JP2004183022A - ターゲット装置及びスパッタリング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】寿命の長いスパッタリング装置を提供する。
【解決手段】本発明のターゲット装置２０は、ターゲット部２２と電極部２５とを有しており、電極部２５には循環路が形成されているが、ターゲット部２２には循環路が形成されていない。従って、スパッタリングによって多数の成膜対象物の成膜を連続して行う場合、成膜を重ねる毎にターゲット部２２の板厚が薄くなるが、循環路が形成されていない分スパッタリング可能な板厚が大きいので、従来に比べて同じターゲット部２２を長く使用することができる。
【選択図】図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はスパッタリングに用いられるターゲット装置の技術分野に関し、特にターゲット材料を冷却可能なターゲット装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図５の符号１２０は従来技術のターゲット装置を示している。ターゲット装置１２０は電極部１２５とターゲット部１２２とを有している。電極部１２５とターゲット部１２２はそれぞれ板状にされており、ターゲット部１２２はその一面が電極部１２５の一面に密着された状態で、電極部１２５に取り付けられている。このターゲット装置１２０を用いてスパッタリングを行うには、ターゲット装置１２０をスパッタリングガス雰囲気中に配置する。
【０００３】
該スパッタリングガス雰囲気中に成膜対象物である基板を配置しておき、電極部１２５に電圧を印加すると、スパッタリングガスのイオンがターゲット部１２２に衝突し、ターゲット部１２２がスパッタリングされ、基板表面に薄膜が形成される。ターゲット部１２２がスパッタリングされるときには、スパッタリングガスのイオンが衝突することによって、ターゲット部１２２が加熱される。
【０００４】
一般に、ターゲット部１２２の電極部１２５に密着した面には溝１２６が形成されており、ターゲット部１２２がスパッタリングされる際に、この溝１２６の内周面と電極部１２５の表面とで囲まれた空間に冷却媒体が流せば、ターゲット部１２２が冷却媒体によって冷却されるので、ターゲット部１２２を所定温度に維持することができる。
【０００５】
しかし、多数の基板の成膜を連続して行う場合、ターゲット部１２２がスパッタリングによって徐々に掘られるので、溝１２６が露出する前にスパッタリングを終了する必要がある。このように、従来のターゲット装置１２０ではターゲット部１２２に溝１２６が形成されている分、スパッタリング可能な板厚が小さく、ターゲット装置１２０の寿命が短いという問題があった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記従来技術の要求に応じるために創作されたものであり、その目的は、ターゲットの寿命の長いターゲット装置を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１記載の発明は、板状のターゲット部と、ターゲット部の片面であるターゲット側密着面に一面が密着された電極部とを有し、スパッタリング装置本体に装着された状態で、前記電極部に電圧が印加されると、前記ターゲット部がスパッタリングされるように構成されたターゲット装置であって、前記ターゲット部は、前記電極部から着脱可能に構成され、前記電極部は循環路を有し、スパッタリング中に前記スパッタリング装置本体から前記循環路に冷却媒体が供給されるように構成されたターゲット装置である。
請求項２記載の発明は、請求項１記載のターゲット装置であって、前記電極部の前記ターゲット側密着面に密着された面には溝が形成され、前記循環路は、前記溝の内周面と前記ターゲット側密着面とで囲まれた空間で構成されたターゲット装置である。
請求項３記載の発明は、請求項１記載のターゲット装置であって、前記循環路は、前記電極部内に設けられたターゲット装置である。
請求項４記載の発明は、請求項１乃至請求項３のいずれか１項記載のターゲット装置であって、前記電極部は銅を主成分とする導電性材料で構成され、前記ターゲット部は前記電極部を構成する導電性材料とは異なる材料で構成されたターゲット装置である。
請求項５記載の発明は、請求項１乃至請求項４のいずれか１項記載のターゲット装置と、スパッタリング装置本体とを有するスパッタリング装置である。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下で図面を参照し、本発明の実施形態について説明する。
図１の符号１は本発明のスパッタリング装置の一例を示している。このスパッタリング装置１は本発明の一例のターゲット装置２０と、スパッタリング装置本体１０とを有している。
【０００９】
スパッタリング装置本体１０は真空槽１１を有しており、ターゲット装置２０はその真空槽１１内の天井側に配置されている。図２を参照し、ターゲット装置２０は電極部２５とターゲット部２２とを有している。ここでは、電極部２５は銅等の導電材料が円板状に成形されて構成されており、ターゲット部２２は成膜材料が電極部２５よりも小径の円板状に成形されて構成されている。
【００１０】
電極部２５とターゲット部２２の片面をそれぞれ電極側密着面２９、ターゲット側密着面２７とすると、電極部２５とターゲット部２２は、電極部側密着面２９とターゲット側密着面２７とが密着された状態で、互いに固定されている。
【００１１】
図３を参照し、電極側密着面２９には１本又は２本以上の溝２６が形成されている。各溝２６はターゲット側密着面２７によって蓋をされており、溝２６の内周面とターゲット側密着面２７とで囲まれた空間で循環路が構成されている。
【００１２】
ターゲット部２２のターゲット側密着面２７と反対側の面は外部に露出されており、その部分が後述するようにスパッタリングされるスパッタ面２８となっている。ここでは基板ホルダ７０は真空槽１１内の底壁側のターゲット装置２０の鉛直下方位置に配置されており、ターゲット装置２０のスパッタ面２８はその基板ホルダ７０に向けられている。
【００１３】
ターゲット部２２の周囲には、ターゲット部２２と同じ材料で構成され、ターゲット部２２の板厚よりも薄いリング状の無効部分２３がターゲット部２２と一体成形されている。
上述したようにターゲット部２２は電極部２５よりも小径であり、ターゲット部２２はその中心が電極部２５の中心と一致した状態で電極部２５に取り付けられているので、無効部分２３は電極部２５の縁部分と重なり合っている。
【００１４】
無効部分２３の一方の面と、ターゲット側密着面２７とは面一になっており、ターゲット側密着面２７は電極部側密着面２９と密着しているので、無効部分２３の一方の面は電極部側密着面２９に密着し、また他方の面はターゲット部２２との板厚差の分だけスパッタ面２８から電極部２５側へ後退し、段差が形成されている。尚、無効部分２３のリングは円形にされており、ターゲット部２２と、無効部分２３とで構成される板２１は円板になっている。
【００１５】
無効部分２３の電極部側密着面２９と密着する面には、ターゲット部２２の縁にそってリング状の細溝が形成されており、その細溝によってＯリング（オーリング）をはめ込むはめ込み部２４が形成されている。
【００１６】
電極部側密着面２９とターゲット側密着面２７は、そのはめ込み部２４にＯリングがはめ込まれた状態で密着されており、電極部側密着面２９に形成された溝２６はＯリングによって取り囲まれている。
【００１７】
このＯリングは、ターゲット側密着面２７と電極部側密着面２９の両方に密着しているので、溝２６は外部空間から遮断されている。従って、溝２６の内周面とターゲット側密着面２７とで構成される循環路は外部空間から遮断されている。
【００１８】
溝２６の両端部には導出入口３９がそれぞれ設けられている。真空槽１１の外部には冷却媒体タンク３１が配置されており、各導出入口３９は配管３２によって冷却媒体タンク３１に気密に接続され、一方を導入口として冷却媒体タンク３１から冷却媒体が供給され、他方を導出口として冷却媒体タンク３１へ排出されるように構成されている。従って、このターゲット装置２０では、循環路に冷却媒体が流れるようになっている。
【００１９】
真空槽１１に接続された真空排気系１９を起動し、真空槽１１内に真空雰囲気を形成した後、真空槽１１内に成膜対象物である基板７を搬入する。真空排気を続けながら、ガス導入系１８から真空槽１１内にスパッタリングガスであるアルゴンガスを導入し、真空槽１１内に所定圧力の成膜雰囲気を形成する。
【００２０】
予め、真空槽１１外に配置された電源１６に電極部２５を気密に接続しておき、真空槽１１と基板ホルダ７０とを接地電位に置いた状態で電極部２５に負の電圧を印加すると、スパッタ面にスパッタリングガスのイオンが衝突し、ターゲット部２２がスパッタリングされる。
【００２１】
このとき、スパッタリングガスのイオンの衝突により、ターゲット部２２が加熱される。ターゲット部２２がスパッタリングされる際に、循環路に冷却媒体を流しておけば、ターゲット部２２が冷却媒体で冷却されるので、ターゲット部２２を所定温度に維持することができる。
【００２２】
上述したように、無効部分２３の表面とスパッタ面２８との間には段差が形成されており、その段差には板状のシールド１４が、無効部分２３及びターゲット部２２に非接触な状態で、無効部分２３の表面近傍位置に配置され、無効部分２３の表面及び側面はそのシールド１４で覆われている。従って、スパッタリングの際に、スパッタリングガスのイオンやスパッタ粒子が回り込みによって電極部２５側へ侵入することがなく、電極部２５が保護される。
【００２３】
シールド１４の無効部分２３に向けられた面とは反対側の面は、スパッタ面２８と略面一にされているので、シールド１４がスパッタ面２８から飛び出したスパッタ粒子の影にならず、かつスパッタ粒子がシールド１４に付着しないようになっている。
【００２４】
スパッタ面２８は基板ホルダ７０に向けられているので、スパッタ面２８から飛び出したスパッタ粒子は、基板ホルダ７０に配置された基板７表面に到達し、基板７表面に薄膜が形成される。
【００２５】
成膜処理が終了した基板７を真空槽１１外へ取りだし、未処理の基板を新たに真空槽１１内に搬入し、基板ホルダ７０に配置し、スパッタリングによる成膜を行う。
【００２６】
このようにスパッタリングによる成膜工程を繰り返し、複数枚の基板の成膜を行うと、ターゲット部２２がスパッタリングにより掘られて、その板厚が徐々に薄くなる。本発明のターゲット装置２０では、ターゲット部２２には溝２６が形成されていない分、スパッタリング可能な板厚が厚いので、従来のターゲット装置に比べて、同じターゲット部２２を長く使用することができる。
【００２７】
また、ターゲット部２２は無効部分２３と共に電極部２５から着脱可能になっているので、ターゲット部２２の板厚がある一定板厚よりも小さくなったらターゲット部２２と無効部分２３とを交換すればよい。
【００２８】
以上は、電極部側密着面２９に溝２６が形成され、該溝２６の内周面とターゲット側密着面２７とで循環路が構成される場合について説明したが本発明はこれに限定されるものではない。
【００２９】
図４の符号４０は本発明の他の例のターゲット装置を示している。このターゲット装置４０の電極部４５はその内部に循環路４６を有しており、電極部側密着面４９には溝が形成されておらず、平坦になっている。このターゲット装置４０においても、ターゲット部２２に循環路が形成されていない分、スパッタリング可能な板厚が厚いので、従来に比べてターゲット部２２を長く使用することができる。
【００３０】
以上は、電極部２５が銅で構成される場合について説明したが、電極部２５を構成する導電材料としては、銅以外にも例えばアルミニウムや、合金等も用いることができる。ターゲット部２２及び無効部分２３を構成する材料は特に限定されず、その成膜目的に合わせて種々の成膜材料を用いることが可能であり、チタン、タンタル、アルミニウム等種々の材料を用いることができる。
【００３１】
以上は、無効部分２３にＯリングをはめ込むためのはめ込み部２４を形成する場合について説明したが、はめ込み部は電極部２５側に設けてもよいし、また無効部分２３と電極部２５の両方に設けてもよく、またはめ込み部の形状も特に限定されない。冷却媒体の種類は特に限定されず、水のような液体や、フロンガスやヘリウムガスのようなガス等を用いることもできる。
【００３２】
【発明の効果】
本発明のターゲット装置は、電極部側に循環路が形成されており、ターゲット部は循環路が形成されていない。従って、従来のターゲット装置に比べ、循環路が無い分だけ、ターゲット部をスパッタリング可能な板厚が大きくなり、結果としてターゲット装置の寿命が長くなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のスパッタリング装置の一例を説明する断面図
【図２】本発明のターゲット装置の一例を説明する断面図
【図３】電極部のターゲット部に密着された側の面を説明する平面図
【図４】本発明のターゲット装置の他の例を説明する断面図
【図５】従来技術のターゲット装置を説明する断面図
【符号の説明】
１……スパッタリング装置 １０……スパッタリング装置本体 ２０、４０……ターゲット装置 ２２……ターゲット部 ２３……無効部分 ２５、４５……電極部 ２６……溝 ２７……ターゲット側密着面 ２８……スパッタ面 ２９……電極部側密着面 ４６……循環路

Claims (5)

1. 板状のターゲット部と、ターゲット部の片面であるターゲット側密着面に一面が密着された電極部とを有し、スパッタリング装置本体に装着された状態で、前記電極部に電圧が印加されると、前記ターゲット部がスパッタリングされるように構成されたターゲット装置であって、
   前記ターゲット部は、前記電極部から着脱可能に構成され、
   前記電極部は循環路を有し、スパッタリング中に前記スパッタリング装置本体から前記循環路に冷却媒体が供給されるように構成されたターゲット装置。
2. 前記電極部の前記ターゲット側密着面に密着された面には溝が形成され、
   前記循環路は、前記溝の内周面と前記ターゲット側密着面とで囲まれた空間で構成された請求項１記載のターゲット装置。
3. 前記循環路は、前記電極部内に設けられた請求項１記載のターゲット装置。
4. 前記電極部は銅を主成分とする導電性材料で構成され、前記ターゲット部は前記電極部を構成する導電性材料とは異なる材料で構成された請求項１乃至請求項３のいずれか１項記載のターゲット装置。
5. 請求項１乃至請求項４のいずれか１項記載のターゲット装置と、スパッタリング装置本体とを有するスパッタリング装置。

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