JP3028724U - スパッタ陰極 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】スパッタ装置における、ターゲットを装着した
バッキングプレートと円筒形陰極との強固で位置ズレの
ない締め具及び締結構造を提供する。 【解決手段】磁石円板21と冷媒19を内包する冷媒ケース
２を内蔵する円筒形陰極１の該冷媒ケース２上面と、タ
ーゲット４を上面に装着したバッキングプレート３下面
とを密着固定したスパッタ装置の円筒形陰極において、
冷媒ケース２上面とバッキングプレート３下面とを、円
筒形陰極１の上端全円周とバッキングプレート３の全円
周とを重ねて締め付ける締め具６で圧着固定したスパッ
タ陰極であり、円筒形陰極１の上端が、全円周に亙って
逆テーパ付きまたはＲ面取りしたフランジ22を持つか、
或は、全円周に亙って逆テーパ付きまたはＲ面取りした
切れ込み24を持つものであり、バッキングプレート３
は、その全円周に亙ってテーパ付きまたはＲ面取りした
ものからなるスパッタ陰極。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【考案の属する技術分野】

本考案は、真空中において薄膜等の形成に用いられるスパッタ装置の陰極の構 造に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

真空中においてターゲットの表面付近に高密度のプラズマを形成し、このプラ ズマ中のイオンをターゲットに衝突させて叩き出された粒子を対向する陽極側の 被処理物（基板）上に薄膜を堆積させるスパッタ装置は、被膜の密着性が優れて いる上、制御因子も少ないため、半導体製造工程でのウエーハのへの絶縁膜、導 電膜の成膜処理や光ディスク製造工程での反射膜、保護膜及び記録膜形成工程等 で使用されている。 このスパッタ装置は、図５（ｃ）に示したようにその円筒形陰極１に薄膜の原 料となる円板状のターゲット４が導電性部材からなる円板状のバッキングプレー ト３にインジューム半田または樹脂系の接着剤を用いて密接固定され、放電のた めに投入された電力の約95％以上が熱エネルギーとなりターゲットを加熱してい た。このため加熱されたターゲットは密接固定されたバッキングプレートの背面 を冷却することで熱的な定常状態が維持されている。 このバッキングプレートの冷却方法には、バッキングプレートの背面を直接冷 媒で冷却する方法が一般的に採られている。しかしこの方法では、図４に示した ように、バッキングプレート３の固定方法として冷却媒体（冷媒）19が真空成膜 室内に漏れ出すのを防ぐため、Ｏリング16を冷媒ケース２とバッキングプレート ３の間に使用しているので、取付け・取り外しに際しては多数の固定用ボルト20 を取り扱う必要があった。このためターゲットの交換時には、長時間真空成膜室 を大気中に曝さなければならず、さらにバッキングプレートの取り外しに伴い、 冷媒が直接真空成膜室に接するため、室内が冷媒ガスで汚染される等の問題もあ り、再度真空成膜室を真空にするためには、通常の待機開放時に比べて長い真空 排気時間が必要とされていた。そこで、ターゲットの交換操作を簡便なものとす るため、冷媒19を熱伝導率の良い金属薄板製の冷媒ケース２に封止する方法が採 用されている。さらに真空排気時間を短くするためには取付け作業時間を短縮す る必要があり、図５に示したように、バッキングプレート３の固定をバッキング プレート３の外周に設けた複数の爪17を円周方向に回転させ、円筒形陰極１の上 端側内周に設けたコの字状溝18に嵌合させる構造が提案されている。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】

ところで、後者のバッキングプレート３の固定が複数の爪17をコの字状溝18に 嵌合させる構造では、バッキングプレート３の形状が複雑になり、また、爪17の 加工精度のバラツキによっては、一部の個所に冷媒19の圧力と真空成膜室の真空 圧との相乗圧力が集中し、爪17に変形を生じることもあった。さらにこの変形量 が大きい場合にはバッキングプレート３に反りを生じ、ターゲット４に割れを発 生させる等の問題が生じていた。 本考案は、このような欠陥のないターゲットを装着したバッキングプレートと 円筒形陰極との強固で位置ズレのない締結具及び締結構造を提供しようとするも のである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】

本考案者は、かかる課題を解決するために、バッキングプレートの固定方法、 特に爪と溝による嵌合構造よりも簡単な構造でかつ強度の高い締め具を開発しし て本考案を完成させたもので、その要旨は、 磁石円板と冷媒を内包する冷媒ケースを内蔵する円筒形陰極の該冷媒ケース上 面と、ターゲットを上面に装着したバッキングプレート下面とを密着固定したス パッタ装置の円筒形陰極において、冷媒ケース上面とバッキングプレート下面と を、円筒形陰極の上端全円周とバッキングプレートの全円周とを重ねて締め付け る締め具で圧着固定していることを特徴とするスパッタ陰極であり、 請求項２は、円筒形陰極の上端が、全円周に亙って逆テーパ付きまたはＲ面取 りしたフランジを持つか、或は、全円周に亙って逆テーパ付きまたはＲ面取りし た切れ込みを持つものであり、バッキングプレートは、その全円周に亙ってテー パ付きまたはＲ面取りしたものである。

【０００５】 請求項３は、締め具が、逆テーパーまたはＲ面取りフランジ付き円筒形陰極の 上面に、テーパー付きまたはＲ面取りしたバッキングプレートを重ねた時に生ず る楔形円周または円弧形円周に合致する凹状の切れ込みを持ち、かつ楔形または 円弧形全円周長と同じ長さにチェーンで連結板した複数の板状ブロックからなり 、かつ両端ブロックをボルト・ナットで締結する構造からなる連結板形締め具で あり、 請求項４は、締め具が、逆テーパーまたはＲ面取り切れ込み付き円筒形陰極の 上面に、テーパー付きまたはＲ面取りしたバッキングプレートを重ねた時に生ず る楔形円周または円弧形円周に合致する凹状の切れ込みを持ち、かつ楔形または 円弧形全円周長と同じ長さにチェーンで連結板した複数の板状ブロックからなり 、かつ両端ブロックをボルト・ナットで締結する構造からなる連結板形締め具で ある。

【０００６】 請求項５は、締め具が、逆テーパーまたはＲ面取りフランジ付き円筒形陰極の 上面に、テーパー付きまたはＲ面取りしたバッキングプレートを重ねた時に生ず る楔形円周または円弧形円周に合致する凹状Ｒ付き円弧板に成形され、かつフラ ンジ全円周長を複数に分割した該円弧板をピンで連接し、両端円弧板の係止部を 梃式レバーで締結する構造からなるリング形締め具であり、 請求項６は、締め具が、逆テーパーまたはＲ面取り切れ込み付き円筒形陰極の 上面に、テーパー付きまたはＲ面取りしたバッキングプレートを重ねた時に生ず る楔形円周または円弧形円周に合致する凹状Ｒ付き円弧板に成形され、かつフラ ンジ全円周長を複数に分割した該円弧板をピンで連接し、両端円弧板の係止部を 梃式レバーで締結する構造からなるリング形締め具である。

【０００７】

【考案の実施の形態】

以下、本考案を図面に基づいて詳細に説明する。 図１は本考案のバッキングプレート３を陰極１に締め具６により固定した場合 の実施形態の一例を示す縦断面図であり、図２は連結板形締め具７の正面図（ａ ）と板状ブロックの縦断面図（ｂ）である。図４はリング形締め具14を示す正面 図（ａ）、バッキングプレート３を陰極１にリング形締め具14により固定する前 の状態を示す縦断面図（ｂ）及び楔形円弧板の縦断面図（ｃ）である。 本考案の最大の特徴は、図１に示したスパッタ装置の陰極構造において、磁石 円板21と冷媒19を内包する冷媒ケース２を内蔵する円筒形陰極１の該冷媒ケース ２の上面と、ターゲット４を上面に装着したバッキングプレート３の下面とを密 着固定する方法として、冷媒ケース２の上面とバッキングプレート３の下面とを 、円筒形陰極１の上端全円周とバッキングプレート３の全円周とを重ねて締め付 け圧着固定する締め具６を考案したことにある。 締め具６が装着される円筒形陰極１の上端は、全円周に亙って逆テーパ付きま たはＲ面取りしたフランジ22［図３（ｂ）］を持つものとするか、或は、全円周 に亙って逆テーパ付きまたはＲ面取りした切れ込み24（図１）を持つものに加工 しておき、バッキングプレート３はその全円周に亙って円筒形陰極１の上端と同 形同寸法のテーパ付きまたはＲ面取り加工したものとしておく。 ターゲット４の冷却は、バッキングプレート３の冷却を熱伝導率が 384〜 395 W/m・k の無酸素銅または純銅等の銅系薄板をバッキングプレートとの接触面に用 いた冷媒ケース２を介して冷媒19との間の熱交換で行うのが一般的である。

【０００８】 締め具の一例としては、図２に示した連結板形締め具７がある。これは逆テー パーまたはＲ面取りフランジ22付き円筒形陰極１［図３（ｂ）］の上面に、テー パー付きまたはＲ面取りしたバッキングプレート３を重ねた時に生ずる楔形断面 円周または円弧形断面円周に合致する凹状の切れ込み（楔形断面13、 円弧形断面 12）を持ち、かつフランジ22全円周長と同じ長さにチェーン９で連結した複数の 板状ブロック８からなり、かつ両端ブロックをボルト・ナットで締結する構造に なっている。 連結板形締め具７の別の例としては、逆テーパーまたはＲ面取りした切れ込み 24付き円筒形陰極１（図１参照）の上面に、テーパー付きまたはＲ面取りしたバ ッキングプレート３を重ねた時に生ずる楔形断面円周または円弧形断面円周に合 致する凹状の切れ込み24（楔形断面13、 円弧形断面12）を持ち、かつ切れ込み24 全円周長と同じ長さにチェーン９で連結した複数の板状ブロック８からなり、か つ両端ブロックをボルト・ナットで締結する構造としている。

【０００９】 他の締め具としては、図３に示したリング形締め具14がある。これは逆テーパ ーまたはＲ面取りフランジ22付き円筒形陰極１［図３（ｂ）］の上面に、テーパ ー付きまたはＲ面取りしたバッキングプレート３を重ねた時に生ずる楔形断面円 周または円弧形断面円周に合致する凹状円弧板（円弧断面形11、楔断面形10）に 成形され、かつフランジ全円周長を複数に分割した該円弧板をピンで連接し、両 端円弧板の係止部を梃式レバー15で締結する構造になっている。 リング形締め具14の別の例としては、逆テーパーまたはＲ面取り切れ込み24付 き円筒形陰極１（図１）の上面に、テーパー付きまたはＲ面取りしたバッキング プレート３を重ねた時に生ずる楔形断面円周または円弧形断面円周に合致する凹 状円弧板（円弧断面形11、楔断面形10）に成形され、かつ切れ込み24全円周長を 複数に分割した該円弧板をピンで連接し、両端円弧板の係止部を梃式レバー15で 締結する構造としている。

【００１０】 また、図示しないが、ターゲットの取付作業時に、ターゲット４が縦方向とな る陰極では、円筒形陰極１の内円周にはバッキングプレート３用の、かつバッキ ングプレート３のターゲット４の背面側にはターゲット用の段差を設けておき、 各段差にバッキングプレートとターゲットを載せて片手でターゲットを押さえ、 締め具６を上方より陰極フランジまたは切れ込み及びバッキングプレートに被せ た後は、両手を用いて締め具の締め付け作業が可能となるため、特別の治具等を 用いなくても一人で容易にターゲットの交換作業が可能となり、かつ相互の位置 ズレ防止をより確実なものとすることができる。

【００１１】 以上、実施形態として四通りを開示したが、本考案の作用は、いずれも円周方 向に引張り力を加えることにより締め具は径方向に縮もうとし、かつ締め具の凹 部が陰極とバッキングプレートの重ね合わせで形成された楔形または円弧形円周 凸部を挟み込んで締め付けるので、バッキングプレートと陰極の正確な位置決め がなされると同時にバッキングプレートの下面を冷媒ケース上面の冷却面に密着 固定させることが可能となり、ターゲットの冷却効果が向上する。

【００１２】

【考案の効果】

本考案によれば、バッキングプレートの形状が単純になってコスト削減に寄与 し、また、バッキングプレートの固定個所が円筒形陰極の上端全円周に亙ってあ るいは複数箇所あるため、固定力の一か所集中が防止でき、バッキングプレート の変形、ターゲットの割れ等の欠陥がなくなり、正確な位置決めが可能となり、 産業上その利用価値は極めて高い。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施形態である締め具で陰極上面に
バッキングプレートを締結した状態を示す縦断面説明図
である。

【図２】本考案の一実施形態である連結板形締め具を示
す図面である。 （ａ）上面図、（ｂ）楔形板状ブロック及び円弧状ブロ
ック縦断面図。

【図３】本考案の別の実施形態であるリング形締め具を
示す図面である。 （ａ）上面図、（ｂ）円弧形リングと円弧形円周陰極を
示す縦断面図、（ｃ）楔形リングの縦断面図。

【図４】従来技術の一例を示す斜視図である。

【図５】別の従来例を示す図面である。 （ａ）バッキングプレートの上面図、（ｂ）同縦断面
図、（ｃ）陰極上端溝に嵌合したバッキングプレートを
示す縦断面図。

【符号の説明】

１ 円筒形陰極、 ２ 冷媒ケ
ース ３ バッキングプレート、 ４ ターゲ
ット ５ シールドリング、 ６ 締め具 ７ 連結板形締め具、 ８ 板状ブ
ロック ９ チェーン、 10 楔形円
周 11 円弧形円周、 12 円弧形
板状ブロック 13 楔形板状ブロック、 14 リング
形締め具 15 梃式レバー、 16 Ｏリン
グ 17 爪、 18 溝 19 冷媒 20 ボルト 21 磁石 22 フラン
ジ 23 回転用レバー挿入穴 24 切れ込
み

Claims (6)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】磁石円板と冷媒を内包する冷媒ケースを内
   蔵する円筒形陰極の該冷媒ケース上面と、ターゲットを
   上面に装着したバッキングプレート下面とを密着固定し
   たスパッタ装置の円筒形陰極において、 冷媒ケース上面とバッキングプレート下面とを、円筒形
   陰極の上端全円周とバッキングプレートの全円周とを重
   ねて締め付ける締め具で圧着固定していることを特徴と
   するスパッタ陰極。
2. 【請求項２】円筒形陰極の上端が、全円周に亙って逆テ
   ーパ付きまたはＲ面取りしたフランジを持つか、或は、
   全円周に亙って逆テーパ付きまたはＲ面取りした切れ込
   みを持つものであり、バッキングプレートは、その全円
   周に亙ってテーパ付きまたはＲ面取りしたものである請
   求項１に記載のスパッタ陰極。
3. 【請求項３】締め具が、逆テーパーまたはＲ面取りフラ
   ンジ付き円筒形陰極の上面に、テーパー付きまたはＲ面
   取りしたバッキングプレートを重ねた時に生ずる楔形断
   面円周または円弧形断面円周に合致する凹状の切れ込み
   を持ち、かつ楔形または円弧形断面全円周長と同じ長さ
   にチェーンで連結した複数の板状ブロックからなり、か
   つ両端ブロックをボルト・ナットで締結する構造からな
   る連結板形締め具である請求項１または２に記載のスパ
   ッタ陰極。
4. 【請求項４】締め具が、逆テーパーまたはＲ面取り切れ
   込み付き円筒形陰極の上面に、テーパー付きまたはＲ面
   取りしたバッキングプレートを重ねた時に生ずる楔形断
   面円周または円弧形断面円周に合致する凹状の切れ込み
   を持ち、かつ楔形または円弧形断面全円周長と同じ長さ
   にチェーンで連結した複数の板状ブロックからなり、か
   つ両端ブロックをボルト・ナットで締結する構造からな
   る連結板形締め具である請求項１、２または３に記載の
   スパッタ陰極。
5. 【請求項５】締め具が、逆テーパーまたはＲ面取りフラ
   ンジ付き円筒形陰極の上面に、テーパー付きまたはＲ面
   取りしたバッキングプレートを重ねた時に生ずる楔形断
   面円周または円弧形断面円周に合致する凹状Ｒ付き円弧
   板に成形され、かつフランジ全円周長を複数に分割した
   該円弧板をピンで連接し、両端円弧板の係止部を梃式レ
   バーで締結する構造からなるリング形締め具である請求
   項１または２に記載のスパッタ陰極。
6. 【請求項６】締め具が、逆テーパーまたはＲ面取り切れ
   込み付き円筒形陰極の上面に、テーパー付きまたはＲ面
   取りしたバッキングプレートを重ねた時に生ずる楔形円
   周または円弧形円周に合致する凹状Ｒ付き円弧板に成形
   され、かつフランジ全円周長を複数に分割した該円弧板
   をピンで連接し、両端円弧板の係止部を梃式レバーで締
   結する構造からなるリング形締め具である請求項１、２
   または５に記載のスパッタ陰極。