JP7467062B2 - シリコン部材の製造方法及び造形装置 - Google Patents

Description

本開示は、シリコン部材の製造方法及び造形装置に関する。

例えば、特許文献１は、被処理体に対して所定の処理を施すため、或いは前記被処理体を搬送するために内部が真空雰囲気に設定される真空装置の真空容器の構成部材をＳｉ含有率が４～６％の範囲内のアルミニウム材を用いて鋳造することを提案する。形成された真空容器の表面にはアルマイト皮膜が形成される。

特開２００７－２６０６２４号公報

本開示は、シリコンを含有するアルミニウム材を被覆する酸化膜の均一性を図る部材、部材の製造方法及び基板処理装置を提供する。

本開示の一の態様によれば、基板処理装置に使用される部材であって、前記部材は、シリコンが含有されたアルミニウムにより形成され、シリコン粒径は、１μｍ以下である、部材が提供される。

一の側面によれば、シリコンを含有するアルミニウム材を被覆する酸化膜の均一性を図ることができる。

一実施形態に係る３Ｄプリンタの構成の一例を示す図。 一実施形態に係る基板処理装置に使用される部材の製造方法の一例を示す図。 図２の製造方法を説明するための図。 一実施形態に係る製造方法により形成した部材を比較例と比較して示す図。 一実施形態に係る製造方法により形成した部材の耐食性を比較例と比較して示す図。 一実施形態に係る製造方法により形成した部材の絶縁性を比較例と比較して示す図。 一実施形態に係る基板処理装置の構成の一例を示す図。

以下、図面を参照して本開示を実施するための形態について説明する。各図面において、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。

［３Ｄプリンタの構成］
まず、一実施形態に係る基板処理装置に使用される部材の製造方法を実行する３Ｄプリンタ２００の構成一例について、図１を参照しながら説明する。図１は、一実施形態に係る３Ｄプリンタ２００の構成の一例を示す。３Ｄプリンタ２００は、基板処理装置に使用される部材を造形（製造）する装置の一例である。基板処理装置は、プラズマ又は熱等を用いて基板を処理する装置である。

ただし、図１に示す３Ｄプリンタ２００は、基板処理装置に使用される部材を製造するための装置の一例であり、前記部材を製造するための装置は３Ｄプリンタ装置に限られない。また、基板処理装置に使用される部材の一例としては、後述する基板処理装置の構成の一例に含まれるチャンバ、基板を載置する載置台、上部電極、バッフルプレート、シールド等が挙げられる（図７参照）。

３Ｄプリンタ２００は、基板処理装置に使用される部材として使用される３次元形状の造形物を形成することが可能である。３Ｄプリンタ２００は、３次元形状の造形物を形成するための３次元データをＲＡＭ２５６等の記憶部に記憶し、３次元データに基づき造形物を製造する。造形物は、テーブルに備えられたステージ２０２の上で形成される。ステージ２０２は、造形物の製造の進行に応じて、例えば除々に下降させるように昇降可能である。

チャンバ２１０内のテーブルの上には２枚のブレード２０５が離間して設けられている。原料格納部２０３は、チャンバ２１０の上部であって２枚のブレード２０５の上に配置されている。原料格納部２０３には、造形物を形成する原料、すなわちシリコンが含有されたアルミニウムの粉末材料（アルミニウム合金）が格納されている。なお、シリコンが含有されたアルミニウムは粉末に限られず、ワイヤ状であってもよい。原料格納部２０３から２枚のブレード２０５の間に原料が投入される。投入された原料は、ブレード駆動部２０７によって駆動する２枚のブレード２０５を使用して粉状に形成される。所定量の粉状の原料（以下、「粉末材料５」ともいう。）は、レーザ光走査スペース２０９に供給される。図１は、テーブルの上のレーザ光走査スペース２０９に粉末材料５が敷き詰められた状態を示す。

このようにして、シリコンが含有されたアルミニウムの粉末材料５を供給しながらエネルギービームを照射し、粉末材料５を溶かす。本実施形態では、照射するエネルギービームとしてレーザ光Ａ（光学レーザ）が用いられる。

レーザ光Ａは、光源２０６から出力され、ガルバノミラー２０８により照射角度を変えてレーザ透過窓２１１を介してステージ２０２上の照射領域の所定の位置に照射される。光源２０６及びガルバノミラー２０８は、チャンバ２１０の外部に配置されることが好ましい。

これにより、ステージ２０２上でレーザ光Ａを少なくとも２次元（ＸＹ）方向に走査できる。例えばガルバノミラー２０８は、造形物の３次元構造を示す３次元データに応じてステージ２０２上でレーザ光Ａの照射スポットを移動させるよう制御される。具体的には、第１制御部２５０の制御により、ガルバノミラー２０８により照射角度を変えて造形物の形成の進行に応じてレーザ光Ａを２次元（ＸＹ）方向に走査する。レーザ光Ａは、ステージ２０２上のシリコンが含有されたアルミニウムの粉末を融解する。その後、材料は冷却され、固化されて造形物が形成される。

なお、原料格納部２０３は、加熱手段により温度が調整されていることが好ましい。また、チャンバ２１０には、不活性ガスの供給及びチャンバ２１０内の排気が可能な機構が設けられていることが好ましい。

第１制御部２５０は、ＣＰＵ２５２、ＲＯＭ２５４及びＲＡＭ２５６を有する。第１制御部２５０は、原料格納部２０３からの原料粉末の供給制御、ステージ２０２の昇降制御を行う。また、第１制御部２５０は、光源２０６の点灯制御、ガルバノミラー２０８によるレーザ照射角度の変更等の制御を行う。これにより、第１制御部２５０は、シリコンが含有されたアルミニウムの粉末材料を供給する工程と、前記粉末の材料を溶融する工程と、溶融した前記材料を冷却する工程と、をこの順番に１回又は複数回繰り返し実行する。この結果、基板処理装置に使用される部材の造形物３が製造される。

ＣＰＵ２５２が実行する制御プログラムは、例えばＲＯＭ２５４に格納されている。ＣＰＵ２５２は、例えばＲＡＭ２５６に格納された３次元データに基づき、制御プログラムを実行することで、造形物３の製造を制御する。なお、制御プログラムは、固定的な記録媒体に格納してもよいし、各種フラッシュメモリや光（磁気）ディスク等の着脱可能であって、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に格納してもよい。

さらに、第１制御部２５０は、ディスプレイ２５８及びキーボードやポインティングデバイスなどの入力装置２６０を有する。ディスプレイ２５８は、造形物３の造形進行状態等を表示するために用いられる。入力装置２６０は、３Ｄプリンタ２００の動作の開始及び停止などの指令や制御パラメータの入力などに用いられる。

３次元データは、ＲＡＭ２５６等の記憶部に記憶される。３次元データには、シリコンを所定の含有率で含むアルミニウムの粉末材料から基板処理装置に使用される部材として使用される造形物３を形成するためのデータが含まれる。

［部材の製造方法］
次に、基板処理装置に使用される部材の製造方法の一例について、図２及び図３を参照しながら説明する。図２は、一実施形態に係る基板処理装置に使用される部材の製造方法の一例を示す図である。図３は、図２に示す一実施形態に係る基板処理装置に使用される部材の製造方法を説明するための図である。

図２のステップＳ１～Ｓ７は、３Ｄプリンタ２００によって実行される工程である。ステップＳ９は、図示しない炉によって実行される工程である。ステップＳ１１は、図示しない陽極酸化処理を行う装置を用いて実行される工程である。

本処理が開始されると、第１制御部２５０は、ＲＡＭ２５６に格納された３次元データを取得し、３次元データに基づきシリコンを含有するアルミニウムの粉末材料５をレーザ光走査スペース２０９に供給し、堆積させる（ステップＳ１）。その際、第１制御部２５０は、ブレード駆動部２０７を制御してブレード２０５を動作させ、原料格納部２０からブレード２０５の間に投入した原料を粉状にし、生成された粉末材料５をレーザ光走査スペース２０９に供給する。例えば、造形物３は、図３（ａ）に示すように、シリコンを含有したアルミニウムの粉末材料５を基材２の上に堆積させる。基材２は、粉末材料５と同じ材料から形成してもよいし、異なる材料から形成してもよい。

次に、第１制御部２５０は、堆積した粉末材料５にレーザ光Ａを照射し、粉末材料５を溶融する（ステップＳ３）。その際、第１制御部２５０は、ガルバノミラー２０８によるレーザ照射角度を制御して、レーザ光Ａを粉末材料５に照射し、粉末材料５を溶融する。これにより、図３（ｂ）に示すように、粉末材料５は基材２の上で溶融した状態又は基材２の表面の一部とともに溶融した状態（図３（ｂ）では２'で示す）となる。

次に、第１制御部２５０は、溶融した材料を冷却する（ステップＳ５）。材料の冷却は、凝固時間が１秒以下の急冷凝固であることが好ましいが、自然冷却であってもよいし、急冷凝固と自然冷却との両方を行ってもよい。これにより、図３（ｃ）に示すように、シリコンを含有したアルミニウムの粉末材料５は凝固して、基材２と一体化する。

図２において、次に、第１制御部２５０は、ステップＳ１～Ｓ５の繰り返しを行うかを判定する（ステップＳ７）。ステップＳ１～Ｓ５の繰り返し回数は、造形物３の厚さと、一回の繰り返しで溶融及び凝固できる粉末材料５の厚さ（例えば、９０μｍ）とに応じて予め決定されている。

第１制御部２５０は、繰り返しを行うと判定した場合、ステップＳ１に戻り、ステップＳ１～Ｓ７の処理を繰り返す。かかる処理により粉末材料５を供給し、レーザ光により粉末材料５を溶融し、更に凝固させる図３（ｄ）～（ｆ）に示す動作を繰り返すことによって、３次元の造形物３の製造が完了する。

図２のステップＳ７において、第１制御部２５０は、繰り返しを行わないと判定した場合、造形物３を３Ｄプリンタ２００から応力除去熱処理を行う炉に搬送し、炉内において造形物３の内部に生じている熱応力を除去する。これにより、造形物３の内部の歪みが解消される。なお、ステップＳ９は省略することができる。

次に、造形物３を炉から陽極酸化処理を行う装置に搬送し、当該装置内において造形物３の表面を酸化させる（ステップＳ１１）。例えば、造形物３であるアルミニウムの表面を陽極酸化処理（アルマイト処理）し、その表面にアルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）の酸化膜を形成する。なお、ステップＳ１１の酸化処理は、造形物３を大気空間に放置することで生じる自然酸化を含んでもよい。なお、ステップＳ１１は省略することができる。

以上に説明した部材の製造方法によれば、造形物３を構成するアルミニウム材に添加されたシリコン粒径を１μｍ以下にすることができる。これにより、アルミニウム材を被覆する酸化膜の均一性を図ることで、基板処理装置に使用される部材の耐食性及び絶縁性を高めることができる。また、摩耗に強く、硬い部材を製造できる。

［実験結果］
３Ｄプリンタ２００を用いて形成したアルミニウムの造形物３及びその表面を陽極酸化処理した酸化膜４のアルミナの状態について、図４を参照しながら説明する。図４（ａ）は、図２及び図３に説明した通り、３Ｄプリンタ２００を用いて形成したアルミニウムの造形物３及びその表面を陽極酸化処理した酸化膜４のアルミナの状態を示す。図４（ｂ）は、比較例としてアルミニウムの鋳造技術を用いて、鋳型３１０にアルミニウムの溶融金属３２０を流して形成したアルミニウムの鋳造物３００及びその表面を陽極酸化処理した酸化膜４００のアルミナの状態を示す。

鋳型３１０内でのアルミニウムの溶融金属３２０の流れは、流動中にアルミニウムの溶融金属３２０から鋳型３１０への熱伝導によりアルミニウムの溶融金属３２０の温度が低下して凝固が始まり、溶融金属３２０が鋳型３１０を充満する前に流動を停止することがある。アルミニウムの溶融金属３２０の流れを良くし、溶融金属３２０の流動停止を回避するために、溶融金属３２０にシリコンを含有させることが行われる。

ところが、図４（ｂ）の下段に示すように、溶融金属３２０が凝固したアルミニウムの鋳造物３００の表面を陽極酸化処理する際、アルミニウム内のシリコン５００が酸化膜４００の成長を阻害し、酸化膜４００にクラック６００が生じてしまうことがあった。

その理由としては、アルミニウムの鋳造物３００に添加されるシリコン５００の粒径は１０μｍ程度の粗大な粒である。このため、シリコン５００の粒が酸化膜４００の均一な成長を抑制する。これにより、図４（ｂ）に示すように、酸化膜４００には、アルミニウムにまで達する程度のクラック６００が発生した。

この結果、アルミニウムの鋳造物３００の表面にアルミナの酸化膜４００を形成した場合、酸化膜４００の不均一な成長により、耐電圧の低下、発塵性、シール性の低下、アルミニウムの鋳造物３００への過電流による焼け等が発生する可能性がある。つまり、鋳造物３００の表面にアルミナの酸化膜４００を形成した部材を基板処理装置に使用すると、基板処理の品質を悪化させる懸念がある。

一方、アルミニウムの溶融金属３２０にシリコンを添加しなければアルミニウムの溶融金属３２０の流れが良くならず、アルミニウムの鋳造物３００に気孔などの欠陥や形状不良が生じる原因にもなる。このため、アルミニウムへのシリコンの添加は製造上必須となる。同様に、３Ｄプリンタ２００においてもアルミニウムの流動性を高めるために、アルミニウムに所定の含有率でシリコンを含有させる必要がある。なお、図４（ａ）の造形物及び図４（ｂ）の鋳造物のいずれも、アルミニウムに添加するシリコンの含有率は９～１１％である。ただし、アルミニウムに添加するシリコンの含有率はこれに限られず、他の含有率であってもよい。

図４（ａ）の下段には、３Ｄプリンタ２００を用いて形成したアルミニウムの造形物３及びその表面を陽極酸化処理したアルミナの酸化膜４の状態を示す。本実施形態に係る部材の製造方法では、３Ｄプリンタ２００を用いてアルミニウムの造形物３を形成することによりアルミニウムに添加されるシリコン粒径を１μｍ以下にすることができた。なお、かかるシリコンは、粒径が小さいため、図４（ａ）の図面上には表れていない。

シリコン粒径が１μｍ以下の場合、シリコンが酸化膜４の成長を妨げない。よって、図４（ａ）に示すように、酸化膜４が均一に成長し、その内部にクラックは発生しなかった。

このように、アルミニウムの造形物３の表面を陽極酸化処理したアルミナの酸化膜４では、アルミニウムに対するシリコンの添加量が１０％程度と多い場合であっても、均一でクラックの無い酸化膜４ができていることが確認できた。そして、アルミニウムの造形物３を観察したところ、アルミニウムの鋳造物３００に含有される１０μｍ程度の粒径の粗大なシリコンがなく、シリコンが微細に分散して析出していることが確認できた。

その理由は、３Ｄプリンタ２００を用いた造形物３の製造方法では、図２のステップＳ５に示す冷却処理において急冷凝固を行うため、シリコン粒径が１μｍ以下になり、アルミニウムの造形物３の内部にてシリコンが微細に分散析出したためである。このように、シリコンを含有するアルミニウムの凝固速度を上げてシリコン粒を微細に分散させることで、陽極酸化処理時にシリコン粒が酸化膜４の成長を阻害せず、アルミニウムに達するような大きなクラックがない酸化膜４を形成できることがわかった。加えて、シリコンを添加することで得られるアルミニウムの優れた湯流れ性を得ることができた。

一方、従来の鋳造技術では、図４（ｂ）の鋳造物の製造過程において、鋳造物はゆっくり固められる。このため、シリコン粒径は１０μｍ程度になる。よって、粒径が大きいシリコンによって酸化膜４００の品質が悪化した。

［耐食性］
図５（ａ）は、３Ｄプリンタ２００を用いて作製したアルミニウムの造形物３の表面を陽極酸化処理して酸化膜４を被覆した造形物３の耐食性の実験結果の一例を示す。図５（ｂ）は、鋳造技術により作製したアルミニウムの鋳造物３００の表面を陽極酸化処理して酸化膜４００を被覆した鋳造物３００の耐食性の実験結果の一例を示す。「ｉｎｉｔｉａｌ」は、初期状態（２５℃）の造形物３及び鋳造物３００についての耐食性の実験結果を示す。実験の結果、図５（ａ）の造形物３と図５（ｂ）の鋳造物３００とは、同程度の耐食性を有することが分かった。つまり、３Ｄプリンタ２００を用いて作製した造形物３は、鋳型を用いて作成した鋳造物３００と遜色ないプラズマ耐性を有する。

本実験では、耐食性の実験方法のうちレイティングナンバー法を採用した。レイティングナンバー法は、実験後の試験片の腐食欠陥の大きさ（＝面積）及び数を各標準図と目視で対比し、両者が一致したときのその標準図のナンバーをその試験片のレイティングナンバーと決定する方法である。レイティングナンバーは、単位はなく、０～１０の値であって孔食（腐食）面積比率によりクラス分けされた数値を持ち、その数値が大きいほど耐食性が高いことを示す。図５の縦軸のレイティングナンバー「９．８」は、孔食面積比率（％）が０．０２以下であり、図５（ｂ）の鋳造物３００と同程度の高い耐食性があることを示す。

［絶縁性］
図６（ａ）は、３Ｄプリンタ２００を用いて作製したアルミニウムの造形物３の表面を陽極酸化処理して酸化膜４を被覆した造形物３の絶縁性の実験結果の一例を示す。図６（ｂ）は、鋳造技術により作製したアルミニウムの鋳造物３００の表面を陽極酸化処理して酸化膜４００を被覆した鋳造物３００の絶縁性の実験結果の一例を示す。絶縁破壊電圧（Ｖ／ｍｍ）は、その値が高いほど絶縁性が高いことを示す。「ｉｎｉｔｉａｌ」は、初期状態（２５℃）の造形物３及び鋳造物３００についての絶縁性の実験結果を示す。「２００℃」は、２００℃に加熱した後の造形物３及び鋳造物３００についての絶縁性の実験結果を示す。

実験の結果、「ｉｎｉｔｉａｌ」の場合及び「２００℃」の場合のいずれも、図６（ａ）に示す造形物３は、図６（ｂ）に示す鋳造物３００よりも絶縁性が高いことが分かった。そのため、図２のステップＳ５において冷却速度を上げて凝固時間を短縮することでシリコン粒をアルミニウム中に微細に分散させることが重要であり、これにより、酸化膜４が成長できない領域がなくなる。これにより、酸化膜４に下地のアルミニウムまで到達するようなクラックが発生することを防止できる。

図６（ａ）の造形物３では、シリコン粒径を従来の鋳造物の１０μｍ程度から、１μｍ以下にまで小さくすることができた。これにより、シリコンが１０％程度添加されたアルミニウムの造形物３であっても、図４（ａ）に示すような均一な酸化膜４が得られる。これにより常温における製造においても、クラックが生じない酸化膜４を形成でき、耐電圧を従来の鋳造物と比べて向上させることができる。また、アルミニウムの凝固速度の向上に伴いアルミニウムの結晶粒も微細化するため、外観上の色の濃淡や膜厚のバラツキを軽減できる。

なお、図６（ａ）の造形物の温度が初期状態（常温：２５℃）から２００℃と高くなると、造形物の絶縁性が初期状態よりも低下することがわかった。これは、アルミナの酸化膜４は基材のアルミニウムよりも線膨張が小さく、温度変化で被膜に引張応力が働いた際に亀裂が入りやすいため、造形物３の温度が上がると絶縁性が低下すると考えらえる。

なお、本実施形態に係る製造方法では、アルミニウムの造形物３に含有するシリコン粒径を１μｍ以下にするために、形成された造形物３を急冷凝固させることが可能な３Ｄプリンタ２００を用いた。ただし、アルミニウムの部材に含有するシリコンの粒径を１μｍ以下にできれば、部材を形成する装置は、３Ｄプリンタ２００に限られない。

なお、３Ｄプリンタ２００においてレーザを用いてアルミニウムの粉末材料を溶融及び凝固させる際、造形方向は、造形物の完成品に対して垂直方向であってもよいし、水平方向であってもよい。

［プラズマ処理装置］
最後に、一実施形態に係る基板処理装置に使用される部材が使用される基板処理装置の一例について、図７を参照しながら説明する。図７は、一実施形態に係る基板処理装置の構成の一例を示す図である。図７に示すプラズマ処理装置１は、容量結合型の装置であり、基板処理装置の一例である。

プラズマ処理装置１は、チャンバ１０を有する。チャンバ１０は、その中に内部空間１０ｓを提供している。チャンバ１０は、チャンバ本体１２を含んでいる。チャンバ本体１２は、略円筒形状を有している。内部空間１０ｓは、チャンバ本体１２の内側に提供されている。チャンバ本体１２は、例えばアルミニウムから形成されている。チャンバ本体１２の内壁面上には、耐食性を有する膜が設けられている。耐食性を有する膜は、アルミナ（酸化アルミニウム）、酸化イットリウムといったセラミックスから形成され、陽極酸化処理された酸化膜であり得る。

チャンバ本体１２の側壁には、通路１２ｐが形成されている。基板Ｗは、内部空間１０ｓとチャンバ１０の外部との間で搬送されるときに、通路１２ｐを通過する。通路１２ｐは、ゲートバルブ１２ｇにより開閉可能となっている。ゲートバルブ１２ｇは、チャンバ本体１２の側壁に沿って設けられている。

チャンバ本体１２の底部上には、支持部１３が設けられている。支持部１３は、絶縁材料から形成されている。支持部１３は、略円筒形状を有している。支持部１３は、内部空間１０ｓの中で、チャンバ本体１２の底部から上方に延在している。支持部１３上には、基板の周囲を囲むエッジリング２５（フォーカスリングとも呼ばれる）が設けられている。エッジリング２５は、略円筒形状を有し、シリコン等で形成されてもよい。

プラズマ処理装置１は、載置台１４を更に備えている。載置台１４は、支持部１３によって支持されている。載置台１４は、内部空間１０ｓの中に設けられている。載置台１４は、チャンバ１０内、即ち内部空間１０ｓの中で、基板Ｗを支持するように構成されている。

載置台１４は、下部電極１８及び一つの例示的実施形態に係る静電チャック２０を有している。載置台１４は、電極プレート１６を更に有し得る。電極プレート１６は、例えばアルミニウムといった導体から形成されており、略円盤形状を有している。下部電極１８は、電極プレート１６上に設けられている。下部電極１８は、例えばアルミニウムといった導体から形成されており、略円盤形状を有している。下部電極１８は、電極プレート１６に電気的に接続されている。下部電極１８の外周面及び電極プレート１６の外周面は、支持部１３によって囲まれている。

静電チャック２０は、下部電極１８上に設けられている。静電チャック２０の電極は、スイッチ２０ｓを介して直流電源２０ｐに接続されている。直流電源２０ｐからの電圧が電極に印加されると、静電引力により基板Ｗが静電チャック２０に保持される。静電チャック２０は、基板Ｗ及びエッジリング２５を支持する。電極プレート１６及び下部電極１８は、静電チャック２０を支持する基台の一例である。

下部電極１８の内部には、流路１８ｆが設けられている。流路１８ｆには、チャンバ１０の外部に設けられているチラーユニットから配管２２ａを介して熱交換媒体（例えば冷媒）が供給される。流路１８ｆに供給された熱交換媒体は、配管２２ｂを介してチラーユニットに戻される。プラズマ処理装置１では、静電チャック２０上に載置された基板Ｗの温度が、熱交換媒体と下部電極１８との熱交換により、調整される。

プラズマ処理装置１には、ガス供給ライン２４が設けられている。ガス供給ライン２４は、伝熱ガス供給機構からの伝熱ガス（例えばＨｅガス）を、静電チャック２０の上面と基板Ｗの下面との間に供給する。

プラズマ処理装置１は、上部電極３０を更に備えている。上部電極３０は、載置台１４の上方に設けられている。上部電極３０は、部材３２を介して、チャンバ本体１２の上部に支持されている。部材３２は、絶縁性を有する材料から形成されている。上部電極３０と部材３２は、チャンバ本体１２の上部開口を閉じている。

上部電極３０は、天板３４及び支持体３６を含み得る。天板３４の下面は、内部空間１０ｓの側の下面であり、内部空間１０ｓを画成している。天板３４は、ジュール熱の少ない低抵抗の導電体又は半導体から形成され得る。天板３４には、複数のガス吐出孔３４ａが形成されている。複数のガス吐出孔３４ａは、天板３４をその板厚方向に貫通している。

支持体３６は、天板３４を着脱自在に支持する。支持体３６は、アルミニウムといった導電性材料から形成される。支持体３６の内部には、ガス拡散室３６ａが設けられている。支持体３６には、複数のガス孔３６ｂが形成されている。複数のガス孔３６ｂは、ガス拡散室３６ａから下方に延びている。複数のガス孔３６ｂは、複数のガス吐出孔３４ａにそれぞれ連通している。支持体３６には、ガス導入口３６ｃが形成されている。ガス導入口３６ｃは、ガス拡散室３６ａに接続している。ガス導入口３６ｃには、ガス供給管３８が接続されている。

ガス供給管３８には、ガスソース群４０、流量制御器群４４及びバルブ群４２を含むガス供給部ＧＳが接続されている。ガスソース群４０は、流量制御器群４４及びバルブ群４２を介して、ガス供給管３８に接続されている。ガスソース群４０は、複数のガスソースを含んでいる。バルブ群４２は、複数の開閉バルブを含んでいる。流量制御器群４４は、複数の流量制御器を含んでいる。流量制御器群４４の複数の流量制御器の各々は、マスフローコントローラ又は圧力制御式の流量制御器である。ガスソース群４０の複数のガスソースの各々は、流量制御器群４４の対応の流量制御器及びバルブ群４２の対応の開閉バルブを介して、ガス供給管３８に接続されている。電源７０は、上部電極３０に接続されている。電源７０は内部空間１０ｓ内に存在する正イオンを天板３４に引き込むための電圧を、上部電極３０に印加する。

プラズマ処理装置１では、チャンバ本体１２の内壁面に沿って、シールド４６が着脱自在に設けられている。シールド４６は、支持部１３の外周にも設けられている。シールド４６は、チャンバ本体１２にエッチング副生物等の反応生成物が付着することを防止する。シールド４６は、例えば、アルミニウムから形成された部材の表面に耐食性を有する膜を形成することにより構成される。耐食性を有する膜は、アルミナ又は酸化イットリウムといった酸化膜であり得る。

支持部１３とチャンバ本体１２の側壁との間には、バッフルプレート４８が設けられている。バッフルプレート４８は、例えば、アルミニウムから形成された部材の表面に耐食性を有する膜を形成することにより構成される。耐食性を有する膜は、アルミナ又は酸化イットリウムといった酸化膜であり得る。バッフルプレート４８には、複数の貫通孔が形成されている。バッフルプレート４８の下方、且つ、チャンバ本体１２の底部には、排気口１２ｅが設けられている。排気口１２ｅには、排気管５２を介して排気装置５０が接続されている。排気装置５０は、圧力調整弁及びターボ分子ポンプといった真空ポンプを有している。

プラズマ処理装置１は、プラズマ生成用の高周波ＨＦの電力を印加する第１高周波電源６２を備えている。第１高周波電源６２は、チャンバ１０内でガスからプラズマを生成するために、高周波ＨＦの電力を発生するように構成されている。高周波ＨＦの周波数は、例えば２７ＭＨｚ～１００ＭＨｚの範囲内の周波数である。

第１高周波電源６２は、整合器６６を介して下部電極１８に電気的に接続されている。整合器６６は、整合回路を有している。整合器６６の整合回路は、第１高周波電源６２の負荷側（下部電極側）のインピーダンスを、第１高周波電源６２の出力インピーダンスに整合させるよう構成されている。別の実施形態では、第１高周波電源６２は、整合器６６を介して上部電極３０に電気的に接続されていてもよい。

プラズマ処理装置１は、イオン引き込み用の高周波ＬＦの電力を印加する第２高周波電源６４を更に備え得る。第２高周波電源６４は、高周波ＬＦの電力を発生するように構成されている。高周波ＬＦは、主としてイオンを基板Ｗに引き込むことに適した周波数を有し、例えば４００ｋＨｚ～１３．５６ＭＨｚの範囲内の周波数である。或いは、高周波ＬＦは、矩形の波形を有するパルス状の電圧であってもよい。

第２高周波電源６４は、整合器６８を介して下部電極１８に電気的に接続されている。整合器６８は、整合回路を有している。整合器６８の整合回路は、第２高周波電源６４の負荷側（下部電極側）のインピーダンスを、第２高周波電源６４の出力インピーダンスに整合させるよう構成されている。

プラズマ処理装置１は、第２制御部８０を更に備え得る。第２制御部８０は、プロセッサ、メモリといった記憶部、入力装置、表示装置、信号の入出力インターフェイス等を備えるコンピュータであり得る。第２制御部８０は、プラズマ処理装置１の各部を制御する。第２制御部８０では、入力装置を用いて、オペレータがプラズマ処理装置１を管理するためにコマンドの入力操作等を行うことができる。また、第２制御部８０では、表示装置により、プラズマ処理装置１の稼働状況を可視化して表示することができる。さらに、第２制御部８０の記憶部には、制御プログラム及びレシピデータが格納されている。制御プログラムは、プラズマ処理装置１で各種処理を実行するために、第２制御部８０のプロセッサによって実行される。第２制御部８０のプロセッサが、制御プログラムを実行し、レシピデータに従ってプラズマ処理装置１の各部を制御することにより、種々のプロセス、例えばプラズマ処理方法がプラズマ処理装置１で実行される。

かかる構成のプラズマ処理装置１において、基板処理装置（プラズマ処理装置１）に使用される部材の一例としては、チャンバ１０、上部電極３０、シールド４６、バッフルプレート４８等が挙げられる。ただし、基板処理装置に使用される部材は、これに限られず、チャンバ１０内のプラズマに曝露される部材であってもよい。

今回開示された一実施形態に係る部材、部材の製造方法及び基板処理装置は、すべての点において例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。上記の実施形態は、添付の請求の範囲及びその主旨を逸脱することなく、様々な形態で変形及び改良が可能である。上記複数の実施形態に記載された事項は、矛盾しない範囲で他の構成も取り得ることができ、また、矛盾しない範囲で組み合わせることができる。

例えば、基板処理装置の一例としてプラズマ処理装置を挙げて説明したが、基板処理装置は、基板に所定の処理（例えば、成膜処理、エッチング処理等）を施す装置であればよく、プラズマ処理装置に限定されるものではない。

また、基板処理装置は、エッチング装置、成膜装置、アッシング装置、ドーピング装置等であってもよい。例えば、基板処理装置は、スパッタリング法によるＩＴＯの成膜装置や、ＭＯＣＶＤ法による金属含有膜成膜装置であってもよい。

本開示の基板処理装置は、Atomic Layer Deposition(ALD)装置、Capacitively Coupled Plasma(CCP)、Inductively Coupled Plasma(ICP)、Radial Line Slot Antenna(RLSA)、Electron Cyclotron Resonance Plasma(ECR)、Helicon Wave Plasma(HWP)のいずれのタイプの装置でも適用可能である。

１ プラズマ処理装置
３ 造形物
４ 酸化膜
５ 粉末材料
１０ チャンバ
１４ 載置台
３０ 上部電極
４６ シールド
４８ バッフルプレート
６２ 第１高周波電源
６４ 第２高周波電源
８０ 第２制御部
２００ ３Ｄプリンタ
２０２ ステージ
２０３ 原料格納部
２０５ ブレード
２０６ 光源
２０７ ブレード駆動部
２０８ ガルバノミラー
２０９ レーザ光走査スペース
２１０ チャンバ
２５０ 第１制御部

Claims (10)

1. 基板処理装置に使用され、シリコン粒径が１μｍ以下であるシリコン部材の製造方法であって、
   （ａ）３次元データに基づきシリコンを含有するアルミニウムの粉末材料を供給し、前記粉末材料を基材の上に堆積させる工程と、
   （ｂ）前記（ａ）の後に、レーザによって供給した前記粉末材料を前記基材の上で溶融させる工程と、
   （ｃ）前記（ｂ）の後に、前記（ｂ）において溶融した前記粉末材料を急冷凝固する工程と、
   （ｄ）前記（ａ）、前記（ｂ）及び前記（ｃ）を繰り返し行うか判定する工程と、
   を有するシリコン部材の製造方法。
2. 前記シリコン部材を熱処理する工程をさらに含む、
   請求項１に記載のシリコン部材の製造方法。
3. 前記シリコン部材の表面を陽極酸化させる工程をさらに含む、
   請求項１又は２に記載のシリコン部材の製造方法。
4. 前記（ｄ）において、繰り返しを行うと判定された場合に、前記（ａ）、前記（ｂ）及び前記（ｃ）を繰り返す、
   請求項１～３のいずれか一項に記載のシリコン部材の製造方法。
5. 前記（ｃ）において、前記急冷凝固は１秒以下で行う、
   請求項１～４のいずれか一項に記載のシリコン部材の製造方法。
6. 前記シリコン部材は、基板処理装置内のチャンバ、基板を載置する載置台、上部電極、バッフルプレート、シールドの何れかである、
   請求項１～５のいずれか一項に記載のシリコン部材の製造方法。
7. レーザ透過窓を備えるチャンバと、
   前記チャンバ内に配置され、昇降可能なステージと、
   前記ステージ上を移動する複数のブレードと、
   前記複数のブレードを駆動する駆動部と、
   前記複数のブレードの各々の間に投入する原料の原料格納部と、
   前記レーザ透過窓から前記原料にレーザを照射する光源と、
   ３次元データを記憶する記憶部と、
   制御部と、を備え、
   前記制御部は、
   （ａ）前記３次元データに基づき前記原料格納部からシリコンを含有するアルミニウムの粉末材料を供給し、前記粉末材料を前記ステージ上の基材の上に堆積させる工程と、
   （ｂ）前記（ａ）の後に、レーザによって供給した前記粉末材料を前記基材の上で溶融させる工程と、
   （ｃ）前記（ｂ）の後に、前記（ｂ）において溶融した前記粉末材料を急冷凝固する工程と、
   （ｄ）前記（ａ）、前記（ｂ）及び前記（ｃ）を繰り返し行うか判定する工程と、
   を実行する造形装置。
8. 前記制御部は、シリコン部材を熱処理する工程をさらに実行する、
   請求項７に記載の造形装置。
9. 前記制御部は、前記（ｄ）において、繰り返しを行うと判定された場合に、前記（ａ）、前記（ｂ）及び前記（ｃ）を繰り返す、
   請求項７又は８に記載の造形装置。
10. 前記制御部は、前記（ｃ）において、前記急冷凝固は１秒以下で行う、
    請求項７～９のいずれか一項に記載の造形装置。
    

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