(57)【要約】      （修正有）【課題】基板プロセスチャンバで腐食性ガスに暴露されるアルミニウムコンポーネントで、改良された耐食性を呈し、かつアルミニウム粒子の侵食および剥がれ落ちに耐久性を有するアルミニウムコンポーネントを提供する。【解決手段】アルミニウムコンポーネントは、アルミニウム本体と、該アルミニウム本体上に形成された陽極酸化アルミニウム層１２０と、該陽極酸化アルミニウム層１２０上に酸化アルミニウム層１３２から成るスパッタ層と、を備える。【選択図】図２Ｃ
2006241589.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板プロセスチャンバ用の耐食アルミニウムコンポーネントであって、
（ａ）アルミニウム本体と、
（ｂ）前記アルミニウム本体上に形成された陽極酸化アルミニウム層と、
（ｃ）酸化アルミニウムを備える、前記陽極酸化アルミニウム層上のスパッタ層と、を備える、アルミニウムコンポーネント。
【請求項２】
前記陽極酸化アルミニウム層が約１５〜約３５μｍの厚さを備える、請求項１に記載のアルミニウムコンポーネント。
【請求項３】
前記アルミニウムコンポーネントがアルミニウム−マグネシウム−シリコン合金を備えており、前記スパッタ層が約２〜約５μｍの厚さを備える、請求項１に記載のアルミニウムコンポーネント。
【請求項４】
前記アルミニウムコンポーネントが、移動性および非移動性不純物の濃度が具体的な範囲内にあるようにコントロールされたアルミニウム合金を備えており、前記第２のスパッタ層が約１〜約２μｍの厚さを備える、請求項１に記載のアルミニウムコンポーネント。
【請求項５】
アルミニウムコンポーネントの表面上に耐食コーティングを提供するための方法であって、
（ａ）陽極酸化アルミニウム層を形成するために前記アルミニウムコンポーネントの前記表面を陽極化するステップと、
（ｂ）前記陽極酸化アルミニウム層および前記スパッタ層が前記アルミニウムコンポーネントを腐食性ガスから保護することができるように、前記陽極酸化アルミニウム層上にスパッタ層をスパッタリングコーティングするステップと、
を備える方法。
【請求項６】
前記スパッタ層をスパッタリングコーティングするステップが、
（i）アルミニウムを備えるターゲットに面するプロセスゾーンに、前記アルミニウムコンポーネントの前記陽極表面を置く工程と、
（ii）アルゴンを備えるスパッタリングガスと酸素含有ガスとを前記プロセスゾーンに導入する工程と、
（iii）電圧をアルミニウムターゲットに印加する工程と、
（iv）前記スパッタリングガスを前記プロセスゾーンから排気する工程と、
を備える、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記陽極アルミニウム層が約１５〜約３５μｍの厚さを備える、請求項５に記載の方法。
【請求項８】
前記アルミニウムコンポーネントがアルミニウム−マグネシウム−シリコン合金を備えており、前記スパッタ層が約２〜約５μｍの厚さを備える、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記アルミニウムコンポーネントが、移動性および非移動性不純物の濃度が具体的な範囲内にあるようにコントロールされたアルミニウム合金を備えており、前記第２のスパッタ層が約１〜約２μｍの厚さを備える、請求項７に記載の方法。
【請求項１０】
前記アルミニウム合金が、約３．５〜約４．０重量％のマグネシウム濃度と、０．０３重量％未満のシリコン濃度と、０．０３重量％未満の鉄濃度と、約０．０２〜約０．０７重量％の銅濃度と、約０．００５〜約０．０１５重量％のマンガン濃度と、約０．０８〜約０．１６重量％の亜鉛濃度と、約０．０２〜約０．０７重量％のクロム濃度と、０．０１重量％未満のチタン濃度とを有する材料を備える、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記アルミニウム合金における他の不純物が各々約０．０３重量％を超えず、また他の不純物の合計が約０．１重量％を超えない、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記アルミニウム合金材料が不純物粒子を備えており、前記不純物粒子の少なくとも９５％が５μｍ未満のサイズを有しており、前記不純物粒子の最大５％が５μｍ〜２０μｍの範囲のサイズを有しており、前記粒子の最大０．１％が２０μｍより大きなサイズを有しており、４０μｍより大きなサイズを有する不純物粒子はない、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
（ａ）の前に前記アルミニウムコンポーネントの前記表面を洗浄し、かつ粗くするステップを備える、請求項５に記載の方法。
【請求項１４】
前記アルミニウムの前記表面を洗浄するステップが、前記アルミニウムコンポーネントの前記表面を有機溶媒、アルカリ溶液、酸性溶液、水、脱イオン水またはこれらの混合物に浸す工程を備える、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記アルミニウムコンポーネントの前記表面を粗くするステップが、前記表面を洗浄する前に前記表面をビーズブラスティングする工程を備える、請求項１３に記載の方法。
【請求項１６】
（ａ）が、
（i）硫酸、クロム酸、シュウ酸、リン酸、水またはこれらの混合物のうちの１つ以上を備える陽極酸性溶液に前記アルミニウムコンポーネントの前記表面を浸す工程と、
（ii）電圧を前記アルミニウムコンポーネントに印加する工程と、
を備える、請求項５に記載の方法。
【請求項１７】
アルミニウムコンポーネントの陽極表面をコーティングするための方法であって、
（ａ）前記アルミニウムコンポーネントの前記陽極表面上に酸化アルミニウム層をスパッタリングコーティングするステップを備える方法。
【請求項１８】
スパッタリングコーティングするステップが、
（i）アルミニウムを備えるターゲットに面するプロセスゾーンに、前記アルミニウムコンポーネントの前記陽極表面を置く工程と、
（ii）アルゴンを備えるスパッタリングガスと酸素含有ガスとを前記プロセスゾーンに導入する工程と、
（iii）電圧をアルミニウムターゲットに印加する工程と、
（iv）前記スパッタリングガスを前記プロセスゾーンから排気させる工程と、を備える、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記アルミニウムコンポーネントがアルミニウム−マグネシウム−シリコン合金を備えており、前記スパッタ層が約２〜約５μｍの厚さを備える、請求項１７に記載の方法。
【請求項２０】
前記アルミニウムコンポーネントが、移動性および非移動性不純物の濃度が具体的な範囲内にあるようにコントロールされたアルミニウム合金を備えており、前記第２のスパッタ層が約１〜約２μｍの厚さを備える、請求項１７に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【背景】
【０００１】
本発明は、基板プロセスチャンバ用のアルミニウムコンポーネントおよびその製造方法に関する。
【０００２】
基板プロセスチャンバでの基板の処理において、集積回路およびディスプレイの製造のように、基板は一般的に、例えば基板上に材料をエッチングまたは堆積させることができる付勢ガスに暴露される。エネルギが付与されたガスはまた、チャンバの表面を洗浄するために提供可能である。しかしながら、付勢ガスはしばしば、チャンバのエンクロージャ壁などのチャンバのコンポーネントを腐食させる可能性がある腐食性ハロゲン含有ガスおよび他の付勢種を備えていることがある。例えば、アルミニウムで作られたチャンバコンポーネントは付勢ハロゲン含有ガスと化学反応して、ＡｌＣｌ３やＡｌＦ３を形成することによって、コンポーネントを腐食させることがある。コンポーネントの腐食された部分は剥がれ落ちて、基板を汚染する可能性があり、このことは基板歩留まりを下げる。したがって、腐食されたコンポーネントはしばしば置き換えられるか、チャンバから除去されて洗浄されなければならず、望ましくないチャンバのダウンタイムにつながる。
【０００３】
チャンバコンポーネントの耐食性は、付勢ガスに暴露される表面などの、腐食の影響を受けやすいコンポーネントの表面上に耐食材料のコーティングを形成することによって改良可能である。例えば、酸化アルミニウムのコーティングが、電解セルでアルミニウムコンポーネントを陽極化することによってアルミニウムコンポーネントの表面に形成可能である。しかしながら、陽極酸化アルミニウムコーティングはしばしば、孔隙（pores）、ひび（cracks）、くぼみ（indentures）、および下地アルミニウムコンポーネントを保護するという陽極アルミニウムコーティングの能力を制限する他の貫通特徴部などの表面特徴部を含有する。例えば、保護コーティングを介して延びる表面特徴部によって腐食性ガスはコーティングを貫通して、下地コンポーネント材料を腐食させる可能性があり、これによってコーティングがコンポーネントから剥がれ落ちることになる。これによって、コーティング自体が、チャンバとここで処理中の基板とを汚染する可能性がある。
【０００４】
陽極酸化アルミニウム層の性能は、表面の傷（scars）やへこみ（dents）からアルミニウム機器を保護するために、可溶性ポリマーや有機流体などの保護材料で陽極層をコーティングすることによって改良可能である。しかしながら、このプロセスは、保護層を硬化、乾燥またはシールする追加プロセスステップを必要とする。このような追加ステップはまた、機器を製造するコストおよび時間を増大させる。
【０００５】
下地アルミニウム構造にある不純物がコンポーネントの暴露表面に拡散することを削減または防止することもまた望ましい。アルミニウム合金、例えば６０６１アルミニウム合金はしばしば、クロム、鉄またはマンガンなどの不純物、また時にはカルシウム、カリウムまたはマグネシウムの微量元素を含有する。アルミニウムコンポーネントの原材料がプロセスチャンバでプラズマ環境に暴露されると、チャンバ内の低真空圧力ならびにプラズマの温度上昇は、アルミニウムコンポーネントの暴露表面への不純物の転移を引き起こす可能性がある。その結果として生じる、より高い不純物の表面濃度は望ましくなく、基板の汚染につながりうる。
【０００６】
チャンバコンポーネントを保護するための別の手段は、高純度のアルミニウム−マグネシウム合金を利用してチャンバコンポーネント自体を形成することである。コンポーネントの表面が陽極化されてから、ハロゲン含有種に暴露される。ハロゲンは酸化アルミニウム層を介して拡散し、酸化アルミニウム層の直下に保護ハロゲン化マグネシウム層を形成する。ハロゲン化マグネシウム層は機器の表面耐食となり、また酸化アルミニウム層は下地ハロゲン化マグネシウム層を保護する。このアプローチは良好な耐食性を提供する一方で、アルミニウム−マグネシウム合金は製作が困難なためコストがかかることがある。
【０００７】
したがって、改良された耐食性を付勢ガスに呈するアルミニウムコンポーネントの必要性がある。改良された耐食性を呈し、かつアルミニウム粒子の侵食および剥がれ落ちにそれほど影響を受けない酸化アルミニウムコーティングを有するアルミニウムコンポーネントが必要である。低レベルの表面不純物濃度を有するアルミニウムコンポーネントが更に必要である。
【概要】
【０００８】
アルミニウムコンポーネントの表面上に耐食コーティングを提供する方法は、該アルミニウムコンポーネントの該表面を陽極化して、陽極酸化アルミニウム層を形成し、かつ該陽極酸化アルミニウム層上に層をスパッタリングコーティングするステップを備える。一変形例において、該アルミニウムコンポーネントの該表面をコーティングする方法の一部が、アルミニウムコンポーネントの陽極表面をコーティングするために使用可能である。
【０００９】
該コーティングされたアルミニウムコンポーネントは基板プロセスチャンバで使用可能であり、またアルミニウム本体と、該アルミニウム本体上に形成された陽極酸化アルミニウム層と、該陽極酸化アルミニウム層上には、酸化アルミニウムを備えるスパッタ層とを備える。
【００１０】
本発明のこれらの特徴、態様および利点は、発明の例を図示している以下の説明、添付の請求項および付随する図面に関してより良好に理解されるであろう。しかしながら、特徴の各々は、特定の図面の文脈においてだけではなく一般に本発明で使用可能であり、また発明はこれらの特徴の組み合わせを含むことが理解されるべきである。
【説明】
【００１１】
化学気相堆積法やエッチングなどの半導体基板製作プロセスに使用される例示的な従来のプロセスチャンバ２０が図１に図示されている。概して、プロセスチャンバ２０は、プロセスゾーン４０を取り囲む天井２８と、側壁３２と、底壁３６とを含むエンクロージャ壁２４を備える。チャンバ２０はまた、プロセスゾーン４０を中心にエンクロージャ壁２４の少なくとも一部を裏打ちするライナー４４を備えてもよい。プロセスガスは、プロセスガス源５２およびガスディストリビューター５６を含むガスサプライ４８を介してチャンバ２０に導入される。ガスディストリビューター５６は、１つ以上のガス流バルブ６４を有する１つ以上の導管６０と、基板２６を受け取るための基板受け取り表面１０２を有する基板サポート１００の周辺の１つ以上のガス入り口６８とを備えてもよい。あるいはまた、ガスディストリビューターは、天井２８からプロセスゾーン４０にプロセスガスを分布させるシャワーヘッドガスディストリビューター（図示せず）を備えてもよい。使用済みプロセスガスおよびエッチャント副生成物は、プロセスゾーン４０から使用済みプロセスガスを受け取るポンピングチャネル７６と、チャンバ２０におけるプロセスガスの圧力をコントロールするためのスロットルバルブ８０と、１つ以上の排気ポンプ８４とを含んでもよい排気装置７２を介してチャンバ２０から排気される。
【００１２】
例えばエンクロージャ壁２４と、ライナー４４と、基板サポート１００と、ガスサプライ４８と、ガスエナジャイザー９２と、ガス排気装置７２と、基板トランスポート９６のうちの１つ以上の少なくとも一部を含むチャンバコンポーネント２２は一般的に、腐食性ハロゲン含有種に暴露される。チャンバコンポーネントをプラズマ洗浄するために一般的に使用されるガス混合物は特に腐食性である。
【００１３】
あるチャンバコンポーネント２２は、プロセスチャンバ２０のコンポーネント２２の機能に必要とされる形状にアルミニウムまたはアルミニウム合金を形作ることによって、アルミニウム材料から製作される。例えば、アルミニウムコンポーネント２２は、平面部分、曲線部分、出っ張り、フランジ、ホール、および他の幾何学的配列を有する形状を備えることができる。コンポーネント２２は、鍛造、機械加工、成形、押し出し、あるいはこれらまたは他の製造プロセスの組み合わせを含む多数のプロセスによって形成可能である。コンポーネント２２のアルミニウムまたはアルミニウム合金は、コンポーネント２２の製造的かつ機能的要件にしたがって選択される。例えば、コンポーネント２２の形状およびサイズは、アルミニウムまたはアルミニウム合金の所望の材料特性を判断可能である。
【００１４】
一変形例において、コンポーネント２２のアルミニウムまたはアルミニウム合金は、ＬＰ（商標）アルミニウム合金と称されるアルミニウム合金であり、これはカリフォルニア州、サンタモニカにあるアプライドマテリアルズ社に譲渡された、Ｌｉｎ氏らへの米国特許出願第２００３／０１５０５３０号に説明されているアルミニウム合金である。ＬＰ（商標）はアプライドマテリアルズ社の商標である。ＬＰ（商標）アルミニウム合金は、より高品質の陽極アルミニウムコーティングにつながるために好都合なものでありうる。ＬＰ（商標）アルミニウム合金において、移動性および非移動性不純物の濃度は具体的な範囲内にあるようにコントロールされる。特に、このような合金は以下の組成物を重量％で有するべきである：約３．５％〜約４．０％のマグネシウム濃度、０．０３％未満のシリコン濃度、０．０３％未満の鉄濃度、約０．０２％〜約０．０７％の銅濃度、約０．００５％〜約０．０１５％のマンガン濃度、約０．０８％〜約０．１６％の亜鉛濃度、約０．０２％〜約０．０７％のクロム濃度、および０．０１％未満のチタン濃度であり、他の単一の不純物は各々約０．０３％を超えず、また他の全不純物は約０．１％を超えない。
【００１５】
加えて、ＬＰ（商標）アルミニウム合金は、移動性不純物から形成された微粒子に関して特定の仕様を満たすために必要とされる。不純物化合物の粒子状集塊のうち、全粒子の少なくとも９５％は５μｍ未満のサイズでなければならない。粒子の５％は５μｍ〜２０μｍに及ぶサイズであってもよい。最終的に、粒子の最大０．１％は２０μｍより大きくてもよく、４０μｍより大きな粒子はない。
【００１６】
別の変形例において、コンポーネント２２のアルミニウムまたはアルミニウム合金は、例えば６０６１アルミニウム合金などのアルミニウム−マグネシウム−シリコン合金であってもよく、これは普通の、容易に入手可能な材料であるために好都合でありうる。さらに他の形態において、コンポーネント２２のアルミニウムまたはアルミニウム合金は、５０００シリーズ（５ｘｘｘ）アルミニウム合金（例えば５００５、５０５０、５０５２、５０８３、５０８６、５１４４、５１４４、５３５７、５４４７、５４５４、５４５６または５４５７アルミニウム合金）などのアルミニウム−マグネシウム合金であってもよい。
【００１７】
チャンバ２０の腐食環境に暴露されると、アルミニウムコンポーネント２２は、コンポーネント２２の表面から剥がれ落ちたり、これに間隙を作成したりすることがある化合物を生成する、塩素、フッ素および臭素などのハロゲン類との反応に影響を受けやすい。このことによってコンポーネント２２は侵食し、またチャンバ２０の粒子状汚染の源となる。
【００１８】
一変形例において、コンポーネント２２は保護されて、チャンバ２０の汚染はコンポーネント２２の表面に保護コーティングを形成することによって最小限にされる。図２Ａ〜図２Ｃは、製作中のアルミニウムコンポーネント２２の断面側面図を図示しており、図３は、アルミニウムコンポーネント２２上に保護コーティングを形成するプロセスを図示するフローチャートである。図２Ａ〜図２Ｃおよび図３を参照すると、保護コーティングを受け取るコンポーネント２２の表面１１６は保護コーティングを受け取るように処置されてもよい（ステップ３００）。コーティングを形成する前の表面１１６の処置は、製作のスピードおよび簡単さと、最終的な保護コーティングの品質とに寄与することがある。
【００１９】
一変形例において、コンポーネント２２の表面１１６の処置は、表面１１６にビーズ粒子を推進するビーズブラスティングプロセスを実行することによって表面１１６を粗くするステップを含む。ビーズブラスティングプロセスは、アルミニウムコンポーネント２２の表面１１６の適切な表面粗さおよび他の特色を形成する。例えば、ビーズブラスティングは、コンポーネント表面１１６の特徴の過度に鋭いエッジおよびコーナーを侵食することによって、潜在的なストレスを導く特徴を下地層に供することのない表面１１６を生成することができる。ビーズブラスティングプロセスはまた、表面１１６に対する材料の接着を改良するために、コンポーネント表面１１６の部分をテクスチャ化することができる。例えば、堆積された材料は、完全に平滑な表面と比較して、コントロールされたテクスチャを具備する表面により良好に接着する。
【００２０】
ビーズブラスティングプロセスにおいて、硬質ビーズ粒子のストリームが、ビーズ粒子を侵食させ、かつ表面１１６から材料を除去するのに十分高い圧力に加圧されるガスによってコンポーネント２２の表面１１６に向かって推進される。例えば、適切な圧力は約２０ｐｓｉ〜約１１０ｐｓｉであってもよい。ビーズ粒子は望ましくは、表面１１６よりも高い硬度を有する材料を備える。例えば、グリット粒子は、酸化アルミニウム、ガーネット、酸化シリコン、シリコンカーバイド、ガラス、シリカ、硬質プラスチックまたはこれらの混合物を備えることができる。ビーズ粒子のサイズはまた、表面１１６へのビーズブラスティングプロセスによって作成された特徴のサイズに影響を与えるように選択可能である。例えば、ビーズ粒子は約１００〜約２００のメッシュサイズを有することができる。コンポーネント表面１１６に対するビーズ粒子の入射角度および、ビーズ粒子のソースからコンポーネント２２までビーズ粒子が進んだスタンドオフ距離はまた、表面１１６の所望の粗さを提供するように選択可能である。例えば、コンポーネント表面１１６に対するビーズ粒子の入射角度は約３０°〜約６０°であってもよく、またスタンドオフ距離は約７ｃｍ〜約３２ｃｍであってもよい。一変形例において、コンポーネント２２の表面１１６は、例えば約１００マイクロインチ〜約２００マイクロインチの粗さ平均を有するように粗くされる。
【００２１】
コンポーネント２２の表面１１６の処置はまた、表面１１６を洗浄して、不純物を除去しかつ粒子を解き放つステップを含んでもよい。洗浄プロセスはまた、鍛造や機械加工プロセスによるオイルや冷却剤、あるいは砂または成形プロセスからの他の材料などの、コンポーネント２２の製作から残ることがある化学物質や材料を除去可能である。洗浄プロセスはまたコンポーネント２２の表面１１６を化学的に研磨してもよい。例えば、洗浄プロセスは外部の材料層をコンポーネント２２から除去可能である。このことは、コンポーネント２２の表面上に形成されていた可能性のある望ましくない酸化物および他の材料を除去することがある。一変形例において、コンポーネント２２の表面１１６は、酸性溶液、有機溶媒、アルカリ溶液、水、脱イオン水またはこれらの混合物を備える溶液に含浸される。例えば、酸性溶液はシュウ酸、リン酸、硝酸、硫酸またはこれらの混合物を備えてもよい。有機溶媒はアセトン、イソプロピルアルコールまたはこれらの混合物を備えてもよい。アルカリ溶液は水酸化ナトリウム、水酸化カリウムまたはこれらの混合物を備えてもよい。加えて、表面は、異なる組成物および濃度を備える複数の異なる溶液に含浸されてもよい。
【００２２】
例えば、一変形例において、コンポーネント２２の表面１１６は、（i）有機溶媒を備える溶液に表面１１６を含浸すること、（ii）表面１１６を水でリンスすること、（iii）酸を備える溶液に表面１１６を含浸すること、および（iv）表面１１６を脱イオン水でリンスすることによって洗浄されてもよい。ステップ（iii）において、溶液は、例えば約１５℃〜約９０度の温度で約５〜約５０重量％の硫酸を備えてもよく、また表面１１６は約１分〜約３０分間含浸されてもよい。別の実施例において、コンポーネント２２の表面１１６は、（i）硝酸を備える溶液に表面１１６を含浸すること、（ii）表面１１６を脱イオン水でリンスすること、（iii）水酸化ナトリウムを備える溶液に表面１１６を含浸すること、（iv）表面１１６を脱イオン水でリンスすること、（v）アセトンを備える溶液に表面１１６を浸すこと、および（vi）イソプロピルアルコールを備える溶液に表面１１６を含浸することによって洗浄されてもよい。また、超音波処理などの他の洗浄方法も使用可能である。
【００２３】
アルミニウムコンポーネント２２の表面１１６が処置された後、表面１１６は、図２Ｂに図示されるように、陽極酸化アルミニウム層１２０を作成するために陽極化される（ステップ３０２）。陽極化プロセスの一変形例において、コンポーネント２２は、例えば図４に示されるように、電解セル１４８において陽極１５０の役割をする。図２Ｂおよび図４を参照すると、電解セル１４８は陽極溶液１６４を保持するタンク１６８と、電圧源１５２とコンポーネント２２とを備える。コンポーネント２２は電圧源１５２の正端子１５６に接続され、また電圧源１５２の負端子１６０に接続されたタンク１６８は陰極１５４の役割をする。コンポーネント２２の表面１１６は、例えばイオン含有酸素を有する水成電解質を備える陽極溶液１６４に含浸される。電圧源１５２から陰極１５４および陽極１５０へのバイアス電圧の印加はコンポーネント２２の表面１１６上に正電荷を築き上げ、溶液中の負帯電された電解種を表面１１６に引き付ける。負帯電種中の酸素はコンポーネントの表面１１６のアルミニウムと結びついて、第１の陽極酸化アルミニウム層１２０を形成する。
【００２４】
陽極溶液１６４の濃度および組成、電圧源１５２によって供給された電圧および電流、またプロセスが行われる温度などの陽極化条件は、所望の厚さおよび構造的特性を有する陽極酸化アルミニウム層１２０を提供するように選択されてもよい。適切な陽極溶液１６４は、例えば硫酸、クロム酸、シュウ酸、リン酸、水またはこれらの混合物を備えることが可能である。異なる陽極溶液組成および他の電解液などの他の適切な陽極化条件も使用可能である。例えば、一変形例において、アルミニウムコンポーネント２２は、１５重量％の硫酸と、１重量％のクロム酸と水とを備える陽極溶液１６４において陽極化される。アルミニウムコンポーネント２２は約１５℃〜約４０度の温度で約１分〜約３０分間陽極化される。陰極１５４および陽極１５０間に印加された電圧は約１０Ｖ〜約１００Ｖであり、電流は約０．５ａｍｐｓ〜約５ａｍｐｓに制限される。
【００２５】
陽極酸化アルミニウム層１２０の表面１２４は、概して、欠陥、ひび、亀裂、孔隙、およびその他の平面性からのずれなどの表面特徴部１２８を有する。これらの表面特徴部１２８は、普通、陽極酸化アルミニウム層の表面上に見られる。表面特徴部１２８は、陽極化プロセスによって作成された層に固有であり、また下地アルミニウムコンポーネント２２およびその表面１１６上の不純物などの他の原因によってもたらされる。しかしながら、表面特徴部１２８の態様は、陽極酸化アルミニウム層１２０が下地アルミニウムコンポーネント２２を提供することができるという保護に関しては望ましくない。例えば、陽極酸化アルミニウム層１２０に延びる表面特徴部１２８によって、基板２６の処理中にプロセスチャンバ２０にあるガスおよびプラズマなどの侵食剤は酸化アルミニウム層１２０の内側にアクセスし、したがって下地アルミニウムコンポーネント２２を保護している層１２０の厚さを削減することがある。
【００２６】
表面特徴部１２８の望ましくない効果を削減または排除するために、別の酸化アルミニウム層１３２が、物理気相堆積法（ＰＶＤ）やスパッタリングプロセスを使用して陽極酸化アルミニウム層１２０上に形成される（ステップ３０４）。スパッタ酸化アルミニウム層１３２は、図２Ｃに図示されるように表面特徴部１２８をふさいで除去し、コンポーネントの暴露表面上にシーリング剤層を形成する。
【００２７】
第２の酸化アルミニウム層１３２を堆積させるのに適した例示的プロセスチャンバが図５に図示される。プロセスチャンバ５０６は物理気相堆積つまりＰＶＤチャンバとも呼ばれるスパッタリング堆積チャンバを備えており、これは、タンタル、窒化タンタル、チタン、窒化チタン、銅、タングステン、窒化タングステンおよびアルミニウムのうちの１つ以上などの材料を、基板５０４上にスパッタリング堆積させることができる。ここで、基板５０４は陽極酸化アルミニウム層１２０を具備するアルミニウムコンポーネント２２である。チャンバ５０６は、プロセスゾーン５０９を取り囲みかつ側壁５６４と底壁５６６と天井５６８とを含むエンクロージャ壁５１８を備える。他のチャンバ壁は、スパッタリング環境からエンクロージャ壁５１８を遮断する１つ以上のシールド５２０を含むことができる。
【００２８】
チャンバ５０６は、基板５０４をスパッタリング堆積チャンバ５０６においてサポートするための基板サポート５１４を備える。基板サポート５１４は電気的に浮遊していてもよく、あるいはＲＦ電源などの電源５７２によってバイアスされる電極５７０を備えてもよい。基板サポート５１４はまた、基板５０４がない場合にサポート５１４の上部表面５３４を保護することができる可動シャッターディスク５３３を備えることができる。動作において、基板５０４はチャンバ５０６の側壁５６４における基板ローディング入口（図示せず）を介してチャンバ１０６に導入され、サポート５１４上に置かれる。サポート５１４はサポートリフトベローズによって持ち上げられたり下げられたりすることができ、リフトフィンガアセンブリ（図示せず）は、チャンバ５０６に対する基板５０４のトランスポート中にサポート上５１４上に基板５０４を持ち上げたり下げたりするために使用可能である。
【００２９】
スパッタリングガスなどのプロセスガスが、各々が質量流コントローラなどのガス流コントロールバルブ５７８を有する導管５７６を供与して設定流量のガスを流す１つ以上のガス源５７４を備えるプロセスガスサプライを含むガス送出システム５１２を介してチャンバ５０６に導入される。導管５７６は、ガスが混合されて所望のプロセスガス組成を形成する混合マニフォルド（図示せず）にガスを供与することができる。混合マニフォルドは、チャンバ５０６において１つ以上のガス出口５８２を有するガスディストリビューター５８０を供与する。
【００３０】
プロセスガスは、アルゴンやキセノンなどの非反応性ガスを備えてもよく、これはターゲットにエネルギ的に影響を与え、かつこれから材料をスパッタリングすることができる。プロセスガスはまた、酸素含有ガスおよび窒素含有ガスのうちの１つ以上などの反応性ガスを備えてもよく、これらはスパッタ材料と反応して、酸化アルミニウムなどの層を基板５０４上に形成することができる。使用済みプロセスガスおよび副生成物は、使用済みプロセスガスを受け取り、かつチャンバ５０６においてガスの圧力をコントロールするためのスロットルバルブ５８８がある排気導管５８６に使用済みガスを渡す１つ以上の排気ポート５８４を含む排気装置５２３を介してチャンバ５０６から排気される。排気導管５８６は１つ以上の排気ポンプ５９０を供与する。一般的に、チャンバ５０６のスパッタリングガスの圧力はサブ大気レベルに設定される。
【００３１】
スパッタリングチャンバ５０６はさらに、基板５０４の表面５０５に面しており、かつアルミニウムなどの、基板５０４上にスパッタリングされる材料を備えるスパッタリングターゲット５２４を備える。ターゲット５２４は環状絶縁リング５３２によってチャンバ５０６から電気的に隔離されており、また電源５９２に接続される。スパッタリングチャンバ５０６はまた、チャンバ５０６の壁５１８をスパッタ材料から保護するためのシールド５２０を有する。一変形例において、電源５９２、ターゲット５２４およびシールド５２０のうちの１つ以上は、スパッタリングガスを付勢してターゲット５２４から材料をスパッタリングすることができるガスエナジャイザー５１６として動作する。電源５９２はバイアス電圧をシールド５２０に対するターゲット５２４に印加する。印加された電圧からチャンバ５０６に発生された電界はスパッタリングガスにエネルギを与えて、ターゲット５２４から基板５０４に材料をスパッタリングするためにターゲット５２４にエネルギ的に影響を与え、かつこれに衝突するプラズマを形成する。電極５７０およびサポート電極電源５７２を有するサポート５１４はまた、ターゲット５２４から基板５０４に向かってスパッタリングされたイオン化材料を付勢および加速させることによってガスエナジャイザー５１６の一部として動作してもよい。更にまた、電源５９２によって電源投入され、かつチャンバ５０６内に位置決めされて、高められエネルギが与えられたガス特性（改良された付勢ガス密度など）を提供するガスエネルギ付与コイル５３５が提供される。ガスエネルギ付与コイル５３５は、シールド５２０や、チャンバ５０６の他の壁に取り付けられるコイルサポート５３７によってサポート可能である。
【００３２】
チャンバ５０６は、チャンバ５０６において基板５０４を処理するようにチャンバ５０６のコンポーネントを動作させる命令セットを有するプログラムコードを備えるコントローラ５９４によってコントロール可能である。例えば、コントローラ５９４は、基板サポート５１４と、チャンバ５０６において基板５０４を位置決めするための基板トランスポートのうちの１つ以上を動作させる基板位置決め命令セットと、チャンバ５０６へのスパッタリングガスの流れを設定するように流れコントロールバルブ５７８を動作させるガス流コントロール命令セットと、チャンバ５０６の圧力を維持するように排気スロットルバルブ５８８を動作させるガス圧力コントロール命令セットと、ガス付勢電力レベルを設定するようにガスエナジャイザー５１６を動作させるガスエナジャイザーコントロール命令セットと、チャンバ５０６のプロセスを監視するためのプロセス監視命令セットとを備えることができる。
【００３３】
一変形例において、スパッタリングチャンバ５０６は、非反応性ガス、例えばアルゴンを備えるスパッタリングガスと酸素含有ガスとを導入して、電圧をアルミニウムターゲット５２４に印加することによって、スパッタ酸化アルミニウム層１３２を形成するために使用される。堆積中に、ターゲット５２４からのアルミニウムイオンは酸素含有ガスと反応して、酸化アルミニウム層１３２を基板５０４上に形成する。
【００３４】
陽極酸化アルミニウム層１２０およびスパッタ酸化アルミニウム層１３２の厚さは、コーティングを処理する長さおよびコストと、下地アルミニウムコンポーネント２２から薄い層に裂くという、過度に厚いコーティングの傾向などの望ましくない態様を最小限にしつつ、保護コーティングの有効性を最大限にするように選択される。一変形例において、下地アルミニウムコンポーネントが標準６０６１アルミニウム合金を備えている場合、陽極酸化アルミニウム層１２０の厚さは約１５〜約３５μｍ、例えば約２５μｍ（およそ１ｍｉｌ）であり、またスパッタ酸化アルミニウム層１３２の厚さは約２μｍ〜約５μｍである。別の変形例において、下地アルミニウムコンポーネントがＬＰ（商標）アルミニウム合金を備える場合、陽極酸化アルミニウム層１２０の厚さは同じであるが、スパッタ酸化アルミニウム層１３２の厚さは約１μｍ〜約２μｍと、より薄くなる。
【００３５】
酸化アルミニウム層１３２を形成するための方法において、ＰＶＤやスパッタリングプロセスは、例えば化学気相堆積法（ＣＶＤ）およびプラズマスプレープロセスなどの、酸化アルミニウム層を堆積させるための他のプロセスと比較して好ましい。ＰＶＤプロセスは非常に低い孔隙率で高密度のコンフォーマルな酸化アルミニウム層１３２を堆積させるのに対して、ＣＤＶプロセスは、高い孔隙率、それゆえに低い耐食特性を有する酸化アルミニウム層を堆積させるために、スパッタ酸化アルミニウム層１３２はＣＶＤ酸化アルミニウム層よりも好ましいことが観察されている。
【００３６】
その高密度および低孔隙率によって特徴付けられるスパッタ酸化アルミニウム層１３２は下地陽極酸化アルミニウム層１２０とその下のアルミニウムコンポーネント２２とを腐食性ガスから効果的に保護し、またアルミニウムコンポーネント２２の不純物がアルミニウムコンポーネント２２からチャンバ２０に拡散することを防止する。したがって、２層保護コーティングはコンポーネント２０を、腐食性ガスに対してより影響を受けにくくし、これによってコンポーネントの耐久性と寿命を改善し、また不純物がコンポーネント２０から逃げるのを防止することによって、チャンバ２０の汚染を実質的に削減することができる。
【００３７】
本発明の例示的実施形態が示されかつ説明されたが、当業者は、本発明を組み込み、かつ本発明の範囲内にある他の実施形態を考案してもよい。例えば、下地構造は、当業者には明らかであろうが、具体的に言及されたもの以外にチャンバコンポーネント２２の部分を形成してもよい。さらにまた、下方、上方、底部、上部、上、下、第１および第２という用語と、他の相対的または位置的用語は図面の例示的実施形態に関して示されており、また互換性がある。したがって、添付の請求項は、本発明を図示するために、本明細書に説明された好ましい形態、材料または空間的配列の説明に制限されるべきではない。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明に従った、コーティングを具備するアルミニウムコンポーネントを有する基板プロセスチャンバの部分的断面側面図である。
【図２Ａ】コーティングを有するアルミニウムコンポーネントを形成するための方法における段階の断面図である。
【図２Ｂ】コーティングを有するアルミニウムコンポーネントを形成するための方法における段階の断面図である。
【図２Ｃ】コーティングを有するアルミニウムコンポーネントを形成するための方法における段階の断面図である。
【図３】コーティングを有するアルミニウムコンポーネントを製作するための方法のステップを行うのに適した陽極化装置の概略図である。
【図４】コーティングを有するアルミニウムコンポーネントを製作するための方法のステップを行うのに適した基板プロセスチャンバの部分的断面側面図である。
【図５】第２の酸化アルミニウム層を堆積させるのに適した例示的物理気相堆積プロセスチャンバである。
【符号の説明】
【００３９】
２０…プロセスチャンバ、２２…チャンバコンポーネント、２４…エンクロージャ壁、２６…基板、２８…天井、３２…側壁、３６…底壁、４０…プロセスゾーン、４４…ライナー、４８…ガスサプライ、５２…プロセスガス源、５６…ガスディストリビューター、６０…導管、６４…ガス流バルブ、６８…ガス入口、７２…排気装置、７６…ポンピングチャネル、８０…スロットルバルブ、８４…排気ポンプ、９２…ガスエナジャイザー、９６…基板トランスポート、１００…基板サポート、１０２…基板受け取り表面、１０６…チャンバ、１１６…コンポーネントの表面、１２０…陽極酸化アルミニウム層、１２４…陽極酸化アルミニウム層の表面、１２８…表面特徴部、１３２…酸化アルミニウム層、１４８…電解セル、１５０…陽極、１５２…電圧源、１５４…陰極、１５６…正端子、１６０…負端子、１６４…陽極溶液、１６８…タンク、３００…ステップ、３０２…ステップ、３０４…ステップ、５０４…基板、５０５…表面、５０６…プロセスチャンバ、５０９…プロセスゾーン、５１２…ガス送出システム、５１４…基板サポート、５１６…ガスエナジャイザー、５１８…チャンバ壁、５２０…シールド、５１４…基板サポート、５２３…排気装置、５２４…スパッタリングターゲット、５３２…絶縁リング、５３３…可動シャッターディスク、５３４…上部表面、５３５…ガスエネルギ付与コイル、５３７…コイルサポート、５６４…側壁、５６６…底壁、５６８…天井、５７０…電極、５７２…電極電源、５７４…ガス源、５７６…導管、５７８…ガス流コントロールバルブ、５８０…ガスディストリビューター、５８２…ガス出口、５８４…排気ポート、５８６…排気導管、５８８…スロットルバルブ、５９０…排気ポンプ、５９２…電源、５９４…コントローラ。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【外国語明細書】
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