JPH11236667A - Shield for sputtering device and treatment of surface of the same - Google Patents
Shield for sputtering device and treatment of surface of the sameInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明はスパッタリング装置
に関し、より詳細にはスパッタリング装置内でスパッタ
リングターゲットからスパッタされたより多くの粒子が
シールド面に堆積可能なようにスパッタリング装置のシ
ールド面を処理する方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a sputtering apparatus, and more particularly, to a method for treating a shield surface of a sputtering apparatus so that more particles sputtered from a sputtering target in the sputtering apparatus can be deposited on the shield surface. .
【０００２】[0002]
【従来の技術】スパッタリング装置は一般に薄いフィル
ム又は明確な厚さで基板上の結晶の配向を形成するよう
用いられる。スパッタリング装置で、シールドはスパッ
タリング領域の外側でスパッタされた粒子を集めるため
に用いられる。シールドは通常スパッタされた粒子を集
めるよう粗い表面を有するアルミニウム材料で作られ、
それによりスパッタされた粒子はシールドの粗い表面に
クランプされ堆積される。図１を参照するにこれは従来
技術のスパッタリング装置１０の概略図であり、これは
炭素のターゲット１２と、基板１４と、ボウル状の凹部
１７を有するアルミニウムシールド１６とを含む。スパ
ッタリング処理中に炭素粒子は炭素ターゲットからスパ
ッタされ、基板１４とシールド１６に堆積する。最近の
産業上の慣行ではシールド１６の粗い表面はサンドブラ
スト法を用いて通常形成され、これは３０μｍから４５
μｍくらいの荒さ（Ｒｚ）にシールドの表面をサンドブ
ラストするためにＡｌ2 Ｏ3 粒子を用いる。これはＡｌ
2 Ｏ3 粒子を用いることにより適切に形成されうるほぼ
最大の荒さである。サンドブラスト処理中にＡｌ2 Ｏ 3
粒子はアルミニウムシールド１６の比較的柔らかい表面
に衝突し、それにより複数の不規則な空洞がシールド１
６の表面に形成される。スパッタされた炭素粒子はこれ
らのアルミニウムの空洞のほとんどが満たされるまでそ
の内にクランプされ、堆積される。炭素粒子の比較的厚
い層がシールド１６の表面に形成されるときに炭素層と
アルミニウムシールド１６との間の熱膨張係数の差がカ
ーボン層の薄片化を引き起こし、カーボン薄片は更にス
パッタリング処理中に基板１４の表面にわたり炭素アー
クを生ずる。炭素アークは基板１４を汚染し、スパッタ
リング装置１０の収率を劇的に低下させる。この時にシ
ールド１６は清掃のためにスパッタリング装置１０から
除去される。2. Description of the Related Art Sputtering apparatuses are generally used for thin films.
To form a crystallographic orientation on the substrate
Used. In the sputtering equipment, the shield is
To collect sputtered particles outside the tarring area
Used for The shield usually collects sputtered particles.
Made of aluminum material with a rough surface,
The sputtered particles are then deposited on the rough surface of the shield.
Clamped and deposited. As shown in FIG.
1 is a schematic view of a sputtering apparatus 10 of the art,
Carbon target 12, substrate 14, and bowl-shaped recess
17 having an aluminum shield 16. spa
Carbon particles are removed from the carbon target during the sputtering process.
And deposited on the substrate 14 and the shield 16. Recent
In industrial practice, the rough surface of the shield 16 is
It is usually formed using a strike method, which is 30 μm to 45 μm.
Sand the shield surface to a roughness of about μm (Rz)
Al for lastTwoOThreeUse particles. This is Al
TwoOThreeNearly properly formed by using particles
Maximum roughness. Al during sandblastingTwoO Three
Particles are relatively soft surface of aluminum shield 16
, Causing multiple irregular cavities to shield 1
6 is formed on the surface. This is the sputtered carbon particles
Until most of these aluminum cavities are filled,
Is clamped and deposited within Relatively thick carbon particles
When a carbon layer is formed on the surface of the shield 16,
The difference in the coefficient of thermal expansion between the
Causes the carbon layer to become thinner, and carbon flakes
During the puttering process, the carbon
Produces a crack. The carbon arc contaminates the substrate 14 and
The yield of the ring device 10 is dramatically reduced. At this time
Field 16 is removed from the sputtering apparatus 10 for cleaning.
Removed.
【０００３】炭素粒子を堆積するシールド１６の能力は
シールド表面の粗さに比例する。シールド表面の粗さが
大きいほどより多くの炭素粒子がシールド１４の表面に
堆積されうる。それはスパッタリング装置１０を用いる
より多くのスパッタリング処理がシールド１４を清掃す
るために除去するまでになされうることを意味する。Ａ
ｌ2 Ｏ3 粒子を用いるサンドブラスト法はシールド１４
にわたり粗い表面を形成するよう頻繁に用いられる。Ａ
ｌ2 Ｏ3 粒子の形状は非常に不規則であり、そのために
アルミニウムシールド１６を破壊することなしにその表
面にわたり小さな空洞を形成する適切な媒体である。し
かし最大の荒さ（Ｒｚ）でシールド１６の表面に形成さ
れるのは４５μｍくらいである。ＳｉＣ又はＳｉＯ2 粒
子のような他の粒子はまたシールド１６に粗い面を作る
ために用いられる。ＳｉＣ粒子はアルミニウムシールド
１６の表面にわたりより大きな荒さを作ることができ
る。何故ならばＳｉＣ粒子は非常に鋭い角度を有する粒
子を含むからである。しかし、鋭いＳｉＣ粒子はシール
ド１６の表面に刺さり、表面から除去できない。これは
シールド１６の表面を汚染し、これはスパッタリング装
置１０では許容されえない。ボール状のＳｉＯ2 粒子で
はＡｌ2 Ｏ3 粒子と比べて、シールド１６の表面にわた
るより大きな荒さを形成するのに用いることはできな
い。[0003] The ability of the shield 16 to deposit carbon particles is proportional to the roughness of the shield surface. The greater the roughness of the shield surface, the more carbon particles can be deposited on the surface of the shield 14. That means that more sputtering processing using the sputtering apparatus 10 can be done before removing the shield 14 for cleaning. A
The sand blast method using l 2 O 3 particles is a shield 14 method.
Often used to form a rough surface over A
The shape of the l 2 O 3 particles is very irregular, making it a suitable medium for forming small cavities over its surface without breaking the aluminum shield 16. However, about 45 μm is formed on the surface of the shield 16 with the maximum roughness (Rz). Other particles, such as SiC or SiO 2 particles, are also used to create a rough surface on shield 16. The SiC particles can create greater roughness over the surface of the aluminum shield 16. This is because SiC particles include particles having a very sharp angle. However, sharp SiC particles stick to the surface of the shield 16 and cannot be removed from the surface. This contaminates the surface of shield 16, which is unacceptable in sputtering apparatus 10. Ball-shaped SiO 2 particles cannot be used to form greater roughness across the surface of shield 16 as compared to Al 2 O 3 particles.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】故に本発明の目的はよ
り多くのスパッタされた粒子が表面に堆積するようなス
パッタリング装置のシールドにわたる粗い表面を形成す
る方法を提供することにある。SUMMARY OF THE INVENTION It is therefore an object of the present invention to provide a method for forming a rough surface over the shield of a sputtering apparatus such that more sputtered particles are deposited on the surface.
【０００５】[0005]
【課題を解決するための手段】上記の目的はスパッタリ
ング装置のスパッタリングターゲットの外にスパッタさ
れた粒子を堆積するために用いられるスパッタリング装
置のシールドの表面を処理する方法であって、 （１） 所定の荒さにシールドの表面をサンドブラスト
し； （２） ターゲットからスパッタされたより多くの粒子
がシールドの表面にわたり堆積可能なようにシールド表
面の粗さを更に増加するようシールドの表面にわたり金
属コーティングの層をスプレーする熱スプレー法を用い
ることを特徴とする方法により達成される。SUMMARY OF THE INVENTION The object of the present invention is to provide a method for treating a surface of a shield of a sputtering apparatus used for depositing sputtered particles outside a sputtering target of the sputtering apparatus. Sandblasting the surface of the shield to a roughness of (2) applying a layer of metal coating over the surface of the shield to further increase the roughness of the shield surface so that more particles sputtered from the target can deposit over the surface of the shield. This is achieved by a method characterized by using a thermal spray method of spraying.
【０００６】[0006]
【発明の実施の形態】図２を参照するに、これは本発明
によるアルミニウムシールド３０の断面図である。シー
ルド３０の表面は本発明の表面処理方法を用いて処理さ
れる。シールド３０の表面３２はまず３０μｍから４５
μｍくらいの荒さ（Ｒｚ）の粗い表面を形成するようＡ
ｌ2 Ｏ3 粒子を用いてサンドブラストされる。Ａｌ2 Ｏ
3 粒子はアルミニウムシールド３０の表面３２にわたり
多数の小さな空洞を形成する。Ａｌ2 Ｏ3 粒子がサンド
ブラスト処理に用いられる理由は不規則な形状のＡｌ2
Ｏ3 粒子はアルミニウムシールド３０の表面３２にわた
り多数の小さな空洞を適切に形成するからである。鋭い
ＳｉＣ粒子はシールド３０の比較的柔らかい表面３２に
刺さり、表面から除去できない故に用いられない。表面
にＳｉＣ粒子が突き刺さったシールドが用いられる場合
にはそのような突き刺さったＳｉＣ粒子はスパッタリン
グ処理を汚染する。ボール状のＳｉＯ2 粒子ではＡｌ2
Ｏ3 粒子のように表面３２にわたり充分な荒さを形成し
得ない故にまた好ましくない。FIG. 2 is a cross-sectional view of an aluminum shield 30 according to the present invention. The surface of the shield 30 is treated using the surface treatment method of the present invention. First, the surface 32 of the shield 30 is set to 30 μm to 45 μm.
A to form a rough surface with roughness (Rz) of about μm
It is sandblasted with l 2 O 3 particles. Al 2 O
The three particles form a number of small cavities over the surface 32 of the aluminum shield 30. Al 2 O 3 particles reasons irregular shape for use in sandblasting Al 2
This is because the O 3 particles properly form many small cavities over the surface 32 of the aluminum shield 30. Sharp SiC particles penetrate the relatively soft surface 32 of shield 30 and are not used because they cannot be removed from the surface. If a shield whose surface is pierced with SiC particles is used, such pierced SiC particles will contaminate the sputtering process. For ball-shaped SiO 2 particles, Al 2
This is also undesirable because it is not possible to form sufficient roughness over the surface 32 as with O 3 particles.
【０００７】アルミニウムシールド３０の粗い表面３２
がサンドブラスト法を用いて形成された後に、熱スプレ
ー法が用いられ、それにより約１３０μｍから１５０μ
ｍくらいにシールド面の荒さ（Ｒｚ）を更に増加するた
めに粗い表面３２にわたり９９パーセント以上の純度の
アルミニウムコーティング３４層がスプレーされ、それ
により炭素ターゲットのようなスパッタリングターゲッ
トからスパッタされたより多くの炭素粒子がシールド３
０の表面に堆積される。シールド３０の粗い表面３２上
のアルミニウムコーティング層３４の厚さは約１５０μ
ｍから２５０μｍである。熱スプレー処理では溶解した
アルミニウムがシールド３０の粗い表面３２にわたりス
プレーされる。熱スプレー処理の制御パラメータは溶解
したアルミニウムがシールド３０の粗い表面３２にたた
きつけられた後に約１３５μｍから１５０μｍの荒さ
（Ｒｚ）で粗い表面３２上に多数のピークのような構造
を形成するよう跳ね返るように注意深く制御されなけれ
ばならない。そのような熱スプレーの制御パラメータの
例は以下のようになる： 電圧： ２２ボルトから２８ボルト 電流： ９０アンペアから１１０アンペア 圧力： ４５ＰＳＩから５５ＰＳＩ 上記熱スプレー法はアークスプレー、プラズマスプレ
ー、又はフレームスプレー法でありうる。The rough surface 32 of the aluminum shield 30
Is formed using a sandblasting method, followed by a thermal spraying method, whereby about 130 μm to 150 μm
To further increase the roughness (Rz) of the shield surface by as much as m, a layer of aluminum coating 34 of greater than 99 percent purity is sprayed over the rough surface 32, thereby allowing more carbon sputtered from a sputtering target such as a carbon target. Particle is shield 3
0 is deposited on the surface. The thickness of the aluminum coating layer 34 on the rough surface 32 of the shield 30 is about 150 μm.
m to 250 μm. In the thermal spray process, molten aluminum is sprayed over the rough surface 32 of the shield 30. The control parameters of the thermal spraying process are such that the molten aluminum bounces off the rough surface 32 of the shield 30 to form a number of peak-like structures on the rough surface 32 with a roughness (Rz) of about 135 μm to 150 μm after being beaten to the rough surface 32. Must be carefully controlled. Examples of such thermal spray control parameters are: Voltage: 22 volts to 28 volts Current: 90 amps to 110 amps Pressure: 45 PSI to 55 PSI The thermal spray method is arc spray, plasma spray, or flame spray. Can be the law.
【０００８】熱スプレー法のタイミングは粗い表面３２
がサンドブラスト法を用いることにより形成された後に
注意深く制御されねばならない。酸化アルミニウムフィ
ルムの層は粗い表面３２がＡｌ2 Ｏ3 粒子を用いて形成
された後に室温で１０分間くらいで粗い表面３２上に形
成される。酸化物フィルムはアルミニウムコーティング
３４と粗い表面２との間の結合を弱める。酸化物フィル
ムの形成を防止するために熱スプレー法は粗い表面３２
がサンドブラスト法を用いることにより形成された後に
できるだけ迅速になされなければならない。[0008] The timing of the thermal spray method is a rough surface 32.
Must be carefully controlled after it is formed by using the sandblasting process. The layer of aluminum oxide film is formed on the rough surface 32 in about 10 minutes at room temperature after the rough surface 32 is formed using the Al 2 O 3 particles. The oxide film weakens the bond between the aluminum coating 34 and the rough surface 2. In order to prevent the formation of oxide films, the thermal spraying method has a rough surface 32.
Must be made as quickly as possible after it has been formed by using the sandblasting process.
【０００９】本発明による上記の表面処理方法は約１３
５μｍから１５０μｍの荒さ（Ｒｚ）を有する粗い表面
を形成し、これは従来のサンドブラスト法により形成さ
れた３０μｍから４５μｍくらいの荒さよりも良好なも
のである。結果としてシールド３０の表面はスパッタさ
れた粒子を堆積するより高い能力を有し、より多いスパ
ッタリング処理がシールド３０を装備したスパッタリン
グ装置により達成される。[0009] The above surface treatment method according to the present invention comprises about 13
A rough surface having a roughness (Rz) of 5 μm to 150 μm is formed, which is better than the roughness of 30 μm to 45 μm formed by the conventional sandblast method. As a result, the surface of the shield 30 has a higher ability to deposit sputtered particles, and more sputtering processing is achieved by the sputtering equipment equipped with the shield 30.
【００１０】図３と４を参照するに、図３は従来技術の
シールドを用いたスパッタリング装置を用いて形成され
た磁気ディスクの滑走故障（Ｇｌｉｄｅ Ｆａｉｌｕｒ
ｅ）率のグラフを示す。図４は図２に示されたシールド
３０を用いたスパッタリング装置を用いて形成された磁
気ディスクの滑走故障率のグラフを示す。図３は従来技
術のシールドを用いて製造された磁気ディスクの滑走故
障率がスパッタリング処理の１５０００サイクルを実行
した後に約５７％から７５％に劇的に増加することを示
す。図４は本発明のシールド３０を用いることにより製
造された磁気ディスクの滑走故障率がスパッタリング処
理を２１０００サイクル実行した後に増加し始めている
ことを示す。明らかに本発明の表面処理方法を用いて処
理されたシールド３０がスパッタされた粒子を堆積する
より高い能力を有し、それにより多くのスパッタリング
処理がシールド３０を清掃する前になされる。Referring to FIGS. 3 and 4, FIG. 3 shows a gliding failure of a magnetic disk formed by using a conventional sputtering apparatus using a shield.
e) Shows the rate graph. FIG. 4 is a graph showing a gliding failure rate of a magnetic disk formed by using the sputtering apparatus using the shield 30 shown in FIG. FIG. 3 shows that the gliding failure rate of a magnetic disk manufactured using a prior art shield increases dramatically from about 57% to 75% after performing 15,000 cycles of the sputtering process. FIG. 4 shows that the gliding failure rate of the magnetic disk manufactured by using the shield 30 of the present invention starts to increase after performing the sputtering process for 21,000 cycles. Obviously, the shield 30 treated using the surface treatment method of the present invention has a higher ability to deposit sputtered particles, so that more sputtering processing is done before cleaning the shield 30.
【図１】従来技術のスパッタリング装置の概略を示す。FIG. 1 schematically shows a conventional sputtering apparatus.
【図２】本発明によるシールドの断面図である。FIG. 2 is a sectional view of a shield according to the present invention.
【図３】従来技術のシールドを用いたスパッタリング装
置を用いて形成された磁気ディスクの滑走故障率のグラ
フを示す。FIG. 3 is a graph showing a sliding failure rate of a magnetic disk formed by using a sputtering apparatus using a shield according to the related art.
【図４】図２に示されたシールドを用いたスパッタリン
グ装置を用いて形成された磁気ディスクの滑走故障率の
グラフを示す。FIG. 4 is a graph showing a sliding failure rate of a magnetic disk formed by using the sputtering apparatus using the shield shown in FIG. 2;
１０ スパッタリング装置 １２ 炭素のターゲット １４ 基板 １７ 凹部 １６、３０ アルミニウムシールド ３２ 表面 ３４ アルミニウムコーティング層 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Sputtering apparatus 12 Carbon target 14 Substrate 17 Concave part 16, 30 Aluminum shield 32 Surface 34 Aluminum coating layer
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 チェム シュイ−ジェー 台湾 タイペイ ヴィアイ シン−アイ・ ロード レーン76 アレイ２ ナンバー87 ５Ｆ (72)発明者 ヤン イゥアン−ジョウ 台湾 シン−チュ・シエン チュ−トゥ ン・タウン ミン・シン・ロード レーン 216 ナンバー６ (72)発明者 リー チャオ−フアン 台湾 シン−チュ・シティ チュン−イヤ ン・ロード ナンバー318 ６Ｆ ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Cham Shui-Jae Taiwan Taipei VIAI Shin-I Road Lane 76 Array 2 Number 87 5F・ Town Ming Sing Road Lane 216 No.6 (72) Inventor Li Chao Huan Taiwan Shin-City City Chun-Yan Road No.318 6F
Claims (20)
ゲットの外にスパッタされた粒子を堆積するために用い
られるスパッタリング装置のシールドの表面を処理する
方法であって、 （１） 所定の荒さにシールドの表面をサンドブラスト
し； （２） ターゲットからスパッタされたより多くの粒子
がシールドの表面にわたり堆積可能なようにシールド表
面の粗さを更に増加するようシールドの表面にわたり金
属コーティングの層をスプレーする熱スプレー法を用い
ることを特徴とする方法。A method for treating a surface of a shield of a sputtering apparatus used for depositing sputtered particles outside a sputtering target of the sputtering apparatus, the method comprising: (1) sandblasting the surface of the shield to a predetermined roughness; (2) using a thermal spray method of spraying a layer of a metal coating over the surface of the shield to further increase the roughness of the shield surface so that more particles sputtered from the target can deposit over the surface of the shield. A method characterized by the following.
サンドブラストされる請求項１記載の方法。2. The method of claim 1 wherein the surface of the shield is sandblasted with Al 2 O 3 particles.
サンドブラスト法を用いて形成された所定の荒さ（Ｒ
ｚ）は約３０μｍから４５μｍである請求項２記載の方
法。3. The shield is made of an aluminum material,
A predetermined roughness (R) formed by using the sand blast method
3. The method of claim 2, wherein z) is between about 30 [mu] m and 45 [mu] m.
ーティングは９９％以上のアルミニウムを含む請求項３
記載の方法。4. The metal coating formed using the thermal spray method contains at least 99% of aluminum.
The described method.
表面の粗さは約１３５μｍから１５０μｍである請求項
４記載の方法。5. The method of claim 4, wherein the roughness of the shield surface produced using a thermal spray method is about 135 μm to 150 μm.
から２５０μｍである請求項４記載の方法。6. The thickness of the metal coating is about 150 μm.
5. The method of claim 4, wherein
マスプレー、又はフレームスプレー法である請求項１記
載の方法。7. The method according to claim 1, wherein the thermal spraying method is an arc spraying method, a plasma spraying method, or a flame spraying method.
圧は約２２ボルトから２８ボルト、アークスプレー電流
は約９０アンペアから１１０アンペア、アークスプレー
の圧力は約４５ＰＳＩから５５ＰＳＩである請求項７記
載の方法。8. The method of claim 7 wherein in the arc spray method, the arc spray voltage is about 22 to 28 volts, the arc spray current is about 90 to 110 amps, and the arc spray pressure is about 45 PSI to 55 PSI.
の荒さである金属ベースと、 スパッタリング装置のスパッタリングターゲットの外に
スパッタされた粒子を堆積するために凹部の表面の粗さ
より更に粗い、凹部の表面に物理的に付着された金属コ
ーティングとからなるスパッタリング装置のシールド。9. A recess having a bowl-shaped recess, the surface of the recess having a predetermined roughness, and the roughness of the surface of the recess for depositing sputtered particles outside a sputtering target of a sputtering apparatus. A sputtering equipment shield consisting of a rough, metal coating physically attached to the surface of the recess.
れる請求項９記載のシールド。10. The shield according to claim 9, wherein the metal base is made of an aluminum material.
ミニウムを含む請求項９記載のシールド。11. The shield according to claim 9, wherein the metal coating comprises at least 99% aluminum.
３０μｍから４５μｍである請求項９記載のシールド。12. The shield according to claim 9, wherein the predetermined roughness (Rz) of the surface of the recess is about 30 μm to 45 μm.
３５μｍから１５０μｍである請求項１２記載のシール
ド。13. The surface roughness of the metal coating is about 1
13. The shield according to claim 12, wherein said shield has a thickness of 35 µm to 150 µm.
ｍから２５０μｍである請求項１３記載のシールド。14. The thickness of the metal coating is about 150μ.
14. The shield according to claim 13, wherein the thickness is from m to 250 µm.
ようＡｌ2 Ｏ3 粒子を用いてサンドブラストされる請求
項９記載のシールド。15. The shield according to claim 9, wherein the surface of the concave portion is sandblasted using Al 2 O 3 particles so as to be formed to a predetermined roughness.
４５μｍである請求項１５記載のシールド。16. The shield according to claim 15, wherein the predetermined roughness (Rz) is about 30 μm to 45 μm.
グは熱スプレー法により形成される請求項１５記載のシ
ールド。17. The shield according to claim 15, wherein the metal coating attached to the surface of the recess is formed by a thermal spray method.
３５μｍから１５０μｍである請求項１７記載のシール
ド。18. The metal coating having a surface roughness of about 1
18. The shield according to claim 17, wherein the thickness is from 35 µm to 150 µm.
ｍから２５０μｍである請求項１８記載のシールド。19. The thickness of the metal coating is about 150 μm.
19. The shield according to claim 18, wherein the distance is from m to 250 m.
ズマスプレー、又はフレームスプレー法である請求項１
７記載のシールド。20. The method according to claim 1, wherein the thermal spraying method is an arc spraying method, a plasma spraying method or a flame spraying method.
7. The shield according to 7.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP3918098A JPH11236667A (en) | 1998-02-20 | 1998-02-20 | Shield for sputtering device and treatment of surface of the same |
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|---|---|---|---|
| JP3918098A JPH11236667A (en) | 1998-02-20 | 1998-02-20 | Shield for sputtering device and treatment of surface of the same |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11236667A true JPH11236667A (en) | 1999-08-31 |
Family
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Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP3918098A Pending JPH11236667A (en) | 1998-02-20 | 1998-02-20 | Shield for sputtering device and treatment of surface of the same |
Country Status (1)
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| JP (1) | JPH11236667A (en) |
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