JP2010189672A - Target assembly unit and sputtering apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明はターゲット組立ユニットおよびスパッタリング装置に関する。 The present invention relates to a target assembly unit and a sputtering apparatus.
真空中のイオン(例えば、Arイオン)がターゲットに衝突すると、ターゲットの原子が飛び出して、ターゲットに対置された基板に、この原子を付着できる。このようなスパッタリング技術は、従来から良く知られており、半導体素子やLCD等の製造プロセスに使用される基盤技術になっている。 When ions in the vacuum (for example, Ar ions) collide with the target, the atoms of the target jump out and can be attached to the substrate facing the target. Such a sputtering technique has been well known in the past and has become a basic technique used in manufacturing processes of semiconductor elements, LCDs and the like.
一方、強力な反発磁界の作用により、円柱状のプラズマ流を大面積のシート状のプラズマ流(以下、「シートプラズマ」という)に形成できる技術がある(特許文献1参照)。そして、このシートプラズマをターゲットや基板が配された真空成膜室に導くと、シートプラズマ中の荷電粒子(正イオン)を用いてスパッタリング技術による大面積の成膜を行える(特許文献2参照)。 On the other hand, there is a technique capable of forming a cylindrical plasma flow into a large-area sheet-like plasma flow (hereinafter referred to as “sheet plasma”) by the action of a strong repulsive magnetic field (see Patent Document 1). Then, when this sheet plasma is guided to a vacuum film forming chamber in which a target and a substrate are arranged, a large area film can be formed by a sputtering technique using charged particles (positive ions) in the sheet plasma (see Patent Document 2). .
ところで、スパッタリング技術に用いられるアルミ製、クロム製または銅製などのターゲットの裏面には、通常、ターゲットの外寸よりも若干大きめの金属製の裏板が接合されており、この裏板が、ターゲットの電極機能および冷却機能を有している。この場合、裏板の周縁部を適宜の固定手段(締結ボルトなど)により真空成膜室の壁部に固定できると、この固定手段を用いてターゲットを裏板とともに、真空成膜室から容易に着脱(交換)できるので都合がよい。 By the way, a metal back plate slightly larger than the outer dimension of the target is usually joined to the back surface of a target such as aluminum, chrome, or copper used for sputtering technology. It has an electrode function and a cooling function. In this case, if the peripheral edge of the back plate can be fixed to the wall of the vacuum film formation chamber by an appropriate fixing means (such as fastening bolts), the target can be easily removed from the vacuum film formation chamber together with the back plate using this fixing means. It is convenient because it can be removed and replaced.
スパッタリング装置に、上述のターゲットおよび裏板の接合体(以下、「ターゲット組立ユニット」という)を組み込むと、装置の省スペース化と装置のメンテナンス性(交換作業効率性)との間の両立を取り難くなる場合がある。 Incorporation of the above-mentioned target / back plate assembly (hereinafter referred to as “target assembly unit”) into the sputtering apparatus achieves a balance between space saving of the apparatus and maintainability of the apparatus (efficiency in replacement work). It may be difficult.
例えば、シートプラズマ方式のスパッタリング装置の真空成膜室の両側には、中心軸が共通する一対の電磁コイルが所望の間隙で対置されており、これにより、大面積のシートプラズマの面内の拡がりが適切に整えられている。 For example, a pair of electromagnetic coils having a common central axis are opposed to each other at a desired gap on both sides of a vacuum film forming chamber of a sheet plasma type sputtering apparatus, so that an in-plane spread of a large-area sheet plasma can be achieved. Are in place.
このため、電磁コイルを取り外さずにターゲット組立ユニットを真空成膜室から着脱するには、装置の構成上、電磁コイルの対の間隙をターゲット組立ユニットが通る必要がある。つまり、装置の省スペース化を目的として、電磁コイルの対の間隙を狭めると、ターゲット組立ユニットと電磁コイルとの間の干渉により、ターゲット組立ユニットのスムーズな着脱を行えない場合がある。特に、シートプラズマ方式のスパッタリング装置では、電磁コイルを一旦、取り外すと、シートプラズマ分布の再現性が崩れ、その結果、調整作業に手間取り、最適な条件設定が困難になることも多い。 For this reason, in order to detach the target assembly unit from the vacuum film formation chamber without removing the electromagnetic coil, it is necessary for the target assembly unit to pass through the gap between the pair of electromagnetic coils due to the configuration of the apparatus. That is, if the gap between the pair of electromagnetic coils is narrowed for the purpose of saving the space of the apparatus, the target assembly unit may not be smoothly attached or detached due to interference between the target assembly unit and the electromagnetic coil. In particular, in a sheet plasma type sputtering apparatus, once the electromagnetic coil is removed, the reproducibility of the sheet plasma distribution is lost, and as a result, adjustment work is troublesome and it is often difficult to set optimum conditions.
そこで、本件発明者等は、上述の問題点に照らして、装置のメンテナンス性と装置の省スペース化の両立を取れるターゲット組立ユニットの形状の見直しが必要であると考えているが、以上の観点でのターゲット組立ユニットの設計指針が記載された公知資料は、本件発明者等が知る限り、見当たらない。 Therefore, in light of the above-mentioned problems, the present inventors consider that it is necessary to review the shape of the target assembly unit that can achieve both the maintainability of the apparatus and the space saving of the apparatus. As far as the inventors of the present invention are aware, there is no known document that describes the design guidelines for the target assembly unit.
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、メンテナンス性を損なうことなく、従来のスパッタリング装置に比べて省スペース化を図れるスパッタリング装置を提供することを目的とする。また、本発明は、このようなスパッタリング装置に用いるターゲット組立ユニットを提供することも目的とする。 This invention is made | formed in view of such a situation, and it aims at providing the sputtering device which can attain space saving compared with the conventional sputtering device, without impairing maintainability. Another object of the present invention is to provide a target assembly unit used in such a sputtering apparatus.
上記課題を解決するため、本発明は、スパッタリング用のターゲットと、
前記ターゲットの裏面に接触しているバッキングプレートと、を備え、
前記バッキングプレートの平面視において、前記バッキングプレートは、前記ターゲットが接合された接合部と、前記接合部を囲む環状の周縁部と、によって構成され、前記バッキングプレートの周縁部の外形は、前記バッキングプレートの中心を通る仮想直線に平行な直線部と、前記直線部の両端から延びる曲線部とによって形作られており、
前記バッキングプレートの前記直線部での幅寸法が、前記バッキングプレートの前記仮想直線上での幅寸法よりも短いターゲット組立ユニットを提供する。
In order to solve the above problems, the present invention provides a sputtering target,
A backing plate in contact with the back surface of the target,
In the plan view of the backing plate, the backing plate is configured by a joint portion to which the target is joined and an annular peripheral portion surrounding the joint portion, and the outer shape of the peripheral portion of the backing plate is the backing plate. It is formed by a straight line portion parallel to an imaginary straight line passing through the center of the plate and a curved line portion extending from both ends of the straight line portion,
Provided is a target assembly unit in which a width dimension of the backing plate at the straight portion is shorter than a width dimension of the backing plate on the virtual straight line.
なお、本明細書では、便宜上、上述のとおり、このようなターゲットの裏板のことを「バッキングプレート」といい、ターゲットと裏板とからなる接合体のことを「ターゲット組立ユニット」という。 In this specification, for the sake of convenience, as described above, such a back plate of the target is referred to as a “backing plate”, and a joined body including the target and the back plate is referred to as a “target assembly unit”.
また、本発明のターゲット組立ユニットでは、前記ターゲットは円形の板材であってもよい。前記バッキングプレートは、前記ターゲットと同心状に配された小判型の板材であってもよい。 In the target assembly unit of the present invention, the target may be a circular plate. The backing plate may be an oval plate material arranged concentrically with the target.
また、本発明は、真空ポンプにより内部が減圧された真空成膜室と
前記真空成膜室を挟み、異極同士が向き合っている一対の第1磁界発生手段と、を備え、
前記真空成膜室の壁部には上記記載のターゲット組立ユニットの周縁部が装着され、前記ターゲット組立ユニットのターゲットが前記真空成膜室の内部に曝されており、
前記一対の第1磁界発生手段の間隙の距離が、前記バッキングプレートの前記直線部での幅寸法よりも長いスパッタリング装置を提供する。
Further, the present invention comprises a vacuum film forming chamber whose inside is reduced in pressure by a vacuum pump, and a pair of first magnetic field generating means sandwiching the vacuum film forming chamber and facing opposite poles,
The peripheral portion of the target assembly unit described above is mounted on the wall of the vacuum film formation chamber, and the target of the target assembly unit is exposed to the inside of the vacuum film formation chamber,
A sputtering apparatus is provided in which a gap distance between the pair of first magnetic field generating means is longer than a width dimension of the linear portion of the backing plate.
また、本発明のスパッタリング装置では、前記一対の第1磁界発生手段の間隙の距離を、前記バッキングプレートの前記仮想直線上での幅寸法よりも短くする方が好ましい。 In the sputtering apparatus of the present invention, it is preferable that the distance between the pair of first magnetic field generating means is shorter than the width dimension of the backing plate on the virtual straight line.
また、本発明のスパッタリング装置では、第1磁界発生手段が電磁コイルであってもよく、前記直線部が前記電磁コイルのコイル面と平行になるよう、前記ターゲット組立ユニットを配するとよい。 In the sputtering apparatus of the present invention, the first magnetic field generating means may be an electromagnetic coil, and the target assembly unit may be arranged so that the linear portion is parallel to the coil surface of the electromagnetic coil.
そして、前記ターゲット組立ユニットを前記真空成膜室から着脱する場合、前記ターゲット組立ユニットが前記間隙を通過するとよい。 When the target assembly unit is detached from the vacuum film formation chamber, the target assembly unit may pass through the gap.
以上の構成により、第1磁界発生手段(例えば、電磁コイル)の対の間隙の距離を、バッキングプレートの仮想直線上での幅寸法よりも短くできる。このため、本発明のスパッタリング装置では、従来のシートプラズマ方式のスパッタリング装置に比べて、装置の省スペース化を図れる。換言すると、真空成膜室のサイズが同じであれば、大面積のターゲットを真空成膜室に配置できる。また、第1磁界発生手段(例えば、電磁コイル)の対の間隙の距離を、バッキングプレートの直線部での幅寸法よりも長くできる。このため、本発明のスパッタリング装置では、装置のメンテナンス性が損なわれない。 With the above configuration, the distance between the pair of first magnetic field generating means (for example, electromagnetic coils) can be made shorter than the width dimension on the imaginary straight line of the backing plate. For this reason, in the sputtering apparatus of this invention, compared with the conventional sheet plasma system sputtering apparatus, space saving of an apparatus can be achieved. In other words, if the size of the vacuum film formation chamber is the same, a large-area target can be placed in the vacuum film formation chamber. Further, the distance between the pair of first magnetic field generating means (for example, electromagnetic coils) can be made longer than the width dimension of the linear portion of the backing plate. For this reason, in the sputtering apparatus of this invention, the maintainability of an apparatus is not impaired.
また、本発明のスパッタリング装置では、アノードおよびカソード間の放電により、荷電粒子流を形成できる荷電粒子流形成手段と、
前記荷電粒子流形成手段から放出された前記荷電粒子流を輸送する輸送室と、
同磁極同士が向き合っている一対の第2磁界発生手段と、を備え、
前記輸送室は、前記第2磁界発生手段の対が作る磁界より、前記荷電粒子流形成手段から放出された荷電粒子流をシート状に変形できるように構成されており、
前記シート状の荷電粒子流が、前記輸送室から前記真空成膜室の内部に誘導されてもよい。
In the sputtering apparatus of the present invention, charged particle flow forming means capable of forming a charged particle flow by discharge between the anode and the cathode,
A transport chamber for transporting the charged particle stream emitted from the charged particle stream forming means;
A pair of second magnetic field generating means in which the magnetic poles face each other,
The transport chamber is configured so that the charged particle flow emitted from the charged particle flow forming means can be deformed into a sheet shape from a magnetic field created by the pair of second magnetic field generating means,
The sheet-like charged particle flow may be guided from the transport chamber to the inside of the vacuum film formation chamber.
また、前記第2磁界発生手段が棒磁石であってもよく、前記直線部が前記棒磁石の軸方向と平行になるよう、前記ターゲット組立ユニットを配するとよい。 The second magnetic field generating means may be a bar magnet, and the target assembly unit may be arranged so that the linear portion is parallel to the axial direction of the bar magnet.
このように、本発明は、ターゲットの大面積化が可能なシートプラズマ方式のスパッタリング技術に上手くマッチングするので、シートプラズマ方式のスパッタリング装置に適用すると都合がよい。 As described above, the present invention matches well with a sputtering technique using a sheet plasma method capable of increasing the area of a target, and is therefore advantageous when applied to a sheet plasma sputtering apparatus.
本発明によれば、メンテナンス性を損なうことなく、従来のスパッタリング装置に比べて省スペース化を図れるスパッタリング装置が得られる。また、本発明によれば、このようなスパッタリング装置に用いるターゲット組立ユニットも得られる。 According to the present invention, it is possible to obtain a sputtering apparatus capable of saving space as compared with a conventional sputtering apparatus without impairing maintainability. Moreover, according to this invention, the target assembly unit used for such a sputtering device is also obtained.
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、本発明の実施形態によるシートプラズマ方式のスパッタリング装置の一構成例を示した概略図である。 FIG. 1 is a schematic view showing a configuration example of a sheet plasma sputtering apparatus according to an embodiment of the present invention.
なお、ここでは、便宜上、図1(後述の図2および図4でも同じ)に示す如く、プラズマ輸送の方向をZ方向にとり、このZ方向に直交し、かつ棒磁石24A、24B(後述)の磁化方向をY方向にとり、これらのZ方向およびY方向の両方に直交する方向をX方向にとって、本スパッタリング装置100の構成を述べる。
Here, for convenience, as shown in FIG. 1 (the same applies to FIGS. 2 and 4 to be described later), the direction of plasma transport is taken in the Z direction, perpendicular to the Z direction, and the
本実施形態のスパッタリング装置100は、図1に示す如く、カソードC(後述)およびアノードA(後述)間の放電により、放電プラズマ流(荷電粒子流)を高密度に形成するプラズマガン40(荷電粒子流形成手段)と、このプラズマガン40に放電発生用の電力を供給できるプラズマガン電源50とを備える。
As shown in FIG. 1, the
上述のプラズマガン40は、図1に示すように、カソードユニット41と、一対の中間電極G1、G2とを備える。
As shown in FIG. 1, the
そして、カソードユニット41は、耐熱ガラス製の円筒状のガラス管41Aと、円板状の蓋部材41Bとを備えており、カソードユニット41の内部は、放電空間として機能している。このガラス管41Aは、適宜の固定手段(締結ボルトなど;図示せず)により、中間電極G1および蓋部材41Bとの間で気密に配されている。このため、中間電極G1の通孔(図示せず)を介して、放電空間で生成されたプラズマをカソードユニット41から外部に引き出すことができる。
The
また、蓋部材41Bには、放電誘発用の熱電子放出が可能な六ホウ化ランタン(LaB6)製のカソードCが配置されている。また、蓋部材41Bには、放電電離用の放電ガス(例えば、アルゴンガス)を供給する手段(図示せず)が設けられている。
The
上述のプラズマガン電源50は、図1に示すように、プラズマガン40に電力を供給できる電力発生部70と、各中間電極G1、G2のそれぞれに対応して配され、中間電極G1、G2を流れる電流を制限する抵抗素子R1、R2と、を備える。
As shown in FIG. 1, the above-described plasma
中間電極G1は、プラズマガン40の放電空間においてカソードCとの間で補助放電(グロー放電)を適切に維持できるよう、抵抗素子R1を介して電力発生部70と接続されている。また、中間電極G2は、プラズマガン40の放電空間においてカソードCとの間で補助放電(グロー放電)を適切に維持できるよう、抵抗素子R2を介して電力発生部70と接続されている。
The intermediate electrode G 1 is connected to the
このグロー放電においては、プラズマガン40の放電空間への荷電粒子(ここではAr+と電子)の供給が、Ar+のカソードCへの衝突時に起こる二次電子放出および電子によるアルゴン電離によりなされ、これにより、プラズマガン40の放電空間には、荷電粒子の集合体としての放電プラズマが形成される。その後、プラズマガン40では、カソードCの加熱で起こる熱電子放出に基づいた主放電(アーク放電)に遷移する。このように、プラズマガン40は、プラズマガン電源50に基づく低電圧かつ大電流のアーク放電により、カソードCとアノードAとの間に高密度の放電を可能にする、圧力勾配型ガンである。
In this glow discharge, supply of charged particles (Ar + and electrons in this case) to the discharge space of the
以上のようにして、Z方向の輸送中心に対して略等密度分布の円柱状のアーク放電プラズマ流(以下、「円柱プラズマ22」という)が、シートプラズマ変形室20の第1フランジ部20Aに形成される通路を介してシートプラズマ変形室20へ引き出される。
As described above, a cylindrical arc discharge plasma flow (hereinafter referred to as “
次に、スパッタリング装置100のシートプラズマ変形室20の構成およびその周辺構成について述べる。
Next, the configuration of the sheet
シートプラズマ変形室20(シートプラズマ輸送室)は、図1に示すように、減圧可能なシートプラズマ輸送用の空間21(以下、「シートプラズマ輸送空間21」という)を有している。
As shown in FIG. 1, the sheet plasma deformation chamber 20 (sheet plasma transport chamber) has a sheet plasma transport space 21 (hereinafter referred to as “sheet
このようなシートプラズマ変形室20の周囲には、このシートプラズマ変形室20を取り囲み、円柱プラズマ22のZ方向の推進力を発揮する第1電磁コイル23(空心コイル)が配設されている。
Around the sheet
なお、第1電磁コイル23の巻線には、カソードC側をS極、アノードA側をN極とする向きの電流が通電されている。
Note that the winding of the first
また、この第1電磁コイル23のZ方向の前方側(アノードAに近い側)には、X方向が軸方向である一対の角形の棒磁石24A、24B(永久磁石;一対の第2磁界発生手段)が、シートプラズマ変形室20(シートプラズマ輸送空間21)を挟むように、Y方向に所定の間隔を隔てて配設されている。ここでは、これらの棒磁石24A、24BのN極同士(同極同士)が対置している。
Further, a pair of
第1電磁コイル23によりシートプラズマ輸送空間21に形成されるコイル磁界と、棒磁石24A、24Bによりシートプラズマ輸送空間21に形成される磁石磁界との相互作用に基づいて、円柱プラズマ22は、その輸送方向(Z方向)の輸送中心を含むXZ平面(以下、「主面S」という)に沿って拡がる、均一なシート状のプラズマ流(以下、「シートプラズマ27」という)に変形される。なお、以上の磁界によるシートプラズマ27の形成法はすでに公知である。よって、この詳細な説明は、ここでは省略する。
Based on the interaction between the coil magnetic field formed in the sheet
このようにして、シートプラズマ27は、図1に示す如く、シートプラズマ変形室20の第2フランジ部20Bと真空成膜室30の壁部との間に形成されるスリット状の通路28を介して真空成膜室30へ引き出される。
In this way, the
次に、スパッタリング装置100の真空成膜室30の構成について述べる。
Next, the configuration of the vacuum
真空成膜室30は、シートプラズマ27中のAr+(アルゴン正イオン)の衝突エネルギーによりターゲット36の材料(例えば銅)をスパッタ粒子として放出する成膜チャンバに相当する。この真空成膜室30は、円柱状の成膜空間31を有しており、ここでは、導電性(例えば、アルミ合金やステンレスなどの金属製)材料で構成されているため、図1に示すように接地されているが、これに限らず、導電性材料を構成材料に用いない場合は、接地しなくてもよい。また、この成膜空間31は、バルブ37により開閉可能な排気口からターボポンプなどの真空ポンプ36により真空排気される。これにより、この成膜空間31はスパッタリングプロセス可能なレベルの真空度にまで速やかに減圧される。
The vacuum
本実施形態では、図1に示すように、ターゲット組立ユニット110が、真空成膜室30の上壁部30Aに適宜の固定手段(締結ボルトなど)固定されている。このターゲット組立ユニット110の固定状態において、ターゲット組立ユニット110のターゲット36が真空成膜室30の成膜空間31に曝されるように、ターゲット36は、真空成膜室30内に配されている。
In the present embodiment, as shown in FIG. 1, the
一方、基板34Bは、基板ホルダ34Aに装着されている。
On the other hand, the
このようにして、ターゲット36および基板34Bが、シートプラズマ27の厚み方向に一定の好適な間隔をあけてシートプラズマ27を挟み、成膜空間31において同軸状に対置されている。
In this way, the
また、本実施形態では、ターゲット36は、図1に示すように、直流または高周波のバイアス電源52により適宜の電力が印加されている。
In the present embodiment, as shown in FIG. 1, the
このようなバイアス電圧により、シートプラズマ27中のAr+がターゲット36に向かって引き付けられ、Ar+がターゲット36に衝突する。すると、この衝突エネルギーにより、ターゲット36からスパッタ粒子が基板34Bに向かって放出される。
With such a bias voltage, Ar + in the
また、基板34Bは、図1に示すように、直流または高周波のバイアス電源51により適宜の電力(例えば、高周波電源であれば、RF高周波電力)が印加されている。
Further, as shown in FIG. 1, appropriate power (for example, RF high frequency power in the case of a high frequency power source) is applied to the
これにより、シートプラズマ27を横切る際にシートプラズマ27の作用により電離されたスパッタ粒子(例えばCu+)を、上述のRF高周波電力のセルフバイアスによって基板34Bに適切に引き込むことができる。
Thereby, the sputtered particles (for example, Cu + ) ionized by the action of the
次に、真空成膜室30の周辺の構成を説明する。
Next, the configuration around the vacuum
真空成膜室30のプラズマガン40と反対側の側方には、アノードAが配置され、真空成膜室30の側壁とアノードAとの間には、シートプラズマ27の通路29が設けられている。
An anode A is disposed on the side of the vacuum
アノードAは、プラズマガン40のカソードユニット41に対して所定の基準電位が与えられる。これにより、アノードAは、カソードCおよびアノードAの間のアーク放電に基づくシートプラズマ27中の荷電粒子(特に電子)を回収する役割を有している。
The anode A is given a predetermined reference potential to the
また、アノードAの裏面(カソードCに対する対向面の反対側の面)には、アノードA側をS極、その反対側をN極とした永久磁石38が配されている。
Further, on the back surface of the anode A (the surface opposite to the surface facing the cathode C), a
この永久磁石38のN極から出てS極に入る主面Sに沿った磁力線により、アノードAに向かうシートプラズマ27の幅方向(プラズマの拡がり方向)の拡散を抑えるようにシートプラズマ27が幅方向に収束される。その結果、シートプラズマ27の荷電粒子が、アノードAに適切に回収される。
The
また、図1に示すように、一対の第2電磁コイル32および第3電磁コイル33(いずれも空芯コイル;一対の第1磁界発生手段)が中心軸を共通にして設けられている。そして、第2電磁コイル32および第3電磁コイル33は、真空成膜室30の成膜空間31を挟み、異磁極同士(ここでは、第2電磁コイル32はN極、第3電磁コイル33はS極)を向かい合わせて対置されている。
Further, as shown in FIG. 1, a pair of second
第2および第3電磁コイル32、33の配置の位置については、装置のメンテナンス性を損なわない範囲で、装置の省スペース化を図る観点から設定されており、詳細は後述する。
The positions of the second and third
第2および第3電磁コイル32、33の対が作るコイル磁界により、シートプラズマ27はプラズマの拡がり方向の拡散を適切に抑えるように整形される。
The
なお、以上に述べたシートプラズマ変形室20と真空成膜室30との間やシートプラズマ変形室20とプラズマガン40との間は、慣用の真空シール(Oリングなど)および締結手段(締結ボルトなど)を用いて気密に連結されているが、このような慣用手段の図示および説明は、ここでは省略する。
Note that a conventional vacuum seal (such as an O-ring) and fastening means (fastening bolts) are provided between the sheet
次に、本発明の実施形態の特徴部であるターゲット組立ユニットの構成について図面を参照しながら詳しく説明する。 Next, the configuration of the target assembly unit, which is a characteristic part of the embodiment of the present invention, will be described in detail with reference to the drawings.
図2は、本発明の実施形態によるスパッタリング装置に用いるターゲット組立ユニットの一構成例を模式的に示した図である。図2(a)では、ターゲット組立ユニット110を厚み方向(Y方向)から平面視した場合の、ターゲット組立ユニット110の外観が示されている。図2(b)では、図2(a)のB−Bラインに沿ったターゲット組立ユニット110の断面が示されている。
FIG. 2 is a diagram schematically showing a configuration example of the target assembly unit used in the sputtering apparatus according to the embodiment of the present invention. FIG. 2A shows the appearance of the
また、図3は、図2の円環状溝のアリ溝部V1の拡大断面図である。 3 is an enlarged cross-sectional view of the dovetail part V1 of the annular groove of FIG.
図2に示すように、ターゲット組立ユニット110は、スパッタリング用の円形かつ板状のターゲット36と、ターゲット36と同心状に配された小判型(長円形)のバッキングプレート35と、を備える。このバッキングプレート35は、平面視した場合に(Y方向から見て)ターゲット36の外寸よりも若干大きめの、ターゲット36の裏面に接触している板材である。また、バッキングプレート35とターゲット36との間の接合は、In系材料による溶融接合法や固相拡散接合法などを用いて行われる。
As shown in FIG. 2, the
このように、バッキングプレート35は、ターゲット36との間の接合部35Bと、この接合部35Bを囲む環状の周縁部35Aと、によって構成されているので、以下、接合部35Bおよび周縁部35Aのそれぞれの構成について詳述する。
Thus, since the
バッキングプレート35は、図2に示すように、鍔付きフランジの形態を有しており、鍔部が、バッキングプレート35の周縁部35Aに相当し、当該鍔部からY方向に突出する部分が、バッキングプレート35の接合部35Bに相当する。
As shown in FIG. 2, the
そして、図2に示すように、バッキングプレート35の接合部35Bの全域には、ターゲット36が接合されている。よって、バッキングプレート35の接合部35Bは、平面視において、ターゲット36と同形の円形になっている。
As shown in FIG. 2, the
バッキングプレート35の周縁部35Aは、図2(a)に示すように、一対の直線部35Nと、直線部35Nの対のそれぞれの両端から延びる一対の曲線部35Wと、を備え、これらの直線部35Nと曲線部35Wと、によって、バッキングプレート35の平面視の外形が小判型(長円形)に形作られている。つまり、バッキングプレート35の周縁部35Aの外形は、バッキングプレート35の中心Oを通り、X方向に延びる仮想直線200と平行な直線部35Nと、この直線部35Nの両端から延びる曲線部35Wとによって小判型(長円形)に形作られており、円形の仮想板材のZ方向における両サイドの一部をX方向に沿って切り取ると、バッキングプレート35の外形と平面視において同形になる。
As shown in FIG. 2A, the
以上の構成により、バッキングプレート35の直線部35Nでの幅寸法L1が、バッキングプレート35の仮想直線200上での幅寸法L2よりも短くなる。よって、本実施形態のスパッタリング装置100では、装置のメンテナンス性を損なうことなく、従来のシートプラズマ方式のスパッタリング装置に比べて装置の省スペース化を図れるので都合がよい。この理由は後述する。
With the above configuration, the width dimension L1 of the
また、図2(a)に示すように、バッキングプレート35の周縁部35Aでは、Oリング(図示せず)を嵌める円環状溝35Vが形成され、この円環状溝35Vの外側に、複数の貫通孔35Hが形成されている。貫通孔35Hは、周縁部35Aの曲線部35Wでは、周方向に沿って等間隔に形成されているのに対し、周縁部35Aの直線部35Nでは、貫通孔35Hの配置領域が切り取られている。つまり、直線部35Nでは、貫通孔35Hが形成されていない部分がある。
Further, as shown in FIG. 2A, an
一方、ターゲット組立ユニット110を真空成膜室30の上壁部30Aに装着した状態において、上記貫通孔35Hに面した上壁部30A(図1参照)の部分には、螺子切り(図示せず)が施されており、バッキングプレート35の周縁部35Aと上壁部30Aとが、貫通孔に嵌って螺着された締結ボルト(図示せず)により適切に固定される。これにより、締結ボルトによるバッキングプレート35と上壁部30A間の締結力に基づいたOリングによる真空シールが適切に行われ、真空成膜室30内の気密性が確保される。
On the other hand, in a state in which the
なお、締結ボルトの締結を解除すると、真空成膜室30からターゲット組立ユニット110を着脱でき、ターゲット36(ターゲット組立ユニット110)の交換が行える。
When the fastening bolt is released, the
更に、バッキングプレート35は、ターゲット36の材料に適した材料により構成されており、好ましくは、ステンレス、アルミニウム、チタン、銅などの金属からなる。これにより、ターゲット36の電極機能を奏することができる。
Furthermore, the
また、図2(b)に示すように、バッキングプレート35の裏面側には、冷却溝35Cが形成されており、この冷却溝35Cに冷却水を流すことにより、ターゲット36を適温に冷却できる。この場合、冷却溝35Cを水密に保つよう、バッキングプレート35の裏面側には、プレートP(図4参照)が配され、両者の接触面では、水シール性を確保可能な程度の表面粗さに仕上げされている。
As shown in FIG. 2B, a cooling
但し、このような冷却溝35Cは、必ずしも形成しなくてもよく、これを必要としない場合、プレートPを無くすことができるので、ターゲット組立ユニット110の部品点数を削減できる。
However, such a
また、円環状溝35Vは、ほぼ全域に亘り細長い矩形断面に形成されているが、円環状溝35Vの一部に、図3に示す如く、アリ溝加工を施してもよい。このアリ溝部V1は、Oリングを円環状溝35Vから取り出す際に、工具などが入る程度の大きさに設定されており、これにより、Oリングの取り出し作業が効率良く行える。
Moreover, although the
次に、ターゲット組立ユニット110を真空成膜室30の上壁部30Aに装着する際のターゲット組立ユニット110の配置の一例について図面を参照しながら説明する。
Next, an example of the arrangement of the
図4は、本発明の実施形態によるターゲット組立ユニットのスパッタリング装置への配置例を模式的に示した図である。 FIG. 4 is a diagram schematically illustrating an arrangement example of the target assembly unit in the sputtering apparatus according to the embodiment of the present invention.
ターゲット組立ユニット110の周縁部35Aが、図4に示す如く、真空成膜室30の上壁部30Aに装着されると(当接すると)、ターゲット組立ユニット110のターゲット36が真空成膜室30の内部(成膜空間31)に曝される。
When the
本実施形態のスパッタリング装置100では、ターゲット組立ユニット110は、周縁部35Aの直線部35Nが、第2および第3電磁コイル32、33の対のコイル面32A、33Aと平行になるよう、配されている。換言すると、ターゲット組立ユニット110は、直線部35Nが、棒磁石24A、25B(図4では図示せず;図1参照)の軸方向と平行になるよう、配されている。
In the
そして、図4に示すように、第2および第3電磁コイル32、33の対の間隙の距離L(コイル間隔)は、バッキングプレート35の直線部35Nでの幅寸法L1よりも長く設定されている。
As shown in FIG. 4, the distance L (coil interval) between the pair of the second and third
これにより、ターゲット組立ユニット110を真空成膜室30から着脱する際に、ターゲット組立ユニット110を第2および第3電磁コイル32、33の対の間隙からY方向に通すことができるので、装置のメンテナンス性において都合がよい。つまり、ターゲット組立ユニット110の交換時において、第2および第3電磁コイル32、33を取り外す必要がなく、シートプラズマ分布の再現性が確保できるので、装置のメンテナンス性が損なわれない。
Thereby, when the
また、本実施形態では、バッキングプレート35の外形が小判型(長円形)に形作られているので、図4に示すように、第2および第3電磁コイル32、33の対の間隙の距離Lは、バッキングプレート35の仮想直線200上での幅寸法L2よりも短くできる。その結果、装置のメンテナンス性を考慮して距離L>幅寸法L2に設定された従来のシートプラズマ方式のスパッタリング装置に比べて、本実施形態のスパッタリング装置100では、距離Lを、幅寸法L1<距離L<幅寸法L2の範囲内にまで短くできるので、真空成膜室30のZ軸方向の寸法の短縮化が図れ、ひいては装置全体を小型にできる。
In the present embodiment, since the outer shape of the
これにより、本実施形態のシートプラズマ方式のスパッタリング装置100では、従来のシートプラズマ方式のスパッタリング装置に比べて、装置の省スペース化を図れる。
Thereby, in the sheet plasma
換言すると、従来のシートプラズマ方式のスパッタリング装置では、第2および第3電磁コイル32、33の対の間隙の距離Lを幅寸法L2より小さくした場合、ターゲット組立ユニットを第2および第3電磁コイル32、33の対の間隙からY方向に通すことができず、装置のメンテナンス性が損なわれる。
In other words, in the conventional sheet plasma type sputtering apparatus, when the distance L between the pair of the second and third
以上のとおり、本実施形態のターゲット組立ユニット110は、円形かつ板状のターゲット36と、ターゲット36の裏面に接触しており、ターゲット36と同心状に配されたバッキングプレート35と、を備える。
As described above, the
また、このバッキングプレート35は、バッキングプレート35の厚み方向から平面視した場合、ターゲット36が接合された接合部35Bと、この接合部35Bを囲み、真空成膜室30の上壁部30Aに固定される固定手段(締結ボルトなど)を通す貫通孔35Hが形成された環状の周縁部35Aと、によって構成されている。
Further, the
そして、バッキングプレート35の周縁部35Aの外形は、バッキングプレート35の中心Oを通る仮想直線200に平行な一対の直線部35Nと、この一対の直線部35Nの両端から延びる一対の曲線部35Wとによって、小判型(長円形)に形作られており、バッキングプレート35の直線部35Nでの幅寸法L1が、バッキングプレート35の仮想直線200上での幅寸法L2よりも短くなっている。
The outer shape of the
このようなターゲット組立ユニット110がシートプラズマ方式のスパッタリング装置100に組み込まれ、バッキングプレート35の直線部35Nがスパッタリング装置100の第2および第3電磁コイル32、33の対のコイル面32A、33Aと平行になるよう、ターゲット組立ユニット110は配されている。
Such a
以上の構成により、本実施形態のシートプラズマ方式のスパッタリング装置100では、第2および第3電磁コイル32、33の対の間隙の距離Lを、バッキングプレート35の仮想直線200上での幅寸法L2よりも短くできる。このため、従来のシートプラズマ方式のスパッタリング装置に比べて第2および第3電磁コイル32、33の対の間隙の距離Lを短くでき、これにより、装置の省スペース化を図れる。換言すると、真空成膜室30のサイズが同じであれば、大面積のターゲットを真空成膜室に配置できる。そして、このことは、ターゲットの大面積化が可能なシートプラズマ方式のスパッタリング技術に上手くマッチングする。
With the above configuration, in the sheet plasma
また、このシートプラズマ方式のスパッタリング装置100では、第2および第3電磁コイル32、33の対の間隙の距離Lを、バッキングプレート35の直線部35Nでの幅寸法L1よりも長くしている。このため、ターゲット組立ユニット110の交換時において、第2および第3電磁コイル32、33を取り外す必要がなく、シートプラズマ分布の再現性が確保できるので、装置のメンテナンス性が損なわれない。
(変形例1)
本実施形態では、シートプラズマ方式のスパッタリング装置100にターゲット組立ユニット110を組み込む例を述べたが、本技術の適用範囲は、これに限らない。例えば、イオンビームスパッタリング(IBS)方式の装置であっても、本技術を適用することができる。
(変形例2)
本実施形態のスパッタリング装置100では、ターゲット組立ユニット110のバッキングプレート35を小判型(長円形)にする例を述べたが、バッキングプレート35の形状は、幅寸法L1が幅寸法L2よりも短ければ、他の形状であってもよい。例えば、バッキングプレート35の平面視の形状は、円形板の一部のみを直線状に切り取った壺形であってもよい。
Further, in the sheet plasma
(Modification 1)
In the present embodiment, the example in which the
(Modification 2)
In the
本発明によれば、メンテナンス性と省スペース化の両立が取れるスパッタリング装置に用いるターゲット組立ユニットが得られる。よって、本発明は、例えば、シートプラズマ方式のスパッタリング装置のターゲット組立ユニットに利用できる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the target assembly unit used for the sputtering apparatus which can take coexistence of maintainability and space saving is obtained. Therefore, this invention can be utilized for the target assembly unit of the sputtering apparatus of a sheet plasma system, for example.
20 シートプラズマ変形室
20A 第1フランジ部
20B 第2フランジ部
21 シートプラズマ輸送空間
22 円柱プラズマ
23 第1電磁コイル
24A、24B 棒磁石(第2磁界発生手段)
27 シートプラズマ
28、29 通路
30 真空成膜室
31 成膜空間
32 第2電磁コイル(第1磁界発生手段)
32A 第2電磁コイルのコイル面
33 第3電磁コイル(第1磁界発生手段)
33A 第3電磁コイルのコイル面
34A 基板ホルダ
34B 基板
35 バッキングプレート
35A 周縁部
35B 接合部
35C 冷却溝
35H 貫通孔
35V 円環状溝
35N 直線部
35W 曲線部
36 ターゲット
36 真空ポンプ
37 バルブ
38 永久磁石
40 プラズマガン
41 カソードユニット
41A ガラス管
41B 蓋部材
50 プラズマガン電源
51、52 バイアス電源
70 電力発生部
100 スパッタリング装置
110 ターゲット組立ユニット
200 仮想直線
A アノード
G1、G2 中間電極
C カソード
L 第2および第3電磁コイルの対の間隙の距離
L1 バッキングプレートの直線部での幅寸法
L2 バッキングプレートの仮想直線上での幅寸法
P プレート
R1、R2 抵抗素子
S 主面
V1 アリ溝部
20 Sheet
27
Claims (8)
前記ターゲットの裏面に接触しているバッキングプレートと、を備え、
前記バッキングプレートの平面視において、前記バッキングプレートは、前記ターゲットが接合された接合部と、前記接合部を囲む環状の周縁部と、によって構成され、前記バッキングプレートの周縁部の外形は、前記バッキングプレートの中心を通る仮想直線に平行な直線部と、前記直線部の両端から延びる曲線部とによって形作られており、
前記バッキングプレートの前記直線部での幅寸法が、前記バッキングプレートの前記仮想直線上での幅寸法よりも短いターゲット組立ユニット。 A sputtering target;
A backing plate in contact with the back surface of the target,
In the plan view of the backing plate, the backing plate is configured by a joint portion to which the target is joined and an annular peripheral portion surrounding the joint portion, and the outer shape of the peripheral portion of the backing plate is the backing plate. It is formed by a straight line portion parallel to an imaginary straight line passing through the center of the plate and a curved line portion extending from both ends of the straight line portion,
A target assembly unit in which a width dimension of the backing plate at the straight line portion is shorter than a width dimension of the backing plate on the virtual straight line.
前記真空成膜室を挟み、異極同士が向き合っている一対の第1磁界発生手段と、を備え、
前記真空成膜室の壁部には請求項1または2に記載のターゲット組立ユニットの周縁部が装着され、前記ターゲット組立ユニットのターゲットが前記真空成膜室の内部に曝されており、
前記一対の第1磁界発生手段の間隙の距離が、前記バッキングプレートの前記直線部での幅寸法よりも長いスパッタリング装置。 A vacuum film forming chamber whose inside is reduced in pressure by a vacuum pump; and a pair of first magnetic field generating means sandwiching the vacuum film forming chamber and facing opposite poles,
The peripheral portion of the target assembly unit according to claim 1 or 2 is attached to a wall portion of the vacuum film formation chamber, and the target of the target assembly unit is exposed to the inside of the vacuum film formation chamber,
The sputtering apparatus in which the distance between the pair of first magnetic field generating means is longer than the width dimension of the linear portion of the backing plate.
前記直線部が前記電磁コイルのコイル面と平行になるよう、前記ターゲット組立ユニットは配されている請求項3または4に記載のスパッタリング装置。 The first magnetic field generating means is an electromagnetic coil;
5. The sputtering apparatus according to claim 3, wherein the target assembly unit is disposed so that the straight line portion is parallel to a coil surface of the electromagnetic coil.
前記荷電粒子流形成手段から放出された前記荷電粒子流を輸送する輸送室と、
同磁極同士が向き合っている一対の第2磁界発生手段と、を備え、
前記輸送室は、前記第2磁界発生手段の対が作る磁界より、前記荷電粒子流形成手段から放出された荷電粒子流をシート状に変形できるように構成されており、
前記シート状の荷電粒子流が、前記輸送室から前記真空成膜室の内部に誘導される請求項3または4に記載のスパッタリング装置。 A charged particle flow forming means capable of forming a charged particle flow by discharge between the anode and the cathode;
A transport chamber for transporting the charged particle stream emitted from the charged particle stream forming means;
A pair of second magnetic field generating means in which the magnetic poles face each other,
The transport chamber is configured so that the charged particle flow emitted from the charged particle flow forming means can be deformed into a sheet shape from a magnetic field created by the pair of second magnetic field generating means,
The sputtering apparatus according to claim 3 or 4, wherein the sheet-like charged particle flow is guided from the transport chamber into the vacuum film formation chamber.
前記直線部が前記棒磁石の軸方向と平行になるよう、前記ターゲット組立ユニットは配されている請求項7に記載のスパッタリング装置。 The second magnetic field generating means is a bar magnet;
The sputtering apparatus according to claim 7, wherein the target assembly unit is arranged so that the linear portion is parallel to the axial direction of the bar magnet.
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JP2009032721A JP2010189672A (en) | 2009-02-16 | 2009-02-16 | Target assembly unit and sputtering apparatus |
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