JPH05235149A

JPH05235149A - 防着板及び内部治具

Info

Publication number: JPH05235149A
Application number: JP3475992A
Authority: JP
Inventors: Tomoji Watanabe; 友治渡辺; Shigeya Mori; 重哉森; Katsuya Okumura; 勝弥奥村
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1992-02-21
Filing date: 1992-02-21
Publication date: 1993-09-10

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明は、付着する強い内部応力を有する膜に
おいても剥離しずらく、放出ガスの少ない軽量な防着板
や内部治具を提供することを目的とする。【構成】本発明の防着板及び内部治具は、所定雰囲気内
で薄膜形成する装置に装着され、被処理基板以外の不所
望の領域に成膜を防止するための防着手段として、母材
の表面に露出するようにＳｉＣ層が形成される防着板及
び内部治具である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は薄膜形成装置の形成チャ
ンバ内に設けられ、所望する薄膜形成領域以外の部分を
覆う防着板及び内部治具の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に半導体集積回路装置等を製造する
際に、基板等に薄膜を形成するスパッタリング装置やＣ
ＶＤ装置等の薄膜形成装置がある。

【０００３】図３には、一般的なスパッタリング装置の
構造を示す。スパッタリング装置のチャンバ１内には、
上部にターゲット２が取り付けられた上部電極３が吊り
下げられ、これと対向するように、下部には被処理基板
５を載置する下部電極６が設けられている。前記上部電
極３と下部電極６の間には、所定プロセスガスを導入し
た雰囲気領域を形成し、その雰囲気内で下部電極６上に
被処理基板５を置き、プラズマを発生させて、被処理基
板５に薄膜を形成している。

【０００４】この薄膜を形成する時には、前記チャンバ
内の被処理基板以外にも所定雰囲気領域に接する壁面、
シャッタ７等の内部治具、搬送機構等にも不所望な薄膜
（以下、付着膜と称する）が形成される。これを防止す
るために、前記チャンバ１内の所望箇所を覆うように、
防着板８を設けている。一般的に、このような防着板や
シャッタ等は、耐熱、強度、放出ガス等を考慮して、ス
テンレス材により作られている。

【０００５】従って、このようなスパッタ装置に、Ｍ
ｏ，Ｔｉ等の高融点金属のターゲットを装着し、雰囲気
に酸素や窒素等のプロセスガスを導入し、ホウ化物炭化
物，窒化物，酸化物，ケイ化物等の薄膜を被処理基板に
形成した場合には、前記防着板８にも高融点金属の付着
膜が形成される。

【０００６】前記防着板８と内部治具の表面は、ブラス
ト処理等により粗度をつけて、膜剥がれが発生し難いよ
うにしているが、特に高融点金属の付着膜は、ステンレ
ス材に融着せず、単に付着しているため剥離しやすい。

【０００７】また被処理基板装着時，脱着時には、チャ
ンバ１内が大気に晒され、その付着面に急俊な温度変化
が繰返し与えられるため、高融点金属の付着膜の内部応
力やステンレス材との熱膨脹係数の違いから、付着した
膜の剥離が発生する。図４には、シャッタ板に付着膜が
数１０μｍ程度付着した場合の膜剥離を示す図である。

【０００８】通常、薄膜形成の際には、窒素雰囲気下で
両電極間にプラズマを発生（プリスパッタ）させた後、
シャッタ板７が回動され、被処理基板上に薄膜形成が開
始される。そのために、図示するようにシャッタ板７の
表面には、ＴｉＮ膜９（３０μｍ）が形成され、前述し
たような外因等により、ひび割れ９ａ、剥離膜９ｂが発
生する。

【０００９】一旦、剥離した高融点金属の付着膜は、ア
ルミニウム等に比べて、細かな小片になりやすく、各機
構部を動作させる毎に、浮遊あるいは移動して、被処理
基板の処理面に付着する。

【００１０】この他に、表面粗度を付ける技術として、
モリブデン（Ｍｏ）溶射法が挙げられ、これは防着板と
内部治具にモリブデンを溶射して、その表面に多孔質の
構造の層を形成して、その層に付着させて剥離し難くく
している。

【００１１】いずれの手法も付着膜を剥離し難くさせて
いるのみなので、前記防着板、内部治具に形成される付
着膜が剥離する前に、防着板、内部治具の洗浄を行っ
て、前記付着膜を除去していた。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかし、前述した防着
板、内部治具の洗浄においては、繰り返し洗浄される
と、その凹凸を有する表面は徐々になめらかになり、前
回使用したよりも膜剥がれが発生し易くなってくる。従
って、表面粗度を付けなおす必要があり、洗浄以外のブ
ラスト処理工程等も含められ、洗浄工程が繁雑になって
いた。しかも、生産等により薄膜の形成する量が多いほ
ど、洗浄するサイクル（メンテナンスサイクル）が早く
なる。

【００１３】また、薄膜形成装置が真空状態を雰囲気と
して利用し薄膜形成する装置であれば、基板装着時、脱
着時にチャンバ内が大気に晒され、その大気に含まれる
ガスや水が防着板に吸着する。このチャンバ内を、例え
ば真空度を到達真空度まで排気する場合に、吸着したガ
スや水が多いほど放出量があるため、排気時間が長くな
る。

【００１４】従って、防着板、内部治具の洗浄のための
装脱着の回数が、多くなるほど排気にかかる時間が増
え、薄膜形成装置の稼働率を低くする。そして装脱着の
作業性の面からもステンレス材は重く、取り付けに労を
要する。

【００１５】また、前記Ｍｏ溶射法は前述したように形
成層が多孔質の構造になっているため、大気が吸着し、
放出ガスの点でも防着板や内部治具としては望ましくな
い。そこで本発明は、付着する強い内部応力を有する膜
においても剥離しずらく、放出ガスの少ない軽量な防着
板や内部治具を提供することを目的とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために、被処理基板以外の不所望の領域に成膜を防
止するための防着手段を具備する所定雰囲気内で薄膜形
成する装置において、表面粗度を有するＳｉＣ層を表面
に露出し、前記ＳｉＣ層が１００〜１０００μｍの膜厚
を有し、その表面粗度が１０〜１００μｍである防着板
及び内部治具を提供する。

【００１７】

【作用】以上のような構成の防着板や内部治具は、表面
がＳｉＣ膜がコートされるため、薬品（酸）に対する耐
食性が強くなり、付着膜の除去のための洗浄を行っても
最初の表面粗度が保たれ、且つ熱膨脹係数が小さく、放
出ガス特性であり、ステンレス材に比較して軽量であ
る。

【００１８】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細
に説明する。

【００１９】図１（ａ）は、本発明による第１実施例と
して、炭化シリコン（以下、ＳｉＣと称する）からなる
防着板の断面図を示す。防着板１１の表面に、例えば、
アルミナ粒子を噴出して表面を削るブラスト処理等の機
械加工によって、その表面に１０〜１００μｍの粗度を
施す。しかしＳｉＣで防着板等を形成するのは容易でな
く、強度的にも脆い。また、表面に施す粗度について述
べると、粗度が小さい場合は、表面が滑らか（平坦）に
なり、剥離しやすくなる、また、粗度が大きすぎても十
分な効果が得られない。よって、後述する実施例の結果
と機械加工の関係から、最適と思われる範囲を１０〜１
００μｍの粗度とした。

【００２０】図１（ｂ）には、第１実施例に示したＳｉ
Ｃ防着板の強度的な改善を施した第２実施例として、防
着板に芯となる母材を用い、その母材表面にＳｉＣをコ
ーティングした防着板の断面図を示す。この第２実施例
では、母材に黒鉛を用いて、該黒鉛板１２の表面を前述
した機械加工により、１０〜１００μｍの粗度を施す。
さらにＣＶＤ法によって、その表面上に１００〜１００
０μｍの均一な膜厚の高密度ＳｉＣ膜１３を形成する。

【００２１】また図１（ｃ）には第３実施例のＳｉＣ防
着板の断面図を示す。第２実施例では母材表面に粗度を
施したが、第３実施例では、母材表面には粗度を施さ
ず、母材１４表面上に形成した高密度ＳｉＣ膜１３に前
述したと同様に機械加工により１０〜１００μｍの粗度
を施している。この実施例は、形成した高密度ＳｉＣ膜
１３に粗度を直接的に施しているため、第２実施例より
も所望する粗度の精度を得ることができる。これらのよ
うに表面に所望粗度を施された高密度ＳｉＣ膜が形成さ
れる防着板及び内部治具について、第２実施例を一例と
して、具体的に説明する。

【００２２】前述したように、防着板母材の黒鉛１２の
表面に５０μｍ程度の粗度を施し、ＣＶＤ法によって、
５００μｍの均一な膜厚の高密度ＳｉＣ膜１３を形成す
る。この防着板の表面にＴｉＮを連続して、２０００μ
ｍ程度成膜しても、剥離が無かったことを確認した。

【００２３】さらに実施例では、防着板について説明し
たが、付着を防止すべき部分やシャッタ等の内部治具に
おいても、ＳｉＣ膜で形成若しくは表面をコートするこ
とにより、同様の効果が得られる。

【００２４】次に図２は、ＳｉＣ内部治具を用いて昇温
による放出ガス特性を評価した結果である。この放出ガ
ス特性を測定するに当たって比較のために、ステンレス
材Ａ、モリブデン（Ｍｏ）溶射Ｂ、炭化シリコン（Ｓｉ
Ｃ）を表面に有する治具Ｃ、ＳｉＯ₂基板Ｄを用意して
実際のスパッタリング装置内部において、ランプヒータ
加熱をして測定したものである。

【００２５】通常、チャンバ内部にはステンレス材が多
用されている。常温で到達真空度（２．２×１０^-5Ｐ
ａ）まで排気した後、常温から徐々にステンレス部材Ａ
を加熱していくと、まず水分（Ｈ₂Ｏ）等の放出があ
り、一時的に１桁真空度が悪くなるが、しばらくの後、
回復する。しかし、２５０℃以上から、バックグラウン
ドのＨ₂が多量に放出され、再び真空度が悪くなる。

【００２６】Ｍｏ溶射部材Ｂもステンレス材と同様に、
まず水分等を放出した後、４００℃以上から、バックグ
ラウンドのＨ₂が多量に放出され、再び真空度が悪くな
る。このＭｏ溶射部材Ｂは、ステンレス材と同様な特性
曲線を示すが、水分等を放出の際には３倍程真空度が悪
くなる。

【００２７】またＳｉＣ治具ＣやＳｉＯ₂基板Ｄは、常
温から徐々に加熱しても、水分等の吸着が少ないため、
ステンレス材のように真空特性に急俊な変化を与えず徐
々に真空度が悪くなっていく。つまりバックグラウンド
のＨ₂の放出が徐々に増えていくことが推測される。

【００２８】特に前記ステンレス材ＡやＭｏ溶射部材Ｂ
に比較して放出ガスが少なく、またバックグラウンド以
外の放出ガスは見られず、Ｈ₂ガス放出による排気特性
の悪化を防ぐ。

【００２９】従って、本発明によれば、従来、付着膜の
剥離が発生したステンレス防着板、内部治具の交換頻度
を格段に減少させることができる。また、ＳｉＣ膜は薬
品（酸）に対する耐食性も強く、付着膜の除去のための
洗浄を行っても最初の表面粗度が保たれ、且つ熱膨脹係
数が小さく、常温〜１０００℃の間で変形がない。さら
に大気に放置しても、ＳｉＯ₂基板と同等の放出ガス特
性であり、しかもステンレス材に比較して非常に軽量で
ある。

【００３０】よって本発明のＳｉＣを表面にコートした
防着板及び内部治具を使用することで、洗浄の容易さと
防着板へのダメージの低減、高温プロセスにおける排気
特性向上、軽量化による作業性の容易さを提供できる。

【００３１】また本発明は、前述した実施例に限定され
るものではなく、実施例では母材に黒鉛を用いたが、こ
れに限定されず、付着する膜と熱膨脹係数が近似してい
る部材であれば良く、例えば、熱膨脹係数の小さなセラ
ミックス焼結体等でも同様の効果が期待される。他にも
発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形や応用が可能
であることは勿論である。

【００３２】

【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、付
着する強い内部応力を有する膜においても剥離し難く、
放出ガスの少ない軽量な防着板や内部治具を提供するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、（ａ）本発明による第１実施例の防着
板の構造を示す断面図、図１（ｂ）は第２実施例の防着
板の構造を示す断面図、図１（ｃ）は第３実施例の防着
板の構造を示す断面図である。

【図２】図２は、昇温による内部治具から放出されるガ
ス特性を示す図である。

【図３】図３は、一般的なスパッタリング装置の構造を
示す図である。

【図４】図４は、シャッタ板に成膜されたＴｉＮ膜の剥
離の状態を示す図である。

【符号の説明】

１…チャンバ、２…ターゲット、３…上部電極、４…タ
ーゲット押え、５…被処理基板、６…下部電極、７…シ
ャッタ、８…防着板、９…ＴｉＮ膜、９ａ…ひび割れ、
９ｂ…剥離膜、１１…防着板、１２…黒鉛板、１３…Ｓ
ｉＣ膜。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被処理基板以外の不所望の領域に成膜を
防止するための防着手段を具備する所定雰囲気内で薄膜
形成する装置において、表面粗度を有するＳｉＣ層を表面に露出することを特徴
とする防着板及び内部治具。
【請求項２】前記ＳｉＣ層が１００〜１０００μｍの
膜厚を有し、その表面粗度が１０〜１００μｍであるこ
とを特徴とする請求項１記載の防着板及び内部治具。