WO2010084857A1 - ターゲット構造及びターゲット構造の製造方法 - Google Patents

ターゲット構造及びターゲット構造の製造方法 Download PDF

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    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/34Sputtering
    • C23C14/3407Cathode assembly for sputtering apparatus, e.g. Target

Definitions

  • the present invention relates to a target structure having a sputtering target, a target for fixing the target, and a cooling plate for cooling the target, and a method for manufacturing the target structure.
  • a sputtering apparatus that forms a film on a substrate is used.
  • the sputtering apparatus has a sputtering target that emits desired atoms by collision with ionized gas or the like.
  • the back side of the target T is bonded to a backing plate B.
  • the temperature of the target surface rises due to ion collision or the like, so that the target T needs to be cooled. Therefore, a cooling water passage A through which normal cooling water flows is formed inside the backing plate B.
  • the target T and the backing plate B are joined by so-called bonding in order to improve the thermal conductivity for cooling, for example.
  • Bonding is performed by bonding the target T and the backing plate B with the bonding material C interposed between the bonding surfaces of the target T and the backing plate B.
  • the above bonding uses relatively expensive bonding materials such as In and Sn, and requires many steps such as target and backing plate alignment, bonding surface modification treatment, bonding material application, and heat treatment. become. For this reason, the bonding requires cost and time. On the other hand, if it is simply fixed by another method without bonding, the thermal conductivity between the target and the backing plate is lowered.
  • the present invention has been made in view of such points, and it is possible to provide a target and a fixed plate that can be manufactured at a lower cost and in a shorter time while maintaining thermal conductivity between the target and a fixed plate such as a backing plate. It is an object of the present invention to provide a target structure having the same and a manufacturing method thereof.
  • the present invention for achieving the above object is a target structure having a sputtering target and a fixed plate for fixing the target and cooling the target, and the fixed plate includes a cooling plate.
  • a fluid flow path through which a fluid flows is formed, and the fluid flow path is formed at a position facing a portion where the target is relatively consumed during sputtering, and the fixed plate and the target do not have the fluid flow path.
  • the target is fixed by a screw passing through the fixing plate, and a part of the target is exposed to the fluid flow path.
  • the manufacturing process of the target structure can be simplified.
  • the manufacturing cost can be greatly reduced as compared with the case of fixing by bonding.
  • the manufacturing time can be greatly reduced.
  • the fluid flow path of the fixed plate is installed at a portion where the target is consumed at a high temperature during sputtering. Therefore, as in the present invention, by fixing the target and the fixing plate with a screw that penetrates the fixing plate at a position where there is no fluid flow path, the position where the target is consumed less, that is, the thickness of the target is maintained. It can be screwed at the part. Therefore, even if the target is consumed due to long-term use, the target and the fixed plate can be kept fixed.
  • a groove through which the cooling fluid flows is formed on a surface of the fixing plate on which the target is fixed, and the target and the fixing plate are fixed by the screw, whereby the groove is closed by the target.
  • the fluid flow path may be formed.
  • the fluid flow path of the fixed plate is exposed, so that foreign matters staying in the fluid flow path can be inspected and removed, for example, after a long period of use. Thereby, the product life of the fixed plate can be extended.
  • the surface of the target that is fixed to the fixing plate may be formed with a convex portion that fits into the groove and closes the groove.
  • the thickness of the target can be secured at the convex portion, the resistance of the target can be secured even when a high-pressure cooling fluid is passed through the fluid flow path to increase the cooling efficiency.
  • the convex part fits into the groove, the airtightness of the fluid channel is improved. Furthermore, it is possible to easily position the target and the fixed rate when fixing.
  • a path is formed at a position facing a portion where the target is relatively consumed during sputtering in the fixed plate, and the fixed plate and the target are connected by a screw passing through the fixed plate at a position where there is no fluid flow path. While fixing, a part of the target is exposed to the fluid flow path.
  • the target structure can be manufactured at a lower cost and in a shorter time while maintaining the thermal conductivity between the target and the fixed plate.
  • FIG. 1 is an explanatory view of a longitudinal section showing an outline of a configuration of a target structure 1 according to the present embodiment.
  • the duplicate description is abbreviate
  • the target structure 1 has a plate-like target 10 for sputtering, and a backing plate 11 as a plate-like fixing plate for cooling the target 10 while the target 10 is fixed.
  • a plate-like target 10 for sputtering and a backing plate 11 as a plate-like fixing plate for cooling the target 10 while the target 10 is fixed.
  • Al, Cu, Mo, ITO, Si, AZO or the like is used as the material of the target 10
  • Cu, Al, Ti, stainless steel, or the like is used as the material of the backing plate 11, for example.
  • the back side of the target 10 is bonded to the backing plate 11.
  • a groove 20 through which a cooling fluid for cooling the target 10 flows is formed on the surface of the backing plate 11 on the target 10 side.
  • the groove 20 is disposed in a substantially U shape so as to face the position of the magnet M of the sputtering apparatus in which the target structure 1 is installed.
  • the groove 20 is processed by machining, for example.
  • the sputtering apparatus generates a magnetic field by, for example, the magnet M, and controls ions, for example, by the magnetic field to cause the ions to collide with the target 10.
  • a convex portion 30 that is fitted in the groove 20 and closes the groove 20 is formed on the back side of the target 10.
  • the convex portion 30 is formed in a substantially U shape that is the same as the groove 20 when viewed from above.
  • the convex portion 30 is formed lower than the depth of the groove 20, and when the convex portion 30 is fitted into the groove 20, the convex portion 30 closes the opening of the groove 20 to form the fluid flow path 40.
  • the fluid flow path 40 is formed with, for example, cooling water inlet / outlet at both ends, and the cooling plate is adjusted to a low temperature by flowing cooling water through the fluid flow path 40, and the target 10 is moved by the backing plate 11. Can be cooled.
  • the convex part 30 of the target 10 is formed by machining or extrusion molding.
  • the backing plate 11 and the target 10 are fixed with a plurality of screws 50.
  • the screw 50 is provided so as to penetrate the backing plate 11 from the back side of the backing plate 11, for example, at a position where it does not interfere with the fluid flow path 40.
  • a ring-shaped seal 60 is provided outside the fluid flow path 40 between the backing plate 11 and the target 10.
  • the backing plate 11 and the target 10 are fixed by the screws 50 in a state where the convex portions 30 are fitted in the grooves 20. At this time, the screw 50 is provided at a position without the fluid flow path 40. By this fixing, a part of the target 10 is exposed to the fluid flow path 40.
  • the manufacturing process of the target structure 1 can be simplified. As a result, the manufacturing cost can be greatly reduced as compared with the case of fixing by bonding. In addition, the manufacturing time can be greatly reduced. Furthermore, since a part of the target 10 is exposed to the fluid flow path 40, the thermal conductivity between the target 10 and the backing plate 11 can be ensured. Further, since the target 10 and the backing plate 11 are fixed by the screw 50 penetrating the backing plate 11 at a position where there is no fluid flow path 40, the consumption (reduction) of the target 10 is far from the magnet M during sputtering as shown in FIG. Can be screwed at a position where the thickness of the target 10 is maintained. Therefore, even if the target 10 is consumed due to long-term use, the target 10 and the backing plate 11 can be fixed.
  • the bonding material does not adhere to the target 10, and the used target 10 can be removed from the backing plate 11 and reused as a target material.
  • heat is not used during bonding as in the case of bonding, for example, the backing plate 11 is not warped by heat, correction of the warping of the backing plate 11 is not necessary, and deterioration of the backing plate 11 itself can be prevented.
  • channel 20 is formed in the surface to which the target 10 of the backing plate 11 is fixed, and the groove
  • the fluid channel 40 is formed by being closed. In such a case, it is not necessary to weld half of the backing plates formed in advance, for example, as in the case where a fluid flow path penetrating the inside of the backing plate 11 is formed. Can be easily performed. Moreover, since the fluid flow path 40 of the backing plate 11 is exposed when the target 10 is removed, it is possible to inspect and remove foreign matters staying in the fluid flow path 40 due to, for example, long-time use. Thereby, the product life of the backing plate 11 can be extended.
  • the surface fixed to the backing plate 11 of the target 10 is formed with a protrusion 30 that is fitted in the groove 20 and closes the groove 20.
  • the tolerance of the target 10 is ensured even if the cooling efficiency is increased by flowing a high-pressure cooling fluid through the fluid flow path 40.
  • the convex part 30 fits into the groove

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Abstract

【課題】ターゲットとバッキングプレートとの間の熱伝導性を維持しつつ、ターゲット構造をより低コストで短時間で製造する。 【解決手段】スパッタリング用のターゲットと、当該ターゲットが固定されるとともに、当該ターゲットを冷却するためのバッキングプレートとを有するターゲット構造において、バッキングプレートには、冷却流体が流れる流体流路40が形成され、バッキングプレートとターゲットは、流体流路がない位置でバッキングプレートを貫通するネジにより固定され、ターゲットの一部は、流体流路に露出している。

Description

ターゲット構造及びターゲット構造の製造方法
 本発明は、スパッタリング用のターゲットと、当該ターゲットが固定されるとともに、当該ターゲットを冷却するための冷却プレートとを有するターゲット構造、及びその製造方法に関する。
 例えば半導体装置の製造プロセス等では、基板に成膜を行うスパッタリング装置が用いられている。スパッタリング装置は、イオン化したガスなどの衝突により所望の原子を放出するスパッタリング用のターゲットを有している。このターゲットTは、例えば図4に示すようにその背面側がバッキングプレートBに接合されている。スパッタリング時には、イオンの衝突等によりターゲット表面の温度が上昇するため、ターゲットTを冷却する必要がある。それ故、バッキングプレートBの内部には、通常冷却水が流れる冷却水流路Aが形成されている。
 従来より、ターゲットTとバッキングプレートBは、例えば冷却のための熱伝導性を向上するため、いわゆるボンディングにより接合されている。ボンディングは、ターゲットTとバッキングプレートBの接合面にボンディング材Cを介在して、ターゲットTとバッキングプレートBを貼り合わせることにより行われている。
日本特許公開公報2007-051308号
 しかしながら、上記ボンディングは、比較的高価なIn、Snなどのボンディング材を使用し、またターゲットやバッキングプレートの位置合わせや接合面の改質処理、ボンディング材の塗布、加熱処理などの多数工程が必要になる。このため、ボンディングには、コストと時間がかかる。一方、ボンディングを行わずに単純に他の方法で固定すると、ターゲットとバッキングプレートの間の熱伝導性が低下する。
 本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、ターゲットとバッキングプレートなどの固定プレートとの間の熱伝導性を維持しつつ、より低コストで短時間で製造可能なターゲットと固定プレートを有するターゲット構造、及びその製造方法を提供することをその目的とする。
上記目的を達成するための本発明は、スパッタリング用のターゲットと、当該ターゲットが固定されるとともに、当該ターゲットを冷却するための固定プレートとを有するターゲット構造であって、前記固定プレートには、冷却流体が流れる流体流路が形成され、当該流体流路は、スパッタリング時に前記ターゲットの消費が相対的に多い部分に対向する位置に形成され、前記固定プレートと前記ターゲットは、前記流体流路がない位置で前記固定プレートを貫通するネジにより固定され、前記ターゲットの一部は、前記流体流路に露出している。
 本発明によれば、ターゲットと固定プレートをネジにより固定するので、ターゲット構造の製造工程を簡素化できる。これにより、ボンディングにより固定する場合に比べて製造コストを大幅に下げることができる。また、製造時間も大幅に短縮できる。さらに、ターゲットの一部が流体流路に露出しているので、ターゲットと固定プレートとの間の熱伝導性を確保できる。また、固定プレートの流体流路は、スパッタリング時にターゲットの消費が多く高温となる部分に設置される。それ故、本発明のように、ターゲットと固定プレートを、前記流体流路がない位置で前記固定プレートを貫通するネジにより固定することにより、ターゲットの消費が少ない位置、つまりターゲットの厚みが維持される部分でネジ留めできる。したがって、長時間の使用によりターゲットが消費されても、ターゲットと固定プレートとの固定を維持できる。
 前記固定プレートの前記ターゲットが固定される面には、前記冷却流体が流れる溝が形成され、前記ターゲットと前記固定プレートとが前記ネジにより固定されることによって、前記溝が前記ターゲットにより閉鎖されて前記流体流路が形成されていてもよい。かかる場合、例えば固定プレートに内部を貫通する流体流路が形成されている場合のように、例えば予め分割されて形成された半分の固定プレート同士を溶接等する必要がないので、固定プレートの加工を容易に行うことができる。また、ターゲットを取り外すと固定プレートの流体流路が露出するので、例えば長時間の使用により流体流路内に滞留する異物の点検や除去を行うことができる。これにより、固定プレートの製品寿命を延ばすことができる。
 また、前記ターゲットの前記固定プレートに固定される面には、前記溝に嵌合され前記溝を閉鎖する凸部が形成されていてもよい。かかる場合、凸部の部分でターゲットの厚みが確保できるので、流体流路に高圧の冷却流体を流し冷却効率を上げてもターゲットの耐性が確保できる。また、溝に凸部が嵌合するので、流体流路の気密性が向上する。さらに、固定する際のターゲットと固定レートとの位置決めを容易に行うことができる。
 別の観点による本発明は、スパッタリング用のターゲットと、当該ターゲットが固定されるとともに、当該ターゲットを冷却するための固定プレートと、を有するターゲット構造の製造方法であって、冷却流体が流れる流体流路を、前記固定プレートにおけるスパッタリング時に前記ターゲットの消費が相対的に多い部分に対向する位置に形成し、前記流体流路がない位置で前記固定プレートを貫通するネジにより前記固定プレートと前記ターゲットを固定するとともに、前記ターゲットの一部を前記流体流路に露出させる。
 本発明によれば、ターゲットと固定プレートとの間の熱伝導性を維持しつつ、ターゲット構造をより低コストで短時間で製造できる。
ターゲット構造の構成を示す縦断面の説明図である。 ターゲット構造を平面から見たときの説明図である。 スパッタリングによりターゲットが消費された状態を示すターゲット構造の説明図である。 ボンディングを用いたターゲット構造の構成を示す縦断面の説明図である。
 以下、図面を参照して、本発明の好ましい実施の形態について説明する。図1は、本実施の形態にかかるターゲット構造1の構成の概略を示す縦断面の説明図である。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
 ターゲット構造1は、スパッタリング用の板状のターゲット10と、ターゲット10が固定されるとともに、ターゲット10を冷却する板状の固定プレートとしてのバッキングプレート11とを有している。ターゲット10の材質には、例えばAl、Cu、Mo、ITO、Si、AZO等が用いられ、バッキングプレート11の材質には、例えばCuやAl、Ti、ステンレスなどが用いられる。
 ターゲット10の背面側が、バッキングプレート11に貼り合わせられる。バッキングプレート11のターゲット10側の面には、ターゲット10を冷却するための冷却流体が流れる溝20が形成されている。溝20は、例えばターゲット構造1が設置されるスパッタリング装置のマグネットMの位置に対向するように、例えば図2に示すように平面から見て略U字型に配設されている。溝20の加工は、例えば機械加工により行われる。なお、スパッタリング装置は、例えばマグネットMにより磁界を生じさせ、当該磁界により例えばイオンを制御して、イオンをターゲット10に衝突させる。
 図1に示すようにターゲット10の背面側には、溝20に嵌合され溝20を閉鎖する凸部30が形成されている。凸部30は、平面から見て溝20と同じ略U字状に形成されている。凸部30は、溝20の深さより低く形成され、溝20に凸部30が嵌合されたときに、凸部30が溝20の開口部を閉鎖して流体流路40が形成される。これにより、ターゲット10の一部が流体流路40に露出している。流体流路40は、例えば両端に冷却流体である例えば冷却水の出入口が形成され、流体流路40に冷却水を流すことによりバッキングプレート11を低温に調整し、当該バッキングプレート11によりターゲット10を冷却できる。なお、ターゲット10の凸部30は、機械加工や押出成形により形成される。
 バッキングプレート11とターゲット10は、複数のネジ50により固定されている。ネジ50は、例えば流体流路40と干渉しない位置において、バッキングプレート11の背面側からバッキングプレート11を貫通するように設けられている。
 また、バッキングプレート11とターゲット10との間の流体流路40の外側には、リング状のシール60が設けられている。
 ターゲット構造1を製造する際には、溝20に凸部30を嵌合させた状態で、バッキングプレート11とターゲット10がネジ50により固定される。このとき、ネジ50は、流体流路40のない位置に設けられる。この固定により、ターゲット10の一部が流体流路40に露出する。
 以上の実施の形態によれば、ターゲット10とバッキングプレート11をネジ50により固定するので、ターゲット構造1の製造工程を簡素化できる。これにより、ボンディングにより固定する場合に比べて製造コストを大幅に下げることができる。また、製造時間も大幅に短縮できる。さらに、ターゲット10の一部が流体流路40に露出しているので、ターゲット10とバッキングプレート11との間の熱伝導性を確保できる。また、ターゲット10とバッキングプレート11を、流体流路40がない位置でバッキングプレート11を貫通するネジ50により固定するので、図3に示すようにスパッタリング時にマグネットMから遠くターゲット10の消費(減少)が少ない位置、つまりターゲット10の厚みが維持される部分でネジ留めできる。したがって、長時間の使用によりターゲット10が消費されても、ターゲット10とバッキングプレート11との固定を維持できる。
 さらに、ボンディングを行わないため、ボンディング材がターゲット10に付着することがなく、使用済みのターゲット10をバッキングプレート11から外してターゲット原料として再利用できる。また、スパッタリング中にボンディング材にイオンが衝突してボンディング材から放出される物質により処理基板が汚染されることを防止できる。さらに、製造時にボンディングのように熱を使わないので、例えばバッキングプレート11に熱による反りが生じることがなく、バッキングプレート11の反りの修正が必要なく、またバッキングプレート11自体の劣化も防止できる。
 また、上記実施の形態では、バッキングプレート11のターゲット10が固定される面には、溝20が形成され、ターゲット10とバッキングプレート11とがネジ留めにより固定されることによって、溝20がターゲット10により閉鎖されて流体流路40が形成されている。かかる場合、例えばバッキングプレート11に内部を貫通する流体流路が形成されている場合のように、例えば予め分割して形成された半分のバッキングプレート同士を溶接等する必要がないので、バッキングプレート11の加工を容易に行うことができる。また、ターゲット10を取り外すとバッキングプレート11の流体流路40が露出するので、例えば長時間の使用により流体流路40内に滞留する異物の点検や除去を行うことができる。これにより、バッキングプレート11の製品寿命を延ばすことができる。
 また、上記実施の形態では、ターゲット10のバッキングプレート11に固定される面には、溝20に嵌合され溝20を閉鎖する凸部30が形成されている。このため、凸部30の部分でターゲット10の厚みが確保できるので、流体流路40に高圧の冷却流体を流して冷却効率を上げてもターゲット10の耐性が確保される。また、溝20に凸部30が嵌合するので、流体流路40の気密性が向上する。さらに、固定する際のターゲット10とバッキングレート11との位置決めを容易に行うことができる。
 以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
  1 ターゲット構造
 10 ターゲット
 11 バッキングプレート
 20 溝
 30 凸部
 40 流体流路
 50 ネジ

Claims (4)

  1. スパッタリング用のターゲットと、当該ターゲットが固定されるとともに、当該ターゲットを冷却するための固定プレートとを有するターゲット構造であって、
     前記固定プレートには、冷却流体が流れる流体流路が形成され、当該流体流路は、スパッタリング時に前記ターゲットの消費が相対的に多い部分に対向する位置に形成され、
     前記固定プレートと前記ターゲットは、前記流体流路がない位置で前記固定プレートを貫通するネジにより固定され、
     前記ターゲットの一部は、前記流体流路に露出している、ターゲット構造。
  2.  前記固定プレートの前記ターゲットが固定される面には、前記冷却流体が流れる溝が形成され、
     前記ターゲットと前記固定プレートとが前記ネジにより固定されることによって、前記溝が前記ターゲットにより閉鎖されて前記流体流路が形成されている、請求項1に記載のターゲット構造。
  3.  前記ターゲットの前記固定プレートに固定される面には、前記溝に嵌合され前記溝を閉鎖する凸部が形成されている、請求項2に記載のターゲット構造。
  4. スパッタリング用のターゲットと、当該ターゲットが固定されるとともに、当該ターゲットを冷却するための固定プレートと、を有するターゲット構造の製造方法であって、
     冷却流体が流れる流体流路を、前記固定プレートにおけるスパッタリング時に前記ターゲットの消費が相対的に多い部分に対向する位置に形成し、前記流体流路がない位置で前記固定プレートを貫通するネジにより前記固定プレートと前記ターゲットを固定するとともに、前記ターゲットの一部を前記流体流路に露出させる、ターゲット構造の製造方法。
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