真空成膜装置用部品の製造方法
【課題】成膜工程中に付着する成膜材料の剥離を安定かつ有効に防止することを可能にした真空成膜装置用部品の製造方法を提供する。
【解決手段】真空成膜装置の構成部品本体２の表面に、アーク溶射法でＡｌ溶射膜３を形成する。Ａｌ溶射膜３を真空中で加熱して脱ガス処理することによって、脱ガス処理後のＡｌ溶射膜を真空中で常温から７７３Ｋまで１時間で加熱した後、１時間保持して放出される総ガス量を加熱後の真空度の低下から測定した値で表されるガス残存量が１０Ｔｏｒｒ・ｃｃ／ｇ以下であるＡｌ溶射膜３を得る。
【解決手段】真空成膜装置の構成部品本体２の表面に、アーク溶射法でＡｌ溶射膜３を形成する。Ａｌ溶射膜３を真空中で加熱して脱ガス処理することによって、脱ガス処理後のＡｌ溶射膜を真空中で常温から７７３Ｋまで１時間で加熱した後、１時間保持して放出される総ガス量を加熱後の真空度の低下から測定した値で表されるガス残存量が１０Ｔｏｒｒ・ｃｃ／ｇ以下であるＡｌ溶射膜３を得る。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スパッタリング装置やＣＶＤ装置等の真空成膜装置に用いられる真空成膜装置用部品の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体部品や液晶部品等においては、スパッタリング法やＣＶＤ法等の成膜方法を利用して各種の配線膜や電極を形成している。具体的には、半導体基板やガラス基板等の被成膜基板上に、スパッタリング法やＣＶＤ法等を適用してＡｌ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ｗ、Ｍｏ−Ｗ合金等の導電性金属やＭｏＳｉ2、ＷＳｉ2等の導電性金属化合物の薄膜を形成し、配線膜や電極等として利用している。
【０００３】
ところで、上記した配線膜等の形成に使用されるスパッタリング装置やＣＶＤ装置等の真空成膜装置では、Ｓｉ基板やガラス基板上への成膜工程中に、装置内に配置されている各種部品にも成膜材料が付着、堆積することが避けられない。このような部品上に付着、堆積した成膜材料は、成膜工程中に部品から剥離することによって、ダストの発生原因となっている。このようなダストが成膜基板上の膜中に混入すると、配線形成後にショートやオープン等の配線不良を引き起こし、製品歩留りの低下を招くことになる。
【０００４】
このようなことから、従来の真空成膜装置においては、例えば表面が凹凸形態のＣｕシート等を部品表面に貼付け、付着物の密着力を向上させることにより付着した成膜材料の剥離を防止する等のダスト防止対策が採られている。特許文献１には、成膜装置の構成部品の全部または一部を成膜材料と同一材料で形成し、部品と成膜材料との熱膨張差に基く剥れを防止することが提案されている。
【０００５】
従来のダスト防止対策のうち、Ｃｕシート等を貼り付ける方法は、部品の形状変化の大きな部分や複雑に変化しているような箇所には連続的に貼付けることが不可能であるため、Ｃｕシートを切断して不連続にスポット溶接等で部品に貼り付けている。このため、Ｃｕシートが無い部分が存在したり、また平滑な切断面が露出し、このような部分に成膜材料が付着すると容易に剥れが発生するため、ダストを十分に防止することはできない。
【０００６】
さらに、スパッタリング装置において、成膜材料となるターゲットの周辺部品にＣｕシートを適用した場合、プラズマの影響によりＣｕシートが同時にスパッタされて膜中に不純物として取り込まれるおそれがあることから、成膜源となるターゲットの周辺には使用することができず、従って成膜材料が付着する全ての部品にＣｕシートを適用することはできないという欠点がある。
【０００７】
一方、成膜装置構成部品の全部または一部を成膜材料と同一材料で形成する場合、部品全部を成膜材料で形成すると、部品強度等の特性低下を招いたり、また部品コストが増大する等の問題がある。また、部品表面に成膜材料の膜を形成する場合、その成膜方法によっては膜自体が剥れる等の問題がある。
【０００８】
特に、最近の半導体素子においては、１６Ｍ、６４Ｍ、２５６Ｍというような高集積度を達成するために、配線幅を０．５μｍ、さらには０．３μｍというように、極めて狭小化することが求められている。このように狭小化された配線においては、例えば直径０．３μｍ程度の極微小粒子（微小パーティクル）が混入しても配線不良を引起こすことになる。また、配線幅の狭小化は当然ながら配線密度の高密度化のためであり、このような高密度配線を有する半導体素子等の製造歩留りを高めるためには、パーティクルの発生量自体も大幅に低減する必要がある。
【０００９】
このような極めて過酷な条件に対して、上述したような従来のダスト防止対策（パーティクル防止対策）では、上記した基本的な問題を除いたとしても十分に対応することはできず、高集積化された半導体素子等の製造歩留りは極めて低いのが現状である。
【００１０】
また、特許文献２には部品からのガス放出量を低減するために、部品表面にＡｌ等の溶射膜を形成することが記載されている。このＡｌ等の溶射膜は、パーティクルの発生防止等を目的としていないだけでなく、単なる溶射膜をパーティクルの発生防止対策として利用したとしても十分な効果は得られず、さらに単なる溶射膜は短期間で剥離しやすいという欠点を有している。
【００１１】
さらに、上記のような問題は成膜装置構成部品に限らず、例えばスパッタリング法等の成膜源であるターゲット、あるいはこのターゲットを冷却保持するためのバッキングプレートにおいても上記成膜装置構成部品と同様の問題が発生している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開昭６３−２３８２６３号公報
【特許文献２】特開昭６１−８７８６１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明の目的は、成膜工程中に付着する成膜材料の剥離を安定かつ有効に防止することを可能にした真空成膜装置用部品の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明者らは、真空成膜装置の構成部品からの付着物の剥離による微小パーティクルの発生を極力抑制するために種々検討した結果、付着物の内部応力を吸収して応力を低減することが付着物の剥離抑制に効果を示し、また溶射法で形成した被膜が良好な応力低減効果を有することを見出した。
【００１５】
しかし、溶射は通常大気中で行われるため、溶射膜中にはガス、水分等が含まれ、さらに溶射膜の表面には酸化膜等が生成している。このような溶射膜を有する部品等を真空成膜装置内に組込んで使用すると、部品からガス成分が放出されて真空度が上らないだけでなく、ガス成分の放出や表面酸化膜等に起因して付着物の剥離が起こり、新たにパーティクルの発生を誘発することになる。また、腐食性雰囲気中で部品を使用した場合、溶射膜自体が腐食してパーティクルの発生を引き起こす。このような点を改善するためには、溶射法により被膜を形成した後に、還元雰囲気中で加熱処理して脱ガスを実施することが効果的であることを見出した。
【００１６】
本発明の真空成膜装置用部品の製造方法は、真空成膜装置の構成部品本体の表面に、アーク溶射法でＡｌ溶射膜を形成する工程と、前記Ａｌ溶射膜を真空中で加熱して脱ガス処理する工程とを具備し、前記脱ガス処理後の前記Ａｌ溶射膜を真空中で常温から７７３Ｋまで１時間で加熱した後、１時間保持して放出される総ガス量を加熱後の真空度の低下から測定した値で表されるガス残存量が１０Ｔｏｒｒ・ｃｃ／ｇ以下であるＡｌ溶射膜を得ることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の真空成膜装置用部品の製造方法によれば、成膜工程中に付着する成膜材料の剥離を安定かつ有効に防止することが可能な真空成膜装置の構成部品を提供することができる。従って、そのような真空成膜装置用部品を用いることによって、パーティクルの発生量を大幅に低減でき、配線膜等の不良発生原因となる膜中へのパーティクルの混入が抑制することが可能となる。また、真空成膜装置のクリーニング回数を減らすことができるため、ランニングコストの削減が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施形態による真空成膜装置用部品の構成を示す断面図である。
【図２】真空成膜装置用部品の加熱下におけるガス放出量を脱ガス処理していない溶射部品および部品素材と比較して示す図である。
【図３】本発明の真空成膜装置を適用したスパッタリング装置の実施形態の構成を示す断面図である。
【図４】参考例１によるスパッタリング装置を使用した際のパーティクル数の変化を脱ガス処理を施していない溶射部品を用いたスパッタリング装置と比較して示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施形態について説明する。図１は、本発明の真空成膜装置用部品の実施形態の要部構成を示す断面図である。同図に示す真空成膜装置用部品１は、部品本体（基材）２の表面にＡｌ溶射膜からなる溶射膜３が設けられている。部品本体２の構成材料は特に限定されるものではないが、例えば装置部品の構成材料として一般的なステンレス材等を用いることができる。また、部品本体２の溶射膜形成面２ａは、アンカー効果が得られるように、予めブラスト処理等であらしておくことが好ましい。
【００２０】
上記した溶射膜３は、アーク溶射法を適用して形成することができ、部品本体２の構成材料や形状、あるいは溶射材料（被膜材料）等に応じて適宜選択して使用する。溶射膜３は部品本体２に対する密着力に優れるものであるが、成膜工程中の温度上昇に基く部品本体２と溶射膜３との界面からの剥離等を防止する上で、部品本体２との熱膨張率の差が１０×１０-6／Ｋ以下の金属材料で溶射膜３を形成することが好ましい。
【００２１】
溶射膜３上に付着する成膜材料（付着物）の熱膨張差による剥離を防止する上で、溶射膜３の形成材料は成膜材料との熱膨張率の差も１０×１０-6／Ｋ以下であることが好ましい。成膜材料との関係のみを考えた場合には、溶射膜３は成膜材料と同一材料、また成膜する膜が合金膜や化合物膜等の場合には、成膜材料（成膜源）を構成する少なくとも1種の金属材料で形成することが望ましい。このような条件を満足させることによって、溶射膜３上に付着した成膜材料の熱膨張差に基づく剥離を防止することができる。
【００２２】
このような溶射膜３は、成膜工程中に付着、堆積した成膜材料（付着物）の剥離防止膜として機能する。ここで、真空成膜装置用部品１の表面には、成膜工程中に成膜材料が付着して堆積するが、部品表面がある程度の凹凸状態であるならば、この付着物の厚さが２０〜６０μｍ程度までは剥離を生じない。しかし、これ以上になると付着物は容易に剥離する傾向が認められる。これは付着物に内部応力が作用し、厚さが増加するに伴って内部応力が大きくなり、この内部応力の増加に基づいて付着物の剥離が発生する。従って、付着物の剥離を防止するためには、付着物の内部応力を吸収して応力を低減する必要がある。上記した溶射膜３は、気孔を多数含む内部構造等により付着物の内部応力を吸収する作用を有し、良好な付着物の応力低減効果を発揮するものである。
【００２３】
ただし、単に溶射形成した膜はガス、水分等を含み、さらに膜表面には酸化膜等が生成している。これらはパーティクルの発生原因、膜寿命の低下要因、真空度の低下要因等となるため、溶射で被膜を形成した後に、還元雰囲気中で加熱処理して脱ガス処理を施し、大気中溶射で被膜中に混入したガスや水分等を除去する。
【００２４】
すなわち、上述した溶射膜３は溶射形成後に脱ガス処理を施すことにより、ガス残存量が１０Ｔｏｒｒ・ｃｃ／ｇ以下とされている。溶射膜３中のガス残存量が１０Ｔｏｒｒ・ｃｃ／ｇを超えると、ガス成分の放出や溶射膜の腐食等に起因して付着物の剥離が起ったり、さらには溶射膜３自体の剥離等が生じる。言い換えると、ガス残存量が１０Ｔｏｒｒ・ｃｃ／ｇ以下の溶射膜３によれば、ガス成分の放出や腐食等が防止でき、その上で上述した応力低減効果が十分に発揮されるため、付着物の剥離を安定かつ有効に防止することができる。溶射膜３のガス残存量はより良好な効果を得る上で５Ｔｏｒｒ・ｃｃ／ｇ以下とすることが望ましい。
【００２５】
図２はステンレス材（ＳＵＳ ３０４）の表面にＷ溶射膜を大気中溶射で形成した後、水素中、１２２３Ｋ×１ｈの条件で脱ガス処理を行った溶射脱ガス部品の加熱処理に伴うガス放出量を、脱ガス処理を行っていない溶射部品と共に測定した結果である。ガス放出試験は特定の真空中で常温から７７３Ｋまで１時間で加熱後、１時間保持する間の放出されるガス量を加熱および保持時の真空度の低下から測定した値を確認することにより実施した。
【００２６】
図２から明らかなように、脱ガス処理を行った溶射脱ガス部品はガス放出量が大幅に低減していることが分かる。なお、ここで言うガス残存量とは、特定の真空中で常温から７７３Ｋまで１時間で加熱後、１時間保持して放出される総ガス量を加熱後の真空度の低下から測定した値を指すものとする。溶射膜３のガス残存量は減圧溶射等を適用することによって、脱ガス処理を行うことなく低減することも可能であるが、加熱処理による脱ガス処理は表面酸化被膜の除去効果等をも有するため、溶射形成後に実施するものとする。
【００２７】
溶射膜３は、その形成過程に基づいて複雑な表面形態を有することから、付着物に対して良好な密着性を示す。特に、溶射膜３の表面粗さが平均粗さＲaで５〜５０μｍの範囲である場合に優れた付着物の剥離防止効果が得られる。すなわち、溶射膜３の表面平均粗さＲaが５μｍ未満であると、付着物が容易に剥離するおそれが大きく、一方５０μｍを超えると溶射膜３表面の凹凸が大きくなり過ぎて、付着物が溶射膜３全体に付着せずに空孔が残るため、そこを起点として付着物の剥離が起るおそれがある。溶射膜３の表面粗さは平均粗さで１０〜１５μｍの範囲とすることがさらに好ましい。
【００２８】
また、溶射膜３による付着物の剥離防止効果を得る上で、上述した表面粗さと共に溶射膜３の膜厚を適度に調整することが重要であり、このような点から溶射膜３の膜厚は５０〜５００μｍの範囲とすることが好ましい。すなわち、溶射膜３は前述したように付着物の内部応力を低減する効果を有しているが、この応力低減効果は厚さによりその程度が異なり、溶射膜３の厚さが５０μｍ未満であると上記応力低減効果が低下して付着物が剥れ易くなる。一方、５００μｍを超えると溶射膜３自体に大きな内部応力が発生し、これに付着物の内部応力が加わって剥離が発生し易くなる。溶射膜３の膜厚は、上記した効果がより良好に得られる１００〜３００μｍの範囲とすることがさらに好ましい。
【００２９】
溶射膜３は単一材料による被膜に限らず、例えば異なる材料からなる２層以上の被膜で溶射膜３を構成してもよい。２層以上の溶射膜３の具体的な構成としては、例えば部品形状が大きく変化する屈曲部や湾曲部等の溶射膜３が剥れやすい部位に、予め部品本体２に対して密着性の高い第１の溶射膜を形成し、その上に付着物に対する密着性の高い第２の溶射膜を形成するような構成、あるいは表面側に耐食性に優れた溶射膜を形成する構成等が挙げられる。さらに、部品本体２と成膜材料との熱膨張差が極端に異なる場合、これらの熱膨張差を緩和するように、熱膨張率が異なる２層以上の溶射膜を順に形成してもよい。2層以上の溶射膜３を適用する場合、それらの間の熱膨張差は溶射膜３と部品本体２や成膜材料との熱膨張差と同様に１０×１０-6／Ｋ以下とすることが好ましい。
【００３０】
上述したような本発明の真空成膜装置用部品は、スパッタリング装置やＣＶＤ装置等の真空成膜装置の構成部品として用いられるものであり、成膜工程中に成膜材料が付着する部品であれば、種々の部品に対して適用可能である。具体的な構成については、以下の真空成膜装置の実施形態で説明する。
【００３１】
また、上記の実施形態の説明においては、真空成膜装置用部品について説明したが、上記内容はターゲット本体とこのターゲット本体の非エロージョン領域に形成されたガス残存量が１０Ｔｏｒｒ・ｃｃ／ｇ以下である溶射膜とを具備するターゲット、あるいはターゲットを保持するためのバッキングプレート本体とこのバッキングプレート本体の表面に形成されたガス残存量が１０Ｔｏｒｒ・ｃｃ／ｇ以下である溶射膜とを具備するバッキングプレートにおいても同様に適用できる。
【００３２】
すなわち、上記した真空成膜装置用部品で説明した溶射膜のガス残存量、熱膨張率、脱ガス処理の条件、表面粗さ、膜厚および２層以上の構成は、ターゲット本体の非エロージョン領域に形成される、あるいはターゲットを冷却保持するためのバッキングプレート本体の表面に形成される、ガス残存量が１０Ｔｏｒｒ・ｃｃ／ｇ以下である溶射膜においても同様に適用可能である。
【００３３】
次に、本発明の真空成膜装置の実施形態について説明する。図３は本発明の真空成膜装置をスパッタリング装置に適用した一実施形態の要部構成を示す図であり、１１はバッキングプレート１２に固定されたターゲットであり、この成膜源であるターゲット１１は、成膜源保持部として機能するリング状のターゲット外周押え１３およびセンタキャップ１４により保持されている。また、ターゲット１１の外周部下方には、アースシールド１５が設けられており、その下方外周部側には上部防着板１６が配置されている。
【００３４】
被成膜試料である基板１７はターゲット１１と対向配置するように、被成膜試料保持部であるプラテンリング１８および基板ホルダ１９によって保持されている。基板ホルダ１９の外周部側には下部防着板２０が配置されている。これらは図示を省略した真空容器内に配置されており、真空容器にはスパッタガスを導入するためのガス供給系（図示せず）と真空容器内を所定の真空状態まで排気する排気系（図示せず）とが接続されている。なお、図中２１は磁場コイルである。
【００３５】
この実施形態のスパッタリング装置においては、ターゲット外周押え１３、アースシールド１５、プラテンリング１８および基板ホルダ１９を、上述した本発明の真空成膜装置用部品、すなわち表面にガス残存量が１０Ｔｏｒｒ・ｃｃ／ｇ以下の溶射膜３が設けられた真空成膜装置用部品１で構成している。真空成膜装置用部品１の具体的な構成は前述した通りである。また、この実施形態においては、ターゲット１１およびバッキングプレート１２を、ターゲット１１の非エロージョン領域およびバッキングプレート１２の表面に、ガス残存量が１０Ｔｏｒｒ・ｃｃ／ｇ以下の溶射膜３を設けたもので構成している。ターゲット１１およびバッキングプレート１２の構成は前述した通りである。なお、溶射膜３はターゲット１１からスパッタされた粒子が付着する面に形成されている。
【００３６】
このようなスパッタリング装置においては、成膜工程中にターゲット外周押え１３、アースシールド１５、プラテンリング１８、基板ホルダ１９、ターゲット１１およびバッキングプレート１２等の表面にスパッタされた成膜材料（ターゲット１１）が付着するが、この付着物の剥離は部品表面の溶射膜３により安定かつ有効に防止される。また、溶射膜３自体も安定で長寿命である。これらによって、ダストおよびパーティクルの発生量、さらには基板１７に形成される膜中への混入量を大幅に抑制することができる。従って、１６Ｍ、６４Ｍ、２５６Ｍというような高集積度の半導体素子の配線膜、すなわち配線幅が０．５μｍ以下というように狭小で、かつ高密度の配線網を形成する配線膜であっても、微小パーティクル（例えば直径０．２μｍ以上）の混入を大幅に抑制できることから、配線不良を大幅に低減することが可能となる。
【００３７】
なお、上記実施形態においては、ターゲット外周押え１３、アースシールド１５、プラテンリング１８、基板ホルダ１９、ターゲット１１およびバッキングプレート１２を本発明で構成した例について説明したが、これら以外にセンタキャップ１４、上部防着板１６、下部防着板２０等を本発明の真空成膜装置用部品で構成することも有効である。さらに、これら以外の部品についても、成膜工程中に成膜材料の付着が避けられない部品であれば、本発明の真空成膜装置用部品は有効に機能する。
【００３８】
このように、本発明の真空成膜装置は被成膜試料保持部、成膜源保持部、防着部品等から選ばれる少なくとも1つを、本発明の真空成膜装置用部品で構成することによって、さらにはターゲットやバッキングプレートに本発明を適用することによって、上述したような優れた効果を得ることができる。
【００３９】
本発明の真空成膜装置用部品における溶射膜は、上述したように装置構成部品以外、具体的にはターゲットに対しても有効に機能する。すなわち、ターゲットの外周部分は実質的にはスパッタされず、このような非エロージョン領域にもスパッタされた粒子が付着する。このようなターゲット外周部の付着物が剥離しても、他の部品からの付着物の剥離と同様に配線膜等の不良原因となる。従って、実質的にスパッタされないターゲットの非エロージョン領域に、本発明による溶射膜を予め形成しておくことによって、付着物の剥離に伴う配線不良等が防止できる。
【００４０】
また、上記実施形態では本発明の真空成膜装置をスパッタリング装置に適用した例について説明したが、これ以外に真空蒸着装置（イオンプレーティングやレーザーアブレーション等を含む）、ＣＶＤ装置等の真空成膜装置にも適用可能であり、上述したスパッタリング装置と同様な効果を得ることができる。
【実施例】
【００４１】
次に、本発明の具体的な実施例について説明する。
【００４２】
参考例１
図３に示したスパッタリング装置のターゲット外周押え１３、アースシールド１５、プラテンリング１８、基板ホルダ１９、上部防着板１６および下部防着板２０として、ＳＵＳ ３０４製基材の表面にプラズマ溶射法で厚さ２００μｍのＴｉ溶射膜３を形成した後、真空中にて５７６Ｋ×１ｈの加熱処理を行って脱ガス処理した部品を使用し、マグネトロンスパッタリング装置を構成した。脱ガス処理後のＴｉ溶射膜中のガス残存量は０．９Ｔｏｒｒ・ｃｃ／ｇであり、またＴｉ溶射膜の表面粗さは平均粗さＲaで１２μｍであった。
【００４３】
このマグネトロンスパッタリング装置に高純度Ｔｉターゲットをセットし、マグネトロンスパッタリングを行って、６インチウェーハ上にＴｉとＮ2ガスの導入によりＴｉＮ薄膜を形成した。このようにして得たＴｉＮ薄膜上の直径０．３μｍ以上のパーティクル（ダスト）数を測定した。このような操作を連続して行い、パーティクル数の変化を調査した。その結果を図４に示す。
【００４４】
また、上記参考例と同様な各部品を、ＳＵＳ ３０４製基材の表面にプラズマ溶射法で厚さ２００μｍのＴｉ溶射膜を形成し、これを脱ガス処理せずに比較例１の部品として用いて、マグネトロンスパッタリング装置を構成した。このマグネトロンスパッタリング装置を真空排気したところ、部品からの放出ガス量が多くスパッタリングが実施できない状態となり、チャンバを長時間ベーキングしてはじめてスパッタリングが行える真空度まで到達した。次に、上記参考例１と同様にしてＴｉＮ薄膜上のパーティクル数の変化を調べた。その結果を図４に併せて示す。
【００４５】
図４から明らかなように、参考例１によるマグネトロンスパッタリング装置はパーティクル発生量が２０００チャージまで安定して少ないのに対して、比較例１によるマグネトロンスパッタリング装置では当初からパーティクル発生量が多く、さらには８００チャージ程度でＴｉ溶射膜の剥れに起因したパーティクルの増加が認められた。これらから、実施例の処理によりパーティクルの発生を有効かつ安定して防止できることが確認された。
【００４６】
参考例２
図３に示したスパッタリング装置のターゲット外周押え１３、アースシールド１５、プラテンリング１８、基板ホルダ１９、上部防着板１６および下部防着板２０として、ＳＵＳ ３０４製基材の表面に、まずプラズマ溶射法で厚さ５０μｍのＮｉ−Ｔｉ合金溶射膜を形成し、続いて厚さ１５０μｍのＴｉ溶射膜を形成した後、真空中にて５７３Ｋ×１ｈの加熱処理を行った脱ガス処理した部品を用いて、マグネトロンスパッタリング装置を構成した。脱ガス処理後の溶射膜中のガス残存量は１Ｔｏｒｒ・ｃｃ／ｇであり、また最表面のＴｉ溶射膜の表面粗さは平均粗さで１５μｍであった。
【００４７】
このマグネトロンスパッタリング装置に高純度Ｔｉターゲットをセットし、マグネトロンスパッタリングを行って、参考例１と同様にしてパーティクル（ダスト）数の変化を調べた。その結果、参考例１と同様に、パーティクル発生量は２０００チャージ程度まで安定して少なかった。また、この参考例２の処理の場合、屈曲部等に対する溶射膜の安定性も高く、そのような部分での剥れも発生せず、極めて良好な結果が得られた。
【００４８】
参考例３
図３に示したスパッタリング装置のターゲット外周押え１３、アースシールド１５、プラテンリング１８、基板ホルダ１９、上部防着板１６および下部防着板２０として、ＳＵＳ ３０４製基材の表面にプラズマ溶射法で厚さ２００μｍのＷ溶射膜を形成した後、水素中にて１２７３Ｋ×１ｈの加熱処理を行って脱ガス処理した部品を用い、マグネトロンスパッタリング装置を構成した。脱ガス処理後のＷ溶射膜中のガス残存量は２．６Ｔｏｒｒ・ｃｃ／ｇであり、またＷ溶射膜の表面には酸化被膜が存在せず、その表面粗さは平均粗さで８μｍであった。
【００４９】
このマグネトロンスパッタリング装置にＭｏ−Ｗターゲットをセットし、マグネトロンスパッタリングを行って、参考例１と同様にしてパーティクル（ダスト）数の変化を調べた。その結果、パーティクル発生量は１５００チャージ程度まで安定して少なかった。また、その発生量自体も脱ガス処理していないＷ溶射部品（比較例２）を用いた場合に比べて１／３程度であった。
【００５０】
実施例１
図３に示したスパッタリング装置のターゲット外周押え１３、アースシールド１５、プラテンリング１８、基板ホルダ１９、上部防着板１６および下部防着板２０として、ＳＵＳ ３０４製基材の表面にアーク溶射法で厚さ２５０μｍのＡｌ溶射膜を形成した後、真空中にて６２３Ｋ×１ｈの加熱処理を行って脱ガス処理した部品を用いて、マグネトロンスパッタリング装置を構成した。脱ガス処理後のＡｌ溶射膜中のガス残存量は３．２Ｔｏｒｒ・ｃｃ／ｇであり、またＡｌ溶射膜の表面粗さは平均粗さで２５μｍであった。
【００５１】
このマグネトロンスパッタリング装置に高純度タングステンシリサイド（ＷＳｉ2.8）ターゲットをセットし、マグネトロンスパッタリングを行って、参考例１と同様にしてパーティクル（ダスト）数の変化を調べた。その結果、参考例１と同様に、パーティクル発生量は２０００チャージ程度まで安定して少なかった。また、その発生量自体も脱ガス処理していないＡｌ溶射部品（比較例３）を用いた場合に比べて１／２程度であった。
【００５２】
比較例４
図３に示したスパッタリング装置のターゲット外周押え１３、アースシールド１５、プラテンリング１８、基板ホルダ１９、上部防着板１６および下部防着板２０として、ＳＵＳ ３０４製基材の表面に、ＣＶＤ法で厚さ２０μｍのＷ膜（比較例４）を形成した後、真空中にて７７３Ｋ×１ｈｒの加熱処理を行って脱ガス処理した部品を用い、マグネトロンスパッタリング装置を構成した。Ｗ膜の表面粗さは平均粗さで０．５μｍであった。
【００５３】
このマグネトロンスパッタリング装置に高純度タングステンシリサイド（ＷＳｉ2.8）ターゲットをセットし、マグネトロンスパッタリングを行って、参考例１と同様にしてパーティクル（ダスト）数の変化を調べたところ、３５チャージ程度で部品表面のタングステンシリサイド膜の剥離が生じ、パーティクル（ダスト）数が大幅に増加した。
【００５４】
参考例４
図３に示したスパッタリング装置のターゲット外周押え１３、アースシールド１５、プラテンリング１８、基板ホルダ１９、上部防着板１６および下部防着板２０として、ＳＵＳ ３０４製基材の表面にプラズマ溶射法で厚さ２５０μｍのＴｉ溶射膜を形成した。また、ターゲット１１として高純度Ｔｉを使用し、またバッキングプレート１２にＣｕを使用し、この高純度Ｔｉターゲット１１の外周部の非エロージョン領域およびＣｕバッキングプレート１２の表面にも、同様にプラズマ溶射法で厚さ２５０μｍのＴｉ溶射膜を形成した。
【００５５】
これらＴｉ溶射膜を形成した各部品、ターゲットおよびバッキングプレートを真空中で５７５Ｋ×１ｈの加熱処理を行って脱ガス処理し、これら脱ガス処理したものを用いて、マグネトロンスパッタリング装置、ターゲットおよびバッキングプレートを構成した。脱ガス処理後のＴｉ溶射膜中のガス残存量は１．２Ｔｏｒｒ・ｃｃ／ｇであり、またＴｉ溶射膜の表面粗さは平均粗さで１７μｍであった。
【００５６】
上記したマグネトロンスパッタリング装置に、上記Ｃｕバッキングプレート１２に保持された高純度Ｔｉターゲット１１をセットした後、マグネトロンスパッタリングを行って、参考例１と同様にしてパーティクル（ダスト）数の変化を調べた。その結果、ターゲットおよびバッキングプレートに溶射しない場合と比較して、突発的に発生するパーティクルがなくなり、全体のパーティクル数は半減し、パーティクル発生を有効かつ安定して防止できることが確認できた。
【符号の説明】
【００５７】
１…真空成膜装置用部品、２…部品本体（基材）、３…溶射膜、１１…ターゲット、１２…バッキングプレート、１３…ターゲット外周押え、１４…センタキャップ、１５…アースシールド、１６、２０…防着板、１７…被成膜基板、１８…プラテンリング、１９…基板ホルダ。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スパッタリング装置やＣＶＤ装置等の真空成膜装置に用いられる真空成膜装置用部品の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体部品や液晶部品等においては、スパッタリング法やＣＶＤ法等の成膜方法を利用して各種の配線膜や電極を形成している。具体的には、半導体基板やガラス基板等の被成膜基板上に、スパッタリング法やＣＶＤ法等を適用してＡｌ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ｗ、Ｍｏ−Ｗ合金等の導電性金属やＭｏＳｉ2、ＷＳｉ2等の導電性金属化合物の薄膜を形成し、配線膜や電極等として利用している。
【０００３】
ところで、上記した配線膜等の形成に使用されるスパッタリング装置やＣＶＤ装置等の真空成膜装置では、Ｓｉ基板やガラス基板上への成膜工程中に、装置内に配置されている各種部品にも成膜材料が付着、堆積することが避けられない。このような部品上に付着、堆積した成膜材料は、成膜工程中に部品から剥離することによって、ダストの発生原因となっている。このようなダストが成膜基板上の膜中に混入すると、配線形成後にショートやオープン等の配線不良を引き起こし、製品歩留りの低下を招くことになる。
【０００４】
このようなことから、従来の真空成膜装置においては、例えば表面が凹凸形態のＣｕシート等を部品表面に貼付け、付着物の密着力を向上させることにより付着した成膜材料の剥離を防止する等のダスト防止対策が採られている。特許文献１には、成膜装置の構成部品の全部または一部を成膜材料と同一材料で形成し、部品と成膜材料との熱膨張差に基く剥れを防止することが提案されている。
【０００５】
従来のダスト防止対策のうち、Ｃｕシート等を貼り付ける方法は、部品の形状変化の大きな部分や複雑に変化しているような箇所には連続的に貼付けることが不可能であるため、Ｃｕシートを切断して不連続にスポット溶接等で部品に貼り付けている。このため、Ｃｕシートが無い部分が存在したり、また平滑な切断面が露出し、このような部分に成膜材料が付着すると容易に剥れが発生するため、ダストを十分に防止することはできない。
【０００６】
さらに、スパッタリング装置において、成膜材料となるターゲットの周辺部品にＣｕシートを適用した場合、プラズマの影響によりＣｕシートが同時にスパッタされて膜中に不純物として取り込まれるおそれがあることから、成膜源となるターゲットの周辺には使用することができず、従って成膜材料が付着する全ての部品にＣｕシートを適用することはできないという欠点がある。
【０００７】
一方、成膜装置構成部品の全部または一部を成膜材料と同一材料で形成する場合、部品全部を成膜材料で形成すると、部品強度等の特性低下を招いたり、また部品コストが増大する等の問題がある。また、部品表面に成膜材料の膜を形成する場合、その成膜方法によっては膜自体が剥れる等の問題がある。
【０００８】
特に、最近の半導体素子においては、１６Ｍ、６４Ｍ、２５６Ｍというような高集積度を達成するために、配線幅を０．５μｍ、さらには０．３μｍというように、極めて狭小化することが求められている。このように狭小化された配線においては、例えば直径０．３μｍ程度の極微小粒子（微小パーティクル）が混入しても配線不良を引起こすことになる。また、配線幅の狭小化は当然ながら配線密度の高密度化のためであり、このような高密度配線を有する半導体素子等の製造歩留りを高めるためには、パーティクルの発生量自体も大幅に低減する必要がある。
【０００９】
このような極めて過酷な条件に対して、上述したような従来のダスト防止対策（パーティクル防止対策）では、上記した基本的な問題を除いたとしても十分に対応することはできず、高集積化された半導体素子等の製造歩留りは極めて低いのが現状である。
【００１０】
また、特許文献２には部品からのガス放出量を低減するために、部品表面にＡｌ等の溶射膜を形成することが記載されている。このＡｌ等の溶射膜は、パーティクルの発生防止等を目的としていないだけでなく、単なる溶射膜をパーティクルの発生防止対策として利用したとしても十分な効果は得られず、さらに単なる溶射膜は短期間で剥離しやすいという欠点を有している。
【００１１】
さらに、上記のような問題は成膜装置構成部品に限らず、例えばスパッタリング法等の成膜源であるターゲット、あるいはこのターゲットを冷却保持するためのバッキングプレートにおいても上記成膜装置構成部品と同様の問題が発生している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開昭６３−２３８２６３号公報
【特許文献２】特開昭６１−８７８６１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明の目的は、成膜工程中に付着する成膜材料の剥離を安定かつ有効に防止することを可能にした真空成膜装置用部品の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明者らは、真空成膜装置の構成部品からの付着物の剥離による微小パーティクルの発生を極力抑制するために種々検討した結果、付着物の内部応力を吸収して応力を低減することが付着物の剥離抑制に効果を示し、また溶射法で形成した被膜が良好な応力低減効果を有することを見出した。
【００１５】
しかし、溶射は通常大気中で行われるため、溶射膜中にはガス、水分等が含まれ、さらに溶射膜の表面には酸化膜等が生成している。このような溶射膜を有する部品等を真空成膜装置内に組込んで使用すると、部品からガス成分が放出されて真空度が上らないだけでなく、ガス成分の放出や表面酸化膜等に起因して付着物の剥離が起こり、新たにパーティクルの発生を誘発することになる。また、腐食性雰囲気中で部品を使用した場合、溶射膜自体が腐食してパーティクルの発生を引き起こす。このような点を改善するためには、溶射法により被膜を形成した後に、還元雰囲気中で加熱処理して脱ガスを実施することが効果的であることを見出した。
【００１６】
本発明の真空成膜装置用部品の製造方法は、真空成膜装置の構成部品本体の表面に、アーク溶射法でＡｌ溶射膜を形成する工程と、前記Ａｌ溶射膜を真空中で加熱して脱ガス処理する工程とを具備し、前記脱ガス処理後の前記Ａｌ溶射膜を真空中で常温から７７３Ｋまで１時間で加熱した後、１時間保持して放出される総ガス量を加熱後の真空度の低下から測定した値で表されるガス残存量が１０Ｔｏｒｒ・ｃｃ／ｇ以下であるＡｌ溶射膜を得ることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の真空成膜装置用部品の製造方法によれば、成膜工程中に付着する成膜材料の剥離を安定かつ有効に防止することが可能な真空成膜装置の構成部品を提供することができる。従って、そのような真空成膜装置用部品を用いることによって、パーティクルの発生量を大幅に低減でき、配線膜等の不良発生原因となる膜中へのパーティクルの混入が抑制することが可能となる。また、真空成膜装置のクリーニング回数を減らすことができるため、ランニングコストの削減が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施形態による真空成膜装置用部品の構成を示す断面図である。
【図２】真空成膜装置用部品の加熱下におけるガス放出量を脱ガス処理していない溶射部品および部品素材と比較して示す図である。
【図３】本発明の真空成膜装置を適用したスパッタリング装置の実施形態の構成を示す断面図である。
【図４】参考例１によるスパッタリング装置を使用した際のパーティクル数の変化を脱ガス処理を施していない溶射部品を用いたスパッタリング装置と比較して示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施形態について説明する。図１は、本発明の真空成膜装置用部品の実施形態の要部構成を示す断面図である。同図に示す真空成膜装置用部品１は、部品本体（基材）２の表面にＡｌ溶射膜からなる溶射膜３が設けられている。部品本体２の構成材料は特に限定されるものではないが、例えば装置部品の構成材料として一般的なステンレス材等を用いることができる。また、部品本体２の溶射膜形成面２ａは、アンカー効果が得られるように、予めブラスト処理等であらしておくことが好ましい。
【００２０】
上記した溶射膜３は、アーク溶射法を適用して形成することができ、部品本体２の構成材料や形状、あるいは溶射材料（被膜材料）等に応じて適宜選択して使用する。溶射膜３は部品本体２に対する密着力に優れるものであるが、成膜工程中の温度上昇に基く部品本体２と溶射膜３との界面からの剥離等を防止する上で、部品本体２との熱膨張率の差が１０×１０-6／Ｋ以下の金属材料で溶射膜３を形成することが好ましい。
【００２１】
溶射膜３上に付着する成膜材料（付着物）の熱膨張差による剥離を防止する上で、溶射膜３の形成材料は成膜材料との熱膨張率の差も１０×１０-6／Ｋ以下であることが好ましい。成膜材料との関係のみを考えた場合には、溶射膜３は成膜材料と同一材料、また成膜する膜が合金膜や化合物膜等の場合には、成膜材料（成膜源）を構成する少なくとも1種の金属材料で形成することが望ましい。このような条件を満足させることによって、溶射膜３上に付着した成膜材料の熱膨張差に基づく剥離を防止することができる。
【００２２】
このような溶射膜３は、成膜工程中に付着、堆積した成膜材料（付着物）の剥離防止膜として機能する。ここで、真空成膜装置用部品１の表面には、成膜工程中に成膜材料が付着して堆積するが、部品表面がある程度の凹凸状態であるならば、この付着物の厚さが２０〜６０μｍ程度までは剥離を生じない。しかし、これ以上になると付着物は容易に剥離する傾向が認められる。これは付着物に内部応力が作用し、厚さが増加するに伴って内部応力が大きくなり、この内部応力の増加に基づいて付着物の剥離が発生する。従って、付着物の剥離を防止するためには、付着物の内部応力を吸収して応力を低減する必要がある。上記した溶射膜３は、気孔を多数含む内部構造等により付着物の内部応力を吸収する作用を有し、良好な付着物の応力低減効果を発揮するものである。
【００２３】
ただし、単に溶射形成した膜はガス、水分等を含み、さらに膜表面には酸化膜等が生成している。これらはパーティクルの発生原因、膜寿命の低下要因、真空度の低下要因等となるため、溶射で被膜を形成した後に、還元雰囲気中で加熱処理して脱ガス処理を施し、大気中溶射で被膜中に混入したガスや水分等を除去する。
【００２４】
すなわち、上述した溶射膜３は溶射形成後に脱ガス処理を施すことにより、ガス残存量が１０Ｔｏｒｒ・ｃｃ／ｇ以下とされている。溶射膜３中のガス残存量が１０Ｔｏｒｒ・ｃｃ／ｇを超えると、ガス成分の放出や溶射膜の腐食等に起因して付着物の剥離が起ったり、さらには溶射膜３自体の剥離等が生じる。言い換えると、ガス残存量が１０Ｔｏｒｒ・ｃｃ／ｇ以下の溶射膜３によれば、ガス成分の放出や腐食等が防止でき、その上で上述した応力低減効果が十分に発揮されるため、付着物の剥離を安定かつ有効に防止することができる。溶射膜３のガス残存量はより良好な効果を得る上で５Ｔｏｒｒ・ｃｃ／ｇ以下とすることが望ましい。
【００２５】
図２はステンレス材（ＳＵＳ ３０４）の表面にＷ溶射膜を大気中溶射で形成した後、水素中、１２２３Ｋ×１ｈの条件で脱ガス処理を行った溶射脱ガス部品の加熱処理に伴うガス放出量を、脱ガス処理を行っていない溶射部品と共に測定した結果である。ガス放出試験は特定の真空中で常温から７７３Ｋまで１時間で加熱後、１時間保持する間の放出されるガス量を加熱および保持時の真空度の低下から測定した値を確認することにより実施した。
【００２６】
図２から明らかなように、脱ガス処理を行った溶射脱ガス部品はガス放出量が大幅に低減していることが分かる。なお、ここで言うガス残存量とは、特定の真空中で常温から７７３Ｋまで１時間で加熱後、１時間保持して放出される総ガス量を加熱後の真空度の低下から測定した値を指すものとする。溶射膜３のガス残存量は減圧溶射等を適用することによって、脱ガス処理を行うことなく低減することも可能であるが、加熱処理による脱ガス処理は表面酸化被膜の除去効果等をも有するため、溶射形成後に実施するものとする。
【００２７】
溶射膜３は、その形成過程に基づいて複雑な表面形態を有することから、付着物に対して良好な密着性を示す。特に、溶射膜３の表面粗さが平均粗さＲaで５〜５０μｍの範囲である場合に優れた付着物の剥離防止効果が得られる。すなわち、溶射膜３の表面平均粗さＲaが５μｍ未満であると、付着物が容易に剥離するおそれが大きく、一方５０μｍを超えると溶射膜３表面の凹凸が大きくなり過ぎて、付着物が溶射膜３全体に付着せずに空孔が残るため、そこを起点として付着物の剥離が起るおそれがある。溶射膜３の表面粗さは平均粗さで１０〜１５μｍの範囲とすることがさらに好ましい。
【００２８】
また、溶射膜３による付着物の剥離防止効果を得る上で、上述した表面粗さと共に溶射膜３の膜厚を適度に調整することが重要であり、このような点から溶射膜３の膜厚は５０〜５００μｍの範囲とすることが好ましい。すなわち、溶射膜３は前述したように付着物の内部応力を低減する効果を有しているが、この応力低減効果は厚さによりその程度が異なり、溶射膜３の厚さが５０μｍ未満であると上記応力低減効果が低下して付着物が剥れ易くなる。一方、５００μｍを超えると溶射膜３自体に大きな内部応力が発生し、これに付着物の内部応力が加わって剥離が発生し易くなる。溶射膜３の膜厚は、上記した効果がより良好に得られる１００〜３００μｍの範囲とすることがさらに好ましい。
【００２９】
溶射膜３は単一材料による被膜に限らず、例えば異なる材料からなる２層以上の被膜で溶射膜３を構成してもよい。２層以上の溶射膜３の具体的な構成としては、例えば部品形状が大きく変化する屈曲部や湾曲部等の溶射膜３が剥れやすい部位に、予め部品本体２に対して密着性の高い第１の溶射膜を形成し、その上に付着物に対する密着性の高い第２の溶射膜を形成するような構成、あるいは表面側に耐食性に優れた溶射膜を形成する構成等が挙げられる。さらに、部品本体２と成膜材料との熱膨張差が極端に異なる場合、これらの熱膨張差を緩和するように、熱膨張率が異なる２層以上の溶射膜を順に形成してもよい。2層以上の溶射膜３を適用する場合、それらの間の熱膨張差は溶射膜３と部品本体２や成膜材料との熱膨張差と同様に１０×１０-6／Ｋ以下とすることが好ましい。
【００３０】
上述したような本発明の真空成膜装置用部品は、スパッタリング装置やＣＶＤ装置等の真空成膜装置の構成部品として用いられるものであり、成膜工程中に成膜材料が付着する部品であれば、種々の部品に対して適用可能である。具体的な構成については、以下の真空成膜装置の実施形態で説明する。
【００３１】
また、上記の実施形態の説明においては、真空成膜装置用部品について説明したが、上記内容はターゲット本体とこのターゲット本体の非エロージョン領域に形成されたガス残存量が１０Ｔｏｒｒ・ｃｃ／ｇ以下である溶射膜とを具備するターゲット、あるいはターゲットを保持するためのバッキングプレート本体とこのバッキングプレート本体の表面に形成されたガス残存量が１０Ｔｏｒｒ・ｃｃ／ｇ以下である溶射膜とを具備するバッキングプレートにおいても同様に適用できる。
【００３２】
すなわち、上記した真空成膜装置用部品で説明した溶射膜のガス残存量、熱膨張率、脱ガス処理の条件、表面粗さ、膜厚および２層以上の構成は、ターゲット本体の非エロージョン領域に形成される、あるいはターゲットを冷却保持するためのバッキングプレート本体の表面に形成される、ガス残存量が１０Ｔｏｒｒ・ｃｃ／ｇ以下である溶射膜においても同様に適用可能である。
【００３３】
次に、本発明の真空成膜装置の実施形態について説明する。図３は本発明の真空成膜装置をスパッタリング装置に適用した一実施形態の要部構成を示す図であり、１１はバッキングプレート１２に固定されたターゲットであり、この成膜源であるターゲット１１は、成膜源保持部として機能するリング状のターゲット外周押え１３およびセンタキャップ１４により保持されている。また、ターゲット１１の外周部下方には、アースシールド１５が設けられており、その下方外周部側には上部防着板１６が配置されている。
【００３４】
被成膜試料である基板１７はターゲット１１と対向配置するように、被成膜試料保持部であるプラテンリング１８および基板ホルダ１９によって保持されている。基板ホルダ１９の外周部側には下部防着板２０が配置されている。これらは図示を省略した真空容器内に配置されており、真空容器にはスパッタガスを導入するためのガス供給系（図示せず）と真空容器内を所定の真空状態まで排気する排気系（図示せず）とが接続されている。なお、図中２１は磁場コイルである。
【００３５】
この実施形態のスパッタリング装置においては、ターゲット外周押え１３、アースシールド１５、プラテンリング１８および基板ホルダ１９を、上述した本発明の真空成膜装置用部品、すなわち表面にガス残存量が１０Ｔｏｒｒ・ｃｃ／ｇ以下の溶射膜３が設けられた真空成膜装置用部品１で構成している。真空成膜装置用部品１の具体的な構成は前述した通りである。また、この実施形態においては、ターゲット１１およびバッキングプレート１２を、ターゲット１１の非エロージョン領域およびバッキングプレート１２の表面に、ガス残存量が１０Ｔｏｒｒ・ｃｃ／ｇ以下の溶射膜３を設けたもので構成している。ターゲット１１およびバッキングプレート１２の構成は前述した通りである。なお、溶射膜３はターゲット１１からスパッタされた粒子が付着する面に形成されている。
【００３６】
このようなスパッタリング装置においては、成膜工程中にターゲット外周押え１３、アースシールド１５、プラテンリング１８、基板ホルダ１９、ターゲット１１およびバッキングプレート１２等の表面にスパッタされた成膜材料（ターゲット１１）が付着するが、この付着物の剥離は部品表面の溶射膜３により安定かつ有効に防止される。また、溶射膜３自体も安定で長寿命である。これらによって、ダストおよびパーティクルの発生量、さらには基板１７に形成される膜中への混入量を大幅に抑制することができる。従って、１６Ｍ、６４Ｍ、２５６Ｍというような高集積度の半導体素子の配線膜、すなわち配線幅が０．５μｍ以下というように狭小で、かつ高密度の配線網を形成する配線膜であっても、微小パーティクル（例えば直径０．２μｍ以上）の混入を大幅に抑制できることから、配線不良を大幅に低減することが可能となる。
【００３７】
なお、上記実施形態においては、ターゲット外周押え１３、アースシールド１５、プラテンリング１８、基板ホルダ１９、ターゲット１１およびバッキングプレート１２を本発明で構成した例について説明したが、これら以外にセンタキャップ１４、上部防着板１６、下部防着板２０等を本発明の真空成膜装置用部品で構成することも有効である。さらに、これら以外の部品についても、成膜工程中に成膜材料の付着が避けられない部品であれば、本発明の真空成膜装置用部品は有効に機能する。
【００３８】
このように、本発明の真空成膜装置は被成膜試料保持部、成膜源保持部、防着部品等から選ばれる少なくとも1つを、本発明の真空成膜装置用部品で構成することによって、さらにはターゲットやバッキングプレートに本発明を適用することによって、上述したような優れた効果を得ることができる。
【００３９】
本発明の真空成膜装置用部品における溶射膜は、上述したように装置構成部品以外、具体的にはターゲットに対しても有効に機能する。すなわち、ターゲットの外周部分は実質的にはスパッタされず、このような非エロージョン領域にもスパッタされた粒子が付着する。このようなターゲット外周部の付着物が剥離しても、他の部品からの付着物の剥離と同様に配線膜等の不良原因となる。従って、実質的にスパッタされないターゲットの非エロージョン領域に、本発明による溶射膜を予め形成しておくことによって、付着物の剥離に伴う配線不良等が防止できる。
【００４０】
また、上記実施形態では本発明の真空成膜装置をスパッタリング装置に適用した例について説明したが、これ以外に真空蒸着装置（イオンプレーティングやレーザーアブレーション等を含む）、ＣＶＤ装置等の真空成膜装置にも適用可能であり、上述したスパッタリング装置と同様な効果を得ることができる。
【実施例】
【００４１】
次に、本発明の具体的な実施例について説明する。
【００４２】
参考例１
図３に示したスパッタリング装置のターゲット外周押え１３、アースシールド１５、プラテンリング１８、基板ホルダ１９、上部防着板１６および下部防着板２０として、ＳＵＳ ３０４製基材の表面にプラズマ溶射法で厚さ２００μｍのＴｉ溶射膜３を形成した後、真空中にて５７６Ｋ×１ｈの加熱処理を行って脱ガス処理した部品を使用し、マグネトロンスパッタリング装置を構成した。脱ガス処理後のＴｉ溶射膜中のガス残存量は０．９Ｔｏｒｒ・ｃｃ／ｇであり、またＴｉ溶射膜の表面粗さは平均粗さＲaで１２μｍであった。
【００４３】
このマグネトロンスパッタリング装置に高純度Ｔｉターゲットをセットし、マグネトロンスパッタリングを行って、６インチウェーハ上にＴｉとＮ2ガスの導入によりＴｉＮ薄膜を形成した。このようにして得たＴｉＮ薄膜上の直径０．３μｍ以上のパーティクル（ダスト）数を測定した。このような操作を連続して行い、パーティクル数の変化を調査した。その結果を図４に示す。
【００４４】
また、上記参考例と同様な各部品を、ＳＵＳ ３０４製基材の表面にプラズマ溶射法で厚さ２００μｍのＴｉ溶射膜を形成し、これを脱ガス処理せずに比較例１の部品として用いて、マグネトロンスパッタリング装置を構成した。このマグネトロンスパッタリング装置を真空排気したところ、部品からの放出ガス量が多くスパッタリングが実施できない状態となり、チャンバを長時間ベーキングしてはじめてスパッタリングが行える真空度まで到達した。次に、上記参考例１と同様にしてＴｉＮ薄膜上のパーティクル数の変化を調べた。その結果を図４に併せて示す。
【００４５】
図４から明らかなように、参考例１によるマグネトロンスパッタリング装置はパーティクル発生量が２０００チャージまで安定して少ないのに対して、比較例１によるマグネトロンスパッタリング装置では当初からパーティクル発生量が多く、さらには８００チャージ程度でＴｉ溶射膜の剥れに起因したパーティクルの増加が認められた。これらから、実施例の処理によりパーティクルの発生を有効かつ安定して防止できることが確認された。
【００４６】
参考例２
図３に示したスパッタリング装置のターゲット外周押え１３、アースシールド１５、プラテンリング１８、基板ホルダ１９、上部防着板１６および下部防着板２０として、ＳＵＳ ３０４製基材の表面に、まずプラズマ溶射法で厚さ５０μｍのＮｉ−Ｔｉ合金溶射膜を形成し、続いて厚さ１５０μｍのＴｉ溶射膜を形成した後、真空中にて５７３Ｋ×１ｈの加熱処理を行った脱ガス処理した部品を用いて、マグネトロンスパッタリング装置を構成した。脱ガス処理後の溶射膜中のガス残存量は１Ｔｏｒｒ・ｃｃ／ｇであり、また最表面のＴｉ溶射膜の表面粗さは平均粗さで１５μｍであった。
【００４７】
このマグネトロンスパッタリング装置に高純度Ｔｉターゲットをセットし、マグネトロンスパッタリングを行って、参考例１と同様にしてパーティクル（ダスト）数の変化を調べた。その結果、参考例１と同様に、パーティクル発生量は２０００チャージ程度まで安定して少なかった。また、この参考例２の処理の場合、屈曲部等に対する溶射膜の安定性も高く、そのような部分での剥れも発生せず、極めて良好な結果が得られた。
【００４８】
参考例３
図３に示したスパッタリング装置のターゲット外周押え１３、アースシールド１５、プラテンリング１８、基板ホルダ１９、上部防着板１６および下部防着板２０として、ＳＵＳ ３０４製基材の表面にプラズマ溶射法で厚さ２００μｍのＷ溶射膜を形成した後、水素中にて１２７３Ｋ×１ｈの加熱処理を行って脱ガス処理した部品を用い、マグネトロンスパッタリング装置を構成した。脱ガス処理後のＷ溶射膜中のガス残存量は２．６Ｔｏｒｒ・ｃｃ／ｇであり、またＷ溶射膜の表面には酸化被膜が存在せず、その表面粗さは平均粗さで８μｍであった。
【００４９】
このマグネトロンスパッタリング装置にＭｏ−Ｗターゲットをセットし、マグネトロンスパッタリングを行って、参考例１と同様にしてパーティクル（ダスト）数の変化を調べた。その結果、パーティクル発生量は１５００チャージ程度まで安定して少なかった。また、その発生量自体も脱ガス処理していないＷ溶射部品（比較例２）を用いた場合に比べて１／３程度であった。
【００５０】
実施例１
図３に示したスパッタリング装置のターゲット外周押え１３、アースシールド１５、プラテンリング１８、基板ホルダ１９、上部防着板１６および下部防着板２０として、ＳＵＳ ３０４製基材の表面にアーク溶射法で厚さ２５０μｍのＡｌ溶射膜を形成した後、真空中にて６２３Ｋ×１ｈの加熱処理を行って脱ガス処理した部品を用いて、マグネトロンスパッタリング装置を構成した。脱ガス処理後のＡｌ溶射膜中のガス残存量は３．２Ｔｏｒｒ・ｃｃ／ｇであり、またＡｌ溶射膜の表面粗さは平均粗さで２５μｍであった。
【００５１】
このマグネトロンスパッタリング装置に高純度タングステンシリサイド（ＷＳｉ2.8）ターゲットをセットし、マグネトロンスパッタリングを行って、参考例１と同様にしてパーティクル（ダスト）数の変化を調べた。その結果、参考例１と同様に、パーティクル発生量は２０００チャージ程度まで安定して少なかった。また、その発生量自体も脱ガス処理していないＡｌ溶射部品（比較例３）を用いた場合に比べて１／２程度であった。
【００５２】
比較例４
図３に示したスパッタリング装置のターゲット外周押え１３、アースシールド１５、プラテンリング１８、基板ホルダ１９、上部防着板１６および下部防着板２０として、ＳＵＳ ３０４製基材の表面に、ＣＶＤ法で厚さ２０μｍのＷ膜（比較例４）を形成した後、真空中にて７７３Ｋ×１ｈｒの加熱処理を行って脱ガス処理した部品を用い、マグネトロンスパッタリング装置を構成した。Ｗ膜の表面粗さは平均粗さで０．５μｍであった。
【００５３】
このマグネトロンスパッタリング装置に高純度タングステンシリサイド（ＷＳｉ2.8）ターゲットをセットし、マグネトロンスパッタリングを行って、参考例１と同様にしてパーティクル（ダスト）数の変化を調べたところ、３５チャージ程度で部品表面のタングステンシリサイド膜の剥離が生じ、パーティクル（ダスト）数が大幅に増加した。
【００５４】
参考例４
図３に示したスパッタリング装置のターゲット外周押え１３、アースシールド１５、プラテンリング１８、基板ホルダ１９、上部防着板１６および下部防着板２０として、ＳＵＳ ３０４製基材の表面にプラズマ溶射法で厚さ２５０μｍのＴｉ溶射膜を形成した。また、ターゲット１１として高純度Ｔｉを使用し、またバッキングプレート１２にＣｕを使用し、この高純度Ｔｉターゲット１１の外周部の非エロージョン領域およびＣｕバッキングプレート１２の表面にも、同様にプラズマ溶射法で厚さ２５０μｍのＴｉ溶射膜を形成した。
【００５５】
これらＴｉ溶射膜を形成した各部品、ターゲットおよびバッキングプレートを真空中で５７５Ｋ×１ｈの加熱処理を行って脱ガス処理し、これら脱ガス処理したものを用いて、マグネトロンスパッタリング装置、ターゲットおよびバッキングプレートを構成した。脱ガス処理後のＴｉ溶射膜中のガス残存量は１．２Ｔｏｒｒ・ｃｃ／ｇであり、またＴｉ溶射膜の表面粗さは平均粗さで１７μｍであった。
【００５６】
上記したマグネトロンスパッタリング装置に、上記Ｃｕバッキングプレート１２に保持された高純度Ｔｉターゲット１１をセットした後、マグネトロンスパッタリングを行って、参考例１と同様にしてパーティクル（ダスト）数の変化を調べた。その結果、ターゲットおよびバッキングプレートに溶射しない場合と比較して、突発的に発生するパーティクルがなくなり、全体のパーティクル数は半減し、パーティクル発生を有効かつ安定して防止できることが確認できた。
【符号の説明】
【００５７】
１…真空成膜装置用部品、２…部品本体（基材）、３…溶射膜、１１…ターゲット、１２…バッキングプレート、１３…ターゲット外周押え、１４…センタキャップ、１５…アースシールド、１６、２０…防着板、１７…被成膜基板、１８…プラテンリング、１９…基板ホルダ。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空成膜装置の構成部品本体の表面に、アーク溶射法でＡｌ溶射膜を形成する工程と、
前記Ａｌ溶射膜を真空中で加熱して脱ガス処理する工程とを具備し、
前記脱ガス処理後の前記Ａｌ溶射膜を真空中で常温から７７３Ｋまで１時間で加熱した後、１時間保持して放出される総ガス量を加熱後の真空度の低下から測定した値で表されるガス残存量が１０Ｔｏｒｒ・ｃｃ／ｇ以下であるＡｌ溶射膜を得ることを特徴とする真空成膜装置用部品の製造方法。
【請求項２】
請求項１記載の真空成膜装置用部品の製造方法において、
さらに、前記Ａｌ溶射膜を形成する前に、前記構成部品本体の前記表面をブラスト処理する工程を具備することを特徴とする真空成膜装置用部品の製造方法。
【請求項３】
請求項１または請求項２記載の真空成膜装置用部品の製造方法において、
前記Ａｌ溶射膜は、表面粗さが平均粗さで５〜５０μｍの範囲であると共に、厚さが５０〜５００μｍの範囲であることを特徴とする真空成膜装置用部品の製造方法。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれか１項記載の真空成膜装置用部品の製造方法において、
前記溶射膜と前記構成部品本体との熱膨張率の差が１０×１０-6／Ｋ以下であることを特徴とする真空成膜装置用部品の製造方法。
【請求項１】
真空成膜装置の構成部品本体の表面に、アーク溶射法でＡｌ溶射膜を形成する工程と、
前記Ａｌ溶射膜を真空中で加熱して脱ガス処理する工程とを具備し、
前記脱ガス処理後の前記Ａｌ溶射膜を真空中で常温から７７３Ｋまで１時間で加熱した後、１時間保持して放出される総ガス量を加熱後の真空度の低下から測定した値で表されるガス残存量が１０Ｔｏｒｒ・ｃｃ／ｇ以下であるＡｌ溶射膜を得ることを特徴とする真空成膜装置用部品の製造方法。
【請求項２】
請求項１記載の真空成膜装置用部品の製造方法において、
さらに、前記Ａｌ溶射膜を形成する前に、前記構成部品本体の前記表面をブラスト処理する工程を具備することを特徴とする真空成膜装置用部品の製造方法。
【請求項３】
請求項１または請求項２記載の真空成膜装置用部品の製造方法において、
前記Ａｌ溶射膜は、表面粗さが平均粗さで５〜５０μｍの範囲であると共に、厚さが５０〜５００μｍの範囲であることを特徴とする真空成膜装置用部品の製造方法。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれか１項記載の真空成膜装置用部品の製造方法において、
前記溶射膜と前記構成部品本体との熱膨張率の差が１０×１０-6／Ｋ以下であることを特徴とする真空成膜装置用部品の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１０−２３６０９４（Ｐ２０１０−２３６０９４Ａ）
【公開日】平成２２年１０月２１日（２０１０．１０．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１２３８３３（Ｐ２０１０−１２３８３３）
【出願日】平成２２年５月３１日（２０１０．５．３１）
【分割の表示】特願２００６−３３９７０３（Ｐ２００６−３３９７０３）の分割
【原出願日】平成８年４月９日（１９９６．４．９）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１０月２１日（２０１０．１０．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年５月３１日（２０１０．５．３１）
【分割の表示】特願２００６−３３９７０３（Ｐ２００６−３３９７０３）の分割
【原出願日】平成８年４月９日（１９９６．４．９）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
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