(57)【要約】【課題】  Ｃｕ合金中のＣｕ含有比率を最適なものとすることにより、付着膜のより一層の剥離し難さを実現する成膜装置用部品及び成膜装置を提供すること。【解決手段】  スパッタリング装置などの成膜装置の成膜室に配設されるシャッター板などの成膜装置用部品７の表面に、Ｃｕ−Ａｌ合金、Ｃｕ−Ｓｉ合金、Ｃｕ−Ｔｉ合金、Ｃｕ−Ｉｎ合金、Ｃｕ−Ｍｇ合金、Ｃｕ−Ｎｂ合金、Ｃｕ−Ｐｂ合金、Ｃｕ−Ｚｎ合金、Ｃｕ−Ｓｎ合金、Ｃｕ−Ａｇ合金、Ｃｕ−Ｆｅ合金、Ｃｕ−Ｎｉ合金などのＣｕ合金からなる溶射膜３が形成され、その溶射膜３におけるＣｕ含有比率を、９５重量％＜Ｃｕ含有比率≦９８重量％とした。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
成膜雰囲気に晒される表面にＣｕ合金からなる溶射膜が形成された成膜装置用部品であって、
９５重量％＜前記Ｃｕ合金中のＣｕ含有比率≦９８重量％、であることを特徴とする成膜装置用部品。
【請求項２】
前記Ｃｕ合金は、Ｃｕ−Ａｌ合金であることを特徴とする請求項１に記載の成膜装置用部品。
【請求項３】
成膜室と、前記成膜室に配設され、表面にＣｕ合金からなる溶射膜が形成された成膜装置用部品とを備えた成膜装置であって、
９５重量％＜前記Ｃｕ合金中のＣｕ含有比率≦９８重量％、であることを特徴とする成膜装置。
【請求項４】
前記Ｃｕ合金は、Ｃｕ−Ａｌ合金であることを特徴とする請求項３に記載の成膜装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｃｕを基とするＣｕ合金からなる溶射膜が表面に形成された成膜装置用部品及びこれを備えた成膜装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば半導体製品は周知のように減圧下の成膜室内でスパッタリング、ＣＶＤなどの方法によって各種の基板上へ各種膜が形成されて製造される。このとき、目的とする基板のほかに成膜室内の各種成膜装置用部品にも膜が付着することが避けられない。成膜操作を繰り返すにつれて成膜装置用部品上の付着膜は厚く堆積し、それが剥離、脱落すると、微粒子、塵埃などのパーティクルと称されるものが生じて成膜室内を汚染して半導体製品の歩留まりを大きく低下させてしまう。
【０００３】
このようなことから、従来の成膜装置においては、成膜装置用部品の表面に各種の溶射膜を形成したものが使用されるようになってきている。溶射膜は一般に表面が粗いので付着膜はアンカー効果を得易く、また溶射膜と付着膜との接触面積が大になることから剥離し難くなる。また、溶射膜はある程度の空孔率を有しており、その空孔の存在によってやや変形し易く、その度合いに応じて付着膜の剥離応力が緩和される。
【０００４】
従来、上記溶射膜として、例えばステンレスの成膜装置用部品の表面に、Ｃｕ溶射膜を形成したものが提案されている。しかし、Ｃｕ単体からなるＣｕ溶射膜は耐食性に劣り容易に酸化しやすく、酸化を受けることによって硬くなってしまい、付着膜の密着性や剥離応力緩和効果が低減してしまう。
【０００５】
そこで、下記特許文献１には、Ｃｕ膜に比べて耐食性に優れるＣｕ合金から溶射膜を構成することが示されている。
【特許文献１】特開２００２−３６３７２８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記特許文献１には、Ｃｕ合金からなる溶射膜において、Ｃｕ含有比率を９５重量％以下とすることが記載されているが、これでは溶射膜が硬くなり、特に内部応力の大きなＴａＮ膜などの付着に対しては必ずしも満足な効果が得られていない。
【０００７】
本発明は上述の問題に鑑みてなされ、その目的とするところは、Ｃｕ合金中のＣｕ含有比率を最適なものとすることにより、付着膜のより一層の剥離し難さを実現する成膜装置用部品及び成膜装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の成膜装置用部品は、成膜雰囲気に晒される表面にＣｕ合金からなる溶射膜が形成されており、その溶射膜におけるＣｕ含有比率が、９５重量％＜Ｃｕ含有比率≦９８重量％であることを特徴としている。
【０００９】
また、本発明の成膜装置は、成膜室と、この成膜室に配設され、表面にＣｕ合金からなる溶射膜が形成された成膜装置用部品とを備え、溶射膜におけるＣｕ含有比率が、９５重量％＜Ｃｕ含有比率≦９８重量％であることを特徴としている。
【００１０】
Ｃｕ合金からなる溶射膜におけるＣｕ含有比率を、９５重量％＜Ｃｕ含有比率≦９８重量％とすることで、付着膜との高い密着性を得るべく、また付着膜の剥離応力を緩和するべく軟らかい溶射膜とすることができる。また、そのような構成の溶射膜は耐食性にも優れ、加熱処理を繰り返し受けても酸化や膜質劣化が生じにくく、付着膜の剥離防止効果を安定して得られる。
【００１１】
Ｃｕ合金としては、例えば、Ｃｕ−Ａｌ合金、Ｃｕ−Ｓｉ合金、Ｃｕ−Ｔｉ合金、Ｃｕ−Ｉｎ合金、Ｃｕ−Ｍｇ合金、Ｃｕ−Ｎｂ合金、Ｃｕ−Ｐｂ合金、Ｃｕ−Ｚｎ合金、Ｃｕ−Ｓｎ合金、Ｃｕ−Ａｇ合金、Ｃｕ−Ｆｅ合金、Ｃｕ−Ｎｉ合金などが挙げられる。この中でも、比較的軟らかく且つ酸化しにくいＡｌとの合金を用いれば、より効果的な付着膜の剥離防止作用及び耐食性が得られる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、成膜装置用部品の表面に、Ｃｕ含有比率が、９５重量％＜Ｃｕ含有比率≦９８重量％のＣｕ合金からなる溶射膜を形成したので、硬さが小さい、すなわち軟らかい溶射膜が得られ、成膜中に付着膜を剥離し難くできる。これにより、成膜中の基板が、成膜装置用部品から剥離した膜を原因とするパーティクルによって汚染されることを防いで基板に成膜される膜の品質不良を防いで歩留まりの向上を図れる。また、上記溶射膜は耐食性にも優れるので、繰り返し使用されても剥離抑制作用の低下を抑えられ、クリーニングやメンテナンスのインタバルを長期化して、成膜装置の稼働率を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
図１は、本実施形態に係る成膜装置１０の一例としてスパッタリング装置を示す。真空槽１は全体としてステンレス（例えばＳＵＳ３０４）から作製されている。真空槽１の内部空間が成膜室２０となっている。成膜室２０にはプロセスガス（例えばＡｒガス）の導入管８と、これに対向する位置に真空排気管９が接続されている。真空排気管９に接続される図示しない真空ポンプによって成膜室２０内は真空排気される。
【００１４】
成膜室２０内には、高周波電源２に接続されたカソードとしてのターゲットＴと、アノードとしての基板ホルダ４とが平行に対向して設けられている。ターゲットＴの背後には、中央部に円柱状の磁石６が、外周部に円環状の磁石６’が互いに極性が逆になるように配置されて磁力線の一部がターゲットＴの面と平行になるようにされている。基板ホルダ４には基板Ｗがセットされ、図示を省略したバイアス電源が接続されている。基板ホルダ４の背後には、簡略に示すように、基板Ｗを所定の温度に加熱するためのヒータ５が配置されている。
【００１５】
基板ＷとターゲットＴとの間において、基板Ｗ側には水平面内での回転角度位置によって基板Ｗへの成膜をオン・オフするステンレス（例えばＳＵＳ３４０）製のシャッター板７が取り付けられている。
【００１６】
シャッター板７は、本実施形態に係る成膜装置用部品である。図２はシャッター板７の要部拡大断面図を示す。シャッター板７において、成膜室２０内で成膜雰囲気に晒される表面には、Ｃｕ合金からなる溶射膜３が形成されている。そして、その溶射膜３におけるＣｕ含有比率は、９５重量％＜Ｃｕ含有比率≦９８重量％となっている。
【００１７】
上記溶射膜３を構成するＣｕ合金としては、例えば、Ｃｕ−Ａｌ合金、Ｃｕ−Ｓｉ合金、Ｃｕ−Ｔｉ合金、Ｃｕ−Ｉｎ合金、Ｃｕ−Ｍｇ合金、Ｃｕ−Ｎｂ合金、Ｃｕ−Ｐｂ合金、Ｃｕ−Ｚｎ合金、Ｃｕ−Ｓｎ合金、Ｃｕ−Ａｇ合金、Ｃｕ−Ｆｅ合金、Ｃｕ−Ｎｉ合金などが挙げられる。何れも、基となるＣｕの含有比率は、９５重量％＜Ｃｕ含有比率≦９８重量％となるようにする。
【００１８】
溶射法としては、特に限定されず、例えば、アーク溶射法、フレーム溶射法、プラズマ溶射法などを用いることができる。電流、電圧、ガス流量、圧力、溶射距離、ノズル径、材料供給量などの各種溶射条件を制御することで、溶射膜の膜厚や表面粗さなどは制御される。
【００１９】
以上のように構成される成膜装置１０において、成膜室２０内を例えば１０-3〜１０-1Ｐａ程度のアルゴン雰囲気に保ち、高周波電源２によってターゲットＴに高周波電力を印加することにより、ターゲットＴの上方の電界と磁界が直交している部分で効果的にグロー放電が生起され円環状にプラズマが発生する。このプラズマ中のＡｒ+イオンがカソードであるターゲットＴの近傍で加速されてターゲットＴの表面に衝突し、ターゲット原子をスパッタするので、スパッタされた粒子はアノードである基板ホルダ４の基板Ｗ上に付着して目的とする薄膜を形成させる。
【００２０】
シャッター板７は、スパッタリングの開始時点ではターゲットＴと基板Ｗとの間を閉じており、シャッター板７にはスパッタされた粒子の膜が付着する。スパッタリングが定常状態に達するとシャッター板７を回転させてターゲットＴと基板Ｗとの間を開とすることにより、基板Ｗの面に成膜が開始される。このときにも、基板Ｗの近傍にあるシャッター板７に同様な成膜がされる。
【００２１】
基板Ｗは所定の膜厚に形成されると、次の基板に交換してスパッタリングは継続される。シャッター板７はそのまま継続して使用されるためにスパッタリングが繰り返されていくとシャッター板７に付着した膜は徐々に厚くなっていくが、本実施形態では、上述したようにシャッター板７の表面に、９５重量％＜Ｃｕ含有比率≦９８重量％のＣｕ合金からなる溶射膜３が形成されているので、その溶射膜３に対する付着膜の密着性を高め、さらに剥離応力を緩和することができ、付着膜を剥離しにくくできる。この結果、付着膜の剥離に起因して生じるパーティクルによる成膜室２０内の汚染を抑制できる。上記構成の溶射膜３は、特に、剥離の原因となる内部応力が比較的大きなＴａ膜、ＴａＮ膜の付着に対して有効である。
【００２２】
さらに、上記構成の溶射膜３は大気中に置かれても酸化しにくく上述の特性を長期間維持できる。この結果、成膜装置のメンテナンス周期の長期化が図れ、成膜装置の稼働率を向上でき生産性を高められる。
【実施例１】
【００２３】
実施例１として、平面寸法８０ｍｍ×１００ｍｍ、厚さ２ｍｍのＳＵＳ３０４製基材の表面に、（９５．７重量％Ｃｕ−４．３重量％Ａｌ）からなる溶射膜を形成したものを作製した。ＳＵＳ３０４製基材の表面には、溶射膜の形成前に、予め、アンカー効果が得られるようにドライブラスト処理を行い表面を荒らした。溶射法はフレーム溶射法にて行った。
【００２４】
また、比較のために、実施例１と同基材の表面にＣｕ単体からなる溶射膜を同様の条件で形成したものも作製した。
【００２５】
そして、それら両者に対して加熱処理（雰囲気は真空中、温度は３５０℃、時間は１時間）を行った前後の外観を目視にて観察した。Ｃｕ単体からなる溶射膜では、加熱処理前はＣｕ特有の茶褐色だったものが、加熱処理後には黒ずんだ色に変色したのが観察された。すなわち酸化が認められた。これに対して、実施例１の溶射膜では、そのような変色は観察されなかった。すなわち、実施例１では、酸化による変色が見られず、加熱処理を通じてその溶射膜の特性劣化が起こらず、よって付着膜に対する良好な密着力及び剥離応力緩和効果を安定して得られる。
【実施例２】
【００２６】
実施例２として、平面寸法４０ｍｍ×４０ｍｍ、厚さ２ｍｍのＳＵＳ３０４製基材の表面に、（９５．７重量％Ｃｕ−４．３重量％Ａｌ）からなる溶射膜を形成したものを作製した。ＳＵＳ３０４製基材の表面には、溶射膜の形成前に、予め、アンカー効果が得られるようにドライブラスト処理を行い表面を荒らした。溶射法はフレーム溶射法にて行った。
【００２７】
また、比較例１として実施例２と同基材の表面にＣｕ単体からなる溶射膜を同様の条件で形成したものを作製し、比較例２として実施例２と同基材の表面に（９３重量％Ｃｕ−７重量％Ａｌ）からなる溶射膜を同様の条件で形成したものを作製した。
【００２８】
そして、それら実施例２、比較例１、比較例２に対して加熱処理（雰囲気は真空中、温度は３５０℃、時間は１時間）を行い、この加熱処理後のビッカース硬さを測定した。この結果を下記表１に示す。
【００２９】
【表１】
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【００３０】
実施例２では比較例２に比べてビッカース硬さが小さくなっており、すなわち付着膜の剥離が生じにくい軟らかい溶射膜となっている。なお、比較例１は最もビッカース硬さが小さいが加熱処理後には上述したような酸化による変色が見られた。
【実施例３】
【００３１】
実施例３として、ＳＵＳ３０４製基材の表面に、（９５．７重量％Ｃｕ−４．３重量％Ａｌ）からなる溶射膜を形成したものを作製した。
【００３２】
比較例３として実施例３と同基材の表面に、（９３重量％Ｃｕ−７重量％Ａｌ）からなる溶射膜を同様の条件で形成したものを作製した。
【００３３】
そして、実施例３、比較例３それぞれに対して、加熱処理（雰囲気は真空中、温度は３５０℃、時間は１時間）を行った後、スパッタリング法にてＴａ／ＴａＮ膜を付着させ、室温〜４００℃の温度サイクル処理を行った。そして、それら実施例３、比較例３における、溶射膜の密着強度を測定した。この結果を下記表２に示す。
【００３４】
【表２】
2005248296.tif 000004
【００３５】
実施例３では比較例３に比べて密着強度が高くなっており、すなわち付着膜の剥離が生じにくく、また、溶射膜自体の剥離も生じにくい溶射膜となっている。
【００３６】
以上述べたように、成膜装置用部品の表面に形成する溶射膜中に含まれるＣｕ含有比率を、９５重量％＜Ｃｕ含有比率≦９８重量％とすることで、Ｃｕ含有率が９５重量％以下のものより軟らかくでき、またＣｕ単体からなるものに比べて酸化しにくくできる。これにより、長期間にわたって、付着膜との高い密着性及び高い剥離応力緩和効果を安定して得られる。
【００３７】
本実施形態の溶射膜を用いることで、スパッタリング装置において成膜室内を汚染させるようなパーティクルを生じさせるまでの積算電力が従来は４００ｋＷｈだったものを、６００ｋＷｈまで延ばすことを可能にする。
【００３８】
以上、本発明の実施形態について説明したが、勿論、本発明はこれに限定されることなく、本発明の技術的思想に基づいて種々の変形が可能である。
【００３９】
本発明はスパッタリング装置に限らず、ＣＶＤ装置、蒸着装置などその他の成膜装置にも適用可能である。また、成膜時の雰囲気は減圧下に限らず、大気圧下であってもよい。
【００４０】
また、成膜装置用部品としては、シャッター板に限らず、シャワープレート、防着板、マスク、アースシールド、基板ホルダなどが挙げられる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の実施形態に係る成膜装置の概略図である。
【図２】本発明の実施形態に係る成膜装置用部品の断面図である。
【符号の説明】
【００４２】
１…真空槽、３…溶射膜、７…成膜装置用部品（シャッター板）、１０…成膜装置、２０…成膜室、Ｔ…ターゲット、Ｗ…基板。
【図１】
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【図２】
2005248296.tif 000006