JP2009256800A - 半導体プロセス装置用の耐腐食性アルミニウム物品 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】最適なマグネシウム含有量を有するアルミニウム−マグネシウム合金をハロゲン含有化学種に晒した際には、該物品の表面下にハロゲン化マグネシウムの保護層512が形成される。該保護層は、ハロゲンが基部アルミニウムに浸透するのを防止し、腐食および「ひび割れ」から保護する。ハロゲン化マグネシウム層を摩耗から保護するには、ハロゲン化マグネシウム層の上に、硬い凝集性のコーティング514を有していることが好ましい。好ましいコーティングは、酸化アルミニウムまたは窒化アルミニウムである。アルミニウム物品のマグネシウム含有量は、該物品全体で、あるいは少なくとも耐腐食性とされるべき表面下の領域で、約0.1重量%〜1.5重量%である。該アルミニウムの不純物含有量は、0.2%未満であることが好ましい。
【選択図】図8
Description
図1は、化学的気相堆積(CVD)またはエッチング等の半導体基板製作プロセスのために使用される、従来のリアクター・チャンバー100を示す。このようなプロセスは、典型的には、該チャンバー内の構成要素(components)を腐食性のハロゲン含有化学種に晒す。特に腐食性のものは、チャンバー構成要素をプラズマ・クリーニングするために用いられるガス混合物、例えば、CF4 とN2Oとの混合物、またはC2 F6 とO2 との混合物である。チャンバー構成要素は、CVDまたはエッチング・プロセスにおける高温(典型的には200℃〜500℃)と、定期的な(periodic)チャンバー・クリーニングにおける腐食性のハロゲンガス混合物とに、交互に晒される。
アルミニウム物品を陽極処理することの更なる長所は、Al2 O3 およびAlNが酸素に対して非透過性だということである。酸素の浸透を防止することは、該アルミニウムの表面拡散するマグネシウムが所望のハロゲン化マグネシウムよりはむしろ酸化マグネシウムを形成することを防止するために有利である。Al2 O3 およびAlNは、チャンバー中で作られる半導体を汚染する可能性のあるマグネシウムおよび他の不純物の、半導体プロセス・チャンバー中への脱ガスを抑制する。
Claims (50)
- ハロゲン含有化学種(halogen-containing species)による腐食(corrosion )に対して抵抗性の表面を有する、半導体プロセスにおいて有用な製品(article of manufacture)であって、
a)ゼロないし約1.5重量%の範囲内のマグネシウム濃度を有し、且つ、合計で約0.2重量%以下(no greater than )のマグネシウム以外の不純物濃度を有するアルミニウムからなる本体(body)と;
b)該アルミニウムからなる本体の上(overlying )で物品の表面の下(beneath )のハロゲン化マグネシウム化合物からなる層、該ハロゲン化マグネシウム化合物からなる層は、物品の表面から本体内へのハロゲン原子の浸透(penetration )を抑制するように充分に厚く、且つ連続的(continuous)であり;
c)ハロゲン化マグネシウム化合物からなる層の上の、硬く、凝集性のある膜であって、当該膜は弗素に対して透過性であるが酸素に対しては非透過性である;とからなることを特徴とする製品。 - 前記ハロゲン化マグネシウム層が、弗化マグネシウムからなる請求項1記載の製品。
- 硬く、凝集性のある前記膜が、酸化アルミニウムまたは窒化アルミニウムからなる請求項1記載の製品。
- ハロゲン含有化学種による腐食に対して抵抗性の表面を有する、半導体プロセスにおいて有用な製品であって、
a)約0.1重量%〜1.5重量%の範囲内のマグネシウム濃度を有し、且つ、合計で約0.2重量%以下のマグネシウム以外の不純物濃度を有するアルミニウムからなる外部領域(exterior region )を有するアルミニウム本体(body)と;
b)該アルミニウム本体の外部領域の上(overlying )の硬く、凝集性のある膜であって、弗素に対して透過性であるが酸素に対しては非透過性である膜とを含み;且つ該物品がハロゲン含有化学種に晒された際に、硬く、凝集性のある前記膜の下(underneath)であって且つ前記アルミニウム本体の前記外部領域の上にハロゲン化マグネシウム層が形成されて、本体をハロゲンによる腐食から保護することを特徴とする製品。 - 前記外部領域が、アルミニウム本体の表面全体を包囲(encompass )している請求項4記載の製品。
- 硬く、凝集性のある前記膜が、酸化アルミニウムまたは窒化アルミニウムからなる請求項4記載の製品。
- 前記ハロゲン化マグネシウム層が、弗化マグネシウムからなる請求項4記載の製品。
- ハロゲン含有化学種による腐食に対して抵抗性の部分を少なくとも一部に有する外部表面(exterior surface)を有する、半導体プロセスにおいて有用なアルミニウム製の(aluminum-comprising )物品であって;
ハロゲン含有化学種による腐食に対して抵抗性の前記外部表面の部分の上(upon)、または下(underlying)のハロゲン化マグネシウム保護層であって、該ハロゲン化マグネシウム層が少なくとも0.0025ミクロンの厚さを有し;
前記ハロゲン化マグネシウム層に直ちに隣接する(immediately adjacent)前記アルミニウム製の物品が、0.2重量%未満の可動性(mobile)不純物原子の濃度を示すことを特徴とする該アルミニウム製の物品。 - 前記ハロゲン化マグネシウム層が、厚さ0.0025ミクロンないし2ミクロンの範囲にある請求項8記載のアルミニウム製の物品。
- 前記物品の外部表面の全体が、前記腐食に対して抵抗性である請求項8記載のアルミニウム製の物品。
- 前記物品の外部表面の腐食に対して抵抗性である部分が、前記ハロゲン化マグネシウム保護層上を覆う(overlies)酸化アルミニウムまたは窒化アルミニウムからなる膜を含む請求項8記載のアルミニウム製の物品。
- 前記膜が前記物品の前記外部表面の全体の上を覆う(overlies)請求項11記載のアルミニウム製の物品。
- 前記アルミニウム製の物品中のマグネシウム含有量が、ゼロないし1.5重量%の範囲である請求項8記載のアルミニウム製の物品。
- 前記マグネシウム含有量が、0.3重量%〜1.2重量%の範囲である請求項8記載のアルミニウム製の物品。
- 前記マグネシウム含有量が、0.3重量%〜0.8重量%の範囲である請求項8記載のアルミニウム製の物品。
- 前記アルミニウム製の物品中のマグネシウム含有量が、ゼロないし1.5重量%の範囲である請求項11記載のアルミニウム製の物品。
- 前記マグネシウム含有量が、0.3重量%〜1.2重量%の範囲である請求項11記載のアルミニウム製の物品。
- 前記マグネシウム含有量が、0.3重量%〜0.8重量%の範囲である請求項11記載のアルミニウム製の物品。
- 前記アルミニウム製の物品中に存在する前記可動性不純物原子は、シリコン、鉄、銅、クロム、および亜鉛からなる群から選ばれ、前記物品中の前記可動性不純物原子の含有量は0.2重量%未満である請求項8記載のアルミニウム製の物品。
- 前記可動性不純物原子が、遷移金属、半導体、および半導体化合物を形成可能な原子を含むように拡張される(expanded)請求項19記載のアルミニウム製の物品。
- 前記アルミニウム製の物品中に存在する前記可動性不純物原子は、シリコン、鉄、銅、クロム、および亜鉛からなる群から選ばれ、前記物品中の前記可動性不純物原子の含有量は0.2重量%未満である請求項13記載のアルミニウム製の物品。
- 前記可動性不純物原子が、遷移金属、半導体、および半導体化合物を形成可能な原子を含むように拡張される(expanded)請求項21記載のアルミニウム製の物品。
- 前記アルミニウム製の物品中に存在する前記可動性不純物原子は、シリコン、鉄、銅、クロム、および亜鉛からなる群から選ばれ、前記物品中の前記可動性不純物原子の含有量は0.2重量%未満である請求項16記載のアルミニウム製の物品。
- 前記可動性不純物原子が、遷移金属、半導体、および半導体化合物を形成可能な原子を含むように拡張される(expanded)請求項23記載のアルミニウム製の物品。
- 前記ハロゲン化マグネシウムが、弗化マグネシウムである請求項8記載のアルミニウム製の物品。
- 前記ハロゲン化マグネシウムが、弗化マグネシウムである請求項11記載のアルミニウム製の物品。
- 前記ハロゲン化マグネシウムが、弗化マグネシウムである請求項13記載のアルミニウム製の物品。
- 前記ハロゲン化マグネシウムが、弗化マグネシウムである請求項16記載のアルミニウム製の物品。
- 前記ハロゲン化マグネシウムが、弗化マグネシウムである請求項21記載のアルミニウム製の物品。
- 前記ハロゲン化マグネシウムが、弗化マグネシウムである請求項22記載のアルミニウム製の物品。
- 前記ハロゲン化マグネシウムが、弗化マグネシウムである請求項23記載のアルミニウム製の物品。
- 前記ハロゲン化マグネシウムが、弗化マグネシウムである請求項24記載のアルミニウム製の物品。
- ハロゲン含有化学種による腐食に対して抵抗性の部分を少なくとも一部に有する外部表面(exterior surface)を有する、半導体プロセスにおいて有用なアルミニウム製の(aluminum-comprising )物品を製作する方法であって、a)マグネシウムを0.1重量%〜1.5重量%の範囲の濃度で含み、且つ、シリコン、鉄、銅、クロム、および亜鉛からなる群から選ばれた可動性不純物原子を0.2重量%未満含有するアルミニウム製の物品を用意(providing )し;
b) 少なくとも、耐腐食性とすべき前記アルミニウム製物品の外部表面の部分を、厚さが少なくとも0.0025ミクロンのハロゲン化マグネシウム層の形成を許容するのに充分な時間の間および充分な温度においてハロゲン含有化学種と接触させる;ことを特徴とする方法。 - 前記ハロゲン含有化学種が、弗素を含有する請求項33記載の方法。
- c) 少なくとも、耐腐食性とすべき前記アルミニウム製物品の外部表面の前記部分の上に(over)、酸化アルミニウムまたは窒化アルミニウムの層を設ける(applying)ステップを更に含む請求項33記載の方法。
- c) 少なくとも、耐腐食性とすべき前記アルミニウム製物品の外部表面の前記部分の上に(over)、酸化アルミニウムまたは窒化アルミニウムの層を設ける(applying)ステップを更に含む請求項34記載の方法。
- 前記可動性不純物原子が、遷移金属、半導体、および半導体化合物を形成可能な原子を含むように拡張される(expanded)請求項33記載の方法。
- 前記ハロゲン含有化学種が、弗素を含有する請求項37記載の方法。
- c) 少なくとも、耐腐食性とすべき前記アルミニウム製物品の外部表面の前記部分の上に(over)、酸化アルミニウムまたは窒化アルミニウムの層を設ける(applying)ステップを更に含む請求項37記載の方法。
- c) 少なくとも、耐腐食性とすべき前記アルミニウム製物品の外部表面の前記部分の上に(over)、酸化アルミニウムまたは窒化アルミニウムの層を設ける(applying)ステップを更に含む請求項38記載の方法。
- ハロゲン含有化学種による腐食に対して抵抗性の部分を少なくとも一部に有する外部表面(exterior surface)を有する、半導体プロセスにおいて有用なアルミニウム製の(aluminum-comprising )物品を製作する方法であって、a)マグネシウムを0.1重量%〜1.5重量%の範囲の濃度で含み、且つ、シリコン、鉄、銅、クロム、および亜鉛からなる群から選ばれた可動性不純物原子を0.2重量%未満含有するアルミニウム製の物品を用意(providing )し;
b) 少なくとも、耐腐食性とすべき前記アルミニウム製物品の外部表面の前記部分の上に(over)、酸化アルミニウムまたは窒化アルミニウムの層を設け(applying);
c) 少なくとも、耐腐食性とすべき前記アルミニウム製物品の外部表面の前記部分を、前記酸化アルミニウムまたは窒化アルミニウムの層と前記アルミニウム製物品の表面との間に厚さが少なくとも0.0025ミクロンのハロゲン化マグネシウム層の形成を許容するのに充分な時間の間および充分な温度においてハロゲン含有化学種と接触させる;ことを特徴とする方法。 - 前記可動性不純物原子が、遷移金属、半導体、および半導体化合物を形成可能な原子を含むように拡張される(expanded)請求項41記載の方法。
- 前記ハロゲン含有化学種が、弗素を含有する請求項42記載の方法。
- ハロゲン含有化学種による腐食に対して抵抗性の部分を少なくとも一部に有する外部表面(exterior surface)を有する、半導体プロセスにおいて有用なアルミニウム製の(aluminum-comprising )物品を製作する方法であって、a)マグネシウムを0.1重量%〜1.5重量%の範囲の濃度で含み、且つ、シリコン、鉄、銅、クロム、および亜鉛からなる群から選ばれた可動性不純物原子を0.2重量%未満含有するアルミニウム製の物品を用意(providing )し;
b) 少なくとも、耐腐食性とすべき前記アルミニウム製物品の外部表面の前記部分の上に(on)ハロゲン化マグネシウムの保護上層(overlying layer )を形成し、該ハロゲン化マグネシウム層は少なくとも0.0025ミクロンの厚さを有する;ことを特徴とする方法。 - 前記ハロゲン化マグネシウムの上層が、a)少なくとも、ハロゲン含有化学種による腐食に対して抵抗性とすべき前記外部表面の部分の上に(upon)、物理的気相堆積およびイオン注入からなる群から選ばれる手法を用いて、マグネシウムの層を堆積し;
b) 前記マグネシウム層を、厚さが少なくとも0.0025ミクロンのハロゲン化マグネシウム層の形成を許容するのに充分な時間の間および充分な温度においてハロゲン含有化学種と接触させる;ことにより形成される請求項44記載の方法。 - 前記ハロゲン含有化学種が、弗素を含有する請求項45記載の方法。
- c) 少なくとも、耐腐食性とすべき前記アルミニウム製物品の外部表面の前記部分の上に(over)、酸化アルミニウムまたは窒化アルミニウムの層を設ける(applying)ステップを更に含む請求項45記載の方法。
- c) 少なくとも、耐腐食性とすべき前記アルミニウム製物品の外部表面の前記部分の上に(over)、酸化アルミニウムまたは窒化アルミニウムの層を設ける(applying)ステップを更に含む請求項46記載の方法。
- 前記可動性不純物原子が、遷移金属、半導体、および半導体化合物を形成可能な原子を含むように拡張される(expanded)請求項44記載の方法。
- c) 少なくとも、耐腐食性とすべき前記アルミニウム製物品の外部表面の前記部分の上に(over)、酸化アルミニウムまたは窒化アルミニウムの層を設ける(applying)ステップを更に含む請求項49記載の方法。
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