KR20090092228A - 반도체 제조 장치용 표면 처리 부재 및 그 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명의 과제는 반도체 제조 장치의 사용 중에 있어서의 전기 특성의 경시적인 변화를 억제할 수 있는 반도체 제조 장치용 표면 처리 부재 및 그 제조 방법을 제공하는 것이다.

반도체 제조 장치용 표면 처리 부재(1)는 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 이루어지는 기재(2)와, 기재(2)의 표면에 형성된, 수화 처리가 실시된 양극 산화 피막(3)과, 양극 산화 피막(3)의 표면에 형성된 불소 농화층(4)을 구비하고, 불소 농화층(4)에 있어서의 불소 농도가 1 질량％ 이상인 것을 특징으로 한다.

반도체 제조 장치용 표면 처리 부재(1)의 제조 방법은 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 이루어지는 기재(2)의 표면에 양극 산화 피막(3)을 형성하는 양극 산화 피막 형성 공정과, 양극 산화 피막(3)에 수화 처리를 실시하는 수화 처리 공정과, 양극 산화 피막(3)의 표면에 불소 농도가 1 질량％ 이상으로 농화된 불소 농화층(4)을 형성하는 불소 농화층 형성 공정을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

반도체 제조 장치용 표면 처리 부재 및 그 제조 방법 {SURFACE TREATMENT MATERIAL FOR SEMICONDUCTOR MANUFACTURING SYSTEM AND METHOD FOR PRODUCING SAME}

본 발명은 반도체나 액정을 제조하기 위한 성막이나 에칭 등을 행하는 장치(이하, 반도체 제조 장치라고 함)에 사용되는 반도체 제조 장치용 표면 처리 부재 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

CVD 장치, PVD 장치, 드라이 에칭 장치 등의 반도체 제조 장치(진공 성막 장치)에 사용되는 진공 챔버의 내부에는 반응 가스, 에칭 가스, 클리닝 가스로서 Cl, F, Br 등의 할로겐 원소를 포함하는 부식성 가스가 도입되므로, 부식성 가스에 대한 내식성(이하, 내가스 부식성이라고 함)이 요구되고 있다. 또한, 상기한 진공 챔버 속에서는, 상기 부식성 가스 외에, 할로겐계의 플라즈마를 발생시키는 경우가 많으므로, 플라즈마에 대한 내식성(이하, 내플라즈마성이라고 함)이 중요시되고 있다. 그리고, 최근, 이와 같은 용도에는 경량이고, 또한 열전도성이 우수한 알루미늄 또는 알루미늄 합금제의 진공 챔버가 채용되고 있다.

그러나, 알루미늄 또는 알루미늄 합금은 충분한 내가스 부식성 및 내플라즈마성을 갖고 있지 않으므로, 이들에 대한 특성을 향상시키기 위한 표면 개질 기술이 다양하게 제안되어 있다. 예를 들어, 이와 같은 내가스 부식성 및 내플라즈마성을 향상시키는 기술로서, 알루미늄 또는 알루미늄 합금 기재에 불소 가공 처리를 실시하는 기술이 개시되어 있다(특허문헌 1 내지 8 참조).

구체적으로는, 특허문헌 1에는 불소를 3 내지 18 질량％ 함유한 알루미늄 보호층을 형성하는 내식성 보호 피막을 형성하는 방법이 개시되어 있다. 특허문헌 2에는 불소를 3 내지 18 질량％ 함유한 내식성 보호 피막 및 그 제조 방법이 개시되어 있다. 특허문헌 3에는 불화 마그네슘으로 이루어지는 할로겐화 마그네슘층을 갖는 내부식성 알루미늄 물품이 개시되어 있다. 특허문헌 4에는 처리실 내의 분위기와 접하는 알루미늄계 부재(알루미늄계 부재)의 표면이, 미리 불소로 치환되어 코팅된 처리 장치 및 알루미늄계 부재의 코팅 방법이 개시되어 있다.

특허문헌 5에는 금속 재료 혹은 금속 피막의 표면을 강제 산화한 후에, 막 두께가 1㎛ 이상인 불화층을 표면에 형성한 금속 재료 혹은 금속 피막 및 불화 방법이 개시되어 있다. 특허 문헌 6, 7에는 불화 처리에 의한 피막을 갖는 피막 형성 처리용 알루미늄 합금 및 내식성이 우수한 알루미늄 합금재 및 그 제조 방법이 개시되어 있다. 특허문헌 8에는 Al 산화물과, Al 불화물을 주체로 하는 층을 갖는 진공 챔버 부재 및 그 제조 방법이 개시되어 있다.

[특허문헌 1] 특허 제2831488호 공보

[특허문헌 2] 일본 특허 공개 평4-263093호 공보

[특허문헌 3] 일본 특허 공개 평8-181048호 공보

[특허문헌 4] 일본 특허 공개 평7-273053호 공보

[특허문헌 5] 일본 특허 공개 평11-92912호 공보

[특허문헌 6] 일본 특허 출원 공개 제2003-119539호 공보

[특허문헌 7] 일본 특허 출원 공개 제2003-119540호 공보

[특허문헌 8] 일본 특허 공개 평11-61410호 공보

그러나, 종래의 알루미늄 또는 알루미늄 합금 기재(基材)에 불소 가공 처리를 실시한 반도체 제조 장치 등에 사용하는 부재에 대해서는 이하에 나타내는 문제가 있다.

불소 가공 처리를 실시함으로써, 기재 상에 형성된 양극 산화 피막 등의 표면은 불화(불소화)되지만, 이 불화 시의 불소에 의해, 반도체 제조 장치의 사용 중에 부재의 전기 특성이 경시적으로 변화되어, 최적의 성막 조건 등이 변화되는 경우가 있다. 이를 방지하기 위해서는, 양극 산화 피막 등의 표면에, 안정된 고농도의 불소 농화층을 형성시키는 것이 유효하지만, 종래의 기술에서는 이와 같은 고농도의 불소 농화층을 형성시키는 것이 곤란하다는 문제가 있다.

본 발명은 상기 문제점을 감안하여 이루어진 것으로, 그 목적은 반도체 제조 장치의 사용 중에 있어서의 전기 특성의 경시적인 변화를 억제할 수 있는 반도체 제조 장치용 표면 처리 부재 및 그 제조 방법을 제공하는 것에 있다.

본원 발명자들은 상기 과제를 해결하기 위해, 이하에 서술하는 사항에 대해 검토를 행하였다.

반도체 제조 장치용 표면 처리 부재에 있어서는, 기재 상의 양극 산화 피막의 화학적 안정성의 향상을 도모하기 위해, 수화 처리(수화에 의한 구멍 밀봉 처리)를 실시하는 경우가 있고, 종래, 이 수화 처리를 행함으로써, 양극 산화 피막의 표면이 불화되기 어려워진다고 판단하고 있었다. 그러나, 본 발명자들은 예의 검토한 결과, 실제로는 수화 처리를 실시한 쪽이, 양극 산화 피막의 표면이 불화되기 쉬워, 양극 산화 피막의 표면에 안정된 고농도의 불화층을 형성시킬 수 있는 것을 발견하여, 본 발명의 완성에 이르렀다.

즉, 본 발명에 관한 반도체 제조 장치용 표면 처리 부재는 반도체 제조 장치에 사용되는 반도체 제조 장치용 표면 처리 부재이며, 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 이루어지는 기재와, 상기 기재의 표면에 형성된, 수화 처리가 실시된 양극 산화 피막과, 상기 양극 산화 피막의 표면에 형성된 불소 농화층을 구비하고, 상기 불소 농화층에 있어서의 불소 농도가 1 질량％ 이상인 것을 특징으로 한다.

이와 같은 반도체 제조 장치용 표면 처리 부재에 따르면, 양극 산화 피막의 표면에 안정된 고농도의 불소 농화층을 형성시킴으로써, 반도체 제조 장치용 표면 처리 부재에 있어서의 전기 특성 안정성이 향상된다. 그로 인해, 반도체 제조 장치의 사용 중에 있어서의 전기 특성의 경시적인 변화가 억제된다.

본 발명에 관한 반도체 제조 장치용 표면 처리 부재의 제조 방법은 반도체 제조 장치에 사용되는 반도체 제조 장치용 표면 처리 부재의 제조 방법이며, 양극 산화 피막 형성 공정과, 수화 처리 공정과, 불소 농화층 형성 공정을 포함하는 것을 특징으로 한다.

이와 같은 반도체 제조 장치용 표면 처리 부재의 제조 방법에 따르면, 양극 산화 피막 형성 공정에 의해, 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 이루어지는 기재의 표면에 양극 산화 피막이 형성되고, 수화 처리 공정에 의해 이 양극 산화 피막에 수화 처리가 실시된다. 그리고, 불소 농화층 형성 공정에 의해 양극 산화 피막의 표면에 불소 농도가 1 질량％ 이상으로 농화된 불소 농화층이 형성된다.

또한, 상기 불소 농화층 형성 공정에 있어서, 상기 양극 산화 피막에 수화 처리를 실시한 기재를, 불소를 포함하는 수용액 중에 침지시킴으로써 상기 불소 농화층을 형성시키는 것이 바람직하다.

이와 같은 반도체 제조 장치용 표면 처리 부재의 제조 방법에 따르면, 불소 농화층의 형성이 용이해지고, 또한 불소 농도를 1 질량％ 이상으로 제어하기 쉬워진다.

본 발명에 관한 반도체 제조 장치용 표면 처리 부재에 따르면, 반도체 제조 장치용 표면 처리 부재에 있어서의 전기 특성 안정성의 향상을 도모할 수 있다. 그로 인해, 반도체 제조 장치의 사용 중에 있어서의 전기 특성의 경시적인 변화를 억제할 수 있어, 반도체 제조 장치의 성막 조건 등이 안정화된다. 또한, 내가스 부식성 및 내플라즈마성의 향상을 도모할 수 있다.

본 발명에 관한 반도체 제조 장치용 표면 처리 부재의 제조 방법에 따르면, 양극 산화 피막에 수화 처리를 실시함으로써, 불소 농화층 형성 공정에 있어서, 양극 산화 피막의 표면에 안정된 고농도의 불소 농화층을 형성시킬 수 있다. 이에 의해, 전기 특성 안정성이 향상된 반도체 제조 장치용 표면 처리 부재를 제조할 수 있다. 또한, 내가스 부식성 및 내플라즈마성이 우수한 반도체 제조 장치용 표면 처리 부재를 제조할 수 있다.

또한, 양극 산화 피막에 수화 처리를 실시한 기재를, 불소를 포함하는 수용액 중에 침지함으로써 불소 농화층을 형성시킴으로써, 불소 농화층을 용이하게 형성시킬 수 있고, 또한 불소 농도의 제어가 용이해진다.

도 1은 반도체 제조 장치용 표면 처리 부재의 구성을 모식적으로 도시하는 단면도.

도 2는 반도체 제조 장치용 표면 처리 부재에 있어서의 양극 산화 피막의 구조를 모식적으로 도시하는 단면도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 반도체 제조 장치용 표면 처리 부재

2 : 기재

3 : 양극 산화 피막

4 : 불소 농화층

5 : 보어

6 : 포러스층

7 : 배리어층

8 : 셀

다음에, 본 발명에 관한 반도체 제조 장치용 표면 처리 부재 및 그 제조 방법에 대해, 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 도 1은 반도체 제조 장치용 표면 처리 부재의 구성을 모식적으로 도시하는 단면도, 도 2는 반도체 제조 장치용 표면 처리 부재에 있어서의 양극 산화 피막의 구조를 모식적으로 도시하는 단면도이다.

우선, 반도체 제조 장치용 표면 처리 부재에 대해 설명한다.

《반도체 제조 장치용 표면 처리 부재》

도 1에 도시한 바와 같이, 반도체 제조 장치용 표면 처리 부재(이하, 적절하게 표면 처리 부재라고도 함)(1)는 알루미늄 또는 알루미늄 합금(이하, 적절하게 알루미늄 합금이라고도 함)으로 이루어지는 기재(2)와, 기재(2)의 표면에 형성된, 수화 처리가 실시된 양극 산화 피막(3)과, 양극 산화 피막(3)의 표면에 형성된 불소 농화층(4)을 구비하는 것이다. 그리고, 불소 농화층(4)에 있어서의 불소 농도는 1 질량％ 이상이다.

또한, 본 발명에서 말하는 반도체 제조 장치라 함은, 반도체나 액정 등의 제조 공정(성막, 에칭 등)에서 사용하는 장치, 예를 들어 CVD 장치, PVD 장치, 드라이 에칭 장치 등의 성막 장치를 말한다.

이하, 각 구성에 대해 설명한다.

<기재>

표면 처리 부재(1)에 사용되는 기재(2)로서는, 알루미늄 합금(알루미늄 또는 알루미늄 합금)을 사용한다. 알루미늄으로서는, 예를 들어 1000계의 순알루미늄, 알루미늄 합금으로서는, 예를 들어 2000계의 Al-Cu-Mg계 합금, 3000계의 Al-Mn계 합금, 4000계의 Al-Si계 합금, 5000계의 Al-Mg계 합금, 6000계의 Al-Mg-Si계 합금, 7000계의 Al-Zn-Mg계 합금 등을 들 수 있다.

여기서, 기재(2)로서 Mg을 함유하는 알루미늄 합금을 사용하는 경우에는, Mg의 함유량은 0.1 질량％ 이상인 것이 바람직하고, 0.3 질량％ 이상이면 더욱 바람직하다. 표면 처리 부재(1) 중에서도, 예를 들어 챔버의 벽재로서는, 기계적 강도, 열전도율, 전기 전도율, 내가스 부식성, 내플라즈마성 등의 관점에서 우수한 5000계 합금이나 6000계 합금을 사용하는 것이 바람직하다. 5000계 합금의 경우에는, 적어도 합금 성분으로서, Si를 0.5 질량％ 이하, Mg을 0.5 내지 6.0 질량％ 함유하고 있는 것이 바람직하고, 6000계 합금의 경우에는, 적어도 합금 성분으로서, Si를 0.2 내지 1.2 질량％, Mg을 0.4 내지 1.5 질량％ 함유하고 있는 것이 바람직하다. 그러나, 기재(2)로서 사용하는 알루미늄 합금은, 특별히 한정되는 것이 아니라, 일반적으로 반도체 제조 장치에 사용되는 것이면, 어떤 알루미늄 합금이라도 좋다.

기재(2)의 형태는 표면 처리 부재(1)의 사용 개소에 따라서 상이하지만, 압연재, 압출재, 또는 단조재인 것이 바람직하다. 따라서, 기재(2)는 종래 공지의 압연 방법, 압출 방법, 또는 단조 방법에 의해 제작된다.

<양극 산화 피막>

양극 산화 피막(3)은, 도 2에 도시한 바와 같이 중앙부에 보어(중공)(5)를 갖는 6각 기둥 형상의 셀(8)을 기본 구성으로 하는 셀 집합체이며, 포러스층[보어(5)가 형성된 부분](6)과 배리어층[상기 포러스층(6)과 기재(2) 사이에 개재하여 보어(5)가 없는 층](7)을 적층한 복합 피막이다. 또한, 양극 산화 피막(3)의 적어도 일부가, 베이마이트 및/또는 유사 베이마이트인 것이 바람직하다. 또한, 이와 같은 양극 산화 피막(3)이 기재(2)의 표면에 형성됨으로써, 본 발명에 관한 표면 처리 부재(1)에 내가스 부식성, 내플라즈마성 등이 부여된다. 여기서, 기재(2)의 표면이라 함은, 기재(2)의 전체 표면뿐만 아니라, 일부에만 양극 산화 피막(3)이 형성되어 있는 것도 포함된다. 예를 들어, 표면 처리 부재(1)를 CVD 장치의 하부 전극으로서 사용할 때에는, 적어도 웨이퍼와 접하는 측의 표면에 양극 산화 피막(3)이 형성되어 있으면 된다. 또한, 도 2에서는, 후기하는 불소 농화층(4)은 도시를 생략하고 있다.

또한, 양극 산화 피막(3)의 막 두께는 특별히 한정되지 않지만, 충분한 내가스 부식성, 내플라즈마성 등을 발휘하기 위해서는, 불소 농화층(4)의 두께를 합한 상태로, 바람직하게는 1㎛ 이상, 보다 바람직하게는 5㎛ 이상, 더욱 바람직하게는 10㎛ 이상으로 하는 것이 권장된다. 단, 피막 두께가 지나치게 두꺼우면 내부 응력 등의 영향에 의해 피막 균열이 발생하기 쉬워지고, 또한 피막 박리를 일으키기 쉬워지므로, 바람직하게는 100㎛ 이하, 보다 바람직하게는 80㎛ 이하, 더욱 바람직하게는 70㎛ 이하로 하는 것이 권장된다. 또한, 막 두께의 제어는 후기하는 양극 산화 처리의 조건을 제어함으로써 행할 수 있다.

양극 산화 피막(3)은, 후기하는 바와 같이 수화에 의한 구멍 밀봉 처리(수화 처리)가 실시된 것이다. 이 수화 처리는 불소 농화층(4)을 형성시키는 데에 유효하여, 후기하는 그 후의 불화 처리에 의해, 양극 산화 피막(3)의 표면에 불소 농도가 1 질량％ 이상인 고농도의 불소 농화층(4)을 형성시킬 수 있다.

<불소 농화층>

불소 농화층(4)은 양극 산화 피막(3)을 형성한 기재(2)에[양극 산화 피막(3)에], 후기하는 불화 처리를 실시함으로써 형성되는, 불소가 농화된 층이다. 본 발명에 있어서는, 불소 농화층(4)에 있어서의 불소 농도를 1 질량％ 이상으로 한다. 1 질량％ 이상의 고농도의 불소 농화층(4)을 형성함으로써, 표면 처리 부재(1)의 전기 특성 안정성이 향상된다.

또한, 불소 농도의 측정은 일례로서, 불소 농화층(4)을 포함하는 양극 산화 피막(3)의 표면 EPMA 분석에 의해 행할 수 있고, 이 경우, 「불소 농도 1 질량％ 」라 함은, 불소 농화층(4)을 포함하는 양극 산화 피막(3)의 표면 EPMA 분석의 값을 나타낸다.

여기서, 전기 특성 안정성이라 함은, 리크 전류가 낮은 값으로 안정되어 있는지 여부를 말하는 것이다. 전기 특성이 안정되어 있으면, CVD 프로세스에 의한 이상 방전(아킹, 성막 불균일)의 발생을 억제할 수 있으므로, 아킹의 발생이나 성막 균일성의 스펙아웃을 미연에 방지할 수 있다. 이상 방전은 양극 산화 피막(3)의 내전압을 높게 함(즉, 리크 전류를 낮게 함)으로써 억제된다. 양극 산화 피막(3)의 주성분인 Al₂0₃는 절연체이지만, 양극 산화 피막(3)에는 결정수가 존재하고 있으므로, 이 물이 캐리어가 되어 전자의 이동이 가능해진다. 이 전자의 이동에 의한 전류가 리크 전류이고, 이 리크 전류가 지나치게 커지면, 이상 방전의 원인이 된다.

즉, 불소 농화층(4)에 있어서의 불소 농도를 1 질량％ 이상으로 함으로써, 반도체 제조 장치의 사용 중에 전기 특성이 경시적으로 변화되는 것이 억제되어, 반도체 제조 장치에 있어서의 성막 조건 등이 안정화된다.

불소 농화층(4)의 불소 농도가 1 질량％ 미만에서는 전기 특성 안정성의 향상 효과를 얻을 수 없다. 따라서, 불소 농도는 1 질량％ 이상으로 한다. 또한, 불소 농도의 상한은 특별히 한정되는 것은 아니지만, 약 50 질량％를 초과하면, 불소를 함유하는 효과가 포화된다. 따라서, 불소 농도의 상한은 약 50 질량％ 이하인 것이 바람직하다.

다음에, 반도체 제조 장치용 표면 처리 부재의 제조 방법에 대해, 적절하게 도 1을 참조하여 설명한다.

《반도체 제조 장치용 표면 처리 부재의 제조 방법》

반도체 제조 장치용 표면 처리 부재(1)의 제조 방법은 양극 산화 피막 형성 공정과, 수화 처리 공정과, 불소 농화층 형성 공정을 포함하는 것이다.

이하, 각 공정에 대해 설명한다.

<양극 산화 피막 형성 공정>

양극 산화 피막 형성 공정은 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 이루어지는 기재(2)의 표면에 양극 산화 처리에 의해 양극 산화 피막(3)을 형성하는 공정이다.

양극 산화 처리는 전해액(양극 산화 처리액) 중에 알루미늄 합금을 침지하여 전압을 인가하고, 양극에 있어서 발생하는 산소에 기인하는 산화 현상을 이용하여 알루미늄 합금 표면에 산화알루미늄 피막을 형성하는 것이다. 그리고, 이 양극 산화 처리에는 그 통전 방식으로서 직류법, 교류법 및 교직 중첩법 등, 다양한 방식이 사용된다.

양극 산화 처리 시의 전해에 사용하는 용액의 종류는 특별히 한정되는 것이 아니라, 황산, 인산, 크롬산, 붕산, 아인산, 아황산 등의 무기산이나, 포름산, 옥살산, 설파민산, 말론산, 말레인산, 주석산 등의 유기산 중 어느 것을 사용해도 좋다. 그러나, 양극 산화의 전해 전압을, 넓은 범위에서 임의로 제어할 수 있다는 관점에서, 옥살산 또는 인산을 1g/L 이상 함유하는 용액을 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 용액에 S, N, P, F, B, C로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상의 원소(이하, 적절하게 첨가 원소라고도 함)를 함유시키거나, 혹은 이들 첨가 원소를 갖는 화합물을 추가하면, 내가스 부식성, 내플라즈마성 등이 향상되므로, 각각의 원소량으로 0.1g/L 이상 추가하는 것이 더욱 바람직하다. 상기 첨가 원소를 전해액으로 함유시키는 데 있어서는, 상기한 무기산이나 유기산을 첨가하는 방법을 채용해도 좋고, 예를 들어 옥살산과 황산의 혼합 용액(C, S 함유), 황산과 인산의 혼합 용액(S, P 함유), 황산과 붕산과 말레인산의 혼합 용액(S, B, C 함유)을 사용함으로써 전해 용액 중에 상기 원소를 함유시킬 수 있다.

양극 산화 처리 시의 전해액의 욕온(액온)은, 특별히 한정되는 것이 아니고, 0℃라도 좋으나, 예를 들어 옥살산 용액을 사용한 경우, 충분한 피막 성장 속도를 얻어, 양극 산화 효율을 향상시키기 위해서는, 욕온을 10℃ 이상으로 하는 것이 바람직하다. 또한, 피막을 용해되기 어렵게 함으로써, 피막의 결함을 발생하기 어렵게 하여, 원하는 양극 산화 피막을 형성하기 쉽게 하기 위해서는, 욕온을 40℃ 이하, 더욱 바람직하게는 35℃ 이하로 하는 것이 바람직하다.

양극 산화 처리 시의 전해 전압에 대해서도, 특별히 한정되는 것이 아니라, 피막 성장 속도나 전해액 농도 등에 따라서 적절하게 제어하면 된다. 예를 들어, 옥살산 용액을 사용하는 경우, 전해 전압이 낮으면 충분한 피막 성장 속도를 얻기 어려워져, 양극 산화 효율이 악화되는 경우가 있다. 또한, 전압이 높으면 피막이 용해되기 쉬워져, 피막에 결함이 발생하는 경우가 있다. 따라서, 전해 전압은, 바람직하게는 10 내지 120V로 한다.

또한, 양극 산화 처리 시간에 대해서도, 특별히 한정되는 것이 아니라, 소망하는 피막 두께를 얻을 수 있을 정도의 시간을 적절하게 계산하면서 처리 시간을 정하면 된다.

<수화 처리 공정>

수화 처리 공정은 양극 산화 피막(3)에 수화 처리를 실시하는 공정이다.

본 발명에 있어서는, 안정된 고농도의 불소 농화층을 형성하기 위해, 상기한 양극 산화 처리 후, 양극 산화 피막(3)[포러스층(6)]을 고온의 물에 접촉시키는 수화 처리(구멍 밀봉 처리)를 실시한다. 수화 처리 방법으로서는, 양극 산화 피막(3)을[양극 산화 피막(3)을 형성한 기재(2)를] 열수 중에 침지(열수 침지)하는 방법, 또는 수증기에 노출시키는 방법을 들 수 있다. 수증기에 노출시켜 수화 처리하는 경우, 수증기를 고온(예를 들어, 100℃ 이상)으로 하는 등, 수화 가능한 상태가 되도록 처리 조건을 적절하게 조정하면 된다. 단, 피막 표면 부근의 피막 팽창이 과잉으로 진행되면, 막 두께 전체에 전파하는 크랙이 발생하는 경우가 있다. 그 결과, 표면 처리 부재(1)의 내가스 부식성, 내플라즈마성 등의 저하를 초래한다. 그로 인해, 수화 처리 시의 온도, 처리 시간 등의 정밀한 제어가 필요해진다. 특히, 수증기에 노출되는 수화 처리에서는, 더욱 정밀한 제어가 필요해지므로, 열수 침지에 의한 수화 처리가 권장된다. 그리고, 열수(비등수) 침지의 온도, 처리 시간은 양극 산화 처리의 전해액의 종류, 양극 산화 피막(3)의 막 두께, 양극 산화 피막(3)으로의 크랙의 발생 조건에 따라서 적절하게 결정되지만, 70 내지 100℃ × 5 내지 300분이 바람직하다.

<불소 농화층 형성 공정>

불소 농화층 형성 공정은 수화 처리를 실시한 양극 산화 피막(3)의 표면에 불소 농도가 1 질량％ 이상으로 농화된 불소 농화층(4)을 형성(이하, 적절하게 불화 처리라고도 함)하는 공정이다.

불화 처리의 방법으로서는 특별히 한정되는 것은 아니지만, 수화 처리 공정에 있어서, 양극 산화 피막(3)에 수화 처리를 실시한 기재(2)를, 불소를 포함하는 수용액 중에 침지함으로써 불소 농도가 1 질량％ 이상으로 농화된 불소 농화층(4)을 형성시키는 것이 바람직하다. 즉, 양극 산화 피막(3)을, 불소를 포함하는 수용액 중에 침지함으로써 불소 농화층(4)을 형성시킨다. 이와 같은 방법에 따르면, 불소 농화층(4)을 용이하게 형성할 수 있고, 또한 불소 농도를 1 질량％ 이상으로 제어하기 쉽다.

불소를 포함하는 수용액으로서는, 예를 들어 0.5 내지 1.0mol/L 불산 수용액, 완충 불산 용액(HF와 NH₄F의 혼합 수용액) 등을 들 수 있다. 그러나, 불소를 포함하는 수용액으로서는 특별히 한정되는 것이 아니라, 본 발명에 있어서의 불소 농화층(4)을 형성할 수 있는 것이면, 어떤 것이라도 좋다.

이 불화 처리에 있어서는, 불소 농화층(4)에 있어서의 불소 농도가 1 질량％ 이상이 되도록 제어한다. 상기한 바와 같이, 불소 농도를 1 질량％ 이상으로 함으로써, 표면 처리 부재(1)의 전기 특성 안정성이 향상된다. 불소 농도의 제어는 기재(2)를, 불소를 포함하는 수용액 중에 침지하는 시간(불화 처리 시간) 및 불소를 포함하는 수용액의 온도(불화 처리 온도)를 적절하게 조정함으로써 행할 수 있다.

여기서, 불화 처리의 표준적인 조건으로서는, 액온 약 25℃의 0.5 내지 1.0mol/L 불산 수용액에 1 내지 2분 침지하는 것이다. 이 조건으로 불화 처리함으로써, 용이하게 불소 농화층(4)에 있어서의 불소 농도를 1 질량％ 이상으로 할 수 있다.

또한, 불화 처리의 방법으로서는, 불소 함유 가스 분위기 중에서 양극 산화 피막(3)에 수화 처리를 실시한 기재(2)에[양극 산화 피막(3)에] 가열 처리를 행함으로써 행할 수도 있다.

불소 함유 가스로서는, F₂, HF, CF₄, C₂F₆, CHF₃, NF₃ 등의 가스를 1종 이상 사용할 수 있고, 이들 가스를 양극 산화 피막(3)에 접촉시키면 된다. 가열 처리 시간(불화 처리 시간)은 1분 이상이 바람직하고, 20분 이상이 더욱 바람직하다. 가열 처리 온도(불화 처리 온도)는 0 내지 500℃의 온도 범위이면 좋고, 60℃ 이상이 바람직하고, 100℃ 이상이 더욱 바람직하다. 또한, 불소 함유 가스 외에, 불소계 플라즈마를 사용해도 좋고, 혹은 불소 함유 가스 및 불소계 플라즈마의 혼합체를 사용해도 좋다. 또한, 가스나 플라즈마로 이루어지는 불소 함유 분위기의 분위기 상태에 따라서, 형성되는 불소 농화층(4)의 형성 속도나 상태가 상이하므로, 불화 처리 시간이나 불화 처리 온도를 적절하게 조정함으로써, 불소 농도를 1 질량％ 이상으로 할 수 있다.

본 발명은 이상 설명한 바와 같지만, 본 발명을 행하는데 있어서, 상기 각 공정에 악영향을 미치지 않는 범위에 있어서, 상기 각 공정의 사이 혹은 전후에, 예를 들어 사용하는 기재(2)를 소정의 치수로 하거나, 기재(2)의 표면을 연마하는 것 등에 의해, 양극 산화 피막 형성 공정에 제공하는 기재(2)를 준비하는 기재 준비 공정이나, 쓰레기 등의 불필요한 물질을 제거하는 제거 공정이나, 각 공정 후에 기재(2)[양극 산화 피막(3), 불소 농화층(4)]를 건조시키는 건조 공정 등, 다른 공정을 포함시켜도 좋다.

또한, 본 발명의 반도체 제조 장치용 표면 처리 부재(1)의 제조 방법은 알루미늄 합금 부재를 대상으로 하는 것이지만, 적절하게 필요에 따라서, 알루미늄 합금 부재 외에, 마그네슘 합금 부재나, 철합금 부재인 스테인리스강 부재 등의 다른 재질에 적용해도 좋다.

(실시예)

다음에, 본 발명에 관한 반도체 제조 장치용 표면 처리 부재 및 그 제조 방법에 대해, 본 발명의 요건을 만족시키는 실시예와 본 발명의 요건을 만족시키지 않는 비교예를 비교하여 구체적으로 설명한다.

우선, JIS 규정의 6061 합금으로 이루어지는 알루미늄 합금 기재를, 표1에 나타내는 조건으로 양극 산화액에 침지하여 양극 산화(통전 방법은 직류법)를 실시하여 양극 산화 피막을 형성하였다. 다음에, 이 양극 산화 피막을 형성한 알루미늄 합금 기재를, 표1에 나타내는 소정의 온도, 소정의 시간으로 순수(純水) 중에 침지하여 수화 처리를 실시하였다. 그리고, 이 수화 처리를 실시한 알루미늄 합금 기판을, 액온 25℃, 0.5mol/L의 불산 수용액(HF 수용액) 중에 1분 침지하여 불화 처리를 실시하여, 불소 농화층을 형성하였다. 또한, 표1에 나타낸 바와 같이, 일부의 알루미늄 합금 기재에 대해서는 수화 처리 및/또는 불화 처리를 행하지 않았다(비교예 참조). 이와 같이 하여 제작한 시험편에 대해, 불소 농화층에 있어서의 불소 농도를 측정하는 동시에, 전기 특성 안정성을 평가하였다.

[불소 농도의 측정]

불소 농도의 측정은 시험편의 표면을 EPMA(전자선 프로브 마이크로 아날라이저) 분석함으로써 행하였다.

EPMA의 조건은 일본 전자제 X선 마이크로 아날라이저 JXA-8800 RL을 사용하여, 가속 전압 : 15㎸, 조사 전류 : 0.2㎂, 분석 영역 : ø 100㎛의 조건으로 행하였다.

[전기 특성 안정성]

전기 특성 안정성의 평가는 리크 전류를 측정함으로써 행하였다.

리크 전류의 측정에는 케이스레이사제의 소스메터를 사용하였다. 측정 방법으로서는, 우선 양극 산화 피막 상에 스패터링에 의해 ø 2.5㎜, 막 두께 약 200㎚의 Au의 전극을 제작하였다. 그 위에 텅스텐침의 프로브를 두고, 2V/sec로 1000V까지 전압 인가하여 리크 전류를 측정하였다. 측정 환경은 실온 25℃, 습도 40％로 하였다.

평가 기준은 단위 막 두께당 300V 인가 시의 리크 전류(㎁/㎠)가 0.1 이하인 것을 전기 특성 안정성이 양호(○), 0.1을 초과하는 것을 전기 특성 안정성이 불량(×)으로 판정하였다.

이들의 결과를 표1에 나타낸다. 또한, 표1에 있어서, 「－」는 불소 농화층이 형성되지 않으므로, 표면 불소 농도를 측정할 수 없었던 것이다. 또한, 막 두께는 불소 농화층을 포함시킨 막 전체의 막 두께이다.

표1에 나타낸 바와 같이, 실시예인 번호 1 내지 10은 본 발명의 청구범위를 만족시키기 위해, 전기 특성 안정성이 양호했다.

한편, 비교예인 번호 11 내지 20은 본 발명의 청구범위를 만족시키지 않으므로, 이하의 문제를 갖고 있었다.

번호 11, 12는 불화 처리를 행하고 있지 않으므로, 시험편 표면에 불소 농화층이 형성되지 않아, 전기 특성 안정성이 불량했다. 번호 13은 수화 처리를 행하고 있지 않으므로, 시험편 표면의 불소 농도가 1 질량％ 미만이 되어, 전기 특성 안정성이 불량했다. 번호 14는 불화 처리를 행하고 있지 않으므로, 시험편 표면에 불소 농화층이 형성되지 않아, 전기 특성 안정성이 불량했다. 번호 15 내지 19는 수화 처리를 행하고 있지 않으므로, 시험편 표면의 불소 농도가 1 질량％ 미만이 되어, 전기 특성 안정성이 불량했다. 번호 20은 수화 처리 및 불화 처리를 행하고 있지 않으므로, 시험편 표면에 불소 농화층이 형성되지 않아, 전기 특성 안정성이 불량했다.

이상, 본 발명에 관한 반도체 제조 장치용 표면 처리 부재 및 그 제조 방법에 대해 최선의 실시 형태 및 실시예를 나타내어 상세하게 설명하였으나, 본 발명의 취지는 상기한 내용으로 한정되는 것이 아니다. 또한, 본 발명의 내용은 상기한 기재를 기초로 하여 널리 개변ㆍ변경 등을 할 수 있는 것은 물론이다.

Claims (3)

1. 반도체 제조 장치에 사용되는 반도체 제조 장치용 표면 처리 부재이며,

   알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 이루어지는 기재와,

   상기 기재의 표면에 형성되고, 수화 처리가 실시된 양극 산화 피막과,

   상기 양극 산화 피막의 표면에 형성된 불소 농화층을 구비하고,

   상기 불소 농화층에 있어서의 불소 농도가 1 질량％ 이상인 것을 특징으로 하는, 반도체 제조 장치용 표면 처리 부재.
2. 반도체 제조 장치에 사용되는 반도체 제조 장치용 표면 처리 부재의 제조 방법이며,

   알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 이루어지는 기재의 표면에 양극 산화 피막을 형성하는 양극 산화 피막 형성 공정과,

   상기 양극 산화 피막에 수화 처리를 실시하는 수화 처리 공정과,

   상기 수화 처리를 실시한 양극 산화 피막의 표면에, 불소 농도가 1 질량％ 이상으로 농화된 불소 농화층을 형성하는 불소 농화층 형성 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는, 반도체 제조 장치용 표면 처리 부재의 제조 방법.
3. 제2항에 있어서, 상기 불소 농화층 형성 공정에 있어서, 상기 양극 산화 피막에 수화 처리를 실시한 기재를, 불소를 포함하는 수용액 중에 침지함으로써 상기 불소 농화층을 형성시키는 것을 특징으로 하는, 반도체 제조 장치용 표면 처리 부재의 제조 방법.