JP2000026962A - スパッタリング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ターゲットの消費後の交換作業を容易にし、
従来に対して、より高温まで耐えうるターゲットを備え
たスパッタリング装置を提供することを目的とする。 【解決手段】 ターゲット５の裏面５ａ側に、ナット部
材１０を埋め込むとともにスリット１１を設け、ターゲ
ット５を、裏面５ａを冷却板６に接触させた状態で、冷
却板６側からのボルト１２をナット部材１０にら合させ
て、冷却板６に固定した。ターゲット５と冷却板６の着
脱は容易に行え、ターゲット消費後の交換はターゲット
５そのものだけになり、冷却水の分断の解消に伴って、
交換作業の負荷を大幅に軽減でき、所要時間も大幅に短
縮できた。バッキングプレートのボンディングタイプに
比べてターゲット５の冷却性能が向上し、高速のスパッ
タリングが可能になり、大幅な生産性向上を実現可能と
した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、スパッタリング材
料であるターゲットから放出されるスパッタ粒子によ
り、基板の表面に薄膜を生成するのに用いられるスパッ
タリング装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】この種のスパッタリング装置は、一般に
半導体表面の配線金属や磁気記録材料の成膜などの広汎
な用途に用いられている。このようなスパッタリング装
置では、スパッタリング中に発生する熱によりターゲッ
トが昇温することから、このターゲットの昇温を抑える
冷却が重要になる。

【０００３】そこでターゲットを冷却するために従来で
は、図２に示すように、冷却水によって冷却されている
冷却板２１にターゲット２２を、ボンディング材を利用
して直接にボンディング固定することで、冷却を行って
いる。また、図３に示すように、軟材質のターゲット３
１の場合は、このターゲット３１の裏面にバッキングプ
レート３２を、ボンディング材を使用してボンディング
固定し、そしてバッキングプレート３２の裏面を冷却板
３３に、固定ボルト３４を介して固定することにより、
バッキングプレート３２の裏面と冷却板３３の接触状態
を良好に保ち、良好な熱伝導を確保することにより、タ
ーゲット３１の冷却を行っている。

【０００４】なお、図２、図３において、２５，３５は
真空チャンバ、２６，３６は成膜室、２７，３７はスペ
ース絶縁部材、２８，３８はガラス基板（基板）をそれ
ぞれ示す。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前者
（図２）の場合は、消費されたターゲット２２の交換
時、ターゲット２２にボンディング固定されている冷却
板２１も含めた交換作業になるため重量も重く、さら
に、冷却板２１に導入されている冷却水路の一時的分断
も発生するため、作業負荷が大きく長時間要する。

【０００６】また、後者（図３）の場合も、バッキング
プレート３２をターゲット３１にボンディングする際の
昇温によって発生する、両材質の熱膨張差に起因する常
温時の変形のため、バッキングプレート３２と冷却板３
３との接触状態が悪化し、熱伝導悪化による冷却不足を
引き起こし、高速スパッタリング時に種々の二次的な支
障を引き起こす原因になることが多くあった。

【０００７】そこで本発明は、ターゲットの消費後の交
換作業を容易にし、しかも従来に対して、より高温まで
耐えうるターゲットを備えたスパッタリング装置を提供
することを目的とするものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明のスパッタリング装置は、ターゲットの裏面
側に、複数のナット部材を埋め込むとともにスリットを
設け、ターゲットを、その裏面を冷却板に接触させた状
態で、冷却板側からのボルトをナット部材にら合させる
ことにより、冷却板に固定した構成としている。

【０００９】この構成によって、ターゲットと冷却板の
着脱が容易に、かつターゲット消費後の交換がターゲッ
トそのものだけになり、冷却水の分断の解消に伴って、
交換作業の負荷が大幅に軽減され、また所要時間も大幅
に短縮可能となり、さらに、バッキングプレートのボン
ディングタイプに比べてターゲットの冷却性能が向上
し、従来よりも高速のスパッタリングが可能になり、大
幅な生産性向上を実現可能としたスパッタリング装置を
提供できる。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明の請求項１に記載の発明
は、スパッタリング材料であるターゲットから放出され
るスパッタ粒子により、基板の表面に薄膜を生成するス
パッタリング装置において、ターゲットの裏面側には、
複数のナット部材を埋め込むとともにスリットを設け、
ターゲットを、その裏面を冷却板に接触させた状態で、
冷却板側からのボルトをナット部材にら合させることに
より、冷却板に固定したことを特徴とするスパッタリン
グ装置としたものであり、ターゲットに埋め込まれたナ
ット部材によって、ターゲットを直接、冷却板にボルト
を介して固定しているため、ターゲットの着脱は容易に
行え、そしてターゲットの取り付けは、そりやねじれな
どの変形がなく、ターゲットと冷却板の接触界面の接触
状態を良好に保って行えて、スパッタリング中に発生す
る熱はターゲットを経由して冷却板に吸収し得、またス
リットにより、ターゲットの熱変形を吸収、防止して、
ターゲットと冷却板の接触界面の良好な接触状態を維持
するという作用を有する。

【００１１】請求項２に記載の発明は、請求項１記載の
スパッタリング装置であって、ターゲットは軟材質のタ
ーゲットであり、ナット部材は、その外周に形成した雄
ねじを介してターゲットに固定されるとともに、その露
出している面がターゲットの裏面と同一面状になるよう
に埋設されており、スリットは、格子状に配置されたボ
ルト群を縦横に分断する形で設けられていることを特徴
としたものであり、ターゲットへのナット部材の固定
は、軟材質のターゲットであるが故の機械強度不足を補
うため、十分な大きさを備えた雄ねじよって、十分な締
結強度を確保した形で行え、そしてスリット群によっ
て、ボルト間のターゲットの熱変形を吸収、防止して、
ターゲットと冷却板の接触界面の接触状態を常に良好に
保てるという作用を有する。

【００１２】以下、本発明の好ましい実施の形態につい
て、図１を参照しながら説明する。図１は本発明の一実
施の形態に係わるスパッタリング装置を示す縦断面図で
ある。

【００１３】図１において、真空チャンバ１は、下部の
チャンバ基体２と上部のカソードベース体３とを気密に
合体して構成されており、内部に成膜室４が設けられて
いる。この成膜室４内の下方には、成膜対象のガラス基
板（基板の一例）１５が基板ホルダ（図示せず）に取り
付けられており、このガラス基板１５は基板ホルダによ
り移動可能になっている。

【００１４】成膜室４の上方には、スパッタリング材料
である平板状で軟材質のターゲット５が、ガラス基板１
５に対して平行に位置しており、このターゲット５は、
その裏面５ａを冷却板６の表面６ａに接触させた状態
で、この冷却板６に固定（固定構成は後述する）されて
いる。なお、冷却板６は、カソードベース体３にスペー
ス絶縁部材７を介して固定されている。

【００１５】このようなスパッタリング装置は、真空チ
ャンバ１の成膜室４が真空ポンプ（図示せず）の作動に
より真空排気パイプ（図示せず）を通じて排気されて高
真空状態に引かれ、この高真空状態となった成膜室４に
は、ガス導入管（図示せず）を通じてアルゴンガスなど
の放電ガスが導入される。この放電ガス雰囲気中におい
て、ターゲット５に電圧を印加してプラズマを生成し、
ターゲット５をスパッタリングする。これによりガラス
基板１５には、ターゲット５から弾き出されたスパッタ
粒子による薄膜が生成される。

【００１６】次に、本発明の要旨とする構成であるナッ
ト部材とスリットについて説明する。上記スパッタリン
グ装置の軟材質のターゲット５には、その裏面５ａ側
に、複数のナット部材１０が埋め込まれるとともにスリ
ット１１が設けられている。

【００１７】上記ナット部材１０は、複数が格子状に配
置され、その外周に形成した雄ねじ１０ａを介してター
ゲット５に固定されている。その際に雄ねじ１０ａは、
軟材質のターゲット５への締結部のねじ強度不足を補う
ために十分大きな断面積を備えており、以て軟材質のタ
ーゲット５に十分な締結強度で固定されている。

【００１８】さらに、ナット部材１０の円筒中心部に
は、このナット部材１０を備えたターゲット５を冷却板
６に取り付けるための比較的小さい雌ねじ１０ｂが設け
られている。そしてナット部材１０は、その露出してい
る面１０ｃがターゲット５の裏面５ａと同一面状になる
ように埋設されている。なおナット部材１０は、十分な
強度を確保した材質を備えているため、雌ねじ１０ｂの
強度は十分である。従って、従来のバッキングプレート
の雌ねじと同様の機能を備えていることになる。

【００１９】上記ターゲット５の裏面５ａを冷却板６の
表面６ａに接触させた状態で、この冷却板６側に格子状
に配置されたボルト１２をナット部材１０の雌ねじ１０
ｂにら合させることにより、ナット部材１０群を使用し
て、ターゲット５を冷却板６に固定することになる。

【００２０】上記スリット１１は、格子状に配置された
ボルト１２を縦横に分断する形で設けられており、その
際にスリット１１の間隔、幅、深さなどは、ターゲット
５の材質やスパッタリング条件によって適切に設定され
ている。

【００２１】次に、上記ナット部材１０とスリット１１
の作用について説明する。ナット部材１０は、軟材質の
ターゲット５と一体化し、かつ冷却板６への取り付け用
の雌ねじ１０ｂを備えているので、同様の機能を備えた
バッキングプレートの廃止を可能としている。従って、
バッキングプレートをボンディングすることによって発
生するターゲット５の取り付け面の変形は解消可能とな
り、ターゲット５の裏面５ａの平面度を機械加工などに
より確保することにより、スパッタリング時に発生する
熱を確実に冷却板６へ伝達可能となる。

【００２２】また、スリット１１は、軟材質のターゲッ
ト５に対して格子状に配置されたボルト１２による固定
状態において、スパッタリング時に発生する熱に伴うタ
ーゲット５の熱膨張によりターゲット５の平面が変形す
ることを、スリット１１の空間の弾性体的効果により防
止し、冷却板６との接触状態の悪化によるターゲット５
の温度上昇やそれに伴う二次的な障害を解消せしめる。

【００２３】上記した本発明の一実施の形態に示したよ
うに、スパッタリング材料であるターゲット５から放出
されるスパッタ粒子によりガラス基板１５の表面に薄膜
を生成するスパッタリング装置は、軟材質のターゲット
５を冷却板６にボルト１２で取り付けるために必要であ
り、通常、ターゲット５にボンディングされることが多
いバッキングプレートがなく、その代替えとして、ター
ゲット５を冷却板６にボルト１２により固定するための
雌ねじ１０ｂを備え、ターゲット５の全面に渡りターゲ
ット裏面５ａ側からボルト１２で取り付けることによっ
てターゲット５を容易に着脱可能にするため格子状にタ
ーゲット５に埋め込まれた多数のナット部材１０と、ス
パッタリング中に発生する熱により昇温するターゲット
５の熱膨張・熱変形が原因となる冷却性能の劣化を防止
するための多数のスリット１１を設けた軟材質のターゲ
ット５を備え、ナット部材１０は軟材質のターゲット５
であるが故の機械強度不足を補うため十分な大きさを備
えた雄ねじ１０ａよって、ターゲット５に十分な締結強
度を確保された形で、かつ、ナット部材１０の露出して
いる面１０ｃがターゲット裏面５ａと同一面状になるよ
うに取り付けられており、スリット１１はナット部材１
０を使用してターゲット５を取り付けるべき格子状に配
置された多数のボルト１２を縦横に分断するような配置
で設けられている。

【００２４】従って上記のスパッタリング装置では、タ
ーゲット５は冷却板６に直接ボンディング固定されてお
らず、また、軟材質のターゲット５を冷却板６にボルト
固定するための雌ねじを備えたバッキングプレートを廃
止し、代替えとして、ターゲット５に埋め込まれてお
り、雌ねじ１０ｂを備えたナット部材１０によってター
ゲット５を直接、冷却板６にボルト固定しているため、
容易にターゲット５の取外しができ、バッキングプレー
トとターゲット５をボンディングすることによって発生
するターゲットのそりやねじれなどの変形がなく、ター
ゲット５と冷却板６の接触界面の接触状態は良好に保た
れており、スパッタリング中に発生する熱はターゲット
５を経由して冷却板６に吸収される。

【００２５】また、ターゲット５を取り付けるためのボ
ルト１２を縦横に分断するように設けられたスリット１
１によって、ボルト１２間のターゲット５の熱変形は吸
収、防止され、そのため、ターゲット５と冷却板６の接
触界面の接触状態は良好に保たれるので、スパッタリン
グ中に発生する熱は安定して冷却板６に吸収される。従
って、ターゲット消費後はターゲット５のみの交換作業
だけで良く、作業負荷の軽減・時間の短縮が実現でき
る。また、冷却水路の一時的分断も発生しないため冷却
水の飛散もなく二次的な支障を引き起こすこともない。
さらに、従来の冷却板にターゲットを直接にボンディン
グ固定する形式との比較においても、本発明の一実施の
形態のほうが熱伝達性が格段向上しているため、発熱量
が大きくなる高速スパッタリングに対しても耐えうるこ
とが可能となる。

【００２６】

【発明の効果】以上のように、本発明のスパッタリング
装置によれば、ターゲットへの冷却板やバッキングプレ
ートのボンディングを廃止し、ターゲットを冷却板にボ
ルト固定するために、十分な強度を保ちつつターゲット
に固定されたナット部材と、スパッタリング時の発熱に
伴うターゲットの熱膨張によるターゲットの変形をその
空間弾性体的効果により防止して、冷却板との接触状態
の悪化によるターゲット温度上昇やそれに伴う二次的な
障害を解消せしめるスリットとを備えた構成としたの
で、ターゲットと冷却板の着脱は容易に、かつ、ターゲ
ット消費後の交換はターゲットそのものだけになり、冷
却水の分断の解消に伴って、交換作業の負荷を大幅に軽
減でき、また、所要時間も大幅に短縮できるとともに、
付帯部品購入費用やターゲット交換作業費用の削減を図
ることもできる。また、バッキングプレートのボンディ
ングタイプに比べて、ターゲットの冷却性能が向上する
ため、従来よりも高速のスパッタリングが可能になり、
大幅な生産性向上を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態に係わるスパッタリング
装置を示す縦断面図。

【図２】従来のスパッタリング装置を示す縦断面図。

【図３】従来の別のスパッタリング装置を示す縦断面
図。

【符号の説明】

１ 真空チャンバ ２ チャンバ基体 ３ カソードベース体 ４ 成膜室 ５ 軟材質のターゲット（スパッタリング材料） ５ａ 裏面 ６ 冷却板 ６ａ 表面 ７ スペース絶縁部材 １０ ナット部材 １０ａ 雄ねじ １０ｂ 雌ねじ １０ｃ 露出している面 １１ スリット １２ ボルト １５ ガラス基板（基板）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4K029 AA09 BC06 BD11 CA05 DC23 DC25 DC29 EA08 4M104 AA10 DD39 DD40 HH20 5D112 AA01 BD01 FB21 5F103 AA08 BB22 HH04 RR01 RR08

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 スパッタリング材料であるターゲットか
   ら放出されるスパッタ粒子により、基板の表面に薄膜を
   生成するスパッタリング装置において、ターゲットの裏
   面側には、複数のナット部材を埋め込むとともにスリッ
   トを設け、ターゲットを、その裏面を冷却板に接触させ
   た状態で、冷却板側からのボルトをナット部材にら合さ
   せることにより、冷却板に固定したことを特徴とするス
   パッタリング装置。
2. 【請求項２】 ターゲットは軟材質のターゲットであ
   り、ナット部材は、その外周に形成した雄ねじを介して
   ターゲットに固定されるとともに、その露出している面
   がターゲットの裏面と同一面状になるように埋設されて
   おり、スリットは、格子状に配置されたボルト群を縦横
   に分断する形で設けられていることを特徴とする請求項
   １記載のスパッタリング装置。