JP2022115831A - Member for semiconductor manufacturing device - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、半導体製造装置用部材に関する。 The present disclosure relates to members for semiconductor manufacturing equipment.
白色のイットリアに、電子線(EB)照射またはレーザ照射によって酸素欠損(Y2O3-x)を生じさせると、表面が黒色化することが知られている(例えば、特許文献1)。イットリアはプラズマや腐食性ガスに対する耐性に優れるので、黒色領域を有するイットリア部材は、半導体製造装置などで、半導体ウェハの位置検出、識別や、反射率低減のために使用できる。 It is known that when white yttria is exposed to electron beam (EB) irradiation or laser irradiation to cause oxygen deficiency (Y 2 O 3-x ), the surface turns black (eg, Patent Document 1). Since yttria has excellent resistance to plasma and corrosive gases, yttria members having black regions can be used for position detection and identification of semiconductor wafers, and for reducing reflectance in semiconductor manufacturing equipment and the like.
イットリアなどの希土類酸化物にEB照射やレーザ照射が不足すると黒色化が不十分となる。一方、過剰に照射すると結晶性が低下してクラックが発生しやすくなり、黒色化した表面が剥がれやすくなる。さらに、EB照射やレーザ照射の照射条件によっては表面に色むらが生じる。 If EB irradiation or laser irradiation is insufficient for rare earth oxides such as yttria, blackening will be insufficient. On the other hand, excessive irradiation reduces the crystallinity, making cracks more likely to occur and the blackened surface to peel off more easily. Furthermore, color unevenness occurs on the surface depending on the irradiation conditions of EB irradiation and laser irradiation.
本開示の課題は、十分に黒色化され、クラックおよび色むらが抑制され表面が剥離しにくい半導体製造装置用部材を提供することである。 An object of the present disclosure is to provide a member for a semiconductor manufacturing apparatus that is sufficiently blackened, has suppressed cracks and color unevenness, and has a surface that is resistant to peeling.
本開示に係る半導体製造装置用部材は、表面に黒色領域を有する基材であり、黒色領域は、酸素の組成が化学量論組成よりも小さい希土類酸化物を主成分とし、波長域360nm~740nmにおける10nm間隔毎の波長と、黒色領域の反射率R(λ)(但し、λは、波長域内の波長(nm))との関係を、対数近似して得られる曲線の相関係数が、0.94以上である。 A member for a semiconductor manufacturing apparatus according to the present disclosure is a base material having a black region on the surface, and the black region is mainly composed of a rare earth oxide having an oxygen composition smaller than the stoichiometric composition, and has a wavelength range of 360 nm to 740 nm. The correlation coefficient of the curve obtained by logarithmically approximating the relationship between the wavelength at intervals of 10 nm and the reflectance R (λ) of the black region (where λ is the wavelength (nm) in the wavelength range) is 0 .94 or higher.
本開示に係る半導体製造装置用部材は、上記のように、表面に黒色領域を有する基材であり、黒色領域は、酸素の組成が化学量論組成よりも小さい希土類酸化物を主成分とし、波長域360nm~740nmにおける10nm間隔毎の波長と、黒色領域の反射率R(λ)(但し、λは、波長域内の波長(nm))との関係を、対数近似して得られる曲線の相関係数が、0.94以上である。したがって、本開示に係る半導体製造装置用部材は、色むらが抑制された黒色の表面を有し、クラックも抑制され表面が剥離しにくい。 As described above, the member for a semiconductor manufacturing apparatus according to the present disclosure is a base material having a black region on its surface, and the black region is mainly composed of a rare earth oxide having an oxygen composition smaller than the stoichiometric composition, Correlation of a curve obtained by logarithmically approximating the relationship between the wavelength in the wavelength range of 360 nm to 740 nm at intervals of 10 nm and the reflectance R (λ) of the black region (where λ is the wavelength (nm) in the wavelength range) The correlation coefficient is 0.94 or more. Therefore, the member for a semiconductor manufacturing apparatus according to the present disclosure has a black surface in which color unevenness is suppressed, cracks are also suppressed, and the surface is difficult to peel off.
本開示の一実施形態に係る半導体製造装置用部材は、表面に黒色領域を有する基材である。この基材は、例えば、イットリア(酸化イットリウム(Y2O3))、エルビア(酸化エルビウム(Er2O3)、セリア(酸化セリウム(CeO2)、イットリウムを含む複合酸化物(イットリウム・アルミニウム・ガーネット(Y3Al5O12)、イットリウムアルミニウムモノクリニック(Y4Al2O9)、イットリウムアルミニウムペロブスカイト(YAlO3)など)、エルビウムを含む複合酸化物(エルビウムアルミニウムガーネット(Er3Al5O12)、エルビウムアルミニウムモノクリニック(Er4Al2O9)、エルビウムアルミニウムペロブスカイト(ErAlO3)など)、セリウムを含む複合酸化物(セリウムアルミニウムガーネット(Ce3Al5O12)、セリウムアルミニウムモノクリニック(Ce4Al2O9)、セリウムアルミニウムペロブスカイト(CeAlO3)など)などの希土類酸化物を主成分とするセラミックスまたは単結晶である。セラミックスの主成分とは、セラミックスを構成する成分の合計100質量%中、80質量%以上の成分を意味する。単結晶の主成分とは、単結晶を構成する成分の合計100質量%中、80質量%以上の成分を意味する。特に、主成分は、それぞれを構成する成分の合計90質量%以上であるとよい。さらに、主成分は、99.9質量%以上であるとよい。 A member for a semiconductor manufacturing apparatus according to an embodiment of the present disclosure is a base material having a black region on its surface. This base material is, for example, yttria (yttrium oxide (Y 2 O 3 )), erbia (erbium oxide (Er 2 O 3 ), ceria (cerium oxide (CeO 2 ), composite oxide containing yttrium (yttrium-aluminum- Garnet (Y 3 Al 5 O 12 ), yttrium aluminum monoclinic (Y 4 Al 2 O 9 ), yttrium aluminum perovskite (YAlO 3 ), etc.), composite oxides containing erbium (erbium aluminum garnet (Er 3 Al 5 O 12 ), erbium aluminum monoclinic ( Er4Al2O9 ), erbium aluminum perovskite ( ErAlO3 ) , etc.), composite oxides containing cerium (cerium aluminum garnet ( Ce3Al5O12 ), cerium aluminum monoclinic (Ce 4 Al 2 O 9 ), cerium aluminum perovskite (CeAlO 3 ) and other rare earth oxides as main components or single crystals.The main component of ceramics is a total of 100% by mass of the components constituting the ceramics. The main component of the single crystal means the component of 80% by mass or more in the total 100% by mass of the components constituting the single crystal. It is preferable that the total amount of the components constituting the is 90% by mass or more, and that the main component is 99.9% by mass or more.
基材を構成するセラミックスや単結晶は、希土類酸化物以外に、例えば、珪素、鉄およびAE(AEは、周期表2族の元素)が含まれていてもよい。プラズマや腐食性ガスに対する耐性をより向上するという観点からは、基材を構成するセラミックスや単結晶に含まれれる珪素はSiO2換算で300質量ppm以下、鉄はFe2O3換算で50質量ppm以下、AEがAEO換算で350質量ppm以下であってもよい。セラミックスや単結晶を構成している成分は、CuKα線を用いたX線回折装置によって同定することができる。各成分の含有量は、例えばICP(Inductively Coupled Plasma)発光分光分析装置または蛍光X線分析装置により求めることができる。
Ceramics and single crystals forming the substrate may contain, for example, silicon, iron and AE (AE is an element of
黒色領域は、酸素欠損が生じており、酸素の組成が化学量論組成よりも小さい希土類酸化物を主成分とする領域である。黒色領域を形成する希土類酸化物は、例えば、組成式がY2O3-X、Er2O3-X、CeO2-X、Y3Al5O12―x、Y4Al2O9―x、YAlO3―x、Er3Al5O12―x、Er4Al2O9―x、ErAlO3―x、Ce3Al5O12―x、Ce4Al2O9―x、CeAlO3―xとして示され、xの範囲は、0<x≦1.5である。酸素欠損の有無は、電子エネルギー損失分光法(Electron Energy-Loss Spectroscopy:EELS)によって確認することができ、xの値は、X線光電子分光法で求めることができる。 The black region has oxygen deficiency and is a region mainly composed of a rare earth oxide having an oxygen composition smaller than the stoichiometric composition. The rare earth oxides forming the black regions have, for example, composition formulas of Y 2 O 3-x , Er 2 O 3-x , CeO 2-x , Y 3 Al 5 O 12-x , Y 4 Al 2 O 9- x , YAlO3 - x , Er3Al5O12 - x , Er4Al2O9 - x, ErAlO3 - x, Ce3Al5O12 - x , Ce4Al2O9 - x , CeAlO3 −x , where x ranges from 0<x≦1.5. The presence or absence of oxygen deficiency can be confirmed by electron energy-loss spectroscopy (EELS), and the value of x can be determined by X-ray photoelectron spectroscopy.
一実施形態に係る半導体製造装置用部材において、黒色領域は、波長域360nm~740nmにおける10nm間隔毎の波長と、黒色領域の反射率R(λ)(但し、λは、前波長域内の波長(nm))との関係を対数近似して得られる曲線の相関係数が、0.94以上である。 In the member for a semiconductor manufacturing apparatus according to one embodiment, the black region includes wavelengths at intervals of 10 nm in the wavelength range of 360 nm to 740 nm, and reflectance R (λ) of the black region (where λ is the wavelength in the previous wavelength range ( nm)) is 0.94 or more.
波長域360nm~740nmは可視光領域である。この反射率R(λ)は、例えば、分光測色計(コニカミノルタ(株)製、CM-2600dまたはその後継機種)を用い、測定条件は、光源をCIE標準光源D65、視野角を2°に設定することで求められる。相関係数を算出する場合、独立変数となる波長のサンプル数は39であり、自由度は38である。波長域360nm~740nmにおける10nm間隔毎の波長と、反射率R(λ)との関係を対数近似する場合、自然対数を用いる。 A wavelength range of 360 nm to 740 nm is the visible light range. This reflectance R (λ) is measured using, for example, a spectrophotometer (CM-2600d manufactured by Konica Minolta Co., Ltd. or its successor model), and the measurement conditions are CIE standard light source D65 and a viewing angle of 2°. is obtained by setting When calculating the correlation coefficient, the number of samples of wavelengths, which are independent variables, is 39, and the degree of freedom is 38. A natural logarithm is used to logarithmically approximate the relationship between the reflectance R(λ) and the wavelength at intervals of 10 nm in the wavelength range of 360 nm to 740 nm.
対数近似して得られる曲線の相関係数が、0.94以上であるということは、有意水準0.1%で検定して有意であるとともに、正の相関が極めて高く、反射率R(λ)が波長の増加とともにほぼ右上がりに増加し、波長740nm付近でその増加は緩やかになるということを意味している。このような特徴を有することによって、一実施形態に係る半導体製造装置用部材の黒色領域は、色むらが抑制された黒色を呈する。その結果、半導体製造装置用部材は、クラックも抑制され表面が剥離しにくい。特に、上記相関係数は、0.976以上であるとよい。 If the correlation coefficient of the curve obtained by logarithmic approximation is 0.94 or more, it is significant when tested at the significance level of 0.1%, and the positive correlation is extremely high, and the reflectance R (λ ) increases almost upward to the right as the wavelength increases, and the increase slows down near the wavelength of 740 nm. Due to such characteristics, the black region of the member for a semiconductor manufacturing apparatus according to one embodiment presents a black color with suppressed color unevenness. As a result, cracks are suppressed in the member for the semiconductor manufacturing apparatus, and the surface is less likely to peel off. In particular, the correlation coefficient is preferably 0.976 or more.
自然対数で対数近似した場合、その回帰式の傾きは、例えば、9以下であるとよい。傾きが9以下であれば、波長が増加しても、反射率R(λ)の増加はさらに緩やかになるので、色むらを抑制することができる。 In the case of logarithmic approximation with natural logarithms, the slope of the regression equation is preferably 9 or less, for example. If the slope is 9 or less, even if the wavelength increases, the increase in the reflectance R(λ) becomes more moderate, so that color unevenness can be suppressed.
黒色領域は、R(740)>R(550)>R(360)の関係を満たすとともに、R(λ+10)-R(λ)が-0.1%以上である。この場合、波長370nmの反射率R(370)と波長360nmの反射率R(360)との差(R(370)-R(360))が-0.1%以上、波長380nmの反射率R(380)と波長370nmの反射率R(370)との差(R(380)-R(370))が-0.1%以上というように、10nm間隔で測定した反射率R(λ)において、10nm長い方の反射率R(λ)が、10nm短い方の反射率R(λ)に比べて0.1%より小さくない。 The black region satisfies the relationship R(740)>R(550)>R(360), and R(λ+10)−R(λ) is −0.1% or more. In this case, the difference between the reflectance R (370) at a wavelength of 370 nm and the reflectance R (360) at a wavelength of 360 nm (R (370) - R (360)) is -0.1% or more, and the reflectance R at a wavelength of 380 nm (380) and the reflectance R (370) at a wavelength of 370 nm (R (380) - R (370)) is -0.1% or more, so that the reflectance R (λ) measured at intervals of 10 nm , the 10 nm longer reflectance R(λ) is not less than 0.1% compared to the 10 nm shorter reflectance R(λ).
例えば、R(740)>R(550)>R(360)の関係を満たし、R(λ+10)-R(λ)が0%以上であると、反射率R(λ)は「常に」右上がりとなる。R(λ+10)-R(λ)が-0.1%以上であると、反射率R(λ)は「ほぼ」右上がりとなる。反射率R(λ)が「ほぼ」右上がりであれば、色むらが生じにくく、半導体ウェハなどの被検出体の検出、識別がしやすくなる。特に、目視による検出、識別(視認)がしやすくなる。 For example, when the relationship R(740)>R(550)>R(360) is satisfied and R(λ+10)−R(λ) is 0% or more, the reflectance R(λ) “always” rises to the right. becomes. When R(λ+10)−R(λ) is −0.1% or more, the reflectance R(λ) “almost” rises to the right. If the reflectance R(λ) "almost" rises to the right, color unevenness is less likely to occur, making it easier to detect and identify objects to be detected such as semiconductor wafers. In particular, visual detection and identification (visual recognition) are facilitated.
R(360)は、例えば15%以下、好ましくは12%以下であるのがよい。R(550)は、例えば、18%以下、好ましくは15%以下であるのがよい。R(740)は、例えば22%以下、好ましくは18%以下であるのがよい。 R(360) is, for example, 15% or less, preferably 12% or less. R(550) is, for example, 18% or less, preferably 15% or less. R(740) is, for example, 22% or less, preferably 18% or less.
R(λ+10)-R(λ)は-0.1%以上であれば限定されないものの、R(λ+10)-R(λ)は-0.05%以上であるとよい。さらに、反射率R(λ)は、波長360nmから波長740nmに向かって漸増しているとよい。 R(λ+10)−R(λ) is not limited as long as it is −0.1% or more, but R(λ+10)−R(λ) is preferably −0.05% or more. Furthermore, it is preferable that the reflectance R(λ) gradually increases from the wavelength of 360 nm to the wavelength of 740 nm.
反射率R(λ)は振幅しながら、右上がりに増加する場合よりも、漸増、すなわち、比較的単調に増加している方が、色むらが生じにくい。R(λ+10)-R(λ)は0.33%以下であってもよい。色むらは、以下の数式(A)で示される色差(ΔE*ab)によって表すことができる。
ΔE*ab=((ΔL*)2+(Δa*)2+(Δb*)2))1/2・・・(A)
(ΔL*:基準測定点に対する比較測定点の明度指数L*の差、
Δa*:基準測定点に対する比較測定点のクロマティクネス指数a*の差、
Δb*:基準測定点に対する比較測定点のクロマティクネス指数b*の差)
Color unevenness is less likely to occur when the reflectance R(λ) increases gradually, that is, when it increases relatively monotonously, rather than when it increases upward to the right. R(λ+10)-R(λ) may be 0.33% or less. Color unevenness can be represented by the color difference (ΔE*ab) shown by the following formula (A).
ΔE*ab=((ΔL*) 2 +(Δa*) 2 +(Δb*) 2 )) 1/2 (A)
(ΔL*: the difference in the lightness index L* of the comparison measurement point with respect to the reference measurement point,
Δa*: the difference in the chromaticness index a* of the comparative measurement point with respect to the reference measurement point;
Δb*: Difference in chromaticness index b* of comparative measurement point from reference measurement point)
本実施形態における色むらがない状態とは、色差ΔE*abが7以下である状態を意味し、この値を超えると人の目にも色むらとして認識しやすくなる。黒色領域の色差(ΔE*ab)は3以下であるとよい。黒色領域の色差(ΔE*ab)がこの範囲であると、色むらが小さくなるので、商品価値が向上する。特に、黒色領域の色差(ΔE*ab)は1.7以下であるとよい。 In the present embodiment, the state of no color unevenness means a state in which the color difference ΔE*ab is 7 or less, and when this value is exceeded, the color unevenness is easily recognized by human eyes. The color difference (ΔE*ab) in the black region is preferably 3 or less. When the color difference (ΔE*ab) in the black region is within this range, the color unevenness is reduced, so the commercial value is improved. In particular, the color difference (ΔE*ab) in the black region is preferably 1.7 or less.
例えば、プラズマ処理装置で用いられるチャンバの内底面に、チャンバの基準位置を示すためのチャンバマークが設けられている場合、このチャンバマークを基準に、複数の半導体ウエハWを載置、回転可能なテーブル上に配置された個々の半導体ウェハWの位置を検出することができる。具体的には、半導体ウェハWを囲繞するように、テーブル2の表面に設けられた凹部の近傍に、半導体ウェハWの位置を検出するためのサセプタマークが設けられており、チャンバマークを絶対基準とし、チャンバマークに対するサセプタマークの相対位置を検出することにより、半導体ウェハWの位置を検出することができる。上記半導体製造装置用部材はこのようなサセプタマークとして用いるとよい。 For example, when a chamber mark for indicating a reference position of the chamber is provided on the inner bottom surface of a chamber used in a plasma processing apparatus, a plurality of semiconductor wafers W can be placed and rotated with reference to the chamber mark. The position of each semiconductor wafer W placed on the table can be detected. Specifically, a susceptor mark for detecting the position of the semiconductor wafer W is provided in the vicinity of a recess provided on the surface of the table 2 so as to surround the semiconductor wafer W, and the chamber mark is the absolute reference. , the position of the semiconductor wafer W can be detected by detecting the relative position of the susceptor mark with respect to the chamber mark. The member for a semiconductor manufacturing apparatus may be used as such a susceptor mark.
通常、電子線やレーザ光線の照射量を増すと、黒色領域の明度が低下する一方で、照射によって生じる応力が大きくなり剥がれが生じやすくなる。人の目や各種受光センサーは、受光感度に波長依存性がある。「ほぼ右上がり」から外れるような、反射率R(λ)の山および谷を示す振幅(反射率の波長依存性の大きい波長領域)が可視光領域に存在すると、わずかな照射条件のばらつきによって、色(明度や彩度)が変化しやすい。その結果、人の目に色むらとして認識されやすくなる。 Generally, when the irradiation amount of electron beams or laser beams is increased, the brightness of the black region is decreased, while the stress caused by the irradiation is increased, making peeling more likely to occur. The human eye and various light-receiving sensors have wavelength dependence in light-receiving sensitivity. If there is an amplitude in the visible light region that indicates peaks and troughs of the reflectance R(λ) that deviates from the “almost rising to the right” (wavelength region in which the reflectance has a large wavelength dependence), a slight variation in irradiation conditions will cause , colors (brightness and saturation) change easily. As a result, the color unevenness is easily recognized by the human eye.
このような反射率R(λ)の振幅は、黒色領域に形成された酸素空孔および他の結晶欠陥の禁制帯中の準位と密度によって変化する。酸素空孔の準位は、例えば酸素空孔の帯電状態によって変化する。酸素空孔の準位は、黒色領域形成時の照射条件やその後の処理(例えば、熱処理)条件によって変化する。例えば、電子線などの照射により形成した黒色領域をさらに熱処理して、黒色領域内の酸素空孔の準位を変化させたり、結晶欠陥の分布、密度を調整したりして、色むらを改善してもよい。 The amplitude of such reflectance R(λ) varies with the bandgap level and density of oxygen vacancies and other crystal defects formed in the black region. The level of oxygen vacancies changes, for example, depending on the charge state of the oxygen vacancies. The level of oxygen vacancies changes depending on the irradiation conditions during the formation of the black region and the conditions of subsequent processing (for example, heat treatment). For example, a black region formed by electron beam irradiation is further heat-treated to change the level of oxygen vacancies in the black region, or to adjust the distribution and density of crystal defects to improve color unevenness. You may
一実施形態に係る半導体製造装置用部材の製造方法は限定されず、例えば、下記のような方法で製造される。 A method for manufacturing a member for a semiconductor manufacturing apparatus according to one embodiment is not limited, and the member is manufactured by, for example, the following method.
まず、希土類酸化物を主成分とする基材を準備する。このような基材は、公知の方法で製造される。基材の形状および大きさは限定されず、最終的に得られる半導体製造装置用部材の形状および大きさに応じて適宜設定される。半導体製造装置用部材は、平面視した場合に、例えば、円形状、楕円形状または多角形状(三角形状、四角形状、五角形状、六角形状など)を有する板状であってもよい。半導体製造装置用部材の形状はバルク状であってもよいし、他の部材上に膜状に形成されていてもよい。 First, a substrate containing a rare earth oxide as a main component is prepared. Such substrates are manufactured by known methods. The shape and size of the substrate are not limited, and are appropriately set according to the shape and size of the finally obtained member for semiconductor manufacturing equipment. The semiconductor manufacturing apparatus member may be plate-shaped, for example, having a circular shape, an elliptical shape, or a polygonal shape (triangular, quadrangular, pentagonal, hexagonal, etc.) when viewed from above. The shape of the member for a semiconductor manufacturing apparatus may be a bulk shape, or may be formed as a film on another member.
次いで、減圧雰囲気下または還元雰囲気下で、基材の表面に電子線またはレーザ光線を照射する。レーザ光線を使用する場合は、黒色化したい部分にピンポイントで照射するか、黒色化したい領域にレーザ光線を走査すればよい。一方、電子線を使用する場合は、黒色化したい領域に開口部を有するマスクを被覆して、電子線を照射すればよい。電子線は面で照射されるため、マスクを使用することで所望の領域を部分的に黒色化することができる。 Then, the surface of the substrate is irradiated with an electron beam or a laser beam under a reduced pressure atmosphere or a reducing atmosphere. When using a laser beam, the portion to be blackened may be pinpointed, or the area to be blackened may be scanned with the laser beam. On the other hand, when an electron beam is used, the area to be blackened is covered with a mask having openings, and the electron beam is irradiated. Since the electron beam is irradiated on the plane, a desired region can be partially blackened by using a mask.
電子線照射の場合に使用するマスクは、酸化物で形成されたマスクが挙げられる。マスクを形成する酸化物は限定されず、例えば、アルミナなどの絶縁性を有する酸化物セラミックスが挙げられる。マスクの厚みは限定されず、例えば1mm以上5mm以下である。 Masks used for electron beam irradiation include masks made of oxide. The oxide forming the mask is not limited, and examples thereof include insulating oxide ceramics such as alumina. The thickness of the mask is not limited, and is, for example, 1 mm or more and 5 mm or less.
このようにして得られた一実施形態に係る半導体製造装置用部材の黒色領域は、0.2μm以上0.5μm以下の算術平均粗さRaを有していてもよく、あるいは、1μm以上3μm以下の最大高さRyを有していてもよい。通常、表面粗さが大きくなると反射率が低くなる傾向があるが、パーティクルの発生および付着が生じやすくなる。電子線またはレーザ光線を照射すると、焼結の促進による粒成長や、一旦溶融した後の再凝固により、照射前よりも気孔の少ない緻密な表面が形成される。その結果、このような比較的大きな表面粗さであっても、反射率が低く、パーティクルの発生および付着が生じにくい。 The black region of the member for a semiconductor manufacturing apparatus according to one embodiment thus obtained may have an arithmetic mean roughness Ra of 0.2 μm or more and 0.5 μm or less, or 1 μm or more and 3 μm or less. may have a maximum height Ry of Generally, the reflectance tends to decrease as the surface roughness increases, but particles are more likely to occur and adhere. When electron beams or laser beams are irradiated, a dense surface with fewer pores than before irradiation is formed due to grain growth due to promotion of sintering and re-solidification after once melting. As a result, even with such a relatively large surface roughness, the reflectance is low, and particles are less likely to be generated and attached.
その結果、このような半導体製造装置用部材は、パーティクルを嫌う耐プラズマ性が求められる用途などで好適に使用される。算術平均粗さRa、最大高さRyは、JIS B 0601(1994)に準拠して接触式または非接触式の表面粗さ測定装置で測定することができる。 As a result, such a member for a semiconductor manufacturing apparatus can be suitably used in applications that require plasma resistance that dislikes particles. Arithmetic mean roughness Ra and maximum height Ry can be measured with a contact or non-contact surface roughness measuring device in accordance with JIS B 0601 (1994).
例えば、(株)小坂研究所製の表面粗さ・輪郭形状測定機(SEF680)を用い、測定条件としては、例えば、触針の半径を5μm、触針の材質をダイヤモンド、測定長さを2.5mm以上、カットオフ値を0.8mmとし、触針の走査速度を0.5mm/秒に設定すればよい。そして、測定対象面において、少なくとも5ヵ所以上算術平均粗さRaおよび最大高さRyを測定し、その平均値を求めればよい。この平均値が、算術平均粗さRaおよび最大高さRyの上記各範囲の対象となる。 For example, using a surface roughness/contour measuring machine (SEF680) manufactured by Kosaka Laboratory Co., Ltd., the measurement conditions are, for example, the radius of the stylus is 5 μm, the material of the stylus is diamond, and the measurement length is 2. 0.5 mm or more, the cut-off value is set to 0.8 mm, and the scanning speed of the stylus is set to 0.5 mm/sec. Then, the arithmetic average roughness Ra and the maximum height Ry are measured at least five points on the surface to be measured, and the average value thereof is obtained. This average value is the object of each of the above ranges of the arithmetic mean roughness Ra and the maximum height Ry.
黒色領域を構成する結晶の平均粒径は、基材を構成する結晶の平均粒径よりも大きいとよい。結晶の平均粒径が大きければ、単位面積当たりの粒界相が占める面積が少ないので、プラズマに晒された場合、粒界相からの脱粒が抑制される。一方、基材は相対的に粒径の小さい結晶が多くなるので、機械的強度、剛性などの機械的特性が維持される。 The average grain size of the crystals forming the black region is preferably larger than the average grain size of the crystals forming the substrate. If the average grain size of the crystal is large, the area occupied by the grain boundary phase per unit area is small, so when exposed to plasma, grain shedding from the grain boundary phase is suppressed. On the other hand, since the base material contains a large number of crystals having a relatively small grain size, mechanical properties such as mechanical strength and rigidity are maintained.
基材を構成する結晶の平均粒径は、黒色領域を除く基材が測定の対象となる。例えば、黒色領域を構成する結晶の平均粒径は、15μm以上30μm以下であり、基材を構成する結晶の平均粒径は、2μm以上4μm以下である。特に、黒色領域を構成する結晶の平均粒径は、基材を構成する結晶の平均粒径の5倍以上であるとよく、さらに6.7倍以上であるとよい。 The average grain size of the crystals forming the base material is measured for the base material excluding the black region. For example, the average grain size of crystals forming the black region is 15 μm or more and 30 μm or less, and the average grain size of crystals forming the substrate is 2 μm or more and 4 μm or less. In particular, the average grain size of the crystals forming the black region is preferably 5 times or more, more preferably 6.7 times or more, that of the crystals forming the substrate.
結晶の平均粒径は、以下のようにして求めることができる。まず、半導体製造装置用部材の破断面を、平均粒径D50が3μmのダイヤモンド砥粒を用いて銅盤にて研磨する。その後、平均粒径D50が0.5μmのダイヤモンド砥粒を用いて錫盤にて研磨する。これらの研磨によって得られる研磨面を、温度を1600℃として結晶粒子と粒界層とが識別可能になるまでエッチングして観察面を得る。走査型電子顕微鏡によって、観察面を2000倍に拡大した60μm×45μmの範囲で、同じ長さの直線、例えば、100μmの直線を6本引く。この6本の直線上に存在する結晶の個数をこれらの個々の直線で除すことで結晶の平均粒径を求めることができる。 The average grain size of crystals can be determined as follows. First, a fractured surface of a member for semiconductor manufacturing equipment is polished with a copper disk using diamond abrasive grains having an average particle diameter D50 of 3 μm. After that, it is polished with a tin plate using diamond abrasive grains having an average particle diameter D50 of 0.5 μm. The polished surface obtained by these polishing processes is etched at a temperature of 1600° C. until the crystal grains and the grain boundary layer can be distinguished to obtain an observation surface. With a scanning electron microscope, straight lines of the same length, for example, 6 straight lines of 100 μm are drawn in a range of 60 μm×45 μm in which the observation surface is magnified 2000 times. By dividing the number of crystals existing on these six straight lines by each of these straight lines, the average grain size of crystals can be obtained.
以下、本開示の実施例を具体的に説明するが、本開示はこれらの実施例に限定されるものではない。 Examples of the present disclosure will be specifically described below, but the present disclosure is not limited to these examples.
以下、電子線照射を用い、基材の表面に黒色領域を形成する場合を例に具体的に説明する。 In the following, an example of forming a black region on the surface of a substrate using electron beam irradiation will be described in detail.
まず、イットリアを主成分とする白色のセラミックスからなる円盤状の基材を準備し、図1に示す1および2の数字を付した領域(以下、数字1、2・・・を付した領域をそれぞれ領域1、2・・・と記載する)よりも上側の領域をアルミナ製のマスクで被覆した。
First, a disk-shaped base material made of white ceramics containing yttria as a main component was prepared, and the regions indicated by
そして、電子線照射装置のチャンバの中に、所定の断面積を有するカソード電極と部分的にマスクで被覆された基材とを所定の間隔を空けて配置した。カソード電極と基材との間には、アルゴンガスをプラズマ化するための円環形状を有するアノード電極が設けられている。 Then, a cathode electrode having a predetermined cross-sectional area and a substrate partially covered with a mask were placed at a predetermined distance in a chamber of an electron beam irradiation apparatus. An annular anode electrode is provided between the cathode electrode and the substrate for converting argon gas into plasma.
チャンバの外には、電子線が照射される方向に平行な磁力線を作るためのソレノイドが設けられている。チャンバを密閉した後、チャンバ内がほぼ真空状態となるまで減圧して、チャンバ内にアルゴンガスを供給した。次いで、ソレノイドを励磁して磁力線を発生させ、アルゴンガスの圧力を所定の圧力で保持した。この状態で、カソード電極に25kVの電圧を、ソレノイドに1kV以上の電圧をそれぞれ印加し、領域1、2、3に電子線をそれぞれ4回照射し、黒色領域を得た(照射時間は20分)。
A solenoid is provided outside the chamber to create magnetic lines of force parallel to the direction in which the electron beam is irradiated. After the chamber was sealed, the pressure in the chamber was reduced to a substantially vacuum state, and argon gas was supplied into the chamber. Next, the solenoid was energized to generate magnetic lines of force, and the pressure of the argon gas was maintained at a predetermined pressure. In this state, a voltage of 25 kV was applied to the cathode electrode, and a voltage of 1 kV or more was applied to the solenoid, and the electron beam was irradiated to each of the
次いで、図1に示す領域4よりも下側の領域をアルミナ製のマスクで被覆し、上述したように、チャンバ内に基材を配置した。そして、上述した手順と同じ手順でカソード電極およびソレノイドに電圧を印加した。照射条件は、カソード電極に30kVの電圧を、ソレノイドに1kV以上の電圧をそれぞれ印加し、領域4に電子線を4回照射し、黒色領域を得た(照射時間は20分)。
The area below
さらに、図1に示す領域5以外をアルミナ製のマスクで被覆し、上述したように、チャンバ内に基材を配置した。そして、上述した手順と同じ手順でカソード電極およびソレノイドに電圧を印加した。照射条件は、カソード電極に20kVの電圧を、ソレノイドに1kV以上の電圧をそれぞれ印加し、領域5に電子線を4回照射した(照射時間は20分)。その後、カソード電極に25kVの電圧を、ソレノイドに1kV以上の電圧をそれぞれ印加し、領域5に電子線を4回照射し、黒色領域を得た(照射時間は20分)。
Furthermore, areas other than the
電子線照射後の図1に示す基材の断面を走査型電子顕微鏡(SEM)で観察したところ、黒色領域の厚みは約0.8μmであった。 When the cross section of the substrate shown in FIG. 1 after electron beam irradiation was observed with a scanning electron microscope (SEM), the thickness of the black region was about 0.8 μm.
図1に示す領域1~5の波長域360nm以上740nm以下における10nm間隔毎の波長に対する反射率R(λ)を測定した。独立変数となる波長のサンプル数は39であり、自由度は38とした。
The reflectance R(λ) was measured for wavelengths at intervals of 10 nm in the wavelength range of 360 nm to 740 nm in
反射率R(λ)は、分光測色計(コニカミノルタ(株)製、CM-2600d)を用い、測定条件は、光源をCIE標準光源D65、視野角を2°に設定した。測定結果を図2に示す。図2に示すように、領域1~5のいずれも、反射率R(740)は、反射率R(360)よりも大きいことがわかる。 The reflectance R(λ) was measured using a spectrophotometer (CM-2600d, manufactured by Konica Minolta, Inc.) under the measurement conditions of a CIE standard light source D65 and a viewing angle of 2°. The measurement results are shown in FIG. As shown in FIG. 2, it can be seen that the reflectance R(740) is greater than the reflectance R(360) in all of regions 1-5.
各領域毎の波長域360nm以上740nm以下における10nm間隔毎の波長と、反射率R(λ)との関係を対数近似して得られる曲線の傾き、相関係数、有意水準0.1%による検定結果およびR(λ+10)-R(λ)の最小値を表1に示す。 The slope of the curve obtained by logarithmic approximation of the relationship between the wavelength at intervals of 10 nm in the wavelength range of 360 nm or more and 740 nm or less in each region and the reflectance R (λ), the correlation coefficient, and the test by the significance level of 0.1% Table 1 shows the results and the minimum value of R(λ+10)-R(λ).
さらに、領域1~5のそれぞれについて、明度指数L*、クロマティクネス指数a*およびクロマティクネス指数b*を測定した。領域2および33に対しては、領域1に対する色差(ΔE*ab)を算出した。測定は、JIS Z 8722:2009に準拠して行った。具体的には、分光測色計(コニカミノルタ(株)製、CM-2600d)を用い、測定条件としては、光源をCIE標準光源D65、視野角を2°に設定して行った。明度指数L*は、0に近いほど黒色を示し、100に近いほど白色を示す。
Furthermore, the lightness index L*, the chromaticness index a*, and the chromaticness index b* were measured for each of the
クロマティクネス指数a*およびクロマティクネス指数b*は彩度を示し、0は無彩色を示す。結果を表1に示す。表1に記載の白色部は、電子線照射前の基材の任意の2カ所について、測定した結果である。 The chromaticness index a* and the chromaticness index b* indicate saturation, and 0 indicates achromatic color. Table 1 shows the results. The white portion shown in Table 1 is the result of measuring two arbitrary points on the substrate before electron beam irradiation.
表1に示す結果から明らかなように、領域1~4の反射率R(λ)の変動は小さいため、相関係数は、いずれも0.94以上と高い。その結果、反射率R(λ)の変動が大きい領域5よりも色むらが抑制されている。領域1~4のR(λ+10)-R(λ)もー0.1%以上である。そのため、R(λ+10)-R(λ)が小さい領域5よりも良好である。
As is clear from the results shown in Table 1, since the reflectances R(λ) of the
さらに、表1に示すように、領域2および3の領域は、領域1に対する、色差(ΔE*ab)が3以下と小さい。そのため、色むらが抑制され、商品価値が向上していることがわかる。
Furthermore, as shown in Table 1, the
別途、Er2O3、CeO2、Er3Al5O12(EAG)およびCe3Al5O12(CAG)をそれぞれ主成分とする白色のセラミックスからなる円盤状の基材を準備し、上述した方法と同じ方法で、領域1~5に電子線を照射し、黒色領域を得た。
Separately, disc-shaped substrates made of white ceramics containing Er 2 O 3 , CeO 2 , Er 3 Al 5 O 12 (EAG) and Ce 3 Al 5 O 12 (CAG) as main components were prepared.
波長域360nm~740nmにおける10nm間隔毎の波長と、領域1~4に対応する黒色領域の反射率R(λ)との関係を、対数近似して得られる曲線の相関係数Rは、いずれも0.94以上であり、R(740)>R(550)>R(360)の関係を満たしていた。領域1~4に対応する黒色領域のR(λ+10)-R(λ)は0.1%以上であった。
The correlation coefficient R of the curve obtained by logarithmically approximating the relationship between the wavelengths at intervals of 10 nm in the wavelength range of 360 nm to 740 nm and the reflectance R (λ) of the black region corresponding to the
一実施形態に係る半導体製造装置用部材は、可視光領域で反射率R(λ)がほぼ右上がりであり、視認性に優れ剥離しにくい黒色領域を有しており、例えば、プラズマ処理装置用の黒色部品やマーカー(例えば、サセプタマーク)などとして使用される。 A member for a semiconductor manufacturing apparatus according to one embodiment has a reflectance R (λ) that is substantially upward to the right in the visible light region, and has a black region that is highly visible and difficult to peel off. black parts and markers (for example, susceptor marks).
Claims (11)
前記黒色領域は、酸素の組成が化学量論組成よりも小さい希土類酸化物を主成分とし、
波長域360nm~740nmにおける10nm間隔毎の波長と、前記黒色領域の反射率R(λ)(但し、λは、前記波長域内の波長(nm))との関係を、対数近似して得られる曲線の相関係数が、0.94以上である、
半導体製造装置用部材。 A substrate having a black region on the surface,
The black region is mainly composed of a rare earth oxide having an oxygen composition smaller than the stoichiometric composition,
A curve obtained by logarithmically approximating the relationship between the wavelength at intervals of 10 nm in the wavelength range of 360 nm to 740 nm and the reflectance R (λ) of the black region (where λ is the wavelength (nm) in the wavelength range). The correlation coefficient of is 0.94 or more,
Components for semiconductor manufacturing equipment.
半導体製造装置用部材。 A base material having a black region on the surface, the black region mainly comprising a rare earth oxide having an oxygen composition smaller than the stoichiometric composition, and reflecting the black region at intervals of 10 nm in a wavelength range of 360 nm to 740 nm. When the ratio is R (λ) (where λ is the wavelength (nm) in the wavelength range), the relationship R (740)>R (550)>R (360) is satisfied, and R (λ+10)- R (λ) is -0.1% or more,
Components for semiconductor manufacturing equipment.
前記基材の表面に、減圧雰囲気または還元雰囲気にて電子線またはレーザ光線を照射して前記黒色領域を形成する、
半導体製造装置用部材の製造方法。 A method for manufacturing a member for a semiconductor manufacturing apparatus according to any one of claims 1 to 10,
irradiating the surface of the base material with an electron beam or a laser beam in a reduced pressure atmosphere or a reducing atmosphere to form the black region;
A method for manufacturing a member for semiconductor manufacturing equipment.
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