JP2003171189A

JP2003171189A - 表面凹凸化したセラミックス部材及びその製造方法

Info

Publication number: JP2003171189A
Application number: JP2001369736A
Authority: JP
Inventors: Masahiko Ichijima; 雅彦市島; Takashi Suzuki; 崇鈴木; Shunzo Shimai; 駿蔵島井; Fumio Tokutake; 文夫徳岳; Toyokazu Matsuyama; 豊和松山
Original assignee: Toshiba Ceramics Co Ltd
Current assignee: Coorstek KK
Priority date: 2001-12-04
Filing date: 2001-12-04
Publication date: 2003-06-17

Abstract

(57)【要約】【課題】ガス放出性が抑制されながら、優れた耐プラ
ズマ性を呈し、かつ表面に付着・堆積する異種物に対し
てアンカー効果などを呈する凹凸化したセラミックス部
材、及びその製造方法の提供。【解決手段】セラミックス部材の発明は、純度が９５
重量％以上で、平均粒子径１０〜７０μｍの緻密質セラ
ミックスを基材とし、表面層が破砕層（マイクロクラッ
ク）を含まず、かつ部分的に粒子が脱落したような凹凸
構造となっていることを特徴とする。このような部材
は、純度が９５重量％以上で、平均粒径１０〜７０μｍ
の緻密質セラミックス基材の表面を、酸性エッチング液
中で侵食処理し、セラミックス加工面の破砕層を除去す
ることによって得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、表面層の形態を凹
凸状に制御したセラミックス部材およびその製造方法に
係り、さらに詳しくは異種物質が付着・接着し易い微細
孔を含む凹凸構造を表面に有する緻密質なセラミックス
部材、およびその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】たとえば半導体デバイスの製造プロセス
のうち、ＰＶＤやＣＶＤのような成膜工程、あるいは腐
食性ガスを使用するエッチング工程で、一般的に、微細
加工の工程が採られている。そして、製造プロセスに占
める微細加工の割合は、半導体デバイスの加工度の微細
化、複雑化に伴って増加傾向にある。なお、上記成膜工
程やエッチング工程などは、真空あるいはプラズマ雰囲
気、高温というような厳しい条件で行われるため、プラ
ズマに曝される処理容器としては、耐食性を有するセラ
ミックス材料が使用されている。

【０００３】図３は、ヘリコン波プラズマエッチング装
置の概略構成を示す断面図である。図３において、１は
エッチングガス供給口２および真空排気口３を有するエ
ッチング処理室であり、その処理室１の外周部には、ア
ンテナ４、電磁石５および永久磁石６が設置されてい
る。また、前記処理室１内には、被処理体となる半導体
ウエハー７を支持する下部電極８が配置されている。さ
らに、前記アンテナ４は、第１のマッチングネットワー
ク９を介して第１の高周波電源１０に接続し、下部電極
８は、第２のマッチングネットワーク１１を介して第２
の高周波電源１２に接続している。

【０００４】そして、このエッチング装置によるエッチ
ング加工は、次のように行われる。すなわち、下部電極
８面に半導体ウエハー７をセットし、エッチング処理室
１内を真空化した後に、エッチングガス供給口２からエ
ッチングガスを供給する。その後、アンテナ４および下
部電極８に、対応するマッチングネットワーク９，１１
を介して第１の高周波電源１０，１２から、たとえば周
波数１３．５６ＭＨｚの高周波電流を流す。一方、電磁
石５に所要の電流を流して磁界を発生させることによ
り、エッチング処理室１内に高密度のプラズマを発生さ
せる。そして、このプラズマエネルギーによって、エッ
チングガスを原子状態に分解し、半導体ウエハー７面に
形成された膜のエッチング加工が行われる。

【０００５】ところで、この種の製造装置では、エッチ
ングガスとして、たとえば四塩化炭素（ＣＣｌ_４）、塩
化ホウ素（ＢＣｌ_３）などの塩素系ガス、もしくはフッ
化炭素（ＣＦ_４，Ｃ_４Ｆ_８）、フッ化窒素（ＮＦ_３）、
フッ化硫黄（ＳＦ_６）などのフッ素系ガスを使用する。
したがって、エッチング処理室１の内壁面など、腐食性
ガス雰囲気下でプラズマに曝される構成部材は、耐プラ
ズマ性が要求される。

【０００６】上記耐プラズマ性を要求される構成部材と
して、たとえば周期律表第２Ａ族，第３Ａ族のうち少な
くとも１種の元素を含む化合物を主体とし、表面粗さ
（Ｒａ）１μｍ以下、気孔率３％以下のセラミックス焼
結体（特開平１０−４５４６１号公報）が知られてい
る。また、プラズマに曝される表面を気孔率が３％以下
のイットリウムアルミニウムガーネット焼結体で形成す
るとともに、表面を中心線平均粗さ（Ｒａ）１μｍ以下
としたセラミックス焼結体（特開平１０−２３６８７１
号公報）が提案されている。

【０００７】なお、耐プラズマ性部材は、使用箇所が真
空系、高温度下などであるため、雰囲気に悪影響を与え
ないことなども重要で、たとえばガス放出性などは不具
合に作用する。ここで、ガスの吸着は、部材表面におけ
るガス分子の吸着であり、また、ガス吸着量は、表面積
に比例するので、ガス放出性を考慮すると、平坦面状態
が望ましいことになる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記プラズ
マエネルギーを利用する成膜手段やエッチング手段にお
いては、次のような問題がある。たとえば成膜過程で、
被成膜面だけでなく、プラズマに曝される処理室内壁面
や被成膜基体を支持する支持体面などにも、成膜成分粒
子が付随的に付着・堆積して成膜する。そして、これら
処理室内壁面や支持体面などに付着・堆積した成膜成分
の一部が、前記付着面から剥離ないし離脱して、小さな
粒子（パーティクル）が被成膜面に付着する現象があ
る。

【０００９】ここで、処理室内壁面などから離脱した小
さな粒子（パーティクル）の再付着は、たとえば形成中
の回路パターンなど成膜の遮断や品質低下などとなっ
て、成膜製品の信頼性ないし歩留まり低下を招来する。
このパーティクル離脱防止能を付与するため、通常、プ
ロセスごとに、あるいは定期的に、プラズマ利用のドラ
イクリーニング、もしくはチャンバーメンテナンスによ
って、チャンバー内に堆積した膜を除去している。

【００１０】また、処理室内壁面などを構成する耐プラ
ズマ性部材の表面を粗面化する手段も提案されている
（特開２０００−１９１３７０号公報）。すなわち、サ
ンドブラスト処理（以下、ブラスと処理と言う）や研磨
加工によって、表面粗さ（Ｒａ）が１μｍを超えるよう
に表面を粗面化し、付着・堆積する膜との物理的な結合
を強めて剥離し難くする（アンカー効果の付与）手段が
知られている。

【００１１】しかしながら、上記ドライクリーニング処
理などの場合は、クリーニング操作の繰り返しで、プラ
ズマに曝される面が順次エッチングされる。また、クリ
ーニング回数が増えるに従って、破砕層（マイクロクラ
ック）が広がる傾向があって、表面堆積膜だけでなく、
セラミックス部材の一部も剥離してパーティクル問題を
助長する恐れがある。

【００１２】一方、ブラスト処理などによる粗面化手段
では、ガス放出性の問題を抱えるだけでなく、充分なア
ンカー効果を付与できず、依然としてパーティクル離脱
の問題が残されている。すなわち、上記粗面化手段によ
る粗面は、溝状もしくは波状の表面積が大幅に拡大化す
る凹凸面であり、外側に向かって広開する形状（断面Ｖ
字形）を呈している。したがって、アンカー効果を示す
とはいえ、そのアンカー効果が不十分であり、パーティ
クル離脱防止機能の向上・改善が望まれている。

【００１３】また、ブラスト処理などの場合は、セラミ
ックス部材の機械的な強度低下、耐プラズマ性の低下を
招来する。この機械的な強度低下は、特に、加熱を伴う
ＣＶＤプロセスにおいて、成膜時の熱応力による破損な
どの問題を提起する。一方、耐プラズマ性については、
鏡面加工などによって、表面の微細な傷を除去する手段
を採っているが、セラミックス部材の形状に制約され
る。すなわち、平面状のセラミックス部材は、鏡面加工
など施し易いが、三次元的な複雑な形状の場合、微細な
傷の全面的な除去は、事実上至難と言える。

【００１４】なお、エッチンクプロセスにおいても、チ
ャンバー内で、プラズマに直接曝される領域以外の部位
では、プラズマとの反応で生じる反応生成物が堆積す
る。したがって、パーティクル発生・離脱に伴う不都合
を回避するため、定期的なチャンバー内クリーニングな
どが行われる。

【００１５】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
で、ガス放出性が抑制・防止しながら、一方では、優れ
た耐プラズマ性を呈し、かつ表面に付着・堆積する異種
物に対してアンカー効果を呈する表面が凹凸化したセラ
ミックス部材、及びその製造方法の提供を目的とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、純度
が９５重量％以上で、平均粒径１０〜７０μｍの緻密質
セラミックスを基材とし、前記平均粒径の５倍以内の表
面層が破砕層（マイクロクラック）を含まず、かつ部分
的に粒子が脱落したように見える凹凸構造となっている
ことを特徴とする表面凹凸化したセラミックス部材であ
る。

【００１７】請求項２の発明は、請求項１記載の表面凹
凸化したセラミックス部材において、緻密質セラミック
ス基材が純度９９重量％以上であること特徴とする。

【００１８】請求項３の発明は、請求項１もしくは請求
項２記載の表面凹凸化したセラミックス部材において、
緻密質セラミックス基材がアルミナ、イットリウムアル
ミニウムガーネット、窒化アルミニウム、イットリア、
ジルコニアの１種以上で構成されていること特徴とす
る。

【００１９】請求項４の発明は、純度が９５重量％以上
で、平均粒径１０〜７０μｍの緻密質セラミックス基材
の表面を、酸性エッチング液中で侵食処理し、セラミッ
クス加工面の破砕層（マイクロクラック）を除去する一
方、部分的に粒子が脱落したように見える凹凸構造化す
ることを特徴とする表面凹凸化したセラミックス部材の
製造方法である。

【００２０】請求項５の発明は、請求項４記載の表面凹
凸化したセラミックス部材の製造方法において、酸性エ
ッチング液が硫酸もしくはリン酸を含む水溶液であるこ
とを特徴とする。

【００２１】請求項６の発明は、請求項４もしくは請求
項５記載の表面凹凸化したセラミックス部材の製造方法
において、エッチング処理によってビッカース硬度を少
なくとも５％向上させることを特徴とする。

【００２２】請求項１ないし６の発明は、次のような考
察及び知見に基づいてなされたものである。

【００２３】第１に、多結晶セラミックス（焼結体）
は、粒子同士が粒界を介して接合・一体化した微細構造
をなしており、一般的に、結晶粒子（内部）に較べて、
結晶粒子間に偏析する不純物の存在量が多い粒界部の方
が侵食され易い。しかしながら、その理由・作用は明確
でないが、焼結体の構成成分の純度が、９５重量％以
上、より好ましくは９９重量％以上で、かつ焼結体の平
均粒径が１０〜７０μｍの場合、酸性エッチング液によ
る粒子自体の侵食速度と粒子間（粒界）の侵食速度との
差が小さくなって、ほとんど同時的な侵食が進行する。

【００２４】そして、表面層（平均粒径の５倍以内）
は、深さ方向に径大部がある平均的粒子サイズオーダー
の微細孔を含む凹凸構造、換言すると、部分的に粒子が
脱落したように見える凹凸構造に侵食される一方、ビッ
カース硬度も向上する。なお、粒子が脱落したような形
状とは、エッチング後の形状がそのように見えると言う
だけであり、実際に、粒子が欠落するのは、主に粒界と
粒子そのものが同時にエッチングされることによる。ま
た、この酸性エッチング処理において、表面に形成され
ていたマイクロクラックが除去される。なお、上記平均
粒径は、１０〜７０μｍの範囲内であるが、好ましくは
１０〜５０μｍ、より好ましくは１０〜４５μｍであ
り、材質としては、透光性アルミナセラミックスが好ま
しい。

【００２５】第２に、上記侵食は、結晶粒子自体及び結
晶粒子粒界の差別なく、ほぼ同時に行われる。そして、
表面層における深さ方向に径大部を有する凹凸構造化の
侵食、換言すると、表面層の部分的に粒子が脱落したよ
うに見える形状凹凸化は、焼結体自体の平均粒径を考慮
して、酸性エッチング液の温度を設定することで適切に
行われる。つまり、一般的には、焼結体の材質及び平均
粒子径に拘わらず、硫酸もしくはリン酸を含む常温の酸
性エッチング液、あるいは加熱した酸性エッチング液で
行われる。

【００２６】ここで、平均粒径１０〜２０μｍ程度の場
合は、硫酸系エッチング液もしくは常温ないし低温のリ
ン酸系エッチング液を、また、平均粒径２０〜７０μｍ
程度の場合は、１００〜２３０℃に加熱された硫酸系エ
ッチング液もしくは５０〜１２０℃に加熱されたリン酸
系エッチング液を用いることが望ましい。なお、凹凸構
造化及び破砕層除去の侵食は、多結晶セラミックス（焼
結体）を構成する平均粒径の５倍以内である。また、表
面層の凹凸構造を成す部分的に粒子が脱落したような形
状は、一般的に、深さ方向側に径大部が存在し得る構造
であり、先端側同士が連接する形態を採って投錨形の場
合もある。

【００２７】第３に、上記セラミックス焼結体の深さ方
向に径大部がある凹凸構造は、実質的に、表面層のみで
あり、基体部が緻密で、ガス吸着作用ないしガス放出作
用もほとんど無視できる。したがって、前記ビッカース
硬度の改善・向上などと相俟って、たとえば真空系の構
成材料、あるいは凹凸構造面（アンカー効果）を被接合
面とする複合体（積層体）用の基材、バイオ部材用の基
材などとして有効である。

【００２８】第４に、セラミックス焼結体のプラズマに
よるエッチングの形態は、表面の破砕層（マイクロクラ
ック）を中心として選択的に行われる傾向がある。つま
り、セラミックス燒結体部材表面は、プラズマに曝され
ると徐々にエッチングされるが、このとき、先ず、表面
に形成されているマイクロクラックが選択的に行われ
る。そして、このマイクロクラックは、クリーニング回
数の増加に伴って広がり、パーティクル問題を助長す
る。したがって、セラミックス燒結体表面の加工による
マイクロクラック層の排除が耐久性の点で重視される。

【００２９】請求項１ないし６の発明において、緻密質
セラミックス（基材）は、たとえばアルミナ、アルミナ
−シリカ系、イットリウムアルミニウムガーネット系、
窒化アルミニウム系、窒化ケイ素系、イットリア系、ジ
ルコニア系などを、用途に応じて適宜選択する。ここ
で、耐プラズマ性を要求される部材の場合は、アルミナ
系、イットリウムアルミニウムガーネット系、イットリ
ア系が、耐熱性を要求される構成部材や複合形（積層
形）構成部材の場合は、窒化アルミニウム系、窒化ケイ
素系、ジルコニア系が、生体部材などに関しては、アル
ミナ、ジルコニア、アルミナ−ジルコニア、リン酸カル
シウム系セラミックスなどがそれぞれ挙げられる。な
お、これらの緻密質なセラミックス基材は、純度９５重
量％以上、好ましくは９９重量％以上である。特に、透
光性アルミナの場合は、純度９９．９重量％以上、平均
粒径１０〜５０μｍ、エッチングによる凹凸深さが、前
記平均粒径の１〜３倍が好ましい。

【００３０】請求項４ないし６の発明において、表面を
酸性エッチング液中で侵食処理し、深さ方向に径大部が
ある凹凸構造化するセラミックス基材は、その純度が９
５質量％以上であるだけでなく、平均粒径が１０〜７０
μｍの緻密質なセラミックスが選ばれる。つまり、純度
が９５重量％以上、より好ましくは９９重量％以上で、
平均粒径が１０〜７０μｍ、好ましくは１０〜５０μ
ｍ、より好ましくは１０〜４５μｍの緻密質なセラミッ
クスを基材（素材）としないと、表面を酸性エッチング
液中で侵食処理したとき、所要の破砕層の除去及び部分
的に粒子が脱落したように見える凹凸構造化することが
できない。なお、部分的に粒子が脱落しているように見
える凹凸構造化は、平均粒子径の０．５〜１０倍径程度
が好ましく、さらに、好ましくは１．０〜５倍径程度で
ある。

【００３１】請求項４ないし６の発明において、エッチ
ング処理に当たって、要すれば酸性エッチング液温度を
加熱、及び／または酸性エッチング液に０．２ＭＰａ以
上の圧力を加えることによって、前記表面層の部粉的な
粒子の脱落状の凹凸構造を維持する一方、加工表面の破
砕層（マイクロクラック）を除去する侵食処理が、より
容易ないし確実に進行し、歩留まりよく、かつ量産的に
表面凹凸化したセラミックス部材を提供できる。ここ
で、酸性エッチング液としては、一般的に、硫酸もしく
は燐酸を含む水溶液である。なお、酸性エッチング液の
加熱温度の上限は、硫酸などの熱分解が起こらない範囲
内に設定される。

【００３２】請求項４ないし６の発明において、酸性エ
ッチング液で侵食処理を施して、凹凸構造化した表面層
のマイクロクラックを除去したセラミックス部材につ
き、そのセラミックスの融点の２／３℃以上の温度で加
熱処理することにより、表面の凹凸構造を形成する微細
孔が、よりスムースな連接状態に整形される。すなわ
ち、酸性エッチングの侵食によって形成された粒子の脱
落状凹凸構造の尖った部分などが、再結晶化によって整
形され、異種粒子もしくは接合剤などが進入・担持され
易くなり、すぐれた付着性ないしアンカー効果を呈する
ようになる。

【００３３】請求項１ないし３の発明では、セラミック
ス基材（基質）部が緻密で、かつ表面層が部分的に粒子
が脱落したように見える凹凸構造を有するするととも
に、表面にマイクロクラックが実質的に存在しない形態
を採っている。つまり、表面層は、単純な一方向性の孔
でなく、複雑な曲路をなす投錨的な孔を有する構成を採
っており、この表面層に一旦付着した粒子類などは、前
記投錨的な作用・効果に伴って、容易に離脱・飛散しな
い状態が維持される。また、表面のマイクロクラックな
どのダメージ層が除去されているため、プラズマによる
選択的なエッチングが抑制され、耐プラズマ性自体の向
上が図られるだけでなく、機械的強度の低下も回避され
る。

【００３４】したがって、たとえば蒸着やスパツタリン
グなどの手段において、処理室内壁面などに付着・堆積
した成膜成分膜の部分的な離脱・飛散に起因する不都合
・不具合を回避できる。また、ガス放出性も抑制されて
いるので、メンテナンスなどの点でも有利に、かつ歩留
まりよく、信頼性の高い加工品へ加工できる。

【００３５】請求項４ないし６の発明では、付着・堆積
した成膜成分膜の部分的な離脱・飛散に起因する不都合
・不具合を回避できるだけでなく、ガス放出性も抑制さ
れて、信頼性の高い加工品への加工が可能なセラミック
ス部材を歩留まりよく、かつ量産的に提供できる。しか
も、最終的な製品は、少なくとも５％、基材の材質やエ
ッチング条件によっては、１０％以上、さらには２０％
以上のビッカース硬度の向上が期待できる。

【００３６】なお、本発明に係るセラミックス部材にお
いて、表面層が凹凸化（程度によっては多孔質化ともい
えるが）されているとは言え、その骨格部は、基材と同
じく緻密なものであり、強度や耐食性などは、他の手段
で形成した多孔質体に較べ優れている。特に、純度９
９．９重量％以上、平均粒子径も１０〜５０μｍ、平均
粒径１〜３倍程度表面をエッチングし、マイクロクラッ
クを除去した透光性アルミナは、強度的に優れ、アンカ
ー効果も大で、堆積膜の剥離などもなく、半導体処理用
として非常に好ましい。

【００３７】

【発明の実施形態】以下、断面構造の概略を示す電子顕
微鏡写真を参照して実施例を説明する。

【００３８】先ず、純度純度９９．９重量％、平均粒径
２５μｍのアルミナセラミックス板（アルミナ焼結体）
を複数枚用意し、それぞれグラインダー処理によって表
面加工を行った。このグラインダー処理したアルミナセ
ラミックス板の１枚を切断し、その断面を電子顕微鏡写
真（ＥＰＭＡ）で撮像したところ図１（ａ）に示す如
く、表面が微細な破砕層で形成されていた。また、前記
グラインダー処理したアルミナセラミックス板につい
て、ＳｉＣ粒子によるサンドブラストで表面加工処理を
施した後に切断し、その断面を電子顕微鏡写真で撮像し
たとこる図１（ｂ）に示す如く、表面は、破砕層が大き
く拡大していることが確認された。

【００３９】さらに、前記グラインダー処理したアルミ
ナセラミックス板について、約３ＭＰａ（３０ａｔｍ）
の加圧下、２３０℃に加熱・保持された濃度２５重量％
の硫酸水溶液中に１６時間浸漬し、表面をエッチング加
工した後に切断し、その断面を電子顕微鏡写真で撮像し
たとこる図１（ｃ）に示す如く、表面は、破砕層が除去
された微細な凹凸構造であった。すなわち、表面は微細
な凹凸構造を有する一方、破砕層（マイクロクラック）
が除かれた良好なエッチング状態が確認された。

【００４０】上記アルミナセラミックス板の代わりに、
平均粒径２０μｍもしくは６０μｍの透光性アルミナセ
ラミックス板（アルミナ焼結体）に対して、グラインダ
ー処理した後、約３ＭＰａ（３０ａｔｍ）の加圧下、２
３０℃に加熱・保持された濃度２５重量％の硫酸水溶液
中に１６時間浸漬し、表面をエッチング加工した。この
エッチング加工後に、各アルミナセラミックス板を切断
し、その断面を撮像した電子顕微鏡写真（ＥＰＭＡ）か
ら模式化したものを図２（ａ），（ｂ）に示す。図２
（ａ）は、平均粒径２０μｍの透光性アルミナセラミッ
クス板の場合を、また、図２（ｂ）は平均粒径６０μｍ
の透光性アルミナセラミックス板の場合をそれぞれ示
す。

【００４１】次に、より具体的な例を説明する。ここで
は、平均粒径１０μｍ未満（比較例１）、平均粒径１０
〜２０μｍ（実施例１）、平均粒径２０〜７０μｍ（実
施例２）、平均粒径７０μｍ超え（比較例２）のアルミ
ナセラミックス板をそれぞれ用意する。なお、アルミナ
セラミックス板は、いずれも純度９５重量％であり、ま
た、ビッカース硬度は、比較例１の場合８１５、実施例
１の場合８０２、実施例２の場合７８０、比較例２の場
合７３５であった。一方、濃度２５重量％の硫酸水溶
液、及び濃度９６重量％のリン酸水溶液を酸性エッチン
グ液として用意する。

【００４２】次いで、各アルミナセラミックス板を、常
温（２５℃）もしくは加熱（硫酸水溶液の場合は２００
℃、リン酸水溶液の場合は１００℃）の酸性エッチング
液中に浸漬し、所定の時間エッチング処理を行った。な
お、このエッチング処理に当たっては、酸性エッチング
液に対して０〜１０ＭＰａの圧力を加え、エッチング液
の維持温度及び加圧力を考慮したエッチング時間を設定
した。

【００４３】上記エッチング処理したアルミナセラミッ
クス板の厚さ方向断面を電子顕微鏡で観察評価したとこ
ろ、各アルミナセラミックス板の表面層（約８０μｍ以
内）状態は、表１に示す如くであった。なお、表中、エ
ッチング状態における◎は良好、○は良、△はやや劣
る、×は不良であり、また、表１には、エッチング処理
後のビッカース硬度を合わせて示した。

【００４４】

【表１】

【００４５】この観察評価において、実施例の場合は、
いずれもエッチングの進行がスムースで、また、エッチ
ング状態も全体的によかった。すなわち、深さ方向に径
大部がある部分的な粒子の脱落状の凹凸構造化が、ほぼ
一様に行われており、また、表面層には、マイクロクラ
ックの残存もほとんど確認できなかった。これに対し
て、比較例１の場合は、いずれも粒界腐食によって表層
が剥離し易い状態を示し、また、比較例２の場合は、エ
ッチングの進行が著しく遅かったり、粒界が選択的に腐
食する傾向が認められるなど、いずれの場合もエッチン
グ状態が悪く、耐プラズマ性及びパーティクルの剥離・
離脱性などに問題があった。

【００４６】上記実施例に係るアルミナセラミックス板
で、プラズマＣＶＤ装置の処理室を構成し、成膜時にお
ける処理室系への影響（ガス放出）、成膜成分粒子の付
着・離脱の状況を評価したところ、正常な操作が可能で
あった。つまり、成膜条件への影響もなく、処理室壁面
などに付随的に付着した成膜成分粒子の離脱・剥離も認
められず、すぐれたアンカー効果を有し、正常な成膜を
持続できることを確認した。また、このアルミナセラミ
ックス板は、表面層のマイクロクラックが除去されてい
ることに伴って、プラズマクリーニング時における選択
的なエッチングなども回避され、耐プラズマ性が助長さ
れるだけでなく、熱応力に対して高い耐性を呈するの
で、割れや破損など機械的な損傷問題も大幅に解消され
た。

【００４７】さらに、上記アルミナセラミックスの凹凸
構造化面に、接着剤層を介して金属板もしくは樹脂板を
張り合わせて複合体化した場合、あるいは前記アルミナ
セラミックスの凹凸構造化面に、融着性を有する樹脂板
を積層一体化した場合も強固な一体性を示した。つま
り、アルミナセラミックスの凹凸構造化面は、複合体な
いし積層体の製造に当たって、すぐれたアンカー効果を
呈することが確認された。

【００４８】上記実施例において、アルミナセラミック
ス板の代りに、純度９５重量％、平均粒径１５μｍのイ
ットリウムアルミニウムガーネット板を、２３０℃の温
度に維持した硫酸濃度２５重量％の硫酸水溶液中に浸漬
し、３時間エッチング処理を行った。この場合も、実施
例１の場合と同様の使用態様において、同様の作用・効
果が認められた。たとえば前記凹凸構造化面に、接着剤
層を介して金属板もしくは樹脂板を張り合わせて複合体
化した場合、あるいは前記アルミナセラミックスの凹凸
構造化面に、融着性を有する酸化物やフッ化物層層など
を設け、積層一体化した場合も強固な一体性を示した。

【００４９】本発明は、上記実施例に限定されるもので
なく、発明の趣旨を逸脱しない範囲でいろいろの変形を
採ることができる。たとえば緻密なセラミックス基材
が、イットリア焼結体、ジルコニア焼結体、窒化ケイ素
焼結体、窒化アルミニウム焼結体、ジルコニア燒結体、
リン酸カルシウム系燒結体（リン酸三カルシウム、リン
酸四カルシウム、ハイドロキシアパタイトなど）などの
場合も同様の作用・効果が得られる。また、その使用例
も幅広い用途が挙げられる。たとえば緻密なセラミック
ス基材の表面層をしっかりとした凹凸構造（多孔質）化
することにより、人工骨など生体用部材として使用でき
る。

【００５０】

【発明の効果】請求項１ないし３の発明によれば、基材
（基質）部が緻密で、表面層は、部分的に粒子が脱落し
たように見える凹凸構造を形成する構造を採る一方、マ
イクロクラックがない状態となっている。つまり、表面
層は、複雑な曲路をなす投錨的な孔を有する構成を採っ
ており、この表面層に一旦付着した粒子類などは、前記
投錨的な作用・効果に伴って、すぐれたアンカー効果を
呈する。したがって、付着する粒子や形成する膜の離脱
・剥離などの不都合・不具合が全面的に回避・解消され
る。

【００５１】また、ガス放出性も抑制されているので、
たとえば蒸着やスパツタリングの処理室内壁面などの構
成部材としての使用で、歩留まりよく、信頼性の高い加
工が可能となる。さらに、プラズマエッチングの起点と
なるマイクロクラックが、基材の表面層から除去されて
いることに伴って、耐プラズマ性が助長されるし、マイ
クロクラックの影響も回避されるので、熱応力の問題も
抑制され、機械的な耐久性の高い構成部材が提供される
ことになる。

【００５２】請求項４ないし６の発明によれば、すぐれ
たアンカー効果及び耐熱応力性を有するだけでなく、ガ
ス放出性も抑制されて、信頼性の高い加工が可能なセラ
ミックス構造部材を歩留まりよく、かつ量産的に提供す
ることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ），（ｂ）は異なる比較例に係わるアルミ
ナセラミックス板の断面構造を示す顕微鏡写真、（ｃ）
は実施例に係わるアルミナセラミックス板の断面構造を
示す顕微鏡写真。

【図２】（ａ），（ｂ）は実施例に係わる平均粒径の異
なるアルミナセラミックス板表面の断面構造をそれぞれ
模式的に示す断面図。

【図３】プラズマエッチング装置の概略構成例を示す断
面図。

【符号の説明】

１……エッチング処理室２……エッチングガス供給口３……真空排気口４……アンテナ５……電磁石６……永久磁石７……半導体ウエハー８……下部電極９、１１……マッチングネットワーク１０、１２……高周波電源

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者島井駿蔵神奈川県秦野市曽屋30番地東芝セラミックス株式会社秦野事業所開発研究所内 (72)発明者徳岳文夫神奈川県秦野市曽屋30番地東芝セラミックス株式会社秦野事業所開発研究所内 (72)発明者松山豊和神奈川県秦野市曽屋30番地東芝セラミックス株式会社秦野事業所開発研究所内Ｆターム(参考） 4G030 AA12 AA17 AA36 AA51 BA33 CA04 GA32

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】純度が９５重量％以上で、平均粒径１０〜
７０μｍの緻密質セラミックスを基材とし、前記平均粒
径の５倍以内の表面層が破砕層を含まず、かつ部分的に
粒子が脱落したように見える凹凸構造となっていること
を特徴とする表面凹凸化したセラミックス部材。
【請求項２】緻密質セラミックス基材が純度９９重量％
以上であること特徴とする請求項１記載の表面凹凸化し
たセラミックス部材。
【請求項３】緻密質セラミックス基材がアルミナ、イッ
トリウムアルミニウムガーネット、窒化アルミニウム、
イットリア、ジルコニアの１種以上で構成されているこ
と特徴とする請求項１もしくは請求項２記載の表面凹凸
化したセラミックス部材。
【請求項４】純度が９５重量％以上で、平均粒径１０〜
７０μｍの緻密質セラミックス基材の表面を酸性エッチ
ング液中で侵食処理し、セラミックス加工面の破砕層を
除去する一方、部分的に粒子が脱落したように見える凹
凸構造化することを特徴とする表面凹凸化したセラミッ
クス部材の製造方法。
【請求項５】酸性エッチング液が硫酸もしくはリン酸を
含む水溶液であることを特徴とする請求項４記載の表面
凹凸化したセラミックス部材の製造方法。
【請求項６】エッチング処理によってビッカース硬度を
少なくとも５％向上させることを特徴とする請求項４も
しくは請求項５記載の表面凹凸化したセラミックス部材
の製造方法。