本發(fā)明的實(shí)施方式涉及耐等離子體部件、耐等離子體部件的制造方法以及耐等離子體部件的制造中使用的膜沉積裝置。

背景技術(shù)：

以前，在半導(dǎo)體裝置和液晶顯示裝置等的制造工序的微細(xì)加工工藝中，通常利用由濺射裝置或CVD裝置進(jìn)行的SiO₂等絕緣膜的成膜、和由蝕刻裝置進(jìn)行的Si和SiO₂的各向同性蝕刻以及各向異性蝕刻而形成微細(xì)布線和電極等。

一般地說(shuō)，這些裝置為了提高成膜速度和蝕刻性，一般利用等離子體放電。

例如，作為上述蝕刻裝置，一般使用RIE(Reactive Ion Etching：反應(yīng)離子蝕刻)裝置之類的等離子體蝕刻裝置。

RIE裝置使腔室內(nèi)處于低壓狀態(tài)，向腔室內(nèi)導(dǎo)入氟系氣體或氯系氣體并使其等離子體化，從而實(shí)施蝕刻。

以前，在等離子體蝕刻裝置中，設(shè)法使腔室等照射等離子體的部件不會(huì)生成反應(yīng)產(chǎn)物，而且部件因曝露于等離子體中而容易腐蝕，所以在基材表面形成耐等離子體性以及耐蝕性較高的覆蓋膜正在廣泛地進(jìn)行。

作為該覆蓋膜，為人所知的有由氧化釔(Y₂O₃)或氧化鋁(Al₂O₃)構(gòu)成的氧化物覆蓋膜。這些氧化物覆蓋膜在抑制反應(yīng)產(chǎn)物的生成、和防止因等離子體浸蝕產(chǎn)生的部件的損傷方面發(fā)揮效果。

例如，在日本專利第4084689號(hào)說(shuō)明書(專利文獻(xiàn)1)中，記載著通過(guò)對(duì)涂布于基材上的Y(OH)₃溶膠液進(jìn)行熱處理而形成的Y₂O₃膜，在日本特開2006-108178號(hào)公報(bào)(專利文獻(xiàn)2)中，記載著Al₂O₃噴鍍覆蓋膜。

現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)1：日本專利第4084689號(hào)說(shuō)明書

專利文獻(xiàn)2：日本特開2006-108178號(hào)公報(bào)

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

發(fā)明所要解決的課題

然而，采用以前的噴鍍法而形成的氧化釔或氧化鋁等噴鍍氧化物覆蓋膜是氧化釔或氧化鋁等氧化物粒子沉積而成的覆蓋膜，該粒子是熔融的氧化釔或氧化鋁的氧化物粒子與基材表面碰撞并驟冷凝固而形成的。再者，以前的噴鍍法中使用的氧化物粉末的粒徑較大，為5～45μm左右。因此，采用以前的噴鍍法而形成的氧化釔或氧化鋁等的噴鍍氧化物覆蓋膜存在的技術(shù)問(wèn)題是：因內(nèi)部和表面的熱膨脹差而容易產(chǎn)生許多微裂紋，應(yīng)變?nèi)菀讱埩?，從而耐久性并不充分?/p>

也就是說(shuō)，通過(guò)噴鍍熱源而熔融的氧化釔或氧化鋁等的氧化物粒子與基材表面碰撞，從而容易變形為在垂直于基材表面的方向上厚度縮小、且在平行的方向上粒子伸長(zhǎng)的所謂扁平形狀，然后驟冷凝固而成為偏平形狀的粒子(以下稱之為“熔融扁平粒子”)。此時(shí)，在氧化物粉末粒子的平均粒徑較大而為5μm以上的情況下，于熔融扁平粒子的表面產(chǎn)生主要在垂直于基材表面的厚度方向上可以看到的裂紋(以下稱之為“微裂紋”)，從而應(yīng)變?cè)谌廴诒馄搅Ｗ拥膬?nèi)部殘留下來(lái)。上述所謂扁平形狀，是指由在垂直于基材表面的方向上的粒子的厚度(t)、和在平行于基材表面的方向上的粒子的長(zhǎng)度(L)計(jì)算縱橫尺寸比(L/t)時(shí)，該縱橫尺寸比為1.5以上的形狀。

而且如果對(duì)處于這樣的狀態(tài)下的氧化釔覆蓋膜或氧化鋁覆蓋膜照射因等離子體放電而產(chǎn)生的活性自由基，則活性自由基浸蝕所述微裂紋而使微裂紋擴(kuò)大，同時(shí)內(nèi)部應(yīng)變得以釋放，此時(shí)微裂紋傳播開來(lái)。其結(jié)果是，噴鍍覆蓋膜缺損而使來(lái)源于噴鍍覆蓋膜的顆粒變得容易產(chǎn)生，同時(shí)附著于噴鍍覆蓋膜上面的反應(yīng)產(chǎn)物剝離而使來(lái)源于反應(yīng)產(chǎn)物的顆粒變得容易產(chǎn)生。而且顆粒的產(chǎn)生將導(dǎo)致微細(xì)布線等的短路或斷線而使半導(dǎo)體裝置等的產(chǎn)品成品率降低，同時(shí)使等離子體裝置用部件的清洗和部件的更換變得頻繁，從而招致生產(chǎn)率的降低和成膜成本的上升。

另外，以前的噴鍍法中使用的氧化物粉末的粒徑較大，為5～45μm左右，因而在形成的噴鍍覆蓋膜中，氣孔(孔隙)率較高，為15％左右，氣孔大量產(chǎn)生，而且噴鍍覆蓋膜表面的粗糙度以平均粗糙度Ra計(jì)，粗達(dá)6～10μm左右。所述氣孔(孔隙)與粒子間的間隙相當(dāng)，所述微裂紋表示熔融扁平粒子發(fā)生了開裂的表面形狀。

如果使用形成了這樣的氣孔較多且表面的粗糙度較粗的噴鍍覆蓋膜的等離子體裝置部件，則產(chǎn)生的問(wèn)題是：通過(guò)氣孔而進(jìn)行基材的等離子體蝕刻，從而使等離子體裝置部件的壽命縮短，而且等離子體放電集中于噴鍍覆蓋膜的凸部而使噴鍍覆蓋膜變脆，從而顆粒的發(fā)生量增多。

再者，例如在最近的半導(dǎo)體元件中，為了實(shí)現(xiàn)高集成度，正在進(jìn)行布線寬度的狹小化。布線寬度的狹小化例如甚至到達(dá)32nm、19nm，進(jìn)而甚至到達(dá)15nm以下。在這樣狹小化的布線或具有該布線的元件中，即使在混入例如直徑為0.2μm左右的極微小的顆粒的情況下，也會(huì)產(chǎn)生布線不良或元件不良等。因此，近年來(lái)，即便是極微小的顆粒，也一直強(qiáng)烈要求盡量抑制其發(fā)生。

另外，在形成以前的噴鍍覆蓋膜的情況下，作為覆蓋膜形成的前處理，通常在高壓下進(jìn)行將磨粒等與小硬粒一起向基材表面噴吹的噴射處理。但是，如果這樣地進(jìn)行噴射處理，則在基材表面存在噴射材料即磨粒的殘留片，或者因噴射而在基材表面形成破碎層。

而且如果在殘存有這樣的噴射材料或者形成有破碎層的基材表面形成以前的噴鍍覆蓋膜，則在因等離子體放電的溫度變化所產(chǎn)生的膜的熱應(yīng)力的作用下，應(yīng)力作用于基材與噴鍍覆蓋膜的界面，從而整個(gè)噴鍍覆蓋膜容易產(chǎn)生膜剝離。特別地，在增大噴射處理的壓力或磨粒尺寸的情況下，膜剝離的發(fā)生變得顯著。因此，以前的噴鍍覆蓋膜的壽命因噴射處理?xiàng)l件的不同也有很大的變化。

這樣一來(lái)，在等離子體裝置用部件的基材表面形成以前的噴鍍覆蓋膜的方法存在如下的問(wèn)題：噴鍍覆蓋膜容易成為顆粒的發(fā)生源，容易使產(chǎn)品成品率降低，而且噴鍍覆蓋膜的壽命隨著噴射處理的情況的變化而變化，從而每個(gè)部件的品質(zhì)的偏差增大。

再者，在將氧化釔等覆蓋膜再次形成于等離子體裝置用部件的內(nèi)壁或內(nèi)部構(gòu)成部件上的再生處理中，剝離采用噴鍍形成的氧化釔等覆蓋膜時(shí)使用的藥液處理或噴射處理存在的問(wèn)題是：對(duì)部件產(chǎn)生腐蝕或變形等損害。

作為對(duì)于這種問(wèn)題的改善對(duì)策，有這樣一種沖擊燒結(jié)法：對(duì)于以前的噴鍍，采用調(diào)整為低于熔點(diǎn)的溫度的燃燒火焰之類的高溫氣體使粒子以高速進(jìn)行噴射，從而使粒子幾乎不會(huì)熔融而形成皮膜，借助于該形成皮膜的方法，形成使對(duì)于等離子體的耐蝕性比以前的噴鍍法形成的覆蓋膜更為提高的覆蓋膜。

然而，在未熔融而沉積的粒子狀部中，存在所述熔融扁平粒子中未觀察到的、未熔融而沉積為粒狀的粒子彼此之間的間隙即氣孔(孔隙)。因此，難以更加致密化，進(jìn)而耐蝕性的更加提高是困難的。再者，在將氧化釔等覆蓋膜再次形成于等離子體裝置用部件的內(nèi)壁或內(nèi)部構(gòu)成部件上的再生處理中，剝離采用所述沖擊燒結(jié)法形成的氧化釔等氧化物覆蓋膜時(shí)使用的藥液處理或噴射處理在所述粒子彼此之間的間隙即氣孔(孔隙)中，雖然損害比以前的噴鍍法少，但還是存在產(chǎn)生腐蝕或變形等損害的問(wèn)題。

本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式是鑒于上述情況而完成的，其目的在于提供耐等離子體部件、耐等離子體部件的制造方法以及耐等離子體部件的制造中使用的膜沉積裝置，該耐等離子體部件能夠降低覆蓋膜的氣孔率，從而提高耐蝕性和強(qiáng)度，并且穩(wěn)定且有效地抑制源于覆蓋膜的顆粒的發(fā)生和覆蓋膜的剝離，進(jìn)而在再生處理中，剝離覆蓋膜時(shí)使用的藥液處理、噴射處理等難以對(duì)構(gòu)件產(chǎn)生腐蝕或變形等損害。

用于解決課題的手段

本發(fā)明為了在基材的表面，覆蓋與由粉末燒結(jié)而形成的燒結(jié)體同樣、使粒子彼此之間燒結(jié)結(jié)合在一起的致密的多晶粒子的聚集體的覆蓋膜以代替用以前的噴鍍法形成的噴鍍覆蓋膜，對(duì)其形成方法、條件進(jìn)行了潛心的研究和調(diào)查，結(jié)果終于作為技術(shù)見(jiàn)解發(fā)現(xiàn)了該方法，并以該見(jiàn)解為基礎(chǔ)而完成了本發(fā)明。

具體地說(shuō)，如果形成用平均粒徑為0.05～3μm的微小粒子形成的氧化釔等的氧化物覆蓋膜，則在構(gòu)成該覆蓋膜的氧化釔等氧化物中實(shí)質(zhì)上不會(huì)產(chǎn)生內(nèi)部缺陷、內(nèi)部應(yīng)變和微裂紋，微小粒子彼此之間在部件基材的表面燒結(jié)結(jié)合在一起而成為多晶粒子，形成氣孔率低且致密的覆蓋膜作為其聚集體，因而覆蓋膜的耐蝕性和強(qiáng)度得以提高。

其結(jié)果是，可以發(fā)揮出如下的效果：可以穩(wěn)定的且有效地抑制源于覆蓋膜的顆粒的發(fā)生和覆蓋膜的剝離，而且能夠抑制覆蓋膜表面的反應(yīng)產(chǎn)物的生成和源于該反應(yīng)產(chǎn)物的顆粒的發(fā)生，進(jìn)而在部件使用后的再生處理中，剝離覆蓋膜時(shí)使用的藥液處理、噴射處理等難以對(duì)構(gòu)件產(chǎn)生腐蝕或變形等損害。

本發(fā)明是為了實(shí)現(xiàn)所述覆蓋膜的膜結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)了其形成方法、條件而完成的。與由粉末燒結(jié)而形成的燒結(jié)體同樣地使微小粒子彼此之間燒結(jié)結(jié)合在一起的致密的多晶粒子包括：由粒子未熔融的固相燒結(jié)機(jī)理產(chǎn)生的燒結(jié)結(jié)合、和由粒子表面或者粒子間發(fā)生熔融而燒結(jié)的液相燒結(jié)機(jī)理的燒結(jié)結(jié)合這兩者。所述燒結(jié)結(jié)合而成的多晶粒子不是單一的晶體粒子，而是通過(guò)顯微鏡觀察可以在粒子內(nèi)看到晶界的粒子，本發(fā)明的覆蓋膜通過(guò)顯微鏡觀察，同樣地作為由這些多晶粒子沉積而成的覆蓋膜而觀察到。

在由本發(fā)明得到的、燒結(jié)結(jié)合而成的致密的多晶粒子中，幾乎觀察不到不能確認(rèn)與外部分隔的晶界的非粒子狀部，而采用顯微鏡觀察在例如采用沖擊燒結(jié)法等形成的覆蓋膜中是可以觀察到的。在對(duì)覆蓋膜的與基材面垂直的斷面進(jìn)行顯微鏡觀察時(shí)，覆蓋膜的不能確認(rèn)所述與外部分隔的晶界的非粒子狀部的面積率為10％以下。

本發(fā)明的所述氧化物沉積覆蓋膜中存在的粒徑為3μm以下的微小粒子在對(duì)覆蓋膜的與基材面垂直的斷面進(jìn)行顯微鏡觀察時(shí)，以面積率計(jì)為10％以下，所述氧化物沉積覆蓋膜中存在的熔融扁平粒子在對(duì)膜的與基材面垂直的斷面進(jìn)行顯微鏡觀察時(shí)，以面積率計(jì)為10％以下，不管怎樣，是幾乎觀察不到的。

本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式提供一種等離子體裝置，其具有在腔室內(nèi)保持處理對(duì)象的處理對(duì)象保持機(jī)構(gòu)、和使導(dǎo)入至所述腔室內(nèi)的氣體等離子體化的等離子體生成機(jī)構(gòu)，并使用生成的等離子體而對(duì)所述處理對(duì)象進(jìn)行處理。在所述腔室的內(nèi)壁、和所述腔室內(nèi)的構(gòu)成部件的采用所述等離子體生成機(jī)構(gòu)生成的等離子體的生成區(qū)域側(cè)的表面，形成有氧化物覆蓋膜。該氧化物覆蓋膜是由氧化釔等氧化物粒子構(gòu)成的沉積覆蓋膜。

上述沉積覆蓋膜的特征在于：其是粒徑為0.05～3μm的微小粒子彼此之間在部件的基材表面燒結(jié)結(jié)合而成為多晶粒子、進(jìn)而以該多晶粒子的聚集體的形式形成的沉積覆蓋膜，其膜厚為10μm～200μm，膜密度為90％以上。在所述沉積覆蓋膜中，粒徑為3μm以下的微小粒子(原料粒子)按以面積率計(jì)為10％以下的比例存在，但由于形成為致密的多晶粒子的聚集體，因而可以充分保持耐等離子體性。

再者，氧化物覆蓋膜也可以附帶基底膜而構(gòu)成。也就是說(shuō)，也可以構(gòu)成為在作為基底膜形成的氧化釔等的以前的氧化物噴鍍覆蓋膜上具有由氧化物粒子沉積而成的氧化物沉積覆蓋膜，而且由基底膜(噴鍍覆蓋膜)和所述氧化物沉積覆蓋膜構(gòu)成的層疊膜的合計(jì)膜厚為20μm～300μm，所述氧化物沉積覆蓋膜的膜密度為90％以上。

再者，所述氧化物覆蓋膜也可以由三層結(jié)構(gòu)構(gòu)成，該三層結(jié)構(gòu)由通過(guò)對(duì)基材表面例如進(jìn)行氧化鋁膜處理而形成的氧化膜、在該氧化膜表面形成的基底膜、以及在該基底膜的表面形成的氧化物沉積覆蓋膜構(gòu)成。也就是說(shuō)，其特征在于：在形成于進(jìn)行過(guò)氧化膜的形成處理的基材表面上作為基底膜的氧化釔等的以前的氧化物噴鍍覆蓋膜上具有所述氧化物沉積覆蓋膜，而且由基底膜和所述氧化物沉積覆蓋膜構(gòu)成的層疊膜的合計(jì)膜厚為20μm～200μm，所述氧化物沉積覆蓋膜的膜密度為90％以上。

另外，本發(fā)明涉及一種膜層疊裝置，其用于制造具有基材、和被覆該基材表面的氧化物沉積覆蓋膜的所述耐等離子體部件，其特征在于，所述膜層疊裝置具有：發(fā)生室，其通過(guò)等離子弧，產(chǎn)生高溫等離子噴射流或者高溫氣體；原料料漿供給口，其將含有氧化物原料粉末的原料料漿向上述高溫等離子噴射流或者高溫氣體的中心部供給；燃料供給口，其將燃料或者氧氣向上述發(fā)生室供給；氣體供給口，其將工作氣體向上述發(fā)生室供給；以及噴嘴(spray nozzle)，其通過(guò)上述工作氣體與燃料或者氧氣使原料料漿氣體化，將氣體中的氧化物原料加熱至氧化物的沸點(diǎn)以下以及低于升華點(diǎn)的溫度，并將原料氧化物控制為向基材表面噴射的狀態(tài)，使其噴射速度達(dá)到400～1000m/秒。

再者，在上述膜層疊裝置中，將氧化物原料向基材表面噴射的噴嘴的頂端部和所述基材表面之間的噴射距離優(yōu)選為100～400mm。另外，所述原料料漿中的氧化物原料粉末的含量?jī)?yōu)選為30～80體積％。

發(fā)明的效果

根據(jù)本發(fā)明的耐等離子體部件、耐等離子體部件的制造方法以及耐等離子體部件的制造中使用的膜沉積裝置，可以提供耐等離子體性得以提高、并能夠穩(wěn)定且有效地抑制顆粒發(fā)生的部件及其制造方法以及其制造中使用的膜沉積裝置。

附圖說(shuō)明

圖1是表示在實(shí)施方式的等離子體裝置中搭載的部件的一個(gè)例子的剖視圖。

圖2作為采用以前的噴鍍法形成的氧化物覆蓋膜的一個(gè)例子，是表示垂直于基材表面的方向上的斷面的氧化鋁覆蓋膜的組織的顯微鏡照片(放大照片)。

圖3示出了采用以前的噴鍍法形成的氧化物覆蓋膜的熔融扁平粒子的聚集體的一個(gè)例子的示意圖。在基材4上沉積有熔融扁平粒子5，在熔融扁平粒子5的表面觀察到主要在垂直于基材表面的厚度方向上產(chǎn)生開裂的微裂紋6。另外，觀察到許多粒子間的間隙即氣孔(孔隙)7。

圖4作為實(shí)施方式的氧化物覆蓋膜的一個(gè)例子，是表示垂直于基材表面的方向上的斷面的氧化鋁覆蓋膜的組織的顯微鏡照片(放大照片)。

圖5是表示實(shí)施方式的氧化物覆蓋膜的多晶粒子的聚集體的一個(gè)例子的剖視圖。多晶粒子8不是單一的微小粒子10，而是在粒子內(nèi)可以看到晶界9的粒子，本發(fā)明的覆蓋膜為這些多晶粒子8在基材4上沉積而成的覆蓋膜。

圖6是示意表示實(shí)施方式的等離子體裝置用部件的制造中使用的膜層疊裝置的噴射口的剖視圖，示出了原料料漿供給口15與等離子弧發(fā)生室或者高溫氣體發(fā)生室11的工作氣體供給口13、和燃料或者氧氣供給口14并列設(shè)置的構(gòu)成例。

圖7是示意表示實(shí)施方式的等離子體裝置用部件的制造中使用的膜層疊裝置的噴射口的剖視圖，示出了原料料漿供給口15設(shè)置于靠近等離子弧發(fā)生室或者高溫氣體發(fā)生室11的工作氣體供給口13、和燃料或者氧氣供給口14的場(chǎng)所的構(gòu)成例。

具體實(shí)施方式

下面就本發(fā)明的耐等離子體部件、耐等離子體部件的制造方法以及耐等離子體部件的制造中使用的膜沉積裝置進(jìn)行說(shuō)明。此外，本發(fā)明并不受到這些實(shí)施方式的限定。

[耐等離子體部件]

本發(fā)明的耐等離子體部件是具有基材、和被覆基材表面的至少一部分的氧化釔等的氧化物覆蓋膜的部件。

(基材)

耐等離子體部件中使用的基材在部件中，是要用氧化釔等的氧化物覆蓋膜被覆的構(gòu)件。

作為基材，在耐等離子體部件的構(gòu)件中，可以列舉出曝露于在等離子體處理時(shí)生成的等離子體或自由基中的構(gòu)件。作為這樣的構(gòu)件，例如可以列舉出半導(dǎo)體制造裝置和液晶器件制造裝置的構(gòu)件即晶片配置構(gòu)件、內(nèi)壁部、沉積護(hù)罩、絕緣環(huán)、上部電極、擋板、聚焦環(huán)、屏蔽環(huán)、波紋管罩等。作為基材的材質(zhì)，例如可以列舉出石英等陶瓷、和鋁等金屬。

(實(shí)施方式)

實(shí)施方式的耐等離子體部件中使用的氧化釔等的氧化物覆蓋膜是使用平均粒徑為0.05～3μm的微小粒子形成、且被覆基材表面的氧化物沉積覆蓋膜，以單層、兩層或者三層的形式形成，其中，所述單層為上述氧化物沉積覆蓋膜，所述兩層為用以前的噴鍍膜被覆于基材上之后形成的作為基底膜的氧化物噴鍍覆蓋膜、和上述氧化物沉積覆蓋膜，所述三層為對(duì)基材表面進(jìn)行氧化處理而形成的氧化膜、在該氧化膜表面形成的以前的噴鍍覆蓋膜、以及被覆該噴鍍覆蓋膜表面的氧化物沉積覆蓋膜。

作為實(shí)施方式之一，為搭載有耐等離子體部件的等離子體裝置，該耐等離子體部件具有由平均粒徑為0.05～3μm的微小粒子形成的氧化物覆蓋膜，該氧化物覆蓋膜是由氧化物粒子構(gòu)成的沉積覆蓋膜。

所述沉積覆蓋膜是平均粒徑為0.05～3μm的微小粒子彼此之間在部件的基材表面燒結(jié)結(jié)合而成為多晶粒子、進(jìn)而以該多晶粒子的聚集體的形式形成的氧化物沉積覆蓋膜，該氧化物沉積覆蓋膜的膜厚為10μm～200μm，膜密度為90％以上。

或者，是在作為基底膜形成的氧化釔等的通常的氧化物噴鍍覆蓋膜上具有所述氧化物沉積覆蓋膜的兩層結(jié)構(gòu)，在該兩層結(jié)構(gòu)的情況下，由上述基底膜和氧化物沉積覆蓋膜構(gòu)成的層疊膜的合計(jì)膜厚為30μm～200μm，上述氧化物沉積覆蓋膜的膜密度為90％以上。

圖1是表示在第1實(shí)施方式的等離子體裝置中搭載的部件的一個(gè)例子的剖視圖。在圖中，1為等離子體處理裝置用部件(耐等離子體部件)，2為氧化物沉積覆蓋膜，3為基材。如果氧化物沉積覆蓋膜2例如用氧化釔來(lái)形成，則對(duì)于等離子體浸蝕、自由基浸蝕(例如活性的F自由基)以及氟系等離子體具有較強(qiáng)的耐受性。

另外，氧化釔等的氧化物原料粒子的純度優(yōu)選為99.9％以上。如果在氧化物粒子中雜質(zhì)較多，則在半導(dǎo)體的制造工序中成為雜質(zhì)混入的原因。因此，優(yōu)選使用純度更優(yōu)選為99.99％以上的氧化物粒子。

如果采用以前的噴鍍法成膜，則氧化釔等氧化物在粒徑為5～45μm左右的粗大粒子發(fā)生熔融的狀態(tài)下射出而成膜為偏平狀，因而通過(guò)驟冷凝固而容易在粒子表面產(chǎn)生裂紋。與此相對(duì)照，在本發(fā)明的實(shí)施方式中，由于是平均粒徑為0.05μm～3μm的微小粒子，因而即使在基材上成膜，粒子內(nèi)部和表面的熱傳導(dǎo)也快，因在沉積狀態(tài)下的內(nèi)部和表面的熱膨脹差而引起的膜內(nèi)部的應(yīng)力幾乎不會(huì)產(chǎn)生，因驟冷凝固導(dǎo)致的裂紋等也不會(huì)產(chǎn)生。

微粒沉積覆蓋膜是在噴出等離子噴射流或者高溫氣體的同時(shí)加熱微小粒子、產(chǎn)生高速噴射而沉積成膜的覆蓋膜，其采用如下的方法來(lái)形成：加熱至低于沸點(diǎn)和升華點(diǎn)的溫度的粒子以400m/秒以上的高速度射出而與基材碰撞，沉積的粒子在接觸部分結(jié)合而形成覆蓋膜。由于結(jié)合在一起的是平均粒徑為3μm以下的微小粒子，因而粒子的內(nèi)部和表面的熱傳導(dǎo)較快，因在沉積狀態(tài)下的內(nèi)部和表面的熱膨脹差而引起的膜內(nèi)部的應(yīng)力幾乎不會(huì)產(chǎn)生，在部件的基材表面燒結(jié)結(jié)合而成為多晶粒子，從而可以形成作為多晶粒子聚集體的致密(膜密度較高)且結(jié)合力較強(qiáng)的氧化釔等的氧化物沉積覆蓋膜。

氧化釔等的氧化物沉積覆蓋膜的膜厚需要在10μm以上。如果低于10μm，則不能充分得到耐等離子體性的效果，反而有可能成為膜剝落的原因。氧化物沉積覆蓋膜的厚度的上限并沒(méi)有特別的限定，但如果過(guò)厚，則不能得到在其以上的效果，而且容易因內(nèi)部應(yīng)力的積聚而產(chǎn)生裂紋，也成為成本上升的主要原因。因此，氧化物沉積覆蓋膜的厚度為10～200μm，優(yōu)選為30～150μm。

另外，氧化物沉積覆蓋膜的膜密度(相對(duì)密度)需要在90％以上。所謂膜密度，是與氣孔率相反的術(shù)語(yǔ)，膜密度為90％以上與氣孔率為10％以下意義相同。在膜密度的測(cè)定方法中，將氧化物沉積覆蓋膜沿膜厚方向切斷，就其斷面組織拍攝基于光學(xué)顯微鏡的500倍的放大照片，并算出在此顯示的氣孔的面積率。然后通過(guò)“膜密度(％)＝100－氣孔的面積率”算出膜密度。膜密度的算出被設(shè)定為對(duì)單位面積200μm×200μm的面積進(jìn)行分析。此外，在膜厚較薄時(shí)，設(shè)定為對(duì)多個(gè)部位進(jìn)行測(cè)定，直至合計(jì)的單位面積為200μm×200μm。

氧化物沉積覆蓋膜的膜密度需要設(shè)定為90％以上，更優(yōu)選為95％以上，進(jìn)一步優(yōu)選為99％～100％。如果在氧化物沉積覆蓋膜中存在較多的氣孔(孔隙)，則從該氣孔開始進(jìn)行等離子體浸蝕等侵蝕，從而使氧化物覆蓋膜的壽命降低。因此，特別優(yōu)選的是在氧化物沉積覆蓋膜的表面具有較少的氣孔。

氧化物沉積覆蓋膜的表面粗糙度Ra優(yōu)選為3μm以下。如果氧化物沉積覆蓋膜的表面凹凸較大，則等離子體浸蝕等容易集中，從而有可能使沉積覆蓋膜的壽命降低。在此，表面粗糙度Ra的測(cè)定按照J(rèn)IS-B-0601-1994來(lái)進(jìn)行。表面粗糙度Ra優(yōu)選為2μm以下。

作為使用微粒的原料粉末，氧化物粉末的平均粒徑優(yōu)選在0.05～3μm的范圍。在其形成的沉積覆蓋膜中，粒子間的結(jié)合力較大，因等離子體浸蝕以及自由基浸蝕引起的損耗降低，從而顆粒發(fā)生量減少，耐等離子體性得以提高。如果作為原料粉末的氧化物粒子的平均粒徑超過(guò)3μm，則在粒子沉積于基材上時(shí)，各粒子容易產(chǎn)生因驟冷凝固引起的裂紋，從而有可能對(duì)沉積覆蓋膜造成損害而產(chǎn)生裂紋。

粒子的平均粒徑更優(yōu)選的值為0.05μm～1μm。如果粒子的平均粒徑低于0.05μm，則粒子不能獲得高速度，即使沉積也成為低密度的覆蓋膜，從而使耐等離子體性和耐蝕性降低。但是，只要平均粒徑低于0.05μm的粒子低于整個(gè)氧化物粒子的5％，就不會(huì)使覆蓋膜的形成惡化，因而即使使用含有低于0.05μm的小粒子的粉末也沒(méi)關(guān)系。

接著，就作為實(shí)施方式之一的干蝕刻裝置用部件(耐等離子體部件)的制造方法進(jìn)行說(shuō)明。實(shí)施方式的通過(guò)微粒形成氧化物沉積覆蓋膜的耐等離子體部件的制造方法具有以下的工序：向高溫等離子噴射流或者高溫氣體中供給含有氧化釔等氧化物粒子的料漿，將氧化釔等氧化物粒子加熱至低于沸點(diǎn)和升華點(diǎn)的溫度，從而以400～1000m/秒的噴射速度向基材上噴射。優(yōu)選的是氧化物的熔點(diǎn)溫度以上且低于沸點(diǎn)和升華點(diǎn)溫度的加熱操作，噴射速度為500～1000m/秒。氧化釔等氧化物粒子的平均粒徑優(yōu)選為0.05～3μm。更優(yōu)選為0.05～1μm。另外，優(yōu)選將含有氧化釔等氧化物粒子的料漿向產(chǎn)生高溫等離子噴射流或者高溫氣體的腔室的中心供給。

通過(guò)微粒而進(jìn)行沉積的膜沉積裝置具有高溫等離子噴射流或者高溫氣體的供給口、和與之相關(guān)聯(lián)的等離子體焰炬或者高溫氣體發(fā)生室。在高溫等離子噴射流或者高溫氣體的發(fā)生室具有料漿供給口，由料漿供給口供給的氧化釔等氧化物粒子料漿從高溫等離子噴射流或者高溫氣體的發(fā)生室經(jīng)由噴嘴向基材噴射而成膜。高溫氣體也可以使用由氧、乙炔、乙醇、煤油等產(chǎn)生的燃燒火焰等。

等離子體蝕刻裝置用部件的制造方法具有以下工序：含有氧化物原料粉末的原料料漿向高溫等離子噴射流或者高溫氣體的中心部供給的工序(氧化物原料粉末供給工序)；和高溫等離子噴射流或者高溫氣體中的氧化物原料粉末被加熱至低于沸點(diǎn)和升華點(diǎn)溫度，并以400～1000m/秒的噴射速度向基材表面噴射的工序(氧化物原料粉末噴射工序)。

如果上述料漿濃度在30～80體積％的范圍內(nèi)，則所具有的優(yōu)點(diǎn)是：原料料漿具有適當(dāng)?shù)牧鲃?dòng)性而向料漿供給口順利地供給，由此原料料漿向高溫氣體中的供給量穩(wěn)定，因而氧化物沉積覆蓋膜的膜厚以及組成變得均勻。

＜原料料漿向高溫等離子噴射流或者高溫氣體中的供給＞

如上所述，膜沉積裝置的料漿供給口通常被設(shè)計(jì)為：將原料料漿向高溫等離子噴射流或者高溫氣體的中心部供給。另外，高溫等離子噴射流或者高溫氣體的噴射速度較高。

在本發(fā)明中，當(dāng)原料料漿中的氧化物原料粉末向高溫等離子噴射流或者高溫氣體的中心部供給時(shí)，高溫等離子噴射流或者高溫氣體中的氧化物原料粉末的噴射速度穩(wěn)定而不易在噴射速度方面產(chǎn)生偏差，同時(shí)高溫等離子噴射流或者高溫氣體的溫度恒定而容易進(jìn)行氧化物沉積覆蓋膜的組織的控制，因而是優(yōu)選的。

在此，所謂原料料漿中的氧化物原料粉末向高溫等離子噴射流或者高溫氣體流的中心部供給，是指原料料漿中的氧化物原料粉末從高溫等離子噴射流或者高溫氣體流的側(cè)面直至中心部進(jìn)行供給。另外，所謂高溫等離子噴射流或者高溫氣體的中心部，是指在取垂直于高溫等離子噴射流或者高溫氣體的噴射方向的斷面時(shí)的該斷面的中心部。

另一方面，如果原料料漿中的氧化物原料粉末不向高溫等離子噴射流或者高溫氣體流的中心部供給、只不過(guò)是向高溫等離子噴射流或者高溫氣體流的側(cè)面、或高溫等離子噴射流或者高溫氣體流的外部供給，則高溫等離子噴射流或者高溫氣體中的氧化物原料粉末的噴射速度不穩(wěn)定而容易在噴射速度方面產(chǎn)生偏差，同時(shí)高溫等離子噴射流或者高溫氣體流的溫度的偏差較大，從而氧化物沉積覆蓋膜的組織的控制變得困難。

作為使原料料漿向高溫等離子噴射流或者高溫氣體流的中心部供給的方法，可以列舉出原料料漿供給口的位置調(diào)整、以及調(diào)整原料料漿向高溫等離子噴射流或者高溫氣體中的供給量和供給速度的方法等。

在所述工序中調(diào)配而成的高溫等離子噴射流或者高溫氣體和氧化物原料粉末從膜沉積裝置的噴嘴向基材噴射。高溫等離子噴射流或者高溫氣體以及氧化物原料粉末的噴射狀態(tài)由噴嘴加以控制。作為受控的噴射狀態(tài)，例如可以列舉出氧化物原料粉末的噴射速度等。

膜沉積裝置的噴嘴通常被設(shè)計(jì)為：將高溫等離子噴射流或者高溫氣體和氧化物原料粉末向橫向噴射?；耐ǔ１慌渲脼椋夯谋砻嫖挥谀こ练e裝置的橫向的噴嘴的延長(zhǎng)線上。

在由微粒形成氧化物沉積覆蓋膜的情況下，氧化物粒子的噴射速度優(yōu)選在400m/秒～1000m/秒的范圍。在噴射速度較慢而低于400m/秒的情況下，粒子發(fā)生碰撞時(shí)的沉積并不充分，從而有可能不會(huì)得到膜密度較高的膜。另外，在噴射速度超過(guò)1000m/秒時(shí)，碰撞力過(guò)強(qiáng)而由氧化物粒子產(chǎn)生噴射效果，從而難以獲得目標(biāo)的氧化物沉積覆蓋膜。

氧化物粒子料漿優(yōu)選為含有平均粒徑為0.05～3μm的氧化物粒子作為原料粉末的料漿。料漿化的溶劑優(yōu)選為甲醇和乙醇等比較容易揮發(fā)的溶劑。氧化物粒子優(yōu)選在充分粉碎而處于粗大粒子并不存在的狀態(tài)之后與溶劑混合。例如，如果有平均粒徑超過(guò)3μm的粗大粒子，則難以得到均勻的沉積膜。另外，料漿中的氧化物粒子的含量?jī)?yōu)選在30～80體積％的范圍。對(duì)于具有適當(dāng)流動(dòng)性的料漿，其向供給口的供給變得順利，由于供給量穩(wěn)定，因而可以得到均勻的沉積覆蓋膜。更優(yōu)選的含量為50～80體積％。

以上的等離子體裝置用部件能夠適用于各種各樣的等離子體裝置。例如，成膜于Si晶片和基板上的絕緣膜、電極膜以及布線膜等各種薄膜的微細(xì)加工可以使用RIE(Reactive Ion Etching)裝置來(lái)加以實(shí)施，所述RIE是通過(guò)在電極間施加的高頻電壓、或者微波電場(chǎng)和磁場(chǎng)的相互作用使鹵素氣體等離子體化，并利用生成的離子和自由基來(lái)進(jìn)行加工的。

實(shí)施方式之一的等離子體裝置用部件只要是曝露于等離子體中的部位，無(wú)論哪里都可以適用。因此，并不局限于靜電吸盤之類的晶片配置構(gòu)件，只要是內(nèi)壁部等曝露于等離子體中的部件，全都可以適用。另外，關(guān)于形成氧化物沉積覆蓋膜的基材，并不局限于石英，也可以設(shè)置在金屬構(gòu)件和陶瓷基材上。特別地在等離子體裝置所使用的部件中，是一種可以適用于曝露在等離子體中的沉積護(hù)罩、絕緣環(huán)、上部電極、擋板、聚焦環(huán)、屏蔽環(huán)、波紋管罩等的技術(shù)，但并不局限于半導(dǎo)體制造裝置的領(lǐng)域，即便是液晶器件等的等離子體裝置的部件也可以適用。

另外，根據(jù)本發(fā)明，等離子體裝置用部件的耐等離子體性顯著提高，從而能夠?qū)崿F(xiàn)顆粒的降低以及部件使用的長(zhǎng)壽命化。因此，只要是使用這樣的耐等離子體部件的等離子體裝置，就可以實(shí)現(xiàn)等離子體處理中的顆粒的降低以及部件更換次數(shù)的降低。

另外，在利用高密度等離子體的RIE裝置中，為了保持與因等離子體的生成而施加的高頻電壓的絕緣性，往往使用絕緣性構(gòu)件。

在像上部電極那樣曝露于等離子體中的絕緣性構(gòu)件的保護(hù)膜中，在形成絕緣性高的氧化鋁膜處理覆蓋膜之后，形成一般的氧化物噴鍍覆蓋膜，再在其上采用高速微粒沉積法形成氧化物微粒的沉積覆蓋膜所得到的三層涂層是有效的。

另外，對(duì)于絕緣性，除了氧化鋁膜處理覆蓋膜以外，也可以采用微粒沉積來(lái)形成氧化鋁覆蓋膜。在此情況下，對(duì)于絕緣性，氧化鋁覆蓋膜的厚度的調(diào)整和高密度覆蓋膜的形成是重要的，特別在形成α結(jié)構(gòu)的致密的氧化鋁覆蓋膜的情況下，為了發(fā)揮進(jìn)一步的效果，優(yōu)選設(shè)定為與氧化釔覆蓋膜的形成同等的條件。

在像絕緣環(huán)那樣曝露于等離子體中的絕緣性構(gòu)件的保護(hù)膜中，在沉積絕緣性較高的氧化鋁覆蓋膜(氧化鋁膜處理)之后，再在其上形成氧化釔沉積覆蓋膜所得到的兩層涂層是有效的。

對(duì)于絕緣性，氧化鋁覆蓋膜的厚度的調(diào)整和高密度覆蓋膜的形成是重要的，特別在形成α結(jié)構(gòu)的致密的氧化鋁覆蓋膜的情況下，為了發(fā)揮進(jìn)一步的效果，優(yōu)選設(shè)定為與氧化釔覆蓋膜的形成同等的條件。

此外，基底層雖然設(shè)定為氧化釔覆蓋膜，但也可以是其它氧化物或者它們的混合物，優(yōu)選根據(jù)必要特性來(lái)進(jìn)行材料選定。

在設(shè)定為具有最表面的氧化釔沉積覆蓋膜和基底層的2層結(jié)構(gòu)以上的情況下，其合計(jì)的膜厚的上限優(yōu)選為500μm以下。

此外，基底層雖然設(shè)定為氧化鋁覆蓋膜，但也可以是其它氧化物或者它們的混合物，優(yōu)選根據(jù)必要特性來(lái)進(jìn)行材料選定。在設(shè)定為氧化鋁覆蓋膜和基底層的2層結(jié)構(gòu)的情況下，其膜厚的上限優(yōu)選為500μm以下。

根據(jù)本發(fā)明，可以抑制因沉積于等離子體裝置用部件上的附著物的剝離引起的顆粒的發(fā)生，同時(shí)可以大幅度減少裝置清洗和部件更換的次數(shù)。顆粒發(fā)生量的降低大大有助于半導(dǎo)體制造中的蝕刻加工時(shí)的缺陷以及各種薄膜成膜時(shí)的膜中缺陷，進(jìn)而大大有助于使用它的元件和部件的成品率的提高。另外，裝置清洗和部件更換次數(shù)的降低、部件的使用壽命的延長(zhǎng)大大有助于生產(chǎn)率的提高以及運(yùn)行成本的削減。

下面參照下述的實(shí)施例，就本發(fā)明的實(shí)施方式之一進(jìn)行詳細(xì)的說(shuō)明。

示出了采用表1所示的氧化物微粒(實(shí)施例1～7)以及以前的噴鍍法(比較例1)成膜的氧化釔覆蓋膜的成膜條件。在進(jìn)行噴鍍時(shí)，采用等離子體噴鍍處理形成氧化釔覆蓋膜，然后利用使用等離子體型膜噴射裝置而射出的微粒，在鋁制基材(100mm×200mm)的表面，于表1所示的條件下形成氧化釔沉積覆蓋膜，將其作為等離子體裝置用部件(耐等離子體部件)。氧化釔粒子料漿的溶劑均設(shè)定為乙醇。另外，所使用的原料粉末均使用純度為99.99％以上的高純度氧化物粒子。再者，作為原料粉末的氧化釔(Y₂O₃)粒子為立方晶，使用通過(guò)充分的粉碎和篩分而沒(méi)有超過(guò)3μm的粗大粒子的粉末。另外，比較例1采用等離子體噴鍍法形成氧化釔噴鍍覆蓋膜。

表1

表1示出了與在各條件下成膜的氧化釔覆蓋膜的各實(shí)施例以及比較例有關(guān)的膜密度。

以膜斷面的合計(jì)的單位面積為200μm×200μm的方式拍攝放大照片(500倍)，由在此顯示的氣孔的比例求出膜密度。

由表1所示的結(jié)果表明：在本實(shí)施例的耐等離子體部件的氧化釔沉積覆蓋膜中，膜密度均較高。

此外，雖然在表1中未示出，但實(shí)施例1～7的各耐等離子體部件的沉積覆蓋膜的表面粗糙度Ra均為3μm以下。再者，比較例1的氧化釔噴鍍覆蓋膜的表面粗糙度Ra為6.3μm。

接著，上述實(shí)施例1～7以及比較例的各耐等離子體部件的等離子體耐受性的評(píng)價(jià)結(jié)果如表2所示。也就是說(shuō)，將形成有表1的各實(shí)施例以及比較例所示的氧化釔沉積覆蓋膜或者噴鍍覆蓋膜的耐等離子體部件配置在等離子體蝕刻處理裝置(RIE)內(nèi)，使其曝露于在CF₄(流量：80sccm)+O₂(20sccm)+Ar(100sccm)的混合氣體流中生成的等離子體中。另外，將RIE腔室內(nèi)的壓力設(shè)定為20mTorr，將RF輸出功率設(shè)定為100W，使其連續(xù)工作12小時(shí)(“20分鐘放電→10分鐘冷卻”×24次)，然后采用基于スコッチテープ法(スコッチテープ是3M公司的注冊(cè)商標(biāo))的剝落評(píng)價(jià)對(duì)氧化釔覆蓋膜的粒子的脫落量進(jìn)行了調(diào)查。

具體地說(shuō)，將スコッチテープ貼附在由氧化釔構(gòu)成的沉積覆蓋膜或者噴鍍覆蓋膜上，然后剝離膠帶，對(duì)膠帶進(jìn)行SEM(Scanning Electron Microscope)觀察，對(duì)附著有存在于長(zhǎng)80μm×寬60μm視場(chǎng)中的脫粒的粒子的面積進(jìn)行了測(cè)定。另外，用精密天平對(duì)實(shí)施上述曝露試驗(yàn)前后的形成有氧化釔覆蓋膜的部件的重量進(jìn)行了測(cè)定，測(cè)定了試驗(yàn)前后的部件的重量減少量。測(cè)定結(jié)果如下述表2所示。

表2

由上述表2所示的結(jié)果表明：將由微粒構(gòu)成的氧化物沉積覆蓋膜形成于基材上的部件(實(shí)施例1～7)與采用以前的噴鍍法形成噴鍍覆蓋膜所得到的部件(比較例1)相比較，重量減少量大幅度降低，從氧化釔沉積覆蓋膜上的粒子脫落量也少一個(gè)數(shù)量級(jí)以上。由該結(jié)果可以確認(rèn)：本實(shí)施例的由微粒形成保護(hù)膜的RIE裝置用部件對(duì)等離子體浸蝕以及自由基浸蝕具有較強(qiáng)的耐受性。所謂耐等離子體浸蝕以及自由基浸蝕較強(qiáng)，是指用于RIE裝置時(shí)，可以有效地抑制顆粒的發(fā)生。

此外，在上述各實(shí)施例中，示出了在各基材表面形成以前的氧化釔噴鍍覆蓋膜、然后采用微粒形成氧化釔沉積覆蓋膜的例子，或者直接采用微粒而在基材上形成氧化釔沉積覆蓋膜的例子，但通過(guò)在部件的基材表面和氧化釔沉積覆蓋膜之間形成至少1層氧化鋁之類的絕緣膜，并在其最表面采用微粒形成氧化釔沉積覆蓋膜，可以發(fā)揮出作為部件也能夠提高絕緣性的效果。

正如以上所說(shuō)明的那樣，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的RIE(等離子體蝕刻)裝置用部件，可以抑制沉積覆蓋膜對(duì)腐蝕性氣體的自由基的腐蝕，可以提高各部件和覆蓋膜自身的穩(wěn)定性，因而可以抑制源于部件和覆蓋膜的顆粒的發(fā)生。再者，由于使部件使用長(zhǎng)壽命化，而且因腐蝕而產(chǎn)生的產(chǎn)物也得以降低，因而能夠削減部件的更換次數(shù)和清洗次數(shù)。

另外，在部件使用后，對(duì)由等離子體噴鍍法形成的氧化釔噴鍍覆蓋膜進(jìn)行噴射處理，從而將噴鍍面的附著產(chǎn)物除去，再在其上采用微粒沉積氧化釔沉積覆蓋膜，由此可以順利地實(shí)施部件的再生處理，同時(shí)減輕對(duì)部件的損害，能夠進(jìn)行部件的回收再利用，從而實(shí)現(xiàn)部件費(fèi)用的削減。

另外，在上述的實(shí)施方式中，作為等離子體裝置例示出了RIE(等離子體蝕刻)裝置，但本發(fā)明并不局限于在它們中使用的部件，除此以外，對(duì)于等離子體CVD(Chemical Vapor Deposition)裝置等產(chǎn)生等離子體而進(jìn)行處理的所有裝置，可以適用具有上述實(shí)施方式的氧化物沉積覆蓋膜的部件。

如上所述，就本發(fā)明的幾個(gè)實(shí)施方式進(jìn)行了說(shuō)明，但這些實(shí)施方式是作為例子加以提示的，它并不謀求限定發(fā)明的范圍。這些新穎的實(shí)施方式能夠以其它各種方式加以實(shí)施，在不脫離發(fā)明要旨的范圍內(nèi)，能夠進(jìn)行各種的省略、置換和變更。這些實(shí)施方式及其變形包含在發(fā)明的范圍和要旨內(nèi)，而且包含在權(quán)利要求書中記載的發(fā)明及其等同置換的范圍內(nèi)。

符號(hào)說(shuō)明：

1 等離子體裝置用部件(耐等離子體部件)

2 氧化釔沉積覆蓋膜

3 基材

4 基材

5 熔融扁平粒子

6 微裂紋

7 氣孔(孔隙)

8 多晶粒子

9 晶界

10 微小粒子

11 等離子弧發(fā)生室或者高溫氣體發(fā)生室

12 噴嘴

13 工作氣體供給口

14 燃料或者氧氣供給口

15 原料料漿供給口