(57)【要約】  部品は、酸化イットリウムを含む膜を具備する。膜の断面は、第１の箇所と、第２の箇所と、第３の箇所と、を有し、第１ないし第３の箇所が互いに０．５ｍｍ以上離れている。第１の箇所で測定されるビッカース硬さＢ１、第２の箇所で測定されるビッカース硬さＢ２、第３の箇所で測定されるビッカース硬さＢ３、およびビッカース硬さＢ１ないしＢ３の平均値Ａは、それぞれ０．８Ａ≦Ｂ１≦１．２Ａ、０．８Ａ≦Ｂ２≦１．２Ａ、および０．８Ａ≦Ｂ３≦１．２Ａを満足する数である。
2019044850.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
酸化イットリウムを含む膜を具備し、
前記膜の断面は、第１の箇所と、第２の箇所と、第３の箇所と、を有し、前記第１ないし第３の箇所が互いに０．５ｍｍ以上離れており、
前記第１の箇所で測定されるビッカース硬さＢ１、前記第２の箇所で測定されるビッカース硬さＢ２、前記第３の箇所で測定されるビッカース硬さＢ３、および前記ビッカース硬さＢ１ないしＢ３の平均値Ａは、それぞれ
０．８Ａ≦Ｂ１≦１．２Ａ、
０．８Ａ≦Ｂ２≦１．２Ａ、および
０．８Ａ≦Ｂ３≦１．２Ａ
を満足する数である、部品。
【請求項２】
前記平均値Ａが６００以上である、請求項１に記載の部品。
【請求項３】
前記膜は、前記酸化イットリウムの単斜晶を有する、請求項１に記載の部品。
【請求項４】
前記単斜晶の質量割合は、前記膜のＸ線回折パターンにより算出され、６０％以上である、請求項３に記載の部品。
【請求項５】
前記質量割合は、８０％以上である、請求項４に記載の部品。
【請求項６】
前記単斜晶の平均径は、０．０１μｍ以上５μｍ以下である、請求項３に記載の部品。
【請求項７】
前記膜の厚さは、２μｍ以上２００μｍ以下である、請求項１に記載の部品。
【請求項８】
前記膜は、基材に接する第１の面と、前記第１の面に対向する第２の面とを有し、
前記第２の面をレーザ顕微鏡により５０倍で観察することにより得られる観察像において、前記観察像の面積に対する前記第２の面における前記観察像に対応する領域の表面積の比が１００％以上７００％以下である、請求項１に記載の部品。
【請求項９】
前記膜の断面を走査型電子顕微鏡により５０００倍で観察することにより得られる観察像において、単位面積１０μｍ×１０μｍあたりのポアの最大径が０μｍ以上１μｍ以下である、請求項１に記載の部品。
【請求項１０】
前記膜の断面を走査型電子顕微鏡により５０００倍で観察することにより得られる観察像において、単位面積１０μｍ×１０μｍあたりのポアの個数が０個以上３個以下である、請求項１に記載の部品。
【請求項１１】
請求項１に記載の部品を具備する、半導体製造装置。
【請求項１２】
前記半導体製造装置は、プラズマ処理を行うための機構を備え、
前記機構は、前記部品を有する、請求項１１に記載の半導体製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の一態様は、部品および半導体製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
プラズマ処理を行う半導体製造装置を構成する部品の少なくとも一つは、半導体製造装置内でプラズマと接触する。このとき、部品とプラズマとの反応物の生成を抑制するためやプラズマによる部品の腐食を抑制するために部品の基材の表面を保護する酸化物膜を形成することが好ましい。【０００３】
酸化物膜は、例えば溶射法を用いて形成される。溶射法では、酸化物粒子の溶融物を基材の表面に衝突し、急冷凝固させて堆積させることにより酸化物膜を形成する。このため、形成された酸化物膜はポア等の多くの欠陥を有する。酸化物膜の欠陥が多いと酸化物膜がプラズマと反応しやすくなるまたは腐食しやすくなる。【０００４】
欠陥が多い酸化物膜に例えばプラズマ放電により発生した活性ラジカルを照射すると、酸化物膜に由来するパーティクルが発生しやすい。上記パーティクルは、例えば微細配線等の短絡や断線を生じさせ、半導体装置等の製品歩留まりを低下させるとともに、半導体製造装置用部品のクリーニング頻度や交換頻度を増加させ、生産性の低下や成膜コストの増加を引き起こす。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】国際公開第２０１５／１５１８５７号
【特許文献２】国際公開第２０１０／０２７０７３号
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】日本溶射学会  第９７回（２０１３年度春季）全国講演大会講演論文集  Ｐ．２１〜２２
【発明の概要】
【０００７】
本発明の一態様が解決する課題の一つは、半導体製造装置に用いられる部品の耐プラズマ性を向上させることである。
【０００８】
実施形態の部品は、酸化イットリウムを含む膜を具備する。膜の断面は、第１の箇所と、第２の箇所と、第３の箇所と、を有し、第１ないし第３の箇所が互いに０．５ｍｍ以上離れている。第１の箇所で測定されるビッカース硬さＢ１、第２の箇所で測定されるビッカース硬さＢ２、第３の箇所で測定されるビッカース硬さＢ３、およびビッカース硬さＢ１ないしＢ３の平均値Ａは、それぞれ０．８Ａ≦Ｂ１≦１．２Ａ、０．８Ａ≦Ｂ２≦１．２Ａ、および０．８Ａ≦Ｂ３≦１．２Ａを満足する数である。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】部品の構造例を示す断面模式図である。
【図２】酸化イットリウムを含む膜のビッカース硬さＨＶのばらつきの評価方法を説明するための図である。
【図３】ナノインデンタを用いたナノインデンテーション硬さＨＩＴの測定試験の荷重条件を示す図である。
【図４】酸化イットリウムを含む膜のＸ線回折パターンの例を示す図である。
【図５】超音速フリージェット物理気相蒸着装置の構成例を示す模式図である。
【図６】半導体製造装置の構成例を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下図面を参照して、実施形態を説明する。同じ符号が付されているものは同様のものを示す。なお、図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、部分間の大きさの比係数などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。また、同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比係数が異なって表される場合もある。
【００１１】
図１は、部品の構造例を示す断面模式図である。図１に示す部品１は、基材１１の表面に設けられた膜１２を具備する。
【００１２】
基材１１としては、例えばプラズマやラジカルに曝される部材が挙げられる。基材１１の形状は特に限定されず、例えば板状や柱状であってもよい。上記部材としては、例えば半導体製造装置や液晶デバイス製造装置等の部材が挙げられ、具体的には、放電管、ウェハ配置部材、内壁部、デポシールド、インシュレータリング、上部電極、バッフルプレート、フォーカスリング、シールドリング、静電チャックまたはベローズカバー等が挙げられる。
【００１３】
基材１１は、例えばセラミック材料または金属材料を含む。セラミック材料としては、例えば石英、酸化アルミニウム、または窒化アルミニウム等が挙げられる。金属材料としては、例えば銅またはアルミニウム等が挙げられる。
【００１４】
膜１２は、基材１１の保護膜としての機能を有する。膜１２は、基材１１に接する面１２ａと、面１２ａに対向する面１２ｂと、を有する。膜１２の厚さは、例えば２μｍ以上２００μｍ以下、さらには２０μｍ以上２００μｍ以下であることが好ましい。膜１２が薄すぎると耐久性が低下する。膜１２が厚すぎると、応力による膜剥がれが発生しやすい。厚さが２μｍ以上であれば、絶縁性を高めることができる。２μｍ以上２００μｍ以下の厚さを有していれば、半導体製造装置等に部品を使用することができる。
【００１５】
膜１２は、酸化イットリウム（Ｙ２Ｏ３）を含む酸化物膜である。膜１２は、酸化イットリウムを主成分とする酸化物膜であることが好ましい。酸化イットリウムを主成分とする酸化物膜は、膜１２の５０質量％以上が酸化イットリウムからなる。また、さらに好ましくは酸化イットリウムのみからなる酸化物膜である。酸化イットリウムを含む酸化物膜は、耐プラズマ性が高いため好ましい。耐プラズマ性とは、例えばプラズマに対する反応のし難さやプラズマによる腐食のし難さ等が挙げられる。
【００１６】
部品１は、必要に応じて基材１１と膜１２との間に下地膜を有してもよい。下地膜は基材１１と膜１２との密着性向上のために設けられる。下地膜を設けた場合、膜１２の厚さは、下地膜の厚さを除いた厚さである。部品１は、下地膜と酸化イットリウム膜の傾斜組成を有する膜を有していてもよい。
【００１７】
部品１の耐プラズマ性を向上させるためには、膜１２のビッカース硬度ＨＶを改善することが好ましい。実施形態の部品では、膜のビッカース硬さＨＶのばらつきを小さくすることにより、高い耐プラズマ性を実現する。
【００１８】
膜１２のビッカース硬さＨＶのばらつきは、例えば以下の方法により評価される。図２は、膜１２のビッカース硬さＨＶのばらつきの評価方法を説明するための図である。まず、膜１２の断面の任意の箇所Ｐ１ないし箇所Ｐ３のそれぞれでビッカース硬さＨＶを測定する。箇所Ｐ１ないし箇所Ｐ３は、例えば膜１２の厚さ方向の中央部ＣＰ上に位置する。箇所Ｐ１ないし箇所Ｐ３は、中央部ＣＰ上において互いに０．５ｍｍ以上離れている。
【００１９】
ビッカース硬さＨＶは、ＪＩＳ−Ｒ−１６１０に準じて測定される。測定の際の圧痕荷重は、５ｇｆＮ（０．０４９Ｎ）以上２５ｇｆＮ（０．２４５Ｎ）以下である。膜１２の断面は、イオンミリング加工を施すことにより１μｍ以下の表面粗さＲａを有する。表面粗さＲａは、例えばＪＩＳ−Ｂ−０６０１−１９９４に準じて測定される。
【００２０】
膜１２が薄すぎて圧痕を形成できない場合、ナノインデンテーション法を用いてナノインデンテーション硬さＨＩＴを測定し、ナノインデンテーション硬さＨＩＴからビッカース硬さＨＶを算出することができる。ナノインデンテーション硬さＨＩＴ（ＧＰａ）は以下の式を用いてビッカース硬さＨＶ（ｋｇｆ／ｍｍ２）に換算される。
ＨＶ＝（７６．２３×ＨＩＴ）＋６．３
【００２１】
ナノインデンテーション硬さＨＩＴは、ナノインデンタ（Ｎａｎｏｉｎｄｅｎｔｅｒ）を用いて測定される。ナノインデンタを用いた測定では、微細な力で試料表面に圧子を押し込み、その際の押し込み深さと押し込み力を測定することにより硬さを求めることができる。ナノインデンタの圧痕は１μｍ程度と小さい。このため微小領域の硬さを測定することができる。ナノインデンテーション硬さＨＩＴは、例えばＨｙｓｉｔｒｏｎ社製のナノインデンタを用い、バーコビッチ型ダイヤモンドの三角錐圧子を用いて測定される。最大荷重は１５００μＮ（マイクロニュートン）であり、５０秒かけて徐々に荷重を上げていく。図３は、ナノインデンタを用いたナノインデンテーション硬さＨＩＴの測定試験の荷重条件を示す図である。このときの押込み深さを測定し、ナノインデンテーション硬さＨＩＴが求められる。
【００２２】
箇所Ｐ１で測定されるビッカース硬さＢ１、箇所Ｐ２で測定されるビッカース硬さＢ２、箇所Ｐ３で測定されるビッカース硬さＢ３、およびビッカース硬さＢ１ないしＢ３の平均値Ａは、それぞれ
０．８Ａ≦Ｂ１≦１．２Ａ、
０．８Ａ≦Ｂ２≦１．２Ａ、および
０．８Ａ≦Ｂ３≦１．２Ａ
を満足する数である。
【００２３】
膜１２が上記式を満足する場合、膜１２はプラズマと反応し難く、プラズマにより腐食し難い。すなわち、膜１２は高い耐プラズマ性を有する。Ａ、Ｂ１、Ｂ２、およびＢ３が前述の式を満たすということは、膜１２のビッカース硬さＨＶのばらつきが小さいことを示している。これは膜１２を構成する酸化イットリウム粒子同士の結合が均質になっていることを示す。膜１２がプラズマに曝されたとき、酸化イットリウム粒子同士の結合が弱いところから腐食が進む。膜１２が部分的に腐食すると、腐食箇所がさらに腐食し易くなる。ビッカース硬さＨＶのばらつきが小さいと、プラズマによる部分的な腐食を抑制できる。このため、Ａ、Ｂ１、Ｂ２、およびＢ３は上記式を満たすことが好ましい。また、ビッカース硬さＨＶのばらつきが小さいということは膜１２中に、ポアなどの欠陥が少ないことも示している。
【００２４】
上記Ａは、６００以上、さらには７００以上であることがより好ましい。Ａが高いほど耐プラズマ性を向上させることができる。
【００２５】
膜１２は、酸化イットリウムの単斜晶を有する。膜１２中の上記単斜晶の質量割合は、６０％（６０質量％）以上、さらには８０％（８０質量％）以上であることが好ましい。酸化イットリウム（Ｙ２Ｏ３）は単斜晶、立方晶、または六方晶の結晶構造を有する。１８００℃付近で立方晶から単斜晶に相変化する。また、２２００℃付近で単斜晶から六方晶に相変化する。単斜晶が６０質量％以上であるということは、膜１２は２２００℃付近までは相変化が起き難い。このため、プラズマを使った半導体素子の製造工程が３００℃以上１０００℃以下の温度で行われるとしても耐プラズマ性に優れた膜１２を実現することができる。化合物半導体を用いた製造工程は、５００〜６００℃程度の高温を必要とする。単斜晶の割合を増やすことにより、５００〜６００℃のプラズマ環境下であっても優れた耐久性を示す。
【００２６】
単斜晶の質量割合は、Ｘ線回折（Ｘ−Ｒａｙ  Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ：ＸＲＤ）分析により膜１２を測定することにより得られるＸ線回折パターンを用いて算出される。図４は、膜１２のＸ線回折パターンの例を示す図である。図４に示すＸ線回折パターンは、単斜晶を示す複数のピークと立方晶を示す複数のピークとを有する。図４では、白抜きのピークが単斜晶のピークを表し、黒のピークが立方晶のピークを表す。単斜晶を示すピークと立方晶を示すピークはＰＤＦカードに基づいて定められる。
【００２７】
ＸＲＤ分析ではターゲットとしてＣｕターゲットを用い、管電圧を４０ｍＶ、管電流を４０ｍＡに設定する。２θ／θ法による回折角２θ＝２０度〜８０度の範囲での定性分析結果から参照強度比（Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ  Ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ  Ｒａｔｉｏ：ＲＩＲ）法を用いて定量分析を行う。単斜晶定量値をＩｍとし、立方晶定量値をＩｃとしたとき、単斜晶の質量割合（％）は、下記式から求められる。
（Ｉｍ／（Ｉｍ＋Ｉｃ））×１００＝単斜晶の質量割合（％）
【００２８】
単斜晶定量値Ｉｍは、個々の単斜晶を示すピークの高さの合計値を示す。また、立方晶定量値Ｉｃは、個々の立方晶を示すピークの高さの合計値を示す。ＩｍおよびＩｃの集計は解析ソフトを使うと効率的である。
【００２９】
ＸＲＤ分析は、集中法または薄膜法で行われる。集中法で行う場合、ピーク検出に影響を与えない材料の基材を使用する。上記基材としては、例えばアモルファス基板が挙げられる。膜１２が薄くて基材の影響を受けるときは、薄膜法で測定してもよい。
【００３０】
面１２ｂをレーザ顕微鏡により５０倍で観察することにより得られる観察像において、上記観察像の視野面積に対する面１２ｂにおける上記観察像に対応する領域の表面積の比（面積比ともいう）は、１００％以上７００％以下、さらには２５０％以上４００％以下であることが好ましい。上記面積比は、レーザ顕微鏡で酸化イットリウム膜表面をスキャンして求められ、例えば面１２ｂの２９８μｍ×２２４μｍの単位面積の領域の表面積を測定し、測定した表面積を観察像の面積（視野面積）で割ることにより求められる。上記面積比が小さくなるほど膜１２とプラズマとの反応性を低くすることができる。上記面積比が大きくなるほどより厚い膜１２を形成することができる。上記面積比が小さい（１００％に近い）ほど面１２ｂが平坦であることを示す。平坦性が高いほど耐プラズマ性は向上する。酸化イットリウムを含む膜１２は、酸化イットリウム粒子を堆積させながら成膜することにより形成される。量産性を考慮すると、上記面積比を１００％にすることは難しい。膜１２のビッカース硬さＨＶのばらつきは抑制されているため、上記面積比が７００％以下、さらには２５０％以上４００％以下であっても、優れた耐久性を示すことができる。
【００３１】
膜１２では、ポア等の欠陥が少ないことが好ましい。例えば、膜１２の断面を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）により５０００倍で観察することにより得られる観察像において、単位面積１０μｍ×１０μｍあたりのポアの最大径は０μｍ以上１μｍ以下であり、単位面積１０μｍ×１０μｍあたりのポアの個数は０個以上３個以下である。膜１２の断面は、イオンミリング加工を施すことにより１μｍ以下の表面粗さＲａを有する。一視野で単位面積１０μｍ×１０μｍを測定できない場合には複数回に分けて観察してもよい。
【００３２】
上記単斜晶の平均径は、０．０１μｍ以上５μｍ以下であることが好ましい。平均径が５μｍを超えると、膜１２中にポアが形成されやすくなる。ポアが形成されると耐プラズマ性の低下の原因になる。平均径が０．０１μｍ未満であると製造工程の管理が煩雑になるおそれがある。このため、単斜晶の平均径は０．０１μｍ以上５μｍ以下、さらには０．０５μｍ以上３μｍ以下であることが好ましい。
【００３３】
平均径は、以下の方法で求められる。膜１２の表面を走査型電子顕微鏡により５０００倍で観察することにより得られる単位面積１００μｍ×１００μｍの観察像において、１００μｍの直線上の結晶の数（線密度）を測定する。このとき、視認可能な粒界により区切られた領域を結晶粒と定義する。一視野で１００μｍの直線を規定できない場合には複数回に分けて観察してもよい。平均粒径は、下記の式により定義される。
結晶の数／１００μｍ＝平均径
【００３４】
次に、実施形態の部品の製造方法例について説明する。実施形態の部品の製造方法例は、基材１１を準備する工程と、酸化イットリウム源を用いた超音速フリージェット物理気相蒸着（Ｓｕｐｅｒｓｏｎｉｃ  Ｆｒｅｅ  Ｊｅｔ  Ｐｈｙｓｉｃａｌ  Ｖａｐｅｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：ＳＦＪ−ＰＶＤ）法により基材１１上に酸化イットリウムを含む膜１２を形成する工程と、を具備する。
【００３５】
図５は、ＳＦＪ−ＰＶＤ装置の構成例を示す模式図である。図５に示すＳＦＪ−ＰＶＤ装置２は、チャンバ２１と、レーザ発振器２２と、ミラー２３と、レンズ２４と、ステージ２５と、チャンバ２６と、ステージ２７と、搬送管（Ｔｒａｎｓｆｅｒ  ｐｉｐｅ）２８と、ノズル２９と、ヒータ３０と、を具備する。
【００３６】
チャンバ２１は、酸化イットリウムを含むターゲット２１１（酸化イットリウム源）を蒸発させてナノ粒子２１２を形成するための空間を有する。チャンバ２１は、石英窓２１ａを有する。石英窓２１ａは、ターゲット２１１にレーザ光２２ａを照射するために設けられる。ターゲット２１１は、粉末、成形体（粉を押し固めて形成されたもの、樹脂バインダを含まない）、または焼結体であってもよい。
【００３７】
チャンバ２１は、例えば排気口を介して真空ポンプに接続される。真空ポンプは、チャンバ２１内を排気して真空雰囲気を形成する。また、チャンバ２１は、マスフローコントローラを介してガス供給源に接続されてもよい。ガス供給源は、必要に応じてチャンバ２１内にヘリウム等の不活性ガスを供給する。
【００３８】
レーザ発振器２２は、レーザ光２２ａを発振する機能を有する。レーザ発振器２２としては、例えばＮｄ：ＹＡＧパルスレーザ発振器、ＣＯ２レーザ発振器、エキシマレーザ発振器等が挙げられる。レーザ発振器２２からのレーザ光２２ａは、ミラー２３で反射し、レンズ２４で集光されながら石英窓２１ａを介してターゲット２１１に照射される。なお、レンズ２４とターゲット２１１との間の距離は、移動機構等により調節可能である。
【００３９】
ステージ２５は、ターゲット２１１を載置するために設けられている。ステージ２５は、ターゲット２１１をＸ軸方向（ＳＦＪ−ＰＶＤ装置２の幅方向）とＸ軸方向およびＺ軸方向（ＳＦＪ−ＰＶＤ装置２の高さ方向）に直交するＹ軸方向（ＳＦＪ−ＰＶＤ装置２の奥行方向）に沿って移動させるための移動機構を有する。なお、ステージ２５がＸ−Ｙ平面上を回転するための回転軸を有していてもよい。
【００４０】
チャンバ２６は、ナノ粒子２１２を基材１１の表面に堆積させることにより基材１１上に膜１２を形成するための空間を有する。チャンバ２６は、例えば排気口２６ａを介して真空ポンプに接続される。真空ポンプは、チャンバ２６内を排気して真空雰囲気を形成する。
【００４１】
ステージ２７は、基材１１を載置するために設けられている。ステージ２７は、基材１１をＸ軸方向、Ｙ軸方向、およびＸ軸方向およびＹ軸方向に直交するＺ軸方向に沿って移動させるための移動機構を有する。これにより、基材１１とノズル２９との間隔を調整することができる。なお、ステージ２７は、Ｘ−Ｙ平面上を回転するための回転軸を有していてもよい。
【００４２】
上記移動機構は、制御装置等により制御される。制御装置は、例えばプロセッサ等を用いたハードウェアを用いて構成される。なお、動作を動作プログラムとしてメモリ等のコンピュータ読み取りが可能な記録媒体に保存しておき、ハードウェアにより記録媒体に記憶された動作プログラムを適宜読み出すことで各動作を実行してもよい。また、回転軸は、移動機構と同様に制御装置により制御される。
【００４３】
搬送管２８は、チャンバ２１とチャンバ２６とを接続する。搬送管２８の内部では、チャンバ２１内の圧力とチャンバ２６内の圧力との差によりガス流が発生する。ガス流は、チャンバ２１内で生成されたナノ粒子２１２と、ガス雰囲気とを含む。これによりナノ粒子２１２は、チャンバ２１から搬送管２８を介してチャンバ２６に移動する。
【００４４】
ノズル２９は、搬送管２８におけるチャンバ２６側の先端に設けられる。ノズル２９は、ヒータ３０により加熱される。ノズル２９は、上記ガス流を超音速まで加速させ、基材１１上にナノ粒子２１２を噴出して堆積させる。これにより、基材１１上に膜１２を形成することができる。
【００４５】
膜１２のビッカース硬さＨＶのばらつきを低減するためには例えば以下の製造条件を満たすことが好ましい。ターゲット２１１の純度は、３Ｎ以上（９９．９質量％以上）、さらには４Ｎ以上（９９．９９質量％以上）であることが好ましい。レーザ発振器２２のレーザ出力は０．３Ｗ以上、さらには１．０Ｗ以上４．０Ｗ以下であることが好ましい。チャンバ２１内の圧力は、１０ｋＰａ以上１００ｋＰａ以下、さらには２０ｋＰａ以上９０ｋＰａ以下であることが好ましい。ステージ２７の走査速度は、０．１ｍｍ／ｓｅｃ以上５ｍｍ／ｓｅｃ以下、さらには０．１ｍｍ／ｓｅｃ以上１．２ｍｍ／ｓｅｃであることが好ましい。基材１１とノズル２９との距離Ｄは、１ｍｍ以上１５ｍｍ以下、さらには２ｍｍ以上１０ｍｍ以下であることが好ましい。
【００４６】
ＳＦＪ−ＰＶＤ法は、昇華により微細な一次粒子、二次粒子を基材１１上に堆積させることができる。また、レーザ出力を制御することにより、一次粒子径を制御することができる。さらに、チャンバ２１内の圧力および基材１１とノズル２９との距離Ｄを制御することにより、二次粒子径および相変態を制御することができる。例えば酸化イットリウムのターゲットは、立方晶であり、成膜する際の運動エネルギーによって単斜晶に相変態する。単斜晶に相変態させることにより、膜１２のビッカース硬さのばらつきを低減し、密度を高めることができる。加えて、ステージ２７の走査速度を制御することにより、微細な粒子を均一に堆積することができる。
【００４７】
次に、実施形態の部品を具備する半導体製造装置の例について説明する。実施形態の半導体製造装置の例は、チャンバと、チャンバ内に設けられ、基材を載置する支持体と、チャンバ内でプラズマを発生させてプラズマ処理を行うための機構と、を具備する。上記機構は、実施形態の部品を有する。
【００４８】
プラズマ処理としては、反応性イオンエッチング（Ｒｅａｃｔｉｖｅ  Ｉｏｎ  Ｅｔｃｈｉｎｇ：ＲＩＥ）、プラズマ化学気相蒸着（Ｐｌａｓｍａ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：ＰＣＶＤ）、原子層堆積（Ａｔｏｍｉｃ  Ｌａｙｅｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：ＡＬＤ）、物理気相蒸着（Ｐｈｙｓｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：ＰＶＤ）、スパッタリング、またはプラズマエッチング等が挙げられる。
【００４９】
実施形態の部品は、特に部品の設置環境下の温度（例えば基板温度）が５００℃以上６００℃以下でのプラズマ処理を行う半導体製造装置に好適である。また、実施形態の部品は、フッ素イオンや塩素イオン等のハロゲンイオンを含む雰囲気下でのプラズマ処理を行う半導体製造装置に好適である。さらに、実施形態の部品は、ラジカルを用いたプラズマ処理を行う半導体製造装置に好適である。
【００５０】
図６は、半導体製造装置としてドライエッチング装置の構成例を示す模式図である。図６に示す半導体製造装置は、処理室４０と、放電管４１と、試料台４４と、導波管４６と、放電管４１に磁界を発生させるソレノイドコイル４７と、導波管４６の端部に設けられ、マイクロ波を発生させるマグネトロン４８と、を具備する。
【００５１】
処理室４０は、プラズマ処理を行うための空間と、エッチングガスを導入するためのガス供給口４２と、真空排気口４３と、を有する。真空排気口４３は、例えば真空ポンプに接続される。真空ポンプは、処理室４０内を排気して真空雰囲気を形成する。
【００５２】
放電管４１は、処理室４０の上部に設けられている。放電管４１は、例えば石英等により形成される。実施形態の部品は、例えば放電管４１に用いられる。放電管４１が基材であるとき、実施形態の部品における膜１２は、放電管４１の内面に設けられている。放電管４１の外側には導波管４６が設けられている。
【００５３】
試料台４４は、処理室４０の内部に設けられている。試料台４４は高周波電源４５に接続され、高周波電力を受けることができる。
【００５４】
図６に示す半導体製造装置では、ガス供給口４２から処理室４０の内部にエッチングガスを導入し、処理室４０の内部を減圧排気する。導波管４６によりマグネトロン４８からのマイクロ波を放電管４１の内部に導入してソレノイドコイル４７によって磁界を形成する。マイクロ波の電界とソレノイドコイル４７により磁界との相互作用によって放電管４１の内部のエッチングガスをプラズマ化する。さらに高周波電源４５により試料台４４に高周波電力を印加してバイアス電圧を発生させて、プラズマ中のイオンをウェハ４９側に引き込み、異方性エッチングを行う。
【００５５】
実施形態の部品は、高い耐プラズマ性を有する。よって、半導体製造装置に用いる場合にパーティクルの発生を低減することができる。また、放電管４１の表面の露出を抑制することができるため、当該表面の一部の剥離によるパーティクルの発生を低減することができる。
【実施例】
【００５６】
（実施例１〜７、比較例１）
ＳＦＪ−ＰＶＤ装置を用いて基材上に酸化イットリウム膜を成膜して実施例１ないし実施例７の部品を作製した。イットリウム化合物源は純度９９．９％（３Ｎ）の酸化イットリウム粉末からなる成形体を用いた。また、溶射法により基材上に酸化イットリウム膜を成膜して比較例１の部品を作製した。基材としては、板厚１．５ｍｍのアルミニウム（Ａ５０５２）基板を用いた。基材の表面粗さＲａは１μｍ以下である。また、膜は、縦１０ｍｍ×横１０ｍｍのサイズを有する。各実施例における、酸化イットリウム源およびその純度、レーザ出力、ナノ粒子を生成するためのチャンバ内の圧力、ノズル−基板間距離Ｄ、走査速度、および成膜される膜の厚さを表１に示す。【００５７】
【表１】
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【００５８】
さらに、作製した酸化イットリウム膜の箇所Ｐ１ないしＰ３のビッカース硬さＨＶ（ビッカース硬さＢ１ないしＢ３および平均値Ａ）、上記単斜晶の質量割合、上記面積比、上記ポアの最大径および個数、ならびに上記平均径を算出した。箇所Ｐ１ないしＰ３は、酸化イットリウム膜の厚さ方向の中央部上で互いに０．５ｍｍ離れている。その結果を表２および表３に示す。面積比は、２９８μｍ×２２４μｍの単位面積をレーザ顕微鏡でスキャンして求めた。［レーザ顕微鏡で測定した表面積／単位面積（２９８μｍ×２２４μｍ）］×１００＝面積比（％）により測定した。異なる単位面積を３箇所測定し、その平均値を示した。【００５９】
【表２】
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【００６０】
【表３】
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【００６１】
表２から実施例１ないし実施例６の部品の酸化イットリウム膜は、比較例１の部品の酸化イットリウム膜よりもビッカース硬さＨＶのばらつきが低いことがわかる。また、表３から実施例１ないし実施例６の部品の酸化イットリウム膜は、比較例１の部品の酸化イットリウム膜よりも膜中の単斜晶の質量割合が多く、平均粒径が小さく、ポアの最大径が小さく、ポアの個数が少ないことがわかる。【００６２】
次に、実施例１〜６および比較例１の部品の耐プラズマ性を評価した。化合物半導体を製造するためのプラズマエッチングする工程を使って行った。Ｓｉ基板を使った化合物半導体の製造工程とした。評価は、プラズマエッチングに用いられるフッ素系ガスを部品に接触させて重量減少量、パーティクルの発生個数を測定することにより行った。基材温度を表４に示す。重量減少量は、２０時間のプラズマエッチング後の重量減少量である。Ｓｉ基板上のパーティクルの発生個数は、０．１μｍ未満の径を有するパーティクルと０．１μｍ以上の径を有するパーティクルとに分けて示す。パーティクルの発生個数はＳｉ基板上の単位面積１ｃｍ２あたりの発生個数とする。結果を表４に示す。【００６３】
【表４】
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【００６４】
表４から実施例１ないし実施例７の部品の酸化イットリウム膜は、比較例１の部品の酸化イットリウム膜よりも重量減少量およびパーティクルが少ないことがわかる。このことから実施例１ないし実施例７の部品の酸化イットリウム膜は、比較例１の部品の酸化イットリウム膜よりも耐プラズマ性が高いことがわかる。【００６５】
以上、本発明のいくつかの実施形態を例示したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更などを行うことができる。これら実施形態やその変形例は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。また、前述の各実施形態は、相互に組み合わせて実施することができる。
【符号の説明】
【００６６】
１…部品、２…ＳＦＪ−ＰＶＤ装置、１１…基材、１２…膜、１２ａ…面、１２ｂ…面、２１…チャンバ、２１ａ…石英窓、２２…レーザ発振器、２２ａ…レーザ光、２３…ミラー、２４…レンズ、２５…ステージ、２６…チャンバ、２７…ステージ、２８…搬送管、２９…ノズル、３０…ヒータ、４０…処理室、４１…放電管、４２…ガス供給口、４３…真空排気口、４４…試料台、４５…高周波電源、４６…導波管、４７…ソレノイドコイル、４８…マグネトロン、４９…ウェハ、２１１…ターゲット、２１２…ナノ粒子。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【国際調査報告】
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