KR19990006495A

KR19990006495A - 박막형성장치용 부재의 제조방법 및 그 장치용 부재

Info

Publication number: KR19990006495A
Application number: KR1019980019002A
Authority: KR
Inventors: 타데오 오하시; 아쓰시 후크시마; 히데유키 다카하시
Original assignee: 노미야마 아키히니; 가부시키가이샤 자팬 에너지
Priority date: 1997-06-02
Filing date: 1998-05-26
Publication date: 1999-01-25
Also published as: KR100300522B1; EP0882812B1; TW438897B; EP0882812A1; US6319419B1; JP3449459B2; DE69801546T2; JPH10330971A; DE69801546D1; US6045665A

Abstract

박막형성장치의 내부를 오염시키는 일없이 박막형성장치의 내벽이나 장치의 내부에 있는 기기부재의 표면에 형성된 퇴적물의 박리를 방지하고, 파티클의 발생을 억제하는 기술을 제공하고자 하는 것이다.

박막형성장치의 내벽이나 장치의 내부에 있는 부재의 일부의 면 또는 전면의 불필요한 박막의 퇴적이 생기는 부분에, 복수의 凹凸이 형성되도록 마스킹하고, 다음에 이것을 에칭가공한후, 마스킹을 제거함으로써 형성한 복수의 凹凸을 구비한 박막형성장치용 부재의 제조방법 및 박막형성장치용 부재에 관한 것이다.

Description

박막형성장치용 부재의 제조방법 및 그 장치용 부재

본 발명은 성막중에 파티클의 발생이 적은 박막형성장치용 부재의 제조방법 및 그 장치용 부재에 관한 것이다.

최근 집적회로의 전극이나 확산배리어(diffusion barrier)용 박막, 자기기록 매체용 자성박막, 액정표시장치의 ITO 투명 도전막등 다수의 기상성장에 의한 박막형성기술이 사용되고 있다. 특히, 기상성장법의 하나인 스퍼터링법은 상기와 같은 넓은 범위인 재료에 적용할 수 있고 , 또 박막형성의 제어가 비교적 용이하기 때문에 널리 이용되고 있다.

이 스퍼터링법은 주지한 바와 같이, 하전입자에 의하여 스퍼터링 타켓트를 충격하며, 그 충격에 의하여 그 타켓트로 그것을 구성하는 물질의 입자를 때리고, 이것을 타켓트에 대향시키어 배치한 예를들면, 웨이퍼등의 기판에 부착시켜 박막을 형성하는 성막법이다.

그런데 상기와 같은 스퍼터링등의 기상성장에 의한 박막의 형성에 즈음하여, 파티클의 발생이라고 하는 문제가 크게 대두되어 왔다.

이 파티클은 예를들면, 스퍼터링법에 있어서, 타켓트에 원인의 것에 대하여 설명하면, 타켓트를 스퍼터링한 경우, 박막은 기판이외에 박막형성장치의 내벽이나 내부에 있는 부재등 도달하는 곳에 퇴적한다. 그리고 이 박막형성장치내에 있는 부재등으로부터 박리한 박편이 직접 기판표면에 비산하여 부착하는 것이 파티클 발생의 하나의 요인이라고 생각되고 있다.

이외에 타켓트 표면에는 타켓트 측면이나 박막형성장치내에 있는 부재등으로 부터 박리한 박편이 핵이 되어 발생한다고 생각되고 있는 노듈이라고 불려지는 이물질이 직경 수 ㎛ 정도로 성장한다. 그리고 이와같은 노듈은 어느정도 성장한 시점에서 파쇄하여, 기판표면에 비산하여 부착하는 것이 파티클 발생의 하나의 요인이라고 생각되고 있다.

그리고, 상기와 같은 파티클이 기판상의 미세한 배선등에 퇴적하면, 예를들면 LSI의 경우는 배선의 단락이나 역으로 단선을 일으키는 등의 문제가 발생한다.

최근에서는 LSI 반도체 디바이스가 집적도가 상승하는 (16M비트, 64M비트 또는 254M비트 등)한편, 배선폭이 0.25㎛ 이하로 되는 등에 의하여 계속 미세화 되므로, 상기와 같은 파티클에 의한 배선의 단선이나 단락등이라는 문제가 보다 빈발하게 되었다. 이와 같이 전자 디바이스회로의 고집적도화나 미세화가 진행함에 따라서 파티클의 발생은 한층 커다란 문제로 되어오고 있다.

상기에 상술한 바와 같이 파티클 발생의 원인의 하나로서 박막형성장치의 내벽이나 내부에 존재하는 부재 자체는 막의 형성이 불필요한 부분에서의 박막의 퇴적 문제가 크게 대두되고 있다. 구체적으로는 기판의 주변부, 시일드(shields), 백킹 플레이트(backing plates), 셔터(shutters), 타켓트(targets) 및 이들의 지지구 등으로의 퇴적이다.

상기와 같이, 불필요한 박막의 퇴적이 있었던 곳으로부터, 이 박막의 박리, 비산하도, 파티클의 발생원인이 되므로, 이들의 퇴적물이 두껍게되어, 박리하기 전에 박막형성장치의 내벽이나 기판의 주변부, 시일드, 백킹플레이트, 셔터, 타켓트 및 이들의 지지구 등을 정기적으로 크리닝하던가 또는 교환하는 방법이 취해진다.

또한, 다량으로 퇴적하는 부재(機器)의 부위에는 일단 부착한 박막이 재차 박리, 비산하지 않도록, 금속용사(溶射)피막을 형성하거나(일본국 특개소 61-56277호, 특개평 8-176816호 참조), 브러스트 처리등의 물리적인 표면조화(粗化)처리를 실시하여 퇴적물을 포획하여 둔다고 하는 수단을 취하였다(일본국 특개소 62-142758호 참조).

더욱, 상기와 같은 작업은 박막형성의 작업능률을 저하시키는 원인이라고 생각되므로, 퇴적물이 박리, 비산하지 않도록 포획하는 방착판이라고 하는 취출 가능한 판이 고안되고, 또한 이 판의 열팽창 계수를 변하게 하거나, 판의 표면에 사이드브러스트 처리나, 헤어라인처리를 하는 등의 고안이 이루어졌다(일본국 특개소 63-162861호, 특개평 2-285067호, 특개평 3-138354호 참조).

이들중에서는 특별한 표면처리를 실시한, 소위 파티클게터(Particle Getter 상표명)가 당시의 기술중에서는 파티클의 발생을 효과적으로 방지하는 획기적인 것(일본국 특개평 1-316456호, 특개평 3-87357호 참조)이었다.

그러나, 최근에서는 상기와 같은 배선률의 미세화에 의하여 콘택트 홀(contact holes)이나 비어 홀(beer holes)의 어스팩트 비(aspect ratios)가 3 이상으로 크게 되고, 이 결과 종래의 스퍼터링방식에서는 이들의 홀의 구멍 매립이 곤란하게 되어 왔다. 이 때문에 콜리메이션 스퍼터링(collimation sputtering), 롱쓰로(long-throw)등의 높은 지향성의 스퍼터링이 등장하고, 이들의 스퍼터링에서는 투입전력이 종래의 2배 이상이라고 하는 대전력이었다.

이 때문에 스퍼터링시에 형성되는 플라즈마의 밀도 및 그 퍼짐이 확대되며, 플라즈마 근방에 위치하는 시일드, 콜리메이터, 타켓트 등은 박막의 퇴적과 동시에 이들의 표면층도 스퍼터링되도록 되었다.

상기 퇴적물이 박리, 비산하지 않도록 포획하여 두는 수단으로서 장치의 내벽이나 기기에 직접 또는 방착판위에, 금속용사 피막이나 브러스트처리를 실시한 것은, 금속용사 피막에 대하여 그자체가, 또한 브러스트처리가 실시된 것에 대하여는 부재에 잔존하는 브러스트재가, 특히 스퍼터링 개시초기에 스퍼터링되고, 스퍼터링장치 내부 전체를 오염시키고 만다는 문제가 발생하였다.

또한, 상기의 방착판 단독의 경우에서도 그 자체가 두께를 가지므로, 부착 개소에는 한계가 있고, 또한 상기와 같이 스퍼터링 투입 파워가 현저하게 증대한 경우에는, 금속용사 피막이나 브러스트 처리와 동일한 문제를 발생하였다.

이와 같이 파티클발생은 여전히 존재하고, 또한 파티클의 발생을 방지하려고 채용된 금속용사피막이나 브러스트처리 등의 수단 또는 이들을 실시한 방착판등은 오히려 박막 오염의 원인이 된다고 하는 매우 중요한 문제가 발생하였다.

이와 같은 이유 때문에, 본 발명은 박막형성장치 내부를 오염시키는 일없이, 박막형성장치의 내벽이나 장치의 내부에 있는 기기부재 표면에 형성된 퇴적물의 박리를 효과적으로 방지하고, 파티클의 발생을 억제하는 박막형성장치용 부재의 제조방법 및 동 장치용 부재를 제공하고자 하는 것이다.

본 발명은,

1 박막형성장치의 내벽 또는 장치 내에 있는 부재의 일부의 면 또는 전체면의 불필요한 박막의 퇴적이 생기는 부분에, 복수의 凹凸이 형성되도록 마스킹하고, 다음에 이것을 에칭가공 한후, 상기 마스킹을 제거하여 복수의 凹凸을 형성하는 것을 특징으로 하는 박막형성장치용 부재의 제조방법

2 박막형성장치내에 있는 부재의 일부의 면 또는 전체면에 있어서의 에칭가공에 의하여 형성된 凹凸부의 에칭가공면의 중심선 표면거칠기(Ra)가 5∼100(미만)㎛인 복수의 凹부 또는 凸부를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 박막형성장치용 부재

3 凹凸의 간격이 일정하고, 규칙적으로 배열되어 있는 것을 특징으로 하는 상기 2 에 기재하는 박막형성장치용 부재

4 에칭가공면에 단위면적(1 평방 ㎜)당 1∼100000개의 凹부 또는 凸부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 상기 2 또는 3의 각각에 기재하는 박막형성장치용 부재

5 개개의 凹부의 구멍 평균직경 또는 凸부의 평탄한 정상부의 면의 평균직경이 3∼1000㎛인 것을 특징으로 하는 상기 2∼4의 각각에 기재하는 박막형성장치용 부재

6 박막형성장치의 내벽 또는 장치내에 있는 부재의 일부의 면 또는 전체면의 불필요한 박막의 퇴적이 발생하는 부분의 부재가, 금속 또는 합금으로 구성되고, 그 금속 또는 합금부재의 EPMA 분석에 의한 산소, 질소 및 탄소 등의 가스성분 원소를 제거하여 오염물질원소의 검출면적의 합이 단위면적당 0.1 %미만인 것을 특징으로 하는 박막형성장치용 부재를 제공한다.

도 1 은 본 발명의 에칭가공의 일예를 나타내는 공정의 개략 설명도,

도 2 는 본 발명의 피처리재에 에칭가공에 의하여 凹凸를 형성한 평면 및 단면의 모식도.

〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉

1 : 피처리재

2 : 레지스트재

3 : 에칭가공부

본 발명자들은 상기 목적을 달성하기 위하여 연구한 결과, 다음과 같은 지견을 얻을 수 있었다.

즉, 종래의 합금용사피막은 피용사물에 밀착하기 쉽고, 또한 스퍼터링에 의한 퇴적물의 응력을 흡수할 수 있는 니켈이나 알루미늄 등의 비교적 연질의 금속이 사용되고 있으나, 어느 용사용 금속원료도 순도가 2N정도로 레벨이 낮기 때문에 박막형성장치용 부재 등에 용사한 경우, 그 대로 오염으로 연결된다.

또한, 브러스트 처리에서는, 통상 사용되는 알루미나나 탄화규소 등의 브러스트재의 형상이 괴형상 또는 침형상이기 때문에 피브러스트재에 먹여들어가, 표면에 잔존하는 것을 알았다. 그리고 이와 같은 이물은 박막형성의 초기에 스퍼터링되고, 박막형성장치 내를 넓게 오염하고, 최악의 경우에는 기판상의 스퍼터링 박막조차도 오염시켜버리게 된다.

그래서, 상기한 문제를 해결하기 위하여, 오염이 없는 표면 거칠기처리화를 실현하기 위하여, 종래의 물리적인 방법에 의한 표면 거칠기처리화 방법이 아니고, 화학적인 방법으로서 에칭처리를 시도하였다. 결과로서 에칭에 의하여 표면의 청정도를 유지하고, 또한 표면을 거칠기처리화 시키는 것으로 충분한 퇴적물의 밀착강도가 달성가능한 것이 판명되었다.

더욱, 단순히 표면전체을 에칭가공하는 것이 아니고, 표면의 일부를 마스킹하여 에칭함으로써, 에칭되는 부위 및 깊이를 콘트롤하는 것으로 최적의 표면의 조직상태를 실현하고, 에칭후의 세정으로 마스킹재를 제거하는 것으로 표면의 청정도를 유지하고, 단순하게 표면전체를 에칭하는 이상의 퇴적물의 밀착강도가 달성가능한 것도 판명되었다.

이와 같이 박막형성장치의 내벽이나 장치의 내부에 배치되어 있는 기기(부재)를 에칭가공하여 凹凸을 형성하고, 이에 의하여 부재 등에 퇴적한 박막의 박리, 비산을 방지하여 파티클의 발생을 방지하려고 하는 발상은 지금까지 전혀 존재하지 않고, 새로운 커다란 효과를 높일 수가 있는 것이 판명되었다.

에칭가공에 의하여 박막형성장치의 내벽이나 장치의 내부에 배치되어 있는 기기(부재)에 형성한 凹凸은 표면적을 현저하게 증가시키어, 단위면적당 퇴적량을 감소시키고, 또 퇴적량의 증대에 따른 내부응력의 상승을 억제하여 퇴적물의 균열 및 박리를 현저하게 감소시킬 수가 있다.

에칭가공에 의하여 형성된 凹凸부의 에칭가공면의 중심선 표면거칠기(Ra)를 5∼100(미만)㎛로 한 것은 표면적을 현저하게 증가시키어 퇴적물에 대한 凹부 또는 凸부의 앵커(anchor)효과에 의한 밀착력을 충분하게 유지시키기 위한 것이다.

이 밀착력은 5㎛ 미만에서는 불충분하고, 다른쪽 100㎛ 이상으로 플라즈마쪽에 향한 凹부 또는 凸부의 측면에만 집중하여 박막이 퇴적하고, 역으로 반대면에서는 퇴적물이 적게되거나 또는 전혀 퇴적하지 않게 된다. 이와 같은 경우에는 전체로서는 불균일한 퇴적으로 되며, 凹부 또는 凸부의 앵커효과가 유효하게 작동하지 않아, 박리가 생기기 쉽기 때문이다.

상기로 부터도 명백한바와 같이, 凹부 또는 凸부의 앵커효과에 의한 밀착력을 보다 충분하게 유지시키기 위해서는, 에칭가공에 의하여 형성된 凹凸의 간격이 일정하고, 규칙적으로 배열되어 있는 것이 바람직하다. 이와 같이 함으로써 박막의 퇴적이 균일하게 되는 가능성을 증가시키고, 앵커효과에 의한 밀착력을 효과적으로 발휘시킬 수가 있다.

상기 마스킹 및 에칭가공에 의하여 표면 거칠기처리화된 면은 청정면인 것이며, 부차적인 작용으로서 퇴적물과 피처리면과의 경계면에 오염층이 없기 때문에, 종래의 브러스트에 의한 거칠기처리화 처리 보다도 밀착성이 향상하고 있는 것이 판명되었다.

마스킹재로서는 당연한 것이지만, 내에칭성이 있는 것이며, 또한 에칭가공후의 세정으로 용이하게 제거할 수 있는 것이면 되고, 특별히 한정할 필요는 없다. 일예로서 예를들면, 일반적으로 전자회로를 형성하기 위하여 사용되는 광경화형의 레지스트를 사용할 수가 있다.

도 1 에 그 예를 나타낸다. (A)는 처리전의 피처리재의 단면, (B)는 피처리재의 표면에 레지스트를 도포한 단면, (C)는 에칭가공을 실시하여 피처리재의 일부를 제거한 단면, (D)는 에칭가공후 레지스트를 제거한 피처리재의 단면을 나타내는 각각의 개략 설명도이며, (A)∼(D)로 공정순서로 배열한 것이다.

상기 도 1 에 나타낸 바와 같이, 예를들면 티탄 (Ti)제의 피처리재 (1)에 광경화형의 레지스트(2)를 거칠기처리화하는 면에 균일하게 도포하고, 이어서 경화시키고 싶은 레지스트의 부위에 광이 닿게하여 경화시킨다. 그후 경화시키지 않았던 부위의 레지스트(2)를 세정 제거한다.

다음에, 아래 베이스의 소재 즉, 피처리재(1)와 레지스트(2)에 따라서 산성수용액 또는 알카리수용액 또는 반응성 가스등의 에칭재를 선택한다.

그리고, 레지스트재(2)를 도포한 피처리재(1)를 상기 선택한 에칭 분위기에 두고, 레지스트(2)가 잔존하는 장소 이외를 에칭가공(3)하여 표면에 凹凸을 형성한다.

표면의 거칠기처리화의 상태는 마스킹하는 부위 각각의 사이즈와 단위 면적당 凹부 또는 凸부의 수 및 사용하는 에칭가공재의 조성 및 반응시간에 의하여 조정한다.

도 2 에 피처리재에 에칭가공에 의하여 凹凸을 형성한 평면(A) 및 단면적(B)의 모식도 (사진을 모사한 것)를 나타낸다. 이 도 2 에 나타낸 바와 같이, 에칭가공에 의하여 형성한 凹凸은, 간격이 일정하고 규칙적으로 배열되어 있다.

박막형성장치의 내벽 또는 장치 내부에 있는 부재의 불필요한 박막의 퇴적이 생기는 부분의 부재를 구성하는 재료로는 순도가 높은 금속 또는 함금재를 사용한다. 따라서, 상기와 같이 종래 행하였던 순도가 낮은 용사피막이나 플라즈마 처리에 의하여 잔존하는 알루미나나 탄화규소 등의 오염물질은 존재하지 않는 것이 필요한 것이다.

이와 같은 이유로부터, EPMA (Electron Probe Micro Analyzer) 분석에 의하여 얻어진 산소, 질소, 탄소 등의 경원소(여기에서는 가스성분으로 총칭함)를 제거하여 오염물질 원소의 검출면적의 합이, 상기 금속 또는 합금재의 단위 면적당 0.1% 미만인 것이 필요하며, 부재의 오염물질의 량이 이 정도까지 내려가면, 성막시의 기판상에의 오염물질의 퇴적은 현저하게 감소한다.

파티클 발생방지를 행하는 동안에, 상기 凹凸의 중심선 표면거칠기(Ra)가 크게 영향을 주나, 박막형성장치의 내벽이나 재료에서의 비산물질을 포획하는 동안에, 충분한 앵커효과를 작용시키기 때문에, 단위면적당의 凹凸의 개수 및 각각의 凹凸의 크기(직경)를 조정하는 것도 중요하다.

凹凸의 개수로 말하면, 1개/㎟ 미만에서는 퇴적물을 고정하는 凹凸부의 수가 부족하고, 앵커효과가 충분하게 작용하지 않는다. 한편 100000개/㎟를 초과하면, 凹凸의 간격이 좁게되어, 상기와 같이 표면거칠기(Ra) 5㎛ 이상으로 거칠기처리화된 면에서는 凹부의 바닥 또는 凸부 사이에 샤도우(그림자)부가 생기고, 비산물질이 퇴적하지 않는 부분이 생기어 필연적으로 앵커효과가 약해지게 된다.

따라서, 에칭가공면에 단위면적(1평방 ㎜)당 1∼100000개의 凹부 또는 凸부가 형성되어 있는 것이 필요하고, 이 범위로 조정하는 것이 바람직하다.

또한, 이상으로부터 충분한 앵커효과를 작용시키기 때문에 凹부 구멍의 평균직경 또는 凸부의 평탄한 정상부의 면의 평균직경도 필연적으로 제어를 받는다. 여기에서 「직경」은 에칭가공에 의하여 형성된 凹부의 구멍 또는 凸부의 평탄한 정상부의 지름의 평균의 직경을 말한다. 보다 엄밀하게 말하면, 凹부의 경우는 구멍의 입구의 최대 직경부의 평균직경을 의미하고, 凸부의 경우에는 에칭가공에 의하여 잔존하는 일반적으로 거의 평탄한 정상부의 면의 평균직경을 의미한다.

또한, 凹부의 구멍 또는 凸부의 평탄한 정상부을 위에서 본 형상 즉 평면형상은, 원형, 타원형 또는 사각형등 여러 가지의 것을 선택할 수가 있다. 에칭가공에 의하여는 의도하는 형상보다도 조금 변형한 것도 발생할 수가 있으나, 상기 평균직경의 범위에 있게 되면, 이들의 여러종류의 것도 포함한다.

더욱, 상기에 있어서 동일한 凹凸부에서 凹凸부를 타원으로 대치하는 경우의 장축 직경과 단축 직경과의 사이에 현저한 차가 있도록 凹凸의 평면형상은, 직경이 좁은 부분에 비퇴적개소가 생기거나 불균일한 퇴적이 생기거나 하여 내박리강도에 이방성이 생기기 쉬우므로, 가능한 한 이와 같은 凹凸의 평면형상은 피할 필요가 있다. 따라서 凹부 구멍의 직경 또는 凸부의 평탄한 정상부의 면의 직경은 균일한 직경의 것 예를들면, 원형이나 정방형 등이 바람직하다.

상기 단위면적당의 개수가 규정되면, 이에 따라 상기 각각의 凹부 구멍의 평균직경 또는 凸부의 평탄한 정상부의 면의 평균직경이 3∼1000㎛인 것이 필요하고, 이 범위로 조정하는 것이 바람직하다.

상기 凹凸의 개수의 경우와 동일하게 凹凸부 각각의 크기가 3㎛미만에서는 표면 거칠기(Ra)는 5㎛ 이상으로 한 경우에, 거칠기처리화 면의 凹부에서는 바닥에 비퇴적물이 발생하고, 또 거칠기처리화 면의 凸부에서는 퇴적막을 고정하는 돌기부의 강도가 부족하여 충분한 앵커효과가 작용하지 않기 때문이다.

상기 에칭가공에서 凹凸의 형성을 설명하였으나, 마스킹 및 에칭에 의하여, 부재등의 표면에 凹부만을 형성한 경우도 또는 凸부만을 형성한 경우도, 비산하는 물질을 포획하는 앵커효과는 거의 동일하므로 필요에 따라 凹凸은 적절 선택할 수 있다.

(실시예)

스퍼터링장치내에, 본 발명의 실시예인 표 1 에 나타내는 각종의 표면 거칠기처리화를 실시한 (凹凸을 형성한)티탄제 시일드(부재)를 배치하였다. 본 실시예에서는 凹凸의 간격을 일정하게 하고, 규칙적으로 凹凸을 배열한 것이다.

스퍼터링 타켓트로하여 티탄을 사용하는 질소가스 분위기중에서 리액티브(반응성) 스퍼터링을 행하고, 기판에 질소티탄(TiN)의 박막을 형성하였다. 상기 티탄제 시일드는 약 10㎛의 TiN이 퇴적한 시점에서, 스퍼터링을 종료하며, 스퍼터링장치로부터 티탄제 시일드를 취출하여 스카치 테이프에 의한 박리시험을 행하였다. 또한 에칭가공에 의한 凹凸의 종류에 의한 차가 있는지 없는지를 확인하기 위하여, 凹凸의 종류를 변화시켜 같은 수의 시험편을 작성하고, 박리시험을 하였다. 또한 표 1 에 있어서 凹凸의 사이즈로는, 상기 설명한 凹부의 구멍의 평균 직경 또는 凸부의 평탄한 정상부의 면의 평균직경을 나타낸다.

또한 동시에, 기판에 형성된 TiN 박막의 상기 티탄제 시일드로부터 되는 표면 거칠기처리화에 의한 오염의 유무를 SIMS (2차 이온 질량분석법)에 의하여 분석하였다. 또한 티탄제 시일드(부재)에 대하여는, 미리 EPMA분석에 의하여 얻어진 산소, 질소, 탄소등의 가스성분을 제거하고 오염물질 원소의 검출면적의 합을 측정하였다. 또 EPMA분석장치는 시마리즈제작소 EPMA-8705를 사용하고, 가속전압 :1.5KV, 프로우브 직경 : 1㎛, 샘플전류 : 0.04㎂의 측정조건에서 실시하였다.

이 결과를 표 1 에 나타낸다.

(표 1)

	Ra(㎛)	EPMA분석(검출면적비)	凹凸사이즈(직경㎛)	凹凸의개수 (개/㎟)	박리시험	SIMS분석시험
실시예 1	5	0.1%미만	5	36000	박리없음	검출없음
실시예 2	7	0.1%미만	50	360	박리없음	검출없음
실시예 3	10	0.1%미만	150	36	박리없음	검출없음
실시예 4	10	0.1%미만	250	8	박리없음	검출없음
실시예 5	30	0.1%미만	800	1	박리없음	검출없음
실시예 6	30	0.1%미만	5	20000	박리없음	검출없음
실시예 7	50	0.1%미만	50	200	박리없음	검출없음
실시예 8	50	0.1%미만	150	22	박리없음	검출없음
실시예 9	90	0.1%미만	250	8	박리없음	검출없음
실시예 10	90	0.1%미만	800	1	박리없음	검출없음

(비교예)

비교예로서 표 2 에 나타낸 각종의 표면 거칠기처리화를 실시한 티탄제 시일드(부재)를 배치하고, 동일한 조건에서 스퍼터링에 의하여 기판에 질화티탄(TiN)의 박막을 형성함과 동시에, 상기 티탄제 시일드에 약 10㎛의 TiN이 퇴적한 시점에서, 스퍼터링을 종료하고, 스퍼터링장치로부터 티탄제 시일드를 취출하여 스카치 테이프에 의한 박리시험을 행하였다.

또한, 실시예와 마찬가지로, 기판에 형성된 TiN 박막의 상기 티탄제 시일드로부터 되는 표면 거칠기처리화에 의한 오염의 유무를 SIMS (2차 이온 질량분석법)에 의하여 분석하였다. 또한 티탄제 시일드(부재)에 대하여는, 미리 EPMA분석에 의하여 얻어진 산소, 질소, 탄소등의 가스성분을 제거하고 오염물질 원소의 검출면적의 합을 측정하였다. 또 EPMA분석은 실시예의 경우와 마찬가지의 조건으로 행했다.

이 결과를 표 2 에 나타낸다. 또한 이 표 2 에서 에칭가공에 의하여 凹凸를 형성하고 있지 아니한 것, 즉 지석연삭 또는 용사피막을 형성한 것에 대하여는, 凹凸의 사이즈(직경 ㎛) 및 凹凸의 개수 (개/㎟)를 표시하는 대신에, 그 요지를 괄호( )내에 기입하였다. 또 여기에서 凹凸의 사이즈는 표 1 의 경우와 동일하게, 상기의 설명한 凹부 구멍의 평균직경 또는 凸부의 평탄한 정상부의 면의 평균직경을 나타낸다.

(표 2)

	Ra(㎛)	EPMA분석(검출면적비%)	凹凸의 사이즈(직경㎛)	凹凸의 개수(개/㎟)	박리시험	SIMS분석결과
비교예 1	4	0.1 미만	250	8	박리	검출없음
비교예 2	150	0.1 미만	250	8	박리	검출없음
비교예 3	1	0.1 Si	(Si 지석연삭)	박리	Si 검출
비교예 4	2	0.05 Si	(Si지석연삭과소프트에칭)	박리	검출없음
비교예 5	5	2 Si	(SiC 브러스트 표면 거칠기처리화)	박리	Si 검출
비교예 6	20	100 Al	(Al용사)	박리없음	Al 검출
비교예 7	25	0.1 미만	800	0.5	박리	검출없음
비교예 8	25	0.1 미만	1100	0.7	박리	검출없음
비교예 9	5	0.1 미만	2.5	120000	박리	검출없음
비교예 10	5	0.1 미만	2	100000	박리	검출없음

다음에, 상기 본 발명의 실시예를 비교예와 대비하여 설명한다.

표 1 에 나타낸 바와 같이 실시예 1∼10 에 있어서 티탄제 시일드(부재)의 EPMA 분석에 의하여 얻어진 산소, 질소, 탄소 등의 가스성분을 제거하고 오염물질원소의 검출면적의 합은 어느쪽도 0.1% 미만이고, 기판에 형성된 TiN의 박막의 상기 티탄제 시일드로 되는 표면 거칠기처리화에 의한 오염의 유무를 SIMS (2차 이온 질량분석법)에 의하여 분석한 결과, 어느쪽도 오염물질원소는 검출되지 않았다.

한편, 비교예 3, 5 및 6 에 나타낸 바와 같이 티탄제 시일드 (부재)를 Si지석연삭한 것, SiC 브러스트 표면 거칠기처리화 한 것 및 Al용사한 것에 대하여는, 각각 EPMA분석에 의하여 그 주요부재인 Si 및 Al이 검출되고, 또 기판에 있어서도 SIMS 분석결과에 있어서, 상기 재료의 Si 및 Al이 검출되며, 스퍼터링후에 같은재료에서 오염되고 있었다. 즉, 지석연삭, 브러스트 표면 거칠기처리화 및 용사는 기판을 오염하여 바람직하지 아니한 것을 알았다.

또한, 비교예 4는 Si지석연삭후 소프트 에칭처리를 하고 있으므로, 기판에서의 오염물질은 검출되지 않았다.

다음에, 박리시험의 결과이나, 실시예 1∼10는 에칭가공면의 중심선 표면 거칠기(Ra)가 5㎛이상 100㎛미만이고, 凹凸의 사이즈(직경 ㎛)가 3∼1000, 그리고 凹凸의 개수(개/㎟)가 1∼100000의 범위에 있으나 어느쪽도 박리는 생기지 않았다.

이에 대하여, 비교예 6 를 제외하고, 비교예 1∼10의 어느쪽도 박리시험의 결과, 간단하게 박리가 생겼다. 또 비교예 6은 상술한 바와 같이, Al용사피막이 오염물질로 되므로, 박리를 발생하지 않아도 사용할 수 없다. 특히 비교예 3 및 비교예 5는 오염물질이 존재하는 이상, 더욱 박리가 쉬워, 나쁜결과로 되고 있다.

또한, 본 발명 실시예에 있어서, 에칭가공에 의한 凹 및 凸의 종류를 변화하여 모두 동일수로 테스트하였으나, 본 발명의 凹凸의 조건이면, 이 凹凸의 종류에 의한 박리성에 차가 없었다.

이상, 본 발명의 실시예에 있어서는 비교예와의 대비로 부터도 명백한 바와 같이 거칠기면처리화를 위하여 종래 실시되었던 박막형성장치의 내벽이나 내부 기기 위의 브러스트재 또는 용사재에 기인하는 오염물질이 없게되고, 또 상기와 같은 부재에 퇴적하는 재료로부터 박리나 이에 의한 비산이 감소되므로, 기판에 형성된 배선재료등의 박막형성품에 있어서의 파티클의 발생이 현저하게 감소한다고 하는 우수한 효과가 있는 것을 알았다.

또한, 본 발명에 대하여는 주로 스퍼터링방법 및 장치에 대하여 설명하였으나, 이예에 한정되지 않고, 다른 PVD 또는 CVD등의 박막형성방법 및 장치에 적용할 수가 있다. 또 본 발명은 상기 예에 대하여 설명하였으나, 이것은 일예에 지나지않고, 본 발명의 요지를 이탈하지 아니하는 범위에서 여러 가지 변경을 할 수가 있다. 그리고 본 발명은 이들을 모두 포함한 것이다.

박막형성장치 내부를 오염시키는 일없이, 박막형성장치의 내벽이나 장치의 내부에 있는 기기부재 표면에 형성된 퇴적물의 박리를 효과적으로 방지하고, 파티클의 발생을 억제할 수가 있는 우수한 효과를 가진다.

Claims

박막형성장치의 내벽 또는 장치내에 있는 부재의 일부의 면 또는 전체면의 불필요한 박막의 퇴적이 생기는 부분에, 복수의 凹凸가 형성되도록 마스킹하고, 다음에 이것을 에칭가공 한후, 상기 마스킹을 제거하여 복수의 凹凸을 형성한 것으로 특징으로 하는 박막형성장치용 부재의 제조방법.
박막형성장치내에 있는 부재의 일부의 면 또는 전체면에 있어서의 에칭가공에 의하여 형성된 凹凸부의 에칭가공면의 중심선 표면거칠기(Ra)가 5∼100(미만)㎛인 복수의 凹부 또는 凸부를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 박막형성장치용 부재.
제 2 항에 있어서, 凹凸의 간격이 일정하고, 규칙적으로 배열되어 있는 것을 특징으로 하는 박막형성장치용 부재.
제 2 항 또는 제 3 항에 있어서, 에칭가공면에 단위면적(1 평방 ㎜)당 1∼100000개의 凹부 또는 凸부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 박막형성장치용 부재.
제 2 항 ∼ 제 4 항에 있어서, 개개의 凹부의 구멍 평균직경 또는 凸부의 평탄한 정상부의 면의 평균직경이 3∼1000㎛인 것을 특징으로 하는 박막형성장치용 부재.
박막형성장치의 내벽 또는 장치내 있는 부재의 일부의 면 또는 전체면의 불필요한 박막의 퇴적이 발생하는 부분의 부재가, 금속 또는 합금으로 구성되고, 그 금속 또는 합금부재의 EPMA 분석에 의한 산소, 질소 및 탄소 등의 가스성분 원소를 제거하여 오염물질원소의 검출면적의 합이 단위면적당 0.1 %미만인 것을 특징으로 하는 박막형성장치용 부재.