WO2016006155A1 - 絶縁物ターゲット - Google Patents

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慎二 小梁
弘輝 山本
洋治 田口
隆宏 難波
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    • H01J37/345—Magnet arrangements in particular for cathodic sputtering apparatus

Definitions

  • the present invention relates to an insulator target for a sputtering apparatus.
  • An insulating film such as an aluminum oxide film or a magnesium oxide film is used as, for example, a tunnel barrier of an MRAM (magnetoresistance memory), and a sputtering (hereinafter referred to as “sputtering”) apparatus is used to form the insulating film with high productivity. It has been.
  • a sputtering gas is introduced into a vacuum chamber in which a substrate and an insulator target (hereinafter also referred to as “target”) are arranged to face each other, and together with this, alternating current power is supplied to the target and the substrate and the target are An insulating film is formed by forming a plasma in the space between the targets, sputtering the sputtering surface of the target, and depositing and depositing scattered particles on the substrate.
  • a shield is disposed around the target when the target is assembled to the sputtering apparatus in order to prevent the plasma from wrapping around the side of the target and sputtering parts other than the target (for example, the backing plate).
  • Patent Document 1 discloses the above.
  • the outer peripheral portion of the target is thinned, and the shield is disposed at a predetermined interval on the thinned outer peripheral portion.
  • This invention makes it the subject to provide the insulator target which can prevent that a discharge generate
  • an insulator target for a sputtering apparatus in which a shield is arranged around the insulator target when assembled to the sputtering apparatus includes a plate-like target material surrounded by the shield.
  • One surface of the target material is a sputtering surface to be sputtered, bonded to the outer peripheral edge of the other surface of the target material, extended outward from the peripheral surface of the target material, and extended at a predetermined interval from the shield
  • the support member is configured to have an impedance equal to or higher than the impedance of the target material when the sputtering surface is sputtered by applying AC power to the insulator target. It is characterized by.
  • the target material and the support material that are separately formed are joined, but also those in which the target material and the support material are integrally formed are included.
  • the target is configured by the target material and the annular support material, and the predetermined distance from the extending portion of the support material.
  • the support material is configured to have an impedance equal to or higher than the impedance of the target material. For this reason, generation
  • the target material and the support material are formed of the same material, and the support material is configured to have a wall thickness equal to or greater than the plate thickness of the target material, the impedance of the support material during sputtering is reduced. It can be equal to or higher than the impedance.
  • the target material and the support material may be formed of different materials.
  • the support material is formed of a material having a dielectric constant lower than that of the target material, the support material can be formed thinner than the plate thickness of the target material, so that the insulator target can be manufactured with good workability.
  • the manufacturing cost of the insulator target can be reduced compared to the case where the target material and the support material are formed of the same material.
  • SM is a magnetron type sputtering apparatus, and this sputtering apparatus SM includes a vacuum chamber 1 that defines a vacuum processing chamber 1a.
  • a cathode unit C is attached to the ceiling of the vacuum chamber 1.
  • the cathode unit C includes an insulator target 2, a backing plate 3 provided on the insulator target 2, and a magnet unit 4 provided above the backing plate 3.
  • the insulating target 2 includes an insulating target material 21 formed in a circular plate shape in plan view according to a contour of the substrate W, and a lower surface of the target material 21. Is a sputter surface 2a, and an annular support member 22 joined to the outer peripheral edge of the upper surface opposite to the sputter surface 2a.
  • the target material 21 and the support material 22 are integrally formed of the same material, and the support material 22 is configured to have thicknesses T 2 and T 3 equal to or greater than the plate thickness T 1 of the target material 21.
  • the plate thickness T1 can be set within the range of 1 to 15 mm, and the thickness T2 of the portion extending in the direction orthogonal to the sputtering surface 2a of the support member 22 and the thickness T3 of the extending portion 22a described later are 2 to It can be set within a range of 20 mm.
  • the support member 22 has an extending portion 22a extending outward from the peripheral surface of the target material 21, and is made of metal with a predetermined interval (for example, 0.5 to 5 mm) from the extending portion 22a.
  • a shield 5 is arranged to prevent sputtering except for the sputter surface 2a.
  • the shield 5 may be grounded or floated, and a shield having a known structure can be used, detailed description thereof is omitted here. Further, the sputtering surface 2 a of the target material 21 and the lower surface of the shield 5 are flush with each other, so that it is difficult to form a film on the shield 5.
  • the backing plate 3 is bonded to the upper surface of the target 2 (the surface facing away from the sputtering surface 2a) so that the target 2 can be cooled during film formation by sputtering.
  • a peripheral edge of the upper surface of the backing plate 3 is attached to the inner surface of the upper wall of the vacuum chamber 1 via an insulator I.
  • An output from an AC power source E such as a high-frequency power source is connected to the target 2 so that AC power is input to the target 2 during film formation.
  • the magnet unit 4 generates a magnetic field in the space below the sputtering surface 2a of the target 2, captures electrons etc. ionized below the sputtering surface 2a during sputtering, and efficiently ionizes the sputtered particles scattered from the target 2. Since it has a structure, detailed description is omitted here.
  • a stage 6 is disposed at the bottom of the vacuum chamber 1 so as to face the sputtering surface 2a of the target 2, and the substrate W is positioned and held with its film-forming surface facing upward.
  • the distance between the target 2 and the substrate W is set in a range of 45 to 100 mm in consideration of productivity, the number of scattering times, and the like.
  • a gas pipe 7 for introducing a sputtering gas which is a rare gas such as argon is connected to the side wall of the vacuum chamber 1, and a mass flow controller 71 is interposed in the gas pipe 7 so as to communicate with a gas source (not shown). Yes.
  • the flow rate-controlled sputtering gas can be introduced into the vacuum processing chamber 1a that is evacuated at a constant pumping speed by a vacuum exhaust means P described later, and the pressure (total pressure) of the vacuum processing chamber 1a during film formation ) Is held substantially constant.
  • a vacuum exhaust means P such as a turbo molecular pump or a rotary pump.
  • the sputtering apparatus SM has known control means including a microcomputer, a sequencer, etc., and the control means controls the operation of the power source E, the operation of the mass flow controller 71, the operation of the vacuum exhaust means P, and the like. It comes to manage.
  • a method for forming a magnesium oxide film on the surface of the substrate W using a sputtering apparatus SM in which the insulator target 2 is a magnesium oxide target and this target 2 is assembled will be described.
  • the vacuum evacuation means P is operated and the inside of the vacuum processing chamber 1a has a predetermined degree of vacuum (for example, 1 ⁇ 10 ⁇ 5 Pa).
  • a predetermined degree of vacuum for example, 1 ⁇ 10 ⁇ 5 Pa.
  • the mass flow controller 71 is controlled to introduce argon gas at a predetermined flow rate (at this time, the pressure in the vacuum processing chamber 1a is in the range of 0.01 to 30 Pa).
  • AC power having a negative potential is supplied from the sputtering power source E to the target 2 to form plasma in the vacuum chamber 1.
  • the sputtering surface 2a of the target material 21 is sputtered, and the sputtered particles scattered are adhered and deposited on the surface of the substrate W, whereby a magnesium oxide film is formed.
  • the target 2 is composed of the target material 21 and the support material 22 made of the same material, and the shield 5 is disposed at a predetermined interval from the extending portion 22a of the support material 22 to support the target 2.
  • the material 22 is configured to have thicknesses T 2 and T 3 equal to or greater than the plate thickness T 1 of the target material 21, unlike the conventional example in which the outer peripheral portion of the target is thinned, the insulator target
  • the support material 22 has an impedance equal to or higher than the impedance of the target material 21. According to this, the occurrence of discharge between the target 2 and the shield 5 can be prevented, that is, the plasma can be prevented from wrapping around the side surface of the target 2 and parts other than the target can be prevented from being sputtered.
  • the target material 21 and the support material 22 are integrally formed, but both materials may be separately formed and joined. In this case, the workability of the target 2 can be improved. Furthermore, as shown to Fig.3 (a), you may form the target material 21 and the support material 22 with a different material. In this case, if the support material 22 is formed of a material having a lower dielectric constant than the target material 21 (for example, quartz or glass epoxy), the thicknesses T 2 and T 3 of the support material 22 are set to the plate thickness T of the target material 21. It can be formed thinner than 1 , and the workability may be further improved.
  • the support material 22 is not sputtered, contamination does not occur.
  • the shape of the support material is not particularly limited, and as shown in FIG. 3B, a portion other than the extending portion 23a of the support material 23, that is, a portion connected to the target material 21 is formed in a tapered shape. May be.
  • magnesium oxide was demonstrated to the example as a material of the target material 21, not only this but it can select suitably according to the film
  • the following experiment was performed using the sputtering apparatus SM.
  • a ⁇ 300 mm Si substrate was used as the substrate W, and the substrate W was set on the stage 6 in the vacuum chamber 1 in which the magnesium oxide target 2 was assembled, and then a magnesium oxide film was formed on the surface of the substrate W by sputtering. did.
  • the conditions in this case are as follows.
  • the thickness T 1 of the target material 21 is 3 mm
  • the thickness T 2 of the support material 22 is 4 mm
  • the thickness T 3 is 4 mm
  • the flow rate of argon gas is 20 sccm (the pressure in the vacuum processing chamber 1a at this time is About 0.4 Pa)
  • the input power to the target 2 was set to 13.56 MHz and 0.5 kW.
  • Table 1 The results of measuring the number of particles after such film formation are shown in Table 1 as the present invention. According to this, the number of particles having a size of 0.09 ⁇ m or less is stable at 10 or less, which can prevent discharge between the target 2 and the shield 5, and parts other than the target are sputtered. I found that it was not.
  • a film was formed by sputtering under the same conditions as described above, except that a target whose outer periphery was thinned as in the conventional example was used. Also in this case, the result of measuring the number of particles is shown in Table 1 as a conventional example. According to this, the number of particles was as large as 100 or more (200 to 600), and it was confirmed that discharge occurred between the target and the shield.
  • the size of the substrate W is not limited to the above-mentioned ⁇ 300 mm, and for example, a substrate with a diameter of ⁇ 150 mm to 300 mm can be used.
  • the target diameter is not particularly limited, and can be set as appropriate in consideration of film forming characteristics and production efficiency.
  • the target diameter can be set within a range of ⁇ 120 to 400 mm.
  • SM sputtering apparatus, 2 ... insulator target, 2a ... sputtering surface, 21 ... target material 22 ... support, 22a ... extending portion, 5 ... shield, the thickness of T 1 ... target material, T 2, T 3 ... thickness of support material.

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Abstract

　スパッタリング装置に組み付けて交流電力を投入したときにシールドとターゲットの間の隙間で放電が起こることを防止できる絶縁物ターゲットを提供する。　絶縁物ターゲット２のスパッタリング装置ＳＭへの組付時、その周囲にシールド５が配置される本発明のスパッタリング装置用の絶縁物ターゲット２は、シールドで囲まれる板状のターゲット材２１と、ターゲット材の一方の面がスパッタリングされるスパッタ面２ａとし、ターゲット材の他方の面の外周縁部に接合され、ターゲット材の周面から外方に延出されると共にシールドから所定間隔を存する延出部２２ａを有する環状の支持材２２とを備え、支持材は、絶縁物ターゲットに交流電力を投入してスパッタ面がスパッタリングされるとき、ターゲット材のインピーダンスと同等以上のインピーダンスを持つように構成される。

Description

絶縁物ターゲット
　本発明は、スパッタリング装置用の絶縁物ターゲットに関する。
　酸化アルミニウム膜や酸化マグネシウム膜等の絶縁膜は、例えば、ＭＲＡＭ（磁気抵抗メモリ）のトンネル障壁として用いられ、絶縁膜を量産性よく成膜するためにスパッタリング（以下「スパッタ」という）装置が用いられている。このものでは、基板と絶縁物ターゲット（以下「ターゲット」ともいう）とが対向配置された真空チャンバ内にスパッタガスを導入し、これと併せてターゲットに交流電力を投入して基板とターゲットとの間の空間にプラズマを形成してターゲットのスパッタ面をスパッタし、飛散したスパッタ粒子を基板に付着、堆積させて絶縁膜を成膜している。
　ここで、ターゲット側面にプラズマが回り込んでターゲット以外の部品（例えば、バッキングプレート）がスパッタされることを防止するために、ターゲットのスパッタリング装置への組付時、ターゲットの周囲にシールドが配置されるものが例えば、特許文献１で知られている。このものでは、ターゲットの外周部を薄肉化し、薄肉化した外周部に所定間隔を存してシールドを配置している。
　然し、上記従来例の如く外周部を薄肉化したターゲットに交流電力を投入すると、ターゲットとシールドとの間の隙間で放電が起こることが判明した。これは、スパッタ中、絶縁物ターゲット全体が同電位とならず、ターゲット中央部に比べて薄厚のターゲット外周部のインピーダンスが低くなることに起因するものと考えられる。
特開２００１－６４７７３号公報
　本発明は、上記点に鑑み、スパッタリング装置に組み付けて交流電力を投入したときにシールドとターゲットの間の隙間で放電が起こることを防止できる絶縁物ターゲットを提供することをその課題とするものである。
　上記課題を解決するために、絶縁物ターゲットのスパッタリング装置への組付時、その周囲にシールドが配置される本発明のスパッタリング装置用の絶縁物ターゲットは、シールドで囲まれる板状のターゲット材と、ターゲット材の一方の面がスパッタリングされるスパッタ面とし、ターゲット材の他方の面の外周縁部に接合され、ターゲット材の周面から外方に延出されると共にシールドから所定間隔を存する延出部を有する環状の支持材とを備え、支持材は、絶縁物ターゲットに交流電力を投入してスパッタ面がスパッタリングされるとき、ターゲット材のインピーダンスと同等以上のインピーダンスを持つように構成されることを特徴とする。尚、本発明においては、別個に形成したターゲット材と支持材とが接合されるものだけでなく、ターゲット材と支持材とが一体に形成されるものを含むものとする。
　本発明によれば、従来例のようにターゲットの外周部を薄肉化してシールドを配置するのではなく、ターゲットをターゲット材と環状の支持材とで構成し、支持材の延出部から所定間隔を存してシールドを配置してターゲット材のスパッタ面をスパッタするとき、支持材がターゲット材のインピーダンスと同等以上のインピーダンスを持つように構成した。このため、ターゲットとシールドとの間での放電の発生を防止することができ、ターゲット以外の部品がスパッタされることを防止できる。
　本発明において、ターゲット材と支持材とを同一材料で形成し、支持材を、ターゲット材の板厚と同等以上の肉厚を有するように構成すれば、スパッタ時に支持材のインピーダンスをターゲット材のインピーダンスと同等以上にすることできる。
　本発明において、ターゲット材と支持材とを異なる材料で形成してもよい。この場合、支持材をターゲット材よりも誘電率の低い材料で形成すれば、支持材をターゲット材の板厚よりも薄く形成できるため、絶縁物ターゲットを加工性よく作製することができる。しかも、ターゲット材と支持材とを同一材料で形成した場合に比べて、絶縁物ターゲットの製造コストを安くできる。
本発明の実施形態の絶縁物ターゲットを組み付けたスパッタリング装置を示す模式的断面図。 絶縁物ターゲットを拡大して示す断面図。 （ａ）及び（ｂ）は、絶縁物ターゲットの他の形態を夫々示す断面図。
　以下、図面を参照して、スパッタ装置に組み付けられるものを例に、本発明の実施形態の絶縁物ターゲットについて説明する。尚、各図において共通する要素には、同一の符号を付して重複する説明を省略する。
　図１を参照して、ＳＭは、マグネトロン方式のスパッタ装置であり、このスパッタ装置ＳＭは、真空処理室１ａを画成する真空チャンバ１を備える。真空チャンバ１の天井部にはカソードユニットＣが取付けられている。以下においては、図１中、真空チャンバ１の天井部側を向く方向を「上」とし、その底部側を向く方向を「下」として説明する。カソードユニットＣは、絶縁物ターゲット２と、絶縁物ターゲット２上に設けられたバッキングプレート３と、バッキングプレート３上方に設けられた磁石ユニット４とから構成されている。
　図２も参照して、絶縁物ターゲット２は、基板Ｗの輪郭に応じて、公知の方法で平面視円形の板状に形成された絶縁物製のターゲット材２１と、このターゲット材２１の下面をスパッタ面２ａとし、このスパッタ面２ａと反対側の上面の外周縁部に接合される環状の支持材２２とを備える。ターゲット材２１及び支持材２２とは同一材料で一体に形成され、支持材２２を、ターゲット材２１の板厚Ｔ１と同等以上の肉厚Ｔ２，Ｔ３を有するように構成している。この場合、板厚Ｔ１は、１～１５ｍｍの範囲内に設定でき、支持材２２のスパッタ面２ａと直交方向に延びる部分の肉厚Ｔ２や後述する延出部２２ａの肉厚Ｔ３は、２～２０ｍｍの範囲内に設定できる。支持材２２は、ターゲット材２１の周面から外方に延出される延出部２２ａを有し、この延出部２２ａから所定間隔（例えば、０．５～５ｍｍ）を存して金属製のシールド５が配置され、スパッタ面２ａ以外がスパッタされないようにしている。シールド５は、接地されていてもフローティングされていてもよく、公知の構造を有するものを用いることができるため、ここでは詳細な説明を省略する。また、ターゲット材２１のスパッタ面２ａと、シールド５の下面とを面一にすることで、シールド５に成膜され難くしている。
　ターゲット２の上面（スパッタ面２ａと背向する面）にはバッキングプレート３が接合され、スパッタによる成膜中、ターゲット２を冷却できるようになっている。バッキングプレート３上面の周縁部が、絶縁体Ｉを介して真空チャンバ１の上壁内面に取り付けられている。ターゲット２には高周波電源等の交流電源Ｅからの出力が接続され、成膜時、ターゲット２に交流電力が投入されるようにしている。磁石ユニット４は、ターゲット２のスパッタ面２ａの下方空間に磁場を発生させ、スパッタ時にスパッタ面２ａの下方で電離した電子等を捕捉してターゲット２から飛散したスパッタ粒子を効率よくイオン化する公知の構造を有するものであり、ここでは詳細な説明を省略する。
　真空チャンバ１の底部には、ターゲット２のスパッタ面２ａに対向させてステージ６が配置され、基板Ｗがその成膜面を上側にして位置決め保持されるようにしている。この場合、ターゲット２と基板Ｗとの間の間隔は、生産性や散乱回数等を考慮して４５～１００ｍｍの範囲に設定される。また、真空チャンバ１の側壁には、アルゴン等の希ガスたるスパッタガスを導入するガス管７が接続され、ガス管７にはマスフローコントローラ７１が介設され、図示省略のガス源に連通している。これにより、流量制御されたスパッタガスが、後述する真空排気手段Ｐにより一定の排気速度で真空引きされている真空処理室１ａ内に導入でき、成膜中、真空処理室１ａの圧力（全圧）が略一定に保持されるようにしている。真空チャンバ１の底部には、ターボ分子ポンプやロータリーポンプなどからなる真空排気手段Ｐに通じる排気管８が接続されている。上記スパッタリング装置ＳＭは、特に図示しないが、マイクロコンピュータやシーケンサ等を備えた公知の制御手段を有し、制御手段により電源Ｅの稼働、マスフローコントローラ７１の稼働や真空排気手段Ｐの稼働等を統括管理するようになっている。以下に、絶縁物ターゲット２は酸化マグネシウムターゲットとし、このターゲット２を組み付けたスパッタリング装置ＳＭを用いて基板Ｗ表面に酸化マグネシウム膜を成膜する方法について説明する。
　先ず、ターゲット２が組み付けられた真空チャンバ１内のステージ６に基板Ｗをセットした後、真空排気手段Ｐを作動させて真空処理室１ａ内を所定の真空度（例えば、１×１０－５Ｐａ）まで真空引きする。真空処理室１ａ内が所定圧力に達すると、マスフローコントローラ７１を制御してアルゴンガスを所定の流量で導入する（このとき、真空処理室１ａの圧力が０．０１～３０Ｐａの範囲となる）。これと併せて、スパッタ電源Ｅからターゲット２に負の電位を持つ交流電力を投入して真空チャンバ１内にプラズマを形成する。これにより、ターゲット材２１のスパッタ面２ａをスパッタし、飛散したスパッタ粒子を基板Ｗ表面に付着、堆積させることにより酸化マグネシウム膜が成膜される。
　ここで、本実施形態によれば、ターゲット２を同一材料のターゲット材２１と支持材２２とで構成し、支持材２２の延出部２２ａから所定間隔を存してシールド５を配置し、支持材２２を、ターゲット材２１の板厚Ｔ１と同等以上の肉厚Ｔ２，Ｔ３を有するように構成したため、上記従来例の如くターゲット外周部を薄肉化したものとは異なり、絶縁物ターゲット２に交流電力を投入してスパッタ面２ａがスパッタリングされるとき、支持材２２がターゲット材２１のインピーダンスと同等以上のインピーダンスを持つこととなる。これによれば、ターゲット２とシールド５との間での放電の発生を防止でき、つまり、ターゲット２側面にプラズマが回り込むことを防止でき、ターゲット以外の部品がスパッタされることを防止できる。
　以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記に限定されるものではない。上記実施形態においては、ターゲット材２１と支持材２２とを一体に形成しているが、両材を別個に形成して接合してもよく、この場合、ターゲット２の加工性を向上できる。さらに、図３（ａ）に示すように、ターゲット材２１と支持材２２とを異なる材料で形成してもよい。この場合、支持材２２をターゲット材２１よりも誘電率の低い材料（例えば、石英やガラスエポキシ等）で形成すれば、支持材２２の肉厚Ｔ２，Ｔ３をターゲット材２１の板厚Ｔ１よりも薄く形成することも可能となり、加工性をより一層向上できてよい。しかも、支持材２２がスパッタされないため、コンタミネーションが生じることもない。また、支持材の形状は特に限定されず、図３（ｂ）に示すように、支持材２３の延出部２３ａ以外の部分、即ち、ターゲット材２１に接続される部分をテーパー状に形成してもよい。尚、ターゲット材２１の材質として酸化マグネシウムを例に説明したが、これに限らず、酸化アルミニウム等の他の絶縁物を成膜する膜に応じて適宜選択できる。
　次に、上記効果を確認するために、上記スパッタリング装置ＳＭを用いて次の実験を行った。本実験では、基板Ｗとしてφ３００ｍｍのＳｉ基板を用い、酸化マグネシウムターゲット２が組み付けられた真空チャンバ１内のステージ６に基板Ｗをセットした後、基板Ｗ表面に酸化マグネシウム膜をスパッタリング法により成膜した。この場合の条件は以下の通りである。即ち、ターゲット材２１の板厚Ｔ１を３ｍｍ、支持材２２の肉厚Ｔ２を４ｍｍ、肉厚Ｔ３を４ｍｍとし、アルゴンガスの流量を２０ｓｃｃｍ（このときの真空処理室１ａ内の圧力は約０．４Ｐａ）、ターゲット２への投入電力を１３．５６ＭＨｚ、０．５ｋＷに設定した。このような成膜後のパーティクル数を測定した結果を表１に本発明として示す。これによれば、サイズ０．０９μｍ以下のパーティクル数が１０個以下と安定しており、これより、ターゲット２とシールド５との間で放電が起こることを防止でき、ターゲット以外の部品がスパッタされていないことが判った。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　それに対して、上記従来例の如くターゲット外周部が薄肉化されたターゲットを用いた点以外は、上記と同様の条件でスパッタして成膜した。この場合も同様にパーティクル数を測定した結果を表１に併せて従来例として示す。これによれば、パーティクル数は１００個以上（２００個～６００個）と多く、ターゲットとシールドとの間で放電が起こることが確認された。
　尚、基板Ｗのサイズは上記φ３００ｍｍに限定されず、例えば、φ１５０ｍｍ～３００ｍｍの基板を用いることができる。また、ターゲット径も特に限定されず、成膜特性や生産効率を考慮して適宜設定でき、例えば、φ１２０～４００ｍｍの範囲内で設定できる。
　ＳＭ…スパッタリング装置、２…絶縁物ターゲット、２ａ…スパッタ面、２１…ターゲット材、２２…支持材、２２ａ…延出部、５…シールド、Ｔ１…ターゲット材の板厚、Ｔ２，Ｔ３…支持材の肉厚。

Claims (3)

  1. 　スパッタリング装置用の絶縁物ターゲットであって、この絶縁物ターゲットのスパッタリング装置への組付時、その周囲にシールドが配置されるものにおいて、
    　絶縁物ターゲットは、シールドで囲まれる板状のターゲット材と、ターゲット材の一方の面がスパッタリングされるスパッタ面とし、ターゲット材の他方の面の外周縁部に接合され、ターゲット材の周面から外方に延出されると共にシールドから所定間隔を存する延出部を有する環状の支持材とを備え、
    　支持材は、絶縁物ターゲットに交流電力を投入してスパッタ面がスパッタリングされるとき、ターゲット材のインピーダンスと同等以上のインピーダンスを持つように構成されることを特徴とする絶縁物製スパッタリングターゲット。
  2. 　ターゲット材と支持材とが同一材料で形成され、支持材は、ターゲット材の板厚と同等以上の肉厚を有することを特徴とする請求項１記載の絶縁物製スパッタリングターゲット。
  3. 　ターゲット材と支持材とが異なる材料で形成されていることを特徴とする請求項１記載の絶縁物製スパッタリングターゲット。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023112155A1 (ja) * 2021-12-14 2023-06-22 日新電機株式会社 スパッタリング装置

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023141145A1 (en) * 2022-01-21 2023-07-27 Applied Materials, Inc. Composite pvd targets

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08213319A (ja) * 1995-02-06 1996-08-20 Sony Corp スパッター装置
JPH11503793A (ja) * 1995-02-17 1999-03-30 マテリアルズ リサーチ コーポレーション 機械的に取り付けられたスパッタリングターゲットとアダプタ
US6497797B1 (en) * 2000-08-21 2002-12-24 Honeywell International Inc. Methods of forming sputtering targets, and sputtering targets formed thereby
JP2010501045A (ja) * 2006-08-14 2010-01-14 ハネウェル・インターナショナル・インコーポレーテッド Ｐｖｄターゲットの新規な製造設計と加工方法及び加工装置
JP2011518258A (ja) * 2008-04-21 2011-06-23 ハネウェル・インターナショナル・インコーポレーテッド Ｄｃマグネトロンスパッタリングシステムの設計および使用

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4270669B2 (ja) * 1999-08-27 2009-06-03 株式会社アルバック 強磁性体のマグネトロンスパッタ方法および装置
JP2002220660A (ja) * 2001-01-26 2002-08-09 Seiko Epson Corp スパッタリング装置
JP5399165B2 (ja) * 2008-11-17 2014-01-29 富士フイルム株式会社 成膜方法、成膜装置、圧電体膜、圧電素子、液体吐出装置、及び圧電型超音波振動子

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08213319A (ja) * 1995-02-06 1996-08-20 Sony Corp スパッター装置
JPH11503793A (ja) * 1995-02-17 1999-03-30 マテリアルズ リサーチ コーポレーション 機械的に取り付けられたスパッタリングターゲットとアダプタ
US6497797B1 (en) * 2000-08-21 2002-12-24 Honeywell International Inc. Methods of forming sputtering targets, and sputtering targets formed thereby
JP2010501045A (ja) * 2006-08-14 2010-01-14 ハネウェル・インターナショナル・インコーポレーテッド Ｐｖｄターゲットの新規な製造設計と加工方法及び加工装置
JP2011518258A (ja) * 2008-04-21 2011-06-23 ハネウェル・インターナショナル・インコーポレーテッド Ｄｃマグネトロンスパッタリングシステムの設計および使用

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023112155A1 (ja) * 2021-12-14 2023-06-22 日新電機株式会社 スパッタリング装置

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