JP2020521884A - 脆性材料の安全で経済的な蒸発のためのターゲットアセンブリ - Google Patents
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Abstract
Description
脆性材料で作られたターゲットは、物理蒸着(PVD)プロセスでカソードとして使用される場合、動作中に破損することが多いことが知られている。これにより、欠陥のあるターゲットと冷却板、さらにはコーティングされた顧客ツールが不良になる可能性がある。これにより、生産ラインに追加のメンテナンス時間がかかり、生産が中断される。通常、ターゲットの破損はターゲットのその時点で始まり、動作中に最大の機械的応力が発生する。ターゲットジオメトリのこの臨界点は、例えば、ターゲットの鋭いエッジまたは薄いセクションでしばしば観察されるが、局所的な応力の最大値に応じて、ターゲットの周囲または表面でもあり得る。機械的応力は、ターゲットの背面にある冷却手段の圧力に起因し、動作中にターゲットの熱応力に取って代わる。本出願の文脈において、脆性という用語は、40MPa*m−1/2未満の破壊靭性または500MPa未満の曲げ強度を有する金属およびセラミック材料を指す。
本発明の目的は、アーク蒸発プロセス中およびスパッタリングプロセス中の限界破壊靭性および/または曲げ強度を備えたターゲット材料の安全で破壊のない経済的な動作を可能にするターゲットアセンブリを提供することである。本発明のターゲットアセンブリは、好ましくは、コーティングプロセス中に蒸発するターゲット材料のみをさらすようにするべきである。したがって、ターゲットホルダの第2の材料ではなくターゲット材料のみが、スパッタリング中にアーク放電またはプラズマに面する。
本発明のターゲットアセンブリは、図1および図2にそれぞれ概略的に示される本発明のターゲット10および保持装置20を含む。好ましくは、ターゲット10および保持装置20はそれぞれ、図3、4および5に概略的に示されるように、ロック装置30およびばね40と組み合わせて使用される。ターゲット10は、アーク放電またはプラズマ放電にさらされる前面を呈する。ターゲットの背面は、以下のような、操作中にいくつかの機能と相関する利点を可能にする特定のジオメトリカル特徴を含む。
−ターゲットノーズの厚さtnはdrの60%から150%の範囲で、75%の割合で最良の結果が得られる。
−凹部の高さは、ターゲット保持装置20の内側突起24の厚さに依存する。
最適値の選択は、ターゲットの厚さと直径に大きく依存するが、ターゲット設計の経験則として見られ得る。
−冷却手段と接触しているターゲット背面の表面積、
−操作中のターゲットに向かう冷却手段の圧力、
−ターゲット材料の機械的特性。
Claims (11)
- アークまたはスパッタリングプラズマで動作するターゲット(10)とターゲット保持装置(20)とを含むPVDプロセスのターゲットアセンブリであって、
前記ターゲット(10)は、第1のバヨネットロックを含み、前記ターゲット保持装置(20)は、前記ターゲットの前記第1のバヨネットロックのカウンタボディと、堆積チャンバの冷却手段内の前記ターゲットアセンブリを係合する第2のバヨネットロックとを含み、それにより、
前記ターゲット(10)は、
−前記ターゲット(10)の第1の部分に対応する前記ターゲット(10)の最大直径である第1の外径D1を呈する、動作中に前記アークまたはスパッタリングプラズマにさらされるターゲット前面と、
−前記ターゲットの第2の部分に対応する、D1より小さい第2の直径D2と、
−冷却手段と接触することになっているターゲットの背面と、
−半径方向に内径D2を超えて前記ターゲット本体の周囲に沿って突出するが、前記外径D1には突出しない、前記ターゲットの第3の部分にある少なくとも2つの前記ターゲット突起(14)であって、これにより、前記ターゲット突起が、前記第1のバヨネットロックの前記第1の部分を形成する少なくとも2つの前記ターゲット突起(14)と、
−少なくとも2セットの外側突起(22)および内側突起(24)を含む前記ターゲット保持装置(20)であって、これにより、前記内側突起(24)は前記ターゲット突起(14)の前記第1のバヨネットロックの前記カウンタボディを形成し、前記外側突起(22)は前記ターゲットを前記堆積チャンバにロックする前記第2のバヨネットロックを形成するターゲット保持装置(20)と、を含むことを特徴とする、PVDプロセスのターゲットアセンブリ。 - 前記ターゲット厚さ方向である軸方向における前記ターゲット突起(14)の厚さtbは、前記初期ターゲット厚さtsの15%〜85%である、請求項1に記載のターゲットアセンブリ。
- 前記ターゲット(10)は、半径方向に凹部深さdrを有する凹部(12)を呈し、前記凹部の深さdrは、D1の2〜7.5%の範囲のターゲット外径D1および内径D2の差の半分で表されることを特徴とする、請求項1または2に記載のターゲットアセンブリ。
- 前記ターゲット(10)は、60%〜150%drの範囲の厚さtnを有するターゲットノーズ(11)を呈することを特徴とする、請求項1から3のいずれか1項に記載のターゲットアセンブリ。
- 前記ターゲット保持装置(20)の内側突起(24)の数は、外側突起(22)の数に等しいことを特徴とする、請求項1〜4のいずれか1項に記載のターゲットアセンブリ。
- 前記内側突起(24)の厚さは、前記ターゲット(10)の前記ターゲット凹部(12)の高さよりも小さいことを特徴とする、請求項1〜5のいずれか1項に記載のターゲットアセンブリ。
- 前記ターゲット(10)および前記ターゲット保持装置(20)は、ロック装置(30)の取り込みとして、前記ターゲット(10)の少なくとも2つのターゲット溝(16)および前記ターゲット保持装置(20)の少なくとも2つのホルダ溝(26)を含むことを特徴とする、請求項1〜6のいずれか1項に記載のターゲットアセンブリ。
- 前記ターゲットアセンブリは、意図しない逆回転に対して前記ターゲット保持装置(20)を備える前記ターゲット(10)をロックするためのロック装置(30)を含むことを特徴とする、請求項7に記載のターゲットアセンブリ。
- 前記ロック装置(30)は、固定耳(32)を呈することを特徴とする、請求項8に記載のターゲットアセンブリ。
- 前記ターゲット保持装置(20)は、ばね(40)の取込みとして前記ターゲット保持装置の内側に沿って円周ノッチ(28)を呈することを特徴とする、請求項7〜9のいずれか1項に記載のターゲットアセンブリ。
- 前記ターゲットアセンブリは、前記ターゲットアセンブリの意図しない分解に対するロックとしてのばね(40)を含むことを特徴とする、請求項10に記載のターゲットアセンブリ。
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