CN106574362A - 靶组件 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种靶组件，其可抑制背板的延伸部分和靶侧面之间发生异常放电，同时可靠地防止结合靶和背板的粘接材料向外部渗出。背板(22)具有比靶(21)的外周边更向外延伸的延伸部分(22a)。环状的屏蔽板(4)与延伸部分相对配置，以便在将靶组件(2)安装在溅射装置(SM)上时围住靶。以背板上结合有靶的部分作为接合部分(22b)，该接合部分相对于延伸部分凸出设置。使从延伸部分到接合部分的侧面的外表面都粗糙化。从延伸部分到靶的侧面都形成绝缘材料膜(23)。

Description

靶组件
技术领域
本发明涉及一种安装在溅射装置上的靶组件，更具体而言，涉及一种具有绝缘材料制成的靶和经粘接材料结合在该靶的一面上的背板的靶组件。
背景技术
例如，在NAND型闪存或MRAM(磁阻存储器)的制造工序中，实施形成氧化铝膜或氧化镁膜等绝缘膜的工序，为批量生产绝缘膜而使用了溅射装置。在这样的溅射装置中，在可抽真空的真空室内，可拆卸地安装有将根据要成膜的薄膜组成而适当选择的靶和用于在溅镀成膜过程中冷却该靶的背板一体成型的靶组件。
这样的靶组件例如在专利文献1中已知。在该产品中，以导热性良好的铜等金属制成的背板具有比靶的外周边更向外延伸的延伸部分。并且，可采用该延伸部分将靶组件固定在溅射装置的规定位置。再有，将靶组件安装在溅射装置上后，为使放电稳定等，通常与延伸部分相对设置环状的屏蔽板。
然而，在靶组件和屏蔽板安装在溅射装置上的状态下，靶和屏蔽板之间存在间隙。并且，一旦成膜过程中在真空室内产生等离子体，则有时等离子体中的电子通过上述间隙使金属材质的延伸部分带电。一旦延伸部分上带电子，则因为靶是绝缘材料，所以存在由于该靶的侧面和延伸部分的电位差而导致发生异常放电，引起粘接材料向外部渗出的情况。一旦在这种状态下成膜，则在基板表面上形成的绝缘膜中混入金属，即发生所谓的污染，因而阻碍良好成膜。因此，考虑在从靶侧面到延伸部分上都预先形成绝缘材料膜，以便不使存在粘接材料的靶和背板的结合面露出。但是，绝缘材料制成的靶是通过烧结制成的，因此其外表面光滑，即便通过例如热喷涂等形成绝缘材料膜，也存在其附着力极弱，会轻易剥落的问题。
现有技术文献
专利文献
【专利文献1】专利公开2010－255052号公报
发明内容
发明要解决的问题
鉴于以上情况，本发明的课题是提供一种靶组件，其可抑制背板的延伸部分和靶侧面之间发生异常放电，同时可靠地防止结合靶和背板的粘接材料向外部渗出。
解决技术问题的手段
为解决上述技术问题，具有绝缘材料的靶和通过粘接材料结合在该靶的一面上的背板的本发明的靶组件，其特征在于：背板具有比靶的外周边更向外延伸的延伸部分，环状的屏蔽板与延伸部分相对配置，以便在将靶组件安装在溅射装置上的状态下围住靶；以背板上结合有靶的部分作为接合部分，该接合部分相对于延伸部分凸出设置，使从延伸部分到接合部分的侧面的外表面都粗糙化，从延伸部分到靶的侧面都形成绝缘材料膜。
采用本发明，即便靶和屏蔽板之间存在间隙，因为包含靶和基板之间产生的等离子体所面对的背板的延伸部分在内从延伸部分到靶的侧面都用绝缘材料膜覆盖，所以即使等离子体中的电子通过上述间隙使延伸部分带电也不会诱发异常放电。并且，由于采用了在背板上设置有朝向靶的厚度方向的接合部分，从粗糙化的接合部分的表面到靶的侧面形成连续的绝缘材料膜的结构，所以成为了绝缘材料膜比上述以往例子中的产品更难剥落的结构。其结果是存在粘接材料的靶和背板的接合面被绝缘材料膜覆盖不会露出，能可靠地防止粘接材料向外部渗出。
在本发明中，优选所述绝缘材料膜是通过热喷涂法形成的。由此，即可使上述背板的接合部分的侧面粗糙化，又可防止绝缘材料膜从靶侧面剥落。
在本发明中，优选分别对所述接合部分上与所述靶的接合面的周边部以及所述靶上与所述接合部分的接合面的周边部进行倒角，在由这些经倒角的接合部分和靶限定的凹部中形成所述绝缘材料膜。由此，可使覆盖靶和背板的接合面的绝缘材料膜的薄膜厚度比其周边更厚，在可使绝缘材料膜更难剥落的同时，还能更可靠地防止粘接材料向外部渗出。
在本发明中，优选所述接合部分的外形小于所述靶的外形，使覆盖所述接合部分的侧面的绝缘材料膜的薄膜厚度比覆盖所述靶的侧面的绝缘材料膜的薄膜厚度更厚。由此，在绝缘材料膜的绝缘性增加从而能更可靠地防止异常放电的同时，接合部分侧面的绝缘材料膜的密合性提高从而能可靠地防止绝缘材料膜剥落。
附图说明
图1是示出安装有本发明实施方式的靶组件的溅射装置的剖面示意图。
图2是示出靶组件的主要部分的剖面放大图。
图3是示出靶组件的变形例的主要部分的剖面放大图。
图4是示出靶组件的变形例的主要部分的剖面放大图。
图5(a)和(b)是示出确认本发明效果的实验结果的照片。
具体实施方式
下面参照附图，以安装在溅射装置上的产品为例，对本发明实施方式的靶组件进行说明。下文以图1为基准，以真空室1的内顶部侧为“上”，其底部侧为“下”进行说明。
如图1所示，溅射装置SM具有限定处理室1a的真空室1。真空室1的底部通过排气管与由涡轮分子泵或旋转泵等构成的真空泵P相连，可抽真空至规定压力(例如10－5Pa)。与未图示的气源相连通并插设有质量流量控制器11的气管12与真空室1的侧壁相连，能以规定流量向处理室1a内导入由Ar等稀有气体构成的溅射气体。
真空室1的内顶部上设置有阴极单元C。阴极单元C由靶组件2和磁铁单元3构成。进一步参照图2，由对应需形成的薄膜的组成而适当选择的绝缘材料制成的靶21和用于在溅射成膜过程中冷却该靶21的金属材质的背板22一体成型形成靶组件2，靶21和背板22通过铟或锡等粘接材料B接合。来自具有公知结构的作为溅射电源E的高频电源的输出连接在靶21上，在溅射时施加交流电力。磁铁单元3具有在靶21的溅射面21a的下方空间中产生磁场，捕捉溅射时在溅射面21a的下方电离的电子等，并有效地使从靶21飞散的溅射粒子离子化的公知结构。
背板22具有比靶21的外周边更靠外且水平延伸的延伸部分22a，该延伸部分22a经绝缘部件I安装在真空室1内。由此，靶组件2安装在溅射装置SM上，在该状态下围住靶21并使环状的屏蔽板4与延伸部分22a相对配置。为了放电稳定等，在屏蔽板4和靶21之间设置例如0.5～2mm的间隙d。在屏蔽板4的外周边部上设置直立向上的侧壁部4a，该侧壁部4a上端设置的凸缘部固定在真空室1的上壁内面上，由此屏蔽板4设置为接地电位。此外，屏蔽板4也可以是浮动式的。
以背板22上结合有靶21的部分为接合部分22b，该接合部分22b相对于延伸部分22a向下方凸出设置。凸出设置的量即从接合部分22b的下面到延伸部分22a的下面的长度设定在0.5～10mm的范围内。并且，将从延伸部分22a到接合部分22b的侧面的外表面粗糙化，形成从延伸部分22a到靶21的侧面21b的绝缘材料膜23。
在真空室1的底部设置有与靶21的溅射面21a相对的台架5，将基板W定位并保持为其成膜面为上侧。上述溅射装置SM虽未特别图示，但具有微电脑或定序器等公知的控制装置，通过控制装置统一管理电源E的运行、质量流量控制器11的运行或真空泵P的运行等。
接着，对上述靶组件2的制造方法进行说明。首先，将从铜质的背板22的延伸部分22a到接合部分22b的侧面的外表面粗糙化。对于粗糙化的方法可使用喷沙法等公知方法。接着，通过粘接材料B将背板22的接合部分22b和氧化铝制成的靶21结合。作为粘接材料B可使用铟，作为接合方法可使用公知方法。此外，也可在将靶21结合到背板22上后进行粗糙化。最后从已粗糙化的延伸部分22a经接合部分22b的侧面到靶21的侧面21b形成绝缘材料膜23，由此可得到靶组件2。对于绝缘材料膜23的形成方法，可适当使用公知的热喷涂法，此时，绝缘材料膜23的厚度可设定在0.05～0.5mm的范围内。如果厚度大于0.5mm，则存在绝缘材料膜23上有应力残留容易剥落的情况。
对使用安装有这样制造的靶组件2的溅射装置SM在基板W的表面形成氧化铝膜的方法进行说明。首先，将基板W设置在真空室1内的台架6上后，启动真空排气装置P将处理室1a内抽真空到规定的真空度(例如1×10－5Pa)。一旦处理室1a内达到规定压力，就控制质量流量控制器11以规定的流量导入氩气(此时，真空处理室1a的压力在0.01～30Pa的范围内)。与之配合，从溅射电源E向靶21施加交流电力在真空室1内形成等离子体。由此，溅射靶21的溅射面21a，使飞散的溅射粒子附着、堆积在基板W表面上，从而形成氧化铝膜。
采用本实施方式，即便靶21和屏蔽板4之间有间隙，但因为包含在靶21和基板W之间产生的等离子体所面对的背板22的延伸部分在内从延伸部分22a到靶21的侧面21b都覆盖有绝缘材料膜23，所以即便等离子体中的电子通过上述间隙而使延伸部分22a带电也不会诱发异常放电。并且，由于采用了在背板22上设置朝向靶21的厚度方向的接合部分22b，从粗糙化的接合部分22b的表面到靶21的侧面21b形成连续的绝缘材料膜23的结构，所以形成了绝缘材料膜23比上述以往例子中的产品更难剥落的结构。其结果是存在粘接材料的靶21和背板22的接合面被绝缘材料膜23覆盖不会露出，能可靠地防止粘接材料B向外部渗出。
以上对本发明的实施方式进行了说明，但本发明并不仅限于上述内容。虽然以用氧化铝作为靶21和绝缘材料膜23的材料为例进行了说明，但并不仅限于此，可适当选择如氧化镁这样的其他绝缘材料。再有，靶21和绝缘材料膜23的材质也可以不同。
在上述实施方式中，对接合部分22b的外形与靶21的外形相同，覆盖接合部分22b的侧面的绝缘材料膜23的薄膜厚度与覆盖靶侧面21b的绝缘材料膜23的薄膜厚度相同的情况进行了说明，但如图3所示，接合部分22b的外形也可比所述靶21的外形小(由此，接合部分22b的侧面比靶侧面21b更靠内侧)，覆盖接合部分22b的侧面的绝缘材料膜23的薄膜厚度也可比覆盖靶侧面21b的绝缘材料膜23的薄膜厚度厚。由此，在绝缘材料膜23的绝缘性提高从而能更可靠地防止异常放电的同时，在接合部分22b的侧面的绝缘材料膜23的密合性提高从而能可靠地防止绝缘材料膜23剥落。
再有，如图4所示，也可分别对接合部分22b上与靶21的接合面的周边部以及靶21上与接合部分22b的接合面的周边部进行倒角，在由这些经倒角的接合部分22b和靶21所限定的凹部CP中内嵌形成绝缘材料膜23。由此，可使覆盖靶21和背板22的接合面的绝缘材料膜23的薄膜厚度比其周边更厚，在可使绝缘材料膜23更难剥落的同时，还能更可靠地防止粘接材料向外部渗出。
接着，为确认上述效果，使用上述溅射装置SM进行了接下来的实验。在本实验中，使用Φ200mm的Si基板作为基板W，以通过铟B接合Φ300mm的氧化铝制成的靶21和铜制成的背板22而形成的产品作为靶组件2，在将基板W设置在该靶组件2的真空室1内的台架5上后，通过溅射法在基板W表面形成氧化铝膜。此处，结合下文的第一成膜条件和第二成膜条件，对多片基板W实施连续处理(连续放电)。第一成膜条件为氩气流量为29sccm(处理室1a内的压力为0.15Pa)，对靶21施加的电力为13.56MHz、2kW，第二成膜条件是氩气流量为105sccm(处理室1a内的压力为1.9Pa)、对靶21施加的电力为13.56MHz、2kW(两成膜条件的功率密度为0.028W/mm2)。在以第一成膜条件和第二成膜条件进行成膜的过程中，在测量Vdc(相当于延伸部分22a和靶21之间的电位差)时，确认并未产生Vdc。在确认了20kWh后的靶组件2时，如图5(a)所示，虽然在靶21的侧面附近的绝缘材料23表面上附着了AlOx膜，但未见异常放电的痕迹(同样的黑点)。再有，对49.28kwh后的靶组件2也是一样，如图5(b)所示，未见异常放电的痕迹。再有，在对基板W表面上形成的氧化铝膜进行元素分析时，确认在氧化铝膜中并未混入铜或铟。通过以上内容得知可以抑制在延伸部分22a和靶21侧面之间发生异常放电，同时防止粘接材料向外部渗出。
再有，以功率密度高的第三成膜条件实施连续处理(连续放电)。第三成膜条件是氩气流量为105sccm(处理室1a内的压力为1.9Pa)，对靶21施加的电力为13.56MHz、4kW(功率密度为0.057W/mm2)。在测量处理过程中的Vdc时，确认并未产生Vdc。
附图标记说明
SM…溅射装置、2…靶组件、21…绝缘材料制成的靶、B…粘接材料、22…背板、22a…延伸部分、22b…接合部分、23…绝缘材料膜、4…屏蔽板、CP…凹部。

Claims (4)

1.一种靶组件，是具有绝缘材料制成的靶和通过粘接材料结合在该靶的一面上的背板的靶组件，其特征在于：
背板具有比靶的外周边更向外延伸的延伸部分，环状的屏蔽板与延伸部分相对配置，以便在将靶组件安装在溅射装置上的状态下围住靶；
以背板上结合有靶的部分作为接合部分，该接合部分相对于延伸部分凸出设置，使从延伸部分到接合部分的侧面的外表面都粗糙化，从延伸部分到靶的侧面都形成绝缘材料膜。
2.根据权利要求1所述的靶组件，其特征在于：
所述绝缘材料膜是通过热喷涂法形成的。
3.根据权利要求1或2所述的靶组件，其特征在于：
分别对所述接合部分上与所述靶的接合面的周边部以及所述靶上与所述接合部分的接合面的周边部进行倒角，在由这些经倒角的接合部分和靶所限定的凹部中形成所述绝缘材料膜。
4.根据权利要求1～3中任意一项所述的靶组件，其特征在于：
所述接合部分的外形小于所述靶的外形，使覆盖所述接合部分的侧面的绝缘材料膜的薄膜厚度比覆盖所述靶的侧面的绝缘材料膜的薄膜厚度更厚。
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