[發明專利]陶瓷材料、層疊體、半導體制造裝置用構件及濺射靶材

有效

• 申請號: 201610080984.8
• 申請日: 2011-10-11
• 公開（公告）號: CN105679663B
• 公開（公告）日: 2019-07-09
• 發明（設計）人: 渡邊守道;神藤明日美;勝田祐司;佐藤洋介;磯田佳范
• 申請（專利權）人: 日本礙子株式會社
• 主分類號: H01L21/3065
• 分類號: H01L21/3065;H01L21/31;C04B35/581;C04B35/04
• 代理公司: 上海市華誠律師事務所 31210
• 代理人: 李曉

本發明的陶瓷材料以鎂、鋁、氧及氮為主成分，主相為使用CuKα線時的XRD波峰至少出現在2θ＝47～50°的鎂?鋁氮氧化物相。

本申請是發明專利申請案《陶瓷材料、層疊體、半導體制造裝置用構件及濺射靶材》的分案申請；

原案申請號201180004702.1(PCT/JP2011/073329)，申請日2011年10月11日。

技術領域

本發明關于陶瓷材料、層疊體、半導體制造裝置用構件及濺射靶材。

背景技術

半導體制造中干法工藝和等離子涂層等使用的半導體制造裝置中，作為蝕刻用和清洗用，使用的是反應性高的F、Cl等的鹵素系等離子體。因此，安裝于此種半導體制造裝置的構件，要求有高耐腐蝕性，一般使用經過氧化鋁膜(alumite)處理的鋁和耐蝕耐熱鎳基合金(Hastelloy)等的高耐腐蝕金屬和陶瓷構件。特別是支撐固定Si晶圓的靜電卡盤材料和加熱器材料，由于必須有高耐腐蝕和低起塵性，使用的是氮化鋁、氧化鋁、藍寶石等的高耐腐蝕陶瓷構件。由于這些材料會隨著長時間使用而逐漸腐蝕，引起起塵，因此要求有更高耐腐蝕性的材料。為應對此種要求，有人研究了作為材料使用較氧化鋁等更耐腐蝕的氧化鎂、尖晶石(MgAl₂O₄)和它們的復合材料(例如專利文獻1)。

此外，隨著配線的微細化，要求靜電卡盤和加熱器等支撐固定Si晶圓的構件具有良好的均熱性。要提升均熱性，理想的是使用熱傳導率高的材料，例如可舉出氮化鋁、氧化鋁、氧化釔。其中，已知氮化鋁的熱傳導率特別良好，可得到高均熱性，但較氧化鋁、氧化釔的等離子耐腐蝕性低。

此外，氧化鎂除了耐火物以外，也可用于各種添加劑和電子部件用途、熒光體原料、各種靶材原料、超導薄膜基底用原料、磁隧道結元件(MTJ元件)的隧道勢壘、彩色等離子顯示器(PDP)用保護膜，還有PDP用氧化鎂晶體層的原料，作為具有極廣范圍用途的材料而備受矚目。其中，作為濺射靶材，可用于利用了隧道磁阻效應的MTJ元件的隧道勢壘的制作和PDP的電極與電介質的保護膜等。該隧道磁阻效應，是厚度數nm的非常薄的絕緣體被2個磁性層相夾的MTJ元件中，2個磁性層的磁化相對方向為平行時和反平行時出現的電阻變化現象，利用該磁化狀態的電阻變化，應用于硬盤的磁頭等。

現有技術文獻

專利文獻1：日本專利第3559426號公報

發明內容

但是，氧化鎂在大氣中會與水分和二氧化碳反應，生成氫氧化物和碳酸鹽，因此氧化鎂表面會逐漸變質(耐濕性的問題)。因此，用于半導體制造裝置用構件時，存在氫氧化物和碳酸鹽分解而生成氣體、由此引起的氧化鎂的顆粒化和起塵帶來的半導體設備污染的擔憂，因而沒有進入實用。

另一方面，尖晶石的耐濕性雖然沒有問題，但較之于氧化鋁等，對于鹵素系等離子體的耐腐蝕性雖然較高，但還不足夠高。

此外，即使是氧化鎂與尖晶石的復合材料，氧化鎂較多時耐濕性有問題，較少時雖然耐濕性的問題程度較小，但由于耐腐蝕性接近尖晶石，因此相對于氧化鋁等的優越性變小。

一般，作為對于鹵素系等離子體的耐腐蝕性高的材料，可舉出有氧化鎂，其次有尖晶石、氧化鋁、氮化鋁。其中，氮化鋁在熱傳導率上具有壓倒性優勢，是體現均熱性的最理想材料。即，要同時實現耐腐蝕性和均熱性，理想的是氮化鋁與高耐腐蝕材料層疊的結構體，但由于氮化鋁與高耐腐蝕材料之間的熱膨脹差較大，因此將兩者層疊后燒結時存在產生裂紋的問題。

本發明的目的是解決此種問題，目的之一是提供對于鹵素系等離子體的耐腐蝕性與尖晶石同等或更高的陶瓷材料。此外，另一目的是提供具有與尖晶石同等的耐腐蝕性的同時線熱膨脹系數低于尖晶石、接近于均熱性高的氮化鋁的陶瓷材料。