溅射用钽制线圈的再生方法及通过该再生方法得到的钽制线圈的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种溅射用钽制线圈的再生方法，其为配置在基板与溅射靶之间的溅射用钽制线圈的再生方法，其特征在于，对于使用过的钽制线圈，通过切削加工对线圈的全部或一部分进行单面切除(直至再沉积膜及滚花加工痕迹消失为止的切削)，将溅射中形成的再沉积膜除去，然后，在切削后的部位重新实施滚花。本发明的课题在于提供如下技术：在溅射中，溅射粒子会堆积(再沉积)到配置在基板与溅射靶之间的钽制线圈的表面上，但在溅射结束后，通过切削将堆积于该使用过的线圈的溅射粒子除去，有效地再生钽制线圈，由此，排除制作新线圈的浪费，使生产率提高，能够稳定地提供该再生线圈。
【专利说明】溅射用钽制线圈的再生方法及通过该再生方法得到的钽制线圈
【技术领域】
[0001]本发明涉及溅射用钽制线圈的再生方法及再生后的钽制线圈，所述再生方法中，为了防止成为产生粉粒及电弧的原因，以包围溅射装置内的基板与溅射靶之间的空间部的方式配置线圈，但在溅射结束后，将堆积于该使用过的线圈的表面的溅射粒子除去，从而再生该线圈。
[0002]溅射用钽制线圈如后述的附图所示具有弯曲的曲面，但线圈的表面以内表面和外表面中的任一表面为对象。因此，以下所述的“线圈的表面”是指线圈的内表面和外表面两者。下同。
【背景技术】
[0003]近年来，能够容易地控制膜厚、成分的溅射法多作为电子电气部件用材料的成膜
法之一使用。
[0004]该溅射法使用如下的原理:使正电极与由负电极构成的靶对置，在惰性气体气氛下向这些基板与靶之间施加高电压而产生电场，此时电离后的电子与惰性气体发生碰撞而形成等离子体，该等离子体中的阳离子碰撞到靶(负电极)表面，将靶构成原子击出，该飞出的原子附着到对置的基板表面上而形成膜。
[0005]作为最近的溅射技术，是在溅射靶与基板之间的空间部配置线圈而提高等离子体的密度、并且使飞翔的溅射粒子尽可能朝向基板方向的技术。其结果，溅射速度变快，膜的均匀性变好，能够综合性地提高堆积在基板上的膜的品质。该线圈有时也会被溅射而受到侵蚀，但也有时未被溅射而是溅射粒`子飞来而附着(形成再沉积膜)。其根据向线圈施加的偏压而变化(参照专利文献1、2)。
[0006]由上所述，一般而言，线圈的材料多使用与靶材料相同的材料或构成形成堆积在基板上的溅射膜的材料的一部分的材料。但是，特别地，线圈材料只要是不污染基板上的薄膜的材料则没有特别限定。另外，线圈的形状也可以从圆形到螺旋式(参照专利文献1、2、3)，也有将它们多段配置的例子。
[0007]然而，在将上述线圈配置在靶与基板之间而提高等离子体的密度并且使飞翔的溅射粒子尽可能朝向基板方向的情况下，虽然向基板以外的位于薄膜形状装置的内壁、内部的设备飞翔的量会减少，但存在堆积于线圈自身的问题。
[0008]为了避免这样的问题，在前述专利文献3中提出了削掉线圈的内表面侧的上端以减小内周的厚度的方案。这种情况下，有如下说明:线圈的上端部是向上尖锐的形状，因此应该堆积到线圈的顶部的堆积物掉落而不会滞留，另外，新的溅射粒子碰撞，因此得到净化。
[0009]但是，在通过溅射进行堆积的部位不只是线圈的上端。线圈的表面即外表面及内表面也有堆积的可能性。这种情况下，从堆积有溅射粒子的线圈的表面剥离的薄片直接飞散并附着到基板表面上，成为产生粉粒的原因，但未给出其对策。如上所述，由于要求电子器件电路的高度集成化、微细化,因此,从这样的部位产生粉粒也成为大问题。
[0010]为了解决这样的问题，提出了对靶侧面和背板的附近部分进行喷砂处理并通过锚固效果来提高附着力的方案。
[0011]但是，这种情况下，会新产生由于喷砂材料的残留而导致产品污染的问题、堆积在残留喷砂材料上的附着粒子的剥离问题以及由于附着膜的选择性且不均匀的生长而导致的剥离问题，并未根本解决。特别是，线圈为钽这样的硬质材料时，以进行喷砂处理的程度甚至难以设置凹凸，不能得到有效的附着力的增强效果。
[0012]另外，在专利文献4中公开了在靶的法兰盘、侧壁、屏蔽罩、覆盖环等中使用的线圈上通过滚花加工形成菱形或网纹状(网状)的图案的方法。这种情况下，深度为0.350mm~1.143mm,但加工面的凹凸为单纯的形状，因此可能无法得到充分的锚固效果。
[0013]如上所述，使用过的线圈大致分为2类，但在未受侵蚀的线圈的情况下，需要除去再沉积膜。这是因为，如果以不除去该再沉积膜的方式再使用，再沉积膜发生剥离，成为粉粒的产生原因。
[0014]在用这样的溅射法形成薄膜时，在溅射结束后，如果能够从使用过的线圈有效地除去再沉积膜而使线圈再生，则能够大幅降低成本。
[0015]以往，从这样的观点考虑，也有几篇专利文献。专利文献5中，提出了为了延长处理配套元件的再使用寿命而将堆积后的材料暴露于选自由H3P04、順03、HF组成的组中的至少一种蚀刻液中的方案。另外，在专利文献6和专利文献7中提出了通过蚀刻或酸洗而除去附着的粉粒(再沉积膜) 的方案。这些技术中，为了将再沉积膜稳定且有效地除去，尚有可进一步改良的地方。
[0016]现有技术文献
[0017]专利文献
[0018]专利文献1:日本特表2005-538257号公报
[0019]专利文献2:日本特开2001-214264号公报
[0020]专利文献3:日本特表2008-534777号公报
[0021]专利文献4:W02009/099775 (PCT/US2009/031777)
[0022]专利文献5:US2007/0012658
[0023]专利文献6:CN101519767
[0024]专利文献7:CN101591767
【发明内容】
[0025]发明所要解决的问题
[0026]在溅射中，溅射粒子会堆积(再沉积)到配置在基板与溅射靶之间的钽制线圈的表面上，但本发明的课题在于提供如下技术:在溅射结束后，对堆积于该使用过的线圈的溅射粒子进行切削，有效地再生钽制线圈，由此，排除制作新线圈的浪费，使生产率提高，能够稳定地提供该再生线圈。
[0027]能够提供如下技术:只要能够再生线圈，则能够使电子部件的品质和生产率提高，稳定地提供半导体元件及器件。
[0028]用于解决问题的手段[0029]基于上述情况，本申请发明提供:
[0030]I) 一种溅射用钽制线圈的再生方法，其为配置在基板与溅射靶之间的溅射用钽制线圈的再生方法，其特征在于，对于使用过的钽制线圈，通过切削加工对线圈的全部或一部分进行直至再沉积膜或侵蚀部的凹凸及滚花加工痕迹消失而得到光滑的面为止的切削，将溅射中形成的再沉积膜除去，然后，在切削后的部位重新实施滚花。此时的光滑的面定义为Ra ^ I.6 μ m。
[0031]另外，本发明提供:
[0032]2)根据上述I)所述的溅射用钽制线圈的再生方法，其特征在于，通过条件为切深0.4~0.8mm、进给量0.05~0.2mm/转、转数20~80rpm的切削加工，进行直至再沉积膜或侵蚀部的凹凸及滚花加工痕迹消失而得到光滑的面为止的切削。
[0033]3)根据上述I或2所述的溅射用钽制线圈的再生方法，其特征在于，钽制线圈具备重新进行滚花加工后的凹凸。
[0034]4)根据上述I~3中任一项所述的溅射用钽制线圈的再生方法，其特征在于，新的滚花加工的粗糙度为Ra≥15 μ m。
[0035]5)根据上述I~4中任一项所述的溅射用钽制线圈的再生方法，其特征在于，重新进行滚花加工后的滚花加工后的线圈厚度的偏差(最大厚度与最小厚度之差)为0.5mm以下。
[0036]6)根据上述I~5中任一项所述的溅射用钽制线圈的再生方法，其特征在于，根据再沉积膜的厚度调节切削量。
[0037]7) 一种溅射用钽制线圈，其通过上述I~6中任一项所述的溅射用钽制线圈的再生方法得到。
[0038]发明效果
[0039]具有如下的优良效果:在溅射中，溅射粒子会堆积(再沉积)到配置在基板与溅射靶之间的钽制线圈的表面上，但根据本发明，在溅射结束后，对堆积于该使用过的线圈的溅射粒子进行切削，能够有效地再生钽制线圈，由此，排除制作新线圈的浪费，使生产率提高，能够稳定地提供该再生线圈。
[0040]根据本发明，能够提供如下技术:能够简便且高精度地进行线圈的再生，因此，能够使电子部件的品质和生产率提高，能够稳定地提供半导体元件和器件。另外，对于该再生线圈而言，与新品线圈同样地，能够防止堆积于线圈的表面的溅射粒子发生剥离、其薄片飞散并附着到基板表面上从而成为粉粒产生的原因，能够抑制电弧的产生，能够有效地抑制堆积于该线圈的表面的溅射粒子的剥落。
【专利附图】
【附图说明】
[0041]图1是线圈的外观照片。
【具体实施方式】
[0042]在以包围基板与溅射靶之间的空间部的方式配置有钽制线圈的溅射装置中，从钽靶溅射出的粒子除了沉积并堆积在晶片上以外，也会沉积并堆积在位于靶的周围的钽制线圈的表面上(再沉积膜的形成)。另外，该线圈在溅射中受热而发生膨胀。[0043]如果线圈的表面的堆积厚度增加，则会由于应力增加而使膜剥离，其飞到基板上并附着，成为粉粒、电弧的原因。为了防止其发生，一般对线圈进行滚花加工，进行使表面粗化的加工，并进行使耐剥离性提高的作业。该滚花加工是通过将滚花刀用力推压到工件上或用滚花刀切削工件而形成凹凸的加工。本申请发明能够进行这样的滚花加工后的线圈的再生处理。将滚花加工后的线圈的代表例示于图1。
[0044]如上所述，通过溅射而飞散出的粒子附着到使用过的钽制线圈上。一般将其称为再沉积膜。通过对钽制的线圈进行再生，能够减低成本。
[0045]再生时，通过切削加工对使用过的钽制线圈的全部或一部分进行单面切除(一面引务)，除去在溅射中形成的再沉积膜。此时的单面切除是指直至再沉积膜或侵蚀部的凹凸及滚花加工痕迹消失、即得到光滑的面为止的切削。
[0046]如上所述，能够有效地除去附着于钽制线圈的滚花加工后的凹凸部位的再沉积膜。此时的切削加工条件如下所述。
[0047]切深为0.4~0.8mm,进给量为0.05~0.2mm/转，转数为20~80rpm。
[0048]然后，在切削后的部位重新实施滚花，对溅射用钽制线圈进行再生。这种情况下，优选重新进行滚花加工后的滚花加工后的线圈厚度的偏差(最大厚度与最小厚度之差)为0.5mm以下。这是因为，如果线圈厚度的偏差大，则线圈在再使用时可能会受到溅射的热影响而变形为异形，另外，会产生再沉积膜的厚度或线圈的侵蚀部位容易发生变动的问题。
[0049]可以根据再沉积膜的厚度或受到侵蚀的线圈部分的厚度调节切削量。如上所述，本发明能够提供通过溅射用钽制线圈的再生方法得到的溅射用钽制线圈。根据本发明的条件而再生的钽制线圈能够确保与新品同样的品质。
[0050]实施例`
[0051]接着，对实施例进行说明。需要说明的是，该实施例是为了容易理解本发明，不用于限定本发明。即，在本发明的技术构思的范围内的其他实施例和变形包含在本发明中。
[0052](实施例1)
[0053]对于线圈的整个区域受到侵蚀的Ta线圈，通过条件为切深0.6mm、进给量0.1mm/转、转数25~63rpm的切削加工对内表面和上下边缘部、外表面进行单面切除。即，进行直至侵蚀部和滚花加工痕迹消失而变光滑为止的切削。接着，对该切削后的部分重新进行再滚花加工。
[0054]滚花的表面粗糙度为Ra = 18.5 μ m，线圈厚度的偏差(最大厚度与最小厚度之差)为0.25mm。其结果，得到与新品同样的线圈。
[0055](实施例2)
[0056]对于在线圈的一部分附着有再沉积膜且一半受到侵蚀的线圈，通过条件为切深
0.8mm、进给量0.2mm/转、转数20~50rpm的切削加工对内表面、上下边缘部、外表面进行单面切除。即，进行直至再沉积膜和滚花加工痕迹消失而变光滑为止的切削。接着，对该切削后的部分重新进行再滚花加工。
[0057]滚花的表面粗糙度为Ra = 17.6 μ m，线圈厚度的偏差(最大厚度与最小厚度之差)为0.31mm。其结果，得到与新品同样的线圈。
[0058](比较例I)
[0059]对于线圈的整个区域受到侵蚀的Ta线圈，通过条件为切深1.0mm、进给量0.2mm/转、转数65~SOrpm的切削加工对内表面、上下边缘部、外表面进行单面切除。即，进行直至再沉积膜和滚花加工痕迹消失为止的切削。表面粗糙度为Ra = 2.5 μ m，未得到光滑的面。然后，对该部位重新进行再滚花加工。
[0060]虽然滚花的表面粗糙度为Ra = 17.8 μ m，但切削加工的控制不充分，因此线圈厚度的偏差(最大厚度与最小厚度之差)为0.51mm，未能得到适当的线圈。
[0061](比较例2)
[0062]对于线圈的整个区域受到侵蚀的Ta线圈，通过条件为切深0.6mm、进给量0.3mm/转、转数25~60rpm的切削加工对内表面、上下边缘部、外表面进行单面切除。即，进行直至再沉积膜和滚花加工痕迹消失为止的切削。表面粗糙度为Ra = 2.1 μ m，未得到光滑的面。然后，对该部位重新进行再滚花加工。
[0063]虽然滚花的表面粗糙度为Ra = 18.3 μ m，但切削加工的控制不充分，因此线圈厚度的偏差(最大厚度与最小厚度之差)为6.3mm，未能得到适当的线圈。
[0064]产业实用性
[0065]本发明具有如下的优良效果:在溅射中，溅射粒子会堆积(再沉积)到配置在基板与溅射靶之间的钽制线圈的表面上，但根据本发明，在溅射结束后，对堆积于该使用过的线圈的溅射粒子进行切削，能够有效地再生钽制线圈，由此，排除制作新线圈的浪费，使生产率提高，能够稳定地提供该再生线圈。
[0066]根据本发明，能够提供如下技术:能够简便且高精度地进行线圈的再生，因此，能够使电子部件的品 质和生产率提高，能够稳定地提供半导体元件和器件。另外，对于该再生线圈而言，与新品线圈同样地，能够防止堆积于线圈的表面的溅射粒子发生剥离、其薄片飞散并附着于基板表面从而成为粉粒产生的原因，能够抑制电弧的产生，能够有效地抑制堆积于该线圈的表面的溅射粒子的剥落，因此在使用钽制线圈的溅射装置中有用。
【权利要求】
1.一种溅射用钽制线圈的再生方法，其为配置在基板与溅射靶之间的溅射用钽制线圈的再生方法，其特征在于，对于使用过的钽制线圈，通过切削加工对线圈的全部或一部分进行直至再沉积膜或侵蚀部的凹凸及滚花加工痕迹消失而得到光滑的面为止的切削，将溅射中形成的再沉积膜除去，然后，在切削后的部位重新实施滚花。
2.根据权利要求1所述的溅射用钽制线圈的再生方法，其特征在于，通过条件为切深0.4~0.8mm、进给量0.05~0.2mm/转、转数20~80rpm的切削加工，进行直至再沉积膜或侵蚀部的凹凸及滚花加工痕迹消失而得到光滑的面为止的切削。
3.根据权利要求1或2所述的溅射用钽制线圈的再生方法，其特征在于，钽制线圈具备重新进行滚花加工后的凹凸。
4.根据权利要求1~3中任一项所述的溅射用钽制线圈的再生方法，其特征在于，重新进行滚花加工后的滚花加工后的粗糙度为Ra > 15 μ mo
5.根据权利要求1~4中任一项所述的溅射用钽制线圈的再生方法，其特征在于，重新进行滚花加工后的滚花加工后的线圈厚度的偏差(最大厚度与最小厚度之差)为0.5mm以下。
6.根据权利要求1~5中任一项所述的溅射用钽制线圈的再生方法，其特征在于，根据再沉积膜的厚度调节切削量。
7.一种溅射用钽制线 圈，其通过权利要求1~6中任一项所述的溅射用钽制线圈的再生方法得到。
【文档编号】C23C14/00GK103748258SQ201280040678
【公开日】2014年4月23日 申请日期:2012年9月14日 优先权日:2011年9月30日
【发明者】塚本志郎 申请人:吉坤日矿日石金属株式会社