JPH104083A - 半導体製造用耐食性部材 - Google Patents

半導体製造用耐食性部材

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JPH104083A
JPH104083A JP8155798A JP15579896A JPH104083A JP H104083 A JPH104083 A JP H104083A JP 8155798 A JP8155798 A JP 8155798A JP 15579896 A JP15579896 A JP 15579896A JP H104083 A JPH104083 A JP H104083A
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fluorine
corrosion
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Yumiko Itou
裕見子 伊東
Hiroshi Aida
比呂史 会田
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Abstract

(57)【要約】 【課題】ＳｉＯ2 、Ａｌ2 Ｏ3 、ＡｌＮ等よりも優れた
耐食性を有する耐食性部材を提供する。 【解決手段】半導体製造時に使用されるプラズマ処理装
置やエッチング装置におけるＳｉウエハ固定用のクラン
プリングや上部電極周りのシールドリング、装置内壁材
などの、ＳＦ6 、ＣＦ4 、ＣＨＦ3 、ＣｌＦ3 、ＨＦ等
のフッ素系腐食ガスまたはそのプラズマに曝される部位
を、Ｓｃ、Ｌａ，Ｃｅ、Ｅｕ、Ｄｙ等の周期律表第３ａ
族元素の酸化物、窒化物、炭化物、フッ化物などの化合
物の薄膜や単結晶等によって形成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、フッ素系腐蝕性ガ
スまたはそのプラズマに対して高い耐食性が要求され
る、半導体素子を製造するのに用いられるプラズマ処理
装置、成膜装置内の内壁材、Ｓｉ基板を支持する支持部
材などの治具に適した耐食性部材に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】半導体製造のドライプロセスやプラズマ
コーティングなど、プラズマの利用は近年急速に進んで
いる。例えば、半導体製造プロセスでは、プラズマプロ
セスにおいて、特にデポジション、エッチング用やクリ
ーニング用として、フッ素系のハロゲン系腐食ガスがそ
の反応性の高さから多用されている。
【０００３】また、装置内の内壁等の上記ガスやプラズ
マに接触する部分では、ガスやプラズマによる腐食を防
止するために、従来からガラスや石英などのＳｉＯ2 を
主成分とする材料やステンレス、モネル等の耐食性金属
が利用されている。
【０００４】さらに、半導体製造装置において、Ｓｉウ
エハ等を保持するサセプタ材も腐食性ガスやプラズマと
接触するために、従来より耐食性に優れたアルミナ焼結
体やサファイア、ＡｌＮの焼結体又はこれらを基体表面
にＣＶＤコーティングしたものが使用されている。ま
た、装置内のヒータとしても、グラファイトや、窒化硼
素をコーティングしたヒータ等が用いられている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来よ
り用いられているガラスや石英ではプラズマ中の耐食性
が不充分で消耗が激しく、フッ素に接すると接触面がエ
ッチングされ、表面性状が変化したり、光透過性が必要
とされる部材では表面が次第に白く曇って透光性が低下
する等の問題が生じていた。
【０００６】また、ステンレスなどの金属を使用した部
材でも耐食性が不充分なため、腐食速度が速くまた不純
物として製造物中に混入する不良品発生の原因となる。
また、フッ素系ガスに対して耐食性に優れるとして利用
の進んでいるアルミナ、ＡｌＮ焼結体も高温でプラズマ
と接すると腐食が進行して焼結体の表面からの結晶粒子
の脱粒が生じ、やはりコンタミネーションの原因とな
る。
【０００７】
【課題を解決するための手段】そこで、本発明者らは、
フッ素系腐食ガスまたはそのプラズマに対して優れた耐
食性を有する材料の検討を行った結果、フッ素系腐食ガ
スまたはそのプラズマとの反応が進行すると表面にフッ
化物が生成されること、およびそのフッ化物の安定性が
耐食性に大きく影響を及ぼしていること、またフッ化物
としては、周期律表第３ａ族元素のフッ化物は融点が高
く、高温において安定であることから耐食性部材として
周期律表第３ａ族元素化合物が好適であることを見出し
本発明に至った。
【０００８】即ち、本発明の半導体製造用耐食性部材
は、上記の知見に基づき完成されたものであり、フッ素
系腐食ガスまたはそのプラズマに接触する部位を、周期
律表第３ａ族元素化合物によって構成することを特徴と
するものである。
【０００９】特に、前記周期律表第３ａ族元素がＳｃ，
Ｙ，Ｌａ，Ｃｅ，Ｙｂ，Ｅｕ，Ｄｙの群から選ばれた少
なくとも１種であること、さらに前記化合物が、酸化
物、窒化物、炭化物、フッ化物、及びそれらの複合体か
らなることを特徴とするものである。
【００１０】フッ素ガスまたはそのプラズマに曝される
部位では、その表面はフッ化物になって蒸発し、消耗が
進んでいく。本発明によれば、フッ素系ガスまたはその
プラズマに曝される部材を周期律表第３ａ族元素化合物
により構成することによって、周期律表第３ａ族元素が
フッ素との反応によって融点が高いフッ化物層を生成
し、幅広い温度範囲で過酷なフッ素系ガス雰囲気での耐
久性の向上が達成される。
【００１１】
【発明の実施の形態】本発明の耐食性部材は、フッ素系
ガスやフッ素系ガスを含むプラズマに曝される部材であ
り、フッ素系ガスとしては、ＳＦ6 、ＣＦ4 、ＣＨ
Ｆ3 、ＣｌＦ3 、ＨＦ等のガスであり、これらのガスが
導入された雰囲気にマイクロ波や高周波等を導入すると
これらのガスがプラズマ化される。
【００１２】本発明によれば、このようなフッ素系ガス
あるいはそのプラズマに曝される部位を、周期律表第３
ａ族元素化合物から構成するものである。ここで、周期
律表第３ａ族元素としては、Ｙ、Ｓｃおよびランタノイ
ド系元素であり、それらの中でもＳｃ，Ｌａ，Ｃｅ，Ｅ
ｕ，Ｄｙの群から選ばれた少なくとも１種は、フッ化物
としての融点がそれら以外の元素に比較して高いことか
ら最も望ましい。
【００１３】また、周期律表第３ａ族元素化合物として
は、Ｓｃ2 Ｏ3 ，Ｙ2 Ｏ3 、Ｙｂ2Ｏ3 ，Ｅｒ2 Ｏ3 ，
Ｄｙ2 Ｏ3 などの酸化物、ＳｃＮ，ＹＮなどの窒化物、
ＹＣなどの炭化物、ＹＦ3 ，ＬａＦ3 などのフッ化物な
どが挙げられる。これらの化合物は、いずれもフッ素系
腐蝕性ガスやプラズマに晒されると、いずれもフッ化物
に変化する。
【００１４】この耐食性部材は、所定の基体表面に前記
周期律表第３ａ族元素化合物を周知の薄膜形成法によっ
て被覆するのが緻密性の点で望ましい。その場合、基体
の表面には厚み５〜５００μｍ、特に１０〜２００μｍ
で形成するのがよい。それは、厚みが薄すぎると腐蝕性
ガスによって腐蝕が進行した場合、耐食性の薄膜が消失
して基体が露出してしまうためである。このような緻密
な膜は、例えば、周知のゾルゲル法により液相を塗布し
焼成した薄膜や、周知のＣＶＤ法やＰＶＤ法等の気相法
により形成された薄膜であってもよい。
【００１５】その他、周期律表第３ａ族元素化合物から
なる単結晶や、緻密な焼結体から構成することも可能で
ある。この場合、これらのバルク体はいずれも相対密度
が９８％以上、特に９９％以上であることが望ましい。
これは、ボイドが多く存在するほど耐食性が低下するた
めである。このような焼結体は、周期律表第３ａ族元素
化合物の粉末を用いて所定形状に成形した後、この成形
体を焼成することによって作成することができるが、一
般に周期律表第３ａ族元素化合物は難焼結性であるため
に熱間静水圧焼成法などによって高圧ガス雰囲気を印加
しながら焼成することによって高密度化を図ることがで
きる。
【００１６】
【実施例】表１に示すような各種ガラス、焼結体、単結
晶や、基体としてカーボンを用いてＰＶＤ法によって周
期律表第３ａ族酸化物や窒化物、炭化物、フッ化物から
なる厚み２０μｍの薄膜を形成した。これらをＲＩＥプ
ラズマエッチング装置内に設置し、ＣＦ4 とＯ2 との混
合ガス（ＣＦ4 ：Ｏ2 ＝９：１）、ＡｒとＳＦ6 との混
合ガス（Ａｒ：ＳＦ6 ＝２：３）のいずれかを導入する
とともに、１３．５６ＭＨｚの高周波を導入してプラズ
マを発生させた。このプラズマ中で最高３時間保持し
て、処理前後の材料の重量減少を測定し、その値から、
１分あたりのエッチングされる厚み（エッチングレー
ト）を算出した。また、試験後の表面を観察し、結果は
表１に示した。
【００１７】
【表１】
【００１８】表１の結果から明らかなように、従来から
用いられているＳｉＯ2 ガラス、窒化ケイ素質焼結体で
は、エッチングレートは５００Å／ｍｉｎを越えるもの
であり、耐食性に優れた材料として知られるＡｌ2 Ｏ3
焼結体、ＡｌＮ焼結体、ＡｌＦ3 では、１５０Å／ｍｉ
ｎ以下とエッチングレートは小さくなるが、本発明に基
づく周期律表第３ａ族元素化合物では、エッチングレー
トは、２０Å／ｍｉｎ以下と飛躍的に耐食性が向上する
ことがわかる。これらの中でも、特に、Ｓｃ、Ｌａ、Ｃ
ｅ、Ｅｕ、Ｄｙ化合物はいずれも１０Å／ｍｉｎ以下と
さらに優れた特性を示した。
【００１９】
【発明の効果】以上詳述した通り、本発明の半導体製造
用耐食性部材は、フッ素系腐食性ガス及びそのプラズマ
に曝される部材として高い耐食性を有しており、具体的
には半導体製造用として使用されるプラズマ処理装置や
エッチング装置におけるＳｉウエハ固定用のクランプリ
ングや上部電極周りのシールドリング、装置内壁材など
に使用することによってこれらの部材の長寿命化を図る
ことができる。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】フッ素系腐蝕ガスあるいはそのプラズマに
    曝される部位が、周期律表第３ａ族元素化合物からなる
    ことを特徴とする半導体製造用耐食性部材。
  2. 【請求項２】前記周期律表第３ａ族元素がＳｃ，Ｌａ、
    Ｃｅ、Ｅｕ、Ｄｙの群から選ばれた少なくとも１種であ
    ることを特徴とする請求項１記載の半導体製造用耐食性
    部材。
  3. 【請求項３】前記化合物が、酸化物、窒化物、炭化物、
    フッ化物、及びそれらの複合体からなることを特徴とす
    る請求項１記載の半導体製造用耐食性部材。
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