0.2Be-Cu材料で作製した小型真空プロセス容器の特性評価

摘要

0.2%Be-Cu材料（以下BeCu）は，ステンレス系材料（以下SUS）対比で13倍の高熱伝導，1/7以下の低熱輻射，1/10以下の低脱ガスという優れた特性があり，極高真空用材料として開発された。なおBeは酸化すると非常に危険な材料であるが，0.2%では労働安全衛生法や特定化学物質等障害予防規則の規制対象外となっている。これまでの主な用途は，材料コスト高や溶接ができないなどの理由からフランジなどの真空部品に限られてきた。近年半導体多品種少量生産スキームとして産業技術総合研究所が主導して1/2”ウエハを用いたミニマルファブシステムの実用化が加速している。ミニマルファブシステムでは小型真空容器を使用することになるが，ウエハ面積に対する真空容器の表面積の比率が大型装置に比べ増大し，さらに小型ポンプでしか排気できないため，真空容器表面品質がプロセスへより影響を及ぼす。ウエハ面積に対する真空容器の表面積の比率を12”ウエハをプロセスする装置，1/2”ウエハをプロセスする装置で試算すると，1/2”ウエハを処理する装置では12”ウエハを処理する装置に対して約30倍となり，真空容器材料の選択が非常に重要となる。一方で小型容器になるため材料コストを抑制することができる。このような背景からBeCuを成膜やプロセスを行う小型真空容器用材料としての可能性の検証を行った。ただすベての真空部品をBeCuで作製することは現実的ではなく，チャンバはBeCuで作製し，バルブなどの部材はSUS製のものを使用するのが現実的であり，今回も同様な構成とした。