[发明专利]氧化铝烧结体及其制造方法、以及半导体制造装置用部件

说明书

一种氧化铝烧结体，其含有按氧化物换算为0.01～1.0质量％的选自Ta、Nb和V中的一种以上。该氧化铝烧结体还可以进一步含有按氧化物换算为0.01～1.0质量％的Mg。该氧化铝烧结体特别优选氧化铝纯度为99％以上。由此，能够廉价地得到与现有技术相比具有低介电损耗的氧化铝烧结体。

技术领域

本发明涉及氧化铝烧结体及其制造方法、以及半导体制造装置用部件。

背景技术

氧化铝烧结体由于介电损耗小且具有耐热性，因此被用于用来进行诸如半导体基板等的蚀刻的半导体制造装置(等离子体处理装置)的工艺室的构成部件。

最近，对电磁波透过性的要求变得严格，需要一种具有更低介电损耗的氧化铝烧结体。

在此，已知介电损耗除了受到例如材料的晶体粒径、孔隙率、杂质等的影响以外，尤其还受到碱金属(其中举出Na)的强烈影响。Na等碱金属与氧化铝反应时形成显示离子导电性的β氧化铝结构，使tanδ恶化。因此，期望通过选择Na成分少的原料或在焙烧工序中使Na成分挥发，降低Na成分、实现tanδ的提高(专利文献1～专利文献3等)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平4-356922号公报

专利文献2：日本特开平8-59338号公报

专利文献3：日本特开平9-102488号公报

发明内容

发明要解决的问题

随着半导体产品的微细化、高密度化，需要精确控制蚀刻条件。例如，对于用于工艺室的构成部件的氧化铝，要求稳定地降低介电损耗。原料的高纯度化对介电损耗的降低是有效的。

作为氧化铝粉末的制法，已知有醇盐法和拜耳法。由于醇盐法是化学合成，因此容易减少Na。然而，该方法是高成本的工艺，因此在一部分用途中被限定性地使用。另一方面，拜耳法是以铝土矿为原料、相对低成本的工艺，广泛用作通用原料的制造方法。为了降低半导体制造装置的成本，必须降低氧化铝部件的成本，通常使用采用了拜耳法的氧化铝原料。

然而，在拜耳法中，由于在纯化工序中添加NaOH，因此容易残留Na。虽然Na例如在焙烧工序中挥发而被去除，但由于效果根据产品的厚度、焙烧条件(升温速率、气氛等)而变化，因此在厚壁制品的情况下，中心部的tanδ有变差的倾向。另外，Na也可以通过酸洗等纯化处理去除，但其效果也有限。

本发明的目的在于，在利用拜耳法进行制造的前提下，通过有效地使氧化铝烧结体的Na成分惰性化，从而廉价地得到与现有技术相比具有低介电损耗的氧化铝烧结体。

用于解决问题的方案

本发明人等为了实现上述目的而反复进行了深入研究，想到了：添加与Na反应的化合物，通过捕获Na使其惰性化，阻碍β氧化铝结构的形成。发现了，作为与Na反应的化合物，具体而言，添加第5族元素中特别是Ta、Nb和V是有效的。这些元素通过下述反应使Na惰性化。

M₂O₅+Na₂O→2NaMO₃(M：V、Nb、Ta)

不过，通过添加Ta、Nb和V，容易发生氧化铝的颗粒生长，导致强度降低。因此，特别是在用于要求高强度的用途的氧化铝烧结体的情况下，优选通过添加MgO来抑制颗粒生长，从而抑制强度降低。

本发明是基于上述见解而完成的，要旨在于下述氧化铝烧结体及其制造方法、以及半导体制造装置用部件。