(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理基板への金属膜の成膜が行われる反応室において被処理基板の周囲を取り囲む環状部材であって、
セラミック焼結体または石英ガラスからなり、少なくとも一主面を有する環状の本体を備え、
該本体は、一主面に配された溝部と、該溝部の底面から突出した複数の突起とを有し、
前記複数の突起それぞれの表面は、該突起の周方向に沿って細長形状である複数の窪み部を有することを特徴とする環状部材。
【請求項２】
被処理基板への金属膜の成膜が行われる反応室において被処理基板の周囲を取り囲む環状部材であって、
セラミック焼結体または石英ガラスからなり、少なくとも一主面を有する環状の本体を備え、
該本体は、一主面に配された溝部と、該溝部の底面から突出した複数の突起とを有し、
前記複数の突起それぞれの表面は、該表面に沿って網目状である凸部を有することを特徴とする環状部材。
【請求項３】
請求項２に記載の環状部材において、
前記複数の突起それぞれの表面は、前記凸部に取り囲まれた複数の第２窪み部を有することを特徴とする環状部材。
【請求項４】
請求項３に記載の環状部材において、
前記第２窪み部の内面は、凹曲面状であることを特徴とする環状部材。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載の環状部材において、
前記複数の突起それぞれの表面は、球面状であることを特徴とする環状部材。
【請求項６】
請求項１〜４のいずれかに記載の環状部材において、
前記複数の突起それぞれの表面は、球面状の側面と平面状の頂面とを含むことを特徴とする環状部材。
【請求項７】
請求項１〜４のいずれかに記載の環状部材において、
前記溝部の底面は、段差状であり、高さ位置が互いに異なる第１面領域および第２面領域を含むことを特徴とする環状部材。
【請求項８】
請求項７に記載の環状部材において、
前記第１面領域と前記本体の他主面との距離は、前記第２面領域と前記本体の他主面との距離よりも小さく、
前記複数の突起のうち、少なくとも１つの前記突起は、前記第２面領域に配されており、前記第２面領域に配された前記突起の表面は、前記第１面領域に向かって傾斜した平坦面を含むことを特徴とする環状部材。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれかに記載の環状部材において、
前記本体は、前記溝部の内壁面に、該溝部の深さ方向に沿って細長形状である複数の凹部を有することを特徴とする環状部材。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれかに記載の環状部材において、
前記複数の突起それぞれの側面と該側面に接続した前記底面とがなす角部の角度は、９０°よりも大きく１８０°よりも小さいことを特徴とする環状部材。
【請求項１１】
請求項１〜４のいずれかに記載の環状部材において、
前記複数の突起それぞれは、前記底面から突出した第１突出部と、該第１突出部から突出した、前記第１突出部よりも幅の小さい第２突出部とを備えていることを特徴とする環状部材。
【請求項１２】
請求項１〜１１のいずれかに記載の環状部材と、
該環状部材が内部に配された、前記被処理基板への金属膜の成膜が行なわれる反応室とを備えており、
前記環状部材の前記溝部は、前記反応室内に露出していることを特徴とする成膜装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば半導体素子製造工程もしくはＦＰＤ（フラットパネルディスプレイ）製造工程などにおいて成膜を行なう成膜装置に用いられる、環状部材およびそれを用いた成膜装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体素子製造工程やＦＰＤ製造工程においては、半導体ウエハやガラス基板などの被処理基板に金属膜を成膜するため、成膜装置が用いられている。この成膜装置では、反応室内で被処理基板に金属膜を成膜する際に、この金属膜が他の部材に被着することを抑制するため、被処理基板の周囲を取り囲む環状部材が用いられる。【０００３】
例えば、米国特許出願公開第２００６／０２１９１７２号明細書には、一主面（first surface 111）を有する環状の本体（ring body 110）と、一主面に形成された溝部（groove 120）とを備えた環状部材（Deposition ring 100）が開示されている。【０００４】
この米国特許出願公開第２００６／０２１９１７２号明細書の段落[0022]には、環状部材の材料としてセラミックスを用いることが開示されている。このように環状部材の材料としてセラミックスを用いると、一般的にセラミックスが金属よりも低熱膨張率であるため、環状部材の熱膨張率が、被処理基板に成膜する金属膜の熱膨張率よりも小さくなりやすい。【０００５】
ところで、前述した成膜装置で被処理基板に金属膜を成膜する際には、加熱された反応室の内部で環状部材の溝部に金属膜が堆積する。したがって、被処理基板に金属膜を成膜した後に反応室の内部の温度が下がる際に、環状部材の熱膨張率と金属膜の熱膨張率との違いに起因して、溝部内で金属膜が環状部材よりも大きく収縮するため、環状部材に熱応力が加わり、環状部材にクラックが生じることがある。その結果、環状部材の信頼性が低下しやすい。
【発明の概要】
【０００６】
本発明は、信頼性を高める要求に応える環状部材およびそれを用いた成膜装置を提供することを目的とするものである。
【０００７】
本発明の一態様に係る環状部材は、被処理基板への金属膜の成膜が行われる反応室において被処理基板の周囲を取り囲む環状部材であって、セラミック焼結体または石英ガラスからなり、少なくとも一主面を有する環状の本体を備え、該本体は、一主面に配された溝部と、該溝部の底面から突出した複数の突起とを有し、前記複数の突起それぞれの表面は、該突起の周方向に沿って細長形状である複数の窪み部を有する。また、被処理基板への金属膜の成膜が行われる反応室において被処理基板の周囲を取り囲む環状部材であって、セラミック焼結体または石英ガラスからなり、少なくとも一主面を有する環状の本体を備え、該本体は、一主面に配された溝部と、該溝部の底面から突出した複数の突起とを有し、前記複数の突起それぞれの表面は、該表面に沿って網目状である凸部を有することを特徴とする環状部材を併せて提供する。
【０００８】
本発明の一態様に係る成膜装置は、上記環状部材と、該環状部材が内部に配された、前記被処理基板への金属膜の成膜が行なわれる反応室とを備えており、前記環状部材の前記溝部は、前記反応室内に露出している。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の第１実施形態の環状部材を用いた成膜装置を示す断面図である。
【図２】図１に示した環状部材の上面図である。
【図３】図２のＲ１部分の拡大図である。
【図４】図２に示した環状部材の一部を厚み方向（Ｚ方向）に切断した断面図である。
【図５】（ａ）は、図４の部分拡大図であり、（ｂ）は、図５（ａ）の溝部内に金属膜が堆積した図である。
【図６】（ａ）は、本発明の第１実施形態の環状部材における突起の斜視図であり、（ｂ）は、本発明の第２実施形態の環状部材における突起の斜視図であり、（ｃ）は、本発明の第３実施形態の環状部材における突起の斜視図である。
【図７】（ａ）は、図６（ａ）の突起を厚み方向に切断した断面図であり、（ｂ）は、図６（ｂ）の突起を厚み方向に切断した断面図であり、（ｃ）は、図６（ｃ）の突起を厚み方向に切断した断面図である。
【図８】本発明の第１実施形態の環状部材を作製する際に用いる切削工具の側面図である。
【図９】本発明の第４実施形態の環状部材の一部を厚み方向に切断した断面図である。
【図１０】（ａ）は、本発明の第５実施形態の環状部材における上面図の部分拡大図であり、（ｂ）は、図１０（ａ）の環状部材をＡ−Ａ線にて厚み方向に切断した断面図である。
【図１１】（ａ）は、本発明の第６実施形態の環状部材における突起の斜視図であり、（ｂ）は、図１１（ａ）に示した突起の表面の部分拡大図である。
【図１２】（ａ）は、本発明の第７実施形態の環状部材の一部を厚み方向に切断した断面図であり、（ｂ）は、図１２（ａ）の環状部材における突起の斜視図であり、（ｃ）は、図１２（ｂ）の突起を厚み方向に切断した断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
＜第１実施形態＞
（成膜装置）
以下に、本発明の第１実施形態による環状部材を用いた成膜装置について、図面を参照しつつ詳細に説明する。
【００１３】
図１に示すように、本実施形態の成膜装置１は、半導体素子製造工程やＦＰＤ製造工程において、半導体ウエハやガラス基板などの被処理基板２に、スパッタリング法によって金属膜３を成膜するスパッタリング装置である。
【００１４】
この成膜装置１は、被処理基板２を内部に収容するとともに被処理基板２への金属膜３の成膜が行なわれる反応室４と、この反応室４内で被処理基板２が載置される静電チャックなどの載置部材５と、反応室４にアルゴンガスを供給するガス供給口６と、反応室４からアルゴンガスを排気するガス排気口７と、反応室４の内部に電界を生じさせる電源８と、被処理基板２の上方に配されるとともに金属膜３となるスパッタ粒子を放出するターゲット９と、被処理基板２の周囲を取り囲む環状部材１０とを備えている。
【００１５】
この成膜装置１は、以下のようにして、被処理基板２に金属膜３を成膜する。まず、成膜装置１の反応室４内の載置部材５上に被処理基板２を載置する。次に、反応室４内にガス供給口６からアルゴンガスを供給する。次に、反応室４の内部を２００℃〜１２００℃にした後、電源８によって反応室４の内部に電界を生じさせ、アルゴンガスをプラズマ化してアルゴンイオンを発生させる。次に、このアルゴンイオンをターゲット９に衝突させることによって、ターゲット９からスパッタ粒子を放出させて、スパッタ粒子を被処理基板２に付着させる。このスパッタ粒子の付着を続けることによって、スパッタ粒子からなる金属膜３を被処理基板２に成膜することができる。
【００１６】
この成膜装置１は、金属膜３として、例えばＴｉ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｃｏまたはこれらのうち少なくとも１種を含む合金などの金属材料からなる薄膜を被処理基板２に成膜することができる。この金属膜３の熱膨張率は、例えば８．５ｐｐｍ／℃以上３０ｐｐｍ／℃以下である。なお、金属膜３の熱膨張率は、市販のＴＭＡ（Thermo-Mechanical Analysis）装置を用いて測定される。以下、各部材の熱膨張率は、金属膜３と同様に測定される。
【００１７】
（環状部材）
次に、成膜装置１に使用される環状部材１０について詳細に説明する。
【００１８】
環状部材１０は、被処理基板２の周囲を取り囲むように載置部材５上に配されていることから、載置部材５における被処理基板２の非載置領域にスパッタ粒子が付着することを抑制するものである。また、載置部材５が直接プラズマに接することを抑制するとともに、環状部材１０の下方の部材をプラズマから保護するものである。なお、環状部材１０は、平面視において被処理基板２の周囲を取り囲んでいればよく、環状部材１０が被処理基板２よりも下方に配されていて、環状部材１０の高さ位置が被処理基板２の高さ位置よりも載置部材５側に位置していても構わない。
【００１９】
本実施形態の環状部材１０は、平面視にて円環状に形成されており、被処理基板２が半導体ウエハである場合に好適に用いられる。なお、環状部材１０は環状であればよく、四角環状であっても構わない。この場合、被処理基板２がガラス基板である場合に好適に用いられる。
【００２０】
この環状部材１０は、図２に示すように、少なくとも一主面Ｓ１を有する環状の本体１１を備えている。
【００２１】
本体１１は、環状部材１０の主要部をなすものであり、環状のセラミック焼結体または石英ガラスからなる。その結果、耐プラズマ性に優れた本体１１を用いることができる。本体１１にセラミック焼結体を用いる場合には、セラミック焼結体としてアルミナ焼結体、イットリア焼結体、ＹＡＧ焼結体またはスピネル焼結体を用いることができる。中でも、耐プラズマ性、強度および剛性の観点からは、アルミナ焼結体を用いることが望ましく、耐プラズマ性の観点からは、イットリア焼結体、ＹＡＧ焼結体またはスピネル焼結体を用いることが望ましい。
【００２２】
本体１１の厚みは、例えば３ｍｍ以上１５ｍｍ以下である。また、本体１１の熱膨張率は、例えば、アルミナであれば７ｐｐｍ／℃以上８ｐｐｍ／℃以下、石英ガラスであれば０．５ｐｐｍ／℃以上０．６ｐｐｍ／℃以下である。
【００２３】
この本体１１は、図２ないし図４に示すように、一主面Ｓ１に配された溝部Ｇと、溝部Ｇの底面Ｂを構成する底部１２と、溝部Ｇの一対の内壁面Ｗそれぞれを構成する一対の壁部１３と、溝部Ｇの底面Ｂから突出した複数の突起１４とを含んでいる。
【００２４】
本体１１の一主面Ｓ１は、平面視にて環状である一対の両主面のうち、反応室４内に露出する主面である。この一主面Ｓ１は、反応室４内に露出している。その結果、成膜装置１を使用する際に、スパッタ粒子が一主面Ｓ１に付着して金属膜３が堆積する。なお、本体１１の一対の両主面のうち、他主面Ｓ２は、反応室４内に露出していない。
【００２５】
溝部Ｇは、図５（ａ）および（ｂ）に示すように、本体１１の一主面Ｓ１の一部が窪んでなる領域であり、内部に金属膜３が堆積する領域である。この溝部Ｇは、底面Ｂとこの底面Ｂに接続した一対の内壁面Ｗとに取り囲まれた領域であり、環状の本体１１に沿って環状に形成されている。溝部Ｇは、図２に示すように、環状の本体１１の周回方向全体に渡って形成されていることが望ましいが、環状の本体１１の周回方向において一部分に形成されていても構わない。溝部Ｇの深さ（Ｚ方向）は、例えば１ｍｍ以上１０ｍｍ以下である。また、溝部Ｇの幅（溝部Ｇの周回方向に垂直）は、例えば１０ｍｍ以上４０ｍｍ以下である。
【００２６】
底部１２は、底面Ｂを一表面として有するとともに底面Ｂの直下に位置する、本体１１の一部である。この底部１２は、溝部Ｇに沿って環状に形成されている。
【００２７】
一対の壁部１３は、内壁面Ｗを一表面として有するとともに環状の溝部Ｇの内側（環状部材１０の内径側）および外側（環状部材１０の外径側）にそれぞれ配されている。この一対の壁部１３は、それぞれ溝部Ｇに沿って環状に形成されている。
【００２８】
突起１４は、溝部Ｇの底面Ｂから突出した本体１１の一部であり、本体１１と一体形成されており、本体１１と同じ材料からなる。突起１４の高さは、例えば０．５ｍｍ以上１０ｍｍ以下である。また、突起１４の幅は、例えば１ｍｍ以上２０ｍｍ以下である。
【００２９】
ところで、前述した如く、被処理基板２への金属膜３の成膜は、２００℃〜１２００℃と高温条件下で行なわれる。この際、環状部材１０の溝部Ｇ内に金属膜３が堆積する。そして、この成膜の後に反応室４の内部の温度が下がると、環状部材１０の本体１１の熱膨張率と金属膜３の熱膨張率との違いに起因して、溝部Ｇ内に堆積した金属膜３が本体１１よりも大きく収縮するため、本体１１の底部１２に熱応力が加わりやすい。
【００３０】
一方、本実施形態において、本体１１は、溝部Ｇの底面Ｂから突出してなる複数の突起１４を有する。これにより、溝部Ｇに堆積した金属膜３を複数の突起１４によって平面方向にて小さい領域に分けることができる。したがって、金属膜３の成膜が終わった後に反応室４の内部の温度が下がる際に、突起１４によって分けられた各領域で金属膜３が平面方向に収縮することになるため、金属膜３が底面Ｂ全体に渡って平面方向に大きく収縮する場合と比較して、本体１１の底部１２に加わる熱応力を分散することができる。したがって、本体１１の底部１２におけるクラックを低減し、ひいては信頼性に優れた環状部材１０を得ることができる。
【００３１】
また、複数の突起１４によって、溝部Ｇにおける本体１１と金属膜３との接着面積が増加するとともにアンカー効果が生じるため、溝部Ｇからの金属膜３の剥離を低減することができる。その結果、剥離した金属膜３による被処理基板２の汚染を低減することができる。また、このように溝部Ｇからの金属膜３の剥離を低減することによって、環状部材１０のメンテナンスを容易にすることができる。
【００３２】
また、図４、図６（ａ）および図７（ａ）に示すように、複数の突起１４それぞれの表面は、球面状である。その結果、突起１４の表面に角が生じにくいため、突起１４の表面に金属膜３が被着して、突起１４と金属膜３との間に熱応力が生じた場合に、突起１４の表面において熱応力を分散し、突起１４と金属膜３との剥離を低減することができる。
【００３３】
また、図４、図６（ａ）および図７（ａ）に示すように、複数の突起１４それぞれの幅は、底面Ｂから先端部に向かって小さくなっており、複数の突起１４はテーパー状、さらには半球状である。その結果、スパッタ粒子１０が溝部Ｇ内へ入り込みやすくなり、底面Ｂに付着しやすくなる。したがって、溝部Ｇ内に堆積する金属膜３の量を大きくすることができる。
【００３４】
また、突起１４の高さは、溝部Ｇの深さよりも小さい。すなわち、突起１４の頂部は、溝部Ｇの開口よりも底面Ｂ側に位置している。その結果、突起１４の表面に堆積した金属膜３の高さ位置を底面Ｂの高さ位置に近付けることによって、金属膜３による被処理基板２の汚染を低減することができる。
【００３５】
また、図６（ａ）に示すように、複数の突起１４それぞれの表面は、突起１４の周方向に沿って細長形状である複数の第１窪み部Ｄ１を有する。その結果、アンカー効果によって、突起１４と金属膜３との接着強度を高めることができ、突起１４と金属膜３との剥離を低減し、金属膜３による被処理基板２の汚染を低減することができる。
【００３６】
さらに、本実施形態においては、突起１４の表面は、焼き肌面である。この焼き肌面は、後述するように、焼成によってセラミック焼結体を得た後に表面加工をしていない表面であり、ブラスト加工などの表面加工をした場合と比較して、平滑な表面となっている。それ故、この突起１４は、焼き肌面によって、突起１４と金属膜３との接着強度を低減して金属膜３を突起１４から除去するための洗浄を容易にすることができる。したがって、突起１４は、焼き肌面と第１窪み部Ｄ１との双方を有するため、突起１４と金属膜３との接着強度を調節することができ、ひいては金属膜３による被処理基板２の汚染を低減しつつ、金属膜３を突起１４から除去する洗浄を容易にすることができる。
【００３７】
また、突起１４の表面が焼き肌面であるため、ブラスト加工などの表面加工をした場合と比較して、突起１４の表面におけるマイクロクラックの発生を抑制し、突起部１４からのパーティクルの脱粒を抑制できる。したがって、このパーティクルとともに金属膜３の一部が飛散することを抑制できるため、金属膜３による被処理基板２の汚染を低減することができる。
【００３８】
この第１窪み部Ｄ１は、突起１４の表面において、同心円状に複数形成されている。また、第１窪み部Ｄ１の深さは、例えば１０μｍ以上５００μｍ以下である。また、第１窪み部Ｄ１の幅は、例えば１０μｍ以上５００μｍ以下である。
【００３９】
また、図４、図６（ａ）および図７（ａ）に示すように、複数の突起１４それぞれの側面とこの側面に接続した底面Ｂとがなす角部の角度は、９０°よりも大きく１８０°よりも小さい。その結果、角部を鈍角とすることによって、この角部にも金属膜３を良好に堆積させることができる。なお、この角部の角度は、９０°よりも大きく１２０°以下であることが望ましい。
【００４０】
（環状部材の製造方法）
次に、本実施形態による環状部材１０の製造方法について、本体１１にセラミック焼結体を用いた例を説明する。
【００４１】
まず、セラミック粉末（一次粒子）に純水と有機バインダーとを加えた後、ボールミルで湿式混合してスラリーを作製する。次に、スラリーをスプレードライにて造粒する。次に、造粒したセラミック粒（二次粒子）を種々の成形方法を用いて成形して成形体を作製する。次に、成形体を切削加工し、成形体を所望の形状とする。次に、この成形体を例えば１４００℃以上１８００℃以下で焼成することによって、セラミック焼結体を作製する。次に、セラミック焼結体を研削加工し、所望の形状のセラミック焼結体からなる本体１１を作製する。
【００４２】
ここで、本実施形態においては、成形体の切削加工を以下のように行なう。まず、旋盤加工によって、成形体の一主面を切削し、溝部の一部を形成する。この溝部の一部は、環状部材１０を作製した後の溝部Ｇの深さ方向における一部分であり、溝部Ｇよりも深さが浅い。次に、超硬もしくはコンパックスダイヤの切削工具を用いたフライス加工によって、この溝部の一部の底面を切削し、突起１４を形成する。このフライス加工の際に、所望の先端形状を有する切削工具１７を用いることによって、所望の形状の突起１４を得ることができる。具体的には、図８に示すように、先端部１８の角に曲線状の切込み１９が形成された切削工具１７を用いて、回転軸Ａを切削工具１７の切込み１９側に配してフライス加工を行ない、この切込み１９を回転させつつ溝部の一部の底面を切削する。その結果、切込み１９の形状に応じた球状の突起１４を形成することができる。
【００４３】
また、本実施形態においては、切削加工で成形体に溝部Ｇおよび突起１４を形成し、成形体を焼成した後、溝部Ｇおよび突起１４には研削加工等の表面加工を行なわない。その結果、溝部Ｇおよび突起１４の表面を焼き肌面とすることができる。また、切削工具１７として切込み１９の内面に突起部（図示せず）が形成されたものを用いてフライス加工を行なうと、突起１４の周方向に沿った細長形状の切削痕が突起１４の表面に形成される。前述した如く、突起１４の表面を焼き肌面とすると、切削痕が突起１４の表面に残存して第１窪み部Ｄ１となる。
【００４４】
次に、本実施形態による環状部材１０の製造方法について、本体１１に石英ガラスを用いた例を説明する。
【００４５】
まず、原料を溶融させて型に流し込み、石英ガラスを作製する。次に、石英ガラスに切削加工を行なうことによって、所望の形状の石英ガラスからなる本体１１を作製することができる。
【００４６】
ここで、石英ガラスについては、超硬もしくはコンパックスダイヤの切削工具を用いて、石英ガラスの一主面Ｓ１に溝部Ｇを形成するとともに溝部Ｇの底面Ｂに突起１４を形成する。このフライス加工の際に、所望の先端形状を有する切削工具を用いることによって、所望の形状突起１４を得ることができる。また、突起１４の周方向に沿った細長形状の切削痕を突起１４の表面に残存させることによって、第１窪み部Ｄ１を形成することができる。
【００４７】
＜第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態による環状部材を、図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、前述した第１実施形態と同様の構成に関しては、記載を省略する。
【００４８】
第２実施形態の環状部材１０は、図６（ｂ）および図７（ｂ）に示すように、第１実施形態の環状部材１０と突起１４の形状が異なる。本実施形態の突起１４の表面は、球面状の側面１５と、平面状の頂面１６とを含んでいる。その結果、球面状の側面１５によって、側面１５と金属膜３との熱応力を分散させるとともに、平面状の頂面１６によって、複数の突起１４それぞれにおける頂面１６の高さ位置を揃えることができる。したがって、金属膜３の高さ位置をより均一にすることができる。
【００４９】
本実施形態の突起１４は、第１実施形態の環状部材１０の製造方法において、フライス加工の際に、所望の先端形状を有する切削工具を用いることによって、形成することができる。
【００５０】
また、本実施形態の突起１４は、第１実施形態と同様に成形体にフライス加工で球状の表面からなる突起１４を形成した後、突起１４の頂部を旋盤加工で切削することによって、形成しても構わない。この場合は、突起１４の頂面１６の高さ位置を容易に揃えることができる。また、第１実施形態と同様に成形体に旋盤加工を行なった後、この旋盤加工によって形成した底面を残しつつフライス加工で突起１４を形成することによって、旋盤加工によって形成した底面を突起１４の頂面１６としても構わない。この場合も、突起１４の頂面１６の高さ位置を容易に揃えることができる。
【００５１】
＜第３実施形態＞
次に、本発明の第３実施形態による環状部材を、図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、前述した第１および第２実施形態と同様の構成に関しては、記載を省略する。
【００５２】
第３実施形態の環状部材１０は、図６（ｃ）および図７（ｃ）に示すように、第１および第２実施形態の環状部材１０と突起１４の形状が異なる。本実施形態の突起１４の表面は、底面Ｂから突出した第１突出部１４ａと、第１突出部１４ａから突出し、第１突出部１４ａよりも幅の小さい第２突出部１４ｂとを備えている。その結果、突起１４と金属膜３との接着面積を増加させ、突起１４と金属膜３との接着強度を向上させることができる。
【００５３】
この第１突出部１４ａおよび第２突出部１４ｂそれぞれの表面は、球面状であることが望ましい。その結果、第１突出部１４ａおよび第２突出部１４ｂと金属膜３との間に加わる熱応力を分散させることができる。
【００５４】
第１突出部１４ａの幅は、例えば１ｍｍ以上２０ｍｍ以下である。また、第２突出部１４ｂの幅は、例えば０．３ｍｍ以上１８ｍｍ以下である。第１突出部１４ａの高さは、例えば０．４ｍｍ以上９．９ｍｍ以下である。また、第２突出部１４ｂの高さは、例えば０．１ｍｍ以上５ｍｍ以下である。
【００５５】
本実施形態の突起１４は、第１実施形態の環状部材１０の製造方法において、フライス加工の際に、所望の先端形状を有する切削工具を用いることによって、形成することができる。
【００５６】
また、本実施形態の突起１４は、第１実施形態の環状部材１０の製造方法において、フライス加工の際に、切削工具１７の回転軸Ａの位置を適宜調節することによって、形成しても構わない。
【００５７】
＜第４実施形態＞
次に、本発明の第４実施形態による環状部材を、図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、前述した第１ないし第３実施形態と同様の構成に関しては、記載を省略する。
【００５８】
第４実施形態の環状部材１０は、図９に示すように、第１ないし第３実施形態の環状部材１０と溝部Ｇの底面Ｂの形状が異なる。本実施形態の溝部Ｇの底面Ｂは、段差状であり、高さ位置が互いに異なる第１面領域Ｂ１および第２面領域Ｂ２を含んでいる。このように、底面Ｂが段差状であると、金属膜３の頂面の高さ位置を調節することができる。例えば、底面Ｂにおいて高さ位置の低い（他主面Ｓ２に近い）領域は、他の領域と比較して、金属膜３の頂面の高さ位置を低くしつつ、金属膜３を堆積することができる。したがって、金属膜３の堆積量が多くなりやすい領域の高さ位置を低くすることによって、金属膜３による被処理基板２の汚染を低減しつつ、より多くの金属膜３を溝部Ｇに堆積させることができる。なお、本実施形態において、底面Ｂの段差は２段となっているが、底面Ｂの段差は３段以上であっても構わない。
【００５９】
また、第１面領域Ｂ１の高さ位置は、第２面領域Ｂ２の高さ位置よりも低い。すなわち、第１面領域Ｂ１の深さは、第２面領域Ｂ２の深さよりも深い。さらに、第１面領域Ｂ１は、図９に示すように、環状部材１０の幅方向において、中央に位置しており、その両側に第２面領域Ｂ２が配されている。このように、環状部材１０は、その幅方向における中央部分に第１面領域Ｂ１を有する。したがって、中央部分に金属膜３が堆積しやすい場合に、金属膜３による被処理基板２の汚染を低減しつつ、多くの金属膜３を溝部Ｇにより堆積させることができる。また、第１面領域Ｂ１および第２面領域Ｂ２は、環状部材１０の周回方向に沿って形成されていることが望ましく、さらには、環状部材１０の周回方向全体に渡って形成されていることが望ましい。
【００６０】
また、第１面領域Ｂ１および第２面領域Ｂ２は、平面状である。また、第１面領域Ｂ１および第２面領域Ｂ２には、それぞれ少なくとも１つの突起１４が形成されている。さらに、第１面領域Ｂ１および第２面領域Ｂ２が環状部材１０の周回方向に沿って形成されているとともに、第１面領域Ｂ１および第２面領域Ｂ２それぞれに複数の突起１４が周回方向に沿って形成されていることが望ましい。
【００６１】
本実施形態の溝部Ｇは、第１実施形態の環状部材１０の製造方法において、旋盤加工の際に、第１面領域Ｂ１の高さ位置が第２面領域Ｂ２の高さ位置よりも低くなるように加工を行なった後、第１面領域Ｂ１および第２面領域Ｂ２のそれぞれにフライス加工を行なうことによって、形成することができる。
【００６２】
＜第５実施形態＞
次に、本発明の第５実施形態による環状部材を、図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、前述した第１ないし第４実施形態と同様の構成に関しては、記載を省略する。
【００６３】
第５実施形態の環状部材１０は、図１０に示すように、第１ないし第４実施形態の環状部材１０と溝部Ｇの内壁面Ｗの形状が異なる。本実施形態において、本体１１は、溝部Ｇの内壁面Ｗに溝部Ｇの深さ方向（Ｚ方向）に沿って細長形状である複数の凹部Ｃを有する。その結果、内壁面Ｗと金属膜３との接着面積を増加させるとともに、アンカー効果によって内壁面Ｗと金属膜３との接着強度を高めることができる。したがって、内壁面Ｗと金属膜３との剥離を低減できる。
【００６４】
この凹部Ｃは、例えば平面視において曲線状に形成されており、さらには平面視において円形状に形成されている。その結果、凹部Ｃにおいて内壁面Ｗと金属膜３との間の熱応力を分散させることができる。なお、平面視において、凹部Ｃの曲率半径は、例えば０．８ｍｍ以上１５ｍｍ以下である。
【００６５】
本実施形態において、内壁面Ｗは、底面Ｂ側に位置し、凹部Ｃを有する第１面領域Ｗ１と、第１面領域Ｗ１よりも溝部Ｇの開口側に位置し、凹部Ｃを有さない平面状の第２面領域Ｗ２とを有する。また、壁部１３は、底面Ｂ側に位置し、第１面領域Ｗ１を構成する第１部分１３ａと、溝部Ｇの開口側に位置し、第２面領域Ｗ２を構成する第２部分１３ｂとを有する。壁部１３の第１部分１３ａは、互いに隣接した凹部Ｃの間に配されているとともに、第２面領域Ｗ２よりも溝部Ｇ側に突出した突出領域１３ｃを含んでいる。その結果、溝部Ｇへ向かった引っ張り応力に対する壁部１３の強度を高めることができる。したがって、金属膜３の成膜が終わった後に反応室４の内部の温度が下がり、金属膜１３の収縮によって溝部Ｇへ向かった引っ張り応力が壁部１３に加わった際に、壁部１３と底部１２との間のクラックの発生を低減することができる。
【００６６】
本実施形態の溝部Ｇは、第１実施形態の環状部材１０の製造方法において、フライス加工を行なう際に、突起１４の周方向に沿って切削を行ないつつ、内壁面Ｗの一部を残存させることによって、溝部Ｇの内壁面Ｗに凹部Ｃを形成することができる。
【００６７】
なお、成形体を作製した後、旋盤加工を行なわずにフライス加工を行なうことによって、溝部Ｇの深さ方向に渡って、内壁面Ｗに凹部Ｃを形成しても構わない。この場合には、内壁面Ｗと金属膜３との接着強度をより高めることができる。
【００６８】
＜第６実施形態＞
次に、本発明の第６実施形態による環状部材を、図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、前述した第１ないし第５実施形態と同様の構成に関しては、記載を省略する。
【００６９】
第６実施形態の環状部材１０は、図１１（ａ）および（ｂ）に示すように、第１ないし第５実施形態の環状部材１０と突起１４の表面の形状が異なる。本実施形態において、複数の突起１４それぞれの表面は、表面に沿って網目状である凸部２０と、この凸部２０に取り囲まれた複数の第２窪み部Ｄ２とを有する。その結果、複数の突起１４それぞれの表面において、複雑な形状の凹凸が形成される。したがって、様々な方向への応力に対してアンカー効果を生じ、突起１４と金属膜３との接着強度を高めることができる。
【００７０】
網目状である凸部２０は、例えばマスクメロンの表面に形成された網目のように、突起１４の表面に沿って細長形状である複数の部分２０ａが互いに接続してなる。凸部２０の高さは、例えば５μｍ以上３０μｍ以下である。また、凸部２０の幅は、例えば３μｍ以上３０μｍ以下である。
【００７１】
凸部２０に取り囲まれた複数の第２窪み部Ｄ２は、例えばゴルフボールのディンプルのように、突起１４の表面において互いに隣接している。この第２窪み部Ｄ２は、例えば円形状または多角形状である。第２窪み部Ｄ２が円形状であると、金属膜３を突起１４から除去するための洗浄を容易にすることができる。また、第２窪み部Ｄ２が多角形状であると、第２窪み部Ｄをより密に形成することができ、第２窪み部Ｄによるアンカー効果を高めることができる。第２窪み部Ｄの深さは、例えば５μｍ以上３０μｍ以下である。第２窪み部Ｄの幅は、例えば１０μｍ以上２００以下である。
【００７２】
また、第２窪み部Ｄの内面は、凹曲面状であることが望ましい。その結果、金属膜３が第２窪み部Ｄ内へ入り込みやすいため、第２窪み部Ｄと金属膜３との間の隙間を低減できる。それ故、第２窪み部Ｄによるアンカー効果を高めることができる。
【００７３】
本体１１がセラミック焼結体からなる場合には、第２窪み部Ｄは、セラミック焼結体の一次粒子よりも大きいことが望ましく、さらには、本体１１を構成するセラミック焼結体の結晶粒径よりも大きいことが望ましい。
【００７４】
本実施形態において、複数の突起１４それぞれの表面は、焼き肌面である。その結果、第１実施形態と同様に、ブラスト加工などの表面加工をした場合と比較して、金属膜３を突起１４から除去するための洗浄を容易にすることができるとともに、突起１４の表面におけるマイクロクラックの発生を抑制し、突起部１４からのパーティクルの脱粒を抑制
できる。
【００７５】
本実施形態の凸部２０および第２窪み部Ｄ２は、例えば以下のようにして形成することができる。まず、第１実施形態の環状部材１０の製造方法の本体１１にセラミック焼結体を用いた場合において、フライス加工を行なう際に、切削工具１７の位置を変えずに複数回回転させることによって、突起１４の表面に対して切込み１９を複数回回転させてゼロカットを行なう。次に、成形体の焼成を行なうことによって、本実施形態の凸部２０および第２窪み部Ｄ２を形成することができる。これは、切削加工によって生じる二次粒子などの切削屑がゼロカットによって突起１４の表面に押し付けられることに起因すると推測される。前述した如く、突起１４の表面を焼き肌面とすると、凸部２０および第２窪み部Ｄが突起１４の表面に残存する。
【００７６】
また、網目状の凸部２０および第２窪み部Ｄを形成するためには、切削工具１８の送り速度をＦ０．１ｍｍ／ｍｉｎ〜Ｆ１００ｍｍ／ｍｉｎとし、切削工具１８の主軸回転速度をＳ１４００ｒｐｍ〜Ｓ１６００ｒｐｍとすることが望ましい。
【００７７】
＜第７実施形態＞
次に、本発明の第７実施形態による環状部材を、図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、前述した第１ないし第６実施形態と同様の構成に関しては、記載を省略する。
【００７８】
第７実施形態の環状部材１０は、図１２（ａ）ないし（ｃ）に示すように、第１ないし第６実施形態の環状部材１０と突起１４の形状が異なる。本実施形態において、突起１４は、溝部Ｇの底面Ｂに対して傾斜した平坦面２１を有する。その結果、成膜装置１において成膜が終わった後、反応室４内のアルゴンガスを外部へ排出する際に、傾斜した平坦面２１に沿ってアルゴンガスが流れるため、この平坦面２１を所望の形状とすることによって、アルゴンガスの流れを制御することができる。したがって、アルゴンガスの流れを制御することによって、アルゴンガスの排出効率を高め、成膜装置１の処理効率を高めることができる。
【００７９】
この平坦面２１の底面Ｂに対する傾斜角は、例えば１°以上８９°以下である。
【００８０】
また、本実施形態の環状部材１０は、図１２（ａ）に示すように、第４実施形態の環状部材１０と同様に溝部Ｇの底面Ｂが段差状であるが、第４実施形態の環状部材１０と底面Ｂの形状が異なる。本実施形態の溝部Ｇの底面Ｂは、第１面領域Ｂ１と、第１面領域Ｂ１よりも環状部材１０の外径側に配されているとともに第１面領域Ｂ１よりも高さ位置の高い第２面領域Ｂ２と、第２面領域Ｂ２よりも環状部材１０の外径側に配されているとともに第２面領域Ｂ２よりも高さ位置の高い第３面領域Ｂ３とを含んでいる。すなわち、環状部材１０の外径側（溝部Ｇの外側）から内径側（溝部Ｇの内側）に向かって溝部Ｇの底面Ｂの高さ位置を低くしている。したがって、環状部材１０の内径側に金属膜３が堆積しやすい場合に、金属膜３による被処理基板２の汚染を低減しつつ、溝部Ｇにより多くの金属膜３を堆積させることができる。
【００８１】
また、第１面領域Ｂ１、第２面領域Ｂ２および第３面領域Ｂ３それぞれには、少なくとも１つの突起１４が配されており、第２面領域Ｂ２に配された突起１４の表面は、第１面領域Ｂ１に向かって傾斜した平坦面２１を有する。この平坦面２１は、第１面領域Ｂ１側の端部の高さ位置が第１面領域Ｂ１と反対側の端部の高さ位置よりも低くなるように、傾斜している。その結果、反応室４内のアルゴンガスを外部へ排出する際に、平坦面２１によって、環状部材１０の内径側から環状部材１０の外径側へアルゴンガスを効率良く移動させることでき、ひいてはアルゴンガスの排出効率を高めることができる。
【００８２】
また、第２面領域Ｂ２に配された突起１４の表面と同様に、第３面領域Ｂ３に配された突起１４の表面は、第２面領域Ｂ２に向かって傾斜した平坦面２１を有する。この場合も、前述した如く、環状部材１０の内径側から環状部材１０の外径側へアルゴンガスを効率良く移動させることできる。
【００８３】
本実施形態の溝部Ｇは、以下のようにして形成することができる。まず、第１実施形態の環状部材１０の製造方法において、旋盤加工の際に、環状部材１０の外径側から内径側に向かって底面が傾斜するように加工を行なって、溝部の一部を形成する。この溝部の一部は、環状部材１０の外径側における深さが内径側における深さよりも小さい。次に、フライス加工の際に、溝部の一部の傾斜した底面を切削することによって、前述したように高さ位置の異なる第１面領域Ｂ１、第２面領域Ｂ２および第３面領域Ｂ３を形成するとともにこれらの領域それぞれに配された複数の突起１４を形成する。このフライス加工の際に、溝部の一部の傾斜した底面を突起１４の表面に残すことによって、傾斜した底面を傾斜した平坦面２１とすることができる。
【００８４】
本発明は前述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更、改良、組合せ等が可能である。
【００８５】
例えば、前述した実施形態において、環状部材を備えた成膜装置としてスパッタリング装置を用いた構成を例に説明したが、成膜装置は金属膜を成膜する装置であればよく、成膜装置は、例えばスパッタリング装置以外のＰＶＤ装置やメタルＣＶＤ装置を用いることができる。
【００８６】
また、前述した実施形態において、成膜装置の反応室内でプラズマを発生させるガスとしてアルゴンガスを用いた構成を例に説明したが、プラズマを発生させるガスとして他のものを用いても構わない。
【００８７】
また、前述した実施形態において、突起の表面が焼き肌面である構成を例に説明したが、突起の表面はブラスト加工などの表面加工を行なったものでも構わない。
【符号の説明】
【００８８】
１        成膜装置
２        被処理基板
３        金属膜
４        反応室
５        載置部材
６        ガス供給口
７        ガス排出口
８        電源
９        ターゲット
１０      環状部材
１１      本体
１２      底部
１３      壁部
１４      突起
１５      側面
１６      頂面
１７      切削工具
１８      先端部
１９      切込み
２０      凸部
２１      平坦面
Ｓ１      一主面
Ｓ２      他主面
Ｇ        溝部
Ｂ        底面
Ｗ        内壁面
Ｄ１      第１窪み部
Ｄ２      第２窪み部
【図１】
0005970539.tif 000002
【図２】
0005970539.tif 000003
【図３】
0005970539.tif 000004
【図４】
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【図５】
0005970539.tif 000006
【図６】
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【図７】
0005970539.tif 000008
【図８】
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【図９】
0005970539.tif 000010
【図１０】
0005970539.tif 000011
【図１１】
0005970539.tif 000012
【図１２】
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