JPH02258974A - スパッタリング装置のターゲット及び陰極部 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、基板に薄膜を形成する際に使用されるスパッ
タリング装置のターゲット及び陰極部に関するものであ
る。

〔従来の技術〕

基板上に薄膜を形成するための装置としてスパッタリン
グ装置が広く利用されてい息。この装置は、真空中にス
パッタガスを導入し、電極間に電圧を印加してグロー放
電を発生させ、プラズマ中の正イオンを陰極上のターゲ
ット材表面に衝突させ、ターゲット原子をはじき飛ばし
て基板上に成膜を行う装置である。

スパッタリング装置を用いて上述したように成膜を行う
場合、プラズマ中のスパッタガスの正イオンがターゲッ
ト材に衝突するので、ターゲット材はその温度が上昇す
る。そして温度上昇に伴って、ターゲット材の組成変化
、ターゲット材の割れまたは融解が生じることがある。

従って、ターゲット材の温度上昇を抑制するために、陰
極部に水冷機構を備え、スパッタリング中にターゲット
材を冷却することが一般的である。

第３図はこのような水冷機構を備えたスパッタリング装
置の従来の陰極部の構成を示す断面図であり、図中２１
はアースシールドである。アースシ−ルビ２１内には、
絶縁材２９を介してステンレス鋼製のターゲット支持台
２８が設けられており、ターゲット支持台２８上には０
リング２７を介して銅製のバッキングプレート２６が取
付けられている。バフキングプレート２６上にはターゲ
ット材２３が載置されており、ターゲット材２３とバフ
キングプレート２６とは、Ｉｎ系合金等のボンディング
材２４にて接着されている。また、ターゲット支持台２
８の底面には、冷却水導入口３０ａ及び冷却水排出口３
０ｂが開設されている。

このような構成の陰極部内に冷却水を流し、バッキング
プレート２６を介してターゲット材２３を水冷して、そ
の温度上昇を抑制するようにしている。

また第４図は同様の水冷機構を備えた従来の別の陰極部
の構成を示す断面図であり、図中第３図と同番号を付し
た部分は同一または相当部分を示す。この例では、バフ
キングプレート２６に接着させることなく、ターゲット
材２３をバフキングプレート２６上に単に載置している
だけである。また、第４図において、ターゲット材２３
をバッキングプレート２６上に載置し、ターゲット材２
３の周縁部を治具にて固定させるような構造をなした陰
極部もある。このような例におけるターゲット材２３の
冷却機構は、前述の第３図に示す例と同じである。

〔発明が解決しようとする課題〕

第３図に示す陰極部の構造にあっては、ターゲット材２
３がバッキングプレート２６と一体化されているので、
同一のスパッタリング装置においてターゲット材２３を
取換えたい場合には、バフキングプレート２６も合せて
交換しなければならず、その作業に長時間を要すという
問題点がある。またこの交換時に冷却水の循環路が露出
されるので、水分子がスパッタリング装置の真空槽壁に
吸着されるという問題点もある。

一方、単にターゲット材２３をバッキングプレート２６
に載置する構造（第４図参照）、またはターゲット材２
３をバッキングプレート２６に載置してターゲット材２
３０周縁部をねし止めする構造にあっては、ターゲット
材２３とバフキングプレート２６との密着性が弱くて、
ターゲット材２３．バッキングプレート２６間の熱交換
が十分に行えないので、ターゲット材２３が低い熱伝導
性を有する非金属である場合には冷却効果が十分に得ら
れない場合があり、高スパフタ電力での放電中に、ター
ゲット材２３の割れまたは融解が発生するという問題点
がある。なお、このようなターゲット材２３の割れは、
ターゲット材２３とバンキングプレート２６との間の不
十分な熱交換に伴って生じるターゲット材２３での不均
一な温度分布に起因すると考是られる。

本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであり、ター
ゲット材に金属板を裏打ちしたものをターゲットとして
使用し、このターゲットをバフキングプレート（載置台
）に固定して陰極部を構成することにより、ターゲット
材の交換時にバッキングプレートも合せて交換する必要
がなく、ターゲット材の割れまたは融解が発生せず、し
かもターゲット材に対する冷却効果が高いスパッタリン
グ装置のターゲット及び陰極部を提供することを目的と
する。

〔課題を解決するための手段〕

本発明に係るスパッタリング装置のターゲットは、ター
ゲット材に金属板を裏打ちして一体化させてなることを
特徴とし、本発明に係るスパッタリング装置の陰極部は
、ターゲット材に金属板を裏打ちして一体化させたター
ゲットを治具にて載置台上に固定しであることを特徴と
する。

〔作用〕

本発明のスパッタリング装置の陰極部は、ターゲット材
に金属板を裏打ちしてなるターゲットを載置台に固定し
である。そうするとターゲット材と載置台との間の熱交
換が活発になってターゲット材の温度分布は低温均一と
なり、ターゲット材の割れまたは融解は発生しない、固
定方法は、例えばねし止め等の機械的手段が好適である
。

〔実施例〕

以下、本発明をその実施例を示す図面に基づき具体的に
説明する。

第１図は本発明に係るスパッタリング装置の陰極部の構
成を示す断面図であり、図中１はアースシールドである
。アースシールド１内には、上部が開口した円筒状をな
すステンレス鋼製のターゲット支持台８が、その底面の
一部を絶縁材９に当接させて設けられている。ターゲッ
ト支持台８の上面には、０リング７を介して円板状をな
す銅製ののバフキングプレート６が取付けられており、
バッキングプレート６上には本発明のターゲ７）１２が
載置されている。ターゲット１２は、ボンディング材４
を用いてターゲ７）材３に金属板５を裏打ちポンディン
グして一体化させた構成をなす。

なおボンディング材４の材質としては、金属または熱伝
導性が高い樹脂が好適である。ターゲット１２の周縁部
はステンレス鋼製の治具２に覆われていて、治具２がバ
フキングプレート６にねし１１゜１１にてねじ止めされ
ており、このねじ止めにてターゲット１２がバフキング
プレート６上に固定されている。ターゲット支持台８の
底面には、ターゲット支持台８の管内に冷却水を導入す
るための冷却水導入口１０ａ１及びターゲット支持台８
の管内から冷却水を排出するための冷却水排出口１０ｂ
が開設されている。

このような構成をなすスパッタリング装置の陰極部にお
けるターゲット材３の冷却機構は、前述した従来の陰極
部における場合と同様である。つまり、冷却水導入口１
０ａ、ターゲット支持台８内。

冷却水排出°口１０ｂを通って冷却水を循環させ、バフ
キングプレート６を介してターゲット材３を冷却する。

本発明の陰極部にあっては、ターゲット材３の裏に熱伝
導性が高い金属板５をボンディングさせているので、タ
ーゲット材３．゛バッキングプレート６間の熱交換は活
発であり、ターゲット材３は均一に効率よく冷却されて
その温度上昇は抑制される。この結果、従来の陰極部の
ようにターゲット材３に割れまたは融解が発生すること
はない。

また、同一のスパッタリング装置においてターゲット材
３を取換える場合には、ターゲット１２のみを治具２か
らはずして交換すればよく、従来のようにバッキングプ
レート６も合せて取りはずすことが不要であるので、そ
の交換作業は短時間にて済み、交換時に冷却水の循環路
が露出されることもない。

本発明の陰極部と従来の陰極部（バフキングプレート２
６にターゲット材２３を載置してターゲット材２３の周
縁部を治具にて固定した構造をなす陰極部）とについて
、冷却効果を調べるべく、スパッタリングを行って夫々
のターゲット材の表面を観察した。ターゲット材３，２
３としては、何れも径２５０　ｎ、　Ｈさ３鰭の５ｉ（
ｈを使用し、またバンキングプレート６．２６は、厚さ
、形状が同じである銅製のものを使用し、またバッキン
グプレート６゜２６の表面の平滑度を同等とし、更に金
属板５の裏面とターゲット材２３の裏面との平滑度を同
等とした。なお、本発明の陰極部においてボンディング
材４として、厚さ約０．１鶴の熱伝導性が高い合成樹脂
を用いた。また従来の陰極部では、本発明の陰極部に使
用する治具２と同様なステンレス鋼製の治具にてターゲ
ット材２３の周縁部がねし止めされている。

このような構成をなす各陰極部を有する夫々のスパッタ
リング装置において、Ａｒガス（スパッタガス）圧をＩ
　Ｘ　１０−’Ｔｏｒｒ、スパッタ電力を５に讐。

スパッタ時間を３０分とするスパッタ条件にてスパッタ
リングを行い、スパッタリング終了後、各ターゲット材
３，２３の表面を観察した。従来の陰極部を有するスパ
ッタリング装置におけるターゲット材２３の表面には、
長さ１０〜５０鶴程度の亀裂がエロージョン領域付近に
多数見られた。これに対して本発明の陰極部を有するス
パッタリング装置におけるターゲット材３の表面には、
割れ等の異常は観察されなかった。

また、上述したような構成をなす本発明の陰極部、従来
の陰極部を有する両スパッタリング装置内におけるスパ
ッタリング中の両ターゲット材３゜２３の表面温度を測
定した。なお測定箇所は、両ターゲット材３．２３の中
心から動径方向に６０１１の地点、つまりエロージョン
領域とし、このときのスパッタ電力は何れも２ｋＷとし
てスパッタリング中はこの電力を変化させなかった。第
２図はこの測温結果を示すグラフであって、横軸はスパ
ッタ時間〔分〕を示し、縦軸はターゲット材３，２３の
表面温度（’Ｃ）を示しており、図中Ｏ−Ｏは本発明に
おける結果を表し、・−・は従来例における結果を表し
ている。第２図から明らかなように、本発明における場
合の方が従来例に比してターゲット材の表面温度が低い
。これは、本発明の陰極部における冷却効果が従来の陰
極部における冷却効果より優れていることを示している
。

〔発明の効果〕

以上詳述した如く本発明によれば、金属板をターゲット
材に裏打ちしたターゲットを載置台（バンキングプレー
ト）に固定させているので、効率良くターゲット材の冷
却を行うことができて、ターゲット材の割れまたは融解
を防止することができ、またターゲット材の交換作業を
簡便に行なえる等、本発明は優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るスパッタリング装置の陰極部の構
成を示す断面図、第２図は本発明例と従来例とにおける
ターゲット材の表面温度を示す特性図、第３図、第４図
は従来のスパッタリング装置の陰極部の構成を示す断面
図である。 ２・・・治具　３・・・ターゲット材　４・・・ボンデ
ィング材　５・・・金属板　６・・・バッキングプレー
ト　８・・・ターゲット支持台　１１・・・ねじ　１２
・・・ターゲット特　許　出願人　住友金属工業株式会
社代理人　弁理士　河　　野　　登　　夫藁　　　２ 図 弔 図 弔 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、プラズマ中の正イオンが衝突するターゲット材を備
   えたスパッタリング装置のターゲットであって、 前記ターゲット材に金属板を裏打ちして一 体化させてなることを特徴とするスパッタリング装置の
   ターゲット。 ２、ターゲットを載置する載置台を備えたスパッタリン
   グ装置の陰極部において、 請求項１記載のターゲットを治具にて前記 載置台上に固定させてあることを特徴とするスパッタリ
   ング装置の陰極部。