(57)【要約】【課題】各種反応性ガスに反応せず、金属の外方拡散の遮断が可能な膜を金属部品の表面に形成する。【解決手段】処理室内に少なくとも一部の金属表面が露出される金属部品を具備する基板処理装置であって、前記処理室内に露出される金属部品の表面には、予め、電界複合研磨が施された後、大気圧未満の圧力下でベーキング処理がなされている。【選択図】  図１
2009164327.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理室内に少なくとも一部の金属表面が露出される金属部品を具備する基板処理装置であって、
前記処理室内に露出される金属部品の表面には、予め、電界複合研磨が施された後、大気圧未満の圧力下でベーキング処理がなされている基板処理装置。
【請求項２】
処理室内に少なくとも一部の金属表面が露出される金属部品の少なくとも前記処理室内に露出される金属表面に、予め、電界複合研磨が施された後に、大気圧未満の圧力でベーキング処理がなされている基板処理装置を用いて処理する半導体装置の製造方法であって、
前記処理室内に基板を搬入する工程と、
前記金属表面が前記処理室内に露出された状態で前記処理室内で前記基板を熱処理する工程と、
前記処理室から前記基板を搬出する工程と、
を有する半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は基板処理装置及び基板処理装置による半導体装置の製造方法に関するものであり、特に、金属汚染を抑制するための膜を設けた基板処理装置及び半導体装置の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体装置の製造には基板を処理する処理室を備えた基板処理装置が用いられている。
この基板処理装置の処理室（反応室ともいう）は、耐熱性、耐食性、耐反応性のために石英又は炭化シリコン等の耐熱性ガラスで形成され、処理室との間で基板を搬入し、搬出するため炉口部のマニホールド等の金属部品が耐熱性、耐食性の高いステンレスやＮｉを３０〜７０％含有する合金、例えば、ハステロイ又はインコネルで構成されている。
しかし、マニホールド等、処理室に取り付けられる金属部品や処理室内に配置される金属部品の表面の少なくとも一部が、直接、処理室内に露出していると、基板処理の際の加熱により、金属部品内部の金属、特に、Ｆｅ（鉄）のアウトディフュージョンが発生し、発生したＦｅが基板の膜中に吸着される金属汚染が発生することがある。
このような金属成分は、基板処理装置を継続的に使用して反応室内でのウエハの熱処理を何度も繰り返すうちに熱処理時の熱影響によって枯れ始め、そのうちに１Ｅ１０ａｔｍｓ／ｃｍ２以下に低下することが分かっているが、基板処理装置の立ち上げ当初に、ウエハに対する金属汚染が１Ｅ１０ａｔｍｓ／ｃｍ２以上となってしまうことがある。
【０００３】
そこで、従来は、大気雰囲気中又は大気圧下、酸素を含む雰囲気中で、予め、金属部品を４００℃以上で４時間加熱することで金属部品の表面に酸化膜を形成し、酸化膜によってＦｅのアウトディフュージョンを抑制することが試みられている（特許文献１）。
また、特許文献１の処理条件でステンレス又はハステロイからなる金属部品を加熱すると、金属部品の表面に酸化膜としてＮｉＯ膜が形成されることを確認している。
【特許文献１】特開２００３−２８２５５３号公報
【０００４】
しかし、測定技術の進歩とデバイス管理値の高純度化にともない、銅（Ｃｕ）による金属汚染の問題が指摘されている。
【０００５】
また、ステンレス、ハステロイ又はインコネル等、鉄を含有するＣｒリッチの金属で形成された金属部品の表面にＮｉＯ膜を形成した後、その上にＳｉ３Ｎ４膜をコーティングしても基板処理の際に金属部品の内部に微量に含まれていたＣｕのアウトディフュージョンが発生し、拡散したＣｕが基板に吸着される金属汚染が発生してしまい、これにより、基板から形成される半導体装置の動作特性に不良が発生することがある。
【０００６】
特に、ＳｉＨ２Ｃｌ２（ジクロルシラン）ガスとＮＨ３（アンモニア）ガスを用いたＬＰ−ＣＶＤ法によるＳｉＮ膜の成膜もしくは、ＳｉＨ２Ｃｌ２（ジクロルシラン）ガスとＮ２Ｏ（二酸化窒素）ガスを用いたＬＰ−ＣＶＤ法によるＳｉＯ２膜の成膜では、装置の組立後、最初の立ち上げ時に、Ｃｕを中心とした金属の汚染レベルが、直ぐに管理値以下に低下しないので、生産性の低下、品質不良等の要因として指摘されている。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、各種の反応性ガスに反応せず且つＣｕを中心とした金属のアウトディフュージョンの遮断が可能な膜を金属部品の表面に形成した基板処理装置及びこの装置を用いて半導体装置を製造する半導体装置の製造方法を提供することである。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記目的を達成するため、本発明の好ましい態様は、処理室内に少なくとも一部の金属表面が露出される金属部品を具備する基板処理装置であって、前記処理室内に露出される金属部品の表面には、予め、電界複合研磨が施された後、大気圧未満の圧力下でベーキング処理がなされている基板処理装置を提供する。
【０００９】
また、本発明の他の好ましい態様は、処理室内に少なくとも一部の金属表面が露出される金属部品の少なくとも前記処理室内に露出される金属表面に、予め、電界複合研磨が施された後に、大気圧未満の圧力でベーキング処理がなされている基板処理装置を用いて処理する半導体装置の製造方法であって、前記処理室内に基板を搬入する工程と、前記処理室内で前記基板を熱処理する工程と、前記処理室から前記基板を搬出する工程と、を有する半導体装置の製造方法を提供する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、金属部品の少なくとも処理室に対する露出面に、反応性ガスとの反応性が低く且つＣｕのアウトディフュージョンを遮断する膜を形成できるので、基板処理の際の基板の金属汚染を防止し、金属汚染に起因する半導体装置の動作不良を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態を図１乃至図４を参照して説明する。
図１は本発明の実施の形態に係る基板処理装置の処理炉の概略構成を示す縦断面図、図２は基板処理装置の構成を示す分解斜視図である。
【００１２】
図１及び図２に示すように、処理炉２０２には加熱手段としてヒータ２０６が設けられる。
前記ヒータ２０６は下部に開口する筒状に形成され、保持板としてのヒータベース２５１にブラケット２０６ａを介して垂直に据え付けられている。
ヒータベース２５１にはヒータ２０６の開口部２０６ｂと同心に挿入口２５１ａが設けられ、インナーチューブ２０４とアウターチューブ２０５とから構成されるプロセスチューブ２０３を挿入口２５１ａからヒータ２０６内に挿入されるようになっている。
アウターチューブ２０５は、上端が閉鎖され下方に開口するドーム状に形成されており、インナーチューブ２０４は両端に開口する筒状に形成されている。
そして、アウターチューブ２０５は、前記ヒータベース２５１の下面に取り付けられた金属製のマニホールド２０９に固定され、インナーチューブ２０４はマニホールド２０９に受座１６を介して支持されている。
【００１３】
図１及び図２を参照して前記基板処理装置について詳述すると、アウターチューブ２０５の下端部には真空フランジとして外フランジ２０５ａが設けられており、インナーチューブ２０４の下端部には据え付けのための外フランジ２０４ａが設けられている。
アウターチューブ２０５の内径はインナーチューブ２０４の外径よりも大きくなっている。
インナーチューブ２０４がアウターチューブ２０５により取り囲まれると、インナーチューブ２０４内は基板としてのウエハ２００を処理するための処理室２０１となり、インナーチューブ２０４とアウターチューブ２０５との間が処理室２０１に基板処理ガス、パージガス、クリーニングガス等を排気するための筒状空間２５０となる。
【００１４】
マニホールド２０９の本体は円筒状の筒体８によって構成されている。
筒体８の外周面には、マニホールド２０９をヒータベース２５１に取り付けるためのア
ーム部９が複数設けられ、筒体８の内周面にはリング状の受座１６を介して前記インナーチューブ２０４を支持するための内フランジ１０が設けられている。また、筒体８の外周面上部には、アウターチューブ２０５を支持するための外フランジ１１が設けられている。
前記アーム部９は円周方向に間隔を隔てて設けられる。各アーム部９は筒体８の外側且つ水平に延びており、ヒータベース２５１に締結するためのボルト３０が各アーム部９の先端部には設けられている。
【００１５】
マニホールド２０９の外フランジ１１にシール材としてのＯリング２２０ａを介してアウターチューブ２０５の外フランジ２０５ａを着座させ、アウターチューブ２０５の外周面に金属製の固定リング２５２を嵌めこんでこの固定リング２５２のボルト締結部２５２ａと外フランジ１１のボルト締結部（図示せず）とをボルト（図示せず）により締結すると、アウターチューブ２０５の外フランジ１１は、固定リング２５２とマニホールド２０９の外フランジ２０５ａとに挟み込まれた状態で、マニホールド２０９に一体化する。
アウターチューブ２０５がヒータ２０６内に挿入された状態でヒータベース下面に設けられるブロック２５１ｂにマニホールド２０９のアーム部９をボルト３０によって締結すると、アウターチューブ２０５がヒータ２０６と同心にヒータ２０６内に配置される。
【００１６】
図３はマニホールド２０９にインナーチューブ２０４を支持するための構造を示す平面図である。図２、図３に示すように受座１６はリング状に形成されている。
受座１６は、インナーチューブ２０４を載置した状態で前記マニホールド２０９の筒体８に挿入される。
筒体８の内フランジ１０には、円周方向に間隔を隔てて円弧状に切欠部１０ａが設けられ、受座１６の外周面部には、切欠部１０ａと同じピッチで切欠部１０ａよりも小さい相似形の駒部２０が設けられている。
各駒部２０をそれぞれ内フランジ１０の切欠部１０ａに下方側から臨ませた状態で受座１６を上方に押し上げると各駒部２０は各切欠部１０ａを通過し、受座１６は内フランジ１０の挿入孔１０ｂを通過する。
駒部２０が各切欠部１０ａを通過し、受座１６が挿入孔１０ｂを通過した時点で受座１６を筒体８の軸心線回りに切欠部１０ａ間の１／２ピッチ分、回転させると、各駒部２０がそれぞれ隣接する切欠部１０ａ，１０ａ間の内フランジ１０上に配置される。
その後、受座１６を下方に下げると、各駒部２０がそれぞれ内フランジ１０に載置される。これにより、内フランジ１０に受座１６を支持でき、受座１６を介してインナーチューブ２０４を内フランジ１０に支持させることができる。
【００１７】
図２に示すように、受座１６をマニホールド２０９に固定するための金属製のシールリング２２は、受座１６と略同径のリング状に形成されており、マニホールド２０９の内フランジ１０を厚み方向に貫通する貫通孔（図示せず）を通じてボルト（図示せず）により受座１６に締結することが可能である。
従って、受座１６にインナーチューブ２０４を支持した状態で受座１６をマニホールド２０９の内フランジ１０に支持した後に、シールリング２２を受座１６にボルトにより締結すると、インナーチューブ２０４の脱落が防止される。
また、この逆の手順とすると、ヒータ２０６内からインナーチューブ２０４を取り出すことができる。
【００１８】
ヒータ２０６内に、インナーチューブ２０４及びアウターチューブ２０５からなるプロセスチューブ２０３を組み込んだ後は、図１に示すように、マニホールド２０９の下部開口を気密に閉塞する炉口蓋体としてのシールキャップ２１９がマニホールド２０９の下方に配置される。
このシールキャップ２１９は耐熱性、耐腐食性の高い金属で構成されており、プロセス
チューブ２０３の下方に垂直に設置された昇降機構としてのボートエレベータ１１５により支持される。
回転機構２５４の回転軸２５５は金属製であり、シールキャップ２１９の軸芯線に沿ってシールキャップ２１９を貫通してボート２１７にフランジ２５５ａを介して連結される。
回転機構２５４の回転駆動力により回転軸２５５が回転すると、ボート２１７がインナーチューブ２０４の軸芯線回りに回転する。すなわち、回転軸２５５は、ボート２１７を回転させることで基板としてのウエハ２００を回転させる。
また、ボートエレベータ１１５によるボート２１７の昇降により、ボート２１７が処理室２０１に搬入又は搬出される。
【００１９】
前記シールキャップ２１９の上面には、シールキャップ２１９とマニホールド２０９下部の外フランジ（真空フランジ）との間をシールするシール材としてＯリング２２０ｂが設けられており、シールキャップ２１９は、Ｏリング２２０ｂを介してマニホールド２０９下部の外フランジ１２に垂直方向下側から密着される。
回転機構２５４及びボートエレベータ１１５には、駆動制御部２３７が電気的に接続されており、所望の回転、昇降動作をするように所望のタイミングにて制御される。
【００２０】
前記筒体８の内フランジ１０より下方側にはノズル２３０が取り付けられ、ノズル２３０にはガス供給管２３２が接続される。
ガス供給管２３２のノズル２３０との接続側と反対側である上流側には、ガス流量制御器としてのＭＦＣ（マスフローコントローラ）２４１を介して図示しない処理ガス供給源や不活性ガス供給源が接続される。
ＭＦＣ２４１には、ガス流量制御部２３５が電気的に接続されており、供給するガスの流量が所望の量となるよう所望のタイミングにて制御するように構成される。
【００２１】
また、前記筒体８の内フランジ１０より上方側には、処理室２０１内の雰囲気を排気する排気管２３１が設けられる。
排気管２３１は、インナーチューブ２０４とアウターチューブ２０５との隙間によって形成される筒状空間２５０の下端部に位置するように配置されており、前記筒状空間２５０に連通している。
排気管２３１のマニホールド２０９との接続側と反対側である下流側には、圧力検出器としての圧力センサ２４５及び圧力調整装置２４２を介して真空ポンプ等の真空排気装置２４６が接続されており、処理室２０１内の圧力が所定の圧力（真空度）となるよう真空排気し得るように構成される。
圧力調整装置２４２及び圧力センサ２４５には、圧力制御部２３６が電気的に接続されており、圧力制御部２３６は、圧力センサ２４５により検出された圧力に基づいて圧力調整装置２４２により処理室２０１内の圧力が所望の圧力となるよう所望のタイミングにて制御する。
【００２２】
基板保持具としてのボート２１７は、例えば石英や炭化珪素等の耐熱性材料からなり、複数枚のウエハ２００を水平姿勢でかつ互いに中心を揃えた状態で整列させて多段に保持させるように構成されている。
なお、ボート２１７の下部には、断熱のため、例えば石英や炭化珪素等の耐熱性材料からなる円板形状をした断熱部材としての断熱板２１６が水平姿勢で多段に複数枚配置される。
このため、ヒータ２０６からの熱を断熱板２１６により遮断され、ヒータ２０６によるマニホールド２０９側の加熱が防止される。
【００２３】
プロセスチューブ２０３内には、温度検出器として温度センサ２６３が設置される。ヒ
ータ２０６と温度センサ２６３とに温度を電気的に制御するための温度制御部２３８が接続される。
温度制御部２３８は、温度センサ２６３により検出された温度情報に基づいてヒータ２０６への通電具合を調整することにより処理室２０１内の温度が所望の温度分布となるよう所望のタイミングにて制御するように構成される。
【００２４】
ガス流量制御部２３５、圧力制御部２３６、駆動制御部２３７、温度制御部２３８は、操作部、入出力部を構成しており、基板処理装置全体を制御する主制御部２３９に電気的に接続される。これら、ガス流量制御部２３５、圧力制御部２３６、駆動制御部２３７、温度制御部２３８、主制御部２３９はコントローラ２４０として構成される。
【００２５】
前記マニホールド２０９、受座１６、シールリング２２、シールキャップ２１９、回転軸２５５、フランジ２５５ａ等の処理室２０１に露出する金属部品（以下、総称して金属部品という）は、耐熱性、耐食性が必要とされるため、Ｎｉを３０〜７０％及びＣｒを１０〜４０％を含むニッケルクロム系合金（鉄・ニッケル・クロム合金）、例えば、Ｆｅリッチなステンレス又はＦｅよりもＮｉがリッチなハステロイ、好ましくは、ハステロイＣ−２２材（Ｎｉ  ５６％，Ｃｒ  ２２％，Ｆｅ  ３％等）又はインコネル（Ｎｉ６１％，Ｃｒ  ２１．５％，Ｆｅ  ２．５％等）等の合金によって構成される。
これらの金属部品の処理室２０１に対する少なくとも露出面には、処理室内雰囲気から遮断するためのＣｒ２Ｏ３膜、ＳｉＯＣｒ膜等の酸化クロムの膜乃至層（以下、酸化クロム膜という）が覆うように形成される。
【００２６】
前記酸化クロム膜乃至層（以下、総称して、酸化クロム膜という）は、ＮｉＯ膜と比べて拡散速度が遅く、また、高温下でも、金属部品に微量に含まれているＣｕのブロック効果が大きいので、金属部品の少なくとも処理室２０１に対する露出面が酸化クロム層により覆われると、Ｃｕを中心とした金属のアウトディフュージョンが抑制され、原子レベルでの金属汚染が抑制される。また、酸化クロム膜は、ＮｉＯ膜と比べて反応しにくく、腐食性ガスや腐食性副生成物に対する耐腐食性が高いので、処理室内雰囲気に含まれる反応性ガスと反応して腐食した後、剥離又は亀裂により落下してしまうことによってウエハ２００の成膜が汚染される虞も減少する。
前記金属部品の表面を被覆する酸化クロム膜は、膜厚が１０〜２０ｎｍとなると、装置の立ち上げの際に１Ｅ１０ａｔｍｓ／ｃｍ２以上の金属汚染が発生することがあり、５０ｎμ以上とするとこのような問題が発生しない。従って、Ｃｒ２Ｏ３膜（クロム酸化膜）の厚みを、５０ｎｍ以上、好ましくは、５０〜１２０ｎｍとして、ＬＰ−ＣＶＤ法による成膜を可能にすると短時間で金属汚染を抑制するためのＣｒ２Ｏ３膜を成膜することができる。
【００２７】
前記金属部品の少なくとも処理室２０１に対する金属部品の露出面（表面）に前記酸化クロム膜を形成する新規な方法としては、大気圧未満の圧力下で金属部品の露出面にベーキングを施すことによって、金属部品の露出面にＣｒ２Ｏ３膜を形成する新規な不動膜の形成方法がある。
この方法において、Ｃｒ２Ｏ３膜等のクロム酸化膜は次のようにして形成されるものと考えられている。
（１）金属部品を大気圧未満でベーキングすると、高温真空雰囲気下で、ＦｅＯ膜がない綺麗な前記金属部品の表面では金属原子のマイグレーション（移動）が活発になる。
（２）続いて、鉄（Ｆｅ）、ニッケル（Ｎｉ）、クロム（Ｃｒ）等のそれぞれの原子が自身の拡散速度の違いから移動・凝集し、金属部品の表面にＣｒが集まってくる。
（３）金属部品の表面に析出したＣｒ表面と大気中の酸素（Ｏ２）や水分（Ｈ２Ｏ）とが反応して最終的にＣｒ２Ｏ３膜が形成される。
比較のため、大気圧下で金属部品の露出面にベーキングを施すと、ベーキングの温度を
どのようにしても金属部品の露出面にＮｉＯ膜が薄く形成されてしまう。
また、表面にＮｉＯ膜が固定された金属部品では、ベーキング処理を施してもＮｉＯ膜が邪魔となって金属部品の表面にクロム酸化膜としてＣｒ２Ｏ３膜を形成することはできない。
また、処理室２０１内の圧力を大気圧未満としてもベーキング処理の温度が２００℃未満では、Ｃｒ２Ｏ３膜を形成することは困難である。
従って、金属部品の露出面に酸化クロム膜としてＣｒ２Ｏ３膜を形成するには、ベーキング処理の際に、処理室２０１内圧力を大気圧未満とし、処理室２０１の雰囲気の温度を、金属部品の表面温度が少なくとも２００℃以上、好ましくは３００〜６００℃となる温度にする必要がある。
【００２８】
しかし、このような新規な方法でも５０ｎｍ以上の厚みの酸化クロム膜が金属部品の表面に形成されるまでの時間は４０ｈと長くなり、時間がかかり過ぎるという問題がある。
また、ベーキングの際の雰囲気によっては、金属部品の表面に耐食性の低いＮｉＯやＦｅＯも析出してしまい、耐腐食性が低下してしまうことがある。
【００２９】
そこで、本発明者等は、前記した不動膜の形成方法（比較例ともいう）において、予め、金属部品の表面に電界複合研磨によりＣｒ膜を形成し、その後、大気圧未満の圧力下でこの金属部品の表面をベーキングすることによって、酸化クロム膜の厚膜化と、酸化クロム膜の形成速度について種々検討を行った。
ここで、電界複合研磨とは、金属表面を酸又はアルカリ溶液中で電気化学的に陽極溶解することにより、光沢のあるＣｒ膜を形成する表面加工方法の一つである。
【００３０】
図４はＮｉ合金（Ｎｉ  ５０〜６５％、Ｃｒ  ２０〜２２．５％を含有する）から成る金属部品（試料１）の表面に電界複合研磨によりＣｒ膜を形成した後、金属部品のＣｒ膜上にベーキングにより酸化クロム膜を形成した場合の炉内圧力依存性、すなわち、炉内圧力の違いによる酸化クロム膜の形成スピードの違いを表す。
図示されるように、ベーキングの温度を５２０℃、炉内に導入するガスの導入量を０．５Ｌ（リットル）として、次の場合の酸化クロムの形成速度を検討した。
（１）炉内（反応炉内をいう）圧力が８×１０４Ｐａ、炉内に導入する導入するガス種がＯ２の場合（以下、Ｏ２／８×１０４Ｐａの場合という）
（２）炉内圧力が３０Ｐａ、炉内に導入する導入するガス種がＯ２の場合（以下、Ｏ２／３０Ｐａの場合という）
（３）炉内圧力が３０Ｐａ、炉内に導入する導入するガス種がＮ２の場合（以下、Ｎ２／３０Ｐａの場合という）
（４）炉内圧力が大気圧（１×１０５Ｐａ）、炉内に導入する導入するガス種がＯ２の場合（以下、大気／大気圧の場合という）
検討の結果、炉内圧力（処理室内圧力）が減圧の場合、厚み７０ｎｍ（炉内圧力が大気圧の場合は厚み２０ｎｍ）の酸化クロム膜（Ｃｒ２Ｏ３膜）が金属部品の露出面に形成されるまでの反応時間、すなわち、Ｃｒ酸化速度（膜厚÷（ベーキング時間＋真空置換時間））は、
Ｎ２／３０Ｐａの場合は２．７ｎｍ／ｈ、Ｏ２／３０Ｐａの場合は３．５ｎｍ／ｈ、
Ｏ２／８×１０４Ｐａの場合は４．０ｎｍ／ｈ、大気／大気圧の場合は０．８ｎｍ／ｈとなった。なお、ここでいう真空置換は、炉内を真空引きした後に、ベーキング用ガスを炉内に流入し、ベーキング開始状態とすることをいい、真空置換時間とは、上記真空引き開始からベーキング開始状態になるまでの時間をいう。
これにより、Ｃｒ酸化速度は、大気／大気圧の場合、Ｎ２／３０Ｐａの場合、Ｏ２／３０Ｐａの場合、Ｏ２／８×１０４Ｐａの場合の順に速くなることがわかった。
しかし、炉内圧力が大気圧に近づくと、金属部品の表面にＣｒ２Ｏ３だけでなく、ＦｅＯやＮｉＯが形成されてしまい、この場合に、ＦｅＯやＮｉＯによって耐腐食性が低下し
てしまう問題がある。なお、大気／大気圧の場合は、２０時間のベーキングでＮｉＯ層が１０μｍ表面に形成されることがわかっている。
従って、電界複合研磨によりＣｒ層を形成した後、ベーキングによりＣｒ２Ｏ３膜（酸化クロム膜）を形成するときは、ベーキングの際の圧力を、大気圧未満、好ましくは、１５００Ｐａ以下、より好ましくは、３０Ｐａ以下とするとよい。
【００３１】
また、電界複合研磨を用いると、電界研磨後、その表面を物理研磨する方法と比べて、工数が削減され、Ｃｒの形成時間が短縮される他、Ｃｒがより多く表面に析出するという利点がある。なお、電界研磨とは、例えば、電気化学的な研磨技術であり、電界複合研磨とは、例えば、電気化学的な研磨と、研磨材による物理的研磨を複合して同時に行う研磨技術のことである。
【００３２】
図５は、同じく、Ｎｉ合金（Ｎｉ  ５０〜６５％、Ｃｒ  ２０〜２２．５％を含有する）から成る金属部品（試料１）の表面に前記電界複合研磨によりＣｒ膜を形成した後、この金属部品のＣｒ膜の上にベーキングにより酸化クロム膜を形成した場合の導入ガス依存性、すなわち、炉内への導入ガスの違いによるＣｒ２Ｏ３膜の形成スピードの違いを表す。
ここでは、ベーキングの温度を５２０℃、炉内圧力を３０ｐａとして次の場合の酸化速度を検討した。
（１）大気（クリーンルーム内雰囲気）を１．０Ｌ／ｍｉｎの流量で炉内に導入した場合（以下、大気  １．０Ｌの場合という）
（２）大気（クリーンルーム内雰囲気）を０．５Ｌ／ｍｉｎの流量で炉内に導入した場合（以下、大気  ０．５Ｌの場合という）
（３）Ｏ２ガスを０．５Ｌ／ｍｉｎの流量で炉内に導入した場合（以下、Ｏ２  ０．５Ｌの場合という）
（４）Ｎ２ガスを０．５Ｌ／ｍｉｎの流量で炉内に導入した場合（以下、Ｎ２  ０．５Ｌの場合という）
金属部品の露出面に厚み７０ｎｍのＣｒ２Ｏ３膜（酸化クロム膜）が形成されるまでのＣｒ酸化速度（膜厚÷（ベーキング時間＋真空置換時間））を比較すると、Ｃｒ酸化速度は、Ｎ２  ０．５Ｌの場合、Ｏ２  ０．５Ｌの場合、大気  ０．５Ｌの場合、大気  １．０Ｌの場合の順に速くなった。
従って、電界複合研磨によりＣｒ層を形成した後、ベーキングによりＣｒ２Ｏ３膜（酸化クロム膜）を形成するときは、導入ガスとしてＮ２ガスを炉内に導入してもよいが、好ましくはＯ２ガス、より好ましくは大気を炉内に導入するとよい。なお、大気を利用する場合は、Ｎ２ガス等のガスを用いる必要がなく低コストで済むため、コスト面からも好ましい。
なお、Ｃｒ酸化速度が速くなるとベーキング時間が短縮される。図５から分かるとおり、大気を用いる場合、１６ｈで８０ｎｍ以上は確実にＣｒ２Ｏ３膜を形成することができる。
【００３３】
図６は、ＳＵＳ３１６Ｌから成るステンレス製の金属部品（試料２）の表面に前記電界複合研磨によりＣｒ膜を形成した後、ベーキングの温度５２０℃、ベーキング時間を２０時間とし、導入ガスの種別と炉内圧力とを変えて金属部品のＣｒ膜の上にベーキングにより酸化クロム膜を形成する場合の導入ガスの違いによるＦｅＯ、ＮｉＯの抑制効果の違いを表す。
【００３４】
図６［１］はＮ２／３０Ｐａの場合、図６［２］は大気／大気圧の場合、図６［３］はＯ２／３０Ｐａの場合を示す。
縦軸は金属の原子量（Ａｔｏｍｉｃ  Ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ）（単位［％］）を示し、横軸は表面からの深さ（Ｄｅｐｔｈ）（単位［ｍｍ］）を示す。
金属部品がステンレス製の場合は、図６［１］、［２］に示すように、導入ガスがＮ２もしくは大気の場合、すなわち、Ｎ２／３０Ｐａの場合（図６［１］）、大気／大気圧の場合には、Ｆｅ（ＦｅＯｘ等）、すなわち、ＦｅＯが金属表面に析出し、成長する。
また、図６［３］に示すように、Ｏ２／３０Ｐａの場合は、Ｆｅ（ＦｅＯｘ等）、すなわち、ＦｅＯ及びＮｉ（ＮｉＯｘ）等、すなわち、ＮｉＯの金属表面への析出が抑制される。
なお、ステンレス材は、Ｎｉ合金と比べて加工性がよく、コストが安いので、コストダウンを図ることができる。
従って、電界複合研磨によりＣｒ層を形成した後、ベーキングによりＣｒ２Ｏ３膜（酸化クロム膜）を形成するときは、炉内への導入ガスはＯ２ガスとするとよい。また、加工性やコスト面から考えると、金属部品はステンレス製とするとよい。
【００３５】
図７は電界複合研磨もしくは電界研磨により、前記試料１（Ｎｉ合金）、前記試料２（ステンレス製の金属部品）の表面に、厚み５ｎｍのＣｒ層を形成した後、大気圧、真空の雰囲気中でのベーキングにより各Ｃｒ膜の上に酸化クロム膜を形成した場合のＣｒ２Ｏ３膜の厚みとベーキング条件との関係を示す。なお、電界複合研磨によるＣｒ層の表面粗さＲｍａｘは、それぞれ０．４ｎｍとしたが０．４ｎｍ以下であってもよい。
【００３６】
図７から次のことが分かる。
（１）ベーキングの際の炉内温度を４００℃一定、ベーキングの処理時間を２時間とすると、ベーキングのマイグレーションによる酸化クロムの膜厚は１０〜１５ｎｍとなり、膜厚５０ｎｍ以上の条件を満すことができない（図３、Ｎｏ．５，Ｎｏ．６）。
（２）ベーキングの温度を４００℃とし、ベーキングの処理時間を（１）の１０倍の２０時間としても、酸化クロムの膜厚は１５〜２０ｎｍと薄く、膜厚５０ｎｍの条件を満たすことができない（図３、Ｎｏ．３，Ｎｏ．４，Ｎｏ１０）。
（３）処理時間を２０時間とし、ベーキングの温度を５２０℃とし、炉内への導入ガスを、酸素ガス、大気（クリーンルーム内雰囲気）又は、Ｎ２ガスとすると、表面に電界複合研磨が施されている際には、いずれの場合でも膜厚が５０〜１００ｎｍの酸化クロム膜が形成され、膜厚５０ｎｍの条件を満たすことができた（Ｎｏ．１，Ｎｏ．２，Ｎｏ．８，Ｎｏ９）。
なお、表面に電界研磨を施した場合には、表面へのＣｒの析出量が少なすぎるため、炉内圧力が真空（３０Ｐａ）で、Ｎ２ガスを導入すると、酸化クロム膜が１０ｎｍと薄くなる（Ｎｏ．７）。
（４）炉内の温度５２０℃、炉内圧力を真空（３０Ｐａ）として、Ｏ２ガス、大気（クリーンルーム内雰囲気）、Ｎ２ガスを炉内に導入した場合、酸化クロム膜の膜厚は、Ｏ２ガスや大気を導入する場合の方が、Ｎ２ガスを導入する場合と比べて厚くなる。
（５）試料１に比べ試料２（ＳＵＳ３１６Ｌ）の方がＦｅを多く含有しているため、ＦｅＯが析出されやすい。
（６）試料２の場合、ベーキングの際の炉内温度を５２０℃、ベーキングの時間を２０時間としてＮ２ガスを導入すると、酸化クロム膜の膜厚が９０ｎｍと厚くなったが、ＮｉＯ、ＦｅＯも金属表面に析出してしまうので、耐腐食性が低下するという問題がある。
（１）〜（６）から、電界複合研磨をすることが有効であることがわかり、さらに、ベーキングの際の温度は、５２０℃、好ましくは５００〜６００℃（酸化膜中の酸素が拡散供給される温度帯と推定される）、炉内圧力は、好ましくは、３０Ｐａ以下とするとよいことがわかる。
ベーキングの際に炉内に導入するガスは、大気もしくはＯ２ガス、大気（クリーンルーム内雰囲気）、のＮ２ガスのいずれでもよいが、好ましくは、大気もしくはＯ２ガスとするとよい。
【００３７】
次に、前記金属部材の露出面に対する、Ｃｒ２Ｏ３膜（酸化クロム膜）の形成方法の一
例として基板処理装置を組み立てた後、金属部品の少なくとも処理室２０１に露出される露出面に、予め、電界複合研磨により、Ｃｒ膜を形成した後、ベーキングにより処理室２０１に対する金属部品の少なくとも露出面に形成する方法について説明するが、この酸化クロム膜は、基板処理装置に組み込まれる前の部品段階で金属部品の表面に形成してもよいし、基板処理装置の組立て後に形成してもよい。この場合、搬送や取り扱いの段階での汚染を考慮すると、基板処理装置として完成した段階で形成するとよい。
基板処理装置の組立て後、ベーキングの温度帯が３００℃を越え、ベーキングの熱でＯリング等が劣化してしまう虞がある場合は、基板処理装置として組み立てる前の部品段階で形成するとよい。
特に、マニホールド２０９、回転軸２２５、シールキャップ２１９は、Ｏリング２２０ａ、２２０ｂに隣接しているため、予め、部品段階で形成するとよい。
【００３８】
金属部品の表面に酸化クロム膜を形成する方法には、次の第１、第２の方法がある。
【００３９】
＜第１の方法＞
第１の方法では、まず、炉内、すなわち、処理室２０１内に少なくとも一部が露出される金属部品の少なくとも前記処理室２０１内に露出される表面（以下、金属部品の露出面という）に予め電界複合研磨を施し、電界複合研磨により、金属部品の少なくとも露出面に、例えば、５ｎｍのＣｒ層又はＣｒ化合物層を形成する。
この場合、Ｃｒ層又はＣｒ化合物層の厚みは、１〜３ｎｍ以上とするとよい。
また、Ｃｒ層又はＣｒ化合物層の表面粗さＲａは４００ｎμ前後、又はそれ以下とするとよい。前処理として電界複合研磨を施すと、鋳造時等材料の表面に形成されているＦｅＯ膜やＮｉＯ膜が除去されるので、Ｃｒ２Ｏ３膜等の酸化クロム膜の形成が良好になる。
次に、処理室２０１からボート２１７が取り除かれ処理室２０１に清浄な大気（クリーンルーム内雰囲気）が充填されている状態で処理室２０１を閉鎖し、真空排気装置２４６の排気により処理室２０１内雰囲気を排気する。処理室２０１内の圧力は、１Ｅ−６〜１５００Ｐａ未満、すなわち、好ましくは１５００Ｐａ以下、より好ましくは３０Ｐａ以下とし、最下限は、真空ポンプの排気性能限界、例えば、０．１Ｐａとするとよい。
真空排気装置２４６の排気により処理室内圧力を１５００Ｐａ以下の圧力に保持しながら処理室２０１にクリーンルーム内雰囲気（大気）を導入すると共に、前記ヒータ２０６の加熱によって、処理室２０１内に少なくとも表面の一部が露出されている金属部品（前記マニホールド２０９、固定リング２５２、シールリング２２、シールキャップ２１９、回転軸２５５とそのフランジ２５５ａ等）の露出面を５００〜６００℃、例えば、５２０℃以上に加熱するベーキングを少なくとも１６時間以上（例えば、２０時間）行う。
これにより、短時間で厚み５０ｎｍ以上のＣｒ２Ｏ３膜が形成される。
この方法では、導入ガスに大気を用いるので、生産コスト面が安価になる。
【００４０】
この方法において、Ｃｒ２Ｏ３膜は、次のようにして形成されるものと考えられる。
まず、金属部品の処理室２０１に表面の一部が露出される金属部品の表面にＣｒ膜が形成される。このＣｒ膜は酸素との反応によりＣｒ２Ｏ３膜を形成する。
Ｃｒ膜の形成後、炉内、すなわち、処理室２０１内を大気圧未満の大気雰囲気、Ｏ２雰囲気又はＮ２ガス雰囲気とし、ヒータ２０６により炉内を５００〜６００℃に昇温する。
高温真空雰囲気下では、ＦｅＯ膜がない綺麗な金属部品の表面側では金属原子のマイグレーション（移動）が活発になる。
そして、鉄（Ｆｅ）、ニッケル（Ｎｉ）、クロム（Ｃｒ）等のそれぞれの原子が自身の拡散速度の違いから移動・凝集し、金属部品のＣｒ膜の表面にＣｒが集まって来る。
その後、Ｃｒ膜及びＣｒ膜の表面に析出したＣｒの表面と、処理室２０１内の酸素（Ｏ２）や水分（Ｈ２Ｏ）との反応によって、金属部品の表面に、酸化膜としてＣｒ２Ｏ３膜が形成される。
【００４１】
［第２の方法］
第２の方法では、第１の方法と同じように、まず、金属部品の少なくとも露出面にＣｒ層又はＣｒ化合物層を形成する。
次に、処理室２０１を閉鎖し、真空排気装置２４６による処理室２０１内の雰囲気の排気と不活性ガス、例えば、Ｎ２ガスを供給しながら前記真空排気装置２４６により処理室２０１内を排気することにより、処理室２０１内大気圧未満、好ましくは、１５００Ｐａ以下、より好ましくは、３０ｐａ以下の圧力のＮ２ガス雰囲気とする。
その後、ヒータ２０６の加熱により処理室２０１内の雰囲気の温度を少なくとも金属部品の表面が５００〜６００℃、例えば、５２０℃に加熱するベーキングを連続して少なくとも１６時間以上（例えば２０時間）実施する。
次に、処理室２０１内の温度を５００〜６００℃、例えば、５２０℃に保持し、処理室２０１の圧力を１５００Ｐａ以下、好ましくは、３０Ｐａ以下に保持しながら処理室２０１に大気（クリーンルーム内雰囲気）導入する酸化処理を５〜１０時間行い、前記金属部品の表面に析出したＣｒ及びＣｒ層のＣｒと酸素とを反応させて、金属部品の表面に、Ｃｒ２Ｏ３膜を形成する。
【００４２】
Ｃｒ２Ｏ３膜によりＣｕ、Ｆｅを中心とした金属の析出がＣｒ２Ｏ３膜によってブロックされるので、ウエハの金属汚染が防止される。また、第１の方法と同様に、導入ガスとして大気を用いると、Ｏ２ガス、Ｎ２ガスを導入する場合と比べて生産コストが安価になる。また、ベーキング前にＮ２ガス雰囲気としておくと金属部材の表面がＮ２ガス清浄に保持されるという利点もある。
【００４３】
なお、第１及び第２の方法において、処理室２０１に導入ガスとして大気（クリーンルーム内雰囲気）を導入し、１６時間以上、ベーキングすると、厚みが８０ｎｍ以上のＣｒ２Ｏ３膜が短時間で形成される。大気を導入すると、生産コスト面が安価となる利点がある。
また、前記の第１の方法の説明では、処理室２０１に導入ガスとして大気を説明したが、処理室２０１に導入ガスとして酸素ガスを導入してもよい。
この場合、Ｃｒ２Ｏ３膜の生成速度は大気を導入する場合と比べて遅くなるが、金属部品の表面へのＦｅＯ、ＮｉＯの析出を抑制することができる。
また、前記の第１の方法の説明では、処理室２０１に導入ガスとして大気を説明したが、処理室２０１に導入ガスとしてＮ２ガスを導入してもよい。Ｎ２ガスを炉内に導入する場合、Ｃｒ２Ｏ３膜の生成速度は、大気やＯ２ガスを導入する場合と比べて遅くなってしまうが、電界複合研磨により、ベーキングの前に、金属部品の表面に、予め、Ｃｒ膜を形成しておくので、大気圧未満でベーキングによりＣｒ２Ｏ３膜を形成する場合と比べてＣｒ２Ｏ３膜の生成速度は速くなる。
【００４４】
また、前記金属部品の部品段階で、減圧加熱炉（図示せず）に前記金属部品を配置し、前記第１、第２の方法により、前記金属部品の表面にＣｒ２Ｏ３膜を形成してもよい。
また、第１、第２の方法において、ベーキング前の前処理として、前記金属部品の表面に電界複合研磨による研磨を行うことが好ましい。金属部品の表面に前処理として研磨を施すと、材料鋳造時の表面に形成されるＦｅＯ膜やＮｉＯ膜が除去されるので、Ｃｒ２Ｏ３膜の形成が良好になる。
図８（ａ）は従来の基板処理装置（ベーキング無し）の金属汚染濃度の測定結果を示し、図８（ｂ）は、複合電界研磨後、処理室温度：５２０℃、処理室圧力：３０Ｐａ、導入ガス：大気（ドライエア（露点温度−４０℃））、ベーキング処理時間：１６ｈのベーキング処理条件で処理室２０１の金属部品の露出面に膜厚５０ｎｍのＣｒ２Ｏ３膜を形成した基板処理装置（ベーキング有り）の金属汚染の測定結果を示す。
金属汚染の測定は、Ｎ２シーケンスで処理したウエハを用い、測定にはＩＣＰ−ＭＳ（誘導結合プラズマ質量分析計）を用いた。また、測定箇所は、処理室２０１に挿入された
ボートの上方側領域と下方側領域とした。また、金属汚染は、Ｎａ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｋ、Ｃａ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎについて測定した。なお、Ｎ２シーケンスとは、処理室２０１に成膜ガスを供給するのに代えてＮ２ガスを供給するための弁を開として処理室２０１にＮ２ガスを導入しながら処理室を排気することにより処理室２０１内でウエハを処理するシーケンスをいう。金属汚染の測定を、Ｎ２シーケンスで処理したウエハを用いると、正確な測定値が得られる。
図８（ａ）に示すように、従来の基板処理装置の場合は、処理室２０１内のボートの上方領域においてＮａの濃度及びＫの濃度、Ｃｕの濃度が管理値１．００Ｅ＋１０ａｔｏｍｓ／ｃｍ２を越えてしまい、また、ボートの下方領域において、Ｍｇ濃度、Ｆｅ濃度、Ｃｕの濃度が管理値１．００Ｅ＋１０ａｔｏｍｓ／ｃｍ２を越えてしまうが、本発明の実施の形態に係る基板処理装置では、Ｎａ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｋ、Ｃａ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎのいずれも管理値１．００Ｅ＋１０ａｔｏｍｓ／ｃｍ２未満となった。
これにより、処理室２０１の金属部品の露出面が厚み５０ｎｍ以上のＣｒ２Ｏ３膜で覆うと、基板処理の立ち上げ直後のＣｕやＦｅを中心とした金属汚染が１．００Ｅ＋１０ａｔｏｍｓ／ｃｍ２未満に抑制できることが実証された。
【００４５】
次に処理炉２０２を用いた半導体デバイスの製造工程の一工程としてウエハ２００上に薄膜を形成する方法について説明する。なお、以下の説明において、基板処理装置を構成する各部の動作は前記コントローラ２４０によって制御されるものとする。
【００４６】
複数枚のウエハ（基板）２００がボート２１７に装填（ウエハチャージ）されると、図１に示されるように、複数枚のウエハ２００を保持したボート２１７は、ボートエレベータ１１５によって持ち上げられて処理室２０１に搬入（ボートローディング）される。この状態で、シールキャップ２１９はＯリング２２０ｂを介してマニホールド２０９の下端をシールした状態となる（基板搬入工程）。
【００４７】
処理室２０１内が所望の圧力（真空度）となるように真空排気装置２４６によって真空排気される。この際、処理室２０１内の圧力は、圧力センサ２４５で測定され、この測定された圧力に基づき圧力調整装置２４２が、フィードバック制御される。また、処理室２０１内が所望の温度となるようにヒータ２０６によって加熱される。
この際、処理室２０１内が所望の温度分布となるように温度センサ２６３が検出した温度情報に基づきヒータ２０６への通電具合がフィードバック制御される。続いて、回転機構２５４により、ボート２１７が回転されることで、ウエハ２００が回転される。
なお、処理炉２０２に対するマニホールド２０９、固定リング２５２、シールリング２２、シールキャップ２１９、回転軸２５５と及びそのフランジの処理室２０１に対する露出面は、前記したように、酸化クロム膜、例えば、Ｃｒ２Ｏ３膜によって覆われており、Ｃｕを中心とする金属のアウトディフュージョンは発生しない。このため、ウエハ（ダミー）２００を用いた基板処理を数回乃至数十回繰り返すだけで、立ち上げ当初の基板処理系内のＣｕの値を所定の管理値よりも充分に低下させることができる。
【００４８】
処理室２０１の温度、圧力が基板処理に適した温度、圧力に調節され、この状態が保持された状態で処理ガス供給源から基板処理ガスが供給される。基板処理ガスは、ＭＦＣ２４１にて所望の流量となるように制御され、ガス供給管２３２を流通してノズル２３０から処理室２０１内に導入される。
処理室２０１に導入する基板処理ガスは、マニホールド２０９、固定リング２５２、シールリング２２、シールキャップ２１９、回転軸２５５と及びそのフランジ２５５ａ等の処理室２０１に対する露出面を覆っているＣｒ２Ｏ３膜に接触するが、Ｃｒ２Ｏ３膜は、反応性ガスとは非反応であるので、反応によって剥離せず、また、亀裂も発生しない。
基板処理ガスが処理室２０１内を上昇し、インナーチューブ２０４の上端開口から筒状空間２５０に基板処理済みガスとして流出して排気管２３１から排気される。
基板処理ガスは処理室２０１内を通過する際にウエハ２００の表面と接触する。
この際、熱ＣＶＤ反応によってウエハ２００の表面上ｉに薄膜が堆積（デポジション）する（基板の熱処理工程）。
【００４９】
予め設定された処理時間が経過すると、不活性ガス供給源から不活性ガスが供給され、処理室２０１内が不活性ガスに置換されるとともに、処理室２０１内の圧力が常圧に復帰される。
【００５０】
その後、ボートエレベータ１１５によりシールキャップ２１９が下降されて、マニホールド２０９の下端が開口されると共に、処理済みのウエハ２００がボート２１７に保持された状態でマニホールド２０９の下端からプロセスチューブ２０３の外部に搬出（ボートアンローディング）される（基板搬出工程）。その後、処理済みのウエハ２００はボート２１７より取り出される（ウエハディスチャージ）。
【００５１】
なお、一例まで、本実施の形態の処理炉にてウエハ２００を処理する際の処理条件としては、例えば、ＳｉＮ膜の成膜においては、処理温度６００〜８００℃、処理圧力３０〜５００Ｐａ、ガス種、ガス供給流量（ＳｉＨ２Ｃｌ２ガス：２０〜５０ｓｃｃｍ、ＮＨ３ガス：１８０〜２００ｓｃｃｍ）が例示され、それぞれの処理条件を、それぞれの範囲内のある値で一定に維持することでウエハ２００に処理がなされる。
【００５２】
（実施形態の効果）
基板処理装置の装置立ち上げから量産に至るまで、従来は、３週間〜４週間かかっていたが、本実施形態に係る基板処理装置によれば、装置立ち上げ時の金属汚染の管理値が、規定された管理値を以下となるので、立ち上げから量産に至るまでの期間を大幅に短縮することができる。また、従来の基板処理装置と比較して金属汚染のレベルの低い装置として運用することができる。さらに、メンテナンスなどの非定常作業後の金属汚染レベルも低減することができる。
［付記］
以下、本実施形態に係る基板処理装置及び半導体装置製造の態様を付記する。
＜第１の態様＞
第１の態様は、処理室内に少なくとも一部の金属表面が露出される金属部品を具備する基板処理装置であって、前記処理室内に露出される金属部品の表面には、予め、電界複合研磨が施された後、大気圧未満の圧力下でベーキング処理されてなる基板処理装置を提供する。ここで、基板処理装置における金属部品としては、例えば、マニホールド、固定リング、シールリング、シールキャップ、回転軸と及びそのフランジが該当する。金属部材の少なくとも処理室内に対する露出面に酸化クロム膜（Ｃｒ２Ｏ３膜）が形成されると、酸化クロム膜は、金属部品に含まれているＣｕやＦｅを中心とする金属のアウトディフュージョンをブロックするので、半導体装置製造時の金属汚染が防止される。
【００５３】
＜第２の態様＞
第２の態様は、処理室内に少なくとも一部の金属表面が露出される金属部品の少なくとも前記処理室内に露出される金属表面に、予め、電界複合研磨が施された後に、大気圧未満の圧力でベーキング処理がなされている基板処理装置を用いて処理する半導体装置の製造方法であって、前記処理室内に基板を搬入する工程と、前記金属表面が前記処理室内に露出された状態で前記処理室内で前記基板を熱処理する工程と、前記処理室から前記基板を搬出する工程と、を有する半導体装置の製造方法を提供する。
このような半導体装置の製造方法によれば、Ｃｕを中心とした金属の汚染が防止され、半導体装置の動作不良が防止される。
【００５４】
＜第３の態様＞
第３の態様は、処理室内に一部の金属が露出される金属部品の少なくとも前記処理室に露出される金属表面に、予め、電界複合研磨を施した後に前記金属表面に大気圧未満の圧力でベーキング処理する酸化不動体膜の形成方法を提供する。
【００５５】
＜第４の態様＞
第４の態様は、前記金属部品の含有成分は、少なくとも鉄分よりもニッケル成分が多く含有されている実施の態様１記載の基板処理装置を提供する。
【００５６】
＜第５の態様＞
第５の態様は、前記金属部品は、３０〜７０％のニッケルを含有する実施の態様１記載の基板処理装置を提供する。
【００５７】
＜第６の態様＞
第６の態様は、前記電界複合研磨は、金属表面にクロム層もしくはクロム化合物層を形成させる研磨である実施の態様１記載の基板処理装置を提供する。
金属部材の少なくとも処理室に露出される表面にクロム層もしくはクロム化合物層が予め、形成されているので、ベーキングのみによって金属部材の表面にＣｒを析出させ、酸素との反応によって酸化クロム膜を形成する方法と比べて、必要な厚みの酸化クロム膜を短時間で形成することが可能になる。
【００５８】
＜第７の態様＞
第７の態様は、前記大気圧未満の圧力は、１５００Ｐａ以下の減圧である実施の態様１記載の基板処理装置を提供する。
炉内圧力が大気圧に近づくと、金属部品の表面にＣｒ２Ｏ３だけでなく、ＦｅＯやＮｉＯが析出しやすくなり、ＦｅＯやＮｉＯによって耐腐食性が低下してしまうが、１５００Ｐａ以下とするとＦｅＯやＮｉＯの析出が抑制される。
【００５９】
＜第８の態様＞
第８の態様は、前記ベーキング処理により、５０ｎｍ以上の酸化クロム膜が形成されてなる請求項１記載の基板処理装置を提供するものである。
酸化クロム膜の厚みを５０ｎｍ以上とすると、装置の立ち上げ直後でも金属汚染を１Ｅ１０ａｔｍｓ／ｃｍ２以下にすることができる。
【００６０】
＜第９の態様＞
第９の態様は、処理室に少なくとも一部の金属表面が露出される金属部品を具備する基板処理装置であって、前記金属部品の少なくとも前記処理室に露出される表面には、５０ｎｍ以上の酸化クロム膜が形成されてなる基板処理装置を提供する。
【００６１】
＜第１０の態様＞
第１０の態様は、前記ベーキング処理は、窒素雰囲気下で処理される実施の態様１記載の基板処理装置を提供する。このようにすると、金属部材の金属表面を清浄な状態に保持できる。
【００６２】
＜第１１の態様＞
第１１の態様は、前記ベーキング処理は、酸素雰囲気下で処理される実施の態様１記載の基板処理装置を提供する。
このようにすると、前記金属部品の金属表面にＮｉＯ膜が形成されず、酸化クロム膜が形成される。また、酸化クロム膜の生成速度が向上する。
【００６３】
＜第１２の態様＞
第１２の態様は、前記ベーキング処理は、大気雰囲気下で処理される基板処理装置を提供する。このようにすると、酸化クロム膜の生成速度が向上する。
【００６４】
＜第１３の態様＞
前記ベーキング処理は、５２０℃以上の温度で、１６時間以上前記金属部品を加熱する処理である実施の態様１記載の基板処理装置を提供する。
５２０℃以上の温度で、１６時間以上前記金属部品を加熱すると、酸化クロム膜の厚みを５０ｎｍ以上とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】本発明の実施の形態で好適に用いられる基板処理装置の処理炉の概略構成を示す縦断面図である。
【図２】基板処理装置の構成を示す分解斜視図である。
【図３】マニホールドにインナーチューブを支持するための構造を示す平面図である。
【図４】Ｎｉ合金から成る金属部品の表面に電界複合研磨によりＣｒ膜を形成した後、金属部品のＣｒ膜上にベーキングにより酸化クロム膜を形成した場合の炉内圧力依存性、すなわち、炉内圧力の違いによる酸化クロム膜の形成スピードの違いを表す図である。
【図５】同じく、Ｎｉ合金から成る金属部品（試料１）の表面に前記電界複合研磨によりＣｒ膜を形成した後、この金属部品のＣｒ膜の上にベーキングにより酸化クロム膜を形成した場合の導入ガス依存性、すなわち、炉内への導入ガスの違いによるＣｒ２Ｏ３膜の形成スピードの違いを表す図である。
【図６】ステンレス製の金属部品の表面に前記電界複合研磨によりＣｒ膜を形成した後、その後、導入ガスの種別を変えて金属部品のＣｒ膜の上にベーキングにより酸化クロム膜を形成する場合の導入ガスの違いによるＦｅＯ、ＮｉＯの抑制効果の違いを表す図である。
【図７】電界複合研磨により、金属部材の表面に、Ｃｒ層を形成した後、大気圧、真空の雰囲気中でのベーキングにより各Ｃｒ膜の上に酸化クロム膜を形成した場合のＣｒ２Ｏ３膜の厚みとベーキング条件との関係を示す図である。
【図８】ＩＣＰ−ＭＳ（誘導結合プラズマ質量分析計）より処理室に搬入されたボートの上方領域と下方領域での金属汚染の測定結果を示す図である。
【符号の説明】
【００６６】
２２      シールリング
１１５    ボートエレベータ
２０１    処理室
２０９    マニホールド
２１９    シールキャップ
２５２    固定リング
２５４    回転機構
２５５    回転軸
２５５ａ  フランジ
【図１】
2009164327.tif 000003
【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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【図７】
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【図８】
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