JP2749307B2 - ターゲツト電極 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、マグネトロンスパツタ法を用いた薄膜形成
装置に係り、特に、ターゲツトの交換頻度の高い量産用
インライン型スパツタ装置に用いて好適なターゲツト電
極に関する。 〔従来の技術〕 半導体ウエハ、各種機能性薄膜用基板等の試料上に薄
膜を形成する方法の１つとして、スパツタリング法が知
られており、その中でも特に成膜レートの大きいマグネ
トロンスパツタ法が広く用いられている。スパツタリン
グ法は、10^-1〜10^-4Torr程度の真空中でアルゴン等のガ
スを放電させ、この放電により生じたイオンによりター
ゲツトをスパツタリングし、その際生じたスパツタ粒子
を試料となる基板上に堆積させて薄膜を形成させる方法
であり、この方法を用いたスパツタ装置は、その用途に
応じて様々な型式のものが実用化されている。 量産用のインライン方式のスパツタ装置として、複数
の成膜すべき材料を夫々所定の厚さに成膜するために、
ターゲツトへの投入電力量をその材料毎に変えて調整す
る方法を用いる装置が知られているが、このような方法
を用いるスパツタ装置は、特定のターゲツトの消耗が激
しく、そのターゲツトの交換を頻繁に行わなければなら
ないことになり、交換の都度装置の真空状態が破られ、
成膜された膜の膜質に影響を与え好ましくないという問
題点がある。 そこで、一般に、インライン方式のスパツタ装置は、
ターゲツトの消耗をできるだけ等しくするように、同種
材の複数のターゲツトを用い、基板を搬送させながら同
種材の成膜をスパツタにより行わせる方法を用いてい
る。例えば、磁気記録用のデイスクの成膜を行う場合、
スパツタ装置は、金属膜，磁性体膜，保護膜用に、全部
で20個近くのターゲツト電極を用いて連続成膜を行なつ
ている。しかし、ターゲツト電極の数が多くなると、タ
ーゲツト電極の交換に要する時間が多くなり、スパツタ
装置の稼動率を低下させてしまうという問題点が発生す
る。 ターゲツト電極の構造は、用途，装置に応じ多種多様
な形式のものが実用化されているが、基本的には、真空
容器壁に絶縁物を介して、容器壁の内側あるいは外側か
らターゲツト電極を保持可能としたものが一般的であ
る。 この種ターゲツト電極の構造に関する従来技術とし
て、例えば、特開昭55−148769号公報等に記載された技
術が知られている。以下、量産用インライン方式のスパ
ツタ装置に用いられる類似のターゲツト電極について、
図面により説明する。 第３図は従来技術によるターゲツト電極の一例の構造
を示す断面図である。第３図において、１はターゲツト
板、２はターゲツト電極、３はヨーク板、４はバツキン
グプレート、５は真空容器壁、6,7は磁石、８は絶縁
物、９は電極カバー、10は冷却水導入部、11は真空容器
側空間、12は大気側空間、13〜15はＯリング、17はマグ
ネトロン磁場、18〜20はボルト、21,22は冷却水接栓
部、23は電源、24は通電接続部である。 第３図に示す従来技術によるターゲツト電極２は、バ
ツキングプレート４にボンデイング固定されたターゲツ
ト板１と、マグネトロン磁場17を生成するための磁石6,
7及びヨーク板３と、電極カバー９とにより構成され、
電極カバー９には、ターゲツト電極２の発熱を冷却する
ための冷却水を通す冷却水接栓部21,22が設けられ、バ
ツキングプレート４には通電接続部24が設けられてい
る。また、ターゲツト電極２内には、冷却水導入部10が
設けられている。 成膜動作時、公知の方法により真空容器側空間11内に
設けられた陽極上の被成膜基板上に、陰極となるバツキ
ングプレート４上のターゲツト板１からの物質粒子が堆
積され、基板上にターゲツト板１の材料による薄膜が形
成される。 このような薄膜形成のためのターゲツト電極２は、成
膜動作により、ターゲツト板１の材料が減少するので、
新品と交換する必要がある。第３図に示すように、真空
容器壁５に取付けられているターゲツト電極の交換時、
まず古いターゲツト電極２を取り外す必要がある。この
ターゲツト電極２の取り外しは、冷却水接栓部21,22及
び通電接続部24を外し、電極カバー９、バツキングプレ
ート４を含むターゲツト電極２を真空容器壁５から外
し、さらに磁石5,6とバツキングプレートを引離すとい
う手順により行われる。次に、新しいターゲツト板１が
固定されたバツキングプレートの交換を行い、前述と逆
の順序で取り付けが行われるが、その際、シール面絶縁
物８の表面の清掃点検等を行う。前述のターゲツト電極
２の交換作業は、ボルト18〜20等の操作により行われ
る。第３図には、ごく少数のボルトのみが示されている
が、実際のターゲツト電極の取付けは、数十本のボルト
を用いて行われており、この交換作業は、多大の時間を
必要とする。 〔発明が解決しようとする問題点〕 前記従来技術は、１個のターゲツト電極を交換するた
めに多くの時間を必要とし、インライン方式のスパツタ
装置等のように、20個以上ものターゲツト電極を交換す
るためには、十数時間の交換時間を必要とし、この間、
スパツタ装置の真空容器内部を大気にさらすため、大気
中の水蒸気等の影響により、その後の再立上時間が長く
なり、装置の稼動率を下げ、成膜品質にも影響を与える
等信頼性の低下を引き起すという問題点を有していた。
すなわち、前記従来技術は、量産装置としてのスパツタ
装置の保守運転性について充分配慮されておらず、稼動
率を低下させ、信頼性の向上が困難であるという問題点
を有している。 本発明の目的は、前記従来技術の問題点を解決し、量
産用スパツタ装置の保守性，信頼性を向上させることを
可能とするターゲツト電極を提供することにある。 〔問題点を解決するための手段〕 本発明によれば、前記目的は、インライン方式のスパ
ツタ装置のターゲツト電極の交換の際、取り外し及び解
体を含む作業、特に、ボルト，ネジ類の取り外し、締
付、真空シール用Ｏリング等の取り外し、清掃等を極力
行わなくてよいように、ターゲツト電極をユニツト化し
て予め準備しておき、ユニツト化されたターゲツト電極
を、ユニツト毎に一斉に交換可能に構成することにより
達成される。すなわち、ユニツト化した電極は、真空容
器壁に対し、外側よりＯリングを介して押え金具のみで
固定可能に構成され、冷却水用接栓部は、予め真空容器
壁に取り付けられ、ユニツト化した電極が取り付けられ
たとき、電極に取り付けられた冷却水給排水口が冷却水
接続部と接続されるようにしておき、同様に通電接続部
も、電極の取り付けと同時に接続されるように構成され
る。 〔作用〕 ユニツト化されたターゲツト電極は、そのケースも含
め剛性を強く構成され、Ｏリングを介して両端を押え金
具で真空容器壁に押し付けて取り付けられる。このた
め、ターゲツト電極の交換は、あたかも唯一の部品を交
換すると同等の容易さで行うことが可能となる。押え金
具による取り付けだけでは、真空シール部の締付面圧を
充分に得ることができないが、ユニツト化したターゲツ
ト電極は、真空容器の外側から取り付けられるため、容
器内が真空に引かれると、大気圧により充分真空シール
性を確保することが可能となる。 また、冷却水通水部の水シール部締付力と、通電接続
部の締付力も、前述の真空時における大気圧による作用
を使用できるため、これらの接続作業も省略することが
可能となる。 このため、ターゲツト電極の交換作業は、ターゲツト
固定金具の操作のみで行い得ることになる。 〔実施例〕 以下、本発明によるターゲツト電極の一実施例を図面
により詳細に説明する。 第１図は本発明の一実施例のターゲツト電極を真空容
器に取り付けた状態の断面図、第２図はターゲツト電極
を取り外した状態の断面図である。第１図，第２図にお
いて、16はＯリング、25,26は冷却水通水路、30は電極
固定部、31は電極固定金具、32はハンドルであり、他の
符号は第３図の場合と同一である。 本発明によるターゲツト電極２は、バツキングプレー
ト４にボンデイングにより固定保持されているターゲツ
ト板１と、バツキングプレート４のターゲツト板１と反
対側に設けられた、ターゲツト板１の面上にマグネトロ
ン磁場17を形成するための磁石6,7及び磁石6,7の磁路を
形成するヨーク板３と、電極カバー９とにより構成され
ており、ターゲツト板１の交換を行う場合、第２図に示
すように、ユニツト化されているこのターゲツト電極２
全体が交換される。なお、磁石6,7は、永久磁石である
が電磁コイルにより構成してもよい。 ターゲツト板１は、成膜動作時、イオンの衝撃により
熱を受けるため、その冷却を行う必要がある。このた
め、ターゲツト電極２は、バツキングプレート４と電極
カバー９との間に冷却水導入部10が設けられており、冷
却水接栓部21,22より冷却水通路25,26を経由して、冷却
水を給排水できるように構成されている。冷却水の水シ
ールは、Ｏリング13,16により行われる。 このターゲツト電極２は、真空容器壁５に、Ｏリング
14,15で両面真空シールされる絶縁物８を介して、真空
容器壁５に取付固定されている固定金具31で固定され
る。固定金具31は、例えば、回転式のハンドルのような
形式で、ターゲット電極２を単に真空容器壁５の側に押
さえ付ける形式のものでよく、操作用のハンドル32と、
電極固定部30により構成されている。 ターゲツト電極２を真空容器壁５に取り付ける際、絶
縁物８にＯリング14を介してターゲツト電極２を所定位
置に置き、ターゲツト電極２の周辺の１、２ケ所に設け
た取り付け金具31のハンドル32を回し、電極固定部30に
よりターゲツト電極２を真空容器壁５の方向に強く押し
付けることにより、ターゲツト電極２が固定できる。こ
のままでは、充分な押し付け力を得ることができない
が、真空容器側空間11が真空に引かれると、大気圧側空
間12の大気圧により、ターゲツト電極２全体が力を受
け、真空をシールするに充分な押し付け力で、ターゲツ
ト電極２が真空容器壁５に取り付けられることになる。 この大気圧によるターゲツト電極２に対する取り付け
押し付け力は、真空容器内部よりターゲツト電極を取り
付ける方式のスパツタ装置では、当然のことながら得る
ことができず、ターゲツト電極は、大気圧側より取り付
ける必要がある。 冷却水の給排出口となる冷却水接栓部21,22は、真空
容器壁５に設けられ、この冷却水接栓部21,22に連通す
る冷却水通路25と、ターゲツト電極２に設けられている
冷却水通路26とは、ターゲツト電極２を所定位置に取り
付けたとき、水シール作用を持つＯリング16を介して接
続されるように配置されている。この冷却水通路の接続
も、前述したターゲツト電極２に対する大気圧による取
り付け圧力により、Ｏリング16を介して完全に行うこと
ができる。また、同様に、ターゲツト電極へのスパツタ
用電源23の電力供給は、絶縁物８に設けた通電接続部24
を介して行うようにすることにより、ターゲツト電極２
の取り付け時にバツキングプレート４と通電接続部24と
が自動的に接続されて行われる。 前述した本発明の実施例によれば、ターゲツト板１の
交換は、予め交換用のターゲツト電極２を準備しておけ
ば、ハンドル操作のみの極めて簡単な作業で行うことが
でき、その際、冷却水接栓部，通電接続部の取り外し，
取り付け等の作業を行う必要もなくなる。また、この実
施例によれば、従来、ターゲツト板の交換の度に必要で
あつた、ターゲツト電極の分解部分のＯリング、シール
面の点検等が、１ケ所のみで済み、絶縁物８にネジ部を
設ける必要がなくなり、更に、交換作業時間を大幅に短
縮することが可能となるため、装置の真空部分が大気に
さらされる時間も短縮することができるので、スパツタ
装置の信頼性を向上させることができる。 〔発明の効果〕 以上説明したように、本発明によれば、ターゲツト電
極の交換を、従来技術の場合の数十分の一の時間で行う
ことができるので、量産用スパツタ装置の稼動率を向上
させ、信頼性を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の一実施例のターゲツト電極を真空容器
に取り付けた状態を示す断面図、第２図はターゲツト電
極を取り外した状態を示す断面図、第３図は従来技術に
よるターゲツト電極の一例を示す断面図である。 １……ターゲツト板、２……ターゲツト電極、３……ヨ
ーク板、４……バツキングプレート、５……真空容器
壁、6,7……磁石、８……絶縁物、９……電極カバー、1
0……冷却水導入部、11……真空容器側空間、12……大
気側空間、13〜16……Ｏリング、17……マグネトロン磁
場、18〜20……ボルト、21,22……冷却水接栓部、23…
…電源、24……通電接続部、25,26……冷却水通水路、3
0……電極固定部、31……電極固定金具、32……ハンド
ル。

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 １．成膜すべき母材となるターゲットと、ターゲット表
   面にマグネトロン磁場を形成するため、ターゲット裏面
   に設けた磁石と、ターゲットを冷却するための冷却水導
   入部とを備えたターゲット電極において、該ターゲット
   電極は、前記ターゲットと磁石と冷却水導入部とがユニ
   ット化されて構成され、真空容器壁に対して外側よりＯ
   リングを介して押し付け固定具のみで真空容器外壁に取
   り付け保持可能に構成され、前記ターゲット電極が取り
   付けられたとき、ターゲット電極に取り付けられた冷却
   水吸排水口が、真空容器壁に取り付けられた冷却水接続
   部と接続され、かつ、ターゲット電極に対する通電接続
   部が同時に接続されることを特徴とするターゲット電
   極。 ２．前記ターゲット裏面に設けた磁石は、電磁コイルに
   より構成されることを特徴とする特許請求の範囲第１
   項、第２項または第３項記載のターゲット電極。