JP4429742B2 - Sintered body and manufacturing method thereof - Google Patents
Sintered body and manufacturing method thereof Download PDFInfo
- Publication number
- JP4429742B2 JP4429742B2 JP2004013080A JP2004013080A JP4429742B2 JP 4429742 B2 JP4429742 B2 JP 4429742B2 JP 2004013080 A JP2004013080 A JP 2004013080A JP 2004013080 A JP2004013080 A JP 2004013080A JP 4429742 B2 JP4429742 B2 JP 4429742B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- yttrium
- powder
- volume
- sintered body
- oxide
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Powder Metallurgy (AREA)
- Drying Of Semiconductors (AREA)
Description
本発明は、焼結体及びその製造方法に関し、さらに詳しくは、例えば、ドライエッチング装置やクリーニング装置等の半導体製造装置内の構造部材、エッチング電極、静電チャック用誘電材等に好適に用いられ、フッ素系腐食性ガス、塩素系腐食性ガス等のハロゲン系腐食性ガス及びこれらのプラズマに対して高い耐食性を有すると共に導電性にも優れた焼結体及びその製造方法に関するものである。 The present invention relates to a sintered body and a method for manufacturing the same, and more specifically, for example, is suitably used for a structural member in a semiconductor manufacturing apparatus such as a dry etching apparatus or a cleaning apparatus, an etching electrode, and a dielectric material for an electrostatic chuck. Further, the present invention relates to a sintered body having high corrosion resistance against halogen-based corrosive gases such as fluorine-based corrosive gas and chlorine-based corrosive gas, and plasmas thereof, and excellent conductivity, and a method for producing the same.
従来、IC、LSI、VLSI等の半導体装置の製造ラインにおいては、フッ素系腐食性ガス、塩素系腐食性ガス等のハロゲン系腐食性ガス及びこれらのプラズマを用いる工程があり、なかでもドライエッチング工程やクリーニング工程においては、上記の腐食性ガスやプラズマによる半導体製造装置内の構成部材の腐食が問題となっている。そのため、耐食性部材としては酸化アルミニウム焼結体や酸化イットリウム焼結体等が用いられている(例えば、特許文献1、2参照)。
また、上記のハロゲン系腐食性ガス及びこれらのプラズマを用いる工程においては、例えばエッチング電極等の様な耐食性及び導電性が要求される部材があるが、現状では導電性と耐食性の双方を備えた材料に適切なものがないため、このエッチング電極等を構成するための材料として、耐食性が充分でないシリコンあるいはシリコン系化合物が用いられている(例えば、特許文献3、4参照)。
Further, in the process using the halogen-based corrosive gas and the plasma described above, there are members that require corrosion resistance and conductivity, such as an etching electrode, for example, but at present, both the conductivity and the corrosion resistance are provided. Since there is no suitable material, silicon or a silicon-based compound having insufficient corrosion resistance is used as a material for constituting the etching electrode or the like (see, for example, Patent Documents 3 and 4).
ところで、従来の酸化アルミニウム焼結体や酸化イットリウム焼結体は、耐食性こそ優れているものの、焼結体自体が絶縁性であるから、導電性が要求される部材には用いることができないという問題点があった。
また、従来のシリコンあるいはシリコン系化合物は、ハロゲン系腐食性ガス及びこれらのプラズマに対して耐食性が不十分なものであるから、耐食性部材として用いた場合、消耗が激しく、これらの消耗に伴う部品交換が半導体製造のスループット低下に大きな影響を及ぼしているという問題点があった。
このように、ハロゲン系腐食性ガス及びこれらのプラズマに対する耐食性と導電性を兼ね備えた材料の出現が強く求められているが、このような材料はいまだに提案されていないのが現状である。
By the way, although the conventional aluminum oxide sintered body and yttrium oxide sintered body have excellent corrosion resistance, since the sintered body itself is insulative, it cannot be used for a member requiring electrical conductivity. There was a point.
Further, since conventional silicon or silicon-based compounds have insufficient corrosion resistance against halogen-based corrosive gases and their plasmas, when used as a corrosion-resistant member, consumption is severe, and parts associated with these consumption There was a problem that the exchange had a great influence on the throughput reduction of the semiconductor manufacturing.
Thus, there is a strong demand for the emergence of halogen-based corrosive gases and materials that have both corrosion resistance and conductivity against these plasmas, but such materials have not yet been proposed.
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、ハロゲン系腐食性ガス及びこれらのプラズマに対する耐食性と導電性を兼ね備えた焼結体及びその製造方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and aims to provide a sintered body having both corrosion resistance and conductivity against halogen-based corrosive gases and their plasmas, and a method for producing the same. To do.
本発明者は、既存のセラミックスにおいて最も耐食性に優れる材料の一種である酸化イットリウム系焼結体に着目し、この酸化イットリウム系焼結体のハロゲン系腐食性ガス及びこれらのプラズマに対する耐食性を低下させることなく、優れた導電性を付与するべく鋭意検討した結果、本発明を完成するに至った。 The present inventor pays attention to the yttrium oxide-based sintered body, which is one of the most excellent corrosion resistance materials in the existing ceramics, and reduces the corrosion resistance of the yttrium oxide-based sintered body to the halogen-based corrosive gas and these plasmas. As a result of intensive studies to provide excellent conductivity, the present invention has been completed.
すなわち、本発明の焼結体は、金属イットリウムと、酸化イットリウムとからなり、前記金属イットリウムの含有量を0.5体積%以上かつ10体積%以下としたことを特徴とする。 That is, the sintered body of the present invention is characterized by comprising metal yttrium and yttrium oxide, and the content of the metal yttrium is 0.5 vol% or more and 10 vol% or less .
本発明の他の焼結体は、炭素、窒化イットリウム、炭化イットリウムの群から選択された少なくとも1種と、酸化イットリウムと、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム、酸化珪素の少なくとも1種とからなり、前記炭素、窒化イットリウム、炭化イットリウムの群から選択された少なくとも1種を5体積%以上かつ30体積%以下、前記酸化イットリウムを60体積%以上かつ95体積%以下としたことを特徴とする。Another sintered body of the present invention comprises at least one selected from the group of carbon, yttrium nitride, and yttrium carbide, and yttrium oxide, and at least one of aluminum oxide, zirconium oxide, and silicon oxide. At least one selected from the group consisting of yttrium nitride and yttrium carbide is 5% by volume to 30% by volume, and the yttrium oxide is 60% by volume to 95% by volume.
本発明の焼結体においては、前記金属イットリウムは粒界に偏析していることが好ましい。 In the sintered body of the present invention, the metal yttrium is preferably segregated at grain boundaries.
本発明の焼結体の製造方法は、金属イットリウム粉末と、酸化イットリウム粉末とからなり、前記金属イットリウム粉末の含有量を0.5体積%以上かつ10体積%以下とした混合粉を成形して成形体とし、この成形体を焼成することを特徴とする。 The method for producing a sintered body of the present invention comprises forming a mixed powder comprising a metal yttrium powder and an yttrium oxide powder, wherein the content of the metal yttrium powder is 0.5 volume% or more and 10 volume% or less. A molded body is formed, and the molded body is fired.
本発明の焼結体の他の製造方法は、金属イットリウム粉末と、酸化イットリウム粉末とからなり、前記金属イットリウム粉末の含有量を0.5体積%以上かつ10体積%以下とした混合粉を型に充填し、この混合粉を加熱及び加圧することを特徴とする。 Another method for producing the sintered body of the present invention is a mixed powder comprising metal yttrium powder and yttrium oxide powder, wherein the content of the metal yttrium powder is 0.5 volume% or more and 10 volume% or less. The mixed powder is heated and pressurized.
本発明の焼結体のさらに他の製造方法は、炭素粉末、窒化イットリウム粉末、炭化イットリウム粉末の群から選択された少なくとも1種と、酸化イットリウム粉末と、酸化アルミニウム粉末、酸化ジルコニウム粉末、酸化珪素粉末の少なくとも1種とからなり、前記炭素粉末、窒化イットリウム粉末、炭化イットリウム粉末の群から選択された少なくとも1種を5体積%以上かつ30体積%以下、前記酸化イットリウム粉末を60体積%以上かつ95体積%以下とした混合粉を、成形して成形体とし、この成形体を焼成することを特徴とする。Still another method for producing the sintered body of the present invention includes at least one selected from the group consisting of carbon powder, yttrium nitride powder, and yttrium carbide powder, yttrium oxide powder, aluminum oxide powder, zirconium oxide powder, and silicon oxide. And at least one selected from the group consisting of the carbon powder, the yttrium nitride powder, and the yttrium carbide powder, 5 vol% or more and 30 vol% or less, and the yttrium oxide powder is 60 vol% or more. The mixed powder having a volume of 95% by volume or less is molded to form a molded body, and the molded body is fired.
本発明の焼結体のさらに他の製造方法は、炭素粉末、窒化イットリウム粉末、炭化イットリウム粉末の群から選択された少なくとも1種と、酸化イットリウム粉末と、酸化アルミニウム粉末、酸化ジルコニウム粉末、酸化珪素粉末の少なくとも1種とからなり、前記炭素粉末、窒化イットリウム粉末、炭化イットリウム粉末の群から選択された少なくとも1種を5体積%以上かつ30体積%以下、前記酸化イットリウム粉末を60体積%以上かつ95体積%以下とした混合粉を、型に充填し、この混合粉を加熱及び加圧することを特徴とする。Still another method for producing the sintered body of the present invention includes at least one selected from the group consisting of carbon powder, yttrium nitride powder, and yttrium carbide powder, yttrium oxide powder, aluminum oxide powder, zirconium oxide powder, and silicon oxide. And at least one selected from the group consisting of the carbon powder, the yttrium nitride powder, and the yttrium carbide powder, 5 vol% or more and 30 vol% or less, and the yttrium oxide powder is 60 vol% or more. The mixed powder set to 95% by volume or less is filled in a mold, and the mixed powder is heated and pressurized.
本発明の焼結体によれば、金属イットリウムと、酸化イットリウムとからなることとしたので、ハロゲン系腐食性ガス及びこれらのプラズマに対する耐食性に加えて優れた導電性を有することができる。
しかも、金属イットリウムの含有量を0.5体積%以上かつ10体積%以下としたので、ハロゲン系腐食性ガス及びこれらのプラズマに対する耐食性を少しも損なうことなく、導電性をより一層高めることができる。
According to the sintered body of the present invention, since it is made of yttrium metal and yttrium oxide, it has excellent conductivity in addition to the corrosion resistance against halogen-based corrosive gases and these plasmas.
Moreover, since the content of metal yttrium is 0.5 volume% or more and 10 volume% or less, the conductivity can be further enhanced without any loss of the corrosion resistance against halogen-based corrosive gases and their plasmas. .
本発明の他の焼結体によれば、炭素、窒化イットリウム、炭化イットリウムの群から選択された少なくとも1種と、酸化イットリウムと、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム、酸化珪素の少なくとも1種とからなり、炭素、窒化イットリウム、炭化イットリウムの群から選択された少なくとも1種を5体積%以上かつ30体積%以下、酸化イットリウムを60体積%以上かつ95体積%以下としたので、ハロゲン系腐食性ガス及びこれらのプラズマに対する耐食性に加えて優れた導電性を有することができる。According to another sintered body of the present invention, it comprises at least one selected from the group consisting of carbon, yttrium nitride, and yttrium carbide, and yttrium oxide, and at least one of aluminum oxide, zirconium oxide, and silicon oxide. Since at least one selected from the group consisting of carbon, yttrium nitride, and yttrium carbide is 5 volume% or more and 30 volume% or less, and yttrium oxide is 60 volume% or more and 95 volume% or less. In addition to the corrosion resistance to plasma, it can have excellent conductivity.
また、金属イットリウムを粒界に偏析させれば、金属イットリウムという導電性物質を少量、粒界に偏析させることにより、ハロゲン系腐食性ガス及びこれらのプラズマに対する優れた耐食性を少しも損なうことなく、導電性をより一層高めることができ、しかもパーティクルの発生の原因となることがない。 Also, if metal yttrium is segregated at the grain boundaries, a small amount of conductive substance called metal yttrium is segregated at the grain boundaries, so that the corrosion resistance to halogen-based corrosive gases and these plasmas is not impaired. The conductivity can be further increased, and no generation of particles is caused.
本発明の焼結体の製造方法によれば、金属イットリウム粉末と、酸化イットリウム粉末とからなり、金属イットリウム粉末の含有量を0.5体積%以上かつ10体積%以下とした混合粉を成形して成形体とし、この成形体を焼成するので、ハロゲン系腐食性ガス及びこれらのプラズマに対する耐食性に加えて優れた導電性を有する焼結体を、既存のセラミックス製造装置に何ら変更を加えることなく、廉価に製造することができる。 According to the method for producing a sintered body of the present invention, a mixed powder comprising metal yttrium powder and yttrium oxide powder and having a metal yttrium powder content of 0.5 volume% or more and 10 volume% or less is formed. Since the molded body is fired, the sintered body having excellent conductivity in addition to the halogen-based corrosive gas and corrosion resistance to these plasmas can be used without any change to the existing ceramic manufacturing equipment. Can be manufactured at low cost.
本発明の焼結体の他の製造方法によれば、金属イットリウム粉末と、酸化イットリウム粉末とからなり、前記金属イットリウム粉末の含有量を0.5体積%以上かつ10体積%以下とした混合粉を型に充填し、この混合粉を加熱及び加圧するので、ハロゲン系腐食性ガス及びこれらのプラズマに対する耐食性に加えて優れた導電性を有する焼結体を、既存のセラミックス製造装置に何ら変更を加えることなく、廉価に製造することができる。 According to another method for producing a sintered body of the present invention, a mixed powder comprising metal yttrium powder and yttrium oxide powder, wherein the content of the metal yttrium powder is 0.5 volume% or more and 10 volume% or less. Since the mixed powder is heated and pressurized, in addition to the corrosion resistance to halogen-based corrosive gases and their plasma, a sintered body with excellent conductivity is changed to existing ceramic manufacturing equipment. It can be manufactured inexpensively without adding.
本発明の焼結体のさらに他の製造方法によれば、炭素粉末、窒化イットリウム粉末、炭化イットリウム粉末の群から選択された少なくとも1種と、酸化イットリウム粉末と、酸化アルミニウム粉末、酸化ジルコニウム粉末、酸化珪素粉末の少なくとも1種とからなり、前記炭素粉末、窒化イットリウム粉末、炭化イットリウム粉末の群から選択された少なくとも1種を5体積%以上かつ30体積%以下、前記酸化イットリウム粉末を60体積%以上かつ95体積%以下とした混合粉を、成形して成形体とし、この成形体を焼成するので、ハロゲン系腐食性ガス及びこれらのプラズマに対する耐食性に加えて優れた導電性を有する焼結体を、既存のセラミックス製造装置に何ら変更を加えることなく、廉価に製造することができる。According to still another method for producing a sintered body of the present invention, at least one selected from the group of carbon powder, yttrium nitride powder, yttrium carbide powder, yttrium oxide powder, aluminum oxide powder, zirconium oxide powder, And at least one selected from the group consisting of the carbon powder, yttrium nitride powder, and yttrium carbide powder. The volume of the yttrium oxide powder is 60% by volume. Since the mixed powder having a volume of 95% by volume or less is molded into a molded body and the molded body is fired, the sintered body has excellent conductivity in addition to the corrosion resistance to halogen-based corrosive gas and plasma. Can be manufactured at low cost without any modification to the existing ceramic manufacturing apparatus.
本発明の焼結体のさらに他の製造方法によれば、炭素粉末、窒化イットリウム粉末、炭化イットリウム粉末の群から選択された少なくとも1種と、酸化イットリウム粉末と、酸化アルミニウム粉末、酸化ジルコニウム粉末、酸化珪素粉末の少なくとも1種とからなり、前記炭素粉末、窒化イットリウム粉末、炭化イットリウム粉末の群から選択された少なくとも1種を5体積%以上かつ30体積%以下、前記酸化イットリウム粉末を60体積%以上かつ95体積%以下とした混合粉を、型に充填し、この混合粉を加熱及び加圧するので、ハロゲン系腐食性ガス及びこれらのプラズマに対する耐食性に加えて優れた導電性を有する焼結体を、既存のセラミックス製造装置に何ら変更を加えることなく、廉価に製造することができる。According to still another method for producing a sintered body of the present invention, at least one selected from the group of carbon powder, yttrium nitride powder, yttrium carbide powder, yttrium oxide powder, aluminum oxide powder, zirconium oxide powder, And at least one selected from the group consisting of the carbon powder, yttrium nitride powder, and yttrium carbide powder. The volume of the yttrium oxide powder is 60% by volume. Since the mixed powder of 95 volume% or less is filled in the mold, and this mixed powder is heated and pressurized, the sintered body has excellent conductivity in addition to the corrosion resistance to the halogen-based corrosive gas and these plasmas. Can be manufactured at low cost without any modification to the existing ceramic manufacturing apparatus.
本発明の焼結体及びその製造方法の最良の形態について説明する。
なお、この形態は、発明の趣旨をより良く理解させるために具体的に説明するものであり、特に指定のない限り、本発明を限定するものではない。
The best mode of the sintered body and the manufacturing method thereof of the present invention will be described.
This embodiment is specifically described for better understanding of the gist of the invention, and does not limit the present invention unless otherwise specified.
「焼結体」
本発明の焼結体は、金属イットリウム、炭素、窒化イットリウム、炭化イットリウムの群から選択された少なくとも1種と、酸化イットリウムとを含有し、この酸化イットリウムがマトリックスを構成するとともに、導電性成分である金属イットリウム、炭素、窒化イットリウム、炭化イットリウムの群から選択された少なくとも1種が粒界を構成している。
この焼結体には、酸化イットリウムがマトリックスを構成する通常の焼結体構造の他、例えば、酸化イットリウム及び酸化ランタン等、複数種の金属酸化物がマトリックスを構成する複合焼結体構造も含まれる。
上記の炭素としては、グラファイトが好適である。
"Sintered body"
The sintered body of the present invention contains at least one selected from the group consisting of metal yttrium, carbon, yttrium nitride, and yttrium carbide, and yttrium oxide. The yttrium oxide constitutes a matrix and is a conductive component. At least one selected from the group of certain metal yttrium, carbon, yttrium nitride, and yttrium carbide constitutes the grain boundary.
This sintered body includes a composite sintered body structure in which a plurality of kinds of metal oxides form a matrix, for example, yttrium oxide and lanthanum oxide, in addition to a normal sintered body structure in which yttrium oxide forms a matrix. It is.
As said carbon, a graphite is suitable.
この焼結体においては、導電性の粒界を構成する金属イットリウム、炭素、窒化イットリウム、炭化イットリウムの群から選択された少なくとも1種の含有量は、特に制限されるものではないが、下記の様に含有量を限定すれば、ハロゲン系腐食性ガス及びこれらのプラズマに対する耐食性を損なうことなく良好な導電性を発現させることができるので好ましい。 In this sintered body, the content of at least one selected from the group of metal yttrium, carbon, yttrium nitride, and yttrium carbide constituting the conductive grain boundary is not particularly limited. If the content is limited in this way, it is preferable because good conductivity can be expressed without impairing the corrosion resistance to halogen-based corrosive gases and their plasmas.
(1)金属イットリウムのみを含有する場合
a.金属イットリウムの含有量が0.5体積%以上かつ10体積%以下
b.酸化イットリウムの含有量が60体積%以上かつ99.5体積%以下
(2)炭素、窒化イットリウム、炭化イットリウムのいずれかを含有する場合
a.炭素、窒化イットリウム、炭化イットリウムのいずれかの含有量が5体積%
以上かつ30体積%以下
b.酸化イットリウムの含有量が60体積%以上かつ95体積%以下
(3)金属イットリウム、炭素、窒化イットリウム、炭化イットリウムのうち2種以上
を含有する場合
導電性成分の含有量が増加するに従い導電性は向上するものの、ハロゲン系
腐食性ガス及びこれらのプラズマに対する耐食性が低下するので、所望の導電
性及び耐食性が得られるよう適宜調整する。
(1) When containing only metal yttrium a. The content of metal yttrium is 0.5 volume% or more and 10 volume% or less b. When the content of yttrium oxide is 60 volume% or more and 99.5 volume% or less (2) When containing any of carbon, yttrium nitride, and yttrium carbide a. Carbon, yttrium nitride, or yttrium carbide content is 5% by volume
More than and 30 volume% or less b. When the content of yttrium oxide is 60% by volume or more and 95% by volume or less (3) When containing two or more of yttrium metal, carbon, yttrium nitride, and yttrium carbide
Although the conductivity improves as the content of the conductive component increases, the corrosion resistance against the halogen-based corrosive gas and these plasmas decreases, so adjust as appropriate to obtain the desired conductivity and corrosion resistance.
この焼結体においては、半導体ウエハ等への汚染源となる虞がなく、ハロゲン系腐食性ガス及びこれらのプラズマに対する耐食性に優れた上記以外の成分が共存することは許容される。このような成分の例としては、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム、酸化珪素等を例示することができる。
これらの成分の含有量は、ハロゲン系腐食性ガス及びこれらのプラズマに対する耐食性を損なわない範囲内であればよく、通常、30体積%以下が好ましく、より好ましくは25体積%以下である。
ここで、これらの成分の含有量が30体積%を超えると、ハロゲン系腐食性ガス及びこれらのプラズマに対する耐食性が低下する他、マトリックスの特性低下、例えば機械的強度の低下が著しくなるので好ましくない。
In this sintered body, there is no possibility that it becomes a contamination source to the semiconductor wafer or the like, and it is allowed that components other than the above that have excellent corrosion resistance against the halogen-based corrosive gas and these plasmas coexist. Examples of such components include aluminum oxide, zirconium oxide, silicon oxide and the like.
Content of these components should just be in the range which does not impair the corrosion resistance with respect to halogen type corrosive gas and these plasma, Usually, 30 volume% or less is preferable, More preferably, it is 25 volume% or less.
Here, if the content of these components exceeds 30% by volume, the corrosion resistance to halogen-based corrosive gases and their plasmas is lowered, and the characteristics of the matrix, for example, the mechanical strength is significantly lowered. .
本発明の焼結体は、ハロゲン系腐食性ガス及びこれらのプラズマに対する優れた耐食性を有することはもちろんのこと、1×10−2Ω・cm〜1.0×1010Ω・cm程度の導電性を兼ね備えている。 The sintered body of the present invention has excellent corrosion resistance against halogen-based corrosive gases and their plasmas, as well as a conductivity of about 1 × 10 −2 Ω · cm to 1.0 × 10 10 Ω · cm. It has sex.
次に、本発明の焼結体について、導電性成分として金属イットリウムのみを用いた場合を例にとり詳細に説明する。
この焼結体は、金属イットリウムを0.5体積%以上かつ10体積%以下、酸化イットリウムを60体積%以上かつ99.5体積%以下、それぞれ含有し、この酸化イットリウムがマトリックスを構成するとともに、導電性成分である金属イットリウムが粒界を構成している。
Next, the sintered body of the present invention will be described in detail by taking as an example the case of using only metal yttrium as the conductive component.
This sintered body contains 0.5% by volume or more and 10% by volume or less of metal yttrium, and 60% by volume or more and 99.5% by volume or less of yttrium oxide, and this yttrium oxide constitutes a matrix. Metal yttrium, which is a conductive component, constitutes the grain boundary.
ここで、金属イットリウムの含有量を0.5体積%以上かつ10体積%以下と限定した理由は、金属イットリウムの焼結体中における含有量が0.5体積%未満であると、この焼結体が導電性を発現せず、また、10体積%を超えると、ハロゲン系腐食性ガス及びこれらのプラズマに対する耐食性が低下し、また、焼成時に金属イットリウムを主成分とする液相の割合が過多となり、液相の染みだしが生じて焼結体の組成が不均一となる虞があるからである。 Here, the reason why the content of metal yttrium is limited to 0.5% by volume or more and 10% by volume or less is that the content of metal yttrium in the sintered body is less than 0.5% by volume. If the body does not exhibit electrical conductivity and exceeds 10% by volume, the corrosion resistance against halogen-based corrosive gases and their plasmas is reduced, and the proportion of the liquid phase mainly composed of yttrium metal during firing is excessive. This is because the liquid phase oozes out and the composition of the sintered body may become non-uniform.
この焼結体においても、半導体ウエハ等への汚染源となる虞がなく、ハロゲン系腐食性ガス及びこれらのプラズマに対する耐食性に優れた金属イットリウム以外の成分が共存することは許容される。このような成分の例としては、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム、酸化珪素等を例示することができる。
これらの成分の含有量は、ハロゲン系腐食性ガス及びこれらのプラズマに対する耐食性を損なわない範囲内であればよく、通常、30体積%以下が好ましく、より好ましくは25体積%以下である。
これらの成分の含有量が30体積%を超えると、ハロゲン系腐食性ガス及びこれらのプラズマに対する耐食性が低下する他、マトリックスの特性低下、例えば機械的強度の低下が著しくなるので好ましくない。
Also in this sintered body, there is no possibility of becoming a contamination source to the semiconductor wafer or the like, and it is allowed that components other than the halogen-based corrosive gas and metal yttrium having excellent corrosion resistance against these plasmas coexist. Examples of such components include aluminum oxide, zirconium oxide, silicon oxide and the like.
Content of these components should just be in the range which does not impair the corrosion resistance with respect to halogen type corrosive gas and these plasma, Usually, 30 volume% or less is preferable, More preferably, it is 25 volume% or less.
If the content of these components exceeds 30% by volume, the corrosion resistance to halogen-based corrosive gases and their plasmas is lowered, and the characteristics of the matrix, for example, the mechanical strength is significantly lowered.
この焼結体においては、金属イットリウムを3体積%以上かつ5体積%以下とし、残部を酸化イットリウム及び不可避不純物とするのがより好ましい。
この様な組成とすることにより、ハロゲン系腐食性ガス及びこれらのプラズマに対する優れた耐食性と、1×10−2Ω・cm程度の良好な導電性を兼ね備えた焼結体となる。
In this sintered body, it is more preferable that the metal yttrium is 3% by volume or more and 5% by volume or less, and the balance is yttrium oxide and inevitable impurities.
By setting it as such a composition, it becomes a sintered compact which has the outstanding corrosion resistance with respect to halogen type corrosive gas and these plasma, and favorable electroconductivity of about 1 * 10 <-2 > ohm * cm.
この場合、金属イットリウムは、焼結体のマトリックスを構成する酸化イットリウム結晶粒子の粒界に偏析していることが好ましい。
この金属イットリウムが焼結体中に存在する網目状の粒界に偏析することにより、この金属イットリウムが焼結体中で連続した導電経路を形成することになり、導電性成分である金属イットリウムを少量添加したにもかかわらず、ハロゲン系腐食性ガス及びこれらのプラズマに対する優れた耐食性を更に損なうことなく、優れた導電性を発現することとなる。
In this case, the metal yttrium is preferably segregated at the grain boundaries of the yttrium oxide crystal particles constituting the matrix of the sintered body.
When this metal yttrium segregates at the network grain boundaries existing in the sintered body, this metal yttrium forms a continuous conductive path in the sintered body, and the metal yttrium which is a conductive component is reduced. Despite the addition of a small amount, excellent conductivity is exhibited without further impairing the excellent corrosion resistance to halogen-based corrosive gases and these plasmas.
また、金属イットリウムはマトリックスを構成する酸化イットリウム結晶粒子の粒界に存在することから、金属イットリウムの個々の粒子は小さく、ハロゲン系腐食性ガス及びこれらのプラズマに曝されて消耗しても、金属イットリウムに起因する粗大なパーティクルの発生が抑制され、パーティクルの発生の原因となることがない。 In addition, since metal yttrium exists at the grain boundaries of the yttrium oxide crystal particles constituting the matrix, the individual particles of metal yttrium are small, and even if they are exhausted by exposure to halogen-based corrosive gases and their plasmas, The generation of coarse particles due to yttrium is suppressed and does not cause generation of particles.
この様な焼結体は、1×10−2Ω・cm〜1.0×1010Ω・cm程度の導電性を有し、組成が均一なものになると共に、ハロゲン系腐食性ガス及びこれらのプラズマに対する耐食性がより一層優れたものとなる。 Such a sintered body has a conductivity of about 1 × 10 −2 Ω · cm to 1.0 × 10 10 Ω · cm, a uniform composition, a halogen-based corrosive gas, and these The corrosion resistance to plasma is further improved.
例えば、半導体製造工程において用いられるプラズマには、酸素あるいはフッ素化合物が混入しており、プラズマによって励起された酸素原子やフッ素原子が金属イットリウムと接触することにより、金属イットリウムは酸化イットリウムやフッ化イットリウムに変化する。これらの化合物は、いずれもマトリックスを構成する酸化イットリウムと同一、もしくは類似の性質を有する化合物であるから、マトリックスを構成する酸化イットリウムと粒界に偏析した導電性成分である金属イットリウムとの間に、プラズマ照射による消耗速度の差がない。したがって、パーティクルの発生を防止することができ、また、発生する虞が生じた場合においても、発生するパーティクルのサイズを小さく抑えることができる。 For example, oxygen or a fluorine compound is mixed in plasma used in a semiconductor manufacturing process. When oxygen atoms or fluorine atoms excited by plasma come into contact with metal yttrium, metal yttrium is converted into yttrium oxide or yttrium fluoride. To change. These compounds are compounds having the same or similar properties as yttrium oxide constituting the matrix, and therefore, between yttrium oxide constituting the matrix and metal yttrium which is a conductive component segregated at the grain boundary. There is no difference in consumption rate due to plasma irradiation. Therefore, the generation of particles can be prevented, and the size of the generated particles can be reduced even when there is a possibility of the generation.
「焼結体の製造方法」
本発明の焼結体は、下記のいずれかの製造方法により作製することができる。
(1)常圧焼結法
金属イットリウム粉末、炭素粉末、窒化イットリウム粉末、炭化イットリウム粉末の群から選択された少なくとも1種と、酸化イットリウム粉末とを含有する混合粉を成形して成形体とし、この成形体を焼成する方法。
(2)加圧焼結法
金属イットリウム粉末、炭素粉末、窒化イットリウム粉末、炭化イットリウム粉末の群から選択された少なくとも1種と、酸化イットリウム粉末とを含有する混合粉を型に充填し、この混合粉を加熱及び加圧する方法。
"Sintered body manufacturing method"
The sintered body of the present invention can be produced by any of the following production methods.
(1) Atmospheric pressure sintering method A mixed powder containing at least one selected from the group of metal yttrium powder, carbon powder, yttrium nitride powder, and yttrium carbide powder and yttrium oxide powder is formed into a molded body, A method of firing the molded body.
(2) Pressure sintering method A mixed powder containing at least one selected from the group consisting of metal yttrium powder, carbon powder, yttrium nitride powder, and yttrium carbide powder and yttrium oxide powder is filled in a mold and mixed. A method of heating and pressurizing powder.
次に、これらの製造方法について、詳細に説明する。
(1)常圧焼結法
a.混合
金属イットリウム粉末、炭素粉末、窒化イットリウム粉末、炭化イットリウム粉末の群から選択された少なくとも1種と、酸化イットリウム粉末とを、それぞれ所定量、秤量し、その後、混合し、混合粉とする。
上記の混合粉中における導電性成分の含有量や、共存が許容されるその他の成分及びその含有量は、上記の焼結体において記載したとおりである。
Next, these manufacturing methods will be described in detail.
(1) Pressureless sintering method a. Mixed At least one selected from the group consisting of metal yttrium powder, carbon powder, yttrium nitride powder, and yttrium carbide powder and yttrium oxide powder are weighed in predetermined amounts, and then mixed to obtain a mixed powder.
The content of the conductive component in the mixed powder, the other components allowed to coexist, and the content thereof are as described in the sintered body.
金属イットリウム粉末の粒径は特に制限されるものではなく、通常、0.1μm以上かつ500μm以下のものを用いる。また、他の導電性成分である炭素粉末、窒化イットリウム粉末、炭化イットリウム粉末や、酸化イットリウム粉末、その他共存が許容される粉末の粒径も特に制限されるものではなく、通常、0.1μm以上かつ10μm以下の粒径のものを用いる。
これらの原料粉末の混合方法としては、公知の混合法を用いることができ、例えば、ボールミル、振動ミル等を用いた湿式混合法、あるいは自動乳鉢等を用いた乾式混合法を用いることができる。
The particle diameter of the metal yttrium powder is not particularly limited, and usually a metal yttrium powder having a particle size of 0.1 μm to 500 μm is used. In addition, the particle size of other conductive components such as carbon powder, yttrium nitride powder, yttrium carbide powder, yttrium oxide powder, and other powders that are allowed to coexist is not particularly limited, and usually 0.1 μm or more. And the thing of a particle size of 10 micrometers or less is used.
As a method for mixing these raw material powders, a known mixing method can be used. For example, a wet mixing method using a ball mill, a vibration mill or the like, or a dry mixing method using an automatic mortar or the like can be used.
b.成形
上記の混合粉を鋼等の金属からなる金型に充填し、成形機を用いて上下方向に加圧(一軸加圧)し、円板状、矩形板状、直方体状等の成形体とする。
c.焼成
上記の成形体を、所定の雰囲気下、所定の最高保持温度(焼成温度)にて所定時間(焼成時間)保持することにより焼成し、焼結体とする。
b. Molding Fill the above-mentioned mixed powder into a metal mold such as steel and press it up and down using a molding machine (uniaxial pressing) to form a disk, rectangular plate, rectangular parallelepiped, etc. To do.
c. Firing The above-mentioned formed body is fired by holding it at a predetermined maximum holding temperature (firing temperature) for a predetermined time (firing time) in a predetermined atmosphere to obtain a sintered body.
雰囲気としては、金属イットリウム粉末、炭素粉末、窒化イットリウム粉末、炭化イットリウム粉末等が酸化されない雰囲気であればよく、アルゴン雰囲気、窒素雰囲気等の不活性雰囲気、あるいは5v/v%H2−N2等の還元性雰囲気が好適である。
焼成温度は、緻密化が達成される温度であれば特に制限はないが、例えば、混合粉を、金属イットリウムと酸化イットリウムとの混合粉とした場合、焼成温度を金属イットリウム(融点:1520℃/常圧下)の溶融温度以上の温度とすれば、緻密な焼結体が得られるので好ましい。
焼成時間は、緻密化が達成される時間であれば特に制限はないが、成形体内部の温度分布が均一化されるに十分な時間が好ましい。
The atmosphere may be an atmosphere in which metal yttrium powder, carbon powder, yttrium nitride powder, yttrium carbide powder or the like is not oxidized, and is an inert atmosphere such as an argon atmosphere or a nitrogen atmosphere, or 5 v / v% H 2 —N 2 or the like. The reducing atmosphere is preferred.
The firing temperature is not particularly limited as long as the densification is achieved. For example, when the mixed powder is a mixed powder of metal yttrium and yttrium oxide, the firing temperature is metal yttrium (melting point: 1520 ° C. / A temperature higher than the melting temperature under normal pressure is preferable because a dense sintered body can be obtained.
The firing time is not particularly limited as long as the densification is achieved, but is preferably a time sufficient to make the temperature distribution inside the molded body uniform.
この常圧焼結法によれば、金属イットリウム粉末、炭素粉末、窒化イットリウム粉末、炭化イットリウム粉末の群から選択された少なくとも1種と、酸化イットリウム粉末とを含有する混合粉を成形して成形体とし、この成形体を焼成するので、ハロゲン系腐食性ガス及びこれらのプラズマに対する耐食性を有することはもちろんのこと、優れた導電性を兼ね備えた焼結体を、既存のセラミックス製造装置に何ら変更を加えることなく、廉価に製造することができる。 According to this atmospheric pressure sintering method, a mixed powder containing at least one selected from the group consisting of metal yttrium powder, carbon powder, yttrium nitride powder, and yttrium carbide powder and yttrium oxide powder is molded to form a compact. Since this molded body is fired, the sintered body having excellent conductivity as well as the corrosion resistance to halogen-based corrosive gas and plasma is changed to existing ceramic manufacturing equipment. It can be manufactured inexpensively without adding.
(2)加圧焼結法
a.混合
混合粉を作製する方法は、上記の常圧焼結法と全く同様である。
b.加熱・加圧
加熱・加圧は、ホットプレス法(HP法)、熱間静水圧加圧法(HIP(Hot Isostatic Pressing)法)等により行うことができる。
ここでは、ホットプレス法(HP法)について説明する。
上記の混合粉を黒鉛、アルミナ、炭化ケイ素等からなる型に充填し、この混合粉を一軸加圧しながら同時に加熱し、所定の最高保持温度(焼成温度)、所定の最高保持圧力(焼成圧力)にて所定時間(焼成時間)保持することにより焼成し、焼結体とする。
(2) Pressure sintering method a. Mixing The method for producing the mixed powder is exactly the same as the above-mentioned normal pressure sintering method.
b. Heating / Pressing Heating / pressing can be performed by a hot pressing method (HP method), a hot isostatic pressing method (HIP (Hot Isostatic Pressing) method), or the like.
Here, the hot press method (HP method) will be described.
The above mixed powder is filled in a mold made of graphite, alumina, silicon carbide, etc., and this mixed powder is heated simultaneously while being uniaxially pressed to have a predetermined maximum holding temperature (firing temperature) and a predetermined maximum holding pressure (firing pressure). And firing for a predetermined time (firing time) to obtain a sintered body.
この加圧焼結法によれば、金属イットリウム粉末、炭素粉末、窒化イットリウム粉末、炭化イットリウム粉末の群から選択された少なくとも1種と、酸化イットリウム粉末とを含有する混合粉を加熱・加圧し、焼結体とするので、ハロゲン系腐食性ガス及びこれらのプラズマに対する耐食性を有することはもちろんのこと、優れた導電性を兼ね備えた焼結体を、既存のセラミックス製造装置に何ら変更を加えることなく、廉価に製造することができる。
さらに、常圧焼結法に比べて、焼成温度を下げることができ、理論密度に近い焼結体を短時間で作製することができる。また、窒化物や炭化物等の難焼結性物質の焼結体を得ることができる。
According to this pressure sintering method, a mixed powder containing at least one selected from the group of metal yttrium powder, carbon powder, yttrium nitride powder, and yttrium carbide powder and yttrium oxide powder is heated and pressurized, Because it is a sintered body, it has a corrosion resistance to halogen-based corrosive gases and plasmas, and it has a superior electrical conductivity, without any changes to existing ceramic manufacturing equipment. Can be manufactured at low cost.
Furthermore, compared with a normal pressure sintering method, a calcination temperature can be lowered | hung and the sintered compact close | similar to a theoretical density can be produced in a short time. In addition, a sintered body of a hardly sinterable material such as nitride or carbide can be obtained.
次に、本発明の焼結体の製造方法について、導電性成分として金属イットリウムのみを用いた場合を例にとり詳細に説明する。
ここでは、金属イットリウムを0.5体積%以上かつ10体積%以下、酸化イットリウムを60体積%以上かつ99.5体積%以下、それぞれ含有した混合粉を作製し、この混合粉を成形して所定形状の成形体とし、この成形体を金属イットリウム(融点:1520℃/常圧下)の溶融温度以上の温度にて焼成し、焼結体とする。
Next, the method for producing a sintered body of the present invention will be described in detail by taking as an example the case of using only metal yttrium as the conductive component.
Here, mixed powder containing 0.5% to 10% by volume of metal yttrium and 60% to 99.5% by volume of yttrium oxide is prepared, and the mixed powder is molded and predetermined The formed body is fired at a temperature equal to or higher than the melting temperature of metal yttrium (melting point: 1520 ° C./under normal pressure) to obtain a sintered body.
この製造方法においても、混合粉中における導電性成分の含有量や、共存が許容されるその他の成分及びその含有量は、上記の「焼結体」において記載したとおりであり、用いる金属イットリウム粉末や酸化イットリウム粉末の粒径、焼結法、焼結雰囲気等は上述した焼結体の製造方法において記載したとおりである。 Also in this manufacturing method, the content of the conductive component in the mixed powder, other components that are allowed to coexist and the content thereof are as described in the above “sintered body”, and the metal yttrium powder to be used In addition, the particle diameter, sintering method, sintering atmosphere, and the like of the yttrium oxide powder are as described in the above-described sintered body manufacturing method.
ここで、焼成温度を金属イットリウムの溶融温度以上の温度としたのは、金属イットリウムが焼成過程において液相となり、固相である酸化イットリウム粒子間に浸入して粒界に偏析することから、一般的な液相焼結と同様、比較的低温においても緻密な焼結体が得られるからである。
また、金属イットリウムの溶融体はマトリックスを構成する酸化イットリウム結晶粒子の粒界に侵入し偏析して、網目状の導電経路を形成するので、導電性成分である金属イットリウムの添加量が少量であっても、焼結体の抵抗率を顕著に低下させることができ、しかも、酸化イットリウムのハロゲン系腐食性ガス及びこれらのプラズマに対する耐食性を低下させることがない。
Here, the reason why the firing temperature is set to a temperature higher than the melting temperature of metal yttrium is that metal yttrium becomes a liquid phase during the firing process, and enters the solid phase yttrium oxide particles and segregates at the grain boundaries. This is because a dense sintered body can be obtained even at a relatively low temperature as in the case of typical liquid phase sintering.
In addition, since the molten metal yttrium penetrates into the grain boundaries of the yttrium oxide crystal particles constituting the matrix and segregates to form a network-like conductive path, the amount of metal yttrium, which is a conductive component, is small. However, the resistivity of the sintered body can be significantly reduced, and the corrosion resistance of the yttrium oxide to the halogen-based corrosive gas and these plasmas is not reduced.
金属イットリウムの溶融温度は、焼成過程における圧力変化(加圧等)により変動するが、通常は1500℃〜1800℃の温度範囲内であればよい。
その理由は、焼結温度が1500℃未満であると、金属イットリウムが焼成過程で溶融せず、したがって、マトリックスを構成する酸化イットリウムの結晶粒子の粒界に偏析して導電経路を形成することが困難となり導電性が発現しないからであり、一方、焼成温度が1800℃超えると、金属イットリウムが蒸発し揮散してしまい、マトリックスを構成する酸化イットリウムの結晶粒子の粒界に偏析することができなくなるからである。また、焼結エネルギーコストも嵩むので好ましくない。
The melting temperature of metal yttrium varies depending on the pressure change (pressurization or the like) in the firing process, but it is usually only required to be within a temperature range of 1500 ° C to 1800 ° C.
The reason is that if the sintering temperature is less than 1500 ° C., the metal yttrium does not melt in the firing process, and therefore segregates at the grain boundaries of the yttrium oxide crystal particles constituting the matrix to form a conductive path. On the other hand, if the firing temperature exceeds 1800 ° C., the metal yttrium is evaporated and volatilized, and cannot be segregated at the grain boundaries of the yttrium oxide crystal particles constituting the matrix. Because. Also, the sintering energy cost is increased, which is not preferable.
この製造方法においては、焼結温度を金属イットリウムの溶融温度以上としたことにより、金属イットリウムが焼成過程において液相化し、一般的な液相焼結と同様、比較的低温においても緻密な焼結体を得ることができる。
この金属イットリウムの溶融体はマトリックスを構成する酸化イットリウム結晶粒子の粒界に侵入し偏析して、網目状の導電経路を形成するので、導電性成分の添加量が比較的少量であっても焼結体の抵抗率を顕著に低下させることができ、マトリックスを構成する酸化イットリウムのハロゲン系腐食性ガス及びこれらのプラズマに対する優れた耐食性を損なうこともない。
In this manufacturing method, by setting the sintering temperature to be equal to or higher than the melting temperature of metal yttrium, the metal yttrium becomes a liquid phase during the firing process, and in the same way as general liquid phase sintering, dense sintering is performed even at a relatively low temperature. You can get a body.
This molten metal yttrium penetrates into the grain boundaries of the yttrium oxide crystal particles constituting the matrix and segregates to form a network-like conductive path. Therefore, even if the amount of the conductive component added is relatively small, The resistivity of the aggregate can be remarkably lowered, and the excellent corrosion resistance against the halogen-based corrosive gas of yttrium oxide constituting the matrix and these plasmas is not impaired.
以下、実施例1〜10及び比較例1〜3により本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例によって限定されるものではない。 EXAMPLES Hereinafter, although this invention is demonstrated concretely by Examples 1-10 and Comparative Examples 1-3, this invention is not limited by these Examples.
「焼結体の作製」
(実施例1)
市販の酸化イットリウム粉末(日本イットリウム(株)社製、平均粒径:1.5μm)と、市販の金属イットリウム粉末(日本イットリウム(株)社製、20メッシュ通過品)とを、表1に示す組成比となるように秤量し、遊星型ボールミルを用いてエタノール溶媒中にて湿式混合を行った。
得られた混合粉を一軸加圧成形した後、アルゴン(Ar)雰囲気下、焼成温度1550℃にて2時間、常圧焼結し、直径60mm、厚み8mmの円板状の金属イットリウム含有酸化イットリウム焼結体を得た。
"Production of sintered body"
Example 1
Table 1 shows commercially available yttrium oxide powder (manufactured by Japan Yttrium Co., Ltd., average particle size: 1.5 μm) and commercially available metal yttrium powder (manufactured by Japan Yttrium Co., Ltd., 20 mesh product). It weighed so that it might become a composition ratio, and wet-mixed in the ethanol solvent using the planetary ball mill.
The obtained mixed powder was uniaxially pressed and then sintered under normal pressure at a firing temperature of 1550 ° C. in an argon (Ar) atmosphere for 2 hours, and a disc-shaped metal yttrium-containing yttrium oxide having a diameter of 60 mm and a thickness of 8 mm. A sintered body was obtained.
(実施例2〜7)
組成比を表1に示すように変更した他は、実施例1に準じて実施例2〜7の金属イットリウム含有酸化イットリウム焼結体を得た。
(Examples 2 to 7)
The metal yttrium-containing yttrium oxide sintered bodies of Examples 2 to 7 were obtained according to Example 1 except that the composition ratio was changed as shown in Table 1.
(実施例8)
金属イットリウム粉末を市販のグラファイト粉末(東海カーボン(株)社製、平均一次粒径:30nm)に変更した他は、実施例1に準じて実施例8のグラファイト含有酸化イットリウム焼結体を得た。
(Example 8)
A graphite-containing yttrium oxide sintered body of Example 8 was obtained according to Example 1, except that the metal yttrium powder was changed to a commercially available graphite powder (manufactured by Tokai Carbon Co., Ltd., average primary particle size: 30 nm). .
(実施例9)
金属イットリウム粉末を窒化イットリウム粉末(平均粒径:0.2μm)に変更した他は、実施例1に準じて実施例9の窒化イットリウム含有酸化イットリウム焼結体を得た。
Example 9
The yttrium nitride-containing yttrium oxide sintered body of Example 9 was obtained according to Example 1 except that the metal yttrium powder was changed to yttrium nitride powder (average particle size: 0.2 μm).
(実施例10)
金属イットリウム粉末を炭化イットリウム粉末(平均粒径:0.2μm)に変更した他は、実施例1に準じて実施例10の炭化イットリウム含有酸化イットリウム焼結体を得た。
(Example 10)
The yttrium carbide-containing yttrium oxide sintered body of Example 10 was obtained according to Example 1 except that the metal yttrium powder was changed to yttrium carbide powder (average particle size: 0.2 μm).
(比較例1〜3)
組成比を表1に示すように変更した他は、実施例1に準じて比較例1〜3の金属イットリウム含有酸化イットリウム焼結体を得た。
(Comparative Examples 1-3)
Except that the composition ratio was changed as shown in Table 1, the metal yttrium-containing yttrium oxide sintered bodies of Comparative Examples 1 to 3 were obtained according to Example 1.
「焼結体の評価」
実施例1〜10及び比較例1〜3の焼結体の体積固有抵抗値(Ω・cm)及び焼結体の相対密度を測定し、耐食性を調べた。
また、実施例1〜7及び比較例2、3については、マトリックス結晶粒界の組成分析を実施し、粒界における金属イットリウムの析出状態を調べた。
以上の評価結果を表1に示してある。
"Evaluation of sintered body"
The volume resistivity (Ω · cm) of the sintered bodies of Examples 1 to 10 and Comparative Examples 1 to 3 and the relative density of the sintered bodies were measured, and the corrosion resistance was examined.
Moreover, about Examples 1-7 and Comparative Examples 2 and 3, the composition analysis of the matrix grain boundary was implemented and the precipitation state of the metal yttrium in a grain boundary was investigated.
The above evaluation results are shown in Table 1.
なお、評価方法は下記のとおりである。
(1)体積固有抵抗値
日本工業規格:JIS C2141に規定された方法に準じて測定した。
(2)相対密度
焼結体の真密度(d0)をアルキメデス法により測定し、この真密度(d0)の理論密度(dr)に対する比(d0/dr)を百分率で表し、相対密度(%)とした。
The evaluation method is as follows.
(1) Volume resistivity value Japanese Industrial Standard: Measured according to the method defined in JIS C2141.
(2) the true density of the relative density sintered body of (d 0) was measured by the Archimedes method, it represents the ratio (d 0 / d r) with respect to the theoretical density (d r) of the true density (d 0) in percentage, Relative density (%) was used.
(3)耐食性
CF4(20vol%)及びO2(80vol%)からなる混合ガスを減圧下(1.0torr)のチャンバー内に導入して発生させたプラズマに10時間暴露し、暴露面を走査型電子顕微鏡(SEM)を用いて観察し、表面粗れを評価した。
評価基準は次のとおりである。
○:表面粗れが認められない
△:表面粗れがやや認められる
×:表面粗れが認められる
(3) Corrosion resistance A mixed gas composed of CF 4 (20 vol%) and O 2 (80 vol%) is introduced into a chamber under reduced pressure (1.0 torr) and exposed to plasma generated for 10 hours to scan the exposed surface. Surface roughness was evaluated by observation using a scanning electron microscope (SEM).
The evaluation criteria are as follows.
○: Surface roughness is not recognized Δ: Surface roughness is slightly recognized ×: Surface roughness is recognized
(4)金属イットリウムの析出状態
焼結体の一面を鏡面研磨し、この鏡面研磨面を電子線マイクロアナライザー(EPMA)を用いて組成分析し、酸化イットリウム結晶粒子の粒界における金属イットリウムの析出状態を評価した。
評価基準は次のとおりである。
A:少量の金属イットリウムが偏析し、断続的に析出している。
B:多量の金属イットリウムが偏析し、しかも連続的に析出している。
(4) Precipitation state of metal yttrium One surface of the sintered body is mirror-polished, and the composition of the mirror-polished surface is analyzed using an electron beam microanalyzer (EPMA). Evaluated.
The evaluation criteria are as follows.
A: A small amount of metal yttrium segregates and precipitates intermittently.
B: A large amount of metal yttrium is segregated and continuously deposited.
これらの評価結果によれば、
実施例1〜10の焼結体は、比較例1、2の焼結体と比較して耐食性はほぼ同様であるものの、導電性に優れていることが分かった。
また、実施例1〜10の焼結体は、比較例3の焼結体と比較して耐食性に優れていることが分かった。
According to these evaluation results,
The sintered bodies of Examples 1 to 10 were found to be excellent in conductivity, although the corrosion resistance was substantially the same as that of the sintered bodies of Comparative Examples 1 and 2.
Moreover, it turned out that the sintered compact of Examples 1-10 is excellent in corrosion resistance compared with the sintered compact of the comparative example 3.
図1は、実施例5における金属イットリウム含有酸化イトリウム焼結体の表面を鏡面研磨したときの鏡面研磨面を示す走査型電子顕微鏡像(SEM像)である。ここでは、倍率を1000倍とした。
このSEM像によれば、酸化イットリウム結晶粒子の粒界に金属イットリウムが偏析し、この偏析した金属イットリウムにより網目状の連続した導電経路が形成されていることが分かった。
FIG. 1 is a scanning electron microscope image (SEM image) showing a mirror-polished surface when the surface of a sintered metal yttrium-containing sintered body in Example 5 is mirror-polished. Here, the magnification was 1000 times.
According to this SEM image, it was found that metal yttrium was segregated at the grain boundaries of the yttrium oxide crystal particles, and a network-like continuous conductive path was formed by the segregated metal yttrium.
本発明の焼結体は、導電性成分である金属イットリウム、炭素、窒化イットリウム、炭化イットリウムの群から選択された少なくとも1種と、マトリックスを構成する酸化イットリウムとを含有したことにより、ハロゲン系腐食性ガス及びこれらのプラズマに対する耐食性と導電性を兼ね備えるという優れた特徴を有するものであるから、半導体製造装置内の構造部材としてはもちろんのこと、エッチング電極、静電チャック用誘電材等、半導体製造装置以外の耐食性及び導電性が同時に要求される様々な部材に適用可能であり、その有用性は非常に大きいものである。 The sintered body of the present invention contains at least one selected from the group consisting of metal yttrium, carbon, yttrium nitride, and yttrium carbide, which are conductive components, and yttrium oxide constituting the matrix, thereby causing halogen-based corrosion. As a structural member in semiconductor manufacturing equipment, as well as etching electrodes, dielectric materials for electrostatic chucks, etc., semiconductor manufacturing The present invention can be applied to various members that are simultaneously required to have corrosion resistance and conductivity other than the apparatus, and its usefulness is very large.
Claims (7)
前記金属イットリウムの含有量を0.5体積%以上かつ10体積%以下としたことを特徴とする焼結体。A sintered body characterized in that the content of the metal yttrium is 0.5 vol% or more and 10 vol% or less.
前記炭素、窒化イットリウム、炭化イットリウムの群から選択された少なくとも1種を5体積%以上かつ30体積%以下、前記酸化イットリウムを60体積%以上かつ95体積%以下としたことを特徴とする焼結体。 And at least one selected from the group consisting of carbon, yttrium nitride, and yttrium carbide, and yttrium oxide, and at least one of aluminum oxide, zirconium oxide, and silicon oxide,
Sintering characterized in that at least one selected from the group consisting of carbon, yttrium nitride and yttrium carbide is 5% by volume to 30% by volume, and the yttrium oxide is 60% by volume to 95% by volume. body.
前記炭素粉末、窒化イットリウム粉末、炭化イットリウム粉末の群から選択された少なくとも1種を5体積%以上かつ30体積%以下、前記酸化イットリウム粉末を60体積%以上かつ95体積%以下とした混合粉を、成形して成形体とし、この成形体を焼成することを特徴とする焼結体の製造方法。 And at least one selected from the group consisting of carbon powder, yttrium nitride powder, and yttrium carbide powder, and yttrium oxide powder, and aluminum oxide powder, zirconium oxide powder, and silicon oxide powder.
A mixed powder in which at least one selected from the group consisting of the carbon powder, yttrium nitride powder, and yttrium carbide powder is 5% by volume to 30% by volume, and the yttrium oxide powder is 60% by volume to 95% by volume. A method for producing a sintered body, characterized in that the green body is molded into a molded body and the molded body is fired.
前記炭素粉末、窒化イットリウム粉末、炭化イットリウム粉末の群から選択された少なくとも1種を5体積%以上かつ30体積%以下、前記酸化イットリウム粉末を60体積%以上かつ95体積%以下とした混合粉を、型に充填し、この混合粉を加熱及び加圧することを特徴とする焼結体の製造方法。 And at least one selected from the group consisting of carbon powder, yttrium nitride powder, and yttrium carbide powder, and yttrium oxide powder, and aluminum oxide powder, zirconium oxide powder, and silicon oxide powder.
A mixed powder in which at least one selected from the group consisting of the carbon powder, yttrium nitride powder, and yttrium carbide powder is 5% by volume to 30% by volume, and the yttrium oxide powder is 60% by volume to 95% by volume. A method for producing a sintered body, comprising filling a mold and heating and pressing the mixed powder.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004013080A JP4429742B2 (en) | 2004-01-21 | 2004-01-21 | Sintered body and manufacturing method thereof |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004013080A JP4429742B2 (en) | 2004-01-21 | 2004-01-21 | Sintered body and manufacturing method thereof |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2005206402A JP2005206402A (en) | 2005-08-04 |
JP4429742B2 true JP4429742B2 (en) | 2010-03-10 |
Family
ID=34899272
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2004013080A Expired - Fee Related JP4429742B2 (en) | 2004-01-21 | 2004-01-21 | Sintered body and manufacturing method thereof |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4429742B2 (en) |
Families Citing this family (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007063068A (en) * | 2005-08-31 | 2007-03-15 | Toshiba Ceramics Co Ltd | Yttria ceramic sintered body |
JP4860335B2 (en) * | 2006-04-11 | 2012-01-25 | 住友大阪セメント株式会社 | Conductive corrosion-resistant member and manufacturing method thereof |
JP4905697B2 (en) * | 2006-04-20 | 2012-03-28 | 信越化学工業株式会社 | Conductive plasma resistant material |
KR101344990B1 (en) * | 2006-04-20 | 2013-12-24 | 신에쓰 가가꾸 고교 가부시끼가이샤 | Conductive, plasma-resistant member |
JP5071856B2 (en) * | 2007-03-12 | 2012-11-14 | 日本碍子株式会社 | Yttrium oxide material and member for semiconductor manufacturing equipment |
WO2010024353A1 (en) | 2008-08-28 | 2010-03-04 | Toto株式会社 | Corrosion-resistant member and method for manufacture thereof |
KR20130044813A (en) * | 2011-10-25 | 2013-05-03 | 주식회사 코미코 | Plasma resistant member and method of manufacturing the same |
US9865434B2 (en) | 2013-06-05 | 2018-01-09 | Applied Materials, Inc. | Rare-earth oxide based erosion resistant coatings for semiconductor application |
KR101818351B1 (en) * | 2016-06-23 | 2018-01-12 | 에스케이씨솔믹스 주식회사 | Plasma processing apparatus having electro conductive parts and method of manufacturing the parts |
-
2004
- 2004-01-21 JP JP2004013080A patent/JP4429742B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2005206402A (en) | 2005-08-04 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7744780B2 (en) | Yttrium oxide material, member for use in semiconductor manufacturing apparatus, and method for producing yttrium oxide material | |
JP5819816B2 (en) | Corrosion resistant member for semiconductor manufacturing equipment and method for manufacturing the same | |
EP1496033B1 (en) | Aluminum nitride sintered body containing carbon fibers and method of manufacturing the same | |
US8178455B2 (en) | Alumina sintered body, method for manufacturing the same, and semiconductor manufacturing apparatus member | |
US8236722B2 (en) | Aluminum oxide sintered product and method for producing the same | |
JP4429742B2 (en) | Sintered body and manufacturing method thereof | |
JP4987238B2 (en) | Aluminum nitride sintered body, semiconductor manufacturing member, and aluminum nitride sintered body manufacturing method | |
JP5172738B2 (en) | Semiconductor module and electronic device using the same | |
JP5406565B2 (en) | Aluminum oxide sintered body, manufacturing method thereof, and semiconductor manufacturing apparatus member | |
KR101652336B1 (en) | LOW RESISTIVITY SiC CERAMICS MATERIALS USING PRESSURELESS SINTERING AND MANUFACTURING METHOD | |
JP2006069843A (en) | Ceramic member for semiconductor manufacturing apparatus | |
JP4860335B2 (en) | Conductive corrosion-resistant member and manufacturing method thereof | |
JPWO2019163710A1 (en) | Manufacturing method of composite sintered body, semiconductor manufacturing equipment member and composite sintered body | |
JP6107503B2 (en) | Aluminum nitride sintered body and method for producing the same | |
JP2000272968A (en) | Silicon nitride sintered body and method for producing the same | |
JP4384101B2 (en) | Silicon nitride ceramic substrate and silicon nitride ceramic circuit board using the same | |
KR20210052250A (en) | Composite sintered body and method of manufacturing composite sintered body | |
KR20220066778A (en) | Low temperature sintered Y2O3 ceramics and the manufacturing method of the same | |
JP4221006B2 (en) | Silicon nitride ceramic circuit board | |
JP2025000176A (en) | Aluminum nitride sintered body and electrostatic chuck | |
KR100609307B1 (en) | Aluminum nitride materials and members for use in the production of semiconductors | |
JP2000247732A (en) | Low-resistance ceramic, its production and member for semiconductor producing apparatus | |
JP2003146760A (en) | Aluminum nitride sintered body and its manufacturing method |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20060620 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20090716 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20090804 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20091005 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20091208 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20091216 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121225 Year of fee payment: 3 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 4429742 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121225 Year of fee payment: 3 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131225 Year of fee payment: 4 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |