JP2831488B2 - アルミニウム基材に耐蝕性保護被膜を形成する方法 - Google Patents
アルミニウム基材に耐蝕性保護被膜を形成する方法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、アルミニウム基材に形
成された耐蝕性保護被膜に関する。特に好ましい実施形
式では、本発明は半導体ウェーハに集積回路構造物を形
成するのに使用される処理装置で使用することのできる
被覆アルミニウム基材を形成するために、高純度の酸化
アルミニウム被膜を１種又は数種の弗素含有ガスと接触
させてアルミニウム基材に形成された高純度の保護被膜
に関する。
成された耐蝕性保護被膜に関する。特に好ましい実施形
式では、本発明は半導体ウェーハに集積回路構造物を形
成するのに使用される処理装置で使用することのできる
被覆アルミニウム基材を形成するために、高純度の酸化
アルミニウム被膜を１種又は数種の弗素含有ガスと接触
させてアルミニウム基材に形成された高純度の保護被膜
に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体ウェーハに集積回路構造物を製造
する場合に使用する処理装置のチャンバー壁、例えば化
学蒸着（ＣＶＤ）チャンバー及び／又はエッチングチャ
ンバー、例えば反応性イオンエッチングチャンバーは、
かかる蒸着及びエッチング処理で使用される化学物質に
よる攻撃を受ける。
する場合に使用する処理装置のチャンバー壁、例えば化
学蒸着（ＣＶＤ）チャンバー及び／又はエッチングチャ
ンバー、例えば反応性イオンエッチングチャンバーは、
かかる蒸着及びエッチング処理で使用される化学物質に
よる攻撃を受ける。
【０００３】従来は、半導体ウェーハ処理装置でチャン
バーの内壁に陽極処理アルミニウム基体を有するアルミ
ニウムチャンバーを使用することによって、かかる化学
的攻撃に対して十分な保護が得られると共に、処理装置
チャンバーを構成するのに比較的安い金属の利用が可能
であった。しかしながら、最近集積回路チップ産業で
は、集積回路構造物を製造するのに使用される処理装置
において純度についての更に高い標準を設ける必要性が
認識されている。それ故、これは“Fluorine Passivati
on Technology of Metal Surface) ”〔ULSI Ultra-cle
anTechnology の第８回シンポジウム〕プロシーディン
グズ（１９８９年１月２６〜２８日）において、オーミ
（Ohmi) によって提案された。つまり、ＨＦで前処理し
て酸化物を除去し、高純度のＦ2 ガスで不動態化して非
化学量論的弗化鉄を形成し、次いで熱処理して Fe F2被
膜を形成した高研摩ステンレス鋼で陽極処理アルミニウ
ムを置き換えるものである。得られた膜はガス状ハロゲ
ン含有環境に耐えるが、水性環境にさらすと腐食する。
バーの内壁に陽極処理アルミニウム基体を有するアルミ
ニウムチャンバーを使用することによって、かかる化学
的攻撃に対して十分な保護が得られると共に、処理装置
チャンバーを構成するのに比較的安い金属の利用が可能
であった。しかしながら、最近集積回路チップ産業で
は、集積回路構造物を製造するのに使用される処理装置
において純度についての更に高い標準を設ける必要性が
認識されている。それ故、これは“Fluorine Passivati
on Technology of Metal Surface) ”〔ULSI Ultra-cle
anTechnology の第８回シンポジウム〕プロシーディン
グズ（１９８９年１月２６〜２８日）において、オーミ
（Ohmi) によって提案された。つまり、ＨＦで前処理し
て酸化物を除去し、高純度のＦ2 ガスで不動態化して非
化学量論的弗化鉄を形成し、次いで熱処理して Fe F2被
膜を形成した高研摩ステンレス鋼で陽極処理アルミニウ
ムを置き換えるものである。得られた膜はガス状ハロゲ
ン含有環境に耐えるが、水性環境にさらすと腐食する。
【０００４】また、オーミ(Ohmi)により“Outgas-FreeC
orrosion-Resistant Surface Passivation of Stainles
s Steel for Advanced ULSI Process Equipment”〔ECS
Fall Meeting, シカゴ、１９８８年１０月、Automated
IC Manufacturingのシンポジウム〕で、高研摩不動態化
ステンレス鋼材料をＯ2 中で酸化して、この上に保護酸
化物表面を形成することが提案された。かかる表面は、
濃塩酸水溶液による明らかな攻撃に、即ち目でみえるよ
うなガス発生の形跡も有しないで３０〜４０分間の間耐
えることができる。
orrosion-Resistant Surface Passivation of Stainles
s Steel for Advanced ULSI Process Equipment”〔ECS
Fall Meeting, シカゴ、１９８８年１０月、Automated
IC Manufacturingのシンポジウム〕で、高研摩不動態化
ステンレス鋼材料をＯ2 中で酸化して、この上に保護酸
化物表面を形成することが提案された。かかる表面は、
濃塩酸水溶液による明らかな攻撃に、即ち目でみえるよ
うなガス発生の形跡も有しないで３０〜４０分間の間耐
えることができる。
【０００５】３０〜４０分間腐食に対して耐性を有する
被膜は、通常産業上の使用には不十分であると考えられ
ると共に、水性濃鉱酸、例えば塩酸に対する曝露は、ガ
ス状ハロゲンによる腐食に対して著しく長い耐性を示す
最悪のテストに相当すると考えられることを指摘しなけ
ればならない。それ故、かかる高研摩ステンレス鋼材料
の使用は、では集積回路チップ産業の耐蝕性の必要条件
を満たすように思われる。しかしながら、処理装置、例
えば蒸着及びエッチングチャンバーのような構造物にか
かる材料を使用することはコストが著しく高価である。
被膜は、通常産業上の使用には不十分であると考えられ
ると共に、水性濃鉱酸、例えば塩酸に対する曝露は、ガ
ス状ハロゲンによる腐食に対して著しく長い耐性を示す
最悪のテストに相当すると考えられることを指摘しなけ
ればならない。それ故、かかる高研摩ステンレス鋼材料
の使用は、では集積回路チップ産業の耐蝕性の必要条件
を満たすように思われる。しかしながら、処理装置、例
えば蒸着及びエッチングチャンバーのような構造物にか
かる材料を使用することはコストが著しく高価である。
【０００６】例えばエッチング又は蒸着チャンバーの構
造物中のアルミニウムを通常のステンレス鋼材料に代え
ることは、アルミニウムの費用の約４倍の費用の増大を
もたらすと共に、高研摩の空気酸化ステンレス鋼の使用
は、通常のステンレス鋼の費用の４倍大きくなるであろ
う。即ち、従来の陽極処理アルミニウムにかかる高研摩
の特別処理ステンレス鋼を代えることによって、アルミ
ニウムを使用する場合の費用の１５倍以上の費用の増大
が生じ得る。
造物中のアルミニウムを通常のステンレス鋼材料に代え
ることは、アルミニウムの費用の約４倍の費用の増大を
もたらすと共に、高研摩の空気酸化ステンレス鋼の使用
は、通常のステンレス鋼の費用の４倍大きくなるであろ
う。即ち、従来の陽極処理アルミニウムにかかる高研摩
の特別処理ステンレス鋼を代えることによって、アルミ
ニウムを使用する場合の費用の１５倍以上の費用の増大
が生じ得る。
【０００７】それ故、その表面に耐蝕性保護被膜を有
し、処理ハロゲンガス及びプラズマの腐食攻撃に耐える
ことのできるアルミニウム材料（濃ハロゲン酸水溶液を
使用する耐蝕性促進試験によって測定）を得ることが望
まれる。更に、真空処理室で使用されるアルミニウム部
分の表面で利用することができ、このためにアルミニウ
ムが純度標準を犠牲にしないで、集積回路チップ産業の
半導体ウェーハ処理装置の構造物中で継続して利用する
ことのできる高純度の耐蝕性保護被膜を得ることも望ま
れる。
し、処理ハロゲンガス及びプラズマの腐食攻撃に耐える
ことのできるアルミニウム材料（濃ハロゲン酸水溶液を
使用する耐蝕性促進試験によって測定）を得ることが望
まれる。更に、真空処理室で使用されるアルミニウム部
分の表面で利用することができ、このためにアルミニウ
ムが純度標準を犠牲にしないで、集積回路チップ産業の
半導体ウェーハ処理装置の構造物中で継続して利用する
ことのできる高純度の耐蝕性保護被膜を得ることも望ま
れる。
【０００８】
【発明の内容】それ故本発明の目的は、アルミニウム基
材に、処理ハロゲンガス及びプラズマによる腐食攻撃に
耐えることのできる耐蝕性保護被膜を提供することであ
る。本発明のもう１つの目的は、アルミニウム基材に処
理ハロゲンガス及びプラズマによる腐食攻撃に耐えるこ
とのできるアルミニウム基材の保護被膜を形成するため
に、１種又は数種の弗素含有ガスと接触させた酸化アル
ミニウム被膜を含む耐蝕性保護被膜を提供することであ
る。
材に、処理ハロゲンガス及びプラズマによる腐食攻撃に
耐えることのできる耐蝕性保護被膜を提供することであ
る。本発明のもう１つの目的は、アルミニウム基材に処
理ハロゲンガス及びプラズマによる腐食攻撃に耐えるこ
とのできるアルミニウム基材の保護被膜を形成するため
に、１種又は数種の弗素含有ガスと接触させた酸化アル
ミニウム被膜を含む耐蝕性保護被膜を提供することであ
る。
【０００９】また本発明のもう１つの目的は、処理ハロ
ゲンガス及びプラズマによる腐食攻撃に耐えることので
きる高純度の耐蝕性保護被膜を有するアルミニウム基材
を得ることである。なお本発明のもう１つの目的は、処
理ハロゲンガス及びプラズマによる腐食攻撃に耐えるこ
とのできる高純度の保護被膜を形成するために、１種又
は数種の弗素含有ガスと接触させた高純度の酸化アルミ
ニウム被膜を有するアルミニウム基材を得ることであ
る。
ゲンガス及びプラズマによる腐食攻撃に耐えることので
きる高純度の耐蝕性保護被膜を有するアルミニウム基材
を得ることである。なお本発明のもう１つの目的は、処
理ハロゲンガス及びプラズマによる腐食攻撃に耐えるこ
とのできる高純度の保護被膜を形成するために、１種又
は数種の弗素含有ガスと接触させた高純度の酸化アルミ
ニウム被膜を有するアルミニウム基材を得ることであ
る。
【００１０】更に本発明の目的は、処理ハロゲンガス及
びプラズマによる腐食攻撃に耐えることのできる高純度
の保護被膜を形成するために、１種又は数種の弗素含有
ガスと反応させた高純度の酸化アルミニウム被膜で保護
されたチャンバ壁の内部アルミニウム表面を有する半導
体ウェーハ処理装置のアルミニウム真空室を得ることで
ある。
びプラズマによる腐食攻撃に耐えることのできる高純度
の保護被膜を形成するために、１種又は数種の弗素含有
ガスと反応させた高純度の酸化アルミニウム被膜で保護
されたチャンバ壁の内部アルミニウム表面を有する半導
体ウェーハ処理装置のアルミニウム真空室を得ることで
ある。
【００１１】またさらに本発明の目的は、アルミニウム
基材に処理ハロゲンガス及びプラズマによる腐食攻撃に
耐えることのできる弗素化酸化アルミニウムの耐蝕性保
護被膜を形成する方法を得ることである。なお更に本発
明の目的は、アルミニウム基材に処理ハロゲンガス及び
プラズマによる腐食攻撃に耐えることのできる弗素化酸
化アルミニウムの耐蝕性保護被膜を形成する方法を得る
ことであり、この方法は耐蝕性保護被膜を形成するのに
は、アルミニウム基材に酸化アルミニウム被膜を形成
し、次いで酸化アルミニウム被膜を１種又は数種の弗素
含有ガスで処理することを含む。
基材に処理ハロゲンガス及びプラズマによる腐食攻撃に
耐えることのできる弗素化酸化アルミニウムの耐蝕性保
護被膜を形成する方法を得ることである。なお更に本発
明の目的は、アルミニウム基材に処理ハロゲンガス及び
プラズマによる腐食攻撃に耐えることのできる弗素化酸
化アルミニウムの耐蝕性保護被膜を形成する方法を得る
ことであり、この方法は耐蝕性保護被膜を形成するのに
は、アルミニウム基材に酸化アルミニウム被膜を形成
し、次いで酸化アルミニウム被膜を１種又は数種の弗素
含有ガスで処理することを含む。
【００１２】本発明のもう１つの目的は、アルミニウム
基材に処理ハロゲンガス及びプラズマによる腐食攻撃に
耐えることのできる弗素化酸化アルミニウムの高純度の
耐蝕性保護被膜を形成する方法を得ることであり、この
方法は高純度の耐蝕性保護被膜を形成するのには、アル
ミニウム基材に高純度の酸化アルミニウム被膜を形成
し、次いで酸化アルミニウム被膜を１種又は数種の高純
度の弗素含有ガスで処理することを含む。
基材に処理ハロゲンガス及びプラズマによる腐食攻撃に
耐えることのできる弗素化酸化アルミニウムの高純度の
耐蝕性保護被膜を形成する方法を得ることであり、この
方法は高純度の耐蝕性保護被膜を形成するのには、アル
ミニウム基材に高純度の酸化アルミニウム被膜を形成
し、次いで酸化アルミニウム被膜を１種又は数種の高純
度の弗素含有ガスで処理することを含む。
【００１３】本発明は、広い見地ではアルミニウム表
面、例えば図１に示された処理ハロゲンガス及びプラズ
マによる腐食攻撃に耐えることのできる耐蝕性保護被膜
２０が形成されたアルミニウム基材１０の表面１２を含
む。保護被膜は、アルミニウム基材に、先づ酸化アルミ
ニウム層を形成し、次いでこの上に保護被膜を形成する
ために、酸化アルミニウム層を１種又は数種の弗素含有
ガスと接触させて形成される。
面、例えば図１に示された処理ハロゲンガス及びプラズ
マによる腐食攻撃に耐えることのできる耐蝕性保護被膜
２０が形成されたアルミニウム基材１０の表面１２を含
む。保護被膜は、アルミニウム基材に、先づ酸化アルミ
ニウム層を形成し、次いでこの上に保護被膜を形成する
ために、酸化アルミニウム層を１種又は数種の弗素含有
ガスと接触させて形成される。
【００１４】特に好ましい実施態様では、本発明は半導
体ウェーハの処理に使用するアルミニウムチャンバー、
例えば図２に示され前述の処理ハロゲンガス及びプラズ
マによる腐食攻撃に耐えることのできるように形成され
た高純度の耐蝕性保護被膜４０で保護されたその内表面
３２を有するアルミニウム反応チャンバー３０を含む。
高純度の保護被膜はアルミニウム基材に、先づ高純度の
酸化アルミニウム層を形成し、次いでこの上に本発明の
高純度の保護被膜を形成するために、高純度の酸化アル
ミニウム層を１種又は数種の高純度の弗素含有ガスと接
触させる。
体ウェーハの処理に使用するアルミニウムチャンバー、
例えば図２に示され前述の処理ハロゲンガス及びプラズ
マによる腐食攻撃に耐えることのできるように形成され
た高純度の耐蝕性保護被膜４０で保護されたその内表面
３２を有するアルミニウム反応チャンバー３０を含む。
高純度の保護被膜はアルミニウム基材に、先づ高純度の
酸化アルミニウム層を形成し、次いでこの上に本発明の
高純度の保護被膜を形成するために、高純度の酸化アル
ミニウム層を１種又は数種の高純度の弗素含有ガスと接
触させる。
【００１５】本発明の目的は、処理ハロゲン及びプラズ
マによる腐食攻撃に耐える保護被膜を形成することであ
るが、ここでは、液体又は水性ハロゲン酸に曝露した場
合に本発明の被膜の耐蝕性について記述する。それは、
液体又は水性ハロゲン酸は著しく苛酷な環境であると考
えられ、それ故前述のようにかかる水性ハロゲン環境に
対する耐性は最悪の場合のテストに相当すると考えられ
るからである。
マによる腐食攻撃に耐える保護被膜を形成することであ
るが、ここでは、液体又は水性ハロゲン酸に曝露した場
合に本発明の被膜の耐蝕性について記述する。それは、
液体又は水性ハロゲン酸は著しく苛酷な環境であると考
えられ、それ故前述のようにかかる水性ハロゲン環境に
対する耐性は最悪の場合のテストに相当すると考えられ
るからである。
【００１６】本発明で使用される“高純度の酸化アルミ
ニウム”という用語は、純度少くとも９７重量％、好ま
しくは９９重量％以上を有し、殊に不純物、例えば硫
黄、硼素及び燐及び一般に他の金属及びメタロイド（シ
リコンを含む）を包含する他の元素３重量％以下、好ま
しくは１重量％以下を有する酸化アルミニウムを意味す
る。これらの不純物は、半導体ウェーハに集積回路構造
物を形成する場合に使用される処理物質と相互に作用
し、望ましくない不純物を系に導入する。
ニウム”という用語は、純度少くとも９７重量％、好ま
しくは９９重量％以上を有し、殊に不純物、例えば硫
黄、硼素及び燐及び一般に他の金属及びメタロイド（シ
リコンを含む）を包含する他の元素３重量％以下、好ま
しくは１重量％以下を有する酸化アルミニウムを意味す
る。これらの不純物は、半導体ウェーハに集積回路構造
物を形成する場合に使用される処理物質と相互に作用
し、望ましくない不純物を系に導入する。
【００１７】かかる高純度の酸化アルミニウムを形成す
べきアルミニウム基材は、純度少くとも約９９重量％、
好ましくは純度約９9.９重量％を有していなければなら
ない。本発明で使用される“酸化アルミニウム”という
用語は、十分な脱水酸化アルミニウム、即ちAl2O3 （ア
ルファアルミナ）と酸化アルミニウムの水和形、例えば
Al(OH)3 （バイエライト）又はAlO(OH) （ベーマイト）
を意図している。
べきアルミニウム基材は、純度少くとも約９９重量％、
好ましくは純度約９9.９重量％を有していなければなら
ない。本発明で使用される“酸化アルミニウム”という
用語は、十分な脱水酸化アルミニウム、即ちAl2O3 （ア
ルファアルミナ）と酸化アルミニウムの水和形、例えば
Al(OH)3 （バイエライト）又はAlO(OH) （ベーマイト）
を意図している。
【００１８】本発明で使用される“高純度の保護被膜”
という用語は、前述のような高純度の酸化アルミニウム
を意味し、この酸化アルミニウムは１種又は数種の弗素
含有ガスと接触させて、形成されたアルミニウム、酸
素、水素及び弗素以外の元素約３重量％以下、好ましく
は約１重量％を含有する被膜である。本発明の保護被膜
の耐蝕性を評価するのに使用される濃ハロゲン酸水溶液
に関する“濃ハロゲン酸”という用語は、３５重量％又
はこれよりも大きい濃度のＨＣl 又は４８重量％又はこ
れよりも大きい濃度のＨＦである。
という用語は、前述のような高純度の酸化アルミニウム
を意味し、この酸化アルミニウムは１種又は数種の弗素
含有ガスと接触させて、形成されたアルミニウム、酸
素、水素及び弗素以外の元素約３重量％以下、好ましく
は約１重量％を含有する被膜である。本発明の保護被膜
の耐蝕性を評価するのに使用される濃ハロゲン酸水溶液
に関する“濃ハロゲン酸”という用語は、３５重量％又
はこれよりも大きい濃度のＨＣl 又は４８重量％又はこ
れよりも大きい濃度のＨＦである。
【００１９】(a) 耐蝕性保護被膜の形成 本発明の耐蝕性保護被膜を形成する実施態様において、
あらかじめアルミニウム基材に形成した酸化アルミニウ
ム膜を、１種又は数種の弗素含有ガスと接触させること
が必要である。１種又は数種の弗素含有ガスと接触させ
るべき酸化アルミニウム膜は、接触工程前に厚さ少くと
も約0.１マイクロメーター（１０００オングストロー
ム）から約２０マイクロメーター（ミクロン）まで有し
ていなければならない。これよりも厚い酸化物の膜又は
層を使用することもできるが、本発明の耐蝕性保護被膜
を形成するのには不必要である。
あらかじめアルミニウム基材に形成した酸化アルミニウ
ム膜を、１種又は数種の弗素含有ガスと接触させること
が必要である。１種又は数種の弗素含有ガスと接触させ
るべき酸化アルミニウム膜は、接触工程前に厚さ少くと
も約0.１マイクロメーター（１０００オングストロー
ム）から約２０マイクロメーター（ミクロン）まで有し
ていなければならない。これよりも厚い酸化物の膜又は
層を使用することもできるが、本発明の耐蝕性保護被膜
を形成するのには不必要である。
【００２０】好ましくは、アルミニウム基材にあらかじ
め形成した酸化アルミニウム層に接触させるのに使用す
る１種又は数種の弗素含有ガスは、酸の蒸気又はガス、
例えばガス状ＨＦ又はＦ2 を含有し、不活性キャリヤー
ガス、例えばアルゴン又はネオン又は他のキャリヤーガ
ス、例えば水素、酸素、空気又は水蒸気、例えばスチー
ムを有するか又は有しない。本発明を実施する場合に使
用してもよい他の弗素含有ガスの例としては、ＮＦ3 、
ＣＦ4 、ＣＨＦ3 及びC2F6があげられる。
め形成した酸化アルミニウム層に接触させるのに使用す
る１種又は数種の弗素含有ガスは、酸の蒸気又はガス、
例えばガス状ＨＦ又はＦ2 を含有し、不活性キャリヤー
ガス、例えばアルゴン又はネオン又は他のキャリヤーガ
ス、例えば水素、酸素、空気又は水蒸気、例えばスチー
ムを有するか又は有しない。本発明を実施する場合に使
用してもよい他の弗素含有ガスの例としては、ＮＦ3 、
ＣＦ4 、ＣＨＦ3 及びC2F6があげられる。
【００２１】本発明の好ましい実施態様により高純度の
保護被膜を形成する場合には、この工程で使用される試
薬が、アルミニウム基材にあらかじめ形成した高純度の
酸化アルミニウム中にどのような不純物も入らないよう
に十分に純粋でなければならない。弗素含有ガス及びこ
の工程で使用される他のガス状試薬が、約１００ppm 以
下の純度の不純物を有する、即ち純度少くとも約９9.９
９重量％を有すると（通常少くとも半導体のグレー
ド）、かかる高純度を所望の場合に保護被膜の所望の高
純度が保持される。
保護被膜を形成する場合には、この工程で使用される試
薬が、アルミニウム基材にあらかじめ形成した高純度の
酸化アルミニウム中にどのような不純物も入らないよう
に十分に純粋でなければならない。弗素含有ガス及びこ
の工程で使用される他のガス状試薬が、約１００ppm 以
下の純度の不純物を有する、即ち純度少くとも約９9.９
９重量％を有すると（通常少くとも半導体のグレー
ド）、かかる高純度を所望の場合に保護被膜の所望の高
純度が保持される。
【００２２】特に高純度の保護被膜を形成すべき場合に
は、接触工程は好ましくは密閉反応チャンバー中で行な
うのが好ましい。しかしながら仮に反応帯域が十分に通
気しており、特に得られた保護被膜の純度が問題でない
場合には、酸化アルミニウム−被膜アルミニウム基材を
１種又は数種の弗素含有ガスと開放帯域で接触させるこ
とも本発明の範囲内である。
は、接触工程は好ましくは密閉反応チャンバー中で行な
うのが好ましい。しかしながら仮に反応帯域が十分に通
気しており、特に得られた保護被膜の純度が問題でない
場合には、酸化アルミニウム−被膜アルミニウム基材を
１種又は数種の弗素含有ガスと開放帯域で接触させるこ
とも本発明の範囲内である。
【００２３】保護被膜が、半導体ウェーハを処理する場
合に使用される反応器の内壁の高純度の保護被膜とされ
る場合には、アルミニウム反応器はあらかじめ組立てら
れていてもよく、この場合には接触させるべき酸化アル
ミニウム基材は、アルミニウム反応器の内壁を構成して
いてもよい。その際アルミニウム反応器は、付加的に接
触工程並びに接触工程の高純度の環境を得るための封じ
込め容器(containmentvessel)とし役立つ。
合に使用される反応器の内壁の高純度の保護被膜とされ
る場合には、アルミニウム反応器はあらかじめ組立てら
れていてもよく、この場合には接触させるべき酸化アル
ミニウム基材は、アルミニウム反応器の内壁を構成して
いてもよい。その際アルミニウム反応器は、付加的に接
触工程並びに接触工程の高純度の環境を得るための封じ
込め容器(containmentvessel)とし役立つ。
【００２４】封じ込め容器が接触工程に使用される場合
には、１種又は数種の弗素含有ガスが容器中に導入さ
れ、この中で濃度５〜１００容量％（弗素含有ガス源に
左右される）及び圧力約１．３６０×１０ −３ ｋｇ／ｃ
ｍ ２ （１トール）〜大気圧で維持してもよい。接触工程
は、約３０〜１２０分間の範囲内で約３７５〜５００
℃、好ましくは約４５０〜４７５℃の範囲で行なっても
よい。本発明の保護被膜の形成を保証するのに必要な接
触時間の長さは、温度及び弗素含有ガスの濃度で変動す
る。しかしながら、基礎をなす酸化物層への損傷をさけ
るために還元ガス（例えばＨ２）が弗素含有ガス中に存
在する場合には、規定された時間よりも長い時間とすべ
きではない。
には、１種又は数種の弗素含有ガスが容器中に導入さ
れ、この中で濃度５〜１００容量％（弗素含有ガス源に
左右される）及び圧力約１．３６０×１０ −３ ｋｇ／ｃ
ｍ ２ （１トール）〜大気圧で維持してもよい。接触工程
は、約３０〜１２０分間の範囲内で約３７５〜５００
℃、好ましくは約４５０〜４７５℃の範囲で行なっても
よい。本発明の保護被膜の形成を保証するのに必要な接
触時間の長さは、温度及び弗素含有ガスの濃度で変動す
る。しかしながら、基礎をなす酸化物層への損傷をさけ
るために還元ガス（例えばＨ２）が弗素含有ガス中に存
在する場合には、規定された時間よりも長い時間とすべ
きではない。
【００２５】接触工程後に、被覆アルミニウム基材を水
又は他の非反応性ガス又は液体で洗浄して弗素含有ガス
の痕跡を除去してもよい。容器の壁が１種又は数種の弗
素含有ガスと接触された酸化アルミニウムを含む密閉容
器内で接触工程が行われる場合、例えば高純度の保護被
膜を形成する場合には、反応容器は、反応器から弗素含
有ガスを除去するために、非反応性ガスで洗浄してもよ
い。
又は他の非反応性ガス又は液体で洗浄して弗素含有ガス
の痕跡を除去してもよい。容器の壁が１種又は数種の弗
素含有ガスと接触された酸化アルミニウムを含む密閉容
器内で接触工程が行われる場合、例えば高純度の保護被
膜を形成する場合には、反応容器は、反応器から弗素含
有ガスを除去するために、非反応性ガスで洗浄してもよ
い。
【００２６】次いでアルミニウム基材の得られた保護被
膜は、多くの分析技術、例えばオージエ分析、ＳＩＭ
Ｓ、ＥＳＣＡ ＬＩＭＳ及びＥＤＸによって試験し、被
膜の全重量に対して３〜１８重量％の範囲の弗素濃度を
有することが見出されるであろう。 (b) 高純度の酸化アルミニウム膜の形成 アルミニウム基材、例えば半導体ウェーハの処理に使用
される反応器壁の内表面に本発明の高純度の保護被膜を
形成するには、先づ高純度の酸化アルミニウム膜又は層
を、アルミニウム基材上に形成しなければならない。高
純度の酸化アルミニウム層は、熱によって形成される層
か又は陽極によって形成される層であってもよい。
膜は、多くの分析技術、例えばオージエ分析、ＳＩＭ
Ｓ、ＥＳＣＡ ＬＩＭＳ及びＥＤＸによって試験し、被
膜の全重量に対して３〜１８重量％の範囲の弗素濃度を
有することが見出されるであろう。 (b) 高純度の酸化アルミニウム膜の形成 アルミニウム基材、例えば半導体ウェーハの処理に使用
される反応器壁の内表面に本発明の高純度の保護被膜を
形成するには、先づ高純度の酸化アルミニウム膜又は層
を、アルミニウム基材上に形成しなければならない。高
純度の酸化アルミニウム層は、熱によって形成される層
か又は陽極によって形成される層であってもよい。
【００２７】しかしながら、いづれの場合にも望みの純
度を保証するには、好ましくは酸化物層の形成に使用さ
れる試薬は本質的に不純物を含有していてはならず、さ
もなければこの不純物は酸化アルミニウム層中に混入す
る。それ故、高純度の酸化アルミニウム被膜それ自体に
関して前に定義されたように、好ましくは酸化アルミニ
ウム被膜の形成に使用される試薬は、純度少くとも約９
７重量％、好ましくは９９重量％を有していなければな
らない。特に試薬は好ましくは不純物、例えば硫黄、硼
素及び燐及び他の金属及びメタロイド（シリコンを含
む）を包含する他の元素３重量％以下、更に好ましくは
１重量％以下を有していなければならない。これらの不
純物は高純度の被膜中に混入し、恐らく半導体ウェーハ
の集積回路構造物の形成に使用される処理物質と相互に
作用して、望ましくない不純物が導入される。
度を保証するには、好ましくは酸化物層の形成に使用さ
れる試薬は本質的に不純物を含有していてはならず、さ
もなければこの不純物は酸化アルミニウム層中に混入す
る。それ故、高純度の酸化アルミニウム被膜それ自体に
関して前に定義されたように、好ましくは酸化アルミニ
ウム被膜の形成に使用される試薬は、純度少くとも約９
７重量％、好ましくは９９重量％を有していなければな
らない。特に試薬は好ましくは不純物、例えば硫黄、硼
素及び燐及び他の金属及びメタロイド（シリコンを含
む）を包含する他の元素３重量％以下、更に好ましくは
１重量％以下を有していなければならない。これらの不
純物は高純度の被膜中に混入し、恐らく半導体ウェーハ
の集積回路構造物の形成に使用される処理物質と相互に
作用して、望ましくない不純物が導入される。
【００２８】しかしながら、被膜中に混入する不純物を
含有する試薬の使用は、本発明を実施する際、好ましい
実施形式によって高純度の被膜を得る場合にさえも、不
純物が被膜の表面から容易に除去され得るタイプの場合
には使用してもよい。例えば硫酸を、陽極処理酸化アル
ミニウム被膜を形成する際の電解液として使用する場合
には、得られた被膜中の望ましくない硫酸は、 pＨを約
５に調節する十分な量の硝酸を含有する脱イオン水で表
面を完全に水洗して除去してもよい。硝酸イオンは明ら
かに被膜中の硫酸イオンに代り、次いで硝酸イオンの溶
解度のために被膜から容易に除去される。
含有する試薬の使用は、本発明を実施する際、好ましい
実施形式によって高純度の被膜を得る場合にさえも、不
純物が被膜の表面から容易に除去され得るタイプの場合
には使用してもよい。例えば硫酸を、陽極処理酸化アル
ミニウム被膜を形成する際の電解液として使用する場合
には、得られた被膜中の望ましくない硫酸は、 pＨを約
５に調節する十分な量の硝酸を含有する脱イオン水で表
面を完全に水洗して除去してもよい。硝酸イオンは明ら
かに被膜中の硫酸イオンに代り、次いで硝酸イオンの溶
解度のために被膜から容易に除去される。
【００２９】高純度の熱酸化物層を形成すべき場合に
は、アルミニウム基材は、約１０〜２００時間酸素約１
５〜１００重量％の範囲の分圧で、好ましくは残部が純
キャリヤーガス９9.９９重量％を含有する酸化ガスと接
触させ、約３５０〜５００℃の範囲内の温度に加熱し
て、最小の厚さ少くとも約１０００オングストローム、
好ましくは３０００オングストロームを有する酸化アル
ミニウム被膜を形成する。
は、アルミニウム基材は、約１０〜２００時間酸素約１
５〜１００重量％の範囲の分圧で、好ましくは残部が純
キャリヤーガス９9.９９重量％を含有する酸化ガスと接
触させ、約３５０〜５００℃の範囲内の温度に加熱し
て、最小の厚さ少くとも約１０００オングストローム、
好ましくは３０００オングストロームを有する酸化アル
ミニウム被膜を形成する。
【００３０】高純度の酸化アルミニウム層を陽極によっ
て形成するには、電解液が好ましくは前述のように、陽
極によってアルミニウム基材に形成すべき酸化アルミニ
ウム被膜中に他の元素を導入しない化合物を含有する電
解槽中でアルミニウム基材を陽極とする。好ましくは電
解液は高純度の無機酸、例えば硝酸又は高純度の有機
酸、例えばモノカルボン酸、例えば蟻酸（HCOOH)、酢酸
(CH3COOH) 、プロピオン酸(C2H5COOH)、酪酸(C3H7COO
H)、吉草酸(C4H9COOH)、パルミチン酸(CH3(CH2)14COO
H)、及びステアリン酸(CH3(CH2)16COOH)；又はジカルボ
ン酸、例えば蓚酸(COOH)2 、マロン酸(CO2H(CH2)CO2H)
、コハク酸(CO2H(CH2)2CO2H)、グルタル酸(CO2H(CH2)3
CO2H)及びアジピン酸(CO2H(CH2)4CO2H)を含有する。
て形成するには、電解液が好ましくは前述のように、陽
極によってアルミニウム基材に形成すべき酸化アルミニ
ウム被膜中に他の元素を導入しない化合物を含有する電
解槽中でアルミニウム基材を陽極とする。好ましくは電
解液は高純度の無機酸、例えば硝酸又は高純度の有機
酸、例えばモノカルボン酸、例えば蟻酸（HCOOH)、酢酸
(CH3COOH) 、プロピオン酸(C2H5COOH)、酪酸(C3H7COO
H)、吉草酸(C4H9COOH)、パルミチン酸(CH3(CH2)14COO
H)、及びステアリン酸(CH3(CH2)16COOH)；又はジカルボ
ン酸、例えば蓚酸(COOH)2 、マロン酸(CO2H(CH2)CO2H)
、コハク酸(CO2H(CH2)2CO2H)、グルタル酸(CO2H(CH2)3
CO2H)及びアジピン酸(CO2H(CH2)4CO2H)を含有する。
【００３１】他の鉱酸、例えば硫酸、燐含有酸及び硼酸
は、通常高純度の酸化アルミニウムを形成する場合には
避けなければならない。それは陽極によって形成される
得られた酸化アルミニウム中に酸電解液からの各々の元
素、例えば硫黄、燐、硼素等の痕跡量を含有する傾向が
あるからである。しかしながら、かかる鉱酸電解液は、
前述のようにかかる不純物が、得られた酸化アルミニウ
ム被膜の表面から引続いて除去され得る場合には使用し
てもよい。
は、通常高純度の酸化アルミニウムを形成する場合には
避けなければならない。それは陽極によって形成される
得られた酸化アルミニウム中に酸電解液からの各々の元
素、例えば硫黄、燐、硼素等の痕跡量を含有する傾向が
あるからである。しかしながら、かかる鉱酸電解液は、
前述のようにかかる不純物が、得られた酸化アルミニウ
ム被膜の表面から引続いて除去され得る場合には使用し
てもよい。
【００３２】陽極処理浴は、温度約０〜３０℃の範囲で
維持してもよい。陽極処理膜の厚さは、少くとも部分的
に陽極処理電圧に左右されるので、陽極処理は当業者に
よく知られているように、少くとも約１５〜４５ボルト
（直流）の範囲内の電圧で行なって、陽極によって形成
される酸化アルミニウムの望みの最小の厚さを確実にし
なければならない。通常直流電圧が好ましいが、或る場
合には交流電圧を利用してもよい。
維持してもよい。陽極処理膜の厚さは、少くとも部分的
に陽極処理電圧に左右されるので、陽極処理は当業者に
よく知られているように、少くとも約１５〜４５ボルト
（直流）の範囲内の電圧で行なって、陽極によって形成
される酸化アルミニウムの望みの最小の厚さを確実にし
なければならない。通常直流電圧が好ましいが、或る場
合には交流電圧を利用してもよい。
【００３３】陽極処理工程は、アルミニウム基材に酸化
アルミニウムの望みの厚さを形成するのに十分な時間行
わなければならない。陽極処理の進行は、浴中の電流の
流れによって容易に監視することができる。電流が約１
０〜６０アンペア／９２9.０３cm2(ft2)以下に低下する
（絶縁酸化アルミニウム膜の存在によって指示される）
場合には、電圧を遮断し、陽極処理アルミニウムを浴か
ら取り除いてもよい。
アルミニウムの望みの厚さを形成するのに十分な時間行
わなければならない。陽極処理の進行は、浴中の電流の
流れによって容易に監視することができる。電流が約１
０〜６０アンペア／９２9.０３cm2(ft2)以下に低下する
（絶縁酸化アルミニウム膜の存在によって指示される）
場合には、電圧を遮断し、陽極処理アルミニウムを浴か
ら取り除いてもよい。
【００３４】高純度の酸化アルミニウム被膜はアルミニ
ウム基材に、熱及び陽極の酸化物の形成を組合せて、例
えば先づ陽極によって酸化物被膜層を形成し、次いで陽
極によって形成した酸化物被膜層を熱によって酸化して
もよい。アルミニウム基材に高純度の酸化アルミニウム
膜を形成した後に、本発明によって酸化アルミニウムは
前述のようにして１種又は数種の弗素含有ガスと接触さ
せて、アルミニウム基材に本発明の高純度の耐蝕性保護
被膜を形成してもよい。
ウム基材に、熱及び陽極の酸化物の形成を組合せて、例
えば先づ陽極によって酸化物被膜層を形成し、次いで陽
極によって形成した酸化物被膜層を熱によって酸化して
もよい。アルミニウム基材に高純度の酸化アルミニウム
膜を形成した後に、本発明によって酸化アルミニウムは
前述のようにして１種又は数種の弗素含有ガスと接触さ
せて、アルミニウム基材に本発明の高純度の耐蝕性保護
被膜を形成してもよい。
【００３５】次に実施例により本発明を説明する。
【００３６】
【実施例】半導体ウェーハの処理に使用するのに適当な
アルミニウム反応器の内壁を最初に酸化して、この上に
酸化アルミニウム層を、アルミニウム反応器の表面を陽
極処理し、これを硫酸１５重量％を含有し残部が脱イオ
ン水である電解液に浸漬して形成した。電解液を温度約
１３℃で維持すると共に、アルミニウムを約３５分間陽
極処理して、最終電圧約２４ボルト（直流）及び最終電
流密度２２アンペア／９２9.０３cm2(ft2)にした。
アルミニウム反応器の内壁を最初に酸化して、この上に
酸化アルミニウム層を、アルミニウム反応器の表面を陽
極処理し、これを硫酸１５重量％を含有し残部が脱イオ
ン水である電解液に浸漬して形成した。電解液を温度約
１３℃で維持すると共に、アルミニウムを約３５分間陽
極処理して、最終電圧約２４ボルト（直流）及び最終電
流密度２２アンペア／９２9.０３cm2(ft2)にした。
【００３７】これとは別に、酸化物被膜は、蓚酸１５重
量％、残部脱イオン水の電解液を１３℃で３５分間使用
して、陽極によって最終電圧４０ボルト及び最終電流密
度約３０アンペア／９２9.０３cm2(ft2)にして形成して
もよく、又は酸化物被膜は、熱によってＯ2 を充満した
反応器中で５００トール〜大気圧に維持した圧力で接触
時間約４０時間以上で形成してもよい。
量％、残部脱イオン水の電解液を１３℃で３５分間使用
して、陽極によって最終電圧４０ボルト及び最終電流密
度約３０アンペア／９２9.０３cm2(ft2)にして形成して
もよく、又は酸化物被膜は、熱によってＯ2 を充満した
反応器中で５００トール〜大気圧に維持した圧力で接触
時間約４０時間以上で形成してもよい。
【００３８】本発明により得られた酸化物被膜を弗素ガ
スで処理するには、次いでC2F6５０容量％及びＯ2 ５０
容量％のガス状混合物を反応器中に圧力約１０mmＨg で
導入した。ガス状混合物は反応器壁と約１時間接触させ
ておき、この際、反応器を温度約４００℃で維持した。
次いで反応器をアルゴンガスで洗浄した。得られた被膜
の耐蝕性の度合を試験するためには、被膜反応器表面の
被覆部分又はサンプルを数滴の濃（３５重量％）塩酸水
溶液で試験し、サンプル上の酸による攻撃又は反応を示
すガスの発生を検査した。約４０分間明らかなガスの発
生は認められなかった。
スで処理するには、次いでC2F6５０容量％及びＯ2 ５０
容量％のガス状混合物を反応器中に圧力約１０mmＨg で
導入した。ガス状混合物は反応器壁と約１時間接触させ
ておき、この際、反応器を温度約４００℃で維持した。
次いで反応器をアルゴンガスで洗浄した。得られた被膜
の耐蝕性の度合を試験するためには、被膜反応器表面の
被覆部分又はサンプルを数滴の濃（３５重量％）塩酸水
溶液で試験し、サンプル上の酸による攻撃又は反応を示
すガスの発生を検査した。約４０分間明らかなガスの発
生は認められなかった。
【００３９】次いで反応器を取りはずし、内壁に形成し
た保護被膜を試験した。保護表面上の腐食攻撃の明らか
な徴候は認められなかった。反応器壁の保護被膜につい
て、不純物をオージエ分析によって分析し、被膜層中に
Al、Ｏ、Ｈ及びＦ以外の元素が３重量％以下であるのが
わかり、これは保護層が高純度であることを示してい
る。
た保護被膜を試験した。保護表面上の腐食攻撃の明らか
な徴候は認められなかった。反応器壁の保護被膜につい
て、不純物をオージエ分析によって分析し、被膜層中に
Al、Ｏ、Ｈ及びＦ以外の元素が３重量％以下であるのが
わかり、これは保護層が高純度であることを示してい
る。
【００４０】このようにして、本発明によって処理ハロ
ゲンガス及びプラズマによる腐食攻撃からアルミニウム
基材を保護することのできるアルミニウム基材の耐蝕性
保護被膜が得られる。更に高純度の被膜は、集積回路構
造物を構成する場合に半導体ウェーハの処理に使用する
のに適当なアルミニウム反応器壁上に、先づ高純度の酸
化アルミニウム膜を形成し、次いでこの膜を１種又は数
種の高純度の弗素含有ガスと接触させて形成してもよ
く、かかる高純度の被膜で保護された反応器中で行われ
る半導体ウェーハの処理に不純物を導入しない高純度の
耐蝕性保護膜が形成される。
ゲンガス及びプラズマによる腐食攻撃からアルミニウム
基材を保護することのできるアルミニウム基材の耐蝕性
保護被膜が得られる。更に高純度の被膜は、集積回路構
造物を構成する場合に半導体ウェーハの処理に使用する
のに適当なアルミニウム反応器壁上に、先づ高純度の酸
化アルミニウム膜を形成し、次いでこの膜を１種又は数
種の高純度の弗素含有ガスと接触させて形成してもよ
く、かかる高純度の被膜で保護された反応器中で行われ
る半導体ウェーハの処理に不純物を導入しない高純度の
耐蝕性保護膜が形成される。
【図１】基材面に形成された耐蝕性保護被膜を有するア
ルミニウム基材の部分断面図である。
ルミニウム基材の部分断面図である。
【図２】チャンバーのアルミニウム内表面に形成された
高純度の保護被膜を有する半導体ウェーハを処理するア
ルミニウム真空チャンバーの部分縦断面図である。
高純度の保護被膜を有する半導体ウェーハを処理するア
ルミニウム真空チャンバーの部分縦断面図である。
【図３】本発明の工程を示すフローチャートである。
１０ アルミニウム基材 １２ 表面 ２０ 耐蝕性保護被膜 ３０ アルミニウム反応器チャンバー ３２ 内表面 ４０ 高純度の耐蝕性保護被膜
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ダルシー エイチ ロリマー アメリカ合衆国 カリフォルニア州 93401 サン ルイス オビスポ サン タ フェ ロード 4175 (72)発明者 クレイグ エイ バーコウ アメリカ合衆国 カリフォルニア州 94541 ヘイワード ショーン コート 3378 (56)参考文献 特開 昭54−19871（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−67374（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−196521（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−279117（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−98812（ＪＰ，Ａ)
Claims (1)
- 【請求項１】 （ａ）アルミニウム基材上に、最小の厚
さ少なくとも０．１マイクロメータを有する酸化アルミ
ニウム層を形成し、 （ｂ）該アルミニウム基材上の該酸化アルミニウム層
を、塩素含有物質を実質的に含まず、かつＨＦ，Ｆ ２ ，
ＮＦ ３ ，ＣＦ ４ ，ＣＨＦ ３ 及びＣ ２ Ｆ ６ からなる群から
選ばれた１種又は数種のガスを５〜１００容量％の濃度
で含む弗素含有ガスと、圧力１．３６０×１０−３ｋｇ
／ｃｍ２（１トール）〜大気圧及び温度約３７５〜５０
０゜Ｃで約３０〜１２０分間接触させ、 （ｃ）これによってＡｌ ２ Ｏ ３ と弗素３〜１８重量％を
含有し、実質的に塩素を含まない弗素化酸化アルミニウ
ム保護層をアルミニウム基材上に形成することを特徴と
するアルミニウム基材上に耐蝕性保護被膜を形成する方
法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US534807 | 1990-06-07 | ||
| US07/534,807 US5069938A (en) | 1990-06-07 | 1990-06-07 | Method of forming a corrosion-resistant protective coating on aluminum substrate |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04231485A JPH04231485A (ja) | 1992-08-20 |
| JP2831488B2 true JP2831488B2 (ja) | 1998-12-02 |
Family
ID=24131608
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3136024A Expired - Fee Related JP2831488B2 (ja) | 1990-06-07 | 1991-06-07 | アルミニウム基材に耐蝕性保護被膜を形成する方法 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5069938A (ja) |
| JP (1) | JP2831488B2 (ja) |
| KR (1) | KR100213397B1 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102009004402A1 (de) | 2008-02-26 | 2009-09-03 | Kabushiki Kaisha Kobe Seiko Sho (Kobe Steel, Ltd.), Kobe | Oberflächen-Behandlungsmaterial für Halbleiter-Herstellungssystem und Verfahren zur Herstellung desselben |
Families Citing this family (110)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| US5366585A (en) * | 1993-01-28 | 1994-11-22 | Applied Materials, Inc. | Method and apparatus for protection of conductive surfaces in a plasma processing reactor |
| JPH07207494A (ja) * | 1993-10-15 | 1995-08-08 | Applied Materials Inc | 改良したアルミナコーティング |
| US5756222A (en) * | 1994-08-15 | 1998-05-26 | Applied Materials, Inc. | Corrosion-resistant aluminum article for semiconductor processing equipment |
| US5891350A (en) | 1994-12-15 | 1999-04-06 | Applied Materials, Inc. | Adjusting DC bias voltage in plasma chambers |
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| KR100767762B1 (ko) * | 2000-01-18 | 2007-10-17 | 에이에스엠 저펜 가부시기가이샤 | 자가 세정을 위한 원격 플라즈마 소스를 구비한 cvd 반도체 공정장치 |
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