(57)【要約】【課題】ＡＩＰ成膜法のエッチング工程において、イオン化したプロセスガスが、ワークの奥まった部位まで適切に供給されていることが確認できるエッチング強度測定装置を提供する。【解決手段】ＡＩＰ成膜法におけるエッチング強度を測定するエッチング強度測定装置２０は、ワーク１０と共にエッチングが施される測定治具２２を備え、測定治具２２は、ワーク１０の凹部１０ａおよび凸部１０ｂを模した絶縁体たるワーク模擬体２３と、ワーク模擬体２３の凹部２３ａに配置する導体２４と、を備え、さらに、導体２４を流れる電流を測定する電流測定手段たる測定部２１を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アークイオンプレーティング成膜法におけるエッチング強度を測定するエッチング強度測定装置であって、
ワークと共にエッチングが施される測定治具を備え、
前記測定治具は、
前記ワークの凹凸形状を模した絶縁体たるワーク模擬体と、
前記ワーク模擬体の凹部に配置する導体と、
を備え、
さらに、
前記導体を流れる電流を測定する電流測定手段を備える、
ことを特徴とするエッチング強度測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エッチング強度測定装置の技術に関し、より詳しくは、アークイオンプレーティング成膜法による成膜前に、対象ワークの表面に存在する酸化膜や汚れ等を除去するエッチング工程において、エッチング強度を精度よく測定するための技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、アークイオンプレーティング成膜法（以下、ＡＩＰ成膜法と記載する）により、ワークの表面に被膜を形成する技術が知られている。ＡＩＰ成膜法では、ターゲット物質の種類に応じて、被膜に耐摩耗性等の機能を付加することができる。そして、ＡＩＰ成膜法においては、被膜の密着性を確保するべく、対象ワーク表面の酸化膜や汚れ等を除去するエッチング工程を成膜工程より前に実施するのが一般的である。
【０００３】
図５（ａ）（ｂ）では、ワーク１０に対するエッチング工程の実施状況を模式的に示している。
図５（ａ）に示す如く、エッチング工程では、イオン化したプロセスガス（ここでは、アルゴン（Ａｒ）のイオン）をワーク１０に接触させることで、ワーク１０表面の酸化物や汚れを物理的に除去する構成としている。
そして従来、ワークに対するエッチング強度の確認は、ワークに流れるバイアス電流を測定することで行っている。即ち、エッチング強度は、エッチング強度を直接測定するのではなく、バイアス電流の測定結果に基づいて判断する構成としている。
ワークのバイアス電流を測定することにより、エッチング強度を測定する技術は、例えば、以下に示す特許文献１にその技術が開示され、公知となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−２３７０６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に係る従来技術では、ワーク全体におけるバイアス電流の総量から、エッチング強度を測定する構成としている。
【０００６】
図５（ｂ）に示す如く、ワーク１０に凹凸がある（即ち、凹部１０ａおよび凸部１０ｂを有する）場合、凹部１０ａの奥まった部位ではイオン化しなかったＡｒガスが滞留することが判っており、Ａｒイオンの進行が滞留したＡｒガスによって妨げられて、凹部１０ａの奥まった部位にはＡｒイオンが到達しにくいという問題があった。そして、このような場合には、凹部１０ａにおけるエッチング強度が不足して、汚れや酸化物が十分に除去できなかった。
【０００７】
特許文献１に示されたエッチング強度の確認方法のように、ワーク全体におけるバイアス電流の総量でエッチング強度を判断する構成では、ワークが凹凸形状を有する場合には、凹部におけるエッチング強度の不足まで確認することはできなかった。
また従来は、凹部におけるエッチング強度の確認が精度よくできなかったため、エッチング工程におけるプロセスガスの供給量や供給位置等の各種エッチング条件の調整に多大な時間を要していた。
【０００８】
本発明は、斯かる現状の課題を鑑みてなされたものであり、ＡＩＰ成膜法のエッチング工程において、イオン化したプロセスガスが、ワークの奥まった部位まで適切に供給されていることが確認できるエッチング強度測定装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。
【００１０】
即ち、請求項１に係る発明は、アークイオンプレーティング成膜法におけるエッチング強度を測定するエッチング強度測定装置であって、ワークと共にエッチングが施される測定治具を備え、前記測定治具は、前記ワークの凹凸形状を模した絶縁体たるワーク模擬体と、前記ワーク模擬体の凹部に配置する導体と、を備え、さらに、前記導体を流れる電流を測定する電流測定手段を備えるものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。
【００１２】
請求項１に係る発明によれば、イオン化したプロセスガスが、ワークの凹部の奥まった部位に到達しているか否かを確認することができる。
これにより、エッチング条件の調整を容易にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】ＡＩＰ装置の全体構成を示す模式図。
【図２】エッチング強度測定装置における測定治具の第一実施形態を示す模式図。
【図３】測定治具におけるＡｒイオンの検出状況を説明するための模式図。
【図４】エッチング強度測定装置における測定治具の第二実施形態を示す模式図。
【図５】エッチング工程を説明するための模式図、（ａ）凹部におけるＡｒイオンの進行状況を示す模式図、（ｂ）Ａｒイオンによる汚れおよび酸化物の除去状況を示す模式図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
次に、発明の実施の形態を説明する。
まず始めに、ＡＩＰ成膜法による被膜処理を実現するＡＩＰ装置の全体構成について、図１を用いて説明をする。
図１に示す如く、ＡＩＰ装置１は、ワーク１０・１０に対してＡＩＰ成膜法による表面処理を施す装置であり、真空チャンバー２、カソード（陰極）３、アーク電源４、バイアス電源５、回転テーブル６等を備えている。
そしてＡＩＰ装置１は、本発明の一実施形態に係るエッチング強度測定装置２０をさらに備えている。
【００１５】
ＡＩＰ装置１による処理対象たるワーク１０は、凹凸形状を有しており、凹部１０ａ・１０ａ・・・および凸部１０ｂ・１０ｂ・・・が形成されている。
ワーク１０・１０は、回転テーブル６上に配置される。
【００１６】
真空チャンバー２には、プロセスガスを供給するための供給口２ａと、真空チャンバー２内を真空引きするための図示しない真空ポンプに接続された排気口２ｂが形成されている。
本実施形態では、プロセスガスとしてアルゴン（Ａｒ）ガスを使用する場合を例示して説明をする。尚、ＡＩＰ装置１に用いることができるプロセスガスの種類はＡｒガスに限定されず、窒素等のその他のプロセスガスを用いることも可能である。
【００１７】
カソード３は、真空チャンバー２の側壁面に配置される蒸発源を構成するための略平板状の部位であり、カソード３の側面において、固体金属材料からなるターゲット７が配置される。
また、カソード３にはアーク電源４が接続され、アーク電源４からの通電により、ターゲット７の表面でアーク放電を発生させることで、ターゲット７が瞬時に蒸発およびイオン化される。
ターゲット７としては、例えば、Ｔｉ、Ｃｒ等を使用する。
【００１８】
バイアス電源５は、ワーク１０・１０に対して負のバイアス電位を印加するための装置であり、回転テーブル６を介してワーク１０と電気的に接続されている。
【００１９】
そして、ＡＩＰ装置１では、イオン化したターゲット７を、真空チャンバー２内に導入したＡｒガスと反応させて、ワーク１０・１０の表面に被膜を形成する構成としている。
斯かる構成のＡＩＰ装置１では、ワーク１０に負のバイアス電流を印加しつつ、ワーク１０を回転テーブル６で回転しながら被膜を形成することで、均一で密着性に優れた皮膜を得ることができる。
【００２０】
また、ＡＩＰ装置１を用いたＡＩＰ成膜法では、エッチング強度測定装置２０を構成する測定治具２２に対して、ワーク１０・１０と共に、エッチングを施す構成としている。
【００２１】
エッチング強度測定装置２０は、イオン化したプロセスガス（ここでは、Ａｒイオン）を検出し、その検出結果からエッチング強度を知得する装置であり、測定部２１と測定治具２２等により構成される。
【００２２】
ここで、測定治具２２について、説明をする。
図２に示す如く、測定治具２２は、エッチング強度測定装置２０におけるＡｒイオンの到達を検出するためのセンサを構成するものであり、ワーク模擬体２３、導体２４・２４・・・、導線２５・２５・・・等により構成される。
【００２３】
ワーク模擬体２３は、ワーク１０の凹凸形状（凹部１０ａおよび凸部１０ｂ）を模擬した形状に構成される部材であり、凹部２３ａおよび凸部２３ｂを有している。
【００２４】
導体２４は、図２および図３に示すように、ワーク模擬体２３の凹部２３ａの内周面に配置される部材であり、凹部２３ａに到達したＡｒイオンを検出する役割を果たす。導体２４に接触したＡｒイオンは、測定部２１によって電流として検出される。
【００２５】
導体２４は、ワーク１０の凹部１０ａにおけるＡｒイオンの到達具合を確認したい部位（奥まった部位）を選択し、その選択した部位に対応するワーク模擬体２３における凹部２３ａの部位を選択して配置される。
【００２６】
導線２５は、導体２４を測定部２１と電気的に接続するための部材であり、導体２４と一対で設けられる。
【００２７】
測定部２１は、導体２４にＡｒイオンが到達したことを、導線２５を介して電流として検出するものであり、各導体２４・２４・・・ごとに生じた電流値を個別に測定することができる電流測定手段として構成される。
【００２８】
測定治具２２は、ワーク１０に付設した状態や、ワーク１０と同じ回転テーブル６上に配置した状態等で配置され、ワーク１０と同じ条件下でエッチングが施される。
そして、エッチング工程において、各導体２４・２４・・・にＡｒイオンが到達して生じた電流値を個別に測定することで、凹部１０ａのどの部位にどれだけのＡｒイオンが到達しているかを模擬的に把握することができ、この把握した結果から、ワーク１０のエッチング強度が測定され、さらに、エッチング条件の良否を判断することができる。
【００２９】
また、測定結果において、各導体２４・２４・・・で生じた電流値にばらつきがあるような場合には、エッチング条件を変更して、エッチング強度の測定およびエッチング条件の良否判断等を容易に行うことができ、凹部１０ａにおけるエッチング強度を確実に確保するとともに、ワーク１０の各部におけるエッチング強度のばらつきを抑制することができる。
特に、本実施形態においては、複数の導体２４・２４・・・を凹部１０ａにおける内周面の全体にわたって配置しているので、凹部１０ａにおけるエッチング強度分布を、凹部１０ａの全域にわたって容易に把握することができる。
【００３０】
即ち、本発明の一実施形態に係るエッチング強度測定装置２０は、ＡＩＰ成膜法におけるエッチング強度を測定するものであって、ワーク１０と共にエッチングが施される測定治具２２を備え、測定治具２２は、ワーク１０の凹部１０ａおよび凸部１０ｂを模した絶縁体たるワーク模擬体２３と、ワーク模擬体２３の凹部２３ａに配置する導体２４と、を備え、さらに、導体２４を流れる電流を測定する電流測定手段たる測定部２１を備えるものである。
このような構成により、イオン化したプロセスガス（Ａｒガス）が、ワーク１０の凹部１０ａの奥まった部位に到達しているか否かを確認することができる。これにより、エッチング条件の調整を容易にすることができる。
【００３１】
尚、本実施形態では、測定治具２２を使用する場合を例示したが、例えば、図４に示すような凹部を有しない形状の測定治具２６を使用してもよい。
測定治具２６は、測定治具２２と同様に、イオン化したプロセスガスの到達状況を検出するためのセンサを構成するものであり、ワーク模擬体２７、導体２４・２４、導線２５・２５・・・等により構成される。
このような測定治具２６は、例えば、ワーク１０における凸部１０ｂに貼設して使用することができ、凸部１０ｂに対するＡｒイオンの到達状況を、簡易に確認することができる。
【００３２】
また、測定治具２６を複数用いて、例えば、測定治具２２のような凹部を有する形状に組み合わせることで、測定治具２２と同様の治具として使用することも可能である。
【符号の説明】
【００３３】
１      ＡＩＰ装置
１０    ワーク
１０ａ  凹部
１０ｂ  凸部
２０    エッチング強度測定装置
２１    測定部
２２    測定治具
２３    ワーク模擬体
２３ａ  凹部
２４    導体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2015160973.tif 000006
【図５】
2015160973.tif 000007