KR20240011127A - 비증발형 게터 코팅 장치, 비증발형 게터 코팅 용기·배관의 제조 방법, 비증발형 게터 코팅 용기·배관 - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 다양한 형상이나 규격의 진공 용기나 진공 배관에 장착시켜 이용하는 것으로, 그 내표면에 비증발형 게터 코팅을 실시하는 것이 가능한 비증발형 게터 코팅 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. 내부 공간을 갖는 스퍼터 타깃과, 스퍼터 타깃의 내부 공간의 범위 내에 설치된 복수개의 영구자석을 자계의 방향을 서로 엇갈리게 하여 직렬로 배치되어 있는 영구자석 기둥과, 스퍼터 타깃과 영구자석 기둥이 고정되어 있는 플랜지를 포함하고, 영구자석의 길이(LM)의 영구자석의 외경(EDM)에 대한 비율(LM/EDM)이 1.0~4.0이며, 영구자석의 외경(EDM)의 스퍼터 타깃의 외경(EDN)에 대한 비율(EDM/EDN)이 0.3~0.8인 것을 특징으로 하는 비증발형 게터 코팅 장치; 비증발형 게터 용기 및/또는 비증발형 게터 코팅 배관의 제조 방법; 비증발형 게터 코팅 용기 및/또는 비증발형 게터 코팅 배관.
Description
본 발명은 비증발형 게터 코팅 장치, 비증발형 게터 코팅 용기·배관의 제조 방법, 비증발형 게터 코팅 용기·배관에 관한 것이다.
진공과학기술 분야에서 에너지 소비량이 적고 넓은 압력범위에서의 배기를 가능하게 하는 진공펌프로서 비증발형 게터(이하, 「NEG」라고도 함.)를 구비하는 NEG펌프가 주목받고 있다. ＮＥＧ 펌프는 진공 중에서의 가열에 의해 ＮＥＧ의 표면을 청정화하고, 비증발형 게터 펌프를 접속한 진공 장치 내부에 잔류하는 기체를 흡착시킴으로써, 진공 장치로부터의 배기를 실시하는 진공 펌프이다.
종래 이용되고 있는 NEG 코팅 기술로서, 1997년경에 유럽 원자핵 연구 기구(CERN)에서, 입자 가속기용 빔 덕트의 내면을 진공 펌프로서 기능시키는 목적으로 개발된 기술이 알려져 있다(특허문헌 1, 비특허문헌 1 참조). 이 기술은 마그네트론 스퍼터링법을 이용하여 진공 용기의 내표면에 미세한 결정 구조의 Ti-Zr-V 박막을 성막하는 것으로, 이에 의해 180℃ 이하라는 낮은 활성화 온도에서 높은 배기 속도나 낮은 광·전자 자극 탈리 가스 방출 특성이 얻어지고 있다. 그러나, 상기 기술은, 성막 수법이 가속기용 장척(長尺) 빔 덕트용으로 특화된 것으로서, 가속기용 장척 빔 덕트의 내부에 그 연재 방향을 따라 스퍼터 타깃을 배치하는 기술적 사상의 기초하여, 트위스트 와이어형의 Ti-Zr-V 타깃과 대형 솔레노이드 전자석에 의한 자장을 필수로 하는 것이다.
또, 반도체 제조 장치 등에서, 영구자석을 이용한 마그네트론 스퍼터 기술이 이미 실용화되고 있지만, 이러한 기술에서는, 기판(웨이퍼)과 스퍼터 타깃을 대향시켜 성막하는 것으로부터, 영구자석을 기판(웨이퍼)에서 보아 스퍼터 타깃의 이면에 해당하는 위치에 배치하는 것이 통상이다.
그러나, 상술한 종래 기술이나 기실용화 기술은, 복잡한 형상의 진공 장치나 진공 기기의 내표면에 성막하는 것은 되지 않는다.
여기서, 복잡한 형상을 갖는 진공 장치나 진공 기기에 대해서도 비증발형 게터 코팅을 실시하는 것이 가능하게 되면, 폭넓은 분야의 산업이나 연구에서 발전에 기여할 수 있다. 그 때문에, 진공과학기술 분야에서, 모든 진공장치나 진공기기에도 조합하는 것이 가능하고, 소형이고 휴대가 가능한 비증발형 게터 코팅 장치의 개발이 요구되고 있다.
상술한 종래 기술이나 기실용화 기술에서는, 자장 발생원이 스퍼터링을 장해(障害)하지 않도록, 스퍼터 타깃과 스퍼터링이 실시되는 덕트나 기판 등과 자장 발생원을 이 순서로 배치하고 있다고 해석된다.
발명자들은 자기장 발생원을 스퍼터 타깃의 외부에 배치하는 것이 아니라 스퍼터 타깃의 내부에 조합하는 새로운 기술적 사상에 기초하여 새로운 비증발형 게터 코팅 장치를 개발하는 것에 생각이 미쳤다(想到).
지금까지, 스퍼터 타깃으로서 Ti-Zr-V 합금을 이용하고, 영구자석으로서 Sm-Co 자석을 이용하고, 플랜지 마운트형의 비증발형 게터 코팅 장치를 시험 제작(試作)한 것이 보고되어 있다(비특허문헌 2 참조).
Thin Solid Films, 515, (2006), 382-388.
2019년 일본 표면 진공 학회 학술 강연회 예고집, 2019년 10월 29일
그러나, 상술한 시험 제작한 플랜지 마운트형의 비증발형 게터 코팅 장치에서는 마그네트론 스퍼터링 조건을 얻을 수 없으며, 진공 용기나 진공 배관의 내면에 비증발형 게터 코팅을 실시하기에는 이르지 않았다.
그래서, 본 발명은 다양한 형상이나 규격의 진공 용기나 진공 배관에 장착시켜 이용함으로써, 그 내표면에 비증발형 게터 코팅을 실시하는 것이 가능한 비증발형 게터 코팅 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 요지는 다음과 같다.
본 발명의 비증발형 게터 코팅 장치는, 내부 공간을 갖는 스퍼터 타깃과, 상기 스퍼터 타깃의 내부 공간의 범위 내에 설치된 복수개의 영구자석을 자계의 방향을 서로 엇갈리게 하여 직렬로 배치되어 있는 영구자석 기둥과, 상기 스퍼터 타깃과 상기 영구자석 기둥이 고정되어 있는 플랜지를 포함하고, 상기 영구자석의 길이(LM)의 상기 영구자석의 외경(EDM)에 대한 비율(LM/EDM)이 1.0~4.0이고, 상기 영구자석의 외경(EDM)의 상기 스퍼터 타깃의 외경(EDN)에 대한 비율(EDM/EDN)이 0.3~0.8인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 비증발형 게터 코팅 장치에서는, 상기 스퍼터 타깃의 형상이 원통 형상이고, 상기 영구자석의 형상이 원주 형상이고, 상기 플랜지의 형상이 원반 형상인 것이 바람직하다.
본 발명의 비증발형 게터 코팅 장치에서는, 상기 스퍼터 타깃의 연재 방향과 상기 영구자석 기둥의 연재 방향이, 모두 상기 플랜지의 원반의 평면에 수직인 방향인 것이 바람직하다.
본 발명의 비증발형 게터 코팅 장치에서는, 상기 스퍼터 타깃의 재료가 Ti-Zr-V 합금, Ti-Zr-V-Hf 합금, 순 Ti, 순 Zr, 순 Pd로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 하나를 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명의 비증발형 게터 코팅 장치에서는, 상기 영구자석이 Sm-Co 자석, Nd-Fe-B 자석, Al-Ni-Co 자석, Pr-Co 자석, 페라이트 자석으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 하나를 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명의 비증발형 게터 코팅 장치에서는, 상기 플랜지가 ICF 규격품, NW 규격품, ISO 규격품, JIS 규격품, 각종 메탈 O링 실(seal) 품(品), 각종 메탈 개스킷 실품으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 하나인 것이 바람직하다.
본 발명의 비증발형 게터 코팅 장치에서는, 상기 영구자석의 길이(LM)가 5mm~100mm이고, 상기 영구자석의 외경(EDM)이 5mm~32mm이고, 상기 스퍼터 타깃의 외경(EDN)이 16mm~80mm 인 것이 바람직하다.
본 발명의 비증발형 게터 코팅 장치에서는, 상기 스퍼터 타깃과 상기 플랜지의 고정부를 덮도록 설치되는 실드를 더 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명의 비증발형 게터 코팅 장치에서는, 상기 실드의 재료가 폴리이미드 수지를 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명의 비증발형 게터 코팅 장치는, 상기 영구자석 기둥을 그 연재 방향에 관하여 변위시키는 장치를 더 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명의 비증발형 게터 코팅 용기 및/또는 비증발형 게터 코팅 배관의 제조 방법은, 본 발명의 비증발형 게터 코팅 장치를 진공 배관 및/또는 진공 용기에 장착하고, 마그네트론 스퍼터법에 의해 상기 진공 용기 및/또는 진공 배관의 내면에 비증발형 게터 재료층을 형성하여 비증발형 게터 코팅 용기 및/또는 비증발형 게터 코팅 배관을 얻는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 비증발형 게터 코팅 용기 및/또는 비증발형 게터 코팅 배관의 제조 방법에서는, 상기 마그네트론 스퍼터법에서의 방전 가스를 Kr 또는 Ar로 하는 것이 바람직하다.
본 발명의 비증발형 게터 코팅 용기 및/또는 비증발형 게터 코팅 배관의 제조 방법에서는, 상기 방전 가스의 압력을 0.05Pa~30Pa로 하는 것이 바람직하다.
본 발명의 비증발형 게터 코팅 용기 및/또는 비증발형 게터 코팅 배관의 제조 방법에서는, 상기 마그네트론 스퍼터법에서의 음극 전압을 -1000V∼-300V로 하는 것이 바람직하다.
본 발명의 비증발형 게터 코팅 용기 및/또는 비증발형 게터 코팅 배관의 제조 방법에서는, 상기 진공 배관 및/또는 상기 진공 용기의 형상을 굴곡부를 갖는 형상으로 하는 것이 바람직하다.
본 발명의 비증발형 게터 코팅 용기 및/또는 비증발형 게터 코팅 배관의 제조 방법에서는, 상기 진공 용기 및/또는 상기 진공 배관의 내경을 20㎜~200㎜로 하는 것이 바람직하다.
본 발명의 비증발형 게터 코팅 용기 및/또는 비증발형 게터 코팅 배관은 굴곡부를 갖는 형상이며, 코팅된 상기 비증발형 게터의 결정의 평균 입경이 2nm~100nm인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 다양한 형상이나 규격의 진공 용기나 진공 배관에 장착시켜 이용함으로써, 그 내표면에 비증발형 게터 코팅을 실시하는 것이 가능한 비증발형 게터 코팅 장치를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시형태의 비증발형 게터 코팅 장치를 그 연재 방향을 따르는 면에 의해 절단했을 때의 단면도이다.
도 2는 도 1에 도시한 본 발명의 실시형태의 비증발형 게터 코팅 장치의 일부(도 1에서 실선 사각 프레임으로 도시한 부분)를 확대하여 도시한 도면이다.
도 3의 (A)는 도 1에 도시한 본 발명의 실시형태의 비증발형 게터 코팅 장치의 일부(도 1에서 점선 사각 프레임으로 도시한 부분)를 확대하여 도시한 도면이다. 도 3의 (B)는 도 1에 도시한 본 발명의 실시형태의 비증발형 게터 코팅 장치의 일부(도 1에서 2점 쇄선 사각 프레임으로 도시한 부분)를 확대하여 도시한 도면이다(우측 도면은 도 1에서의 면에 의한 단면도로 도시하고, 좌측 도면은 도 1에서의 면에 수직인 면에 의한 단면으로 도시함.).
도 4는 본 발명의 실시예 1의 비증발형 게터 코팅 장치를 크로스관에 장착하고 마그네트론 스퍼터법에 의해 크로스관의 내표면에 비증발형 게터 재료층을 형성시키는 시험을 실시했을 때의 모습에 대해서 모식적으로 도시한 도면이다.
도 5는 실시예 1의 ICF114 규격의 비증발형 게터 코팅 장치를 촬영한 사진(사시도)이다.
도 6은 실시예 1의 ICF114 규격의 비증발형 게터 코팅 장치를 ICF114 규격의 크로스관에 장착하고 마그네트론 스퍼터법에 의해 크로스관의 내표면에 비증발형 게터 재료층을 형성시키는 시험을 실시했을 때의 모습을 촬영한 사진(사시도)이다.
도 7은 실시예 1의 ICF114 규격의 비증발형 게터 코팅 장치를 ICF114 규격의 크로스관에 장착하고 실시예 1의 조건에서 마그네트론 스퍼터법에 의해 크로스관의 내표면에 비증발형 게터 재료층을 형성시키는 시험을 실시했을 때의 모습을 뷰 포트로부터 촬영한 사진이다.
도 8은 실시예 1의 ICF114 규격의 비증발형 게터 코팅 장치를 ICF114 규격의 크로스관에 장착하고 실시예 1의 조건에서 마그네트론 스퍼터법에 의해 크로스관의 내표면에 비증발형 게터 재료층을 형성하는 시험을 실시했을 때에 얻어진 비증발형 게터 코팅 크로스관의 내표면을 SEM으로 촬영한 사진이다.
도 9는 실시예 1의 ICF114 규격의 비증발형 게터 코팅 장치를 ICF114 규격의 크로스관에 장착하고 실시예 1의 조건에서 마그네트론 스퍼터법에 의해 크로스관의 내표면에 비증발형 게터 재료층을 형성하는 시험을 실시했을 때에, 크로스관의 내표면에 배치한 스테인리스 시료를 XRD로 측정했을 때의 결과를 도시한 차트이다. 도 9의 (A)는 모니터용 스테인리스 시료(Top)에 대한 XRD 측정 결과를 도시한다. 도 9의 (B)는 모니터용 스테인리스 시료(Side)에 대한 XRD 측정 결과를 도시한다.
도 2는 도 1에 도시한 본 발명의 실시형태의 비증발형 게터 코팅 장치의 일부(도 1에서 실선 사각 프레임으로 도시한 부분)를 확대하여 도시한 도면이다.
도 3의 (A)는 도 1에 도시한 본 발명의 실시형태의 비증발형 게터 코팅 장치의 일부(도 1에서 점선 사각 프레임으로 도시한 부분)를 확대하여 도시한 도면이다. 도 3의 (B)는 도 1에 도시한 본 발명의 실시형태의 비증발형 게터 코팅 장치의 일부(도 1에서 2점 쇄선 사각 프레임으로 도시한 부분)를 확대하여 도시한 도면이다(우측 도면은 도 1에서의 면에 의한 단면도로 도시하고, 좌측 도면은 도 1에서의 면에 수직인 면에 의한 단면으로 도시함.).
도 4는 본 발명의 실시예 1의 비증발형 게터 코팅 장치를 크로스관에 장착하고 마그네트론 스퍼터법에 의해 크로스관의 내표면에 비증발형 게터 재료층을 형성시키는 시험을 실시했을 때의 모습에 대해서 모식적으로 도시한 도면이다.
도 5는 실시예 1의 ICF114 규격의 비증발형 게터 코팅 장치를 촬영한 사진(사시도)이다.
도 6은 실시예 1의 ICF114 규격의 비증발형 게터 코팅 장치를 ICF114 규격의 크로스관에 장착하고 마그네트론 스퍼터법에 의해 크로스관의 내표면에 비증발형 게터 재료층을 형성시키는 시험을 실시했을 때의 모습을 촬영한 사진(사시도)이다.
도 7은 실시예 1의 ICF114 규격의 비증발형 게터 코팅 장치를 ICF114 규격의 크로스관에 장착하고 실시예 1의 조건에서 마그네트론 스퍼터법에 의해 크로스관의 내표면에 비증발형 게터 재료층을 형성시키는 시험을 실시했을 때의 모습을 뷰 포트로부터 촬영한 사진이다.
도 8은 실시예 1의 ICF114 규격의 비증발형 게터 코팅 장치를 ICF114 규격의 크로스관에 장착하고 실시예 1의 조건에서 마그네트론 스퍼터법에 의해 크로스관의 내표면에 비증발형 게터 재료층을 형성하는 시험을 실시했을 때에 얻어진 비증발형 게터 코팅 크로스관의 내표면을 SEM으로 촬영한 사진이다.
도 9는 실시예 1의 ICF114 규격의 비증발형 게터 코팅 장치를 ICF114 규격의 크로스관에 장착하고 실시예 1의 조건에서 마그네트론 스퍼터법에 의해 크로스관의 내표면에 비증발형 게터 재료층을 형성하는 시험을 실시했을 때에, 크로스관의 내표면에 배치한 스테인리스 시료를 XRD로 측정했을 때의 결과를 도시한 차트이다. 도 9의 (A)는 모니터용 스테인리스 시료(Top)에 대한 XRD 측정 결과를 도시한다. 도 9의 (B)는 모니터용 스테인리스 시료(Side)에 대한 XRD 측정 결과를 도시한다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시형태(이하, 「본 실시형태」라고도 말함.)의 비증발형 게터 코팅 장치, 비증발형 게터 코팅 용기 및/또는 비증발형 게터 코팅 배관의 제조 방법, 비증발형 게터 코팅 용기 및/또는 비증발형 게터 코팅 배관의 실시형태에 대해 상세하게 예시 설명한다.
또한, 본원 명세서에서, 수치 범위에 대해 「A~B」는 A 이상 B 이하를 의미한다. 또, 내경 및 외경은 모두 직경을 의미한다.
(비증발형 게터 코팅 장치)
본 실시형태의 비증발형 게터 코팅 장치는, 내부 공간을 갖는 스퍼터 타깃과, 스퍼터 타깃의 내부 공간의 범위 내에 설치된 복수개의 영구자석을 자계의 방향을 서로 엇갈리게 하여 직렬로 배치되어 있는 영구자석 기둥과, 스퍼터 타깃과 영구자석 기둥이 고정된 플랜지를 포함한다.
또한, 스퍼터 타깃의 내부 공간이란, 스퍼터 타깃에 의해 둘러싸인 공간을 말하며, 구체적으로는, 형상적으로 스퍼터 타깃의 내면과 외면을 관념할 수 있는 경우에는 내면에 의해 정의(畵成)되는 공간을 말하고, 보다 구체적으로는, 형상적으로 스퍼터 타깃의 개구부를 관념할 수 있는 경우에는 내면과 개구부의 가장자리(端緣)에 의해 형성된 면에 의해 정의(화성)되는 공간을 말한다.
또, 본 실시형태에서는, 영구자석 기둥의 적어도 일부가 스퍼터 타깃의 내부 공간의 범위 내에 설치되어 있으면 좋고, 영구자석 기둥의 50체적% 이상, 70체적% 이상, 90체적% 이상이, 스퍼터 타깃의 내부 공간의 범위 내에 설치되고 있는 것이 바람직하다.
또한, 본 실시형태에서는, 스퍼터 타깃은 1개의 부재로 이루어지는 것이라도 좋고, 2개 이상의 부재를 조합한 것이라도 좋다.
도 1은 본 발명의 실시형태의 비증발형 게터 코팅 장치를 그 연재 방향을 따르는 면에 의해 절단했을 때의 단면도이다.
구체적으로, 도 1에 도시한 본 실시형태의 비증발형 게터 코팅 장치에서는 스퍼터 타깃과 영구자석 기둥은 플랜지에 끼워 맞춤으로써 플랜지에 고정되고 있다.
이러한 부재는 절연 부재를 통해 또는 볼트 등을 이용하여 통상적인 방법에 의해 고정되고 있어도 좋다.
도 1에 도시한 본 실시형태의 비증발형 게터 코팅 장치에서의 영구자석 기둥은, 복수개의 영구자석을 자계의 방향을 서로 엇갈리게 하고, 즉, 상기 자석에서 S극으로부터 N극으로 향하는 방향이, 상기 자석에 인접하는 자석에서 N극으로부터 S극을 향하는 방향이 되도록 직렬로 배치되어 있다.
본 실시형태에서는, 동일한 크기의 영구자석을 복수 이용하는 것이 주기적인 플라스마를 조정하는 관점으로부터 바람직하다.
또한, 인접하는 영구자석은 직접 접촉한 상태로 배치되어 있어도 좋고, 소정의 간격을 두고 배치되어 있어도 좋지만, 안정된 주기 자장을 얻는 관점으로부터 직접 접촉한 상태로 배치되어 있는 것이 바람직하다.
도 1에 도시한 본 실시형태의 비증발형 게터 코팅 장치에서는, 스퍼터 타깃의 형상이 원통 형상이고, 영구자석의 형상이 원주 형상이고, 플랜지의 형상이 원반 형상이다.
또한, 본 발명의 비증발형 게터 코팅 장치에서는, 상기 본 실시형태에서의 형상에 한정되는 것은 아니다. 스퍼터 타깃의 형상은, 바람직하게는 원통 형상이지만, 내부 공간을 구비하는 한 특별히 한정되지 않고, 원통 형상 이외의 통 형상(예를 들어, 저면이 직사각형의 통 형상), 상자 형상, 용기 형상 등으로 해도 좋다. 영구자석의 형상은, 바람직하게는 원주 형상이지만, 원주 형상 이외의 기둥 형상(예를 들어, 저면이 직사각형인 기둥 형상), 그 외의 형상으로 해도 좋다. 플랜지의 형상은, 바람직하게는 원반 형상이지만, 저면이 직사각형인 판 형상, 그 외의 형상으로 해도 좋다.
또, 도 1에 도시한 본 실시형태의 비증발형 게터 코팅 장치에서는, 스퍼터 타깃의 연재 방향과 영구자석 기둥의 연재 방향이 모두 플랜지의 원반의 평면에 수직인 방향이다.
보다 구체적으로는, 도 1에 도시한 바와 같이, 원통 형상인 스퍼터 타깃의 축 방향과, 원주 형상인 영구자석의 축 방향이, 원반 형상인 플랜지의 원형의 상면에 수직인 방향으로 되어 있다. 그리고 도 1에 도시한 바와 같이, 스퍼터 타깃의 축과, 영구자석의 축과, 플랜지의 축이 일치하고 있다.
또한, 본 발명의 비증발형 게터 코팅 장치에서는, 상기 본 실시형태에서의 배치 관계에 한정되는 것은 아니다. 스퍼터 타깃의 연재 방향과 영구자석 기둥의 연재 방향과 플랜지 원반의 평면에 수직인 방향은 서로 각도를 이루어 교차하고 있어도 좋다. 상기 3개의 방향 중 임의의 2개에서의 교차 각도는 특별히 한정되지 않지만, 본 발명의 효과를 얻기 쉽도록, 0° 초과 45° 이하, 0° 초과 30° 이하로 해도 좋다.
본 발명의 비증발형 게터 코팅 장치에서는, 도 1에 도시한 장치와 같이, 스퍼터 타깃, 영구자석 기둥, 플랜지 모두가 회전축을 중심으로 대칭인 입체 형상인 것이 바람직하다.
여기서, 본 실시형태의 비증발형 게터 코팅 장치에서는, 영구자석의 길이(LM)의 영구자석의 외경(EDM)에 대한 비율(LM/EDM)이 1.0~4.0이다.
비율 비율(LM/EDM)의 하한을 1.0 이상으로 함으로써, 스퍼터 타깃 표면으로부터 떨어진 지점에서도 마그네트론 스퍼터 조건을 만족하는 정도의 자속밀도를 분포시킬 수 있고, 또, 상한을 4.0 이하로 함으로써, 스퍼터 타깃 표면 근방에서의 자속밀도를 마그네트론 스퍼터 조건을 만족하는 정도로까지 높일 수 있다.
또한, 본 실시형태에서의 1개의 영구자석은, 복수의 소영구자석을 직렬로 연결한 것으로 해도 좋다. 이 경우, 장치의 영구자석의 길이(LM)는 직렬로 연결된 복수의 소영구자석의 길이의 합계로 한다.
또, 본 실시형태의 비증발형 게터 코팅 장치에서는, 상기 영구자석의 외경(EDM)의 상기 스퍼터 타깃의 외경(EDN)에 대한 비율(EDM/EDN)이 0.3~0.8이다.
비율(EDM/EDN)의 하한을 0.3 이상으로 함으로써, 스퍼터 타깃 표면 근방에서의 자속밀도를 마그네트론 스퍼터 조건을 만족시키는 정도로까지 높일 수 있고, 또, 상한을 0.8 이하로 함으로써, 스퍼터 타깃의 내부 공간에 마그네트론 스퍼터 조건을 만족하는 자석 기둥을 격납(格納)할 수 있다.
비증발형 게터 코팅에 중요한 마그네트론 스퍼터링 조건의 성립에는, 스퍼터링 타깃의 표면 근방에서 소정 정도 이상의 자속밀도(약 250Gauss 이상)를 얻을 필요가 있다.
본원 출원시의 당기술 분야의 기술 상식으로부터 하면, 특허문헌 1이나 비특허문헌 1에서 이용되는 것과 같은 균일(一樣) 자기장에서는 스퍼터링에 적합한 플라스마 상태가 얻어지는지 여부가 예측하기 쉽고, 본 실시형태와 같이 영구자석 기둥을 이용하여 형성된 주기 자장에서 스퍼터링에 적합한 플라스마 상태가 얻어지는 지 여부가 예측 곤란하다. 특히, 자력선이 3차원적으로 변화하는 영역에서의 미러 자장에 의한 플라스마 입자의 가둠(confinement) 효과는 형상 인자에도 의존하기 때문에, 단순히 영구자석 근방의 자속밀도의 값에 주목하여 검토하는 것만으로는 유효한 예측을 실시하는 것이 곤란했다.
본 실시형태에서는, 비증발형 게터 코팅 장치에 따른 2종의 형상 인자, 즉 영구자석의 길이(LM)의 영구자석의 외경(EDM)에 대한 비율(LM/EDM), 및 영구자석의 외경(EDM)의 스퍼터 타깃의 외경(EDN)에 대한 비율(EDM/EDN)을 소정 범위로 함으로써, 주기 자장에서 마그네트론 스퍼터 조건을 성립시키는 데 성공하였다. 비율(LM/EDM)은 영구자석으로부터의 거리에 대한 자속밀도의 감쇠율에 상관을 가질 수 있는 값이며, 비율(EDM/EDN)은 스퍼터 타깃의 표면에서의 자속밀도의 크기에 상관을 가질 수 있는 값이다.
본 실시형태에서는, 본 발명의 효과를 보다 얻기 쉽게 하는 관점으로부터, 상기 비율(LM/EDM)의 하한은 1.2 이상, 1.4 이상으로 해도 좋고, 또, 상한은 3.5 이하, 3.0 이하로 해도 좋다.
본 실시형태에서는, 본 발명의 효과를 보다 얻기 쉽게 하는 관점으로부터, 상기 비율(EDM/EDN)의 하한은 0.35 이상, 0.4 이상으로 해도 좋고, 또, 상한은 0.7 이하, 0.6 이하로 해도 좋다.
도 2는 도 1에 도시한 본 발명의 실시형태의 비증발형 게터 코팅 장치의 일부(도 1에서 실선 사각 프레임으로 도시한 부분)를 확대하여 도시하는 도면이다.
본 실시형태에서는, 영구자석의 길이(LM)는 5㎜∼100㎜로 해도 좋고, 하한은 8㎜ 이상, 15㎜ 이상으로 해도 좋고, 또, 상한은 60㎜ 이하, 40㎜ 이하로 해도 좋다.
본 실시형태에서는, 영구자석의 외경(EDM)은 5mm~32mm로 해도 좋고, 하한은 8mm 이상, 12mm 이상으로 해도 좋고, 또, 상한은 24mm 이하, 16mm 이하로 해도 좋다.
본 실시형태에서는, 스퍼터 타깃의 외경(EDN)은 16㎜∼80㎜로 해도 좋고, 하한은 20㎜ 이상, 24㎜ 이상으로 해도 좋고, 또, 상한은 60㎜ 이하, 40㎜ 이하로 해도 좋다.
여기서, 도 1에 도시한 본 실시형태의 비증발형 게터 코팅 장치에서는, 스퍼터 타깃과 플랜지의 고정부를 덮도록 설치된 실드를 더 포함한다.
성막 중에 스퍼터링된 스퍼터 타깃이 고정부의 표면에 퇴적되면, 고정부의 절연성이 악화되어 방전의 안정성도 저하된다. 실드를 이용함으로써, 이러한 악화나 저하를 방지 내지 억제하여, 고정부 나아가서는 장치 전체의 수명을 늘릴 수 있다.
실드의 재료로서는 절연성 재료여도 좋고, 절연성 재료로서는 특별히 한정되는 것은 아니지만, 폴리이미드 수지, 각종 머시너블 세라믹스(포토베일(등록상표), 마콜(등록상표) 등)를 들 수 있고, 그 중에서도, 고강도, 낮은 가스 방출 특성, 내열성, 내식성, 필름 형상으로의 가공성의 관점으로부터 폴리이미드 수지가 바람직하다.
이것들은 1종 단독으로 이용해도 좋고, 2종 이상 조합하여 이용해도 좋다.
도 3의 (A)는 도 1에 도시한 본 발명의 실시형태의 비증발형 게터 코팅 장치의 일부(도 1에서 점선 사각 프레임으로 도시한 부분)를 확대하여 도시하는 도면이다.
도 1에 도시한 본 실시형태의 비증발형 게터 코팅 장치는, 도 3의 (B)에 도시한 바와 같이, 캠을 회전시키는 장치를 더 포함한다. 여기서, 캠은 저속 모터 등을 이용하여 회전시켜도 좋다.
본 실시형태의 비증발형 게터 코팅 장치에서는, 영구자석 기둥의 연재 방향을 따라 주기적으로 플라스마가 발생하므로, 스퍼터 타깃이 그 연재 방향에 관해서 주기적으로 소비되는 중, 상기 장치를 이용하여 영구자석 기둥에 대한 스퍼터 타깃의 연재 방향에 관한 위치 관계를 변경함으로써 스퍼터 타깃의 소비를 그 연재 방향에 관해서 평균화 할 수 있다.
또한, 본 발명의 비증발형 게터 코팅 장치에서는, 도 3의 (B)에 도시한 장치에 한정되는 것은 아니고, 영구자석 기둥을 그 연재 방향에 관하여 변위시키는 장치로서 좋고, 바람직하게는 주기적인 상하 변위를 가능하게 하는 장치로서 좋다. 상하 변위의 거리(DD)는 특별히 한정되지 않지만, 동일한 크기의 영구자석을 복수 이용한 경우에는, 영구자석의 길이(LM)와 동일한 것이 상기 소비의 균일화의 관점으로부터 바람직하다.
도 3의 (B)는 도 1에 도시한 본 발명의 실시형태의 비증발형 게터 코팅 장치의 일부(도 1 중, 2점 쇄선 사각 프레임으로 도시한 부분)를 확대하여 도시하는 도면이다(우측 도면은 도 1에서의 면에 따른 단면도로 도시하고, 좌측 도면은 도 1에서의 면에 수직인 면에 의한 단면으로 도시함.).
본 실시형태의 비증발형 게터 코팅 장치에서는, 배기 성능을 더욱 높여 초고진공 용도를 실현하는 관점으로부터, 고정부의 절연성 부재에는 공기 빼기(氣拔) 홀이나 홈(라비린스 구조)을 적당하게 실시해도 좋다. 또, 고정부의 볼트에는, 공기 빼기 볼트가 이용되고 있어도 좋다.
스퍼터 타깃의 재료로서는 특별히 한정되지 않고, 용도나 목적에 따라 선택할 수 있지만, Ti-Zr-V 합금, Ti-Zr-V-Hf 합금, 순 Ti, 순 Zr, 순 Pd 등을 들 수 있고, 그 중에서도 높은 진공 배기 성능과 낮은 활성화 온도, 낮은 전자·광 자극 탈리 특성의 관점으로부터 Ti-Zr-V 합금이 바람직하다.
이것들은 1종 단독으로 이용해도 좋고, 2종 이상 조합하여 이용해도 좋다.
본 실시형태에서 사용 가능한 영구자석으로서는 특별히 한정되지 않고, 용도나 목적에 따라 선택할 수 있지만, Sm-Co 자석, Nd-Fe-B 자석, Al-Ni-Co 자석, Pr-Co 자석, 페라이트 자석 등을 들 수 있고, 그 중에서도 높은 자기 특성과 높은 퀴리 온도의 관점으로부터 Sm-Co 자석이 바람직하다.
이것들은 1종 단독으로 이용해도 좋고, 2종 이상 조합하여 이용해도 좋다.
본 실시형태에서 사용 가능한 플랜지로서는, 특별히 한정되는 것은 아니지만, 본 실시형태의 비증발형 게터 코팅 장치를 이용하여 비증발형 게터 코팅이 실시되는 진공 배관 및/또는 진공 용기의 규격에 맞추어 적절히 선택될 수 있으며, 예를 들어, ICF 규격품, NW 규격품, ISO 규격품, JIS 규격품, 각종 금속 O링 실(seal)품, 각종 금속 개스킷 실품 등을 들 수 있다.
이것들은 1종 단독으로 이용해도 좋고, 2종 이상 조합하여 이용해도 좋다.
플랜지의 재료로서는 특별히 한정되지 않지만, 스테인리스, 무산소 구리, 구리 합금, 알루미늄 합금, 티탄 합금, 세라믹 등을 들 수 있고, 그 중에서도 높은 기계적 강도, 내열성, 범용성의 관점으로부터 스테인리스가 바람직하다.
이것들은 1종 단독으로 이용해도 좋고, 2종 이상 조합하여 이용해도 좋다.
본 실시형태의 비증발형 게터 코팅 장치는 도 1에 도시한 바와 같이, 스퍼터 타깃과 스퍼터링에 의한 비증발형 게터 코팅이 실시되는 진공 용기나 진공 배관 사이에 전위를 주기 위해 스퍼터 타깃에 전기적으로 접속된 전류 단자를 더 포함한다.
<비증발형 게터 코팅 용기 및/또는 비증발형 게터 코팅 배관의 제조 방법>
본 실시형태의 비증발형 게터 코팅 용기 및/또는 비증발형 게터 코팅 배관의 제조 방법은, 본 실시형태의 비증발형 게터 코팅 장치를 진공 배관 및/또는 진공 용기에 장착하고, 마그네트론 스퍼터법에 의해 진공 용기 및/또는 진공 배관의 내면에 비증발형 게터 재료층을 형성하여 비증발형 게터 코팅 용기 및/또는 비증발형 게터 코팅 배관을 얻는다고 하는 것이다.
도 4는, 본 발명의 실시예 1의 비증발형 게터 코팅 장치를 크로스관에 장착하고, 마그네트론 스퍼터법에 의해 크로스관의 내표면에 비증발형 게터 재료층을 형성시키는 시험을 실시했을 때의 모습에 대해서 모식적으로 도시한 도면이다.
본 실시형태의 방법에서 사용 가능한 진공 배관 및/또는 진공 용기는, 특별히 한정되지 않지만, 목적이나 용도에 따라 적절히 선택할 수 있고, 예를 들면, ICF 규격품, NW 규격품, ISO 규격품, JIS 규격품, 각종 메탈 O링 실품, 각종 메탈 가스켓 실품 등을 들 수 있다.
이것들은 1종 단독으로 이용해도 좋고, 2종 이상 조합하여 이용해도 좋다.
도 4에 도시한 본 실시형태의 방법에서는, 사용하는 진공 배관의 형상을 굴곡부를 갖는 형상으로 하고 있다.
보다 구체적으로는, 도 4에 도시하는 진공 배관의 형상은, 외관에 관해서, 흐름 방향에 관해서 굴곡된 부분인 굴곡부를 갖는 형상이며, 내부 공간에 관해서도 외관에 맞추어 흐름 방향에 관해서 굴곡된 부분인 굴곡부를 갖는 형상이다.
이러한 굴곡부를 갖는 형상의 진공 배관이나 진공 용기를 이용함으로써, 본 실시형태의 비증발형 게터 코팅 장치의 특징을 유리하게 발휘하는 것이 가능하게 된다.
또한, 본 발명의 방법에서는, 사용하는 진공 용기 및/또는 진공 배관의 형상은 특별히 한정되지 않는다.
굴곡부를 갖는 형상의 진공 배관의 적합한 예로서는, 크로스관, 엘보관, 치즈관, 육방관, 플렉시블관 등을 들 수 있다.
굴곡부를 갖는 형상의 진공 용기의 적합한 예로서는, 다기관, (전자 현미경·입자 가속기·분석 장치·반도체 제조 장치 등의) 진공 장치에 조립되어 있는 분기관 등을 들 수 있다.
이것들은 1종 단독으로 이용해도 좋고, 2종 이상 조합하여 이용해도 좋다.
또, 진공 배관이나 진공 용기의 재료로서는 특별히 한정되지 않지만, 스테인리스, 무산소 구리, 구리 합금, 알루미늄 합금, 티탄 합금, 세라믹 등을 들 수 있으며, 그 중에서도 높은 기계적 강도, 내열성, 범용성의 관점으로부터 스테인리스가 바람직하다.
이것들은 1종 단독으로 이용해도 좋고, 2종 이상 조합하여 이용해도 좋다.
본 실시형태의 방법에서 사용되는 진공 용기 및/또는 진공 배관의 내경은, 특별히 한정되지 않지만, 성막 용이성의 관점으로부터, 20㎜∼200㎜로 하는 것이 바람직하고, 하한은 30㎜ 이상으로 해도 또, 상한은 100mm 이하로 해도 좋다.
본 실시형태의 방법에 사용되는 진공 용기 및/또는 진공 배관의 두께는 특별히 한정되지 않지만, 0.3mm~6mm로 할 수 있다. 이러한 두께는 진공 용기 및/또는 진공 배관의 대부분에서 일정한 것이 바람직하다.
이하, 바람직한 조건을 기재한다.
본 실시형태의 방법에서의 마그네트론 스퍼터법에서의 방전 가스는, 희가스로서 좋고, 높은 스퍼터 효율과 막 내로의 매립 어려움의 관점으로부터, Kr, Ar로 하는 것이 바람직하고, Kr로 하는 것이 특히 바람직하다.
이것들은 1종 단독으로 이용해도 좋고, 2종 이상 조합하여 이용해도 좋다.
또, 상기 방전 가스의 압력은, 안정한 플라스마 생성, 막질이나 성막 속도의 제어의 관점으로부터, 0.05Pa~30Pa로 하는 것이 바람직하고, 하한은 0.1Pa 이상으로 해도 좋고, 또, 상한은 3Pa 이하로 해도 좋다.
본 실시형태의 방법에서의 마그네트론 스퍼터법에서의 음극 전압은, 높은 스퍼터 효율, 막질이나 성막 속도의 제어의 관점으로부터, -1000V~-300V로 하는 것이 바람직하고, 하한은 -600V 이상으로 해도 좋고, 또, 상한은 -350V 이하로 해도 좋다.
(비증발형 게터 코팅 용기 및/또는 비증발형 게터 코팅 배관)
본 실시형태의 비증발형 게터 코팅 용기 및/또는 비증발형 게터 코팅 배관은 굴곡부를 갖는 형상이다.
또, 본 실시형태의 비증발형 게터 코팅 용기 및/또는 비증발형 게터 코팅 배관은 코팅된 비증발형 게터의 결정의 평균 입경이 2nm~100nm이다.
또한, 비증발형 게터의 결정의 평균 입경이란, SEM으로 촬영한 화상에서, 결정 입계로 보이는 어두운 경계에 둘러싸여 입상이 되어 있는 부분의 최대 직경을 10개의 부분에 대해 측정했을 때의 평균값을 말한다.
이러한 평균 입경이 2nm 이상이기 때문에, 표면 흡착 가스의 내부 확산에 적합한 기둥 형상 구조를 갖는 막 성장이 가능해지고, 100nm 이하이기 때문에, 비교적 낮은 온도(예를 들면, 180℃)에서의 비증발형 게터의 활성화가 가능해진다.
상기 평균 입경의 하한은 10nm 이상, 20nm 이상으로 해도 좋고, 또, 상한은 50nm 이하로 해도 좋고, 30nm 이하가 특히 바람직하다.
또, 상기 평균 입경은 제조 단계에서 진공 배관이나 진공 용기의 온도를 높게 유지하거나 방전 가스 압력을 낮게 함으로써 보다 크게 조정하는 것이 가능하고, 또 제조 단계에서 진공 배관이나 진공 용기의 온도를 낮게 유지하거나 방전 가스 압력을 높게 함으로써 작게 조정하는 것이 가능하다.
이상, 도면을 참조하여, 본 발명의 비증발형 게터 코팅 장치, 비증발형 게터 코팅 용기 및/또는 비증발형 게터 코팅 배관의 제조 방법, 비증발형 게터 코팅 용기 및/또는 비증발형 게터 코팅 배관의 실시형태에 대해서 예시 설명했지만, 상기 실시형태에는 적절히 변경을 가할 수 있고, 본 발명은 상기 예시의 실시형태에 한정되는 것은 아니다.
[실시예]
이하, 실시예에 의해 본 발명을 더욱 상세하게 설명하지만, 본 발명은 하기의 실시예에 전혀 한정되는 것은 아니다.
(실시예 1)
하기의 순서에 의해, ICF114 규격의 비증발형 게터 코팅 장치를 제작하였다.
ICF114 규격의 원반 형상의 스테인리스제 플랜지(치수: 길이(두께) 17.5mm, 외경 114mm)를 준비하였다.
스퍼터 타깃으로서, 원통 형상의 Ti-Zr-V 합금(치수: 길이 120mm, 내경 20mm, 외경 28mm)을 준비하였다.
영구자석으로서, 원주 형상의 Sm-Co 자석(치수: 길이 20.0 mm, 외경 13.5 mm)을 준비하고, 8개의 Sm-Co 자석을 자계의 방향을 서로 엇갈리게 하여 직렬로 배치하여 영구자석 기둥을 제작하였다.
스퍼터 타깃의 내부 공간에 영구자석 기둥을 삽입하고, 이것들을 플랜지에 끼워 맞춤으로써 플랜지에 고정하였다. 이 때, 스퍼터 타깃의 축과 영구자석의 축과 플랜지의 축이 일치하도록 이러한 부재를 배치하였다. 또한, 고정부에는 절연 부재로서 포토베일(등록상표)을 이용하였다. 절연성 부재에는, 공기 빼기 홀이나 홈(라비린스 구조)을 실시하였다. 또, 고정부에는 공기 빼기 볼트를 이용하였다.
전류 단자(코스모텍사 제, 상품명 C34SHR1)를 스퍼터 타깃에 접속하였다.
재료 및 치수 등을 표 1에 나타낸다.
도 5는 실시예 1의 ICF114 규격의 비증발형 게터 코팅 장치를 촬영한 사진(사시도)이다.
진공 배관으로서, ICF114 규격의 스테인리스제 크로스관(치수: 일 방향으로의 길이 210mm, 교차하는 다른 방향으로의 길이: 210mm, 내경 60mm, 외경 64mm)을 준비하였다
크로스관의 제1 개구부에, 상방으로부터 하방을 향해, 제작한 실시예 1의 비증발형 게터 코팅 장치를 장착하였다(도 4 참조). 또, 장치의 고정부 상에 모니터용 스테인리스 시료(Top)(치수: 두께 0.15mm, 세로 20mm, 가로 170mm)를 배치하였다.
하부에 위치하는 크로스관의 2번째의 개구부를 Kr가스의 도입구로 하였다.
측부에 위치하는 크로스관의 3번째의 개구부를 적절한 부재로 봉쇄하고, 이 부재의 내표면에 모니터용 스테인리스 시료(Side)(치수: 두께 0.15mm, 세로 20mm, 가로 170mm)를 배치하였다.
측부에 위치하는 크로스관의 4번째의 개구부를 뷰 포트를 설치한 부재로 봉쇄하였다.
그리고, 표 1에 도시한 조건으로, 스퍼터 타깃과 크로스관 사이에 360분간 전위를 부여하였다.
도 4는, 본 발명의 실시예 1의 비증발형 게터 코팅 장치를 크로스관에 장착하고, 마그네트론 스퍼터법에 의해 크로스관의 내표면에 비증발형 게터 재료층을 형성시키는 시험을 실시했을 때의 모습에 대해서 모식적으로 도시한 도면이다.
전류 도입 개시로부터 3분 후의 시점에서 전위를 뷰 포트로부터 스퍼터 타깃의 표면을 관찰하여, 영구자석의 길이에 상당하는 간격으로 주기적으로 반복되는 플라스마 발광이 명료하게 생기고 있는지 여부를 기준으로 마그네트론 스퍼터링 조건이 성립했는지 여부를 판단하였다.
실시예 1에서는, 마그네트론 스퍼터링 조건이 성립하였다고 판단하였다.
또, 최대 전자 밀도(m-3)는 플라스마 해석 소프트웨어 Particle-PLUS를 이용하여 표 1에 나타낸 조건으로 더 계산하였다.
스퍼터 타깃의 표면에서의 자속밀도(Gauss)는 가우스 미터를 이용하여 타깃 표면을 스캔함으로써 자장 분포와 최대 자속밀도를 측정하였다.
또, 전류 도입 개시로부터 360분 후의 시점에서 시료를 회수하여, 시료의 표면에 비증발형 게터 재료층이 형성되었는지 여부를 XRD로 측정함으로써 판단하였다.
측정 조건은 하기와 같이 하였다.
XRD 측정 장치로서, Rigaku사 제, 상품명 MultiFlex) 를 이용하였다.
시료 홀더에 시료(Top) 및 시료(Side)를 고정하였다.
시험 양극은 시료 홀더의 중앙 위치에 배치하였다.
2θ=30°∼50°의 범위를 0.02° 스텝으로 나누고, 1스텝 0.4초로 측정하였다.
X선은 Cu의 Kα 1선을 사용하였다.
X선원의 전압 48kV, 전류 40mA였다.
발산 슬릿은 1°를 사용하였다.
검출기로서 신틸레이션 카운터를 이용하였다.
전류 도입 개시로부터 360분 후의 시점에서 시료를 회수하여, 비증발형 게터 코팅의 상세를 측정하였다.
코팅의 두께(㎛)를 단면 SEM 관찰에 의해 측정하였다.
또, 코팅의 두께를 전류 도입 개시로부터 시료를 회수할 때까지의 시간으로 나누어, 성막 속도(nm/시)를 산출하였다.
시료의 표면을 SEM 장치(일본전자사 제, 상품명 JSM-7200F)로 촬영하고, SEM 화상에서, 결정 입계로 볼 수 있는 어두운 경계에 둘러싸이고 입상(粒狀)이 되어 있는 부분을 임의로 10개 선택하였다. 각 부분에 대한 최대 지름을 이미지로부터 읽어 냈다. 읽어낸 최대 지름(nm)을 10개에 대해 평균하여, 시료의 비증발형 게터 코팅의 평균 입경(nm)으로 하였다.
상술의 각 시험에 대한 조건 및 결과를 표 1에 나타낸다.
도 6은 실시예 1의 ICF114 규격의 비증발형 게터 코팅 장치를 ICF114 규격의 크로스관에 장착하고, 마그네트론 스퍼터법에 의해 크로스관의 내표면에 비증발형 게터 재료층을 형성시키는 시험을 실시했을 때의 모습을 촬영한 사진(사시도)이다.
도 6에서, 앞에 위치하는 것이 뷰 포트를 구비한 부재로 개구부를 봉쇄(封鎖)한 부분이다.
도 7은 실시예 1의 ICF114 규격의 비증발형 게터 코팅 장치를 ICF114 규격의 크로스관에 장착하고, 실시예 1의 조건에서 마그네트론 스퍼터법에 의해 크로스관의 내표면에 비증발형 게터 재료층을 형성시키는 시험을 실시했을 때의 모습을 뷰 포트로부터 촬영한 사진이다.
실시예 1의 비증발형 게터 코팅 장치를 이용한 경우, 주기적인 플라스마 발광이 관찰되었다.
도 8은 실시예 1의 ICF114 규격의 비증발형 게터 코팅 장치를 ICF114 규격의 크로스관에 장착하고, 실시예 1의 조건에서 마그네트론 스퍼터법에 의해 크로스관의 내표면에 비증발형 게터 재료층을 형성시키는 시험을 실시했을 때에 얻어진 비증발형 게터 코팅 크로스관의 내표면을 SEM으로 촬영한 사진이다.
실시예 1의 비증발형 게터 코팅 장치를 이용한 경우, 입경 30nm 이하의 결정이 다수 관찰되었다.
도 9는 실시예 1의 ICF114 규격의 비증발형 게터 코팅 장치를 ICF114 규격의 크로스관에 장착하고, 실시예 1의 조건에서 마그네트론 스퍼터법에 의해 크로스관의 내표면에 비증발형 게터 재료층을 형성시키는 시험을 실시했을 때에 얻어진 비증발형 게터 코팅 크로스관의 내표면을 XRD로 측정했을 때의 결과를 도시한 차트이다. 도 9의 (A)는 모니터용 스테인리스 시료(Top)에 대한 XRD 측정 결과를 도시한다. 도 9의 (B)는 모니터용 스테인리스 시료(Side)에 대한 XRD 측정 결과를 도시한다.
도 9에 도시한 바와 같이, 시료(Top) 및 시료(Side)의 어느 쪽에서도, Ti-Zr-V 합금에 대응하는 2θ=31°~43°의 피크가 관찰되고, 마그네트론 스퍼터에 의해, 굴곡된 형상을 갖는 크로스관의 내표면의 다른 위치에 비증발형 게터 코팅을 실시할 수 있음이 나타났다.
(실시예 2)
표 1에 나타낸 재료 및 치수 등으로 한 것 이외에는 실시예 1과 동일한 조작에 의해, 실시예 2의 ICF070 규격의 비증발형 게터 코팅 장치를 제작하였다.
표 1에 나타내는 조건으로 한 것 이외에는 실시예 1과 동일한 조작에 의해, 스퍼터 타깃과 크로스관 사이에 전위를 부여하고 관찰을 실시하였다.
상기 각 시험에 대한 조건 및 결과를 표 1에 나타낸다.
실시예 1에서는, 특히, 타깃 표면 근방에서의 자장 분포가 플라스마의 가둠(confinement)에 대해서 불충분하고, 마그네트론 스퍼터링 조건이 성립하고 있지 않은 성막 프로세스를 볼 수 있었다.
실시예 2에서는, 특히, 타깃 표면 근방에서의 자장 분포가 플라스마의 가둠에 대해서 충분하고, 본 장치의 이용에 불가결한 마그네트론 스퍼터 조건이 성립한 성막 프로세스를 볼 수 있었다.
비교예 1에서는, 적절한 형상 인자를 구비한 장치가 구성되어 있지 않아, 마그네트론 스퍼터링 조건은 성립하지 않았다.
본 발명에 따르면, 다양한 형상이나 규격의 진공 용기나 진공 배관에 장착시켜 이용함으로써, 그 내표면에 비증발형 게터 코팅을 실시하는 것이 가능한 비증발형 게터 코팅 장치를 제공할 수 있다.
본 발명의 비증발형 게터 코팅 장치, 본 발명의 비증발형 게터 코팅 장치를 이용한 비증발형 게터 코팅 용기 및/또는 비증발형 게터 코팅 배관의 제조 방법, 이러한 제조 방법에 의해 제조하는 것이 가능한 비증발형 게터 코팅 용기 및/또는 비증발형 게터 코팅 배관은, 전자 현미경, 질량 분석계, 반도체 제조 장치(진공 증착, 스퍼터 성막, 분자선 에피택시, 전자선/EUV 리소그래피, 이온 플랜테이션 등의 이용을 포함함.), 전자 디바이스(플랫 패널 디스플레이, 화상 소자, 태양광 패널 등) 제조 장치, 진공 봉지형 MEMS(가속도 센서, 자이로스코프 등), X선 발생 장치, PET 진단 장치, 양성자선 치료 시스템, 광학 기기 코팅 장치, 진공 단열 용기(보온병, 듀워병 등) 등에서 유용하고, 산업상의 이용 가능성을 갖는다.
Claims (17)
- 내부 공간을 갖는 스퍼터 타깃과, 상기 스퍼터 타깃의 내부 공간의 범위 내에 설치된 복수개의 영구자석을 자계의 방향을 서로 엇갈리게 하여 직렬로 배치되어 있는 영구자석 기둥과, 상기 스퍼터 타깃과 상기 영구자석 기둥이 고정되어 있는 플랜지를 포함하고,
상기 영구자석의 길이(LM)의 상기 영구자석의 외경(EDM)에 대한 비율(LM/EDM)이 1.0~4.0이며,
상기 영구자석의 외경(EDM)의 상기 스퍼터 타깃의 외경(EDN)에 대한 비율(EDM/EDN)이 0.3~0.8인,
것을 특징으로 하는 비증발형 게터 코팅 장치.
- 제1항에 있어서,
상기 스퍼터 타깃의 형상이 원통 형상이고,
상기 영구자석의 형상이 원주 형상이고,
상기 플랜지의 형상이 원반 형상인,
비증발형 게터 코팅 장치.
- 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 스퍼터 타깃의 연재 방향과 상기 영구자석 기둥의 연재 방향은 모두 상기 플랜지의 원반의 평면에 수직인 방향인 비증발형 게터 코팅 장치.
- 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 스퍼터 타깃의 재료는 Ti-Zr-V 합금, Ti-Zr-V-Hf 합금, 순 Ti, 순 Zr 및 순 Pd로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나를 포함하는 비증발형 게터 코팅 장치.
- 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 영구자석은 Sm-Co 자석, Nd-Fe-B 자석, Al-Ni-Co 자석, Pr-Co 자석 및 페라이트 자석으로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나를 포함하는 비증발형 게터 코팅 장치.
- 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 플랜지는 ICF 규격품, NW 규격품, ISO 규격품, JIS 규격품, 각종 메탈 O링 실품, 각종 메탈 가스켓 실품으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 하나인 비증발형 게터 코팅 장치.
- 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 영구자석의 길이(LM)가 5mm~100mm이고,
상기 영구자석의 외경(EDM)이 5mm~32mm이고,
상기 스퍼터 타깃의 외경(EDN)이 16mm~80mm인,
비증발형 게터 코팅 장치.
- 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 스퍼터 타깃과 상기 플랜지의 고정부를 덮도록 설치된 실드를 더 포함하는 비증발형 게터 코팅 장치.
- 제8항에 있어서,
상기 실드의 재료가 폴리이미드 수지를 포함하는 비증발형 게터 코팅 장치.
- 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 영구자석 기둥을 그 연재 방향에 대해서 변위시키는 장치를 더 포함하는 것을 비증발형 게터 코팅 장치.
- 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항 기재의 비증발형 게터 코팅 장치를 진공 배관 및/또는 진공 용기에 장착하고, 마그네트론 스퍼터링 법에 의해 상기 진공 용기 및/또는 상기 진공 배관의 내면에 비증발형 게터 재료층을 형성되어, 비증발형 게터 코팅 용기 및/또는 비증발형 게터 코팅 배관을 얻는 것을 특징으로 하는 비증발형 게터 코팅 용기 및/또는 비증발형 게터 코팅 배관의 제조 방법.
- 제11항에 있어서,
상기 마그네트론 스퍼터법에서의 방전 가스를 Kr 또는 Ar로 하는 비증발형 게터 코팅 용기 및/또는 비증발형 게터 코팅 배관의 제조 방법.
- 제11항 또는 제12항에 있어서,
상기 방전 가스의 압력을 0.05Pa~30Pa로 하는 비증발형 게터 코팅 용기 및/또는 비증발형 게터 코팅 배관의 제조 방법.
- 제11항 내지 제13항 중 어느 한 항에서,
상기 마그네트론 스퍼터법에서의 음극 전압을 -1000V∼-300V로 하는 비증발형 게터 코팅 용기 및/또는 비증발형 게터 코팅 배관의 제조 방법.
- 제11항 내지 제14항 중 어느 한 항에서,
상기 진공 배관 및/또는 상기 진공 용기의 형상을 굴곡부를 갖는 형상으로 하는 비증발형 게터 코팅 용기 및/또는 비증발형 게터 코팅 배관의 제조 방법.
- 제11항 내지 제15항 중 어느 한 항에서,
상기 진공 용기 및/또는 상기 진공 배관의 내경을 20mm~200mm로하는 비증발형 게터 코팅 용기 및/또는 비증발형 게터 코팅 배관의 제조 방법.
- 굴곡부를 갖는 형상이며,
코팅된 상기 비증발형 게터의 결정의 평균 입경이 2nm∼100nm인,
것을 특징으로 하는 비증발형 게터 코팅 용기 및/또는 비증발형 게터 코팅 배관.
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