JPH10287975A - スパッタリング装置及びスパッタリング装置用バッキングプレート - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ターゲットへのガスの吹き出しを均一化する
ことが可能なスパッタリング装置及びスパッタリング装
置用バッキングプレートを提供する。 【解決手段】 本発明に係るスパッタリング装置用バッ
キングプレート２は、背面の中央部付近に設けられた溜
まり部１７と、この溜まり部１７に接続され、トーナメ
ント状に形成されたガス流路１８と、を具備することを
特徴とする。従って、ターゲットへのガスの吹き出しを
均一化することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、スパッタリングを
行うために真空容器内へガスを導入するガス吹出口付バ
ッキングプレートを備えたスパッタリング装置に関する
ものである。特には、均一なガスの吹き出しを可能する
とともにメンテナンス時の労力を軽減したスパッタリン
グ装置及びスパッタリング用バッキングプレートに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】図１１は、従来のガス導入方式によるス
パッタリング装置の要部全体を示す構成断面図である。
スパッタリング装置は成膜部１０９を有しており、この
成膜部１０９はＯリング１０８を介して真空容器１１１
に接続されている。この真空容器１１１は図示せぬ真空
排気系により内部を真空排気する。

【０００３】成膜部１０９はカソードハウジング１０４
を有しており、このカソードハウジング１０４内にはプ
ラズマを保持するための磁石１０５が設けられている。
この磁石１０５の上には絶縁体１１３が設けられてお
り、この絶縁体１１３の上には冷却板１０３が設けられ
ている。この冷却板１０３の上にはターゲット１０１が
取付られている。

【０００４】ターゲット１０１の上方には、ガスをター
ゲット１０１上に吹き出すガスリング１１４が設けられ
ている。このガスリング１１４にはガスパイプ１１５が
取り付けられており、このガスパイプ１１５の先端には
ガス導入口１０６が設けられている。また、ターゲット
１０１の上方にはこれと対向する基板１１０が載置され
ており、この基板１１０は真空容器１１１内に位置して
いる。

【０００５】カソードハウジング１０４内には絶縁体１
１２を介して冷却水導入パイプ１０７が設けられてお
り、この冷却水導入パイプ１０７は冷却板１０３に接続
されている。冷却水導入パイプ１０７は電力導入電極の
役割も有している。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記従来の
スパッタリング装置では、ガス導入口１０６を成膜部１
０９とは別の場所に設け、ガスパイプ１１５によってタ
ーゲット付近まで配管し、ガスリング１１４よりターゲ
ット表面に向かってガスを吹き出す構成としている。こ
のようにガスの導入にガスパイプ１１５及びガスリング
１１４を用いているため、スパッタリングされた粒子が
ガスリング１１４やガスパイプ１１５に付着してしま
う。この結果、メンテナンス時にガスリング１１４、ガ
スパイプ１１５の洗浄を行う必要があり、時間的ロスが
大きい。

【０００７】また、ガス導入口１０６からガスパイプ１
１５を通ってガスリング１１４内にガスを導入し、ガス
リング１１４に設けられた複数の吹出口からガスをター
ゲット１０１表面に吹き出している。このため、ガスパ
イプ１１５に近い吹出口ではガスの吹出量が多くなり、
ガスパイプ１１５から遠い吹出口ではガスの吹出量が少
なくなる。したがって、ガスの導入にガスパイプ１１５
（ガスリング１１４）を用いた場合は均一なガスの吹出
を得ることが非常に難しい。

【０００８】本発明は上記のような事情を考慮してなさ
れたものであり、その目的は、ターゲットへのガスの吹
き出しを均一化することが可能なスパッタリング装置及
びスパッタリング装置用バッキングプレートを提供する
ことにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明に係るスパッタリング装置は、装置内部にガ
スを導入する第１のガス流路と、この第１のガス流路に
接続された溜まり部と、この溜まり部に接続された複数
の第２のガス流路と、を具備するガス導入手段を備えて
いることを特徴とする。

【００１０】このスパッタリング装置では、第１のガス
流路内を導かれたガスが溜まり部に蓄えられ、この溜ま
り部内のガスが複数の第２のガス流路に分岐して均一化
されて導かれる。つまり、溜まり部を設けることによ
り、複数の第２のガス流路にガスを均一に導くことがで
きる。この結果、ターゲットに均一化されたガスを供給
することができる。

【００１１】また、本発明に係るスパッタリング装置用
バッキングプレートは、背面の中央部付近に設けられた
溜まり部と、この溜まり部に接続され、トーナメント状
に形成されたガス流路と、を具備することを特徴とす
る。また、上記バッキングプレートの平面形状が円形又
は矩形であることが好ましい。

【００１２】このスパッタリング装置では、溜まり部に
接続されたガス流路をトーナメント状に形成しているた
め、溜まり部に導入されたガスがガス流路に導かれる際
にガスの流れを均一化することができる。したがって、
ターゲットに均一化されたガスを供給することができ
る。

【００１３】また、本発明に係るスパッタリング装置
は、背面の中央部付近に設けられた溜まり部と、この溜
まり部に接続され、トーナメント状に形成されたガス流
路と、を具備するガス導入手段を備えたことを特徴とす
る。

【００１４】また、吹出口がターゲット表面近傍の方向
に向かって形成された、上記ガス流路に接続されるガス
流路を有するターゲット取付手段をさらに含むことが好
ましい。

【００１５】また、吹出口がターゲット表面近傍の方向
に向かって形成された、上記ガス流路に接続されるガス
流路を有する取り外し可能なピースを保持したターゲッ
ト取付手段をさらに含むことが好ましい。ターゲット取
付手段にピースを保持させ、このピースを取り外し可能
なものとすることにより、ピース３３内のガス流路の形
成方向を変えたものを適宜変更してターゲット取付手段
に保持させることにより、ガスの吹き出し方向を必要に
応じて自由に変更することができる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照してこの発明の
一実施の形態について説明する。図１は、本発明の実施
の形態によるガス吹出口付バッキングプレートを備えた
スパッタリング装置の要部全体を示す構成断面図であ
る。図２は、図１に示すスパッタリング装置の要部を示
す断面図である。

【００１７】図１及び図２に示すように、スパッタリン
グ装置は成膜部９を有しており、この成膜部９はＯリン
グ８を介して真空容器１１に接続されている。この真空
容器１１には図示せぬ真空排気系が設けられており、こ
の真空排気系は真空容器１１の内部を真空排気するもの
である。

【００１８】成膜部９はカソードハウジング４を有して
おり、このカソードハウジング４内にはプラズマを保持
するための磁石５が設けられている。この磁石５の上に
は絶縁体１３が設けられており、この絶縁体１３の上に
は冷却板３が設けられている。この冷却板３の上には円
盤状のバッキングプレート２が設けられており、このバ
ッキングプレート２の上にはターゲット１がターゲット
取付リング１６により取付られている。ターゲット取付
リング１６は冷却板３に取り付られている。また、ター
ゲット取付リング１６は、バッキングプレート２を冷却
板３上に密着して取り付けるためにも作用している。

【００１９】ターゲット１の上方にはこれと対向する基
板１０が載置されており、この基板１０は真空容器１１
内に位置している。また、ターゲット取付リング１６の
上であってターゲット１の外周上にはダークスペースシ
ールド（アースシールド）３５が設けられている。

【００２０】カソードハウジング４には真空容器１１内
にガスを導入するガス導入口６が設けられている。この
ガス導入口６はカソードハウジング４内に掘られた流路
２０に接続されており、この流路２０はバッキングプレ
ート２の背面に至る。

【００２１】また、カソードハウジング４内には絶縁体
１２を介して冷却水導入パイプ７が設けられており、こ
の冷却水導入パイプ７は冷却板３に接続されている。冷
却水導入パイプ７は電力導入電極の役割も有している。
従って、この冷却水導入パイプ（電力導入電極）７に電
圧を印加することによりプラズマが発生し、ターゲット
１より粒子が飛び出し、ターゲット１に対向する基板１
０に成膜される。

【００２２】カソードハウジング４には図示せぬ冷却水
排出用パイプが設置されている。また、上記絶縁体１
２、１３は、カソードハウジング４に電圧が加わらない
ようにするためのものである。

【００２３】図３は、図２に示すバッキングプレートの
背面を示す平面図である。バッキングプレート２の平面
形状は円形をしている。バッキングプレート２の背面の
中央部には、図２に示す流路２０と接続される溜まり１
７が設けられている。さらに、バッキングプレート２の
背面には、溜まり１７に繋げられた流路１８がトーナメ
ント状に掘り込まれており、この流路１８はガス吹出口
２３に繋がっている。溜まり１７及び流路１８の断面は
凹部形状となっているが、図２に示すように、冷却板３
上にバッキングプレート２を取り付けることによって、
溜まり１７及び流路１８はガスを真空容器１１内に供給
するための経路となる。また、絶縁体１３及び冷却板３
にはＯリング１９が取り付けられているため、この部分
でガスが漏れることはない。

【００２４】図４は、図２に示すターゲット取付リング
を示す斜視図である。ターゲット取付リング１６の外周
には複数のガス吹出口２１が設けられている。このガス
吹出口２１は、バッキングプレート２のガス吹出口２３
から吹き出されるガスをターゲット取付リング１６内部
を通して吹き出すものである。従って、ガス吹出口２１
は、ターゲット取付リング１６内部を貫通する図示せぬ
流路と繋がっている。また、ターゲット取付リング１６
はボルト２２により冷却板３に取り付けることができる
ようになっている。

【００２５】次に、上述したスパッタリング装置におけ
るガスの流れについて説明する。図２に示すように、ガ
ス導入口６よりガスが導入されると、このガスは流路２
０を通ってバッキングプレート２の背面に至る。そし
て、このバッキングプレート２の背面に至ったガスは図
３に示す溜まり１７により蓄えられ、トーナメント状に
掘り込まれた流路１８を通り、ガスはバッキングプレー
ト２の外周のガス吹出口２３から均一に吹き出す。この
吹き出したガスは図４に示すターゲット取付リング１６
内部の流路を通ってガス吹出口２１から吹き出され、さ
らにガスはターゲット取付リング１６とアースシールド
３５との間を通ってターゲット１の周りへ吹き出し、真
空容器１１内に供給される。

【００２６】尚、バッキングプレート２をターゲット取
付リング１６により冷却板３と密着して固定させる際
に、バッキングプレート２のガス吹出口２３の位置をタ
ーゲット取付リング１６内のガスの流路の入り口の位置
に合わせておく必要がある。

【００２７】上記実施の形態によれば、冷却板３上に取
り付けているバッキングプレート２の背面に溜まり１７
を設け、この溜まり１７に繋がっているトーナメント状
に掘り込まれた流路１８を設けている。このため、ガス
導入口６及び流路２０を通って溜まり１７に導入された
ガスが流路１８に導かれる際、流路１８をトーナメント
状に形成することにより、ガスを均一にバッキングプレ
ート２の外周に導くことができる。したがって、従来の
スパッタリング装置に比べて、ターゲット１の周辺より
ガスを均一に吹き出すことができるので、基板に安定し
た成膜をすることができ、膜厚分布の均一性も向上させ
ることができる。

【００２８】また、従来のスパッタリング装置のように
ガスを導入するためのガスリング（パイプ）を必要とし
ないので、このガスリングにスパッタ膜が付着すること
がない。また、上記スパッタリング装置においてガスが
吹き出されるターゲット１の周辺にスパッタ膜が付着し
たとしても、その量は従来の装置の場合と比べて非常に
少ないものである。したがって、従来の装置では必要で
あったメンテナンス時のガスリングの洗浄が不要となる
ため、メンテナンス時間の短縮及び洗浄費の削減が可能
となる。

【００２９】尚、上記実施の形態では、カソードハウジ
ング４内に設けられたパイプ７が冷却水導入パイプと電
力導入電極の二つの役割を果たしているが、カソードハ
ウジング内に冷却水導入パイプと電力導入電極を別々に
設けることも可能である。

【００３０】図５は、本発明の実施の形態によるガス吹
出口付バッキングプレートを備えたスパッタリング装置
の変形例１を示すものであり、図５（ａ）は、スパッタ
リング装置におけるバッキングプレート及びターゲット
取付リングの一部を示す構成断面図であり、図５（ｂ）
は、図５（ａ）に示すバッキングプレート及びターゲッ
ト取付リングを示す平面断面図である。以下、上記実施
の形態と同一部分には同一符号を付し、異なる部分につ
いてのみ説明する。

【００３１】図５（ａ）、（ｂ）に示すように、バッキ
ングプレート２とターゲット取付リング１６との間には
溜まり３７が設けられている。

【００３２】上記変形例１についても上述した実施の形
態と同様の効果を得ることができ、しかも、バッキング
プレート２とターゲット取付リング１６との間に溜まり
３７を設け、ターゲット取付リング１６内のガスの流路
３９の入り口の位置に対してバッキングプレート２のガ
ス吹出口２３の位置を意図的にずらすことにより、バッ
キングプレート２のガス吹出口２３から吹き出したガス
が溜まり３７に蓄えられ、この溜まり３７内のガスがタ
ーゲット取付リング１６の流路３９に導入されるので、
より均一にターゲット１の周辺よりガスを吹き出すこと
ができる。

【００３３】図６は、本発明の変形例２によるガス吹出
口付バッキングプレートの背面を示す平面図である。こ
のバッキングプレートは矩形のターゲットを用いる場合
のものであり、このターゲットと同様にバッキングプレ
ートの平面形状も矩形となっている。バッキングプレー
トの背面の中央部には、図３に示すバッキングプレート
と同様に溜まり２４が設けられている。バッキングプレ
ート２の背面には、溜まり２４に繋げられた流路２５が
トーナメント状に掘り込まれており、この流路２５はガ
ス吹出口２６に繋がっている。

【００３４】上記変形例２によるガス吹出口付バッキン
グプレートを備えたスパッタリング装置についても上述
した実施の形態と同様の効果を得ることができる。

【００３５】図７（ａ）は、本発明の変形例３によるス
パッタリング装置におけるターゲットを示す平面図であ
り、図７（ｂ）は、図７（ａ）に示すターゲットの断面
構成図（Ａ−Ａ線に沿った断面構成図）である。これ
は、ターゲット１がバッキングプレートを兼ねた場合の
例である。ターゲット１の背面の中央部には、図３に示
す溜まり１７と同様に作用する図示せぬ溜まりが設けら
れている。ターゲット１の背面には、この溜まりに繋げ
られた流路２８がトーナメント状に設けられており、こ
の流路２８はガス吹出口２７に繋がっている。

【００３６】上記変形例３についても、上述した実施の
形態と同様の効果を得ることができる。

【００３７】図８（ａ）は、本発明の変形例４によるガ
ス吹出口付バッキングプレートを備えたスパッタリング
装置の要部を示す構成断面図であり、図８（ｂ）は、図
８（ａ）に示す８ａ領域を拡大した断面図である。

【００３８】図８（ｂ）に示すように、ターゲット取付
リング２９には吹出口３０が設けられており、この吹出
口３０はターゲット１の表面方向（図の上方）に向かっ
て形成されている。これにより、ターゲット取付リング
２９内のガスの流路に導入されたガスは吹出口３０から
ターゲット１の周辺に吹き出される。

【００３９】上記変形例４についても、上述した実施の
形態と同様の効果を得ることができる。

【００４０】尚、上記変形例４では、吹出口３０をター
ゲット１の表面方向（図の上方）に向かって形成してい
るが、吹出口３０の掘り込み方向等を変えることでガス
の吹出方向を適宜変更することも可能である。

【００４１】図９は、本発明の変形例５によるスパッタ
リング装置におけるターゲット取付リングを示す斜視図
であり、図１０（ａ）は、図９に示すターゲット取付リ
ングにおけるピースを取り付けた部分の一部を拡大した
断面図である。

【００４２】図９に示すように、ターゲット取付リング
３１にはピース３３を取り付けるための穴３２が複数設
けられている。ピース３３の内部には、図１０（ａ）に
示すように、ガスの流路３３ａが設けられている。リン
グ３１の穴３２にピース３３を取り付けると、ピース３
３のガス流路３３ａがリング３１内のガス流路３１ａと
接続され、バッキングプレート２から吹き出されたガス
をピース３３の吹出口３３ｂからターゲット１の周辺に
吹き出す経路ができるようになっている。言い換える
と、ピース３３の吹出口３３ｂからガスの吹き出す方向
がターゲット１表面に向かうように構成されている。

【００４３】上記変形例５についても上述した実施の形
態と同様の効果を得ることができ、しかも、ターゲット
取付リング３１の穴３２にピース３３を取り付ける構成
とし、このピース３３を取り外し可能なものとしている
ため、ピース３３内のガス流路の形成方向を変えること
により、ガスの吹き出し方向を必要に応じて自由に変更
することができる。

【００４４】図１０（ｂ）は、図１０（ａ）に示すピー
スの変形例を示す断面図であり、図１０（ａ）と同一部
分については同一符号を付し、異なる部分についてのみ
説明する。

【００４５】ピース３３の内部に設けられたガス流路３
３ａは、ターゲット取付リング３１にピース３３を取り
付けた際にターゲット１側に傾くように形成されてい
る。つまり、ピース３３の吹出口３３ｂからガスの吹き
出す方向がターゲット１表面の中心に向かうように構成
されている。

【００４６】上記変形例についても上述した変形例５と
同様の効果を得ることができる。

【００４７】図１０（ｃ）は、図１０（ａ）に示すピー
スの他の変形例を示す断面図であり、図１０（ａ）と同
一部分については同一符号を付し、異なる部分について
のみ説明する。

【００４８】ピース３３の吹出口３３ｂは、ターゲット
取付リング３１にピース３３を取り付けた際にターゲッ
ト１の中心部に向くように形成されている。つまり、リ
ング３１にピース３３を取り付けた際に、ピース３３の
一部が突出するようにピース３３の高さが高く形成され
ており、吹出口３３ｂの位置がターゲット１表面よりも
基板側に突出している。そして、吹出口３３ｂからガス
の吹き出す方向がターゲット１表面に沿ってターゲット
１中心に向かうように構成されている。

【００４９】上記他の変形例についても、上述した変形
例５と同様の効果を得ることができる。

【００５０】尚、以上説明した変形例を適宜組合わせた
スパッタリング装置とすることも可能である。

【００５１】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、タ
ーゲットへのガスの吹き出しを均一化することが可能な
スパッタリング装置及びスパッタリング装置用バッキン
グプレートを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態によるガス吹出口付バッキ
ングプレートを備えたスパッタリング装置の要部全体を
示す構成断面図である。

【図２】図１に示すスパッタリング装置の要部を示す断
面図である。

【図３】図２に示すバッキングプレートの背面を示す平
面図である。

【図４】図２に示すターゲット取付リングを示す斜視図
である。

【図５】図５（ａ）は、本発明の実施の形態によるガス
吹出口付バッキングプレートを備えたスパッタリング装
置の変形例１を示すもので、バッキングプレート及びタ
ーゲット取付リングの一部を示す構成断面図であり、図
５（ｂ）は、図５（ａ）に示すバッキングプレート、タ
ーゲット取付リングを示す平面断面図である。

【図６】本発明の変形例２によるガス吹出口付バッキン
グプレートの背面を示す平面図である。

【図７】図７（ａ）は、本発明の変形例３によるスパッ
タリング装置におけるターゲットを示す平面図であり、
図７（ｂ）は、図７（ａ）に示すターゲットの断面構成
図（Ａ−Ａ線に沿った断面構成図）である。

【図８】図８（ａ）は、本発明の変形例４によるガス吹
出口付バッキングプレートを備えたスパッタリング装置
の要部を示す構成断面図であり、図８（ｂ）は、図８
（ａ）に示す８ａ領域を拡大した断面図である。

【図９】本発明の変形例５によるスパッタリング装置に
おけるターゲット取付リングを示す斜視図である。

【図１０】図１０（ａ）は、図９に示すターゲット取付
リングにおけるピースを取り付けた部分の一部を拡大し
た断面図であり、図１０（ｂ）は、図１０（ａ）に示す
ピースの変形例を示す断面図であり、図１０（ｃ）は、
図１０（ａ）に示すピースの他の変形例を示す断面図で
ある。

【図１１】従来のガス導入方式によるスパッタリング装
置の要部全体を示す構成断面図である。

【符号の説明】

１…ターゲット、２…バッキングプレート、３…冷却
板、４…カソードハウジング、５…磁石、６…ガス導入
口、７…冷却水導入パイプ（電力導入電極）、８…Ｏリ
ング、９…成膜部、１０…基板、１１…真空容器、１
２、１３…絶縁体、１６…ターゲット取付リング、１７
…溜まり、１８…流路、１９…Ｏリング、２０…流路、
２１…ガス吹出口、２２…ボルト、２３…ガス吹出口、
２４…溜まり、２５…流路、２６、２７…ガス吹出口、
２８…流路、２９…ターゲット取付リング、３０…吹出
口、３１…ターゲット取付リング、３１ａ…ガス流路、
３２…穴、３３…ピース、３３ａ…ガス流路、３３ｂ…
吹出口、３５…ダークスペースシールド（アースシール
ド）、３７…溜まり、３９…流路、１０１…ターゲッ
ト、１０３…冷却板、１０４…カソードハウジング、１
０５…磁石、１０６…ガス導入口、１０７…冷却水導入
パイプ、１０８…Ｏリング、１０９…成膜部、１１０…
基板、１１１…真空容器、１１２…絶縁体、１１３…絶
縁体、１１４…ガスリング、１１５…ガスパイプ。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 装置内部にガスを導入する第１のガス流
   路と、 この第１のガス流路に接続された溜まり部と、 この溜まり部に接続された複数の第２のガス流路と、 を具備するガス導入手段を備えたスパッタリング装置。
2. 【請求項２】 背面の中央部付近に設けられた溜まり部
   と、 この溜まり部に接続され、トーナメント状に形成された
   ガス流路と、 を具備するスパッタリング装置用バッキングプレート。
3. 【請求項３】 上記バッキングプレートの平面形状が円
   形又は矩形であることを特徴とする請求項２記載のスパ
   ッタリング装置用バッキングプレート。
4. 【請求項４】 背面の中央部付近に設けられた溜まり部
   と、 この溜まり部に接続され、トーナメント状に形成された
   ガス流路と、 を具備するガス導入手段を備えたスパッタリング装置。
5. 【請求項５】 吹出口がターゲット表面近傍の方向に向
   かって形成された、上記ガス流路に接続されるガス流路
   を有するターゲット取付手段をさらに含むことを特徴と
   する請求項２〜４のうちのいずれか１項記載のスパッタ
   リング装置。
6. 【請求項６】 吹出口がターゲット表面近傍の方向に向
   かって形成された、上記ガス流路に接続されるガス流路
   を有する取り外し可能なピースを保持したターゲット取
   付手段をさらに含むことを特徴とする請求項２〜４のう
   ちのいずれか１項記載のスパッタリング装置。