JPH10306370A - スパッタリングカソード及び該カソードを備えたスパッタリング装置 - Google Patents

スパッタリングカソード及び該カソードを備えたスパッタリング装置

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JPH10306370A
JPH10306370A JP11547297A JP11547297A JPH10306370A JP H10306370 A JPH10306370 A JP H10306370A JP 11547297 A JP11547297 A JP 11547297A JP 11547297 A JP11547297 A JP 11547297A JP H10306370 A JPH10306370 A JP H10306370A
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JP
Japan
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backing plate
sputtering
cathode
beam structure
target
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JP11547297A
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English (en)
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Youichirou Takeguro
洋一郎 武黒
Yutaka Kin
豊 金
Yoshiharu Nozawa
義晴 野沢
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Vacuum Metallurgical Co Ltd
Original Assignee
Vacuum Metallurgical Co Ltd
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/34Gas-filled discharge tubes operating with cathodic sputtering
    • H01J37/3488Constructional details of particle beam apparatus not otherwise provided for, e.g. arrangement, mounting, housing, environment; special provisions for cleaning or maintenance of the apparatus
    • H01J37/3497Temperature of target
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/34Gas-filled discharge tubes operating with cathodic sputtering
    • H01J37/3411Constructional aspects of the reactor
    • H01J37/3435Target holders (includes backing plates and endblocks)

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 冷却効率が高く、軽量で且つ高い強度をもっ
たバッキングプレートを得ること。 【解決手段】 バッキングプレート20を、SUS,T
i,Co,Cu等の強度の高い非磁性材料及びその合金
で構成された、周縁部21及び該周縁部21で囲まれた
中央部で梁構造の一形態として形成されたハニカム構造
体22と、Al等の軽量且つ熱伝導率の高い非磁性材料
を埋め込んで構成されたハニカム構造体22の空所23
とを、一体的に結合して構成し、複合体を形成してい
る。 【効果】 上記した非磁性材料からなる周縁部21及び
ハニカム構造体22と、ハニカム構造体の空所(Al)
23とが組合って、冷却効率が高く、軽量で且つ高い強
度をもったバッキングプレートが得られる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、スパッタリング装
置を構成するカソードに関し、特にカソード部品である
バッキングプレートに関する。
【0002】
【従来の技術】近年、ターゲットに垂直な電界と該電界
に直交する磁界とを組合わせたマグネトロンスパッタ装
置が、スパッタ速度が速く、処理面の熱損失が少なく、
更に膜質が良いことなどから広く利用されている。
【0003】図6は、従来のマグネトロンスパッタ装置
の一例を示す概略断面図である。図において、1はスパ
ッタ室で、その上部にはカソード組立体2がテフロンス
ペーサー3を介してスパッタ室1と絶縁して設けられて
いる。カソード組立体2は水冷されたバッキングプレー
ト4を備え、このバッキングプレート4にターゲット5
が装着され、直流電源6によって直流電界が印加される
ように構成されている。またカソード組立体2内におい
てバッキングプレート4の裏側には静態形状のマグネト
ロン磁気回路を形成するマグネット7が設けられてい
る。
【0004】バッキングプレート4上のターゲット5に
対向してスパッタ室1内には基板ホルダ9が設けられ、
この基板ホルダ9上に処理すべき基板10が装着され
る。またスパッタ室1にはバルブ11を介して基板仕込
み取出し室12が連結されており、この基板仕込み取出
し室12はバルブ13を介して外部から基板を搬入し、
外部へ搬出できるようにされている。
【0005】スパッタ室1は、またバルブ14を介して
クライオポンプ等の真空ポンプから成る真空排気系15
に連結され、さらにスパッタ室1にはガスノズル16が
配置され、このガスノズル16はマスフローコントロー
ラ17,18を介してArガス源及びO2 ガス源にそれ
ぞれ連結されるようになっている(特開平6−2404
53号公報参照)。
【0006】上記したスパッタ装置に用いられるバッキ
ングプレート4は、図6における上下位置を逆にして拡
大して図示した図5(a)(b)に示すように、上面が
スパッタ面5aを形成するターゲット5の下面は、バッ
キングプレート4にボンデング(非導電金属部相互間の
電気的接続を確実にするために行う接続をいう。)して
支持されている。該バッキングプレート4は、銅で構成
され、その下面4aは水冷面を形成しており、また周縁
部4bに等間隔に形成されたボルト穴4cに挿入される
図示されないボルトを介して、カソード組立体2(図
6)に取付けられている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】上記したように、従来
のバッキングプレート4には、材料として銅が主に使用
されてきたが、ターゲット5が大型化するに伴い、バッ
キングプレート4も大型化の傾向にある。このため、ス
パッタリングカソードの重量は増大化の傾向にあり、ス
パッタリングターゲット5の交換時の操作性及び安全性
に問題点があった。
【0008】本発明は、上記した従来技術の問題点を解
決し、軽量且つ高い強度をもったスパッタリングカソー
ド及び該カソードを備えたスパッタリング装置を提供す
ることを課題としている。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに本発明の採った手段は、機械的強度の高い梁構造の
材料と、該梁と梁との間の空所に埋め込まれた熱伝導の
高い材料とからなる複合構造を有するバッキングプレー
トを持つスパッタリングカソードを形成したことを特徴
としている。
【0010】また、スパッタリング装置に機械的強度の
高い梁構造の材料と、該梁と梁との間の空所に埋め込ま
れた熱伝導の高い材料とからなる複合構造を有するバッ
キングプレートを形成することを特徴としている。
【0011】さらに、スパッタリング装置に用いるカソ
ードにおいて、スパッタリングターゲットを支持するバ
ッキングプレートの中央部が機械的強度の高い多孔、ハ
ニカム、格子、同心円、放射状等の梁構造と、該梁と梁
との間の空所に埋め込まれた熱伝導の高い材料とからな
る複合構造を有するスパッタリング装置用カソードを形
成することを特徴としている。
【0012】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態を図面
に記載した実施例を用いて説明する。図1は、本発明の
一実施形態を示し、(a)は図(b)のa−a線断面側
面図であり、(b)は図(a)のb−b線断面平面図で
ある。図中、図5に記載した符号と同一の符号は同一な
いし同類部分を示すものとする。
【0013】図において、上面をスパッタ面5aとした
ターゲット5の下面をボンディングして支持するバッキ
ングプレート20は、SUS,Ti,Mo,Cu等の強
度の高い非磁性材料及びその合金で構成された、周縁部
21及び該周縁部21で囲まれた中央部で梁構造の一形
態として形成されたハニカム構造体22と、Al等の軽
量且つ熱伝導率の高い非磁性材料を埋め込んだハニカム
構造体22の空所(Al)23とを一体に結合して構成
され、上記周縁部21には、等間隔に、該バッキングプ
レート20をカソード部材(図6のカソード室組立体2
に相当する。)に取付けるためのボルト孔21aが穿設
されており、また、周縁部21で囲まれた中央部22及
び23の下面(裏面)には、図示しない冷却室が設けら
れている。
【0014】上記のように構成されているので、図6に
示すようなスパッタリング装置の作動時、ターゲット5
を陰極、スパッタ室を陽極として減圧不活性ガス雰囲気
中で両電極間に直流高電圧を印加すると、電界と磁界と
が直交する場所にプラズマ放電が発生し、ターゲット5
が不活性ガスのイオンで叩かれ、これによってターゲッ
ト5の金属原子が陽極に向って基板(ウエハ)の表面に
付着して金属薄膜が生成されることは従来のものと変り
はない。
【0015】上記のように、ターゲット5のスパッタ面
5aが不活性ガスのイオンで叩かれることによって熱を
発生するが、該ターゲット5の下面をボンディングして
支持し且つ裏面が水冷されているバッキングプレート2
0によって冷却されるが、該バッキングプレート20の
中央部は、Alのような軽量且つ熱伝導率の高い非磁性
材料をハニカム構造体22の空所(Al)23に埋め込
んで形成しているので、伝熱速度が増加して冷却作用が
一層促進される。
【0016】一方、周縁部21及びハニカム構造体22
は、SUS,Ti,Mo,Cu等の強度の高い非磁性材
料及びその合金によって構成されているので、当該バッ
キングプレート20を軽量で且つ強度を強化することが
できる。
【0017】図2は、本発明の他の実施形態を示し、
(a)は図(b)のa−a線断面側面図であり、(b)
は図(a)のb−b線断面平面図である。
【0018】この実施形態では、バッキングプレート3
0の周縁部31で囲まれた中央部に形成される梁構造
が、放射状構造体32で構成されており、該放射状構造
体32の各中間空所33には、Al等の軽量且つ熱伝導
率の高い非磁性材料が埋め込められている点で異ってお
り、上記周縁部31及び梁構造に相当する放射状構造体
32がSUS,Ti,Mo,Cu等の強度の高い非磁性
材料及びその合金によって構成されている点は、図1に
示す実施形態と変りはない。
【0019】この実施形態によれば、前記した実施形態
(図1)と同様の作用、効果を奏する外、前記した実施
形態におけるハニカム構造より、製作、加工が容易であ
るという利点がある。
【0020】図3は、本発明の更に他の実施形態を示す
バッキングプレート40の側断面図である。
【0021】この実施形態では、SUS,Ti,Co,
Cu等の強度の強い非磁性材料及びその合金で構成され
た周縁部41で囲まれた中央部を、上下に間隔を隔てて
水平方向に対向して設けられ、SUS,Ti,Co,C
u等の強度の強い非磁性材料及びその合金で構成された
梁構造体42と、これらの対向する二つの梁構造体42
の間に形成される空所43に埋め込まれた、Al等の軽
量で且つ熱伝導率の高い非磁性材料で構成された中間部
材との複合材料で構成している点で、図1及び図2に示
す実施形態と異っている。この実施形態によっても、前
記した実施形態と同様の作用・効果を奏することができ
る。
【0022】また図4には、上記した図1及び図2に示
す梁構造以外の梁構造体を示す概略平面図で、図(a)
は多孔に形成された梁構造体を示し、図(b)は格子状
に形成された梁構造体を示し、図(c)は同心円状に形
成された梁構造体を示している。なお、図Cに示す各同
心円の梁構造体は、各梁の間に埋め込まれる熱伝導の高
い材料によって固定されるが、各同心円の梁構造体を放
射状部材等によって互いに連結するように構成してもよ
い。
【0023】なお、図3における対向する二つの梁構造
体42も、上記した各実施形態(図1,2及び4)に示
された、空所を有する梁構造体によって構成することが
できる。
【0024】さらに、梁構造は熱伝導率および熱膨張係
数の小さい材料であってもよい。この時バッキングプレ
ートは熱伝導率および熱膨張係数の大きいAl材料等が
複合化されていてもよい。その効果はバッキングプレー
ト全体としての熱膨張係数が小さくおさえられるからで
ある。このことにより、セラミックターゲット等の熱膨
張係数の小さいターゲットのボンディングに適したバッ
キングプレートを得ることができる。
【0025】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
機械的強度の高い梁構造の材料と、該梁と梁との間の空
所に埋め込まれた熱伝導の高い材料とからなる複合構造
を有するバッキングプレートを持つスパッタリングカソ
ードを形成したことにより、強度の高い非磁性材料から
なる梁構造と梁と梁との間の空所に埋め込まれた軽量且
つ熱伝導率の高い非磁性材料との複合構造を形成し、冷
却効率が高く、しかも軽量で且つ高い強度をもったバッ
キングプレートを得ることができる。
【0026】またこれにより、スパッタリングターゲッ
トの交換時の操作性が向上し、且つ安全性が確保され
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のスパッタリングターゲット用バッキン
グプレートの一実施形態(実施例)を示し、(a)は図
(b)のa−a線断面側面図、(b)は図(a)のb−
b線断面平面図である。
【図2】本発明のスパッタリングターゲット用バッキン
グプレートの他の実施形態(実施例)を示し、(a)は
図(b)のa−a線断面側面図、(b)は図(a)のb
−b線断面平面図である。
【図3】本発明のスパッタリングターゲット用バッキン
グプレートの更に他の実施形態(実施例)を示す断面側
面図である。
【図4】本発明のスパッタリングターゲット用バッキン
グプレートの梁構造体の異った変形例を示す概略平面図
である。
【図5】従来例を示し、(a)は側断面図、(b)は底
面図である。
【図6】従来のマグネトロンスパッタ装置の概略断面図
である。
【符号の説明】
5 ターゲット 5a スパッタ面 20,30,40 バッキングプレート 21,31,41 周縁部 21a,31a,41a ボルト穴 22,32,42 梁構造体 23,33,43 熱伝導の高い材料が埋め込まれる空

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 機械的強度の高い梁構造の材料と、該梁
    と梁との間の空所に埋め込まれた熱伝導の高い材料とか
    らなる複合構造を有するバッキングプレートを持つスパ
    ッタリングカソード。
  2. 【請求項2】 機械的強度の高い梁構造の材料と、該梁
    と梁との間の空所に埋め込まれた熱伝導の高い材料とか
    らなる複合構造を有するバッキングプレートを持つスパ
    ッタリングカソードを備えたスパッタリング装置。
  3. 【請求項3】 スパッタリング装置に用いるカソードに
    おいて、スパッタリングターゲットを支持するバッキン
    グプレートの中央部が機械的強度の高い多孔、ハニカ
    ム、格子、同心円、放射状等の梁構造と、該梁と梁との
    間の空所に埋め込まれた熱伝導の高い材料とからなる複
    合構造を有するスパッタリング装置用カソード。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005330500A (ja) * 2004-05-18 2005-12-02 Shin Etsu Chem Co Ltd マグネトロンスパッタ装置用バッキングプレートおよびマグネトロンスパッタ装置
JP2013227619A (ja) * 2012-04-25 2013-11-07 Nippon Tungsten Co Ltd バッキングプレート及びスパッタリングターゲット

Cited By (3)

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JP2005330500A (ja) * 2004-05-18 2005-12-02 Shin Etsu Chem Co Ltd マグネトロンスパッタ装置用バッキングプレートおよびマグネトロンスパッタ装置
JP4570906B2 (ja) * 2004-05-18 2010-10-27 信越化学工業株式会社 マグネトロンスパッタ装置用バッキングプレートおよびマグネトロンスパッタ装置
JP2013227619A (ja) * 2012-04-25 2013-11-07 Nippon Tungsten Co Ltd バッキングプレート及びスパッタリングターゲット

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