CN107109632A - 阴极组件 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种溅射装置用阴极组件，其可抑制在背板的延展部和靶侧面之间发生异常放电，同时能够抑制颗粒粉尘产生的阴极组件。所述阴极组件具有：绝缘材质的靶(2)；与该靶的一面接合的背板(3)；以及以背板的靶侧为下，与比靶的外周端更向外延伸的背板的下侧的延展部(31)相对设置的环形遮蔽板(4)；背板具有相对于延展部凸出设置的接合部(32)，使遮蔽板的内周边部(41)位于在靶已接合在该接合部上的状态下从接合部向外探出的靶的探出部(21)和背板的延展部之间的间隙中。

Description

阴极组件
技术领域
本发明涉及一种溅射装置用的阴极组件，更详细而言，涉及一种具有绝缘材质的靶、接合在该靶的一面上的背板，以及以背板的靶侧为下而与比靶的外周端更向外延伸的背板下侧的延展部相对配置的环形遮蔽板的阴极组件。
背景技术
例如，在NAND型闪存或MRAM(磁阻存储器)的制造工艺中，会实施形成氧化铝膜或氧化镁膜等绝缘膜的工艺，并使用溅射装置以批量生产绝缘膜。在这样的溅射装置中,在可抽真空的真空室内，组装有具有根据待形成薄膜的组成而适当选择的靶，用于在溅射形成薄膜时冷却该靶的背板，以及与比靶的外周端更向外延伸的背板下侧的延展部相对配置的环形遮蔽板的阴极组件。
这样的阴极组件已知例如有专利文献1。在该阴极组件中，背板由热传导性良好的铜等金属制成，具有比靶的外周端更向外延伸的延展部，该延展部固定在溅射装置的规定位置上。再有，在将背板组装到溅射装置上后，为了使放电稳定等，通常设置与延展部相对的环状遮蔽板。
然而，在以往的例子中，在将阴极组件组装到溅射装置上的状态下，靶和遮蔽板之间存在间隙，一旦成膜时在真空室中产生等离子体，则等离子体中的电子就会通过缝隙使延展部带电。一旦延展部上带有电子，则由于靶是绝缘材料，导致因该靶的侧面和延展部的电位差而发生异常放电。
对此，例如专利文献2提出了用遮蔽板覆盖靶的外周部，使得等离子体中的电子不会使延展部带电。但是，由于遮蔽板配置在靶的等离子体侧(基板侧)，所以溅射粒子转入到靶外周部和遮蔽板之间并再次附着，因此形成所谓的再沉积膜。由于该再沉积膜的附着力弱，所以存在容易从靶上剥离产生颗粒粉尘(パーティクル)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
【专利文献2】专利公开2009－187682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可抑制在背板的延展部和靶侧面之间发生异常放电，同时抑制产生颗粒粉尘的阴极组件。
解决技术问题的手段
为解决上述技术问题，本发明的溅射装置用的阴极组件，具有：绝缘材质的靶；与该靶的一面接合的背板；以及以背板的靶侧为下，与比靶的外周端更向外延伸的背板下侧的延展部相对设置的环形遮蔽板，所述阴极组件，其特征在于：背板具有相对于延展部凸出设置的接合部，使遮蔽板的内周边部位于在靶已接合在该接合部上的状态下从接合部向外探出的靶的探出部和背板的延展部之间的间隙中。
根据本发明，由于采用使遮蔽板的内周边部位于靶的探出部和背板的延展部之间的间隙中的结构，所以当使靶和基板之间产生等离子体时，靶和遮蔽板之间不存在可从等离子体直通向延展部的间隙，可抑制等离子体中的电子使背板的延展部带电引发异常放电。并且，由于遮蔽板配置在靶的上侧，所以与遮蔽板配置在靶的下侧的已往例相比，溅射粒子难以转入靶和遮蔽板之间的间隙，可抑制对遮蔽板形成再沉积膜，抑制产生颗粒粉尘。
在本发明中，所述遮蔽板优选分为多个部分，从而可在将靶与上述背板的接合部相接合的状态下，卸下遮蔽板。
在本发明中，所述靶的探出部和遮蔽板重叠相对的部分的长度优选在所述靶的厚度以上，再有，所述遮蔽板的内周边部优选在所述间隙中位于相比所述靶的探出部的中间点更靠近所述接合部侧的位置上。从而，溅射粒子难以转入靶和遮蔽板之间的缝隙中。
再有，在本发明中，所述遮蔽板和所述背板之间的间隙长度以及所述遮蔽板和所述靶之间的间隙长度优选分别设置为0.5mm～2mm的范围内，从而可实现稳定放电。
附图说明
图1示出安装有本发明实施方式的阴极组件的溅射装置的剖面示意图。
图2示出阴极组件的遮蔽板的平面图。
图3示出阴极组件的内周边部位置的剖面放大图。
图4(a)和(b)是显示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，以组装在溅射装置上的阴极组件为例，对本发明实施方式的阴极组件进行说明。下文中以图1为基准，以真空室1的内顶部侧为“上”，以其底部侧为“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。所述真空室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连接，可以抽真空到规定的压力(例如1×10－5Pa)。在真空室1的侧壁上，连接有与未图示的气源相连并插设有质量流量控制器11的气管12，可以以规定的流量向处理室1a内导入由Ar等稀有气体构成的溅射气体。
在真空室1的内顶部设置有阴极单元C。阴极单元C具有根据待形成的薄膜的组成而适当选择的Al2O3等绝缘材质的靶2；与靶2的一面(本实施方式中为上面)相接合的背板3；以及与比靶2的外周端更向外且水平延伸的背板3下侧的延展部31相对设置的环形且地电位的遮蔽板4。
背板3是热传导性良好的Cu等的金属制品，具有相对于上述延展部31向下方凸出设置的接合部32。上述靶2通过铟或锡等粘合材料而接合在该接合部32的下面上。背板3上形成有未图示的冷媒用通道，可通过在该冷媒用通道中流通冷媒(例如冷却水)而在溅射时冷却靶2。在靶2上连接有来自作为溅射电源E的具有公知结构的高频电源的输出，在溅射时施加交流电力。
在背板3的上方配置有磁铁单元5。对于磁铁单元5，可使用具有公知结构的磁铁单元，所述磁铁单元在靶2的下面(溅射面)的下方空间产生磁场，捕捉溅射时在溅射面下方电离的电子等并有效地使从靶2飞散出的溅射粒子离子化，因此此处省略对其的详细说明。
背板3的延展部31间隔着绝缘部件I而安装在真空室1的上壁上。并且，在遮蔽板4的外周边部上设置的法兰部42通过未图示的螺丝等固定在真空室1的上壁上。此时，如图2所示，如果将遮蔽板4设置为可分成多个(本实施方式中为2个)部分4a，4b的话，则可在将靶2接合到背板3的接合部32的状态下，将遮蔽板4(4a，4b)卸下。
如此将阴极单元C组装到真空室1内后，参照图3，就可使遮蔽板4的内周边部41位于在靶2接合在接合部32上的状态下从接合部32向外探出的靶2的探出部21和背板3的延展部31之间的间隙S中。考虑到放电稳定等，优选将遮蔽板4和背板3之间的间隙长度d1、以及遮蔽板4和靶2之间的间隙长度d2分别设置在例如0.5～2mm的范围内。再有，为使溅射粒子难以转入靶2和遮蔽板4之间的间隙内，优选将靶2的延展部21和遮蔽板4重叠相对的部分的长度i设为在靶2的厚度(例如5mm)以上，再有，遮蔽板4的内周边部41优选位于探出部21和延展部31之间的间隙中相比辅助线AL所示的探出部21的中间点更靠近接合部32侧的位置上。
在真空室1的底部，相对于靶2的溅射面2a配置有台架6，将基板W定位并保持为其成膜面在上侧。上述溅射装置SM具有虽未图示但包括微型计算机或定序器等公知控制装置，通过控制装置统一管理溅射电源E的运转、质量流量控制器11的运转或真空泵P的运转等。下面使用组装有上述阴极组件C的溅射装置SM，说明在基板W表面上形成氧化铝膜的方法。
首先，在将基板W设置到真空室1内的台架6上之后，启动真空泵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(此时处理室1a的压力变为在0.01～30Pa的范围内)。与之配合，从溅射电源E向Al2O3材料的靶2施加交流电力(例如13.56MHz、2000W)在真空室1内形成等离子体。由此，对靶2的溅射面2a进行溅射，通过飞散的溅射粒子附着并堆积在基板W表面而形成氧化铝膜。
采用本实施方式，由于遮蔽板4的内周边部41位于靶2的探出部21和背板3的延展部31之间，所以靶2和遮蔽板4之间不存在可从等离子体朝向延展部31的间隙。因此，可抑制等离子体中的电子使延展部31带电引发异常放电。并且，由于遮蔽板4配置在靶2上侧，所以与已往例中遮蔽板4配置在靶2下侧相比，溅射粒子难以转入靶2和遮蔽板4之间的间隙中，即难以在面对该间隙的遮蔽板4上形成再沉积膜，其结果是可抑制颗粒粉尘产生。
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。对于靶2的材质，以氧化铝为例进行了说明，但并不仅限于此，也可适当选择如SiC、SiN、MgO这样的其他绝缘材料。再有，遮蔽板4的形状并不限于上述实施方式中说明的形状，只要是可使内周边部位于靶2的探出部21和背板3的延展部31之间的间隙中的形状即可。
接下来，为了确认上述效果，使用组装有上述阴极组件C的溅射装置SM进行了下述实验。在本实验中，基板W使用φ200mm的Si基板，阴极组件C使用具有φ165mm的氧化铝制成的靶2、铜材质的背板3、以及SUS制成的遮蔽板4的装置，将该阴极组件C安装在真空室1的上壁内面上。在将基板W设置在该真空室1内的台架6上后，通过溅射法在基板W表面形成氧化铝膜。此处，使用下述成膜条件对多块基板W进行连续处理(连续放电)。即成膜条件为氩气流量：50sccm(处理室1a内的压力：0.1Pa)，给靶2的施加电力：13.56MHz、500W。以该成膜条件进行成膜时，测量Vdc(相当于延展部31和靶2之间的电位差)时，确认未产生Vdc。确认4kWh后的阴极组件C时，背板3上未见异常放电痕迹(同样的黑点)，由此，可知可防止等离子体中的电子使延展部31带电。再有，观察遮蔽板4的表面和背面，结果如图4(a)和(b)所示，可知在遮蔽板4被靶2覆盖的部分上几乎没有形成再沉积膜，可抑制颗粒粉尘产生。
附图标记说明
SM…溅射装置、C…阴极组件、2…绝缘材质的靶、21…靶的探出部、3…背板、31…延展部、32…接合部、4(4a，4b)…遮蔽板、41…内周边部、l…探出部21和遮蔽板4重叠相对的部分的长度。

Claims (5)

1.一种阴极组件，用于溅射装置，所述阴极组件具有：绝缘材质的靶；与该靶的一面接合的背板；以及以背板的靶侧为下，与比靶的外周端更向外延伸的背板下侧的延展部相对设置的环形遮蔽板，其特征在于：
背板具有相对于延展部凸出设置的接合部，使遮蔽板的内周边部位于在靶已接合在该接合部上的状态下从接合部向外探出的靶的探出部和背板的延展部之间的间隙中。
2.根据权利要求1所述的阴极组件，其特征在于：
所述遮蔽板可分为多个部分。
3.根据权利要求1或2所述的阴极组件，其特征在于：
所述靶的探出部和遮蔽板重叠相对的部分的长度在所述靶的厚度以上。
4.根据权利要求1～3中的任意一项所述的阴极组件，其特征在于：
所述遮蔽板的内周边部在所述间隙中位于相比所述靶的探出部的中间点更靠近所述接合部侧的位置上。
5.根据权利要求1～3中的任意一项所述的阴极组件，其特征在于：
所述遮蔽板和所述背板之间的间隙长度以及所述遮蔽板和所述靶之间的间隙长度分别设定为在0.5mm～2mm的范围内。
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