JP2019512609A - 金属部品及びその製造方法、並びに金属部品を備えたプロセスチャンバ - Google Patents

Abstract

本発明は、金属部品及びこれを備えたプロセスチャンバに関し、特に、ディスプレイや半導体製造プロセスで使用される金属部品及びこれを備えたプロセスチャンバの表面に孔のない陽極酸化バリア層を形成して、ディスプレイや半導体のプロセス不良と生産歩留まりの低下を防止できる金属部品及びこれを備えたプロセスチャンバに関するものである。

Description

本発明は、金属部品及びその製造方法、並びに金属部品を備えたプロセスチャンバに関するものであり、特に、ディスプレイや半導体製造プロセスで使用されるプロセスチャンバ及びその内面を構成するか、或いは内部部品として配置される金属部品及びその製造方法、並びに金属部品を備えたプロセスチャンバに関するものである。

ＣＶＤ装置、ＰＶＤ装置、ドライエッチング装置など（以下、「プロセスチャンバ」という。）は、そのプロセスチャンバの内部で反応ガス、エッチングガス、又はクリーニングガス（以下、「プロセスガス」という。）を使用する。これらのプロセスガスとして、Ｃｌ、Ｆ、又はＢｒなどの腐食性ガスを主に使用するため、腐食による耐食性が重なポイントとして要求されている。

これによってプロセスチャンバ用の部品としてステンレス鋼を利用した従来技術もあったが、熱伝導性が十分ではなく、ステンレス鋼の合金成分であるＣｒやＮｉなどの重金属がプロセス中に放出されて汚染源になることもあった。

したがって、ステンレス鋼よりも軽量であり、熱伝導性に優れ、重金属による汚染の恐れがないアルミニウム又はアルミニウム合金を用いたプロセスチャンバ用の部品が開発された。しかし、アルミニウム又はアルミニウム合金の表面は耐食性が良くなくて、表面処理を行なう方法が研究された。

一例として、図１に示すように、アルミニウム１０の表面に陽極酸化処理を行うことにより、表面に開けた孔４３を多数有する多孔質層４２と孔４３のないバリア層４１とからなる孔付き陽極酸化皮膜２０を形成して、アルミニウム又はアルミニウム合金の耐食性と耐電圧性を向上させようとした。孔付き陽極酸化皮膜２０のバリア層４１は、多孔質層４２と異なり、孔４３が形成されていない。従来の孔付き陽極酸化皮膜２０は、バリア層４１の厚さが数十ｎｍ未満であるが、耐電圧性のために多孔質層４２は、数十μｍから数百μｍに形成される。

従来の孔付き陽極酸化皮膜２０は、その厚さの大部分が多孔質層４２からなるため、内部応力の変化や熱膨張の影響により陽極酸化皮膜にクラック（Ｃｒａｃｋ）が発生したり、孔付き陽極酸化皮膜２０が剥離されたりする問題が発生し、露出したアルミニウム又はアルミニウム合金が避雷針のような役割を果たすことになって、瞬間的に露出されたアルミニウムの箇所にプラズマが集まるプラズマアーク（Ｐｌａｓｍａ Ａｒｃｉｎｇ）が発生し、アルミニウムの表面が部分的に溶けたり欠損される問題が発生する。

また、孔付き陽極酸化皮膜２０の多孔質層４２を形成するに当たり、多孔質層４２の孔４３の内部に蒸着された異物がアウトガシン（Ｏｕｔ−ｇａｓｉｎｇ）されて、基板にパーティクルを形成したり、プロセス中に使用されるフッ化物が前記孔４３に残留されて、次のプロセスの使用時、基板表面に落ちて基板でパーティクルを生成したりする問題が発生する。これにより、プロセス不良と生産歩留まりの低下や、プロセスチャンバのメンテナンスのサイクルを短縮させる問題を引き起こしている。

このような孔付き陽極酸化皮膜２０の多孔質層４２による問題のため、近年、アルミニウム又はアルミニウム合金の部品に陽極酸化処理をしないまま使用する方法が検討される（これを、ベア形態（ Ｂａｒｅ−ｔｙｐｅ）と称する）。しかし、ベア形態のアルミニウム又はアルミニウム合金の部品は、プロセスガスとアルミニウムが化学反応をして、アルミニウムヒューム（Ａｌ Ｆｕｍｅ）を発生し、これにより、半導体素子や液晶表示素子の基板にパーティクルが生成される問題が発生した。

本発明は、前述した問題を解決するために構想したものであり、金属材質の基材に対して高い耐食性、耐電圧性、及び耐プラズマ性を有すると共に、従来の孔付き陽極酸化皮膜の多孔質層の孔４３に起因する問題が発生しない表面ナノ酸化膜ＳＮＯが形成された金属部品及びその製造方法、並びに金属部品を備えたプロセスチャンバを提供する。

本発明の一特徴による金属部品は、プロセスガスが内部に流入されるプロセスチャンバ内に配置される金属部品であって、金属材質からなる基材と、前記基材の表面に形成された表面ナノ酸化膜ＳＮＯとを備え、前記表面ナノ酸化膜ＳＮＯは、前記基材を陽極酸化して形成され、多孔質層（ｐｏｒｏｕｓ ｌａｙｅｒ）を有する第１の陽極酸化皮膜と、前記第１の陽極酸化皮膜の前記多孔質層の孔（ｐｏｒｅ）に形成された第２の陽極酸化皮膜とを含み、前記表面ナノ酸化膜ＳＮＯの表面及び内部に孔がないことを特徴とする。

また、前記基材の材質は、アルミニウムであり、前記表面ナノ酸化膜ＳＮＯは、前記アルミニウムを陽極酸化して形成された陽極酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）であることを特徴とする。

また、前記第１の陽極酸化皮膜の前記多孔質層の孔の深さは、前記第２の陽極酸化皮膜の形成厚さと同一であることを特徴とする。

また、前記表面ナノ酸化膜ＳＮＯは、前記基材の表面全体に形成され、前記表面ナノ酸化膜ＳＮＯの厚さは、前記基材の表面全体で実質的に同一の厚さに形成されることを特徴とする。

また、前記表面ナノ酸化膜ＳＮＯの厚さは、１００ｎｍ以上、１μｍ未満の間であることを特徴とする。

また、前記プロセスチャンバは、ＣＶＤプロセスチャンバであり、前記金属部品は、前記ＣＶＤプロセスチャンバの内面を構成するか、或いは内部部品として配置されることを特徴とする。

また、前記内部部品として配置される金属部品は、ディフューザ、バッキングプレート、シャドウフレーム、サセプタのうち少なくともいずれか１つであることを特徴とする。

また、第１項において、前記プロセスチャンバは、ドライエッチングプロセスチャンバであり、前記金属部品は、前記ドライエッチングプロセスチャンバの内面を構成するか、或いは内部部品として配置されることを特徴とする。

また、前記内部部品として配置される金属部品は、下部電極、下部電極の静電チャック、下部電極のバッフル、上部電極、裏張りのうち少なくともいずれか１つであることを特徴とする。

本発明の一特徴による金属部品の製造方法は、プロセスガスが内部に流入されるプロセスチャンバ内に配置された金属部品を製造する製造方法であって、金属材質からなる基材の表面を陽極酸化させて、その表面及び内部に孔のない表面ナノ酸化膜ＳＮＯを形成する表面ナノ酸化膜ＳＮＯの形成ステップを含み、前記表面ナノ酸化膜ＳＮＯの形成ステップは、第１の電解液により陽極酸化させて多孔質層（ｐｏｒｏｕｓ ｌａｙｅｒ）を有する第１の陽極酸化皮膜を形成する第１の陽極酸化皮膜形成ステップと、第２の電解液により再度陽極酸化させて前記第１の陽極酸化皮膜の多孔質層の孔（ｐｏｒｅ）に第２の陽極酸化皮膜を形成する第２の陽極酸化皮膜形成ステップと、を含むことを特徴とする。

また、前記第１の電解液は、シュウ酸（Ｏｘａｌｉｃ Ａｃｉｄ）であり、前記第２の電解液は、クエン酸（Ｃｉｔｒｉｃ Ａｃｉｄ）であることを特徴とする。

また、前記第２の陽極酸化皮膜を形成する際の電圧は、１００Ｖから５００Ｖの電圧であることを特徴とする。

本発明の一特徴によるプロセスチャンバは、金属材質からなる基材と、前記基材の表面に形成される第１の陽極酸化皮膜と、前記第１の陽極酸化皮膜の多孔質層の孔に一体に形成される第２の陽極酸化皮膜とを含む、その表面及び内部に孔のない表面ナノ酸化膜ＳＮＯを有する金属部品が、チャンバの内面を構成するか、或いはチャンバを構成する内部部品として配置され、その内部には、プロセスガスが流入されることを特徴とする。

また、前記基材の材質は、アルミニウムであり、前記表面ナノ酸化膜ＳＮＯは、前記アルミニウムを陽極酸化して形成された陽極酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）であることを特徴とする。

また、前記基材には、上下を貫通する貫通孔が形成され、前記表面ナノ酸化膜ＳＮＯは前記貫通孔にも形成されることを特徴とする。

また、前記表面ナノ酸化膜ＳＮＯは、前記基材の表面全体に形成され、前記表面ナノ酸化膜ＳＮＯの厚さは、前記基材の表面全体で実質的に同一の厚さであることを特徴とする。

また、前記表面ナノ酸化膜ＳＮＯの厚さは、１００ｎｍ以上〜１μｍ未満の間であることを特徴とする。

また、前記プロセスチャンバは、ＣＶＤプロセスチャンバであることを特徴とする。

また、前記ＣＶＤプロセスチャンバは、前記ＣＶＤプロセスチャンバの内部に配置されて基板Ｓを支持するサセプタ（Ｓｕｓｃｅｐｔｏｒ）と、前記ＣＶＤプロセスチャンバの上部に配置されるバッキングプレート（Ｂａｃｋｉｎｇ ｐｌａｔｅ）と、前記バッキングプレートの下部に配置されて基板Ｓにプロセスガスを供給するディフューザ（Ｄｉｆｆｕｓｅｒ）と、前記サセプタと前記ディフューザとの間に配置されて基板Ｓの辺縁をカバーするシャドウフレーム（Ｓｈａｄｏｗ ｆｒａｍｅ）とを備え、前記サセプタ、バッキングプレート、ディフューザ、シャドウフレームのうちの少なくともいずれか１つは、金属材質からなる基材の表面及び内部に孔のない表面ナノ酸化膜ＳＮＯが形成されていることを特徴とする。

また、前記プロセスチャンバは、ドライエッチングプロセスチャンバであることを特徴とする。

また、前記ドライエッチングプロセスチャンバは、前記ドライエッチングプロセスチャンバの内部に配置されて基板Ｓを支持する下部電極（Ｂｏｔｔｏｍ ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ）２２０と、前記下部電極の上部に配置されて基板Ｓにプロセスガスを供給する上部電極（Ｕｐｐｅｒ ｅｌｅｔｒｏｄｅ）と、前記ドライエッチングプロセスチャンバの内壁に配置される裏張り（Ｗａｌｌ ｌｉｎｅｒ）とを備え、前記上部電極、下部電極、裏張りの少なくともいずれか１つは、金属材質からなる基材の表面及び内部に孔のない表面ナノ酸化膜ＳＮＯが形成されていることを特徴とする。

以上で説明したように、金属部品の金属材質の基材に孔４３のない表面ナノ酸化膜が形成されることにより、耐食性、耐電圧性や、耐プラズマ性を有すると共に、従来の孔付き陽極酸化皮膜の孔４３に起因する問題が発生しない効果がある。

従来のアルミニウムの孔付き陽極酸化皮膜を示す図である。 本発明の好ましい実施形態による金属部品の表面ナノ酸化膜を示す図である。 本発明の好ましい実施形態による金属部品の表面ナノ酸化膜の形成過程を示す図である。 図２の金属部品がその内面を構成するか、或いは内部部品として配置されるＣＶＤプロセスチャンバを示す図である。 図２の金属部品がその内面を構成するか、或いは内部部品として配置されるドライエッチングプロセスチャンバを示した図である。

以下、本発明の好ましい実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。本発明の利点及び特徴、そしてそれらを達成する方法は、添付した図面と一緒に詳細に後述された実施形態を参照すると明確になるだろう。しかし、本発明は、ここで説明する実施形態に限定されたものではなく、異なる形態で具体化されることもできる。むしろ、ここで紹介される実施形態は、開示された内容が徹底して完全になるように、そして当業者に本発明の思想が十分に伝達されるようにするために提供されるものであり、本発明は、特許請求の範囲によって定義されるだけである。明細書の全文にわたって同一の参照符号は同一の構成要素を指す。

本明細書で使用される用語は、実施形態を説明するためのものであり、本発明を制限しようとするものではない。本明細書では、単数形は、フレーズで特に言及しない限り、複数形も含む。明細書で使用される「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）」及び／又は「含んでいる（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」ことは、言及された構成要素、ステップ、動作、及び／又は素子に、１以上の他の構成要素、ステップ、動作、及び／又は素子が存在又は追加されることを排除しない。

また、好ましい実施形態によるものであるため、説明の順序に従って提示される参照符号は、その順番に必ずしも限定されない。本明細書で使用される「表面ナノ酸化膜（ＳＮＯ、Ｓｕｆａｃｅ Ｎａｎｏ Ｏｘｉｄａｔｉｏｎ）」の意味は、基材の表面に形成された酸化膜の意味で定義されて使用される。

また、本明細書で記述する実施形態は、本発明の理想的な例示図である断面図及び／又は平面図を参考にして説明する。図面において、膜及び領域の厚さは、技術的内容の効果的な説明のために誇張されたものである。したがって、製造技術及び／又は許容誤差などによって例示図の形が変形する可能性がある。したがって、本発明の実施形態は、図示された特定の形態に限定されるものではなく、製造プロセスに従って生成される形態の変化も含まれる。したがって、図面で例示された領域は、概略的な属性を持ち、図面で例示された領域の様子は、素子の領域の特定の形態を例示するためのものであり、発明の範囲を制限するためのものではない。

以下、本発明の好ましい実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。

様々な実施形態を説明するに当たって、同じ機能を実行する構成要素については実施形態が異なっても、便宜上同一の名称と同一の参照符号を付する。また、既に他の実施形態で説明した構成と動作については、便宜上省略することにする。

図１は、従来のアルミニウムの孔付き陽極酸化皮膜を示す図であり、図２は、本発明の好ましい実施形態による金属部品の表面ナノ酸化膜を示す図であり、図３は、本発明の好ましい実施形態による金属部品の表面ナノ酸化膜の形成過程を示す図であり、図４は、図２の金属部品がその内面を構成するか、或いは内部部品に配置されるＣＶＤプロセスチャンバを示す図であり、図５は、図２の金属部品がその内面を構成するか、或いは内部部品に配置されるドライエッチングプロセスチャンバを示した図である。

本発明の好ましい実施形態による金属部品１は、金属材質の基材と、前記基材の表面に孔４３無しに形成された表面ナノ酸化膜３０で構成される。

前記表面ナノ酸化膜３０は、金属材質の基材に陽極酸化処理（ａｎｏｄｉｚｉｎｇ）をして形成される陽極酸化皮膜であってもよい。

前記金属材質の基材は、アルミニウム（Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）、タングステン（Ｗ）、亜鉛（Ｚｎ）などであってもよく、軽量で、加工しやすく、熱伝導性に優れ、重金属の汚染の恐れもないアルミニウム又はアルミニウム合金の材質からなることが好ましい。

ここで、本発明の好ましい実施形態によるアルミニウム又はアルミニウム合金は、これを陽極酸化させて表面に表面ナノ酸化膜３０が形成されるアルミニウム又はアルミニウム合金であれば、この両方を含む。ただし、以下では、一例として、金属材質の基材がアルミニウム１０の材質である場合に限って説明する。

図２に示すように、本発明の好ましい実施形態による金属部品１は、アルミニウム１０と、アルミニウム１０の表面及び内部に孔（ｐｏｒｅ）４３無しに形成される表面ナノ酸化膜３０とを含んで構成される。

表面ナノ酸化膜３０は、アルミニウム１０を陽極酸化させて形成され、孔４３を有する第１の陽極酸化皮膜４０と、第１の陽極酸化皮膜４０の孔４３内に形成される第２の陽極酸化皮膜５０とを含んで構成される。

第１の陽極酸化皮膜４０は、アルミニウム１０を陽極酸化処理して生成され、酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）で構成される。

また、第１の陽極酸化皮膜４０は、アルミニウム１０の表面に形成されるバリア層４１と、孔４３を有する多孔質層４２とを含んで構成される。

第２の陽極酸化皮膜５０は、第１の陽極酸化皮膜４０の多孔質層４２の孔４３を埋めるように成長する。

したがって、この場合には、第２の陽極酸化皮膜５０の形成厚さは、第１の陽極酸化皮膜４０の多孔質層４２の孔４３の深さと同じである。

このような第１の陽極酸化皮膜４０と第２の陽極酸化皮膜５０の構造により、表面ナノ酸化膜３０は、基材であるアルミニウム１０の表面全体にわたって同じ厚さｔを有しており、表面ナノ酸化膜３０の表面及び内部には孔４３が形成されない。

すなわち、第１の陽極酸化皮膜４０の多孔質層４２の孔４３内に第２の陽極酸化皮膜５０が形成されており、表面ナノ酸化膜３０の表面及び内部には孔４３がない。

このように、表面ナノ酸化膜３０の表面に孔４３が形成されていないため、その構造が緻密でプロセスガスが透過されない。これにより、アルミニウム１０の表面にプロセスガスが浸透することができなく、プロセスガスに対して高い耐食性を持つようになる。

また、表面ナノ酸化膜３０は、十分な厚さｔを有し、酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）で構成されるため、酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）の化学的特性により、高い耐食性と耐電圧性の特性を発揮し、その表面と内部に孔４３を有しないため、従来の陽極酸化皮膜の多孔質層に起因する異物等の蒸着やアウトガシンによる問題が発生しない。

以下、図３を参照して、本発明の好ましい実施形態による金属部品１のアルミニウム１０の表面に、表面ナノ酸化膜３０を形成させる金属部品１の製造方法について説明する。

本発明の好ましい実施形態による金属部品１の製造方法は、アルミニウム１０の表面を第１の電解液により陽極酸化させて多孔質層４２を有する第１の陽極酸化皮膜４０を形成する第１の陽極酸化皮膜４０の形成ステップＳ１と、第２の電解液により再度陽極酸化させて第１の陽極酸化皮膜４０の多孔質層４２の孔４３に第２の陽極酸化皮膜５０を形成する第２の陽極酸化皮膜５０の形成ステップＳ２と、多孔質層４２の孔４３内に形成された第２の陽極酸化皮膜５０が成長して、多孔質層４２の孔４３を埋めることで、孔４３のない表面ナノ酸化膜３０が形成される表面ナノ酸化膜３０の形成ステップＳ３と、を含む。

第１の陽極酸化皮膜４０の形成ステップは、基材であるアルミニウム１０を第１の電解液により陽極酸化（Ａｎｏｄｉｚｉｎｇ）させ、アルミニウム１０の表面にバリア層４１と多孔質層４２を有する第１の陽極酸化皮膜４０とを形成することによって実行される。

この場合には、第１の陽極酸化皮膜４０の形成ステップＳ１の陽極酸化処理に使用される第１の電解液としては、硫酸（Ｓｕｌｆｕｒｉｃ Ａｃｉｄ、Ｈ_２ＳＯ_４）、リン酸（Ｐｈｏｓｐｈｏｒｉｃ Ａｃｉｄ）などを利用することができるが、本発明の好ましい実施形態による金属部品１の製造方法の場合、前記第１の電解液は、シュウ酸（Ｏｘａｌｉｃ Ａｃｉｄ、Ｃ_２Ｈ_２Ｏ_４）であることが望ましい。

したがって、シュウ酸（Ｃ_２Ｈ_２Ｏ_４）電解液タンク内のアルミニウム１０に電流を流すと、アルミニウム１０の表面にバリア層４１が形成される。

より具体的には、アルミニウム１０からイオン化されたＡｌ_３＋イオンがアルミニウム１０の外側方向に流出され、前記シュウ酸電解液からイオン化されたＯ_２−とＯＨ−イオンがまたアルミニウム１０の内部方向に流入されることで、前記Ａｌ_３＋イオンと前記Ｏ_２−イオンが化学的に結合して、バリア層４１が形成されることになる。この場合に、バリア層４１は、その表面及び内部に孔４３のない形で形成される。

その後、時間の経過に伴って、バリア層４１が成長しつつ、バリア層４１の上部に多孔質層４２が形成され、この場合に、多孔質層４２は、バリア層４１と異なって、孔４３を有するように形成される。

上記のように、シュウ酸（Ｃ_２Ｈ_２Ｏ_４）を利用した第１の陽極酸化皮膜４０の形成ステップＳ１は、０．３Ｍのシュウ酸（Ｃ_２Ｈ_２Ｏ_４）を基準として、次のようなプロセス条件を持つ。

０．３Ｍのシュウ酸（Ｃ_２Ｈ_２Ｏ_４）を利用して、第１の陽極酸化皮膜４０の形成ステップＳ１を実行する場合、０．３Ｍのシュウ酸（Ｃ_２Ｈ_２Ｏ_４）電解液タンク内に電流を流させる電圧は４０Ｖであることが好ましく、５℃〜４０℃の温度で実行されることが好ましい。また、０．３Ｍのシュウ酸（Ｃ_２Ｈ_２Ｏ_４）を利用した第１の陽極酸化皮膜４０の形成ステップＳ１の実行時間は１０分間であることが望ましい。

前述と異なるように、シュウ酸（Ｃ_２Ｈ_２Ｏ_４）ではない硫酸（Ｈ_２ＳＯ_４）又はリン酸を用いて、第１の陽極酸化皮膜４０の形成ステップＳ１を実行する場合は、次のようなプロセス条件となる。

１．０Ｍの硫酸（Ｈ_２ＳＯ_４）を用いて、第１の陽極酸化皮膜４０の形成ステップＳ１を実行する場合、１．０Ｍの硫酸（Ｈ_２ＳＯ_４）電解液タンク内に電流を流させる電圧は２０Ｖであることが好ましく、０℃の温度で実行されることが好ましい。また、１．０Ｍの硫酸（Ｈ_２ＳＯ_４）を利用した第１の陽極酸化皮膜４０の形成ステップＳ１の実行時間は１０分間であることが望ましい。

１Ｗｔ％のリン酸を用いて、第１の陽極酸化皮膜４０の形成ステップＳ１を実行する場合、１Ｗｔ％のリン酸電解液タンク内に電流を流させる電圧は１９５Ｖであることが好ましく、１０℃の温度で実行されることが好ましい。また、１Ｗｔ％のリン酸を用いた第１の陽極酸化皮膜４０の形成ステップＳ１の実行時間は１０分間であることが望ましい。

第１の陽極酸化皮膜４０の形成ステップＳ１を実行した後に、第１の陽極酸化皮膜４０が形成されたアルミニウム１０を第２の電解液により再度陽極酸化（Ｒｅ−Ａｎｏｄｉｚｉｎｇ）させ、第１の陽極酸化皮膜４０の多孔質層４２の孔４３内に第２の陽極酸化皮膜５０を形成する第２の陽極酸化皮膜５０の形成ステップＳ２を実行する。

この場合に、第２の陽極酸化皮膜５０の形成ステップＳ２の再度陽極酸化処理に使用される第２の電解液として、五ほう酸アンモニウム八水和物（Ａｍｍｏｎｉｕｍ Ｐｅｎｔａｂｏｒａｔｅ Ｏｃｔａｈｙｄｒａｔｅ）、ＤＬ−酒石酸（ＤＬ−Ｔａｒｔａｒｉｃ Ａｃｉｄ）、アジピン酸（Ａｄｉｐｉｃ Ａｃｉｄ）、タングステン酸ナトリウム（Ｓｏｄｉｕｍ Ｔｕｎｇｓｔａｔｅ）、アジピン酸アンモニウム（Ａｍｍｏｎｉｕｍ Ａｄｉｐａｔｅ）、ホウ酸ナトリウム（Ｓｏｄｉｕｍ Ｂｏｒａｔｅ）などを利用できるが、本発明の好ましい実施形態による金属部品１の製造方法の場合、前記第２の電解液はクエン酸（Ｃｉｔｒｉｃ Ａｃｉｄ、Ｃ_６Ｈ_８Ｏ_７）であることが好ましい。

したがって、クエン酸（Ｃ_６Ｈ_８Ｏ_７）電解液タンクの中で第１の陽極酸化皮膜４０が形成されたアルミニウム１０に電流を流すと、第１の陽極酸化皮膜４０の多孔質層４２の孔４３の下部から上部方向に、孔４３を埋めながら第２の陽極酸化皮膜５０が成長される。

第２の陽極酸化皮膜５０の形成ステップＳ２を実行した後に、時間の経過とともに、多孔質層４２の孔４３に形成される第２の陽極酸化皮膜５０が成長して、多孔質層４２の孔４３を埋めることで、孔４３のない表面ナノ酸化膜３０を形成する表面ナノ酸化膜３０の形成ステップＳ３が行われる。

すなわち、第２の陽極酸化皮膜５０の形成ステップＳを実行した後に、時間の経過に伴って第２の陽極酸化皮膜５０が多孔質層４２の孔４３の下部から上部方向に成長し多孔質層４２の孔４３の空間を埋めることで、多孔質層４２の孔４３は、第２の陽極酸化皮膜５０により完全に埋めてしまい、アルミニウム１０の表面に、その表面及び内部に孔４３のない表面ナノ酸化膜３０を形成するようになる。

このように、第２の陽極酸化皮膜５０が多孔質層４２の孔４３を完全に埋めるように形成するために、第２の陽極酸化皮膜５０の形成ステップＳ２と表面ナノ酸化膜３０の形成ステップＳ３の場合に、前記クエン酸電解液タンク内に電流を流させる電圧は１００Ｖから５００Ｖの電圧であることが好ましい。

上記のように、クエン酸（Ｃ_６Ｈ_８Ｏ_７）を利用した第２の陽極酸化皮膜５０の形成ステップＳ２は、０．０２Ｍのクエン酸（Ｃ_６Ｈ_８Ｏ_７）を基準として、次のようなプロセス条件を持つ。

０．０２Ｍのクエン酸（Ｃ_６Ｈ_８Ｏ_７）を利用して、第２の陽極酸化皮膜５０の形成ステップＳ２を実行する場合、０．０２Ｍのクエン酸（Ｃ_６Ｈ_８Ｏ_７）電解液タンク内に電流を流させる電圧は３００Ｖであることが好ましく、１０℃の温度で実行されることが好ましい。また、０．０２Ｍのクエン酸（Ｃ_６Ｈ_８Ｏ_７）を利用した第２の陽極酸化皮膜５０の形成ステップＳ２の実行時間は１０分間であることが望ましい。

前述したステップを経て形成された本発明の好ましい実施形態による金属部品１の表面ナノ酸化膜３０は、従来の表面に孔４３が形成された多孔質層が存在しないため、その表面及び内部は孔４３がないように形成される。

また、表面ナノ酸化膜３０の厚さｔは、プロセスガスに対して十分な耐食性、耐電圧性、及び耐プラズマ性を有するように形成される。

つまり、前述したステップを経て形成された本発明の好ましい実施形態による金属部品１の表面ナノ酸化膜３０の厚さｔは、好ましくは、数百ｎｍに形成され、より好ましくは１００ｎｍ以上〜１μｍ未満の間に形成される。

前述した第１の陽極酸化皮膜４０の形成ステップＳ１と第２の陽極酸化皮膜５０の形成ステップＳ２との間に、第１の陽極酸化皮膜４０の除去ステップと、第１の陽極酸化皮膜４０の再形成ステップとをさらに含んでもよい。

第１の陽極酸化皮膜４０の除去ステップは、第１の陽極酸化皮膜４０の形成ステップＳ１で形成された第１の陽極酸化皮膜４０を除去するステップである。このような第１の陽極酸化皮膜４０の除去ステップは、第１の陽極酸化皮膜４０を除去した後、第１の陽極酸化皮膜４０の再形成ステップで形成される第１の陽極酸化皮膜４０の孔４３の整列度を高め、第２の陽極酸化皮膜５０の形成ステップＳ２を実行するときに、第１の陽極酸化皮膜４０の孔４３内に第２の陽極酸化皮膜５０を容易に形成させることができるという効果がある。

この場合、第１の陽極酸化皮膜４０の除去ステップに使用される溶液は、１．８Ｗｔ％のクロム酸（ＣｒＯ_３）と６Ｗｔ％のリン酸（Ｈ_３ＰＯ_４）を混合した混合溶液であることが好ましい。

上記のように、１．８Ｗｔ％のクロム酸（ＣｒＯ_３）と６Ｗｔ％のリン酸（Ｈ_３ＰＯ_４）を混合した混合溶液を用いた第１の陽極酸化皮膜４０の除去ステップは、次のようなプロセス条件を持つ。

１．８Ｗｔ％のクロム酸（ＣｒＯ_３）と６Ｗｔ％のリン酸（Ｈ_３ＰＯ_４）を混合した混合溶液を用いて、第１の陽極酸化皮膜４０の除去ステップを実行する場合、４５℃の温度で実行されることが好ましく、第１の陽極酸化皮膜４０の除去ステップの実行時間は１２０分間であることが望ましい。

第１の陽極酸化皮膜４０の再形成ステップは、前述した第１の陽極酸化皮膜４０の除去ステップの後に、アルミニウム１０へさらに第１の陽極酸化皮膜４０を形成するステップであって、その方法及びプロセス条件は前述した第１の陽極酸化皮膜４０の形成ステップＳ１と同じである。つまり、前述した第１の陽極酸化皮膜４０の形成ステップＳ１で使用される電解液として、硫酸（Ｓｕｌｆｕｒｉｃ Ａｃｉｄ、Ｈ_２ＳＯ_４）、リン酸（Ｐｈｏｓｐｈｏｒｉｃ Ａｃｉｄ）、シュウ酸（Ｏｘａｌｉｃ Ａｃｉｄ、Ｃ_２Ｈ_２Ｏ_４）などを使用することができ、第１の陽極酸化皮膜４０の形成ステップＳ１で、前述したプロセス条件を利用して、第１の陽極酸化皮膜４０の再形成ステップを実行することができる。

以下、図４を参照して、前述した本発明の好ましい実施形態の金属部品１が、その内面を構成するか、或いは内部部品として配置されるＣＶＤプロセスチャンバ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓ ｃｈａｍｂｅｒ）１００について説明する。

図４に示すように、ＣＶＤプロセスチャンバ１００は、ＣＶＤプロセスチャンバ１００の外部に備わる気体流量装置（ＭＦＣ、Ｍａｓｓ Ｆｌｏｗ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）１１０と、ＣＶＤプロセスチャンバ１００の内部に配置されて基板Ｓを支持するサセプタ（Ｓｕｓｃｅｐｔｏｒ）１２０と、ＣＶＤプロセスチャンバ１００の上部に配置されるバッキングプレート（Ｂａｃｋｉｎｇ ｐｌａｔｅ）１３０と、バッキングプレート１３０の下部に配置されて基板Ｓにプロセスガスを供給するディフューザ（Ｄｉｆｆｕｓｅｒ）１４０と、サセプタ１２０とディフューザ１４０との間に配置されて基板Ｓの辺縁をカバーするシャドウフレーム（Ｓｈａｄｏｗ ｆｒａｍｅ）１５０とを含んで構成される。

ＣＶＤプロセスチャンバ１００の内部には、サセプタ１２０やバッキングプレート１３０、ディフューザ１４０、シャドウフレーム１５０などが配置され、プロセスガスによる化学的気相蒸着（ＣＶＤ）が起こるよう反応空間を提供する。

ＣＶＤプロセスチャンバ１００の上部に、バッキングプレート１３０と連通して、プロセスガスを供給するプロセスガス供給部（図示せず）を備え、ＣＶＤプロセスチャンバ１００の下部に、化学的気相蒸着プロセスを実行したプロセスガスが排気される排気部１６０を備えてもよい。

気体流量装置１１０は、ＣＶＤプロセスチャンバ１００の内部空間で流動する気体、つまり、プロセスガスを制御する役割を果たす。

サセプタ１２０は、ＣＶＤプロセスチャンバ１００の内部の下部空間に配置され、化学的気相蒸着プロセス中に基板Ｓを支持する役割を果たす。

サセプタ１２０の内部に、プロセス条件に応じて、基板Ｓを加熱するためのヒータ（図示せず）を備えてもよい。

バッキングプレート１３０は、前記プロセスガス供給部と連通するようにＣＶＤプロセスチャンバ１００の上部に配置され、前記プロセスガス供給部から供給されるプロセスガスを、後述するディフューザ１４０に流動させて、プロセスガスがディフューザ１４０によって均等に噴射されることに寄与する役割を果たす。

ディフューザ１４０は、バッキングプレート１３０の下部にサセプタ１２０と対向するように配置され、基板Ｓにプロセスガスを均一に噴射する役割を果たす。

また、ディフューザ１４０には、ディフューザ１４０の上面と下面を貫通する複数の貫通孔１４１が形成される。

貫通孔１４１は、上部の直径が下部の直径よりも大きいオリフィス（Ｏｒｉｆｉｃｅ）形状を有してもよい。

また、貫通孔１４１は、ディフューザ１４０の全域にわたって均一な密度で形成されることができ、これにより、基板Ｓの全領域へ一定的にガスを噴射することができる。

すなわち、前記ガス供給部から供給されたプロセスガスは、バッキングプレート１３０を介してディフューザ１４０に流入され、前記プロセスガスは、ディフューザ１４０の貫通孔１４１を介して基板Ｓに均一に噴射される。

シャドウフレーム１５０は、基板Ｓの辺縁部にフィルムが蒸着されることを防止する役割を果たし、サセプタ１２０とディフューザ１４０との間に配置される。

この場合、シャドウフレーム１５０は、ＣＶＤプロセスチャンバ１００の側面に固定されることができる。

前述したＣＶＤプロセスチャンバ１００の内面、サセプタ１２０、バッキングプレート１３０、ディフューザ１４０、シャドウフレーム１５０、排気部１６０のうちの少なくともいずれか１つの基材の材質は、アルミニウム１０の材質であることが好ましい。

また、ＣＶＤプロセスチャンバ１００で使用される基板Ｓは、ウェハ（Ｗａｆｅｒ）又はガラス（Ｇｌａｓｓ）であってもよい。

前記のような構成を有するＣＶＤプロセスチャンバ１００は、前記プロセスガス供給部から供給されるプロセスガスがバッキングプレート１３０に流入した後、ディフューザ１４０の貫通孔１４１を介して基板Ｓに噴射されることにより、基板Ｓに化学的気相蒸着プロセスを行うことになる。

前記プロセスガスは、プラズマ状態のガスとして強い腐食性と浸食性を持っており、ＣＶＤプロセスチャンバ１００の内面とＣＶＤプロセスチャンバ１００の内部に配置される部品、すなわち、サセプタ１２０やバッキングプレート１３０、ディフューザ１４０、シャドウフレーム１５０、排気部１６０などは、前記プロセスガスと接触することになる。

本発明の好ましい実施形態によれば、ＣＶＤプロセスチャンバ１００の内面のうちの少なくとも一部の面及び／又は前記ＣＶＤプロセスチャンバ１００をなす内部部品の少なくともいずれか１つの表面には、孔４３のない表面ナノ酸化膜３０が形成される。

ＣＶＤプロセスチャンバ１００は、プロセスガスが流動するＣＶＤプロセスチャンバ１００の内面に表面ナノ酸化膜３０を形成することができ、ＣＶＤプロセスチャンバ１００の下部に備わる排気部１６０の内面にも、表面ナノ酸化膜３０を形成してもよい。

ディフューザ１４０には、その上面と下面を貫通する貫通孔１４１が形成され、前記プロセスガスは、貫通孔を通過して流れるため、ディフューザ１４０の表面だけでなく、前記貫通孔１４１にも表面ナノ酸化膜３０を形成することができる。

上記のように、ＣＶＤプロセスチャンバ１００の内面と前記部品の表面に、孔のない表面ナノ酸化膜３０を十分な厚さで形成することで、耐食性、耐電圧性、及び耐プラズマ性を向上させながら、同時に、従来の孔４３によるアウトガスやパーティクル生成の問題が解消され、プロセスチャンバによって製造される完成品の歩留まりが向上され、プロセスチャンバ１００のプロセス効率も向上され、メンテナンスサイクルが高くなる。

以下、図５を参照して、前述した本発明の好ましい実施形態の金属部品１が、その内面を構成するか、或いは内部部品といて配置されるドライエッチング装置（Ｄｒｙ ｅｔｃｈｉｎｇ）２００について説明する。

図５に示すように、ドライエッチングプロセスチャンバ２００は、ドライエッチングプロセスチャンバ２００の外部に備わる気体流量装置２１０と、ドライエッチングプロセスチャンバ２００の内部に配置されて基板Ｓを支持する下部電極（Ｂｏｔｔｏｍ ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ）２２０と、下部電極２２０の上部に配置されて基板Ｓにプロセスガスを供給する上部電極（Ｕｐｐｅｒ ｅｌｅｔｒｏｄｅ）２３０と、ドライエッチングプロセスチャンバ２００の内壁に配置される裏張り（Ｗａｌｌ ｌｉｎｅｒ）２４０とを含んで構成される。

ドライエッチングプロセスチャンバ２００には、下部電極２２０と、上部電極２３０と、裏張り２４０とが設けられ、プロセスガスによるドライエッチングが起こるよう反応空間を提供する。

また、ドライエッチングプロセスチャンバ２００の上部に、後述する上部電極２３０にプロセスガスを供給するプロセスガス供給部（図示せず）を備え、ドライエッチングプロセスチャンバ２００の下部に、ドライエッチングプロセスを実行したプロセスガスが排気される排気部２５０を備えてもよい。

気体流量装置２１０は、ドライエッチングプロセスチャンバ２００の内部空間で流動する気体、つまり、プロセスガスを制御する役割を果たす。

下部電極２２０は、ドライエッチングプロセスチャンバ２００の内部の下部空間に配置され、ドライエッチングプロセス中に基板Ｓを支持する役割を果たす。

また、下部電極２２０は、基板Ｓの静電気の発生を最小限に抑える静電チャック（ＥＳＣ、Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ Ｓｔａｔｉｃ Ｃｈｕｃｋ）（図示せず）と、基板Ｓの周囲のプロセスガスの流れを一定に維持させるバッフル（Ｂａｆｆｌｅ）（図示せず）を備えてもよい。これにより、基板Ｓに均一なエッチングを発生させることができる。

上部電極２３０は、ドライエッチングプロセスチャンバ２００の下部にサセプタ１２０と対向するように配置され、基板Ｓにプロセスガスを均一に噴射する役割を果たす。

また、上部電極２３０には、上部電極２３０の上面と下面を貫通する複数の貫通孔２３１が形成される。

貫通孔２３１は、上部の直径が下部の直径よりも大きなオリフィス形状を有してよい。

また、貫通孔２３１は、上部電極２３０の全域にわたって均一な密度で形成されることができ、これにより、基板Ｓの全領域に一定的にガスを噴射することができる。

すなわち、前記ガス供給部から供給されるプロセスガスは、上部電極２３０に流入され、前記プロセスガスは、上部電極２３０の貫通孔２３１を介して基板Ｓに均一に噴射される。

裏張り２４０は、ドライエッチングプロセスチャンバ２００の内壁に着脱可能に配置することができ、ドライエッチングプロセスチャンバ２００の汚染を低減する役割を果たす。

つまり、ドライエッチングプロセスを長期間実行することによって、ドライエッチングプロセスチャンバ２００の内部に汚染が発生すると、裏張り２４０を分離して洗浄したり、新しい裏張り２４０を配置したりして、ドライエッチングプロセスチャンバ２００の内部の環境を改善することができる。

前述したドライエッチングプロセスチャンバ２００の内部と、下部電極２２０、下部電極２２０の静電チャック、下部電極２２０のバッフル、上部電極２３０、裏張り２４０、排気部２５０のうちの少なくともいずれか１つの基材の材質は、アルミニウムの材質からなることが好ましい。

また、ドライエッチングプロセスチャンバ２００に使用される基板Ｓは、ウェハ（Ｗａｆｅｒ）又はガラス（Ｇｌａｓｓ）であってもよい。

上記のような構成を有するドライエッチングプロセスチャンバ２２０は、前記プロセスガス供給部から供給されるプロセスガスが上部電極２３０に流入されて、上部電極２３０の貫通孔２３１を介して基板Ｓに噴射され、基板Ｓにドライエッチングプロセスを行うことになる。

この場合、前記プロセスガスは、プラズマ状態のガスとして強い腐食性と浸食性を持っており、ドライエッチングプロセスチャンバ２００の内面とドライエッチングプロセスチャンバ２００の部品、すなわち、下部電極２２０、下部電極２２０の静電チャック、下部電極２２０のバッフル、上部電極２３０、裏張り２４０、排気部２５０などは、前記プロセスガスと接触することになる。

本発明の好ましい実施形態によれば、ドライエッチングプロセスチャンバ２００の内面のうちの少なくとも一部の面及び／又は前記ドライエッチングプロセスチャンバ２００をなす内部部品の少なくともいずれか１つの表面には、孔４３のない表面ナノ酸化膜３０が形成される。

ドライエッチングプロセスチャンバ２００は、プロセスガスが流動するＣＶＤプロセスチャンバ１００の内面に表面ナノ酸化膜３０を形成することができ、ドライエッチングプロセスチャンバ２００の下部に備わる排気部２５０の内面にも、表面ナノ酸化膜３０を形成してもよい。

下部電極２２０と下部電極２２０の静電チャック、下部電極２２０のバッフル、裏張り２４０のそれぞれは、その表面に表面ナノ酸化膜３０を形成することができ、上部電極２３０は、上部電極２３０の表面と上部電極２３０の貫通孔２３１の両方に表面ナノ酸化膜３０を形成することができる。

上記のように、ドライエッチングプロセスチャンバ２００の内面と前記部品の表面に、孔のない表面ナノ酸化膜３０を十分な厚さで形成することで、耐食性、耐電圧性、及び耐プラズマ性を向上させながら、同時に、従来の孔４３によるアウトガスやパーティクル生成の問題が解消され、プロセスチャンバ２００によって製造されている完成品の歩留まりが向上し、プロセスチャンバ２００のプロセスの効率も向上され、メンテナンスサイクルが高くなる。

一方、金属部品１は、その内面を構成するか、或いは内部部品として配置される部品であり、基材がアルミニウムの材質からなるすべての部品、例えば、シャワーヘッド（Ｓｈｏｗｅｒ ｈｅａｄ）や、チャンバゲート（Ｃｈａｍｂｅｒ ｇａｔｅ）、チャンバポート（Ｃｈａｍｂｅｒ ｐｏｒｔ）、クーリングプレート（Ｃｏｏｌｉｎｇ ｐｌａｔｅ）、チャンバエアノズル（Ｃｈａｍｂｅｒ ａｉｒ ｎｏｚｚｌｅ）などの場合でも、本発明の好ましい実施形態の表面ナノ酸化膜３０を形成することができる。

前述したように、本発明の好ましい実施形態を参照して説明したが、当業者であれば、下記の特許請求の範囲に記載された本発明の思想及び領域から逸脱しない範囲内で、本発明について様々な修正又は変形を実施することができる。

１ 金属部品；１０ アルミニウム；２０ 孔付き陽極酸化皮膜；３０ 表面ナノ酸化膜；４０ 第１の陽極酸化皮膜；４１ バリア層；４２ 多孔質層；４３ 孔；５０ 第２の陽極酸化皮膜；１００ ＣＶＤプロセスチャンバ；１１０、２１０ 気体流量装置；１２０ サセプタ；１３０ バッキングプレート；１４０ ディフューザ；１４１、２３１ 貫通孔；１５０ シャドウフレーム；１６０、２５０ 排気部；２００ ドライエッチングプロセスチャンバ；２２０ 下部電極；２３０ 上部電極；２４０ 裏張り；Ｓ 基板。

Claims (11)

1. プロセスガスが内部に流入されるプロセスチャンバ内に配置される金属部品であって、
   金属材質からなる基材と、
   前記基材の表面に形成された表面ナノ酸化膜（ＳＮＯ）とを備え、
   前記表面ナノ酸化膜（ＳＮＯ）は、前記基材を陽極酸化して形成され、多孔質層（ｐｏｒｏｕｓ ｌａｙｅｒ）を有する第１の陽極酸化皮膜と、前記第１の陽極酸化皮膜の前記多孔質層の孔（ｐｏｒｅ）に形成された第２の陽極酸化皮膜とを含み、前記表面ナノ酸化膜（ＳＮＯ）の表面及び内部に孔がないことを特徴とする金属部品。
2. 前記基材の材質は、アルミニウムであり、前記表面ナノ酸化膜（ＳＮＯ）は、前記アルミニウムを陽極酸化して形成された陽極酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）であることを特徴とする請求項１に記載の金属部品。
3. 前記第１の陽極酸化皮膜の前記多孔質層の孔の深さは、前記第２の陽極酸化皮膜の形成厚さと同一であることを特徴とする請求項１に記載の金属部品。
4. 前記プロセスチャンバは、ＣＶＤプロセスチャンバであり、
   前記金属部品は、前記ＣＶＤプロセスチャンバの内面を構成するか、或いは内部部品として配置されることを特徴とする請求項１に記載の金属部品。
5. 前記内部部品として配置される金属部品は、ディフューザ、バッキングプレート、シャドウフレーム、サセプタのうち少なくともいずれか１つであることを特徴とする請求項４に記載の金属部品。
6. 前記プロセスチャンバは、ドライエッチングプロセスチャンバであり、
   前記金属部品は、前記ドライエッチングプロセスチャンバの内面を構成するか、或いは内部部品として配置されることを特徴とする請求項１に記載の金属部品。
7. 前記内部部品として配置される金属部品は、下部電極、下部電極の静電チャック、下部電極のバッフル、上部電極、裏張りのうち少なくともいずれか１つであることを特徴とする請求項６に記載の金属部品。
8. プロセスガスが内部に流入されるプロセスチャンバ内に配置された金属部品を製造する製造方法であって、
   金属材質からなる基材の表面を陽極酸化させて、その表面及び内部に孔のない表面ナノ酸化膜ＳＮＯを形成する表面ナノ酸化膜（ＳＮＯ）の形成ステップを含み、
   前記表面ナノ酸化膜（ＳＮＯ）の形成ステップは、
   第１の電解液により陽極酸化させて多孔質層（ｐｏｒｏｕｓ ｌａｙｅｒ）を有する第１の陽極酸化皮膜を形成する第１の陽極酸化皮膜形成ステップと、
   第２の電解液により再度陽極酸化させて前記第１の陽極酸化皮膜の多孔質層の孔（ｐｏｒｅ）に第２の陽極酸化皮膜を形成する第２の陽極酸化皮膜形成ステップと、を含むことを特徴とする金属部品の製造方法。
9. 前記第１の電解液は、シュウ酸（Ｏｘａｌｉｃ Ａｃｉｄ）であり、前記第２の電解液は、クエン酸（Ｃｉｔｒｉｃ Ａｃｉｄ）であることを特徴とする請求項８に記載の金属部品の製造方法。
10. 金属材質からなる基材と、前記基材の表面に形成される陽極酸化皮膜とを含む、その表面及び内部に孔のない表面ナノ酸化膜（ＳＮＯ）を有する金属部品が、チャンバの内面を構成するか、或いはチャンバを構成する内部部品として配置され、その内部には、プロセスガスが流入されることを特徴とするプロセスチャンバ。
11. 前記基材には、上下を貫通する貫通孔が形成され、
    前記表面ナノ酸化膜（ＳＮＯ）は前記貫通孔にも形成されることを特徴とする請求項１０に記載のプロセスチャンバ。