JP3744964B2

JP3744964B2 - 成膜装置用構成部品及びその製造方法

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Publication number: JP3744964B2
Application number: JP10816595A
Authority: JP
Inventors: 信之佐草; 努長谷川; 寛夫小崎; 秀則諏訪
Original assignee: Ulvac Inc
Current assignee: Ulvac Inc
Priority date: 1995-04-06
Filing date: 1995-04-06
Publication date: 2006-02-15
Anticipated expiration: 2021-02-15
Also published as: US5755887A; US5628839A; KR100266873B1; TW304207B; JPH08277460A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は成膜装置内で使用される構成部品に関するものであり、更に詳しくは、スパッタリング、ＣＶＤ、真空蒸着等のための成膜装置用の構成部品に関するものである。
【０００２】
【従来の技術及びその問題点】
ＬＳＩ、液晶ディスプレイ、光磁気ディスク、ハードディスク等は基板上へ目的に応じた成膜材料による薄膜を形成させて製造されるが、この成膜時にパーティクルと称される粒径数μｍ程度の微粒子が成膜中の基板上に付着し配線を短絡させることにより製品収率を極度に低下させ、更には製品の信頼性を損うという看過できない問題がある。
【０００３】
これに対しては種々の対策が講じられており、例えばスパッタリングによる成膜について言えば、搬送系から持ち込まれるもの、ターゲット材から発生するものなどについてはほぼ解決され、現在では、成膜装置用構成部品、例えばシャッタ、防着板、基板ホールダ等へ付着堆積した成膜材料が成膜中に剥離脱落して飛散することがパーティクルの発生を招く大きい要因とされている。しかし、付着堆積物が剥離脱落する前に成膜装置の運転を停止して付着堆積物を頻繁にクリーニングすることは成膜装置の稼動時間を大巾に低下させて終うことになる。
【０００４】
上記の問題に対して、特開平３−８７３５６号、特開平３−８７３５７号、特開平３−１６６３６１号、特開平３−１６６３６２号等の各公報には、エンボス加工により複数の凹凸を形成させた金属箔や蛇腹状金属箔を成膜装置用構成部品の表面に配設する技術が開示されている。そして、例えばエンボス加工によって複数の凹凸を形成させた電解銅箔は既に市販されており、成膜装置用構成部品の形状に応じ、その表面を覆うように配設しスポット溶接やリベットによって固定して使用されている。そして電解銅箔は、成膜装置内で使用され付着堆積した成膜材料の剥離せんとする内部応力によって電解銅箔自身が変形されて応力を緩和するので、付着堆積物の剥離脱落の防止に有効であるとされている。
【０００５】
このエンボス加工された電解銅箔は付着堆積物の剥離脱落の防止に効果的ではあるが、使い捨てであり取り付け取り外しが面倒であるほか、付着堆積物の厚さが限度を越えると、剥離応力によって電解銅箔自身が引き裂かれて成膜装置用構成部品が露出するという問題も有している。
【０００６】
これ以外の方法としては、成膜装置用構成部品の表面に小径の鋼球を噴射させるショット・ブラストやガラス玉を噴射させるガラスビーズ・ブラスト（ＧＢＢ）を行って凹凸を形成させ表面積を増大させて、付着堆積物の付着力を増大させようとする試みもあるが、付着堆積物の剥離脱落の防止効果は不十分であるほか、不十分であるが故にブラスト処理を何回も繰り返すことになり、成膜装置用構成部品にブラスト時の衝撃熱による歪が蓄積され、破損に至る場合もある。
【０００７】
更には、成膜装置用構成部品の母材の表面をショット・ブラストし、更にその上へ軟らかい金属を溶射する方法、例えば後述する従来例の図４に示すように、アルミニウム合金母材１１の表面にＡｌ（アルミニウム）の溶射膜１２を形成させる方法があり多用されている。
【０００８】
この方法は付着堆積物の剥離応力を軟らかいＡｌ溶射膜が変形して緩和させるという点では合理的であるが、成膜材料が剥離応力の大きいＴａ（タンタル）系である場合には、付着堆積物の厚さが０．５ｍｍ程度になると、溶射Ａｌ膜とアルミニウム合金母材との間で剥離を生じるという問題があり、現在のところ解決の方法は見出されていない。又、この方法による成膜装置用構成部品は後述するように、溶射膜に吸蔵されているガスが、成膜装置内で使用中に放出されてくるという欠点も有している。
【０００９】
【発明が解決しようとする問題点】
本発明は上記の問題に鑑みてなされ、成膜材料が厚く付着堆積しても剥離し脱落しない成膜装置用構成部品、及びその製造方法を提供することを目的とする。
【００１０】
【問題点を解決するための手段】
以上の目的は、成膜装置用構成部品のアルミニウムまたはアルミニウム合金からなる母材の表面に対し、成膜時に付着堆積する成膜材料の剥離応力を分散させる凹凸が形成され、且つ前記凹凸の形成後に前記母材が硫酸に常温で少なくとも２４時間、またはリン酸、シュウ酸、クロム酸の何れかに常温で１週間以上、単に浸漬されたものであることを特徴とする成膜装置用構成部品、によって達成される。
【００１１】
又、以上の目的は、成膜装置用構成部品のアルミニウムまたはアルミニウム合金からなる母材の表面に対し、成膜時に付着堆積する成膜材料の剥離応力を分散させる凹凸を形成し、且つ前記凹凸の形成後に前記母材を硫酸に常温で少なくとも２４時間、またはリン酸、シュウ酸、クロム酸の何れかに常温で１週間以上、単に浸漬することを特徴とする成膜装置用構成部品の製造方法、によって達成される。
【００１２】
【作用】
成膜装置用構成部品のアルミニウムまたはアルミニウム合金からなる母材の表面に対し、成膜時に付着堆積する成膜材料の剥離応力を分散させる凹凸を形成し、且つ凹凸の形成後に母材を硫酸に常温で少なくとも２４時間、またはリン酸、シュウ酸、クロム酸の何れかに常温で１週間以上、単に浸漬したものは、成膜中において成膜材料の付着堆積物を剥離脱落させない。
【００１３】
【実施例】
以下、実施例によって本発明の成膜装置用構成部品とその製造方法を具体的に説明する。
【００１４】
（実施例１）アルミニウム合金（Ａ５０５２）の平板（縦１５ｃｍ×横２０ｃｍ×厚さ５ｍｍ）の片面に縦方向と横方向に所定のピッチで角溝を掘り、形成される角柱状突起（後述の図２を参照）の角を落として、図１に示すような円柱状突起からなる凹凸面とした。図１のＡはその部分平面図であり、図１のＢは部分側面図である。すなわち、上記平板の片面をエンドミルで切削加工して、縦方向と横方向に、それぞれ２ｍｍピッチで巾１ｍｍの角溝を掘り、形成される角柱状突起の稜部、および根元の周縁部、例えば図１のＢに示されている凹凸の山Ｍと谷ＮにＲ０．５ｍｍの丸みを付け、かつ山Ｍと谷Ｎの深さを２ｍｍとして形成される円柱状突起からなる凹凸面を設けてこれを母材１とした。この母材１の凹凸面をショット・ブラスト処理して粗面化し、次いで濃度１７％の硫酸に、常温で２４時間、単に浸漬した後、取り出して水洗し乾燥した。この時に測定した表面の中心線平均粗さＲａは約１５μｍであった。以下、この様に処理した凹凸面を有するアルミニウム合金板を処理板Ａと称する。
【００１５】
真空槽内でのスパッタリングによる成膜装置においては、ターゲット板からスパッタされる成膜材料は目的とする基板以外の個所へも飛んで付着するので、ターゲット板の周辺には防着板を配設し、防着板そのものへの付着は許容するものの、それ以外の個所へは付着させないようにするのが一般である。
【００１６】
ガラス基板上にスパッタリングによってＴａの薄膜を形成させる成膜装置のＴａターゲット板の周辺に、上記の処理板Ａを防着板とし凹凸面をＴａターゲット板に面する側として配設した。スパッタリングのバッチ数を重ねるに従い、防着板へのＴａ付着堆積物の厚さは増大したが、厚さが５〜６ｍｍとなっても、剥離応力が大きいとされるＴａ付着堆積物が剥離脱落することはなかった。これは処理板Ａに設けた円柱状突起による凹凸面が剥離応力を分散させ、更には、硫酸に浸漬したことによって凹凸面に形成された何らかの表面処理層、例えば自己不動態化層がＴａ付着堆積物の剥離応力を低減緩和させたことによるものと推定される。
【００１７】
（比較例）上記に対する比較例として、図４に示すように実施例１で使用したアルミニウム合金（Ａ５０５２）平板１１の片面にショット・ブラスト処理を行ない、その上へＡｌ（アルミニウム）を溶射して厚さ０．３〜０．４ｍｍの溶射Ａｌ膜１２を形成させたものを防着板として実施例１の成膜装置内で使用した。なお、図４は約１００倍に拡大して描いた比較例の防着板の部分断面図である。溶射Ａｌ膜１２の面をＴａターゲット板に面する側として配設してスパッタリングを行なったところ、溶射Ａｌ膜１２の面へのＴａ付着堆積物の厚さが約０．５ｍｍとなった時点で母材のアルミニウム合金平板１１と溶射Ａｌ膜１２との間で剥離を発生した。
【００１８】
又、実施例１と比較例との防着板についてガス放出速度を比較して図３に示すような結果を得た。すなわち、横軸は測定温度、縦軸はガス放出速度であり、実施例１を示す○、●と、比較例を示す□、■とのそれぞれ２回の測定において、実施例１の防着板は比較例の防着板に比べてガス放出速度は１／１０から１／２０程度であり、成膜装置用構成部品として優れていることを示すほか、凹凸面に何らかの表面処理層が形成されていることも示唆する。
【００１９】
（実施例２）実施例１で作成したものと同様の処理板Ａを用意し、実施例１の成膜装置の構成部品のシャッタとして取り付けてＭｏ（モリブデン）のスパッタリングを行なったが、バッチ数を重ねてシャッタに厚さ５〜６ｍｍのＭｏが付着堆積しても強固に付着しており、付着堆積物が剥離し脱落することはなかった。
【００２０】
（実施例３）アルミニウム合金（Ａ５０５２）の平板（縦１５ｃｍ×横２０ｃｍ×厚さ５ｍｍ）の片面をエンドミルで切削加工して、図２に示すような凹凸面を設けた。図２のＡはその部分平面図であり、図２のＢは部分側面図である。すなわち、縦方向と横方向にそれぞれ２ｍｍピッチで巾１ｍｍの溝を掘り、形成される角柱状突起からなる凹凸面を設けて、これを母材２とした。この母材２の凹凸面をショット・ブラスト処理して粗面化し、次いで濃度１７％の硫酸に常温で２４時間、単に浸漬した後、取り出して水洗し乾燥した。この様に処理した凹凸面を有するアルミニウム合金板を処理板Ｂとする。
【００２１】
ガラス基板へ透明電極としてのＩＴＯ（インジウム錫酸化物）の薄膜をスパッタリングによって形成させる成膜装置において、ＩＴＯターゲット板の周辺に上記処理板Ｂを防着板として凹凸面をＩＴＯターゲット板側に面するように配設し、ＩＴＯのスパッタリングを行なった。スパッタリングのバッチ数を重ねてＩＴＯ付着堆積物の厚さは５〜６ｍｍになったが、その剥離脱落は認められなかった。
【００２２】
ＩＴＯはＴａやＭｏに比べて本質的に剥離応力が小さいので、丸みを付けない角柱状突起からなる凹凸面の母材２による処理板Ｂを使用しても、ＩＴＯ付着堆積物を剥離脱落させなかったと思考される。このように付着堆積物の剥離応力の大きさに応じて母材の凹凸面の形状を変更し得る。
【００２３】
（実施例４）実施例１で作成した処理板Ａ、及びその作成時の凹凸を設けた母材１の凹凸面を外側にして横方向の長辺を曲率半径１５０ｍｍに曲げ加工したものの凹凸面に実施例１と同様にショット・ブラスト処理し、硫酸に浸漬した処理板Ａ’、処理板Ａ’とは逆に凹凸面を内側にして曲げ加工して同様にショット・ブラスト処理し、硫酸に浸漬した処理板Ａ”を用意し、それぞれをＣＶＤによる成膜装置の内壁面上の一部に取り付けた。
【００２４】
すなわち、ＳｉＨ₄（モノシラン）ガスとＯ₂（酸素）ガスとを反応させて、Ｓｉ（シリコン）基板上にＳｉＯ₂（シリコン酸化物）の薄膜を形成させる成膜装置において、処理板Ａ、Ａ’、Ａ”の何れにもＳｉＯ₂ 付着堆積物が固着して剥離脱落を生じておらず、成膜装置の内壁にも使用され得ることが確認された。
【００２５】
（実施例５）実施例１で作成した処理板Ａをロール状のＰＰ（ポリプロピレン）フィルムへＡｌを真空蒸着させる成膜装置のルツボ周辺の防着板として配設した。この防着板によって、従来の防着板において生じた真空蒸着中に防着板からＡｌ付着堆積物が剥離してルツボ中へ落下するというトラブルを防止し得た。
【００２６】
（実施例６）実施例１で使用した図１に示す母材１、すなわち、アルミニウム合金（Ａ５０５２）の平板を加工して形成した円柱状突起からなる凹凸面を有する母材１の凹凸面をショット・ブラスト処理したものを複数用意し、濃度２０％のリン酸、濃度５％のシュウ酸、濃度３％のクロム酸のそれぞれに常温で浸漬した後、水洗して乾燥した。上記３種の酸は何れも１週間以上の浸漬時間を必要としたが、実施例１における成膜装置の防着板として使用して、実施例１における濃度１７％硫酸に２４時間浸漬した防着板と同様、成膜中に付着した成膜材料Ｔａの剥離防止効果が認められた。
【００２７】
以上、本発明の各実施例について説明したが、勿論、本発明はこれらに限定されることなく、本発明の技術的思想に基いて種々の変形が可能である。
【００２８】
例えば、各実施例ではアルミニウム合金を母材としたが、これはアルミニウムであってもよく、又、鉄材に被覆したアルミニウムもしくはアルミニウム合金であってもよい。
【００２９】
又、各実施例ではアルミニウム合金平板の片面に、縦方向、横方向ともに２ｍｍピッチで巾１ｍｍ、深さ２ｍｍ程度の角溝を掘って形成される角柱状突起からなる凹凸面、または角柱状突起の稜部、および根元の周縁部に丸みをつけた円柱状突起からなる凹凸面を設けて母材としたが、これらの凹凸面は付着堆積物の剥離応力を分散させるものであり、柱状突起の形状やサイズは付着堆積する成膜材料の本質的な剥離応力の大きさに応じて決定すればよく、一概には定め得ない。又、凹凸面を設けるために、アルミニウム合金平板の片面をエンドミルによって切削加工したが、放電加工や溶湯鍛造によって凹凸面を設けてもよい。
【００３０】
又、各実施例において、成膜装置用構成部品の製造に、アルミニウム合金からなる母材１または母材２の凹凸面をショット・ブラスト処理したが、このショット・ブラスト処理は表面積の増大をはかるものであり、付着堆積物の固着を高めるが、成膜材料の種類、付着堆積物の厚さによってはガラスビーズ・ブラスト、その他としてもよい。なお、付着堆積物の剥離応力が小さい場合にはブラスト処理を省略し得る。
【００３１】
又、実施例１〜５においては、成膜装置用構成部品の製造に、アルミニウム合金からなる母材１または母材２を濃度１７％の硫酸に常温浸漬したが、浸漬に使用する硫酸は濃硫酸（濃度９０％以上）を除き、希釈された硫酸であればよい。成膜装置用構成部品の製造に好ましい硫酸濃度は、浸漬温度と浸漬時間との関連において定められる。然しながら、好ましくは１５％〜２５％の濃度範囲であるのがよい。２５％以上では、母材であるアルミニウム又はアルミニウム合金が溶解する恐れがあり、１５％以下では浸漬時間が長くなり実用的ではなくなるからである。
【００３２】
又、各実施例においては、アルミニウム合金からなる母材を硫酸、リン酸、シュウ酸、クロム酸の何れかの単独に浸漬したが、これらへの浸漬によってアルミニウム合金母材の表面に自己不動態化層が形成されているとすれば、これらの酸の酸化性を高めるための酸化剤、例えば過マンガン酸カリウムなどの添加は有効に働くと思考される。
【００３３】
又、実施例１〜５においては、アルミニウム合金平板の片面に凹凸を設け、その凹凸面にショット・ブラスト処理して硫酸に浸漬したが、必要な場合には両面に凹凸を設け、両面にショット・ブラスト処理し硫酸に浸漬してもよい。
【００３４】
又、各実施例によって、成膜装置としてスパッタリング、ＣＶＤ、真空蒸着によるものを取り上げたが、これら以外方法による全ての成膜装置においても同様な効果が得られる。
【００３５】
又、各実施例によって、成膜材料として剥離応力の大きいとされるＴａ、Ｍｏ、剥離応力の小さいとされるＩＴＯ、母材と同種のＡｌを取り上げたが、これら以外の全ての成膜材料に有効であり、例えばＷ−Ｔｉ系やＷ−Ｓｉ系、Ｍｏ−Ｓｉ系の成膜材料も含まれる。
【００３６】
【発明の効果】
以上述べたように、成膜装置用構成部品のアルミニウムまたはアルミニウム合金からなる母材の表面に対し、成膜時に付着堆積する成膜材料の剥離応力を分散させる凹凸を形成した後に、上記母材を硫酸に常温で少なくとも２４時間、またはリン酸、シュウ酸、クロム酸の何れかに常温で１週間以上、単に浸漬した成膜装置用構成部品によれば、成膜時に凹凸面に成膜材料が厚く付着堆積しても剥離脱落せず、汚染物となるパーティクルの発生を招かないので、成膜装置の運転を停止して行なうクリーニングから次のクリーニングまでの間隔を長期間化し、成膜装置１台当りの生産量、すなわちスループットを増大させる。又、パーティクルによる汚染がないので製造される成膜製品の製品収率を高め、信頼性を高め得る。更には、電解銅箔のようにスポット溶接したり、リベットで固定する作業を必要としないので、成膜装置用構成部品を配設するための成膜装置の停止時間が短くて済み、配設費用も小さい。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１のアルミニウム合金平板に設けた凹凸を示し、Ａは部分平面図、Ｂは部分側面図である。
【図２】実施例３のアルミニウム合金平板に設けた凹凸を示し、Ａは部分平面図、Ｂは部分側面図である。
【図３】実施例１と比較例の防着板についてのガス放出速度を示す図である。
【図４】従来例の１種であり、比較例とした防着板の部分断面図である。
【符号の説明】
１丸みを付けた凹凸を有する母材
２丸みを付けない凹凸を有する母材
１１アルミニウム合金平板
１２Ａｌ溶射膜

Claims

成膜装置用構成部品のアルミニウムまたはアルミニウム合金からなる母材の表面に対し、成膜時に付着堆積する成膜材料の剥離応力を分散させる凹凸が形成され、且つ前記凹凸の形成後に前記母材が硫酸に常温で少なくとも２４時間、またはリン酸、シュウ酸、クロム酸の何れかに常温で１週間以上、単に浸漬されたものであることを特徴とする成膜装置用構成部品。
前記凹凸の形成後に、該凹凸面がブラスト処理されてから、前記硫酸に常温で少なくとも２４時間、または前記リン酸、シュウ酸、クロム酸の何れかに常温で１週間以上、単に浸漬されたものであることを特徴とする請求項１に記載の成膜装置用構成部品。
前記硫酸に浸漬されたものである場合、濃度１５％乃至２５％の硫酸に常温で２４時間、単に浸漬されたものであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の成膜装置用構成部品。
前記母材が板材であって、前記凹凸が前記板材の少なくとも片面の表面に縦方向と横方向とに２ｍｍピッチで幅１ｍｍ、深さ２ｍｍの溝を掘って形成されたものであることを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れかに記載の成膜装置用構成部品。
成膜装置用構成部品のアルミニウムまたはアルミニウム合金からなる母材の表面に対し、成膜時に付着堆積する成膜材料の剥離応力を分散させる凹凸を形成し、且つ前記凹凸の形成後に前記母材を硫酸に常温で少なくとも２４時間、またはリン酸、シュウ酸、クロム酸の何れかに常温で１週間以上、単に浸漬することを特徴とする成膜装置用構成部品の製造方法。
前記凹凸の形成後に、該凹凸面をブラスト処理してから、前記母材を前記硫酸に常温で少なくとも２４時間、または前記リン酸、シュウ酸、クロム酸の何れかに常温で１週間以上、単に浸漬することを特徴とする請求項５に記載の成膜装置用構成部品の製造方法。
前記硫酸に浸漬する場合、濃度１５％乃至２５％の硫酸に常温で２４時間、単に浸漬することを特徴とする請求項５または請求項６に記載の成膜装置用構成部品の製造方法。
前記母材である板材の少なくとも片面の表面に、縦方向と横方向とに２ｍｍピッチで幅１ｍｍ、深さ２ｍｍの溝に掘って前記凹凸を形成することを特徴とする請求項５乃至請求項７の何れかに記載の成膜装置用構成部品の製造方法。