(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理空間内にガスを供給してプラズマを生成する基板処理装置用のガス導入装置であって、
複数の第１のガス孔を有し、前記プラズマを生成するために高周波電力が供給される電極板と、
前記複数の第１のガス孔に連通する複数の第２のガス孔を有し、前記電極板を冷却するクーリングプレートと、
ガス導入管と接続され、前記ガス導入管から前記ガスが導入される上部電極体とを備え、
前記電極板、前記クーリングプレート及び前記上部電極体はこの順序で下側から順に重畳されており、
前記クーリングプレートは、その基材の主成分がＪＩＳ規格のＡ６０６１合金であり、前記基材を直流電源の陽極に接続し且つ有機酸を主成分とする溶液中に浸漬する陽極酸化処理によって前記基材の表面に形成された皮膜を備え、
前記皮膜には、前記皮膜を沸騰水中に５分〜１０分間浸漬する半封孔処理が施されていることを特徴とする基板処理装置用のガス導入装置。
【請求項２】
前記クーリングプレートにおいて前記皮膜が形成される前記基材の表面は、少なくとも１つの穴部又は凹部の表面であることを特徴とする請求項１記載の基板処理装置用のガス導入装置。
【請求項３】
処理空間内にガスを供給してプラズマを生成する基板処理装置用のガス導入装置であって、
複数の第１のガス孔を有し、前記プラズマを生成するために高周波電力が供給される電極板と、
前記複数の第１のガス孔に連通する複数の第２のガス孔を有し、前記電極板を冷却するクーリングプレートと、
ガス導入管と接続され、前記ガス導入管から前記ガスが導入される上部電極体とを備え、
前記電極板、前記クーリングプレート及び前記上部電極体はこの順序で下側から順に重畳され、
前記上部電極体の表面には、第１のアルマイト皮膜が形成され、
前記クーリングプレートの表面には、第２のアルマイト皮膜が形成されており、
前記第２のアルマイト皮膜は、有機酸を主成分とする溶液中に浸漬する陽極酸化処理によって形成された皮膜であり、前記皮膜を形成した後に前記皮膜を沸騰水中に５分〜１０分に亘って浸漬する半封孔処理が施されていることを特徴とする基板処理装置用のガス導入装置。
【請求項４】
前記クーリングプレートにおいて前記第２のアルマイト皮膜が形成される表面は、少なくとも１つの穴部又は凹部の表面であることを特徴とする請求項３記載の基板処理装置用のガス導入装置。
【請求項５】
前記クーリングプレートをなす基材の主成分はＪＩＳ規格のＡ６０６１合金であることを特徴とする請求項３又は４記載の基板処理装置用のガス導入装置。
【請求項６】
基板にプラズマ処理を施す基板処理装置であって、
前記基板をプラズマ処理するチャンバと、
前記基板を載置し、下部電極の機能を有する載置台と、
前記チャンバ内にガスを導入するガス導入装置と、
前記チャンバ内を真空引きする真空ポンプとを備え、
前記ガス導入装置は、
前記チャンバ内に前記ガスを供給する複数の第１のガス孔を有し、前記チャンバ内にプラズマを生成するために高周波電力が供給される電極板と、
前記複数の第１のガス孔に連通する複数の第２のガス孔を有し、前記電極板を冷却するクーリングプレートと、
ガス導入管と接続され、前記ガス導入管から前記ガスが導入される上部電極体とを有し、
前記電極板、前記クーリングプレート及び前記上部電極体はこの順序で下側から順に重畳されており、
前記クーリングプレートは、その基材の主成分がＪＩＳ規格のＡ６０６１合金であり、前記基材を直流電源の陽極に接続し且つ有機酸を主成分とする溶液中に浸漬する陽極酸化処理によって前記基材の表面に形成された皮膜を備え、
前記皮膜には、前記皮膜を沸騰水中に５分〜１０分間浸漬する半封孔処理が施されていることを特徴とする基板処理装置。
【請求項７】
前記クーリングプレートにおいて前記皮膜が形成される前記基材の表面は、少なくとも１つの穴部又は凹部の表面であることを特徴とする請求項６記載の基板処理装置。
【請求項８】
基板にプラズマ処理を施す基板処理装置であって、
前記基板をプラズマ処理するチャンバと、
前記基板を載置し、下部電極の機能を有する載置台と、
前記チャンバ内にガスを導入するガス導入装置と、
前記チャンバ内を真空引きする真空ポンプとを備え、
前記ガス導入装置は、
前記チャンバ内に前記ガスを供給する複数の第１のガス孔を有し、前記チャンバ内にプラズマを生成するために高周波電力が供給される電極板と、
前記複数の第１のガス孔に連通する複数の第２のガス孔を有し、前記電極板を冷却するクーリングプレートと、
ガス導入管と接続され、前記ガス導入管から前記ガスが導入される上部電極体とを有し、
前記電極板、前記クーリングプレート及び前記上部電極体はこの順序で下側から順に重畳され、
前記上部電極体の表面には、第１のアルマイト皮膜が形成され、
前記クーリングプレートの表面には、第２のアルマイト皮膜が形成されており、
前記第２のアルマイト皮膜は、有機酸を主成分とする溶液中に浸漬する陽極酸化処理によって形成された皮膜であり、前記皮膜を形成した後に前記皮膜を沸騰水中に５分〜１０分に亘って浸漬する半封孔処理が施されていることを特徴とする基板処理装置。
【請求項９】
前記クーリングプレートにおいて前記第２のアルマイト皮膜が形成される表面は、少なくとも１つの穴部又は凹部の表面であることを特徴とする請求項８記載の基板処理装置。
【請求項１０】
前記クーリングプレートをなす基材の主成分はＪＩＳ規格のＡ６０６１合金であることを特徴とする請求項８又は９記載の基板処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガス導入装置及び基板処理装置に関し、特に、プラズマ処理を基板に施す基板処理装置用のガス導入装置と、このガス導入装置を備える基板処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
基板としてのウエハに所定の処理を施す基板処理装置として、ＣＶＤやＰＶＤ等の成膜処理を施す成膜装置やプラズマによるエッチングを行うエッチング装置が知られている。この基板処理装置は近年のウエハの大口径化に伴って大型化しており、該装置の重量増加が課題となっている。そこで、基板処理装置の構成部品用の部材として軽量のアルミニウム部材が多用されている。
【０００３】
ところで、一般にアルミニウム部材は基板処理装置で所定の処理のために用いられる腐食性ガスやプラズマに対する耐食性が低いため、該アルミニウム部材からなる構成部品、例えば、クーリングプレートの表面には耐食性を有するアルマイト皮膜が形成される（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−４３７３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、最近、ＨＡＲＣ（High Aspect Ratio Contact）処理などに代表されるように高パワーのプラズマ処理を施すことがある。高パワーのプラズマ処理ではクーリングプレートの温度が上昇するが、一般にアルマイト皮膜は耐熱性が低いため、このようなプラズマ処理ではクーリングプレートのアルマイト皮膜にクラックが生じ、アルマイト皮膜の一部が欠けてパーティクルが発生する。
【０００６】
本発明は、皮膜の欠けによるパーティクルの発生を防止することができる基板処理装置用のガス導入装置と、このガス導入装置を備える基板処理装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る第１のガス導入装置は、処理空間内にガスを供給してプラズマを生成する基板処理装置用のガス導入装置であって、複数の第１のガス孔を有し、前記プラズマを生成するために高周波電力が供給される電極板と、前記複数の第１のガス孔に連通する複数の第２のガス孔を有し、前記電極板を冷却するクーリングプレートと、ガス導入管と接続され、前記ガス導入管から前記ガスが導入される上部電極体とを備え、前記電極板、前記クーリングプレート及び前記上部電極体はこの順序で下側から順に重畳されており、前記クーリングプレートは、その基材の主成分がＪＩＳ規格のＡ６０６１合金であり、前記基材を直流電源の陽極に接続し且つ有機酸を主成分とする溶液中に浸漬する陽極酸化処理によって前記基材の表面に形成された皮膜を備え、前記皮膜には、前記皮膜を沸騰水中に５分〜１０分間浸漬する半封孔処理が施されていることを特徴とする。
【０００８】
本発明に係る第２のガス導入装置は、処理空間内にガスを供給してプラズマを生成する基板処理装置用のガス導入装置であって、複数の第１のガス孔を有し、前記プラズマを生成するために高周波電力が供給される電極板と、前記複数の第１のガス孔に連通する複数の第２のガス孔を有し、前記電極板を冷却するクーリングプレートと、ガス導入管と接続され、前記ガス導入管から前記ガスが導入される上部電極体とを備え、前記電極板、前記クーリングプレート及び前記上部電極体はこの順序で下側から順に重畳され、前記上部電極体の表面には、第１のアルマイト皮膜が形成され、前記クーリングプレートの表面には、第２のアルマイト皮膜が形成されており、前記第２のアルマイト皮膜は、有機酸を主成分とする溶液中に浸漬する陽極酸化処理によって形成された皮膜であり、前記皮膜を形成した後に前記皮膜を沸騰水中に５分〜１０分に亘って浸漬する半封孔処理が施されていることを特徴とする。
【０００９】
本発明に係る第１の基板処理装置は、基板にプラズマ処理を施す基板処理装置であって、前記基板をプラズマ処理するチャンバと、前記基板を載置し、下部電極の機能を有する載置台と、前記チャンバ内にガスを導入するガス導入装置と、前記チャンバ内を真空引きする真空ポンプとを備え、前記ガス導入装置は、前記チャンバ内に前記ガスを供給する複数の第１のガス孔を有し、前記チャンバ内にプラズマを生成するために高周波電力が供給される電極板と、前記複数の第１のガス孔に連通する複数の第２のガス孔を有し、前記電極板を冷却するクーリングプレートと、ガス導入管と接続され、前記ガス導入管から前記ガスが導入される上部電極体とを有し、前記電極板、前記クーリングプレート及び前記上部電極体はこの順序で下側から順に重畳されており、前記クーリングプレートは、その基材の主成分がＪＩＳ規格のＡ６０６１合金であり、前記基材を直流電源の陽極に接続し且つ有機酸を主成分とする溶液中に浸漬する陽極酸化処理によって前記基材の表面に形成された皮膜を備え、前記皮膜には、前記皮膜を沸騰水中に５分〜１０分間浸漬する半封孔処理が施されていることを特徴とする。
【００１０】
本発明に係る第２の基板処理装置は、基板にプラズマ処理を施す基板処理装置であって、前記基板をプラズマ処理するチャンバと、前記基板を載置し、下部電極の機能を有する載置台と、前記チャンバ内にガスを導入するガス導入装置と、前記チャンバ内を真空引きする真空ポンプとを備え、前記ガス導入装置は、前記チャンバ内に前記ガスを供給する複数の第１のガス孔を有し、前記チャンバ内にプラズマを生成するために高周波電力が供給される電極板と、前記複数の第１のガス孔に連通する複数の第２のガス孔を有し、前記電極板を冷却するクーリングプレートと、ガス導入管と接続され、前記ガス導入管から前記ガスが導入される上部電極体とを有し、前記電極板、前記クーリングプレート及び前記上部電極体はこの順序で下側から順に重畳され、前記上部電極体の表面には、第１のアルマイト皮膜が形成され、前記クーリングプレートの表面には、第２のアルマイト皮膜が形成されており、前記第２のアルマイト皮膜は、有機酸を主成分とする溶液中に浸漬する陽極酸化処理によって形成された皮膜であり、前記皮膜を形成した後に前記皮膜を沸騰水中に５分〜１０分に亘って浸漬する半封孔処理が施されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、皮膜の欠けによるパーティクルの発生を防止することができるため、基板のパーティクルによる汚染を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施の形態に係る基板処理装置用の部品が適用される基板処理装置の概略構成を示す断面図である。
【図２】基板処理装置用の部品の表面に形成される一般的なアルマイト皮膜の構成を示す断面斜視図である。
【図３】通常の皮膜形成方法におけるアルマイト皮膜の成長形態を示す図であり、図３（Ａ）はポアにおける酸化アルミニウムの膨張・成長形態を示す図であり、図３（Ｂ）はアルマイト皮膜の成長方向を示す図であり、図３（Ｃ）はアルマイト皮膜における結晶柱の伸長形態を示す図である。
【図４】本実施の形態に係る皮膜形成方法におけるアルマイト皮膜の成長形態を示す図であり、図４（Ａ）はアルマイト皮膜の成長方向を示す図であり、図４（Ｂ）は沸騰水中に５分〜１０分に亘って浸漬した場合のポアにおける酸化アルミニウムの膨張・成長形態を示す図であり、図４（Ｃ）は部品を沸騰水中に３０分〜６０分に亘って浸漬した場合のポアにおける酸化アルミニウムの膨張・成長形態を示す図である。
【図５】シュウ酸溶液に印加される電圧とアルマイト皮膜におけるセルの大きさ、バリア層の厚さ及びポアの径の増加との関係を示すグラフである。
【図６】本実施の形態に係る皮膜形成方法のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【００１４】
まず、本発明の実施の形態に係る基板処理装置用の部品が適用される基板処理装置について説明する。
【００１５】
図１は、本実施の形態に係る基板処理装置用の部品が適用される基板処理装置の概略構成を示す断面図である。この基板処理装置は基板としての半導体ウエハＷにＲＩＥ（Reactive Ion Etching）処理やアッシング処理等のプラズマ処理を施すように構成されている。
【００１６】
図１において、基板処理装置１０は円筒形状のチャンバ１１を有し、チャンバ１１は内部に処理空間Ｓを有する。また、チャンバ１１内には、例えば、直径が３００ｍｍの半導体ウエハ（以下、単に「ウエハ」という。）Ｗを載置する載置台としての円柱状のサセプタ１２が配置されている。チャンバ１１の内壁面は側壁部材３１で覆われる。側壁部材３１はアルミニウムからなり、その処理空間Ｓに対向する面はイットリア（Ｙ２Ｏ３）の溶射皮膜でコーティングされている。また、チャンバ１１は電気的に接地し、サセプタ１２はチャンバ１１の底部に絶縁性部材２９を介して設置される。
【００１７】
基板処理装置１０では、チャンバ１１の内側壁とサセプタ１２の側面とによって、サセプタ１２上方のガスをチャンバ１１の外へ排出する排気路１３が形成される。この排気路１３の途中にはプラズマの下流への漏洩を防止する環状の排気プレート１４が配置される。また、排気路１３における排気プレート１４より下流の空間は、サセプタ１２の下方へ回り込み、可変式バタフライバルブである自動圧力制御弁（Automatic Pressure Control Valve）（以下、「ＡＰＣバルブ」という。）１５に連通する。ＡＰＣバルブ１５は、アイソレータ（Isolator）１６を介して真空引き用の排気ポンプであるターボ分子ポンプ（Turbo Molecular Pump）（以下、「ＴＭＰ」という。）１７に接続され、ＴＭＰ１７は、バルブＶ１を介して排気ポンプであるドライポンプ（以下、「ＤＰ」という。）１８に接続されている。ＡＰＣバルブ１５はチャンバ１１内の圧力制御を行い、ＴＭＰ１７はチャンバ１１内を真空引きする。
【００１８】
また、バイパス配管１９がアイソレータ１６及びＡＰＣバルブ１５の間からバルブＶ２を介してＤＰ１８に接続されている。ＤＰ１８はバイパス配管１９を介してチャンバ１１内を粗引きする。
【００１９】
サセプタ１２には高周波電源２０が給電棒２１及び整合器（Matcher）２２を介して接続されており、高周波電源２０は高周波電力をサセプタ１２に供給する。これにより、サセプタ１２は下部電極として機能する。また、整合器２２は、サセプタ１２からの高周波電力の反射を低減して高周波電力のサセプタ１２への供給効率を最大にする。サセプタ１２は高周波電源２０から供給された高周波電力を処理空間Ｓに印加する。
【００２０】
サセプタ１２の内部上方には、導電膜からなる円板状のＥＳＣ電極板２３が配置されている。ＥＳＣ電極板２３にはＥＳＣ直流電源２４が電気的に接続されている。ウエハＷは、ＥＳＣ直流電源２４からＥＳＣ電極板２３に印加された直流電圧により発生するクーロン力又はジョンソン・ラーベック(Johnsen-Rahbek)力によってサセプタ１２の上面に吸着保持される。また、サセプタ１２の上部には、サセプタ１２の上面に吸着保持されたウエハＷの周りを囲うように円環状のフォーカスリング２５が配設される。このフォーカスリング２５は、処理空間Ｓに露出し、処理空間Ｓにおいて発生したプラズマをウエハＷの表面に向けて収束し、プラズマ処理の効率を向上させる。
【００２１】
また、サセプタ１２の内部には、例えば、円周方向に延在する環状の冷媒室２６が設けられる。この冷媒室２６には、チラーユニット（図示せず）から冷媒用配管２７を介して所定温度の冷媒、例えば、冷却水やガルデン（登録商標）液が循環供給され、該冷媒の温度によってサセプタ１２上面に吸着保持されたウエハＷの処理温度が制御される。
【００２２】
さらに、サセプタ１２の上面のウエハＷが吸着保持される部分（以下、「吸着面」という。）には、複数の伝熱ガス供給孔２８が開口している。これら複数の伝熱ガス供給孔２８は、サセプタ１２内部に配置された伝熱ガス供給ライン３０を介して伝熱ガス供給部３２に接続され、伝熱ガス供給部３２は伝熱ガスとしてのヘリウム（Ｈｅ）ガスを、伝熱ガス供給孔２８を介して吸着面及びウエハＷの裏面の間隙に供給する。
【００２３】
また、サセプタ１２の吸着面には、サセプタ１２の上面から突出自在なリフトピンとしての複数のプッシャーピン３３が配置されている。これらのプッシャーピン３３は吸着面から自在に突出する。ウエハＷにプラズマ処理を施すためにウエハＷを吸着面に吸着保持するときには、プッシャーピン３３はサセプタ１２に収容され、プラズマ処理が施されたウエハＷをチャンバ１１から搬出するときには、プッシャーピン３３はサセプタ１２の上面から突出してウエハＷをサセプタ１２から離間させて上方へ持ち上げる。
【００２４】
チャンバ１１の天井部には、サセプタ１２と対向するようにガス導入シャワーヘッド３４が配置されている。ガス導入シャワーヘッド３４は天井電極板３５、クーリングプレート３６（基板処理装置用の部品）及び上部電極体（Upper Electrode Body）３７を備える。ガス導入シャワーヘッド３４において、天井電極板３５、クーリングプレート３６及び上部電極体３７は下方から順に重畳される。
【００２５】
天井電極板３５は導電体材料からなる円板状の部品である。天井電極板３５には高周波電源３８が整合器３９を介して接続されており、高周波電源３８は高周波電力を天井電極板３５に供給する。これにより、天井電極板３５は上部電極として機能する。また、整合器３９は整合器２２と同様の機能を有する。天井電極板３５は高周波電源３８から供給された高周波電力を処理空間Ｓに印加する。なお、天井電極板３５の周りには天井電極板３５を囲うように環状の絶縁部材４０が配置され、絶縁部材４０は天井電極板３５をチャンバ１１から絶縁する。
【００２６】
クーリングプレート３６はアルミニウム、例えば、ＪＩＳ規格のＡ６０６１合金からなる円板状の部品である。クーリングプレート３６の表面は、後述する皮膜形成方法によって形成されたアルマイト皮膜５７によって覆われている。クーリングプレート３６はプラズマ処理によって高温になった天井電極板３５の熱を吸収して天井電極板３５を冷却する。なお、クーリングプレート３６の下面は天井電極板３５の上面にアルマイト皮膜５７を介して接触するため、天井電極板３５はクーリングプレート３６と絶縁される。
【００２７】
上部電極体３７はアルミニウムからなる円板状の部品である。上部電極体３７の表面も、後述する皮膜形成方法によって形成されたアルマイト皮膜５７によって覆われている。上部電極体３７の内部にはバッファ室４１が設けられ、このバッファ室４１には処理ガス供給部（図示せず）からの処理ガス導入管４２が接続されている。バッファ室４１には処理ガス導入管４２を介して処理ガス供給部から処理ガスが導入される。
【００２８】
天井電極板３５及びクーリングプレート３６は、それぞれその厚み方向に貫通する複数のガス孔４３，４４（貫通孔）を有する。また、上部電極体３７は上部電極体３７の下面及びバッファ室４１の間の部分を貫通する複数のガス孔４５を有する。天井電極板３５、クーリングプレート３６及び上部電極体３７が重畳されたとき、各ガス孔４３，４４，４５は一直線上に並び、バッファ室４１に導入された処理ガスを処理空間Ｓに供給する。
【００２９】
チャンバ１１の側壁には、プッシャーピン３３によってサセプタ１２から上方へ持ち上げられたウエハＷの高さに対応する位置にウエハＷの搬出入口４６が設けられ、搬出入口４６には、搬出入口４６を開閉するゲートバルブ４７が取り付けられている。
【００３０】
この基板処理装置１０のチャンバ１１内では、上述したように、サセプタ１２及び天井電極板３８が処理空間Ｓに高周波電力を印加することにより、ガス導入シャワーヘッド３４から処理空間Ｓに供給された処理ガスを高密度のプラズマにして陽イオンやラジカルを発生させ、該陽イオンやラジカルによってウエハＷにプラズマ処理を施す。
【００３１】
図２は、基板処理装置用の部品の表面に形成される一般的なアルマイト皮膜の構成を示す断面斜視図である。
【００３２】
図２において、アルマイト皮膜４８は、部品のアルミニウム基材４９上に形成されたバリア層５０と、バリア層５０の上に形成されたポーラス層５１とを備える。
【００３３】
バリア層５０は酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）からなるほぼ欠陥のない層であり、ガス透過性を有していないため、腐食性ガスやプラズマがアルミニウム基材４９に接触するのを防止する。ポーラス層５１はアルマイト皮膜４８の厚み方向（以下、単に「膜厚方向」という。）に沿って伸長して成長する、酸化アルミニウムからなる複数のセル５２を有する。各セル５２はアルマイト皮膜４８の表面において開口し、膜厚方向に沿って伸長する孔であるポア５３を有する。
【００３４】
このアルマイト皮膜４８は、部品を直流電源の陽極に接続して酸性溶液（電解液）中に浸漬し、アルミニウム基材４９の表面を酸化する（陽極酸化処理）ことによって形成される。このとき、バリア層５０とともにポーラス層５１が形成されるが、ポーラス層５１ではセル５２の成長に伴いポア５３も膜厚方向に沿って伸長していく。
【００３５】
アルマイト皮膜４８が表面に形成された部品を、水分を含む雰囲気において使用すると、各ポア５３は水分を吸収し、その後放出することがある。プラズマ処理は真空中で実行される必要があるが、各ポア５３から水分が放出されると真空を実現するのが困難である。したがって、各ポア５３は封孔する必要がある（封孔処理）。
【００３６】
通常、封孔処理では１２０℃〜１４０℃の高圧の水蒸気にアルマイト皮膜４８が晒される。このとき、図３（Ａ）に示すように、各セル５２では水蒸気に触発されて酸化アルミニウム６０が膨張・成長し、ポア５３を殆ど封孔する。このとき、ポア５３内では膨張・成長した酸化アルミニウム６０の逃げ場がなくなり、ポーラス層５１等に圧縮応力を発生させることがある。
【００３７】
また、通常、陽極酸化処理では硫酸溶液が用いられるが、部品が硫酸溶液中に浸漬されると、図３（Ｂ）に示すように、アルミニウム基材４９が酸化されてアルマイト皮膜４８が内側に向けて成長すると共に、外側に向けても成長する。アルミニウム基材４９の内側に向けて成長するアルマイト皮膜４８では、アルミニウムが酸化アルミニウムに変質するだけであるが、アルミニウム基材４９の外側に向けて成長するアルマイト皮膜４８では、図３（Ｃ）に示すように、不純物５４を頂点とする酸化アルミニウムの結晶柱５５がアルマイト皮膜４８の外側へ向けて伸長する。このとき、ある結晶柱５５が曲がりながら伸長して隣接する結晶柱５５に衝突するとそれぞれの結晶柱５５に残留応力が発生する。
【００３８】
硫酸溶液を用いた陽極酸化処理及び水蒸気を用いた封孔処理によって形成されたアルマイト皮膜４８では、ＨＡＲＣ処理によって部品が高温、例えば、アルマイト皮膜４８が表面に形成されたクーリングプレート３６における天井電極板３５との接触面の温度が１７６℃程度になると、アルマイト皮膜４８においてポア５３の酸化アルミニウム６０が膨張してポーラス層５１等に圧縮応力が発生する。また、結晶柱５５同士の衝突による残留応力に熱応力が加わる。その結果、アルマイト皮膜４８が破壊されることがある。
【００３９】
これに対して、本実施の形態に係る基板処理装置用の部品としてのクーリングプレート３６の表面に形成されるアルマイト皮膜では、ポーラス層等における圧縮応力及び残留応力の発生が抑制される。
【００４０】
具体的には、表面にアルミニウム基材５６が剥き出しとなったクーリングプレート３６を直流電源の陽極に接続して、有機酸、例えば、シュウ酸を主成分とする酸性溶液（以下、「シュウ酸溶液」という。）に浸漬し、クーリングプレート３６の表面を酸化する（陽極酸化処理）。
【００４１】
このとき、硫酸を用いた陽極酸化処理と異なり、図４（Ａ）に示すように、アルマイト皮膜５７は主としてアルミニウム基材５６の内側に向けて成長し、アルミニウム基材５６の外側に向けて殆ど成長しない。したがって、アルミニウム基材５６の表面から外側へ向けて酸化アルミニウムの結晶柱が成長することが殆ど無く、隣接する結晶柱同士が衝突することがない。その結果、アルマイト皮膜５７において残留応力の発生を抑制することができる。なお、アルマイト皮膜５７の各セル５８でもポア５３と同様のポア５９が形成される。
【００４２】
また、表面にアルマイト皮膜５７が形成されたクーリングプレート３６は沸騰水中に５分〜１０分に亘って浸漬される（半封孔処理）。このとき、図４（Ｂ）に示すように、各セル５８では沸騰水に触発されて酸化アルミニウム６１が膨張・成長するが、その膨張・成長量は水蒸気を用いた封孔処理によって膨張・成長する酸化アルミニウム６０の膨張・成長量よりも小さい。その結果、ポア５９は不完全に封孔され、ポア５９において酸化アルミニウム６１に囲われた開口通路６２が確保される。これにより、ポア５９において酸化アルミニウム６１が膨張しても、膨張した酸化アルミニウム６１の逃げ場を確保することができ、ポーラス層等において圧縮応力の発生を殆ど防止することができる。
【００４３】
なお、クーリングプレート３６を沸騰水中に３０分〜６０分に亘って浸漬すると、図４（Ｃ）に示すように、ポア５９におけるアルマイト皮膜５７の表面近傍において酸化アルミニウム６２が大きく膨張・成長し、ポア５９を殆ど封孔してしまう。したがって、クーリングプレート３６の沸騰水への浸漬時間は３０分未満、好ましくは５分〜１０分であるのがよい。
【００４４】
シュウ酸溶液を用いた陽極酸化処理及び沸騰水中にクーリングプレート３６を５分〜１０分に亘って浸漬する半封孔処理によって形成されたアルマイト皮膜５７では、ＨＡＲＣ処理によってクーリングプレート３６が高温になっても、ポア５９において酸化アルミニウム６１の逃げ場が確保されているので、ポーラス層等に圧縮応力が殆ど発生することがない。また、アルマイト皮膜５７において残留応力が殆ど発生することがないので、熱応力に残留応力が加わることがない。その結果、アルマイト皮膜５７が破壊されることがない。この効果は、特に、ＪＩＳ規格のＡ６０６１合金において顕著である。
【００４５】
なお、アルマイト皮膜５７におけるセル５８の大きさ、バリア層の厚さ及びポア５９の径は、陽極酸化処理において、クーリングプレート３６が接続された直流電源がシュウ酸溶液に印加する電圧に応じて変化する。具体的には、図５に示すように、印加される電圧が大きいほどセル５８の大きさ、バリア層の厚さ及びポア５９の径は増加する。しかしながら、これらの増加度合いは互いに異なり、セル５８の大きさの増加度合いが最も大きく、ポア５９の径の増加度合いが最も小さい。そのため、印加する電圧を高くすると、セル５８に対してポア５９が相対的に小さくなり、アルマイト皮膜５７の緻密度が向上する。アルマイト皮膜５７が緻密になると、各ポア５９において酸化アルミニウム６１の逃げ場が確保されない可能性が高くなるため、シュウ酸溶液に印加する電圧は或る閾値以下であるのが好ましい。
【００４６】
次に、本実施の形態に係る皮膜形成方法について説明する。
【００４７】
図６は、本実施の形態に係る皮膜形成方法のフローチャートである。
【００４８】
図６において、まず、表面にアルミニウム基材５６が剥き出しとなったクーリングプレート３６を直流電源の陽極に接続して、シュウ酸溶液中に浸漬し、クーリングプレート３６の表面を酸化する（ステップＳ６１）（陽極酸化処理）。
【００４９】
次いで、表面にアルマイト皮膜５７が形成されたクーリングプレート３６を沸騰水中に５分〜１０分に亘って浸漬し（ステップＳ６２）（半封孔処理）、本処理を終了する。
【００５０】
図６の処理によれば、クーリングプレート３６が直流電源の陽極に接続され且つシュウ酸溶液中に浸漬され、クーリングプレート３６が沸騰水中に５分〜１０分に亘って浸漬される。これにより、アルマイト皮膜５７において結晶柱同士の衝突による残留応力の発生を抑制できる。また、各ポア５９において酸化アルミニウム６１の成長量を小さくすることができ、各ポア５９において酸化アルミニウム６１の逃げ場を確保することができ、ポーラス層等において圧縮応力が殆ど発生することがない。したがって、クーリングプレート３６が高温になってもアルマイト皮膜５７が破壊されることがなく、アルマイト皮膜５７の欠けによるパーティクルの発生を防止することができる。すなわち、クーリングプレート３６の耐熱性を向上させることができる。
【００５１】
クーリングプレート３６は複数のガス孔４４を有するが、通常、ガス孔４４は細孔であるため、ガス孔４４の表面に向けてイットリア等の粒子をガンスプレー等によって吹き付けても、粒子が十分に付着しない部分が発生する。すなわち、ガス孔４４の表面に溶射によって耐熱性の優れたイットリア膜等を形成するのが困難であるが、図６の処理では、クーリングプレート３６がシュウ酸溶液中に浸漬されるため、ガス孔４４の表面に電解液であるシュウ酸溶液が接触する。したがって、ガス孔４４の表面にアルマイト皮膜５７を形成することができる。これにより、クーリングプレート３６の耐熱性を確実に向上させることができる。なお、ガンスプレー等によってイットリア等の粒子を十分に吹き付けられない表面又は全く吹き付けることができない表面を有する他の部品、例えば、細孔、深孔や入り組んだ凹部を有する他の部品も、シュウ酸溶液中に浸漬することによって全表面にアルマイト皮膜５７を形成することができ、これにより、耐熱性を確実に向上させることができる。
【００５２】
また、ＨＡＲＣ処理では、クーリングプレート３６の表面、具体的にはガス孔４４の表面は高パワーのプラズマ雰囲気に暴露されるが、ガス孔４４の表面には不完全に封孔されたポア５９を有し且つ残留応力の発生が抑制されたアルマイト皮膜５７が形成されるので、クーリングプレート３６が高パワーのプラズマ雰囲気に暴露されてもアルマイト皮膜５７の欠けによるパーティクルの発生を防止することができる。
【００５３】
なお、上述した図６の処理では、クーリングプレート３６の表面にアルマイト皮膜５７が形成されたが、アルマイト皮膜５７が表面に形成される部品はこれに限られない。例えば、図６の処理によって上部電極体３７の表面にアルマイト皮膜５７が形成されてもよい。
【実施例】
【００５４】
次に、本発明の実施例を具体的に説明する。
【００５５】
＜実施例＞
クーリングプレート３６の表面に図６の処理によってアルマイト皮膜５７を形成し、クーリングプレート３６を基板処理装置１０に組み込んだ。次いで、熱酸化膜を有するウエハＷを準備し、基板処理装置１０によって該ウエハＷにＨＡＲＣ処理を施した。このＨＡＲＣ処理では、チャンバ１１内の圧力が３．３３Ｐａ（２５ｍＴｏｒｒ）に設定され、天井電極板３５には３３００Ｗの高周波電力が供給され、サセプタ１２には３８００Ｗの高周波電力が供給され、処理空間ＳにＣ５Ｆ８ガス、Ａｒガス及びＯ２ガスからなる処理ガス（Ｃ５Ｆ８ガス、Ａｒガス及びＯ２ガスの流量比は２９／７５０／４７）が供給され、吸着面及びウエハＷの裏面の間隙において、ウエハＷの中央部及び周縁部にはそれぞれ２．００ＭＰａ（１５Ｔｏｒｒ）のＨｅガス及び５．３３ＭＰａ（４０Ｔｏｒｒ）のＨｅガスが供給され、チャンバ１１の内壁において、天井部、側壁部、底面部の温度はそれぞれ６０℃、６０℃、２０℃に設定され、この状態が６０秒間に亘って維持された。そして、ＨＡＲＣ処理後、ウエハＷの熱酸化膜のエッチレートを算出し、また、基板処理装置１０からクーリングプレート３６を取り外してアルマイト皮膜５７の状態を確認した。
【００５６】
＜比較例＞
クーリングプレート３６の表面に硫酸溶液を用いた陽極酸化処理及び水蒸気を用いた封孔処理によってアルマイト皮膜４８を形成し、クーリングプレート３６を基板処理装置１０に組み込んだ。次いで、熱酸化膜を有するウエハＷを準備し、基板処理装置１０によって該ウエハＷに実施例と同じ条件のＨＡＲＣ処理を施した。そして、ＨＡＲＣ処理後、ウエハＷの熱酸化膜のエッチレートを算出し、また、基板処理装置１０からクーリングプレート３６を取り外してアルマイト皮膜４８の状態を確認した。
【００５７】
アルマイト皮膜４８，５７の状態を確認した結果、実施例のアルマイト皮膜５７にはクラックが発生していないが、比較例のアルマイト皮膜４８にはクラックが発生しているのを確認した。これにより、図６の処理によってクーリングプレート３６の耐熱性を確実に向上させることができることが分かった。
【００５８】
また、実施例における熱酸化膜のエッチレートと、比較例における熱酸化膜のエッチレートとの間には有意差を見出すことができなかった。したがって、図６の処理によって形成されたアルマイト皮膜５７はプラズマ処理に影響を与えないことが分かった。
【符号の説明】
【００５９】
Ｓ    処理空間
Ｗ    ウエハ
１０    基板処理装置
１１    チャンバ
３６    クーリングプレート
３７    上部電極体
４８,５７    アルマイト皮膜
４９，５６    アルミニウム基材
５０    バリア層
５１    ポーラス層
５２，５８    セル
５３，５９    ポア
５５    結晶柱
６０，６１，６３    酸化アルミニウム
【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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