm、sm、gd、tb、dy、ho、er、tm及lu组成的群中的至少一种。另外，基材10的材料可以使用氧化铝(al2o3)、氧化锆(zro2)及氮化铝(aln)的至少一种。
[0134]
第3孔区域313c比第1孔区域313a更位于通孔313的内侧。例如，在半导体制造装置用构件的处理时，在定位销等夹具插入通孔313的情况下，第3孔区域313c与夹具物理接触的可能性高于第1孔区域313a与夹具物理接触的可能性。此外，例如，在半导体制造装置用构件的维护时，在第1孔区域313a及第3孔区域313c与清洗垫接触的情况下，如果角θβ小于角θα，则第3孔区域313c可能比第1孔区域313a更容易磨损。例如，在角θβ小于角θα的情况下，第3孔区域313c和第2孔区域313b之间的边界的角部附近与第1孔区域313a和第1主面311之间的边界的角部附近相比，力更容易集中，从而更容易磨损。
[0135]
与此相对，在实施方式中，由于第3孔区域313c的硬度相对较高，因此能够抑制因半导体制造装置用构件的维护或处理时的物理接触而使第3孔区域313c受损。由此，能够抑制产生粒子。
[0136]
图5(b)所示的半导体制造装置用构件120e在陶瓷层20具有第3部分23这一点上与半导体制造装置用构件120d不同。在半导体制造装置用构件120e中，第3孔区域313c是第3部分23的表面23s。除此之外，与半导体制造装置用构件120d相同的说明可以适用于半导体制造装置用构件120e。
[0137]
陶瓷层20的第3部分23设置在第3孔部13c上，并与第3孔部13c接触。第3部分23从第2部分22连续地设置。第3部分23的表面23s与等离子体直接接触。即，表面23s是与第3部分23的第3孔部13c接触的面相反侧的面，被设置为露出至腔室110内。在该例中，第1孔部13a和第3孔部13c被陶瓷层20覆盖，不与等离子体直接接触。由此，能够抑制来自基材孔13的第1孔部13a及第3孔部13c的粒子的产生。另一方面，如图5(a)所示，如果在第3孔部13c上没有设置陶瓷层20，则能够抑制在第3孔部13c上形成性状较差的陶瓷层20，从而能够抑制来自陶瓷层20的粒子的产生。
[0138]
在图5(b)的例中，通孔313的第1孔区域313a为陶瓷层20的第2部分22的表面22s，第2孔区域313b为基材10的孔13的第2孔部13b，而第3孔区域313c为陶瓷层20的第3部分23的表面23s。在该例中，复合构造物30的通孔313的一部分也是基材10的孔13的至少一部分。具体而言，通孔313的一部分被规定基材10的孔13的一部分的第2孔部13b规定。
[0139]
在半导体制造装置用构件120e中，第3孔区域313c的硬度也高于第1孔区域313a的硬度。即，陶瓷层20的第3部分23的表面23s的硬度高于陶瓷层20的第2部分22的表面22s的硬度。由此，能够抑制因半导体制造装置用构件的维护或处理时的物理接触而在第3孔区域313c中发生损坏。由此可以抑制产生粒子。
[0140]
例如，第3部分23的材料与第2部分22的材料不同，第3部分23的材料的硬度高于第2部分22的材料的硬度。由此，能够使第3孔区域313c的硬度高于第1孔区域313a的硬度。例如，第3部分23的材料可以使用稀土元素的氧化物、稀土元素的氟化物及稀土元素的氟氧化物中的至少一种。稀土元素为选自y、sc、yb、ce、pr、eu、la、nd、pm、sm、gd、tb、dy、ho、er、tm及lu组成的群中的至少一种。通过使第3部分23的组成与第2部分22的组成不同，能够使第3部分23的硬度与第2部分22的硬度不同。
[0141]
通过使用胶带等遮蔽物，可以将成为第2部分22的膜和成为第3部分23的膜分别设置在期望的范围内。例如，在第1孔部13a或第2部分22上设置掩膜的状态下，在第3孔部13c上形成第3部分23的膜。另外，例如，在第3孔部13c或第3部分23上设置掩膜的状态下，在第1孔部13a上形成第2部分22的膜。由此，能够在第1孔部13a和第3孔部13c上形成相互独立的膜，并能够使第3部分23的材料和第2部分22的材料不同。因此，能够使第3部分23的硬度和第2部分22的硬度不同。也可以不使用遮蔽，通过在成膜后通过研磨等去除膜的一部分，而在第1孔部13a和第3孔部13c上设置相互独立的膜。
[0142]
例如，第3部分23的致密度高于第2部分22的致密度。由此，能够使第3孔区域313c的硬度高于第1孔区域313a的硬度。例如，可以通过在形成成为第2部分22和第3部分23的一个膜之后对该膜的一部分实施表面改性处理，而形成第2部分22和第3部分23。作为表面改性处理的一个例子，可列举如下方法：在从膜的表面向规定的深度范围施加能量并使之熔化之后，冷却该范围而形成熔融凝固膜。通过表面改性处理形成的熔融凝固膜与未进行表面改性处理的区域相比，为空隙少、表面平坦化的致密的膜。表面改性处理也可以采用能够选择性地使表面热熔融的方法。具体而言，表面改性处理可以例举激光退火处理或等离子体喷射处理。例如，实施了表面改性处理的范围成为第3部分23，未实施表面改性处理的范围成为第2部分22。
[0143]
第3部分23的成膜条件和第2部分22的成膜条件可以不同。由此可以使第3部分23的致密度和第2部分22的致密度不同，或者使第3部分23的硬度和第2部分22的硬度不同。在使用气溶胶沉积法的情况下，该成膜条件可以列举从气体供给部供给的气体的流量、流速或气体种类等。成膜条件也可以是从喷嘴喷出的气溶胶碰撞基材的角度。
[0144]
另外，在本实施方式中，也可以在第1孔部13a及第3孔部13c上不一定设置陶瓷层20。第1孔区域313a可以是基材10的表面。可以通过表面处理(例如，涂膜或改性处理)等适当地调整基材表面的一部分的硬度。
[0145]
图6(a)及图6(b)是例示半导体制造装置用构件的一部分的剖视图。图6(a)、图6(b)分别表示半导体制造装置用构件的基材10。图6(a)所示的基材10
的构成与有关图2所述的基材10相同。在图6(a)的基材10中角θα为150
°
。
[0146]
在图6(b)所示的基材10中角θα为120
°
。图6(b)的基材10在倾斜面13ac的形状(长度和角度)及第2孔部13b的长度上不同于图6(a)的基材10。除此之外，图6(b)的基材10的构成与图6(a)的基材10相同。
[0147]
在图6(a)所示的基材10中，角θα大于角θβ。在图6(b)所示的基材10中角θα小于角θβ。图6(a)的基材10的第2孔部13b的z方向的长度ln比图6(b)的基材10的第2孔部13b的z方向的长度ln长。如此，当基材10的厚度固定时，如果θα大于角θβ，则容易使第2孔部13b的z方向的长度变长。
[0148]
图6(a)和6(b)示出了近接圆pc。近接圆pc接近由第1面11和倾斜面13ac形成的边缘部(边界14)。近接圆pc为在如图6(a)和图6(b所示的平行于z方向的剖面上与第1面11和倾斜面13ac接触的圆。图6(a)中的近接圆pc的中心p的x方向的位置和边界14的x方向的位置之间的距离(距离t2)与图6(b)中的近接圆pc的中心p的x方向的位置和边界14的x方向的位置之间的距离(距离t2)一致。即，在图6(a)和图6(b)中，如果使边界14彼此的x方向上的位置一致，则中心p彼此的x方向上的位置一致。此时，图6(a)和图6(b所示的倾斜宽度t恒定。即，图6(a)的宽度t与图6(b)的宽度t彼此相等。如果将图6(a)所示的近接圆pc的半径r设为r，则图6(b)所示的近接圆pc的半径r为0.47r。
[0149]
这里，倾斜的宽度t为规定距离t1和距离t2的和。在图6(a)中，规定距离t1为从边界14到第2孔部13b的x方向上的距离。规定距离t1恒定。即，图6(a)中的规定距离t1和图6(b)中的规定距离t1彼此相等。倾斜的宽度t为近接圆pc的中心p与图6(a)中的第2孔部13b之间的沿着x方向的距离。
[0150]
图7是例示半导体制造装置用构件的应力的曲线图。图7例示近接圆pc的半径r与半导体制造装置用构件上产生的应力s之间的关系的计算结果。即，图7表示在与图2相同的半导体制造装置用构件中，与图6(a)和图6(b)同样地使基材10的近接圆pc的半径r变化时的应力s的变化。更具体而言，是在基材10中，使距离t2(近接圆pc的中心p的x方向上的位置、边界14的x方向上的位置)及基材10的厚度恒定，并使θα改变。据此，计算当半径r、第2孔部13b的z方向的长度以及倾斜面13ac的形状(长度及角度)发生变化时，在边界14上形成的陶瓷层20上产生的应力s。另外，角θα设为大于90
°
，此时半径r＞0.27r。
[0151]
应力s为在第1部分21和第2部分22的连接部分(即，形成在边界14上的陶瓷层20)中产生的应力(例如残余应力)的计算结果。例如，应力s的大小对应于边界14上的陶瓷层20的表面的电场强度。
[0152]
当角θα变大时，则近接圆pc的半径r变大。如图7所示，当半径r变大时，应力s变小。例如，如图6(a)所示，设角θα为150
°
时的半径r为r，此时的应力s为s左右。如图6(b)所示在角θα为120
°
的情况下半径r为0.47r，此时计算出的应力s为1.7s左右。即，在图6(a)的例中，与图6(b)的例相比，能够抑制应力集中，应力减少了1.7倍左右。亦即，通过加大角θα，能够缓和应力集中。角θα例如为150
°
以上，更优选为160
°
以上。
[0153]
例如，使倾斜面13ac在平行于z方向的剖面上呈直线状。如果倾斜面13ac在平行于z方向的剖面上弯曲时，则电场会集中在倾斜面13ac或倾斜面13ac上的陶瓷层20中，从而会产生粒子。与此相对，在倾斜面13ac在平行于z方向的剖面上呈直线状的情况下，能够更进
一步缓和在倾斜面13ac或倾斜面13ac上的陶瓷层20中的电场集中。
[0154]
另外，例如，半径r为0.3r时应力s为2.5s左右，半径r为0.7r时应力s为1.2s左右。
[0155]
图8是例示半导体制造装置用构件中的耐粒子性的评价的表。样品1～5分别与有关图2说明的半导体制造装置用构件120相同。如图8所示，在样品1至5中，使第1部分21的算术平均高度sa、第2部分22的算术平均高度sa及第3孔部13c的算术平均高度sa中的至少任一发生了改变。在样品1～5中，除算术平均高度sa之外，其他(例如角θα、角θβ、基材10的厚度等)恒定。
[0156]
在样品1中，第1部分21的算术平均高度sa为0.03μm，第2部分22的算术平均高度sa为0.06μm，第3孔部13c的算术平均高度sa为0.2μm。在样品2中，第1部分21的算术平均高度sa为0.03μm，第2部分22的算术平均高度sa为0.12μm，第3孔部13c的算术平均高度sa为0.5μm。在样品3中，第1部分21的算术平均高度sa为0.06μm，第2部分22的算术平均高度sa为0.35μm，第3孔部13c的算术平均高度sa为0.3μm。在样品4中，第1部分21的算术平均高度sa为0.08μm，第2部分22的算术平均高度sa为0.81μm，第3孔部13c的算术平均高度sa为0.85μm。在样品5中，第1部分21的算术平均高度sa为0.15μm，第2部分22的算术平均高度sa为0.41μm，第3孔部13c的算术平均高度sa为0.2μm。
[0157]
另外，图8表示各样品中的比r21和比r31。比r21为第2部分22的算术平均高度sa对第1部分21的算术平均高度sa的比率。比r31为第3孔部13c的算术平均高度sa对第1部分21的算术平均高度sa的比率。
[0158]
另外，图8将各样品的耐粒子性以
“◎”
、
“○”
或
“×”
表示。在耐粒子性的评价中，对样品照射等离子体，并评价等离子体照射前的算术平均高度sa与等离子体照射后的算术平均高度sa的差。该等离子体照射的条件如下。作为等离子体蚀刻装置，使用电感耦合型等离子体反应性离子蚀刻装置(muc-21rv-aps-se/住友精密工业制)。等离子蚀刻的条件为：作为电源输出将icp(inductively coupled plasma：电感耦合等离子体)的输出设为1500w，将偏压输出设为750w，作为工艺气体使用了100ccm的chf3气体和10ccm的o2气体的混合气体，压力设为0.5pa，等离子体蚀刻时间设为1小时。
[0159]
“◎”
表示在第1部分21、第2部分22及第3孔部13c中，全部的因等离子体照射而引起的算术平均高度sa的变化小。
“○”
表示在第1部分21、第2部分22及第3孔部13c中的两处以上因等离子体照射而引起的算术平均高度sa的变化小。「
×
」表示除
“◎”
和
“○”
以外的耐粒子性。
[0160]
如既述，例如，第2部分22的表面22s的算术平均高度sa为第1部分21的表面21s的算术平均高度sa的2倍以上10倍以下，更优选为5倍以下。换言之，比r21在2.0以上10以下，更优选在5.0以下。如图8所示，比r21为5.8的样品3的耐粒子性高于比r21为10.1的样品4的耐粒子性。比r21为2.0的样品1及比r21为4.0的样品2的耐粒子性高于样品3的耐粒子性。
[0161]
另外，如既述，例如，第3孔部13c的算术平均高度sa大于第1部分21的表面21s的算术平均高度sa的2倍。换言之，比r31大于2.0。如图8所示，比例r31为16.7的样品2及比r31为5.0的样品3的耐粒子性高于比r31为1.3的样品5的耐粒子性。
[0162]
另外，有关图2～图6(b)说明的半导体制造装置用构件的各剖面可以是穿过孔13
的在x-y平面的中心的剖面。
[0163]
在本技术说明书中，“垂直”及“平行”不仅包括严格的垂直及严格的平行，也包含例如制造工序中的偏差等，只要实质上垂直及实质上平行即可。
[0164]
以上，对本发明的实施方式进行了说明。然而，本发明并不局限于上述内容。关于前述的实施方式，只要具备本发明的特征，则本领域技术人员适当加以设计变更的技术也包含在本发明的范围内。例如，半导体制造装置用构件、半导体制造装置等具备的各要素的形状、尺寸、材质、配置、设置形态等并不局限于例示的构件，可以适当地变更。另外，只要技术上可行，则可对前述的各实施方式所具备的各要素进行组合，这些组合后的技术只要包含本发明的特征，则也包含在本发明的范围内。