JPH01165770A - ターゲツト電極 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、マグネトロンスパッタ法を用いた薄膜形成装
置に係り、特に、ターゲットの交換頻度の高い量産用イ
ンライン型スパッタ装置に用いて好適なターゲット電極
に関する。

〔従来の技術〕

半導体ウェハ、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、スパッタリング法が知ら
れており、その中でも特に成膜レートの大きいマグネト
ロンスパッタ法が広く用いられている。スパッタリング
法は、１０−Ｉ〜１Ｏ−４Ｔ　ｏｒｒ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
ンによりターゲットをスパッタリングし、その陸生じた
スパッ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ッタ装置は
、その用途に応じて様々な形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ッタ装置として、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
ーゲッ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
用いるスパッタ装置は、特定のターゲットの消耗が激し
く、そのターゲッ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ッタ装置は、タ
ーゲットの消耗をできるだけ等しくするように、同種材
の複数のターゲットを用い、基板を搬送させながら同種
材の成膜をスパッタにより行わせる方法を用いている。

例えば、磁気記録用のディスクの成膜を行う場合、スパ
ッタ装置は、金属膜、磁性体膜、保護膜用に、全部で２
０個近くのターゲット電極を用いて連続成膜を行なって
いる。しかし、ターゲット電極の数が多くなると、ター
ゲット電極の交換に要する時間が多くなり、スパッタ装
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
。

ターゲット電極の構造は、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
ターゲット電極を保持可能としたものが一般的である。

この種ターゲッ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
スパッタ装置に用いられる類似のターゲット電極につい
て、図面により説明する。

第３図は従来技術によるターゲッ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はターゲット電極、３はヨーク板、４はバッキング
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ット電極２は、バッ
キングプレート４にボンディ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、ターゲット電極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、バッキングプレート４には通電接続部２４が設けら
れている。また、ターゲット電極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、陰極となるバッキ
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ット電極２は、成膜
動作により、ターゲツト板ｌ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ット電極の交換時、ま
ず古いターゲット電極２を取り外す必要がある。このタ
ーゲット電極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、バッキング
プレート４を含むターゲット電極２を真空容器壁５から
外し、さらに磁石５，６とバッ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が固定されたバッ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。前述のターゲット
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、実際のターゲット電極の取付けは、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個のターゲッ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ッタ装
置等のように、２０個以上ものターゲット電極を交換す
るためには、十数時間の交換時間を必要とし、この間、
スパッ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ッタ
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
用スパッタ装置の保守性、信頼性を向上させることを可
能とするターゲッ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ッ
タ装置のターゲット電極の交換の際、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、ターゲット電極をユニット化して予
め準備しておき、ユニット化されたターゲット電極を、
ユニッ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、ユニット化した電極は、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、ユニッ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〕

ユニット化されたターゲット電極は、そのケースも含め
剛性を強く構成され、０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、
ターゲット電極の交換は、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、ユニット化したターゲット電
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、ターゲット電極の交換作業は、ターゲット固
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ッ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ット電極を真空容器
に取り付けた状態の断面図、第２図はターゲット電極を
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ット電極２は、バッキングプレート
４にボンディングにより固定保持されているターゲツト
板１と、バッキングプレート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１０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、ユニッ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、
ターゲット電極２は、ハツキングプレート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、０リング１３．１６により行われる。

このターゲット電極２は、真空容器壁５に、０リング１
４．１５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
うな形式のものでよく、操作用のハンドル３２と、電極
固定部３ｏにより構成されている。

ターゲット電極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を介してターゲット電極２を所定位
置に置き、ターゲット電極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
３ｏによりターゲット電極２を真空容器壁５の方向に強
く押し付けることにより、ターゲット電極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
ーゲット電極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ット電極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ット電極を取り付
ける方式のスパッタ装置では、当然のことながら得るこ
とができず、ターゲット電極は、大気圧側より取り付け
る必要がある。

冷却水の吸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
連通ずる冷却水通路２５と、ターゲット電極２に設けら
れている冷却水通路２６とは、ターゲット電極２を所定
位置に取り付けたとき、水シール作用を持つ０リング１
６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、前述したターゲット電極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、ターゲット電
極へのスパッタ用電源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
、ターゲット電極２の取り付け時にバッキングプレート
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ット電極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った、ターゲット電極の分解
部分の０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、スパッ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、ターゲット電極
の交換を、従来技術の場合の数十分の−の時間で行うこ
とができるので、量産用スパッ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ット電極を真空容器
に取り付けた状態を示す断面図、第２図はターゲット電
極を取り外した状態を示す断面図、第３図は従来技術に
よるターゲット電極の一例を示す断面図である。 １−−−−−−一ターゲット板、２−・−一一一一ター
ゲット電極、３−−−−−・ヨーク板、４−−−−−一
・、バッキングプレート、５・−−−−−一真空容器壁
、６．７−−−−−−磁石、８−−−−−−一絶縁物、
９−−−−−−一電極カバー、１０−一一一一・−冷却
水導入部、１１−−−−−−一真空容器側空間、１２−
−−−一大気側空間、１３〜１６−−−−−−−０リン
グ、１７−・・−・マグネトロン磁場、１８〜２０−−
−−−−−ボルト、２１　、　２２−−−−−−一冷却
水接栓部、２３−・−電源、２４−一−−−−−通電接
続部、２５゜２６・−・−冷却水通水路、３０−・−電
極固定部、３１−−−−−−−電極固定金具、３２・−
一一一一一ハンドル。 代理人　弁理士　　武　顕次部（外１名）第１図 第２図 第３図 ；

Claims (1)

1. 【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、該ターゲット電極の外周の少なくとも１個所以
   上を真空容器外壁に取り付けられた取り付け手段により
   真空容器の外側より保持されることを特徴とするターゲ
   ット電極。 ２、前記ターゲット電極の保持によりターゲット電極へ
   の通電接続部が接続されることを特徴とする特許請求の
   範囲第１項記載のターゲット電極。 ３、前記ターゲット電極の保持によりターゲット電極へ
   の冷却水通水部が接続されることを特徴とする特許請求
   の範囲第１項または第２項記載のターゲット電極。 ４、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。