(57)【要約】【課題】腐食ガスを用いた処理を行う際の、シャワープレートとの反応生成物の形成量を抑制する。【解決手段】シャワープレート１００は、アルミニウム板１０２の表面にアルマイト皮膜１１０が形成された構成を有する。アルマイト皮膜１１０は、細孔が形成された多孔質層を有さず、膜厚が０．３μｍ以下である。【選択図】図３
2009235522.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルミニウムの表面にアルマイト皮膜が形成されたシャワープレートであって、
前記アルマイト皮膜は、細孔が形成された多孔質層を有さず、膜厚が０．３μｍ以下であるシャワープレート。
【請求項２】
請求項１に記載のシャワープレートであって、
前記アルマイト皮膜の表面が平坦であるシャワープレート。
【請求項３】
請求項１または２に記載のシャワープレートを含む半導体製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シャワープレートおよび当該シャワープレートを含む半導体製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、大規模集積回路（ＬＳＩ）や液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）等の半導体製品の製造工程において、化学的気相蒸着（ＣＶＤ）法により基板上に原料ガスを供給して酸化シリコン（ＳｉＯｘ）や窒化シリコン（ＳｉＮｘ）等の薄膜絶縁膜を形成する成膜工程や、基板上に腐食ガスを供給して対象の膜にパターンを形成するドライエッチング工程等が行われる。このような成膜工程やドライエッチング工程等は、半導体製造装置の真空装置内で行われる。このとき、真空装置内では、原料ガス、腐食ガス、およびクリーニング用ガス等を基板上に均一に供給するためのガス孔が多数設けられているシャワープレートが用いられる。シャワープレートとしては、高温中でも反りが生じ難く、ガス孔などの加工が容易なことから、アルミニウムが用いられている。また、塩素系等のハロゲン系の腐食ガスを用いることもあるため、耐食性を向上させるためにアルミニウムの表面に陽極酸化皮膜（以下アルマイトという）を形成したものが用いられる。
【０００３】
特許文献１（特開平１０−５０６６３号公報）には、電極母材であるアルミニウムの表面にアルマイト皮膜を形成し、そのアルマイト皮膜の脆弱層を除去した構成が記載されている。
【０００４】
特許文献２（特開平１１−４３７３４号公報）には、ポーラス層と、ポアのないバリア層とからなるアルマイト層を設けた構成が記載されている。
【特許文献１】特開平１０−５０６６３号公報
【特許文献２】特開平１１−４３７３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、従来のシャワープレートには、以下のような問題があった。
図５は、シャワープレート２００の平面図、図６は、図５のＢ−Ｂ断面図である。図５および図６に示すように、シャワープレート２００は、アルミニウム板２０２により構成されており、アルミニウム板２０２には、多数のガス孔２０４が形成されている。ここで、アルミニウム板２０２の表面には、アルマイト皮膜２１０が形成されている。
【０００６】
図７から図９は、シャワープレート２００の図６の破線で囲んだ部分を拡大して示す図である。
図７に示すように、アルマイト皮膜２１０は、アルミニウム板２０２表面に形成されたバリア層２１２と、その上に形成された多孔質層２１４とを含む。ここで、多孔質層２１４には、直径数十〜数百ｎｍ程度の多数の細孔２１６が形成されている。
【０００７】
ところで、腐食ガスは、アルマイト皮膜２１０表面との接触によりアルミニウムとの反応生成物を形成する。細孔２１６は、非常に活性な領域であり、腐食ガス等との反応が著しく進行し、腐食が生じる。このため腐食を防ぐために、図８に示すように、アルミと水とから構成されるベイナイト等の水和物２１８により細孔２１６を埋める封孔とよばれる処理が施されることがある。しかし、細孔２１６は極めて微細であるため、ミクロ的には、細孔２１６を完全に埋めることは困難である。そのため、腐食ガスが細孔２１６内に入り込んでしまい、細孔２１６中の活性な領域でアルマイト皮膜２１０と腐食ガスとの反応が著しく進む。
【０００８】
図９は、アルマイト皮膜２１０表面に腐食ガス等のガスとアルマイト皮膜２１０との反応生成物２２０が形成された状態を示す図である。細孔２１６が埋め込まれていないと、アルマイト皮膜２１０表面に凹凸が生じ、アルマイト皮膜２１０の表面積が大きくなる。そのため、反応生成物２２０の形成量も増加してしまい、ゴミの原因となり製品被害を発生させるという問題も生じる。
【０００９】
特許文献１には、アルマイト皮膜の脆弱層を除去する技術が記載されている。しかし、当該文献においては、脆弱層除去後においても、アルマイト皮膜の膜厚は数十μｍ程度となっている。本発明者の検討では、この程度の膜厚では、多孔質層を除去することはできない。また、特許文献２においても、アルマイト皮膜が多孔質層を含まない構成とはなっておらず、上記の腐食の改善や反応生成物の形成量低減という点で課題があった。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明によれば、
アルミニウムの表面にアルマイト皮膜が形成されたシャワープレートであって、
前記アルマイト皮膜は、細孔が形成された多孔質層を有さず、膜厚が０．３μｍ以下であるシャワープレートが提供される。
【００１１】
本発明によれば、上記シャワープレートを含む半導体製造装置が提供される。
【００１２】
アルマイト皮膜に多孔質層が形成されておらず、バリア層のみを含む構成とすることにより、表面を平坦とすることができる。これにより、アルマイト皮膜の表面積を低減することができ、アルマイト皮膜と塩素系等のハロゲン系の腐食ガス等との接触部分を少なくすることができ、反応も抑えることができるため、反応生成物の形成量を抑制することができる。
【００１３】
なお、以上の構成要素の任意の組合せ、本発明の表現を方法、装置などの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、腐食ガスを用いた処理を行う際の、シャワープレートとの反応生成物の形成量を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。尚、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。
【００１６】
図１は、本実施の形態におけるシャワープレートの構成を示す平面図である。シャワープレート１００は、多数のガス孔１０４が設けられたアルミニウム板１０２を含む。
【００１７】
図２は、図１のＡ−Ａ断面図である。
アルミニウム板１０２には、後にシャワープレート１００を半導体製造装置内に設置したときに、シャワープレート１００が基板（ウェハ）と面する側（以下表面という）に、アルマイト皮膜１１０が形成されている。図３は、シャワープレート１００の図２の破線で囲んだ部分を拡大して示す断面図である。
【００１８】
本実施の形態において、アルマイト皮膜１１０は、バリア層１１２のみで構成され、図７から図９を参照して説明した多孔質層２１４を有しない構成となっている。そのため、本実施の形態において、アルマイト皮膜１１０の表面が平坦に形成される。
【００１９】
さらに、アルマイト皮膜１１０の膜厚は、０．３μｍ以下とすることができる。このような構成とすることにより、多孔質層を含まないようにすることができる。アルマイト皮膜１１０の膜厚の下限は、たとえば０．１μｍ以上とすることができる。これにより、アルマイト皮膜１１０の耐食性を確保することができる。
【００２０】
ここで、アルマイト皮膜１１０の膜厚は、アルミニウム板１０２表面の全面にわたった平均値とすることができる。すなわち、アルマイト皮膜１１０には膜厚の厚い部分（図中Ｌ１）および膜厚の薄い部分（図中Ｌ２）が存在するが、これらを平均した膜厚とすることができる。
【００２１】
次に、本実施の形態におけるアルマイト皮膜１１０の形成方法を説明する。
本実施の形態において、ガス孔１０４が形成されたアルミニウム板１０２に陽極酸化処理を行うことによりアルマイト皮膜１１０を形成する。ここで、電解液としては、たとえば硫酸、りん酸、クロム酸等の無機酸や、ギ酸やしゅう酸等の有機酸等から適宜選択したものを用いることができる。本実施の形態において、陽極酸化処理の、電解液組成・浴温・浴電圧・電流密度・処理時間を制御することにより、アルマイト皮膜１１０の膜厚が０．３μｍ以下となるようにする。アルマイト皮膜１１０を形成する際に、アルミニウム板上にバリア層が形成された後に、そのまま酸化処理を続けると、バリア層表面の電流密度のばらつきによって微細な細孔が生じ、図７から図９に示したような多孔質層２１４が形成されてしまう。本実施の形態において、多孔質層２１４が形成される前に、酸化処理を終了することにより、多孔質層２１４を有さず、表面が平坦な構成のアルマイト皮膜１１０を形成することができる。
【００２２】
また、他の例として、たとえば約１０μｍ程度のアルマイト皮膜１１０を形成した後、アルマイト皮膜１１０表面をバフ研磨処理等によって除去して膜厚を０．３μｍ以下とすることにより、細孔が存在する多孔質層を除去して、バリア層１１２のみを含むアルマイト皮膜１１０を得ることもできる。これにより、多孔質層２１４を有さず、表面が平坦な構成のアルマイト皮膜１１０を形成することができる。ここで、バフ研磨処理では、高純度アルミナやダイヤモンド粉を使用することができる。これにより、アルマイト皮膜への重金属汚染を防ぐことができる。
【００２３】
図４は、本実施の形態におけるシャワープレート１００を含む半導体製造装置１５０の構成を示す模式図である。
半導体製造装置１５０は、基板３００を載置する載置台としても機能する下部電極１５２と、上部電極として機能するシャワープレート１００と、バルブ１５４等を含む。ここで、図中矢印は、ガスの供給方向を示す。また、基板３００が配置されたチャンバ内には、プラズマ放電１５６が生じる。シャワープレート１００には、基板３００と対向する面にアルマイト皮膜１１０が形成されている。
【００２４】
次に、本実施の形態におけるシャワープレート１００の効果を説明する。
以上のような構成とすると、バリア層１１２の表面が略平坦なため、アルマイト皮膜１１０表面の表面積を低減することができる。たとえば、従来の多孔質層２１４が形成されたアルマイト皮膜と比較して、その表面積を約１０％以上程度低減することができる。また、活性な領域である細孔も存在しない構成とすることができる。これにより、塩素系等のハロゲン系の腐食ガスを用いた場合でも、このようなガスとの接触部分が少なく、また反応性も低くなるので、反応生成物１２０の形成量を抑制することができる。
【００２５】
また、図７から図９に示したような細孔２１６が形成されないため、封孔処理を施す必要がない。そのため、処理を簡略化することもできる。なお、本実施の形態において、このように封孔処理を施す必要がないため、形成されたアルマイト皮膜１１０の表面には、水和物２１８等は形成されていない。
【００２６】
また、アルマイト皮膜１１０の膜厚をこの程度としても、アルミニウム板１０２により強度が確保されるので、シャワープレート１００としての強度も充分保つことができる。
【００２７】
以上、図面を参照して本発明の実施形態について述べたが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な構成を採用することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の実施の形態におけるシャワープレートの構成を示す平面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。
【図３】図２に示したシャワープレートのアルマイト皮膜の拡大図である。
【図４】本実施の形態における半導体製造装置の構成を示す模式図である。
【図５】従来のシャワープレートの構成を示す平面図である。
【図６】図５のＢ−Ｂ断面図である。
【図７】図５に示したシャワープレートのアルマイト皮膜の拡大図である。
【図８】図５に示したシャワープレートのアルマイト皮膜の拡大図である。
【図９】図５に示したシャワープレートのアルマイト皮膜の拡大図である。
【符号の説明】
【００２９】
１００  シャワープレート
１０２  アルミニウム板
１０４  ガス孔
１１０  アルマイト皮膜
１１２  バリア層
１２０  反応生成物
１５０  半導体製造装置
１５２  下部電極
１５４  バルブ
１５６  プラズマ放電
３００  基板
【図１】
2009235522.tif 000003
【図２】
2009235522.tif 000004
【図３】
2009235522.tif 000005
【図４】
2009235522.tif 000006
【図５】
2009235522.tif 000007
【図６】
2009235522.tif 000008
【図７】
2009235522.tif 000009
【図８】
2009235522.tif 000010
【図９】
2009235522.tif 000011