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公開番号2024066076
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-05-15
出願番号2022175352
出願日2022-11-01
発明の名称アルミナ焼結体部材
出願人クアーズテック合同会社
代理人個人,個人
主分類C04B 35/111 20060101AFI20240508BHJP(セメント;コンクリート;人造石;セラミックス;耐火物)
要約【課題】誘電損失が少なく、耐食性に優れ、パーティクルの発生が抑制されたアルミナ焼結体部材、また表面に、均一な保護膜を形成することができるアルミナ焼結体部材、また表面に、均一な保護膜が形成されたアルミナ焼結体部材を提供することを目的とする。
【解決手段】本発明にかかるアルミナ焼結体部材は、酸化アルミニウムを少なくとも99.5wt%、Mgを100ppm以上1000ppm以下、Naを25ppm以上100ppm以下、Siを100ppm以上1000ppm以下含有し、密度が少なくとも3.97g/cm³のアルミナ焼結体からなり、アルミナ焼結体の任意の一表面で(500×500μm)四方エリアにおけるアルミナ粒子の平均粒径が2μm以上6μm以下、アルミナ粒子の平均アスペクト比は0.5以上1以下であり、四方エリアにおける算術平均高さSaが0.2μm以下、表面性状のアスペクト比Strが0.05以上1未満である。
【選択図】なし
特許請求の範囲【請求項１】
酸化アルミニウムを少なくとも９９．５ｗｔ％、Ｍｇを１００ｐｐｍ以上１０００ｐｐｍ以下、Ｎａを２５ｐｐｍ以上１００ｐｐｍ以下、Ｓｉを１００ｐｐｍ以上１０００ｐｐｍ以下含有し、密度が少なくとも３．９７ｇ／ｃｍ
3
のアルミナ焼結体からなり、
前記アルミナ焼結体の任意の一表面で（５００×５００μｍ）四方エリアにおけるアルミナ粒子の平均粒径が２μｍ以上６μｍ以下、アルミナ粒子の平均アスペクト比は０．５以上１以下であり、前記四方エリアにおける算術平均高さＳａが０．２μｍ以下、表面性状のアスペクト比Ｓｔｒが０．０５以上１未満であることを特徴とするアルミナ焼結体部材。
続きを表示（約 270 文字）【請求項２】
請求項１記載のアルミナ焼結体部材の表面に、更にイットリウムを含むセラミックスの保護膜が形成されており、
前記保護膜は厚さが１μｍ以上２０μｍ以下、気孔率が０．２％以下、算術平均高さＳａが０．２μｍ以下、表面性状のアスペクト比Ｓｔｒが０．０５以上１未満であることを特徴とするアルミナ焼結体部材。
【請求項３】
３～７ＧＨｚにおける誘電損失（ｔａｎδ）が１×１０
-5
以上１×１０
-4
以下であることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載のアルミナ焼結体部材。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、アルミナ焼結体部材に関し、例えば、半導体製造装置内で使用される部材の素材として好適なアルミナ焼結体部材に関するものである。
続きを表示（約 2,000 文字）【背景技術】
【０００２】
アルミナ焼結体部材は、各種の半導体製造装置、例えばエッチャー等の高周波プラズマを発生させる装置の部品として用いられている。
しかしながら、このような高周波プラズマを発生させる装置内で、アルミナ焼結体部材が高周波プラズマに晒されるとパーティクルが生じ、被処理体であるシリコンウェハーの歩留まりが低下するという課題があった。
【０００３】
この改善策の一つとして、表面に各種の保護膜が成膜されたアルミナ焼結体部材が知られている。
従来、アルミナ焼結体に成膜される保護膜として溶射膜がある。例えば、特許文献１には、アルミナ焼結体の表面における平均気孔径を５μｍ以下、または、粗さＲａを０．１μｍ未満にすることで、溶射膜が均一に成膜され、溶射膜の表面の状態を良好にできることが示されている。
【０００４】
しかしながら、特許文献１にあるような表面粗さＲａ、即ち線粗さで表面性状を規定したとしても、基材表面全体の性状について詳細に知ることができない。
そのため更に、前記面に拡張した面粗さで表面性状を評価したものとして、特許文献２に示されるように、基材の表面を算術平均高さＳａで特定することが提案されている。
即ち、特許文献２には、メディアン径Ｄ５０が０．１［μｍ］以上６［μｍ］以下の溶射粒子を準備する工程と、表面の算術平均高さＳａ［μｍ］が０．０４×Ｄ５０≦Ｓａ≦１．４×Ｄ５０を満たす基材を準備する工程と、前記基材の表面に前記溶射粒子を溶射することにより前記基材の表面に溶射膜を形成する工程とを備える溶射部材の製造方法が示されている。
【０００５】
この特許文献２に開示された発明によれば、溶射粒子のメディアン径Ｄ５０が０．１［μｍ］以上６［μｍ］以下と小さいので、溶射において、溶融状態の溶射粒子が基材の表面に衝突して付着する際に、溶射粒子と基材との間に隙間が生じ難い。その結果、基材と溶射膜との密着強度の向上が図られる。
【０００６】
また、例えば、半導体製造装置内で使用される部材は、低誘電損失体であることが望ましく、誘電損失の指標として用いられるｔａｎδの値は、対象とする周波数域を特定して評価されることがある。
例えば特許文献３には、Ａｌ
2
Ｏ
3
を主成分とし、０．５重量％以上のＹ
2
Ｏ
3
を含有する焼結体であって、Ａｌ
2
Ｏ
3
結晶相の粒界にＹ
2
Ｏ
3
もしくはＡｌ
2
Ｏ
3
とＹ
2
Ｏ
3
の化合物が存在し、７～９ＧＨｚにおける誘電損失（ｔａｎδ）が１．０×１０
-4
以下である低誘電損失体が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
特開２０２０－５０５３６号公報
特開２０１９－１２７５９８号公報
特開平８－３２５０５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、例えば、半導体製造装置内で使用される、アルミナ焼結体からなる部材としては、低誘電損失であることが好ましい。
しかしながら、低誘電損失のアルミナ焼結体とするために、特許文献３に開示されるようにアルミナに０．５重量％以上のＹ
2
Ｏ
3
を含有させた場合、焼結体の表面において粒界を含めて粒子を均一に存在させることが難しく、表面の凹凸を増大させてしまうという課題があった。
そのため、特許文献３に記載の発明にあっては、表面の凹凸が大きく、その表面に保護膜を良好に形成することに対して、十分に対応できるとは言い難いものであった。
【０００９】
また、特許文献２に記載の発明は、メディアン径Ｄ５０が０．１［μｍ］以上６［μｍ］以下の溶射粒子を用い、そのメディアン径Ｄと特定の関係を有する算術平均高さＳａの基材を用いるものであって、溶射法以外の方法によって形成される保護膜に対応するものではなかった。また、特許文献２に記載の発明では、算術平均高さＳａで基材の表面性状を特定しているが、保護膜を形成するのに、適切に表面性状を特定するものではなかった。
【００１０】
更に、溶射膜中の気孔がエッチングプロセスにおいてパーティクル発生の原因となるため、近年イオンプレーティング法などの緻密な成膜法の導入が進められている。
しかしながら、特許文献２の表面性状は、イオンプレーティング法などの緻密な成膜法に適用できる基材の適切な表面性状については示されていない。
（【００１１】以降は省略されています）

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