JP4378555B2

JP4378555B2 - Surface treatment method inside thin film forming apparatus

Info

Publication number: JP4378555B2
Application number: JP26262599A
Authority: JP
Inventors: 貞一郎鮫島
Original assignee: Neos Co Ltd
Current assignee: Neos Co Ltd
Priority date: 1999-09-16
Filing date: 1999-09-16
Publication date: 2009-12-09
Anticipated expiration: 2019-09-16
Also published as: JP2001081546A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、気相成長による薄膜形成装置内部の表面処理技術に関する。詳しくは、薄膜形成装置内の機器の汚染およびパーティクル発生の抑制のため、装置のチャンバ内壁およびチャンバ内に配設される機器・部品表面に施される特殊処理に関する。気相成長による薄膜形成装置は、半導体、液晶、磁気記録媒体、その他工具類や装飾品の製造等で使用される。
【０００２】
【従来の技術と発明が解決しようとする課題】
薄膜形成装置の内部部品に気相成長により付着した膜が、割れ、崩壊、剥離等を生じ、パーティクルを発生することはよく知られている。割れ、崩壊、剥離等を防止し、パーティクルの発生を抑制するために、一般的にはブラスト処理が、さらにより高い抑制効果を求める場合には溶射処理が施されている。
【０００３】
ブラスト処理の場合にはＲｚで２０〜５０μｍ程度、溶射処理の場合にはＲｚで５０〜２００μｍ程度の表面粗さが付与される。
【０００４】
ブラスト処理や溶射処理が、真空容器内部におけるパーティクル発生の抑制に有効な理由としては、特開昭５８−２０２５３５号、特開昭６０−１２０５１５号、特開平１−３１６４５６号、特開平３−８７３５７号等に、次のようなことが記載されている。
（１）表面を荒らすことにより、表面積を大きくすると共にアンカー効果も大きくなり、膜が剥離しにくくなる。
（２）表面を荒らすことにより、内部応力が緩和される。すなわち、膜が内部応力により変形しようとするのに対し、表面が平坦な場合には下地に固定されるために割れてストレスを解消するが、下地が粗いとその部分で変形が生じて膜の変形が起こり易く、それだけ割れが起こりにくい。
【０００５】
このようなブラスト処理や溶射処理は、膜が割れたり剥離したりすることを前提に考えられた方法である。パーティクルが大量に発生した際に使用された装置の内部部品の表面を調べると、確かにマクロ的にダメージを受けていることもある。しかしながら、実際には、このような割れ、崩壊、剥離といった形跡がないにもかかわらず、パーティクル発生量の基準を超えた場合の方が遥かに多い。
【０００６】
この原因を調べると、膜中のごく小さな部分（５０〜５００μｍ程度）で結晶の１つが崩壊（以下、「異常結晶」という）していることが判明した。このような異常結晶は、次の２点に起因していると思われる。
（１）下地そのものの凹凸が、他の部分に比べて異常に大きい。
（２）表面に付着するゴミまたは下地よりちぎれる寸前の状態のものがある。
【０００７】
（１）については、特に溶射処理のように、大小の溶融粒子が飛来して膜を形成するようなものについては、除くことは非常に困難である。
【０００８】
（２）については、ブラスト処理や溶射処理された表面には、膨大な数のパーティクルが存在し、これを取り除くことは、ほぼ不可能である。
【０００９】
以上のように、ブラスト処理や溶射処理は、膜剥離によって生ずる大量のパーティクルの抑制に対しては有効であるものの、異常結晶に起因する低レベルのパーティクル（通常運転が継続される間に発生）に対しては効果を発揮できないばかりでなく、逆に悪化させる原因ともなっていた。
【００１０】
一方、特開平４−２３２２５６号には、表面粗さを付与するためにメッキ処理を施すことが記載されているが、ここでの表面粗さはＲｚで５〜１０μｍである。しかしながら、この表面粗さは、通常施工されるブラスト処理や溶射処理による表面粗さと比較してもかなり小さく、この程度の表面粗さでは気相成膜内部に付着するパーティクルの対策には不十分であることは明らかである。
【００１１】
また、シリコンウエハ表面に付着した結晶の成長の仕方が、ほぼ界面より表面までそのまま垂直に成長するのに対し、ブラスト処理や溶射処理したものの上に付着した膜の結晶の成長の仕方は、ランダムで、成膜初期にすき間があったり、小さな結晶を大きな結晶が呑み込む形で成長する。すなわち、シリコンウエハのような平坦な表面に成長する膜は、周りの結晶から圧力を受けながら（内部応力を蓄積しながら）成長するのに対し、ブラスト処理面上や溶射処理面上で成長する結晶は周りからの影響を受けにくく、内部応力が比較的小さい状態で成長するものと考えられる。
【００１２】
この現象は、シリコンウエハ上での膜成長過程でよく知られている。すなわち、島状構造で結晶が成長し始め、その後に全面的に覆われた膜へと成長する。また、この際の内部応力は、スパッタリングの場合には、一旦引っ張り応力側に働き、島状構造が連続相に変わる頃から圧縮応力に変化するとする説がある（例えば、麻蒔立男著「薄膜作成の基礎」日刊工業新聞社）。本発明者が、溶射膜上にＴｉＮをスパッタリング装置で付着させて膜厚と内部応力の関連性を調べたところ、シリコンウエハ上のものとほぼ同じ傾向を示すことを確認した。
【００１３】
すなわち、シリコンウエハでの内部応力挙動は、一旦引張り応力側へ働き、概ね５〜１０ｎｍ程度の膜厚に達すると圧縮側の応力へ変化し、それ以後、圧縮応力が増大するのに対し、ブラスト処理面の場合には３００００〜４００００ｎｍ（３０〜４０μｍ）で反転している。これは、シリコンウエハの表面粗さＲｚが概ね１０〜２０ｎｍであるのに対し、試験したブラスト処理面のＲｚが４６μｍであったこととよく一致している。シリコンウエハ表面では、はっきりしていないが、表面の凹凸や結晶ヘキ等の結晶サイトといわれる部分より成長を始め、最初は粒子が付着しない部分が存在する。ブラスト処理面や溶射処理面の場合、物理的な形状によって生じる影の部分に粒子が付着しなかったり、逆に静電気的に粒子が付着し易い部分がシリコンウエハに比べてマクロ的スケールであり、全体としては均一な形で成長しているものと考えられる。
【００１４】
従って、よりパーティクルの発生量が少ない表面を得ようとすれば、異常結晶の原因となるような、不規則な表面の突起や静電気的にコントロールできないゴミ（汚染物質）や半ちぎれ状態をなくす（または少なくする）方法で表面粗さを与えることが必要である。
【００１５】
本発明は、このような課題を解決するものである。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、上記の課題を解決するために鋭意研究を重ねた結果、静電気的に不均一な一定の大きさの固体粒子を分散させた膜を、予め設ければよいことを見出し、本発明を完成するに至った。
【００１７】
すなわち、本発明は、下記に示すとおりの薄膜形成装置内部の表面処理方法、薄膜形成装置の内部部品および薄膜形成装置を提供するものである。
項１．気相成長による薄膜形成装置の内部部品に、無機固体粒子を分散した無機ビヒクルをコーティングして、薄膜形成装置の内部部品表面の表面粗さ（Ｒｚ）を３０〜３００μｍとすることを特徴とする薄膜形成装置内部の表面処理方法。
項２．無機ビヒクルが、金属、ハンダ、低融点ガラスまたは無機系溶料である項１に記載の方法。
項３．無機固体粒子が、金属粒子、セラミックス粒子またはガラス粒子である項１または２に記載の方法。
項４．項１に記載の方法により処理された薄膜形成装置の内部部品。
項５．項１に記載の方法により処理された薄膜形成装置。
【００１８】
本発明によれば、薄膜形成装置の内部部品に、コーティングによって表面粗さを付与するので、表面にゴミ（汚染物質）が少なく、薄膜形成装置内の機器の汚染およびパーティクルの発生が有効に抑制される。
【００１９】
【発明の実施の形態】
本発明において、気相成長による薄膜形成技術とは、熱分解法、水素還元法、不均等化反応法、輸送反応法、プラズマＣＶＤ、減圧ＣＶＤ等の化学気相成長法（ＣＶＤ）、気相エピタキシー（ＶＰＥ）法、真空蒸着法、スパッタリング法、分子線エピタキシー（ＭＢＥ）法、イオンビーム法、および放電重合法等の気相成長法による薄膜形成技術を意味する。
【００２０】
気相成長による薄膜形成装置とは、これらの薄膜形成技術を実施する装置である。気相成長による薄膜形成装置の内部部品とは、該装置のチャンバ内壁および該チャンバ内に配設される機器・部品をいう。該チャンバ内に配設される機器・部品としては、シャッター、シールド板、基板ホルダー、防着板、ウエハー押え、ボルト、ナット等が挙げられる。
【００２１】
本発明に用いられる無機固体粒子とは、無機系の材料からなり、２００℃以下で溶融・流動することなく、その形態を保持し得るものである。無機固体粒子は、高温下（〜６００℃）で、減圧容器内または真空容器内において、減圧または真空に影響を与えない（蒸発しない）ものが好ましい。このような無機固体粒子としては、金属粒子、セラミックス粒子、ガラス粒子等が挙げられる。金属としては、Ａｌ、Ｃｕ、Ｔｉ、Ｗ、Ｍｏ、Ａｇ等が挙げられる。セラミックスとしては、Ａｌ₂Ｏ₃、ＴｉＯ₂、ＳｉＯ₂、ＭｇＯ、ＳｉＣ等が挙げられる。ガラスとしては、２５０℃以下で溶融・流動しないものが好ましく、低融点ガラスを含まない。
【００２２】
無機固体粒子の平均粒子径としては、３０〜２００μｍが好ましく、８０〜２００μｍがより好ましい。
【００２３】
本発明に用いられる無機ビヒクルとは、無機系の材料からなり、無機固体粒子を分散・固定させることができ、膜を形成し得るものである。無機ビヒクルは、高温下（１５０〜６００℃）で、減圧容器内または真空容器内において、減圧または真空に影響が少ない（蒸発しにくい）ものが好ましい。このような無機ビヒクルとしては、金属、ハンダ、低融点ガラス、無機系溶料等が挙げられる。金属としては、メッキ処理によって膜を形成し得るものが好ましく、銅、ニッケル等が挙げられる。ハンダとしては、融点が２５０〜５００℃のものが好ましい。低融点ガラスとしては、２５０〜５００℃で流動するガラスが好ましい。無機系溶料としては、Ａｌ−Ｏ−Ｐ系、Ｂ−Ｏ−Ｓｉ系等が挙げられる。
【００２４】
薄膜形成装置の内部部品に、無機固体粒子が分散した無機ビヒクルをコーティングするには、(1)無機固体粒子、無機ビヒクルおよび溶剤を混合したものを内部部品に塗布した後に、無機固体粒子が溶融しない程度の高温で焼結する方法、(2)メッキ液に無機固体粒子を添加し、攪拌しながら、この液中で内部部品をメッキ処理する方法等が挙げられる。
【００２５】
(1)の方法における溶剤としては、酢酸イソアミル、ジエチレングリコール、ブタノール等が挙げられる。溶剤の使用量は、無機固体粒子と無機ビヒクルとの合計量に対し、１５〜４０重量％であるのが好ましい。
【００２６】
コーティング厚さは、任意に選択できるが、５０〜３００μｍが好ましく、１００〜２００μｍがより好ましい。
【００２７】
形成されたコーティング膜においては、無機固体粒子は、膜の表面に現れることなく、無機ビヒクル中に存在し、無機ビヒクルによって完全に覆われているのが好ましい。コーティング膜における無機固体粒子の含有量は、１５〜７０重量％が好ましく、３０〜５０重量％がより好ましい。
【００２８】
以上のようにしてコーティングされた薄膜形成装置の内部部品の表面には、無機固体粒子が分散してなる無機ビヒクル薄膜層が形成される。その表面の表面粗さ（Ｒｚ）は、通常３０〜３００μｍであり、好ましくは５０〜１５０μｍであり、より好ましくは７５〜１００μｍである。
【００２９】
メッキ液としては、一般的に使用されているものが使用される。例えば、銅メッキ液やニッケルメッキ液等が挙げられる。
【００３０】
無機ビヒクルとして、ハンダ、無機系溶料を用いる場合には、ローラーコーティング法やスプレーコーティング法によりコーティングする。
【００３１】
【実施例】
以下に実施例を示し、本発明の特徴とするところをより一層明確にする。
【００３２】
実施例１
低融点ガラス（日本板ガラス社製、ＬＳ−０１００、転移点３１０℃、軟化点３７１℃）、アルミナ粒子（２０〜４１０μｍ、平均粒子径１１３μｍ）および溶剤（酢酸イソアミル）を１５：１５：１０の割合（重量比）で混合したものを、ステンレス板の表面に塗布した。これを４５０℃で６時間焼結したところ、ステンレス板上に、表面粗さＲａ１９〜２２μｍ、Ｒｚ９０〜１１０μｍの強固な付着力を有する膜が形成された。このテストピース上に、ＴｉＮをスパッタリング条件（アルゴン圧２×１０^-2トール、進行波４００Ｗ）にてスパッタリングし、表面に発生したパーティクルの状態を顕微鏡で観察した。その結果を表１に示す。
【００３３】
実施例２
低融点ガラス（日本板ガラス社製、ＬＳ−０１００、転移点３１０℃、軟化点３７１℃）、アルミナ粒子（２０〜４１０μｍ、平均粒子径１１３μｍ）および溶剤（酢酸イソアミル）を１５：１５：１０の割合（重量比）で混合したものを、Ｔｉ板の表面に塗布した。これを４５０℃で６時間焼結したところ、Ｔｉ板上に、表面粗さＲａ２０〜２２μｍ、Ｒｚ９５〜１２０μｍの強固な付着力を有する膜が形成された。このテストピース上に、ＴｉＮをスパッタリング条件（アルゴン圧２×１０^-2トール、進行波４００Ｗ）にてスパッタリングし、表面に発生したパーティクルの状態を顕微鏡で観察した。その結果を表１に示す。
【００３４】
実施例３
低融点ガラス（日本板ガラス社製、ＬＳ−０１００、転移点３１０℃、軟化点３７１℃）、Ａｌ粒子（４５〜１２５μｍ、平均粒子径７８μｍ）および溶剤（酢酸イソアミル）を１５：１３：１０の割合（重量比）で混合したものを、アルミニウム板の表面に塗布した。これを４５０℃で６時間焼結したところ、アルミニウム板上に、表面粗さＲａ１５〜２０μｍ、Ｒｚ８０〜９０μｍの強固な付着力を有する膜が形成された。このテストピース上にＩＴＯ（インジウム−錫酸化物）をスパッタリング条件（アルゴン圧２×１０^-2トール、進行波１５０Ｗ）にてスパッタリングし、表面に発生したパーティクルの状態を顕微鏡で観察した。その結果を表１に示す。
【００３５】
実施例４
市販のニッケルメッキ液（ＮｉＳＯ₄・７Ｈ₂Ｏ（２４０ｇ／ｌ）、ＮｉＣｌ₂・６Ｈ₂Ｏ（４５ｇ／ｌ）、Ｈ₃ＢＯ₃（３０ｇ／ｌ））３００ｍｌにＴｉＯ₂粒子（４５〜１２５μｍ、平均粒子径８９μｍ）を１５０ｇ添加し、この液を５００ｒｐｍで攪拌しながら、黄銅板上に１０Ａ／ｄｍ²の電流密度で電析させたところ、表面粗さＲａ１８〜２２μｍ、Ｒｚ６０〜７５μｍのＴｉＯ₂分散ニッケルメッキ物が得られた。このテストピース上にＴｉＮをスパッタリング条件（アルゴン圧２×１０^-2トール、進行波４００Ｗ）にてスパッタリングし、表面の状態を顕微鏡で観察した。その結果を表１に示す。
【００３６】
実施例５
Ｃｕ₂Ｐ₂Ｏ₇・３Ｈ₂Ｏ（８０ｇ／ｌ）、Ｋ₄Ｐ₂Ｏ₇（２７０ｇ／ｌ）、ＮＨ₄ＯＨ（３ｇ／ｌ）および水（６４７ｇ）からなる銅メッキ液１０００ｍｌに、Ａｌ₂Ｏ₃粒子（４５〜１２５μｍ、平均粒子径８５μｍ）を１５０ｇ添加し、この液を５００ｒｐｍで攪拌しながら、ＳＵＳ板上に７Ａ／ｄｍ²の電流密度で電析させたところ、表面粗さＲａ１５〜１８μｍ、Ｒｚ５５〜６５μｍのＡｌ₂Ｏ₃分散銅メッキ物が得られた。このテストピース上にＩＴＯをスパッタリング条件（アルゴン圧２×１０^-2トール、進行波１５０Ｗ）にてスパッタリングし、表面の状態を顕微鏡で観察した。その結果を表１に示す。
【００３７】
比較例１
未処理ＳＵＳ板（表面粗さＲａ０．２〜０．５μｍ、Ｒｚ１〜３μｍ）上にＩＴＯをスパッタリング条件（アルゴン圧２×１０^-2トール、進行波１５０Ｗ）にてスパッタリングし、表面の状態を顕微鏡で観察した。その結果を表１に示す。
【００３８】
比較例２
銅メッキ液中にＡｌ₂Ｏ₃粒子を添加しなかったこと以外は実施例５と同様にして銅メッキ物（表面粗さＲａ０．３〜０．７μｍ、Ｒｚ１〜３μｍ）を得た。このテストピース上にＩＴＯをスパッタリング条件（アルゴン圧２×１０^-2トール、進行波１５０Ｗ）にてスパッタリングし、表面の状態を顕微鏡で観察した。その結果を表１に示す。
【００３９】
比較例３
銅メッキ液中にＡｌ₂Ｏ₃粒子を添加しなかったこと以外は実施例５と同様にして銅メッキ物（表面粗さＲａ０．２〜０．５μｍ、Ｒｚ１〜３μｍ）を得た。このテストピース上にＴｉＮをスパッタリング条件（アルゴン圧２×１０^-2トール、進行波４００Ｗ）にてスパッタリングし、表面の状態を顕微鏡で観察した。その結果を表１に示す。
【００４０】
比較例４
ブラスト処理したＳＵＳ板（表面粗さＲａ６〜９μｍ、Ｒｚ３０〜４０μｍ）上にＩＴＯをスパッタリング条件（アルゴン圧２×１０^-2トール、進行波１５０Ｗ）にてスパッタリングし、表面の状態を顕微鏡で観察した。その結果を表１に示す。
【００４１】
比較例５
Ａｌ溶射処理したＳＵＳ板（表面粗さＲａ１５〜２３μｍ、Ｒｚ１１０〜１３０μｍ）上にＩＴＯをスパッタリング条件（アルゴン圧２×１０^-2トール、進行波１５０Ｗ）にてスパッタリングし、表面の状態を顕微鏡で観察した。その結果を表１に示す。
【００４２】
比較例６
Ａｌ溶射処理したＳＵＳ板（表面粗さＲａ２０〜３０μｍ、Ｒｚ１２０〜１５０μｍ）上にＴｉＮをスパッタリング条件（アルゴン圧２×１０^-2トール、進行波４００Ｗ）にてスパッタリングし、表面の状態を顕微鏡で観察した。その結果を表１に示す。
【００４３】
なお、表１における表面粗さは、スパッタリングする前の表面粗さである。スパッタリング後のデポジットコーティング厚さは、いずれも約２００μｍである。パーティクル発生量においては、粒径１０μｍ以上のパーティクルの発生量を示す。
【００４４】
【表１】

【００４５】
【発明の効果】
本発明によれば、薄膜形成装置内の機器の汚染およびパーティクルの発生が有効に抑制される。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a surface treatment technique inside a thin film forming apparatus by vapor phase growth. More specifically, the present invention relates to a special process applied to the chamber inner wall of the apparatus and the surface of the apparatus / components disposed in the chamber in order to suppress contamination of the apparatus in the thin film forming apparatus and generation of particles. An apparatus for forming a thin film by vapor phase growth is used in the manufacture of semiconductors, liquid crystals, magnetic recording media, other tools, and ornaments.
[0002]
[Prior art and problems to be solved by the invention]
It is well known that a film adhered to an internal part of a thin film forming apparatus by vapor deposition causes cracks, collapses, peeling, and the like, thereby generating particles. In order to prevent cracking, disintegration, peeling, and the like, and to suppress the generation of particles, blasting is generally performed, and thermal spraying is performed when a higher suppression effect is required.
[0003]
In the case of blasting, a surface roughness of about 20 to 50 μm is imparted with Rz, and in the case of thermal spraying, a surface roughness of about 50 to 200 μm is imparted with Rz.
[0004]
The reason why the blasting or spraying treatment is effective for suppressing the generation of particles inside the vacuum vessel is described in JP-A-58-202535, JP-A-60-120515, JP-A-1-316456, and JP-A-3-87357. The following is described in the issue.
(1) By roughening the surface, the surface area is increased, the anchor effect is increased, and the film is difficult to peel off.
(2) The internal stress is relaxed by roughening the surface. In other words, the film tends to deform due to internal stress, but when the surface is flat, it is fixed to the base and cracks to eliminate the stress. Deformation is likely to occur, and cracks are less likely to occur.
[0005]
Such blasting and thermal spraying are methods that are considered on the premise that the film is cracked or peeled off. Examining the surface of the internal parts of the device that was used when a large amount of particles were generated, it may have been damaged macroscopically. However, in reality, there are far more cases where the standard of the amount of generated particles is exceeded, even though there is no evidence of such cracking, collapse, or peeling.
[0006]
When this cause was investigated, it was found that one of the crystals collapsed (hereinafter referred to as “abnormal crystal”) in a very small portion (about 50 to 500 μm) in the film. Such an abnormal crystal seems to be caused by the following two points.
(1) The unevenness of the base itself is abnormally large compared to other parts.
(2) Some dust is attached to the surface or just before it can be broken from the ground.
[0007]
As for (1), it is very difficult to remove the case where large and small molten particles fly to form a film, particularly as in the thermal spraying process.
[0008]
As for (2), there are a large number of particles on the surface subjected to blasting or spraying, and it is almost impossible to remove them.
[0009]
As described above, blasting and thermal spraying are effective for suppressing a large amount of particles generated by film peeling, but low level particles caused by abnormal crystals (occurred while normal operation is continued). In addition to not being able to demonstrate the effect, it was also a cause of worsening.
[0010]
On the other hand, Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-232256 describes that a plating process is performed to impart surface roughness, and the surface roughness here is 5 to 10 μm in Rz. However, this surface roughness is considerably smaller than the surface roughness by blasting or thermal spraying that is usually applied, and this level of surface roughness is insufficient for countermeasures against particles adhering to the inside of vapor phase film formation. Obviously.
[0011]
In addition, the growth method of crystals attached to the silicon wafer surface grows almost vertically from the interface to the surface as it is, while the growth method of the crystals of the film attached on the blasted or sprayed material is random. Thus, there is a gap in the initial stage of film formation, or a small crystal grows with a large crystal swallowed. That is, a film that grows on a flat surface such as a silicon wafer grows while receiving pressure from surrounding crystals (accumulating internal stress), whereas it grows on a blasted or sprayed surface. It is considered that crystals are not easily affected by the surroundings and grow with a relatively low internal stress.
[0012]
This phenomenon is well known in the film growth process on a silicon wafer. That is, crystals begin to grow in an island-like structure and then grow into a film that is entirely covered. In addition, in the case of sputtering, the internal stress at this time once acts on the tensile stress side, and there is a theory that it changes to compressive stress from the time when the island-like structure changes to the continuous phase (for example, “Tatsuo Maya” Basics of creation "Nikkan Kogyo Shimbun). The present inventor deposited TiN on the sprayed film with a sputtering apparatus and examined the relationship between the film thickness and internal stress, and confirmed that the same tendency as that on the silicon wafer was exhibited.
[0013]
That is, the internal stress behavior in a silicon wafer once works to the tensile stress side, and changes to the compression side stress when reaching a film thickness of about 5 to 10 nm, and thereafter the compressive stress increases while the blast stress increases. In the case of the treated surface, it is inverted at 30000 to 40000 nm (30 to 40 μm). This is in good agreement with the fact that the surface roughness Rz of the silicon wafer is approximately 10 to 20 nm, whereas the Rz of the tested blasted surface was 46 μm. Although it is not clear on the surface of the silicon wafer, growth starts from a portion called a crystal site such as surface irregularities or crystal folds, and there is a portion where particles do not adhere at first. In the case of a blasted surface or a thermal sprayed surface, the particle does not adhere to the shadow part caused by the physical shape, or conversely, the part where the particle easily adheres electrostatically is a macro scale compared to the silicon wafer, As a whole, it is thought that they are growing in a uniform shape.
[0014]
Therefore, if we try to obtain a surface with less particle generation, we will eliminate irregular surface protrusions, electrostatically uncontrollable debris (contaminants) and semi-breaking conditions that cause abnormal crystals ( It is necessary to give the surface roughness by a (or less) method.
[0015]
The present invention solves such a problem.
[0016]
[Means for Solving the Problems]
As a result of intensive studies to solve the above problems, the present inventor has found that a film in which solid particles of a certain size that are electrostatically non-uniform are dispersed may be provided in advance. The invention has been completed.
[0017]
That is, this invention provides the surface treatment method inside a thin film formation apparatus as shown below, the internal components of a thin film formation apparatus, and a thin film formation apparatus.
Item 1. The inner part of the thin film forming apparatus by vapor phase growth is coated with an inorganic vehicle in which inorganic solid particles are dispersed, and the surface roughness (Rz) of the inner part surface of the thin film forming apparatus is set to 30 to 300 μm. Surface treatment method inside a thin film forming apparatus.
Item 2. Item 2. The method according to Item 1, wherein the inorganic vehicle is a metal, solder, low-melting glass or inorganic solvent.
Item 3. Item 3. The method according to Item 1 or 2, wherein the inorganic solid particles are metal particles, ceramic particles, or glass particles.
Item 4. An internal part of a thin film forming apparatus processed by the method according to Item 1.
Item 5. A thin film forming apparatus processed by the method according to Item 1.
[0018]
According to the present invention, the surface roughness is given to the internal parts of the thin film forming apparatus by coating, so that there is little dust (contaminant) on the surface, and the contamination of the equipment in the thin film forming apparatus and the generation of particles are effectively suppressed. Is done.
[0019]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
In the present invention, a thin film formation technique by vapor phase growth includes a thermal decomposition method, a hydrogen reduction method, a disproportionation reaction method, a transport reaction method, a chemical vapor deposition method (CVD) such as plasma CVD and low pressure CVD, It means a thin film formation technique by vapor phase epitaxy, such as epitaxy (VPE), vacuum deposition, sputtering, molecular beam epitaxy (MBE), ion beam, and discharge polymerization.
[0020]
An apparatus for forming a thin film by vapor deposition is an apparatus for carrying out these thin film forming techniques. The internal parts of the thin film forming apparatus by vapor deposition refer to the chamber inner wall of the apparatus and the equipment / parts disposed in the chamber. Examples of the equipment / parts disposed in the chamber include a shutter, a shield plate, a substrate holder, a deposition plate, a wafer presser, a bolt, and a nut.
[0021]
The inorganic solid particles used in the present invention are made of an inorganic material and can maintain its form without melting and flowing at 200 ° C. or lower. The inorganic solid particles are preferably those that do not affect the reduced pressure or vacuum (do not evaporate) in a vacuum container or vacuum container at a high temperature (up to 600 ° C.). Examples of such inorganic solid particles include metal particles, ceramic particles, and glass particles. Examples of the metal include Al, Cu, Ti, W, Mo, and Ag. Examples of the ceramic include Al ₂ O ₃ , TiO ₂ , SiO ₂ , MgO, and SiC. The glass preferably does not melt or flow at 250 ° C. or lower, and does not include low-melting glass.
[0022]
As an average particle diameter of an inorganic solid particle, 30-200 micrometers is preferable and 80-200 micrometers is more preferable.
[0023]
The inorganic vehicle used in the present invention is made of an inorganic material, can disperse and fix inorganic solid particles, and can form a film. The inorganic vehicle is preferably one that has little influence on reduced pressure or vacuum (not easily evaporated) in a vacuum container or vacuum container at a high temperature (150 to 600 ° C.). Examples of such inorganic vehicles include metals, solder, low-melting glass, and inorganic solvents. The metal is preferably one that can form a film by plating, and examples thereof include copper and nickel. The solder preferably has a melting point of 250 to 500 ° C. As the low melting point glass, glass that flows at 250 to 500 ° C. is preferable. Examples of the inorganic solvent include Al—O—P and B—O—Si.
[0024]
In order to coat the internal parts of the thin film forming equipment with an inorganic vehicle in which inorganic solid particles are dispersed, (1) a mixture of inorganic solid particles, inorganic vehicle and solvent is applied to the internal parts, and then the inorganic solid particles melt. And (2) a method of adding inorganic solid particles to the plating solution and plating the internal components in this solution while stirring.
[0025]
Examples of the solvent in the method (1) include isoamyl acetate, diethylene glycol, butanol and the like. It is preferable that the usage-amount of a solvent is 15 to 40 weight% with respect to the total amount of an inorganic solid particle and an inorganic vehicle.
[0026]
Although coating thickness can be selected arbitrarily, 50-300 micrometers is preferable and 100-200 micrometers is more preferable.
[0027]
In the formed coating film, the inorganic solid particles preferably exist in the inorganic vehicle without appearing on the surface of the film and are completely covered with the inorganic vehicle. The content of inorganic solid particles in the coating film is preferably 15 to 70% by weight, and more preferably 30 to 50% by weight.
[0028]
An inorganic vehicle thin film layer in which inorganic solid particles are dispersed is formed on the surface of the internal part of the thin film forming apparatus coated as described above. The surface roughness (Rz) of the surface is usually 30 to 300 μm, preferably 50 to 150 μm, more preferably 75 to 100 μm.
[0029]
As the plating solution, a commonly used one is used. For example, a copper plating solution or a nickel plating solution may be used.
[0030]
When solder or an inorganic solvent is used as the inorganic vehicle, the coating is performed by a roller coating method or a spray coating method.
[0031]
【Example】
Examples are shown below to further clarify the features of the present invention.
[0032]
Example 1
Low melting point glass (manufactured by Nippon Sheet Glass Co., Ltd., LS-0100, transition point 310 ° C., softening point 371 ° C.), alumina particles (20-410 μm, average particle size 113 μm) and solvent (isoamyl acetate) in a ratio of 15:15:10 What was mixed by (weight ratio) was apply | coated to the surface of the stainless steel plate. When this was sintered at 450 ° C. for 6 hours, a film having a strong adhesive force with surface roughness Ra of 19 to 22 μm and Rz of 90 to 110 μm was formed on the stainless steel plate. On this test piece, TiN was sputtered under sputtering conditions (argon pressure 2 × 10 ⁻² Torr, traveling wave 400 W), and the state of particles generated on the surface was observed with a microscope. The results are shown in Table 1.
[0033]
Example 2
Low melting point glass (manufactured by Nippon Sheet Glass Co., Ltd., LS-0100, transition point 310 ° C., softening point 371 ° C.), alumina particles (20-410 μm, average particle size 113 μm) and solvent (isoamyl acetate) in a ratio of 15:15:10 What was mixed by (weight ratio) was apply | coated to the surface of Ti board. When this was sintered at 450 ° C. for 6 hours, a film having a strong adhesive force with surface roughness Ra of 20 to 22 μm and Rz of 95 to 120 μm was formed on the Ti plate. On this test piece, TiN was sputtered under sputtering conditions (argon pressure 2 × 10 ⁻² Torr, traveling wave 400 W), and the state of particles generated on the surface was observed with a microscope. The results are shown in Table 1.
[0034]
Example 3
Low-melting glass (manufactured by Nippon Sheet Glass Co., Ltd., LS-0100, transition point 310 ° C., softening point 371 ° C.), Al particles (45 to 125 μm, average particle diameter 78 μm) and solvent (isoamyl acetate) in a ratio of 15:13:10 What was mixed by (weight ratio) was apply | coated to the surface of the aluminum plate. When this was sintered at 450 ° C. for 6 hours, a film having a strong adhesive force with a surface roughness Ra of 15 to 20 μm and an Rz of 80 to 90 μm was formed on the aluminum plate. On this test piece, ITO (indium-tin oxide) was sputtered under sputtering conditions (argon pressure 2 × 10 ⁻² Torr, traveling wave 150 W), and the state of particles generated on the surface was observed with a microscope. The results are shown in Table 1.
[0035]
Example 4
300 ml of commercially available nickel plating solution (NiSO ₄ .7H ₂ O (240 g / l), NiCl ₂ .6H ₂ O (45 g / l), H ₃ BO ₃ (30 g / l)) in TiO ₂ particles (45 to 125 μm, 150 g of an average particle size of 89 μm) was added, and this solution was electrodeposited on a brass plate at a current density of 10 A / dm ² while stirring at 500 rpm. As a result, TiO ₂ having a surface roughness Ra of 18 to 22 μm and an Rz of 60 to 75 μm was obtained. A dispersed nickel plating product was obtained. On this test piece, TiN was sputtered under sputtering conditions (argon pressure 2 × 10 ⁻² Torr, traveling wave 400 W), and the surface state was observed with a microscope. The results are shown in Table 1.
[0036]
Example 5
To 1000 ml of copper plating solution consisting of Cu ₂ P ₂ O ₇ .3H ₂ O (80 g / l), K ₄ P ₂ O ₇ (270 g / l), NH ₄ OH (3 g / l) and water (647 g), Al 150 g of ₂ O ₃ particles (45 to 125 μm, average particle size 85 μm) were added, and this solution was electrodeposited on a SUS plate at a current density of 7 A / dm ² while stirring at 500 rpm. An Al ₂ O ₃ -dispersed copper plating product of ˜18 μm and Rz of 55 to 65 μm was obtained. ITO was sputtered on this test piece under sputtering conditions (argon pressure 2 × 10 ⁻² Torr, traveling wave 150 W), and the surface state was observed with a microscope. The results are shown in Table 1.
[0037]
Comparative Example 1
ITO is sputtered on an untreated SUS plate (surface roughness Ra 0.2 to 0.5 μm, Rz 1 to 3 μm) under sputtering conditions (argon pressure 2 × 10 ⁻² Torr, traveling wave 150 W), and the surface state is observed with a microscope. Observed at. The results are shown in Table 1.
[0038]
Comparative Example 2
A copper plating product (surface roughness Ra 0.3 to 0.7 μm, Rz 1 to 3 μm) was obtained in the same manner as in Example 5 except that the Al ₂ O ₃ particles were not added to the copper plating solution. ITO was sputtered on this test piece under sputtering conditions (argon pressure 2 × 10 ⁻² Torr, traveling wave 150 W), and the surface state was observed with a microscope. The results are shown in Table 1.
[0039]
Comparative Example 3
A copper plating product (surface roughness Ra 0.2 to 0.5 μm, Rz 1 to 3 μm) was obtained in the same manner as in Example 5 except that Al ₂ O ₃ particles were not added to the copper plating solution. On this test piece, TiN was sputtered under sputtering conditions (argon pressure 2 × 10 ⁻² Torr, traveling wave 400 W), and the surface condition was observed with a microscope. The results are shown in Table 1.
[0040]
Comparative Example 4
ITO was sputtered on a blasted SUS plate (surface roughness Ra 6-9 μm, Rz 30-40 μm) under sputtering conditions (argon pressure 2 × 10 ⁻² Torr, traveling wave 150 W), and the surface condition was observed with a microscope. . The results are shown in Table 1.
[0041]
Comparative Example 5
ITO was sputtered on an Al sprayed SUS plate (surface roughness Ra 15-23 μm, Rz 110-130 μm) under sputtering conditions (argon pressure 2 × 10 ⁻² Torr, traveling wave 150 W), and the surface condition was observed with a microscope. did. The results are shown in Table 1.
[0042]
Comparative Example 6
Sputtering conditions of TiN are sputtered on an Al sprayed SUS plate (surface roughness Ra 20-30 μm, Rz 120-150 μm) under argon conditions (argon pressure 2 × 10 ⁻² Torr, traveling wave 400 W), and the surface state is observed with a microscope. did. The results are shown in Table 1.
[0043]
In addition, the surface roughness in Table 1 is the surface roughness before sputtering. The deposit coating thickness after sputtering is about 200 μm. In the particle generation amount, the generation amount of particles having a particle diameter of 10 μm or more is shown.
[0044]
[Table 1]

[0045]
【The invention's effect】
According to the present invention, contamination of equipment in the thin film forming apparatus and generation of particles are effectively suppressed.

Claims

An inner part of an apparatus for forming a thin film by vapor phase growth is coated with an inorganic vehicle in which inorganic solid particles having an average particle size of 30 to 200 μm are dispersed. The content of the inorganic solid particles is 15 to 70% by weight and the thickness is 50 A surface treatment method inside a thin film forming apparatus, wherein a coating film of ˜300 μm is formed, and the surface roughness (Rz) of the surface of an internal component of the thin film forming apparatus is set to 30 to 300 μm.

The method according to claim 1, wherein the inorganic vehicle is a metal, solder, low-melting glass or an inorganic solvent.

The method according to claim 1 or 2, wherein the inorganic solid particles are metal particles, ceramic particles or glass particles.

An internal part of a thin film forming apparatus processed by the method according to claim 1.

A thin film forming apparatus processed by the method according to claim 1.