JPS63227776A - 沈積装置用陰極／ターゲット組合体 - 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） この発明は沈積装置用陰極／ターゲット組合体に間する
ものであり、さらに詳しくは真空法により種々のフィル
ムで被覆するための沈積装置用陰極／ターゲット組合体
に関するものである。

（従来技術とその問題点） 第１Ａ図に示すのはこの種沈積（ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ
）装置用陰極／ターゲット組合体の一従来例であって、
対象物（半導体ウェファ−などの工作物）の表面上に薄
いフィルム層を形成するものである。

この沈積装置用陰極／ターゲット組合体７０は陰極とタ
ーゲットとを組合せたものであり、さらに冷却機構（図
示せず）を具えている。この陰極／ターゲット組合体７
０には動力供給−７１が付設されていて高電圧を供給す
る。略円形の半導体クエファーなどの対象物７２が架設
機構７５上に載置されており、これが対象物７２を陰極
／ターゲット組合体７０に対して回転させるようになっ
ている。＃極／ターゲット組合体７０に電圧が印加され
ると、ターゲットから陰極の露出面上に薄いフィルム層
が沈積される。該陰極／ターゲット組合体７０、対象物
７２および架設機構７５は全て真空状態に保たれた容器
７７内に収容されている。

Ｎ１図Ｂに陰極とターゲットとの構成の詳細を示す、ス
パターされるべき材料の源である円形のターゲット１１
が円形の陰極！２の近傍に配置されている。ターゲット
が冷却されているときには、ターゲットの面２２におい
て陰極とターゲットとの間には若干の隙間が残されてい
る。陰極１２の近傍の房室２０に水などの冷却流体を供
給するためにバイブ１３が用いられており、陰極とター
ゲットとを冷却する。

ところでこの従来例の沈積装置用陰極／ターゲット組合
体にはつぎに述べるような種々の欠点がある。スバタリ
ング中にはターゲット１１の表面１１Ａにおいて熱が発
生し、これに応じてターゲット１１が外側に向けて膨張
して陰極１３の面１５を押圧する。したがってターゲッ
ト１里の房室２０中の水による冷却は陰極１２の面１５
を介して行われる。加熱するとターゲット１１が半径方
向に膨張するために、面２２におけるターゲットと陰極
との適合は緩やかに保たれこの部分におけるターゲット
の冷却は有効に行われない。

さらにターゲット１１が半径方向に膨張するために、タ
ーゲット１１と陰極１２との接触が面２２において少く
なり、ここを介しての冷却が制約される。したがってタ
ーゲット１１の冷却は主に陰極１２の面１５を介して行
われることになる。ターゲット１１の面１１Ａで発熱が
起きると、ターゲット内および面２２における隙間およ
び陰極１２それ自身を横切って顕著な温度勾配が起きる
。

陰極１２の面１５を横切って流れる動力束が１１１０１
７ｃ■２のと幹、この温度勾配はほぼ１００°Ｃにもな
る。また面１５から陰極１２を通って房室２０に至る迄
の経路長の故にさらに８０°Ｃからの温度低下が存在す
る。適切な流量と温度の冷却水がバイブ１３を通って導
入されたとすると、陰極の面１５におけるターゲット１
１の最も冷たい部分は少なくとも２３０°Ｃとなる。ア
ルミニウム合金の場合には陰極１２の面１５からターゲ
ット１１の面！ＩＡ迄にはさらに２５０°Ｃの温度上昇
があり、これはターゲット中に含まれているであろう低
温融解物の融解点に近くなる。ターゲット１１中、特に
面１１Ａにおいてそのような高温が発生すると、沈積工
程の制御が不充分となり高動力における電圧暴走が起き
ることになる。

以上述べたような欠点を解決した沈積装置用陰極／ター
ゲット組合体が提案されており、そのターゲットは陰極
中に直接溶接されて一体化されている。しかしこの沈積
装置用陰極／ターゲット組合体はそのような構造の故に
かえって種々の欠点がある。その第一はターゲットを簡
単かつ経済的に交換できないことである０例えば交換タ
ーゲットを溶接する前に古いターゲットの残留物を全て
陰極の凹部から完全に削り出すことが必要である。した
がって沈積装置のターゲットを冷却する効果的な手段が
必要となる。

（発明の要旨） この発明の目的は上記したような従来技術の有する諸欠
点を除くことにある。

すなわちこの発明の沈積装置用陰極／ターゲット組合体
は第１の面を具えた沈積されるべき材料の供給源とこの
供給源の第１の面の近傍に配置された第２の面を有する
電極とを有しており、この？を極と供給源との間に設け
られた結合手段がいずれかの面中に延在して両者間の熱
結合を増加させていることを特徴とするものである。

（実施態様） 第２．３図においてこの発明の陰極／ターゲット組合体
３０は凹部を具えた陰８ｉ３１と冷却のために陰極３１
の面に水を導くためのバイブ３２と　″を有している。

円形のターゲット３５は陰極３１とは分離して示されて
おり、一応用例では薄いフィルム層に沈積されるべきア
ルミニウムを含んでいる。使用に際してターゲット３５
は第１Ｂ図に示すように陰極３１の凹部に接触挿入され
るものである。陰極３１の面４０の環状の凹部には環体
３７（減熱体）が配電されていて、基８Ｉｓ３Ｂとこれ
に直交延在する突出部３９とから構成されている。好ま
しくは環体３７は熱伝導性のよい銅などの材料を含んで
いる。ターゲット３５の面４３には環状の凹部４２が形
成されており、この凹部４２が環体３フの突出部３９と
係合するようになっている。好ましくはターゲット３５
の冷却状態においてターゲット３５と突出部３９との間
には０．００７８〜０．０１３ｃｍ程度の環状隙間が残
されている。ターゲット３５と陰極３１とが第１Ｂ図に
示すように組合わされると、環体３７は陰極３１の面４
０からターゲット３５の環状凹部４２内に突出する。

使用に際してターゲット３５の面４４が加熱されるとタ
ーゲット３５は半径方向外側に膨張し、面４５を陰極３
１の面４６に対してまた凹部４２の面４７を環体３フの
突出部３９の面４８に対して、それぞれ押圧する。かく
して環体３７はターゲット３５を追加的に冷却するので
ある。これは特に面４８が環体３フと追加的に接触する
からである。環体３７はバイブ３２によって供給される
冷却水の近くに配置してもよく、かくすれば伝達経路を
最小にすることによりターゲット３５に対する冷却効果
を挙げることができる。環体３７は好ましくは陰極３１
の面４６より更に該冷却水に近く配置してもよい、かく
すれば陰極３１の面４５よりもより効果的なターゲット
３５の冷却手段が得られるのである。さらに環体３７の
諸寸法は必要に応じて適宜変更することができる。特に
環体３７の基部３８または面４８を拡大すれば、環体３
フがターゲット３５から熱を奪う能力をより一段と増加
することかで台るのである。

さらに使用中には一般にターゲット３５の面４４を横断
する動力束が変動する。したがって環体３７を最大動力
束の点に配置すれば、そこでの過剰熱蓄積を防止するこ
とができる。

第４．５図にこの発明の第２の実施態様を示す、この陰
極／ターゲット組合体は第２．３図の環体３７と同様の
環体（減熱体）５０．５２および５４を具えており、こ
れらの環体の基部はそれぞれ陰極３１の面４０に形成さ
れて環状の凹部内に収容されており、またそれぞれ一部
は基部から突出している。ターゲット３５中の環状の凹
部６０．６２および６４はこれらの突出部を収容するも
のである。環体は好ましくは銅で形成されている。

使用時にはターゲット３５が陰極３１の凹部に挿入され
環体５０２．５２および５４がターゲット３５の凹部６
０．６２および６４にそれぞれ収容される。ターゲット
３５の面４４の温度が上昇すると、ターゲット３５は半
径方向外側に膨張する。この結果凹部６０の面６１が環
体５０の面５１を、また凹部６２の面６３が環体５２の
而５３を、ざらに凹部６４の面６５が環体５４の面５５
をそれぞれ押圧する。かくしてターゲット３５が環体５
０．５２および５４の追加的な冷却面と接触することに
よりターゲット３５の冷却が行われる。１体５０．５２
および５４が陰極３１の面４６よりもバイブ３２によっ
て供給される冷却水に接近しているので、冷却は一段と
効果的になる。

ターゲット３５０面４４を横断して動力束が変動するの
で、不均一な温度分布がそこに発生する。したがって環
体５０．５２および５４を最大熱集中点に配置すると、
その放散が最も効果的になる。さらに環体の基部および
突出部の寸法を適宜調節してやることにより、与えられ
た冷却条件にうまく適合することができる０例えば各環
体の面５１，５３および５５の面積をそれぞれ独立に調
節することにより、特定の地点における温度を吸収でき
る。環体の突出部と環状の凹部との間の環状の隙間はタ
ーゲット３５の冷却状態において好ましくは０．００３
〜０．００５インチの範囲にとる。

第６図に示すのはこの発明の第３の実施態様である。こ
のものは第３図の環体３７に代えて皿体（減熱体）６６
．６８．７０および７２を有している点を別にすれば、
その他は第２．３図のものと同じである。したがってこ
れらの皿体を収容するためのターゲット３５中の凹部も
皿上に形成されている。この陰極／ターゲット組合体の
作用は第１の実施態様のもののそれと同じである。

第７図に他の実施態様の陰極７４を示す、環体（減熱体
）５０゛〜５４゛はそれぞれ陰極７４と一体に形成され
ている。これらの環体５０’〜５４°はそれぞれ面４０
からの突出部７６を有しており、かつ内側半径面５１゛
〜５５゛を有している０図示の環体は矩形になっている
が、他の形状でもよい、このものの作用は前出のものの
それと同じである。

第８図に他の実施ＷＡ様のターゲットフ８を示す、この
場合の環体８０〜８４は第７図のものと同じくターゲッ
ト７８と一体に形成されており、それぞれ突出部８６〜
９０を有している。また突出部８６〜９０はそれぞれ内
側に面した半径面９２〜９６を有している。ターゲット
７８は同様の環状凹部を具えた陰極内に収容される０作
用は前出のものと同じである。

以上述べた例における減熱体である環（弧）体はいずれ
もＴ形をしているが、これに限定されるものではない、
要するにこれらの減熱体がターゲットとの接触を増加さ
せれば足りるのであって、特に冷却水の近くにおいてそ
のように構成すると効果的なのである。すなわちこの発
明においては水冷された陰極と加熱されたターゲットと
の間の熱結合を向上させるものである。また減熱体はタ
ーゲットが加熱されたときにこれらの減熱体に対してタ
ーゲットが膨張するように配置するのがよい。

【図面の簡単な説明】

第１図Ａは従来の沈積装置を示すブロック線図、第１図
Ｂは該装置に用いられる陰極／ターゲット組合体を示す
断面図、第２図はこの発明の陰極／ターゲット組合体の
一例を示す側面断面図、第３図はその底面図、第４図は
陰極／ターゲット組合体の他の例を示す側面断面図、第
５図はその底面図、第６図は他の例の陰８ｉ／ターゲッ
ト組合体の陰極の底面図、第７．８図は他の例の陰極／
ターゲット組合体の陰極とターゲットの底面図である。 ３０・・・陰極／ターゲット組合体 ３１・・・陰極 ３５・・・ターゲット ３７．５０〜５４　・・・環体（ｆｉ熱体）６６〜７２
・・・皿体（減熱体） 特許出願代理人　　弁理士　菅原一部 ＦＩＧ、ＩＡ ＦＩＧ、　ＩＢ ２゜ ＦＩＧ、３ ＦＩＧ、５ ＦＩＧ、　６ ト

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　第１の面を具えた沈積されるべき材料の供給源と該
   供給源の第１の面の近傍に配置された第２の面を有する
   電極とを有しており、かつ 上記電極と供給源との間に設けられた結合手段（３７、
   ６６、５０′、８０）がいずれかの面中に延在して両者
   間の熱結合を増加させている ことを特徴とする沈積装置用陰極／ターゲット組合体。 ２　前記の結合手段が供給源からの突出部（８６）を有
   しており、 前記の電極が該突出部を収受する凹部域を有しており、 かつ供給源が加熱されたときに突出部が電極に対して膨
   張するように上記突出部と凹部域とが構成されている ことを特徴とする請求項１記載の組合体。 ３　前記の結合手段が電極からの突出部（３９、７６）
   を有しており、 前記の供給源が該突出部を収受する凹部域を有しており
   、かつ 供給源が加熱されたときに供給源が突出部に対して膨張
   するように突出部と凹部域とが構成されている ことを特徴とする請求項１記載の組合体。 ４　前記の結合手段が環体（３７、６６、５０′、８０
   ）を有しており、かつ 前記の凹部域が第１の環状凹部（４２）を有している ことを特徴とする請求項２または３記載の組合体。 ５　環体（３９）が基部（３８）を有しており、かつ 環体がこの基部に対して直交して構成されている ことを特徴とする請求項４記載の組合体。 ６　第１の環状凹部に対面して前記の電極が第２の環状
   凹部を有しており、 前記の基部（３８）が第２の環状凹部内に収容されてお
   り、かつ 環体（３９）が第１の環状凹部（４２）内に収容されて
   いる ことを特徴とする請求項５記載の組合体。 ７　前記の結合手段が同心状に配置された複数個の環体
   （５０、７６、８６）を有しており、かつ 前記の凹部域が第１の複数個の環状凹部（４２）を有し
   ており、かつ これらそれぞれの凹部が前記の環体の内の１個を収容し
   ている ことを特徴とする請求項２または３記載の組合体。 ８　前記の結合手段が弧体（６６、６８、７０、７２）
   を有しており、かつ 前記の凹部域がこれに対応した弧状凹部（４２）を有し
   ている ことを特徴とする請求項２または３記載の組合体。 ９　予選定された動力束に対応する予選定された領域に
   おいて前記の複数個の環体（５０、６６、６８、７０、
   ７２、７６、８６）が独立に供給源内に配置されている ことを特徴とする請求項７または８記載の組合体。 １０　前記の供給源がターゲット（３５）をまた前記の
   電極が陰極（３１）をそれぞれ有していることを特徴と
   する前出のいずれかの請求項記載の組合体。 １１　前記の供給源には沈積されるべき材料の除去手段
   （７１）が付設されており、 該材料を受けるべき対象物が架設手段（７５）により架
   設され、かつ 上記の供給源、電極、結合手段および架設手段が容器中
   に収容されている ことを特徴とする前出のいずれかの請求項記載の組合体
   。 １２　前記の供給源が第１の平面部（４３）を有してお
   り、 これに対面して電極が第２の平面部（４０）を有してお
   り、かつ 前記の結合手段が一方の平面部から突出した矩形断面体
   （３９、７６、８６）を有していることを特徴とする請
   求項１記載の組合体。 １３　他方の平面部（４０、４３）内に延在して対応し
   た凹部（４２）が形成されて前記の矩形断面体を着脱可
   能に収受し、かつ これにより第１と第２の平面部とが対設状態に保たれる ことを特徴とする請求項１２記載の組合体。 １４　前記の矩形断面体（３９、７６、８６）が第１お
   よび第２の平面部に直交する直立壁面（４８、５１′、
   ９２）を有しており、 前記の凹部（４２）が少なくとも第１と第 ２の平面部に直交形成された凹壁面（４７、６１）によ
   り画定され、かつ 供給源が半径方向に膨張すると直立壁面が凹壁面と係合
   して供給源と電極間の熱結合を増加させる ことを特徴とする請求項１３記載の組合体。 １５　供給源が半径方向に膨張すると第１と第２の平面
   部近傍から断面矩形体の自由端へと前記の直立壁面が凹
   部壁面と係合して供給源と電極間の熱結合を増加させる ことを特徴とする請求項１４記載の組合体。 １６　前記の結合手段が良設定された動力束値に対応す
   る予設定された位置に配置されている ことを特徴とする前出のいずれかの請求項記載の組合体
   。