JPH0995771A - 真空装置用の窓材 - Google Patents
真空装置用の窓材Info
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- JPH0995771A JPH0995771A JP25657995A JP25657995A JPH0995771A JP H0995771 A JPH0995771 A JP H0995771A JP 25657995 A JP25657995 A JP 25657995A JP 25657995 A JP25657995 A JP 25657995A JP H0995771 A JPH0995771 A JP H0995771A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 熱・プラズマＣＶＤ装置等の真空装置におけ
るマイクロ波導入用の窓材について透明性や耐熱性を損
なうことなく耐弗素プラズマ性を改善する。 【解決手段】 溶融石英ガラス製等の透明セラミックス
製窓材のチャンバー内側となる面に、該窓材構成物質の
熱膨張係数と実質的に同一であるか若しくはより大き
く、後記非晶質Ａｌ2 Ｏ3 のそれより小さい熱膨張係数
を有する物質からなる下地層が形成され、更に上部層と
して、実質的に非晶質のＡｌ2 Ｏ3 膜がコーティングさ
れる。
るマイクロ波導入用の窓材について透明性や耐熱性を損
なうことなく耐弗素プラズマ性を改善する。 【解決手段】 溶融石英ガラス製等の透明セラミックス
製窓材のチャンバー内側となる面に、該窓材構成物質の
熱膨張係数と実質的に同一であるか若しくはより大き
く、後記非晶質Ａｌ2 Ｏ3 のそれより小さい熱膨張係数
を有する物質からなる下地層が形成され、更に上部層と
して、実質的に非晶質のＡｌ2 Ｏ3 膜がコーティングさ
れる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】ＣＶＤ装置などで代表される
真空装置においては、例えばマイクロ波を導入する為の
透明窓材が設置されるが、この様な窓材は真空装置内部
で生成する腐食性ガスによって物理的・化学的な損傷を
受け、長期にわたる使用が困難になることがある。そこ
で本発明はこの様な窓材についてその耐食性を改善しよ
うとするものである。
真空装置においては、例えばマイクロ波を導入する為の
透明窓材が設置されるが、この様な窓材は真空装置内部
で生成する腐食性ガスによって物理的・化学的な損傷を
受け、長期にわたる使用が困難になることがある。そこ
で本発明はこの様な窓材についてその耐食性を改善しよ
うとするものである。
【０００２】
【従来の技術】基板上に金属やセラミックス等の薄膜を
形成する手法のひとつとして、ＣＶＤ法が知られてい
る。ＣＶＤ法を実施する為の薄膜形成装置（ＣＶＤ装
置）には、真空チャンバー内に導入したガスを分解もし
くは反応させる手法の違いによって、熱ＣＶＤ装置、プ
ラズマＣＶＤ装置、光ＣＶＤ装置、或はこれらの手法を
組合せて実施する装置、例えば熱・プラズマＣＶＤ装置
等が開発されている。
形成する手法のひとつとして、ＣＶＤ法が知られてい
る。ＣＶＤ法を実施する為の薄膜形成装置（ＣＶＤ装
置）には、真空チャンバー内に導入したガスを分解もし
くは反応させる手法の違いによって、熱ＣＶＤ装置、プ
ラズマＣＶＤ装置、光ＣＶＤ装置、或はこれらの手法を
組合せて実施する装置、例えば熱・プラズマＣＶＤ装置
等が開発されている。
【０００３】代表例として熱・プラズマＣＶＤ装置につ
いて説明すると、図１に示す様に、チャンバー（反応
室）１の下方にランプヒータ３を配置し、透明石英ガラ
スまたは透明ガラス組成物等の透明セラミックスで形成
された窓２を通してサセプタ６を加熱する。サセプタ６
上には基板７が載置されており、サセプタ６からの伝熱
によって基板７が例えば３００℃程度に加熱される。一
方排気口５を介してチャンバー１内の空気を排出するこ
とにより、チャンバー１内は真空乃至減圧状態とされる
と共に、導入口４からはＷＦ6 等の材料ガスまたはエッ
チングガスが導入されている。この状態でサセプタ６と
チャンバー壁との間に高周波電圧を印加し、導入口４か
ら高周波を導入すると、前記材料ガス等がプラズマ化さ
れ、基板７上に希望組成の薄膜、例えばＷ膜が形成され
る。即ちランプヒータ３の加熱が窓２を介してチャンバ
ー１内に伝えられ、材料ガス等の分解や反応の開始・促
進、基板７上への薄膜堆積反応の促進、更には前記薄膜
の構造や基板７に対する密着性の改善等にとって重要な
役割を果たしている。
いて説明すると、図１に示す様に、チャンバー（反応
室）１の下方にランプヒータ３を配置し、透明石英ガラ
スまたは透明ガラス組成物等の透明セラミックスで形成
された窓２を通してサセプタ６を加熱する。サセプタ６
上には基板７が載置されており、サセプタ６からの伝熱
によって基板７が例えば３００℃程度に加熱される。一
方排気口５を介してチャンバー１内の空気を排出するこ
とにより、チャンバー１内は真空乃至減圧状態とされる
と共に、導入口４からはＷＦ6 等の材料ガスまたはエッ
チングガスが導入されている。この状態でサセプタ６と
チャンバー壁との間に高周波電圧を印加し、導入口４か
ら高周波を導入すると、前記材料ガス等がプラズマ化さ
れ、基板７上に希望組成の薄膜、例えばＷ膜が形成され
る。即ちランプヒータ３の加熱が窓２を介してチャンバ
ー１内に伝えられ、材料ガス等の分解や反応の開始・促
進、基板７上への薄膜堆積反応の促進、更には前記薄膜
の構造や基板７に対する密着性の改善等にとって重要な
役割を果たしている。
【０００４】従って窓２はランプヒータ３からの光線
（主に赤外線）を効率的に透過させるという主旨から、
透明であることが必須であり、前記の様な透明性の良い
素材が用いられている。一方窓の内面はチャンバー１の
高熱に露されるから、耐熱性であることも必要であり、
更に以下述べる理由から、耐腐食性、特に耐ハロゲン系
ガス腐食性及び耐ハロゲン系プラズマ腐食性に優れたも
のであることも必要であるとされている。
（主に赤外線）を効率的に透過させるという主旨から、
透明であることが必須であり、前記の様な透明性の良い
素材が用いられている。一方窓の内面はチャンバー１の
高熱に露されるから、耐熱性であることも必要であり、
更に以下述べる理由から、耐腐食性、特に耐ハロゲン系
ガス腐食性及び耐ハロゲン系プラズマ腐食性に優れたも
のであることも必要であるとされている。
【０００５】即ち該ＣＶＤ装置においては、ハロゲンガ
スやハロゲン化合物ガスを使用することが多く、代表的
なものとしてはＦ2 やＷＦ6 が示される。また成膜終了
後にはＮＦ3 等を含むエッチングガスがクリーニング用
としてチャンバー内に導入される。この様なハロゲン系
ガスを使用するときは、成膜中またはエッチング中にハ
ロゲン系ガスプラズマ（以下代表的に弗素プラズマ等と
言うことがある）が発生し、窓の内面がこれらに露され
る。しかるに前記した透明セラミックス、特にＳｉＯ2
単体で構成される石英ガラスは耐弗素ガス性及び耐弗素
プラズマ性が低く、著しい浸食損傷を受ける。
スやハロゲン化合物ガスを使用することが多く、代表的
なものとしてはＦ2 やＷＦ6 が示される。また成膜終了
後にはＮＦ3 等を含むエッチングガスがクリーニング用
としてチャンバー内に導入される。この様なハロゲン系
ガスを使用するときは、成膜中またはエッチング中にハ
ロゲン系ガスプラズマ（以下代表的に弗素プラズマ等と
言うことがある）が発生し、窓の内面がこれらに露され
る。しかるに前記した透明セラミックス、特にＳｉＯ2
単体で構成される石英ガラスは耐弗素ガス性及び耐弗素
プラズマ性が低く、著しい浸食損傷を受ける。
【０００６】窓の内面にこの様な浸食損傷が発生する
と、浸食損傷の程度が僅かであっても窓の透明性が低下
し、ランプヒータの窓材としての適格性を失う。また損
傷の程度が更に進むと、ピット状の局部的腐食が発生
し、これがクラック発生の起点になるという恐れがある
他、窓の厚みが全体的に減少し、真空装置としての安全
性という観点から、継続使用できなくなる。或は浸食に
よって窓面から剥離されたＳｉＯ2 が微粒子となってチ
ャンバー内に浮遊し基板に付着することがあり、この様
な場合は半導体装置用デバイスとして不良を招くという
致命的な問題もある。
と、浸食損傷の程度が僅かであっても窓の透明性が低下
し、ランプヒータの窓材としての適格性を失う。また損
傷の程度が更に進むと、ピット状の局部的腐食が発生
し、これがクラック発生の起点になるという恐れがある
他、窓の厚みが全体的に減少し、真空装置としての安全
性という観点から、継続使用できなくなる。或は浸食に
よって窓面から剥離されたＳｉＯ2 が微粒子となってチ
ャンバー内に浮遊し基板に付着することがあり、この様
な場合は半導体装置用デバイスとして不良を招くという
致命的な問題もある。
【０００７】そこで弗素プラズマ等による窓材浸食を防
止することが必要となり、その対策の第１としては、Ｓ
ｉＯ2 を含まない透明材料の使用が考えられる。しかし
ながら例えばプラスチックス材料では、透明性はあって
も耐熱性やガス放出の問題があり、熱・プラズマＣＶＤ
装置のチャンバー用窓材として不適切である。そこで耐
熱性及びガス放出特性の点で適切なものとして、ＳｉＯ
2 を含まないセラミックス材料が考えられるが、多結晶
セラミックスでは透明性に問題があり、透明性を確保す
るためには単結晶または非晶質状としなければならず、
いずれも製造上の問題に遭遇する。即ち単結晶のものを
大口径且つ大肉厚に製造することは現在の製造技術レベ
ルでは非常に難しいことであり、特にＣＶＤ装置では直
径８インチ或はそれ以上の大口径ウエハーを使用するこ
とが主流となっており、当然にそれ以上の大口径窓材が
必要となるから、単結晶窓材の開発は現実性に欠けると
言わなければならない。一方非晶質材料の製造について
も、大きなバルク材を非晶質とすることは熱平衡の観点
から技術上の問題があり、特に大口径窓材を非晶質材料
で製造することは非常に困難である。
止することが必要となり、その対策の第１としては、Ｓ
ｉＯ2 を含まない透明材料の使用が考えられる。しかし
ながら例えばプラスチックス材料では、透明性はあって
も耐熱性やガス放出の問題があり、熱・プラズマＣＶＤ
装置のチャンバー用窓材として不適切である。そこで耐
熱性及びガス放出特性の点で適切なものとして、ＳｉＯ
2 を含まないセラミックス材料が考えられるが、多結晶
セラミックスでは透明性に問題があり、透明性を確保す
るためには単結晶または非晶質状としなければならず、
いずれも製造上の問題に遭遇する。即ち単結晶のものを
大口径且つ大肉厚に製造することは現在の製造技術レベ
ルでは非常に難しいことであり、特にＣＶＤ装置では直
径８インチ或はそれ以上の大口径ウエハーを使用するこ
とが主流となっており、当然にそれ以上の大口径窓材が
必要となるから、単結晶窓材の開発は現実性に欠けると
言わなければならない。一方非晶質材料の製造について
も、大きなバルク材を非晶質とすることは熱平衡の観点
から技術上の問題があり、特に大口径窓材を非晶質材料
で製造することは非常に困難である。
【０００８】一方上記ＣＶＳ装置の運転はバッチ処理方
式が原則であるため、膜形成が終わった後のチャンバー
１は一旦開放され、次の運転に備えて諸準備が進められ
るまでの間に室温付近まで冷却される。従ってチャンバ
ー１内はバッチ処理の都度、室温と３００℃程度の間の
温度域で加熱／冷却が繰り返されることになり、チャン
バー１の一部材である窓材も加熱／冷却のヒートショッ
クを受けることになる。
式が原則であるため、膜形成が終わった後のチャンバー
１は一旦開放され、次の運転に備えて諸準備が進められ
るまでの間に室温付近まで冷却される。従ってチャンバ
ー１内はバッチ処理の都度、室温と３００℃程度の間の
温度域で加熱／冷却が繰り返されることになり、チャン
バー１の一部材である窓材も加熱／冷却のヒートショッ
クを受けることになる。
【０００９】ところで石英ガラスの熱膨張係数は約５×
１０-7／℃であり、Ａｌ2 Ｏ3 の熱膨張係数は約８×１
０-6／℃であるから、両者の熱膨張係数には１０倍以上
もの大差があることになる。従って加熱／冷却過程中に
は、この両者の熱膨張係数差によって生じる大きな熱応
力がＡｌ2 Ｏ3 膜にかかってくる。その為Ａｌ2 Ｏ3膜
にクラックを生じたり、部分的な剥離を生じることもあ
る。クラックが発生すると、ハロゲンガスが膜深部から
窓材表面へ侵入するという事故が起こり、そのこと自体
が新たな剥離原因ともなる。そして剥離部では石英ガラ
スが弗素プラズマに曝されることとなる為、前記したＳ
ｉＯ2 微粒子の発生を招くという問題に発展する。
１０-7／℃であり、Ａｌ2 Ｏ3 の熱膨張係数は約８×１
０-6／℃であるから、両者の熱膨張係数には１０倍以上
もの大差があることになる。従って加熱／冷却過程中に
は、この両者の熱膨張係数差によって生じる大きな熱応
力がＡｌ2 Ｏ3 膜にかかってくる。その為Ａｌ2 Ｏ3膜
にクラックを生じたり、部分的な剥離を生じることもあ
る。クラックが発生すると、ハロゲンガスが膜深部から
窓材表面へ侵入するという事故が起こり、そのこと自体
が新たな剥離原因ともなる。そして剥離部では石英ガラ
スが弗素プラズマに曝されることとなる為、前記したＳ
ｉＯ2 微粒子の発生を招くという問題に発展する。
【００１０】そこで上記の様な熱応力による被膜のクラ
ック防止という観点から、石英ガラス基板上にＡｌ膜と
Ａｌ2 Ｏ3 膜を積層被覆する方法が提案されたが（実公
昭６１−１３５５５）、Ａｌ膜が不透明である為ランプ
ヒータの光を遮り加熱効果が損なわれるという不具合が
ある。
ック防止という観点から、石英ガラス基板上にＡｌ膜と
Ａｌ2 Ｏ3 膜を積層被覆する方法が提案されたが（実公
昭６１−１３５５５）、Ａｌ膜が不透明である為ランプ
ヒータの光を遮り加熱効果が損なわれるという不具合が
ある。
【００１１】この他ジルコニア，アルミナまたはその混
合酸化物を窓材の表面に被覆する方法が開発されたが
（特開昭５３−１４６７１７，同５４−３１１８）、上
記発明では被覆材の材質が結晶質であって物性的に硬く
且つ脆いものであるため、基板の加熱時あるいはプラズ
マ発生時の温度上昇によってクラックやピンホールを生
じ易く、弗素プラズマ等がクラックやピンホールから侵
入して基板（窓材）をエッチングするという事故が発生
する危険があった。
合酸化物を窓材の表面に被覆する方法が開発されたが
（特開昭５３−１４６７１７，同５４−３１１８）、上
記発明では被覆材の材質が結晶質であって物性的に硬く
且つ脆いものであるため、基板の加熱時あるいはプラズ
マ発生時の温度上昇によってクラックやピンホールを生
じ易く、弗素プラズマ等がクラックやピンホールから侵
入して基板（窓材）をエッチングするという事故が発生
する危険があった。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】上記の様な状況から、
透明性を損なうことなしに、耐熱性、耐ハロゲン系ガス
腐食性及び耐ハロゲン系プラズマ腐食性を発揮すると共
に、上記した熱的影響によってクラックや剥離を生じる
ことのない保護膜を備えた真空装置用の窓材を提供する
ことが要請され、本発明はこれに応えるべくなされたも
のである。
透明性を損なうことなしに、耐熱性、耐ハロゲン系ガス
腐食性及び耐ハロゲン系プラズマ腐食性を発揮すると共
に、上記した熱的影響によってクラックや剥離を生じる
ことのない保護膜を備えた真空装置用の窓材を提供する
ことが要請され、本発明はこれに応えるべくなされたも
のである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明者らが提供する窓
材は、該窓材におけるチャンバーの内側となる面に、Ａ
ｌ，Ｓｉ，Ｏ，Ｎよりなる群から選択される１種以上の
イオン注入により形成されたこれら元素の濃度富化層を
有すると共に、上部層として実質的に非晶質のＡｌ2 Ｏ
3 膜がコーティングされたことを要旨とするものであ
り、該Ａｌ2 Ｏ3膜は、スパッタリング法により厚さ
０．１〜２０μｍ程度に形成することが推奨される。
材は、該窓材におけるチャンバーの内側となる面に、Ａ
ｌ，Ｓｉ，Ｏ，Ｎよりなる群から選択される１種以上の
イオン注入により形成されたこれら元素の濃度富化層を
有すると共に、上部層として実質的に非晶質のＡｌ2 Ｏ
3 膜がコーティングされたことを要旨とするものであ
り、該Ａｌ2 Ｏ3膜は、スパッタリング法により厚さ
０．１〜２０μｍ程度に形成することが推奨される。
【００１４】
【発明の実施の形態】透明セラミックスからなる透明窓
材にＡｌ2 Ｏ3 膜を形成して耐弗素プラズマ性を改善す
ること自体は既述の如く公知であるが、本発明者らは、
Ａｌ2 Ｏ3 膜の膜質に注目し、膜質と耐弗素プラズマ性
の関係について種々検討を行った。その結果、腐食性の
強い弗素プラズマ中で強い耐食性を発揮させる為には、
Ａｌ2Ｏ3 膜の膜質が重大な制御項目となることが分か
った。
材にＡｌ2 Ｏ3 膜を形成して耐弗素プラズマ性を改善す
ること自体は既述の如く公知であるが、本発明者らは、
Ａｌ2 Ｏ3 膜の膜質に注目し、膜質と耐弗素プラズマ性
の関係について種々検討を行った。その結果、腐食性の
強い弗素プラズマ中で強い耐食性を発揮させる為には、
Ａｌ2Ｏ3 膜の膜質が重大な制御項目となることが分か
った。
【００１５】即ちＡｌ2 Ｏ3 膜をＸ線回折測定に付した
とき、結晶質に由来する半値幅５°以下の回折ピークを
有しないこと、換言すれば実質的に非晶質であること
が、優れた耐弗素プラズマ性を発揮する上で必要なので
ある。このＡｌ2 Ｏ3 膜が結晶質且つ多結晶体であると
き、或は結晶質部分と非晶質部分が混在するときは、結
晶粒界や結晶質と非晶質と界面部分が耐弗素プラズマ性
に劣るため、当該部分から選択的な腐食が進行し、クラ
ックやピンホールの形成に発展する。尚Ａｌ2 Ｏ 3 膜を
単結晶体として形成したときは上記の様な選択的腐食は
回避できるが、全体が非晶質であるものに比べると、耐
弗素プラズマ性が総体的に劣る他、成膜時の残留膜応力
が大きい為、窓材使用前（コーティング直後）及び窓材
使用中にコーティング層の剥離や割れを生じ易い。従っ
て全体を実質的に非晶質とすることがもっとも有利であ
ることが確認された。
とき、結晶質に由来する半値幅５°以下の回折ピークを
有しないこと、換言すれば実質的に非晶質であること
が、優れた耐弗素プラズマ性を発揮する上で必要なので
ある。このＡｌ2 Ｏ3 膜が結晶質且つ多結晶体であると
き、或は結晶質部分と非晶質部分が混在するときは、結
晶粒界や結晶質と非晶質と界面部分が耐弗素プラズマ性
に劣るため、当該部分から選択的な腐食が進行し、クラ
ックやピンホールの形成に発展する。尚Ａｌ2 Ｏ 3 膜を
単結晶体として形成したときは上記の様な選択的腐食は
回避できるが、全体が非晶質であるものに比べると、耐
弗素プラズマ性が総体的に劣る他、成膜時の残留膜応力
が大きい為、窓材使用前（コーティング直後）及び窓材
使用中にコーティング層の剥離や割れを生じ易い。従っ
て全体を実質的に非晶質とすることがもっとも有利であ
ることが確認された。
【００１６】次に本発明者らは、石英ガラスと非晶質Ａ
ｌ2 Ｏ3 膜の間に両者の界面状態を変えて熱応力に対す
る強度を改善してクラックや剥離を防止するという課題
の下に種々検討を行った。その結果石英ガラスの表面
に、イオン注入法を適用してＡｌ，Ｓｉ，Ｏ，Ｎよりな
る群から選択される１種以上の元素を注入してこれら元
素の濃度富化層を形成するという手段に想到した。この
様な濃度富化層を形成すれば、それ自身が透明性を損な
うことなしにヒートショックに対する強い抵抗能力が発
揮される。これはイオン注入によって石英ガラス表層部
に非熱平衡物質層が形成される為であり、この層が熱応
力に対するクッション材としての機能を果たし、クラッ
クや剥離の防止に寄与するのである。
ｌ2 Ｏ3 膜の間に両者の界面状態を変えて熱応力に対す
る強度を改善してクラックや剥離を防止するという課題
の下に種々検討を行った。その結果石英ガラスの表面
に、イオン注入法を適用してＡｌ，Ｓｉ，Ｏ，Ｎよりな
る群から選択される１種以上の元素を注入してこれら元
素の濃度富化層を形成するという手段に想到した。この
様な濃度富化層を形成すれば、それ自身が透明性を損な
うことなしにヒートショックに対する強い抵抗能力が発
揮される。これはイオン注入によって石英ガラス表層部
に非熱平衡物質層が形成される為であり、この層が熱応
力に対するクッション材としての機能を果たし、クラッ
クや剥離の防止に寄与するのである。
【００１７】ところでイオン注入によって非熱平衡物質
層を形成する上で最適のイオン種は、注入対象が石英ガ
ラスであるという事情、またその上部層が非晶質Ａｌ2
Ｏ3膜であるという界面上の特性から、特にＡｌ，Ｓ
ｉ，Ｏ，Ｎの４種が選択されたのである。
層を形成する上で最適のイオン種は、注入対象が石英ガ
ラスであるという事情、またその上部層が非晶質Ａｌ2
Ｏ3膜であるという界面上の特性から、特にＡｌ，Ｓ
ｉ，Ｏ，Ｎの４種が選択されたのである。
【００１８】注入イオン量は特に限定されないが、上記
４種を単独または複合して、合計で１×１０15イオン／
ｃｍ2 以上注入することが望まれるが、大過剰に注入し
ても本発明の効果が飽和に達するだけであるから、１×
１０18イオン／ｃｍ2 以下の注入量で十分である。尚イ
オン注入によっても透明性が失われない理由は、石英ガ
ラス母材とイオン注入層が、マトリックス構造上同一で
あることに基づくと考えられる。
４種を単独または複合して、合計で１×１０15イオン／
ｃｍ2 以上注入することが望まれるが、大過剰に注入し
ても本発明の効果が飽和に達するだけであるから、１×
１０18イオン／ｃｍ2 以下の注入量で十分である。尚イ
オン注入によっても透明性が失われない理由は、石英ガ
ラス母材とイオン注入層が、マトリックス構造上同一で
あることに基づくと考えられる。
【００１９】非晶質Ａｌ2 Ｏ3 膜の厚さは本発明を制限
しないが、０．１μｍ未満であると窓表面を完全に被覆
することが困難で、被覆欠陥を内在してバリア性が不十
分であり、基板に部分的な腐食を招くことがある。よっ
て０．１μｍ以上が好ましい。より好ましくは０．５μ
ｍ以上である。一方上限については、膜厚の増大に伴っ
て耐食効果が向上する反面、膜にかかる絶対的な応力
（熱応力の他、形状や成膜条件による応力を含む：真応
力）が増加してコーティング層の剥離や割れを招き易く
なるので、安全性という観点からは２０μｍ以下とする
ことが望まれる。
しないが、０．１μｍ未満であると窓表面を完全に被覆
することが困難で、被覆欠陥を内在してバリア性が不十
分であり、基板に部分的な腐食を招くことがある。よっ
て０．１μｍ以上が好ましい。より好ましくは０．５μ
ｍ以上である。一方上限については、膜厚の増大に伴っ
て耐食効果が向上する反面、膜にかかる絶対的な応力
（熱応力の他、形状や成膜条件による応力を含む：真応
力）が増加してコーティング層の剥離や割れを招き易く
なるので、安全性という観点からは２０μｍ以下とする
ことが望まれる。
【００２０】非晶質Ａｌ2 Ｏ3 膜の形成方法としては、
特に制限される訳ではないが、スパッタリング法が特に
好ましく、この方法であれば、成膜の為の個々の粒子が
大きなエネルギーを有するため基板に対して強く付着す
ると共に、成膜条件を制御することにより、非晶質Ａｌ
2 Ｏ3 膜を均一に形成して良好な耐弗素プラズマ性を享
受することができる。尚スパッタリング法としても特に
制限されるべきではないが、代表的にはＲＦ（高周波）
マグネトロンスパッタリング法を採用することが望まれ
る。スパッタリング法に代って用い得る方法としては真
空蒸着法が示される。これらに対しイオンプレーティン
グ法や化学蒸着法等を採用すると結晶性Ａｌ2 Ｏ3 膜が
生成し易く、また組成ズレ等の問題を生じる恐れがあっ
て好ましくない。
特に制限される訳ではないが、スパッタリング法が特に
好ましく、この方法であれば、成膜の為の個々の粒子が
大きなエネルギーを有するため基板に対して強く付着す
ると共に、成膜条件を制御することにより、非晶質Ａｌ
2 Ｏ3 膜を均一に形成して良好な耐弗素プラズマ性を享
受することができる。尚スパッタリング法としても特に
制限されるべきではないが、代表的にはＲＦ（高周波）
マグネトロンスパッタリング法を採用することが望まれ
る。スパッタリング法に代って用い得る方法としては真
空蒸着法が示される。これらに対しイオンプレーティン
グ法や化学蒸着法等を採用すると結晶性Ａｌ2 Ｏ3 膜が
生成し易く、また組成ズレ等の問題を生じる恐れがあっ
て好ましくない。
【００２１】
【実施例】実施例１ 厚さ２ｍｍの石英ガラス表面に、種々の条件でＡｌ，Ｓ
ｉ，Ｏ，Ｎの各元素をイオン注入し、その上部に、Ａｌ
2 Ｏ3 ターゲット（純度９９．９９％）を用いたＲＦマ
グネトロンスパッタリング法により、非晶質Ａｌ2 Ｏ3
層を１０μｍ形成した試料を作製した。この試料をＮＦ
3 ガスのプラズマ中で、室温から６００℃まで昇温速度
５０℃／分で加熱し、６００℃で１０分間保持した後、
冷却速度１５℃／分で冷却し、室温で１０分間保持する
という加熱／冷却サイクルを５００回繰り返す熱サイク
ルテストにかけ、膜の剥がれ、クラック、および石英ガ
ラスのダメージの状況を光学顕微鏡により調べた。結果
を表１に示す。
ｉ，Ｏ，Ｎの各元素をイオン注入し、その上部に、Ａｌ
2 Ｏ3 ターゲット（純度９９．９９％）を用いたＲＦマ
グネトロンスパッタリング法により、非晶質Ａｌ2 Ｏ3
層を１０μｍ形成した試料を作製した。この試料をＮＦ
3 ガスのプラズマ中で、室温から６００℃まで昇温速度
５０℃／分で加熱し、６００℃で１０分間保持した後、
冷却速度１５℃／分で冷却し、室温で１０分間保持する
という加熱／冷却サイクルを５００回繰り返す熱サイク
ルテストにかけ、膜の剥がれ、クラック、および石英ガ
ラスのダメージの状況を光学顕微鏡により調べた。結果
を表１に示す。
【００２２】試料１は、イオン注入を行なわず、Ａｌ2
Ｏ3 膜を石英ガラス上に直に成膜した従来例と同一のも
のであり、熱応力に対するクッション材の機能を果たす
イオン注入層がないため、膜の剥がれ、クラックが多く
発生し、若干ではあるが石英ガラスにもダメージが見ら
れる。イオン注入を行なった試料では、膜の剥れは見ら
れず、クラックもイオン注入量が１×１０15イオン／ｃ
ｍ2 以下の試料で若干見られる程度であり、イオン注入
層の効果が十分である。
Ｏ3 膜を石英ガラス上に直に成膜した従来例と同一のも
のであり、熱応力に対するクッション材の機能を果たす
イオン注入層がないため、膜の剥がれ、クラックが多く
発生し、若干ではあるが石英ガラスにもダメージが見ら
れる。イオン注入を行なった試料では、膜の剥れは見ら
れず、クラックもイオン注入量が１×１０15イオン／ｃ
ｍ2 以下の試料で若干見られる程度であり、イオン注入
層の効果が十分である。
【００２３】
【表１】
【００２４】実施例２ 厚さ２ｍｍの石英ガラス表面に、注入量１×１０17イオ
ン／ｃｍ2 の条件でＡｌをイオン注入し、その上部に、
厚さを０．０５〜３０μｍまで種々変化させた非晶質Ａ
ｌ2 Ｏ3 層を、実施例１と同様の方法にて形成した。得
られた試料を実施例１と同様に、ＮＦ3 ガスのプラズマ
中で、室温〜６００℃の加熱／冷却を５００回繰り返す
熱サイクルテストにかけ、膜の剥れ、クラックおよび石
英ガラスのダメージの状況を光学顕微鏡により調べた。
結果を表２に示す。
ン／ｃｍ2 の条件でＡｌをイオン注入し、その上部に、
厚さを０．０５〜３０μｍまで種々変化させた非晶質Ａ
ｌ2 Ｏ3 層を、実施例１と同様の方法にて形成した。得
られた試料を実施例１と同様に、ＮＦ3 ガスのプラズマ
中で、室温〜６００℃の加熱／冷却を５００回繰り返す
熱サイクルテストにかけ、膜の剥れ、クラックおよび石
英ガラスのダメージの状況を光学顕微鏡により調べた。
結果を表２に示す。
【００２５】非晶質Ａｌ2 Ｏ3 層の厚さを０．０５μｍ
とした試料１では、非晶質Ａｌ2 Ｏ 3 層の厚さが薄すぎ
て弗素プラズマに対するバリア性が不十分なため、石英
ガラス自体にダメージが生じている。非晶質Ａｌ2 Ｏ3
層の厚さを０．１〜２０μｍとした試料２〜７では膜の
剥れ、石英ガラスへのダメージはなく、試料２、７で若
干クラックが見られる程度である。非晶質Ａｌ2 Ｏ3 層
の厚さが２０μｍを超える試料８〜１０では、膜の剥が
れ、クラックが増加し、剥がれを生じた部分では石英ガ
ラスもダメージを受けている。
とした試料１では、非晶質Ａｌ2 Ｏ 3 層の厚さが薄すぎ
て弗素プラズマに対するバリア性が不十分なため、石英
ガラス自体にダメージが生じている。非晶質Ａｌ2 Ｏ3
層の厚さを０．１〜２０μｍとした試料２〜７では膜の
剥れ、石英ガラスへのダメージはなく、試料２、７で若
干クラックが見られる程度である。非晶質Ａｌ2 Ｏ3 層
の厚さが２０μｍを超える試料８〜１０では、膜の剥が
れ、クラックが増加し、剥がれを生じた部分では石英ガ
ラスもダメージを受けている。
【００２６】
【表２】
【００２７】
【発明の効果】本発明の構成は上記の通りであるから、
真空装置用窓材としての透明性や耐熱性を損なうことな
く、優れたハロゲン系ガス腐食性及び対ハロゲン系プラ
ズマ腐食性を発揮することに成功した。また長期間使用
中に受ける加熱／冷却の繰り返しによる熱応力にも耐
え、長期間に亘って剥離やクラックを生じることのない
安定した窓材とすることができた。
真空装置用窓材としての透明性や耐熱性を損なうことな
く、優れたハロゲン系ガス腐食性及び対ハロゲン系プラ
ズマ腐食性を発揮することに成功した。また長期間使用
中に受ける加熱／冷却の繰り返しによる熱応力にも耐
え、長期間に亘って剥離やクラックを生じることのない
安定した窓材とすることができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】熱・プラズマＣＶＤ装置を示す説明図である。
１ チャンバー（反応室） ２ 窓 ３ ランプヒータ ４ 導入口 ５ 排気口 ６ サセプタ ７ 基板
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 久本 淳 兵庫県神戸市西区高塚台１丁目５番５号 株式会社神戸製鋼所神戸総合技術研究所内 (72)発明者 池田 貢基 兵庫県神戸市西区高塚台１丁目５番５号 株式会社神戸製鋼所神戸総合技術研究所内
Claims (3)
- 【請求項１】 チャンバー内に腐食性ガスが存在する真
空装置における透明セラミックス製窓材であって、該窓
材のチャンバーの内側となる面に、Ａｌ，Ｓｉ，Ｏ，Ｎ
よりなる群から選択される１種以上のイオン注入により
形成されたこれら元素の濃度富化層を有すると共に、上
部層として実質的に非晶質のＡｌ2 Ｏ 3 膜がコーティン
グされてなることを特徴とする透明性及び耐熱性の優れ
た真空装置用窓材。 - 【請求項２】 前記上部層の膜厚さが０．１〜２０μｍ
である請求項１に記載の真空装置用窓材。 - 【請求項３】 前記上部層がスパッタリング法によって
形成されたものである請求項１または２に記載の真空装
置用窓材。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25657995A JPH0995771A (ja) | 1995-10-03 | 1995-10-03 | 真空装置用の窓材 |
| US08/849,123 US6027792A (en) | 1995-10-03 | 1996-10-03 | Coating film excellent in resistance to halogen-containing gas corrosion and halogen-containing plasma corrosion, laminated structure coated with the same, and method for producing the same |
| PCT/JP1996/002887 WO2004076711A1 (ja) | 1995-10-03 | 1996-10-03 | 耐ハロゲン系ガス腐食性及び耐ハロゲン系プラズマ腐食性に優れたコーティング膜、該コーティング膜を施した積層構造体並びにそれらの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25657995A JPH0995771A (ja) | 1995-10-03 | 1995-10-03 | 真空装置用の窓材 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0995771A true JPH0995771A (ja) | 1997-04-08 |
Family
ID=17294600
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25657995A Withdrawn JPH0995771A (ja) | 1995-10-03 | 1995-10-03 | 真空装置用の窓材 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0995771A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7365037B2 (en) | 2004-09-30 | 2008-04-29 | Shin-Etsu Quartz Products Co., Ltd. | Quartz glass having excellent resistance against plasma corrosion and method for producing the same |
| US7905932B2 (en) | 2006-08-31 | 2011-03-15 | Heraeus Quarzglas Gmbh & Co. Kg | Mixed powder and a method for producing quartz glass using the powder |
-
1995
- 1995-10-03 JP JP25657995A patent/JPH0995771A/ja not_active Withdrawn
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7365037B2 (en) | 2004-09-30 | 2008-04-29 | Shin-Etsu Quartz Products Co., Ltd. | Quartz glass having excellent resistance against plasma corrosion and method for producing the same |
| US7661277B2 (en) | 2004-09-30 | 2010-02-16 | Shin-Etsu Quartz Products Co., Ltd. | Quartz glass having excellent resistance against plasma corrosion and method for producing the same |
| US7905932B2 (en) | 2006-08-31 | 2011-03-15 | Heraeus Quarzglas Gmbh & Co. Kg | Mixed powder and a method for producing quartz glass using the powder |
| US8156761B2 (en) | 2006-08-31 | 2012-04-17 | Heraeus Quarzglas Gmbh & Co. Kg | Method for producing quartz glass using a mixed powder |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20021203 |