KR100418331B1

KR100418331B1 - 진공 성막 장치용 부품 및 그것을 이용한 진공 성막 장치,및 타깃 장치

Info

Publication number: KR100418331B1
Application number: KR10-2001-7010950A
Authority: KR
Inventors: 사또오미찌오; 나까무라다까시; 야베요오이찌로
Original assignee: 가부시끼가이샤 도시바
Priority date: 1999-12-28
Filing date: 2000-12-28
Publication date: 2004-02-14
Also published as: WO2001048260A1; US20030121777A1; CN1341158A; KR20010103780A; CN1651599A; CN1214129C; CN100460558C; US6855236B2; TW570987B

Abstract

진공 성막 장치용 부품은, 부품 본체와, 부품 본체의 표면에 형성된 용사막을 구비한다. 용사막은, 국부 산정의 평균 간격(S)이 50 내지 150㎛의 범위, 최대 골 깊이(Rv) 및 최대 산 높이(Rp)가 각각 20 내지 70㎛인 범위의 표면 거칠기를 갖는다. 또한, 용사막은 Hv30(비커즈 경도) 이하의 A1계 용사막, Hv100 이하의 Cu계 용사막, Hv200 이하의 Ni계 용사막, Hv300 이하의 Ti계 용사막, Hv300 이하의 Mo계 용사막, 및 Hv500 이하의 W계 용사막에서 선택되는 저경도 피막을 갖는다. 이와 같은 진공 성막 장치용 부품에 의하면, 성막 공정 중에 부품상에 부착하는 성막 재료의 박리를 안정되고 유효하게 억제할 수 있고, 또한 장치 클리닝이나 부품의 교환 등의 횟수를 대폭 삭감할 수 있게 된다. 타깃은 동일한 용사막을 갖는다. 진공 성막 장치는 피성막 시료 지지부, 성막원 지지부, 방착 부품등에 상술한 진공 성막 장치용 부품을 적용한 것이다.

Description

진공 성막 장치용 부품 및 그것을 이용한 진공 성막 장치, 및 타깃 장치{PARTS FOR VACUUM FILM-FORMING DEVICE}

반도체 부품이나 액정 부품 등에서는, 스퍼터링법이나 CVD법 등의 성막 방법을 이용하여 각종 배선이나 전극 등을 형성하고 있다. 구체적으로는, 반도체 기판이나 유리 기판 등의 피성막 기판상에, 스퍼터링법이나 CVD법 등을 적용하여 Al, Ti, Mo, W, Mo-W 합금 등의 도전성 금속 박막 또는 MoSi₂, WSi₂, TiSi₂등의 도전성을 갖는 금속 화합물 박막, TiN이나 TaN 등의 금속 화합물 박막을 형성하고 있다. 이들 각 박막은 배선층, 전극층, 배리어층, 하지층(라이너 재료) 등으로서 이용된다.

그런데, 상술한 바와 같은 박막의 형성에 사용되는 스퍼터링 장치나 CVD 장치 등의 진공 성막 장치에서는, 성막 공정 중에 성막 장치내에 배치되어 있는 각종 부품에도 성막 재료가 부착, 퇴적되는 것을 피할 수 없다. 이와 같은 부품상에 부착, 퇴적되는 성막 재료(부착막)는, 성막 공정 중에 부품으로부터 박리되어 더스트(dust)의 발생 원인이 된다. 이와 같은 더스트가 성막 기판상의 막 속으로 혼입하면, 배선 형성 후에 단락 또는 개방 등의 배선 불량을 유발하여, 제품 수율 저하를 초래하게 된다.

이 때문에, 종래 진공 성막 장치에서는 방착판이나 타깃의 고정 부품 등의 장치 구성 부품을, 타깃 재료 또는 그것과 열팽창률이 가까운 재료로 형성하거나, 또는 장치 구성 부품의 표면에 타깃 재료 또는 그것과 열팽창률이 가까운 재료의 피막을 형성하는 것이 실시되어 있다(예를 들면, 특허 공개 소60-26659호 공보, 특허 공개 소63-161163호 공보, 특허 공개 소63-243269호 공보 등 참조). 이와같은 구성에 기초하여 장치 구성 부품과 성막 재료와의 열팽창률의 차이에 기초하여 부착막의 박리를 방지하고 있다.

그러나, 진공 성막 장치의 장치 구성 부품 자체를 타깃 재료 등으로 형성한 경우, 부품 강도의 저하 등을 초래할 우려가 있다. 또한, 부품 상에 부착된 성막 재료(부착막) 자체의 응력에 의해, 부착막이 박리될 우려가 있다. 한편, 부품 표면에 타깃 재료의 피막을 형성한 경우, 그 형성 방법에 따라서는 피막 자체가 박리되기 쉽다고 하는 문제가 있다.

또한, 특허 공개 소61-56277호 공보에는, 부품 표면에 Al이나 Mo의 용사막(溶射膜)을 형성함과 함께, 용사막의 표면 거칠기를 200㎛ 이상으로 하는 것이 기재되어 있다. 여기에서는, 용사막의 표면 거칠기에 기초하여 부품 상에 부착된 성막 재료의 박리를 방지하고 있다. 용사막을 이용한 성막 장치용 부품은, 예를 들면특허 공개 평9-272965호 공보에도 기재되어 있다. 여기에서는, 장치 구성 부품의 표면에 형성된 용사막의 가스 잔존량을 10 Torr·cc/g 이하로 하고 있다.

종래의 용사막을 사용한 성막 장치의 구성 부품은, 주로 용사막 표면의 큰 표면 거칠기에 기초하여, 부품 표면에 부착한 성막 재료(부착막)의 박리를 방지하고자 하는 것이다. 이와 같은 부착막의 박리 방지 대책은 어느 정도의 효과를 얻을 수 있지만, 용사막의 표면 거칠기에 기인하여 부착막 표면에 큰 요철이 발생하고, 이 부착막 표면의 큰 요철이 역으로 미세한 더스트(파티클)의 발생 원인이 된다. 또한, 부품 표면에 부착된 성막 재료의 내부 응력에 기초하여 부착막의 박리도 더스트의 발생 원인이 된다.

특히, 최근의 반도체 소자에서는, 64M, 256M, 1G와 같은 고집적도를 달성하기 위해, 배선폭을 0.3㎛, 0.18㎛ 또는 0.1㎛ 이하와 같이 극히 협소화하는 것이 요구되고 있다. 이와 같이, 협소화된 배선 및 그것을 갖는 소자에서는, 예를 들면 직경 0.2㎛ 정도의 극미소 입자(극소 파티클)가 혼입하더라도 배선 불량이나 소자 불량 등을 유발하게 된다.

이와 같은 극히 가혹한 조건에 대해, 상술한 바와 같은 종래의 더스트 방지 대책(파티클 방지 대책)에서는, 고집적화된 반도체 소자 등의 제조 수율을 높이는 것이 곤란하게 된다. 그래서, 고밀도 배선을 갖는 반도체 소자 등의 제조 수율을 높이기 위해, 장치 구성 부품에 기인하는 미세한 더스트(파티클)의 발생을 억제하는 것이 강하게 요구되고 있다. 또한, 더스트의 문제는 성막 장치의 구성 부품에 한정되지 않고, 스퍼터링 타깃, 또는 스퍼터링 타깃을 냉각 지지하는백킹(backing) 플레이트에서도 동일한 문제가 발생하고 있다.

또한, 장치 구성 부품 등의 표면에 단순히 용사막을 형성하는 것만으로는, 용사막의 내부에 잔류하는 응력에 의해 용사막 자체가 박리되기 쉽다고 하는 문제가 있다. 용사막이나 그 위에 부착된 성막 재료(부착막)의 박리가 발생하면, 급격하게 더스트의 발생량이 증가하므로, 통상은 장치의 클리닝을 실시하거나, 또는 부품의 교환이 필요하게 된다. 클리닝이나 부품의 교환은, 장치 가동률의 저하 원인이 되므로, 결과적으로 성막 비용의 상승을 초래하게 된다. 그래서, 예를 들면 용사막의 박리를 억제함으로써, 장치 구성 부품의 수명의 장기화를 도모하는 것이 강하게 요구되고 있다.

본 발명의 목적은 성막 공정 중에 부착되는 성막 재료로부터의 더스트의 발생을 대폭 억제함과 함께, 부착된 막 자체의 박리를 안정되고 유효하게 방지하는 것이 가능한 진공 성막 장치용 부품 및 타깃 장치를 제공하는 것이다. 본 발명의 다른 목적은 성막 공정 중에 부착된 막이나 용사막의 박리를 안정되고 유효하게 방지하여 장치 클리닝이나 부품의 교환 등에 따른 성막 비용의 증가를 억제함과 동시에, 더스트의 발생을 억제할 수 있는 진공 성막 장치용 부품 및 타깃 장치를 제공하는 것이다. 또한, 더스트의 혼입을 방지하여 고집적화된 반도체 소자 등으로의 대응을 꾀함과 함께, 가동률의 개선에 의해 성막 비용의 절감을 얻을 수 있는 진공 성막 장치를 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.

본 발명은 스퍼터링 장치 또는 CVD 장치 등의 진공 성막 장치에 이용되는 진공 성막 장치용 부품과 그것을 이용하는 진공 성막 장치, 및 스퍼터링 장치 등에 이용되는 타깃 장치에 관한 것이다.

도1은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 진공 성막 장치용 부품의 주요부 구성을 도시한 단면도.

도2는 본 발명에서 적용하는 표면 거칠기 중 국부 산정의 평균 간격(S)을 설명하기 위한 도면.

도3은 본 발명에서 적용하는 표면 거칠기 중 최대 골 깊이(Rv) 및 최대 산 높이(Rp)를 설명하기 위한 도면.

도4는 도1에 도시한 진공 성막 장치용 부품에서의 용사막의 제1 구체예의 구성을 모식적으로 도시한 도면.

도5는 도1에 도시한 진공 성막 장치용 부품에서의 용사막의 제2 구체예의 구성을 모식적으로 도시한 도면.

도6은 본 발명의 타깃 장치를 적용한 스퍼터링 타깃의 일 실시 형태의 개략 구성을 도시한 단면도.

도7은 본 발명의 진공 성막 장치를 적용한 스퍼터링 장치의 일 실시 형태의 주요부 구성을 도시한 도면.

도8은 본 발명의 실시예 1에 의한 스퍼터링 장치를 사용한 경우의 파티클 수의 변화를 비교예 1의 스퍼터링 장치와 비교하여 도시한 도면.

본 발명에서, 진공 성막 장치의 구성 부품에 관한 제1 발명은 부품 본체, 및상기 부품 본체의 표면에 형성되고, JIS B 0601-1994에서 규정하는 국부 산정의 평균 간격(S)이 50 내지 150㎛의 범위이며 최대 골 깊이(Rv) 및 최대 산 높이(Rp)가 각각 20 내지 70㎛의 범위인 표면 거칠기를 갖는 용사막을 구비하는 진공 성막 장치용 부품(제1 장치 구성 부품)을 특징으로 하는 것이다.

전공 성막 장치의 구성 부품에 관한 제2 발명은 부품 본체, 및 상기 부품 본체의 표면에 설치되고, 비커즈 경도가 Hv30 이하인 Al계 용사막, 비커즈 경도가 Hv100 이하인 Cu계 용사막, 비커즈 경도가 Hv200 이하인 Ni계 용사막, 비커즈 경도가 Hv300 이하인 Ti계 용사막, 비커즈 경도가 Hv300 이하인 Mo계 용사막, 및 비커즈 경도가 Hv500 이하인 W계 용사막에서 선택되는 적어도 하나의 저경도 피막을 포함하는 용사막을 구비하는 진공 성막 장치용 부품(제2 장치 구성 부품)을 특징으로 하는 것이다.

본 발명의 진공 성막 장치용 부품에 있어서, 용사막은 성막 재료와의 열팽창률의 차이가 15×10^-6/K 이하의 금속 재료로 이루어지는 피막, 또는 부품 본체와의 열팽창률의 차이가 20×10^-6/K 이하의 금속 재료로 이루어지는 피막을 갖는 것이 바람직하다. 제1 발명에서는 이들 용사막(피막)의 표면 거칠기를 상술한 범위로 한다. 제2 발명에서는 상술한 바와 같은 용사막(피막)을 저경도 피막으로 구성한다.

또한, 본 발명에 따른 용사막은 다른 재료로 이루어지는 2층 이상의 피막을 갖고 있어도 좋다. 이와같은 용사막의 구체적인 구성으로서는, 부품 본체상에 형성된 연금속 재료로 이루어지는 응력 완화층과, 상기 응력 완화층상에 형성되고 성막 재료와의 열팽찰률의 차이가 15×10^-6/K 이하인 금속 재료로 이루어지는 열팽창 완화층을 갖는 구조를 들 수 있다. 제2 발명에서는 응력 완화층 및 열팽창 완화층의 적어도 한쪽을 상술한 저경도 피막으로 구성한다. 이때, 응력 완화층과 열팽창 완화층을 함께 저경도 피막으로 구성하는 것이 보다 바람직하다.

본 발명의 진공 성막 장치는 진공 용기, 상기 진공 용기내에 배치되는 피성막 시료 지지부, 상기 진공 용기내에 상기 피성막 시료 지지부와 대향하여 배치되는 성막원, 상기 성막원을 지지하는 성막원 지지부, 및 상기 피성막 시료 지지부 또는 상기 성막원 지지부의 주위에 배치된 방착 부품을 구비한다. 이와 같은 진공 성막 장치에 있어서, 피성막 시료 지지부, 성막원 지지부 및 방착 부품에서 선택되는 적어도 하나는, 상술한 본 발명의 진공 성막 장치용 부품(제1 장치 구성 부품 또는 제2 장치 구성 부품)으로 이루어지는 것을 특징으로 하고 있다.

본 발명에서의 제1 타깃 장치는 타깃 본체와, 상기 타깃 본체의 비이로전(non-erosion) 영역에 형성된 용사막을 구비한다. 제2 타깃 장치는 타깃과, 상기 타깃을 지지하는 백킹 플레이트 본체, 및 상기 백킹 플레이트 본체의 표면에 형성된 용사막을 구비하는 백킹 플레이트를 구비한다.

이들 타깃 장치에 있어서, 제1 발명은 JIS B 0601-1994에서 규정하는 국부 산정의 평균 간격(S)이 50 내지 150㎛의 범위이며 최대 골 깊이(Rv) 및 최대 산 높이(Rp)가 각각 20 내지 70㎛의 범위인 표면 거칠기를 갖는 용사막을 구비하는 것을 특징으로 하고 있다. 제2 발명은 비커즈 경도가 Hv30 이하인 Al계 용사막, 비커즈경도가 Hv100 이하인 Cu계 용사막, 비커즈 경도가 Hv200 이하인 Ni계 용사막, 비커즈 경도가 Hv300 이하인 Ti계 용사막, 비커즈 경도가 Hv300 이하인 Mo계 용사막, 및 비커즈 경도가 Hv500 이하인 W계 용사막에서 선택되는 적어도 하나의 저경도 피막을 포함하는 용사막을 구비하는 것을 특징으로 하고 있다.

제1 발명에 있어서는 진공 성막 장치용 부품의 부품 본체 상, 또는 타깃 장치의 타깃이나 백킹 플레이트 상에 형성하는 용사막의 표면 거칠기를 JIS B 0601-1994에서 규정하는 국부 산정의 평균 간격(S)에서 50 내지 150㎛의 범위, 최대 골 깊이(Rv) 및 최대 산 높이(Rp)에서 각각 20 내지 70㎛의 범위로 하고 있다.

여기에서, 종래의 진공 성막 장치용 부품의 표면에 적용되고 있었던 용사막은, 부착한 성막 재료(부착막)의 박리를 방지하기 위해, 그 표면 거칠기를 크게 하고 있다. 이것은 용사막 표면의 큰 표면 거칠기에 따라, 성막 재료의 밀착력을 높이기 위한 것이다. 그러나, 표면 거칠기가 큰 용사막 상에 부착막이 퇴적되면, 부착막 표면은 요철이 큰 형태가 된다. 즉, 부착막은 박리, 탈락이 발생하기 쉬운 입자가 퇴적한 상태로 성장해 간다. 그러므로, 종래 용사막을 이용한 장치 구성 부품에서는, 그 표면에 퇴적한 부착막으로부터 입자가 탈락하여 더스트(파티클)로 되거나, 또는 경우에 따라서 부착막 자체의 박리가 발생되어 왔다.

이것에 대해, 제1 발명에서는 용사막 상에 퇴적하는 부착물이 안정 성장하도록, 부품 표면에 형성하는 용사막의 표면 거칠기를, 국부 산정의 평균 간격(S), 최대 골 깊이(Rv) 및 최대 산 높이(Rp)로 규정하고 있다. 용사막 상에 퇴적하는 부착막을 안정 성장시킴으로써, 부착막으로부터의 입자의 탈락이나 부착막의 박리를대폭 억제하는 것이 가능하게 된다.

상술한 바와 같이, 입자의 탈락 방지나 부착막의 박리 억제에 기초하여, 파티클의 발생량을 저감함으로써, 진공 성막 장치에서 형성하는 각종 막, 또는 그것을 이용한 소자 또는 부품으 제조 수율을 대폭 향상시키는 것이 가능하게 된다. 또한, 부착막의 안정화(부착막의 박리 억제)는 장치의 클리닝 횟수의 저감에 기여한다. 따라서, 장치 가동률의 향상, 더 나아가서는 성막 비용의 절감을 얻을 수 있다.

제2 발명에 있어서는, 진공 성막 장치용 부품의 부품 본체의 표면, 또는 타깃 장치의 타깃이나 백킹 플레이트 상에 형성하는 용사막의 적어도 일부로서, 상술한 바와 같은 비커즈 경도를 갖는 Al계 용사막, Cu계 용사막, Ni계 용사막, Ti계 용사막, Mo계 용사막, 및 W계 용사막에서 선택되는 적어도 하나의 저경도 피막을 이용하고 있다.

여기에서, 종래의 용사막에는 용사 형성시에 발생한 내부 응력이 잔존하고, 이것에 의해 외적인 응력이 부하된 경우에 용사막의 내부에서 파괴가 발생하기 쉽게 되어 있다. 이것이 용사막 자체의 박리의 원인이 된다. 이것에 대해, 본 발명에서는 통상의 용사막에 비해 연화시킨 용사막을 이용하고 있다. 연화시킨 용사막은 내부 응력(잔류 응력)이 완화되어 있으므로, 성막 공정 시에 외부 응력이 부하된 경우에, 용사막 내부로부터의 파괴를 유효하게 억제할 수 있다. 이것에 의해, 용사막 자체의 박리를 방지하는 것이 가능하게 된다. 또한, 용사막을 저경도화함으로써, 그 위에 부착한 성막 재료(부착막)의 내부 응력도 완화할 수 있다. 따라서, 용사막 상의 부착막 자체의 박리도 억제할 수 있게 된다.

이것에 의해, 용사막이나 그 위에 퇴적하는 퇴적막의 박리에 의한 더스트(파티클)의 발생을 억제할 수 있을 뿐만 아니라, 장치 클리닝이나 부품 교환의 횟수를 대폭 줄일 수 있다. 더스트(파티클)의 발생량의 저감은 진공 성막 장치로 형성하는 각종 막, 또는 그것을 이용한 소자나 부품 등의 수율 향상에 크게 기여한다. 또한, 장치 클리닝이나 부품 교환 횟수의 저감은 장치 가동률의 향상, 더 나아가서는 성막 비용의 삭감에 크게 기여한다.

이하, 본 발명을 실시하기 위한 형태에 관해 설명한다.

도1은 본 발명의 진공 성막 장치용 부품의 일 실시 형태의 주요부 구성을 도시한 단면도이다. 도면에 도시한 진공 성막 장치용 부품(1)은 부품 본체(기판, 2)의 표면에 설치된 용사막(3)을 구비하고 있다. 또한, 부품 본체(2)의 구성 재료는 특별히 한정되어 있는 것은 아니지만, 예를 들면 장치 부품의 구성 재료로서 일반적인 스테인레스 재료 등을 이용할 수 있다. 부품 본체(2)의 용사막 형성면(2a)은 앵커 효과를 얻을 수 있도록 미리 블라스팅(blasting) 처리 등으로 거칠게 되어 있는 것이 바람직하다.

상술한 용사막(3)은 파티클의 발생을 저감하기 위해, 용사막(3)의 표면 형태가 제어 가능한 용사법을 적용하여 형성하는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 부품 본체(2)의 구성 재료 또는 형상, 사용되는 환경 조건, 용사 재료 등에 따라, 플라즈마 용사법, 초고속 프레임 용사법 등을 적절하게 선택하여 사용한다. 용사막(3)은 부품 본체(2)에 대한 밀착력이 뛰어나다. 또한, 성막 공정 중의 온도 상승에 기초하여 부품 본체(2)와 용사막(3)과의 계면으로부터의 박리 등을 방지한다는 측면에서, 용사막(3)은 부품 본체(2)와의 열팽창률의 차이가 20×10^-6/K 이하의 금속 재료로 형성하는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는, 열팽창률의 차이는 15×10^-6/K 이하이고, 더욱 바람직하게는 10×10^-6/K 이하이다.

용사막(3)은 그 위에 부착하는 성막 재료(부착막)와의 열팽창률 차이에 의해 박리를 방지한다는 측면에서, 성막 재료와의 열팽창률의 차이가 15×10^-6/K 이하의 재료로 형성하는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 열팽창률의 차이는 10×10^-6/K 이하이고, 더욱 바람직하게는 5×10^-6/K 이하이다. 성막 재료와의 관계만을 고려한 경우, 용사막(3)은 성막 재료와 동일한 재료로 형성하는 것이 바람직하다. 성막하는 막이 합금막 또는 화화물막 등인 경우에는, 용사막(3)은 성막 재료(성막원)를 구성하는 적어도 1 종류의 금속 원소를 포함하는 재료로 형성하는 것이 바람직하다. 이와 같은 조건을 만족시킴으로써, 용사막(3)상에 부착된 성막 재료의 열팽창률 차이에 기초하여 박리를 억제할 수 있다.

용사막(3)은 단일 재료에 의한 피막으로 한정되지 않고, 예를 들면 다른 재료로 이루어지는 2층 이상의 피막으로 구성해도 좋다. 2층 이상의 피막을 갖는 용사막(3)으로서는, 예를 들면 부품 본체(2) 상에 형성된 응력 완화층(제1 피막)과, 이 응력 완화층 상에 형성된 열팽창 완화층(제2 피막)을 구비하는 구조를 들 수 있다.

응력 완화층에는, 예를 들면 Al, Cu, Ni, 또는 이들의 합금 등의 연금속 재료를 이용한다. 열팽창 완화층에는 부착막과의 열팽창 차이가 작은 금속 재료를 이용한다. 이들 각 층의 부품 본체(2)나 성막 재료와의 구체적인 열팽창률 차이는 상기한 바와 같다. 또한, 표면 측에 내식성이 우수한 용사막을 형성하는 구조, 부품 본체(2)와 성막 재료와의 열팽창 차이를 완화하도록, 열팽창률이 다른 2층 이상의 용사막을 순서대로 형성한 구조 등을 채용하는 것도 가능하다.

용사막(3)은 성막 공정 중에 부착, 퇴적한 성막 재료(부착막)의 박리 방지막으로서 기능한다. 여기에서, 진공 성막 장치용 부품(1)의 표면이 어느 정도의 요철 상태를 갖고 있다면, 어느 정도의 두께까지는 부착막의 박리를 억제할 수 있다. 그러나, 부착막의 두께가 두껍게 되면 용이하게 박리하는 경향이 있다. 이것은 부착막의 두께가 증가함에 따라 내부 응력이 크게 되고, 이것에 기초하여 부착막의 박리가 발생하기 때문이다.

용사막(3)은 기공을 다수 포함하는 내부 구조 등에 의해 부착막의 내부 응력을 흡수하는 작용을 가지며, 부착막의 박리 방지에 대해 유효하게 기능한다. 다만, 단지 용사한 것만으로는 용사막의 표면 거칠기가 크게 된다. 그러므로, 부착막으로부터의 입자의 탈락이나 부착막 자체의 박리가 발생하기 쉽게 된다. 또한, 단지 용사한 것만으로는 용사막의 내부에 응력이 잔존하여, 이 내부 응력에 의해 용사막 자체의 박리가 발생하기 쉽게 된다.

본 발명에서는, 우선, 제1로서, 용사막의 표면 거칠기에 기초하여 입자의 탈락이나 부착막 자체의 박리를 억제하기 위해, 용사막(3)의 표면 거칠기를 JIS B 0601-1994에서 규정하는 국부 산정의 평균 간격(S)에서 50 내지 150㎛의 범위, 최대 골 깊이(Rv) 및 최대 산 높이(Rp)에서 각각 20 내지 70㎛의 범위로 하고 있다. 또한, 이것은 본 발명의 제1 장치 구성 부품에 기초한 것이다. 이와 같은 적당한 표면 거칠기를 갖는 용사막(3)에 의하면, 그 위에 퇴적한 부착막으로부터의 입자의 탈락, 또한 부착막 자체의 박리를 안정적으로 억제하는 것이 가능하게 된다.

표면 거칠기의 하나의 파라미터인 국부 산정의 평균 간격(S)은 도2에 도시한 바와 같이, 표면 거칠기 측정기로 구한 거칠기 곡선으로부터, 그 평균선의 방향으로 기준 길이 L만큼 빼내어, 서로 인접하는 국부 산정간에 대응하는 평균선의 길이 (S1, S2, ...Sn)를 구하고, 이들 측정치의 평균치(mm)를 나타낸 것이다. 최대 골 깊이(Rv) 및 최대 산 높이(Rp)는, 각각 도3에 도시한 바와 같이, 표면 거칠기 측정기로 구한 거칠기 곡선을 기준 길이 L로 구획하고, 각 기준 길이마다 평균선으로부터 가장 깊은 골 바닥까지의 깊이(Rvi) 및 평균선으로부터 가장 높은 산정까지의 높이(Rpi)를 구하여, 이들 골 깊이(Rvi) 및 산 높이(Rpi)의 최대치(Rv 및 Rp)를 나타낸 것이다.

종래 장치 구성 부품의 표면에 적용되어 있는 용사막과 같이, 용사막 표면의 표면 거칠기가 크면, 그 위에 퇴적하는 부착막도 요철 형태가 되어, 부착 입자가 탈락하기 쉬운 형태로 퇴적하게 된다. 또한, 부착막이 두껍게 되면 내부 응력이 증대하여, 요철에 기인하여 부착막 중에 발생하는 단차 부분에 균열이 발생하기 쉽게 된다. 이것은 부착막의 박리를 조장한다. 이와 같은 용사막의 큰 표면 거칠기에 기초하여 입자의 탈락이나 부착막의 박리를 방지하기 위해, 본 발명에서는 상기한 국부 산정의 평균 간격(S), 최대 골 깊이(Rv) 및 최대 산 높이(Rp)에 따라 규정되는 표면 거칠기를 갖는 용사막(3)을 적용하고 있다.

표면의 국부 산정의 평균 간격(S)이 50 내지 150㎛ 범위인 용사막(3)에 의하면, 그 위에 퇴적하는 부착막이 안정된 주상 구조로 성장하여, 입자의 탈락이나 부착막의 박리를 방지할 수 있다. 국부 산정의 평균 간격(S)이 50㎛ 미만이면, 그 위에 퇴적하는 부착막이 불안정한 입자 구조로 성장하여, 부착막의 박리나 입자의 탈락이 발생하기 쉽게 된다. 한편, 국부 산정의 평균 간격(S)이 150㎛를 초과하면, 부착막의 밀착력이 지나치게 저하되므로, 역으로 부착막의 박리가 발생하기 쉽게 된다. 부착막의 박리를 보다 효과적으로 방지한다는 측면에서는, 용사막(3) 표면의 국부 산정의 평균 간격(S)은 70 내지 100㎛의 범위로 하는 것이 보다 바람직하고, 더 바람직하게는 75 내지 90㎛의 범위이다.

또한, 표면의 최대 골 깊이(Rv) 및 최대 산 높이(Rp)가 각각 20 내지 70㎛의 범위인 용사막(3)에 의하면, 부착 입자를 용사막 면상에 보다 균일하게 퇴적시키는 것이 가능하게 되므로, 입자의 탈락(파티클의 발생)을 방지할 수 있다.

즉, 최대 골 깊이(Rv) 및 최대 산 높이(Rp)가 각각 70㎛를 초과하면, 부착 입자의 퇴적이 불균일하게 된다. 구체적으로는, 골 부에 부분적인 빈 공간이 발생하거나 또는 산부의 사영 효과로 부착 입자의 퇴적이 불균일하게 된다. 이와 같은 부착 입자의 퇴적 상태는 특히 불안정하므로, 부착막으로부터 입자의 탈락이 발생한다. 또한, 부착막의 퇴적 형상에 높이의 차이가 발생하고, 높은 부분에 퇴적하는 입자의 부착력이 저하함으로써, 입자의 탈락이 발생한다.

한편, 최대 골 깊이(Rv) 및 최대 산 높이(Rp)가 각각 20㎛ 미만이면, 부착막의 밀착력이 저하하여, 부착막의 박리가 발생하기 쉽게 된다. 입자의 탈락(파티클의 발생)을 보다 효과적으로 방지함과 함께, 부착막의 내구성을 높이기 위해, 용사막(3)의 최대 골 깊이(Rv) 및 최대 산 높이(Rp)는 각각 30 내지 60㎛의 범위로 하는 것이 보다 바람직하고, 더 바람직하게는 각각 30 내지 40㎛의 범위이다.

용사막(3)은 그 형성 과정에 기초하여 복잡한 표면 형태를 갖기 때문에, 부착막에 대해 양호한 밀착성을 나타낸다. 다만, 그 표면 거칠기가 지나치게 크게 되면, 상술한 바와 같이 입자의 탈락이나 부착막의 박리가 발생한다. 이 때문에, 용사막(3)의 표면 거칠기를 JIS B 0601-1994에서 규정하는 산술 평균 거칠기 Ra로 표시한 경우, 산술 평균 거칠기 Ra는 5 내지 15㎛의 범위인 것이 바람직하다.

용사막(3)의 표면의 산술 평균 Ra가 15㎛를 초과하면, 용사막(3) 표면의 요철이 지나치게 크게 되어, 부착막이 파티클이 쉽게 발생하는 부착 형태가 된다. 또한, 부착막이 용사막(3) 전체에 부착되지 않고, 빈 공간이 남기 때문에, 그곳을 기점으로하여 부착막의 박리가 발생할 우려가 있다. 다만, 용사막(3) 표면의 산술 평균 거칠기 Ra가 5㎛ 미만이면, 부착막의 지지력이 저하하여, 부착막이 용이하게 박리할 우려가 있다. 용사막(3) 표면의 산술 평균 거칠기 Ra는 8 내지 12㎛의 범위로 하는 것이 보다 바람직하고, 더 바람직하게는 10 내지 12㎛의 범위이다.

상술한 바와 같은 표면 거칠기를 갖는 용사막(3)은, 예를 들면 분말 원료를 이용하는 분말식 프레임 용사 또는 플라즈마 용사를 적용함과 함께, 분말 원료의 입자 지름을 제어함으로써 얻을 수 있다. 분말식 프레임 용사에서는, 특히 초고속 프레임 용사를 적용하는 것이 바람직하다. 초고속 프레임 용사나 플라즈마 용사를실시하는 때의 구체적인 조건은, 원료 분말의 재질 등에 따라 적절하게 설정한다. 예를 들면, 입자 지름이 가지런한 원료 분말을 이용하여 초고속 프레임 용사나 플라즈마 용사를 실시함으로써, 상술한 바와 같은 적당한 표면 거칠기를 갖는 용사막(3)을 얻을 수 있다. 또한, 용사 후에 표면 클리닝 등을 실시하는 것에 의해서도, 용사막(3)의 표면 거칠기를 조정할 수 있다. 용사막(3)의 표면 거칠기를 제어하기 위한, 더 구체적인 조건으로서는, 전류, 전압, 가스 유량, 용사 거리, 원료 분말의 공급량 등의 용사 조건을 적절하게 변경하는 것 등을 들 수 있다.

용사막(3)에 의한 부착막의 박리 방지 효과를 얻는다는 측면에서는, 용사막(3)의 막 두께는 적절하게 조정하는 것이 바람직하다. 이와 같은 점에서 용사막(3)의 막 두께는 50 내지 500㎛의 범위로 하는 것이 바람직하다. 용사막(3)은 전술한 바와 같이 부착막의 내부 응력을 저감하는 효과를 가지고 있지만, 이 응력 저감 효과는 두께에 따라 다르다. 용사막(3)의 두께가 50㎛ 미만이면, 응력 저감 효과가 저하하여 부착막이 박리하기 쉽게 된다. 한편, 500㎛를 초과하면, 용사막(3) 자체에 큰 내부 응력이 발생하고, 이것에 의해 용사막(3) 자체의 박리가 발생하기 쉽게 된다. 용사막(3)의 막 두께는 상술한 효과에 의해 보다 양호하게 얻어지는 100 내지 300㎛의 범위로 하는 것이 보다 바람직하고, 더 바람직하게는 200 내지 250㎛의 범위이다.

상술한 제1 장치 구성 부품에 기초한 용사막(3)은, 그 표면 거칠기를 국부 산정의 평균 간격(S)에서 50 내지 150㎛의 범위, 최대 골 깊이(Rv) 및 최대 산 높이(Rp)에서 각각 20 내지 70㎛의 범위로 하고 있으므로, 부착막으로부터의 입자의탈락, 즉 파티클의 발생을 효과적으로 억제할 수 있게 된다. 또한, 용사막(3)의 표면 거칠기에 기초하여 부착막의 박리를 방지할 수 있다.

이와 같이, 부착막으로부터의 입자의 탈락이나 부착막의 박리에 기초한 파티클의 발생을 대폭 억제함으로써, 진공 성막 장치에서 형성하는 각종 막, 또는 그것을 이용한 소자 또는 부품 등의 제조 수율을 대폭 높일 수 있게 된다. 또한, 부착막의 박리를 억제함으로써, 장치의 클리닝 횟수를 줄일 수 있다. 장치의 클리닝 횟수의 저감은, 성막 장치의 가동률의 향상, 더 나아가서는 성막 비용의 삭감에 크게 기여한다.

본 발명에서는, 제2 로서, 용사막(3)의 내부 응력에 기초하여 용사막 자체의 박리를 억제하기 위해, 비커즈 경도가 Hv30 이하인 Al계 용사막, 비커즈 경도가 Hv100 이하인 Cu계 용사막, 비커즈 경도가 Hv200 이하인 Ni계 용사막, 비커즈 경도가 Hv300 이하인 Ti계 용사막, 비커즈 경도가 Hv300 이하인 Mo계 용사막 및 비커즈 경도가 Hv500 이하인 W계 용사막에서 선택되는 적어도 하나의 저경도 피막을 용사막(3)에 적용하고 있다. 또한, 이것은 본 발명의 제2 장치 구성 부품에 기초한 것이다.

이들 용사막의 바람직한 경도는, Al계 용사막은 Hv25 이하, Cu계 용사막은 Hv80 이하, Ni계 용사막은 Hv150 이하, Ti계 용사막은 Hv250 이하, Mo계 용사막은 Hv250 이하, W계 용사막은 Hv400 이하이다. 더 바람직한 경도는 Al계 용사막은 Hv20 이하, Cu계 용사막은 Hv70 이하, Ni계 용사막은 Hv100 이하, Ti계 용사막은 Hv200 이하, Mo계 용사막은 Hv200 이하, W계 용사막은 Hv350 이하이다.

여기에서, 본 발명에서 규정하는 용사막의 비커즈 경도는, 이하와 같이 측정한 값을 나타낸 것으로 한다. 즉, 우선 용사막(3)의 표면을 연마하여 평탄화한다. 이어서, 평탄화한 면에 하중 200g으로 다이아몬드 압자를 30초간 누른다. 이것에 의해 발생한 압흔의 길이를 X 및 Y 방향으로 측정하고, 그 평균 길이로부터 비커즈 경도치로 변환한다. 이와 같은 측정을 5회 수행하고, 그 평균치를 본 발명의 비커즈 경도로 한다.

용사막(3)은 상기 기술한 저경도의 금속 용사막 중 하나의 저경도 피막만으로 구성해도 좋고, 또는 각 금속 용사막 중 2개 이상의 저경도 피막의 적층막으로 구성해도 좋다. 또한, 2층 이상의 피막으로 용사막(3)을 구성하는 경우에는, 그 중 적어도 1층이 저경도 피막이면 좋다.

상술한 바와 같은 경도를 갖는 용사막(저경도 피막, 3)은 예를 들면 용사 후에 어닐링 처리를 실시하여 연화시킴으로써 얻을 수 있다. 용사막(3)을 저경도화하여 내부 응력을 충분하게 완화함으로써, 성막 공정 시에 외부 응력(예를 들면 열 응력)이 부하된 경우에, 용사막(3)의 내부로부터의 파괴 진행을 유효하게 억제할 수 있다. 이것에 의해, 용사막(3) 자체의 박리를 방지하는 것이 가능하게 된다. 상기 기술한 각 금속 용사막의 경도가 각각 상술한 값을 초과하고 있다고 하는 것은 내부 응력이 충분히 완화되어 있지 않다는 것을 의미한다. 그와 같은 용사막(3)에서는 내부 파괴 또는 그것에 기초한 박리의 진행을 억제할 수 없다.

여기에서, 상술한 각 금속 용사막은 각각 단체 금속막으로 반드시 한정되는 것은 아니고, 각 금속을 주체로하는 합금막도 포함하는 것이다. 다만, 용사막(3)의 저경도화 등의 관점으로부터는 각각 단체 금속막, 즉 Al 용사막, Cu 용사막, Ni 용사막, Ti 용사막, Mo 용사막, W 용사막인 것이 바람직하다. 이들 각 금속 용사막의 보다 바람직한 비커즈 경도는 Al계 용사막은 Hv25 이하, Cu계 용사막은 Hv75 이하, Ni계 용사막은 Hv150 이하, Ti계 용사막은 Hv250 이하, Mo계 용사막은 Hv250 이하, W계 용사막은 Hv450 이하이다.

또한, 합금막으로서는 Al-Cu 합금막, Al-Ti 합금막, Cu-Al 합금막, Cu-Zn 합금막, Ni-Al 합금막, Ni-Cr 합금막, Ti-Al 합금막, Mo-Ta 합금막, Mo-W 합금막 등을 적용할 수 있다.

용사막(3)의 저경도화를 위한 어닐링 처리는 용사막(3)의 형성 재료에도 의하지만, 예를 들면 진공 분위기, 불황성 분위기, 환원성 분위기 등의 각종 분위기 중에서, Al 단층의 경우에는 200 내지 450℃, Cu 단층의 경우에는 300 내지 900℃, Ni 단층의 경우에는 300 내지 900℃, Ti 단층의 경우에는 300 내지 900℃, Mo 단층 및 W 단층의 경우에는 300 내지 1200℃의 온도에서 실시하는 것이 바람직하다.

처리 온도가 매우 낮으면 용사막(3)의 내부 응력을 충분히 완화할 수 없어, 상기한 바와 같은 저경도를 달성할 수 없을 우려가 있다. 한편, 처리 온도가 매우 높으면 부품 본체(2)에 열변형이 발생하거나, 또는 용사막(3)에 박리가 발생할 우려가 있다. 금속 용사막의 보다 바람직한 어닐링 온도는 Al 단층의 경우에는 250 내지 350℃, Cu 단층의 경우에는 600 내지 800℃, Ni 단층의 경우에는 450 내지 750℃, Ti 단층의 경우에는 350 내지 650℃, Mo 단층 및 W 단층의 경우에는 600 내지 900℃의 범위이다.

용사막(3)을 2층 이상의 피막의 적층막으로 구성하는 경우에는, 융점이 낮은 재료의 온도를 기준으로 하여 어닐링 처리를 실시하는 것이 바람직하다. 적층 구조의 용사막(3)의 바람직한 어닐링 온도는, 사용한 재료에 따라 다르다. 표1은 적층 구조의 용사막(3)의 바람직한 어닐링 온도의 대표예를 도시하고 있다.

상술한 제2 장치 구성 부품에 기초한 용사막(3)은, 내부 응력을 완화한 저경도 피막(저경도의 금속 용사막)을 적용하고 있으므로, 용사막(3) 자체의 박리를 유효하게 억제할 수 있게 된다. 또한, 용사막(3)을 저경도화함으로써, 그 위에 부착한 성막 재료(부착막)의 내부 응력도 완화할 수 있다. 따라서, 용사막(3) 상의 부착막 자체의 박리도 억제하는 것이 가능하게 된다.

이들에 의해, 용사막(3)이나 그 위에 퇴적한 부착막의 박리에 기인하는 장치 클리닝이나 부품 교환의 횟수를 대폭으로 줄이는 것이 가능하게 된다. 환언하면,장치 구성 부품(1)의 수명을 대폭으로 연장할 수 있다. 이와 같이, 장치 구성 부품(1)의 수명을 길게 함으로써, 성막 장치의 가동률의 향상, 더 나아가서는 성막 비용의 삭감을 달성하는 것이 가능하게 된다. 또한, 용사막(3)이나 그 위의 부착막의 박리에 기인하는 더스트의 발생도 억제할 수 있으므로, 진공 성막 장치로 형성하는 각종 막, 또는 그것을 이용한 소자 또는 부품 등의 수율을 높일 수 있다.

본 발명의 진공 성막 장치용 부품(1)은, 상술한 제1 장치 부품과 제2 장치 부품의 구성을 함께 갖는 것이 특히 바람직하다. 즉, 표면 거칠기를 제어함과 함께, 전술한 저경도 피막을 갖는 용사막(3)을 진공 성막 장치용 부품(1)에 적용하는 것이 바람직하다. 이와 같은 진공 성막 장치용 부품(1)에 따르면, 각종 막이나 그것을 이용한 소자 등의 수율을 대폭 높인다는 측면에서, 장치 클리닝이나 부품 교환의 횟수를 대폭으로 줄이는 것이 가능하게 된다.

본 발명의 제1 및 제2 장치 구성 부품에서, 용사막(3)의 구체적인 구성으로서는, 예를 들면 도4 또는 도5에 도시한 구조를 들 수 있다. 도4는 성막 재료와의 열팽창률의 차이가 15×10^-6/K 이하의 금속 재료로 이루어지는 열팽창 완화층(4)만으로 구성한 용사막(3)을 도시하고 있다. 도5는 연금속 재료로 이루어지는 응력 완화층(5)과, 성막 재료와의 열팽창률의 차이가 15×10^-6/K 이하인 금속 재료로 이루어지는 열팽창 완화층(4)과의 적층막으로 구성한 용사막(3)을 도시하고 있다. 도5에 도시한 적층형의 용사막(3)에서, 응력 완화층(5)은 열팽창 완화층(4)의 하지층으로서 설치되고, 부품 본체(2)와 열팽창 완화층(4)과의 사이에 개재되어 있다.

용사막(3)을 응력 완화층(5)과 열팽창 완화층(4)과의 적층막으로 구성하는 경우, 열팽창 완화층(4)의 두께는 50 내지 150㎛의 범위로 하는 것이 바람직하고, 응력 완화층(5)의 두께는 100 내지 300㎛의 범위로 하는 것이 바람직하다. 용사막(3)의 전체 두께는 전술한 바와 같다. 열팽창 완화층(4)의 두께가 50㎛ 미만이면, 그 기능을 충분하게 얻을 수 없을 우려가 있다. 또한, 응력 완화층(5)의 두께가 100㎛ 미만이면, 그 기능을 충분히 얻을 수 없을 우려가 있다. 다만, 열팽창 완화층(4) 및 응력 완화층(5)의 한쪽을 너무 두껍게 하면, 상대적으로 다른 쪽의 두께가 너무 얇게 되므로, 열팽창 완화층(4)의 두께는 150㎛ 이하로 하는 것이 바람직하고, 응력 완화층(5)의 두께는 300㎛ 이하로 하는 것이 바람직하다.

용사막(3)을 구성하는 금속 재료의 종류는, 그 용도에 따라 적절하게 선택된다. 예를 들면, 도4 또는 도5에 도시한 열팽창 완화층(4)에 저경도 피막을 적용하는 경우에는, 성막 재료(부착막)의 종류에 따라, Al계 응사막, Cu계 응사막, Ti계 용사막, Ni계 용사막, Mo계 용사막, W계 용사막 중에서 적절하게 선택하여 사용된다. 이와 같이, 열팽창 완화층(4)은 상술한 저경도 피막으로 구성하는 것이 바람직하지만, 이들 이외의 재료나 경도를 적용하는 것도 가능하다.

저경도 피막으로 이루어지는 열팽창 완화층(4)에 의하면, 그것 자체의 내부 응력의 완화에 의한 박리의 억제 효과에 덧붙여, 그 위에 부착한 성막 재료(부착막)의 내부 응력의 완화 효과도 기대할 수 있다. 즉, 성막 재료가 용사막(3) 위에 부착하여 퇴적해 갈 때, 그 내부에 응력이 발생한다. 이 성막 재료의 부착 퇴적시에 발생하는 내부 응력은, 용사막(3)을 저경도화함으로써 완화할 수 있다. 따라서, 용사막(3) 상의 부착막 자체의 박리도 억제하는 것이 가능하게 된다.

또한, 연금속 재료로 이루어지는 응력 완화층(5)에 대해서도, 본 발명의 저경도 피막을 적용하는 것이 바람직하다. 응력 완화층(5)에 적용되는 저경도 피막으로서는, 비커즈 경도가 Hv30 이하인 Al계 용사막, 비커즈 경도가 Hv100 이하인 Cu계 용사막, 및 비커즈 경도가 Hv200 이하의 Ni계 용사막을 들 수 있다. 이들 저경도 피막을 응력 완화층(5)에 적용함으로써, 연금속 재료에 의한 응력 완화 효과를 보다 한층 높이는 것이 가능하게 된다.

또한, 용사막(3)을 구성하는 금속막은, 상술한 저경도 피막으로 한정되지 않고, 예를 들면 Ta계 용사막이나 Fe기합금(예를 들면 스테인레스)계의 용사막 등을 사용하는 것도 가능하다. 또한, 열팽창 완화층(4)이나 응력 완화층(5) 이외의 기능층에 용사막(3)을 사용하는 경우에는, 그 용도에 따라 적절하게 금속 재료를 선택하여 사용한다.

상술한 본 발명의 장치 구성 부품(1)은, 스퍼터링 장치나 CVD 장치 등의 진공 성막 장치의 구성 부품으로서 이용되는 것이다. 장치 구성 부품(1)은, 성막 공정 중에 성막 재료가 부착하는 부품이라면, 각종 부품에 대해 적용가능하다. 또한, 장치 구성 부품(1)의 용사막(3)을 구성하는 금속 재료는, 적용하는 성막 장치나 성막 공정 등에 따라 적절하게 선택하여 사용되는 것이다.

예를 들면, 반도체 소자의 제조 공정에서, Ti계 배리어 막을 스퍼터링 성막하는 경우에는, Al계 용사막(5)/Ti계 용사막(4)의 적층막, Ti계 용사막(4)의 단층막 등이 사용된다. Ta계의 기초막을 스퍼터링 성막하는 경우에는, Cu계 용사막(4)의 단층막 등이 사용된다. WSi_x전극을 스퍼터링 성막하는 경우에는, Al계 용사막(5)/W계 용사막(4)의 적층막 등이 사용된다. Al 배선을 스퍼터링 성막하는 경우에는, Al계 용사막(5)의 단층막 등이 사용된다. 마찬가지로, 액정 표시 소자의 제조 공정에서, 각종 전극막이나 배선막 등을 스퍼터링 성막하는 경우에는, Al계 용사막(5)의 단층막 등이 사용된다.

또한, 본 발명의 진공 성막 장치용 부품을 적용할 수 있는 성막 공정은, 반도체 소자나 액정 표시 소자의 제조 공정으로 한정되지 않고, 각종 기록 매체나 기록 재생용 헤드의 제조 공정, 박막 컨덴서나 저항기 등의 전자 부품의 제조 공정, 유리 부품의 제조 공정 등에 대해서도 적용 가능하다.

또한, 본 발명의 장치 구성 부품(1)은 CVD 장치에 적용하는 것도 가능하다. CVD 장치에 본 발명의 장치 구성 부품(1)을 적용한 구체예로서는 표면에 용사막을 형성한 CVD용 전극 등을 들 수 있다. 예를 들면, 아몰퍼스 Si막의 성막에 이용되는 CVD용 전극은 그 표면에 Al계 용사막 등을 형성하여 사용된다. 이와 같은 Al계 용사막에 본 발명의 구성을 적용할 수 있다.

전술한 실시 형태에서는, 본 발명을 진공 성막 장치용 부품에 적용한 예에 관해서 설명했지만, 본 발명에 의한 용사막은 타깃 장치에 대해서도 적용하는 것이 가능하다. 즉, 타깃 본체의 비이로전 영역에 용사막을 형성하는 경우, 또는 타깃을 지지하기 위한 백킹 플레이트 본체의 표면에 용사막을 형성하는 경우에서도, 전술한 구성을 갖는 용사막을 적용할 수 있다.

도6은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 타깃 장치의 개략 구성을 도시한 도면이다. 도6에 도시한 타깃 장치는 타깃 본체(11)와, 이 타깃 본체(11)를 지지하는 백킹 플레이트(12)를 구비하고 있다. 타깃 본체(11)의 중심 부분이나 외주 부분은, 실질적으로는 스퍼터링되지 않고, 비이로전 영역 A가 된다. 또한, 영역 B는 이로전 영역을 도시하고 있다.

상술한 타깃 본체(11)의 비이로전 영역 A에는, 스퍼터링된 입자가 다시 부착한다. 이와 같은 비이로전 영역 A의 부착물이 박리한 경우에서도, 다른 부품으로부터의 부착물의 박리와 마찬가지로 배선막 등의 불량 원인이 된다. 따라서, 타깃 본체(11)의 비이로전 영역 A에는 전술한 진공 성막 장치용 부품의 실시 형태에서 설명한 구성, 재질, 경도, 표면 거칠기, 막 두께 등을 구비하는 용사막(3)이 형성되어 있다. 이와 같이, 타깃 본체(11)의 비이로전 영역 A에, 전술한 본 발명에 의한 용사막(3)을 미리 형성하여 둠으로써, 부착물의 박리에 따른 배선 불량이나 소자 불량 등을 방지할 수 있다.

또한, 백킹 플레이트(12)의 노출 표면에도 스퍼터링된 입자가 다시 부착한다. 이와 같은 백킹 플레이트(12)의 노출 표면에 대해서, 전술한 본 발명에 따른 용사막(3)을 미리 형성해 두는 것에 의해서도, 부착물의 박리에 따른 배선 불량이나 소자 불량 등을 방지할 수 있다. 이 백킹 플레이트는 백킹 플레이트 본체(12)와, 그 노출 표면에 형성된 용사막(3)으로 구성된 것이다.

다음으로, 본 발명의 진공 성막 장치의 실시 형태에 대해 설명한다. 도7은 본 발명의 진공 성막 장치를 스퍼터링 장치에 적용한 일 실시 형태의 주요부 구성을 도시한 도면이다. 도7에서, 도면 부호 11은 백킹 플레이트(12)에 고정된 스퍼터링 타깃이다. 이 성막원으로서의 스퍼터링 타깃(11)의 외주부 아래쪽에는, 접지 실드(13)가 설치되어 있다. 접지 실드(13)의 아래쪽에는 또한 상부 방착판(14) 및 하부 방착판(15)이 배치되어 있다.

피성막 재료인 기판(16)은 스퍼터링 타깃(11)과 대향 배치하도록, 피성막 시료 지지부인 플래튼 링(17)에 의해 지지된다. 이들은 도시를 생략한 진공 용기내에 배치되어 있다. 진공 용기에는 스퍼터링 가스를 도입하기 위한 가스 공급 시스템(도시되지 않음)과 진공 용기내를 소정의 진공 상태까지 배기하는 배기 시스템(도시하지 않음)이 접속되어 있다.

이 실시 형태의 스퍼터링 장치에서는, 접지 실드(13), 상부 방착판(14), 하부 방착판(15) 및 플래튼 링(17)을, 상술한 본 발명의 진공 성막 장치용 부품(1)으로 구성하고 있다. 진공 성막 장치용 부품(1)의 구체적인 구성은 전술한 바와 같다. 또한, 이 실시 형태에서, 스퍼터링 타깃(11)의 비이로전 영역에는 마찬가지의 용사막(3)이 설치되어 있다. 백킹 플레이트(12)의 노출 표면에도 동일한 용사막(3)이 설치된다. 또한, 용사막(3)은 스퍼터링 타깃(11)으로부터 스퍼터링된 입자가 부착하는 어느 쪽의 면에든 형성된다.

상술한 스퍼터링 장치에서는, 성막 공정 중에 접지 실드(13), 상부 방착판(14), 하부 방착판(15), 플래튼 링(17), 스퍼터링 타깃(11), 백킹 플레이트(12) 등의 표면에 스퍼터링된 성막 재료(타깃(11)의 구성 재료)가 부착하지만, 이 부착물의 박리는 부품 표면의 용사막(3)에 의해 안정되고 유효하게 방지된다. 또한, 용사막(3) 자체도 안정되고 수명이 길다.

이들에 의해, 더스트 및 파티클의 발생량, 또한 기판(16)에 형성되는 막 속으로의 혼입량을 대폭 억제할 수 있다. 따라서, 64M, 256M, 1G와 같은 고집적도의 반도체 소자나 액정 표시 소자 등의 제조 수율을 대폭 높이는 것이 가능하게 된다. 즉, 배선폭이 0.2㎛ 이하와 같이 협소하고 고밀도의 배선망을 형성하는 배선막에 있어서도, 미소 파티클(예를 들면, 직경 0.2 ㎛ 이상)의 혼입을 대폭 억제할 수 있으므로, 배선 불량을 대폭으로 저감하는 것이 가능하게 된다. 이것에 의해, 소자 수율이 향상한다.

또한, 부착물이나 용사막(3) 자체의 박리를 안정되고 유효하게 억제하는 것이 가능하므로, 장치 클리닝이나 부품 교환의 횟수를 대폭 줄일 수 있다. 이 장치 클리닝이나 부품 교환 횟수의 저감에 기초하여, 스퍼터링 장치의 가동률의 향상을 얻을 수 있다. 즉, 스퍼터링 장치의 운영 비용을 저감할 수 있고, 더 나아가서는 각종 박막의 성막 비용을 삭감할 수 있게 된다.

또한, 상기 실시 형태에서는, 접지 실드(13), 상부 방착판(14), 하부 방착판(15), 플라터닝(17), 스퍼터링 타깃(11), 백킹 플레이트(12)를 본 발명의 부품으로 구성한 예에 대해서 설명했지만, 이들 이외에 타깃 외주 누름 장치(도시되지 않음), 셔터(도시되지 않음) 등을 본 발명의 진공 성막 장치용 부품으로 구성하는 것도 유효하다. 또한, 이들 이외의 부품에 대해서도, 성막 공정 중에 성막 재료의 부착을 피할 수 없는 부품이라면, 본 발명의 진공 성막 장치용 부품은 유효하게 기능한다.

이와 같이, 본 발명의 진공 성막 장치는 피성막 시료 지지부, 성막원 지지부, 방착 부품 등에서 선택되는 적어도 하나를, 본 발명의 진공 성막 장치용 부품으로 구성함으로써, 상술한 바와 같은 우수한 효과를 나타내는 것이다. 또한, 타깃이나 백킹 플레이트에 본 발명을 적용한 경우에서도 마찬가지이다.

또한, 상기 실시 형태에서는 본 발명의 진공 성막 장치를 스퍼터링 장치에 적용한 예에 대해서 설명했지만, 이것 이외에 진공 증착 장치(이온 플레이팅이나 레이저 어브레이션 등을 포함함), CVD 장치 등에 대해서도 본 발명의 진공 성막 장치는 적용 가능하고, 상술한 스퍼터링 장치와 동일한 효과를 얻을 수 있다.

다음으로, 본 발명의 구체적인 실시예에 대해 설명한다.

실시예 1, 비교예 1

우선, 도7에 도시한 스퍼터링 장치의 접지 실드(13), 상부 방착판(14), 하부 방착판(15) 및 플래튼 링(17)을, SUS 304제 기재의 표면에 플라즈마 용사법으로 두께 250㎛의 Al 용사막과 두께 100㎛의 Ti 용사막을 순서대로 형성하여 제작했다. 이들 각 부품을 사용하여, 마그네트론 스퍼터링 장치를 구성했다.

Al 용사는, 분말의 평균 입자 지름이 52㎛인 Al 용사 원료를 이용하여, 전류 500A, 전압 80V의 조건으로 실시했다. Ti 용사는, 분말의 평균 입자 지름이 65㎛인 Ti 용사 원료를 이용하여, 전류 500A, 전압 65V로 실시했다. 용사 시의 분위기는 각각 Ar과 H₂의 혼합 분위기로 하고, Ar을 73L/min으로 공급함과 함께, H₂를 8L/min으로 공급했다. 각 부품에는 Ti 용사면을 클리닝 처리한 후, 어닐링 처리및 탈가스 처리로 하여 진공 중에서 350℃×3hr의 조건으로 열처리를 실시했다.

Ti 용사막의 표면 거칠기는 국부 산정의 평균 간격(S)이 83㎛, 최대 골 깊이(Rv)가 36㎛, 최대 산 높이(Rp)가 42㎛이었다. 이들 표면 거칠기는 테라호블링사 제품인 표면 거칠기 측정기 S4C를 이용하여 측정한 값이다. 또한, 각 용사막의 경도는 어닐링 처리 후에 Al 용사막이 Hv20, Ti 용사막이 Hv230이었다.

이와 같은 마그네트론 스퍼터링 장치에 고순도 Ti 타깃(11)을 셋팅하고, 마그네트론 스퍼터링을 행하여, 우선 8인치 웨이퍼 상에 Ti 박막을 형성했다. 또한, 그 위에 N₂가스를 도입하면서 마그네트론 스퍼터링을 행하여, TiN 박막을 형성했다. 얻어진 Ti/TiN 박막의 표면 형태를 전자 현미경으로 확대하여 관찰한 결과, 양호한 형태를 가지고 있었다. 또한, Ti/TiN 박막상의 직경 0.2㎛ 이상의 파티클 수를 측정했다. 이와 같은 조작을 연속으로 행하여, 파티클 수의 변화를 조사했다. 그 결과를 도8에 도시한다.

한편, 본 발명과의 비교예로서, 상기 실시예 1과 동일한 각 부품을 이하와 같이 하여 제작하였다. 우선, SUS 304제 기재의 표면에 아크 용사법으로 두께 100㎛의 Al 용사막을 형성하고, 또한 플라즈마 용사법으로 두께 250㎛의 Ti 용사막을 형성했다. 이들 각 부품을 사용하여, 마그네트론 스터터링 장치를 구성했다. 각 부품은 Ti 용사면의 클리닝 처리를 행한 후, 마그네트론 스퍼터링 장치에 조립되었다. 또한, Ti 용사막의 표면 거칠기는 국부 산정의 평균 간격(S)이 126㎛, 최대 골 깊이(Rv)가 75㎛, 최대 산 높이(Rp)가 85㎛이었다. 각 용사막의 경도는 Al 용사막이 Hv35, Ti 용사막이 Hv380 이었다.

상기한 비교예 1에 의한 마그네트론 스퍼터링 장치를 이용하여 실시예 1과 동일하게 하여 8인치 웨이퍼 상에 Ti/TiN 박막을 형성하고, 파티클 수의 변화를 조사했다. 그 결과를 도8에 함께 도시한다. 또한, 비교예 1의 Ti/TiN 막의 표면 형태를 전자 현미경으로 확대하여 관찰한 결과, 실시예 1에 비해 떨어진 것이었다.

도8로부터 명백한 바와 같이, 실시예 1에 의한 마그네트론 스퍼터링 장치는 파티클 발생량이 150 로트까지 안정되게 적은 것에 비해, 비교예 1에 의한 마그네트론 스퍼터링 장치에서는 돌발적으로 파티클이 발생하고 있음과 함께, 전체적인 파티클의 발생량도 많다는 것을 알 수 있다. 이것으로부터, 실시예 1의 용사막에 의해 파티클의 발생을 유효하고 안정되게 방지할 수 있다는 것이 확인되었다.

실시예 2, 비교예 2

상기 기술한 실시예 1과 마찬가지로 하여, 표2에 도시한 Al 용사막과 Ti 용사막의 적층막을 형성한 각 부품을 이용하여, 각각 마그네트론 스퍼터링 장치를 구성했다. 용사막의 최상위 표면의 표면 거칠기 및 각 용사막의 경도는 표2에 도시한 바와 같다. 용사막의 표면 거칠기는 분말 입자 지름에 따라 조정했다. 용사막의 경도는 어닐링 조건에 따라 조정했다.

이들 각 마그네트론 스퍼터링 장치를 이용하여, 실시예 1과 동일하게 하여 8인치 웨이퍼 상에 Ti/TiN 박막을 형성하고, 이 Ti/TiN 박막상의 직경 0.2㎛ 이상의 파티클 수를 측정했다. 이 박막 형성을 연속하여 행하고, 파티클이 증가할 때까지의 로트 수로, 박리가 발생할 때까지의 수명을 조사했다. 또한, 150 로트에 의한파티클 수의 평균치를 조사했다. 그들 결과를 표2에 도시한다.

실시예 3, 비교예 3

우선, 용사 원료로서 분말 입자 지름이 40 내지 150㎛의 범위이고 입자 지름 분포가 다른 Ti 용사 원료를 복수 준비했다. 이들 Ti 용사 원료를 이용하여, 도7에 도시한 스퍼터링 장치의 접지 실드(13), 상부 방착판(14), 하부 방착판(15) 및 플래튼 링(17)의 각 부품(SUS 304제 기재)에 대해, 플라즈마 용사법으로 두께 200㎛의 Ti 용사막을 각각 형성했다. 이어서, Ti 용사면을 어닐링 처리한 후, 진공 중에서 350 내지 500℃×3hr의 조건으로 열처리를 실시했다. 각 Ti 용사막의 표면 거칠기는 표3에 도시한 바와 같다.

다음으로, 이들 각 부품을 마그네트론 스퍼터링 장치에 조립하고, 각각 실시예 1과 동일하게 하여 8인치 웨이퍼 상에 Ti/TiN 박막을 형성했다. 이 Ti/TiN 박막상의 직경 0.2㎛ 이상의 파티클 수를 측정했다. 이 박막 형성을 연속하여 수행하고, 150 로트에 의한 파티클 수의 평균치를 조사했다. 그 결과를 표3에 도시한다. 또한, 표3에서의 비교예 3은 아크 용사법으로 Ti 용사막을 형성하는 것 이외는 동일한 부품을 이용한 경우의 결과이다.

표3으로부터 명백한 바와 같이, 실시예 3에 의한 마그네트론 스퍼터링 장치에서는, 파티클의 발생량이 비교예 3에 비해 특히 적다는 것을 알 수 있다. 따라서, 막(Ti/TiN 박막)의 수율을 대폭 높이는 것이 가능하게 된다.

실시예 4, 비교예 4

용사 원료로서 분말 입자 지름이 40 내지 120㎛의 범위이고 입자 지름 분포가 다른 Al 용사 원료를 복수 준비했다. 이들 Al 용사 원료를 이용하여, 도7에 도시한 스퍼터링 장치의 접지 실드(13), 상부 방착판(14), 하부 방착판(15) 및 플래튼 링(17)의 각 부품(SUS 304제 기재)에 대해, 플라즈마 용사법으로 두께 200㎛의Al 용사막을 각각 형성했다. 이어서, Al 용사면을 어닐링 처리한 후, 진공 중에서 300 내지 500℃×3hr의 조건으로 열처리를 실시했다. 각 Al 용사막의 표면 거칠기는 표4에 도시한 바와 같다.

다음으로, 상기한 각 부품을 고순도 텅스텐 실리사이드(WSi_2.8) 타깃을 갖는 마그네트론 스퍼터링 장치에 조립하고, 각각 8인치 웨이퍼 상에 WSi_x박막을 형성했다. 이 WSi_x박막상의 직경 0.2㎛ 이상의 파티클 수를 측정했다. 이 박막 형성을 연속하여 수행하고, 200 로트에 의한 파티클 수의 평균치를 조사했다.

그 결과를 표4에 도시한다. 또한, 표4에서의 비교예 4는 아크 용사법으로 Al 용사막을 형성하는 것 이외는 동일한 부품을 이용한 경우의 결과이다.

표4로부터 명백한 바와 같이, 실시예 4에 의한 마그네트론 스퍼터링 장치에서는, 파티클의 발생량이 비교예 4에 비해 특히 적다는 것을 알 수 있다. 따라서, 막(WSi_x박막)의 수율을 대폭 높이는 것이 가능하게 된다.

실시예 5, 비교예 5

용사 원료로서 분말 입자 지름이 40 내지 150㎛의 범위이고 입자 지름 분포가 다른 Ti 용사 원료를 복수 준비했다. 이들 Ti 용사 원료를 이용하여, 도7에 도시한 스퍼터링 장치의 접지 실드(13), 상부 방착판(14), 하부 방착판(15) 및 플래튼 링(17)의 각 부품(SUS 304제 기재)에 대해, 플라즈마 용사법으로 두께 200㎛의 Al 용사막을 형성하고, 또한 플라즈마 용사법으로 두께 80㎛의 Ti 용사막을 형셩했다. 이어서, Ti 용사면을 어닐링 처리한 후, 진공 중에서 300 내지 500℃×3hr의 조건으로 어닐링 처리를 실시했다. 이들 각 용사막의 경도를 표5에 도시한다.

다음으로, 이들 각 부품을 마그네트론 스퍼터링 장치에 조립하고, 각각 실시예 1과 동일하게 하여 8인치 웨이퍼 상에 Ti/TiN 박막을 형성했다. 이 박막 형성을 연속하여 수행하고, 파티클 수가 증가할 때까지의 로트수로, 박리가 발생할 때까지의 수명을 조사했다. 그 결과를 표5에 도시한다. 또한, 표5에서의 비교예 5는 어닐링 처리를 실시하지 않는다는 것 이외는 동일한 용사막을 형성한 부품을 이용한 경우의 결과이다.

표5로부터 명백한 바와 같이, 실시예 5에 의한 마그네트론 스퍼터링 장치는,파티클의 발생량이 급격히 증가할 때까지의 로트수, 즉 박리 수명이 길고, 장기간에 걸쳐 안정되게 사용할 수 있다. 이것은 스퍼터링 장치의 가동률을 높이는 것을 가능하다는 것을 의미하고, 따라서 장치의 운영 비용의 저감, 더 나아가서는 성막 비용의 삭감에 크게 공헌하는 것이다.

실시예 6, 비교예 6

용사 원료로서 분말 입자 지름이 40 내지 120㎛의 범위이고 입자 지름 분포가 다른 Al 용사 원료를 복수 준비했다. Al 용사 원료를 이용하여, 도7에 도시한 스퍼터링 장치의 접지 실드(13), 상부 방착판(14), 하부 방착판(15) 및 플래튼 링(17)의 각 부품(SUS 304제 기재)에 대해, 플라즈마 용사법으로 두께 200㎛의 Al 용사막을 형성하고, 또한 그 위에 플라즈마 용사법으로 두께 100㎛의 W 용사막을 형성했다. 이어서, W 용사면을 어닐링 처리한 후, 진공 중에서 300 내지 500℃×3hr의 조건으로 어닐링 처리를 실시했다. 이들 각 용사막의 경도는 표6에 도시한다.

다음으로, 상기한 각 부품을 고순도 텅스텐 실리사이드(WSi_2.8) 타깃을 갖는 마그네트론 스퍼터링 장치에 조립하고, 각각 8인치 웨이퍼 상에 WSi_x박막을 형성했다. 이 WSi_x박막의 형성을, 직경 0.2㎛ 이상의 파티클 수를 측정하면서 연속적으로 행하여 파티클 수가 증가할 때까지의 로트 수로, 박리가 발생할 때까지의 수명을 조사했다. 그 결과를 표6에 도시한다. 또한, 표6에서의 비교예 6은 어닐링 처리를 실시하지 않은 것 이외에는 동일한 용사막을 형성한 부품을 이용한 경우의 결과이다.

표6으로부터 명백한 바와 같이, 실시예 6에 의한 마그네트론 스퍼터링 장치는, 파티클의 발생량이 급격히 증가할 때까지의 로트수, 즉 박리 수명이 길고, 장기간에 걸쳐 안정되게 사용할 수 있다. 이것은 스퍼터링 장치의 가동률을 높이는 것을 가능하다는 것을 의미하고, 따라서 장치의 운영 비용의 저감, 더 나아가서는 성막 비용의 삭감에 크게 공헌하는 것이다.

실시예 7

도7에 도시한 스퍼터링 장치의 접지 실드(13), 상부 방착판(14), 하부 방착판(15) 및 플래튼 링(17)의 각 부품(SUS 304제 기재)에 대해, 표7에 도시한 각 용사막을 플라즈마 용사법으로 각각 형성했다. 이어서, 각 용사면을 클리닝 처리한 후, 표7에 도시한 조건으로 어닐링 처리를 실시했다. 이들 각 용사막의 표면 거칠기 및 경도는 표7에 도시한 바와 같다.

또한, 각 용사막의 형성 조건(플라즈마 용사 조건)은, Al에 대해서는 분말 원료의 입자 지름 45 내지 90㎛, 전류 500A, 전압 75V, Ar 유량 73L/min, H₂유량8L/min으로 했다. Cu는 분말 원료의 입자 지름 30 내지 90㎛, 전류 500A, 전압 65V, Ar 유량 73L/min, H₂유량 5L/min으로 했다. W는 분말 원료의 입자 지름 45㎛ 이하, 전류 500A, 전압 65V, Ar 유량 39L/min, H₂유량 10L/min으로 했다. Mo는 분말 원료의 입자 지름 45㎛ 이하, 전류 500A, 전압 67V, Ar 유량 39L/min, H₂유량 12L/min으로 했다. Ni는 분말 원료의 입자 지름 45 내지 75㎛, 전류 500A, 전압 60V, Ar 유량 39L/min, H₂유량 6.5L/min으로 했다. Ta는 분말 원료의 입자 지름 30 내지 80㎛, 전류 550A, 전압 68V, Ar 유량 39L/min, H₂유량 12L/min으로 했다. SUS 304는 분말 원료의 입자 지름 40 내지 90㎛, 전류 500A, 전압 65V, Ar 유량 39L/min, H₂유량 10L/min으로 했다.

다음으로, 이들 각 부품을 마그네트론 스퍼터링 장치에 조립하고, 각각 8인치 웨이퍼 상에 표7에 도시한 박막을 형성했다. 이들 각 박막 상의 직경 0.2㎛ 이상의 파티클 수를 측정했다. 이 박막 형성을 연속하여 행하고, 파티클이 증가할 때까지의 로트 수로, 박리가 발생할 때까지의 수명을 조사했다. 또한, 150 로트에 의한 파티클 수의 평균치를 조사했다. 그들 결과를 표7에 도시한다.

실시예 8

도7에 도시한 스퍼터링 장치의 접지 실드(13), 상부 방착판(14), 하부 방착판(15) 및 플래튼 링(17)의 각 부품에 대해, 표8에 도시한 2층 적층 구조의 각 용사막(하층은 Al 용사막)을 각각 형성했다. 이어서, 각 용사면을 클리닝 처리한 후, 표8에 도시한 조건으로 어닐링 처리를 실시했다. 이들 각 용사막의 표면 거칠기 및 경도는 표8에 도시한 바와 같다.

또한, 각 부품의 기재는 도8의 시료 No.5에 대해서는 Al 합금을 사용하고, 그 이외에 대해서는 SUS 304를 사용했다. 또한, 각 용사막의 형성 조건은, 기본적으로는 실시예 7과 동일한 것으로 했다. 다만, 도8의 시료 No.3의 Al 용사막은 직경 1.6mm의 Al 선 재료를 용사 원료로서 이용하여, 전류 200A, 전압 30V의 조건에서 아크 용사하여 형성했다.

다음으로, 이들 각 부품을 마그네트론 스퍼터링 장치에 조립하고, 각각 8인치 웨이퍼 상에 표8에 도시한 박막을 형성했다. 이들 각 박막 상의 직경 0.2㎛ 이상의 파티클 수를 측정했다. 이 박막 형성을 연속하여 행하고, 파티클이 증가할 때까지의 로트 수로, 박리가 발생할 때까지의 수명을 조사했다. 또한, 150 로트에 의한 파티클 수의 평균치를 조사했다. 그들 결과를 표8에 도시한다.

실시예 9

도7에 도시한 스퍼터링 장치의 접지 실드(13), 상부 방착판(14), 하부 방착판(15) 및 플래튼 링(17)의 각 부품에 대해, 표9에 도시한 2층 적층 구조의 각 용사막(하층은 Cu 용사막)을 각각 형성했다. 이어서, 각 용사면을 클리닝 처리한 후,표9에 도시한 조건으로 어닐링 처리를 실시했다. 이들 각 용사막의 표면 거칠기 및 경도는 표9에 도시한 바와 같다.

또한, 각 부품의 기재는 도 9의 시료 No.3과 시료 No.4에 대해서는 Ti 합금을 사용하고, 그 이외에 대해서는 SUS 304를 사용했다. 또한, 각 용사막의 형성 조건은, 기본적으로는 실시예 7과 동일한 것으로 했다. 다만, 도 9의 시료 No.1, No.2, No.3, No.4, No.5, No.6의 각 Cu 용사막은 직경 1.6mm의 Cu 선 재료를 용사 원료로서 이용하여, 전류 200A, 전압 30V의 조건에서 아크 용사하여 형성했다.

다음으로, 이들 각 부품을 마그네트론 스퍼터링 장치에 조립하고, 각각 8인치 웨이퍼 상에 표9에 도시한 박막을 형성했다. 이들 각 박막 상의 직경 0.2㎛ 이상의 파티클 수를 측정했다. 이 박막 형성을 연속하여 행하고, 파티클이 증가할 때까지의 로트 수로, 박리가 발생할 때까지의 수명을 조사했다. 또한, 150 로트에 의한 파티클 수의 평균치를 조사했다. 그들 결과를 표9에 도시한다.

실시예 10

도7에 도시한 스퍼터링 장치의 접지 실드(13), 상부 방착판(14), 하부 방착판(15) 및 플래튼 링(17)의 각 부품(SUS 304제 기재)에 대해, 표10에 도시한 2층 적층 구조의 각 용사막(하층은 Ni 용사막)을 플라즈마 용사법으로 각각 형성했다. 이어서, 각 용사면을 클리닝 처리한 후, 표10에 도시한 조건으로 어닐링 처리를 실시했다. 이들 각 용사막의 표면 거칠기 및 경도는 표10에 도시한 바와 같다. 또한, 각 용사막의 형성 조건은 실시예 7과 동일한 것으로 했다.

다음으로, 이들 각 부품을 마그네트론 스퍼터링 장치에 조립하고, 각각 8인치 웨이퍼 상에 표10에 도시한 박막을 형성했다. 이들 각 박막 상의 직경 0.2㎛ 이상의 파티클 수를 측정했다. 이 박막 형성을 연속하여 행하고, 파티클이 증가할때까지의 로트 수로, 박리가 발생할 때까지의 수명을 조사했다. 또한, 150 로트에 의한 파티클 수의 평균치를 조사했다. 그들 결과를 표10에 도시한다.

실시예 11

도7에 도시한 스퍼터링 장치의 접지 실드(13), 상부 방착판(14), 하부 방착판(15) 및 플래튼 링(17)의 각 부품(SUS 304제 기재)에 대해, 플라즈마 용사법으로 두께 약 200㎛의 Ti 용사막을 각각 형성했다. 또한, 타깃(11)으로서는 고순도 Ti를 사용하고, 또한 백킹 플레이트(12)에는 Al을 사용했다. 타깃(11)의 외주부의 비이로전 영역, 및 백킹 플레이트(12)의 표면에도, 마찬가지로 플라즈마 용사법으로 두께 약 200㎛의 Ti 용사막을 형성했다.

다음으로, 이들 Ti 용사막을 형성한 각 부품, 타깃 및 백킹 플레이트의 Ti용사면을 클리닝 처리한 후, 진공 중에서 350℃×3hr의 조건으로 열처리를 실시했다. 각 Ti 용사막의 표면 거칠기는 국부 산정의 평균 간격(S)이 72㎛, 최대 골 깊이(Rv)가 45㎛, 최대 산 높이(Rp)가 42㎛이었다. 또한, Ti 용사막의 경도는 Hv205이었다.

상술한 각 부품, 타깃 및 백킹 플레이트를 마그네트론 스퍼터링 장치에 조립하고, 실시예 1과 동일하게 하여 8인치 웨이퍼 상에 Ti/TiN 박막을 형성했다. 이 Ti/TiN 박막상의 직경 0.2㎛ 이상의 파티클 수를 측정했다. 이 박막 형성을 연속하여 행하고, 파티클이 증가할 때까지의 로트 수로, 박리 수명을 조사했다. 또한, 150 로트에 의한 파티클 수의 평균치를 조사했다. 박리 수명은 144 로트, 파티클 수의 평균치는 14개였다.

이 실시예 11에서는, 타깃 및 백킹 플레이트에 용사하지 않은 경우와 비교하여, 돌발적으로 발생하는 파티클이 없게 되고, 또한 전체 파티클 수는 반감했다. 이들로부터, 파티클의 발생을 유효하고 안정되게 방지할 수 있는 것이 확인되었다.

이상의 실시 형태로부터도 명백해진 바와 같이, 본 발명의 진공 성막 장치용 부품 및 타깃 장치에 의하면, 성막 공정 중에 부착하는 성막 재료의 박리를 안정되고 유효하게 방지할 수 있음과 동시에, 클리닝이나 부품의 교환 회수를 삭감할 수 있다. 따라서, 본 발명의 진공 성막 장치용 부품 및 타깃 장치는 각종 진공 성막 장치에 유효하게 사용되는 것이다. 또한, 본 발명의 진공 성막 장치에 따르면, 배선막이나 소자의 불량 발생 원인이 되는 막중으로의 파티클의 혼입을 억제하는 것이 가능하게 됨과 동시에, 장치 가동률의 향상에 의해 성막 비용의 저감을 얻을 수 있다.

Claims

진공 성막 장치의 구성 부품에 있어서,

부품 본체와,

상기 부품 본체의 표면에 형성되고, JIS B 0601-1994에서 규정하는 국부 산정(山頂)의 평균 간격(S)이 50 내지 150㎛의 범위이며 최대 골 깊이(Rv) 및 최대 산 높이(Rp)가 각각 20 내지 70㎛의 범위인 표면 거칠기를 갖고, 또한 상기 최대 산 높이(Rp)와 최대 골 높이(Rv)와의 차(Rp-Rv)가 -11 내지 6㎛의 범위인 용사막을 구비하는 것을 특징으로 하는 진공 성막 장치용 부품.
제1항에 있어서, 상기 용사막은 성막 재료와의 열팽창률의 차이가 15×10^-6/K 이하인 금속 재료로 이루어지는 피막을 포함하는 것을 특징으로 하는 진공 성막 장치용 부품.
제1항에 있어서, 상기 용사막은 상기 부품 본체와의 열팽창률의 차이가 20×10^-6/K 이하인 금속 재료로 이루어지는 피막을 포함하는 것을 특징으로 하는 진공 성막 장치용 부품.
제1항에 있어서, 상기 용사막은 상이한 재료로 이루어지는 2층 이상의 피막을 포함하는 것을 특징으로 하는 진공 성막 장치용 부품.
제4항에 있어서,

상기 용사막은,

상기 부품 본체상에 형성되고 연금속 재료로 이루어지는 응력 완화층과,

상기 응력 완화층상에 형성되고 성막 재료와의 열팽찰률의 차이가 10×10^-6/K 이하인 금속 재료로 이루어지는 열팽창 완화층을 포함하는 것을 특징으로 하는 진공 성막 장치용 부품.
제1항에 있어서, 상기 용사막은 비커즈 경도가 Hv30 이하인 Al계 용사막, 비커즈 경도가 Hv100 이하인 Cu계 용사막, 비커즈 경도가 Hv200 이하인 Ni계 용사막, 비커즈 경도가 Hv300 이하인 Ti계 용사막, 비커즈 경도가 Hv300 이하인 Mo계 용사막, 및 비커즈 경도가 Hv500 이하인 W계 용사막에서 선택되는 적어도 하나의 피막을 포함하는 것을 특징으로 하는 진공 성막 장치용 부품.
제1항에 있어서, 상기 용사막은 50 내지 500㎛의 범위의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 진공 성막 장치용 부품.
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진공 성막 장치에 있어서,

진공 용기와,

상기 진공 용기내에 배치되는 피성막 시료 지지부와,

상기 진공 용기내에 상기 피성막 시료 지지부와 대향하여 배치되는 성막원과,

상기 성막원을 지지하는 성막원 지지부와,

상기 피성막 시료 지지부 또는 상기 성막원 지지부의 주위에 배치된 방착 부품을 구비하고,

상기 피성막 시료 지지부, 상기 성막원 지지부 및 상기 방착 부품에서 선택되는 적어도 하나가, 제1항에 기재된 진공 성막 장치용 부품으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 진공 성막 장치.
제18항에 있어서, 상기 전공 성막 장치용 부품의 표면에 형성된 상기 용사막은 상기 성막원을 구성하는 적어도 1종의 금속 재료를 포함하는 피막을 갖는 것을 특징으로 하는 진공 성막 장치.
제18항에 있어서, 상기 성막 장치는 스퍼터링 장치인 것을 특징으로 하는 진공 성막 장치.
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타깃 장치에 있어서,

타깃 본체와,

상기 타깃 본체의 비이로전 영역에 형성되고, JIS B 0601-1994에서 규정하는 국부 산정의 평균 간격(S)이 50 내지 150㎛의 범위이며, 최대 골 깊이(Rv) 및 최대 산 높이(Rp)가 각각 20 내지 70㎛의 범위인 표면 거칠기를 갖고, 또한 상기 최대 산 높이(Rp)와 최대 골 높이(Rv)와의 차(Rp-Rv)가 -11 내지 6㎛의 범위인 용사막을 구비하는 타깃 장치.
타깃 장치에 있어서,

타깃과,

상기 타깃을 지지하는 백킹 플레이트와, 상기 백킹 플레이트 본체의 표면에 형성되고, JIS B 0601-1994에서 규정하는 국부 산정의 평균 간격(S)이 50 내지 150㎛의 범위이며, 최대 골 깊이(Rv) 및 최대 산 높이(Rp)가 각각 20 내지 70㎛의 범위인 표면 거칠기를 갖고, 또한 상기 최대 산 높이(Rp)와 최대 골 높이(Rv)와의 차(Rp-Rv)가 -11 내지 6㎛의 범위인 용사막을 구비하는 백킹 플레이트를 구비하는 것을 특징으로하는 타깃 장치.
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