JP2009084651A - Component for vacuum film deposition system, and vacuum film deposition system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、スパッタリング装置や化学的蒸着(CVD)装置などの真空成膜装置に用いられる真空成膜装置用部品およびそれを用いた真空成膜装置に係り、特に真空成膜装置を構成する部品に付着した膜形成材料の剥離や脱落を長期間に亘って防止できるために運転管理が容易であり、しかも成膜に脱落片(パーティクル)の混入が少なく高品質の成膜を形成することが可能な真空成膜装置用部品およびそれを用いた真空成膜装置に関する。 The present invention relates to a vacuum film forming apparatus component used in a vacuum film forming apparatus such as a sputtering apparatus or a chemical vapor deposition (CVD) apparatus, and a vacuum film forming apparatus using the same, and in particular, a component constituting the vacuum film forming apparatus. It is easy to manage the operation because the film forming material attached to the film can be prevented from peeling and dropping for a long period of time, and it is possible to form a high-quality film with few falling pieces (particles) mixed in the film. The present invention relates to a component for a vacuum film forming apparatus and a vacuum film forming apparatus using the same.
半導体部品や液晶部品等の電子部品においては、スパッタリング法やCVD法などの成膜方法を利用して各種の微細な配線膜や電極膜などを形成している。具体的には、半導体基板やガラス基板などの被成膜基板上に、スパッタリング法やCVD法などを適用して膜形成材料を蒸着せしめることにより各種の金属薄膜や金属化合物薄膜を形成している。これら各薄膜は配線層、電極層、バリア層、下地層(ライナー材)などとして利用されている。 In electronic parts such as semiconductor parts and liquid crystal parts, various fine wiring films, electrode films, and the like are formed by using film forming methods such as sputtering and CVD. Specifically, various metal thin films and metal compound thin films are formed on a deposition target substrate such as a semiconductor substrate or a glass substrate by depositing a film forming material by applying a sputtering method or a CVD method. . Each of these thin films is used as a wiring layer, an electrode layer, a barrier layer, a base layer (liner material), and the like.
ところで、上述した金属薄膜や金属化合物薄膜の形成に使用されるスパッタリング装置やCVD装置などの真空製膜装置においては、成膜工程中に成膜装置内に配置されている各種部品にも成膜材料が付着、堆積することが不可避である。このように構成部品上に付着、堆積した成膜材料(付着物)は、成膜工程中に経時的に部品から剥離・脱落することによりパーティクルの発生原因となる。このようなパーティクルと称するダストが被成膜基板上に混入すると、配線形成後にショート(短絡)やオープン(断線)などの配線不良を引起し、電子機器の正常な動作が阻害され電子製品の歩留り低下を招くことになる。 By the way, in the vacuum film forming apparatus such as the sputtering apparatus and the CVD apparatus used for forming the metal thin film and the metal compound thin film described above, the film is also formed on various components arranged in the film forming apparatus during the film forming process. It is inevitable that the material adheres and accumulates. The film-forming material (adhered matter) deposited and deposited on the component parts in this way causes generation of particles by peeling and dropping from the parts over time during the film-forming process. When dust called particles is mixed on the film formation substrate, it causes wiring defects such as short circuit and open (disconnection) after the wiring is formed, and the normal operation of electronic devices is hindered and the yield of electronic products is increased. It will cause a decline.
このような問題点に鑑み、従来のスパッタリング装置などにおいては、防着板やターゲット固定部品などの装置構成部品の表面に、ターゲット材もしくはそれと熱膨張率が近い材料の被膜を形成し熱膨張差に起因する付着堆積物の剥離を防止することが行われている(例えば、特許文献1、2参照)。また、部品表面への被膜の形成方法に関しても種々の提案がなされており、特に部品本体との密着性や成膜材料の付着性などに優れる溶射法が広く適用されている。このような部品表面の被膜によって、装置構成部品上に付着、堆積した成膜材料(付着物)の剥離、脱落を防止しているのが現状である。 In view of such problems, in a conventional sputtering apparatus or the like, a thermal expansion difference is formed by forming a film of a target material or a material having a coefficient of thermal expansion close to that on the surface of an apparatus component such as a deposition plate or a target fixing part. It has been practiced to prevent exfoliation of adhering deposits due to (see, for example, Patent Documents 1 and 2). Various proposals have also been made regarding a method for forming a coating on the surface of a component, and in particular, a thermal spraying method having excellent adhesion to a component body and adhesion of a film forming material has been widely applied. The current situation is that such a coating on the surface of the component prevents the film forming material (adhered material) adhering and depositing on the device component from being peeled off or dropped off.
確かに上記したような皮膜を形成した従来の付着物の剥離防止対策によっても、ある程度のパーティクル低減効果が得られている。しかしながら、例えばTiを成膜材料として金属薄膜や化合物薄膜を成膜して使用効率アップによる長寿命化を達成しようとした場合、溶射被膜上の付着膜の堆積量が多くなることにより付着膜には溶射被膜の表面凹凸に起因する膜突起が形成され、その膜突起周辺には非常に微細な粒子が不安定に堆積した形態が表面に露出し、プラズマによる熱変化により微粒子が脱落してパーティクルの発生を引き起す傾向がある。特に、斜め方向からスパッタ粒子が堆積する部分では、溶射被膜の凹凸が膜突起の形成を顕著にするため、パーティクルが発生し易い状態となる。そのため、堆積膜が厚くなるにつれて、膜突起が大きく成長してパーティクルの発生を助長するとともに、膜の内部応力が増大し、溶射被膜に加わる膜応力によって溶射被膜の突起段差部に応力が集中して耐えきれずにクラックが発生し、パーティクル発生量が増加し溶射被膜が付着膜と一緒に剥離してしまうために、清掃や交換が必要になり装置部品の長寿命化は達成できない状況がある。 Certainly, a particle reduction effect to some extent is obtained even by the conventional anti-peeling measures for deposits formed with the above-described film. However, for example, when a metal thin film or a compound thin film is formed using Ti as a film forming material and an attempt is made to extend the service life by increasing the use efficiency, the amount of the deposited film deposited on the thermal spray coating increases, resulting in an adhesion film. The film projections due to the surface irregularities of the thermal spray coating are formed, and a form in which very fine particles are unstablely deposited around the film projections is exposed on the surface. Tend to cause outbreaks. In particular, in the portion where the sputtered particles are deposited from an oblique direction, the unevenness of the sprayed coating makes the formation of film protrusions remarkable, so that particles are likely to be generated. Therefore, as the deposited film becomes thicker, the film protrusions grow larger and promote the generation of particles, and the internal stress of the film increases, and the stress concentrates on the protrusion step part of the sprayed film due to the film stress applied to the sprayed film. As a result, cracks are generated and the amount of generated particles increases, and the thermal spray coating peels off along with the deposited film, so there is a situation where cleaning and replacement are necessary and the life of equipment parts cannot be extended. .
一方、溶射被膜を使用できないような部品や溶射処理面以外の面に対しては、表面性状を調整するために、一般にブラスト処理が使用されている。また、Alスパッタリング装置のように、スパッタ膜がAlで構成されて非常に軟質であり、溶射被膜を使用しなくとも膜剥れの心配が少ないスパッタリング装置においても、構成部品の表面性状を調整するために一般にブラスト処理が使用されている。 On the other hand, blasting is generally used to adjust the surface properties of parts other than sprayed coatings and surfaces other than the sprayed surface. Moreover, the surface property of the component is adjusted even in a sputtering apparatus such as an Al sputtering apparatus in which the sputtered film is made of Al and is very soft and there is little fear of film peeling without using a sprayed coating. For this reason, blasting is generally used.
しかしながら、上記ブラスト処理においては、ブラスト材として一般的に硬質で鋭角部を有するアルミナ砥粒が使用されているため、高速度で部品に衝突させるとステンレス材等で形成された部品基材に残留して不具合を生じることが多い。この残留したアルミナ砥粒は非常に抵抗値が高く、スパッタ膜を堆積させているときに電子が部品に飛込み、抵抗値が高いアルミナ残留部分で、スパッタ膜が異常成長する現象が発生し易い。この異常成長痕はノジュールと呼ばれ、この成長部分が欠落してパーティクルとなり、ウエハに混入することにより成膜製品の歩留り低下を引き起す問題が発生している。 However, in the above blast treatment, alumina abrasive grains that are generally hard and have an acute angle portion are used as the blasting material. Therefore, if the abrasive grains collide with the component at a high speed, they remain on the component substrate formed of stainless steel or the like. Often causes problems. The remaining alumina abrasive grains have a very high resistance value, and when the sputtered film is deposited, electrons jump into the component, and a phenomenon in which the sputtered film grows abnormally easily occurs in the alumina remaining portion having a high resistance value. This abnormal growth trace is called a nodule, and this growth part is lost to form particles, which are mixed into the wafer, thereby causing a problem of reducing the yield of the film-formed product.
また、ブラスト処理はステンレスなどの基材表面を破壊して凹凸状態とするため、表面破砕層が露出したり破損異物が多数表面に付着したりする問題もある。このような表面欠陥は超音波洗浄を施工しても完全に除去することは困難であり、さらにこのような欠陥表面にスパッタ膜が堆積した場合、表面欠陥により堆積膜が容易に剥離する問題がある。
上述したように、従来の真空成膜装置の構成部品における付着物の安定堆積および膜剥離防止対策では、Ti膜およびTiN膜を成膜する際に、部品表面に付着した成膜材料(付着物)から発生するパーティクルの低減および膜剥離を十分に抑制することができず、比較的短期間でパーティクルの発生および付着物の剥離が生じてしまうという問題があった。パーティクル発生量の増加や付着物の剥離が発生すると、装置のクリーニンク゛や部品の交換が必要となり、成膜装置の保守管理作業が増大化し、結果的に膜使用製品の生産性の低下や成膜コストの上昇などが生じてしまう。 As described above, in the countermeasures for stable deposition of deposits and prevention of film peeling in the components of the conventional vacuum film deposition apparatus, when depositing the Ti film and TiN film, the film deposition material (deposits) deposited on the component surface ) And the film peeling cannot be sufficiently suppressed, and there is a problem that the generation of particles and the peeling of deposits occur in a relatively short period of time. When the amount of particles generated increases or the deposits are peeled off, it is necessary to clean the equipment and replace parts, which increases the maintenance and management work of the film forming equipment, resulting in a decrease in the productivity of film-using products and film formation. The cost will increase.
また、最近の半導体素子においては、高集積度を達成するために配線幅の狭小化が進行し、例えば0.18μm、0.13μmから、さらには0.09μm以下まで狭小化が進められている。このように狭小化された配線やそれを有する素子においては、例えば直径が0.2μm程度の極微小粒子(微小パーティクル)が混入しても、配線不良や素子不良などを引起すことになるため、装置構成部品に起因する微細なパーティクルの発生をより一層抑制することが強く望まれている。 Further, in recent semiconductor devices, the wiring width has been narrowed in order to achieve a high degree of integration, and for example, from 0.18 μm, 0.13 μm, and further to 0.09 μm or less. . In such a narrowed wiring or an element having the same, even if extremely fine particles (fine particles) having a diameter of, for example, about 0.2 μm are mixed, wiring defects or element defects are caused. Therefore, it is strongly desired to further suppress the generation of fine particles due to the device components.
具体的には、前記特許文献2(特開2004−232016号公報)に示す従来の真空成膜装置用部品では、配線幅が0.25μm程度であったために、直径が0.2μm以上の粗大なパーティクルを不良発生原因として考えており、そのパーティクルの影響を解消するために表面粗さRaが30μm以上80μm以下である粗い溶射被膜を形成していた。 Specifically, in the conventional vacuum film forming apparatus component disclosed in Patent Document 2 (Japanese Patent Laid-Open No. 2004-232016), the wiring width is about 0.25 μm, so that the diameter is larger than 0.2 μm. In order to eliminate the influence of the particles, a rough sprayed coating having a surface roughness Ra of 30 μm or more and 80 μm or less was formed.
しかしながら、近年の半導体素子の更なる高集積化に伴って、配線幅は0.13μm以下の極細配線も実用化されるに至っている。このような極細配線になると、従来は注目されなかった直径が0.2μm未満の微細なパーティクルも配線不良や素子不良などを引起すことが現実的な問題になってくる。具体的には配線不良や素子不良を防止するためには直径が0.1μm以上のパーティクルを減少させる必要があるにも拘らず、従来の表面粗さRaが30μm以上80μm以下である粗い溶射被膜を形成した部品では直径が0.1μm程度の微細なパーティクルの発生は十分抑制できなかったという問題点があった。 However, along with the further high integration of semiconductor elements in recent years, ultrafine wiring having a wiring width of 0.13 μm or less has been put into practical use. In such an extremely fine wiring, it becomes a practical problem that fine particles having a diameter of less than 0.2 μm, which has not been noticed in the past, also cause wiring defects and element defects. Specifically, in order to prevent wiring defects and device defects, a conventional thermal spray coating having a surface roughness Ra of 30 μm or more and 80 μm or less despite the need to reduce particles having a diameter of 0.1 μm or more. There is a problem in that the generation of fine particles having a diameter of about 0.1 μm could not be sufficiently suppressed in the parts formed with.
本発明はこのような課題に対処するためになされたものであり、例えばTi膜およびTiN成膜などのバリア層を形成する薄膜を成膜する際に、成膜工程中に装置構成部品に付着する成膜材料の剥離脱落を安定的かつ有効に防止し、成膜装置のクリーニングや構成部品の頻繁な交換などに伴う膜製品の生産性の低下や成膜コストの増加を抑制すると共に、微細なパーティクルの発生を抑制することを可能にした真空成膜装置用部品、さらに成膜した膜中へのパーティクルの混入を抑制し、高集積化された半導体素子などへの対応を図るとともに、稼働率の改善により成膜コストの低減などを図ることを可能にした真空成膜装置を提供することを目的としている。 The present invention has been made to cope with such problems. For example, when a thin film for forming a barrier layer such as a Ti film and a TiN film is formed, it adheres to apparatus components during the film forming process. It prevents the film-forming material from being peeled and dropped stably and effectively, and suppresses the decrease in productivity of film products and the increase in film-forming cost caused by the cleaning of the film-forming equipment and frequent replacement of components. Components for vacuum film forming equipment that can suppress the generation of irrelevant particles, and further prevent particles from being mixed into the formed film, and work on highly integrated semiconductor elements, etc. An object of the present invention is to provide a vacuum film forming apparatus that can reduce the film forming cost by improving the rate.
上記目的を達成するために本発明に係る真空成膜装置用部品は、真空容器内で蒸発させた薄膜形成材料を基板上に蒸着せしめて薄膜を形成する真空成膜装置を構成する真空成膜装置用部品において、上記真空成膜装置用部品の表面粗さが算術平均粗さRaで5μm以下であることを特徴とする。 In order to achieve the above object, a vacuum film forming apparatus component according to the present invention comprises a vacuum film forming apparatus that forms a thin film by depositing a thin film forming material evaporated in a vacuum vessel on a substrate. In the apparatus part, the surface roughness of the vacuum film forming apparatus part is 5 μm or less in terms of arithmetic average roughness Ra.
上記真空成膜装置用部品によれば、部品の表面粗さが算術平均粗さRaで5μm以下であるために、部品表面に付着した成膜材料(付着物)の密着性が優れ、成膜材料の膜剥離が効果的に抑制され、パーティクルの発生が減少するために、配線不良や素子不良などを引起すことが少なくなり電子部品の製造歩留まりを大幅に改善することができる。また成膜材料の膜剥離が長期間に亘って効果的に抑制されるために、成膜装置のクリーニングや構成部品の交換頻度が減少し成膜装置の運転管理が極めて容易になると共に、膜製品の生産性を高めることができ、成膜コストの低減も可能になる。 According to the vacuum film forming apparatus component, since the surface roughness of the component is 5 μm or less in terms of arithmetic average roughness Ra, the adhesion of the film forming material (adhered material) adhering to the surface of the component is excellent, and the film is formed. Since the film peeling of the material is effectively suppressed and the generation of particles is reduced, it is less likely to cause wiring defects and element defects, and the manufacturing yield of electronic components can be greatly improved. In addition, since film peeling of the film forming material is effectively suppressed over a long period of time, the frequency of cleaning the film forming apparatus and replacing component parts is reduced, and the operation management of the film forming apparatus becomes extremely easy. Product productivity can be increased, and film formation costs can be reduced.
上記部品の表面粗さが5μmを超える場合には、部品の表面凹凸に起因する膜突起が形成され易くなり、その膜突起周辺に非常に微細な粒子が不安定に堆積した形態が表面に露出し、プラズマによる熱変化により微粒子が脱落してパーティクルの発生を引き起し易くなる。したがって、上記部品の表面粗さRaは5μm以下と規定されるが、2〜4μmの範囲がより好ましい。 When the surface roughness of the part exceeds 5 μm, film protrusions due to the surface irregularities of the part are likely to be formed, and a form in which very fine particles are unstablely deposited around the film protrusions is exposed on the surface. However, the fine particles fall off due to the heat change caused by the plasma, and the generation of particles is likely to occur. Therefore, the surface roughness Ra of the component is specified to be 5 μm or less, but a range of 2 to 4 μm is more preferable.
また、上記真空成膜装置用部品において、前記部品の表面に複数のくぼみ(ディンプル)を有することが好ましい。また、このくぼみの平均直径が3〜20μmであり、平均深さが1〜5μmの範囲であることが好ましい。このくぼみの形状・個数を制御することにより部品の表面粗さを適宜所定の範囲に調整できる。また、後述するように上記くぼみは部品の表面を塑性加工することによって形成することが好ましい。 In the vacuum film forming apparatus component, it is preferable that the surface of the component has a plurality of dimples. Moreover, it is preferable that the average diameter of this hollow is 3-20 micrometers, and the average depth is the range of 1-5 micrometers. By controlling the shape and number of the recesses, the surface roughness of the parts can be adjusted to a predetermined range as appropriate. Further, as will be described later, the recess is preferably formed by plastic working the surface of the part.
上記くぼみの平均直径範囲および平均深さの範囲内において、溶射皮膜の表面粗さRaを5μm以下に調整することが可能である。 It is possible to adjust the surface roughness Ra of the sprayed coating to 5 μm or less within the range of the average diameter and the average depth of the dent.
上記くぼみの平均直径および平均深さは、溶射皮膜の断面組織写真を観察し隣接した5個のくぼみを任意に選択し、それらの直径および深さを測定し、その平均値として測定される。 The average diameter and the average depth of the dent are measured as an average value by observing a cross-sectional structure photograph of the sprayed coating, arbitrarily selecting five adjacent dents, measuring their diameter and depth, and the like.
また、前記真空成膜装置がTiまたはその化合物を成膜するためのものであるときに、特に顕著なパーティクル低減効果が発揮される。Tiの化合物としてはTiN(窒化チタン)などが有り、このTiN膜は雰囲気ガスとして所定量のN2ガスを導入した1Pa以下の真空雰囲気内でTiターゲットをスパッタリングする反応スパッタリング法により形成される。 Further, when the vacuum film forming apparatus is for forming a film of Ti or a compound thereof, a particularly remarkable particle reduction effect is exhibited. Examples of the Ti compound include TiN (titanium nitride), and this TiN film is formed by a reactive sputtering method in which a Ti target is sputtered in a vacuum atmosphere of 1 Pa or less in which a predetermined amount of N 2 gas is introduced as an atmospheric gas.
従来、上記Tiまたはその化合物が付着する真空成膜装置用部品では、溶射皮膜のアンカー効果によって付着成分の密着性を高め剥離を防止する意図で溶射皮膜の表面粗さRaは、特許文献2にも示すように30μm以上に規定されていた。しかしながら、本発明者らの知見によれば、特にTiまたはTiN膜を成膜するための真空成膜装置用部品の表面においては、溶射被膜を設けなくとも部品の表面粗さRaを5μm以下と小さく調整することがパーティクルの発生防止対策として、極めて有効であることが判明している。
Conventionally, in parts for vacuum film forming apparatuses to which Ti or a compound thereof adheres, the surface roughness Ra of the thermal spray coating is disclosed in
また、上記真空成膜装置用部品において、前記部品の表面が塑性加工されていることが好ましい。部品の表面粗さは、部品表面の研磨処理等によって所定の範囲に調整することは可能である。しかしながら、この場合には、研磨処理表面に微細な凹凸、研磨痕や空洞部が形成され易く、この凹凸、研磨痕や空洞部を起点として膜形成材料の異常成長部が形成され易くなる。この異常成長部は部品表面部から脱落し易くパーティクルの発生原因となり易い。そこで、部品表面を塑性加工することにより、上記凹凸、研磨痕や空洞部などの欠陥部を解消することが望ましい。 In the vacuum film forming apparatus component, it is preferable that a surface of the component is plastically processed. The surface roughness of the component can be adjusted within a predetermined range by polishing the surface of the component. However, in this case, fine irregularities, polishing marks and cavities are easily formed on the surface of the polishing process, and abnormally grown portions of the film forming material are likely to be formed starting from the irregularities, polishing marks and cavities. This abnormally grown portion tends to drop off from the surface of the component and easily cause generation of particles. Therefore, it is desirable to eliminate defects such as irregularities, polishing marks and cavities by plastic processing of the part surface.
上記塑性加工法はボールショット処理およびドライアイス処理の少なくとも一方であることが好ましい。ボールショット処理(ボールブラスト処理)は丸いボール状の微細砥粒を高圧流体と共に部品の表面に衝突させて表面処理を行う方法であり、部品表面に砥粒を残存させず、かつ部品表面に損傷(破砕層形成)を与えずにくぼみ(ディンプル)を形成することができる。このくぼみの形状(直径および深さ)は砥粒としてのボール径、砥粒の噴射距離、噴射圧力、ボールショット時間等の処理条件を制御することにより調整できる。 The plastic working method is preferably at least one of ball shot processing and dry ice processing. Ball shot processing (ball blasting) is a method in which round ball-shaped fine abrasive grains collide with the surface of a component together with a high-pressure fluid to treat the surface, leaving no abrasive grains on the component surface and damaging the component surface. A depression (dimple) can be formed without giving (crushed layer formation). The shape (diameter and depth) of the indentation can be adjusted by controlling processing conditions such as a ball diameter as an abrasive grain, an abrasive injection distance, an injection pressure, and a ball shot time.
一方、ドライアイス処理はドライアイスボールを吹付け砥粒として使用するボールショットを示す。このドライアイス処理によれば、部品表面にドライアイスボールが残存した場合でも、短時間で揮発(昇華)してしまうために、ドライアイスボールに起因する凹凸や空洞部が形成されることが無く、剥離し易い異常堆積部の形成が無い。 On the other hand, the dry ice treatment indicates a ball shot using a dry ice ball as a spraying abrasive. According to this dry ice treatment, even if a dry ice ball remains on the surface of the part, it volatilizes (sublimates) in a short time, so that there is no formation of irregularities and cavities due to the dry ice ball. There is no formation of an abnormally deposited portion that easily peels off.
特に、上記ボールショット処理とドライアイス処理とを組合せることにより、部品の長寿命(ライフ)化とパーティクル低減効果との両方を実現することができる。特に上記ボールショット処理とドライアイス処理とを併用することにより、一方の処理で部品表面部に残存した微細な凹凸部を他方の処理で取り除くことが可能であり、微小なパーティクルの発生原因となる欠陥部を解消できるために、直径が0.1μm程度の微細なパーティクルをも低減することができる。 In particular, by combining the ball shot process and the dry ice process, it is possible to achieve both a long life of the component and a particle reduction effect. In particular, by using both the ball shot process and the dry ice process, it is possible to remove the fine irregularities remaining on the surface of the component in one process by the other process, which causes generation of fine particles. Since the defective portion can be eliminated, fine particles having a diameter of about 0.1 μm can be reduced.
これに対して、従来のブラスト処理においては、鋭角部を有する先鋭な砥粒を部品表面に衝突させるため、砥粒の部品表面への食込みが生じ易く、部品の表面に破砕層が形成されるなど傷が付き易い。そのため部品の表面を粗くできるが傷が多数残存するので、微小なパーティクルの発生を皆無にすることは不可能であった。 On the other hand, in the conventional blasting process, sharp abrasive grains having an acute angle portion collide with the part surface, so that the abrasive grains are likely to bite into the part surface, and a crushed layer is formed on the part surface. Easily scratched. Therefore, although the surface of the part can be roughened, many scratches remain, so it was impossible to eliminate the generation of minute particles.
また、上記の各真空成膜装置用部品において、前記真空成膜装置が電気的に加速したイオンを薄膜形成材料に衝突させて材料成分を蒸発させ、蒸発した材料成分を基板上に蒸着せしめて薄膜を形成する真空成膜装置である場合に、前記真空成膜装置用部品上に蒸着した薄膜形成材料が、長さが2mm以上の膜剥離を生じるまでに連続して成膜処理を継続できる時間をその間のスパッタ積算電力量で表わした真空成膜装置用部品の使用寿命が500kWh以上であることが好ましい。 Further, in each of the vacuum film forming apparatus components described above, ions accelerated by the vacuum film forming apparatus collide with the thin film forming material to evaporate the material component and deposit the evaporated material component on the substrate. In the case of a vacuum film forming apparatus that forms a thin film, the thin film forming material deposited on the components for the vacuum film forming apparatus can continue the film forming process until the film is peeled off with a length of 2 mm or more. It is preferable that the service life of the vacuum film forming apparatus component, in which the time is represented by the accumulated sputtering power, is 500 kWh or more.
上記スパッタ積算電力量で表わした真空成膜装置用部品の使用寿命が500kWh以上であれば、膜剥離を生じるまでの時間が長期化し連続して成膜処理を継続できる時間が長くなるために、部品の洗浄や交換に要する労力が大幅に軽減され、成膜装置の運転管理が極めて容易になると共に、膜製品の生産性を高めることができ、成膜コストの低減も可能になる。 If the service life of the vacuum film forming device component expressed in terms of the accumulated sputtering power is 500 kWh or longer, the time until film peeling occurs is prolonged and the time during which the film forming process can be continued is increased. The labor required for cleaning and replacement of parts is greatly reduced, the operation management of the film forming apparatus becomes extremely easy, the productivity of the film product can be increased, and the film forming cost can be reduced.
さらに、本発明に係る真空成膜装置は、上記のいずれかの真空成膜装置用部品を構成材として用いたことを特徴とする。この真空成膜装置において、抵抗加熱法、高周波加熱法、電子ビーム加熱法により薄膜形成材料を加熱蒸発させる場合には、真空容器中の作業圧力(真空度)は1×10−2Pa以下に調整される。また、DCスパッタリング法、高周波スパッタリング法、マグネトロンスパッタリング法等により薄膜形成材料を蒸発させる場合には、真空容器中の作業圧力(真空度)は1×10−2〜1Pa程度に設定される。また、例えば、窒素雰囲気中でTiターゲットからスパッタによりTiN膜を成膜する場合は、スパッタリング装置の真空容器内を1×10−6Torr以下に真空排気後、Ar50%+N250%の混合ガスを5×10−3Torr程度導入する。(1Torr=1.33×102Pa)。 Furthermore, a vacuum film forming apparatus according to the present invention is characterized by using any one of the above-described parts for a vacuum film forming apparatus as a constituent material. In this vacuum film forming apparatus, when the thin film forming material is heated and evaporated by a resistance heating method, a high frequency heating method, or an electron beam heating method, the working pressure (vacuum degree) in the vacuum vessel is 1 × 10 −2 Pa or less. Adjusted. When the thin film forming material is evaporated by DC sputtering, high frequency sputtering, magnetron sputtering or the like, the working pressure (vacuum degree) in the vacuum vessel is set to about 1 × 10 −2 to 1 Pa. Further, for example, when a TiN film is formed by sputtering from a Ti target in a nitrogen atmosphere, a mixed gas of Ar 50% + N 2 50% is evacuated to 1 × 10 −6 Torr or less in the vacuum chamber of the sputtering apparatus. About 5 × 10 −3 Torr. (1 Torr = 1.33 × 10 2 Pa).
本発明に係る真空成膜装置がスパッタリング装置であるときに、特にパーティクル低減効果および部品の寿命長期化が顕著になる。 When the vacuum film forming apparatus according to the present invention is a sputtering apparatus, the effect of reducing particles and prolonging the life of parts are particularly remarkable.
本発明に対して、従来は真空成膜装置用部品に堆積した膜剥離を防止するために、特許文献2にも開示されているように、部品表面に形成する溶射被膜の表面を凹凸状態にして表面積を増加せしめ、この凹凸部のアンカー効果を利用して膜剥離を防ぐ手段が妥当であるとの理由から、一般的には溶射被膜の表面粗さRaを30μm以上に制御したものが溶射被膜として使用されている。
In contrast to the present invention, conventionally, in order to prevent film peeling deposited on a component for a vacuum film forming apparatus, the surface of the sprayed coating formed on the component surface is made uneven as disclosed in
しかしながら、本発明者らの知見によれば、溶射被膜の表面粗さを大きくした場合、堆積膜は溶射表面の形状のまま堆積するために、堆積膜の凹凸に起因して膜突起が形成され、その膜突起には不安定粒子が堆積するために、逆にパーティクルの発生を誘発する原因となっていた。そのため、パーティクルを低減するためには溶射被膜の表面はなるべく平滑であることが必要であり、溶射被膜の表面粗さおよびその形態制御が重要な因子であることが種々の実験結果から判明した。 However, according to the knowledge of the present inventors, when the surface roughness of the sprayed coating is increased, the deposited film is deposited with the shape of the sprayed surface, so that film projections are formed due to the unevenness of the deposited film. In addition, unstable particles accumulate on the film projections, which in turn causes the generation of particles. Therefore, in order to reduce particles, the surface of the thermal spray coating needs to be as smooth as possible, and it has been found from various experimental results that the surface roughness of the thermal spray coating and its shape control are important factors.
なお、従来の溶射被膜を形成した部品において、溶射被膜は、粉末やワイヤーなどの素材を電気や燃焼ガスなどを熱源として溶融し、その溶融粒子をArガスや圧縮空気などの分散用ガスを利用して吹付ける方法であるため、溶融粒子が被覆物に堆積する際、溶融粒子の大きさに依存して溶射表面粗さが変化する。そのため、ワイヤー素材を利用したアーク溶射やフレーム溶射方式で溶射した場合、ワイヤーの線径が一定であるため、溶射条件を選定しても表面粗さがRa10μm以下の溶射膜を安定的に成膜することは困難であった。 In parts with conventional thermal spray coating, the thermal spray coating melts materials such as powder and wire using electricity or combustion gas as a heat source, and uses the gas for dispersion such as Ar gas or compressed air. Therefore, when the molten particles are deposited on the coating, the sprayed surface roughness changes depending on the size of the molten particles. For this reason, when arc spraying using wire material or flame spraying is used, the wire diameter is constant, so even if the spraying conditions are selected, a sprayed film with a surface roughness of Ra 10 μm or less can be stably formed. It was difficult to do.
本発明では、部品の表面粗さRaを5μm以下に制御することにより、溶射皮膜を形成しなくともパーティクル低減および部品の長寿命化に顕著な効果を示すという知見を初めて得た。さらに、部品表面の粗さ調整処理後の表面処理として、汚染をさらに生じない方法で欠陥部を除去するか、または処理表面を特殊な方法で平滑化する後処理が有効であることが判明した。そして、上述の表面の粗さ調整処理と後処理とを加えることにより、パーティクルの発生をさらに大幅に低減でき、部品の大幅な寿命延長が可能となることが判明した。 In the present invention, for the first time, it has been found that by controlling the surface roughness Ra of a component to 5 μm or less, it has a remarkable effect in reducing particles and extending the life of the component without forming a sprayed coating. Furthermore, as a surface treatment after the roughness adjustment processing of the component surface, it has been found that post-treatment is effective in removing defects by a method that does not further cause contamination or smoothing the treated surface by a special method. . Then, it has been found that by adding the above-described surface roughness adjustment process and post-treatment, the generation of particles can be further greatly reduced, and the life of parts can be significantly extended.
このように、部品の表面形態を制御することによって、部品の上に堆積する付着物を安定的に堆積させることが可能となり、パーティクルの発生と膜剥離とを安定的かつ効果的に抑制することができる。 In this way, by controlling the surface form of the component, it is possible to stably deposit the deposits deposited on the component, and stably and effectively suppress the generation of particles and film peeling. Can do.
したがって、真空成膜装置用部品上に堆積する付着物から誘発するパーティクルの発生や堆積膜の剥離を効果的に抑制することが可能になると共に、成膜装置のクリーニング頻度や部品交換の回数を大幅に低減することができる。このパーティクル発生量の低減は、真空成膜装置で形成する各種の薄膜、さらにはそれを用いた素子や部品の歩留り向上に大きく寄与する。また、成膜装置のクリーニング頻度や部品交換回数の低減は、生産性の向上ならびに成膜コストの削減に大きく寄与するなど多大な効果を発揮する。 Therefore, it is possible to effectively suppress the generation of particles induced from the deposits deposited on the components for the vacuum film forming apparatus and the peeling of the deposited film, and the cleaning frequency of the film forming apparatus and the number of parts replacement can be reduced. It can be greatly reduced. This reduction in the amount of generated particles greatly contributes to the improvement of the yield of various thin films formed by a vacuum film forming apparatus, as well as elements and components using the thin films. In addition, the reduction in the frequency of cleaning the film forming apparatus and the number of parts replacements have a great effect, such as greatly improving productivity and reducing film forming costs.
以上説明したように、本発明に係る真空成膜装置用部品によれば、成膜工程中に付着する成膜材料の剥離を安定的かつ効果的に防止できると共に、剥離防止用の被膜自体の安定性を高めることが可能となる。したがって、成膜装置のクリーニング頻度や部品の交換回数を削減することができる。また、このような真空成膜装置用部品を有する本発明に係る真空成膜装置によれば、配線膜や素子の不良発生原因となる膜中へのパーティクルの混入を抑制することが可能となると共に、膜の生産性の向上ならびに成膜コストの低減を図ることが可能となる。 As described above, according to the vacuum film forming apparatus component of the present invention, it is possible to stably and effectively prevent the film forming material adhering during the film forming process from being peeled off and to prevent the peeling preventing film itself. Stability can be increased. Therefore, the cleaning frequency of the film forming apparatus and the number of parts replacement can be reduced. Further, according to the vacuum film forming apparatus according to the present invention having such a component for a vacuum film forming apparatus, it becomes possible to suppress the mixing of particles into the film that causes the defect of the wiring film or the element. In addition, it is possible to improve film productivity and reduce film formation costs.
以下、本発明を実施するための形態について説明する。 Hereinafter, modes for carrying out the present invention will be described.
真空成膜装置内のパーティクルおよび部品交換回数の低減を実現するためには、部品本体表面の表面粗さを制御する必要がある。特にAl配線膜の拡散バリアに使用されるTi/TiN膜の場合には、上述の効果を発揮させるためには、表面粗さを算術平均粗さRa基準で5μm以下、更に好ましくは2〜4μmの範囲に制御することが必要である。 In order to achieve a reduction in the number of particles and component replacement in the vacuum film forming apparatus, it is necessary to control the surface roughness of the surface of the component main body. In particular, in the case of a Ti / TiN film used for a diffusion barrier of an Al wiring film, in order to exert the above-described effects, the surface roughness is 5 μm or less, more preferably 2 to 4 μm, based on the arithmetic average roughness Ra. It is necessary to control within the range.
このような部品表面の表面粗さを得る具体的な方法としては、研磨法等を適宜選択して使用する。得られた部品に対して、ボールショット処理を実施して部品表面を塑性変形させて、最終的な表面粗さを5μm以下に制御することが好ましい。このボールショット処理に際しては、ボール径、ボール材質、噴出圧力、ショット距離、ショット角度などのショット条件をコントロールすることによって、部品の表面粗さおよび表面形態などを制御することができる。 As a specific method for obtaining the surface roughness of the component surface, a polishing method or the like is appropriately selected and used. It is preferable to control the final surface roughness to 5 μm or less by performing ball shot processing on the obtained part to plastically deform the part surface. In this ball shot process, the surface roughness and surface form of the component can be controlled by controlling the shot conditions such as the ball diameter, ball material, jet pressure, shot distance and shot angle.
上記のように、部品表面をボールショット処理して表面部を塑性加工することにより、さらに応力緩和機能が増加するために部品のライフアップが可能となると共に、パーティクル低減をも満足する部品が得られることが、新たな知見として得られた。 As mentioned above, ball surface treatment of the part surface and plastic processing of the surface part further increases the stress relaxation function, so that the life of the part can be increased and a part that satisfies particle reduction can be obtained. Was obtained as a new finding.
得られた部品においては、飛散粒子や研磨痕など脱落し易い付着物が溶射表面に付着残存するため、ドライアイスクリーニング処理で付着物の除去を行うことが好ましい。ここで、砥粒として用いられるドライアイスは、部品表面に衝突後残存したとしても短時間で揮発するため、それ自体が部品表面を汚染することがない。そのため、部品表面の形態制御を行う事前処理として有効な手段である。 In the obtained part, deposits such as scattered particles and polishing marks that are easily dropped off remain attached to the sprayed surface. Therefore, it is preferable to remove the deposits by dry eye screening. Here, the dry ice used as the abrasive grains volatilizes in a short time even if it remains on the surface of the component after collision, so that itself does not contaminate the surface of the component. Therefore, it is an effective means as a pre-process for controlling the shape of the component surface.
なお、上記ドライアイスクリーニング処理は径が数mmのペレット状のドライアイス粒子を直接吹付けても良いし、粉砕して1mm以下の微細粒子とした状態で吹付けた場合においても飛散粒子や研磨痕等の欠陥部の除去は可能となる。この際、吹付けるガス圧力は2kg/cm2以上であれば欠陥部の除去効果が発揮されるが、2kg/cm2未満の低圧力では欠陥部の完全除去が不可能となる。 The dry eye screening treatment may be performed by directly spraying dry ice particles in the form of pellets having a diameter of several millimeters. It is possible to remove a defective portion such as a mark. At this time, if the gas pressure to be blown is 2 kg / cm 2 or more, the effect of removing the defective portion is exhibited, but if the pressure is less than 2 kg / cm 2 , the defective portion cannot be completely removed.
このドライアイスクリーニング処理を事前に行わないと、部品表面に対して密着性の低い飛散粒子等がボールショットによって扁平状に塑性変形し、部品表面に堆積する状態となり、その上に付着したスパッタ堆積膜が剥離し易くなる傾向がある。その結果、部品のライフアップ対策の妨げとなるため、好ましくは塑性加工の前にドライアイスクリーニング処理を事前に行うことが妥当である。 If this dry eye screening process is not performed in advance, scattered particles with low adhesion to the part surface will be plastically deformed flat by ball shot and deposited on the part surface. There is a tendency that the film is easily peeled off. As a result, it becomes an obstacle to measures for improving the life of parts, and it is therefore appropriate to perform a dry eye screening process in advance before plastic working.
また、ボールショット処理で使用する硬質ボールとしては、普通鋼、ステンレス鋼やセラミックス材料製の球状ボールであれば、噴射による強い衝撃力を受けた場合においてもボール自体が破損せずに繰り返して使用が可能である。また、ボールの直径としては1mm以下が好ましい。1mmを超えるように粗大となった場合は、溶射被膜表面の凹部までボールの衝突が及ばず、溶射形態がそのまま残存する部分が発生し、溶射面全体が均一な形態とならないためである。 In addition, the hard balls used in ball shot processing are spherical balls made of ordinary steel, stainless steel, or ceramic materials. Even when subjected to strong impact force due to injection, the balls themselves are used repeatedly without damage. Is possible. The ball diameter is preferably 1 mm or less. When it becomes coarse so as to exceed 1 mm, the collision of the ball does not reach the concave portion on the surface of the sprayed coating, and a portion where the sprayed form remains is generated, and the entire sprayed surface does not become a uniform form.
上記ボールショット処理における吹付け圧力としては、ボールが均一な運動量を持って吹付けられる圧力であれば良く、具体的には5kg/cm2以下が好適である。しかしながら、この吹付け圧力が5kg/cm2を超えると部品表面が極端に塑性変形して、所望の表面粗さを得ることが困難となる。一方、上記吹付け圧力が過度に低くなるとボールが安定的に噴出しないため、部品表面が完全な平滑状態とならず、部品表面に研磨痕等が残存した不均一な形態となって膜の生産性が低下してしまう。 The spray pressure in the ball shot process may be any pressure that allows the ball to be sprayed with a uniform momentum, and specifically, 5 kg / cm 2 or less is preferable. However, when the spray pressure exceeds 5 kg / cm 2 , the part surface is extremely plastically deformed, making it difficult to obtain a desired surface roughness. On the other hand, if the spray pressure is excessively low, the ball will not be stably ejected, so the surface of the part will not be perfectly smooth, and the film will be in a non-uniform form with polishing marks remaining on the part surface. The nature will decline.
また、ボールショット処理後に更にドライアイスショット処理を併用することにより、平滑化した部品表面に残留する付着物が除去され、異物が残存しない表面を形成できる効果があり、パーティクルの更なる低減に繋がるために有効な手段となる。 Further, by further using a dry ice shot treatment after the ball shot treatment, the deposits remaining on the smoothed part surface are removed, and there is an effect that a surface on which no foreign matter remains can be formed, leading to further reduction of particles. Therefore, it becomes an effective means.
このようにして得られた部品について、組織の軟化や脱ガスなどを目的としてアニーリング処理を実施することにより、部品の応力緩和能力をさらに増大化させることができる。 By carrying out the annealing process for the purpose of the structure softening and degassing for the part thus obtained, the stress relaxation ability of the part can be further increased.
[実施例]
次に、本発明の具体的な実施例について添付図面を参照してより具体的に説明する。
[Example]
Next, specific examples of the present invention will be described more specifically with reference to the accompanying drawings.
図3は本発明に係る真空成膜装置用部品を使用した真空成膜装置の一実施形態であるスパッタリング装置の構成を示す断面図である。このスパッタリング装置20は、ターゲット16を固定保持するスパッタリングターゲット固定板11と、アースシールド12と、上部防着板13と、下部防着板14とおよびプラテンリング15とから構成される真空容器に、スパッタリングターゲット16と被成膜材料(ウエハー)17とが対向して配置されて構成される。上記アースシールド12、上部防着板13、下部防着板14およびプラテンリング15が、真空成膜装置用部品として使用されている。
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a configuration of a sputtering apparatus which is an embodiment of a vacuum film forming apparatus using a vacuum film forming apparatus component according to the present invention. The
なお、本実施例では真空成膜装置としてのスパッタリング装置を用いて説明するが、本発明の真空成膜装置用部品および真空成膜装置は、スパッタリング装置以外に真空蒸着装置(イオンプレーティングやレーザーアブレーション等を含む)、CVD装置等をも含むものであり、スパッタリング装置と同様の効果が得られるものである。 In this embodiment, a sputtering apparatus as a vacuum film forming apparatus will be described. However, the vacuum film forming apparatus component and the vacuum film forming apparatus of the present invention are not limited to a sputtering apparatus, but a vacuum evaporation apparatus (ion plating or laser). Ablation and the like), a CVD apparatus, and the like, and the same effects as the sputtering apparatus can be obtained.
[実施例1〜5]
図3に示すようなスパッタリング装置20の構成部品(真空成膜装置用部品)であるアースシールド12、上部防着板13、下部防着板14およびプラテンリング15を以下のように調製した。すなわち、部品本体(基材)が全てSUS304から成る上記アースシールド12、上部防着板13、下部防着板14およびプラテンリング15について、ブラスト処理により部品本体表面に付着した粗大な付着物を除去する下地処理を実施して各真空成膜装置用部品1を用意した。各真空成膜装置用部品1は、図1に示すように部品本体2の表面に凹凸3が形成された構造を有する。
[Examples 1 to 5]
A
次に上記のように凹凸3が形成された各部品について、表1に示すようにボールショット処理を1回実施したり、ボールショット処理とドライアイスショット処理とを併用して2回以上実施したりする後処理を行った。 Next, as shown in Table 1, the ball shot process is performed once for each part on which the unevenness 3 is formed as described above, or the ball shot process and the dry ice shot process are used twice or more. Or post-processing.
ここで、上記ボールショット処理は、図2に示すように、各部品本体2の表面に、直径が0.8mmのステンレス製ボール4を、噴出し圧力2kg/cm2で噴射ノズル5から射出して実施した。一方、上記ドライアイスショット処理は、直径が0.3mmのドライアイス粒体を、同じく噴出し圧力4.5kg/cm2で噴射ノズル5から射出して実施した。 Here, in the ball shot process, as shown in FIG. 2, a stainless steel ball 4 having a diameter of 0.8 mm is injected from the injection nozzle 5 onto the surface of each component body 2 at an injection pressure of 2 kg / cm 2. Carried out. On the other hand, the dry ice shot treatment was performed by ejecting dry ice particles having a diameter of 0.3 mm from the ejection nozzle 5 at an ejection pressure of 4.5 kg / cm 2 .
上記ボールショット処理を実施することによって、各部品1の表面部が塑性加工を受けて変形し、図2に示すようにボールの外表面形状に対応した曲面を有するくぼみ6が多数形成される。このくぼみ6の直径D及び深さdは、上記ボール径、噴出し圧力などのショット条件を調整することにより制御した。 By performing the ball shot process, the surface portion of each component 1 is deformed by plastic working, and a large number of recesses 6 having curved surfaces corresponding to the outer surface shape of the ball are formed as shown in FIG. The diameter D and depth d of the recess 6 were controlled by adjusting the shot conditions such as the ball diameter and the ejection pressure.
一方、上記ドライアイスショット処理を実施することによって、ボールショット処理前に部品表面に残存していた付着物および突起部等を容易に除去してほぼ完全なクリーニングが実行できた。 On the other hand, by carrying out the dry ice shot process, it was possible to easily remove the deposits and protrusions remaining on the surface of the parts before the ball shot process and to perform almost complete cleaning.
次に、上記のようなボールショット処理およびドライアイスショット処理などの後処理を実施した各部品について、3×10−2Pa以下の真空雰囲気中にて温度350℃で3時間の条件で熱処理を実施して、アニールおよび脱ガスを図ることにより、各実施例用の真空成膜装置用部品1を調製した。さらに、上記各実施例用の真空成膜装置用部品1としてのアースシールド12、上部防着板13、下部防着板14およびプラテンリング15を使用して図3に示すような各実施例1〜5に係る真空成膜装置20を組み立てた。
Next, each part subjected to post-processing such as ball shot processing and dry ice shot processing as described above is subjected to heat treatment at a temperature of 350 ° C. for 3 hours in a vacuum atmosphere of 3 × 10 −2 Pa or less. The vacuum film forming apparatus component 1 for each example was prepared by carrying out the annealing and degassing. Further, each embodiment 1 as shown in FIG. 3 using the
[比較例1〜2]
一方、本発明に対する比較例として、実施例と同一材料から成る各部品本体2の表面にボールショット処理およびドライアイスクリーニングの後処理を実施せずに、アルミナブラスト処理のみを実施することにより、表1に示す表面粗さを有する部品を調製した。次に、各部品に対して、アニールおよび脱ガス処理として3×10−2Pa以下の真空雰囲気中にて温度350℃で3時間の条件で熱処理を施すことにより、各比較例に係る真空成膜装置用部品1を調製し、さらに、これらの部品1を使用して図3に示すような各比較例1〜2に係る真空成膜装置を組み立てた。
[Comparative Examples 1-2]
On the other hand, as a comparative example for the present invention, the surface of each
このようにして組み立てた各実施例および比較例に係る真空成膜装置に直径127mmのTiスパッタリングターゲット16を装着して、スパッタ圧3×10−5Pa、Ar流量10sccm(cm3/s)、N2流量30sccmの条件でTi/TiNの積層薄膜を8インチウェーハ上に形成するマグネトロンスパッタリングを実施した。
A
そして、8インチウェーハ表面上に混入した直径0.1μm以上のダスト数をパーティクルカウンタ(WM−3)で測定した。また、長さが2mm以上の膜剥離が発生するまでのスパッタ積算電力量値(kwh)を測定して各装置構成部品の使用寿命として確認した。これらの測定結果を下記表1に示す。
上記表1に示す結果から明らかなように、各構成部品1の表面粗さRaを5μm以下に制御した各実施例に係る真空成膜装置としてのマグネトロンスパッタリング装置によれば、部品1の表面粗さRaが5μmを超える各比較例に比べてパーティクル発生量が大幅に低減されることが判明した。また、各構成部品において膜剥離が発生するまでの運転時間を示す使用寿命も長くなることが確認できた。これらの結果から、各実施例で形成した表面形態を有する部品によりパーティクル発生を効果的かつ安定的に防止でき、部品及び装置自体の使用寿命の延長が達成できることが確認された。 As is apparent from the results shown in Table 1, according to the magnetron sputtering apparatus as the vacuum film forming apparatus according to each example in which the surface roughness Ra of each component 1 is controlled to 5 μm or less, the surface roughness of the component 1 is It has been found that the amount of generated particles is greatly reduced as compared with the comparative examples in which the thickness Ra exceeds 5 μm. In addition, it was confirmed that the service life indicating the operation time until film peeling occurred in each component was also increased. From these results, it was confirmed that the generation of particles can be effectively and stably prevented by the component having the surface form formed in each example, and the service life of the component and the device itself can be extended.
特に実施例4〜5に示すように、ボールショット処理およびドライアイスショット処理の2種の後処理を併用することにより部品の下地処理直後またはボールショット施工直後に部品表面に残存していた付着物を効果的に除去できるため、異常成長した付着物の脱落が効果的に防止できるために、ウエハ上に混入するパーティクルなどのダスト数をさらに低減できることが実証された。 In particular, as shown in Examples 4 to 5, deposits remaining on the surface of the component immediately after the base treatment of the component or immediately after the ball shot operation by using two types of post-treatments such as ball shot treatment and dry ice shot treatment It was proved that the number of dusts such as particles mixed on the wafer can be further reduced because the deposits can be effectively removed and the deposits of abnormally grown deposits can be effectively prevented.
[実施例6〜8]
次に真空成膜装置としてのスパッタリング装置において、スパッタ出力を変えて運転した場合に、そのスパッタ出力がパーティクルの発生量に及ぼす影響の大小について以下の実施例及び比較例を参照して確認する。
[Examples 6 to 8]
Next, in the sputtering apparatus as the vacuum film forming apparatus, when the sputtering output is changed and operated, the magnitude of the influence of the sputtering output on the generation amount of particles is confirmed with reference to the following examples and comparative examples.
実施例1と同一材料(SUS304)から成る各部品本体2の表面に実施例1と同様な条件にてボールショット処理を実施することにより、表2に示す表面粗さRaおよびくぼみ形状を有する実施例6〜8に係る真空成膜装置用部品1を調製した。さらに、これらの真空成膜装置用部品1を、図3に示すようなアースシールド12、上部防着板13、下部防着板14およびプラテンリング15として組み込み各実施例6〜8に係る真空成膜装置20を組み立てた。
The surface of each
[比較例3]
一方、実施例1と同一材料(SUS304)から成る各部品本体2の表面に比較例1と同様な条件にてアルミナブラスト処理のみを実施することにより、表2に示す表面粗さRaを有する比較例3に係る真空成膜装置用部品を調製し、さらに、これらの真空成膜装置用部品を使用して各比較例3に係る真空成膜装置を組み立てた。
[Comparative Example 3]
On the other hand, the surface roughness Ra shown in Table 2 is obtained by performing only the alumina blast treatment on the surface of each
上記のように組み立てた各実施例6〜8および比較例3に係る真空成膜装置の真空容器内に実施例1と同様にTiスパッタリングターゲット16を装着して、スパッタ圧3×10−5Pa、Ar流量10sccm(cm3/s)、N2流量30sccmの条件でTi/TiNの積層薄膜を8インチウェーハ上に形成するマグネトロンスパッタリングを実施した。
The
そして、スパッタ出力用の積算電力量が700kWhに到達するまで連続的にスパッタリング操作を継続し、表2に示す途中の積算電力量値になった時点でそれぞれウエハ表面上に混入した直径0.1μm以上のダスト数の増加数をパーティクルカウンタ(WM−3)で測定した。これらの測定結果を下記表2に示す。
上記表2に示す結果から明らかなように、各構成部品の表面に塑性加工(ボールショット)を施し表面粗さRaを5μm以下に制御した各実施例6〜8に係るスパッタリング装置によれば、溶射皮膜の表面粗さRaが5μmを超える比較例3に比べてパーティクル発生が長期に亘って効果的に抑制できることが判明した。一方、比較例3に係るスパッタリング装置においては、運転時間の経過に伴って急激にパーティクル発生量が増加する傾向が確認できた。 As is clear from the results shown in Table 2, according to the sputtering apparatuses according to Examples 6 to 8 in which the surface roughness Ra is controlled to 5 μm or less by performing plastic working (ball shot) on the surface of each component. It has been found that particle generation can be effectively suppressed over a long period of time compared to Comparative Example 3 in which the surface roughness Ra of the thermal spray coating exceeds 5 μm. On the other hand, in the sputtering apparatus which concerns on the comparative example 3, the tendency for the particle generation amount to increase rapidly with progress of operation time has been confirmed.
以上説明の通り、本実施例に係る真空成膜装置用部品およびそれを用いた真空成膜装置によれば、真空成膜装置の構成部品の表面粗さを所定範囲に調整しているため、真空成膜装置の構成部品に付着した付着膜の剥離によるパーティクルの発生を効果的に防止できるため、成膜製品の製造コストを低減し、膜製品の製造歩留りを向上させることが可能である。 As described above, according to the vacuum film forming apparatus component according to the present embodiment and the vacuum film forming apparatus using the same, the surface roughness of the components of the vacuum film forming apparatus is adjusted to a predetermined range. Since the generation of particles due to peeling of the attached film attached to the components of the vacuum film forming apparatus can be effectively prevented, the manufacturing cost of the film forming product can be reduced and the manufacturing yield of the film product can be improved.
1 真空成膜装置用部品
2 部品本体(基材)
3 凹凸
4 ボール
5 噴射ノズル
6 くぼみ(ディンプル)
11 スパッタリングターゲット固定板
12 アースシールド
13 上部防着板
14 下部防着板
15 プラテンリング
16 スパッタリングターゲット
17 被成膜材料(ウエハー)
20 スパッタリング装置(真空成膜装置)
1 Components for
3 Concavity and convexity 4 Ball 5 Injection nozzle 6 Dimple
DESCRIPTION OF
20 Sputtering equipment (vacuum deposition equipment)
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