CN101010448A - 半导体处理装置用的构成部件及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种在半导体处理装置中使用的构成部件(10)，其包括：规定构成部件的形状的基材(10a)和覆盖基材的规定表面的保护膜(10c)。保护膜(10c)由选自铝、硅、铪、锆和钇的第一元素的氧化物的无定形体构成。保护膜(10c)具有小于1％的孔隙率和1nm～10μm的厚度。

Description

半导体处理装置用的构成部件及其制造方法
技术领域
本发明涉及半导体处理装置用的构成部件及其制造方法，并且涉及使用此构成部件的半导体处理装置。在此，所谓半导体处理，是指为了通过在半导体晶片或LCD(液晶显示器)或FPD(平板显示器)中使用的玻璃基板等被处理体上，以规定图案形成半导体层、绝缘层、导电层等，由此，在该被处理体上制造包含半导体器件或者与半导体器件相连接的配线、电极等的结构物而实施的种种处理。
背景技术
半导体制造装置(半导体处理装置)，例如成膜处理装置或氧化处理装置、蚀刻处理装置等，具有用来制造半导体器件，由处理气体对半导体晶片W(下面称为“晶片W”)进行成膜处理等预定处理的处理容器。在处理容器上连接着经由处理气体供给管供给处理气体的处理气体供给源和经由排气管排出处理容器中的气体的排气机构。
处理容器或处理气体供给管、排气管等构成部件，通常是由不锈钢的电解研磨制品或铝等金属构成。在处理容器的内部也包含金属制造的构成部件。构成这样的半导体制造装置的金属制构成部件，优选提高在使用例如腐蚀性气体情况下的耐腐蚀性。为此，与腐蚀性气体接触区域的表面，即处理气体供给管或排气管的内表面或处理容器的内壁、处理容器内部构成部件的表面有时要实施预定的表面处理。
作为表面处理，使用形成氟化覆盖膜处理、臭氧钝化处理(形成覆盖膜处理)、SiO2涂层处理、形成陶瓷喷镀膜处理、阳极氧化处理、CVD(化学气相沉积)处理等各式各样的方法。现阶段，在单个地购入已进行如此表面处理的构成部件之后，组装成半导体制造装置。为此，构成部件就成为高成本，增大了半导体制造装置的总制造成本。按照本发明人等的观点，如下所述，发现现有的这种构成部件不仅在成本上存在问题，而且在耐久性方面也存在问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种在半导体制造装置中使用的高耐久性的构成部件及其制造方法，以及使用此构成部件的半导体处理装置。
本发明的第一方面，是在半导体处理装置中使用的构成部件，该构成部件包括：
规定上述构成部件的形状的基材、以及
覆盖上述基材的规定表面的保护膜，其中，
上述保护膜由选自铝、硅、铪、锆和铟的第一元素氧化物的无定形体构成，而且具有不到1％的孔隙率和1nm～10μm的厚度。
本发明的第二方面，是在半导体处理装置中使用的构成部件的制造方法，该方法包括：
准备规定上述构成部件的形状的基材的工序、以及
形成覆盖上述基材的规定表面的保护膜的工序，其中，
形成上述保护膜的工序，包括交叉供给含有选自铝、硅、铪、锆、铟等的第一元素的第一原料气体和含有氧化气体的第二原料气体，层积由CVD(化学气相沉积)形成的原子水平或分子水平厚度的层的工序。
本发明的第三方面，是半导体处理装置，该装置包括：
具有容纳被处理基板的处理区的处理容器、
在上述处理区内支撑上述被处理基板的支撑部件、
排放出上述处理区内的气体的排气系统、以及
向上述处理区内供给处理气体的气体供给系统，其中，
构成上述处理区、上述排气系统以及上述气体供给系统中任何一部分的构成部件包括：
规定上述构成部件的形状的基材、以及
覆盖上述基材规定表面的保护膜，
上述保护膜由选自铝、硅、铪、锆和铟的第一元素氧化物的无定形体构成，而且具有不到1％的孔隙率和1nm～10μm的厚度。
附图说明
图1是表示涉及本发明第一实施方式的半导体制造装置(半导体处理装置)的截面图。
图2是表示用来对半导体制造装置的构成部件进行形成ALD(原子层沉积：Atomic Layer Deposition)膜的表面处理的、涉及本发明第一实施方式的表面处理装置的结构图。
图3是表示在图2的表面处理装置中，对金属制管道形成ALD膜的情况下的结构图。
图4是表示在图2的表面处理装置中，对在处理容器内使用的构成部件形成ALD膜的情况下的结构图。
图5是用来说明在图2的表面处理装置中，对金属制管道形成ALD膜处理的流程图。
图6是在对金属制管道形成ALD膜的情况下的供给原料气体的定时图。
图7是用来说明在图2的表面处理装置中，对在处理容器内使用的构成部件形成ALD膜的处理的流程图。
图8是表示用来对作为半导体制造装置的构成部件的处理容器进行形成ALD膜的表面处理的、涉及本发明第一实施方式的变形例的表面处理装置的结构图。
图9是用来说明涉及本发明第二实施方式的耐环境部件(构成部件)的制造工序的模式图。
图10是涉及本发明第二实施方式的成膜装置的结构图。
图11A是表示在形成中间层(ALD膜)的各工序中的、成膜装置的各阀门的开关状态和流经装置内部的原料气体的路径的说明图。
图11B是表示在形成中间层的各工序中的、成膜装置的各阀门的开关状态和流经装置内部的原料气体路径的说明图。
图11C是表示在形成中间层的各工序中的、成膜装置的各阀门的开关状态和流经装置内部的原料气体路径的说明图
图12是表示中间层的成膜工序的流程图。
图13是表示对成膜装置供给原料气体的定时图。
图14是表示在基材的表面上进行喷镀的状态的侧面图。
图15是表示使用涉及本发明的耐环境部件作为构成部件的、涉及本发明第二实施方式的半导体处理装置的截面图。
图16是涉及本发明第二实施方式的变形例的成膜装置的结构图。
图17是用来说明实施现有的陶瓷喷镀成膜处理的部件的制造工序的模式图。
图18是表示涉及本发明的第三实施方式的半导体处理装置的截面图。
图19是表示用来对半导体处理装置的构成部件进行形成ALD膜的表面处理的、涉及本发明第三实施方式的表面处理装置的一个实施例的结构图。
图20是表示在图19的表面处理装置中，对处理容器和向该处理容器供给处理气体的管道进行表面处理的情况的结构图。
图21是在图19的表面处理装置中，对处理容器和管道进行表面处理的流程图。
图22是表示在对处理容器和管道形成ALD膜的情况下，供给原料气体的定时图。
图23是表示在图19的表面处理装置中，只对向处理容器供给处理气体的管道进行表面处理情况下的结构图。
图24是表示在图19的表面处理装置中，只对处理容器进行表面处理情况下的结构图。
图25是表示在图19的表面处理装置中，只对向处理容器供给处理气体的管道进行表面处理情况下的结构图。
图26是表示在图19的表面处理装置中，只对配置在处理气体供给管中的气体供给单元进行表面处理情况下的结构图。
图27是表示在图19的表面处理装置中，只对向处理容器供给处理气体的处理气体供给管进行表面处理情况下的结构图。
具体实施方式
在本发明的开发过程中，本发明人等研究在适用于现有的各表面处理方法的半导体处理装置用的构成部件时产生的问题。结果，本发明人等得到如下所述的见解。
在进行氟化覆盖膜的处理中，当对已实施表面处理的管道进行装置的组装而进行弯曲施工时，在弯曲区的不动态薄膜(表面处理膜)会受到破坏而剥离。在此情况下，会成为金属污染和产生颗粒的主要原因。在氧化膜成膜处理或者阳极氧化处理时，形成足够厚的氧化膜是很困难的，从而导致耐腐蚀性变差。在进行SiO2涂层处理时，在作为处理对象的管道内径非常小的情况下，进行处理是不可能的，此外，在含氟的环境下是特别不适合的。形成陶瓷喷镀膜的处理，其覆盖膜具有多孔的结构，使其表面粗糙。因此，在处理中会发生膜剥离，成为产生颗粒的主要原因。在CVD处理中，能够形成致密且良好的膜，但是，由于在高温下进行而使其成膜对象受到限制，因此很难适用于铝制的构成部件。
铝制的处理容器(成膜腔室)，有时会通过喷镀出例如氧化钇(Y2O3)或者氧化铝(Al2O3)的高耐腐蚀性喷镀膜进行表面处理。但是，在处理气体具有强腐蚀性或者在等离子体处理时在等离子体中曝露时间过长的情况下，由于喷镀膜具有多孔的结构，所以，会由于处理而使得在短时间内在局部发生膜剥离。在此情况下，有可能需要进行再次喷镀。
在日本特开2002-222807号公报(专利文献1)中公开有在包括导入处理气体的处理气体导入管和通往排气系统的排气管的热处理装置中对于此问题而提出对策的技术。在此技术中，在曝露于处理炉的炉内环境中的金属制部件的接触气体的表面上涂敷氧化铬的覆盖膜，或者，在管道的接触气体的表面上涂敷含氟树脂的覆盖膜。但是，如上所述，要想形成可以确保足够耐腐蚀性厚度的氧化铬覆盖膜是很困难的。此外，在管道弯曲时，含氟树脂的覆盖膜容易发生覆盖膜剥离，成为金属污染或者产生颗粒的主要原因。
在日本特开2000-290785号公报(专利文献2)中，揭示有利用CVD法进行表面处理的技术。但是，在CVD法中，加热到400℃～500℃以上的高温是必要的，而对于由铝构成的构成部件则会引起铝的熔化。此外，对于不锈钢制造的管道，通常是由缠绕在管道外面的带式加热器进行加热，但是，利用这样的方法难以加热到400℃～500℃以上的高温，不能由CVD法实现表面处理。
下面，参照附图说明基于此见解构成的本发明实施方式。在下面的说明中，对于具有大致同样机能和结构的结构要素，标注同一个符号，只在必要的情况下才进行重复的说明。
在下面的实施方式中，通过在半导体制造装置(半导体处理装置)中使用的构成部件的表面上形成保护膜(堆积膜)，而提高构成部件的耐久性或者对腐蚀性气体的耐腐蚀性。作为半导体制造装置，不仅包括制造半导体器件的装置，还包括制造平板显示器的装置。作为半导体制造装置，可以举出例如使用腐蚀性气体作为处理气体的装置、在进行基板处理之后，向处理容器内供给作为腐蚀性气体的清洗气体对处理容器内进行清洗的装置和使用等离子体进行处理的装置等。具体相当于蚀刻装置、成膜装置或者灰化装置等。
<第一实施方式>
图1是表示涉及本发明第一实施方式的半导体制造装置(半导体处理装置)的截面图。使用在图1中所示的装置简单地说明成为表面处理对象的半导体制造装置的构成部件。在此装置中，在配置于处理容器10内的载置台11上放置有晶片W。与载置台11相对而在处理容器10内设置有气体供给部(喷淋头)12。从在喷淋头12的下面部件13上形成的多个气孔13a向载置台11上的晶片W供给例如腐蚀性的处理气体。由处理气体供给管14经由气体供给部12向处理容器10内供给处理气体。由排气机构(图中未显示)经由排气管15排放出处理容器10中的气体。
在载置台11的周围设置有例如形成有多个气体排出口16a的挡板16。由此，使从处理容器10中排放出的气体从载置台11的周围向圆周方向大致均匀地通过。在图中的17是机械地压紧晶片W的周围而将此晶片W保持在载置台11上的机械夹具。在此，在图1中所示的装置中，作为构成表面处理对象的构成部件，按大的分类有第一构成部件21和第二构成部件22。第一构成部件21是其内表面与处理气体相接触，以该内表面成为表面处理对象的构成部件。第二构成部件22是其内表面和外表面都与处理气体相接触，将其内表面和外表面都成为表面处理对象的构成部件。
更具体地说，对于第一构成部件21，相当于例如金属制的处理容器10、作为向此处理容器10内供给处理气体的管道的处理气体供给管14、用来排放出处理容器10内的气体的排气管15。此外，与在该管道中安装的阀门、流量调节部、压力计等测量仪器、汇总这些阀门或流量调节部、过滤器等的气体供给单元等金属制管道相连接，其内表面与处理气体相接触的气体供给机械也相当于第一构成部件21。对这些部件与处理气体相接触的表面进行表面处理。
此外，对于第二构成部件22，相当于例如在图1中所示的气体供给部(喷淋头)12的下面部件13、档板16、机械夹具17等安装在处理容器10的内部的部件。对这些部件与处理气体相接触的表面进行表面处理。
图2是表示对半导体制造装置的构成部件进行形成ALD(原子层沉积)膜的表面处理的、涉及本发明第一实施方式的表面处理装置的结构图。下面，举出在构成部件的表面上进行表面处理而形成作为含有铝(Al)的化合物的Al2O3膜来作为堆积膜(保护膜)的情况为例进行说明。
如在图2中所示，为了供给作为第一原料气体的三甲基铝(TMA：Al(CH3)3)，而设置其供给源(第一原料气体供给源)31。第一原料气体供给源31包括TMA的气化机构。为了供给作为第二原料气体的臭氧(O3)，而设置其供给源(第二原料气体供给源)32。在此第一和第二原料气体供给源31、32的下游设置连接部33。第一和第二原料气体供给源31、32，经由包括例如第一和第二开关阀V1、V2以及第一和第二质量流量控制器M1、M2的第一原料流道41而连接着连接部33。
该连接部33的下游，经由包括开关阀V3的第二原料通道42而连接着真空排气机构例如真空泵5。该连接部33的下游，经由包括开关阀V4的第三原料通道43而连接着对第二构成部件22进行表面处理时所使用的成膜容器6。该成膜容器6，经由包括开关阀V5的第四原料通道44而连接在第二原料通道42的开关阀V3和真空泵5之间。
连接部33，是当表面处理对象是第一构成部件21时，将此第一构成部件21与第一原料通道41和第二原料通道42相连接的部位。在该连接部33上，在与例如第一构成部件21相连接的第一原料通道41和第二原料通道42的端部分别安装有接头部件34、35。接头部件34、35用来连接构成此原料通道41、42的管道和第一构成部件21两侧的连接端。
该接头部件34、35，是当原料通道41、42与第一构成部件21的连接端各自的开口部分尺寸不同时使用的。在接头部件34、35的一端分别连接着原料通道41(42)，而在另一端则连接着第一构成部件21。由此，在该部分的内部形成原料气体的通道。
图3是表示在图2的表面处理装置中，在对金属制管道(第一构成部件21)形成ALD膜情况下的结构图。在例如第一构成部件21是处理气体供给管14或排气管15等金属制管道的情况下，如在图3中所示，在金属制管道的两端，经由接头部件34、35而连接着第一原料通道41和第二原料通道42。当在连接部33上连接着金属制管道时，在例如该管道的外面缠绕上带式加热器36以对该管道进行加热。
准备有多个接头部件34、35，与例如第一构成部件21连接端的开口部相吻合。此外，在第一构成部件21和构成原料通道41、42的管道的连接部的口径尺寸大致相同的情况下，没有必要使用接头部件34、35。可代之例如以通过将分别安装在管道连接端的法兰互相连接而将它们彼此直接连接。
图4是表示在图2的表面处理装置中，对在处理容器内使用的构成部件(第二构成部件22)形成ALD膜的情况下的结构图。进行第二构成部件22的表面处理的成膜容器6，其内表面是由例如氧化铝喷镀膜构成的。在其内部的上部侧设置有气体供给部61，在此气体供给部61上连接着第三原料通道43的另一端。在气体供给部61的下面形成多个原料气体供给孔61a。在成膜容器6内部的下部侧，与例如气体供给部61相对而安装有支撑台62。作为表面处理对象的第二构成部件22被放置在此支撑台62上。在此气体供给部61和支撑台62中，与表面处理的原料气体接触的面是由例如铝构成的。在成膜容器6的壁部安装有由例如电阻发热体构成的加热器63。在成膜容器6的底部形成排气口64，此排气口64经由第四原料通道44和第二原料通道42而连接着真空泵5。
图5是说明在图2的成膜处理装置中，对金属制管道(第一构成部件)形成ALD膜的处理的流程图。此处理是在例如组装装置之前或者在维修时进行。首先说明对作为第一构成部件21的处理气体供给管14或者排气管15进行表面处理，以形成堆积膜的情况。在例如处理气体供给管14或者排气管15是由不锈钢或铝等金属制基材构成的情况下，在此金属制基材的表面上形成堆积膜。
首先，如在图3中所示，如上所述将处理气体供给管14或者排气管15等金属制管道与连接部33相连接(步骤S1)。然后，由例如带式加热器36将金属制管道的内表面加热到例如150℃的程度。此外，关闭阀门V1、V2、V4和V5，并打开阀门V3，由真空泵5将金属制管道的内部真空排气到例如133Pa(1Torr)的程度。
然后，关闭阀门V3，打开阀门V1，以例如100mL/min左右的流量向金属制管道的内部供给大约1秒的作为第一原料气体的TMA气体。由此，使TMA气体被吸附在作为表面处理对象的金属制管道的内表面上(步骤S2)。
然后，关闭阀门V1，打开阀门V3，对金属制管道的内部进行大约2秒的真空排气(步骤S3)。由此，使没有吸附在金属制管道的内表面上而在金属制管道内部呈浮游状态而残存的第一原料气体排出。然后，关闭阀门V3，打开阀门V2，以例如大约1000mL/min的流量向金属制管道的内部供给1秒左右的作为第二原料气体的O3气体。O3气体与被吸附在金属制管道上的液体状TMA反应，生成用化学式Al2O3表示的反应生成物(固相)。由此，就形成了由例如膜厚大约0.1nm的Al2O3构成的极薄的化合物层(氧化物层)(步骤S4)。
然后，关闭阀门V2，打开阀门V3，对金属制管道的内部进行大约2秒的真空排气，排放出残留在金属制管道内部的O3气体(步骤S5)。通过例如数百次反复进行这样的步骤S2～步骤S5的工序，形成例如膜厚30nm的堆积膜(步骤S6)。
在如此的本实施方式中，作为处理对象的金属制基材被设置于第一原料气体的气氛下，在该基材的表面上吸附第一原料气体。然后，通过将该气氛切换为与第一原料气体起反应的第二原料气体的气氛中，形成例如膜厚大约0.1nm的化合物层。通过如此交叉多次将基材所放置的气氛在第一原料气体的气氛和第二原料气体的气氛之间进行切换，而在基材的表面上形成作为化合物层堆积膜的堆积膜。
图6是表示对金属制管道形成ALD膜情况下供给原料气体的定时图。如在图中所示，向第一构成部件21内交替供给TMA气体和O3气体。此外，在供给各种气体之间(时间t2～t3和时间t4～t5)，使金属制管道内大约每2秒处于间断状态。由此，在金属制管道的内表面上形成极薄的Al2O3膜。然后，以时间t1～t5各步骤为一个循环，通过反复进行例如数百次的循环，在金属制管道的内表面上形成例如由30nm膜厚的Al2O3膜构成的堆积膜。
在第一构成部件21是金属制的处理容器10的情况下，例如此处理容器10，其基材是由铝构成的，或者是由在其表面上形成喷镀膜(由多晶构成)、例如铝或钇的喷镀膜的材料而构成的。从而，在其基材的表面上或在喷镀膜的表面上形成堆积膜。作为喷镀膜，例如形成含有硼(B)、镁(Mg)、铝(Al)、硅(Si)、镓(Ga)、铬(Cr)、钇(Y)、锆(Zr)、钽(Ta)、锗(Ge)、钕(Nd)等的喷镀膜。
在此情况下，也与金属制管道相同，在连接部33上，在作为处理容器10的与处理气体供给管14的连接部的处理气体供给口14a(参照图1)上，经由接头部件34而连接着第一原料通道41。此外，在作为该处理容器10的与排气管15相连接部的排气口15a(参照图1)上，经由接头部件35而连接着第二原料通道42。然后，按照在图5中所示的工序进行表面处理，在处理容器10的内表面上形成堆积膜。在图1中所包括的附属部分X1，放大表示出在如此形成的处理容器10的内表面上的基材10a、喷镀膜10b、ALD膜10c之间的关系。
图8是表示用来对作为半导体制造装置的构成部件的处理容器进行表面处理以形成ALD膜的涉及本发明第一实施方式的一个实施方案的表面处理装置的结构图。如在图8中所示，设有对处理容器10的内表面进行表面处理的专用装置，可以由此装置进行处理。在此装置中，对在图2中所示的表面处理装置进行变更，在第一原料通道41和第二原料通道42之间设置有处理容器10。第一原料通道41的下游和第二原料通道42的上游设有用来连接处理气体供给口14a和排气口15a的专用连接端。即，此装置除了没有设置处理容器6和第三以及第四原料通道43、44以外，与图2中所示的装置结构是同样的。
在使用时，首先，在第一和第二原料通道41和42之间连接上作为表面处理对象的处理容器10。然后，在例如处理容器10侧壁的周围设置由例如电阻发热体37构成的加热机构，以对该处理容器10进行加热。其中，在对处理容器10的内表面进行表面处理的情况下，可以在处理容器10内设置有气体供给部12的状态下进行处理。也可以在不安装气体供给部12的状态下，代之以在处理容器10内设置以后另外进行表面处理的气体供给部12。
图7是用来说明在图2的表面处理装置中，对在处理容器内使用的构成部件(第二构成部件22)进行处理以形成ALD膜的流程图。由于第二构成部件21，例如气体供给部12的下面部件13、挡板16和机械夹具17的基材是由例如不锈钢或者铝等金属构成的，所以，在它们的表面上形成堆积膜。
在此情况下，如在图2和图4中所示，通过连接部33直接将第一原料通道41和第二原料通道42连接，将第二构成部件放置在成膜容器6内部的支撑台62上(步骤S11)。然后，由例如加热器63将成膜容器6的内表面加热到例如150℃的程度。此外，关闭阀门V1、V2、V3和V4，打开阀门V5，由真空泵5对成膜容器6的内部进行真空排气到例如133Pa(1Torr)的程度。
然后，关闭阀门V5，打开阀门V1和V4，以例如100mL/min左右的流量向成膜容器6的内部供给1秒左右的作为第一原料气体的TMA气体。由此，在第二构成部件22的与第一原料气体相接触的表面上吸附有TMA气体(步骤S12)。然后，关闭阀门V1、V4，打开阀门V5，对成膜容器6的内部进行2秒左右的真空排气，排放出残留的TMA气体(步骤S13)。
然后，关闭阀门V5，打开阀门V2和V4，向成膜容器6的内部以例如1000mL/min程度的流量供给1秒左右的作为第二原料气体的O3气体。由此形成例如膜厚0.1nm左右的由Al2O3构成的极薄的化合物层(氧化物层)(步骤S14)。然后，关闭阀门V2和V4，打开阀门V5，对成膜容器6的内部进行2秒左右的真空排气，排放出残留的O3气体(步骤S15)。然后，通过充分进行例如数百次此步骤S12～步骤S15的工序，在第二构成部件22的表面上形成例如膜厚30nm程度的由Al2O3膜形成的堆积膜(步骤S16)。在此，由于堆积膜是在例如室温～200℃左右的温度下形成的，所以，即便是不用带式加热器36、电阻发热体37或者加热器63加热也是可以的。
此外，在如上所述的表面处理方法中，在如步骤3和步骤13表示的对处理对象物(在上述的例子中是金属制管道和成膜容器6)的内部进行真空排气时，也可以供给作为吹扫气体的氮气(N2)，对处理对象起内进行吹扫处理。如此，通过在真空排气时导入氮气，而能够有效地排放出在处理对象物内部处于浮游状态的残存TMA气体。
此外，在步骤3和步骤13中，在对处理对象物内部进行真空排气时，当处理对象物内部的压力高于如上所述的值时，在处理对象物的内表面上吸附的TMA的量更多，在一次反应中形成的膜厚就可以更厚。反之，当处理对象物内部的压力低于上述值时，在一次反应中形成的膜厚就可以更薄。
在制造半导体制造装置时进行此处理的情况下，首先对第一构成部件21和第二构成部件22的与处理气体相接触的表面进行处理而形成堆积膜。然后，组装这样的第一构成部件21或第二构成部件22制造半导体制造装置。此外，在维修半导体制造装置时，在定期或者根据需要进行此处理的情况下，首先从半导体制造装置中取出进行表面处理的构成部件。然后，对该构成部件的与处理气体相接触的表面进行表面处理形成堆积膜。然后，将此构成部件组装成半导体制造装置。
作为以上的堆积膜，除了用上述方法形成的Al2O3膜以外，可以举出含有铝(Al)、铪(Hf)、锆(Zr)、钇(Y)的有机金属化合物。作为替代，可以举出含有铝(Al)、铪(Hf)、锆(Zr)、钇(Y)的氯化物等的化合物作为堆积膜。
具体可以举出如下的例子。使用Al(T-OC4H9)3气体作为第一原料气体，H2O作为第二原料气体来形成Al2O3。使用HfCl4作为第一原料气体，O3气体作为第二原料气体来形成HfO2。使用Hf(N(CH3)(C2H5))4作为第一原料气体，O3气体作为第二原料气体来形成HfO2。使用Hf(N(C2H5)2)4作为第一原料气体，O3气体作为第二原料气体形成HfO2。使用ZrCl4气体作为第一原料气体，O3气体作为第二原料气体来形成ZrO2。使用Zr(T-OC4H9)4气体作为第一原料气体，O3气体作为第二原料气体来形成ZrO2。使用YCl3气体作为第一原料气体，O3气体作为第二原料气体来形成Y2O3。使用Y(C5H5)3气体作为第一原料气体，O3气体作为第二原料气体来形成Y2O3气体。
在这样的实施方式中，在第一构成部件21的情况下，向第一构成部件21的内部供给原料气体。此外，在第二构成部件22的情况下，在成膜容器6内部放置该构成部件22并向成膜容器6的内部供给原料气体。由此，由于分别层积化合物层而形成薄膜，所以，能够在第一和第二构成部件21、22的整个内表面上形成堆积膜，这就能够增大该构成部件21和22的耐久性。
这就是说，由于通过此堆积法形成的堆积膜是层积有极薄的化合物层而形成的，所以，形成的膜是致密的膜，耐久性以及对腐蚀性处理气体的耐腐蚀性都很大。此外，由于形成了表面具有高度平坦性的膜，所以因表面粗糙而造成膜的剥离就不会发生。
此时，在本实施方式中，通过向成为表面处理对象的构成部件供给与腐蚀性气体等处理气体相同的原料气体进行表面处理，向该构成部件的与处理气体相连接的区域供给原料气体。由此，对构成部件21的与处理气体相接触的内表面进行表面处理，可以形成堆积膜。
再有，由于堆积膜是通过真空的方法而形成的，所以，原料气体一直散布到微细的部分，能够在该区域形成堆积膜。例如，即使在构成第一构成部件21的管道内部安装的阀门或者流量调节部内部的与处理气体相接触的表面，或者第二构成部件22形状复杂的内部，都能够形成堆积膜。
如上所述，堆积膜是一层层地层积上极薄的层(原子或分子水平的厚度)而形成的。从而，通过对如上所述步骤S2～步骤S5(步骤S12～步骤S15)的重复次数进行控制，而能够形成所需厚度的堆积膜。因此，根据例如表面处理对象的不同，就能够很容易地调节堆积膜的厚度。例如在多数的管道和与其相连接的集中设置阀门或流量计、过滤器等气体供给单元等形状复杂的部位，以膜厚比较薄的堆积膜进行表面处理。由此既不妨碍气体的流通，也能够提高对腐蚀性气体的耐腐蚀性。
此外，在供给第一原料气体和供给第二原料气体之间进行真空排气，在不残留第一原料气体的状态下供给第二原料气体。由此，就能够抑制在构成部件21内部或成膜容器6的内部第一原料气体与第二原料气体的反应，也就能够抑制因生成此反应物而产生的颗粒。
如此，能够在该构成部件与处理气体接触的整个表面上形成致密的膜。为此，就能够提高该构成部件21对腐蚀性处理气体的耐腐蚀性。能够抑制由于构成部件的腐蚀而产生的颗粒。
堆积膜是在例如室温～200℃左右的温度下形成的，与通常的热CVD法相比较，其是在低温下进行的处理。因此，对于在例如铝或在铝上形成喷镀膜的处理容器，也能够进行表面处理而不会使铝熔化。在喷镀膜上形成堆积膜的情况下，由于是在进入了多孔喷镀膜的许多孔隙中的状态下形成堆积膜的，所以会形成更为坚固的膜。因此，通过在原本耐腐蚀性就很好的喷镀膜上形成致密的堆积膜，就使得耐腐蚀性更大大增加。此外，能够克服具有多孔结构的喷镀膜表面粗糙的弱点。由此，即使在使用腐蚀性处理气体的情况下，也能够抑制在处理中发生膜剥落等现象。
在对金属制管道进行表面处理的情况下，如已经叙述的堆积膜是在低温下进行处理的。此时，在由带式加热器36加热下使第一原料气体和第二原料气体的反应充分进行，可通过简单的加热方法进行处理。
在如此的本实施方式中，能够对没有进行表面处理的铝制或不锈钢制处理容器、管道或下面部件等廉价的构成部件进行表面处理而形成堆积膜。由此，能够该构提高该构成部件的耐久性和对腐蚀性气体的耐腐蚀性。从而，不需要购买预先已进行表面处理的昂贵的构成部件，而能够使用廉价的构成部件来制造半导体制造装置，以实现降低制造成本。
此外，作为对构成部件进行表面处理的装置，可以使用如在图2中所示结构的装置。在此情况下，第一构成部件21是将金属制管道等第一构成部件21与连接部33相连接而进行表面处理。此外，对于第二构成部件22，是将第二构成部件22搬入成膜容器6内进行表面处理。对第一和第二构成部件21、22进行的表面处理，可通过交替切换原料供给通道的开关阀门选择性地进行。此外，对第一和第二构成部件21、22进行的表面处理，也可以同时进行。在此后者的情况下，在将金属制管道等的第一构成部件21与连接部33相连接的同时，将第二构成部件22搬入成膜容器6内。当供给原料气体时，向第一和第二构成部件21、22双方供给原料气体。此外，当进行真空排气时，对第一和第二构成部件21、22双方进行真空排气。如此，使用一台装置就能够对第一和第二构成部件21、22中的任何一个或者两个进行表面处理，从而提高了装置的通用性。
但是，也可以用专用的装置分别对各构成部件进行表面处理。例如，如以图8的处理容器10的例子所示，可以使用不设置成膜容器6的金属制管道专用或处理容器10专用的表面处理装置。也可以代之以使用不设置连接部33而只设置成膜容器6的第二构成部件22专用表面处理装置。在此情况下，能够在不同的处理装置中对不同的构成部件并行进行表面处理，提高表面处理的生产率。
成为本实施方式表面对象的构成部件，是在实施半导体制造方法一个工序的装置中使用的构成部件。其中，不仅有已经叙述的金属制构成部件，还包括在铝制的基材表面上实施镀铝处理的构成部件、电极板、聚焦环、沉积护罩等用PEEK(聚醚醚酮)等由树脂或者石英构成的部件。通过进行表面处理，在这样的构成部件上形成堆积膜，就能够提高这些构成部件的耐久性。
本实施方式可以在处理容器10中装入第二构成部件22之后，对处理容器10的内表面和第二构成部件22一并同时进行表面处理。再有，在本实施方式中，在对处理容器10的内表面进行表面处理的情况下，可以不连接图2的成膜容器6的连接部，而是连接取代成膜容器6的处理容器10来对该处理容器10进行表面处理。
第二构成部件是已经叙述的气体供给部12的下面部件13、挡板16、机械夹具17等在实施半导体制造方法的一个工序的装置中使用的构成部件。其中包括向对基板进行处理的处理容器中导入处理气体的半导体制造装置在处理容器中设置的全部构成部件。
<关于第一实施方式的实验>
为了确认本实施方式的效果而进行了实验。
(制作试样)
使用如在图4中所示的表面处理装置，在不锈钢基材的表面上形成由Al2O3构成的堆积膜。首先用加热器63将放置在如图4中所示的成膜容器6内部支撑台62上的不锈钢基材加热到200℃。将成膜容器6内抽真空到大约133Pa。然后，以100mL/min的流量向成膜容器6内供给大约1秒的TMA气体，然后，将成膜容器6内抽真空大约5秒。接着，以100mL/min的流量向成膜容器6内供给1秒左右的水蒸气。重复进行100次这些工序，使得在不锈钢基材上形成了堆积膜。将此不锈钢基材作为试样1。
在用磨料对不锈钢基材的表面进行粗糙化处理之后，用等离子体喷镀技术在该基材上形成由Al2O3构成的喷镀膜。在此喷镀膜上用与试样1同样的方法形成堆积膜。将此不锈钢基材作为试样2。
(密合性试验)
对试样1和试样2，进行在不锈钢基材的表面上形成的堆积膜的密合力试验。关于此试验方法，是在堆积膜的表面上粘上粘结带，观察在剥离此粘结带时堆积膜在粘结带上的附着状况。由此，分别对堆积膜与不锈钢基材的密合强度以及堆积膜与喷镀膜的密合强度进行评价。在此试验的结果中，当将试样1和试样2的任何一个与粘结带相剥离时，在该粘结带上完全不附着堆积膜，堆积膜就没有剥离。由此，就判断为堆积膜和不锈钢基材的密合强度以及堆积膜和喷镀膜的密合强度中的任何一个没有问题。
(耐腐蚀性试验)
对没有进行本实施方式处理的比较试样的不锈钢基材和试样1进行耐腐蚀性试验。首先，将比较试样和试样1放置在腔室内，分别以3L/min和8L/min的流量向室内供给氟气(F2)和氮气(N2)。此外，将腔室内的压力设定为50kPa，通过放置比较试样和试样1一个小时来评价这些试样表面的耐腐蚀性。然后，从腔室内取出比较试样和试样1，在X射线电子分光分析(XPS)中进行试样表面的深度分布测定。观察到比较试样的深度分布，其形状是从堆积膜的表面露出了铬(Cr)，伴随着时间的进程不锈钢基材受到了腐蚀。与此相反，试样1的深度分布，只是在堆积膜的最表面上出现若干氟化铝(AlF3)，膜厚几乎不变。由此就能够理解，当在不锈钢基材的表面上形成堆积膜时，能够有效地确保对腐蚀性气体有很大的耐腐蚀性。
<关于喷镀膜形成处理的考察>
喷镀膜形成处理，是将喷镀材料熔融和喷射(下面称为喷镀)，使之与基材表面相冲突，通过收缩应力等物理力使在基材表面上产生一定凹凸形状的喷镀材料，在基材表面上形成密合的喷镀膜。这种处理具有如下3个优点。(1)能够对以金属为代表的几乎所有材料和形状复杂的部件(基材)进行处理；(2)能够的极短的时间内形成厚的覆盖膜；(3)在使用陶瓷作为喷镀材料的情况下，陶瓷具有很高的耐腐蚀性。但是，在金属的基材和陶瓷喷镀膜之间，化学键的力或分子间力等强结合力不起作用，所以有喷镀膜容易与基材剥离的问题。
与此相反，对基材表面实施粗糙化处理，使喷镀膜难以从基材表面剥离的技术是已知的。图17是用来说明实施历来的陶瓷喷镀膜形成处理的部件制造工序的模式图。在例如喷砂法中，当如在图17(a)中所示，使用压缩空气等将砂粒状的磨料吹向金属制的基材表面时，就如在图17(b)中所示使其表面粗糙化。当在处理后的基材表面上形成陶瓷喷镀膜时，如图17(c)所示，由于加大了陶瓷喷镀膜F1和基材101之间的接触面积，而能够提高结合力，使得陶瓷喷镀膜F1难以剥离。但是在进行如此处理时，在基材101和陶瓷喷镀膜F1之间起作用的力并没有变成更强的结合力(化学键力或分子间力)。因此陶瓷喷镀膜F1与基材101剥离的问题依然没有解决。
此外，由于陶瓷喷镀膜F1是的喷涂颗粒状喷镀材料堆积而形成的，其结构是具有许多小孔的多孔结构。因此，在喷镀覆盖的部件被置于腐蚀性气体或等离子体环境中的情况下，如在图17(c)中所示，腐蚀性气体或者等离子体会通过在喷镀膜上形成的小孔而到达基材表面。从而，具有腐蚀性的气体会腐蚀基材101，或者由于曝露在等离子体中而损伤基材101。在此情况下，陶瓷喷镀膜F1就会从受损的部位剥离，由此而缩短使用寿命。
在使用腐蚀性气体作为处理气体或者作为清洗气体的成膜装置中，或者在使用等离子体的蚀刻装置或者灰化装置中，在许多情况下，在处理容器中使用实施喷镀膜形成处理的金属材料。在这样的装置中，当喷镀膜剥离时，除了部件自身寿命的问题外，伴随着产生颗粒也会有制品合格率降低的问题。在陶瓷基材的表面上形成喷镀膜的情况下，由于陶瓷材料的润湿性不良，使得喷镀膜不能达到基材微细凹凸的内部而不能密合。在此情况下，与金属制的基材相比，喷镀膜就更容易剥离。
在日本特开2000-103690(专利文献3)的第8段至第9段，公开了针对上述问题的对策技术。用该技术，实施喷镀与陶瓷基材的表面具有良好密合性的金属作为中间层，在此中间层上形成金属喷镀膜。由此，通过固定住密合性良好的中间层而提高喷镀膜的密合性。但是，该技术的目的是提高金属喷镀膜的密合性，并没有针对其它的问题。
此外，在专利文献3中所述的技术中，使用液体在基材表面上形成中间层(金属镀层)。因此，由于基材表面浸润性能的影响，有时此中间层不能充分进入在基材表面上形成的微细凹凸状的内部。在此情况下，中间层的固定效果不够充分，据认为也会有喷镀膜和中间层一起剥离的情况发生。
<第二实施方式>
图9是用来说明涉及本发明第二实施方式的耐环境部件(构成部件)制造工序的模式图。图9(a)～(d)，示意性地表示在各个工序中基材101及其表面上形成的膜截面的放大图。在本实施方式中，在实施表面处理的基材101(图9(a))上，实施表面粗糙化处理而增大基材的比表面积(图9(b))。然后，形成中间层(保护膜)F2(图9(c))，在中间层F2的表面上喷镀喷镀材料而形成陶瓷喷镀膜F1(图9(d))。
根据部件的用途或加工内容不同，基材101的材质可从例如铝、不锈钢等金属材料等当中进行选择。对所选择的基材101进行的表面粗糙化处理可由例如喷砂法等进行。喷砂法是用压缩空气等将砂粒状的磨料吹向基材表面形成微细凹凸状(表面粗糙化)的方法。对于磨料可适当选择符合基材101材质的碳化硅等磨料粒或金属粒。也可以在没有实施表面粗糙化处理的基材101上形成中间层F2或陶瓷喷镀膜F1进行处理。
在实施了表面粗糙化处理的基材101上，通过如下所述的方法形成中间层F2。中间层F2是由氧化铝等陶瓷材料构成的薄膜，如在图9(c)中所示，沿着被表面粗糙化的基材表面上形成显示出凹凸状。
在此中间层F2的表面上，通过喷镀喷镀材料形成陶瓷喷镀膜来制造耐环境部件110。陶瓷喷镀膜F1是通过喷镀(熔融、喷射)氧化铝等陶瓷而在中间层F2的表面上形成的薄膜。由于陶瓷喷镀膜F1是通过将喷镀的喷镀材料在中间层F2上凝固而形成的，所以具有如在图9(d)中所示的多个颗粒堆积的多孔结构(由多晶构成)。原则上，陶瓷喷镀膜F1和中间层F2，是通过使进入了位于中间层F2的表面上凹凸部分的喷镀材料是收缩应力等物理力使其与陶瓷喷镀膜F1的表面相密合来结合的。在此，对于陶瓷喷镀膜F1和中间层F2的材料，选择熔点相同或接近的陶瓷。在此情况下，当喷镀其熔点例如高于中间层F2的喷镀材料时，如在图9(d)中所示，构成F2表面和喷镀膜F1的粒子被熔融，形成一体，就能够结合得更加牢固。有关喷镀的具体内容将在下面叙述。
下面，详细叙述在被表面粗糙化处理的基材101的表面上形成中间层F2的方法。在本实施方式中，作为中间层F2的一个例子，说明形成含铝(Al)化合物Al2O3膜的情况。
图10是涉及在基材101的表面上形成中间层F2的本发明第二实施方式的成膜装置结构图。此成膜装置具有供给构成中间层F2原料的气体的气体供给部103、在基材101上进行处理的成膜容器102和真空泵105。气体供给部103和成膜容器102，经由开关阀V13通过原料供给通道141相连接。成膜容器102和真空泵105，经由开关阀V14通过原料排出通道142相连接。
气体供给部103具有包括作为第一原料气体的三甲基铝(TMA：Al(CH3)3)的气化机构的供给源(第一原料气体供给源131)和作为第二原料气体的臭氧(O3)气体的供给源(第二原料气体供给源132)。在第一原料气体供给源131中，依次连接着开关阀V11和质量流量控制器M11，可以以设定的流量供给第一原料气体。在第二原料气体供给源132上也以同样的目的连接着开关阀V12和质量流量控制器M12。
成膜容器102是用来在基材101的表面(基材101与腐蚀性气体或等离子体接触的表面)形成中间层F2的反应容器。成膜容器102由例如在内表面上涂敷有陶瓷喷镀膜的金属材料构成。在其内部设有例如由同样材料形成的气体导入部121、支撑台122、带式加热器123和排气口124。
气体导入部121是供给从气体供给部103供给的原料气体的供给口。气体导入部121配置在成膜容器102的上部，经由原料供给通道141而连接着气体供给部103。在气体导入部121的下面，形成多个例如原料气体的导入孔121a，原料气体流被均匀地导入成膜容器102的内部不会发生偏离。
支撑台122构成为使得能够放置形成中间层F2的基材101。支撑台122被放置在成膜容器102内部的下方，例如与气体导入部121相对放置。由此，使从气体导入部121导入的原料气体与基材101的表面相接触。气体导入部121以及支撑台122的与原料气体相接触的表面由例如铝构成。
带式加热器123起着将成膜容器102内部加热到原料气体的反应温度的作用。带式加热器123由例如带状的电阻发热体构成，埋设在成膜容器102的侧壁等内部。此外，排气口124是将成膜容器102内部的原料气体排放到外部时的排出口。排气口124形成在例如成膜容器102的底部，经由原料排出通道142与真空泵105相连接。
下面，参照图11A、图11B、图11C和图12说明使用成膜装置形成中间层(ALD膜)F2的方法。图11A、图11B、图11C是表示在形成中间层F2的各道工序中成膜装置状态(各个阀门的开闭状态、原料气体流经装置内部的通道)的图。开状态的阀门标注字母“O”，而闭状态的阀门在涂黑的同时还标注其字母“S”。
图11A是排放成膜容器102内原料气体时的状态。在此，阀门V11、V12和V13都处于闭合状态，停止向成膜容器102内供给原料气体。通过使阀门V14处于开启状态，使成膜容器102内的原料气体向着真空泵105而通过通道P1而排放出。
图11B是向成膜容器102供给作为第一原料气体的TMA气体时装置的状态。在此，阀门V12取闭合状态，停止供给O3气体。此外，阀门V14处于闭合状态而封闭成膜容器102的排气口124。然后，通过将阀门V11和V13处于开启状态，使从第一原料气体供给源131来的TMA气体通过通道P2而供给到成膜容器102中。
图11C是向成膜容器102供给作为第二原料气体的O3气体时装置的状态。在此，阀门V11处于闭合状态，停止供给TMA气体。此外，将阀门V14处于闭合状态，封闭成膜容器102的排气口124。然后，使阀门V12和V13处于开启状态，使O3气体从第二原料气体源132经由通道P3而供给到成膜容器102中。
下面，说明涉及本实施方式的中间层F2的成膜工序。图12是表示中间层F2成膜工序的流程图。首先，将作为处理对象的基材101放置在成膜容器102内的支撑台122上。然后，通过例如带式加热器123将基材101的表面加热到例如150℃的程度。通过真空泵105对成膜容器102的内部进行真空排气达到例如133Pa(1Torr)的程度(步骤S21)。
然后，以例如100mL/min程度的流量向成膜容器102供给1秒左右的第一原料气体TMA。由此，使TMA气体被处理对象基材101的表面所吸附(步骤S22)。
然后，对成膜容器102的内部进行2秒左右的真空排气(步骤S23)。由此，使在基材表面没有被吸附而残留在成膜容器102内部的第一原料气体排出。然后，以1000mL/min程度的流量向成膜容器102的内部供给作为第二原料气体的O3气体。由此，使O3气体与在基材101上被吸附的TMA反应，生成以分子式Al2O3表示的铝的氧化物(固相氧化铝)，形成例如膜厚3nm程度的极薄的膜(步骤S24)。其中，在步骤S23中，当对成膜容器102的内部进行真空排气时，如果成膜容器102内部的压力高于上述值，则在基材101上吸附的TMA的吸附量太多，一次反应形成的膜厚就会太厚。与此相反，如果成膜容器102内部压力低于上述值，则一次反应形成的膜厚就可能太薄。
然后，对成膜容器102的内部进行2秒左右的真空排气，排放出残留的O3气体(步骤S25)。然后，通过重复进行例如数十次步骤S22～步骤S25的工序，而形成例如膜厚100nm程度的中间层F2(步骤S26)。
在这样的本实施方式中，首先，将作为处理对象的基材101置于第一原料气体的环境中，使第一原料气体被吸附在基材101的表面上。然后，通过将该环境气氛切换到与第一原料气体反应的第二原料气体的环境中，而形成例如膜厚3nm左右的Al2O3分子层。如此，将放置基材的环境气氛在第一原料气体式的环境和第二原料气体的环境之间交互地进行多次切换，使得在基材101的表面上堆积出多层铝氧化物的原子或者分子水平厚度的中间层F2。其中，在图10中所示的成膜装置中，用带式加热器123加热成膜容器102的内部。但是，由于TMA和O3的反应在例如室温～200℃左右的温度下进行，所以也可以不用带式加热器123进行加热。
图13是表示对成膜装置供给原料气体的时序图。如在图13中所示，交互地向成膜容器102供给TMA气体和O3气体。在各个气体供给的间隙(时间t12～t13和时间t14～t15)对成膜容器102的内部各自进行例如每2秒的真空排气。由此，在成膜容器102内部的基材101的表面上形成极薄的Al2O3膜。然后，以时间t11～t15的各步作为一个循环，反复进行例如几十个循环，在金属制管道的内表面上形成例如100nm厚度的由Al2O3膜堆积而成的中间层。
由涉及本实施方式的方法成膜的中间层，并不限于由例如TMA和O3反应得到的Al2O3膜。此中间层可以由含有选自铝、硅、锆、铟和铪的元素(下面称这些元素为“特定元素群”)的氧化物形成。
具体说来，可以举出如下的例子。使用Al(T-OC4H9)3气体作为第一原料气体，以H2O气体作为第二原料气体形成Al2O3。使用TEOS气体作为第一原料气体，以O3气体作为第二原料气体形成SiO2。使用ZrCl4气体作为第一原料气体，以O3气体作为第二原料气体形成ZrO2。使用Zr(T-OC4H9)4气体作为第一原料气体，以O3气体作为第二原料气体形成ZrO2。使用YCl3气体作为第一原料气体，以O3气体作为第二原料气体形成Y2O3。使用Y(C5H5)3气体作为第一原料气体，以O3气体作为第二原料气体形成Y2O3。使用HfCl4气体作为第一原料气体，以O3气体作为第二原料气体形成HfO2。使用Hf(N(CH3)C2H5)4气体作为第一原料气体，以O3气体作为第二原料气体形成HfO2。使用Hf(N(C2H5)2)4气体作为第一原料气体，以O3气体作为第二原料气体形成HfO2。
下面，简单说明在形成有中间层F2的基材101的表面上喷镀由陶瓷构成的喷镀材料而形成陶瓷喷镀膜F1的方法。图14是表示在形成有中间层F2之后的基材101上喷镀溶滴107的状态的侧面图。在图中显示出例如ROKIDE棒式喷涂方式(Rokide Rod Spraying)的喷镀嘴106。喷镀嘴106将送入该喷镀嘴中的Al2O3烧结棒(图中未显示)在例如氧气-乙炔炎中加热到例如2500℃而使之熔融，由空气流将其溶滴107喷向基材101上。基材101由输送机构(图中未显示)输送使得溶滴107喷镀敷满整个基材101的表面上。喷镀在基材表面上的溶滴107凝固，在中间层F2上形成陶瓷喷镀膜F1(由多晶构成)而制造出耐环境的部件110。喷镀的方法并不限于ROKIDE棒式喷涂方式，例如等离子体粉末喷涂方式、电弧喷涂方式或者热喷镀方式都是可以的。
在喷镀工序中，由于溶滴107通常是在高于Al2O3熔点的高温下喷镀的，所以，会使基材101的中间层F2表面的Al2O3熔融然后凝固。由此，形成使陶瓷喷镀膜F1和中间层F2一体化结合力很强的覆盖膜。作为喷镀材料所选的材料并不限于Al2O3。根据中间层F2的材质或耐环境部件110使用环境的不同，可如SiO2、ZrO2、Y2O3、HfO2等含有由特定元素群选择的元素的氧化物(陶瓷)作适当选择。此时陶瓷喷镀膜F1与中间层F2可以是同样的陶瓷，也可以是不同的陶瓷。
图15是表示使用涉及本发明的耐环境部件作为构成部件，涉及本发明第二实施方式的半导体处理装置的截面图。图15的装置是一种包含等离子体处理工序的蚀刻装置108，由在装置内形成的等离子体对作为基板的半导体晶片(下面称为晶片W)进行蚀刻。蚀刻装置108包括构成真空室的处理容器180。在处理容器180内装有包括兼作为上部电极的下面部件183的气体供给部182。在处理容器180内装有兼作为下部电极用来放置晶片W的载置台181，与气体供给部182相对放置。载置台181连接着高频电源188。
从处理气体供给管184经由气体供给部182向此处理容器180内供给处理气体。此外，由真空泵(图中未显示)经由排气管185排放出气体，将处理容器180内维持在预定的压力。在蚀刻装置108上装有排气环186，在载置台181的周围呈环状配置例如多个排气孔186a。由此，使得排放出处理容器180内的处理气体能够从载置台181的周围在圆周方向上均匀地进行。图中的187是用来以机械方式压紧在晶片W的周围，以将此晶片W保持在载置台181上的机械卡盘。
在气体供给部(气体喷淋头)182下面的下面部件183上形成多个气孔183a。根据处理的种类不同，从此气孔183a向载置台181上的晶片W喷射选择的预定气体。在由真空泵进行了真空排气的状态下供给处理气体，由高频电源188在上部电极和下部电极之间施加高频电压。由此，将处理气体等离子体化，对晶片W进行蚀刻。
在这样的蚀刻装置108中，作为使用涉及本实施方式的耐环境部件110作为构成部件的部件，可以举出例如构成部件的表面与等离子体接触的气体供给部182的下面部件183以及排气环186、机械卡盘187等配置在处理容器10中的构件。图15表示出作为实施方式一个例子的包括等离子体处理工序的蚀刻装置108的例子，但是，作为构成耐环境部件110而使用的半导体制造装置并不限于此例。例如使用腐蚀性气体对晶片W实施成膜处理的成膜装置或者由腐蚀性气体对例如成膜容器内进行清洗的成膜装置等构成部件也都适用于涉及本发明的耐环境部件110。也可以作为举例以外的半导体制造装置的构成部件使用。
这样的耐环境部件110由例如部件制造商所制造。购入这种部件的半导体装置制造商通过将其组装到蚀刻装置等当中而成为半导体制造装置的构成部件。取而代之，在维修半导体制造装置时，以及定期或者根据需要而从半导体制造装置中取出有必要进行再处理的构成部件。在此构成部件上进行中间层F2的形成处理或进行喷镀，使耐环境部件110再生，然后，再装入半导体制造装置中。
由于用涉及本实施方式的耐环境部件110，其基材表面被中间层F2致密地涂敷，使得腐蚀性气体或等离子体难以穿过陶瓷喷镀膜F1的小孔而到达基材表面。此外，该中间层F2是由含有特定元素群中的元素氧化物(陶瓷)构成的，具有不被腐蚀性气体或等离子体侵蚀的性能。因此，与在基材表面上直接形成陶瓷喷镀膜F1的情况相比，即使在曝露于腐蚀性气体或等离子体的环境中使用也能够提高耐环境部件110对腐蚀或损伤等的耐环境性能。此外，通过提高耐环境性，而能够使采用比陶瓷更为廉价，也更容易加工的铝材或不锈钢作为基材101的耐环境部件110长时间地使用。
在本实施方式中，由于通过两种原料气体在基材表面上反应形成陶瓷(特定元素群的氧化物)中间层F2，所以，使得基材表面和中间层F2在分子水平上致密地密合。由此，即使在基材101和中间层F2由不能通过化学键等结合的材料构成的情况下，也能够制成基材表面难以与中间层F2剥离的耐环境的构件110。
再有，陶瓷喷镀膜F1通常是在高于构成中间层F2的氧化物(陶瓷)层熔点的高温下喷镀的。因此，能够形成使陶瓷喷镀膜F1和中间层F2熔融一体化的结合力很强的覆盖膜。结果，中间层F2成为固定物(anchor)，能够制成陶瓷喷镀膜F1难以剥离的耐环境部件110。特别是能够适当地从特定元素群氧化物中选择陶瓷喷镀膜F1和中间层F2的材料，例如选取同样的陶瓷。在此情况下，陶瓷喷镀膜F1和中间层F2的熔点等比较接近或者相同，由此就更容易实现一体化。
此外，通过在中间层F2的表面上形成陶瓷喷镀膜F1，而能够在极短的时间内形成覆盖膜。因此，与堆积中间层F2形成与陶瓷喷镀膜F1同样厚度的覆盖膜相比，能够降低耐环境部件110的制造成本。
下面，说明第二实施方式的另一个实施方案。在已经叙述的第二实施方式的例子中，说明了对板状部件或者块状部件等进行表面处理的方法。在此第二实施方式的变形例中，对管状部件的内表面进行表面处理。
图16是涉及本发明第二实施方式的变形例的成膜装置结构图。此成膜装置与图10的装置不同之处在于，在互相并列连接的多根气体管道上各设有一对接头部件191、192，在其间装有作为覆盖膜处理物的管状基材101。这就是说，如在图16中所示，原料供给通道141分支成多根管道，在每一根分支管道上都连接着接头部件191。同样，分支的原料排出通道142的管道都连接在排出一侧的接头部件192上。
作为处理对象的基材101，可以举出例如构成部件的内表面与腐蚀性气体或等离子体相接触的半导体制造装置等的管道部件。其中，在与各接头部件191、192相连接的构成部件(基材101)的外面缠绕着例如带式加热器，其构成为能够加热形成中间层F2的基材101的表面。
在与各接头部件191、192相连接的基材101上，利用与图11A至图1 3所说明的同样方法，反复向基材内部供给第一、第二原料气体以及进行真空排气。由此，在基材101的表面上(构成部件的内表面)形成中间层F2，这样，就结束了喷镀陶瓷喷镀膜F1的工序。其中，由于在基材101上形成的中间层F2的材料等与第一实施方式的同样的，所以说明予以省略。
以上在第二实施方式中说明了在铝或不锈钢等金属制材料上实施形成处理中间层F2的情况，但构成涉及本实施方式的耐环境部件110的基材101的材料并不限于此例。例如，根据用途的不同，可以用如上方法在二氧化硅等陶瓷制的基材101上形成中间层F2，也可以在其上面形成陶瓷喷镀膜F1。陶瓷根据材料其浸润性能不好。当在该基材101的表面上直接形成陶瓷喷镀膜F1时，喷镀膜不能与基材微细的凹凸状内部相密合。在此情况下，有时陶瓷喷镀膜F1比金属制的基材101更容易剥离。与此相反，由在实施方式中说明的方法形成的中间层F2，如上所述以分子水平与基材表面相密合。在此情况下，即使不受浸润性能的影响也难以与陶瓷制的基材101相剥离。由此，即使在以陶瓷作为基材101的情况下，也能够固定住中间层F2，能够制成陶瓷喷镀膜F1难以剥离的耐环境部件110。
<第三实施方式>
在第三实施方式中，在组装半导体处理装置之后，向通过腐蚀性气体的部位导入用来形成ALD膜的第一和第二原料气体进行ALD处理。由此，在存在于通过腐蚀性气体部位的金属制构成部件与腐蚀性气体相接触的接触面上形成ALD膜(保护膜)，而提高了构成部件对腐蚀性气体的耐腐蚀性。作为半导体制造装置，不仅是制造半导体器件的装置，也包括制造平板显示器的装置。作为半导体制造装置，可以举出例如使用腐蚀性气体作为处理气体的装置、在基板处理之后向处理容器内供给腐蚀性气体作为清洗气体的清洗装置、使用等离子体进行处理的装置等。具体说来相当于蚀刻装置、成膜装置或者灰化装置等。
图18是表示涉及本发明第三实施方式的半导体处理装置的截面图。在此装置中，晶片W被放置在安装在处理容器210内的载置台211上。在处理容器210内与载置台211相对而安装有气体供给部(气体喷淋头)212。在喷淋头212的下面部件213上形成有多个气孔213a，通过这些气孔213a向放置在载置台211上的晶片W供给腐蚀性处理气体或者清洗气体。
在载置台211的周围安装有形成例如多个气体排气口214a的挡板214。由此，使处理容器210内排放的气体大致均匀地从载置台211的周围在圆周方向上排出。图中的215是以机械方式压紧在晶片W的周围将此晶片W保持在载置台211上的机械卡盘。
在气体供给部212上连接着附设在该处理容器上的处理气体供给管221。在处理气体供给管221上安装有气体供给单元222。在处理气体供给管221的上游侧，经由包括如下所述的用户一侧的例如阀门V21的气体管道223，而连接着处理气体或者腐蚀性气体供给源202。此外，经由包括阀门V22的排气管224，由真空泵225等真空排气机构对该处理容器210内进行排气。在此例子中，由处理气体供给管221和气体管道223构成用来向处理容器210供给腐蚀性气体的管道。
气体供给单元222是集中有安装在处理气体供给管221或气体管道223中的各种管道或计量仪表等的一个装置。在此处包括处理气体或腐蚀性气体等各种气体的多根气体管道226～228、安装在这些气体管道226～228上面的阀门V或质量流量控制器M和过滤器F。
由制造半导体处理装置的制造商制造的被交给用户的构成部件，是处理容器210、配置在处理容器210内部的构成部件、在处理容器210上附设的处理气体供给管221、排气管224和真空泵225。它们在交给用户之后，由用户进行组装，经由用户的气体管道223与用户的气体供给源202相连接。
涉及本实施方式的表面处理，是在例如用户组装半导体处理装置之后、在装置完成时或者在定期维修时进行。此表面处理在处理气体供给管221或气体管道223与处理容器210相连接的状态下进行。例如，成为此表面处理对象的构成部件是流过腐蚀性气体部位的金属制构成部件，通过此表面处理，在其与腐蚀性气体相接触的面上形成ALD膜。更具体地说，对于这样的构成部件，包括例如金属制的处理容器210、处理气体供给管221、气体管道223、用来排放出处理容器210内气体的排气管224、安装在该管道223、224上的阀门V21、V22、气体供给单元222、气体供给部(气体喷淋头)212的下面部件213、挡板214和机械卡盘215等。
图19是表示用来对半导体处理装置的构成部件进行表面处理以形成ALD膜的涉及本发明第三实施方式的表面处理装置一个例子的结构图。下面，举出在作为表面处理对象的金属制构成部件的表面上进行表面处理，形成含铝化合物Al(T-OC4H9)3膜作为ALD膜的情况作为例子进行说明。
在处理容器210上，经由处理气体供给管221而连接着气体供给单元222。气体供给单元222则连接着用户方的气体管道223。此外，在处理容器210上，经由包括阀门V22的排气管224而连接着真空泵225。在处理容器210和处理气体供给管221之间，安装有包括连接旁路用的开关阀V23的管道231。在处理容器210和排气管224之间安装有连接旁路用的管道232。
在气体供给单元222的上游侧，经由包括开关阀V24和质量流量控制器M21的第一原料供给通道241而连接着作为第一原料气体的三甲胺(TMA:Al(CH3)3)供给源(第一原料气体供给源)251。经由从第一原料气体供给通道241分支出的，具有开关阀V25和质量流量控制器M22的第二原料供给通道242，而连接着作为第二原料气体的O3气体的供给源(第二原料气体供给源)252。第一原料气体供给源251包括TMA的气化机构。
在第一原料供给通道241上，在第二原料供给通道242的下游侧，安装有开关阀V26，用于通过其来开关控制向气体供给单元222侧供给原料气体。此外，在第一原料供给通道241的与第二原料供给通道242相连接的部分与开关阀V26之间，连接着包括开关阀V27的第一旁路243。此第一旁路243的另一端连接着管道231的开关阀V23的上游侧。再有，在第一旁路243的开关阀V27的下游侧，连接着包括开关阀V28的第二旁路244。此第二旁路244的另一端连接着管道232。
管道231、232、第一和第二原料供给通道241、242、第一和第二旁路243、244，都是由例如不锈钢管道构成的。如此，在处理容器210上经由管道231、232而连接着处理气体供给管221、气体管道223、气体供给单元222、排气管224进行表面处理的情况下，如在下面所述，在例如处理气体供给管221、气体管道223和排气管224的周围，缠绕上由例如带式加热器构成的加热机构。此外，在气体供给单元222和处理容器210的周围则装有由例如电阻发热体构成的加热机构。
图20是表示在图19的表面处理装置中，对处理容器和用来向该处理容器供给处理气体的管道进行表面处理情况下的结构图。图21是在图19的表面处理装置中，对处理容器和管道进行表面处理的流程图。这种表面处理是在例如将制造商制造的装置送给用户，由用户组装之后进行的。首先，举例说明对处理容器210、处理气体供给管221、气体管道223、气体供给单元222和排气管224一起进行表面处理的情况。
在例如处理气体供给管221、气体管道223、排气管224由不锈钢或铝等金属制基材构成的情况下，通过表面处理在此金属制基材的表面上形成堆积膜(保护膜)。例如处理容器210，其基材由铝构成或者由在其表面上形成喷镀膜(由多晶构成)例如铝或氧化钇喷镀膜的材料构成。从而，在此基材的表面或喷镀膜的表面上形成堆积膜。作为喷镀膜由含有硼(B)、镁(Mg)、铝(Al)、硅(Si)、镓(Ga)、铬(Cr)、钇(Y)、锆(Zr)、钽(Ta)、锗(Ge)或钕(Nd)等的化合物形成。
在此例子中，也同时对安装在处理容器210内的气体供给部212的下面部件213、挡板214和机械卡盘215等金属制构成部件进行表面处理。在此情况下，这些构成部件都是由例如不锈钢或铝等金属制基材构成的，在它们的表面上形成堆积膜。
首先，将从制造商获得的装置在用户处进行组装(步骤S31)。这就是说，如在图20中所示，将内部的金属制构成部件安装而成的处理容器210上，经由管道231而与处理气体供给管221、气体供给单元222和气体管道223相连接。此外，经由管道232使处理容器210与排气管224和真空泵225相连接。在气体管道223的上游侧，经由第一和第二原料通道241、242而与第一和第二原料气体供给源251、252相连接，以代替气体供给源202。此外，如已经叙述过的，连接第一和第二旁路243、244。
如此，就成为已经组装好的状态。这就是说，在已经组装好的状态下，在处理容器210上，直接或者经由管道231连接连通气体供给源202和处理容器210的管道或者在此管道上的气体供给单元222。在处理容器210上，直接或经由管道232连接着排气管224和真空泵225。此时，对于气体供给单元222，连接着腐蚀性气体管道227、气体管道223和处理气体供给管221，在该管道227上的阀门V是打开的。
对例如气体管道223、处理气体供给管221和排气管224，缠绕上由带式加热器构成的加热机构253、254和255。此外，对气体供给单元222和处理容器210，要在其周围设置由电阻发热体构成的加热机构256、257。由此，将在流过此原料气体部位的构成部件与原料气体相接触的接触面加热到例如150℃左右。
然后，打开阀门V21、V22和V23，关闭阀门V24、V25、V26、V27和V28。在此状态下，由真空泵225将从气体管道223向气体供给单元222供给处理气体的供给管221、处理容器210和连接排气管224的气体通道内部进行真空排气，达到例如133Pa(1Torr)的程度。
然后，关闭阀门V22，打开阀门V24和V26，以例如100mL/min的流量向气体通道内部供给1秒左右的作为第一原料气体的TMA气体。由此，使TMA气体被吸附在配置于该气体通道(该气体流经的部位)中的构成部件的表面上(步骤S32)。这就是说，TMA气体，被吸附在例如管道223、气体供给单元222、处理气体供给管221、处理容器210和排气管224的内表面和配置在处理容器210上的构成部件的表面上。
然后，关闭阀门V24和V26，打开阀门V22，对气体通道内部进行2秒左右的真空排气(步骤S33)。由此，使配置在气体通道内的构成部件的表面上没有吸附而浮游在气体通道内部的残留第一原料气体排出。
然后，关闭阀门V22，打开阀门V25和V26，以例如100mL/min的流量，向气体通道内部供给1秒左右的作为第二原料气体的O3气体。由此，使O3气体与配置在气体通道中的构成部件表面上吸附的液体状TMA发生反应，生成用化学式Al2O3表示的反应生成物(固相)。由此，就形成了例如膜厚0.1nm程度的由Al2O3构成的极薄的堆积膜(步骤S34)。此薄的堆积膜是Al的氧化物层。
然后，关闭阀门V25和V26，打开阀门V22，对气体通道内部进行2秒左右的真空排气，排放出残留在该气体通道内部的O3气体(步骤S35)。然后，通过反复进行例如数百次的步骤S32～步骤S35的工序，就在配置在气体通道内的构成部件表面上形成例如20nm厚度的堆积膜(步骤S36)。
在本实施方式中，作为表面处理对象的气体通道内的环境气氛是第一原料气体的环境气氛，在气体通道内构成部件的表面上吸附着第一原料气体。然后，将该环境气氛在切换为与第一原料气体发生反应的第二原料气体环境气氛。由此就形成例如膜厚0.1nm左右的Al原子层或含Al的分子层。这就是说，要将气体通道内在第一原料气体的环境气氛和第二原料气体的环境气氛之间交互进行多次切换。在其间还经过停止供给原料气体而进行真空排气的工序。如此，将在基材表面上多层层积形成的堆积膜称为ALD(原子层沉积)膜，此方法被称为ALD法。
图22是在处理容器和管道上形成ALD膜情况下表示原料气体供给的定时图。如在图中所示，向气体通道内交互供给TMA气体和O3气体。在每次供给气体之间的间隔内(时间t22～t23和时间t24～t25)使气体通道内各处于例如每2秒左右的切换状态。由此，就在气体通道的内表面或配置在气体通道中的构成部件表面上形成极薄的Al2O3膜。然后，以时间t21～t25的各个步骤为一个周期，重复进行例如几百个周期，在气体通道的内表面或配置在气体通道中的构成部件表面上形成例如20nm膜厚的Al2O3膜构成的ALD膜。
图23是表示在图19的表面处理装置中，只对用来向处理容器供给处理气体的管道进行表面处理情况下的结构图。这就是说，此处，对连接气体供给源202和处理容器210的管道和配置在此管道中的气体供给单元222进行表面处理，而不对处理容器210进行表面处理。在此情况下，在使用例如绕过处理容器210的第一和第二旁路243、244流过第一和第二原料气体的同时，将气体通道内设定为真空的气氛。在此状态下，对来自气体管道223的处理气体供给管221、气体供给单元222和连接排气管224的气体通道进行表面处理。
在此情况下，也是首先将从制造商获得的装置如已经叙述过的图19中所示由用户进行组装(步骤S41)。然后，通过例如加热机构253、254、255和256将气体管道223、处理气体供给管221、气体供给单元222和排气管224各自的内表面加热到例如150℃的程度。
然后，打开阀门V21、V22和V28，关闭阀门V23、V24、V25、V26和V27。在此状态下，通过真空泵225，经由第一和第二旁路243、244将气体管道223、气体供给单元222、处理气体供给管221和连接排气管224的气体通道内部进行真空排气。
然后，关闭阀门V22、V28，打开阀门V24、V26，以例如100mL/min左右的流量向气体通道内部供给1秒左右的作为第一原料气体的TMA气体，使TMA气体被吸附在气体通道的内表面上(步骤S42)。然后，关闭阀门V24和V26，打开阀门V22和V28，对气体通道内部进行2秒左右的真空排气(步骤S43)，排放出残留在气体通道内部的第一原料气体。
然后，关闭阀门V22和V28，打开阀门V25和V26，以例如100mL/min左右的流量向气体通道内部供给1秒左右的作为第二原料气体的O3气体。由此，使O3气体与被吸附在气体通道内表面上的TMA反应，形成由Al2O3构成的极薄的堆积膜(步骤S44)。然后，关闭阀门V25和V26，打开阀门V22和V28，对气体通道内部进行2秒左右的真空排气，排放出残留在该气体通道内部的O3气体(步骤S45)。然后，通过重复进行例如数百次步骤S42～步骤S45的工序，在气体管道223、气体供给单元222的腐蚀性气体的通道、处理气体供给管221和排气管224的内表面上形成堆积膜(步骤S46)。
图24是表示在图19的表面处理装置中，只对处理容器进行表面处理情况下的结构图。在此情况下，使用绕过气体通道223、处理气体供给管221和气体供给单元222的第一旁路243，在通过第一和第二原料气体的同时，将气体通道内设定为真空气氛。在此状态下，对连接处理容器210和排气管224的气体通道进行表面处理。
在此情况下，也是首先将从制造商获得的装置，如已经叙述的图19中所示，由用户进行组装(步骤S51)。然后通过例如加热机构257将处理容器210的内部加热到例如150℃左右。
然后，打开阀门V22，关闭阀门V21、V23、V24、V25、V26、V27和V28。在此状态下由真空泵225对处理容器210的内部进行真空排气。
然后，关闭阀门V22，打开阀门V23、V24和V27，以例如100mL/min左右的流量向气体通道内部供给1秒左右的作为第一原料气体的TMA气体，使TMA气体被吸附在气体通道的内表面上(步骤S52)。然后，关闭阀门V23、V24和V27，打开阀门V22，对气体通道的内部进行2秒左右的真空排气(步骤S53)，排放出残留在气体通道内部的第一原料气体。
然后，关闭阀门V22，打开阀门V23、V25和V27，以例如100mL/min左右的流量，向气体通道内部供给1秒左右的作为第二原料气体的O3气体。由此使O3气体与被吸附在气体通道内表面上的TMA反应，形成由Al2O3构成的极薄的堆积膜(步骤S54)。然后关闭阀门V23、V25和V27，打开阀门V22，对气体通道内部进行2秒左右的真空排气，排放出残留在该气体通道内部的O3气体(步骤S55)。然后，重复进行例如数百次此步骤S52～步骤S55的工序，在处理容器210的内表面上或配置在处理容器210内部的构成部件的表面上、排气管224的内表面上形成堆积膜(步骤S56)。
图25是表示在图19的表面处理装置中，只对用来向处理容器供给处理气体的气体管道进行表面处理情况下的结构图。图26是表示在图19的表面处理装置中，只对配置在处理气体供给管中的气体供给单元进行表面处理情况下的结构图。图27是表示在图19的表面处理装置中，只对用来向处理容器供给处理气体的处理气体供给管进行表面处理情况下的结构图。
在例如分别只对气体管道223、处理气体供给管221或气体供给单元222进行表面处理的情况下，如在图25～图27中所示，分别用旁路连接用管道233、234连接气体管道223、气体供给单元222和处理气体供给管221。此外，适当地设置下述第三至第六旁路245～248。这就是说，第三旁路245从第一原料通道241的开关阀V26的上游侧分出，另一端连接着管道234并包括开关阀V29。第四旁路246从此第三旁路245处分出，另一端连接着管道223并包括阀门V30。第五旁路247连接着管道234和第一旁路243并包括阀门V31。而第六旁路248连接着管道233和第一旁路243并包括阀门V32。由此，使第一和第二原料气体选择性地只通过进行表面处理的对象构成部件，通过真空排气只对该构成部件进行选择性地处理。
在只对气体管道223进行表面处理的情况下，例如在图25中所示，经由第一和第二原料通道241、242、第六旁路248、第一旁路243、第二旁路244和排气管224向气体通道223供给第一和第二原料气体。此外，经由第六旁路248、第一和第二旁路243、244和排气管224对气体管道223进行真空排气。
在只对气体供给单元222进行表面处理的情况下，例如在图26中所示，经由第一和第二原料通道241、242、第三旁路245、第四旁路246、第五旁路247、第一和第二旁路243、244、排气管224向气体供给单元供给第一和第二原料气体。此外，经由第五旁路247、第一和第二旁路243、244和排气管224对气体供给单元222进行真空排气。
在只对处理气体供给管221进行表面处理的情况下，例如在图27中所示，经由第一和第二原料通道241、242、第三旁路245、第一和第二旁路243、244和排气管224向处理气体供给管221供给第一和第二原料气体。而经由第一和第二旁路243、244、排气管224对处理气体供给管221进行真空排气。
在只对排气管224进行表面处理的情况下，经由例如第一和第二原料通道241、242、第三旁路245、第一和第二旁路243、244向排气管224供给第一和第二原料气体，而由真空泵225对排气管224进行真空排气。
在如上所述的例子中，第二旁路244连接着排气管224的上游侧，但是此旁路244也可以连接着排气管224的中间。再有，此旁路244或另一个新的旁路(图中未显示)连接着排气管224的下游侧，不经过排气管224而直接由真空泵225对管道223、气体供给单元222、处理气体供给管221和处理容器210等进行真空排气也是可以的。再有，由于ALD膜也可以在例如室温附近的温度下形成，所以不用带式加热器或电阻发热体等加热机构253～257进行加热也是可以的。
在例如图18中所示的连接状态下，对从气体管道223经由气体供给单元222、处理气体供给管221和处理容器210到排气管224的腐蚀性气体通道一起进行表面处理也是可以的。这就是说，在此情况下，将处理容器210直接与处理气体供给管221或排气管224相连接。不是使气体供给源202，而是将气体管道223的上游侧与第一和第二原料气体的供给源251、252相连接。
在本实施方式中，处理气体供给管221和气体管道223合起来构成向处理容器210供给处理气体的管道。但是用户也不一定必须设置气体管道223，不设置气体供给单元222的结构也是可以的。
本实施方式不仅是由用户组装的装置，由制造商在处理容器210上连接处理气体供给管221、排气管224和真空泵225组装装置也是可以的。在此情况下，在处理气体供给管221的上游侧连接第一和第二原料气体供给源251、252，对腐蚀性气体流经组装的装置的通道进行表面处理。
上面作为ALD膜除了用上述方法形成的Al2O3膜以外，还可以举出含有铝(Al)、铪(Hf)、锆(Zr)、钇(Y)的金属有机化合物的膜。另外，作为ALD膜可以举出含有铝(Al)、铪(Hf)、锆(Zr)、钇(Y)的氯化物等化合物。
具体可以举出如下的例子，使用AlCl3气体作为第一原料气体，O3或H2O气体作为第二原料气体，形成Al2O3。使用HfCl4气体作为第一原料气体，O3气体作为第二原料气体，形成HfO2。使用Hf(N(CH3)(C2H5))4气体作为第一原料气体，O3或H2O气体作为第二原料气体，形成HfO2。使用Hf(N(C2H5)2)4气体作为第一原料气体，O3或H2O气体作为第二原料气体，形成HfO2。使用ZrCl4气体作为第一原料气体，O3或H2O气体作为第二原料气体，形成ZrO2。使用Zr(T-OC4H9)4气体作为第一原料气体，O3或H2O气体作为第二原料气体，形成ZrO2。使用YCl3气体作为第一原料气体，O3或H2O气体作为第二原料气体，形成Y2O3。使用Y(C5H5)3气体作为第一原料气体，O3或H2O气体作为第二原料气体，形成Y2O3。
在本实施方式中，首先，将处理容器210连接上处理气体供给管221、排气管224或真空泵225等组装成半导体处理装置。然后，向该半导体处理装置通过腐蚀性气体的通道交互切换多次供给第一和第二原料气体。在供给第一和第二原料气体的间隔对通道内进行真空排气。由于用这样的ALD法在通道内形成堆积膜，能够在半导体处理装置与腐蚀性气体相接触的部位整个地形成ALD膜，所以能够提高该部位对腐蚀性气体的耐腐蚀性。
这就是说，由此ALD法形成的ALD膜，是逐层层积原子层形成层积的极薄堆积膜。因此，形成的膜是致密的膜，有很好的耐久性和对腐蚀性气体的耐腐蚀性。通过所谓逐层层积原子层的方法，形成的膜具有很高的表面平坦性，所以不会发生由于表面粗糙而导致的剥离。
在本实施方式中，在组装半导体处理装置之后，向此组装通过腐蚀性气体的通道供给原料气体，对配置在腐蚀性气体通过部位的构成部件进行表面处理。因此，向该构成部件与腐蚀性气体相接触的区域供给原料气体，就能够在该部位形成ALD膜。
此外，如已经叙述的，在半导体处理装置组装以后进行表面处理。在此情况下，用户有时也将气体管道223连接到例如设置在处理容器210中的处理气体供给管221的上游侧，可以通过使来自上游的原料气体流过而对该用户的管道223进行表面处理。为此，用户有时也使用没有进行充分维修的管道，就能够抑制产生作为该管道腐蚀原因的颗粒，防止了金属污染。
在进行组装时，有可能因将管道弯曲等外界主要原因使表面处理膜破坏。但是，通过在管道进行弯曲加工之后进行表面处理，在被破坏的膜的表面上形成了致密的ALD膜。由此抑制产生颗粒使被破坏的膜不致于进一步剥离。
在对处理容器210和构成部件各别进行除了的情况下，有必要从处理容器210中取出构成部件，对该构成部件进行处理，然后再将此构成部件安装到处理容器210中。关于这一点，通过将构成部件安装到处理容器210的内部之后再进行表面处理，能够对处理容器210自身和安装在处理容器210内的构成部件一起进行表面处理。由于如此无须进行上述操作，在容易操作的同时，还可缩短处理时间。
由于ALD膜是通过真空的工艺形成的，由此就能够使原料气体深入例如气体供给单元222等形状复杂的部位直达细部，使形成的ALD一直送入到该区域。此时，如已经叙述过的，ALD膜是极薄的层逐层层积而形成的。从而通过控制已述步骤S32～步骤S35等的重复次数，而能够使形成的ALD膜达到所需的厚度。为此，可根据例如表面处理对象不同来调节ALD膜的厚度。
在如气体供给单元222等之类的气体通道形状复杂的部位，对该气体供给单元222通入第一和第二原料气体，进行真空排气。然后，对该气体供给单元222以薄膜厚度的ALD膜进行表面处理。如此不会妨碍气体的通过，能够提高对腐蚀性气体的耐腐蚀性。
此外，在供给第一原料气体和第二原料气体之间进行真空排气，在没有残留第一原料气体的状态下供给第二原料气体。由此抑制了在表面处理对象的构成部件的内部发生第一原料气体与第二原料气体的反应，从而，能够抑制由于生成此反应物而产生颗粒。
如此，就能够在半导体处理装置流过腐蚀性气体的部位与腐蚀性气体相接触的整个接触面上形成致密的膜。因此就能够提高该部位对腐蚀性气体的耐腐蚀性。由此就能够抑制由于这些部位的腐蚀而产生的颗粒。
ALD膜是在例如室温～200℃左右的温度下形成的，与通常的热CVD法相比，是在低温下进行处理。因此，对例如铝或在铝上形成喷镀膜而形成的处理容器，能够不引起铝的熔化就进行表面处理。在喷镀膜上形成ALD膜的情况下，由于ALD膜是在化合物层渗入多孔的喷镀膜许多孔内的状态下进行的，所以形成了更为坚固的膜。因此，通过在原本就有很高耐腐蚀性的喷镀膜上形成致密的ALD膜，而能够更加提高耐腐蚀性。能够克服喷镀膜具有多孔结构表面粗糙的弱点。由此，即使在使用腐蚀性气体的情况下，也能够抑制在处理中发生膜的剥离等。
在对金属制管道进行表面处理的情况下，也如上面所述ALD膜是在低温下进行处理。此时，在由带式加热器加热的情况下，第一原料气体和第二原料气体之间的反应能够充分进行，可用简单的加热方法进行处理。
在这样的本实施方式中，可以在铝制或不锈钢制的处理容器、管道或下面部件等没有进行表面处理的廉价构成部件上进行表面处理，形成堆积膜。由此，就能够提高该构成部件的耐久性和对腐蚀性气体的耐腐蚀性。从而不需要采购预先进行过表面处理的昂贵的构成部件，使用廉价的构成部件就能够制造半导体制造装置，力图降低制造成本。
此外，作为对构成部件进行表面处理的装置，可以使用在图19中所示的结构。在此情况下，通过切换原料供给通道的开关阀，选择性地对表面处理对象供给第一和第二原料气体，同时进行真空排气，而能够进行表面处理。在这样的一台装置中，可对处理气体供给管221、处理容器210、气体管道223、气体供给单元222中的任何一个或者全体进行表面处理，使装置的通用性很高。
如此，由于可对任何一种构成部件选择性地进行表面处理，在装置组装或者维修时，都能够只对必要的构件进行表面处理。而且还如上所述能够对各个构成部件分别形成适当膜厚的ALD膜。在本实施方式中，也可以对构成管道和/或处理容器的金属实施钝化处理，在其上面形成ALD膜。
<第一至第三实施方式中的共同事项>
由第一至第三实施方式提供的在半导体处理装置中使用的构成部件，包含如下的结构作为共同的事项。即，这些构成部件具有规定构成部件形状的基材和覆盖基材规定表面的保护膜(在实施方式中称为堆积膜、ALD膜和中间层等)。保护膜由选自铝、硅、铪、锆、钇的第一元素氧化物的无定形体构成。
保护膜具有不到1％，优选不到0.1％的孔隙率。换句话说，保护膜致密到实质上不存在气孔的程度。当保护膜的孔隙率超过1％时，有可能无法对基材表面进行充分保护。保护膜的厚度为1nm～10μm，优选为1nm～1μm。当保护膜的厚度不到1nm时，有可能无法充分保护基材表面。而当保护膜过厚时，使得ALD处理很费时间，其保护的效果实质上已经饱和。所以，将保护膜的厚度定在上述范围内。
如此，能够通过ALD法进行的成膜处理，在规定构成部件形状的基材上形成由致密而且非常薄的第一元素氧化物无定形膜构成的保护膜。在此情况下，构成部件的制造方法包括准备规定构成部件形状的基材的工序和形成保护膜以使之覆盖基材规定表面的工序。在此，可以通过交替供给含有第一元素的第一原料气体和含有氧化气体的第二原料气体，使由CVD形成的原子水平或分子水平厚度的层层积来形成保护膜。
关于这一点，现有技术中，作为保护膜使用的喷镀膜，一般由孔隙率在8％左右的多晶膜构成。对于喷镀膜来说，难以形成10μm以下的薄的膜。再有，在使用由涂敷和烘烤形成的膜作为保护膜的情况下，这样的膜是由多晶构成的，而且膜的厚度很厚。
在半导体处理装置中，优选形成上述保护膜的构成部件是构成处理区域、排气系统以及气体供给系统中任何部分，曝露在腐蚀性气体气氛下的构件。作为这样的构成部件，有例如处理室的侧壁、构成处理室底部的连通管、覆盖处理室内表面的层积屏蔽层、聚焦环、气体供给管和排气管等。这就是说，构成部件的基材，优选规定这些构件中的任何一种形状。应该由上述保护膜保护的基材，典型地具有选自铝和不锈钢的材料。
再有，这种构成部件的基材，有时也在表面上覆盖喷镀膜。在此情况下，由于以此喷镀膜作为衬底膜来形成保护膜，所以完成的构成部件，在基材的表面和保护膜之间还具有衬底膜。这样的衬底膜由第二元素的氧化物构成。该第二元素优选选自硼、镁、铝、硅、镓、铬、钇、锆、锗、钽、钕。
再有，如在第二实施方式中所述，在保护膜上可再形成喷镀膜作为覆盖膜。在此情况下，还包括覆盖保护膜的覆盖膜，此覆盖膜由第三元素的氧化物构成。此第三元素优选选自铝、硅、铪、锆、钇。在此情况下，在形成保护膜之前，优选对基材的表面进行粗糙化处理，例如实施喷砂处理。
产业上利用的可能性
本发明适用于在半导体处理装置中使用的高耐久性构成部件及其制造方法，并且适用于使用这样构成部件的半导体处理装置中。

Claims (20)

1.一种在半导体处理装置中使用的构成部件，其特征在于，包括：
规定所述构成部件的形状的基材、以及
覆盖所述基材的规定表面的保护膜，其中，
所述保护膜由选自铝、硅、铪、锆和铟的第一元素氧化物的无定形体构成，而且具有不到1％的孔隙率和1nm～10μm的厚度。
2.如权利要求1所述的构成部件，其特征在于：
所述保护膜是交替供给含有所述第一元素的第一原料气体和含有氧化气体的第二原料气体，使通过CVD(化学气相沉积)形成的原子水平或分子水平厚度的层层积而形成的膜。
3.如权利要求1所述的构成部件，其特征在于：
还具有配设在所述规定表面和所述保护膜之间的底膜，其中，所述底膜由第二元素的氧化物构成。
4.如权利要求3所述的构成部件，其特征在于：
所述底膜是由喷镀而形成的膜。
5.如权利要求3所述的构成部件，其特征在于：
所述第二元素选自硼、镁、铝、硅、镓、铬、钇、锆、锗、钽和钕。
6.如权利要求1所述的构成部件，其特征在于：
还具有以覆盖所述保护膜的方式而设置的覆盖膜，其中，所述覆盖膜由第三元素的氧化物构成。
7.如权利要求6所述的构成部件，其特征在于：
所述覆盖膜是由喷镀形成的膜。
8.如权利要求6所述的构成部件，其特征在于：
所述第三元素选自铝、硅、铪、锆和钇。
9.如权利要求6所述的构成部件，其特征在于：
所述规定表面被实施粗糙化处理。
10.如权利要求1所述的构成部件，其特征在于：
所述基材具有选自铝和不锈钢的材料。
11.如权利要求1所述的构成部件，其特征在于：
所述基材规定选自处理室侧壁、构成处理室底部的连通管、覆盖处理室内表面用的沉积屏蔽层、聚焦环、气体供给管和排气管等部件的形状。
12.一种在半导体处理装置中使用的构成部件的制造方法，其特征在于，包括：
准备规定所述构成部件的形状的基材的工序、以及
形成覆盖所述基材的规定表面的保护膜的工序，其中，
形成所述保护膜的工序，包括交叉供给含有选自铝、硅、铪、锆和铟等的第一元素的原料气体和含有氧化气体的第二原料气体，层积由CVD(化学气相沉积)形成的原子水平或分子水平厚度的层的工序。
13.如权利要求12所述的制造方法，其特征在于：
所述保护膜由所述第一元素氧化物的无定形体构成，而且具有小于1％的孔隙率和1nm～10μm的厚度。
14.如权利要求12所述的制造方法，其特征在于：
所述基材具有选自铝和不锈钢的材料。
15.如权利要求12所述的制造方法，其特征在于：
在所述规定表面和所述保护膜之间设置有底膜，所述底膜由选自硼、镁、铝、硅、镓、铬、钇、锆、锗、钽和钕的第二元素氧化物构成。
16.如权利要求12所述的制造方法，其特征在于：
还包括通过喷镀形成覆盖膜以覆盖所述保护膜的工序，其中，所述覆盖膜由第三元素的氧化物构成。
17.如权利要求16所述的制造方法，其特征在于：
所述第三元素选自铝、硅、铪、锆和钇。
18.如权利要求16所述的制造方法，其特征在于：
还包括对所述规定表面实施粗糙化的工序。
19.一种半导体处理装置，其特征在于，包括：
具有容纳被处理基板的处理区的处理容器、
在所述处理区内支撑所述被处理基板的支撑部件、
排放出所述处理区内的气体的排气系统、以及
向所述处理区内供给处理气体的气体供给系统，其中，
构成所述处理区、所述排气系统以及所述气体供给系统中任何一部分的构成部件包括：
规定所述构成部件的形状的基材、以及
覆盖所述基材的规定表面的保护膜，
所述保护膜由选自铝、硅、铪、锆和铟的第一元素氧化物的无定形体构成，而且具有不到1％的孔隙率和1nm～10μm的厚度。
20.如权利要求19所述的半导体处理装置，其特征在于：
还具有以覆盖所述保护膜的方式配设的覆盖膜，所述覆盖膜由选自铝、硅、铪、锆和钇的元素的氧化物构成。
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