(57)【要約】【課題】  冷却水が流れる水路内で電蝕が発生することを防止することができるスパッタリング装置を提供することである。【解決手段】  実施の形態に係るスパッタリング装置２００は、減圧可能な真空槽２１内に接地された状態で配置されるターゲット２３１と、ターゲット２３１を真空槽２１に取り付けるバッキングプレート２３２と、真空槽２１内に配置され、プラズマＰを発生させるための電極である陽極２３６と、バッキングプレート２３２を介してターゲット２３１を冷却する水路２１ｃと、ターゲット２３１および陽極２３６間に直流電圧を印加する直流電源２３５とを有する。【選択図】  図１
2019163506.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
減圧可能な真空槽内に接地された状態で配置されるターゲットと、
前記ターゲットを前記真空槽に取り付けるバッキングプレートと、
前記真空槽内に配置され、プラズマを発生させるための電極である陽極と、
前記バッキングプレートを介して前記ターゲットを冷却する冷却部材と、
前記ターゲットおよび前記陽極間に直流電圧を印加する直流電源と、
を有することを特徴とするスパッタリング装置。
【請求項２】
前記陽極が碗状であること
を特徴とする請求項１記載のスパッタリング装置。
【請求項３】
スパッタリング装置であって
接地されたターゲットと、
バッキングプレートを介して前記ターゲットを冷却する冷却部材と、
碗状の陽極と、
前記ターゲットおよび前記陽極間に直流電圧を印加する直流電源と、
を有し、
前記陽極は、開口部が設けられた一端が前記ターゲットと電気的に絶縁された状態で気密に閉塞され、前記陽極の内部に減圧可能な真空室を形成すること
を特徴とするスパッタリング装置。
【請求項４】
ターゲットが平板であること
を特徴とする請求項１〜３に記載のスパッタリング装置。
【請求項５】
前記直流電源が前記陽極に正の直流電圧を印加すること
を特徴とする請求項１〜４に記載のスパッタリング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施の形態はスパッタリング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の直流電源を用いるスパッタリング装置では、真空槽を含むその他の部品を接地させることで陽極とすることが一般的である。ターゲットを陰極として、その電位差によって放電を行っている。
【０００３】
スパッタリング装置では、スパッタリングを行う際に、プラズマにより発生したイオンをターゲットに衝突させるため、ターゲットの温度は上昇する。そのため、ターゲットを冷却することが行われている。例えば、特許文献１では、冷却媒体によりベースプレートを介してターゲットを間接冷却するようにしたスパッタリングカソードの冷却機構が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１５−０８６４４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
冷却媒体として、一般的に水が用いられる（以下、冷却水と呼ぶ。）。陰極であるターゲットに負の電圧を印加して電位差を発生させるため、冷却水にも、電位差が発生し、冷却水が流れる水路内で電蝕が発生する。水路内を絶縁物でコーティングすることも考えられるが、水路内を絶縁物でコーティングすると冷却効率が低下してしまう。
【０００６】
本発明が解決しようとする課題は、ターゲットを冷却する冷却部材内で電蝕が発生することを防止することができるスパッタリング装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するために、実施の形態に係るスパッタリング装置は、減圧可能な真空槽内に接地された状態で配置されるターゲットと、前記ターゲットを前記真空槽に取り付けるバッキングプレートと、前記真空槽内に配置された陽極と、前記バッキングプレートを介して前記ターゲットを冷却する冷却部材と、前記ターゲットおよび前記陽極間に直流電圧を印加する直流電源とを有することを特徴とする。前記陽極が碗状であってもよい。
【０００８】
また、実施の形態に係るスパッタリング装置は、接地されたターゲットと、前記ターゲットに接続されたバッキングプレートと、前記バッキングプレートを介して前記ターゲットを冷却水にて冷却する冷却部材と、碗状の陽極と、前記ターゲットおよび前記陽極間に直流電圧を印加する直流電源とを有し、前記陽極は、開口部が設けられた一端が前記ターゲットと電気的に絶縁された状態で気密に閉塞され、前記陽極の内部に減圧可能な真空室を形成することを特徴とする。
【０００９】
平行平板型であってもよい。前記直流電源が前記陽極に正の直流電圧を印加してもよい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、ターゲットを冷却する冷却部材内で電蝕が発生することを防止することができるスパッタリング装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明にかかる実施の形態のスパッタリング装置の模式図である。
【図２】本発明にかかる実施の形態のスパッタリング装置のＴＳ間距離を近づけた模式図である。
【図３】本発明にかかる実施の形態のスパッタリング装置の陽極を碗状形状とし、ターゲットと対向させて配置した模式図である。
【図４】本発明にかかる実施の形態のスパッタリング装置の碗状の陽極が真空槽を兼ねる場合の模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明の実施の形態（以下、本実施形態と呼ぶ）について、図面を用いて説明する。なお、本実施形態は、具体的には、平行平板型枚葉式マグネトロンスパッタリング装置である。
【００１３】
図１に示すように、スパッタリング装置２００は、真空槽２１とステージ２２とスパッタリングソース２３、および図示しない排気装置とガス導入部とワークＷを搬入搬出するロードロックとを有する。
【００１４】
真空槽２１は、接地された真空容器であり、不図示の排気装置により減圧可能である。真空槽２１の内部にステージ２２が設けられる。ステージ２２は、ワークＷを保持する載置台であり、真空槽２１の底部に設けられる。ステージ２２は、図示しない昇降機構を有する。なお、後述する陽極２３６とステージ２２との間にプラズマが発生しないように、ステージ２２の側面を絶縁処理してもよい。
【００１５】
真空槽２１の側壁には、開口２１ｂが設けられる。開口２１ｂは、真空槽２１の内部に後述する陽極２３６を挿入するため開口であり、後述するターゲット２３１との間にプラズマＰを発生させることができる位置に設ける。また、真空槽２１の上壁の内部には、水路２１ｃが形成されている。水路２１ｃは、図示しないチラーとスパッタリング装置２００外部で接続され、冷却水を循環させることで、後述するバッキングプレート２３２を介してターゲット２３１を冷却する。つまり、水路２１ｃがターゲット２３１を冷却する冷却部材となる。
【００１６】
スパッタリングソース２３は、ターゲット２３１とバッキングプレート２３２とマグネット２３４と直流電源２３５と陽極２３６と絶縁体２４と銅線２３８とを有する。
【００１７】
ターゲット２３１は、円板形状であり、ワークＷの表面上に成膜するための成膜材料から成る。また、ターゲット２３１は、ステージ２２に保持されたワークＷと対向するようにバッキングプレート２３２を介して真空槽２１内に接地された状態で配置される。なお、ターゲット２３１の形状は、円板形状に限定されず、矩形や楕円形状等の平板であってもよい。また、ターゲット２３１の数量は、１つに限定されず、２つ以上であってもよい。
【００１８】
バッキングプレート２３２は、ターゲット２３１を真空槽２１に取り付けるための部材である。例えば、バッキングプレート２３２をターゲット２３１よりも直径が大きな円形の板とし、その外周を真空槽２１にネジで固定する。バッキングプレート２３２は、例えばインジウムによりターゲット２３１と接着される。バッキングプレート２３２は、ターゲット２３１を接地するため、真空槽２１と電気的に接続できる材質とするのが好ましい。例えば、銅、アルミ、ステンレス等の金属である。
【００１９】
真空槽２１の上壁のターゲット２３１が取り付けられた面とは反対の面には、マグネット２３４が隙間を介して配置される。マグネット２３４は、駆動部２３４ａにより回転可能であり、マグネット２３４によりマグネトロンスパッタリングを行うことができる。
真空槽２１の開口２１ｂには、絶縁体２４が気密に挿入される。絶縁体２４は、陽極２３６と真空槽２１とを絶縁する部材であり、一端がフランジ形状となっている円筒形状である。絶縁体２４の一端と真空槽２１の側壁との間に不図示のシール部材を設けて真空を保つ。シール部材は、Ｏリング等を用いればよい。
【００２０】
絶縁体２４には、銅線２３８が挿入される。銅線２３８は、銅の円柱であり、銅線２３８と絶縁体２４との間は、不図示のシール部材により気密に保たれる。銅線２３８の一端は、陽極２３６と接続される。
【００２１】
陽極２３６は、真空槽２１内に配置され、プラズマＰを発生させるための電極である。陽極２３６は、例えば矩形の板であり、電極として機能するため、電気抵抗の低い材料であればよい。例えば、銅、アルミ、ステンレス等の金属である。
【００２２】
銅線２３８の他端は、直流電源２３５と接続される。直流電源２３５は、ターゲット２３１および陽極２３６間に直流電圧を印加可能な直流電源であり、陽極２３６に正の直流電圧を印加する。これにより、陽極２３６は、陽極として作用する。本実施形態では、ターゲット２３１と陽極２３６とが電極として作用する。
【００２３】
次に、スパッタリング装置２００の動作について説明する。真空槽２１は、不図示の排気装置により常に真空に排気される。ワークＷは、不図示の搬送手段により不図示のロードロックへ搬入される。ロードロックの内部を真空に排気し、所定の真空度となったら、真空槽２１内にワークＷを搬送する。
【００２４】
次に、不図示のガス導入部より不活性ガスを導入し、真空槽２１内を所定の圧力とする。不活性ガスは、例えば、アルゴンガスである。所定の圧力に調整する方法は、導入するガスの流量を制御して調整してもよいし、排気装置の排気速度を制御して調整してもよい。
【００２５】
所定の圧力となったら、直流電源２３５が陽極２３６へ正の電圧を印加する。すると、真空槽２１およびターゲット２３１は、接地されているので、真空槽２１内で電界が発生する。発生した電界により不活性ガスが電離し、電子が発生する。発生した電子は、マグネット２３４の磁界により捕捉されるので、ターゲット２３１近傍にプラズマが形成される。これにより、ターゲット２３１は、スパッタリングされ、成膜材料がワークＷの表面に堆積し、膜が形成される。
【００２６】
ターゲット２３１とワークＷとの間の距離（以下、ＴＳ間距離と呼ぶ。）を調整する場合、ステージ２２を不図示の昇降機構により昇降してターゲット２３１へ近づけて調整してもよい。また、図２に示すように、ターゲット２３１をステージ２２へ近づけてＴＳ間距離を調整してもよい。
【００２７】
スパッタリングソース２３ａは、冷却部材２３３とＴＳ間距離調整部材２３９を有する点で図１と異なる。
【００２８】
真空槽２１の上壁には、開口２１ａが設けられ、そこにスパッタリングソース２３ａが配置される。スパッタリングソース２３ａは、スパッタリングソース２３の構成に加えて、冷却部材２３３とＴＳ間距離調整部材２３９とを有する。
【００２９】
ターゲット２３１は、バッキングプレート２３２を介して冷却部材２３３に取り付けられている。冷却部材２３３は、円板形状の板であり、真空槽２１と同様の材質とする。その内部には、ターゲット２３１を冷却するための水路２３３ａが形成されている。ターゲット２３１が取り付けられた冷却部材２３３は、真空槽２１の開口２１ａにＴＳ間距離調整部材２３９を介して取り付けられる。
【００３０】
ＴＳ間距離調整部材２３９は、円筒であり、真空槽２１と同様の材質とする。ＴＳ間距離調整部材２３９は、開口２３９ａを有し、開口２３９ａがステージ２２側に離隔して向かうように、開口２１ａに取り付けられる。
【００３１】
ＴＳ間距離調整部材２３９の開口２３９ａが設けられた一端には、全周に亘って内フランジ２３９ｂが形成されている。内フランジ２３９ｂの最内縁が開口２３９ａである。内フランジ２３９ｂの上面にターゲット２３１が取り付けられた冷却部材２３３がバッキングプレート２３２を介して設けられる。バッキングプレート２３２と内フランジ２３９ｂとの間には、全周に亘る不図示のＯリングが設けられ、開口２３９ａが気密に封止されている。
【００３２】
ＴＳ間距離調整部材２３９の他端には、外フランジ２３９ｃが形成されている。外フランジ２３９ｃの下面と真空槽２１の上壁との間に、全周に亘る不図示のＯリングが設けられ、開口２１ａが気密に封止されている。
【００３３】
ＴＳ間距離調整部材２３９は、内フランジ２３９ｂの上面から外フランジ２３９ｃの下面までの距離Ｄが異なるように複数個用意される。距離Ｄを変えることでＴＳ間距離を調整する。具体的には、任意のＴＳ間距離となる距離Ｄを有するＴＳ間距離調整部材２３９を選択し、開口２１ａに配置する。これにより任意のＴＳ間距離とすることができる。このように、ターゲット２３１が平板であるスパッタリング装置では、ＴＳ間距離調整部材２３９によってＴＳ間距離を調整することができる。
【００３４】
冷却部材２３３のターゲット２３１が取り付けられた面とは反対の面には、マグネット２３４が冷却部材２３３と隙間を介して配置される。
【００３５】
また、陽極２３６の形状は、板状に限られない。例えば碗状としてもよい。碗状とは、開口部が設けられた一端と、閉塞された他端とを有する筒状の形状である。図３に示すように、ステージ２２は、陽極２３６の内部に設けられる。ステージ２２は、陽極２３６と電気的に接続されていてもよいし、絶縁されていてもよい。また、フローティングとしてもよい。真空槽２１の内壁と陽極２３６との間にプラズマＰが発生しないように、真空槽２１の内壁に絶縁処理を施してもよい。陽極２３６を碗状とすると、陰極と陽極の面積比は、従来のスパッタリング装置と同じとなる。このため、プラズマが安定して生成される。
【００３６】
そして、図４に示すように、上述の碗状の陽極２３６が真空槽を兼ねていてもよい。陽極２３６は、絶縁体２４を介して冷却部材２３３に気密に取り付けられている。つまり、陽極２３６は、開口部が設けられた一端がターゲット２３１と電気的に絶縁された状態で気密に閉塞され、陽極２３６の内部に減圧可能な真空室Ｖを形成している。冷却部材２３３は、陽極２３６よりも直径の大きい円板形状をしており、接地されている。この冷却部材２３３にバッキングプレート２３２を介してターゲット２３１が接続されるので、ターゲット２３１は、冷却され、かつ、接地される。冷却部材２３３の外周には、陽極２３６を覆うように安全カバー２５が取り付けられている。このような構成とすることで、陽極２３６と直流電源２３５とを装置外部で接続することができるようになるので、接続が容易となる。
【００３７】
このようにターゲットを接地させて、陽極に正の電圧を印加するようにすれば、スパッタリングソースの取り付けが容易となり、電蝕を防止することができる。
【００３８】
以上、本発明の実施形態及び各部の変形例を説明したが、この実施形態や各部の変形例
は、一例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。上述
したこれら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明
の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実
施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載され
た発明に含まれる。
【符号の説明】
【００３９】
２１    真空槽
２１ａ    開口
２１ｂ    開口
２１ｃ    水路
２２    ステージ
２３、２３ａ    スパッタリングソース
２４    絶縁体
２５    安全カバー
２００    スパッタンリング装置
２３１    ターゲット
２３２    バッキングプレート
２３３    冷却部材
２３３ａ    水路
２３４    マグネット
２３４ａ    駆動部
２３５    直流電源
２３６    陽極
２３８    銅線
２３９    ＴＳ間距離調整部材
２３９ａ    開口
２３９ｂ    内フランジ
２３９ｃ    外フランジ
Ｄ    距離
Ｐ    プラズマ
Ｖ    真空室
Ｗ    ワーク
【図１】
2019163506.tif 000003
【図２】
2019163506.tif 000004
【図３】
2019163506.tif 000005
【図４】
2019163506.tif 000006