JPH09272965A

JPH09272965A - 真空成膜装置用部品とそれを用いた真空成膜装置、およびターゲット、バッキングプレート

Info

Publication number: JPH09272965A
Application number: JP8086487A
Authority: JP
Inventors: Michio Sato; 道雄佐藤; Yasuo Kosaka; 泰郎高阪
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1996-04-09
Filing date: 1996-04-09
Publication date: 1997-10-21

Abstract

(57)【要約】【課題】成膜工程中に真空成膜装置用部品、ターゲッ
トおよびバッキングプレートに付着する成膜材料の剥離
を安定かつ有効に防止する。配線膜等の不良発生原因と
なるパーティクルの混入を防止する。【解決手段】部品本体２と、部品本体２の表面に形成
され、ガス残存量が10Torr・cc/g以下である溶射膜３と
を具備する真空成膜装置用部品１である。真空成膜装置
は、真空容器内に配置される基板ホルダ等の被成膜試料
保持部と、被成膜試料保持部と対向して配置されるター
ゲット等の成膜源と、成膜源を保持するターゲット外周
押えやセンタキャップ等の成膜源保持部と、防着部品と
を具備する。これらのうち、被成膜試料保持部、成膜源
保持部および防着部品から選ばれる少なくとも 1つを、
上述した真空成膜装置用部品、ターゲットおよびバッキ
ングプレートで構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、スパッタリング装
置やＣＶＤ装置等の真空成膜装置に用いられる真空成膜
装置用部品、それを用いた真空成膜装置、ターゲットお
よびバッキングプレートに関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体部品や液晶部品等においては、ス
パッタリング法やＣＶＤ法等の成膜方法を利用して各種
の配線膜や電極を形成している。具体的には、半導体基
板やガラス基板等の被成膜基板上に、スパッタリング法
やＣＶＤ法等を適用してＡｌ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ｗ、Ｍｏ−
Ｗ合金等の導電性金属やＭｏＳｉ₂、ＷＳｉ₂等の導電
性金属化合物の薄膜を形成し、配線膜や電極等として利
用している。

【０００３】ところで、上記した配線膜等の形成に使用
されるスパッタリング装置やＣＶＤ装置等の真空成膜装
置では、Ｓｉ基板やガラス基板上への成膜工程中に、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
積することが避けられない。このような部品上に付着、
堆積した成膜材料は、成膜工程中に部品から剥離するこ
とにって、ダストの発生原因となっている。このような
ダストが成膜基板上の膜中に混入すると、配線形成後に
ショートやオープン等の配線不良を引き起こし、製品歩
留りの低下を招くことになる。

【０００４】このようなことから、従来の真空成膜装置
においては、例えば表面が凹凸形態のＣｕシート等を部
品表面に貼付け、付着物の密着力を向上させることによ
り付着した成膜材料の剥離を防止する等のダスト防止対
策が採られている。また、特開昭 63-238263号公報に
は、成膜装置の構成部品の全部または一部を成膜材料と
同一材料で形成し、部品と成膜材料との熱膨張差に基く
剥れを防止することが提案されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来のダスト
防止対策のうち、Ｃｕシート等を貼り付ける方法は、部
品の形状変化の大きな部分や複雑に変化しているような
箇所には連続的に貼付けることが不可能であるため、Ｃ
ｕシートを切断して不連続にスポット溶接等で部品に貼
り付けている。このため、Ｃｕシートが無い部分が存在
したり、また平滑な切断面が露出し、このような部分に
成膜材料が付着すると容易に剥れが発生するため、ダス
トを十分に防止することはできない。

【０００６】さらに、スパッタリング装置において、成
膜材料となるターゲットの周辺部品にＣｕシートを適用
した場合、プラズマの影響によりＣｕシートが同時にス
パッタされて膜中に不純物として取り込まれるおそれが
あることから、成膜源となるターゲットの周辺には使用
することができず、従って成膜材料が付着する全ての部
品にＣｕシートを適用することはできないという欠点が
ある。

【０００７】一方、成膜装置構成部品の全部または一部
を成膜材料と同一材料で形成する場合、部品全部を成膜
材料で形成すると、部品強度等の特性低下を招いたり、
また部品コストが増大する等の問題がある。また、部品
表面に成膜材料の膜を形成する場合、その成膜方法によ
っては膜自体が剥れる等の問題がある。

【０００８】特に、最近の半導体素子においては、 16
M、 64M、256Mというような高集積度を達成するため
に、配線幅を 0.5μm 、さらには 0.3μm というよう
に、極めて狭小化することが求められている。このよう
に狭小化された配線においては、例えば直径 0.3μm 程
度の極微小粒子（微小パーティクル）が混入しても配線
不良を引起こすことになる。また、配線幅の狭小化は当
然ながら配線密度の高密度化のためであり、このような
高密度配線を有する半導体素子等の製造歩留りを高める
ためには、パーティクルの発生量自体も大幅に低減する
必要がある。

【０００９】このような極めて過酷な条件に対して、上
述したような従来のダスト防止対策（パーティクル防止
対策）では、上記した基本的な問題を除いたとしても十
分に対応することはできず、高集積化された半導体素子
等の製造歩留りは極めて低いのが現状である。

【００１０】また、特開昭61-87861号公報には、部品か
らのガス放出量を低減するために、部品表面にＡｌ等の
溶射膜を形成することが記載されている。このＡｌ等の
溶射膜は、パーティクルの発生防止等を目的としていな
いだけでなく、単なる溶射膜をパーティクルの発生防止
対策として利用したとしても十分な効果は得られず、さ
らに単なる溶射膜は短期間で剥離しやすいという欠点を
有している。

【００１１】さらに、上記のような問題は成膜装置構成
部品に限らず、例えばスパッタリング法等の成膜源であ
るターゲット、あるいはこのターゲットを冷却保持する
ためのバッキングプレートにおいても上記成膜装置構成
部品と同様の問題が発生している。

【００１２】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、成膜工程中に付着する成膜材料の剥
離を安定かつ有効に防止することを可能にした真空成膜
装置用部品、ターゲットおよびバッキングプレート、さ
らには配線膜等の不良発生原因となるダストやパーティ
クルの混入を防止し、高集積化された半導体素子用の配
線膜形成等への対応を図った真空成膜装置、ターゲット
およびバッキングプレートを提供することを目的として
いる。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、真空成膜
装置の構成部品、ターゲットおよびバッキングプレート
からの付着物の剥離による微小パーティクルの発生を極
力抑制するために種々検討した結果、付着物の内部応力
を吸収して応力を低減することが付着物の剥離抑制に効
果を示し、また溶射法で形成した被膜が良好な応力低減
効果を有することを見出した。

【００１４】しかし、溶射は通常大気中で行われるた
め、溶射膜中にはガス、水分等が含まれ、さらに溶射膜
の表面には酸化膜等が生成している。このような溶射膜
を有する部品等を真空成膜装置内に組込んで使用する
と、部品からガス成分が放出されて真空度が上らないだ
けでなく、ガス成分の放出や表面酸化膜等に起因して付
着物の剥離が起こり、新たにパーティクルの発生を誘発
することになる。また、腐食性雰囲気中で部品を使用し
た場合、溶射膜自体が腐食してパーティクルの発生を引
き起こす。このような点を改善するためには、溶射法に
より被膜を形成した後に、真空中または水素雰囲気中で
加熱処理して脱ガスを実施することが効果的であること
を見出した。

【００１５】本発明は上述したような知見に基いて成さ
れたものであって、本発明の真空成膜装置用部品は、請
求項１に記載したように、真空成膜装置の構成部品であ
って、部品本体と、前記部品本体の表面に形成され、ガ
ス残存量が10Torr・cc/g以下である溶射膜とを具備する
ことを特徴としている。また、特に請求項３に記載した
ように、前記溶射膜は表面粗さが平均粗さで 5〜50μm
の範囲であると共に、厚さが50〜 500μm の範囲である
ことを特徴としている。

【００１６】また、本発明の真空成膜装置は、請求項６
に記載したように、真空容器と、前記真空容器内に配置
される被成膜試料保持部と、前記真空容器内に前記被成
膜試料保持部と対向して配置される成膜源と、前記成膜
源を保持する成膜源保持部と、前記被成膜試料保持部ま
たは成膜源保持部の周囲に配置された防着部品とを具備
する真空成膜装置において、前記被成膜試料保持部、前
記成膜源保持部および前記防着部品から選ばれる少なく
とも 1つが、上述した本発明の真空成膜装置用部品から
なることを特徴としている。

【００１７】さらに、本発明のターゲットは、請求項８
に記載したように、ターゲット本体と、前記ターゲット
本体の非エロージョン領域に形成され、ガス残存量が10
Torr・cc/g以下である溶射膜とを具備することを特徴と
している。また、本発明のバッキングプレートは、請求
項９に記載したように、ターゲットを保持するためのバ
ッキングプレート本体と、前記バッキングプレート本体
の表面に形成され、ガス残存量が10Torr・cc/g以下であ
る溶射膜とを具備することを特徴としている。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
説明する。

【００１９】図１は、本発明の真空成膜装置用部品の一
実施形態の要部構成を示す断面図である。同図に示す真
空成膜装置用部品１は、部品本体（基材）２の表面に溶
射膜３が設けられている。なお、部品本体２の構成材料
は特に限定されるものではないか、例えば装置部品の構
成材料として一般的なステンレス材等を用いることがで
きる。また、部品本体２の溶射膜形成面２ａは、アンカ
ー効果が得られるように、予めブラスト処理等であらし
ておくことが好ましい。

【００２０】上記した溶射膜３は、プラズマ溶射法、ガ
ス溶射法、アーク溶射法等の各種溶射法を適用して形成
することができ、部品本体２の構成材料や形状、あるい
は溶射材料（被膜材料）等に応じて適宜選択して使用す
る。溶射膜３は部品本体２に対する密着力に優れるもの
であるが、成膜工程中の温度上昇に基く部品本体２と溶
射膜３との界面からの剥離等を防止する上で、部品本体
２との熱膨張率の差が10×10^-6/K以下の金属材料で溶射
膜３を形成することが好ましい。

【００２１】また、溶射膜３上に付着する成膜材料（付
着物）の熱膨張差による剥離を防止する上で、溶射膜３
の形成材料は成膜材料との熱膨張率の差も10×10^-6/K以
下であることが好ましい。成膜材料との関係のみを考え
た場合には、溶射膜３は成膜材料と同一材料、また成膜
する膜が合金膜や化合物膜等の場合には、成膜材料（成
膜源）を構成する少なくとも 1種の金属材料で形成する
ことが望ましい。このような条件を満足させることによ
って、溶射膜３上に付着した成膜材料の熱膨張差に基く
剥離を防止することができる。

【００２２】このような溶射膜３は、成膜工程中に付
着、堆積した成膜材料（付着物）の剥離防止膜として機
能する。ここで、真空成膜装置用部品１の表面には、成
膜工程中に成膜材料が付着して堆積するが、部品表面が
ある程度の凹凸状態であるならば、この付着物の厚さが
20〜60μm 程度までは剥離を生じない。しかし、これ以
上になると付着物は容易に剥離する傾向が認められる。
これは付着物に内部応力が作用し、厚さが増加するに伴
って内部応力が大きくなり、この内部応力の増加に基い
て付着物の剥離が発生する。従って、付着物の剥離を防
止するためには、付着物の内部応力を吸収して応力を低
減する必要がある。上記した溶射膜３は、気孔を多数含
む内部構造等により付着物の内部応力を吸収する作用を
有し、良好な付着物の応力低減効果を発揮するものであ
る。

【００２３】ただし、単に溶射形成した膜はガス、水分
等を含み、さらに膜表面には酸化膜等が生成している。
これらはパーティクルの発生原因、膜寿命の低下要因、
真空度の低下要因等となるため、溶射で被膜を形成した
後に、真空中や水素雰囲気中で加熱処理を行う等によっ
て脱ガス処理を施し、大気中溶射で被膜中に混入したガ
スや水分等を除去することが好ましい。

【００２４】すなわち、上述した溶射膜３は溶射形成後
に脱ガス処理等を施すことにより、ガス残存量が10Torr
・cc/g以下とされている。溶射膜３中のガス残存量が10
Torr・cc/gを超えると、ガス成分の放出や溶射膜の腐食
等に起因して付着物の剥離が起ったり、さらには溶射膜
自体の剥離等が生じる。言い換えると、ガス残存量が10
Torr・cc/g以下の溶射膜３によれば、ガス成分の放出や
腐食等が防止でき、その上で上述した応力低減効果が十
分に発揮されるため、付着物の剥離を安定かつ有効に防
止することができる。溶射膜３のガス残存量はより良好
な効果を得る上で 5Torr・cc/g以下とすることが望まし
い。

【００２５】ここで、図２はステンレス材(SUS 304) の
表面にＷ溶射膜を大気中溶射で形成した後、水素中、 1
223K×1hの条件で脱ガス処理を行った溶射脱ガス部品の
加熱処理に伴うガス放出量を、脱ガス処理を行っていな
い溶射部品と共に測定した結果である。なお、ガス放出
試験は特定の真空中で常温から773Kまで 1時間で加熱
後、 1時間保持する間の放出されるガス量を加熱および
保持時の真空度の低下から測定した値を確認することに
より実施した。図２から明らかなように、脱ガス処理を
行った溶射脱ガス部品はガス放出量が大幅に低減してい
ることが分かる。なお、ここで言うガス残存量とは、特
定の真空中で常温から773Kまで 1時間で加熱後、 1時間
保持して放出される総ガス量を加熱後の真空度の低下か
ら測定した値を指すものとする。また、溶射膜３のガス
残存量は、例えば減圧溶射等を適用することによって、
脱ガス処理を行うことなく低減することも可能である
が、加熱処理等による脱ガス処理は表面酸化被膜の除去
効果等をも有するため、溶射形成後に実施することが望
ましい。

【００２６】上述した脱ガス処理としての加熱処理は、
溶射膜３としてＷやΜｏ等の高融点金属を用いる場合に
は、溶射後に溶射膜表面が酸化被膜で覆われているた
め、水素中等の還元雰囲気中で行うことが好ましく、こ
れにより表面酸化被膜を除去することができる。表面酸
化被膜が残存していると、付着物が剥離し易くなるため
に完全に除去することが望ましい。従って、例えば水素
還元処理は真空排気後に水素気流中で実施することが好
ましい。また処理温度は、部品本体２の構成材料がステ
ンレスの場合には1073〜 1373K程度とすることが好まし
い。処理温度が1073K未満では例えば水素還元効果が十
分に得られないおそれがあり、一方1373K を超えると部
品本体２が熱変形等を起こすおそれがある。

【００２７】また、溶射膜３をＴｉやＡｌ等の水素脆化
し易い材料で形成する場合には、真空中で加熱処理を行
うことが好ましく、その際の処理温度は 573〜773K程度
とすることが好ましい。この際の処理温度が573K未満で
あると十分なガス放出効果が得られないおそれがあり、
一方773Kを超えると溶射膜３が軟化して剥離し易くなる
おそれがある。

【００２８】溶射膜３は、その形成過程に基いて複雑な
表面形態を有することから、付着物に対して良好な密着
性を示す。特に、溶射膜３の表面粗さが平均粗さＲ_aで
5〜50μm の範囲である場合に優れた付着物の剥離防止
効果が得られる。すなわち、溶射膜３の表面平均粗さＲ
_aが 5μm 未満であると、付着物が容易に剥離するおそ
れが大きく、一方50μm を超えると溶射膜３表面の凹凸
が大きくなり過ぎて、付着物が溶射膜３全体に付着せず
に空孔が残るため、そこを起点として付着物の剥離が起
るおそれがある。溶射膜３の表面粗さは平均粗さで10〜
15μm の範囲とすることがさらに好ましい。

【００２９】また、溶射膜３による付着物の剥離防止効
果を得る上で、上述した表面粗さと共に溶射膜３の膜厚
を適度に調整することが重要であり、このような点から
溶射膜３の膜厚は50〜 500μm の範囲とすることが好ま
しい。すなわち、溶射膜３は前述したように付着物の内
部応力を低減する効果を有しているが、この応力低減効
果は厚さによりその程度が異なり、溶射膜３の厚さが50
μm 未満であると上記応力低減効果が低下して付着物が
剥れ易くなる。一方、 500μm を超えると溶射膜３自体
に大きな内部応力が発生し、これに付着物の内部応力が
加わって剥離が発生し易くなる。溶射膜３の膜厚は、上
記した効果がより良好に得られる 100〜300μm の範囲
とすることがさらに好ましい。

【００３０】溶射膜３は単一材料による被膜に限らず、
例えば異なる材料からなる 2層以上の被膜で溶射膜３を
構成してもよい。 2層以上の溶射膜３の具体的な構成と
しては、例えば部品形状が大きく変化する屈曲部や湾曲
部等の溶射膜３が剥れやすい部位に、予め部品本体２に
対して密着性の高い第１の溶射膜を形成し、その上に付
着物に対する密着性の高い第２の溶射膜を形成するよう
な構成、あるいは表面側に耐食性に優れた溶射膜を形成
する構成等が挙げられる。さらに、部品本体２と成膜材
料との熱膨張差が極端に異なる場合、これらの熱膨張差
を緩和するように、熱膨張率が異なる 2層以上の溶射膜
を順に形成してもよい。 2層以上の溶射膜３を適用する
場合、それらの間の熱膨張差は溶射膜３と部品本体２や
成膜材料との熱膨張差と同様に10×10^-6/K以下とするこ
とが好ましい。

【００３１】上述したような本発明の真空成膜装置用部
品は、スパッタリング装置やＣＶＤ装置等の真空成膜装
置の構成部品として用いられるものであり、成膜工程中
に成膜材料が付着する部品であれば、種々の部品に対し
て適用可能である。具体的な構成については、以下の真
空成膜装置の実施形態で説明する。

【００３２】また、上記の発明の実施形態の説明におい
ては、真空成膜装置用部品について説明したが、上記内
容はターゲット本体とこのターゲット本体の非エロージ
ョン領域に形成されたガス残存量が10Torr・cc/g以下で
ある溶射膜とを具備するターゲット、あるいはターゲッ
トを保持するためのバッキングプレート本体とこのバッ
キングプレート本体の表面に形成されたガス残存量が10
Torr・cc/g以下である溶射膜とを具備するバッキングプ
レートにおいても同様に適用できる。すなわち、上記し
た真空成膜装置用部品で説明した、溶射膜のガス残存
量、熱膨張率、脱ガス処理の条件、表面粗さ、膜厚およ
び 2層以上の構成は、ターゲット本体の非エロージョン
領域に形成される、あるいはターゲットを冷却保持する
ためのバッキングプレート本体の表面に形成される、ガ
ス残存量が10Torr・cc/g以下である溶射膜においても同
様に適用可能である。

【００３３】次に、本発明の真空成膜装置の実施形態に
ついて説明する。図３は本発明の真空成膜装置をスパッ
タリング装置に適用した一実施形態の要部構成を示す図
であり、１１はバッキングプレート１２に固定されたタ
ーゲットであり、この成膜源であるターゲット１１は、
成膜源保持部として機能するリング状のターゲット外周
押え１３およびセンタキャップ１４により保持されてい
る。また、ターゲット１１の外周部下方には、アースシ
ールド１５が設けられており、その下方外周部側には上
部防着板１６が配置されている。

【００３４】被成膜試料である基板１７はターゲット１
１と対向配置するように、被成膜試料保持部であるプラ
テンリング１８および基板ホルダ１９によって保持され
ている。基板ホルダ１９の外周部側には下部防着板２０
が配置されている。これらは図示を省略した真空容器内
に配置されており、真空容器にはスパッタガスを導入す
るためのガス供給系（図示せず）と真空容器内を所定の
真空状態まで排気する排気系（図示せず）とが接続され
ている。なお、図中２１は磁場コイルである。この実施
形態のスパッタリング装置においては、ターゲット外周
押え１３、アースシールド１５、プラテンリング１８お
よび基板ホルダ１９を、上述した本発明の真空成膜装置
用部品、すなわち表面にガス残存量が10Torr・cc/g以下
の溶射膜３が設けられた真空成膜装置用部品１で構成し
ている。真空成膜装置用部品１の具体的な構成は前述し
た通りである。また、この実施形態においては、ターゲ
ット１１およびバッキングプレート１２を、ターゲット
１１の非エロージョン領域およびバッキングプレート１
２の表面に、ガス残存量が10Torr・cc/g以下の溶射膜３
を設けたもので構成している。ターゲット１１およびバ
ッキングプレート１２の構成は前述した通りである。な
お、溶射膜３はターゲット１１からスパッタされた粒子
が付着する面に形成されている。

【００３５】このようなスパッタリング装置において
は、成膜工程中にターゲット外周押え１３、アースシー
ルド１５、プラテンリング１８、基板ホルダ１９、ター
ゲット１１およびバッキングプレート１２等の表面にス
パッタされた成膜材料（ターゲット１１）が付着する
が、この付着物の剥離は部品表面の溶射膜３により安定
かつ有効に防止される。また、溶射膜３自体も安定で長
寿命である。これらによって、ダストおよびパーティク
ルの発生量、さらには基板１７に形成される膜中への混
入量を大幅に抑制することができる。従って、 16M、 6
4M、256Mというような高集積度の半導体素子の配線膜、
すなわち配線幅が 0.5μm 以下というように狭小で、か
つ高密度の配線網を形成する配線膜であっても、微小パ
ーティクル（例えば直径 0.2μm 以上）の混入を大幅に
抑制できることから、配線不良を大幅に低減することが
可能となる。

【００３６】なお、上記実施形態においては、ターゲッ
ト外周押え１３、アースシールド１５、プラテンリング
１８、基板ホルダ１９、ターゲット１１およびバッキン
グプレート１２を本発明で構成した例について説明した
が、これら以外にセンタキャップ１４、上部防着板１
６、下部防着板２０等を本発明の真空成膜装置用部品で
構成することも有効である。さらに、これら以外の部品
についても、成膜工程中に成膜材料の付着が避けられな
い部品であれば、本発明の真空成膜装置用部品は有効に
機能する。このように、本発明の真空成膜装置は被成膜
試料保持部、成膜源保持部、防着部品等から選ばれる少
なくとも 1つを、本発明の真空成膜装置用部品で構成す
ることによって、さらにはターゲットやバッキングプレ
ートに本発明を適用することによって、上述したような
優れた効果を得ることができる。

【００３７】本発明の真空成膜装置用部品における溶射
膜は、上述したように装置構成部品以外、具体的にはタ
ーゲットに対しても有効に機能する。すなわち、ターゲ
ットの外周部分は実質的にはスパッタされず、このよう
な非エロージョン領域にもスパッタされた粒子が付着す
る。このようなターゲット外周部の付着物が剥離して
も、他の部品からの付着物の剥離と同様に配線膜等の不
良原因となる。従って、実質的にスパッタされないター
ゲットの非エロージョン領域に、本発明による溶射膜を
予め形成しておくことによって、付着物の剥離に伴う配
線不良等が防止できる。

【００３８】また、上記実施形態では本発明の真空成膜
装置をスパッタリング装置に適用した例について説明し
たが、これ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装置等の
真空成膜装置にも適用可能であり、上述したスパッタリ
ング装置と同様な効果を得ることができる。

【００３９】

【実施例】次に、本発明の具体的な実施例について説明
する。

【００４０】実施例１図３に示したスパッタリング装置のターゲット外周押え
１３、アースシールド１５、プラテンリング１８、基板
ホルダ１９、上部防着板１６および下部防着板２０とし
て、 SUS 304製基材の表面にプラズマ溶射法で厚さ 200
μm のＴｉ溶射膜３を形成した後、真空中にて576K×1h
の加熱処理を行って脱ガス処理した部品を使用し、マグ
ネトロンスパッタリング装置を構成した。脱ガス処理後
のＴｉ溶射膜中のガス残存量は 0.9Torr・cc/gであり、
またＴｉ溶射膜の表面粗さは平均粗さＲ_aで12μm であ
った。

【００４１】このマグネトロンスパッタリング装置に高
純度Ｔｉターゲットをセットし、マグネトロンスパッタ
リングを行って、 6インチウェーハ上にＴｉとＮ₂ガス
の導入によりＴｉＮ薄膜を形成した。このようにして得
たＴｉＮ薄膜上の直径 0.3μm 以上のパーティクル（ダ
スト）数を測定した。このような操作を連続して行い、
パーティクル数の変化を調査した。その結果を図４に示
す。

【００４２】また、本発明との比較例として、上記実施
例と同様な各部品として、 SUS 304製基材の表面にプラ
ズマ溶射法で厚さ 200μm のＴｉ溶射膜を形成し、これ
を脱ガス処理をせずに部品として用いて、マグネトロン
スパッタリング装置を構成した。このマグネトロンスパ
ッタリング装置を真空排気したところ、部品からの放出
ガス量が多くスパッタリングが実施できない状態とな
り、チャンバを長時間ベーキングしてはじめてスパッタ
リングが行える真空度まで到達した。次に、上記実施例
１と同様にしてＴｉＮ薄膜上のパーティクル数の変化を
調べた。その結果を図４に併せて示す。

【００４３】図４から明らかなように、実施例１による
マグネトロンスパッタリング装置はパーティクル発生量
が2000チャージまで安定して少ないのに対して、比較例
１によるマグネトロンスパッタリング装置では当初から
パーティクル発生量が多く、さらには 800チャージ程度
でＴｉ溶射膜の剥れに起因したパーティクルの増加が認
められた。これらから、実施例の処理によりパーティク
ルの発生を有効かつ安定して防止できることが確認され
た。

【００４４】実施例２図３に示したスパッタリング装置のターゲット外周押え
１３、アースシールド１５、プラテンリング１８、基板
ホルダ１９、上部防着板１６および下部防着板２０とし
て、 SUS 304製基材の表面に、まずプラズマ溶射法で厚
さ50μm のＮｉ−Ｔｉ合金溶射膜を形成し、続いて厚さ
150μm のＴｉ溶射膜を形成した後、真空中にて573K×
1hの加熱処理を行った脱ガス処理した部品を用いて、マ
グネトロンスパッタリング装置を構成した。脱ガス処理
後の溶射膜中のガス残存量は 1Torr・cc/gであり、また
最表面のＴｉ溶射膜の表面粗さは平均粗さで15μm であ
った。

【００４５】このマグネトロンスパッタリング装置に高
純度Ｔｉターゲットをセットし、マグネトロンスパッタ
リングを行って、実施例１と同様にしてパーティクル
（ダスト）数の変化を調べた。その結果、実施例１と同
様に、パーティクル発生量は2000チャージ程度まで安定
して少なかった。また、この実施例２の処理の場合、屈
曲部等に対する溶射膜の安定性も高く、そのような部分
での剥れも発生せず、極めて良好な結果が得られた。

【００４６】実施例３図３に示したスパッタリング装置のターゲット外周押え
１３、アースシールド１５、プラテンリング１８、基板
ホルダ１９、上部防着板１６および下部防着板２０とし
て、 SUS 304製基材の表面にプラズマ溶射法で厚さ 200
μm のＷ溶射膜を形成した後、水素中にて 1273K×1hの
加熱処理を行って脱ガス処理した部品を用い、マグネト
ロンスパッタリング装置を構成した。脱ガス処理後のＷ
溶射膜中のガス残存量は 2.6Torr・cc/gであり、またＷ
溶射膜の表面には酸化被膜が存在せず、その表面粗さは
平均粗さで 8μm であった。

【００４７】このマグネトロンスパッタリング装置にＭ
ｏ−Ｗターゲットをセットし、マグネトロンスパッタリ
ングを行って、実施例１と同様にしてパーティクル（ダ
スト）数の変化を調べた。その結果、パーティクル発生
量は1500チャージ程度まで安定して少なかった。また、
その発生量自体も脱ガス処理していないＷ溶射部品（比
較例２）を用いた場合に比べて 1/3程度であった。

【００４８】実施例４図３に示したスパッタリング装置のターゲット外周押え
１３、アースシールド１５、プラテンリング１８、基板
ホルダ１９、上部防着板１６および下部防着板２０とし
て、 SUS 304製基材の表面にアーク溶射法で厚さ 250μ
m のＡｌ溶射膜を形成した後、真空中にて623K×1hの加
熱処理を行って脱ガス処理した部品を用いて、マグネト
ロンスパッタリング装置を構成した。脱ガス処理後のＡ
ｌ溶射膜中のガス残存量は 3.2Torr・cc/gであり、また
Ａｌ溶射膜の表面粗さは平均粗さで25μm であった。

【００４９】このマグネトロンスパッタリング装置に高
純度タングステンシリサイド（ＷＳｉ_2.8）ターゲット
をセットし、マグネトロンスパッタリングを行って、実
施例１と同様にしてパーティクル（ダスト）数の変化を
調べた。その結果、実施例１と同様に、パーティクル発
生量は2000チャージ程度まで安定して少なかった。ま
た、その発生量自体も脱ガス処理していないＡｌ溶射部
品（比較例３）を用いた場合に比べて 1/2程度であっ
た。

【００５０】比較例４図３に示したスパッタリング装置のターゲット外周押え
１３、アースシールド１５、プラテンリング１８、基板
ホルダ１９、上部防着板１６および下部防着板２０とし
て、 SUS 304製基材の表面に、ＣＶＤ法で厚さ20μm の
Ｗ膜（比較例４）を形成した後、真空中にて773K× 1hr
の加熱処理を行って脱ガス処理した部品を用い、マグネ
トロンスパッタリング装置を構成した。Ｗ膜の表面粗さ
は平均粗さで 0.5μm であった。

【００５１】このマグネトロンスパッタリング装置に高
純度タングステンシリサイド（ＷＳｉ_2.8）ターゲット
をセットし、マグネトロンスパッタリングを行って、実
施例１と同様にしてパーティクル（ダスト）数の変化を
調べたところ、35チャージ程度で部品表面のタングステ
ンシリサイド膜の剥離が生じ、パーティクル（ダスト）
数が大幅に増加した。

【００５２】実施例５図３に示したスパッタリング装置のターゲット外周押え
１３、アースシールド１５、プラテンリング１８、基板
ホルダ１９、上部防着板１６および下部防着板２０とし
て、 SUS 304製基材の表面にプラズマ溶射法で厚さ 250
μm のＴｉ溶射膜を形成した。また、ターゲット１１と
して高純度Ｔｉを使用し、またバッキングプレート１２
にＣｕを使用し、この高純度Ｔｉターゲット１１の外周
部の非エロージョン領域およびＣｕバッキングプレート
１２の表面にも、同様にプラズマ溶射法で厚さ 250μm
のＴｉ溶射膜を形成した。

【００５３】これらＴｉ溶射膜を形成した各部品、ター
ゲットおよびバッキングプレートを真空中で575K×1hの
加熱処理を行って脱ガス処理し、これら脱ガス処理した
ものを用いて、マグネトロンスパッタリング装置、ター
ゲットおよびバッキングプレートを構成した。脱ガス処
理後のＴｉ溶射膜中のガス残存量は 1.2Torr・cc/gであ
り、またＴｉ溶射膜の表面粗さは平均粗さで17μm であ
った。

【００５４】上記したマグネトロンスパッタリング装置
に、上記Ｃｕバッキングプレート１２に保持された高純
度Ｔｉターゲット１１をセットした後、マグネトロンス
パッタリングを行って、実施例１と同様にしてパーティ
クル（ダスト）数の変化を調べた。その結果、ターゲッ
トおよびバッキングプレートに溶射しない場合と比較し
て、突発的に発生するパーティクルがなくなり、全体の
パーティクル数は半減し、パーティクル発生を有効かつ
安定して防止できることが確認できた。

【００５５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の真空成膜
装置用部品によれば、成膜工程中に付着する成膜材料の
剥離を安定かつ有効に防止することが可能となる。従っ
て、そのような真空成膜装置用部品を用いた本発明の真
空成膜装置によれば、パーティクルの発生量を大幅に低
減でき、配線膜等の不良発生原因となる膜中へのパーテ
ィクルの混入が抑制することが可能となる。また、真空
成膜装置のクリーニング回数を減らすことができるた
め、ランニングコストの削減が可能となる。このような
本発明の真空成膜装置、ターゲットおよびバッキングプ
レートは、高集積化された半導体素子の配線膜形成等に
好適である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態による真空成膜装置用部
品の要部構成を示す断面図である。

【図２】本発明の真空成膜装置用部品の加熱下におけ
るガス放出量を脱ガス処理を施していない溶射部品およ
び部品素材と比較して示す図である。

【図３】本発明の真空成膜装置を適用したスパッタリ
ング装置の一実施形態の要部構成を示す断面図である。

【図４】本発明の実施例１によるスパッタリング装置
を使用した際のパーティクル数の変化を脱ガス処理を施
していない溶射部品を用いたスパッタリング装置と比較
して示す図である。

【符号の説明】

１………真空成膜装置用部品２………部品本体（基材）３………溶射膜１１……ターゲット１２……バッキングプレート１３……ターゲット外周押え１４……センタキャップ１５……アースシールド１６、２０……防着板１７……被成膜基板１８……プラテンリング１９……基板ホルダ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｈ０１Ｌ 21/285 Ｈ０１Ｌ 21/285 Ｓ３０１３０１Ｒ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】真空成膜装置の構成部品であって、部品
本体と、前記部品本体の表面に形成され、ガス残存量が
10Torr・cc/g以下である溶射膜とを具備することを特徴
とする真空成膜装置用部品。
【請求項２】請求項１記載の真空成膜装置用部品にお
いて、前記溶射膜は、溶射形成後に脱ガス処理が施されている
ことを特徴とする真空成膜装置用部品。
【請求項３】請求項１記載の真空成膜装置用部品にお
いて、前記溶射膜は、表面粗さが平均粗さで 5〜50μm の範囲
であると共に、厚さが50〜 500μm の範囲であることを
特徴とする真空成膜装置用部品。
【請求項４】請求項１記載の真空成膜装置用部品にお
いて、前記溶射膜は、異なる材料からなる 2層以上の被膜を有
することを特徴とする真空成膜装置用部品。
【請求項５】請求項１記載の真空成膜装置用部品にお
いて、前記溶射膜は、前記部品本体との熱膨張率の差が10×10
^-6/K以下の金属材料からなることを特徴とする真空成膜
装置用部品。
【請求項６】真空容器と、前記真空容器内に配置され
る被成膜試料保持部と、前記真空容器内に前記被成膜試
料保持部と対向して配置される成膜源と、前記成膜源を
保持する成膜源保持部と、前記被成膜試料保持部または
成膜源保持部の周囲に配置された防着部品とを具備する
真空成膜装置において、前記被成膜試料保持部、前記成膜源保持部および前記防
着部品から選ばれる少なくとも 1つが、請求項１記載の
真空成膜装置用部品からなることを特徴とする真空成膜
装置。
【請求項７】請求項６記載の真空成膜装置において、前記真空成膜装置用部品の表面に形成された溶射膜は、
前記成膜源を構成する少なくとも 1種の金属材料からな
ることを特徴とする真空成膜装置。
【請求項８】ターゲット本体と、前記ターゲット本体
の非エロージョン領域に形成され、ガス残存量が10Torr
・cc/g以下である溶射膜とを具備することを特徴とする
ターゲット。
【請求項９】ターゲットを保持するためのバッキング
プレート本体と、前記バッキングプレート本体の表面に
形成され、ガス残存量が10Torr・cc/g以下である溶射膜
とを具備することを特徴とするバッキングプレート。