JP3417578B2 - 真空処理室内におけるターゲットプレートの組み込み、取り外し方法及び装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、真空処理室内で冷却す
べきターゲットプレートの組み込み及び取り外しを行う
方法、真空室内でターゲットプレートを組み込み及び取
り外しするための装置、ならびにターゲットプレート及
び真空室に係わる。

【０００２】

【従来の技術】周知のとおり、種々の真空処理において
は処理の進行とともに消耗されるターゲットプレートが
用いられている。反応を用いたあるいは無反応の成膜処
理技術においては、直流または交流グロー放電によるイ
オン照射によって、あるいは反応ガスを用いて、ターゲ
ットが反応を起こし加工材上に膜が形成されるものがあ
る。この場合、ターゲットはいわゆる高効率噴霧により
磁力装置体を用いて処理されることが多く、これによっ
てターゲット領域におけるイオン濃度が高まる。成膜処
理と呼ばれる他の技術としては、アーク放電あるいは電
子線の照射によって局部的にターゲットが気化されるも
のもある。いずれの場合においても、ターゲットは噴霧
処理ないし気化処理によって強い熱にさらされるが、こ
れはイオンないし電子線の照射を要因としている。

【０００３】ターゲットプレートは簡単かつ真空室の大
部分を取り外すことなく設置できるものでなければなら
ず、また処理とは無関係の素材が、噴霧あるいは気化に
よって微妙な成膜処理を汚染してしまう恐れがあるた
め、そうした素材が固定組織から処理室内に露出しない
よう構成されている場合が多い。周知のように、熱伝導
を考慮したうえで、ターゲットプレートはたとえば冷却
板装置に組み込まれる。ターゲットの裏面が、流体また
は気体である冷却媒体と直接接触した場合に、熱の伝導
は最大となる。このような冷却技術を真空技術に基づい
て達成することは望めない。したがって、たとえばＥＰ
−Ａ−０３３４３４７あるいはＭ．Ｒ．ＬａｋｅとＧ．
Ｌ．Ｈａｒｄｉｎｇ、Ｊ．Ｖａｃ．Ｓｃｉ．Ｔｅｃｈｎ
ｏｌ．Ａ２（３）、１９８４年９月、Ａｍｅｒｉｃａｎ
Ｖａｃｕｕｍ Ｓｏｃｉｅｔｙ、Ｓ．１３９１ｆ、
「平型マグネトロンスパッタリングシステム用陰極冷却
装置」から、あるいはＳＵ特許公報第８２３、４５９
号、ＥＰ−Ａ−０３９３３４４から、薄い膜状あるいは
フォイル状の熱伝導性を有する内壁を介して、冷却媒体
の出力装置をターゲットプレート側の積層面から分離す
ることは周知であり、これにより真空技術における厚さ
の問題は回避され、また冷却媒体が膜状の離間壁とター
ゲットプレート側とに及ぼす圧力によって、ターゲット
プレートから冷却媒体へのきわめて良好な熱伝導が確保
される。この場合、媒体の押圧力をターゲットプレート
に加わることになる。ターゲット素材の寸法及び性質に
依存するターゲットプレートの機械的耐負荷能力があま
りに小さすぎる場合、ターゲット素材で形成された板と
ターゲットの裏面板をたとえば互いに接着して、ターゲ
ットプレートを形成するのが一般的である。こうするこ
とにより、ターゲットプレートへの機械的応力の大部分
が裏面板に吸収される。

【０００４】ターゲットプレートが小さい場合、一般的
にはたとえば留め枠などを用いて縁部を固定するが、大
きなターゲットプレートの場合は、通常さらに中央領域
も固定する。ターゲットプレートの固定は処理室側、す
なわち表側、或いは冷却板側、すなわち裏側から行われ
る。表側からターゲットプレートを固定する場合（ＣＨ
−Ａ−６６４３０３）、冷却板を取り外すことなくプレ
ートの組み込み及び取り外しが簡単に行えるという利点
がある。この場合、ターゲット素材とは異なるネジなど
の固定組織の素材が処理室側に露出し、ターゲットプレ
ートに対して完全に平らな噴霧を行えない危険性を考慮
せねばならないという欠点がある。また、この欠点は噴
霧により形成される膜厚の維持及び高価なターゲット素
材の利用にも影響を及ぼす。このような表側すなわち処
理室側に設けられた固定組織をいっしょに噴霧してしま
うことを完全に防ぐことはできないため、微妙かつ高度
な要求を満たさねばならない成膜処理ではこのような固
定方法は避けねばならない。裏側からのネジ締めを用い
てターゲットプレートを固定する場合（ＣＨ−Ａ−６６
９２４２）、ターゲットの表側全面を噴霧できるという
利点はあるが、ターゲット交換の際に固定組織が設けら
れている冷却板を取り外さねばならないという欠点があ
る。

【０００５】ＵＳ−Ａ−５００９７６５より、ターゲッ
トプレートを支持シリンダーに溶接あるいは接着するこ
とは周知である。支持シリンダーは襟部に半径方向へ突
出した接合板を有しており、接合板を介して把持された
状態で固定される。このシリンダーは、固定されたター
ゲットプレートによってターゲットプレートの厚さより
も高さのあるシリンダー内空間を規定し、この空間は比
較的大きな冷却流体容積を許容するという機能を果た
す。この装置では、ターゲットプレート自体とともに比
較的複雑な支持シリンダーの構成部分も交換する必要が
あり、総合的にみても製造上の理由や費用の面から、シ
リンダー全体をターゲットプレートと同じ素材で製造す
ることができないため、処理とは無関係の支持シリンダ
ーの素材までもが噴霧されるという欠点がある。実際的
なターゲットプレートの固定すなわち継ぎ目を、高度の
熱的及び機械的（冷却媒体・真空）負荷にさらしたうえ
で、使用する素材の対組み合わせを考慮し、ターゲット
プレート・支持シリンダーを判定せねばならない。ＥＰ
−０３９３３４４に記載の方法は、ターゲットプレート
のみを交換するものであるが、これは膜を介してターゲ
ットプレートの裏面に作用する冷却媒体の圧力を受ける
接合面として、処理室に露出する支持枠が設けられてお
り、これらが一般的にたとえば剛性などの理由からター
ゲット素材を用いて製造されない場合に限られる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述した固
定技術の利点を同時に得ることのできる、冒頭に述べた
種類の方法及び組み込み装置の提供を目的としており、
処理室側に露出するターゲットプレートの表側に固定組
織は存在せず、高費用の支持部及び支柱部を追加して設
けることなくターゲットプレートを交換でき、したがっ
て消耗部分すなわちターゲットプレートのみの迅速な交
換を可能とするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の本発明
は、加工材を被覆する方法において、冷却板を備え差し
込み継ぎ手部分を有した支持体を準備する工程と、複数
の凸部を有してその間に差し込み継ぎ手部分の通過を許
容する凹部が形成されたターゲットプレートを前記冷却
板に隣接させて前記支持体に配置する工程と、前記ター
ゲットプレートの凸部が前記支持体の差し込み継手部分
の下側に配置されるように、前記ターゲットプレートを
前記支持体に対して相対的に移動する工程と、前記冷却
板とターゲットプレートの背面との間に密に封鎖された
空間を設ける工程と、前記密に封鎖された空間に冷却媒
体を導入する工程と、前記冷却媒体に圧力を加えて、前
記ターゲットプレートを前記差し込み継手部分に押圧す
る工程と、前記ターゲットプレートから放出された材料
により前記加工材を被覆し、前記ターゲットプレートか
ら成膜処理すべき前記加工材へ放出された材料を堆積す
る工程とを含む方法を要旨とする。また、請求項９に記
載の本発明は、冷却すべきターゲットプレートを真空処
理室に固定するための装置において、前記真空処理室に
固定された冷却板を備え差し込み継ぎ手部分を有する、
前記ターゲットプレートのための支持体と、前記ターゲ
ットプレートが前記支持体に配置されたときに前記冷却
板とターゲットプレートの背面との間に画成される密に
封鎖された空間であって、前記空間は膨張可能で、か
つ、加圧された冷却媒体のための入口を有して成る密に
封鎖された空間とを具備し、前記ターゲットプレート
が、複数の凸部を有してその間に差し込み継ぎ手部分の
通過を許容する凹部が形成されており、前記支持体、冷
却板、および、密に封鎖された空間が共働して、前記タ
ーゲットプレートの前記凸部が前記支持体の差し込み継
手部分の裏面に緩く係合し、かつ、前記密に封鎖された
空間内を加圧することにより、前記前記ターゲットプレ
ートの前記凸部が押圧されて、前記ターゲットプレート
の前記凸部と前記支持体が堅固に係止されるターゲット
プレートを真空処理室に固定するための装置を要旨とす
る。

【作用及び効果】プレート側の部分及び真空室側の部分
から構成される差し込み継ぎ手によって以下の利点が得
られる。・プレート自体を交換でき、また処理側面も交
換できること。・処理室壁の外側部分が処理空間に露出
しており、固定組織及び押圧組織を追加して設ける必要
がないこと。・冷却媒体がターゲットプレートの冷却
と、継ぎ手の押圧及び解放という二重の機能を果たして
いること。・ターゲットプレートが明確に規定された位
置に組み込まれ、差し込み継ぎ手によって位置決めされ
ること。

【０００８】また、本発明によれば操作はとくに簡単な
ものとなる。さらに、差し込み継ぎ手を設けることによ
り、上述したような高い負荷を受けるターゲットプレー
トの膨張、厚さ及び素材に応じて、請求項３、４、１０
または１１の記載にあるとおり、中央領域または周辺領
域でターゲットプレートが冷却媒体から押圧力を受ける
ことが可能となる。その際、熱的な要因からターゲット
が膨張したときにも、ターゲットにたとえば許容範囲内
の機械的押圧力しか加わらないように差し込み継ぎ手を
形成することもできる。たとえば、プレートに回転式差
し込み継ぎ手を設けるのが望ましく、そうすればプレー
トが半径方向に膨張しても形状が規定されるような押圧
は加わらず、通常方向のみに形状が規定されるような押
圧が加わる。

【０００９】日本国特許概要、ｖｏｌ．１２、ｎｏ．５
６（Ｃ−４７７）（２９０３）、１９８８年２月１９
日、及びＪＰ−Ａ−６２−１９９７６９（Ｈｉｔａｃｈ
ｉ）によれば、蒸着めっき処理の範囲を越えないものと
して、支持体を用いて副室内の加工材を保持し、支持体
と加工材を開閉弁を介して蒸着室内に導入し、側方の支
持ガイド内に一直線にはめ込み、冷却支柱の作用によっ
てこれらを押圧することは周知である。ターゲットプレ
ートとは異なり、支持体は噴霧されないため、ターゲッ
ト素材と設けられた固定組織との素材選択が、蒸着めっ
き処理に影響を及ぼさない。また「差し込み継ぎ手」と
記載しているが、側方の支持ガイドについては、引き出
し式ガイドも同様であるが、異なる二方向すなわちＸ、
Ｙ方向に対応する直線方向に、あるいは回転式差し込み
継ぎ手における軸方向への押し込み及び軸を中心とする
回転を介して、閉鎖部分が相対的に移動されて閉鎖が行
われるような、本当の差し込み継ぎ手であるかどうかは
問題ではない。

【００１０】さらに、ターゲットを噴霧あるいは気化す
る場合には噴霧または気化に高いエネルギーを用いるた
め、真空蒸着めっきの施される支持体の熱的負荷は、噴
霧あるいは気化されるターゲットの熱的負荷よりも実質
的に小さい。したがって、こうしたターゲットは本発明
に基づく固定押圧を行うほうが、ターゲットプレートを
固定押圧する場合よりも実質的な問題点が少ない。また
利点については以下の本発明の実施例を示す図面から理
解される。

【００１１】

【実施例】以下、実施例に関する図面を参照して利点を
説明する。第１図には、本発明により組み込まれたター
ゲットプレート１０が概略的に示されている。一点破線
で示した真空室１２が流体あるいは気体状の冷却媒体、
通常は水の通路１６を有する冷却板１４を取り囲んでい
る。冷却板１４に設けられた通路１６は熱伝導性のよい
膜１８、望ましくは金属フォイルによって処理室Ｐに対
して密に封鎖されている。ターゲットプレート１０なら
びに冷却板１４はいずれも中央及び周辺に差し込み継ぎ
手部分を有しており、つまりターゲットプレート１０は
半径方向に凹凸部２０ｐ及び２０ｚを、冷却板１４はこ
れらに対応する差し込み継ぎ手部２２ｐ及び２２ｚを有
している。継ぎ手部２２ｐは真空室内壁の一部を構成し
ている。冷却板側及びターゲットプレート側の差し込み
継ぎ手部２０、２２は、参照ｐ及びｚに対応し、同軸を
中心とする二つの差し込み継ぎ手を形成しており、これ
らは矢印ｂに示すように、ターゲットプレートの回転に
よって処理室Ｐに面したターゲット表面２４とほぼ平行
に閉鎖ないし解放される。ターゲットプレート１０と処
理室側面の間には半径方向の遊びが設けられ、プレート
１０が熱により半径方向に膨張しても実質的には張りつ
めることのないよう構成されている。差し込み継ぎ手部
の構成は第５図から第７図の上面図に示されているが、
まず周辺差し込み継ぎ手の構成が第一に示され、また第
５図及び第６図には破線で参照ｚに対応する中央差し込
み継ぎ手の構成が示されている。第１図に示す状態では
通路１６内の冷却媒体に圧力が加わえられていない。こ
の状態では、ターゲットプレートと冷却板の間に軸方向
及び半径方向の遊びがあり、したがってターゲットプレ
ート１０は冷却板上に積載された後で少し回転され接続
継ぎ手に押し込まれる。その際、半径方向の遊びＬとは
関係なく、ターゲットは周辺領域で、参照２６に示す冷
却板１４側の中央の接続継ぎ手タップを介して、冷却板
１４との中心合わせが行われる。

【００１２】第２図は、第１図に示す構成の通路１６内
の冷却媒体に圧力を加えた状態を示しており、たとえば
上述したような金属フォイルで形成された膜１８がター
ゲットプレートに面するよう設けられ、軸方向の遊び範
囲内で軸方向に沿ってターゲットプレートを持ち上げて
いる。このようにして、差し込み継ぎ手に押圧力が加え
られると同時に、ターゲットプレート１０から金属フォ
イル１８を介して媒体への良好な熱伝導が確保される。
差し込み継ぎ手の軸方向の押圧力にもかかわらず、真空
室１２側の冷却板１４に対するターゲットプレート１０
の半径方向の遊びＬは維持されているので、ターゲット
プレート１０は熱によって自由に膨張してもかまわな
い。軸方向の膨張は通路１６内の媒体の圧力に対して作
用する。したがって熱によるターゲットの圧力は減少さ
れるため、ターゲット表面の変形も減少する。したがっ
て基本的には、ターゲットプレート１０を比較的良好に
利用することができ、第１図及び第２図に示すように支
持板を用いることなくターゲットが組み込み可能となる
ため、低費用で大きなターゲットプレートを実現でき
る。さらに、中央及び周辺両方の差し込み継ぎ手を用い
るかわりに、中央のみあるいは周辺のみに差し込み継ぎ
手を設けることができ、寸法など、とくにターゲット厚
に対するターゲットの膨張率、ターゲット素材が壊れや
すいか成形できるか、さらにターゲットの活性温度に基
づいてその決定を行えばよい。

【００１３】第３図には第１図に類似したターゲットプ
レート１０が示されており、通路１１内の媒体は圧力が
解放されている状態を示し、差し込み継ぎ手装置は中央
の差し込み継ぎ手のみを取り囲むように形成されてい
る。第４図も、解放された状態の類似した差し込み継ぎ
手装置を示しており、周辺のみに差し込み継ぎ手が設け
られている。第４図に示す装置例と同じく、噴霧を行う
べき上表面とともにターゲットプレート１０を、ターゲ
ット素材、寸法及びターゲット活性温度に応じては、支
持板上に組み込むたとえば接着できるため、本発明の範
囲内でプレート１０及び支持板３０を用いてターゲット
プレートを一体形成することもできる。さらに第３図に
破線で示すように、ターゲットプレート１０側の差し込
み継ぎ手部を形成する部位を、独立した構成要素とし
て、すなわち差し込み継ぎ手枠３２として形成し、ター
ゲット１０の消耗後ふたたび次のターゲット用に組み込
まれる枠として、たとえば参照３４に示すようにターゲ
ットプレートに締め付け固定することもできる。上述の
技術は、とくにアルミニウムターゲットまたはアルミニ
ウム合金ターゲットを使用する場合に適する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるターゲットプレートの組み込み装
置を緩めた状態で概略的に示す断面図である。

【図２】第１図の装置を締めつけた状態を示す図であ
る。

【図３】第１図に類似しているが中央継ぎ手のみを用い
た場合を示す図である。

【図４】第１図に類似しているが周辺継ぎ手のみを用い
た場合を示す図である。

【図５】本発明による差し込み継ぎ手の真空室側の部分
を示す上面図である。

【図６】消耗されるプレート側の差し込み継ぎ手の部分
を示す上面図である。

【図７】周辺継ぎ手として第５図及び第６図に記載の本
発明による差し込み継ぎ手を設けられ、組み込まれた状
態のターゲットプレートを示す図である。

【符号の説明】

１０…ターゲットプレート １２…真空室 １４…冷却板 １６…冷却媒体通路 １８…膜 ２２ｐ…凹凸部 ２２ｚ…凹凸部 ３０…支持板

Claims (16)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 加工材を被覆する方法において、 冷却板を備え差し込み継ぎ手部分を有した支持体を準備
   する工程と、 複数の凸部を有してその間に差し込み継ぎ手部分の通過
   を許容する凹部が形成されたターゲットプレートを前記
   冷却板に隣接させて前記支持体に配置する工程と、 前記ターゲットプレートの凸部が前記支持体の差し込み
   継手部分の下側に配置されるように、前記ターゲットプ
   レートを前記支持体に対して相対的に移動する工程と、 前記冷却板とターゲットプレートの背面との間に密に封
   鎖された空間を設ける工程と、 前記密に封鎖された空間に冷却媒体を導入する工程と、 前記冷却媒体に圧力を加えて、前記ターゲットプレート
   を前記差し込み継手部分に押圧する工程と前記ターゲッ
   トプレートから放出された材料により前記加工材を被覆
   し、前記ターゲットプレートから成膜処理すべき前記加
   工材へ放出された材料を堆積する工程とを含む方法。
2. 【請求項２】 前記移動する工程は、前記ターゲットプ
   レートを前記支持体に対して相対的に回転することを含
   む請求項１に記載の方法。
3. 【請求項３】 前記ターゲットプレートの凸部は前記タ
   ーゲットプレートの中央領域に配設され、前記差し込み
   継手部分は前記支持体の中央領域に設けられている請求
   項１に記載の方法。
4. 【請求項４】 前記ターゲットプレートの凸部は前記タ
   ーゲットプレートの周辺領域に配設され、前記差し込み
   継手部分は前記支持体の周辺領域に設けられている請求
   項１に記載の方法。
5. 【請求項５】 前記密に封鎖された空間は前記支持体の
   表面と膜との間に形成される請求項１に記載の方法。
6. 【請求項６】 前記膜は、金属箔である請求項５に記載
   の方法。
7. 【請求項７】 前記ターゲットプレートから材料を放出
   する工程は、イオン照射スパッタリング処理、プラズマ
   スパッタリング処理、電子線蒸着処理、あるいはアーク
   蒸着処理の１つにより行われる請求項１に記載の方法。
8. 【請求項８】 前記ターゲットプレートから材料を放出
   する工程は、イオン照射スパッタリング処理、プラズマ
   スパッタリング処理、電子線蒸着処理、あるいはアーク
   蒸着処理は、反応を用いたあるいは無反応の処理により
   行われる請求項７に記載の方法。
9. 【請求項９】 冷却すべきターゲットプレートを真空処
   理室に固定するための装置において、 前記真空処理室に固定された冷却板を備え差し込み継ぎ
   手部分を有する、前記ターゲットプレートのための支持
   体と、 前記ターゲットプレートが前記支持体に配置されたとき
   に前記冷却板とターゲットプレートの背面との間に画成
   される密に封鎖された空間であって、前記空間は膨張可
   能で、かつ、加圧された冷却媒体のための入口を有して
   成る密に封鎖された空間とを具備し、 前記ターゲットプレートが、複数の凸部を有してその間
   に差し込み継ぎ手部分の通過を許容する凹部が形成され
   ており、 前記支持体、冷却板、および、密に封鎖された空間が共
   働して、前記ターゲットプレートの前記凸部が前記支持
   体の差し込み継手部分の裏面に緩く係合し、かつ、前記
   密に封鎖された空間内を加圧することにより、前記前記
   ターゲットプレートの前記凸部が押圧されて、前記ター
   ゲットプレートの前記凸部と前記支持体が堅固に係止さ
   れるターゲットプレートを真空処理室に固定するための
   装置。
10. 【請求項１０】 前記ターゲットプレートの凸部は前記
    ターゲットプレートの中央領域に配設され、前記差し込
    み継手部分は前記支持体の中央領域に設けられている請
    求項９に記載の装置。
11. 【請求項１１】 前記ターゲットプレートの凸部は前記
    ターゲットプレートの周辺領域に配設され、前記差し込
    み継手部分は前記支持体の周辺領域に設けられている請
    求項９に記載の装置。
12. 【請求項１２】 前記凸部および前記差し込み継手部分
    の各々は、所定の円に沿って配置されている請求項９に
    記載の装置。
13. 【請求項１３】 前記支持体に配置されたターゲットプ
    レートは、前記支持体に対して半径方向の遊びを有して
    いる請求項９に記載の装置。
14. 【請求項１４】 前記ターゲットプレートは、安定板上
    に取付けられ消費される材料から成るプレートを具備す
    る請求項９に記載の装置。
15. 【請求項１５】 前記消費される材料から成るプレート
    は前記安定板に固着されている請求項１４に記載の装
    置。
16. 【請求項１６】 前記凸部が前記ターゲットプレートに
    着脱自在に取り付けられている請求項９に記載の装置。