JP4553939B2 - 表面改質された部材、表面処理方法および表面処理装置 - Google Patents
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Description
本発明は、例えば、気相法により基材又は基板を表面加工処理（微細加工及び薄膜加工など）する装置（半導体製造装置、液晶表示装置などの表示デバイスなど）の構成部材を表面処理（又は表面改質）し、長期間にわたり帯電を抑制できるとともに高い親水性を維持し、塵芥などの付着を防止するのに有用な方法、この表面処理方法（又は表面改質方法）により得られた処理部材（又は改質された処理部材）及び表面処理装置（又は表面改質装置）に関する。
半導体、液晶表示デバイスなどの微細加工及び薄膜化技術では、基材又は基板を気相表面処理、例えば、物理気相成長、化学気相成長、エッチング処理などに供している。これらの気相表面処理装置では、加速又はイオン化されていてもよい粒子（蒸着粒子などの有機又は無機飛散粒子）が浮遊しており、装置内面に付着し汚染する。例えば、石英ガラスなどの透明部材で構成された観察窓（終点検出用センサ窓、終点検出用窓など）を有するドライエッチング装置では、ドライエッチングに伴って観察窓に浮遊粒子の膜（塩化アルミニウム膜、レジスト膜、フッ素膜など）が付着し、終点確認が遅れオーバーエッチングされてしまうとともに、内部の観察を困難にする。そのため、装置の観察窓（石英ガラス）を定期的に洗浄し、研磨して表面粗さ及び透過率を再生し、再利用している。従って、観察窓（石英ガラス）が汚染される毎に、高精度に洗浄し再生するメンテナンス作業が必要であり、生産性を大きく低減させている。また、塩素ガスなどのエッチングガスを、金属プレート（例えば、アルマイト加工などの表面加工されたアルミニウムプレートなど）に形成された多数の微細な孔（例えば、直径３００〜７５０μｍの孔）を通じてドライエッチング処理空間に導入し、基板（ガラス基板など）をエッチングすると、金属プレートの孔に金属とエッチングガスとの反応生成物が堆積し、ついには孔を閉塞する。金属プレートの孔が閉塞すると、多数の孔の堆積物を除去して再生するか又は新品の金属プレートに交換する必要がある。そのため、メンテナンス作業を頻繁に行う必要があるとともに、基板の生産性を大きく低下させる。
特開平６−８６９６０号公報（特許文献１）には、被洗浄物を収容する洗浄タンクと、洗浄液を収容する洗浄液タンクと、過熱水蒸気を溜めた蒸気タンクと、洗浄タンク及び洗浄液タンクを加圧するための加圧ガス供給手段とを備え、洗浄タンク内で被洗浄物を洗浄液に浸漬して洗浄した後、過熱水蒸気を被洗浄物に噴射してすすぐ洗浄装置が開示されている。この文献では、過熱水蒸気のみを噴射した場合にはできなかった課題（油付着した精密機器部品のミクロンオーダーの異物を除去する洗浄）を解決できることが記載されている。特開２００４−７９５９５号公報（特許文献２）には、レジストを基板から除去するため、レジストを表面に有する基板を、レジストを完全に除去しない程度に１分未満のプラズマアッシングした後、水蒸気からなる洗浄ガスを基板表面に噴射する基体洗浄方法が開示され、水蒸気として、飽和水蒸気、過熱水蒸気が使用できることも記載されている。さらに、特開２００４−３４６４２７号公報（特許文献３）には、処理空間に金属ワークを配設し、この処理空間を真空状態にした後、高圧過熱水蒸気を処理空間に導入して前記金属ワークの表面に酸化被膜を形成する表面処理方法が開示され、金属ワークの表面にＦｅＯ，Ｆｅ２Ｏ３ではなく、Ｆｅ３Ｏ４の酸化被膜を形成することにより金属ワークは平滑性（潤滑性）、耐久性（耐摩耗性及び耐食性）に優れたものになることも記載されている。
しかし、被処理部材に対する汚染物質の付着防止、特に被処理部材に高い親水性及び／又は帯電防止性を付与し、長期間にわたり汚染物質の付着を防止することは知られていない。
特開平６−８６９６０号公報（特許請求の範囲）
特開２００４−７９５９５号公報（特許請求の範囲、［発明の効果］の欄）
特開２００４−３４６４２７号公報（特許請求の範囲、段落番号［0021］［0046］）
従って、本発明の目的は、長期間にわたり部材への汚染物質の付着を防止できる表面処理方法（又は表面改質方法）及びそのための装置、並びに表面処理された処理部材（又は改質された処理部材）を提供することにある。
本発明の他の目的は、被処理部材の帯電防止性（除電性）及び／又は親水性を向上できる表面処理方法（又は表面改質方法）及びそのための装置、並びに表面処理された処理部材（又は改質された処理部材）を提供することにある。
本発明のさらに他の目的は、気相表面処理法で生成する成分（粒子成分など）が表面処理装置（例えば、チャンバー）内面に付着するのを長期間にわたり防止できる表面処理方法（又は表面改質方法）及びそのための装置、並びに表面処理された処理部材（又は改質された処理部材）を提供することにある。
本発明者らは、前記課題を達成するため鋭意検討した結果、半導体製造装置や液晶デバイス製造装置、例えば、気相法を利用した表面処理装置（物理気相成長装置、化学気相成長装置、エッチング装置など）において、装置の処理空間と接触する部材（内壁を構成する部材や処理空間内に配設される部材など）に対して過熱水蒸気を噴霧又は噴射して処理すると、表面処理された部材に高い親水性及び帯電防止性（又は除電性）が付与され、長期間にわたり汚染物質（装置内の浮遊粒子など）の付着を防止できること、このような処理により構成部材及び装置を長寿命化でき、メンテナンスの頻度を軽減できるとともに、プロセス内部での粒子の付着・堆積を抑制でき、デバイスの歩留まりを向上させ、大幅な生産コストの削減ができることを見いだし、本発明を完成した。
すなわち、本発明の表面改質された処理部材（又は表面処理された処理部材）は、非帯電性（又は除電性）が高いという特色がある。例えば、表面改質された処理部材はアッシュテストにおいてタバコの灰の付着がない。また、本発明の表面改質された処理部材は、Ｘ線光電子分光分析により分析したとき、未処理部材に比べて、改質された表面での炭素原子濃度が低減し、酸素原子濃度が増大しているという特色がある。さらに、処理部材は反応ガスなどの活性成分や付着成分に対して不活性であり、表面改質により汚染物質の付着を有効に防止できる。
例えば、エッチング速度５ｎｍ／分でＸ線光電子分光分析により深さ方向に分析したとき、処理部材（例えば、セラミックス又はアルマイト）の表面において、炭素原子濃度は、エッチング時間０秒で１０〜５０％、１５秒で７〜３５％、３０秒で５〜３０％、又は６０秒で３〜２５％のいずれかであり、酸素原子濃度は、エッチング時間０秒で３０〜６０％、１５秒で３５〜６２％、３０秒で４３〜６３％、又は６０秒で４５〜６５％のいずれかである。
また、金属で構成された処理部材（シリコンなど）の表面において、５ｎｍ／分のエッチング速度でＸ線光電子分光分析により深さ方向に分析したとき、酸素原子濃度がエッチング時間０秒で３２〜４５％、１５秒で２８〜４２％、３０秒で２２〜３６％、又は６０秒で１３〜２５％のいずれかである。
さらに、５ｎｍ／分のエッチング速度でＸ線光電子分光分析により深さ方向に分析したとき、未処理部材に比べて、処理部材（例えば、セラミックス又はアルマイト）の表面において、炭素原子濃度の低減率は、エッチング時間０秒で１０〜８０％、１５秒で１５〜９０％、３０秒で２０〜９０％、又は６０秒で２０〜９０％のいずれかであり、酸素原子濃度の増加率は、エッチング時間０秒で１５〜１２０％、１５秒で１０〜１５０％、３０秒で７〜１３０％、又は６０秒で５〜１２５％のいずれかである。
本発明の表面改質された処理部材（又は表面処理された処理部材）は、親水性が高いという特色を有する。例えば、温度１５〜２５℃及び湿度５５〜７０％ＲＨ（例えば、温度２０℃及び相対湿度６０％ＲＨ）で測定したとき、表面処理された部材（処理部材）の水に対する接触角は１０〜１００°程度であってもよい。このような部材は、通常、未処理部材に比べて水に対する接触角が１５〜７０°低下している。
表面改質された処理部材は、周期表４族元素、５族元素、１３族元素および１４族元素から選択された少なくとも一種の元素（例えば、ケイ素及びアルミニウムから選択された少なくとも一種の元素）で構成された酸化物セラミックス類、酸化処理された金属類又は金属類である場合が多い。このような処理部材の代表的な例としては、シリカ又はガラス、アルミナ、アルマイト加工されたアルミニウム、シリコン、およびアルミニウムから選択された少なくとも一種が例示できる。
本発明の表面処理方法（又は表面改質方法）は、被処理部材への汚染物質の付着を防止するための方法であり、被処理部材を過熱水蒸気で処理する。この方法では、被処理部材を、３００〜１０００℃（例えば、３５０〜１０００℃）の過熱水蒸気で処理してもよい。被処理部材は、非酸化性雰囲気中で処理してもよい。前記被処理部材は、例えば、気相法による表面処理装置（気相法により基材を表面処理するための装置（チャンバーなど））内の処理空間（雰囲気、減圧処理空間、浮遊又は飛翔粒子を含む処理空間など）と接触可能な部材、例えば、表面処理装置の少なくとも内面を構成する部材、又は前記表面処理装置内に配設される部材であってもよい。被処理部材は、通常、セラミックス類、および金属類から選択された少なくとも一種である場合が多い。被処理部材は、気相法で処理される基材又は基板；又は電極部材、保持又は支持部材、ボート、カバー部材・シールド部材又はキャップ部材、絶縁部材、吸排気路又は流路の構成部材、内壁又は内装部材、プレート類、および連結又は固定部材から選択された少なくとも一種であってもよい。さらに、被処理部材は、例えば、気相表面処理装置内を観察するための窓部材、エッチングガスが通過可能な孔を有する部材などであってもよい。被処理部材は、周期表４族元素、５族元素、１３族元素および１４族元素から選択された少なくとも一種の元素（例えば、ケイ素及びアルミニウムから選択された少なくとも一種の元素）で構成された酸化物セラミックス類、酸化処理された金属類又は金属類である場合が多い。このような被処理部材の代表的な例としては、シリカ又はガラス、アルミナ、アルマイト加工されたアルミニウム、シリコン、およびアルミニウムから選択された少なくとも一種が例示できる。気相法としては、例えば、物理気相成長、化学気相成長、イオンビームミキシング法、エッチング法、不純物ドープ法などが挙げられる。表面処理において、過熱水蒸気の使用量（噴霧又は噴射量）は、被処理部材の種類に応じて、例えば、被処理部材の表面積１ｍ２に対して過熱水蒸気の蒸気量（又は流量）１００ｇ／ｈ〜１００ｋｇ／ｈ程度であってもよい。このような方法では、被処理部材を過熱水蒸気で処理し、気相法による表面処理工程で生成する粒子が被処理部材に付着するのを防止できる。さらに、この方法では、過熱水蒸気で処理して被処理部材の親水性及び／又は帯電防止性を向上させることもでき、被処理部材を反応成分や付着成分に対して不活性化することもでき、気相法による表面処理工程で生成する粒子が被処理部材に付着するのを防止できる。
本発明は、前記表面処理方法で表面処理された処理部材（例えば、前記表面改質された処理部材）も包含する。
さらに本発明は、被処理部材への汚染物質の付着を防止するための部材を製造する装置であって、過熱水蒸気を発生させるためのユニットと、このユニットからの過熱水蒸気を被処理部材に噴霧又は接触させるためのユニット（又はチャンバー）とを備えている表面処理装置も包含する。この装置は、被処理部材の帯電防止性及び／又は親水性を向上させるための装置と言うこともできる。
本発明では、被処理部材を過熱水蒸気で表面処理するため、長期間にわたり部材への汚染物質の付着を防止できる。また、被処理部材の帯電防止性及び／又は親水性を向上できる。さらに、気相表面処理法で生成する成分（粒子成分などの汚染物質）が表面処理装置（例えば、チャンバー）内面に付着するのを長期間にわたり防止できる。そのため、装置の構成部材及び装置自体を長寿命化でき、メンテナンスの頻度を軽減できる。さらに、汚染物質の付着を防止できるため、表面処理プロセス内部での粒子の付着・堆積を抑制でき、デバイスの歩留まりを向上させることができる。従って、大幅な生産コストの削減が可能である。
以下に、添付図面を参照しつつ本発明を詳細に説明する。
図１は本発明の装置の一例を示す概略図である。この例では、表面処理装置は、水を加熱して水蒸気（飽和水蒸気）を生成させるための水蒸気発生ユニット１と、このユニットからの水蒸気を過熱して過熱水蒸気を発生させるための過熱ユニット５と、この過熱ユニットからの過熱水蒸気を、非酸化性雰囲気中、被処理部材１４と接触させて処理するための処理ユニット１１とを備えている。また、各ユニット１，５，１１間は供給ラインで接続されており、水蒸気発生ユニット１と過熱ユニット５との間は水蒸気供給ライン４を構成し、過熱ユニット５と処理ユニット１１との間は過熱水蒸気供給ライン１０を構成している。なお、この例では、ドライエッチング装置の窓部材を構成する石英ガラス板を被処理部材として用いている。また、処理ユニット１１は、周囲に断熱材が配された石英るつぼで構成されている。
前記水蒸気発生ユニット１には、水を供給するための水供給ライン２が接続されているとともに、供給された水を加熱するための加熱源（ヒータなど）を備えている。図に示す例では、ヒータを加熱するため、電源に接続するためのコード３が示されている。加熱源は、ヒーターなどの電気による加熱源であってもよく、ボイラーなどのように燃焼熱を加熱源としてもよい。
過熱ユニット５では、水蒸気供給ライン４からの水蒸気（飽和水蒸気）を過熱ゾーン６において、高周波の作用により飽和水蒸気を過熱するための過熱手段（高周波加熱手段）７と、過熱水蒸気の温度を検出するための検出手段（温度センサなど）８と、この検出手段からの検出信号に基づいて、過熱手段（高周波加熱手段）７による過熱及び／又は冷却水供給ライン９からの冷却水の水量をコントロールしている。
処理ユニット１１では、過熱ユニット５に接続された過熱水蒸気供給ライン１０からの過熱水蒸気をノズル１２により被処理部材１４に噴霧又は噴射し、被処理部材１４を処理している。また、被処理部材１４の両面を処理するため、被処理部材１４は、耐熱性網状体（この例では、ステンレススチール製金網）１３で支持されている。さらに、処理ユニット１１には、流量が調整可能であってもよい排出ライン１５が接続されている。
このような装置では、被処理部材（石英ガラスなど）１４を過熱水蒸気で処理することにより、ドライエッチング装置の窓部材として用いた被処理部材１４への汚染物質の付着を有効に防止できる。その原因は明確ではないが、実験の結果、上記の過熱水蒸気による処理により、被処理部材（石英ガラスなど）１４の帯電性が大きく低下し除電性が向上しているとともに、被処理部材（石英ガラスなど）１４の表面が親水性となっていた。被処理部材１４への汚染物質の付着が防止されていたのは、これらの要因によるものと思われる。このような装置は、帯電防止性（除電性）及び／又は親水性を向上させるための装置と言うこともできる。そして、被処理部材を備えた装置（エッチング装置など）において、汚染物質の付着を長期間にわたり防止できるとともに、汚染物質が付着したとしても簡単な清浄化操作（拭き取り、洗浄などの操作）により容易に清浄化でき、装置の長寿命化を実現できる。また、ドライエッチング装置のメンテナンスの頻度を大幅に低減できるとともに、ドライエッチングプロセス内部での粒子の生成を抑制でき、エッチング処理基板の歩留まりを向上させ、大幅な生産コストの削減が可能である。
なお、上記装置において、水供給ラインからは精製水又は純水を供給してもよく水道水を供給してもよい。また、水蒸気発生ユニットとの接続などにより過熱ユニットに水蒸気を供給可能である限り、水蒸気発生ユニットは本発明の装置を構成しなくてもよい。被処理部材の処理においては、過熱水蒸気は必ずしも噴霧又は噴射する必要はなく、過熱水蒸気を被処理部材に接触させればよい。また、水蒸気を過熱するための手段は、高周波に限らず、種々の過熱手段、例えば、電磁波（マイクロ波）、バーナーや電気ヒータなどの加熱手段などが利用できる。過熱水蒸気を効率よく生成し、かつ精度よく温度コントロールするためには、通常、誘導加熱方式が利用される。さらに、過熱ユニットにおいて、過熱水蒸気の温度コントロールは必ずしも必要ではなく、過熱手段により生成した過熱水蒸気をそのまま処理ユニットに供給してもよい。また、処理ユニットは、耐熱性部材で構成でき、通常、断熱されている。被処理部材の保持形態は、被処理面又は被処理部が露出している限り、特に制限されず、例えば、被処理部材は脚部材で支持してもよくアームなどの保持手段で保持又は把持してもよい。
本発明において、被処理部材としては、汚染物質（オイル、液状調味料（醤油など）、コーヒーなどの液状汚染成分、塵芥、飛翔粒子などの粒子状汚染成分、クレヨン、絵の具などの固形汚染成分など）の付着防止が必要な種々の部材が使用でき、その種類は特に制限されない。液状汚染成分と接触可能な被処理部材としては、例えば、カップ、皿、グラスなどの食器類又は容器類、調理鍋などの鍋類、フライパン類、テーブル、椅子などの家具類、配管類、塗工装置又はその部材、貯蔵タンク又は貯留槽、液相での処理装置などが例示できる。粒子状汚染成分又は固形汚染成分と接触可能な被処理部材としては、例えば、搬送路を構成するシュートやホッパー、貯留槽、気相での処理装置内の部材などが例示できる。さらに、種々の汚染成分により汚染される部材、例えば、外装又は内装部材（窓ガラス、タイルやほうろう系建材、調理テーブルなどの建造物の構成部材；車体、フロントガラス、窓ガラス、ミラー、ランプ保護カバー部材などの自動車などのベヒクルの構成部材など）、フェンス（高速道路の防音フェンスなどの道路フェンスなど）、保護カバー部材（トンネル、家屋などの照明ユニットやハロゲンランプなどの光源の保護カバー；時計、カメラなどの精密機器の保護カバー部材；テレビ、パーソナルコンピュータ、携帯電話などの映像又は画像表示装置のフロントパネルなどのディスプレー保護カバー部材；太陽電池の保護カバー部材；信号灯の保護カバー部材など）などに適用することもできる。さらには、クリーンルーム内の部材（内壁部材、床材、クリーンルーム内の装置のケーシング部材又は外装部材など）、成形用金型（射出成形用金型など）、光学部材（ピックアップレンズを含むレンズ類、プリズム、反射板又はミラーなど）、画像形成装置や音響装置の構成部材（プリンタヘッド、磁気ヘッドなどのヘッド、トナーを被転写体に転写するための転写ロールなど）、電子機器又は電気通信機器の構成部材（ＣＤ，ＤＶＤなどの記録媒体、データの記録又は読み取り部材など）にも有効に適用できる。
本発明は、長期間にわたり汚染物質の付着を防止できる。また、汚染物質が付着したとしても簡単な操作（拭き取り操作などの清浄化操作）で清浄化できる。そのため、液相又は気相において、汚染物質が沈着又は付着する被処理部材に好適に適用される。このような被処理部材は、水槽、水族館のガラス、プラントののぞき窓用透明部材（ガラスなど）などの液相に適用する部材（又は液相が適用又は液相により基材又は基板を表面処理するための装置など）であってもよい。被処理部材は、気相法により基材又は基板を表面処理するための装置（又はチャンバー）の処理空間（または、減圧処理空間又は雰囲気、浮遊又は飛翔粒子を含む処理空間又は雰囲気）と接触可能な部材、例えば、前記表面処理装置の構成部材（特に、少なくとも内面を構成する部材、又は前記表面処理装置内に配設される部材）であるのが好ましい。
気相法による表面処理には、物理気相成長（physical vapor deposition，ＰＶＤ）、化学気相成長（chemical vapor deposition，ＣＶＤ）、イオンビームミキシング、エッチング、不純物ドープなどが含まれる。なお、これらの気相法による表面処理では、薄膜の種類、加工方法などに応じて、セラミックス類、金属類、金属化合物、有機金属化合物、有機物（フッ素樹脂、ポリイミド樹脂など）などの成分の他、酸素、窒素、アルゴンガスなどの気体成分が利用できる。例えば、電極又は配線膜、抵抗膜、誘電体膜、絶縁膜、磁性膜、導電膜、超伝導膜、半導体膜、保護膜、耐摩耗性コーティング膜、高硬度膜、耐食膜、耐熱膜、装飾膜などを形成する成分などが利用できる。
物理気相成長には、蒸着（又は真空蒸着）、例えば、抵抗加熱、フラッシュ蒸発、アーク蒸発、レーザ加熱、高周波加熱、電子ビーム加熱などの加熱手段による蒸着；イオンプレーティング（高周波、直流法、中空陰極放電（ＨＣＤ）などのイオン化法を利用した方法、例えば、中空陰極放電（ＨＣＤ）法、エレクトロン法、ビームＲＦ法、アーク放電法など）；スパッタリング（直流放電、ＲＦ放電などを利用したスパッタリング、例えば、グロー放電スパッタリング、イオンビームスパッタリング、マグネトロンスパッタリングなど）；分子線エピタキシー法などが含まれる。スパッタリングには、反応ガス、例えば、酸素源（酸素など）、窒素源（窒素、アンモニアなど）、炭素源（メタン、エチレンなど）、硫黄源（硫化水素など）などを用いてもよく、これらの反応ガスは、アルゴンなどの希ガスや水素などのスパッタリングガスと併用してもよい。
化学気相成長としては、熱ＣＶＤ法、プラズマＣＶＤ法、ＭＯＣＶＤ法（有機金属気相成長法）、光ＣＶＤ法（紫外線やレーザ光などの光線を用いるＣＶＤ法）、化学反応を利用したＣＶＤ法などが例示できる。
エッチングには、ドライエッチング、例えば、プラズマエッチング、反応性イオンエッチング、マイクロ波エッチングなどの気相エッチングが含まれる。ドライエッチングでのエッチングガス（反応性ガス）は、基材又は基板の種類に応じて、フッ素含有ガス（テトラフルオロメタン、ヘキサフルオロエタン、トリフルオロメタン、ＢＦ３、ＮＦ３、ＳｉＦ４、ＳＦ６など）、塩素含有ガス（塩素、塩化水素、四塩化炭素、ジクロロジフルオロメタン、トリクロロフルオロメタン、ＢＣｌ３、ＰＣｌ３、ＳｉＣｌ４など）などであってもよく、添加ガス（ヘリウム、ネオン、アルゴン、水素、窒素、酸素などの単体ガス、メタン、エタン、アンモニアなどの化合物ガスなど）を併用してもよい。エッチングガスは処理空間に供給すればよく、反応性エッチングのように電極間に供給してもよい。不純物ドープには、気相熱拡散法、イオン打ち込み法（イオン注入）、プラズマドーピング法などが含まれ、不純物源は、ヒ素化合物（ＡｓＨ３など）、ホウ素化合物（Ｂ２Ｈ６、ＢＣｌ３など）、リン化合物（ＰＨ３など）などであってもよい。また、気相法による表面処理は、レーザや荷電ビームによる表面溶融法も含む。
このような気相法を利用した基材又は基板の表面処理（又は表面改質処理）としては、半導体製造装置、液晶表示装置、光学装置又は部品（ＣＣＤ、シャドウマスクなど）、センサ（温度センサ、歪みセンサなど）などでの表面処理（微細加工及び／又は薄膜加工）、機能膜の形成処理（磁気テープ、磁気ヘッドなどでの磁性膜形成処理、光学膜の形成処理、導電膜の形成処理、絶縁膜の形成処理、磁気センサなどでのセンサの被膜形成処理など）、コーティング処理（自動車部品、工具又は精密機械部品、光学部品、雑貨などでのコーティング、例えば、反射膜、耐熱コーティング膜、耐食コーティング膜、耐摩耗コーティング膜、装飾膜などの機能膜の形成処理）などが例示できる。好ましい表面処理は、微細加工及び／又は薄膜加工処理である。
このような気相法で処理される基材又は基板は、表面処理の種類に応じて、例えば、金属（アルミニウム、シリコン、ゲルマニウム、ガリウムなど）、ダイヤモンド、セラミックス［金属酸化物（ガラス、石英又はシリカ、アルミナ、サファイアなど）、金属ケイ化物（炭化ケイ素、窒化ケイ素、シリサイドなど）、金属窒化物（窒化ホウ素、窒化アルミニウムなど）、ホウ化物（ホウ化チタンなど）など］、プラスチック又は樹脂類（フィルム又はシート状成型品、ケーシング、ハウジングなどの成型品など）などの種々の材料が使用できる。
このような気相法による表面処理（気相表面処理）では、加速又はイオン化されているか否かに拘わらず、蒸着粒子、スパッタ粒子などの飛散粒子又は飛翔粒子の基材又は基板に対する付着を利用している。そのため、気相表面処理装置の内面（又は内壁）にも飛散又は飛翔粒子が付着又は沈着し、堆積して汚染する場合がある。このような場合、表面処理装置自体及びその構成部材を頻繁にメンテナンスして清浄化する必要があるとともに、継続して装置を作動させると、内面に付着した成分が表面処理プロセス内で粒子化し、表面処理した基材又は基板を汚染するおそれがある。そのため、歩留まりが低下するとともに、生産コストが高くなる。
これに対して、チャンバーなどの前記表面処理装置の構成部材（特に表面処理装置内の処理空間と接触する部材、例えば、少なくとも内面又は内壁を構成する部材、又は前記表面処理装置内に配設される部材）として過熱水蒸気で処理した部材を用いると、飛散又は飛翔粒子を含む種々の汚染物質の付着、特に気相法による表面処理工程で生成する粒子の付着を有効に防止できる。このような部材としては、表面処理装置内に配設される種々の部材、例えば、前記気相法で処理（例えば、前記微細加工及び／又は薄膜加工処理）される基材又は基板、電極部材（エッチング装置において、エッチングガス又は生成粒子と接触する前記電極部材など）、保持又は支持部材（被処理基材又は基板の保持部材、電極保持部材、ターゲット保持部材、サセプター、支柱など）、ボート、カバー部材・シールド部材又はキャップ部材（インナーシールドカバー、固定ブロックカバー、ネジキャップ、支柱ブロックキャップなど）、絶縁部材、吸排気路又は流路の構成部材（バッフル部材、デフューザーなど）、内壁又は内装部材（内壁板などの内壁材、コーナー部材、内壁ゲート部材、内壁筒部材、観察窓部材、例えば、気相法による処理検出ユニット（終点検出ユニットなど）のセンサ窓、コーナーフレームなどのフレーム類など）、プレート類（フェースプレート、ポンピングプレート、ブロッカープレート、クーリングプレートなど）、連結又は固定部材（固定ブロック、ボルト・ナットなどのネジ類、カップリング類、フランジ類、ジョイント類、リング類（クランプリング、セットリング、アースリング、インナーリングなど）、チューブ類など）などが例示できる。
好ましい被処理部材は、通常、無機物質（セラミックス類、金属類など）で構成されている場合が多く、例えば、気相表面処理装置（チャンバー）内を観察するための窓部材（ガラス、石英ガラスなどの透光性部材）、エッチングガス又は生成粒子と接触する部材（例えば、塩素ガスなどのエッチングガスが通過可能な孔を有する部材、例えば、ドライエッチング装置の上部電極及び／又は下部電極）などを含む。
前記被処理部材（例えば、表面処理装置の構成部材、微細加工及び／又は薄膜加工処理される基材又は基板など）は、少なくとも被処理面又は被処理部が無機材料又は無機物質で構成されている。無機物質の被処理部材は、種々の元素、例えば、周期表４族元素（チタン、ジルコニウムなど）、５族元素（バナジウム、ニオブ、タンタルなど）、６族元素（クロム、モリブデン、タングステンなど）、７族元素（マンガンなど）、９族元素（コバルト、ロジウムなど）、１０族元素（ニッケル、パラジウム、白金など）、１１族元素（銅、銀、金など）、１３族元素（ホウ素、アルミニウム、ガリウム、インジウムなど）、１４族元素（炭素、ケイ素、ゲルマニウムなど）などで構成できる。無機物質は、周期表１５族元素（チッ素、リンなど）、１６族元素（酸素など）、１７族元素（フッ素などのハロゲン）などを含んでいてもよい。無機物質の被処理部材は、通常、周期表４族元素（チタン、ジルコニウムなど）、５族元素、１３族元素（アルミニウムなど）、１４族元素（ケイ素、ゲルマニウムなど）などの元素（特に、ケイ素及びアルミニウムから選択された少なくとも一種の元素）で構成されている場合が多い。
前記被処理部材としては、例えば、セラミックス類［金属酸化物（ガラス類、石英又はシリカ、アルミナ又は酸化アルミニウム、シリカ・アルミナ、サファイア、ジルコニア、チタニア又は酸化チタン、ムライト、ベリリアなどの酸化物セラミックス類）、金属ケイ化物（炭化ケイ素、窒化ケイ素などのケイ化物セラミックス類）、金属窒化物（窒化ホウ素、窒化炭素、窒化アルミニウム、窒化チタンなどの窒化物セラミックス類）、ホウ化物（炭化ホウ素、ホウ化チタン、ホウ化ジルコニウムなどのホウ化物セラミックス類）、金属炭化物（炭化ケイ素、炭化チタン、炭化タングステンなどの炭化物セラミックス類）、ほうろうなど］、金属類（単結晶シリコン、多結晶シリコン、アモルファスシリコンなどのシリコン、チタン、アルミニウム、ゲルマニウムなどの金属単体；鉄系合金（ステンレススチールなど）、チタン合金、ニッケル合金、アルミニウム合金などの合金など）、炭素材、ダイヤモンドなどから選択された少なくとも一種で構成された部材が挙げられる。
さらに、上記部材は表面加工又は処理（例えば、酸化処理、窒化処理、ホウ化処理など）されていてもよい。例えば、アルミニウム又はその合金などの金属部材では、アルマイト加工（硫酸アルマイト、シュウ酸アルマイト、クロム酸アルマイト、リン酸アルマイトなど）などの表面加工（陽極酸化処理など）又は酸化処理が施されていてもよい。アルマイト加工されたアルミニウム又はその合金は、通常、封孔処理されている場合が多い。これらの部材は単独で又は二種以上組み合わせて使用できる。また、被処理部材は、導電性部材や半導電性部材であってもよく、電気絶縁性又は非導電性部材であってもよい。また、被処理部材は、疎水性部材であってもよく親水性部材であってもよい。さらに、被処理部材は、不透明、半透明又は透明部材であってもよい。
被処理部材は、通常、気相法による製膜又は表面処理装置内の処理空間と接触する構成する部材（チャンバの構成部材など）、例えば、セラミックス類（石英ガラスなどのシリカ又はガラス類、アルミナなどの酸化物セラミックス類など）、金属類（シリコン、アルミニウムなどの金属、アルミニウム合金などの合金など）、酸化処理された金属類（アルマイト加工されたアルミニウム又はその合金など）である場合が多い。
過熱水蒸気としては、通常、２００℃を超える水蒸気（飽和水蒸気）、特に３００℃以上（例えば、３００〜１２００℃）程度の過熱水蒸気が使用できる。過熱水蒸気は、通常、３００℃以上（例えば、３００〜１０００℃）、好ましくは３３０〜１０００℃（例えば、３５０〜１０００℃）、さらに好ましくは３７０〜９００℃（例えば、３８０〜８００℃）、特に４００〜７５０℃（例えば、４５０〜７００℃）程度の過熱飽和水蒸気が利用される。このような過熱水蒸気は、慣用の方法、例えば、飽和水蒸気を生成するためのボイラーなどの水蒸気発生ユニットと、この水蒸気発生ユニットからの水蒸気を高周波誘導加熱などの過熱手段により所定温度に過熱するための過熱ユニットとを備えた過熱水蒸気発生装置を用いて生成できる。この過熱水蒸気発生装置の過熱ユニットからの過熱水蒸気を、噴霧又は噴射などにより被処理部材（処理ユニット内に収容又は保持された被処理部材）に接触させることにより被処理部材を表面処理することができる。なお、表面処理においては、マスキングなどの手段を利用して、被処理部材の所定の部位だけを処理することもできる。
過熱水蒸気による処理量は、被処理部材の種類などに応じて、被処理部材の表面積１ｍ２に対して過熱水蒸気の蒸気量（又は流量）５０ｇ〜２００ｋｇ／ｈ（例えば、１５０ｇ〜１５０ｋｇ／ｈ）程度の範囲から選択でき、例えば、被処理部材の表面積１ｍ２に対して過熱水蒸気の蒸気量（又は流量）１００ｇ〜１００ｋｇ／ｈ、好ましくは２５０ｇ〜８０ｋｇ／ｈ、さらに好ましくは５００ｇ〜６０ｋｇ／ｈ（例えば、１〜５０ｋｇ／ｈ）程度であり、５〜４５ｋｇ／ｈ（例えば、１０〜４０ｋｇ／ｈ）程度であってもよく、通常、１０〜１００ｋｇ／ｈ程度である。
過熱水蒸気による処理時間は、被処理部材の種類に応じて、例えば、１０秒〜６時間程度の範囲から選択でき、通常、１分〜２．５時間（例えば、２〜１２０分）、好ましくは５分〜２時間（例えば、１０分〜９０分）、さらに好ましくは１０分〜１．５時間（例えば、１５〜６０分）程度であってもよい。処理時間は、２０秒〜５０分、好ましくは３０秒〜４５分（例えば、４５秒〜４０分）、さらに好ましくは１〜４０分（例えば、５〜３０分）程度であってもよい。
被処理部材の処理は、酸素又は酸素含有雰囲気中（例えば、空気中など）で行ってもよいが、窒素ガス、ヘリウムガス、アルゴンガスなどの非酸化性雰囲気（又は不活性ガス）中で行うこともできる。
このような方法により、被処理部材に対する汚染物質の付着を有効に防止することができる。また、被処理部材の親水性及び／又は帯電防止性（除電性）を向上させることができる。過熱水蒸気で処理した処理部材（例えば、石英ガラスなどの電気絶縁性部材）の表面電位は、例えば、温度２０℃及び湿度４０％ＲＨの条件下、ＪＩＳ Ｌ−１０９４に規定する方法に従って、処理プレートを所定の速度（９０ｃｍ／分）で走査しつつ帯電電位を測定すると、走査時間０〜１２０秒において、０〜±７５Ｖ、好ましくは０〜±７０Ｖ、さらに好ましくは０〜±６０Ｖ、特に０〜±５０Ｖ程度である。より具体的には、過熱水蒸気で処理した処理部材は、走査時間０秒で０〜±３０Ｖ（例えば、０〜±２５Ｖ、好ましくは０〜±２０Ｖ）、３０秒で０〜±５０Ｖ（例えば、０〜±４０Ｖ、好ましくは０〜±３０Ｖ）、６０秒で０〜±７０Ｖ（例えば、０〜±６０Ｖ、好ましくは０〜±５０Ｖ）、９０秒で０〜±７５Ｖ（例えば、０〜±７０Ｖ、好ましくは０〜±６０Ｖ）、１２０秒で０〜±７５Ｖ（例えば、０〜±７０Ｖ、好ましくは０〜±６０Ｖ）程度である。
過熱水蒸気で処理された被処理部材（改質された処理部材）は、温度２０℃及び湿度４０％ＲＨの条件下、容器（シャーレなど）内に収容されたタバコの灰に１ｃｍの距離で近づけるアッシュテストにおいて、タバコの灰の付着がなく、非帯電性又は除電性が高い。このアッシュテストでは、処理部材（試料）を乾燥した布帛（綿布帛）で１０秒間擦った後、試験に供してもよく、乾燥した布帛（綿布帛）で擦ることなく、試験に供してもよく、いずれの場合でも非帯電性又は除電性が高い。
さらに、例えば、被処理部材（例えば、石英ガラスなどの電気絶縁性部材）について温度５００℃の過熱水蒸気を蒸気量（又は流量）５ｋｇ／ｈで１０〜２０分程度噴霧又は噴射し、得られた処理部材（表面改質された処理部材）を気相法による表面処理装置内に配設すると、この表面処理装置内で基板などを微細加工又は薄膜加工しても、前記処理部材の表面電位が上昇することがない。より具体的には、ドライエッチング装置又はプラズマエッチング装置などの表面処理装置（又は真空チャンバー）内で複数の基板を繰り返し、微細加工又は薄膜加工した後、表面処理装置から前記処理部材を外して表面電位を測定すると、温度１５〜２５℃（例えば、２０℃）、湿度５５〜７０％ＲＨ（例えば、６０％ＲＨ）で測定したとき、電気絶縁性部材（例えば、石英ガラス）の表面電位は、例えば、−３〜＋２ｋＶ（例えば、−２．７〜＋１．５ｋＶ、好ましくは−２．５〜＋１ｋＶ、さらに好ましくは−２．３〜＋０．７ｋＶ）程度であってもよい。なお、電気絶縁性部材の種類によっては、過熱水蒸気での処理により、電気絶縁性部材の表面電位は、正（プラス）であってもよく負（マイナス）であってもよい。
また、過熱水蒸気で処理された被処理部材は高い親水性が付与されており、例えば、過熱水蒸気による処理前の被処理部材に比べて、過熱水蒸気で処理された被処理部材の水に対する接触角を大きく低減できる。温度１５〜２５℃（例えば、２０℃）、湿度５５〜７０％ＲＨ（例えば、６０％ＲＨ）で測定したとき、過熱水蒸気で処理された処理部材の水に対する接触角Ｘ２は、被処理部材の種類に応じて、例えば、１０〜１００°、好ましくは１５〜９５°、さらに好ましくは２０〜９０°（例えば、３０〜８５°）程度であり、４０〜９７°程度であってもよい。より具体的には、酸化物セラミックス類又は酸化処理された金属類では、水に対する接触角が、例えば、３０〜１００°、好ましくは３５〜９５°、さらに好ましくは４０〜９５°程度であり、アルミナでは３０〜６０°（例えば、３５〜５５°、好ましくは４０〜５０°）、石英では８０〜１０５°（例えば、８５〜１００°、さらに好ましくは９０〜１００°）、アルマイト加工及び封孔処理されたアルミニウムでは３０〜８０°（例えば、３５〜７０°、好ましくは４０〜６０°）程度であってもよい。また、シリコンなどの金属では、１０〜２５°、好ましくは１０〜２３°、さらに好ましくは１０〜２０°程度であってもよい。
なお、過熱水蒸気で処理しない場合、被処理部材の水に対する接触角は、アルミナでは７０〜８０°、石英では１１０〜１２０°、アルマイト加工及び封孔処理されたアルミニウムでは１００〜１１０°程度であり、シリコンでは４０〜５０°である。すなわち、過熱水蒸気処理された処理部材は、未処理部材に比べて水に対する接触角が低下している。より詳細には、処理前の被処理部材の水に対する接触角をＸ１、過熱水蒸気で処理された被処理部材の水に対する接触角をＸ２とすると、温度１５〜２５℃（例えば、２０℃）、湿度５５〜７０％ＲＨ（例えば、６０％ＲＨ）において、△（Ｘ１−Ｘ２）＝１５〜７０°、好ましくは１８〜６５°、さらに好ましくは２０〜６０°（例えば、２５〜５５°）程度であってもよい。しかも、このような親水性は長時間持続する。例えば、過酸化水素水中で超音波を３時間照射しても水に対する接触角が５〜４０％（好ましくは１０〜３５％）程度しか低下しない。より具体的には、石英ガラスについて温度５００℃の過熱水蒸気を蒸気量（又は流量）５ｋｇ／ｈで１０〜２０分程度噴霧又は噴射すると、温度２０℃及び相対湿度６０％ＲＨで、水に対する接触角を、例えば、８５〜１００°程度にでき、得られた石英ガラスを過酸化水素水中で超音波を３時間照射しても水に対する接触角が６０〜７０°程度にしか低下しない。なお、過熱水蒸気で処理する前の石英ガラスを過酸化水素水中で超音波を３時間照射処理すると、水に対する接触角が１０〜２０°程度に低下する。
さらに、過熱水蒸気で処理することにより、被処理部材が不活性化され、反応成分（反応性ガスなど）との反応性や汚染物質との親和性が低下しているようである。また、Ｘ線光電子分光分析（ＸＰＳ）で分析すると、過熱水蒸気で処理することにより、被処理部材の表面では炭素原子濃度が低減し、酸素原子濃度が増大している。
Ｘ線光電子分光分析により深さ方向に分析したとき、過熱水蒸気で処理した処理部材（又は表面改質された処理部材）は、未処理部材に比べて、炭素原子濃度（原子％）が低減し、酸素原子濃度（原子％）が増大している。Ｘ線光電子分光分析（装置名「ＥＳＣＡ３３００」、（株）島津製作所製）により深さ方向に分析したとき、過熱水蒸気で処理した処理部材（又は表面改質された処理部材）において、炭素原子濃度と、エッチング時間（エッチング速度 ５ｎｍ／分）との関係は、エッチング時間０秒で１０〜５０％（例えば、１５〜４５％）、エッチング時間１５秒で５〜３５％（例えば、７〜３０％）、エッチング時間３０秒で５〜３０％（例えば、７〜２５％）、エッチング時間６０秒で３〜２５％（例えば、５〜２０％）程度である。また、酸素原子濃度と、エッチング時間（エッチング速度５ｎｍ／分）との関係は、エッチング時間０秒で３０〜６０％（例えば、３３〜５５％）、エッチング時間１５秒で３５〜６２％（例えば、４０〜６０％）、エッチング時間３０秒で４３〜６３％（例えば、４５〜６０％）、エッチング時間６０秒で４５〜６５％（例えば、５０〜６０％）程度である。
より具体的には、酸化物セラミックス類、酸化処理された金属類、及び金属類において、炭素原子濃度及び酸素原子濃度とエッチング時間との関係は次の通りである。
（Ａ）セラミックス（酸化物セラミックスなど）又はアルマイトで構成された処理部材：
また、過熱水蒸気で処理した処理部材（又は表面改質された処理部材）の酸素原子濃度の増加率は、未処理部材に比べて、エッチング時間０秒で１５〜１２０％（例えば、１７〜１１０％、好ましくは２０〜１００％）、１５秒で１０〜１５０％（例えば、１２〜１４０％、好ましくは１３〜１３５％、さらに好ましくは１５〜１２０％）、３０秒で７〜１３０％（例えば、８〜１２０％、好ましくは１０〜１１０％）、６０秒で５〜１２５％（例えば、７〜１２０％、好ましくは８〜１１０％、さらに好ましくは１０〜１００％）程度である。
本発明の表面改質された処理部材は、いずれかの前記エッチング時間で、前記炭素原子濃度及びその低減率、酸素原子濃度及びその増加率を示せばよく、すべてのエッチング時間で上記値を満たしてもよく、複数のエッチング時間（例えば、０秒、１５秒、及び３０秒）で上記値を満たしてもよい。
このように、過熱水蒸気で表面処理すると、被処理部材（得られた処理部材）への汚染物質の付着を有効に防止できる。また、帯電防止性又は除電性を高めることができるとともに、表面張力も低減でき親水性も付与できる。そのため、本発明は種々の用途、特に気相法を利用した表面処理装置（ＰＶＤ、ＣＶＤ、イオンビームミキシング、エッチング、不純物ドープ装置など）の処理ユニット（チャンバーなど）の構成部材を処理するのに有用である。また、このような表面処理装置（プラズマ装置の真空チャンバーなど）に表面改質された処理部材を用いると、堆積物の付着を防止できるため、異常放電も防止できる。
以下に、実施例に基づいて本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例によって限定されるものではない。
実施例１〜４及び比較例１〜４
石英ガラス（１１６ｍｍ×１１６ｍｍ×８ｍｍ）４枚に対して、それぞれ過熱水蒸気（温度５００℃、流量５ｋｇ／ｈ）を１０〜２０分間噴霧し表面処理した。表面処理された石英ガラスを、それぞれ４つのドライエッチング装置のエッチング終点検出センサ窓に取り付け、各装置で所定枚数の基板（ガラス基板）をドライエッチング処理した後、センサ窓から取り外し、石英ガラスの汚染の程度を観察した。また、比較例として未処理の石英ガラスを用い、上記と同様にして汚染の程度を観察した。なお、ドライエッチング装置としては、主にレジスト、フッ素膜、アルミニウム膜が生成する装置を用いた。
石英ガラス（１１６ｍｍ×１１６ｍｍ×８ｍｍ）４枚に対して、それぞれ過熱水蒸気（温度５００℃、流量５ｋｇ／ｈ）を１０〜２０分間噴霧し表面処理した。表面処理された石英ガラスを、それぞれ４つのドライエッチング装置のエッチング終点検出センサ窓に取り付け、各装置で所定枚数の基板（ガラス基板）をドライエッチング処理した後、センサ窓から取り外し、石英ガラスの汚染の程度を観察した。また、比較例として未処理の石英ガラスを用い、上記と同様にして汚染の程度を観察した。なお、ドライエッチング装置としては、主にレジスト、フッ素膜、アルミニウム膜が生成する装置を用いた。
そして、温度２１℃、湿度６２％ＲＨでセンサ窓に装着前の石英ガラスの表面電位又は帯電電位（測定器：ＦＭＸ−００２型、シムコジャパン（株）製）を測定するとともに、以下の基準で汚染の程度を目視で評価した。
◎：非常にきれいであり、当初と変わらない
○：きれいであり、当初に比べるとわずかに透明性が低下している
△：少し汚れており、透明性が低下している
×：汚れがひどく、半透明又は不透明となる
結果を表３に示す。
○：きれいであり、当初に比べるとわずかに透明性が低下している
△：少し汚れており、透明性が低下している
×：汚れがひどく、半透明又は不透明となる
結果を表３に示す。
なお、ドライエッチング装置のセンサ窓から取り外した実施例１及び実施例４の石英ガラスを、濃度５重量％の水酸化ナトリウム水溶液で洗浄処理した後、光透過率及び表面粗度（μｍ）を測定したところ、光透過率は６９〜７０％、Ｒａ（算術平均粗さ）＝０．０１〜０．０２μｍ、Ｒｚ（十点平均粗さ）＝０．０９〜０．１２μｍ、Ｒｐ（最大山高さ）＝０．０５μｍ、Ｒｖ（最大高さ）＝０．０５〜０．０６μｍであり、新品の石英ガラス（光透過率＝７０％、Ｒａ＝０．０１μｍ、Ｒｚ＝０．０８μｍ、Ｒｐ＝０．０４μｍ、Ｒｖ＝０．０５μｍ）と相違がなかった。
実施例５及び比較例５
石英ガラス（１１６ｍｍ×１１６ｍｍ×８ｍｍ）を実施例１と同様にして過熱水蒸気で処理した。一方、比較例として未処理の石英ガラスを用いた。そして、過酸化水素水溶液に各石英ガラスプレートを入れ、超音波（周波数５ｋＨｚ）で３時間処理し、温度２０℃及び相対湿度６０％ＲＨで水に対する接触角の変化を時系列的に調べた。結果を図２に示す。
石英ガラス（１１６ｍｍ×１１６ｍｍ×８ｍｍ）を実施例１と同様にして過熱水蒸気で処理した。一方、比較例として未処理の石英ガラスを用いた。そして、過酸化水素水溶液に各石英ガラスプレートを入れ、超音波（周波数５ｋＨｚ）で３時間処理し、温度２０℃及び相対湿度６０％ＲＨで水に対する接触角の変化を時系列的に調べた。結果を図２に示す。
図２から明らかなように、実施例では、過酸化水素で３時間処理しても当初の接触角９３°と同様に高い接触角６２°を維持していた。
実施例６及び比較例６
アルミナ（アルミナセラミックス）製プレート、石英ガラス製プレート、硫酸アルマイト加工及び封孔処理されたアルミニウムプレート、多結晶シリコン製プレートに、それぞれ過熱水蒸気（温度４２０℃、流量６０ｋｇ／ｈ）を４０分間噴霧し表面処理した。アルマイト加工されたアルミニウムプレートでは、過熱水蒸気処理により、プレート表面の光沢が増した。そして、過熱水蒸気で処理されたプレートについて、温度２０℃及び相対湿度６０％ＲＨで水に対する接触角を測定した。また、比較例６として、未処理の各プレートについても水に対する接触角を測定し、過熱水蒸気処理による接触角の低減の程度を算出した。結果を下表に示す。
アルミナ（アルミナセラミックス）製プレート、石英ガラス製プレート、硫酸アルマイト加工及び封孔処理されたアルミニウムプレート、多結晶シリコン製プレートに、それぞれ過熱水蒸気（温度４２０℃、流量６０ｋｇ／ｈ）を４０分間噴霧し表面処理した。アルマイト加工されたアルミニウムプレートでは、過熱水蒸気処理により、プレート表面の光沢が増した。そして、過熱水蒸気で処理されたプレートについて、温度２０℃及び相対湿度６０％ＲＨで水に対する接触角を測定した。また、比較例６として、未処理の各プレートについても水に対する接触角を測定し、過熱水蒸気処理による接触角の低減の程度を算出した。結果を下表に示す。
実施例７
液晶表示用ガラス基板（６８０ｍｍ×７８０ｍｍ）を長手方向に等間隔に区画して４つの四角形ゾーンＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄを形成し、ゾーンＢだけを露出し、ゾーンＡ，Ｃ，Ｄをマスキングし、過熱水蒸気（温度４００℃、流量５ｋｇ／ｈ）を３分間噴霧し表面処理した。そして、表面電位測定計（ＦＭＸ−００２型、シムコジャパン（株）製）を用い、温度２１℃、湿度６２％ＲＨで、表面処理前のガラスの静電気の帯電電位を測定するとともに、表面処理後のガラスについて、次のようにして帯電電位を測定した。
液晶表示用ガラス基板（６８０ｍｍ×７８０ｍｍ）を長手方向に等間隔に区画して４つの四角形ゾーンＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄを形成し、ゾーンＢだけを露出し、ゾーンＡ，Ｃ，Ｄをマスキングし、過熱水蒸気（温度４００℃、流量５ｋｇ／ｈ）を３分間噴霧し表面処理した。そして、表面電位測定計（ＦＭＸ−００２型、シムコジャパン（株）製）を用い、温度２１℃、湿度６２％ＲＨで、表面処理前のガラスの静電気の帯電電位を測定するとともに、表面処理後のガラスについて、次のようにして帯電電位を測定した。
Ｉ：過熱水蒸気で処理した後、３分経過後に測定
II：ゾーンＡからＤ方向にガラス板をティッシュで表面を擦った後で測定
III：ゾーンＤからＡ方向にガラス板をティッシュで表面を擦った後で測定
IV：過熱水蒸気で処理した後、６０分経過後で測定
Ｖ：ゾーンＡからＤ方向にガラス板をティッシュで表面を擦った後で測定
VI：ゾーンＡからＤ方向にガラス板をポリエステル繊維の布帛で表面を擦った後で測定
VII：２４時間放置後に測定
VIII：２４時間放置後、ゾーンＡからＤ方向にガラス板をポリエステル繊維の布帛で表面を擦った後で測定
結果を下表に示す。
II：ゾーンＡからＤ方向にガラス板をティッシュで表面を擦った後で測定
III：ゾーンＤからＡ方向にガラス板をティッシュで表面を擦った後で測定
IV：過熱水蒸気で処理した後、６０分経過後で測定
Ｖ：ゾーンＡからＤ方向にガラス板をティッシュで表面を擦った後で測定
VI：ゾーンＡからＤ方向にガラス板をポリエステル繊維の布帛で表面を擦った後で測定
VII：２４時間放置後に測定
VIII：２４時間放置後、ゾーンＡからＤ方向にガラス板をポリエステル繊維の布帛で表面を擦った後で測定
結果を下表に示す。
実施例８及び比較例７
石英ガラスプレート（１２０ｍｍ×１２０ｍｍ×３ｍｍ）に、過熱水蒸気（温度４２０℃、流量６０ｋｇ／ｈ）を３０分間噴霧し表面処理した。そして、温度２０℃及び湿度４０％ＲＨの条件下、ＪＩＳ Ｌ−１０９４に規定する試験方法に従って、処理プレートを所定の速度（９０ｃｍ／分）で走査しつつ帯電電位を測定した。
石英ガラスプレート（１２０ｍｍ×１２０ｍｍ×３ｍｍ）に、過熱水蒸気（温度４２０℃、流量６０ｋｇ／ｈ）を３０分間噴霧し表面処理した。そして、温度２０℃及び湿度４０％ＲＨの条件下、ＪＩＳ Ｌ−１０９４に規定する試験方法に従って、処理プレートを所定の速度（９０ｃｍ／分）で走査しつつ帯電電位を測定した。
また、帯電性を定性的に評価するため、温度２０℃及び湿度４０％ＲＨの条件下、処理プレートを乾燥した布帛（綿布帛）で擦ることなく、タバコの灰を収容する容器に１ｃｍの距離で処理プレートを近づけ、タバコの灰がプレートに付着するか否かを調べた（アッシュテスト）。
なお、比較例７として、過熱水蒸気で処理しない石英ガラス製プレートについても上記と同様に帯電電位を測定するとともにアッシュテストを行った。結果を表に示す。
実施例９〜１２及び比較例８〜１１
アルミナ（アルミナセラミックス）プレート（実施例９）、石英ガラスプレート（実施例１０）、硫酸アルマイト加工及び封孔処理されたアルミニウムプレート（実施例１１）、多結晶シリコンプレート（実施例１２）に、それぞれ過熱水蒸気（温度４２０℃、流量６０ｋｇ／ｈ）を噴霧し表面処理した。過熱水蒸気による処理時間は２０分間又は４０分間とした（なお、シリコンについては３０分間とした）。そして、過熱水蒸気で処理されたプレートの表面をアルゴンイオンでスパッタしながらスパッタ表面をＸ線光電子分光［ＸＰＳ（X-ray photoelectron spectroscopy）］分析（装置「ＥＳＣＡ３３００」、（株）島津製作所製）により、プレート表面の炭素原子濃度（％）及び酸素原子濃度（％）を分析した。また、比較例８〜１１として、未処理の各プレートについても同様にして分析した。なお、各プレートのサイズは、１２０ｍｍ×１２０ｍｍ×３ｍｍである。試料の各プレートの表面は、いずれも気流を吹き付けて付着物を除去した後、分析に供した。また、スパッタによりプレートは５ｎｍ／分の速度で浸食される。結果を原子濃度（単位：％）として図３〜図９に示す。
アルミナ（アルミナセラミックス）プレート（実施例９）、石英ガラスプレート（実施例１０）、硫酸アルマイト加工及び封孔処理されたアルミニウムプレート（実施例１１）、多結晶シリコンプレート（実施例１２）に、それぞれ過熱水蒸気（温度４２０℃、流量６０ｋｇ／ｈ）を噴霧し表面処理した。過熱水蒸気による処理時間は２０分間又は４０分間とした（なお、シリコンについては３０分間とした）。そして、過熱水蒸気で処理されたプレートの表面をアルゴンイオンでスパッタしながらスパッタ表面をＸ線光電子分光［ＸＰＳ（X-ray photoelectron spectroscopy）］分析（装置「ＥＳＣＡ３３００」、（株）島津製作所製）により、プレート表面の炭素原子濃度（％）及び酸素原子濃度（％）を分析した。また、比較例８〜１１として、未処理の各プレートについても同様にして分析した。なお、各プレートのサイズは、１２０ｍｍ×１２０ｍｍ×３ｍｍである。試料の各プレートの表面は、いずれも気流を吹き付けて付着物を除去した後、分析に供した。また、スパッタによりプレートは５ｎｍ／分の速度で浸食される。結果を原子濃度（単位：％）として図３〜図９に示す。
図３〜図９から明らかなように、過熱水蒸気で酸化物セラミックスなどの無機質部材を処理すると、無機部材の表層部で炭素原子の濃度が減少するとともに、酸素原子の濃度が高くなる。また、シリコンなどの金属を過熱水蒸気で処理すると、金属部材の表層部で酸素原子の濃度が高くなる。過熱水蒸気処理により無機質部材がこのような挙動を示すため、帯電防止性及び親水性が向上するものと思われる。
実施例１３
平均口径５７０μｍの多数の微細孔が形成され、かつ硫酸アルマイト加工及び封孔処理されたアルミニウムプレート（ドライエッチング装置の上部電極）に対して、過熱水蒸気（温度３５０℃、流量５ｋｇ／ｈ）を１５分間噴霧し表面処理した。この処理によりプレート表面の光沢が増した。
平均口径５７０μｍの多数の微細孔が形成され、かつ硫酸アルマイト加工及び封孔処理されたアルミニウムプレート（ドライエッチング装置の上部電極）に対して、過熱水蒸気（温度３５０℃、流量５ｋｇ／ｈ）を１５分間噴霧し表面処理した。この処理によりプレート表面の光沢が増した。
Claims (23)
- セラミックス類、および金属類から選択された少なくとも一種で構成され、かつ表面改質により汚染物質の付着を防止できる部材であって、前記金属類が、周期表４族元素、５族元素、６族元素、１０族元素、１１族元素、１３族元素および１４族元素から選択された少なくとも一種の元素で構成され、前記部材が、温度３００〜１２００℃、表面積１ｍ ２ に対して蒸気量５０ｇ〜２００ｋｇ／ｈの過熱水蒸気で１０秒〜２時間処理された部材であり、かつアッシュテストにおいてタバコの灰の付着がなく、Ｘ線光電子分光分析により分析したとき、未処理部材に比べて、改質された表面での炭素原子濃度が低減し、酸素原子濃度が増大している、表面改質された処理部材。
- セラミックス又はアルマイトで構成され、５ｎｍ／分のエッチング速度でＸ線光電子分光分析により深さ方向に分析したとき、炭素原子濃度が、エッチング時間０秒で１０〜５０％、１５秒で７〜３５％、３０秒で５〜３０％、又は６０秒で３〜２５％のいずれかであり、酸素原子濃度がエッチング時間０秒で３０〜６０％、１５秒で３５〜６２％、３０秒で４３〜６３％、又は６０秒で４５〜６５％のいずれかである請求項１記載の表面改質された処理部材。
- 金属で構成され、５ｎｍ／分のエッチング速度でＸ線光電子分光分析により深さ方向に分析したとき、酸素原子濃度がエッチング時間０秒で３２〜４５％、１５秒で２８〜４２％、３０秒で２２〜３６％、又は６０秒で１３〜２５％のいずれかである請求項１又は２記載の表面改質された処理部材。
- セラミックス又はアルマイトで構成され、５ｎｍ／分のエッチング速度でＸ線光電子分光分析により深さ方向に分析したとき、未処理部材に比べて、炭素原子濃度の低減率が、エッチング時間０秒で１０〜８０％、１５秒で１５〜９０％、３０秒で２０〜９０％、又は６０秒で２０〜９０％のいずれかであり、酸素原子濃度の増加率が、エッチング時間０秒で１５〜１２０％、１５秒で１０〜１５０％、３０秒で７〜１３０％、又は６０秒で５〜１２５％のいずれかである請求項１〜３のいずれかに記載の表面改質された処理部材。
- 水に対する接触角が１０〜１００°であり、未処理部材に比べて水に対する接触角が１５〜７０°低下している請求項１〜４のいずれかに記載の表面改質された処理部材。
- 周期表４族元素、５族元素、１３族元素および１４族元素から選択された少なくとも一種の元素で構成された酸化物セラミックス類、酸化処理された金属類又は金属類である請求項１〜５のいずれかに記載の表面改質された処理部材。
- ケイ素及びアルミニウムから選択された少なくとも一種の元素で構成された酸化物セラミックス類、酸化処理された金属類又は金属類である請求項１〜６のいずれかに記載の表面改質された処理部材。
- シリカ又はガラス、アルミナ、アルマイト加工されたアルミニウム又はその合金、シリコン、およびアルミニウム又はその合金から選択された少なくとも一種である請求項１〜７のいずれかに記載の表面改質された処理部材。
- 被処理部材への汚染物質の付着を防止するための方法であって、前記被処理部材が、セラミックス類、および金属類から選択された少なくとも一種で構成され、前記金属類が、周期表４族元素、５族元素、６族元素、１０族元素、１１族元素、１３族元素および１４族元素から選択された少なくとも一種の元素で構成されており、この方法は、アッシュテストにおいてタバコの灰の付着がなく、Ｘ線光電子分光分析により分析したとき、未処理部材に比べて、改質された表面での炭素原子濃度を低減させ、酸素原子濃度を増大させるものであり、前記被処理部材を、空気中、温度３００〜１２００℃及び被処理部材の表面積１ｍ２に対して５０ｇ／ｈ〜２００ｋｇ／ｈの蒸気量の過熱水蒸気で１０秒〜２時間処理する表面処理方法。
- 被処理部材を、３００〜１０００℃の過熱水蒸気で処理する請求項９記載の方法。
- 被処理部材が、気相法による表面処理装置内の処理空間と接触可能な部材である請求項９又は１０記載の方法。
- 被処理部材が、気相法による表面処理装置の少なくとも内面を構成する部材、又は前記表面処理装置内に配設される部材である請求項９〜１１のいずれかに記載の方法。
- 被処理部材が、気相法で処理される基材又は基板；又は電極部材、保持又は支持部材、ボート、カバー部材・シールド部材又はキャップ部材、絶縁部材、吸排気路又は流路の構成部材、内壁又は内装部材、プレート類、および連結又は固定部材から選択された少なくとも一種である請求項９〜１２のいずれかに記載の方法。
- 被処理部材が、気相表面処理装置内を観察するための窓部材、エッチングガスが通過可能な孔を有する部材である請求項９〜１３のいずれかに記載の方法。
- 被処理部材が、周期表４族元素、５族元素、１３族元素および１４族元素から選択された少なくとも一種の元素で構成された酸化物セラミックス類、酸化処理された金属類又は金属類である請求項９〜１４のいずれかに記載の方法。
- 被処理部材が、ケイ素及びアルミニウムから選択された少なくとも一種の元素で構成された酸化物セラミックス類、酸化処理された金属類又は金属類である請求項９〜１５のいずれかに記載の方法。
- 気相法が、物理気相成長、化学気相成長、イオンビームミキシング法、エッチング法、又は不純物ドープ法である請求項１１記載の方法。
- 被処理部材を、その表面積１ｍ２に対して過熱水蒸気の蒸気量１００ｇ／ｈ〜１００ｋｇ／ｈで処理する請求項９〜１７のいずれかに記載の方法。
- 被処理部材を過熱水蒸気で処理し、気相法による表面処理工程で生成する粒子が被処理部材に付着するのを防止する請求項９〜１８のいずれかに記載の方法。
- 過熱水蒸気で処理し、被処理部材の親水性及び／又は帯電防止性を向上させる請求項９〜１９のいずれかに記載の方法。
- 請求項９〜２０のいずれかに記載の方法で表面処理された処理部材。
- セラミックス類、および金属類から選択された少なくとも一種の被処理部材への汚染物質の付着を防止するための部材を製造する装置であって、前記金属類が、周期表４族元素、５族元素、６族元素、１０族元素、１１族元素、１３族元素および１４族元素から選択された少なくとも一種の元素で構成されており、前記装置が、水を加熱して水蒸気を生成させるための水蒸気発生ユニット、この水蒸気発生ユニットからの水蒸気を誘導加熱方式により過熱して過熱水蒸気を発生させるための過熱ユニットと、このユニットからの過熱水蒸気を被処理部材に接触させて処理するための処理ユニットとを備えており、この処理ユニットが、前記被処理部材を、空気中、温度３００〜１２００℃及び被処理部材の表面積１ｍ２に対して５０ｇ／ｈ〜２００ｋｇ／ｈの蒸気量の前記過熱水蒸気で１０秒〜２時間処理するユニットである表面処理装置。
- セラミックス類、および金属類から選択された少なくとも一種の被処理部材を処理し、汚染物質の付着を防止する、表面改質処理された部材を製造する方法であって、前記金属類が、周期表４族元素、５族元素、６族元素、１０族元素、１１族元素、１３族元素および１４族元素から選択された少なくとも一種の元素で構成されており、前記被処理部材を、空気中、温度３００〜１２００℃及び被処理部材の表面積１ｍ２に対して５０ｇ／ｈ〜２００ｋｇ／ｈの蒸気量の過熱水蒸気で１０秒〜２時間処理し、前記請求項１に記載の表面改質された処理部材を製造する方法。
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