JP3408530B2 - 半導体製造装置用部材およびその製造方法 - Google Patents
半導体製造装置用部材およびその製造方法Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体製造装置の
例えばウエハ熱処理装置や酸化−拡散処理装置、ＣＶＤ
装置、あるいはシリンダー（ボンベ），ガス供給配管，
リアクター装置の排気系（含ポンプなど），排ガス処理
装置などの関連装置の構成材料として用いられる部材お
よびその製造方法に関し、とくにハロゲン系化合物など
に対する耐食性に優れると共に、高真空下での処理に対
する耐金属放出性に優れる複合酸化物皮膜を形成してな
る半導体製造装置用部材の製造方法に関するものであ
る。
例えばウエハ熱処理装置や酸化−拡散処理装置、ＣＶＤ
装置、あるいはシリンダー（ボンベ），ガス供給配管，
リアクター装置の排気系（含ポンプなど），排ガス処理
装置などの関連装置の構成材料として用いられる部材お
よびその製造方法に関し、とくにハロゲン系化合物など
に対する耐食性に優れると共に、高真空下での処理に対
する耐金属放出性に優れる複合酸化物皮膜を形成してな
る半導体製造装置用部材の製造方法に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】半導体の素子は、多くの場合、シリコン
ウエハ上に配線や絶縁層となる被膜等を形成して製造さ
れている。その半導体を製造する装置としては、酸化−
拡散装置、ＣＶＤ装置などがある。前記酸化−拡散装置
は、反応容器内に、水素と酸素の混合によって生成する
水蒸気または酸素およびＨClなどを導入して、シリコン
ウエハ上に酸化膜を形成する酸化膜形成処理および、り
んやボロンなどの不純物を拡散処理を行うための装置で
ある。また、前記ＣＶＤ装置は、処理炉内に数種類の反
応性ガスを導入し、300〜1000 ℃の温度範囲での化学反
応によって、シリコンウエハ上に所望の膜を生成させる
装置である。これらの装置は、例えば、シリコンウェハ
を処理する反応容器構成部材として、石英のような無機
材料や金属材料を使用しており、金属の使用を排除する
傾向があるが、そのすべてを非金属無機材料とすること
には困難があり、コスト的にも不利である。
ウエハ上に配線や絶縁層となる被膜等を形成して製造さ
れている。その半導体を製造する装置としては、酸化−
拡散装置、ＣＶＤ装置などがある。前記酸化−拡散装置
は、反応容器内に、水素と酸素の混合によって生成する
水蒸気または酸素およびＨClなどを導入して、シリコン
ウエハ上に酸化膜を形成する酸化膜形成処理および、り
んやボロンなどの不純物を拡散処理を行うための装置で
ある。また、前記ＣＶＤ装置は、処理炉内に数種類の反
応性ガスを導入し、300〜1000 ℃の温度範囲での化学反
応によって、シリコンウエハ上に所望の膜を生成させる
装置である。これらの装置は、例えば、シリコンウェハ
を処理する反応容器構成部材として、石英のような無機
材料や金属材料を使用しており、金属の使用を排除する
傾向があるが、そのすべてを非金属無機材料とすること
には困難があり、コスト的にも不利である。
【０００３】前記反応容器の構成部材のうち、雰囲気ガ
スと接する部分の材料は、従来、ステンレス鋼（ＳＵＳ
３１６Ｌ）などの金属材料の表面にクロム不動態皮膜を
形成したものが使われていた。例えば、ステンレス鋼基
材の表面に、クロム酸化物、すなわち、クロム（VI）酸
化物（CrＯ3）を化学変化させることにより、クロム（I
II）酸化物（Cr2Ｏ3）の微細な粒子からなる硬質皮膜を
形成する技術があり、特開昭５９−９１７１号公報、特
開昭６１−５２３７４号公報、特開昭６３−１２６６８
２号公報、特開昭６３−３１７６８０号公報などの開示
技術が知られている。しかし、これらの公報に開示され
ているクロム酸化物系の不動態皮膜は、基材の耐食性に
対する特性は必ずしも十分ではなかった。その理由は、
これらの部材の基質材料（ステンレス鋼）成分が、成膜
プロセスの処理温度などの条件によっては、シリコンウ
エハに付着し、金属汚染を起こすためである。特に、水
素やアンモニアなどの還元性ガスを流した場合や、塩化
物系の腐食性ガスを流した場合、さらには三フッ化塩素
ガスなどのハロゲン系化合物による洗浄を施したような
場合に、基質金属材料による汚染が増大することが確認
されている。
スと接する部分の材料は、従来、ステンレス鋼（ＳＵＳ
３１６Ｌ）などの金属材料の表面にクロム不動態皮膜を
形成したものが使われていた。例えば、ステンレス鋼基
材の表面に、クロム酸化物、すなわち、クロム（VI）酸
化物（CrＯ3）を化学変化させることにより、クロム（I
II）酸化物（Cr2Ｏ3）の微細な粒子からなる硬質皮膜を
形成する技術があり、特開昭５９−９１７１号公報、特
開昭６１−５２３７４号公報、特開昭６３−１２６６８
２号公報、特開昭６３−３１７６８０号公報などの開示
技術が知られている。しかし、これらの公報に開示され
ているクロム酸化物系の不動態皮膜は、基材の耐食性に
対する特性は必ずしも十分ではなかった。その理由は、
これらの部材の基質材料（ステンレス鋼）成分が、成膜
プロセスの処理温度などの条件によっては、シリコンウ
エハに付着し、金属汚染を起こすためである。特に、水
素やアンモニアなどの還元性ガスを流した場合や、塩化
物系の腐食性ガスを流した場合、さらには三フッ化塩素
ガスなどのハロゲン系化合物による洗浄を施したような
場合に、基質金属材料による汚染が増大することが確認
されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、ステンレス
鋼というのは、耐食性に優れた金属材料として知られて
おり、その表面は、大気と接することにより、クロム酸
化物（Cr2Ｏ3）の不動態皮膜を形成している。この不動
態皮膜は、もともと厚みが薄く、粒子の衝突によるエロ
ージョンや酸溶液などとの接触によって容易に破壊され
るが、自己補修作用によりその不動態皮膜を再生する性
質を備えている点が特長である。しかし、その再生のた
めの化学反応は、速度論的には長い時間が必要である。
とくに、半導体製造装置を構成する部材の一部は、短時
間のうちに、大気と低酸素減圧雰囲気および反応性ガス
との間を交互に曝される条件下におかれるため、期待し
た程の効果が得られないという問題があった。
鋼というのは、耐食性に優れた金属材料として知られて
おり、その表面は、大気と接することにより、クロム酸
化物（Cr2Ｏ3）の不動態皮膜を形成している。この不動
態皮膜は、もともと厚みが薄く、粒子の衝突によるエロ
ージョンや酸溶液などとの接触によって容易に破壊され
るが、自己補修作用によりその不動態皮膜を再生する性
質を備えている点が特長である。しかし、その再生のた
めの化学反応は、速度論的には長い時間が必要である。
とくに、半導体製造装置を構成する部材の一部は、短時
間のうちに、大気と低酸素減圧雰囲気および反応性ガス
との間を交互に曝される条件下におかれるため、期待し
た程の効果が得られないという問題があった。
【０００５】本発明の目的は、耐食性と耐金属汚染性と
に優れる半導体製造装置用部材を得るための技術を提案
するところにある。本発明の他の目的は、各種腐食性ガ
スやハロゲン系化合物に対する耐食性と、高真空下での
処理に対する耐金属汚染性とに優れる複合酸化物皮膜被
覆部材を提案することにある。
に優れる半導体製造装置用部材を得るための技術を提案
するところにある。本発明の他の目的は、各種腐食性ガ
スやハロゲン系化合物に対する耐食性と、高真空下での
処理に対する耐金属汚染性とに優れる複合酸化物皮膜被
覆部材を提案することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】前記目的を実現するため
に鋭意研究した結果、発明者らは、金属材料基材の表面
を化学的に安定な複合酸化物皮膜で被覆すると、基材金
属原子の放出を抑制することができると共に、強い腐食
環境の下でも効果的な耐食性を得ることができることを
つきとめ、本発明を開発するに到った。
に鋭意研究した結果、発明者らは、金属材料基材の表面
を化学的に安定な複合酸化物皮膜で被覆すると、基材金
属原子の放出を抑制することができると共に、強い腐食
環境の下でも効果的な耐食性を得ることができることを
つきとめ、本発明を開発するに到った。
【０００７】即ち、本発明は、鋼製基材の表面に，酸化
珪素−酸化アルミニウム−酸化クロムおよび下記焼結助
剤からなる複合酸化物皮膜を被覆してなる、半導体製造
装置用部材である。
珪素−酸化アルミニウム−酸化クロムおよび下記焼結助
剤からなる複合酸化物皮膜を被覆してなる、半導体製造
装置用部材である。
【０００８】また、本発明は、鋼製基材の表面に、酸化
珪素、酸化アルミニウムおよび下記焼結助剤を含むスラ
リーを被成したのち焼成することにより化学緻密化皮膜
を形成し、次いで、その化学緻密化皮膜の表面に焼結助
剤を含むクロム酸水溶液を塗布、噴霧もしくは該水溶液
中に浸漬した後、250 ℃〜750 ℃で焼成することによ
り、酸化珪素−酸化アルミニウム−酸化クロムおよび焼
結助剤からなる複合酸化物皮膜を形成することを特徴と
する、半導体製造装置用部材の製造方法である。
珪素、酸化アルミニウムおよび下記焼結助剤を含むスラ
リーを被成したのち焼成することにより化学緻密化皮膜
を形成し、次いで、その化学緻密化皮膜の表面に焼結助
剤を含むクロム酸水溶液を塗布、噴霧もしくは該水溶液
中に浸漬した後、250 ℃〜750 ℃で焼成することによ
り、酸化珪素−酸化アルミニウム−酸化クロムおよび焼
結助剤からなる複合酸化物皮膜を形成することを特徴と
する、半導体製造装置用部材の製造方法である。
【０００９】なお、本発明においては、前記複合酸化
物皮膜は、酸化珪素、酸化アルミニウムおよび焼結助剤
からなる化学緻密化皮膜と、その皮膜内空隙中に充填さ
れると同時に該皮膜表面を覆う非晶質クロム酸化物微粒
子の層によって形成されていること、前記複合酸化物
皮膜は、酸化珪素、酸化アルミニウムおよび焼結助剤を
含むスラリーを塗布し、焼成して得られる化学緻密化皮
膜の上に、クロム酸と焼結助剤を含む水溶液を被成し
て、250 ℃〜750 ℃の温度で焼成することによって、基
材内空隙中ならびに基材表面に酸化クロムと焼結助剤か
らなる非晶質無機物複合微粒子を析出させて形成したも
のであること、がそれぞれ好ましい実施形態となる。な
お、本発明において、前記焼結助剤としては、硼酸塩化
合物、珪酸塩化合物およびりん酸塩化合物のうちから選
ばれる少なくとも１種の、焼結することによって非晶質
無機物質を生成する材料からなるものを用いる。
物皮膜は、酸化珪素、酸化アルミニウムおよび焼結助剤
からなる化学緻密化皮膜と、その皮膜内空隙中に充填さ
れると同時に該皮膜表面を覆う非晶質クロム酸化物微粒
子の層によって形成されていること、前記複合酸化物
皮膜は、酸化珪素、酸化アルミニウムおよび焼結助剤を
含むスラリーを塗布し、焼成して得られる化学緻密化皮
膜の上に、クロム酸と焼結助剤を含む水溶液を被成し
て、250 ℃〜750 ℃の温度で焼成することによって、基
材内空隙中ならびに基材表面に酸化クロムと焼結助剤か
らなる非晶質無機物複合微粒子を析出させて形成したも
のであること、がそれぞれ好ましい実施形態となる。な
お、本発明において、前記焼結助剤としては、硼酸塩化
合物、珪酸塩化合物およびりん酸塩化合物のうちから選
ばれる少なくとも１種の、焼結することによって非晶質
無機物質を生成する材料からなるものを用いる。
【００１０】次に、本発明はまた、鋼製基材上の表面
に、酸化クロムと焼結助剤とからなる焼成非晶質無機物
質微粒子の析出層を有することを特徴とする半導体製造
装置用部材を提案する。
に、酸化クロムと焼結助剤とからなる焼成非晶質無機物
質微粒子の析出層を有することを特徴とする半導体製造
装置用部材を提案する。
【００１１】さらに、本発明は、鋼製基材上の表面に、
焼結助剤を含むクロム酸水溶液を塗布し、噴霧し、もし
くは該クロム酸水溶液中に浸漬してクロム酸の層を形成
し、その後、250 ℃〜750 ℃の温度で焼成することによ
り、酸化クロムと焼結助剤とからなる非晶質無機物質微
粒子の析出層を形成することを特徴とする半導体製造装
置用部材の製造方法を提案する。
焼結助剤を含むクロム酸水溶液を塗布し、噴霧し、もし
くは該クロム酸水溶液中に浸漬してクロム酸の層を形成
し、その後、250 ℃〜750 ℃の温度で焼成することによ
り、酸化クロムと焼結助剤とからなる非晶質無機物質微
粒子の析出層を形成することを特徴とする半導体製造装
置用部材の製造方法を提案する。
【００１２】なお、本発明において、前記焼結助剤は、
硼酸塩化合物、珪酸塩化合物およびりん酸塩化合物のう
ちから選ばれる少なくとも１種からなり、かつ焼結する
ことによって非晶質無機物質を生成する材料を用いる。
硼酸塩化合物、珪酸塩化合物およびりん酸塩化合物のう
ちから選ばれる少なくとも１種からなり、かつ焼結する
ことによって非晶質無機物質を生成する材料を用いる。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下、本発明の高耐食性,低金属
放出性に優れる半導体製造装置用部材、とくに鋼製基材
の表面に被覆する複合酸化物皮膜の構成について具体的
に説明する。
放出性に優れる半導体製造装置用部材、とくに鋼製基材
の表面に被覆する複合酸化物皮膜の構成について具体的
に説明する。
【００１４】本発明の第１の実施形態は、基材として用
いるステンレス鋼（ＳＵＳ３１６Ｌ）の表面に、酸化珪
素（SiＯ2）−酸化アルミニウム（Al2Ｏ3）−酸化クロ
ム（Cr2Ｏ3）および焼結助剤からなる組成の複合酸化皮
膜を被覆してなる部材であり、図１に示すような工程を
経て製造される。
いるステンレス鋼（ＳＵＳ３１６Ｌ）の表面に、酸化珪
素（SiＯ2）−酸化アルミニウム（Al2Ｏ3）−酸化クロ
ム（Cr2Ｏ3）および焼結助剤からなる組成の複合酸化皮
膜を被覆してなる部材であり、図１に示すような工程を
経て製造される。
【００１５】この実施形態に係る半導体製造装置用部材
は、脱脂ならびにブラスト（アルミナ粒子の吹き付け
等）処理の如き前処理を施したステンレス鋼製基材の粗
面化した表面に、SiＯ2やAl2Ｏ3を含むプライマースラ
リーを塗布し、500 ℃／hの昇温速度で450 ℃まで加熱
して1時間保持し、その後200 ℃／hの降温速度で冷却す
るという条件で焼成した。この処理によって、基材表面
に化学緻密化皮膜を形成する。次いで、その化学緻密化
皮膜の上に、焼成処理を受けることによって非晶質無機
物質を生成する、焼結助剤含有水溶液とクロム酸水溶液
との混合溶液を塗布、噴霧もしくはその水溶液中に浸漬
することにより、前記成分の膜を被成した後、上記と同
じ焼成条件で焼成することによって、本発明に適合させ
得る複合酸化物皮膜を形成させる。
は、脱脂ならびにブラスト（アルミナ粒子の吹き付け
等）処理の如き前処理を施したステンレス鋼製基材の粗
面化した表面に、SiＯ2やAl2Ｏ3を含むプライマースラ
リーを塗布し、500 ℃／hの昇温速度で450 ℃まで加熱
して1時間保持し、その後200 ℃／hの降温速度で冷却す
るという条件で焼成した。この処理によって、基材表面
に化学緻密化皮膜を形成する。次いで、その化学緻密化
皮膜の上に、焼成処理を受けることによって非晶質無機
物質を生成する、焼結助剤含有水溶液とクロム酸水溶液
との混合溶液を塗布、噴霧もしくはその水溶液中に浸漬
することにより、前記成分の膜を被成した後、上記と同
じ焼成条件で焼成することによって、本発明に適合させ
得る複合酸化物皮膜を形成させる。
【００１６】焼成によって、非晶質無機物質を生成する
焼結助剤含有水溶液の例としては、硼酸塩化合物、珪酸
塩化合物、りん酸塩化合物を含む水溶液が好適であり、
焼成した場合に、硼酸塩ガラス、珪酸塩ガラス、りん酸
塩ガラス等を生成するものを用いる。また、上記の混合
水溶液の塗布含浸と焼成とは複数回数繰返すことが好ま
しい。
焼結助剤含有水溶液の例としては、硼酸塩化合物、珪酸
塩化合物、りん酸塩化合物を含む水溶液が好適であり、
焼成した場合に、硼酸塩ガラス、珪酸塩ガラス、りん酸
塩ガラス等を生成するものを用いる。また、上記の混合
水溶液の塗布含浸と焼成とは複数回数繰返すことが好ま
しい。
【００１７】発明者らの実験によれば、好ましい焼成の
条件の例としては、クロム酸−硼酸塩化合物水溶液とク
ロム酸水溶液混合物酸を塗布などをした場合、加熱温度
は550 ℃〜750 ℃、クロム酸水溶液−りん酸塩化合物水
溶液混合物を塗布などの処理を施した場合の加熱温度は
250 ℃〜550 ℃の温度で各々0.5〜2時間加熱する。この
ような処理を行うと、水溶液中に含まれる水分は蒸発し
て揮散すると共に、加熱残渣としてクロム酸化物の微粒
子を含む非晶質層が１〜３μｍ程度生成する。このクロ
ム酸化物微粒子は、プライマー層である化学緻密化皮
膜、すなわちSiＯ 2−Al2Ｏ3および焼結助剤からなる焼
成した化学緻密化皮膜中の気孔や亀裂の如き空隙内に析
出させて充填（含浸）されるとともに、前記化学緻密化
皮膜の表面を覆うように生成することが確認された。す
なわち、クロム酸は、中間体を経てCr2Ｏ3（酸化クロ
ム）となり、同時に存在する硼酸塩化合物、珪酸塩化合
物、りん酸塩化合物水溶液はそれぞれ水分を放出して非
晶質無機物質となる。
条件の例としては、クロム酸−硼酸塩化合物水溶液とク
ロム酸水溶液混合物酸を塗布などをした場合、加熱温度
は550 ℃〜750 ℃、クロム酸水溶液−りん酸塩化合物水
溶液混合物を塗布などの処理を施した場合の加熱温度は
250 ℃〜550 ℃の温度で各々0.5〜2時間加熱する。この
ような処理を行うと、水溶液中に含まれる水分は蒸発し
て揮散すると共に、加熱残渣としてクロム酸化物の微粒
子を含む非晶質層が１〜３μｍ程度生成する。このクロ
ム酸化物微粒子は、プライマー層である化学緻密化皮
膜、すなわちSiＯ 2−Al2Ｏ3および焼結助剤からなる焼
成した化学緻密化皮膜中の気孔や亀裂の如き空隙内に析
出させて充填（含浸）されるとともに、前記化学緻密化
皮膜の表面を覆うように生成することが確認された。す
なわち、クロム酸は、中間体を経てCr2Ｏ3（酸化クロ
ム）となり、同時に存在する硼酸塩化合物、珪酸塩化合
物、りん酸塩化合物水溶液はそれぞれ水分を放出して非
晶質無機物質となる。
【００１８】上記各水溶液から生成した化学緻密化皮膜
ならびに非晶質クロム酸化物微粒子の層からなる複合酸
化物皮膜は、全体がSiＯ2−Al2Ｏ3−Cr2Ｏ3系の酸化物
材料で構成されているので、非常に硬く耐摩耗性に優れ
ている。また、焼結助剤であるりん酸塩化合物、硼酸塩
化合物、珪酸塩化合物のいずれか１種を含むが、これら
はいずれも非晶質で少なくとも一部がガラス状を呈し、
化学緻密化皮膜内の気孔および亀裂等の空隙中にも析出
して侵入（含浸）し、これらの空隙中に充填された状態
となってこれらを封止する。こうした複合酸化物皮膜の
厚みは、40μm〜120μm程度とすることが好ましい。
ならびに非晶質クロム酸化物微粒子の層からなる複合酸
化物皮膜は、全体がSiＯ2−Al2Ｏ3−Cr2Ｏ3系の酸化物
材料で構成されているので、非常に硬く耐摩耗性に優れ
ている。また、焼結助剤であるりん酸塩化合物、硼酸塩
化合物、珪酸塩化合物のいずれか１種を含むが、これら
はいずれも非晶質で少なくとも一部がガラス状を呈し、
化学緻密化皮膜内の気孔および亀裂等の空隙中にも析出
して侵入（含浸）し、これらの空隙中に充填された状態
となってこれらを封止する。こうした複合酸化物皮膜の
厚みは、40μm〜120μm程度とすることが好ましい。
【００１９】なお、前記焼結助剤は、皮膜を構成してい
る各粒子間の密着性を向上させる機能を有するものであ
る。すなわち、硼酸塩化合物、珪酸塩化合物、りん酸塩
化合物の焼成によって生成した非晶質物質は、前記クロ
ム酸含有スラリーが析出したCr2Ｏ3微細粒子間の結合を
強めると同時に、化学的緻密化皮膜の亀裂をも封止によ
って強化していると考えられる。なお、これらの成分
は、常温から750 ℃の温度域までは、酸素との親和力が
大きく熱力学的に安定である。また、前記複合酸化物皮
膜は、上述した各種のスラリーや該水溶液形態の出発原
料から加熱、焼成によって形成させるため、その表面は
平滑で、比表面積も小さく、さらに気孔率が小さく緻密
な皮膜構造とすることができる。上記複合酸化物皮膜が
被覆された酸化−拡散装置やＣＶＤ装置などの半導体製
造装置あるいはその関連諸装置用部材は、装置保守時に
ふっ酸水溶液などでしばしば洗浄されるが、上述した複
合酸化物皮膜を被覆したものについては、ふつ酸に対す
る化学安定性および環境遮断性により、洗浄用のふっ酸
水溶液などの該複合酸化物皮膜内に侵入するのを防止す
ることができる。
る各粒子間の密着性を向上させる機能を有するものであ
る。すなわち、硼酸塩化合物、珪酸塩化合物、りん酸塩
化合物の焼成によって生成した非晶質物質は、前記クロ
ム酸含有スラリーが析出したCr2Ｏ3微細粒子間の結合を
強めると同時に、化学的緻密化皮膜の亀裂をも封止によ
って強化していると考えられる。なお、これらの成分
は、常温から750 ℃の温度域までは、酸素との親和力が
大きく熱力学的に安定である。また、前記複合酸化物皮
膜は、上述した各種のスラリーや該水溶液形態の出発原
料から加熱、焼成によって形成させるため、その表面は
平滑で、比表面積も小さく、さらに気孔率が小さく緻密
な皮膜構造とすることができる。上記複合酸化物皮膜が
被覆された酸化−拡散装置やＣＶＤ装置などの半導体製
造装置あるいはその関連諸装置用部材は、装置保守時に
ふっ酸水溶液などでしばしば洗浄されるが、上述した複
合酸化物皮膜を被覆したものについては、ふつ酸に対す
る化学安定性および環境遮断性により、洗浄用のふっ酸
水溶液などの該複合酸化物皮膜内に侵入するのを防止す
ることができる。
【００２０】表１は、本発明に係る条件で鋼製基材の表
面に、複合酸化物皮膜を形成するときの条件を例示し
た。
面に、複合酸化物皮膜を形成するときの条件を例示し
た。
【００２１】
【表１】
【００２２】また、図２は、本発明に係る複合酸化物皮
膜を被覆した部分の断面構造例を示したものである。こ
こで、図中のｃは複合酸化物皮膜、１はステンレス鋼製
基材、２は化学緻密化皮膜、３は複合酸化物皮膜ｃ内の
気孔および亀裂中に充填されている酸化クロム−非晶質
焼結助剤無機物複合微粒子、４は複合酸化物皮膜の表面
を覆っている酸化クロム−非晶質焼結助剤無機物質微粒
子の層を示している。なお、この断面構造図から明らか
なように、上記酸化クロム−非晶質無機物質微粒子の層
は、該微粒子の複合酸化物皮膜の亀裂内にも完全に充填
された状態になっているので、極めて高い環境遮断性を
も有している。
膜を被覆した部分の断面構造例を示したものである。こ
こで、図中のｃは複合酸化物皮膜、１はステンレス鋼製
基材、２は化学緻密化皮膜、３は複合酸化物皮膜ｃ内の
気孔および亀裂中に充填されている酸化クロム−非晶質
焼結助剤無機物複合微粒子、４は複合酸化物皮膜の表面
を覆っている酸化クロム−非晶質焼結助剤無機物質微粒
子の層を示している。なお、この断面構造図から明らか
なように、上記酸化クロム−非晶質無機物質微粒子の層
は、該微粒子の複合酸化物皮膜の亀裂内にも完全に充填
された状態になっているので、極めて高い環境遮断性を
も有している。
【００２３】本発明の第２の実施形態は、上述したSiＯ
2−Al2Ｏ3−Cr2Ｏ3および焼結助剤からなる複合酸化物
皮膜を、基材表面に被覆形成する方法（第１実施形態）
に代え、下記の如き、無機物質皮膜を形成する方法であ
る。即ち、この実施形態は、ステンレス鋼製基材上の表
面に、焼結助剤を含むクロム酸水溶液を塗布し、噴霧
し、もしくは該クロム酸水溶液中に浸漬してクロム酸の
層を形成し、その後、250 ℃〜750 ℃の温度で焼成する
ことにより、酸化クロムと焼結助剤とからなる非晶質無
機物質微粒子の析出層を形成することにより、いわゆ
る、ステンレス鋼製基材上の表面に、酸化クロムと焼結
助剤とからなる焼成した非晶質無機物質微粒子の析出層
を有することを特徴とする半導体製造装置用部材を得る
方法である。
2−Al2Ｏ3−Cr2Ｏ3および焼結助剤からなる複合酸化物
皮膜を、基材表面に被覆形成する方法（第１実施形態）
に代え、下記の如き、無機物質皮膜を形成する方法であ
る。即ち、この実施形態は、ステンレス鋼製基材上の表
面に、焼結助剤を含むクロム酸水溶液を塗布し、噴霧
し、もしくは該クロム酸水溶液中に浸漬してクロム酸の
層を形成し、その後、250 ℃〜750 ℃の温度で焼成する
ことにより、酸化クロムと焼結助剤とからなる非晶質無
機物質微粒子の析出層を形成することにより、いわゆ
る、ステンレス鋼製基材上の表面に、酸化クロムと焼結
助剤とからなる焼成した非晶質無機物質微粒子の析出層
を有することを特徴とする半導体製造装置用部材を得る
方法である。
【００２４】このような第２実施形態のように、基材表
面に直接、酸化クロム微粒子のような前記非晶質無機物
質微粒子の析出層を設ける方法の場合、第１実施形態で
ある上記複合酸化物皮膜を形成するのに比べると、薄膜
化が可能であり、施工方法の簡略化、製造期間の短縮、
製造コストの低減が実現できる。しかも、このようにし
て得られた析出層は、耐熱衝撃性の向上をもたらすだけ
でなく、耐食性や耐金属汚染性の改善という所期した目
的を実現する上でも十分である。
面に直接、酸化クロム微粒子のような前記非晶質無機物
質微粒子の析出層を設ける方法の場合、第１実施形態で
ある上記複合酸化物皮膜を形成するのに比べると、薄膜
化が可能であり、施工方法の簡略化、製造期間の短縮、
製造コストの低減が実現できる。しかも、このようにし
て得られた析出層は、耐熱衝撃性の向上をもたらすだけ
でなく、耐食性や耐金属汚染性の改善という所期した目
的を実現する上でも十分である。
【００２５】
【実施例】実施例１：この実施例では、本発明にかかる
処理を施して得られる複合酸化物皮膜を、接ガス部位に
施した部材により構成された半導体製造装置（CVD装
置）を用いてシリコンウエハを熱処理し、該シリコンウ
ェハ上におよぼす金属汚染性について調査したものであ
る。 （１）本発明例の複合酸化物皮膜：基材（ＳＵＳ３１６
Ｌ：外径300.0 mm×厚さ0.9 mmの管材）の内面に、酸化
珪素−酸化アルミニウムおよびりん酸を含むスラリーを
塗布し、加熱焼成して化学緻密化皮膜を形成した後、そ
の化学緻密化皮膜つき部材をクロム酸とリン酸を主成分
とする水溶液中に浸漬し、引き上げた後、450 ℃で１時
間の熱処理を行い、これを６回繰り返して複合酸化物皮
膜（80μm）を形成したものを用いた。 （２）比較例の材料は、無処理ＳＵＳ３１６Ｌ鋼基材を
用いた。
処理を施して得られる複合酸化物皮膜を、接ガス部位に
施した部材により構成された半導体製造装置（CVD装
置）を用いてシリコンウエハを熱処理し、該シリコンウ
ェハ上におよぼす金属汚染性について調査したものであ
る。 （１）本発明例の複合酸化物皮膜：基材（ＳＵＳ３１６
Ｌ：外径300.0 mm×厚さ0.9 mmの管材）の内面に、酸化
珪素−酸化アルミニウムおよびりん酸を含むスラリーを
塗布し、加熱焼成して化学緻密化皮膜を形成した後、そ
の化学緻密化皮膜つき部材をクロム酸とリン酸を主成分
とする水溶液中に浸漬し、引き上げた後、450 ℃で１時
間の熱処理を行い、これを６回繰り返して複合酸化物皮
膜（80μm）を形成したものを用いた。 （２）比較例の材料は、無処理ＳＵＳ３１６Ｌ鋼基材を
用いた。
【００２６】金属汚染量評価試験結果：この試験は図３
に係る装置を用いて、シリコンウエハ上の金属汚染量を
測定したものである。その結果を表２にまとめた。表２
に示すように、比較例の無処理ＳＵＳ３１６Ｌ鋼材を用
いたときのシリコンウエハの金属汚染量は、Fe：3.9×1
012 atm／cm2、Cu：3.1×1012 atm／cm2であった。これ
に対し、本発明に適合する複合酸化物皮膜を被覆した基
材では、Fe：3.1×109 atm／cm2、Cu：7.8×109 atm／cm
2に低減していた。
に係る装置を用いて、シリコンウエハ上の金属汚染量を
測定したものである。その結果を表２にまとめた。表２
に示すように、比較例の無処理ＳＵＳ３１６Ｌ鋼材を用
いたときのシリコンウエハの金属汚染量は、Fe：3.9×1
012 atm／cm2、Cu：3.1×1012 atm／cm2であった。これ
に対し、本発明に適合する複合酸化物皮膜を被覆した基
材では、Fe：3.1×109 atm／cm2、Cu：7.8×109 atm／cm
2に低減していた。
【００２７】
【表２】
【００２８】実施例２：この実施例では、本発明にかか
る処理を施して得られた複合酸化物皮膜つき基材が酸水
溶液で洗浄されることを想定し、その基材を10％塩酸に
24時間浸漬して、その前後の質量変化から耐酸水溶液腐
食性を試験した。なお、比較例である無処理ＳＵＳ３１
６Ｌ鋼材については、溶解による質量損失が著しいの
で、浸漬時間を１時間とした。この試験の結果を表３に
示す。この表３に示すように、本発明に係る複合酸化物
皮膜つき部材の質量変化は石英材に匹敵するものとなっ
ており、優れた耐食性を示すことが明らかとなった。
る処理を施して得られた複合酸化物皮膜つき基材が酸水
溶液で洗浄されることを想定し、その基材を10％塩酸に
24時間浸漬して、その前後の質量変化から耐酸水溶液腐
食性を試験した。なお、比較例である無処理ＳＵＳ３１
６Ｌ鋼材については、溶解による質量損失が著しいの
で、浸漬時間を１時間とした。この試験の結果を表３に
示す。この表３に示すように、本発明に係る複合酸化物
皮膜つき部材の質量変化は石英材に匹敵するものとなっ
ており、優れた耐食性を示すことが明らかとなった。
【００２９】
【表３】
【００３０】実施例３：実施例１と同じＳＵＳ３１６Ｌ
ステンレス鋼基材の表面に、りん酸塩化物等からなる焼
結助剤を含むクロム酸系水溶液を塗布し、焼成した非晶
質無機物質の皮膜の母材保護性調査を行った。試験は、
20℃の10％ＨCl水溶液中に完全浸漬させ、試験前後の外
観変化、ならびに重量変化、塩酸水溶液の色の変化を調
べた。比較のため、粗面化させたＳＵＳ３１６Ｌ鋼、粗
面化後空焼きさせたＳＵＳ３１６Ｌ鋼についても同様の
試験を行ったので、その結果を表４として示す。
ステンレス鋼基材の表面に、りん酸塩化物等からなる焼
結助剤を含むクロム酸系水溶液を塗布し、焼成した非晶
質無機物質の皮膜の母材保護性調査を行った。試験は、
20℃の10％ＨCl水溶液中に完全浸漬させ、試験前後の外
観変化、ならびに重量変化、塩酸水溶液の色の変化を調
べた。比較のため、粗面化させたＳＵＳ３１６Ｌ鋼、粗
面化後空焼きさせたＳＵＳ３１６Ｌ鋼についても同様の
試験を行ったので、その結果を表４として示す。
【００３１】表４の記載に明らかなように、本発明例で
は、皮膜の一部が溶損したとみられる176 mg程度の質量
減があった。しかしながら、これに対して比較例では、
基材の全面にわたって腐食がすすみ、いずれも200 mgを
超える質量減が認められた。従って、基材表面に、単に
酸化クロムのみを主体とする非晶質無機物質の皮膜を形
成する場合であっても、所期した効果があるものと考え
られることがわかった。
は、皮膜の一部が溶損したとみられる176 mg程度の質量
減があった。しかしながら、これに対して比較例では、
基材の全面にわたって腐食がすすみ、いずれも200 mgを
超える質量減が認められた。従って、基材表面に、単に
酸化クロムのみを主体とする非晶質無機物質の皮膜を形
成する場合であっても、所期した効果があるものと考え
られることがわかった。
【００３２】
【表４】
【００３３】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、半
導体製造装置の構成部材として、本発明に特有の複合酸
化物皮膜等を被覆した部材を用いることにより、この部
材表面からの金属放出量が著しく低減され、シリコンウ
エハへの金属汚染を著しく低減することができる。ま
た、該装置用部材の酸水溶液による洗浄が実施でき、装
置の清浄化維持性が向上できる。さらには、従来は石英
部材で製作されていた部材を、本発明の複合酸化物皮膜
つき部材に転換できることから、コストダウンの可能性
と共に操作や保守が容易になり、半導体製造装置および
その関連装置用部材に対して、本発明の適用分野の拡大
が期待される。
導体製造装置の構成部材として、本発明に特有の複合酸
化物皮膜等を被覆した部材を用いることにより、この部
材表面からの金属放出量が著しく低減され、シリコンウ
エハへの金属汚染を著しく低減することができる。ま
た、該装置用部材の酸水溶液による洗浄が実施でき、装
置の清浄化維持性が向上できる。さらには、従来は石英
部材で製作されていた部材を、本発明の複合酸化物皮膜
つき部材に転換できることから、コストダウンの可能性
と共に操作や保守が容易になり、半導体製造装置および
その関連装置用部材に対して、本発明の適用分野の拡大
が期待される。
【図１】鋼製基材の表面に複合酸化物皮膜等を形成する
ための工程図である。
ための工程図である。
【図２】鋼製基材の表面に複合酸化物皮膜等を被覆形成
した部材の部分断面図である。
した部材の部分断面図である。
【図３】金属汚染量評価試験器の略線図である。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ
Ｈ０１Ｌ 21/68 Ｈ０１Ｌ 21/68 Ｎ
(72)発明者 桜井 寛
東京都港区赤坂五丁目３番６号 ＴＢＳ
放送センター 東京エレクトロン株式会
社 内
(72)発明者 長谷部 一秀
東京都港区赤坂五丁目３番６号 ＴＢＳ
放送センター 東京エレクトロン株式会
社 内
(72)発明者 岡田 充弘
東京都港区赤坂五丁目３番６号 ＴＢＳ
放送センター 東京エレクトロン株式会
社 内
(72)発明者 遠藤 篤史
東京都港区赤坂五丁目３番６号 ＴＢＳ
放送センター 東京エレクトロン株式会
社 内
(72)発明者 小野寺 徳幸
東京都港区赤坂五丁目３番６号 ＴＢＳ
放送センター 東京エレクトロン株式会
社 内
(72)発明者 小川 淳
東京都港区赤坂五丁目３番６号 ＴＢＳ
放送センター 東京エレクトロン株式会
社 内
(72)発明者 谷 和美
兵庫県西宮市上大市２丁目３番５号
(72)発明者 宮島 生欣
兵庫県神戸市中央区日暮通３丁目５番11
号
(72)発明者 寺谷 武馬
兵庫県神戸市東灘区魚崎南町４丁目12番
19号
(72)発明者 濱口 竜哉
神奈川県横浜市緑区東本郷４丁目13番12
−６−102号
(56)参考文献 特開 平４−354327（ＪＰ，Ａ)
特開 昭63−317680（ＪＰ，Ａ)
特開2000−77551（ＪＰ，Ａ)
特開2000−332091（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H01L 21/31
C23C 18/12
C23C 24/08
C23C 28/04
H01L 21/205
H01L 21/68
Claims (6)
- 【請求項１】 鋼製基材の表面に，酸化珪素−酸化アル
ミニウム−酸化クロムおよび硼酸塩化合物、珪酸塩化合
物およびりん酸塩化合物のうちから選ばれる少なくとも
１種の、焼結することによって非晶質無機物質を生成す
る材料である焼結助剤からなる複合酸化物皮膜を被覆し
てなる、半導体製造装置用部材。 - 【請求項２】 前記複合酸化物皮膜は、酸化珪素、酸化
アルミニウムおよび焼結助剤からなる化学緻密化皮膜
と、その皮膜内空隙中に充填されると同時に該皮膜表面
を覆う非晶質クロム酸化物微粒子の層によって形成され
ていることを特徴とする請求項１に記載の半導体製造装
置用部材。 - 【請求項３】 前記複合酸化物皮膜は、酸化珪素、酸化
アルミニウムおよび焼結助剤を含むスラリーを塗布、焼
成して得られる化学緻密化皮膜の上に、クロム酸と焼結
助剤とを含む水溶液を被成して、250 ℃〜750 ℃の温度
で焼成することによって、基材内空隙中ならびに基材表
面に酸化クロムと焼結助剤とからなる非晶質無機物複合
微粒子を析出させて形成したものであることを特徴とす
る請求項１または２に記載の半導体製造装置用部材。 - 【請求項４】 鋼製基材の表面に、酸化珪素、酸化アル
ミニウムおよび硼酸塩化合物、珪酸塩化合物およびりん
酸塩化合物のうちから選ばれる少なくとも１種の、焼結
することによって非晶質無機物質を生成する材料である
焼結助剤を含むスラリーを被成したのち焼成することに
より化学緻密化皮膜を形成し、次いで、その化学緻密化
皮膜の表面に、焼結助剤を含むクロム酸水溶液を塗布、
噴霧もしくは該水溶液中に浸漬した後、250 ℃〜750 ℃
で焼成することにより、酸化珪素−酸化アルミニウム−
酸化クロムおよび焼結助剤からなる複合酸化物皮膜を形
成することを特徴とする、半導体製造装置用部材の製造
方法。 - 【請求項５】 鋼製基材上の表面に、酸化クロムと硼酸
塩化合物、珪酸塩化合物およびりん酸塩化合物のうちか
ら選ばれる少なくとも１種からなり、かつ焼結すること
によって非晶質無機物質を生成する材料である焼結助剤
とからなる焼成非晶質無機物質微粒子の析出層を有する
ことを特徴とする半導体製造装置用部材。 - 【請求項６】 鋼製基材上の表面に、硼酸塩化合物、珪
酸塩化合物およびり ん酸塩化合物のうちから選ばれる少
なくとも１種からなり、かつ焼結することによって非晶
質無機物質を生成する材料である焼結助剤を含むクロム
酸水溶液を塗布し、噴霧し、もしくは該クロム酸水溶液
中に浸漬してクロム酸の層を形成し、その後、250 ℃〜
750 ℃の温度で焼成することにより、酸化クロムと焼結
助剤とからなる非晶質無機物質微粒子の析出層を形成す
ることを特徴とする半導体製造装置用部材の製造方法。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002123846A JP3408530B2 (ja) | 2001-04-26 | 2002-04-25 | 半導体製造装置用部材およびその製造方法 |
| TW091125215A TW561514B (en) | 2002-04-25 | 2002-10-25 | Member for semiconductor manufacturing system and its manufacturing method |
| PCT/JP2002/011086 WO2003092064A1 (en) | 2002-04-25 | 2002-10-25 | Member for semiconductor manufacturing system and its manufacturing method |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001130262 | 2001-04-26 | ||
| JP2001-130262 | 2001-04-26 | ||
| JP2002123846A JP3408530B2 (ja) | 2001-04-26 | 2002-04-25 | 半導体製造装置用部材およびその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003041383A JP2003041383A (ja) | 2003-02-13 |
| JP3408530B2 true JP3408530B2 (ja) | 2003-05-19 |
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|---|---|---|---|
| JP2002123846A Expired - Fee Related JP3408530B2 (ja) | 2001-04-26 | 2002-04-25 | 半導体製造装置用部材およびその製造方法 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10876204B2 (en) | 2017-04-27 | 2020-12-29 | Tokyo Electron Limited | Substrate processing apparatus, exhaust pipe coating method and substrate processing method |
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|---|---|---|---|---|
| JP5311776B2 (ja) | 2006-10-10 | 2013-10-09 | 株式会社日立国際電気 | 基板処理装置及び半導体装置の製造方法 |
| JP2009049047A (ja) * | 2007-08-13 | 2009-03-05 | Shin Etsu Handotai Co Ltd | 気相成長装置及び気相成長方法 |
| JP5741921B2 (ja) * | 2011-04-08 | 2015-07-01 | 株式会社日立国際電気 | 基板処理装置、基板処理装置に用いられる反応管の表面へのコーティング膜の形成方法、および、太陽電池の製造方法 |
| JP6479641B2 (ja) * | 2015-12-11 | 2019-03-06 | 東京エレクトロン株式会社 | 基板処理装置および基板処理方法 |
| JP2023157290A (ja) * | 2022-04-14 | 2023-10-26 | トーカロ株式会社 | 耐硫酸腐食性被覆部材、耐硫酸腐食性被覆部材の製造方法、及び水素製造ｉｓプロセス装置 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000332091A (ja) | 1999-05-25 | 2000-11-30 | Toto Ltd | 静電チャックおよび処理装置 |
-
2002
- 2002-04-25 JP JP2002123846A patent/JP3408530B2/ja not_active Expired - Fee Related
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