(57)【要約】    スパッタリングチャンバ構成要素は、前面と、当該前面の反対側の裏面と、当該裏面の少なくとも一部上に形成されたスパッタトラップと、当該スパッタトラップ上に形成された金属粒子のコーティングと、を含む。コーティングは、約０．０２５ｍｍ〜約２．５４ｍｍ（０．００１インチ〜約０．１インチ）の厚さを有し、不純物を実質的に含まず、コーティングの粒子は、実質的に拡散している。 【選択図】図６Ｂ
2021534324.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スパッタリングチャンバ構成要素であって、
前面と、
前記前面とは反対側の裏面と、
前記前面の少なくとも一部上に形成されたスパッタトラップであって、前記スパッタリングチャンバ構成要素の前記裏面よりも大きい表面粗さと、前記スパッタトラップ上に形成された金属粒子のコーティングと、を備え、前記コーティングが、約０．０２５ｍｍ〜約２．５４ｍｍ（０．００１インチ〜約０．１インチ）の厚さを有し、かつ不純物を実質的に含まず、前記コーティングの粒子が、実質的に拡散している、スパッタトラップと、を備える、スパッタリングチャンバ構成要素。
【請求項２】
前記コーティングの表面における金属炭化物の濃度が、前記コーティングが適用される前の前記スパッタトラップの前記前面における金属炭化物の濃度の約７０％未満〜１００％である、請求項１に記載のスパッタリングチャンバ構成要素。
【請求項３】
前記コーティングの表面が、金属炭化物を実質的に含まない、請求項１に記載のスパッタリングチャンバ構成要素。
【請求項４】
前記粒子が、チタン、タンタル、タンタル合金、アルミニウム、アルミニウム合金、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される材料を含む、請求項１に記載のスパッタリングチャンバ構成要素。
【請求項５】
スパッタリングチャンバ構成要素上にスパッタトラップを形成する方法であって、
前記スパッタリングチャンバ構成要素のテクスチャ加工された表面の少なくとも一部上に金属粒子をコールドスプレーして、約０．０２５ｍｍ〜約２．５４ｍｍ（０．００１インチ〜約０．１インチ）の厚さを有する層を形成することを含む、方法。
【請求項６】
ビードブラスト、ローレット切り、又は機械加工によって、前記スパッタリングチャンバ構成要素の少なくとも一部上に前記テクスチャ加工された表面を形成することを更に含む、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記層の表面における金属炭化物の濃度が、前記層が適用される前の前記スパッタリングチャンバ構成要素の前記テクスチャ加工された表面の前記少なくとも一部における金属炭化物の濃度の７０％未満である、請求項５に記載の方法。
【請求項８】
前記層の前記粒子が実質的に拡散している、請求項５に記載の方法。
【請求項９】
前記層の純度が、約９９．９９％〜約９９．９９５％である、請求項５に記載の方法。
【請求項１０】
前記粒子が、チタン、タンタル、タンタル合金、アルミニウム、アルミニウム合金、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される材料を含む、請求項５に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、スパッタリングチャンバ構成要素上で使用するためのスパッタトラップ又は粒子トラップ、及びその作製方法に関する。より具体的には、本開示は、上に薄いコーティング層を有する表面粗化スパッタトラップに関する。
【背景技術】
【０００２】
物理蒸着（physical vapor deposition、「ＰＶＤ」）法は、様々な基板上に材料の薄い膜又は層を形成するために使用されている。ＰＶＤ方法は、例えば、集積回路構造及びデバイスの製造において金属化層を形成するための半導体製造プロセスにおいて使用され得る。スパッタリングとして知られている１つのＰＶＤプロセスでは、プラズマなどのガスイオンによる衝撃によって、スパッタリングターゲットの表面から原子が放出される。そのため、スパッタリングターゲットは、基板上に堆積される材料の供給源である。
【０００３】
例示的なスパッタ堆積装置８の一部分の線図を図１に示す。ある構成では、スパッタリングターゲットアセンブリ１０は、ターゲット１４が接合されたバッキングプレート１２を備える。半導体材料ウエハなどの基板１８は、スパッタ堆積装置８内にあり、ターゲット１４から離間して設けられる。図示されるように、ターゲット１４は基板１８の上方に配置され、スパッタリング表面１６が基板１８と対向するように位置付けられる。
【０００４】
操作中、スパッタリングされた材料２２は、ターゲット１４の表面１６から離れ、基板１８上に薄膜２０を形成する。いくつかの実施形態では、好適な基板１８には、半導体製造で使用されるウエハが挙げられる。例えば、ターゲット１４は、表面１６からの原子が周囲大気中に放出され、続いて、基板１８上に堆積するまで、エネルギーによる衝撃を受ける。いくつかの実施形態では、プラズマスパッタリングを使用して、電子工学で使用するためのウエハなどの基板上に金属薄膜を堆積させる。
【０００５】
粒子が形成される場合、これらの粒子が堆積した膜の中又は上に落下し、薄膜の所望の特性を破壊することがあるため、堆積プロセスにおいて問題が生じる場合がある。スパッタトラップ又は粒子トラップをスパッタリングターゲット上に含めて、堆積プロセス中に形成された粒子を捕捉することができる。追加的に、捕捉された粒子がスパッタリングターゲットから剥がれ落ち、薄膜を破壊する恐れがある。例えば、緩く保持された粒子は、周期的な熱応力中にスパッタトラップから剥がれ落ちる場合がある。したがって、堆積プロセス中に形成された粒子を捕捉及び保持する、スパッタリングターゲットなどのスパッタリング構成要素に適用され得るスパッタトラップ又は粒子トラップを開発することが望ましい。このような粒子の捕捉及び保持は、堆積プロセス中に堆積した膜の上に粒子が落ちる確率を低下させる。
【発明の概要】
【０００６】
一例では、スパッタリングチャンバ構成要素は、前面と、当該前面の反対側の裏面と、当該前面の少なくとも一部上に形成されたスパッタトラップと、を含む。スパッタトラップは、スパッタリングチャンバ構成要素の裏面よりも大きい表面粗さを有する。スパッタトラップはまた、スパッタトラップ上に形成された金属粒子のコーティングを有する。コーティングは、約０．０２５ｍｍ〜約２．５４ｍｍ（０．００１インチ〜約０．１インチ）の厚さを有し、不純物を実質的に含まない。コーティングの粒子は、実質的に拡散している。
【０００７】
別の例では、スパッタリングチャンバ構成要素上にスパッタトラップを形成する方法は、当該スパッタリングチャンバ構成要素のテクスチャ加工された表面の少なくとも一部上に金属粒子をコールドスプレーして層を形成することを含む。層は、約０．０２５ｍｍ〜約２．５４ｍｍ（０．００１インチ〜約０．１インチ）の厚さを有する。
【０００８】
複数の実施形態が開示されるが、当業者には、本発明の例示的実施形態を図示及び説明する以下の発明を実施するための形態から、本発明の更に他の実施形態が明らかになるであろう。したがって、図面及び発明を実施するための形態は、制限的なものではなく、本質的に例示とみなされるべきである。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】いくつかの実施形態による、物理蒸着装置の一部の概略図である。
【００１０】
【図２】いくつかの実施形態による、例示的なスパッタリングターゲットアセンブリの概略平面図である。
【００１１】
【図３】いくつかの実施形態による、図２の線３−３に沿った概略断面図である。
【００１２】
【図４】いくつかの実施形態による、図３の線Ａ−Ａに沿ったスパッタトラップの概略断面図である。
【００１３】
【図５Ａ】いくつかの実施形態による、例示的なコーティング層を有さないスパッタトラップの表面の画像である。
【００１４】
【図５Ｂ】いくつかの実施形態による、例示的なコーティング層を有さないスパッタトラップの表面の画像である。
【００１５】
【図６Ａ】いくつかの実施形態による、例示的なコーティング層を有するスパッタトラップの表面の画像である。
【００１６】
【図６Ｂ】いくつかの実施形態による、例示的なコーティング層を有するスパッタトラップの表面の画像である。
【００１７】
【図７Ａ】いくつかの実施形態による、例示的なコーティング層を有するスパッタトラップの表面上の様々な成分の濃度を示すスペクトログラフ画像である。
【００１８】
【図７Ｂ】いくつかの実施形態による、例示的なコーティング層を有さないスパッタトラップの表面上の様々な成分の濃度を示すスペクトログラフ画像である。
【００１９】
【図７Ｃ】いくつかの実施形態による、例示的なコーティング層を有さないスパッタトラップの表面上の様々な成分の濃度を示すスペクトログラフ画像である。
【００２０】
本発明の範囲から逸脱することなく、考察された例示的な実施形態に対して様々な修正及び付加を行うことができる。例えば、上記の実施形態は、特定の特徴に言及するものであるが、これらの発明の範囲はまた、特徴の様々な組み合わせを有する実施形態及び上記の特徴の全てを含むわけではない実施形態も含む。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
スパッタトラップ及びその上の薄いコーティング層を有するスパッタリングチャンバ内で使用するためのスパッタリングチャンバ構成要素が本明細書に開示される。その構成要素を形成する方法も本明細書に開示される。
【００２２】
スパッタトラップは、物理蒸着装置内の基板上に汚染粒子が再堆積するのを防ぐために物理蒸着（ＰＶＤ）プロセス中に重要である。スパッタリングプロセス中、スパッタリングされた粒子は、気相内に噴出され、スパッタリングチャンバ内の任意の表面に堆積し得る。経時的に、これらの堆積物は蓄積し、スパッタリングプロセス中に外れたり剥がれ落ちたりする場合があり、これによって粒子が形成され、この粒子は基板上に再堆積し、基板の汚染を引き起こし得る。スパッタトラップは、スパッタリングプロセス中にスパッタリング粒子が基板上に再堆積するのを防ぐ。
【００２３】
場合によっては、スパッタリングチャンバ構成要素は、スパッタリングされた材料の再付着部位及び／又はスパッタトラップとして機能するように改変してもよい。例えば、材料の再付着部位又はスパッタトラップは、平面及び角度のついた面を排除しつつ、表面積を増加させることによって、粒子の剥がれ落ちを低減する特異的にパターン化された表面を含んでいてよい。したがって、場合によっては、スパッタトラップは、表面に形成されたへこみ又はくぼみを有する表面を含んでいてもよい。へこみ又はくぼみは、パターン化された配置で形成されてもよく、マクロテクスチャを形成してもよい。マクロテクスチャは、スパッタトラップの表面上に配置された複数の機構（features）として定義される。場合によっては、スパッタトラップはまた、マクロテクスチャ上に形成されたマイクロテクスチャを含んでいてもよい。マイクロテクスチャは、マクロテクスチャの表面輪郭（例えば、マクロテクスチャの複数の機構）に適用される、テクスチャ、パターン、又は任意の他のそのような複数の機構として定義される。このマイクロテクスチャ加工された表面は、上述したように、スパッタリングされた材料のスパッタトラップ上への付着を更に強化することができる。
【００２４】
場合によっては、付着を更に改善するために、スパッタトラップの表面に追加の材料層を追加してもよい。しかしながら、表面のマクロテクスチャ及び／又はマイクロテクスチャは、これらの層をスパッタトラップの表面に追加した後、テクスチャの機能性を維持するために保持されることが重要である。スパッタトラップの表面上に薄い高純度金属コーティング層を適用すると、望ましくない不純物が低減されることによって表面清浄度を改善することができ、したがって、スパッタトラップの所望の表面テクスチャを保持しながら、スパッタリングされた材料のスパッタトラップ上への付着を改善することが見出された。
【００２５】
好適なスパッタリングチャンバ構成要素は、スパッタリングターゲットと、コイルと、上に粒子が蓄積し得るスパッタリングチャンバ内に位置付けられた他の構成要素と、を含む。
【００２６】
いくつかの実施形態に従って、図２は、スパッタリングターゲットアセンブリ３０の平面図であり、図３は、図２の線３−３に沿ったスパッタリングターゲットアセンブリ３０の断面図である。スパッタリングターゲットアセンブリ３０は、スパッタリングターゲット３１と、バッキングプレート３４と、を含む。いくつかの実施形態では、スパッタリングターゲット３１及びバッキングプレート３４は、平面図において円形又は実質的に円形の断面形状を有する。使用時、バッキングプレート３４は、例えば、ボルト又はクランプによってスパッタ堆積装置に接続されている。
【００２７】
スパッタリングターゲット３１は、スパッタリング表面又は前面３２と、前面３２とは反対側の裏面２９と、スパッタリングターゲット３１の周縁の周囲で前面３２と裏面２９との間に延在する側壁３５と、を有する。いくつかの実施形態では、前面３２は、略平坦又は平面状であってよい。例えば、前面３２は、水平な第１の平面に対して平行であってよい。他の実施形態では、前面３２は、１つ以上の凸状又は凹状の部分又は機構を有していてよい。更に又は代替的に、スパッタリングターゲット３１の裏面２９は、実質的に平面であってよい。あるいは、裏面２９は、突出又はへこみを有していてよい。例えば、裏面２９は、バッキングプレート３４の一部を受容してもよく、その中に受容されてもよく、これは、埋め込み型バッキングプレートとして知られている設計である。
【００２８】
スパッタリングターゲット３１は、ＰＶＤプロセスに好適な任意の金属から形成され得る。例えば、スパッタリングターゲット３１は、アルミニウム（Ａｌ）、バナジウム（Ｖ）、ニオブ（Ｎｂ）、銅（Ｃｕ）、チタン（Ｔｉ）、タンタル（Ｔａ）、タングステン（Ｗ）、ルテニウム（Ｒｕ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、セレン（Ｓｅ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、モリブデン（Ｍｏ）、ハフニウム（Ｈｆ）、及びこれらの合金、例えば、Ａｌ合金、Ｖ合金、Ｎｂ合金、Ｃｕ合金、Ｔｉ合金、Ｔａ合金、Ｗ合金、Ｒｕ合金、Ｇｅ合金、Ｓｅ合金、Ｚｒ合金、Ｍｏ合金、及びＨｆ合金を含み得る。好適な合金としては、銅−マンガン（ＣｕＭｎ）合金、アルミニウム−銅（ＡｌＣｕ）合金、チタン−タングステン（ＴｉＷ）合金、タンタル−アルミニウム（ＴａＡｌ）合金、及びルテニウム（Ｒｕ）合金が挙げられるが、これらに限定されない。
【００２９】
バッキングプレート３４は、前面３７と、前面３７とは反対側の裏面３９と、バッキングプレート３４の周縁の周囲で前面３７から裏面３９まで延在する側壁４１と、を有する。スパッタリングターゲット３１の裏面２９は、バッキングプレート３４の前面３７に隣接し、かつ接合されている。バッキングプレート３４の半径は、スパッタリングターゲット３１の半径よりも大きく、その結果、フランジ４４と称されるバッキングプレート３４の少なくとも一部が、スパッタリングターゲット３１の外径又は放射状縁部から外向きに半径方向に延在する。例えば、バッキングプレート３４及びスパッタリングターゲット３１は、一体型又はモノリシック型スパッタリングターゲットアセンブリ３０の一部であってよい。他の実施形態では、バッキングプレート３４及びスパッタリングターゲット３１は、互いに接合された別個の部品であってもよい。かかる実施形態では、バッキングプレート３４は、スパッタリングターゲット３１と同じ又は異なる材料で形成することができる。
【００３０】
スパッタリングターゲット３１から外向きに半径方向に延在するフランジ４４は、実質的に平坦又は平面状であってよい。いくつかの実施形態では、前面３７の露出部分は、水平な平面に対して平行又は実質的に平行であってよい。他の実施形態では、前面３７の露出部分は、第１の平面に対して斜めに平面内に存在していてもよい。フランジ４４は、バッキングプレート３４をスパッタ堆積源又は装置に接続又はボルト止めする１つ以上のカウンタボア穴及び／又は貫通穴４５を備えていてもよい。
【００３１】
バッキングプレート３４は、任意の好適な金属から形成され得る。例えば、バッキングプレート３４は、アルミニウム（Ａｌ）、バナジウム（Ｖ）、ニオブ（Ｎｂ）、銅（Ｃｕ）、チタン（Ｔｉ）、タンタル（Ｔａ）、モリブデン（Ｍｏ）、並びにこれらの合金及び組み合わせを含み得る。例えば、合金は、Ａｌ合金（６０６１又は２０２４など）、Ｖ合金、Ｎｂ合金、Ｃｕ合金（ＣｕＺｎ、ＣｕＣｒ、Ｃ１８０００など）、Ｔｉ合金、Ｔａ合金、及びＭｏ合金を含む。いくつかの実施形態では、バッキングプレート３４及びスパッタリングターゲット３１は、同じ材料で形成されていてよい。他の実施形態では、バッキングプレート３４及びスパッタリングターゲット３１は、異なる材料で形成されていてもよい。
【００３２】
バッキングプレート３４はまた、フランジ４４の前面３７上に形成されたスパッタトラップ４６を含む。いくつかの実施形態では、スパッタトラップ４６は、スパッタリングターゲット３１の側壁がバッキングプレート３４の前面３７と交わる位置から延在し得る。例えば、スパッタトラップ４６は、スパッタリングターゲット３１の周縁の周囲で半径方向に延在し得る。いくつかの実施形態では、ターゲット３１の裏面は、外半径ｒ１を有し得、スパッタトラップ４６は、内半径ｒ１及び外半径ｒ２を有し得る。例えば、スパッタトラップ４６は、ターゲット３１がバッキングプレート３４に結合する位置に直接隣接して形成されてもよい。更に又は代替的に、スパッタリングターゲット３１の側壁３５上にスパッタトラップ４６を形成してもよい。
【００３３】
上述の通り、粒子は、基板上に堆積した場合、形成される膜の均一性に影響を与え得るため、スパッタリングプロセス中の粒子形成は懸念事項である。粒子をスパッタトラップ内に閉じ込めたり捕捉したりした場合であっても、スパッタリングプロセス中に粒子が剥がれ落ち得る可能性がある。したがって、スパッタトラップは、漂遊粒子の付着を改善するためにテクスチャ加工された表面を含んでいてもよい。例えば、いくつかの実施形態では、スパッタトラップ４６は、必要に応じて、へこみ、くぼみ、穴、並びに／又はマクロテクスチャ４８及び／若しくはマイクロテクスチャ５０の任意の他の組み合わせを含んでいてよい。いくつかの実施形態では、スパッタトラップ４６は、スパッタリングチャンバ構成要素の裏面２９の表面粗さよりも大きい表面粗さを有し得る。
【００３４】
図４は、スパッタトラップ４６の断面図である。いくつかの実施形態では、スパッタトラップ４６は、その上に形成された層５２を含む。層５２は、スパッタトラップ４６の外側表面を完全に又は全体的に覆っていてよい。このようにして、層５２は、スパッタリングされた材料又は汚染粒子のスパッタトラップ４６への付着の低減の一因となる、テクスチャ加工された表面における様々な不純物をマスク又は被覆する。いくつかの実施形態では、層５２は、例えば、金属粒子をスパッタトラップ４６の表面上に噴霧し付着させることによって形成され得る。いくつかの実施形態では、層５２を形成するのに好適な金属粒子は、チタン、タンタル、アルミニウム、又は様々な合金、及びこれらの組み合わせのうちの１つ以上を含んでいてよい。層５２の粒子は、スパッタトラップの外側表面に付着し、それにスパッタチャンバ内の粒子が付着するように選択される。いくつかの実施形態では、層５２は、スパッタトラップと同じ材料であってよい。他の実施形態では、層５２は、スパッタトラップの材料とは異なる材料であってもよい。
【００３５】
いくつかの実施形態では、金属粒子が高速で加速され、スパッタトラップ４６の表面と衝突するコールドスプレープロセスを介して、金属粒子は、スパッタトラップ４６に付着し得る。衝突中、粒子は塑性変形を受け、表面に付着する。いくつかの実施形態では、粒子は、様々な金属粉末などの粉末源から形成され得る。いくつかの実施形態では、粒子は、特定の粒径分布を有し得る。例えば、粒子は、約２００メッシュ（０．０７４ｍｍ）〜約３２０メッシュ（０．０４ｍｍ）の平均粒径を有していてよい。様々な粒径を使用して、必要に応じて、特定の表面粗さのスパッタトラップ４６を得ることができる。いくつかの例では、１つを超える粒径を使用して、例えば、二峰性粒径分布を有するスパッタトラップ４６を得ることができる。
【００３６】
いくつかの実施形態では、層５２内の粒子は、スパッタトラップ４６の表面への付着時に実質的に拡散することができ、それによって、個々の粒子が互いに実質的に区別不能であるような、均一な粒子分布を層５２に与える。
【００３７】
いくつかの実施形態では、層５２の形成後にスパッタトラップ４６の表面テクスチャが保持されるように、層５２は実質的に薄い。例えば、層５２は、約０．０２５ｍｍ（０．００１インチ）〜約２．５４ｍｍ（０．１インチ）、約０．０２５ｍｍ（０．００１インチ）〜約０．２５４ｍｍ（０．０１インチ）、約０．０２５ｍｍ（０．００１インチ）〜約０．１２７ｍｍ（０．００５インチ）、又は約０．０２５ｍｍ（０．００１インチ）〜約０．０７６ｍｍ（０．００３インチ）の厚さを有していてよい。層５２の厚さは、テクスチャ加工された表面のサイズ、テクスチャ、及び／又はパターンに応じて変化し得る。例えば、より大きい機構又はより大きい表面粗さを有するテクスチャ加工された表面は、より厚い層に適合し得、より小さい機構又はより小さい表面粗さを有するテクスチャ加工された表面は、より薄い層を必要とし得る。例えば、より厚い層は、特定のテクスチャ加工された表面のマクロテクスチャ４８及び／又はマイクロテクスチャ５０をマスクすることができ、これによって、スパッタトラップ４６の表面上へのスパッタリングされた材料の付着を低減し得る。したがって、場合によっては、より薄い層では、テクスチャが保持され、付着が改善され得る。
【００３８】
いくつかの実施形態では、層５２は、不純物を実質的に含まない。例えば、層５２は、少なくとも約９９．９９％の純度、９９．９９％〜約９９．９９５％の純度、又は少なくとも約９９．９９５％の純度であってよい。不純物としては、様々な望ましくない成分、例えば、炭素、炭化物、金属炭化物、及び酸化アルミニウムなどの金属酸化物を挙げることができる。場合によっては、これらのような不純物は、スパッタトラップの表面上へのスパッタリングされた材料の付着を低減し得る。したがって、不純物が少ないスパッタトラップでは、付着が改善され得る。
【００３９】
いくつかの実施形態では、層５２は、層５２の表面（例えば、露出している層５２の領域）に不純物を実質的に含まない。例えば、層５２の表面における不純物（例えば、金属炭化物、酸化アルミニウム、及び／又は他の不純物）の濃度は、層が適用される前の、スパッタトラップの前面における不純物の濃度よりも約７０％〜約１００％、約８０％〜約９９％、又は約９０％〜約９５％低い。例えば、層５２の表面における金属炭化物の濃度は、層が適用される前のスパッタトラップの前面における金属炭化物の濃度の７０％未満であり得る。
【００４０】
いくつかの実施形態では、スパッタリングチャンバ構成要素上にコーティング層５２を形成する方法は、スパッタリングチャンバ構成要素の少なくとも一部上に粒子をコールドスプレーすることを含み得る。上述の通り、スパッタリングチャンバ構成要素は、例えば、スパッタトラップであり得る。いくつかの実施形態では、スパッタトラップは、テクスチャ加工された表面を有していてよい。例えば、スパッタトラップの表面は、必要に応じて、へこみ、くぼみ、穴、並びに／又はマクロテクスチャ４８及び／若しくはマイクロテクスチャ５０の任意の他の組み合わせを含んでいてもよく、あるいはスパッタトラップは、本明細書に開示されるように、スパッタリングチャンバ構成要素の裏面の表面粗さよりも大きい表面粗さを有していてもよい。
【００４１】
コールドスプレー中、金属粒子の固体粉末は、スパッタリングチャンバ構成要素に向かって加速される。いくつかの実施形態では、衝突の際に粒子が塑性的に変形し、スパッタリングチャンバ構成要素の表面に付着するように、様々な衝撃速度が選択される。コールドスプレーに好適な衝突速度は、噴霧される粒子のサイズ及び／又は組成を含む様々な要因に依存し得、当業者には周知となるであろう。いくつかの実施形態では、粒子が実質的に拡散された層を形成するような衝突速度が好適である。本明細書に記載されるように、実質的に拡散された層は、個々の粒子が互いに実質的に区別不能である又は区別不能であるような、粒子の均一な分布を有する層として定義される。いくつかの実施形態では、特定の衝突速度及び粒径はいずれも、粒子が実質的に拡散された層を形成するように選択され得る。
【００４２】
コールドスプレー後、スパッタトラップの表面上に金属粒子の層５２が形成される。いくつかの実施形態では、層５２は、上述の通り、実質的に薄い場合があり、及び／又は実質的に不純物を含んでいない場合がある。
【００４３】
いくつかの実施形態では、本方法はまた、コールドスプレー前に、スパッタリングチャンバ構成要素の少なくとも一部上にテクスチャ加工された表面を形成することを含んでいてもよい。様々な例において、テクスチャ加工された表面は、ビードブラスト、ローレット切り、機械加工、及び／又は任意の他の好適なテクスチャ加工技術を含む様々な方法によって形成され得る。例えば、ビーズブラストを使用したとき、スパッタトラップ４６の表面上に研磨粒子を噴霧して、表面に衝突させ、テクスチャを作り出すことができる。同様に、ローレット切りプロセスは、スパッタトラップ４６の表面にパターンを押圧してテクスチャを作り出すが、機械加工プロセスは、スパッタトラップ４６の表面にパターンを切り出す。上記の例示的な方法が本明細書に開示されるが、表面テクスチャは、当業者に既知の任意の好適な方法によって形成され得る。
【実施例】
【００４４】
実施例１：炭化ケイ素でグリットブラスト仕上げされた対照サンプル
【００４５】
テクスチャ加工された表面が形成されるように、チタンスパッタトラップの形態のスパッタリングチャンバ構成要素を、炭化ケイ素によるグリットブラスト仕上げに供した。その上に層は形成されなかった。図５Ａは、対照サンプルの表面の二次電子（ＳＥ）画像であり、図５Ｂは、対照サンプルの表面の後方散乱電子（ＢＳＥ）画像である。図５Ｂに示すように、炭化ケイ素不純物の広い領域が見える。
【００４６】
実施例２：薄い高純度コーティング層を有するコールドスプレーされたサンプル
【００４７】
チタンスパッタトラップの形態のスパッタリングチャンバ構成要素の表面上に、例示的なコーティング層を形成した。まず、スパッタトラップの表面を炭化ケイ素でグリットブラスト仕上げして、テクスチャ加工された表面を形成した。次いで、金属粉末の形態のチタン（Ｔｉ）粒子をコールドスプレーすることによって、テクスチャ加工された表面上にコーティング層を形成した。チタン粒子は約３２０メッシュであり、純度は４Ｎ５（９９．９９５％）であった。得られたコーティング層の平均厚さは、約０．０５０８ｍｍ〜約０．０８６２ｍｍであった。
【００４８】
図６Ａは、コーティング層を含む、スパッタトラップの表面のＳＥ画像である。図示されるように、層は、均質かつ均一であり、粒子が高密度に分布している。層はまた、対照サンプルの不純物よりも少ない不純物を示す。したがって、スパッタトラップの表面は、対照サンプル（例えば、コーティング層の形成前）の表面と比較して、少ない不純物を示した。
【００４９】
図６Ｂは、コーティング層を含む、スパッタトラップの表面のＢＳＥ画像である。図示されるように、層は、均質かつ均一であり、粒子が高密度に分布している。したがって、スパッタトラップの外側表面上のテクスチャ加工された表面が保持されるように、層は実質的に薄い。コーティング層を有するスパッタトラップの表面はまた、対照サンプルの不純物よりも少ない不純物を有していた。
【００５０】
実施例３：コールドスプレーされたサンプル対対照サンプルにおける表面不純物の比較
【００５１】
チタンスパッタトラップの形態のスパッタリングチャンバ構成要素の表面上に、例示的なコーティング層を形成した。まず、スパッタトラップの表面を炭化ケイ素でグリットブラスト仕上げして、テクスチャ加工された表面を形成した。次いで、金属粉末の形態のチタン（Ｔｉ）粒子をコールドスプレーすることによって、テクスチャ加工された表面上にコーティング層を形成した。チタン粒子は約３２０メッシュであり、純度は４Ｎ５（９９．９９５％）であった。得られたコーティング層の平均厚さは、約０．０５０８ｍｍ〜約０．０７６２ｍｍであった。例示的なコーティング層を有するスパッタトラップ（サンプル１）及び２つの対照サンプル（サンプル２及び３）のスペクトログラフの結果を表１に示す。サンプル２は、炭化ケイ素でグリットブラスト仕上げされており、コーティング層を含まない。サンプル３は、酸化アルミニウムでグリットブラスト仕上げされており、コーティング層を含まない。示されているように、例示的なコーティング層を有するサンプル１は、例示的なコーティング層を有さないスパッタトラップと比較して、より低濃度の炭素及び全ての金属を有していた。
【表１】
2021534324.tif 000003
表１．
【００５２】
図７Ａは、例示的なコールドスプレーされたコーティング層を有するスパッタトラップの表面上の様々な成分の濃度を示す、スペクトログラフ画像を示す。図示されるように、図７Ａ中に、目視できる金属炭化物スペクトルは存在しない。したがって、コールドスプレーされたコーティング層の表面は、望ましくない不純物、すなわち金属炭化物を実質的に含んでいなかった。
【００５３】
図７Ｂは、例示的なコーティング層を有さないスパッタトラップの表面上の様々な成分の濃度を示す、スペクトログラフ画像を示す。スパッタトラップを炭化ケイ素でグリットブラスト仕上げして、テクスチャ加工された表面を形成した。図７Ｂは、グリットブラスト仕上げされた表面にいくつかの金属炭化物が存在することを示す。
【００５４】
図７Ｃは、例示的なコーティング層を有さないスパッタトラップの表面上の様々な成分の濃度を示す、スペクトログラフ画像を示す。スパッタトラップを酸化アルミニウムでグリットブラスト仕上げして、テクスチャ加工された表面を形成した。図７Ｃは、グリットブラスト仕上げされた表面にいくつかの金属炭化物及び金属酸化物が存在することを示す。
【００５５】
本発明の範囲から逸脱することなく、考察された例示的な実施形態に対して様々な修正及び付加を行うことができる。例えば、上に記載される実施形態は、特定の特徴に言及するものであるが、この発明の範囲はまた、特徴の異なる組み合わせを有する実施形態及び上に記載される特徴の全てを含むわけではない実施形態を含む。
【図１】
2021534324.tif 000004
【図２】
2021534324.tif 000005
【図３】
2021534324.tif 000006
【図４】
2021534324.tif 000007
【図５Ａ】
2021534324.tif 000008
【図５Ｂ】
2021534324.tif 000009
【図６Ａ】
2021534324.tif 000010
【図６Ｂ】
2021534324.tif 000011
【図７Ａ】
2021534324.tif 000012
【図７Ｂ】
2021534324.tif 000013
【図７Ｃ】
2021534324.tif 000014
【国際調査報告】
2021534324.tif 000015
2021534324.tif 000016