KR102468589B1

KR102468589B1 - 합금 용사막 및 막 형성 장치

Info

Publication number: KR102468589B1
Application number: KR1020210007756A
Authority: KR
Inventors: 유카다 카도와키; 도시노부 요시다; 지네이 아카세
Original assignee: 아루박 테크노 가부시키가이샤
Priority date: 2020-02-14
Filing date: 2021-01-20
Publication date: 2022-11-17
Also published as: KR20210103937A; CN113265631A; CN113265631B; JP7424854B2; JP2021127499A

Abstract

막 형성 처리용 부품으로부터의 박리를 더욱 억제시킨 합금 용사막, 및, 그 합금 용사막을 구비한 막 형성 장치를 제공하는 것에 있다. 예를 들면, 막 형성원과, 상기 막 형성원에 대향하는 기판 지지부와, 상기 막 형성원과 상기 기판 지지부 사이의 막 형성 처리 분위기, 또는 상기 막 형성원을 둘러싸는 막 형성 처리용 부품과, 상기 막 형성원, 상기 기판 지지부, 및 상기 막 형성 처리용 부품을 수용하는 진공용기를 구비하는 막 형성 장치에 사용되는 용사막으로서, 알루미늄과, 스칸듐 및 하프늄의 적어도 어느 하나의 제1 원소를 가지는 합금 용사막이 상기 막 형성 처리 분위기를 향해서 설치된 용사막이 제공된다.

Description

합금 용사막 및 막 형성 장치{ALLOY SPRAYED FILM AND FILM DEPOSITION APPARATUS}

본 발명은 합금 용사막 및 막 형성 장치에 관한 것이다.

스퍼터링법, CVD 등에 의해 진공용기 내에서 기판에 막을 형성하는 기술이 있다. 이 때, 진공용기 내에 설치된 기판 이외의 막 형성 처리용 부품(예를 들면, 부착 방지판 등)에도 막이 부착되는 경우가 있다. 이러한 막이 막 형성 처리용 부품으로부터 파티클로서 박리하면, 파티클이 막 중에 들어가고, 막 제품의 수율 저하를 발생시키는 경우가 있다.

이러한 이유에서, 막 형성 처리용 부품의 표면에는 바디의 표면 거칠기를 가진 용사막을 형성하는 방법이 있다(예를 들면, 특허문헌 1 참조). 이러한 용사막을 막 형성 처리용 부품의 표면에 형성하는 것에　의해, 막 형성 처리용 부품으로부터의 불필요한 막 박리가 효과적으로 억제된다.

일본 공개특허공보 2008-291299호

그렇지만, 기판에 형성하는 막이 재료로서 막 응력이 비교적 높은 재료를 선택하거나, 장시간 막 형성을 수행하고 막 형성 처리용 부품에 형성되는 막의 두께가 비교적 두껍게 되거나 하는 경우에는 용사막이 용사막 위에 퇴적한 막의 응력에 지게 되면, 용사막이 막과 함께 막 형성 처리용 부품으로부터 박리될 가능성이 있다. 따라서 이러한 막 형성 처리용 부품에 형성하는 용사막에서는 내박리성이 더욱 뛰어난 것이 요구되고 있다.

이상과 같은 사정을 감안하여, 본발명의 목적은 막 형성 처리용 부품으로부터의 박리를 더욱 억제시킨 합금 용사막, 및, 그 합금 용사막을 구비한 막 형성 장치를 제공하는 것에 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 1형태에 따른 합금 용사막은 막 형성 처리 분위기에 노출되는 막 형성 처리용 부품의 표면에 설치된 용사막으로서, 알루미늄과, 스칸듐 및 하프늄의 적어도 어느 하나의 제1 원소를 가진다.

이러한 합금 용사막이라면, 응력이 높은 피막이 합금 용사막에 퇴적되었다고 해도 막 형성 처리용 부품으로부터 합금 용사막이 벗겨지기 어려워진다.

상기의 합금 용사막에 있어서는, 상기 용사막은 상기 제1 원소 이외에, 지르코늄, 타이타늄, 및 실리콘의 적어도 어느 하나의 제2 원소를 포함할 수 있다.

이러한 합금 용사막이라면, 제1 원소 이외에, 지르코늄, 타이타늄, 및 실리콘의 적어도 어느 하나의 제2 원소를 포함하고 있으므로, 막 형성 처리용 부품으로부터 합금 용사막이 벗겨지기 어려워진다.

상기의 합금 용사막에서는 상기 제1 원소는 상기 용사막에 0.05wt% 이상 1.5wt% 이하 포함될 수 있다.

이러한 합금 용사막이라면, 제1 원소는 용사막에 0.05wt% 이상 1.5wt% 이하 포함되어 있으므로, 막 형성 처리용 부품으로부터 합금 용사막이 벗겨지기 어려워진다.

상기의 합금 용사막에서는 상기 제2 원소는 상기 용사막에 지르코늄이 0.1wt% 이상 0.5wt% 이하 포함되고, 또는, 타이타늄이 0.1wt% 이상 3.0wt% 이하 포함될 수 있다.

이러한 합금 용사막이라면, 제2 원소는 용사막에 상기 농도로 포함되어 있으므로, 막 형성 처리용 부품으로부터 합금 용사막이 벗겨지기 어려워진다.

상기의 합금 용사막에서는 상기 막 형성 처리용 부품은 상기 막 형성 처리 분위기를 둘러싸는 부착 방지판, 또는 스퍼터링 타깃의 주위를 둘러싸는 실드 부재일 수도 있다.

이러한 합금 용사막은 막 형성 처리 분위기를 둘러싸는 부착 방지판, 또는 스퍼터링 타깃의 주위를 둘러싸는 실드 부재로부터 벗겨지기 어려워진다.

상기의 합금 용사막에서는 상기 막 형성 처리 분위기에 노출되는 기판에, 고융점 금속막이 형성될 수 있다.

이러한 합금 용사막이라면, 막 형성 처리용 부품에 고융점 금속막이 형성되어도, 막 형성 처리용 부품으로부터 합금 용사막이 벗겨지기 어려워진다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 1형태에 따른 막 형성 장치는 막 형성원과, 기판 지지부와, 막 형성 처리용 부품과, 진공용기를 구비한다.

상기 기판 지지부는 상기 막 형성원에 대향한다.

상기 막 형성 처리용 부품은 상기 막 형성원과 상기 기판 지지부 사이의 막 형성 처리 분위기, 또는 상기 막 형성원을 둘러싸고, 알루미늄과, 스칸듐 및 하프늄의 적어도 어느 하나의 제1 원소를 가지는 합금 용사막이 상기 막 형성 처리 분위기를 향해서 설치되어 있다.

상기 진공용기는 상기 막 형성원, 상기 기판 지지부, 및 상기 막 형성 처리용 부품을 수용한다.

이러한 막 형성 장치라면, 응력이 높은 피막이 합금 용사막에 퇴적되었다고 해도 막 형성 처리용 부품으로부터 합금 용사막이 벗겨지기 어려워진다.

상기의 막 형성 장치에서는 상기 합금 용사막은 상기 제1 원소 이외에, 지르코늄, 타이타늄, 및 실리콘의 적어도 어느 하나의 제2 원소를 포함할 수 있다.

이러한 막 형성 장치라면, 제1 원소 이외에, 지르코늄, 타이타늄, 및 실리콘의 적어도 어느 하나의 제2 원소를 포함하고 있으므로, 막 형성 처리용 부품으로부터 합금 용사막이 벗겨지기 어려워진다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면 막 형성 처리용 부품으로부터의 박리를 더욱 억제시킨 합금 용사막, 및, 그 합금 용사막을 구비한 막 형성 장치가 제공된다.

도 1은 막 형성 장치에 1 예를 나타내는 모식적인 단면도이다.
도 2는 합금 용사막이 조사된 막 형성 처리용 부품의 일부단면을 나타내는 모식도이다.

이하, 도면을 참조하면서, 본 발명의 실시형태를 설명한다. 각 도면에는 XYZ축 좌표가 도입되는 경우가 있다. 또, 동일한 부재 또는 동일한 기능을 가지는 부재에는 동일한 부호를 붙일 경우가 있고, 그 부재를 설명한 후에는 적당하게 설명을 생략하는 경우가 있다.

본 실시형태의 합금 용사막이 이용되는 막 형성 장치의 일례를 설명한다. 도 1은 막 형성 장치에 1예를 나타내는 모식적인 단면도이다.

막 형성 장치(1)는 진공용기(10)와, 지지대(20)와, 스퍼터링 타깃(30)과, 막 형성 처리용 부품(40, 41, 42)과, 자기 회로부(50)와, 합금 용사막(60, 61, 62)과, 배기기구(70)와, 가스 공급기구(75)와, 전원(80)을 구비한다. 지지대(20)에는 막 형성 처리의 대상물인 기판(21)이 설치되어 있다.

진공용기(10)는 감압상태를 유지 가능한 용기이다. 진공용기(10)는 지지대(20), 스퍼터링 타깃(30), 및 막 형성 처리용 부품(40, 41, 42) 등을 수용한다. 진공용기(10)에는 배관(71)을 통해서, 예를 들면, 진공펌프, 밸브 등의 배기기구(70)가 접속되어 있다. 배기기구(70)에 의해 진공용기(10) 내의 분위기가 소정의 압력으로 유지된다. 진공용기(10)에는 도입관(76)을 통해서 유량계, 밸브 등의 가스 공급기구(75)가 설치된다. 가스 공급기구(75)는 진공용기(10) 내에 방전가스를 공급한다. 방전가스는 예를 들면, 불활성 가스(Ar, Ne, He 등)이다. 또, 진공용기(10)에는 진공용기(10) 내의 압력을 계측하는 압력계가 설치될 수도 있다.

지지대(20)는 막 형성 장치(1)의 기판 지지부재이다. 지지대(20)는 진공용기(10) 내에 설치되어 있다. 지지대(20)는 스퍼터링 타깃(30)에 대향한다. 지지대(20)는 기판(21)을 지지한다. 지지대(20)에 있어서, 기판(21)이 마운트되는 마운트면은 도전체일 수도 있고, 절연체일 수도 있다. 예를 들면, 마운트면에는 정전 척이 설치될 수도 있다. 지지대(20)에는 기판(21)을 소정의 온도로 유지하는 온도조절기구가 내장될 수도 있다. 기판(21)은 적용되는 디바이스에 따라서 적당하게 변경되는데, 예를 들면, 글래스 기판, 석영 기판 등의 절연기판, 실리콘 웨이퍼 등의 반도체기판, 금속기판 등이다.

스퍼터링 타깃(30) (이하, 타깃(30))은 절연 스페이서(11)를 통해서 진공용기(10) 내에 설치된다. 타깃(30)은 지지대(20)에 대하여 대향하도록 배치된다. 타깃(30)은 타깃 본체인 타깃재(31)과, 기재(32)와, 접합부재(33)를 가진다. 타깃(30)은 막 형성 장치(1)의 막 형성원이다.

타깃재(31)는 플라스마에 의해 스퍼터링되는 스퍼터링면(31s)을 가진다. 타깃재(31)는 기판(21)에 형성하는 막의 조성에 따라서 적당하게 변경된다. 타깃재(31)는 금속, 반금속, 또는 세라믹이다. 예를 들면, 타깃재(31)는 텅스텐(W), 몰리브덴(Mo), 타이타늄(Ti), 텅스텐 실리사이드(WSi), 타이타늄 질화물(TiN) 등의 고융점 금속, 실리콘(Si), 실리콘 탄화물(SiC) 등의 반도체재이다. 타깃재는 이것들의 금속, 반금속에 한하지 않고, 실리콘 질화물(SiN) 등일 수도 있다. 타깃재의 평면형상은 기판(21)의 평면형상에 대응해서 적당하게 조정된다.

기재(32)는 배킹 플레이트이고, 타깃재(31)의 이면에 설치된다. 기재(32)는 직경이 다른 부분(321, 322)을 가진다. 기재(32)는 부분(322)이 부분(321)에서 튀어나온 볼록 형상체로 되어 있다. 바꾸어 말하면, 기재(32)에서는 부분(321, 322)에 의해 단차가 형성된다. 부분(322)의 외경은 예를 들면, 타깃재(31)의 직경과 거의 동일하다. 기재(32)의 내부에는 냉매를 흘려보내는 유로가 설치될 수도 있다.

접합부재(33)는 타깃재(31)와 기재(32) 사이에 설치된다. 접합부재(33)는 타깃재(31)와 기재(32)를 조밀하게 접합한다. 접합부재(33)는 예를 들면, 인듐 등의 납땜재이다.

자기 회로부(50)는 지지대(20)와는 반대측의 타깃(30)의 이면에 배치된다. 자기 회로부(50)는 타깃(30)에 평행하게 배치된 요크(51)과, 요크(51)에 설치된 자석(52)을 가진다. 자석(52)은 스퍼터링면(31s)과는 반대측의 타깃(30)의 이면에 접하게 배치되어 있다.

스퍼터링면(31s) 부근에는 자석(52)에서 방출된 자기장이 누설되어, 이 누설한 자기장에 플라스마 중의 전자 등이 포착된다. 이것에 의해, 스퍼터링면(31s) 부근에는 고밀도의 플라스마가 형성되어, 소위 마그네트론 스퍼터링이 수행된다. 자석(52)의 형상, 개수는 방전의 안정성, 기판(21)의 막 형성층의 면내 분포, 또는, 타깃(30)의 사용효율 향상의 관점으로부터 적당하게 조정된다.

막 형성 처리용 부품(40)은 환상의 실드 부재이다. 막 형성 처리용 부품(40)은 금속제이다. 예를 들면, 전위가 접지전위가 된 접지 실드이다. 막 형성 장치(1)를 상면에서 보았을 경우, 막 형성 처리용 부품(40)은 타깃(30)의 외측 둘레를 둘러싼다. 막 형성 처리용 부품(40)은 타깃(30)의 스퍼터링면(31s)을 개방하고, 타깃(30)의 외측 둘레를 따라서 진공용기(10)에 배치된다. 막 형성 처리용 부품(40)은 예를 들면, 진공용기(10)의 상부에 고정되어 있다. 막 형성 처리용 부품(40)의 형상은 일례이고, 도시한 형상으로 제한되지 않는다.

막 형성 처리용 부품(40)의 재료는 예를 들면, 스테인리스강, 알루미늄 등이다. 막 형성 처리용 부품(40)과 타깃(30) 사이에는, 예를 들면, 0.1mm∼몇mm 정도의 간격이 설치된다. 이것에 의해, 막 형성 시에는 소위 파센의 법칙으로부터 막 형성 처리용 부품(40)과 타깃(30)의 간극에서는 방전이 일어나기 어려워지고, 플라스마가 스퍼터링면(31s) 부근에 모여서 안정된 플라스마 방전이 지속된다.

합금 용사막(60)은 막 형성 처리용 부품(40)에 용사되고 있다. 예를 들면, 막 형성 처리용 부품(40)이 막 형성 처리 분위기(12)를 향하는 막 형성 처리용 부품(40)의 표면에 합금 용사막(60)이 형성되어 있다.

합금 용사막(60)은 알루미늄(Al)과, 알루미늄 이외에, 스칸듐(Sc) 및 하프늄(Hf)의 적어도 어느 하나의 제1 원소를 가진다. 또, 합금 용사막(60)은 지르코늄(Zr) 및 타이타늄(Ti)의 적어도 어느 하나의 제2 원소를 포함할 수도 있다. 또는, 제2 원소로서 실리콘(Si)이 선택될 수도 있다.

여기에서, Sc 및 Hf의 적어도 어느 하나의 제1 원소의 합계는 합금 용사막(60)에 0.05wt% 이상 1.5wt% 이하 포함된다. 이 경우, 합금 용사막(60)은 Al-Sc 합금 용사막, Al-Hf 합금 용사막, 및 Al-Sc-Hf 합금 용사막 중 어느 하나이다.

또, 제2 원소를 함유시켰을 경우, Al-Sc-Zr 합금 용사막 또는 Al-Hf-Zr 합금 용사막에서는 Zr이 0.1wt% 이상 0.5wt% 이하 포함될 수도 있고, 혹은, Al-Sc-Ti 합금 용사막 또는 Al-Hf-Ti 합금 용사막에서는 Ti가 0.1wt% 이상 3wt% 이하 포함될 수도 있고, 혹은, Al-Sc-Si 합금 용사막 또는 Al-Hf-Si합금 용사막에서는 Si가 0.5wt% 이상 5wt% 이하 포함될 수도 있다.

여기에서, 제1 원소의 중량%이 0.05wt% 보다 작아지면, 합금 용사막 중에서 재결정이 일어나기 쉬워지고, 열이력에 의해 서합금 용사막이 부드럽게 되는 경향에 있다. 이것에 의해, 합금 용사막은 그 위에 퇴적하는 피막의 응력에 지게 되고, 피막과 함께 막 형성 처리용 부품으로부터 벗겨질 가능성이 있다. 한편, 제1 원소의 중량%이 1.5wt%보다도 커지면, 재료경도가 높아져서 용사에 사용하는 재료가공이 어렵게 되어 바람직하지 못하다.

여기에서, 제2 원소로서 Ti가 0.1wt%보다도 작아지면 재결정 억제효과가 작아지고, 3wt%보다도 커지면 금속 간 화합물의 영향이 커지고, 용사막 강도가 저하되어 바람직하지 못하다. 혹은, Zr이 0.1wt%보다도 작아지면 재결정 억제효과가 작아지고, 0.5wt%보다도 커지면 용사 재료의 경도가 높아져서 용사 재료 가공에는 적합하지 않게 된다.

막 형성 처리용 부품(41)은 막 형성 처리 분위기(12)를 둘러싸는 부착 방지판이다. 막 형성 처리용 부품(41)은 예를 들면, 진공용기(10)의 상부에서 하부를 향해서 진공용기(10)의 내벽을 따라서 설치된다. 또, 막 형성 처리용 부품(41)은 진공용기(10)의 중부에서 지지대(20)를 향해서 배치된다. 막 형성 처리용 부품(41)의 형상은 일례이며 도시한 형상으로 제한되지 않는다. 막 형성 처리용 부품(41)은 금속제이다. 예를 들면, 그 전위는 접지전위가 되어 있다. 막 형성 처리용 부품(41)의 재료는 예를 들면, 스테인리스강, 알루미늄 등이다.

합금 용사막(61)은 막 형성 처리용 부품(41)에 용사되어 있다. 예를 들면, 합금 용사막(61)은 막 형성 처리용 부품(41)이 막 형성 처리 분위기(12)를 향하는 막 형성 처리용 부품(41)의 표면에 형성되어 있다. 합금 용사막(61)의 성분은 합금 용사막(60)의 성분과 동일하다.

막 형성 처리용 부품(42)은 타깃(30)을 기판(21)을 향해서 개방하거나, 스퍼터링면(31s)를 차폐시키거나 하는 셔터이다. 막 형성 처리용 부품(42)은 예를 들면, 스퍼터링면(31s)과 거의 평행하게 설치된다. 막 형성 처리용 부품(42)의 형상은 일례이고, 도시한 형상으로 제한되지 않는다. 막 형성 처리용 부품(42)은 금속제이다. 예를 들면, 그 전위는 접지전위가 되어 있다. 막 형성 처리용 부품(42)의 재료는 예를 들면, 스테인리스강, 알루미늄 등이다.

합금 용사막(62)은 막 형성 처리용 부품(42)의 기판(21)에 대향하는 주면과, 타깃(30)에 대향하는 주면에 용사되고 있다. 합금 용사막(62)의 성분은 합금 용사막(60)의 성분과 동일하다.

전원(80)은 선로(81)를 통해서 타깃(30)에 접속된다. 전원(80)은 타깃(30)에 전력을 공급한다. 전원(80)은 DC 전원일 수도, VHF 전원일 수도, RF 전원일 수도 있다. 전원(80)이 VHF 전원, RF 전원 등의 고주파 전원일 때, 전원(80)과, 타깃(30) 사이의 선로(81)에는 정합 회로가 설치될 수도 있다.

진공용기(10) 내에 방전가스가 도입되고, 타깃(30)에 전력이 투입되면, 타깃(30)과, 진공용기(10) 또는 막 형성 처리용 부품(41) 사이에서 용량결합에 의한 방전이 일어난다. 이것에 의해, 플라스마가 스퍼터링면(31s) 부근에 형성된다. 그리고 플라스마에 노출된 스퍼터링면(31s)으로부터는 막 형성 처리 분위기(12)를 향해서 스퍼터링 입자가 비산한다.

이 결과, 기판(21)에는 타깃재(31)를 재료로 하는 피막이 형성된다. 동시에 막 형성 처리용 부품(40, 41, 42)도 막 형성 처리 분위기(12)에 노출되기 대문에 합금 용사막(60, 61, 62)에도 피막이 퇴적한다.

도 2는 합금 용사막이 조사된 막 형성 처리용 부품의 일부 단면을 나타내는 모식도이다. 여기에서, 막 형성 처리용 부품(4)은 막 형성 처리용 부품(40, 41, 42)중 어느 하나를 나타내고, 합금 용사막(6)은 합금 용사막(60, 61, 62) 중 어느 하나를 나타낸다. 막 형성 중에는 합금 용사막(6)의 표면(6s)이 막 형성 처리 분위기(12)에 노출되게 된다.

막 형성 처리용 부품(4)의 용사면(4s)은 합금 용사막(6)이 용사되기 전에 절연입자에 의해서 블라스트 처리가 실시되어 있다. 예를 들면, 용사면(4s)은 3㎛ 이상의 산술평균 거칠기(Ra)를 가지고 있다. 예를 들면, 용사면(4s)의 산술평균 거칠기(Ra)가 3㎛보다 작아지면, 막 형성 처리용 부품(4)과 합금 용사막(6)과의 밀착성이 나빠져서 바람직하지 못하다.

합금 용사막(6)은 아크 용사, 프레임 용사, 플라스마 용사, 및 콜드 스프레이 용사 등 중 어느 하나 수법에 의해, 용사면(4s)에 형성된다. 합금 용사막(6)은 용사 직후에 있어서, 예를 들면, 비정질막이다. 합금 용사막(6)의 두께는 예를 들면, 100㎛ 이상 400㎛ 이하이다. 합금 용사막(6)의 표면(6s)은 8㎛ 이상 40㎛ 이하의 산술평균 거칠기(Ra)를 가진다.

막 형성 처리용 부품(4)(실드 부재, 부착 방지판, 및 셔터 등)은 일반적으로는 수냉기구를 구비하지 않고 있다. 따라서 막 형성 처리용 부품(4)은 막 형성 처리 분위기(12)에 노출되는 것에　의해서, 그 온도가 350℃ 이상이 되는 경우가 있다. 본 실시형태에서는 막 형성 처리용 부품(4)이 막 형성 처리 분위기(12)에 노출되는 열이력에 의해서 막 형성 처리용 부품(4)이 예를 들면 350℃ 이상으로 가열되는 온도를 “프로세스 온도”라고 부른다.

이러한 조건에서, 막 형성 처리용 부품(4)에 형성하는 용사막으로서, 순수 Al(Al을 99.00wt% 이상 함유)로 구성된 용사막, 혹은 Al-Cu 합금으로 구성된 용사막(이하, Al 용사막으로 한다.)을 사용했을 경우, 용사막 중에서 재결정이 일어나기 쉬워진다. 그 결과, Al 용사막은 열이력에 의해 부드러워지고, 결국, Al 용사막이 피막과 함께 막 형성 처리용 부품(4)으로부터 벗겨지는 현상이 발생된다.

또, Al 용사막에 퇴적하는 막이 응력이 높은 피막일 때, Al 용사막의 막 형성 처리용 부품(4)에 대한 밀착력이 해당 응력에 지게 되고, 피막이 Al 용사막과 함께 막 형성 처리용 부품(4)으로부터 벗겨지는 경우가 있다.

이렇게, 막 형성 처리용 부품(4)에 용사막으로서 Al 용사막을 선택했을 경우, 열이력에 의해서 Al 용사막이 피막과 함께 박리, 파티클 발생을 발생시킨다.

이에 대하여 본 실시형태의 합금 용사막(6)은 알루미늄(Al)과, 스칸듐(Sc) 및 하프늄(Hf)의 적어도 어느 하나의 제1 원소를 가진다. 추가로, 합금 용사막(6)은 지르코늄(Zr), 타이타늄(Ti), 및 실리콘(Si)의 적어도 어느 하나의 제2 원소를 포함하는 경우도 있다.

이러한 합금 용사막(6)이라면, 합금 용사막(6)이 열이력을 받아서 프로세스 온도에 달했다고 하더라도, 합금 용사막(6)에서는 재결정이 일어나기 어려워지고 있다. 그 결과, 합금 용사막(6)은 열이력을 받아서 프로세스 온도에 달했다고 하더라도, 소망하는 경도를 유지하고, 막 형성 처리용 부품(4)으로부터 벗겨지기 어려워진다.

예를 들면, Al-0.2wt% Sc로 이루어지는 합금 용사막(6)을 사용했을 경우, 프로세스 온도가 260℃∼370℃의 범위에서는 열이력과 함께 비커스 경도가 20HV에서 30HV∼70HV의 범위에까지 상승하는 예가 있다. 혹은, Al과, 0.1wt%∼0.7%의 Sc가 혼재한 합금 용사막(6)을 사용했을 경우, 재결정 개시온도가 약 350℃인 것에 대해, 재결정 완료온도가 약 570℃가 되는 예가 있다. 즉, Al에 Sc에 첨가하는 것에　의해, 프로세스 온도 정도에서는 합금 용사막(6)의 재결정이 억제되고, 합금 용사막(6)은 소망하는 경도를 유지한다.

표 1은, 비교예로서의 Al 용사막 및 본 실시형태의 합금 용사막(6)의 각각에, WSi막과 SiN막을 퇴적했을 경우의 용사막 실드 라이프를 나타내는 표이다. 여기에서, 실드 라이프(kW/h)란 프로세스 온도에서 막 형성을 계속했을 때, 피막이 퇴적한 용사막이 막 형성 처리용 부품(4)으로부터 벗겨질 때까지의 타깃(30)에 투입하는 전력(kW)과 막 형성시간(h)을 곱한 값이다. 즉, 실드 라이프는 피막의 응력에 대한 용사막의 박리 내성을 나타내는 지표이다. 실드 라이프가 클 수록, 피막의 응력에 대한 용사막의 박리 내성이 높은 것을 의미한다. 또, 기판으로서는 SUS304판을 사용했다.

표 1에 나타내는 바와 같이, 피막이 WSi막일 때, 실드 라이프는 Al 용사막에서 500kW·h인 것에 대해, 합금 용사막(6)에서는 600kW·h로 상승하고 있다. 피막이 SiN막일 때, 실드 라이프는 Al 용사막에서 250kW·h인 것에 대해, 합금 용사막(6)에서는 400kW·h으로 상승하고 있다.

이렇게 합금 용사막(6)을 막 형성용 처리용 부품(6)에 형성했을 경우, Al 용사막을 막 형성 처리용 부품(4)에 형성했을 경우와 비교해서, 피막에 대한 박리 내성이 크게 상승하는 것을 알았다. 예를 들면, 용사가 아니라 스퍼터링으로 형성한 AlSc막에서는 적절한 표면 거칠기가 수득되지 않고, 또, 거기에다 퇴적하는 막의 응력에 견딜 수 있을 만큼의 두께가 수득되지 않으므로 바람직하지 못하다.

이상, 본 발명의 실시형태에 대해서 설명했지만, 본 발명은 상술한 실시형태만으로 한정되는 것은 아니라 여러 가지로 변경을 부가할 수 있는 것은 물론이다. 각 실시형태는 독립의 형태로는 한정하지 않고, 기술적으로 가능한 한 복합할 수 있다.

1: 막 형성 장치
4, 40, 41, 42: 막 형성 처리용 부품
4s: 용사면
6, 60, 61, 62: 합금 용사막
6s: 표면
10: 진공용기
11: 절연 스페이서
12: 막 형성 처리 분위기
20: 지지대
21: 기판
30: 스퍼터링 타깃(타깃)
31: 타깃재
31s: 스퍼터링면
32: 기재
33: 접합부재
50: 자기 회로부
51: 요크
52: 자석
70: 배기기구
71: 배관
75: 가스 공급기구
76: 도입관
80: 전원
81: 선로
321, 322: 부분

Claims

막 형성 처리 분위기에 노출되는 막 형성 처리용 부품의 표면에 설치된 용사막으로서,
스칸듐 및 하프늄의 적어도 어느 하나의 제1 원소; 및
잔부 알루미늄을 가지고,
상기 제1 원소는 상기 용사막에 0.05wt% 이상 1.5wt% 이하 포함되는 합금 용사막.
제1 항에 있어서,
상기 용사막은 상기 제1 원소 이외에, 지르코늄 및 타이타늄의 적어도 어느 하나의 제2 원소를 추가로 포함하고,
상기 제2 원소로서 상기 용사막에, 지르코늄이 0.1wt% 이상 0.5wt% 이하 포함되고, 또는, 타이타늄이 0.1wt% 이상 3.0wt% 이하 포함되는 합금 용사막.
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제1 항 또는 제2 항에 있어서,
상기 막 형성 처리용 부품은 상기 막 형성 처리 분위기를 둘러싸는 부착 방지판, 또는 스퍼터링 타깃의 주위를 둘러싸는 실드 부재인 합금 용사막.
제1 항 또는 제2 항에 있어서,
텅스텐(W), 몰리브덴(Mo), 티탄(Ti), 텅스텐실리사이드(WSi), 또는 티탄 질화물(TiN)로부터 선택되고, 상기 막 형성 처리 분위기에 노출되는 상기 합금 용사막 상에 형성되는 고융점 금속막을 더 포함하는 합금 용사막.
막 형성원과,
상기 막 형성원에 대향하는 기판 지지부와,
상기 막 형성원과 상기 기판 지지부 사이의 막 형성 처리 분위기, 또는 상기 막 형성원을 둘러싸고, 합금 용사막이 상기 막 형성 처리 분위기를 향해서 설치된 막 형성 처리용 부품과,
상기 막 형성원, 상기 기판 지지부, 및 상기 막 형성 처리용 부품을 수용하는 진공용기를 구비하고,
상기 합금 용사막은,
스칸듐 및 하프늄의 적어도 어느 하나의 제1 원소; 및
잔부 알루미늄을 가지고,
상기 제1 원소는 상기 합금 용사막에 0.05wt% 이상 1.5wt% 이하 포함되는 막 형성 장치.
제7 항에 있어서,
상기 합금 용사막은 상기 제1 원소 이외에, 지르코늄, 타이타늄, 및 실리콘의 적어도 어느 하나의 제2 원소를 추가로 포함하고,
상기 제2 원소로서 상기 합금 용사막에, 지르코늄이 0.1wt% 이상 0.5wt% 이하 포함되고, 또는, 타이타늄이 0.1wt% 이상 3.0wt% 이하 포함되는 막 형성 장치.