KR20220165676A

KR20220165676A - 성막 장치용 부품, 및 성막 장치용 부품을 갖춘 성막 장치

Info

Publication number: KR20220165676A
Application number: KR1020220159155A
Authority: KR
Inventors: 유타카 카도와키; 토시노부 요시다; 진에이 아카세; 타카노부 타카야마
Original assignee: 아루박 테크노 가부시키가이샤
Priority date: 2019-05-27
Filing date: 2022-11-24
Publication date: 2022-12-15
Also published as: JP7417367B2; KR20200136309A; CN111996486A; JP2020193356A; CN111996486B

Abstract

본 발명의 성막 장치용 부품은, 성막 분위기에 노출되는 표면과, 상기 표면에 형성되어, Al 혹은 Al 합금, 또는, Cu 혹은 Cu 합금으로 이루어진 용사막을 가진다. 상기 용사막의 표면 거칠기(Ra) [㎛]는, 50~70의 범위 내이다.

Description

성막 장치용 부품, 및 성막 장치용 부품을 갖춘 성막 장치{COMPONENT FOR FILM FORMATION APPARATUS, AND FILM FORMATION APPARATUS PROVIDED WITH COMPONENT FOR FILM FORMATION APPARATUS}

본 발명은, 부착된 막의 밀착성이나 박리 응력 완화 효과가 뛰어난 성막 장치용 부품, 및 이 성막 장치용 부품을 갖춘 성막 장치에 관한 것이다.

근래에 반도체 제품은 감압 분위기로 되는 성막실 내에서 각종 피막 형성 방법(예를 들어, 스퍼터링법이나 CVD법 등)을 이용해 피처리체(예를 들어, Si 기판 등) 상에 각종 피막(被膜)을 형성함으로써 제조된다. 이 때, 목적으로 하는 피처리체에 형성되는 피막은, 성막실 내에서, 성막 시에 피처리체의 주위에 존재하는 각종 성막 장치용 부품에도, 상기 피막이 부착되는 것은 피할 수 없다.

이러한 현상은, 성막의 횟수(배치 수)가 증가할수록 현재화(顯在化)한다. 즉 피처리체는 통상 1개의 성막 조작 마다 교환되는데 비해, 피처리체의 주위에 존재하는 각종 성막 장치용 부품은 성막 조작 마다 교환되지 않는다. 이에 따라, 성막 조작을 반복함에 따라 성막 장치용 부품 상에는, 성막의 횟수(배치 수) 만큼, 부착된 피막이 중첩되는 상태, 즉 후막(厚膜)이 퇴적된 상태가 된다. 이 때문에, 성막 장치용 부품에 부착된 피막은 밀착성의 임계점을 넘으면, 박리, 탈락해, 미립자, 먼지 등의 파티클이 되고, 이 파티클이 성막실 내에 부유(浮游)해 성막실 내를 오염시킨다. 이 같은 파티클이 반도체 제품 중에 들어가면, 반도체 제품의 수율을 크게 저하시킬 우려가 있었다.

이 문제를 해소하기 위해, 종래의 성막 장치에서는, 성막실 내에 배치되는 성막 장치용 부품으로서, 부품의 표면에 각종 용사막(溶射膜)이 설치된 성막 장치용 부품이 알려져 있다(특허문헌 1).

용사막의 표면 거칠기는 일반적으로 블라스트(Blast) 처리가 실시된 표면에 비해 크다. 이 때문에, 용사막은, 용사막 상에 부착된 피막(이하, 부착막이라고 부른다)에 대한 앵커링 효과(Anchoring Effect)를 얻기 쉽다는 것이 알려져 있다. 또, 용사막은, 부착막에 대한 접촉 면적이 커지는 것으로부터, 부착막이 용사막으로부터 박리되기 어려워지는 경향이 있다. 게다가, 용사막은, 어느 정도의 공공율(空孔率)을 가지고 있고, 그 공공(空孔)의 존재에 의해 약간 변형하기 쉽고, 그 정도에 따라 부착막의 박리 응력이 완화되는 것도 공지되어 있다.

그렇지만, 부착막이 스퍼터링(sputtering)에 의해 형성되어 있는 스퍼터링 막일 경우, 스퍼터링 막은 높은 내부 응력을 가지고 있기 때문에, 상기와 같은 효과를 반드시 만족스럽게 얻지 못하고 있었다. 즉 전술한 것처럼, 성막 조작을 반복함에 따라 스퍼터링 막이 퇴적된 경우, 큰 두께를 가지는 스퍼터링 막이 형성되어 버린다. 이 상태에서는, 성막 장치용 부품에 부착된 스퍼터링 막은 밀착성의 임계점을 넘기 쉬워지고, 박리, 탈락하여, 미립자, 먼지 등의 파티클이 발생하고, 이것이 성막실 내에 부유해, 성막실 내를 오염시키는 문제가 표면화 된다.

이 때문에, 내부 응력이 높은 부착막에 대해, 박리나 탈락의 발생이 일어나기 어려운 성막 장치용 부품, 및 이 성막 장치용 부품을 갖춘 성막 장치의 개발이 기대되고 있었다.

[특허문헌 1] 일본 특허 제4382532호 공보

본 발명은 상기의 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 내부 응력이 높은 부착막에 대해, 박리(剝離)나 탈락(脫落)의 발생이 일어나기 어려운 성막 장치용 부품, 및 이 성막 장치용 부품을 갖춘 성막 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 일 양태에 따른 성막 장치용 부품은, 성막 분위기에 노출되는 표면과, 상기 표면에 형성되어, Al 혹은 Al 합금, 또는, Cu 혹은 Cu 합금으로 이루어진 용사막을 가지고, 상기 용사막의 표면 거칠기(Ra)[㎛]는, 50~70의 범위 내이다.

본 발명의 일 양태에 따른 성막 장치용 부품에서는, 상기 용사막의 밀착력 [kg/m²]은, 6 이상이어도 무방하다.

본 발명의 일 양태에 따른 성막 장치용 부품에서는, 상기 Al 합금의 첨가 원소가 Si 또는 Ti이어도 무방하다.

본 발명의 일 양태에 따른 성막 장치용 부품에서는, 상기 Cu 합금의 첨가 원소가 Al이어도 무방하다.

본 발명의 일 양태에 따른 성막 장치는, 성막실과, 상기 성막실 내에 배치되어, 표면에 용사막이 형성된 성막 장치용 부품을 갖추고, 상기 용사막은, Al 혹은 Al 합금, 또는, Cu 혹은 Cu 합금으로 이루어지고, 상기 용사막의 표면 거칠기(Ra) [㎛]는, 50~70의 범위 내이다.

본 발명의 일 양태에 따른 성막 장치에서는, 상기 용사막의 밀착력 [kg/m²]은, 6 이상이어도 무방하다.

본 발명의 일 양태에 따른 성막 장치에서는, 상기 Al 합금의 첨가 원소가 Si 또는 Ti이어도 무방하다.

본 발명의 일 양태에 따른 성막 장치에서는, 상기 Cu 합금의 첨가 원소가 Al이어도 무방하다.

본 발명의 일 양태에 따른 성막 장치용 부품은, 성막 분위기에 노출되는 표면과, 상기 표면에 형성되어, Al 혹은 Al 합금, 또는, Cu 혹은 Cu 합금으로 이루어진 용사막을 가지고, 상기 용사막의 표면 거칠기(Ra) [㎛]는, 50~70의 범위 내이다. 이에 따라, 내부 응력이 높은 부착막에 대해, 박리나 탈락의 발생이 일어나기 어려운 성막 장치용 부품을 얻을 수 있다.

본 발명의 일 양태에 따른 성막 장치는, 성막실과, 상기 성막실 내에 배치되어, 표면에 용사막이 형성된 성막 장치용 부품을 갖추고, 상기 용사막은, Al 혹은 Al 합금, 또는, Cu 혹은 Cu 합금으로 이루어지고, 상기 용사막의 표면 거칠기(Ra) [㎛]는, 50~70의 범위 내이다. 이에 따라, 성막 장치용 부품의 표면에 마련한 용사막은, 내부 응력이 높은 부착막에 대해, 박리나 탈락이 생기기 어려워지므로, 파티클의 발생이 억제된다. 본 발명은, 특히 부착막이 내부 응력이 높은 스퍼터링 막에 대해서도, 이 효과를 얻을 수 있는 성막 장치의 제공에 공헌한다.

[도 1] 본 발명의 실시형태에 따른 성막 장치의 일례를 나타내는 개략 구성도이다.
[도 2] 본 발명의 실시형태에 따른 성막 장치용 부품의 일례를 나타내는 주요부 확대 단면도이다.
[도 3] 아크 용사법을 설명하는 모식도이다.

도 1은, 본 실시형태에 따른 성막 장치(10)의 일례로서 스퍼터링 장치를 나타내는 개략 구성도이다. 진공조(vacuum chamber)(1)는, 전체적으로 스테인리스(예를 들어, SUS304)로 제작되어 있고, 진공조(1)의 내부 공간이 성막실(20)을 구성하고 있다. 성막실(20)에는, 프로세스 가스 공급 장치(프로세스 가스 공급 수단, 미도시)에 연결되는 프로세스 가스의 도입관(8)과, 도입관(8)에 대향하는 위치에 진공 배기 장치(진공 배기 수단, 미도시)에 연결되는 배기관(9)이 접속되어 있다. 진공조(1)의 내부 공간인 성막실(20)은, 배기관(9)을 통해 배기 장치(배기 수단, 미도시)에 의해 진공 배기된다.

성막실(20)에는, 고주파 전원(2)에 전기적으로 접속되어 캐소드(Cathode)로서 기능하는 타겟(T)과, 애노드(Anode)로서 기능하는 기판 홀더(4)가 평행하게 대향해서 배치된다. 타겟(T)의 배후에는, 중앙부에 원주상(圓柱狀)의 자석(6)이, 외주부(外周部)에는, 원환상(圓環狀)의 자석(6')이, 서로 극성이 반대가 되도록 배치되어 있다. 자력선의 일부가 타겟(T)의 표면 상에 누설해, 상기 표면과 평행을 이루고 있다. 기판 홀더(4)에는, 기판(W)이 재치(載置)되고, 바이어스 전원(미도시)이 전기적으로 접속되어 있다. 기판 홀더(4)의 배후에는, 기판(W)을 소정의 온도로 제어하는 온도 제어 장치(5)(온도 제어 수단)가 배치되어 있다.

기판(W)과 타겟(T)의 사이에는, 기판(W)과 수평을 이루는 면 내에서 회전 가능하게 되어, 기판(W)에 대한 성막이 가능한 위치와, 성막을 차폐(遮蔽)하는 위치로, 그 위치를 변경하도록, 셔터판(7)이 배치되어 있다. 셔터판(7)은, 스테인리스(예를 들어, SUS340)로 제작되어 있다.

셔터판(7)은, 본 실시형태에 따른 성막 장치용 부품의 하나이다. 도 2는, 셔터판(7)의 주요부 확대 단면도이다. 셔터판(7)은, 성막실(20)에서 성막 분위기에 노출되는 표면에, Al 또는 Al 합금으로 이루어진 용사막(3)이 형성되어 있다. 그리고, 그 용사막(3)의 표면 거칠기(Ra) [㎛]는, 50~70의 범위 내로 되어 있다.

용사막(3)이 Al 합금인 경우는, 첨가 원소가 Si 또는 Ti 가 바람직하다. 용사막(3)이 Cu 합금인 경우, 첨가 원소는, Al가 바람직하다.

용사법(溶射法)으로는, 아크 용사법이나, 프레임 용사법, 플라스마 용사법 등을 이용할 수 있지만, 본 발명을 실현하기 위해서는, 아크 용사법이 바람직하다. 아크 용사법에 의하면, 표면 거칠기(Ra) [㎛]는 50~70의 범위 내이고 밀착력 [kg/m²]이 6 이상인, 용사막(3)을 형성할 수 있다. 이에 따라, 내부 응력이 높은 부착막에 대해, 박리나 탈락의 발생이 일어나기 어려운 성막 장치용 부품을 얻을 수 있다.

도 3은, 아크 용사법을 설명하는 모식도이다.

아크 용사는, 도 3에 도시한 화살표의 방향으로 연속적으로 송급(送給)되는 2라인의 용사 재료(Spray coating wire)의 선단(先端)에서 직류 아크 방전을 발생시키는 것에 의해 행해진다.

구체적으로, 상기 2라인의 용사 재료의 사이에, 소정의 전압/전류를 인가함으로써, 상기 2라인의 용사 재료의 선단 근방의 영역에 아킹(Arcing)을 발생시킨다. 동시에, 분사 가스(Compressor Air)를 이용해, 아킹에 의해 용융한 금속을 분무화(Atomizing) 한다. 이 분무화 된 입자(Arc spray particles)를, 에어캡(Air Cap)에 마련한 개구부를 통하여, 대상 기재(미도시)에 분사한다. 이에 따라, 아크 용사가 실시되는 대상물인 기재(미도시, 이하, 대상 기재라고 부른다) 상에 퇴적시켜, 소망하는 용사막(3)이 형성된다. 분사 가스로는, 예를 들어, 공기나 질소 가스, 아르곤 가스 등이 바람직하게 이용된다.

본 발명자들은, 에어캡에 마련한 개구부의 구멍 지름(穴徑)에 대해서는, 다음의 경향이 있음을 발견하고, 본 발명의 바람직한 조건을 선정하였다.

에어캡에 마련한 개구부의 구멍 지름은, 작으면 작을수록, 에어캡 내의 압력이 상승해, 미세한 분무화가 가능해진다. 이에 따라, 대상 기재 상에 형성된 용사막(3)은, 표면 거칠기가 작고, 밀착력이 높은 경향이 된다.

이에 비해, 에어캡에 마련한 개구부의 구멍 지름을 크게 하면, 에어캡 내의 압력이 내려가, 분무화가 진행되지 않게 된다. 이 때문에, 대상 기재 상에 형성된 용사막(3)은, 표면 거칠기가 크고, 밀착력이 저하하는 경향이 된다.

본 발명자들은, 이율 배반하는 조건, 즉 표면 거칠기가 크고 밀착력이 높은 경향이 되는 용사막(3)을 제작하는 용사 조건을 검토하였다.

이러한 범위의 표면 거칠기(Ra)나 밀착력을 갖춘 Al로 이루어진 용사막(3)을 제작하기 위한 용사 조건으로는, Air cap의 구멍 지름은, 큰 것이 바람직하다. 전압은, 안정된 아킹을 할 수 있는 범위에서 작은 것이 바람직하다. 가스압은, 용사막(3)의 밀착력의 저하가 생기지 않는 범위에서 낮은 것이 바람직하다. 구체적으로는, 전압 [V]은 30~33, 전류 [A]는 150~200, 가스 종류는 공기, 아르곤 혹은 질소, 가스압 [bar]은 28~35, Air cap의 구멍 지름 [㎜]은 φ12~14가 각각 바람직하다.

상술한 아크 용사법에 의해 Al 또는 Al 합금으로 이루어진 용사막(3)을 형성할 때에 이용하는 기재(대상 기재)로는, 예를 들어, SUS, Al, Ti, 각종 세라믹스를 들 수 있다. 기재의 표면 거칠기(Ra) [㎛]는 3~8의 범위 내가 바람직하다.

이상과 같이 구성된 성막 장치(10)에서, 성막실(20) 내를, 예를 들면, 10^-3~10^-1Pa 정도의 아르곤 분위기로 유지한다. 고주파 전원(2)에 의해 타겟(T)에 고주파 전력을 인가함으로써, 타겟(T)의 상방의 전계(電界)와 자계(磁界)가 직교하고 있는 부분에서, 효과적으로 글로 방전(glow discharge)이 일어나고 원환상으로 플라스마가 발생한다. 이 플라스마 중의 Ar+ 이온이 캐소드인 타겟(T)의 근방 영역에서 가속되어 타겟(T)의 표면에 충돌하고, 타겟 원자를 스퍼터링 하므로, 스퍼터링 된 입자는, 애노드인 기판 홀더(4)의 기판(W) 상에 부착되어, 목적으로 하는 박막을 형성한다.

셔터판(7)은, 스퍼터링의 개시 시점에는, 타겟(T)과 기판(W)의 사이를 닫고 있고, 셔터판(7)에는 스퍼터링 된 입자의 막이 부착된다. 스퍼터링이 정상(定常) 상태에 도달하면, 셔터판(7)을 회전시켜 타겟(T)과 기판(W) 사이의 공간을 열림 상태로 하는 것에 의해, 기판(W)의 면에 성막이 개시된다. 이 때에도, 기판(W)의 근방에 있는 셔터판(7)에 마찬가지의 성막이 되어진다.

기판(W)에 소정의 막 두께를 가지는 막이 형성되면, 성막 완료된 기판(처리 완료된 기판)과, 성막 전의 기판(처리 전 기판, 다음의 기판)이 교환된다. 이 교환 처리가 실시된 후, 스퍼터링은 계속해서 다음의 기판에 실시된다. 셔터판(7)은 그대로 계속해서 사용되기 때문에, 스퍼터링이 반복되어지면, 셔터판(7)에 부착된 막은 서서히 두꺼워진다. 그렇지만, 본 실시형태에서는, 상술한 것처럼 셔터판(7)의 표면에, Al으로 이루어진 용사막(3)이 형성되어 있으므로, 그 용사막(3)에 대한 부착막의 밀착성을 높일 수 있고, 게다가 박리 응력을 완화할 수 있어, 부착막을 박리하기 어렵게 할 수 있다. 그 결과, 부착막의 박리에 기인하여 생기는 파티클에 의한 성막실(20) 내의 오염을 억제할 수 있다. 상기 구성의 용사막(3)은, 특히 박리의 원인이 되는 내부 응력이 비교적 큰, Ta막, TaN막, Ti막, TiN막, W막, WN막, WSi막, SiN막, 및 이들의 적층막의 부착에 대해서 유효하다.

게다가, 상기 구성의 용사막(3)은, 대기 중에 놓여도 산화되기 어려워 상술의 특성을 장기간 유지할 수 있다. 그 결과, 성막 장치의 메인터넌스 주기의 장기화를 도모할 수 있고, 성막 장치의 가동률을 향상시킬 수 있어 생산성을 높일 수 있다.

또한, 상술한 아크 용사법을 검토하기 전에, 본 발명자들은, 비교를 위해, 프레임 용사법과 플라스마 용사법에 대해서도 조사하였다. 그 결과, 이하의 경향이 있는 것이 확인되었다.

프레임 용사법은, 와이어를 녹이면서 분사하는 방법이기 때문에, 임의로 용융량을 조절하는 것이 곤란하다. 이 때문에, 대상 기재 상에 형성된 용사막(3)은, 표면 거칠기가 작고, 표면 프로파일이 정돈된 것이 된다.

플라스마 용사법은, 사용하는 재료가 수십~백 ㎛ 정도인 입자를 이용하여, 플라스마(plasma)의 불길로 용융시켜서 분사하고, 대상 기재 상에 퇴적해 용사막(3)을 형성한다. 이때, 입자는, 플라스마의 높은 열량으로 완전히 용융해 높은 열량을 가지고 있다. 이 때문에, 대상 기재 상에 퇴적할 때, 입자는, 크고 편평(扁平)하여, 표면 거칠기가 작고, 표면 프로파일이 정돈된 용사막(3)이 형성된다.

따라서, 프레임 용사법과 플라스마 용사법에서는, 상술한 본 발명의 이율 배반하는 조건, 즉, 표면 거칠기가 크고, 밀착력이 높은 경향이 되는 용사막(3)을 제작하는 용사 조건을 얻을 수 없다는 것을 알 수 있다. 구체적으로는, 프레임 용사법과 플라스마 용사법에서는, 표면 거칠기(Ra)가 8~20 ㎛ 정도인 용사막(3) 밖에 얻을 수 없다. 용사막(3)의 조면화에는, 본 발명의 아크 용사법이 필수인 것이 확인되었다.

<실시예 1>

실시예 1은, 평면 치수 80 ㎜×100 ㎜, 두께 2 ㎜의 SUS304제 기재를 이용하여, 그 표면에, 아크 용사법을 이용해 Al 단체(單體)로 이루어진 용사막(3)(두께 350 ㎛)을 형성하였다. SUS304제 기재의 표면에는, 용사막의 형성 전에 미리, 앵커링 효과를 얻을 수 있도록 드라이브 라스트 처리를 실시해, 표면을 거칠게 만들었다. 용사법으로서 아크 용사법을 실시하였다. 후술하는 표 1에 나타내는 용사 조건이 다른 4개의 시료(Al-1, Al-2, Al-3, Al-4)를 제작하였다.

또, 상기의 시료와는 별도로, 첨가 원소가 Si 또는 Ti의 Al 합금으로 이루어진 용사막도 제작하였다. 이 때, Si의 함유율은 4.81~11.6 at%의 범위 내로 하고, Ti의 함유율은 1.1~2.9 at%의 범위 내로 하였다.

<비교예 1>

비교예 1은, 실시예 1과 동일 기재의 표면에 Al 단체로 이루어진 용사막을, 프레임 용사법에 의해 마찬가지의 두께(두께 350 ㎛)가 되도록 형성하였다. 후술하는 표 1에 나타내는 1개의 시료(Ref.Flame Al)를 제작하였다.

<실시예 2>

실시예 2는, 실시예 1과 동일한 기재를 이용하여, 그 표면에, 아크 용사법을 이용해 Cu-Al 합금으로 이루어진 용사막(3)(두께 350 ㎛)을 형성하였다. Cu-Al 합금의 조성은, Cu-7.9 at% Al으로 하였다. 기재의 표면에는, 실시예 1과 마찬가지로, 용사막의 형성 전에 미리, 앵커링 효과를 얻을 수 있도록 드라이브 라스트 처리를 실시하였다. 이에 따라, 기재의 표면을 거칠게 만들었다. 용사법으로서 아크 용사법을 실시하였다. 후술하는 표 1에 나타내는 용사 조건이 다른 2개의 시료(Cu-Al-1, Cu-Al-2)를 제작하였다.

또, 상기의 시료와는 별도로, 첨가 원소를 포함하지 않은 Cu막(Cu 단체로 이루어진 용사막)과 Cu-Al 합금으로 이루어진 용사막도 제작하였다. 이 때, Cu-Al 합금으로 이루어진 용사막은, Al의 함유율을 6.7~11.1 at%의 범위 내로 하였다.

이하에 나타내는 표 1은, 실시예 1, 비교예 1, 실시예 2에서 제작한 각 시료의 제작 조건과 형성한 용사막의 평가이다. 표면 거칠기(Ra)의 평가는, 촉침식 표면 거칠기 측정기(도쿄정밀사 제조, 모델 번호: SURFCOM TOUCH50)를 이용해, JISB0601(1994)에 규정되는 조건으로 실시하였다. 밀착력의 평가는, Pull-Off식 부착성 시험기(ELCOMETER사 제조, 모델 번호: 510)를 이용해, JISK5600-7-5에 규정되는 조건으로 실시하였다.

형성한 용사막의 평가로부터, 이하의 점이 분명해졌다.

(a1) 아크 용사법을 이용함으로써, 프레임 용사법으로 제작된 시료 보다 Ra가 크고 밀착력이 큰 용사막을 형성할 수 있다(시료번호 1과 시료번호 2의 비교).

(a2) Al 단체로 이루어진 용사막에서는, 표면 거칠기 [㎛]가 15~70의 범위 내이고, 밀착력 [kg/m²]이 6.51~7.11의 범위 내가 된다(시료번호 2~5).

(a3) Cu-Al 합금으로 이루어진 용사막에서는, 표면 거칠기 [㎛]가 20~60의 범위 내이고, 밀착력 [kg/m²]이 6.08~8.82의 범위 내가 된다(시료번호 6~7).

(a4) 용사막의 표면 거칠기가 상기 범위를 넘은 경우에는, 용사막의 강도가 저하해, 용사 입자의 탈락이 일어나게 되어, 파티클의 발생량이 증가하는 것을 알 수 있다.

(a5) 용사막의 막 두께는 300~600 ㎛이 아니면, 소망하는 표면 거칠기를 확보할 수 없다(시료번호 2와 시료번호 3~5의 비교).

(a6) 밀착력의 평가 결과로부터, 용사막의 막 두께를 늘리는 것으로, 응력 흡수량이 증가하는(강도가 높은 용사막을 얻을 수 있는) 것을 알 수 있다.

표 1에는 나타내지 않지만, Ra가 70 ㎛ 보다 큰 거칠기가 되면, 용사 입자 간의 밀착성을 확보하는 것이 어려워지는 것이 확인되었다.

또, 표 1에는 나타내지 않지만, 첨가 원소가 Si 또는 Ti의 Al 합금으로 이루어진 용사막에서도, 상술한 Al 단체로 이루어진 용사막(시료번호 2~5)과 마찬가지의 결과를 얻을 수 있었다. 또, Cu 단체로 이루어진 용사막에서도, 상술한 Cu-Al 합금으로 이루어진 용사막(시료번호 6~7)과 마찬가지의 결과를 얻을 수 있었다.

이상의 평가 결과로부터, 아크 용사법을 이용해 형성된 본 발명에 따른 Al 단체 또는 Al 합금으로 이루어진 용사막은, 종래의 프레임 용사법에 의해 형성된 Al 단체로 이루어진 용사막에 비하여, 표면 거칠기가 크고, 밀착력이 큰 것을 알 수 있다. 이에 따라, 본 발명에 따른 Al 단체 또는 Al 합금으로 이루어진 용사막을 갖추는 것에 의해, 장기간에 걸쳐서, 부착막과의 높은 밀착성 및 높은 박리 응력 완화 효과를 안정되게 얻을 수 있다.

또, 아크 용사법을 이용해 형성된 본 발명에 따른 Cu 단체 또는 Cu 합금으로 이루어진 용사막에 대해서도, Al 단체 또는 Al 합금으로 이루어진 용사막과 마찬가지의 작용ㆍ효과가 확인되었다.

그러므로, 본 발명은, 내부 응력이 높은 부착막에 대해, 박리나 탈락의 발생이 일어나기 어려운 성막 장치용 부품, 및 이 성막 장치용 부품을 갖춘 성막 장치의 제공에 공헌한다.

본 실시형태의 용사막을 이용하는 것으로, 스퍼터링 장치에서 성막실 내를 오염시키는 파티클이 생길 때까지의 적산(積算) 전력을 개선할 수 있었다. 구체적으로, 종래에 있어서는, Ti/W 적층막에서 적산 전력은 75 kWh이고, W/WN 적층막에서 적산 전력은 300 kWh이었다. 이에 비해, 본 실시형태의 용사막을 이용함으로써, Ti/W 적층막에서 적산 전력은 150 kWh이고, W/WN 적층막에서 적산 전력은 600 kWh이었다. 본 실시형태의 용사막을 이용하는 것에 의해, 종래 보다 적산 전력을 늘리는 것이 가능하게 되었다.

이상, 본 발명의 실시형태에 대해 설명했지만, 물론, 본 발명은 이것으로 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 사상에 근거해 다양한 변형이 가능하다.

본 발명은, 스퍼터링 장치에 한정하지 않고, CVD 장치, 증착 장치 등 그 외의 성막 장치에도 적용 가능하다. 또, 성막 시의 분위기는 감압(減壓) 하로 한정하지 않고, 대기압(大氣壓) 하여도 무방하다.

본 발명에 따른 성막 장치용 부품으로서는, 셔터판으로 한정하지 않고, 샤워 플레이트, 방착판, 마스크, 어스 쉴드, 기판 홀더 등을 들 수 있다.

본 발명은, 내부 응력이 높은 부착막에 대해, 박리나 탈락의 발생이 일어나기 어려운 성막 장치용 부품 및 이를 갖춘 성막 장치에, 넓게 적용할 수 있다.

1: 진공조
3: 용사막
7: 성막 장치용 부품(셔터판)
10: 성막 장치
20: 성막실
T: 타겟
W: 기판

Claims

성막 장치용 부품에 있어서,
성막 분위기에 노출되는 표면을 갖는 대상 기재와,
아크 용사법에 의해, 상기 대상 기재의 상기 표면에 형성되는 단층만을 갖는 용사막
을 가지고,
상기 단층의 용사막 상에는, 별도의 용사막이 추가적으로 적층되어 있지 않으며,
상기 용사막의 막 두께 [㎛]가, 300 ~ 600의 범위로 형성될 때,
상기 용사막의 표면 거칠기(Ra) [㎛]는, 50 ~ 70의 범위 내이고, 상기 대상 기재의 상기 표면에 대한 상기 용사막의 밀착력 [kg/m²]은, 6 이상이며,
상기 아크 용사법은,
2라인의 용사 재료(Spray coating wire) 사이에, 아킹(Arcing)을 발생시킴으로써 용융한 금속을 분무화(Atomizing)하고,
상기 분무화한 입자(Arc spray particles)를, 에어캡(Air Cap)에 마련한 개구부를 통하여, 상기 대상 기재의 상기 표면에 분사함으로써, 상기 단층만을 갖는 상기 용사막을 상기 대상 기재의 상기 표면 상에 형성하며,
상기 아크 용사법의 용사 조건으로, 전압 30 ~ 33V, 전류 150 ~ 200A, 가스압 28 ~ 35bar, 에어캡의 구멍 지름이 12 ~ 14mm인 것인,
성막 장치용 부품.
제1항에 있어서,
상기 용사막은, Al 혹은 Al 합금으로 이루어지고,
상기 Al 합금의 첨가 원소가, Si 또는 Ti인
성막 장치용 부품.
제1항에 있어서,
상기 용사막은, Cu 혹은 Cu 합금으로 이루어지고,
상기 Cu 합금의 첨가 원소가, Al인
성막 장치용 부품.
성막 장치에 있어서,
성막실과,
상기 성막실 내에 배치된 성막 장치용 부품
을 갖추고,
상기 성막 장치용 부품은,
성막 분위기에 노출되는 표면을 가진 대상 기재와,
아크 용사법에 의해, 상기 대상 기재의 상기 표면에 형성되는 단층만을 갖는 용사막을 가지고,
상기 단층의 용사막 상에는, 별도의 용사막이 추가적으로 적층되어 있지 않으며,
상기 용사막의 막 두께 [㎛]가, 300 ~ 600의 범위로 형성될 때,
상기 용사막의 표면 거칠기(Ra) [㎛]는, 50 ~ 70의 범위 내이고, 상기 대상 기재의 상기 표면에 대한 상기 용사막의 밀착력 [kg/m²]은, 6 이상이며,
상기 아크 용사법은,
2라인의 용사 재료(Spray coating wire) 사이에, 아킹(Arcing)을 발생시킴으로써 용융한 금속을 분무화(Atomizing)하고,
상기 분무화한 입자(Arc spray particles)를, 에어캡(Air Cap)에 마련한 개구부를 통하여, 상기 대상 기재의 상기 표면에 분사함으로써, 상기 단층만을 갖는 상기 용사막을 상기 대상 기재의 상기 표면 상에 형성하며,
상기 아크 용사법의 용사 조건으로, 전압 30 ~ 33V, 전류 150 ~ 200A, 가스압 28 ~ 35bar, 에어캡의 구멍 지름이 12 ~ 14mm인 것인,
성막 장치.
제4항에 있어서,
상기 용사막은, Al 혹은 Al 합금으로 이루어지고,
상기 Al 합금의 첨가 원소가, Si 또는 Ti인
성막 장치.
제4항에 있어서,
상기 용사막은, Cu 혹은 Cu 합금으로 이루어지고,
상기 Cu 합금의 첨가 원소가, Al인
성막 장치.
성막 장치용 부품의 제조 방법에 있어서,
성막 분위기에 노출되는 표면을 갖는 대상 기재를 준비하고,
아크 용사법에 의해, 용사막을 상기 대상 기재의 상기 표면에 형성하며,
상기 아크 용사법에 있어서는,
2라인의 용사 재료(Spray coating wire) 사이에, 아킹(Arcing)을 발생시킴으로써 용융한 금속을 분무화(Atomizing)하고,
상기 분무화한 입자(Arc spray particles)를, 에어캡(Air Cap)에 마련한 개구부를 통하여, 상기 대상 기재의 상기 표면에 분사함으로써, 상기 용사막을 상기 대상 기재의 상기 표면 상에 형성하며,
상기 아크 용사법의 용사 조건으로, 전압은 30 ~ 33V이고, 전류는 150 ~ 200A이며, 가스압은 28 ~ 35bar이고, 에어캡의 구멍 지름은 12 ~ 14mm인,
성막 장치용 부품의 제조 방법.