JP5390167B2 - Corrosion resistant material - Google Patents
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Description
本発明は、プラズマ環境で使用される耐食性部材に関する。 The present invention relates to a corrosion-resistant member used in a plasma environment.
半導体製造装置内やフラットパネルディスプレイ製造装置内では、ハロゲン系腐食ガスまたはハロゲン系ガスプラズマ等の環境で製造が行われるため、耐食性を持った部材が使用される。近年では、希土類化合物の耐食性が確認され、その中でも特に、Ｙ２Ｏ３が注目されている。そして、基材表面にＹ２Ｏ３を含む耐食性皮膜を施した部材が提案されている（たとえば、特許文献１参照）。
しかし、デバイスの高精度化のためには、半導体製造装置やフラットパネルディスプレイ製造装置等の内部で使用される部材に対して、さらに低パーティクル性が必要である。本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、プラズマ環境での使用により発生するパーティクルを低減する耐食性部材を提供することを目的とする。 However, in order to increase the accuracy of the device, it is necessary to have a lower particle property with respect to members used inside a semiconductor manufacturing apparatus, a flat panel display manufacturing apparatus or the like. This invention is made | formed in view of such a situation, and it aims at providing the corrosion-resistant member which reduces the particle | grains which generate | occur | produce by use in a plasma environment.
（１）上記の目的を達成するため、本発明に係る耐食性部材は、基材と、前記基材上に形成された純度９９．９％以上の酸化ガドリニウム皮膜と、を備えることを特徴としている。このように、本発明の耐食性部材は、酸化イットリウム（Ｙ２Ｏ３）より耐食性の高い酸化ガドリニウム（Ｇｄ２Ｏ３）で形成された皮膜を備えている。その結果、プラズマ環境で使用されても、パーティクルの発生を抑制することができ、長期間の使用が可能となる。また、酸化ガドリニウム皮膜の純度が９９．９％以上であるため、プラズマ環境で使用されたときに発生するパーティクルがさらに低減される。 (1) In order to achieve the above object, the corrosion-resistant member according to the present invention includes a base material and a gadolinium oxide film having a purity of 99.9% or more formed on the base material. . Thus, the corrosion-resistant member of the present invention is provided with a film formed of gadolinium oxide (Gd 2 O 3 ) having higher corrosion resistance than yttrium oxide (Y 2 O 3 ). As a result, even when used in a plasma environment, generation of particles can be suppressed, and long-term use is possible. Moreover, since the purity of the gadolinium oxide film is 99.9% or more, particles generated when used in a plasma environment are further reduced.
（２）また、本発明に係る耐食性部材は、前記酸化ガドリニウム皮膜が、鉄族金属化合物を含むことを特徴としている。鉄族金属化合物が酸化ガドリニウム皮膜に含まれるため、皮膜形成時にガドリニウムの融点を低下させることができる。これにより、十分に溶融した状態で酸化ガドリニウム皮膜を形成することができ、皮膜表面から結晶粒子が脱粒するのを防止することができる。その結果、耐食性に優れた酸化ガドリニウム皮膜の形成が可能となる。 (2) Further, the corrosion-resistant member according to the present invention is characterized in that the gadolinium oxide film contains an iron group metal compound. Since the iron group metal compound is contained in the gadolinium oxide film, the melting point of gadolinium can be lowered during film formation. As a result, the gadolinium oxide film can be formed in a sufficiently molten state, and crystal grains can be prevented from degranulating from the surface of the film. As a result, a gadolinium oxide film having excellent corrosion resistance can be formed.
（３）また、本発明に係る耐食性部材は、前記酸化ガドリニウム皮膜が、５０μｍ以上１０００μｍ以下の厚さを有することを特徴としている。酸化ガドリニウム皮膜の厚さが、５０μｍ以上であるため、その耐プラズマ性が向上する。また、一方で厚さが１０００μｍ以下であるため、熱膨張や内部応力より剥離やクラックを発生する可能性を低減できる。 (3) Further, the corrosion-resistant member according to the present invention is characterized in that the gadolinium oxide film has a thickness of 50 μm or more and 1000 μm or less. Since the thickness of the gadolinium oxide film is 50 μm or more, its plasma resistance is improved. On the other hand, since the thickness is 1000 μm or less, it is possible to reduce the possibility of peeling and cracking due to thermal expansion and internal stress.
（４）また、本発明に係る耐食性部材は、前記酸化ガドリニウム皮膜が、溶射法により形成されることを特徴としている。溶射法により、酸化ガドリニウム粉末は溶融状態で部材に付着されるため、密着強度が増し、結晶粒子が脱粒しにくい皮膜表面を形成できる。 (4) Moreover, the corrosion-resistant member according to the present invention is characterized in that the gadolinium oxide film is formed by a thermal spraying method. Since the gadolinium oxide powder is adhered to the member in a molten state by the thermal spraying method, the adhesion strength is increased, and a coating surface on which the crystal particles are difficult to fall off can be formed.
（５）また、本発明に係る耐食性部材は、前記酸化ガドリニウム皮膜が、２０ＭＰａ以上の強度で前記基材に密着して形成されていることを特徴としている。酸化ガドリニウム皮膜と基材との密着強度を２０ＭＰａ以上にすることにより酸化ガドリニウム皮膜の使用中や洗浄中の剥離を防止することができる。その結果、剥離による基材の露出部からのパーティクルの発生を防止することができる。
(5) Further, the corrosion-resistant member according to the present invention is characterized in that the gadolinium oxide film is formed in close contact with the base material with a strength of 20 MPa or more. By making the adhesion strength between the gadolinium oxide film and the
（６）また、本発明に係る耐食性部材は、半導体製造装置内、フラットパネルディスプレイ製造装置内または太陽電池製造装置内で使用されることを特徴としている。本発明の耐食性部材は、上記のように優れた耐食性を有するため、半導体製造装置内、フラットパネルディスプレイ製造装置内または太陽電池製造装置内のプラズマ環境での使用に適している。 (6) Moreover, the corrosion-resistant member which concerns on this invention is used in a semiconductor manufacturing apparatus, a flat panel display manufacturing apparatus, or a solar cell manufacturing apparatus. Since the corrosion-resistant member of the present invention has excellent corrosion resistance as described above, it is suitable for use in a plasma environment in a semiconductor manufacturing apparatus, a flat panel display manufacturing apparatus, or a solar cell manufacturing apparatus.
（７）また、本発明に係る耐食性部材は、静電チャック、ヒーター、ガス分散プレート、バッフルプレート、バッフルリング、シャワーリング、高周波透過窓、赤外線透過窓、監視窓、サセプター、クランプリング、フォーカスリング、シャドーリング、絶縁リング、ダミーウエハ、半導体ウエハを支持するためのリフトピン、ベローズカバー、クーリングプレート、上部電極、下部電極、ならびに、チャンバー、ベルジャー、ドームおよびそれらの内壁材のいずれかであることを特徴としている。本発明の耐食性部材は、具体的に、上記のような部材として使用されることにより、パーティクルの発生が低減され、産業上の効果が高まる。 (7) Further, the corrosion resistant member according to the present invention includes an electrostatic chuck, a heater, a gas dispersion plate, a baffle plate, a baffle ring, a shower ring, a high frequency transmission window, an infrared transmission window, a monitoring window, a susceptor, a clamp ring, and a focus ring. , Shadow ring, insulating ring, dummy wafer, lift pin for supporting semiconductor wafer, bellows cover, cooling plate, upper electrode, lower electrode, and chamber, bell jar, dome and their inner wall material It is said. Specifically, the corrosion-resistant member of the present invention is used as a member as described above, whereby the generation of particles is reduced and the industrial effect is enhanced.
本発明によれば、プラズマ環境での使用により発生するパーティクルをさらに低減する耐食性部材を提供できる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the corrosion-resistant member which further reduces the particle | grains which generate | occur | produce by use in a plasma environment can be provided.
本願発明者は、鋭意検討を行った結果、酸化ガドリニウム皮膜がハロゲン系腐食ガスまたはハロゲン系ガスプラズマ等に曝されても、酸化イットリウムに比べ優れた耐食性を発揮し、パーティクルの発生が低減されることを見出した。また、上記の酸化ガドリニウム皮膜中に鉄族金属化合物が含まれることによりガドリニウムの融点を低下させ、耐食性に優れた酸化ガドリニウム皮膜の形成が可能なことを見出した。 As a result of intensive studies, the inventor of the present application exhibits excellent corrosion resistance compared to yttrium oxide even when the gadolinium oxide film is exposed to a halogen-based corrosive gas or a halogen-based gas plasma, and the generation of particles is reduced. I found out. Moreover, it discovered that melting | fusing point of gadolinium was lowered | hung by including an iron group metal compound in said gadolinium oxide film, and formation of the gadolinium oxide film excellent in corrosion resistance is possible.
（耐食性部材の構成）
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。本発明の耐食性部材は、半導体製造装置内やフラットパネルディスプレイ装置内で使用するのに適しており、基材と基材上に形成された酸化ガドリニウム皮膜を有している。
(Configuration of corrosion resistant member)
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The corrosion-resistant member of the present invention is suitable for use in a semiconductor manufacturing apparatus or a flat panel display apparatus, and has a base material and a gadolinium oxide film formed on the base material.
基材は、ガラス、石英、アルミニウムやステンレス等の金属、アルミナ等のセラミックス等により形成されている。これらのように、基材の材質は、皮膜が剥離してもすぐには腐食が進まない程度の耐食性を有し、酸化ガドリニウム皮膜との密着性を高く維持できるものであることが好ましいが、特に上記に限定されない。 The base material is formed of glass, quartz, a metal such as aluminum or stainless steel, a ceramic such as alumina, or the like. As described above, the material of the base material preferably has a corrosion resistance that does not cause corrosion immediately after the film is peeled off, and can maintain high adhesion with the gadolinium oxide film, In particular, it is not limited to the above.
酸化ガドリニウム皮膜は、９９．９％以上の純度を有する。純度を９９．９％以上にすることよりプラズマ環境での皮膜の腐食の進行を抑制することができる。酸化ガドリニウム皮膜は、基材上に設けられ、ハロゲン系腐食ガスまたはハロゲン系ガスプラズマ等に対する耐食性を有する。 The gadolinium oxide film has a purity of 99.9% or more. By making the purity 99.9% or more, the progress of corrosion of the film in the plasma environment can be suppressed. The gadolinium oxide film is provided on a substrate and has corrosion resistance against a halogen-based corrosive gas or a halogen-based gas plasma.
酸化ガドリニウム皮膜は、鉄、コバルト、ニッケル等の鉄族金属化合物を含んでいる。これらの鉄族金属化合物が酸化ガドリニウム皮膜に含まれることにより、ガドリニウムの融点が低下する。酸化ガドリニウム皮膜の気孔率は、５％以上１５％以下であることが好ましい。なお、気孔率が１５％以下の酸化ガドリニウム皮膜は、ハロゲンガス系腐食ガスまたはハロゲン系ガスプラズマ等に曝された場合でも、ハロゲンガス系腐食ガスまたはハロゲン系ガスプラズマ等が酸化ガドリニウム皮膜を透過せず基材に損傷を与えにくい。 The gadolinium oxide film contains an iron group metal compound such as iron, cobalt, or nickel. When these iron group metal compounds are contained in the gadolinium oxide film, the melting point of gadolinium is lowered. The porosity of the gadolinium oxide film is preferably 5% or more and 15% or less. Note that a gadolinium oxide film having a porosity of 15% or less allows the halogen gas-based corrosive gas or halogen-based gas plasma to pass through the gadolinium oxide film even when exposed to a halogen gas-based corrosive gas or halogen-based gas plasma. It is difficult to damage the substrate.
酸化ガドリニウム皮膜の厚さは５０μｍ以上１０００μｍ以下である。厚さを５０μｍ以上にすることにより、ハロゲンガス系腐食ガスまたはハロゲン系ガスプラズマ等に曝された場合でも、耐食性の効果を奏し、基材までガスが透過しにくくなる。また、厚さを１０００μｍ以下にすることにより、酸化ガドリニウム皮膜と基材の密着性が向上し、基材と皮膜との熱膨張差による剥離が発生しにくくなる。 The thickness of the gadolinium oxide film is 50 μm or more and 1000 μm or less. By setting the thickness to 50 μm or more, even when exposed to a halogen gas-based corrosive gas or a halogen-based gas plasma, the effect of corrosion resistance is exerted, and the gas does not easily penetrate to the substrate. Further, by setting the thickness to 1000 μm or less, the adhesion between the gadolinium oxide film and the substrate is improved, and peeling due to the difference in thermal expansion between the substrate and the film is less likely to occur.
酸化ガドリニウム皮膜は、２０ＭＰａ以上の強度で基材に密着して形成されている。酸化ガドリニウム皮膜と基材との密着強度を２０ＭＰａ以上にすることで、使用中や洗浄中における酸化ガドリニウム皮膜の剥離を防止することができる。剥離すると基材の露出部からのパーティクルが発生しやすいがこれを防止できる。
The gadolinium oxide film is formed in close contact with the substrate with a strength of 20 MPa or more. By making the adhesion strength between the gadolinium oxide film and the
（耐食性部材の製造方法）
本発明の耐食性部材の製造方法を説明する。まず、基材を準備する。必要に応じて表面にブラスト処理を施す。基材の表面を粗くしてからその上に酸化ガドリニウム皮膜を形成する。基材と溶射皮膜との密着強度を高めることにより、耐食性部材の使用中や洗浄中に発生しがちな皮膜の剥離や剥離による基材の露出を防止することができる。その結果、基材からのパーティクルの発生を低減することができる。酸化ガドリニウム皮膜の原料となるガドリニウムを酸化させて粉末化するとともに、鉄族金属化合物を酸化させて粉末化し、これらを混合させた後に基材表面に溶射し、酸化ガドリニウム皮膜を形成する。
(Corrosion-resistant member manufacturing method)
The manufacturing method of the corrosion-resistant member of this invention is demonstrated. First, a base material is prepared. Blast treatment is applied to the surface as necessary. After the surface of the substrate is roughened, a gadolinium oxide film is formed thereon. By increasing the adhesion strength between the base material and the thermal spray coating, it is possible to prevent the base material from being exposed due to peeling or peeling of the coating that tends to occur during use or cleaning of the corrosion-resistant member. As a result, generation of particles from the substrate can be reduced. While gadolinium used as the raw material of the gadolinium oxide film is oxidized and pulverized, the iron group metal compound is oxidized and pulverized, and these are mixed and then sprayed onto the surface of the substrate to form a gadolinium oxide film.
酸化ガドリニウム皮膜は、フレーム溶射、高速フレーム溶射（ＨＶＯＦ）、プラズマ溶射、爆発溶射、コールドスプレー、エアロゾルデポジション法等で形成できる。特にプラズマ溶射で酸化ガドリニウム皮膜を形成することが好ましい。プラズマ溶射は、溶射出力が高く、かつ高融点材料の溶射に適している。このように溶射法で形成することが好ましいが、皮膜の形成方法は上記に限定されない。 The gadolinium oxide film can be formed by flame spraying, high-speed flame spraying (HVOF), plasma spraying, explosion spraying, cold spraying, aerosol deposition method or the like. It is particularly preferable to form a gadolinium oxide film by plasma spraying. Plasma spraying has a high spraying power and is suitable for spraying high melting point materials. Thus, although it is preferable to form by a thermal spraying method, the formation method of a membrane | film | coat is not limited above.
溶射には、平均粒径２０μｍ以上６０μｍ以下の溶射粉末を使用する。平均粒径２０μｍ以上の溶射粉末を使用することにより、溶射粉末の投入時に溶射粉末はプラズマ炎に吹き飛ばされることがなくプラズマ炎内に流れる。その結果、溶射材料を溶融状態で部材に付着させることができる。また、平均粒径６０μｍ以下の溶射粉末を使用することにより、プラズマ炎に溶射粉末を投入時に溶射粉末はプラズマ炎を通り抜けることがなくプラズマ炎上に流れ、溶融状態で部材に付着させることができる。好ましくは平均粒径３０μｍ以上５０μｍ以下の溶射粉末を使用する。溶射粉末がプラズマ炎内に流れ、溶融状態で部材に付着させることができる。プラズマ溶射時のプラズマ発生の際に使用するガスは特に限定はされないが、アルゴンガス、へリウムガス、窒素ガス、水素ガス、酸素ガス等を用いることができる。 For thermal spraying, a thermal spray powder having an average particle size of 20 μm or more and 60 μm or less is used. By using a thermal spray powder having an average particle size of 20 μm or more, the thermal spray powder flows into the plasma flame without being blown away by the plasma flame when the thermal spray powder is charged. As a result, the thermal spray material can be adhered to the member in a molten state. Further, by using a thermal spray powder having an average particle size of 60 μm or less, the thermal spray powder can flow through the plasma flame without passing through the plasma flame when it is put into the plasma flame, and can adhere to the member in a molten state. Preferably, a thermal spray powder having an average particle size of 30 μm or more and 50 μm or less is used. The thermal spray powder can flow into the plasma flame and adhere to the member in a molten state. The gas used for plasma generation during plasma spraying is not particularly limited, and argon gas, helium gas, nitrogen gas, hydrogen gas, oxygen gas, and the like can be used.
以下、実施例を説明する。ただし、本発明は以下に説明する各実施例により何ら限定されない。耐食性部材の実施例の試料と酸化イットリウム皮膜を用いた比較例の試料を作製し、エッチング、気孔率および密着強度を測定した。 Examples will be described below. However, this invention is not limited at all by each Example demonstrated below. A sample of an example of a corrosion-resistant member and a sample of a comparative example using an yttrium oxide film were prepared, and etching, porosity, and adhesion strength were measured.
［エッチング試験および気孔率の測定］
酸化ガドリニウム皮膜が含むＦｅ２Ｏ３量を変えて、耐食性部材の実施例および比較例を作製し、エッチング試験および気孔率の測定を行った。
[Etching test and porosity measurement]
Examples and comparative examples of corrosion-resistant members were produced by changing the amount of Fe 2 O 3 contained in the gadolinium oxide film, and an etching test and a porosity measurement were performed.
（実施例Ａ１〜Ａ１０の作製）
Ｆｅ２Ｏ３をそれぞれ１ｐｐｍ、３ｐｐｍ、４ｐｐｍ、８ｐｐｍ、１０ｐｐｍ、２０ｐｐｍ、３０ｐｐｍ、４０ｐｐｍ、７０ｐｐｍ、８０ｐｐｍ含むＧｄ２Ｏ３の純度９９．９％以上の溶射粉末を用意した。Ｆｅ２Ｏ３の含有量は、ＩＣＰ発光分析装置を用い測定した。溶射粉末の平均粒径は、３０μｍ〜４０μｍであった。溶射粉末の平均粒径は、レーザー回折・散乱式の粒度測定機を用い測定した。一方、１００×１００×５ｔ（ｍｍ）のアルミニウム基材を用意し、表面にブラスト処理を施した。そして、エアロプラズマ社製ＡＳＰ７１００プラズマ溶射機を使用し、電圧２７５Ｖ、電流１１０Ａ、アルゴンガス流量２５Ｌ／ｍｉｎ、酸素ガス４０Ｌ／ｍｉｎの溶射条件にて、アルミニウム基材上に２００μｍ〜３００μｍの酸化ガドリニウム皮膜を形成した。
(Production of Examples A1 to A10)
Thermally sprayed powders having a purity of 99.9% or more of Gd 2 O 3 containing 1 ppm, 3 ppm, 4 ppm, 8 ppm, 10 ppm, 20 ppm, 30 ppm, 40 ppm, 70 ppm, and 80 ppm of Fe 2 O 3 were prepared. The content of Fe 2 O 3 was measured using an ICP emission analyzer. The average particle diameter of the sprayed powder was 30 μm to 40 μm. The average particle size of the thermal spray powder was measured using a laser diffraction / scattering particle size measuring machine. On the other hand, an aluminum substrate of 100 × 100 × 5 t (mm) was prepared, and the surface was blasted. Then, using an ASP7100 plasma spraying machine manufactured by Aeroplasma, a gadolinium oxide film having a thickness of 200 μm to 300 μm on the aluminum substrate under the spraying conditions of a voltage of 275 V, a current of 110 A, an argon gas flow rate of 25 L / min, and an oxygen gas of 40 L / min. Formed.
（比較例Ａ１の作製）
上記の実施例の作製手順と同様に、Ｆｅ２Ｏ３を１０ｐｐｍ含むＹ２Ｏ３の純度９９．９％以上の溶射粉末を用意した。溶射粉末の平均粒径は、３０μｍ〜４０μｍであった。実施例と同様の条件で、アルミニウム基材上に２００μｍ〜３００μｍの酸化物皮膜を形成した。
(Production of Comparative Example A1)
Similar to the production procedure of the above example, a thermal spray powder of 99.9% or more purity of Y 2 O 3 containing 10 ppm of Fe 2 O 3 was prepared. The average particle diameter of the sprayed powder was 30 μm to 40 μm. An oxide film having a thickness of 200 μm to 300 μm was formed on an aluminum substrate under the same conditions as in the examples.
このようにして作製した実施例および比較例についてエッチングレートを測定した。エッチングレートは、酸化ガドリニウム皮膜の一部をポリイミドテープでマスキングし、ＲＩＥ装置を用いてＣＦ４プラズマ中で１０時間照射を行い、マスキング有無の箇所の段差を測定して求めた。 The etching rate was measured for the examples and comparative examples thus fabricated. The etching rate was determined by masking a part of the gadolinium oxide film with a polyimide tape, irradiating it in CF 4 plasma for 10 hours using an RIE apparatus, and measuring the level difference in the presence or absence of masking.
また、実施例および比較例について気孔率を評価した。気孔率は、皮膜の乾燥重量Ｗ１、水中重量Ｗ２、飽水重量Ｗ３を測定し、以下の数式で表されるアルキメデス法を用いて求めた。
図１は、Ｆｅ２Ｏ３の含有量に対するエッチングレートおよび気孔率を示す表である。なお、実施例Ａ１０については、局所的にエッチングが確認されたため、その部分のエッチングレートを示している。図１の表に示すように、同程度のＦｅ２Ｏ３の含有率の実施例Ａ４〜Ａ８については実施例のエッチングレートは比較例のエッチングレートの１／２〜１／３であり、Ｇｄ２Ｏ３皮膜はＹ２Ｏ３皮膜より耐食性に優れ、パーティクルの発生が少ないことが分かった。そのため、本発明の耐食性部材は、ハロゲン系腐食ガスまたはハロゲン系ガスプラズマ等を利用する半導体製造装置内やフラットパネルディスプレイ装置内での使用に好適である。 FIG. 1 is a table showing the etching rate and the porosity with respect to the content of Fe 2 O 3 . In addition, about Example A10, since etching was confirmed locally, the etching rate of the part is shown. As shown in the table of FIG. 1, for Examples A4 to A8 having the same content of Fe 2 O 3 , the etching rate of the example is 1/2 to 1/3 of the etching rate of the comparative example. 2 O 3 coating excellent in corrosion resistance than the Y 2 O 3 film, it was found that generation of particles is small. Therefore, the corrosion-resistant member of the present invention is suitable for use in a semiconductor manufacturing apparatus or a flat panel display apparatus using a halogen-based corrosive gas or a halogen-based gas plasma.
図２は、実施例についてＦｅ２Ｏ３の含有量に対するエッチングレートを示すグラフ、図３は、実施例についてＦｅ２Ｏ３の含有量に対する気孔率を示すグラフである。図２に示すように、４０ｐｐｍ以下の含有量では、酸化ガドリニウム皮膜にＦｅ２Ｏ３が含有されている場合の方が、されていない場合よりエッチングレートが低く耐食性が優れていることが分かる。また、図３に示すように、酸化ガドリニウム皮膜にＦｅ２Ｏ３が含有されている場合の方が、されていない場合より気孔率が小さく、緻密であることが分かる。 Figure 2 is a graph, Figure 3 shows the etching rate with respect to the content of Fe 2 O 3 for example, is a graph showing the porosity for the content of Fe 2 O 3 for example. As shown in FIG. 2, it can be seen that when the content is 40 ppm or less, the etching rate is lower and the corrosion resistance is better when Fe 2 O 3 is contained in the gadolinium oxide film than when it is not. In addition, as shown in FIG. 3, it can be seen that the porosity is smaller and denser when the gadolinium oxide film contains Fe 2 O 3 than when it is not.
ある程度のＦｅ２Ｏ３が含まれている酸化ガドリニウム皮膜の方が緻密で耐食性に優れているのは、Ｆｅ２Ｏ３が含まれることで皮膜形成時にガドリニウムの融点が低下し、十分に溶融した状態で酸化ガドリニウム皮膜が形成されているためと考えられる。このように、Ｆｅが含まれることにより、耐食性に優れた酸化ガドリニウム皮膜の形成が可能となる。 The gadolinium oxide film containing a certain amount of Fe 2 O 3 is denser and has better corrosion resistance because the melting point of gadolinium is lowered when the film is formed due to the inclusion of Fe 2 O 3 and it is sufficiently melted. This is probably because the gadolinium oxide film is formed in the state. Thus, by including Fe, it becomes possible to form a gadolinium oxide film having excellent corrosion resistance.
上記より鉄族金属化合物を含む酸化ガドリニウム皮膜で表面を形成された耐食性部材は、ハロゲン系腐食ガスまたはハロゲン系ガスプラズマ等に対する耐食性に優れていることが実証された。したがってそのような環境に曝される半導体製造装置内またはフラットパネルディスプレイ製造装置内での使用に好適である。 From the above, it was demonstrated that the corrosion-resistant member having a surface formed of a gadolinium oxide film containing an iron group metal compound is excellent in corrosion resistance against halogen-based corrosive gas or halogen-based gas plasma. Therefore, it is suitable for use in a semiconductor manufacturing apparatus or a flat panel display manufacturing apparatus exposed to such an environment.
［密着強度の測定］
次に、同等の条件で試料を作成し、酸化ガドリニウム皮膜と基板との密着強度の試験を行った。上記のエッチング試験と同様の試料作製手順に従って、棒状のアルミニウム基材の先端面（表面粗さ５．１１μｍ）上に厚さ２００μｍ〜３００μｍで純度９９．９％以上のＧｄ２Ｏ３皮膜を形成し、実施例Ｂ１の試料を作製した。また、表面粗さ５．０２μｍの棒状のアルミニウム基材の先端面上に、厚さ２００μｍ〜３００μｍで純度９９．９％以上のＹ２Ｏ３皮膜を形成し、比較例Ｂ１の試料を作製した。そして、実施例Ｂ１および比較例Ｂ２をそれぞれ別の棒状部材の先端面に接着剤で接合し、引っ張りにより剥離する強度、すなわち密着強度を測定した（ＪＩＳＨ８６６６に準じた試験方法）。
[Measurement of adhesion strength]
Next, a sample was prepared under the same conditions, and the adhesion strength between the gadolinium oxide film and the substrate was tested. A Gd 2 O 3 film having a thickness of 200 μm to 300 μm and a purity of 99.9% or more is formed on the tip surface (surface roughness 5.11 μm) of a rod-shaped aluminum substrate according to the same sample preparation procedure as in the etching test described above. Thus, a sample of Example B1 was produced. Further, a Y 2 O 3 film having a thickness of 200 μm to 300 μm and a purity of 99.9% or more was formed on the tip surface of a rod-shaped aluminum substrate having a surface roughness of 5.02 μm, and a sample of Comparative Example B1 was produced. . And Example B1 and Comparative Example B2 were each joined to the tip surface of another rod-shaped member with an adhesive, and the strength to peel off by pulling, that is, the adhesion strength was measured (test method according to JISH8666).
図４は、密着強度の評価結果を示す表である。図４に示すように、同等の条件下において酸化イットリウム皮膜と基材との密着強度が１４ＭＰａであるのに対し、酸化ガドリニウム皮膜と基材との密着強度は２２ＭＰａであった。このように、酸化ガドリニウム皮膜の方が、酸化イットリウム皮膜より、基材に密着しやすく、剥離が生じにくいことが実証された。 FIG. 4 is a table showing the evaluation results of the adhesion strength. As shown in FIG. 4, the adhesion strength between the yttrium oxide film and the substrate was 14 MPa under the same conditions, whereas the adhesion strength between the gadolinium oxide film and the substrate was 22 MPa. Thus, it was proved that the gadolinium oxide film was more easily adhered to the base material than the yttrium oxide film, and peeling was less likely to occur.
なお、半導体製造装置内またはフラットパネルディスプレイ製造装置内で使用される部材としては、例えば、静電チャック、ヒーター等の内部に静電電極や抵抗発熱体が挙げられる。静電電極には耐食性の低い金属が用いられることが多いことから、静電電極を本発明の耐食性部材で被覆することで大幅に耐食性を高めることができる。 In addition, as a member used in a semiconductor manufacturing apparatus or a flat panel display manufacturing apparatus, an electrostatic electrode and a resistance heating element are mentioned inside an electrostatic chuck, a heater, etc., for example. Since a metal having low corrosion resistance is often used for the electrostatic electrode, the corrosion resistance can be significantly improved by coating the electrostatic electrode with the corrosion-resistant member of the present invention.
また、本発明の耐食性部材は、ハロゲン系腐蝕ガスを装置内に導入するためのガス拡散プレート、バッフルプレート、バッフルリング、シャワープレート等にも採用できる。さらに、ガスが導入される処理容器であるチャンバー、ベルジャー、ドームおよびそれらの内壁材、ならびに高周波透過窓、赤外線透過窓および監視窓にも適用でき、また、容器内で使用されるサセプター、クランプリング、フォーカスリング、シャドーリング、絶縁リング、ダミーウエハ、半導体ウエハを支持するためのリフトピン、ベローズカバー、クーリングプレート、上部電極、下部電極等にも適用できる。このように、本発明の耐食性部材は、プラズマ雰囲気に曝され、耐食性を要する種々の部材に適用できる。 The corrosion-resistant member of the present invention can also be used for gas diffusion plates, baffle plates, baffle rings, shower plates and the like for introducing halogen-based corrosion gas into the apparatus. Furthermore, it can be applied to chambers, bell jars, domes and their inner wall materials, which are processing containers into which gas is introduced, and high-frequency transmission windows, infrared transmission windows and monitoring windows, and susceptors and clamp rings used in the containers. It can also be applied to a focus ring, a shadow ring, an insulating ring, a dummy wafer, a lift pin for supporting a semiconductor wafer, a bellows cover, a cooling plate, an upper electrode, a lower electrode, and the like. Thus, the corrosion-resistant member of the present invention can be applied to various members that are exposed to a plasma atmosphere and require corrosion resistance.
Claims (6)
前記基材上に形成された純度９９．９％以上の酸化ガドリニウム皮膜と、を備え、
前記酸化ガドリニウム皮膜は、Ｆｅ ２ Ｏ ３ を８ｐｐｍ以上４０ｐｐｍ以下含むことを特徴とする耐食性部材。 A substrate;
A gadolinium oxide film having a purity of 99.9% or more formed on the substrate ,
The gadolinium oxide film contains Fe 2 O 3 in an amount of 8 ppm to 40 ppm .
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