| 【発明の名称】 |
真空薄膜形成装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】倉内 宣博
【氏名】清原 公平
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| 【要約】 |
【課題】真空薄膜形成装置の内壁または内部部材に対する付着物の剥離、脱落を十分に防止し、さらに再生洗浄を行いやすい表面を提供すること。
【解決手段】平畳織または綾畳織金網の層を含む真空薄膜形成装置用防着シールド、及び薄膜形成室の内壁及び／又は内部部材が、当該防着シールドで蔽われていることを特徴とする真空薄膜形成装置を提供する。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】
平畳織または綾畳織金網の層を含む真空薄膜形成装置用防着シールド。
【請求項２】
前記真空薄膜形成装置用防着シールドが、平畳織もしくは綾畳織金網単独、平畳織及び／もしくは綾畳織金網を重ね合わせた多層構造、または平畳織及び／もしくは綾畳織金網と、金属薄板、エキスパンドメタル、パンチングメタル、平織金網及び綾織金網からなる群より選択される部材とを重ね合わせた多層構造である、請求項１に記載の真空薄膜形成装置用防着シールド。
【請求項３】
ステンレス、鉄、アルミニウム、および銅からなる群より選択される材料からなる請求項１または２に記載の真空薄膜形成装置用防着シールド。
【請求項４】
薄膜形成室の内壁及び／又は内部部材が、請求項１〜３のいずれか一項に記載の防着シールドで蔽われていることを特徴とする真空薄膜形成装置。
【請求項５】
薄膜形成室の内壁及び／又は内部部材に、請求項１〜３のいずれか一項に記載の防着シールドを固定することを含む、真空薄膜形成装置の製造方法。
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【発明の詳細な説明】【技術分野】
【０００１】
本発明は、平畳織または綾畳織金網の層を含む真空薄膜形成装置用防着シールド、ならびに薄膜形成室の内壁及び／又は内部部材が当該防着シールドで蔽われていることを特徴とする真空薄膜形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
真空薄膜形成装置には、イオンプレーティング装置、プラズマＣＶＤ装置、真空蒸着装置、あるいはスパッタリング装置等がある。これらの装置で、半導体デバイスを製造する際に成膜処理が行われるが、目的とする被成膜物以外の真空薄膜形成装置の真空チャンバー内壁、防着板、シャッターあるいはカバーリング等にも蒸着材料の付着及び堆積が生じる。目的とする基板上に堆積する膜は、所定の膜厚になった後、次工程に送られるため膜の剥離は発生しないが、真空チャンバー内壁、防着板、シャッターあるいはカバーリング等に堆積する膜は蓄積されるために厚膜になり、厚膜が増えた場合、膜の内部応力が大きくなり、堆積物の剥離、脱落を生じる。この剥離物や脱落物の被成膜物への付着は、成膜の汚染となり、特に、半導体デバイス製造工程において大きな問題になっていた。
【０００３】
従来、薄膜形成装置内の内壁あるいは内部部材（防着板、シャッターあるいはカバーリング等）の表面処理には、ショットブラストによるブラスト処理又は溶射処理が行われ、付着物との密着性を上げ、内部応力を緩和し、付着物の剥離、脱落を防止する方法が提案されている。しかし、これらのブラスト処理又は溶射処理では、膜の剥離、脱落を十分に防止することができなかった。一方、薄膜形成工程を一定回数繰り返した後、装置の内壁あるいは内部部材上に堆積した膜を人為的に剥離させて除去する再生処理が必要となるが、その際、これらのブラスト処理又は溶射処理をした内壁及び内部部材には蒸着材料が厚く付着するため付着物を剥離しにくいという問題もあった。
【０００４】
また、薄膜形成装置の内壁あるいは内部部材における付着物脱落防止手段として、板状部材、網状部材を重ね合わせること（特許文献１）、パンチングメタル若しくはエキスパンドメタル等の穴明板を設けること（特許文献２）、金属製のメッシュ板を設けること（特許文献３、４）、金網からなる保護部材を設置すること（特許文献５）等の方法がとられているが、薄膜形成の際に、装置の内壁または内部部材の付着物の剥離を抑えることは、依然十分ではなく、より一層の剥離防止効果が望まれていた。
【特許文献１】特開昭６２−２０２０７５号
【特許文献２】特開平３−２３７０８５号
【特許文献３】特開平１０−３１７１２７号
【特許文献４】特開平１１−６０４９号
【特許文献５】特開２００１−２６２３３４号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上記に示した従来の技術の問題点を解決するためになされたものである。すなわち、本発明が解決しようとする課題は、真空薄膜形成装置の内壁または内部部材に対する付着物の剥離、脱落を十分に防止し、さらに再生洗浄を行いやすい表面を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者らは、鋭意検討を重ねた結果、上記課題を解決するために、薄膜形成室の内壁あるいは内部部材に、平畳織または綾畳織金網の層を含む防着シールドを固定することにより、上記目的が達成されることを見出し、本発明を完成した。
【０００７】
即ち、本発明は、以下の各項に示す発明に関する：
項１．平畳織または綾畳織金網の層を含む真空薄膜形成装置用防着シールド；
項２．前記真空薄膜形成装置用防着シールドが、平畳織もしくは綾畳織金網単独、平畳織金網及び／もしくは綾畳織金網を重ね合わせた多層構造、または平畳織及び／もしくは綾畳織金網と、金属薄板、エキスパンドメタル、パンチングメタル、平織金網及び綾織金網からなる群より選択される部材とを重ね合わせた多層構造である、項１に記載の真空薄膜形成装置用防着シールド；
項３．ステンレス、鉄、アルミニウム、および銅からなる群より選択される材料からなる項１または２に記載の真空薄膜形成装置用防着シールド；
項４．薄膜形成室の内壁及び／又は内部部材が、項１〜３のいずれか一項に記載の防着シールドで蔽われていることを特徴とする真空薄膜形成装置；
項５．薄膜形成室の内壁及び／又は内部部材に、項１〜３のいずれか一項に記載の防着シールドを固定することを含む、真空薄膜形成装置の製造方法。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の防着シールドを固定した薄膜形成室の内壁あるいは内部部材は、薄膜製造中に堆積した蒸着材料の剥離が生じず、装置内のパーティクルが減少し、さらに、部材の再生洗浄が容易である。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本明細書において「真空薄膜形成装置」とは、ウエハ等の基板表面上に金属膜、半導体膜等の薄膜を形成させる装置のことをいい、例えばイオンプレーティング装置、プラズマＣＶＤ装置、真空蒸着装置、スパッタリング装置等が挙げられるが、これらに限定されない。また、本明細書において「真空薄膜形成装置の内部部材」とは、該装置のチャンバ内に設置される機器・部品のことをいい、例えば治具、防着板、シャッター、カバーリング等が挙げられる。
【００１０】
本発明において、「防着シールド」とは、真空薄膜形成装置の内壁、内部部材への、蒸着材料の付着を防ぐためのシールドをいう。従って、防着シールドは、真空薄膜形成装置内において蒸着材料の付着が予想される場所に固定される（真空薄膜形成装置内の部材の配置等によって異なるが、例えば、防着板の内側表面だけでなく、薄膜形成室の内壁自体等にも固定される）。
【００１１】
本発明において用いる平畳織金網とは、縦線による網目を大きくし、横線を順次密着させて織りあげた金網で、平織等のような平面的網目の開きはない金網である。綾畳織金網とは、平畳織金網の構成を綾織にしたもので、横線は金網の表裏両面で密着して、平畳織金網の２倍の密度を持つ金網である。平畳織金網の形状を図１に示す。本発明の防着シールドは、単独の平畳織または綾畳織金網の層を含んでいても、平畳織金網及び／または綾畳織金網を重ね合わせた多層構造を含んでいても、平畳織金網及び／または綾畳織金網と、金属薄板、エキスパンドメタル、パンチングメタル、平織金網及び綾織金網からなる群より選択される部材とを重ね合わせた多層構造を含んでいてもよい。多重構造は、最も表層部に平畳織または綾畳織金網があれば、それ以外の層にいずれの部材を用いてもよい。多重構造をとることによって、防着シールドの強度を上げること、防着シールドを固定する場所の形に合わせて変形しやすくすること等の利点がある。また、多層構造のうち一層の部材を、薄膜形成装置内壁または内部部材への取付用治具と一体化させることも可能である。
【００１２】
平畳織または綾畳織金網の形状は、表面の開口が少なく、蒸着材料が内部部材へ付着しにくい構造である。開口部大きさは、通過粒球子の大きさが約３６０μｍ以下、特に約１００μｍ以下であることが好ましい。通過粒球子の大きさが約３６０μｍを超えると蒸着材料等の付着物が、網目を抜けて内部部材に付着してしまう。平畳織または綾畳織金網の横線のメッシュは、約５０〜３６００メッシュが好ましく、特に約２００〜３６００メッシュが好ましい。ここで、横線（縦線）のメッシュとは、２５．４ｍｍ間にある横線（縦線）の数をいう。また、横線のメッシュと縦線のメッシュとの比率は、前者１００に対して、好ましくは約６〜２４、特に約６〜２０が好ましい。平畳織または綾畳織金網の線径は、約１５〜８００μｍが好ましく、特に約１５〜２５０μｍが好ましい。また、平畳織または綾畳織金網の厚さは、約５０〜１４００μｍが好ましく、特に約５０〜８００μｍが好ましい。
【００１３】
平畳または綾畳織金網の材質としては、特に限定されないが、ステンレス、鉄、アルミニウム、および銅等の金属が挙げられ、金網を構成する径の細い線を加工しやすいこと等の理由から、ステンレスの使用が好ましい。
【００１４】
薄膜形成室の内壁あるいは内部部材に、上記平畳織または綾畳織金網の層を含む本発明の防着シールドを固定する方法は、特に限定されず、化学的方法によっても物理的方法によっても固定することができる。
【００１５】
化学的固定方法としては、接着、圧着、融着等による方法が挙げられるが、これらに限定されない。また、物理的固定方法としては、リベット止め、クリップによる固定、かしめ止め等が挙げられるがこれらに限定されない。より詳細には、例えば、内壁あるいは内部部材にアルミナをメディアとしたショットブラストによるブラスト処理を行って、その処理された表面上に耐熱導電性ペーストを塗り、防着シールドを貼り付ける方法；内壁あるいは内部部材と防着シールドとを溶接あるいはかしめることによって貼り付ける方法；多層構造にした金網を含む防着シールドそのものを薄膜形成装置の部材として使用する方法等が挙げられる。防着シールドの洗浄の点から、取り外し可能な形態での固定が好ましい。
【００１６】
本発明の真空薄膜形成装置において薄膜を形成させる物質としては、窒化タンタル、タンタル、シリカ、窒化珪素、カーバイドチタン、窒化チタン、チタン、タングステン、シリコンタングステン等が挙げられるが、これらに限定されない。
【実施例】
【００１７】
以下に、本発明を実施例によって説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
実施例１
１００ｍｍ×１００ｍｍ×３ｍｍのステンレス（ＳＵＳ３０４）製の基材Ａの表面を♯６０アルミナのショットブラスト処理を行い、そのショットブラストされた表面上に耐熱導電性ペーストＢを２０μｍ塗布した。耐熱導電性ペーストを塗布した基材Ａの表面に、線径９４μｍと５５μｍのＳＵＳ３１６ワイヤーで編んだ厚さ２００μｍの平畳織の金網Ｃをクリップで挟んで押さえ、２００℃で焼結し、本金網を貼り付け、テストピース１とした（図２。尚、簡単のために図２中の平畳織金網Ｃの構造を簡略化して示した）。テストピース１を超純水中で超音波洗浄を行った。洗浄後にテストピース１を１０５℃で乾燥させた。
【００１８】
乾燥後にテストピース１にスパッタリング装置を用いて、３μｍの窒化タンタルのスパッタ膜を作製した。Ｘ線回折法を用いて、窒化タンタル膜の残留応力を測定した結果、３２１ＭＰａであった。結果を表１に示す。なお、残留応力は堆積する付着物の剥がれやすさを示しており、応力（絶対値）が増加すると密着性が悪化することがいわれている。また、残留応力は引張応力（正の値）および圧縮応力（負の値）の２種類ある。この２種類の絶対値が同じ応力で比較すると、引張応力では、薄膜が基材から剥離する方向に力が働くために、圧縮応力より密着力が低下する。したがって、絶対値が同じの場合、絶対値が負の値の方が正の値よりよい被膜であるとみなせる。
実施例２
基材Ａおよび線径８０μｍと５３μｍのＳＵＳ３１６ワイヤーで編んだ厚さ２００μｍの綾畳織の金網にφ５ｍｍの穴を空け、中空部分にリベット止めを行い、テストピース２とした（図３。尚、簡単のために図３中の綾畳織金網Ｃの構造を簡略化して示した）。テストピース２を超純水中で超音波洗浄を行った。洗浄後にテストピース２を１０５℃で乾燥させた。
【００１９】
乾燥後にテストピース２にスパッタリング装置を用いて、３μｍの窒化タンタルのスパッタ膜を作製した。Ｘ線回折法を用いて、窒化タンタル膜の残留応力を測定した結果、−７６２ＭＰａであった。結果を表１に示す。
実施例３
基材Ａおよび線径４０μｍと３０μｍのＳＵＳ３１６ワイヤーで編んだ厚さ１００μｍの綾畳織の金網にφ５ｍｍの穴を空け、中空部分にリベット止めを行い、テストピース３とした。テストピース３を超純水中で超音波洗浄を行った。洗浄後にテストピース３を１０５℃で乾燥させた。
【００２０】
乾燥後にテストピース３にスパッタリング装置を用いて、３μｍの窒化タンタルのスパッタ膜を作製した。Ｘ線回折法を用いて、窒化タンタル膜の残留応力を測定した結果、−７２２ＭＰａであった。結果を表１に示す。
実施例４
基材Ａおよび線径１９０μｍと１４０μｍのＳＵＳ３１６ワイヤーで編んだ厚さ４７０μｍの綾畳織の金網にφ５ｍｍの穴を空け、中空部分にリベット止めを行い、テストピース４とした。テストピース４を超純水中で超音波洗浄を行った。洗浄後にテストピース４を１０５℃で乾燥させた。
【００２１】
乾燥後にテストピース４にスパッタリング装置を用いて、３μｍの窒化タンタルのスパッタ膜を作製した。Ｘ線回折法を用いて、窒化タンタル膜の残留応力を測定した結果、−３４０ＭＰａであった。結果を表１に示す。
実施例５
実施例２に用いたテストピース２を超純水中で超音波洗浄を行った。洗浄後にテストピースを１０５℃で乾燥させた。
【００２２】
乾燥後にテストピース２にスパッタリング装置を用いて３００μｍの窒化チタンのスパッタ膜を作製した。リベットを切ることで綾畳織金網が剥離でき、結果として基材Ａに窒化チタンの付着がなかった。
実施例６
実施例１で使用したテストピース１を超純水中で超音波洗浄を行った。洗浄後にテストピース１を１０５℃で乾燥させた。
洗浄後に乾燥させたテストピース１の金網上のパーティクル数を気中パーティクルカウンター（リオン株式会社製 ＫＭ−２０）を用いて測定した。その結果、φ０．２μｍ以上のパーティクルの数は５個／ｃｍ２であった。結果を表２に示す。
実施例７
実施例２で使用したテストピース２を超純水中で超音波洗浄を行った。洗浄後にテストピース２を１０５℃で乾燥させた。
【００２３】
洗浄後に乾燥させたテストピース２の金網上のパーティクル数を気中パーティクルカウンター（リオン株式会社製 ＫＭ−２０）を用いて測定した。その結果、φ０．２μｍ以上のパーティクルの数は１５個／ｃｍ２であった。結果を表２に示す。
比較例１
１００ｍｍ×１００ｍｍ×３ｍｍのステンレス（ＳＵＳ３０４）製の基材Ａの表面を♯４６アルミナのショットブラスト処理を行い、そのブラスト処理された表面上にアルミニウムのプラズマ溶射を２００μｍ堆積させ、テストピース５とした。テストピース５を超純水中で超音波洗浄を行った。洗浄後にテストピース５を１０５℃で乾燥させた。
【００２４】
乾燥後にテストピース５にスパッタリング装置を用いて３μｍの窒化タンタルのスパッタ膜を作製した。Ｘ線回折法を用いて、窒化タンタル膜の残留応力を測定した結果、１３１５ＭＰａであった。結果を表１に示す。
比較例２
１００ｍｍ×１００ｍｍ×３ｍｍのステンレス（ＳＵＳ３０４）製の基材Ａの表面を♯４６アルミナのショットブラスト処理を行い、そのブラスト処理された表面上に銅のプラズマ溶射を２００μｍ堆積させ、テストピース６とした。テストピース６を超純水中で超音波洗浄を行った。洗浄後にテストピース６を１０５℃で乾燥させた。
【００２５】
乾燥後にテストピース６にスパッタリング装置を用いて３μｍの窒化タンタルのスパッタ膜を作製した。Ｘ線回折法を用いて、窒化タンタル膜の残留応力を測定した結果、１４７１ＭＰａであった。結果を表１に示す。
比較例３
１００ｍｍ×１００ｍｍ×３ｍｍのステンレス（ＳＵＳ３０４）製の基材Ａの表面を♯６０アルミナのショットブラスト処理を行い、そのショットブラストされた表面上に耐熱導電性ペーストＢを２０μｍ塗布した。耐熱導電性ペーストを塗布した基材Ａ表面に線径１００μｍのＳＵＳ３１６ワイヤーで編んだ厚さ２００μｍの平織の金網をクリップで挟んで押さえ、２００℃で焼結し、本金網を貼り付け、テストピース７とした。テストピース７を超純水中で超音波洗浄を行った。洗浄後にテストピース７を１０５℃で乾燥させた。
【００２６】
乾燥後にテストピース７にスパッタリング装置を用いて、３μｍの窒化タンタルのスパッタ膜を作製した。Ｘ線回折法を用いて、窒化タンタル膜の残留応力を測定した結果、４８６２ＭＰａであった。結果を表１に示す。
比較例４
基材Ａおよび線径３０μｍのＳＵＳ３１６ワイヤーで編んだ厚さ６０μｍの綾織の金網にφ５ｍｍの穴を空け、中空部分にリベット止めを行い、テストピース８とした。テストピース８を超純水中で超音波洗浄を行った。洗浄後にテストピース８を１０５℃で乾燥させた。
【００２７】
乾燥後にテストピース８にスパッタリング装置を用いて３μｍの窒化タンタルのスパッタ膜を作製した。Ｘ線回折法を用いて、窒化タンタル膜の残留応力を測定した結果、２２０３ＭＰａであった。結果を表１に示す。
比較例５
比較例３に用いたテストピース７を超純水中で超音波洗浄を行った。洗浄後にテストピース７を１０５℃で乾燥させた。
【００２８】
乾燥後にテストピース７にスパッタリング装置を用いて３００μｍの窒化チタンのスパッタ膜を作製した。窒化チタン皮膜に亀裂が観察された。また、リベットを切ることで平織金網が剥離できたが、基材Ａに窒化チタンの付着が残り、再生の際には平織金網剥離後に薬品による付着物除去工程が必要であった。
比較例６
比較例１で使用したテストピース５を超純水中で超音波洗浄を行った。洗浄後にテストピース５を１０５℃で乾燥させた。洗浄後に乾燥させたテストピース５の溶射皮膜上のパーティクル数を気中パーティクルカウンター（リオン株式会社製 ＫＭ−２０）を用いて測定した。その結果、φ０．２μｍ以上のパーティクルの数は３０個／ｃｍ２であった。結果を表２に示す。
【００２９】
【表１】
【００３０】
【表２】
【産業上の利用可能性】
【００３１】
本発明の真空槽を用いた薄膜形成装置において、真空チャンバー内壁、防着板、シャッターあるいはカバーリング等に平畳織または綾畳織金網の層を含む防着シールドを貼り付けることによって、堆積物の剥離、脱落を抑制することに利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】図１は、平畳織金網の形状を示す。
【図２】図２は、テストピース１の模式図を示す。
【図３】図３は、テストピース２・３・４の模式図を示す。
【図４】図４は、テストピース５・６の模式図を示す。
【符号の説明】
【００３３】
Ａ：基材（ＳＵＳ３０４：１００ｍｍ×１００ｍｍ×３ｍｍ）
Ｂ：耐熱導電性ペースト
Ｃ：平畳織金網（多層構造の金網も含む）
Ｄ：綾畳織金網（多層構造の金網も含む）
Ｅ：リベット
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００１３５２６５
【氏名又は名称】株式会社ネオス
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| 【出願日】 |
平成１７年８月１８日（２００５．８．１８） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００６５２１５
【弁理士】
【氏名又は名称】三枝 英二
【識別番号】１０００７６５１０
【弁理士】
【氏名又は名称】掛樋 悠路
【識別番号】１０００９９９８８
【弁理士】
【氏名又は名称】斎藤 健治
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| 【公開番号】 |
特開２００７−５１３３０（Ｐ２００７−５１３３０Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１９年３月１日（２００７．３．１） |
| 【出願番号】 |
特願２００５−２３７１２０（Ｐ２００５−２３７１２０） |
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