JPH02258974A - Target and cathode part in sputtering device - Google Patents
Target and cathode part in sputtering deviceInfo
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、基板に薄膜を形成する際に使用されるスパッ
タリング装置のターゲット及び陰極部に関するものであ
る。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a target and a cathode section of a sputtering apparatus used for forming a thin film on a substrate.
基板上に薄膜を形成するための装置としてスパッタリン
グ装置が広く利用されてい息。この装置は、真空中にス
パッタガスを導入し、電極間に電圧を印加してグロー放
電を発生させ、プラズマ中の正イオンを陰極上のターゲ
ット材表面に衝突させ、ターゲット原子をはじき飛ばし
て基板上に成膜を行う装置である。Sputtering equipment is widely used to form thin films on substrates. This device introduces sputtering gas into a vacuum, applies a voltage between electrodes to generate a glow discharge, and causes positive ions in the plasma to collide with the surface of the target material on the cathode, repelling target atoms and depositing them on the substrate. This is a device that performs film formation.
スパッタリング装置を用いて上述したように成膜を行う
場合、プラズマ中のスパッタガスの正イオンがターゲッ
ト材に衝突するので、ターゲット材はその温度が上昇す
る。そして温度上昇に伴って、ターゲット材の組成変化
、ターゲット材の割れまたは融解が生じることがある。When forming a film using a sputtering apparatus as described above, the positive ions of the sputtering gas in the plasma collide with the target material, so that the temperature of the target material increases. As the temperature rises, the composition of the target material may change, and the target material may crack or melt.
従って、ターゲット材の温度上昇を抑制するために、陰
極部に水冷機構を備え、スパッタリング中にターゲット
材を冷却することが一般的である。Therefore, in order to suppress the temperature rise of the target material, it is common to provide a water cooling mechanism in the cathode section to cool the target material during sputtering.
第３図はこのような水冷機構を備えたスパッタリング装
置の従来の陰極部の構成を示す断面図であり、図中２１
はアースシールドである。アースシ−ルビ２１内には、
絶縁材２９を介してステンレス鋼製のターゲット支持台
２８が設けられており、ターゲット支持台２８上には０
リング２７を介して銅製のバッキングプレート２６が取
付けられている。バフキングプレート２６上にはターゲ
ット材２３が載置されており、ターゲット材２３とバフ
キングプレート２６とは、Ｉｎ系合金等のボンディング
材２４にて接着されている。また、ターゲット支持台２
８の底面には、冷却水導入口３０ａ及び冷却水排出口３
０ｂが開設されている。FIG. 3 is a sectional view showing the configuration of a conventional cathode section of a sputtering apparatus equipped with such a water cooling mechanism, and in the figure, 21
is the earth shield. Inside Earth Seal Ruby 21,
A target support stand 28 made of stainless steel is provided via an insulating material 29, and a zero
A copper backing plate 26 is attached via a ring 27. A target material 23 is placed on the buffing plate 26, and the target material 23 and the buffing plate 26 are bonded together with a bonding material 24 such as an In-based alloy. In addition, target support stand 2
8 has a cooling water inlet 30a and a cooling water outlet 3.
0b has been opened.
このような構成の陰極部内に冷却水を流し、バッキング
プレート２６を介してターゲット材２３を水冷して、そ
の温度上昇を抑制するようにしている。Cooling water is allowed to flow into the cathode section having such a configuration, and the target material 23 is water-cooled via the backing plate 26, thereby suppressing a rise in temperature thereof.
また第４図は同様の水冷機構を備えた従来の別の陰極部
の構成を示す断面図であり、図中第３図と同番号を付し
た部分は同一または相当部分を示す。この例では、バフ
キングプレート２６に接着させることなく、ターゲット
材２３をバフキングプレート２６上に単に載置している
だけである。また、第４図において、ターゲット材２３
をバッキングプレート２６上に載置し、ターゲット材２
３の周縁部を治具にて固定させるような構造をなした陰
極部もある。このような例におけるターゲット材２３の
冷却機構は、前述の第３図に示す例と同じである。Furthermore, FIG. 4 is a sectional view showing the structure of another conventional cathode section equipped with a similar water cooling mechanism, and the parts in the figure with the same numbers as those in FIG. 3 indicate the same or equivalent parts. In this example, the target material 23 is simply placed on the buffing plate 26 without being adhered to the buffing plate 26. In addition, in FIG. 4, the target material 23
is placed on the backing plate 26, and the target material 2 is placed on the backing plate 26.
There is also a cathode section that has a structure in which the peripheral edge of No. 3 is fixed with a jig. The cooling mechanism for the target material 23 in such an example is the same as the example shown in FIG. 3 described above.
第３図に示す陰極部の構造にあっては、ターゲット材２
３がバッキングプレート２６と一体化されているので、
同一のスパッタリング装置においてターゲット材２３を
取換えたい場合には、バフキングプレート２６も合せて
交換しなければならず、その作業に長時間を要すという
問題点がある。またこの交換時に冷却水の循環路が露出
されるので、水分子がスパッタリング装置の真空槽壁に
吸着されるという問題点もある。In the structure of the cathode section shown in FIG.
3 is integrated with the backing plate 26, so
When it is desired to replace the target material 23 in the same sputtering apparatus, the buffing plate 26 must also be replaced, which poses a problem in that it takes a long time. Furthermore, since the cooling water circulation path is exposed during this exchange, there is also the problem that water molecules are adsorbed to the wall of the vacuum chamber of the sputtering apparatus.
一方、単にターゲット材２３をバッキングプレート２６
に載置する構造（第４図参照）、またはターゲット材２
３をバッキングプレート２６に載置してターゲット材２
３０周縁部をねし止めする構造にあっては、ターゲット
材２３とバフキングプレート２６との密着性が弱くて、
ターゲット材２３．バッキングプレート２６間の熱交換
が十分に行えないので、ターゲット材２３が低い熱伝導
性を有する非金属である場合には冷却効果が十分に得ら
れない場合があり、高スパフタ電力での放電中に、ター
ゲット材２３の割れまたは融解が発生するという問題点
がある。なお、このようなターゲット材２３の割れは、
ターゲット材２３とバンキングプレート２６との間の不
十分な熱交換に伴って生じるターゲット材２３での不均
一な温度分布に起因すると考是られる。On the other hand, simply attach the target material 23 to the backing plate 26.
(see Figure 4), or target material 2
3 on the backing plate 26 and remove the target material 2.
30, the adhesion between the target material 23 and the buffing plate 26 is weak.
Target material 23. Since sufficient heat exchange between the backing plates 26 cannot be performed, if the target material 23 is a non-metal with low thermal conductivity, a sufficient cooling effect may not be obtained. Another problem is that the target material 23 may crack or melt. Note that such cracks in the target material 23 are caused by
It is believed that this is due to non-uniform temperature distribution in the target material 23 caused by insufficient heat exchange between the target material 23 and the banking plate 26.
本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであり、ター
ゲット材に金属板を裏打ちしたものをターゲットとして
使用し、このターゲットをバフキングプレート（載置台
）に固定して陰極部を構成することにより、ターゲット
材の交換時にバッキングプレートも合せて交換する必要
がなく、ターゲット材の割れまたは融解が発生せず、し
かもターゲット材に対する冷却効果が高いスパッタリン
グ装置のターゲット及び陰極部を提供することを目的と
する。The present invention has been made in view of the above circumstances, and uses a target material lined with a metal plate as a target and fixes this target to a buffing plate (mounting table) to form a cathode section. The object of the present invention is to provide a target and a cathode section of a sputtering device that do not require replacing the backing plate when replacing the target material, do not cause cracking or melting of the target material, and have a high cooling effect on the target material. do.
本発明に係るスパッタリング装置のターゲットは、ター
ゲット材に金属板を裏打ちして一体化させてなることを
特徴とし、本発明に係るスパッタリング装置の陰極部は
、ターゲット材に金属板を裏打ちして一体化させたター
ゲットを治具にて載置台上に固定しであることを特徴と
する。The target of the sputtering apparatus according to the present invention is characterized in that the target material is lined with a metal plate and integrated, and the cathode part of the sputtering apparatus according to the present invention is integrated with the target material lined with a metal plate. The target is fixed on a mounting table using a jig.
本発明のスパッタリング装置の陰極部は、ターゲット材
に金属板を裏打ちしてなるターゲットを載置台に固定し
である。そうするとターゲット材と載置台との間の熱交
換が活発になってターゲット材の温度分布は低温均一と
なり、ターゲット材の割れまたは融解は発生しない、固
定方法は、例えばねし止め等の機械的手段が好適である
。The cathode section of the sputtering apparatus of the present invention has a target made of a target material lined with a metal plate, which is fixed to a mounting table. Then, heat exchange between the target material and the mounting table becomes active, and the temperature distribution of the target material becomes low and uniform, and the target material does not crack or melt.The fixing method is, for example, mechanical means such as screwing. is suitable.
以下、本発明をその実施例を示す図面に基づき具体的に
説明する。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be specifically described below based on drawings showing embodiments thereof.
第１図は本発明に係るスパッタリング装置の陰極部の構
成を示す断面図であり、図中１はアースシールドである
。アースシールド１内には、上部が開口した円筒状をな
すステンレス鋼製のターゲット支持台８が、その底面の
一部を絶縁材９に当接させて設けられている。ターゲッ
ト支持台８の上面には、０リング７を介して円板状をな
す銅製ののバフキングプレート６が取付けられており、
バッキングプレート６上には本発明のターゲ７）１２が
載置されている。ターゲット１２は、ボンディング材４
を用いてターゲ７）材３に金属板５を裏打ちポンディン
グして一体化させた構成をなす。FIG. 1 is a sectional view showing the structure of a cathode part of a sputtering apparatus according to the present invention, and numeral 1 in the figure is an earth shield. A target support 8 made of stainless steel and having a cylindrical shape with an open top is provided in the earth shield 1 with a portion of its bottom surface abutting an insulating material 9. A disk-shaped copper buffing plate 6 is attached to the upper surface of the target support stand 8 via an O-ring 7.
The target 7) 12 of the present invention is placed on the backing plate 6. The target 12 is the bonding material 4
Using this method, the target 7) material 3 is lined with a metal plate 5 and bonded to form an integrated structure.
なおボンディング材４の材質としては、金属または熱伝
導性が高い樹脂が好適である。ターゲット１２の周縁部
はステンレス鋼製の治具２に覆われていて、治具２がバ
フキングプレート６にねし１１゜１１にてねじ止めされ
ており、このねじ止めにてターゲット１２がバフキング
プレート６上に固定されている。ターゲット支持台８の
底面には、ターゲット支持台８の管内に冷却水を導入す
るための冷却水導入口１０ａ１及びターゲット支持台８
の管内から冷却水を排出するための冷却水排出口１０ｂ
が開設されている。Note that as the material of the bonding material 4, metal or resin with high thermal conductivity is suitable. The peripheral edge of the target 12 is covered with a jig 2 made of stainless steel, and the jig 2 is screwed to the buffing plate 6 with screws 11°11. It is fixed on the king plate 6. A cooling water inlet 10a1 for introducing cooling water into the pipes of the target support 8 and a target support 8 are provided on the bottom of the target support 8.
Cooling water outlet 10b for discharging cooling water from inside the pipe.
has been established.
このような構成をなすスパッタリング装置の陰極部にお
けるターゲット材３の冷却機構は、前述した従来の陰極
部における場合と同様である。つまり、冷却水導入口１
０ａ、ターゲット支持台８内。The cooling mechanism for the target material 3 in the cathode section of the sputtering apparatus having such a configuration is the same as that in the conventional cathode section described above. In other words, cooling water inlet 1
0a, inside target support stand 8.
冷却水排出°口１０ｂを通って冷却水を循環させ、バフ
キングプレート６を介してターゲット材３を冷却する。Cooling water is circulated through the cooling water outlet 10b to cool the target material 3 via the buffing plate 6.
本発明の陰極部にあっては、ターゲット材３の裏に熱伝
導性が高い金属板５をボンディングさせているので、タ
ーゲット材３．゛バッキングプレート６間の熱交換は活
発であり、ターゲット材３は均一に効率よく冷却されて
その温度上昇は抑制される。この結果、従来の陰極部の
ようにターゲット材３に割れまたは融解が発生すること
はない。In the cathode section of the present invention, since the metal plate 5 with high thermal conductivity is bonded to the back of the target material 3, the target material 3. ``Heat exchange between the backing plates 6 is active, the target material 3 is cooled uniformly and efficiently, and its temperature rise is suppressed. As a result, the target material 3 does not crack or melt unlike the conventional cathode section.
また、同一のスパッタリング装置においてターゲット材
３を取換える場合には、ターゲット１２のみを治具２か
らはずして交換すればよく、従来のようにバッキングプ
レート６も合せて取りはずすことが不要であるので、そ
の交換作業は短時間にて済み、交換時に冷却水の循環路
が露出されることもない。Furthermore, when replacing the target material 3 in the same sputtering apparatus, it is only necessary to remove the target 12 from the jig 2 and replace it, and there is no need to remove the backing plate 6 as well as in the conventional case. The replacement work can be done in a short time, and the cooling water circulation path is not exposed during the replacement.
本発明の陰極部と従来の陰極部（バフキングプレート２
６にターゲット材２３を載置してターゲット材２３の周
縁部を治具にて固定した構造をなす陰極部）とについて
、冷却効果を調べるべく、スパッタリングを行って夫々
のターゲット材の表面を観察した。ターゲット材３，２
３としては、何れも径２５０ ｎ、 Ｈさ３鰭の５ｉ（
ｈを使用し、またバンキングプレート６．２６は、厚さ
、形状が同じである銅製のものを使用し、またバッキン
グプレート６゜２６の表面の平滑度を同等とし、更に金
属板５の裏面とターゲット材２３の裏面との平滑度を同
等とした。なお、本発明の陰極部においてボンディング
材４として、厚さ約０．１鶴の熱伝導性が高い合成樹脂
を用いた。また従来の陰極部では、本発明の陰極部に使
用する治具２と同様なステンレス鋼製の治具にてターゲ
ット材２３の周縁部がねし止めされている。The cathode part of the present invention and the conventional cathode part (buffing plate 2
In order to investigate the cooling effect, sputtering was performed and the surface of each target material was observed with respect to the cathode part, which has a structure in which the target material 23 is placed on the target material 23 and the peripheral edge of the target material 23 is fixed with a jig. did. Target material 3, 2
As for 3, both have a diameter of 250 nm and a height of 3 fins, 5i (
The banking plate 6.26 is made of copper and has the same thickness and shape, and the surface smoothness of the backing plate 6.26 is the same as that of the back surface of the metal plate 5. The smoothness of the back surface of the target material 23 was made the same. In the cathode section of the present invention, a synthetic resin having a thickness of approximately 0.1 mm and having high thermal conductivity was used as the bonding material 4. Further, in the conventional cathode section, the peripheral edge of the target material 23 is screwed down using a stainless steel jig similar to the jig 2 used for the cathode section of the present invention.
このような構成をなす各陰極部を有する夫々のスパッタ
リング装置において、Ａｒガス（スパッタガス）圧をＩ
Ｘ １０−’Ｔｏｒｒ、スパッタ電力を５に讐。In each sputtering apparatus having each cathode part having such a configuration, the Ar gas (sputter gas) pressure is
x 10-'Torr, sputter power to 5.
スパッタ時間を３０分とするスパッタ条件にてスパッタ
リングを行い、スパッタリング終了後、各ターゲット材
３，２３の表面を観察した。従来の陰極部を有するスパ
ッタリング装置におけるターゲット材２３の表面には、
長さ１０〜５０鶴程度の亀裂がエロージョン領域付近に
多数見られた。これに対して本発明の陰極部を有するス
パッタリング装置におけるターゲット材３の表面には、
割れ等の異常は観察されなかった。Sputtering was performed under sputtering conditions in which the sputtering time was 30 minutes, and after the sputtering was completed, the surfaces of each target material 3, 23 were observed. On the surface of the target material 23 in a conventional sputtering apparatus having a cathode part,
Many cracks with a length of about 10 to 50 cracks were observed near the erosion area. On the other hand, on the surface of the target material 3 in the sputtering apparatus having the cathode part of the present invention,
No abnormalities such as cracks were observed.
また、上述したような構成をなす本発明の陰極部、従来
の陰極部を有する両スパッタリング装置内におけるスパ
ッタリング中の両ターゲット材３゜２３の表面温度を測
定した。なお測定箇所は、両ターゲット材３．２３の中
心から動径方向に６０１１の地点、つまりエロージョン
領域とし、このときのスパッタ電力は何れも２ｋＷとし
てスパッタリング中はこの電力を変化させなかった。第
２図はこの測温結果を示すグラフであって、横軸はスパ
ッタ時間〔分〕を示し、縦軸はターゲット材３，２３の
表面温度（’Ｃ）を示しており、図中Ｏ−Ｏは本発明に
おける結果を表し、・−・は従来例における結果を表し
ている。第２図から明らかなように、本発明における場
合の方が従来例に比してターゲット材の表面温度が低い
。これは、本発明の陰極部における冷却効果が従来の陰
極部における冷却効果より優れていることを示している
。Furthermore, the surface temperatures of both target materials 3.degree. 23 were measured during sputtering in both sputtering apparatuses having the cathode section of the present invention and the conventional cathode section configured as described above. The measurement location was a point 6011 in the radial direction from the center of both target materials 3.23, that is, the erosion region, and the sputtering power at this time was 2 kW, and this power was not changed during sputtering. FIG. 2 is a graph showing the temperature measurement results, where the horizontal axis shows the sputtering time [minutes] and the vertical axis shows the surface temperature ('C) of the target materials 3, 23. O represents the result in the present invention, and . . . represents the result in the conventional example. As is clear from FIG. 2, the surface temperature of the target material is lower in the case of the present invention than in the conventional example. This shows that the cooling effect in the cathode section of the present invention is superior to the cooling effect in the conventional cathode section.
以上詳述した如く本発明によれば、金属板をターゲット
材に裏打ちしたターゲットを載置台（バンキングプレー
ト）に固定させているので、効率良くターゲット材の冷
却を行うことができて、ターゲット材の割れまたは融解
を防止することができ、またターゲット材の交換作業を
簡便に行なえる等、本発明は優れた効果を奏する。As described in detail above, according to the present invention, since the target made of a metal plate lined with the target material is fixed to the mounting table (banking plate), the target material can be efficiently cooled, and the target material can be cooled efficiently. The present invention has excellent effects, such as being able to prevent cracking or melting and making it easier to replace the target material.
第１図は本発明に係るスパッタリング装置の陰極部の構
成を示す断面図、第２図は本発明例と従来例とにおける
ターゲット材の表面温度を示す特性図、第３図、第４図
は従来のスパッタリング装置の陰極部の構成を示す断面
図である。
２・・・治具 ３・・・ターゲット材 ４・・・ボンデ
ィング材 ５・・・金属板 ６・・・バッキングプレー
ト ８・・・ターゲット支持台 １１・・・ねじ １２
・・・ターゲット特 許 出願人 住友金属工業株式会
社代理人 弁理士 河 野 登 夫藁 ２
図
弔
図
弔
図FIG. 1 is a sectional view showing the structure of the cathode part of the sputtering apparatus according to the present invention, FIG. 2 is a characteristic diagram showing the surface temperature of the target material in the example of the present invention and the conventional example, and FIGS. 3 and 4 are FIG. 2 is a cross-sectional view showing the configuration of a cathode section of a conventional sputtering device. 2... Jig 3... Target material 4... Bonding material 5... Metal plate 6... Backing plate 8... Target support stand 11... Screw 12
...Target patent Applicant Sumitomo Metal Industries Co., Ltd. Agent Patent attorney Noboru Kono 2 Condolence diagram
Claims (1)
えたスパッタリング装置のターゲットであって、 前記ターゲット材に金属板を裏打ちして一 体化させてなることを特徴とするスパッタリング装置の
ターゲット。 ２、ターゲットを載置する載置台を備えたスパッタリン
グ装置の陰極部において、 請求項１記載のターゲットを治具にて前記 載置台上に固定させてあることを特徴とするスパッタリ
ング装置の陰極部。[Claims] 1. A sputtering device target comprising a target material with which positive ions in plasma collide, characterized in that the target material is lined with a metal plate and integrated with the target material. Equipment target. 2. A cathode section of a sputtering apparatus comprising a mounting table on which a target is placed, wherein the target according to claim 1 is fixed onto the mounting table using a jig.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8069789A JPH02258974A (en) | 1989-03-30 | 1989-03-30 | Target and cathode part in sputtering device |
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| JP8069789A JPH02258974A (en) | 1989-03-30 | 1989-03-30 | Target and cathode part in sputtering device |
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| JP8069789A Pending JPH02258974A (en) | 1989-03-30 | 1989-03-30 | Target and cathode part in sputtering device |
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|---|---|
| JP (1) | JPH02258974A (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5259941A (en) * | 1991-02-21 | 1993-11-09 | Hauzer Holding Bv | Vaporizer for vacuum coating apparatus |
| JP2006512479A (en) * | 2002-07-10 | 2006-04-13 | テクマシーン | Cathode for vacuum sputtering |
| US20130327635A1 (en) * | 2011-02-25 | 2013-12-12 | Mamoru Kawashita | Magnetron electrode for plasma processing |
| CN105458486A (en) * | 2014-09-05 | 2016-04-06 | 宁波江丰电子材料股份有限公司 | Welding method and welding device |
-
1989
- 1989-03-30 JP JP8069789A patent/JPH02258974A/en active Pending
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5259941A (en) * | 1991-02-21 | 1993-11-09 | Hauzer Holding Bv | Vaporizer for vacuum coating apparatus |
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| CN105458486A (en) * | 2014-09-05 | 2016-04-06 | 宁波江丰电子材料股份有限公司 | Welding method and welding device |
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