JP4377324B2 - 真空スパッタリング処理装置のためのカソード - Google Patents

Description

本発明は、特に真空処理装置内において、材料のカソードスパッタリングという技術分野に関するものである。

当業者には、アノードと組み合わせてカソードを使用することによってターゲットから材料をスパッタリングすることは、周知である。従来のスパッタリング装置においては、スパッタリング時にカソードとして機能するターゲットに対して、負の電圧を印加する。一方、例えば真空処理チャンバ内に配置されたような個別のアノードに対して、正の電圧源を接続する。

従来技術として、仏国特許第２ ４９２ １６３号明細書を、非制限的に例示することができる。この文献は、スパッタリング装置内においてターゲットから材料をスパッタリングするためのカソード構成に関するものである。この文献においては、ターゲットは、支持プレートを備えており、支持プレートは、冷却流体を循環させるための機構を有している。ターゲットは、冷却プレートの厚さ内におよびベースすなわち冷却プレートを支持している端部プレートの厚さ内にネジ止めされた周縁ブリッジを介して、所定位置に保持される。一般に、ターゲットと冷却プレートとの間には、メンブランが設置される。

このタイプの装置においては、用途に応じて、ターゲットを非常に頻繁に交換する必要がある。

上記従来技術における手法においては、実施態様によらず、ターゲット固定手段は、ターゲットの交換を容易に行い得るものではない。

多くの場合、ターゲットは、周縁回りに配置された複数のネジによって固定される。ターゲットの固定に際してかなりの数のネジが必要とされる場合には、明らかに、取付時間や取外し時間が、長くなってしまう。また、固着してしまうというリスクも発生する。

また、複数のネジと関連しつつ面クランプを使用して、ターゲットを固定することが提案されている。この手法は、この場合にもターゲットを全体的に直接的にクランプするのは複数のネジであることから、満足のいくものではない。この種の手法は、例えば、上述した仏国特許第２ ４９２ １６３号明細書に開示されている。
仏国特許第２ ４９２ １６３号明細書

本発明の目標は、単純でかつ信頼性高くかつ効果的でかつ合理的な手法によって、上記欠点を克服することである。

本発明が解決しようとする課題は、ターゲットの固定を迅速かつ効果的に行い得ることである。これにより、ターゲットを迅速に取り外したり再取付したりすることができ、交換を容易に行うことができる。

そのような課題を解決するため、本発明においては、真空スパッタリング処理装置のためのカソードであって、ターゲットプレートが、冷却機構として機能し得るよう構成された支持体上に取り付けられる場合において、支持体が、フレームに対して固定され、このフレームが、ターゲットの位置決めおよび中心合わせのための閉塞スペースを形成し、フレームの周縁部が、所定形状を有した係合用リムを備え、この係合用リムが、一組をなす複数の把持部材と協働し得るものとされ、一組をなす複数の把持部材が、部材に対してクランプ作用を印加した結果として把持部材を傾斜させ得るような相補的係合形状を有し、部材が、把持部材の厚さ方向に係合されているとともに、フレームの係合リムの一部に対して押圧され、傾斜効果により、一組をなす複数の把持部材の各係合形状の一部が、ターゲットの周縁エッジに対して面的に押圧されることができ、これにより、ターゲットを固定し得るものとされていることを特徴とするカソードを提供する。

ターゲットを信頼性高くかつ効果的に固定するという課題を解決し得るよう、一組をなす複数の把持部材は、適切にカットされており、互いに組み合わされたときには、ターゲットの４つの側辺を完全に包囲するような閉塞周縁フレームを形成し、これにより、スパッタリングのための自由にアクセス可能な中央領域を規定する。

係合形状の特定の断面形状が与えられたときには、ターゲットの交換を迅速に行い得るよう、把持部材をなすいくつかの部材は、コーナーを形成するための少なくとも１つの継ぎエッジを有しており、一方、把持部材をなす他の部材は、直線状とされていて、２つの部材間に滑り込ませることによって挿入され、特に、これら部材は、フレームに対して、先行的に位置決めされる。

クランプ操作時に把持部材を傾斜させ得るよう、部材は、位置決めネジとされる。

クランプ部材の傾斜効果によってターゲットを固定し得るよう、フレームの係合用のかつ相互ロック用のリムは、オフセット状態の直線状形状部分から構成され、この直線状形状部分は、直線状スロットを形成している。把持部材の相補形状は、直線状溝とされ、この直線状溝は、フレームのオフセット状態直線状形状部分に対して係合し得るよう構成され、直線状溝は、スロットと協働し得るニブを形成し、このニブは、クランプ操作時の傾斜効果をもたらし得るものとされている。

本発明が解決しようとする他の課題は、カソードアセンブリの取扱いを容易とすることであり、特に、スパッタリングターゲットの交換を容易とすることである。

この課題を解決し得るよう、支持体は、容易に着脱可能であるように構成された装置部分上に取り付けられる。

有利には、装置部分は、ドアを構成する。

以下、本発明につき、添付図面を参照しつつ、より詳細に説明する。

図３および図４に示すように、カソードの特に有利な応用は、限定するものではないけれども、真空スパッタリング処理である。図３および図４は、符号（Ｃ）によってカソードを全体的に非常に概略的に示している。カソード（Ｃ）は、例えば、端部プレート（１）に対して固定されている。真空下においてアノードとして機能することとなる装置部分は、符号（Ａ）によって示されている。

カソード（Ｃ）は、実行すべき処理に応じたタイプの任意の公知の適切なスパッタリングターゲット（２）を備えている。このターゲット（２）は、冷却機構として機能し得るよう構成された支持体（３）上に設置されている。図示の例においては、限定するものではないけれども、支持体（３）は、メンブラン（特許請求の範囲における『膜状部材』に対応）を備えているとともに、冷却流体のための導入ポート（Ｅ）および導出ポート（Ｓ）を備えている。支持体のメンブランは、符号（４）によって示されている。

本発明においては、メンブラン（４）と支持体（３）とは、フレーム（５）に対して取り付けられている。フレーム（５）は、ターゲット（２）の位置決めと中央合わせとを行うための閉塞スペース（６）を形成している。例えば、ターゲット（２）の全体的形状が矩形である場合には、フレーム（５）は、閉塞されたフレームを形成し得るようにカットされかつ互いに組み立てられた４個の直線状部材（５Ａ，５Ｂ，５Ｃ，５Ｄ）から構成することができる。このようにして形成されたフレーム（５）は、例えば、メンブラン（４）と支持体（３）と端部プレート（１）との厚さ方向に適用される複数のネジ（７）を使用することによって、固定される。

フレーム（５）は、周縁回りに、凹凸を有した係合用のかつ相互ロック用のリム（５ｄ）を有している。リム（５ｄ）は、それぞれが相補的な係合形状（８ａ）を有した一組をなす複数の把持部材（８）と協働し得るよう、構成されている。

係合形状（５ｄ）と相補形状（８ａ）とは、横断面視において、部材（９）に対してクランプ作用を印加した結果として把持部材（８）を傾斜させ得るような形状とされている。部材（９）は、把持部材（８）の厚さ方向に係合されるとともに、フレーム（５）の係合リムの一部に対して押圧される。傾斜効果により、一組をなす複数の把持部材（８）の各係合形状（８ａ）の一部は、ターゲット（２）の周縁エッジに対して面的に係合することができ、これにより、後述するようにしてターゲット（２）を固定することができる。

図５は、フレーム（５）の係合リム（５ｄ）、および、把持部材（８）の相補的係合形状（８ａ）に関しての、横断面形状の有利な実施形態を示している。

係合用のかつ相互ロック用のリム（５ｄ）は、オフセット状態の（あるいは、傾斜状態の）直線状形状部分（５ｄ１）から構成され、直線状形状部分（５ｄ１）は、直線状スロット（５ｄ２）を形成している。直線状形状部分（５ｄ１）は、傾斜面（５ｄ４）を介して係止面（５ｄ３）に対して連接されている。

把持部材（８）の相補形状は、直線状溝（８ａ１）を備えている。この直線状溝（８ａ１）は、フレーム（５）のオフセット状態の直線状形状部分（５ｄ１）に対して係合し得るよう構成されている。直線状溝（８ａ１）は、スロット（５ｄ２）と協働し得るニブ（８ａ２）を形成している。ニブ（８ａ２）は、ターゲット（２）の周縁リムと協働し得るよう構成された傾斜係止面（８ａ３）を超えて突出したものとして、形成されている。

把持部材（８）の横断面形状が、フレーム（５）の係合用のかつ相互ロック用の形状横断面部分に対して係合した時点では（形状断面（５ｄ）のスロット（５ｄ２）内へのニブ（８ａ２）の係合）、行うべき操作は、部材（９）を操作して、把持部材（８）を傾斜させることだけである。この目的のため、部材（９）は、係合形状（８ａ）の下方において把持部材（８）の厚さ方向に組み込まれた位置決めネジから構成されている。この位置決めネジは、フレーム（５）の傾斜連結面（５ｄ４）に対して押圧される。

図３は、位置決めネジ（９）を締め付ける前の時点での把持部材（８）を示しており、図４は、位置決めネジ（９）を締め付けた後の時点での把持部材（８）を示している。締付後においては、すなわち、クランプ操作後においては、傾斜面（８ａ３）が、ターゲット（２）の周縁エッジに対して押圧されることがわかる。

図１および図２に示すように、把持部材（８）は、適切にカットされており、互いに組み合わされたときには、ターゲット（２）の４つの側辺を完全に包囲するような閉塞周縁フレームを形成する。これにより、スパッタリングのための自由にアクセス可能な中央領域を規定する。言い換えれば、組立後には、把持部材（８）は、フレーム（５）と同じ幾何形状を形成する。

把持部材（８）の各係合形状部分とフレーム（５）との間に重なりを有している限りにおいては、把持部材（８）をなす各部材は、互いに独立である。把持部材（８）をなすいくつかの部材は、コーナーを形成するための少なくとも１つの継ぎエッジを有しており、一方、把持部材（８）をなす他の部材は、直線状とされていて、２つの部材間に滑り込ませることによって挿入される。特に、これら２つの部材は、フレーム（５）に対して、先行的に位置決めされる。

図１および図２に示す例においては、把持部材（８）は、フレームの２つの短側辺に対応した２つの部材（８Ａ，８Ｂ）を備えている。これら２つの部材（８Ａ，８Ｂ）は、それぞれの両端部分に継ぎエッジを有している。把持部材（８）は、さらに、４つの部材（８Ｃ）を備えている。これら部材（８Ｃ）は、一端部に継ぎエッジを有しており、部材（８Ａ，８Ｂ）に対して位置決めされる。把持部材（８）は、さらに、２つの部材（８Ｄ）を備えている。これら部材（８Ｄ）は、フレームの側辺上に２つの部材（８Ｃ）を取り付けた後に挿入することを意図したものである。

このような構成により、ターゲット（２）の取付および取外しは、特に単純であって迅速である。実際、必要な操作は、位置決めネジ（９）を緩めることによって把持部材（８）を取り外すことのみである。

同様に、新たなターゲット（２）の取付を、非常に迅速に行うことができる。新たなターゲット（２）をフレーム（７）の内部に配置した後に、必要な操作は、上述した状態へと把持部材（８）を戻すことと、位置決めネジ（９）を締め付けて、把持部材（８）を傾斜させること（図４）と、だけである。したがって、ターゲットを固定するものは、複数のクランプネジではなくて、把持部材（８）とフレーム（５）との係合断面形状であることは、明らかである。

本発明に重要な特徴点においては、本発明に基づくカソードアセンブリが、容易に着脱可能であるように構成された装置部分上において、端部プレート（１）上に取り付けられることである。この装置部分は、有利には、ドア（１０）（特許請求の範囲における『開閉部材』に対応）とすることができる。

把持部材（８）を、スパッタリングターゲットと同じ材料から形成し得ること、あるいは、スパッタリングターゲットと同じ材料から形成しなくても良いこと、に注意されたい。

本発明に基づく利点は、上記説明により極めて明瞭である。

ターゲットを固定するための把持部材を組み立てる前の状態において、スパッタリングカソードの一部を示す平面図である。 把持部材を組み立てた後の状態を示す、図１に対応した平面図である。 ターゲットのクランプに関して、カソードの実施形態と実施態様とを示す断面図である。 ターゲットのクランプに関して、図３に対応した図である。 支持部材と把持部材との側面形状を、一部を破断して示す斜視図である。

符号の説明

２ ターゲットプレート
３ 支持体
４ メンブラン
５ フレーム
５ｄ 係合用リム
５ｄ１ オフセット状態の直線状形状部分
５ｄ２ 直線状スロット
６ 閉塞スペース
８ 把持部材
８ａ 相補的係合形状
８ａ１ 直線状溝
８ａ２ ニブ
９ 位置決めネジ（部材）
１０ ドア

Claims (10)

1. 真空スパッタリング処理装置のためのカソードであって、
   ターゲットプレート（２）が、冷却機構として機能し得るよう構成された支持体（３）上に取り付けられる場合において、
   前記支持体（３）が、フレーム（５）に対して固定され、
   このフレーム（５）が、前記ターゲットプレート（２）の位置決めおよび中心合わせのための閉塞スペース（６）を形成し、
   前記フレーム（５）の周縁部が、所定形状を有した係合用リム（５ｄ）を備え、
   この係合用リム（５ｄ）が、一組をなす複数の把持部材（８）と協働し得るものとされ、
   前記一組をなす複数の把持部材（８）が、部材（９）に対してクランプ作用を印加した結果として前記把持部材（８）を傾斜させ得るような相補的係合形状（８ａ）を有し、
   前記部材（９）が、前記把持部材（８）の厚さ方向に係合されているとともに、前記フレーム（５）の前記係合リムの一部に対して押圧され、
   前記傾斜効果により、前記一組をなす複数の把持部材（８）の各係合形状（８ａ）の一部が、前記ターゲットプレート（２）の周縁エッジに対して面的に押圧されることができ、これにより、前記ターゲットプレート（２）を固定し得るものとされていることを特徴とするカソード。
2. 請求項１記載のカソードにおいて、
   前記一組をなす複数の把持部材（８）が、適切にカットされており、互いに組み合わされたときには、前記ターゲットプレート（２）の４つの側辺を完全に包囲するような閉塞周縁フレームを形成し、これにより、スパッタリングのための自由にアクセス可能な中央領域を規定することを特徴とするカソード。
3. 請求項２記載のカソードにおいて、
   前記把持部材（８）をなすいくつかの部材が、コーナーを形成するための傾斜した連結端部を有しており、一方、前記把持部材（８）をなす他の部材が、直線状とされていて、コーナーを形成するための傾斜した連結端部を有した２つの部材間に滑り込ませることによって挿入され、コーナーを形成するための傾斜した連結端部を有した前記部材が、前記フレーム（５）に対して、先行的に位置決めされることを特徴とするカソード。
4. 請求項１記載のカソードにおいて、
   前記部材（９）が、位置決めネジとされていることを特徴とするカソード。
5. 請求項１記載のカソードにおいて、
   前記フレーム（５）の係合用のかつ相互ロック用の前記リム（５ｄ）が、オフセット状態の直線状形状部分（５ｄ１）から構成され、この直線状形状部分が、直線状スロット（５ｄ２）を形成していることを特徴とするカソード。
6. 請求項５記載のカソードにおいて、
   前記把持部材（８）の前記相補形状が、直線状溝（８ａ１）とされ、
   この直線状溝（８ａ１）が、前記フレーム（５）の前記オフセット状態直線状形状部分（５ｄ１）に対して係合し得るよう構成され、
   前記直線状溝（８ａ１）が、前記スロット（５ｄ２）と協働し得るニブ（８ａ２）を形成し、
   このニブ（８ａ２）が、クランプ操作時の前記傾斜効果をもたらし得るものとされていることを特徴とするカソード。
7. 請求項１記載のカソードにおいて、
   前記支持体が、膜状部材（４）を有していることを特徴とするカソード。
8. 請求項１記載のカソードにおいて、
   前記支持体（３）が、容易に着脱可能であるように構成された装置部分上に取り付けられていることを特徴とするカソード。
9. 請求項８記載のカソードにおいて、
   前記装置部分が、開閉部材を構成していることを特徴とするカソード。
10. 請求項１記載のカソードにおいて、
    前記把持部材（８）が、前記ターゲットプレート（２）と同じ材料から形成し得る、あるいは、前記ターゲットプレート（２）とは異なる材料から形成し得ることを特徴とするカソード。

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