專利名稱：濺射用鉭制線圈及該線圈的加工方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種濺射用鉭制線圈及該線圈的加工方法，其用于防止成為產(chǎn)生微粒及產(chǎn)生電弧的原因的情況，可有效抑制在濺射裝置中使用的線圈表面所堆積的濺射粒子的剝落。該濺射用鉭制線圈如下述附圖所示，具有彎曲的曲面，但線圈的表面無論是內(nèi)表面還是外表面，哪一個(gè)表面均成為對(duì)象。因此，下述“線圈的表面”是指線圈的內(nèi)表面和外表面這兩者。以下相同。
背景技術(shù)：
近年來，易于控制膜厚、成分的濺射法作為電子/電氣零件用材料的成膜法之一被廣泛使用。該濺射法使用了以下原理使由正的電極和負(fù)的電極構(gòu)成的靶材相對(duì)，在惰性氣體氣氛下，對(duì)該基板和靶材之間施加高壓而產(chǎn)生電場(chǎng)，此時(shí)，電離了的電子和惰性氣體碰撞而形成等離子體，該等離子體中的陽離子與靶材(負(fù)的電極)表面碰撞，敲擊靶材構(gòu)成原子，該飛出的原子附著到相對(duì)的基板表面而形成膜。作為近來的濺射技術(shù)存在以下技術(shù)在濺射靶和基板之間配置線圈，提高等離子體的密度，且使飛舞的濺射粒子盡量朝向基板方向。其結(jié)果是，濺射速度變快，膜的均一性變得良好，可綜合性地提高向基板堆積的膜的質(zhì)量。該線圈存在被濺射的情況，也存在不被濺射的情況。其根據(jù)對(duì)線圈的偏壓而變化(參照專利文獻(xiàn)1、2)?？傊?，一般情況下，線圈的材料大多使用與靶材相同的材料，或者使用構(gòu)成形成在基板上堆積的濺射膜的材料的一部分的材料。但是，特別地，線圈材料只要是不污染基板上的薄膜的材料，就無特別限定。并且，線圈的形狀也包括圓形到螺旋式的形狀(參照專利文獻(xiàn)1、2、3)，也存在將其配置成多段的例子。在基于這種濺射法的薄膜形成時(shí)，問題在于微粒的產(chǎn)生。一般情況下，微粒存在堆積在基板以外的薄膜形成裝置的內(nèi)壁、位于內(nèi)部的設(shè)備的任意地方的可能性。靶材的侵蝕部以外的面及側(cè)面上，濺射粒子也會(huì)堆積。并且，從位于這樣的薄膜形成裝置內(nèi)的部件等剝離的薄片直接飛散到基板表面并附著的情況被認(rèn)為是產(chǎn)生微粒的重要原因之一。近來，LSI半導(dǎo)體設(shè)備的集成度提高(16M位，64M位、進(jìn)而256M位)，另一方面，因布線寬度變?yōu)?. 25 y m以下等而正在細(xì)微化，因此上述那樣的微粒造成的布線斷線、短路的問題，變得較頻繁發(fā)生。這樣，隨著電子設(shè)備電路的高集成化、細(xì)微化的進(jìn)展，微粒的產(chǎn)生成為更大的問題。然而，在靶材和基板之間配置上述線圈、提高等離子體的密度、且使飛舞的濺射粒子盡量朝向基板方向時(shí)，向基板以外的薄膜形成裝置的內(nèi)壁、位于內(nèi)部的設(shè)備飛舞的量減少，但存在堆積到線圈本身的問題。
為避免這樣的問題，在上述專利文獻(xiàn)3中提出了以下方案在線圈的上端，削減線圈的內(nèi)面一側(cè)的上端，減少內(nèi)周的厚度。此時(shí)，進(jìn)行說明的話，線圈的上端部朝上，變?yōu)榧怃J的形狀，因此應(yīng)堆積在線圈頂部的堆積物被拂下，不會(huì)滯留，并且新的濺射粒子碰撞，因而
可清潔化。但是，通過濺射而堆積的部位不只是線圈的上端。也可能堆積在線圈的表面，即外表面及內(nèi)表面上。這種情況下，從濺射粒子堆積的線圈表面剝離的薄片直接飛散到基板表面并附著，成為微粒產(chǎn)生的原因，但并未有對(duì)此的措施。如上所述，因電子設(shè)備電路的高集成化、細(xì)微化的要求，這些地方產(chǎn)生微粒也會(huì)造成較大問題。為解決這種問題，提出了對(duì)靶材側(cè)面及底板的附近部分進(jìn)行噴砂處理，通過固著效果提聞附著力的方案。但這種情況下，新產(chǎn)生噴砂材料的殘留造成的污染產(chǎn)品的問題、殘留噴砂材料上堆積的附著粒子的剝離問題、進(jìn)而附著膜的選擇性且不均一的成長造成的剝離問題，不是 根本性的解決方法。尤其是，當(dāng)線圈是鉭這樣的硬質(zhì)材料時(shí)，噴砂處理的程度連設(shè)置凹凸都困難，無法獲得有效的附著力增強(qiáng)效果。并且，專利文獻(xiàn)4公開了 在靶材的凸緣、側(cè)壁、護(hù)罩、遮蔽等中使用的線圈上，通過滾花加工形成鉆石狀或網(wǎng)狀(網(wǎng)格狀)的圖案。此時(shí)，深度為0. 350mnTl. 143_，但加工面的凹凸是簡(jiǎn)單的形狀，因此有可能無法獲得充分的固著效果?，F(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)I :日本特表2005 - 538257號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)2 :日本特開2001 - 214264號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)3 :日本特表2008 - 534777號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)4 :W02009/099775 (PCT/US2009/031777)

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明要解決的問題本發(fā)明的課題是，為了在基板和濺射靶之間配置的鉭制線圈中防止在線圈的表面堆積的濺射粒子剝離、其薄片飛散到基板表面并附著、而成為產(chǎn)生微粒及產(chǎn)生電弧的原因，提供一種采取了用于抑制在該線圈的表面堆積的濺射粒子的剝落的對(duì)策，由此提高電子零件的質(zhì)量和生產(chǎn)性并可穩(wěn)定地提供半導(dǎo)體元件及設(shè)備的技術(shù)。用于解決問題的手段因此，本發(fā)明中I)—種濺射用鉭制線圈，該鉭制線圈配置在基板和濺射靶之間，其特征在于，具有使該線圈表面的表面粗糙度Rz為150 iim以上，且橫向?yàn)?5 30TPI (該TPI是“Threadsper inch/每英寸螺紋數(shù)”的意思，以下記載為“TPI”)、縱向?yàn)?(T30TPI的凹凸。2)根據(jù)上述I)所述的濺射用鉭制線圈，其特征在于，表面粗糙度Rz為200 y m以上。3)根據(jù)上述I)所述的濺射用鉭制線圈，其特征在于，表面粗糙度Rz為250 y m以上。
4)根據(jù)上述I) 3)中的任意一項(xiàng)所述的濺射用鉭制線圈，其特征在于，山的前端的R為l(T500iim，或山的前端具有l(wèi)(T500iim寬度的平坦面。上述TPI (Threads per inch)是指,每I英寸(25. 4mm)的山數(shù)(螺紋山數(shù))。并且,本發(fā)明中5)—種濺射用鉭制線圈的加工方法，其特征在于，通過對(duì)配置在基板和濺射靶之間的鉭制線圈進(jìn)行滾花加工，形成使該線圈表面的表面粗糙度Rz為150 以上，且橫向?yàn)?5 3(^ 1、縱向?yàn)?0 30TPI的凹凸。6)根據(jù)上述5)所述的濺射用鉭制線圈的加工方法，其特征在于，使表面粗糙度Rz為200 u m以上。7)根據(jù)上述5)所述的濺射用鉭制線圈的加工方法，其特征在于，使表面粗糙度Rz^ 250 um 以上。 8)根據(jù)上述5廣7)中的任意一項(xiàng)所述的濺射用鉭制線圈的加工方法，其特征在于，使山的前端的R為l(T500iim，或使山的前端形成l(T500iim寬度的平坦面。發(fā)明效果因此，本發(fā)明為了防止在基板和濺射靶之間配置的鉭制線圈的表面上所堆積的濺射粒子剝離、其薄片飛散到基板表面并附著、而成為產(chǎn)生微粒的原因，并抑制電弧的產(chǎn)生，提供一種可有效抑制在該線圈的表面堆積的濺射粒子的剝落，提高電子零件的質(zhì)量和生產(chǎn)性并可穩(wěn)定地提供半導(dǎo)體元件及設(shè)備的技術(shù)。


圖I是進(jìn)行了實(shí)施例I的切削式滾花加工的線圈的外觀照片(A)和線圈的表面的外觀照片(B)。圖2是進(jìn)行了實(shí)施例I的切削式滾花加工的線圈的表面的SEM照片(A)和線圈表面的深度方向(截面)的SEM照片(B)。圖3是進(jìn)行了比較例I的滾花加工的線圈的外觀照片(A)和線圈的表面的外觀照片(B)。圖4是進(jìn)行了比較例I的滾花加工的線圈表面的SEM照片(A)和線圈表面的深度方向(截面)的SEM照片(B)。圖5是進(jìn)行了實(shí)施例4的推壓式滾花加工的線圈表面的SEM照片(A)和線圈表面的深度方向(截面)的SEM照片(B)。
具體實(shí)施例方式在將鉭制線圈配置在基板和濺射靶之間的濺射裝置中，例如在使用鉭靶時(shí)，從該鉭靶濺射的粒子除了晶圓以外，也沉積并堆積到位于靶材周圍的鉭制線圈的表面。并且，該線圈在濺射中受熱膨脹。當(dāng)線圈表面的堆積厚度增加時(shí)，由于應(yīng)力增加而使膜剝離，其飛散到基板上并附著，成為產(chǎn)生微粒、產(chǎn)生電弧的原因。為防止這一現(xiàn)象，對(duì)線圈進(jìn)行滾花加工，進(jìn)行使表面粗糙化的加工，進(jìn)行提高耐剝離性的作業(yè)。該滾花加工通過將壓花強(qiáng)力推壓到工件上而形成凹凸，但因鉭較硬，所以可形成的粗糙度有限度。因此，當(dāng)沉積膜堆積一定程度時(shí)，存在在較短時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生膜剝離的問題。為提高薄膜的質(zhì)量，需要停止濺射操作，更換線圈，成為使生產(chǎn)效率降低的原因。并且還存在以下問題即使進(jìn)行滾花加工，以怎樣的程度在表面形成凹凸可防止濺射粒子從線圈表面剝離，是不明確的。一般情況下，線圈使用薄的材料，也存在使用5mm左右厚度的情況，因此當(dāng)進(jìn)行強(qiáng)度的滾花加工時(shí)，線圈自身會(huì)變形，另外在弱度的滾花加工中，成為粗糙度不充分的結(jié)果。本發(fā)明為研究這一情況進(jìn)行了多次試驗(yàn)，并改變滾花加工的方法和滾花加工的強(qiáng)度，尋找出了最適條件。其結(jié)果發(fā)現(xiàn)對(duì)配置在基板和濺射靶之間的鉭制線圈進(jìn)行滾花加工，形成使該線圈表面的表面粗糙度Rz為150 iim以上，且橫向?yàn)?5 30TPI、縱向?yàn)?(T30TPI的凹凸，從而 可飛躍性地防止沉積膜的膜剝離。滾花加工包括切削式滾花加工和推壓式滾花加工，但通過適當(dāng)設(shè)定條件，哪一種都可使用。本發(fā)明提供如上獲得的濺射用鉭制線圈。脫離上述哪一個(gè)條件，均無法防止濺射粒子從線圈表面剝離，不能實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的。此外，表面粗糙度Rz更優(yōu)選為200 iim以上。這是因?yàn)?，使凹凸更粗，可牢固地附著。并且進(jìn)而優(yōu)選使山的前端的R為l(T500iim，或使山的前端形成l(T500iim寬度(該尺寸也可稱為“直徑”)的平坦面。本發(fā)明的濺射用鉭制線圈提供將它們包括在內(nèi)的技術(shù)。線圈的厚度、寬度、長度根據(jù)濺射裝置的設(shè)計(jì)可任意替換，并且將線圈設(shè)置成多段、或使線圈為螺旋狀也是濺射裝置設(shè)計(jì)上的問題，能夠容易理解可任意設(shè)計(jì)。實(shí)施例接著說明實(shí)施例。此外，本實(shí)施例用于易于理解發(fā)明，并不限制本發(fā)明。即，本發(fā)明的技術(shù)思想范圍內(nèi)的其他實(shí)施例及變形包含在本發(fā)明中。(實(shí)施例I)通過切削式滾花加工，制成線圈表面的表面粗糙度Rz = 250iim，且橫向?yàn)?0TPI(Threads per inch/每英寸螺紋數(shù))、縱向?yàn)?3TPI、山的前端的R為lOOiim的鉭線圈。圖I表示進(jìn)行了實(shí)施例I的本發(fā)明的切削式滾花加工的線圈的外觀照片(A)和線圈的外側(cè)(外表面部)的外觀照片(B)。并且，圖2表示進(jìn)行了本發(fā)明的切削式滾花加工的線圈的表面的SEM照片(A)和線圈表面的深度方向(截面)的SEM照片(B)。如該圖I及圖2所示，雖然是鉭制線圈，但凹凸的階梯差較大，凹凸明顯，可使附著到鉭制線圈表面的沉積膜更牢固附著。并且，使用該鉭制線圈實(shí)施濺射時(shí)，現(xiàn)有技術(shù)中，當(dāng)使用200kWh后必須進(jìn)行線圈更換，但當(dāng)使用本實(shí)施例I的鉭制線圈時(shí)，可使用350kWh。因此可獲得更大的效果。(實(shí)施例2)通過切削式滾花加工，制成線圈表面的表面粗糙度Rz = 150iim，且橫向?yàn)?0TPI、縱向?yàn)?3TPI、山的前端的R為220iim的鉭線圈。雖然是鉭制線圈，但凹凸的階梯差較大，凹凸明顯，可使附著到鉭制線圈表面的沉積膜更牢固附著。并且，使用該鉭制線圈實(shí)施濺射時(shí)，現(xiàn)有技術(shù)中，當(dāng)使用200kWh后必須進(jìn)行線圈更換，但當(dāng)使用本實(shí)施例2的鉭制線圈時(shí)，可使用300kWh。因此可獲得更大的效果。但和實(shí)施例I相比，線圈表面的表面粗糙度Rz較小，所以使用壽命較短。(實(shí)施例3)通過切削式滾花加工，制成線圈表面的表面粗糙度Rz = 300iim，且橫向?yàn)?0TPI、縱向?yàn)?3TPI、山的前端的R為5iim的鉭線圈。雖然是鉭制線圈，但凹凸的階梯差較大，凹凸明顯，可使附著到鉭制線圈表面的沉積膜更牢固附著。并且，使用該鉭制線圈實(shí)施濺射時(shí)，現(xiàn)有技術(shù)中，當(dāng)使用200kWh后必須進(jìn)行線圈更換，但當(dāng)使用本實(shí)施例的鉭制線圈時(shí)，可使用300kWh。因此可獲得更大的效果。但是，由于山的前端的R稍小，所以當(dāng)超過300kWh時(shí)，在山的前端部產(chǎn)生沉積膜的剝離。

(實(shí)施例4)通過推壓式滾花加工，制成線圈表面的表面粗糙度Rz = 250iim，且橫向?yàn)?8TPI、縱向?yàn)?8TPI、位于山的前端的平坦面的寬度為200iim的鉭線圈。圖5表示進(jìn)行了本實(shí)施例4的推壓式滾花加工的線圈的表面的SEM照片(A)和線圈的表面的深度方向(截面)的SEM照片(B)。此時(shí)，是位于山的前端的平坦面，但也可是10 500 y m的R加工面。如該圖5所示，雖然是鉭制線圈，但凹凸的階梯差較大，凹凸明顯，可使附著到鉭制線圈表面的沉積膜更牢固附著。并且，使用該鉭制線圈實(shí)施濺射時(shí)，現(xiàn)有技術(shù)中，當(dāng)使用200kWh后必須進(jìn)行線圈更換，但當(dāng)使用本實(shí)施例4的鉭制線圈時(shí)，可使用350kWh。因此可獲得更大的效果。(比較例I)通過推壓式滾花加工，制成線圈表面的表面粗糙度Rz = 80iim，且橫向?yàn)?0TPI、縱向?yàn)?2TPI、山的前端的R為200 ii m的鉭線圈。圖3表示進(jìn)行了比較例I的滾花加工的線圈的外觀照片(A)和線圈的表面的外觀照片(B)。另外，圖4表示進(jìn)行了比較例I的推壓式滾花加工的線圈的表面的SEM照片(A)和線圈的表面的深度方向(截面)的SEM照片(B)。如該圖3及圖4所示，鉭制線圈的表面的凹凸的階梯差較小，無法實(shí)現(xiàn)附著到鉭制線圈表面的沉積膜的更牢固的附著。使用該鉭制線圈實(shí)施濺射時(shí)，當(dāng)使用200kWh后必須進(jìn)行線圈更換。(比較例2)通過推壓式滾花加工，制成線圈表面的表面粗糙度Rz = 20iim，且橫向?yàn)?0TPI、縱向?yàn)?2TPI、山的前端的R為550 ii m的鉭線圈。鉭制線圈的表面的凹凸的階梯差相當(dāng)小，無法實(shí)現(xiàn)附著到鉭制線圈的表面的沉積膜的更牢固的附著。使用該鉭制線圈實(shí)施濺射時(shí)，當(dāng)使用IOOkWh后必須進(jìn)行線圈更換。工業(yè)實(shí)用性本發(fā)明可防止在配置于基板和濺射靶之間的鉭制線圈的表面堆積的濺射粒子剝離、其薄片飛散到基板表面并附著、而成為產(chǎn)生微粒的原因的情況，并抑制產(chǎn)生電弧，因此提供一種可有效抑制在該線圈表面堆積的濺射粒子的剝落，提高電子零件的質(zhì)量和生產(chǎn)性并可穩(wěn)定地提供半導(dǎo)體元件及設(shè)備的技術(shù)，因此適用于使用了鉭制線圈的濺射裝置。
權(quán)利要求
1.一種濺射用鉭制線圈，該鉭制線圈配置在基板和濺射靶之間，其特征在于， 具有使該線圈表面的表面粗糙度Rz為150 iim以上且橫向?yàn)?5 30TPI、縱向?yàn)?0 30TPI的凹凸。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的濺射用鉭制線圈，其特征在于， 表面粗糙度Rz為200 ii m以上。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的濺射用鉭制線圈，其特征在于， 表面粗糙度Rz為250 ii m以上。
4.根據(jù)權(quán)利要求廣3中的任意一項(xiàng)所述的濺射用鉭制線圈，其特征在于， 山的前端的R為l(T500iim，或山的前端具有l(wèi)(T500iim寬度的平坦面。
5.一種濺射用鉭制線圈的加工方法，其特征在于， 通過對(duì)配置在基板和濺射靶之間的鉭制線圈進(jìn)行滾花加工，形成使該線圈表面的表面粗糙度Rz為150 iim以上，且橫向?yàn)?5 30TPI、縱向?yàn)?0 30TPI的凹凸。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的濺射用鉭制線圈的加工方法，其特征在于， 使表面粗糙度Rz為200 ii m以上。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的濺射用鉭制線圈的加工方法，其特征在于， 使表面粗糙度Rz為250 ii m以上。
8.根據(jù)權(quán)利要求5 7中的任意一項(xiàng)所述的濺射用鉭制線圈的加工方法，其特征在于， 使山的前端的R為l(T500iim，或使山的前端形成l(T500iim寬度的平坦面。
全文摘要
一種濺射用鉭制線圈，該鉭制線圈配置在基板和濺射靶之間，其特征在于，具有使該線圈表面的表面粗糙度Rz為150μm以上且橫向?yàn)?5~30TPI(Threads per inch/每英寸螺紋數(shù))、縱向?yàn)?0~30TPI的凹凸。其課題是，為了在基板和濺射靶之間配置的鉭制線圈中防止在線圈的表面堆積的濺射粒子剝離、其薄片飛散到基板表面并附著、而成為產(chǎn)生微粒及產(chǎn)生電弧的原因，提供一種采取了用于抑制在該線圈的表面堆積的濺射粒子的剝落的對(duì)策，由此提高電子零件的質(zhì)量和生產(chǎn)性并可穩(wěn)定地提供半導(dǎo)體元件及設(shè)備的技術(shù)。
文檔編號(hào)C23C14/00GK102791903SQ20118001380
公開日2012年11月21日 申請(qǐng)日期2011年3月14日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月29日
發(fā)明者塚本志郎 申請(qǐng)人:吉坤日礦日石金屬株式會(huì)社