JP2019035101A - Sputtering target - Google Patents
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Abstract
Description
本発明はスパッタリングターゲットに関し、特に、複数のターゲット分割片からなる大型のスパッタリングターゲットに関する。 The present invention relates to a sputtering target, and more particularly, to a large sputtering target composed of a plurality of target divided pieces.
スパッタリング装置に用いるスパッタリングターゲットは、一体成型されたものが一般的である。しかしながら、大型のスパッタリングターゲットについては一体成型が容易ではないことから、複数のターゲット分割片を組み合わせることによって構成されることがある。特許文献1及び2には、複数のターゲット分割片からなるスパッタリングターゲットが開示されている。 The sputtering target used in the sputtering apparatus is generally integrally molded. However, since it is not easy to integrally mold a large sputtering target, it may be configured by combining a plurality of target divided pieces. Patent Documents 1 and 2 disclose a sputtering target composed of a plurality of target divided pieces.
特許文献1及び2に記載されたスパッタリングターゲットは、互いに隣接するターゲット分割片同士が離間しており、これによりスパッタリング時の熱膨張による破損が防止されている。 In the sputtering targets described in Patent Documents 1 and 2, the target divided pieces adjacent to each other are separated from each other, thereby preventing breakage due to thermal expansion during sputtering.
しかしながら、特許文献1に記載されたスパッタリングターゲットは、互いに隣接するターゲット分割片がターゲットユニットを介して接合されていることから、作製工程が複雑であり、低コスト化が困難であるという問題があった。また、特許文献2に記載されたスパッタリングターゲットは、互いに隣接するターゲット分割片の隙間からバッキングプレートが露出していることから、露出するバッキングプレートがスパッタリングされてしまうという問題があった。さらに、離間部分に形成される溝にパーティクルが蓄積するため、異常放電の原因となるという問題があった。異常放電よりマクロパーティクルが発生すると、膜質低下の原因となり、最悪の場合はターゲットが破損してしまうという問題もあった。 However, the sputtering target described in Patent Document 1 has a problem that a manufacturing process is complicated and cost reduction is difficult because adjacent target pieces are bonded via a target unit. It was. Further, the sputtering target described in Patent Document 2 has a problem in that the exposed backing plate is sputtered because the backing plate is exposed from the gap between adjacent target split pieces. Furthermore, since particles accumulate in the grooves formed in the separated portions, there is a problem of causing abnormal discharge. When macro particles are generated due to abnormal discharge, the quality of the film deteriorates, and in the worst case, the target is damaged.
したがって、本発明の目的は、複数のターゲット分割片からなるスパッタリングターゲットであって、熱膨張による破損が防止され、容易に作製することが可能であり、異常放電の発生を抑え、且つ、バッキングプレートを保護することが可能なスパッタリングターゲットを提供することである。 Accordingly, an object of the present invention is a sputtering target composed of a plurality of target divided pieces, which is prevented from being damaged by thermal expansion, can be easily manufactured, suppresses the occurrence of abnormal discharge, and has a backing plate. It is providing the sputtering target which can protect.
本発明によるスパッタリングターゲットは、複数のターゲット分割片からなるスパッタリングターゲットであって、隣接するターゲット分割片の側面は、主面側に位置する上部側面において互いに離間し、裏面側に位置する下部側面において互いに接触していることを特徴とする。 The sputtering target according to the present invention is a sputtering target composed of a plurality of target divided pieces, and the side surfaces of adjacent target divided pieces are separated from each other on the upper side surface located on the main surface side and on the lower side surface located on the back surface side. It is characterized by being in contact with each other.
本発明によれば、互いに隣接するターゲット分割片の下部側面同士が接触していることから、バッキングプレートの露出を防止することができる。このため、スパッタリング時にバッキングプレートがスパッタリングされることがない。また、スパッタリングターゲットの裏面はバッキングプレートによって冷却されるため、互いに隣接するターゲット分割片の下部側面同士が接触していても、熱膨張による破損はほとんど生じない。一方、スパッタリングターゲットの主面はバッキングプレートから遠いため最も高温となり、熱膨張も最も大きくなるが、互いに隣接するターゲット分割片の上部側面同士が離間していることから、熱膨張による破損を防止することができる。さらに、隣接するターゲット分割片20間に別途ターゲットユニットなどを埋め込む必要が無いことから、容易に作製することが可能である。また、互いに隣接することによりターゲット面非エロ―ジョン領域も比較的低温部がなく、パーティクルの再付着がないため異常放電が抑止できる。
According to the present invention, since the lower side surfaces of the target division pieces adjacent to each other are in contact with each other, it is possible to prevent the backing plate from being exposed. For this reason, a backing plate is not sputtered at the time of sputtering. Moreover, since the back surface of the sputtering target is cooled by the backing plate, even if the lower side surfaces of the adjacent target divided pieces are in contact with each other, damage due to thermal expansion hardly occurs. On the other hand, since the main surface of the sputtering target is far from the backing plate, it becomes the highest temperature and the thermal expansion is the largest, but the upper side surfaces of the adjacent target split pieces are separated from each other, thus preventing damage due to thermal expansion. be able to. Furthermore, since it is not necessary to embed a target unit or the like separately between adjacent target divided
本発明において、下部側面の厚みはターゲット分割片の厚みの5/8以下であっても構わない。これによれば、熱膨張による破損をより確実に防止することができる。 In the present invention, the thickness of the lower side surface may be 5/8 or less of the thickness of the target segment. According to this, damage due to thermal expansion can be prevented more reliably.
本発明において、下部側面の厚みはターゲット分割片の厚みの3/8以下、1/10以上であっても構わない。これによれば、熱膨張による破損がほとんど生じないとともに、スパッタリングターゲットの寿命を十分に確保することが可能となる。 In the present invention, the thickness of the lower side surface may be 3/8 or less and 1/10 or more of the thickness of the target segment. According to this, damage due to thermal expansion hardly occurs, and the lifetime of the sputtering target can be sufficiently ensured.
本発明において、上部側面は円弧状に面取りされていても構わないし、直線状に面取りされていても構わない。前者によれば、スパッタリングターゲットの寿命をより長くすることができ、後者によれば、ターゲット分割片の作製がより容易となる。 In the present invention, the upper side surface may be chamfered in an arc shape or may be chamfered in a straight line shape. According to the former, the lifetime of a sputtering target can be made longer, and according to the latter, production of a target split piece becomes easier.
本発明において、複数のターゲット分割片は、セラミック材料からなるものであっても構わない。これによれば、熱膨張による破損が生じやすいセラミック材料からなるターゲット分割片の破損を防止することが可能となる。 In the present invention, the plurality of target divided pieces may be made of a ceramic material. According to this, it becomes possible to prevent breakage of the target split piece made of a ceramic material that is easily damaged by thermal expansion.
このように、本発明によれば、複数のターゲット分割片からなるスパッタリングターゲットであって、熱膨張による破損が防止され、容易に作製することが可能であり、異常放電の発生を抑え、且つ、バッキングプレートを保護するが可能なスパッタリングターゲットを提供することが可能となる。 Thus, according to the present invention, a sputtering target composed of a plurality of target divided pieces, which is prevented from being damaged by thermal expansion, can be easily manufactured, suppresses the occurrence of abnormal discharge, and It becomes possible to provide a sputtering target capable of protecting the backing plate.
以下、添付図面を参照しながら、本発明の好ましい実施形態について詳細に説明する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
図1は、本発明の好ましい実施形態によるスパッタリングターゲット10の構成を説明するための略平面図であり、スパッタリングされる主面側から見た図である。
FIG. 1 is a schematic plan view for explaining the configuration of a sputtering
図1に示すスパッタリングターゲット10は、複数個(例えば10個)のターゲット分割片20を平面的に組み合わせることによって構成されている。スパッタリングターゲット10の平面サイズについては任意であるが、一例として約130mm×約560mm程度である。ターゲット分割片20の材料については特に限定されないが、本発明は、セラミック材料のように破損が生じやすい材料を用いた場合により効果的である。図1に示す例では、ターゲット分割片20の平面形状が長方形とされている。但し、ターゲット分割片20の平面形状は図1に示す長方形に限らず、正方形、平行四辺形、台形、またはこれらの組み合わせであっても構わない。また、スパッタリングターゲット10の平面形状についても限定されず、円板形状であっても構わない。
The sputtering
図2は、図1に示すA−A線に沿った略断面図である。 2 is a schematic cross-sectional view taken along the line AA shown in FIG.
図2に示すように、ターゲット分割片20は、スパッタリングされる主面21、主面21の反対側に位置する裏面22、隣接するターゲット分割片20と向かい合う側面23、スパッタリングターゲットの端部を構成する側面24を有している。各ターゲット分割片20の厚みTは互いに同じである。図2に示すように、側面24は主面21及び裏面22に対してほぼ垂直である一方、側面23は一方の角部が円弧状に面取りされた形状を有している。
As shown in FIG. 2, the
より詳細に説明すると、側面23は、主面21側に位置する上部側面23aと、裏面22側に位置する下部側面23bを有している。下部側面23bは、主面21及び裏面22に対してほぼ垂直であり、且つ、隣接するターゲット分割片20の下部側面23bと接触している。これに対し、上部側面23aは円弧状に面取りされており、このため、隣接するターゲット分割片20の上部側面23aとは離間している。
More specifically, the
ここで、上部側面23aを構成する部分の厚みTaと下部側面23bを構成する部分の厚みTbとの関係は、Ta≧Tbであることが好ましい。換言すれば、下部側面23bの厚みTbは、全体の厚みTの5/8以下であることが好ましい。さらに、下部側面23bの厚みTbは、全体の厚みTの1/2以下であることがより好ましく、特に、下部側面23bの厚みTbは、全体の厚みTの3/8以下、1/10以上であることが最も好ましい。その理由については後述する。
Here, the relationship between the thickness Ta of the portion constituting the
図3は、本実施形態によるスパッタリングターゲット10の作製工程を説明するためのフローチャートである。
FIG. 3 is a flowchart for explaining a manufacturing process of the sputtering
まず、ターゲットの原料(チタン酸バリウムなど)及び必要な添加物を秤量し、これらを混合した後(ステップS1)、乾燥させることによって造粒する(ステップS2)。次に、粒状の原料をプレス成形法や冷間等方圧加圧法などを用いて成型し(ステップS3)、焼成する(ステップS4)。次に、平面研削、外形研削、面取りなどの加工をすれば、個々のターゲット分割片20が完成する(ステップS5)。その後、隣接するターゲット分割片20の下部側面23bが互いに接触するよう、バッキングプレート30にボンディングすれば、本実施形態によるスパッタリングターゲット10が完成する(ステップS6)。
First, target raw materials (such as barium titanate) and necessary additives are weighed, mixed (Step S1), and then dried for granulation (Step S2). Next, the granular raw material is molded using a press molding method, a cold isostatic pressing method, or the like (step S3) and fired (step S4). Next, if processing such as surface grinding, external grinding, and chamfering is performed, individual target divided
図4は、本実施形態によるスパッタリングターゲット10をスパッタリング装置のバッキングプレート30に装着した状態を示す略断面図である。
FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing a state in which the
図4に示すように、本実施形態によるスパッタリングターゲット10は、各ターゲット分割片20の裏面22がバッキングプレート30と向かい合うよう、バッキングプレート30に装着される。バッキングプレート30は、スパッタリングターゲット10を保持するとともに、スパッタリングターゲット10を裏面22側から冷却する。さらに、スパッタ装置は、バッキングプレート30の裏面22側とは反対側から冷却水で冷却する構造を取るのが一般的であり、これによってスパッタリングターゲット10の温度が制御される。一方、スパッタリングターゲット10から見てバッキングプレート30の反対側には、成膜対象となる基板40が保持される。これにより、スパッタリングターゲット10の主面21と基板40は、プラズマが形成される所定の空間を介して互いに向かい合うよう配置されることになる。
As shown in FIG. 4, the
そして、本実施形態によるスパッタリングターゲット10は、隣接するターゲット分割片20の下部側面23bが互いに接触していることから、バッキングプレート30がプラズマ空間に晒されることがない。このため、バッキングプレート30がターゲット分割片20の隙間からスパッタリングされることがないため、バッキングプレート30が受けるダメージを低減することができるとともに、より高品質な成膜を行うことが可能となる。
And since the
バッキングプレート30に対するスパッタリングターゲット10の装着作業は、バッキングプレート30をスパッタリングチャンバーから取り外し後、常温下で行われる。しかしながら、実際のスパッタリング時においては、スパッタリングターゲット10が高温のプラズマに晒されるため、スパッタリングターゲット10に熱膨張が生じる。熱膨張が生じると隣接するターゲット分割片20の側面23同士が押し合うため、高温であればあるほど、強い応力がかかることになる。しかしながら、本実施形態においては、各ターゲット分割片20の上部側面23aが円弧状に面取りされていることから、高温となる上部側面23a同士が接触することはなく、この部分が破損することはない。
The operation of attaching the
これに対し、互いに接触している下部側面23bには熱膨張による応力が加わるが、下部側面23bは冷却機能を有するバッキングプレート30の近傍に位置するため、上部側面23aに比べて温度が低く、熱膨張も小さい。このため、下部側面23bにかかる応力が抑えられ、熱膨張による破損が生じにくくなる。
On the other hand, stress due to thermal expansion is applied to the
熱膨張による下部側面23bの破損は、下部側面23bの厚みTbが小さいほど生じにくくなる。しかしながら、下部側面23bの厚みTbが小さすぎると、スパッタリングの進行に伴うスパッタリングターゲット10の減肉によってバッキングプレート30が早期に露出してしまい、スパッタリングターゲット10の寿命が短くなってしまう。したがって、下部側面23bの厚みTbについては、これらを考慮して設計することが好ましい。
Damage to the
具体的には、下部側面23bの厚みTbを全体の厚みTの5/8以下とすれば、熱膨張による破損の発生率を明確に低減することが可能となる。そして、下部側面23bの厚みTbを全体の厚みTの3/8以下とすれば、多くの場合、熱膨張による破損を完全に防止することが可能となる。一方、下部側面23bの厚みTbを全体の厚みTの3/8程度に設定しても、主面21に比べて側面23はスパッタリングされにくいため、スパッタリングターゲット10の寿命が明確に低下することはない。特に、本実施形態のように上部側面23aの形状が円弧状である場合には、隣り合う上部側面23aによって形成される溝が奥へ進むほど急速に狭くなる形状となることから、この部分の減肉速度はかなり遅い。実際には、上部側面23aが円弧状である場合、スパッタリングターゲット10の寿命は、下部側面23bの厚みTbを全体の厚みTの1/10未満とした場合に低下する。
Specifically, if the thickness Tb of the
一例として、チタン酸バリウムからなるターゲット分割片20の厚みTを8mmに設定した場合、下部側面23bの厚みが6mm及び7mmである場合には熱膨張による破損が頻発したが、下部側面23bの厚みが5mmである場合には熱膨張による破損の発生率が明確に低下し、下部側面23bの厚みが4mmである場合には熱膨張による破損の発生率がさらに低下した。そして、下部側面23bの厚みが3mm、2mm及び1mmである場合には、熱膨張による破損は全く発生しなかった。
As an example, when the thickness T of the
逆に、パーティクル再付着による異常放電発生は、下部側面23bの厚みが4mm以上の場合、まったく発生せず、下部側面23bの厚みが3mm、2mm及び1mmである場合には、非エロ―ジョン領域にパーティクル再付着が若干発生するが、異常放電は発生しなかった。
On the contrary, abnormal discharge due to particle reattachment does not occur at all when the thickness of the
図5は、変形例によるスパッタリングターゲット10の断面図である。図5に示す変形例は、各ターゲット分割片20の上部側面23aが直線状に面取りされている点において、上記実施形態と相違している。ターゲット分割片20をこのような形状とすれば、ターゲット分割片20の加工がより容易となる。
FIG. 5 is a cross-sectional view of a
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は、上記の実施形態に限定されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能であり、それらも本発明の範囲内に包含されるものであることはいうまでもない。 The preferred embodiments of the present invention have been described above, but the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. Needless to say, it is included in the range.
10 スパッタリングターゲット
20 ターゲット分割片
21 主面
22 裏面
23 側面
23a 上部側面
23b 下部側面
24 側面
30 バッキングプレート
40 基板
DESCRIPTION OF
Claims (7)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2017155082A JP2019035101A (en) | 2017-08-10 | 2017-08-10 | Sputtering target |
Applications Claiming Priority (1)
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Family Applications (1)
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2017
- 2017-08-10 JP JP2017155082A patent/JP2019035101A/en active Pending
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