特開 2025-8092 半導体製造装置用部材

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2025008092

(43)【公開日】2025-01-20

(54)【発明の名称】半導体製造装置用部材

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/683 20060101AFI20250109BHJP

   C04B 35/495 20060101ALI20250109BHJP

   H01L 21/3065 20060101ALN20250109BHJP

【ＦＩ】

H01L21/68 R

C04B35/495

H01L21/302 101G

【審査請求】未請求

【請求項の数】3

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023109961

(22)【出願日】2023-07-04

(71)【出願人】

【識別番号】000004547

【氏名又は名称】日本特殊陶業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100160691

【弁理士】

【氏名又は名称】田邊 淳也

(74)【代理人】

【識別番号】100182718

【弁理士】

【氏名又は名称】木崎 誠司

(72)【発明者】

【氏名】池▲崎▼ 博基

【テーマコード（参考）】

5F004

5F131

【Ｆターム（参考）】

5F004AA13

5F004AA16

5F004BB14

5F004BB22

5F004BB29

5F004DA00

5F004DA04

5F131AA02

5F131BA19

5F131CA04

5F131CA15

5F131CA17

5F131EA03

5F131EB11

5F131EB78

5F131EB79

5F131HA21

5F131KB32

(57)【要約】      （修正有）

【課題】より高い耐食性を有する半導体製造装置用部材を提供する。
【解決手段】ウェハＷを静電引力により吸着することで保持する静電チャックである半導体製造装置用部材１は、Ｍｇ（マグネシウム）とＭｏ（モリブデン）とを含む複合酸化物の結晶相を含む焼結体からなる。この部材のエッチングレートは、Ａｌ₂Ｏ₃およびＹ₂Ｏ₃の焼結体におけるエッチングレートよりも小さい。すなわち、Ａｌ₂Ｏ₃およびＹ₂Ｏ₃の焼結体よりも高い耐食性を有し、本構成を半導体製造装置用部材に用いることにより、プラズマが利用される半導体製造時に発生する腐食やパーティクルの発生を抑制できる。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

半導体製造装置用部材であって、
Ｍｇ（マグネシウム）とＭｏ（モリブデン）とを含む複合酸化物の結晶相を含む焼結体からなることを特徴とする、半導体製造装置用部材。

【請求項2】

請求項１に記載の半導体製造装置用部材であって、
前記焼結体に含まれるＭｏ元素の量に対するＭｇ元素の量であるモル比は、１以上であることを特徴とする、半導体製造装置用部材。

【請求項3】

請求項２に記載の半導体製造装置用部材であって、
前記焼結体の開気孔率は、０．１％以下であることを特徴とする、半導体製造装置用部材。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、半導体製造装置用部材に関する。

【背景技術】

【0002】

半導体製造におけるドライプロセスやプラズマコーティングなどを実施する際に利用される半導体製造装置では、エッチングおよびクリーニング用のプラズマとして、反応性の高いフッ素（Ｆ）系プラズマ、塩素（Ｃｌ）系プラズマ、および臭素（Ｂｒ）系プラズマが使用される。プラズマを利用する部材としての、静電チャックやヒーター等のＳｉウェハと接する部材や、それらを覆うチャンバーやそのチャンバーパーツには、高い耐食性が求められる。高い耐食性を有する部材として、Ａｌ₂Ｏ₃（アルミナ）やＹ₂Ｏ₃（イットリア）の焼結体を用いた半導体製造装置用部材が知られている（例えば、特許文献１～３参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開平１１－２７８９３５号公報

【特許文献2】特開２００１－１７９０８０号公報

【特許文献3】特開２００６－６９８４３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１～３に記載されたＡｌ₂Ｏ₃やＹ₂Ｏ₃の焼結体は、半導体製造時に利用されるプラズマに対する耐食性を有するものの、半導体製造装置用部材が有する耐食性については改善の余地があった。

【0005】

本発明は、上述した課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、より高い耐食性を有する半導体製造装置用部材を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明は、上述した課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態として実現できる。

【0007】

（１）本発明の一形態によれば、半導体製造装置用部材が提供される。この半導体製造装置用部材は、Ｍｇ（マグネシウム）とＭｏ（モリブデン）とを含む複合酸化物の結晶相を含む焼結体からなる。

【0008】

この構成によれば、ＭｇとＭｏとの両方を含む半導体製造装置用部材が提供される。この部材のエッチングレートは、Ａｌ₂Ｏ₃およびＹ₂Ｏ₃の焼結体におけるエッチングレートよりも小さい。すなわち、本構成は、Ａｌ₂Ｏ₃およびＹ₂Ｏ₃の焼結体よりも高い耐食性を有する。そのため、本構成を半導体製造装置用部材に用いることにより、プラズマが利用される半導体製造時に発生する腐食やパーティクルの発生を抑制できる。

【0009】

（２）上記形態の半導体製造装置用部材において、前記焼結体に含まれるＭｏ元素の量に対するＭｇ元素の量のモル比は、１以上であってもよい。
この構成によれば、焼結体に含まれるＭｇ元素の量がＭｏ元素の量未満の場合と比較して、半導体製造装置用部材のエッチングレートが小さくなる。これにより、半導体製造時に発生する腐食やパーティクルの発生がさらに抑制される。

【0010】

（３）上記形態の半導体製造装置用部材において、前記焼結体の開気孔率は、０．１％以下であってもよい。
この構成によれば、開気孔率が０．１％以下と緻密に形成されているため、半導体製造時に発生する腐食やパーティクルの発生をさらに抑制できる。

【0011】

なお、本発明は、種々の態様で実現することが可能であり、例えば、複合材料、焼結体、半導体製造装置用部材、半導体製造に用いられる材料、およびこれらを備えるシステム等、半導体製造装置用部材の製造方法およびこれらを備えるシステム等の形態で実現できる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】本発明の実施形態の半導体製造装置用部材の概略斜視図である。

【図2】実施例と比較例とに対する耐プラズマ試験の評価結果の説明図である。

【図3】実施例と比較例とに対する耐プラズマ試験の評価結果の説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

図１は、本発明の実施形態の半導体製造装置用部材１の概略斜視図である。図１に示される半導体製造装置用部材１（以降では、単に「部材１」とも言う）は、ウェハＷを静電引力により吸着することで保持する静電チャックである。静電チャックである部材１は、例えば、エッチング装置に備えられる。本実施形態の部材１は、Ｍｇ（マグネシウム）とＭｏ（モリブデン）とを含む複合酸化物の結晶相を含む焼結体によって構成されている。部材１のエッチングレートは、例えば、Ａｌ₂Ｏ₃およびＹ₂Ｏ₃の焼結体のエッチングレートよりも小さい。これにより、部材１は、高い耐食性を有し、プラズマ利用時に発生する腐食やパーティクルの発生を抑制できる。

【0014】

部材１を構成する焼結体の化学式は、焼結体に含まれるＭｇの量をＸ（０＜Ｘ＜１）とすると、Ｍｇ_XＭｏ_1-XＯ_3-2Xで表される。例えば、焼結体に含まれるＭｇとＭｏとの割合が同じ（Ｘ＝０．５）、すなわち、焼結体に含まれるＭｏ元素の量に対するＭｇ元素の量であるモル比が１の場合には、焼結体の化学式は、ＭｇＭｏＯ₄である。なお、以降では、ＭｇＭｏＯ₄の一例について説明する。

【0015】

部材１を構成するＭｇＭｏＯ₄を製造するためには、初めに、焼結体の材料である酸化物のＭｇＯとＭｏＯ₃が焼結後にＭｇＭｏＯ₃の組成となるように調合される。調合では、エタノールが加えられた後に、ボールミルを用いて粉砕混合が行われる。調合後の混合粉がホットプレス法により焼成されて、ＭｇＭｏＯ₄の結晶相を含む焼結体が製造される。ホットプレスでは、摂氏７５０度（℃）、２０４ｋｇｆ／ｃｍ²、Ａｒ(アルゴン)雰囲気下の条件で、混合粉が３時間保持された。焼成後のサンプルでは、Ｘ線回折法（ＸＲＤ）によりＭｇＭｏＯ₄の結晶相が含まれていることが確認された。

【0016】

図２および図３は、実施例としてのＭｇＭｏＯ₄と、比較例としてのＹ₂Ｏ₃，Ａｌ₂Ｏ₃，ＭｇＯ，およびＭｏＯ₃とに対する耐プラズマ試験の評価結果の説明図である。図２，３には、実施例および比較例の各サンプルの開気孔率と、エッチングレートとが示されている。耐プラズマ試験では、マイクロ波励起プラズマ２０００Ｗ、バイアス２００Ｗ、任意のガスが２時間供給されている圧力２０ｍｔｏｒｒのチャンバー内で、各サンプルが評価された。図２には、任意のガスとして、Ｃｌ₂ガスが５０ｓｃｃｍで供給された際の評価結果が示されている。図３には、ＨＢｒガスが１０ｓｃｃｍで供給された際の評価結果が示されている。

【0017】

図２に示されるように、Ｃｌ₂ガスを用いた耐プラズマ試験に用いられる実施例のＭｇＭｏＯ₄のサンプルにおける開気孔率は０．１（％）であった。また、ＭｇＭｏＯ₄のエッチングレートは、比較例のＹ₂Ｏ₃，Ａｌ₂Ｏ₃，およびＭｇＯのいずれのエッチングレートよりも小さい０．４６０（μｍ／ｈ）であった。なお、比較例のＭｏＯ₃のエッチングレートは、開気孔率が２．２（％）と高く緻密に形成されていなかったため、測定されていない。

【0018】

図３に示されるように、ＨＢｒガスを用いた耐プラズマ試験に用いられる実施例のＭｇＭｏＯ₄のサンプルにおける開気孔率は０．１（％）であった。また、ＭｇＭｏＯ₄のエッチングレートは、比較例のＹ₂Ｏ₃，Ａｌ₂Ｏ₃，およびＭｇＯのいずれのエッチングレートよりも小さい０．６２１（μｍ／ｈ）であった。

【0019】

以上のように、本実施形態の部材１は、ＭｇとＭｏとを含む複合酸化物の結晶相を含む焼結体によって構成されている。この部材１のエッチングレートは、図２，３に示されるように、Ａｌ₂Ｏ₃，Ｙ₂Ｏ₃，ＭｇＯの焼結体におけるエッチングレートよりも小さい。すなわち、部材１を構成する焼結体は、Ａｌ₂Ｏ₃，Ｙ₂Ｏ₃，およびＭｇＯの焼結体よりも高い耐食性を有する。そのため、Ｍｇ_XＭｏ_1-XＯ_3-2Xの焼結体を部材１に用いることにより、プラズマが利用される半導体製造時に発生する腐食やパーティクルの発生を抑制できる。

【0020】

また、本実施形態の部材１を構成する焼結体に含まれるＭｇＭｏＯ₄では、Ｍｏ元素の量に対するＭｇ元素の量であるモル比が１である。本実施形態の部材１では、焼結体に含まれるＭｇ元素の量がＭｏ元素の量未満の場合と比較して、部材１のエッチングレートが低くなる。これにより、部材１を用いることにより、半導体製造時に発生する腐食やパーティクルの発生がさらに抑制される。

【0021】

また、実施例のＭｇＭｏＯ₄の開気孔率は、図２，３に示されるように、０．１（％）である。すなわち、実施例のＭｇＭｏＯ₄を構成する焼結体は、開気孔率が０．１％と緻密に形成されているため、半導体製造時に発生する腐食やパーティクルの発生をさらに抑制できる。

【0022】

＜本実施形態の変形例＞
本発明は上記の実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。

【0023】

上記実施形態では、ＭｇとＭｏとを含む複合酸化物の結晶相を含む焼結体を用いた半導体製造装置用部材として、静電チャックを一例として説明したが、当該焼結体を用いた半導体製造装置用部材については変形可能である。例えば、当該焼結体がヒーター、チャンバー、およびチャンバーパーツに用いられてもよい。

【0024】

上記実施形態では、ＭｇとＭｏとを含む複合酸化物のＭｇ_XＭｏ_1-XＯ_3-2Xとして、Ｍｏ元素の量に対するＭｇ元素の量であるモル比が同じ（Ｘ＝０．５）のＭｇＭｏＯ₄について説明したが、Ｍｏ元素の量に対するＭｇ元素の量であるモル比については変形可能である。例えば、複合酸化物は、Ｘ＝０．２５のＭｇＭｏ₃Ｏ₁₀であってもよいし、Ｘ＝０．７５のＭｇ₃ＭｏＯ₆であってもよい。Ｍｇ_XＭｏ_1-XＯ_3-2Xに含まれるＭｏは、融点および沸点が高いため、Ｃｌ₂ガスおよびＨＢｒガスに対して科学的な安定性を有する。そのため、Ｍｇ_XＭｏ_1-XＯ_3-2Xの焼結体が部材１に用いられることにより、半導体製造時に発生する腐食やパーティクルの発生が抑制される。また、図２，３に示されるように、Ｍｇの酸化物であるＭｇＯは、Ｍｏの酸化物であるＭｏＯ３よりも開気孔率が低く、緻密に形成される。そのため、複合酸化物では、ＭｏよりもＭｇをより多く含む方が、開気孔率が低くなり、エッチングレートが小さくなる。そのため、Ｍｇ_XＭｏ_1-XＯ_3-2Xでは、Ｘ＝０．５以上、すなわち、Ｍｏ元素の量に対するＭｇ元素の量であるモル比が、１以上であることが好ましい。

【0025】

図２，３で示されるＭｇＭｏＯ₄の開気孔率は、０．１（％）であったが、０．１（％）より大きくてもよいし、０．１（％）より小さくてもよい。特に、ＭｇＭｏＯ₄の開気孔率は、０．１（％）以下である好ましい。

【0026】

以上、実施形態、変形例に基づき本態様について説明してきたが、上記した態様の実施の形態は、本態様の理解を容易にするためのものであり、本態様を限定するものではない。本態様は、その趣旨並びに特許請求の範囲を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に、本態様にはその等価物が含まれる。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することができる。

【0027】

本発明は、以下の形態としても実現することが可能である。
［適用例１］
半導体製造装置用部材であって、
Ｍｇ（マグネシウム）とＭｏ（モリブデン）とを含む複合酸化物の結晶相を含む焼結体からなることを特徴とする、半導体製造装置用部材。
［適用例２］
適用例１に記載の半導体製造装置用部材であって、
前記焼結体に含まれるＭｏ元素の量に対するＭｇ元素の量であるモル比は、１以上であることを特徴とする、半導体製造装置用部材。
［適用例３］
適用例１または適用例２に記載の半導体製造装置用部材であって、
前記焼結体の開気孔率は、０．１％以下であることを特徴とする、半導体製造装置用部材。

【符号の説明】

【0028】

１…部材（半導体製造装置用部材）
Ｗ…ウェハ

【図1】

【図2】

【図3】