JP4644343B2 - 真空処理室用表面構造 - Google Patents

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、スパッタリングやＣＶＤ等の真空処理を行う真空処理装置内に置かれる真空用部品の表面や真空容器の表面の構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、スパッタリング装置等の半導体成膜装置や記録用磁性膜作製装置では、成膜中に発生するパーティクルをできるだけ減らすことの要望がある。こうしたパーティクルは、成膜室内で成膜すべき基板以外の真空部品の表面や真空容器の内壁に厚く堆積した膜が、その膜内部の応力により一部がはじけたり、膜自身が剥がれ落ちることが原因で発生する。このパーティクルの発生を防止するため、真空部品の表面や真空容器の内壁面に凹凸を設けたり、堆積した膜が剥がれ難くなるような下地膜や中間膜を形成することが試みられている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来のパーティクル低減のために真空部品や真空容器に形成される下地膜には、溶射法により形成された、アルミニウム、チタン、モリブデン、ニッケル、ステンレススチールや銅などの純金属や合金の被膜が用いられている。また、この溶射法には純金属や合金のワイヤ状又はロッド状の蒸発材を使用できる、フレーム溶射法またはアーク溶射法が使用され、いずれの溶射法でも大気中で溶射を行って下地膜を形成している。このような環境では、ワイヤ等から蒸発した金属自体の熱のために周囲に存在する酸素と容易に結合し、目的の表面に下地膜として形成されるときには酸化または窒化され、一般的に硬度の高い酸化膜や窒化膜が形成されてしまう。
【０００４】
こうした硬度の高い溶射膜は、その内部応力のために微小なクラックが生じ、このクラックには大気中の水分が大量に浸入するので、この溶射膜を持つ真空部品や真空容器を設けた環境を真空排気するときにクラックに浸入した大量の水分を脱離させるために排気時間が長引いてしまう欠点があった。
【０００５】
本発明は、こうしたクラックを生じない溶射膜からなる真空処理室用の表面構造を提供することを目的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明では、真空処理室の真空中へ露出されるガラス、セラミックス、金属の何れかからなる部材の表面に、該ガラス、セラミックス、金属の何れかからなる部材を溶射容器内に形成された大気圧より高めのＡｒガス雰囲気中に位置させて吹き付けガスにＡｒガスを用いた金属のアーク溶射膜を設けることにより、上記の目的を達成するようにした。該不活性ガスをアルゴンガスとすることが、取り扱いやコストの点から必要で、該ガラス、セラミックス、金属の何れかからなる部材には真空容器などの真空装置用部品が適用される。
【０００７】
【発明の実施の形態】
図面に基づき本発明の実施の形態を説明すると、図１は本発明の真空処理室用表面構造を得る装置の説明図を示し、同図において、符号１は排気ポンプ２により真空に排気され不活性ガス導入管３からアルゴンなどの不活性ガスが導入されるステンレス製の溶射容器を示す。該溶射容器１の内部には、真空部品や真空容器などのガラスやセラミックス或いは金属等からなる部材４と溶射用のアークガン５が用意され、該部材４の表面に該アークガン５から吹き付けによりアーク溶射膜が形成される。
【０００８】
該溶射容器１の側面には該アークガン５を人手により操作するためのゴム手袋６が取り付けられ、該ゴム手袋６の大気側にバルブ７を介して真空ポンプに接続された真空配管８を開口した。該アークガン５には真空シール９を介してワイヤ状の純金属或いは合金の蒸発材１０、１０を外部から引き込み、アーク電源１１からアーク電力を供給し、不活性ガス源に連なるガス管１２から吹き付けガスが供給される。１３は該部材４を載せて旋回する作業台である。
【０００９】
該溶射容器１は、例えば内径１．５ｍ、奥行き１．５ｍの大きさを有し、その内部を例えば１０Ｐａに排気したのち、不活性ガス導入管３からアルゴンを大気圧よりやや高めの１．１×１０5Ｐａの圧力にまで充満させ、その排気の際、ゴム手袋６の大気側も同時に真空配管８により排気して大気圧によりゴム手袋６の破損を防止し、次いで溶射容器１内にアルゴンが充満したのちに該真空配管８を閉じると、ゴム手袋６は外側へ膨らんで人手でアークガン５が掴みやすくなる。そしてアークガン５を操作し、アルゴンガス雰囲気中で該部材４にアーク溶射を施す。通常のアーク溶射では吹き付け用のガスとして圧縮空気を用いているが、本発明の場合は０．５〜７．０ｋｇ／ｍｍ2のアルゴンガスを吹き付けガスとして使用し、雰囲気も吹き付けも不活性ガスを使用する。このアーク溶射により該部材４の表面に金属の溶射膜が形成されるが、この金属溶射膜は不活性ガス中で不活性ガスの吹き付けガスで形成されたものであるため、酸素や窒素の含有率が低く、金属光沢をもった純金属に近い被膜であり、表面にはクラックもなく、大気中の水分が浸透しないので真空容器や真空部品の表面構造として適している。
【００１０】
半導体スパッタ装置のグランドシールドや真空容器の内壁となるガラス、セラミックス、金属等の部材４にチタンのアーク溶射膜を設け、磁性膜スパッタ装置のカバーリングや磁性膜スパッタ用インライン装置におけるハードディスクホルダーとなるガラス、セラミックス、金属等の部材４に、アルミニウムのアーク溶射膜を設けることもできる。
【００１１】
純チタン製の真空部品からなる金属部材に、従来の大気中で圧縮空気によるアルミニウム溶射により形成した溶射膜の表面構造（試料Ａ）と、本発明の不活性ガス中で不活性ガスを吹き付けガスとしてアルミニウムをアーク溶射して形成した溶射膜の表面構造（試料Ｂ）とを作製し、両表面構造を有する金属部材を同じ真空容器に入れて加熱排気したときの、圧力の変化と、そこから放出されるガス放出速度の変化と、を比較したところ、図２の如くになった。これの全ガス放出量は、ガス放出速度を時間で積分したものであり、これは従来の表面構造では５．０Ｐａ・ｍ3／ｍ2であるのに対し、本発明の表面構造では２．１Ｐａ・ｍ3／ｍ2と半分以下の値となった。従って、排気時間を半分以下とすることができる。図３に排気曲線を示した。本発明の表面構造では排気時間が短くなっている。
【００１２】
【発明の効果】
以上のように本発明によるときは、真空処理室の真空中へ露出されるガラス、セラミックス、金属等の部材の表面を不活性ガス雰囲気中に置き、不活性ガスの吹き付けガスを用いて金属のアーク溶射膜を設けたので、クラックのない溶射膜が得られて放出ガスが少なく排気時間の短い真空処理室に適した表面構造が得られ、その製作も容易で安価に得られる等の効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態を示す説明図
【図２】本発明の表面構造と従来のものとのガス放出速度の変化を示す線図
【図３】本発明の表面構造と従来のものとの圧力の変化を示す線図
【符号の説明】
１ 溶射容器、４ 金属等の部材、

Claims (5)

  1. 真空処理室の真空中へ露出されるガラス、セラミックス、金属の何れかからなる部材の表面に、該ガラス、セラミックス、金属の何れかからなる部材を不活性ガス雰囲気中に位置させて吹き付けガスに不活性ガスを用いた金属のアーク溶射膜を設けた真空処理室用表面構造であって、前記不活性雰囲気は真空排気された溶射容器内に大気圧より高めにＡｒガスを導入して形成されたＡｒガス雰囲気であり、前記吹き付けガスにＡｒガスを用いたものであることを特徴とする真空処理室用表面構造。
  2. 前記アーク溶射膜はＡｌ溶射膜であって、その全ガス放出量は２．１Ｐａ・ｍ３／ｍ２であることを特徴とする請求項１記載の真空処理室用表面構造。
  3. 前記部材は金属からなることを特徴とする請求項２記載の真空処理室用表面構造。
  4. 前記部材は真空装置用部品であることを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の真空処理室用表面構造。
  5. 真空処理室の真空中へ露出されるガラス、セラミックス、金属の何れかからなる部材を不活性ガス雰囲気中に位置させ、吹き付けガスに不活性ガスを用いて金属のアーク溶射膜を該ガラス、セラミックス、金属の何れかからなる部材の表面に形成する真空処理室用表面処理方法であって、前記不活性雰囲気は真空排気された溶射容器内に大気圧より高めにＡｒガスを導入して形成し、前記吹き付けガスにＡｒガスを用いたことを特徴とする真空処理室用表面処理方法。
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