(57)【要約】【課題】ターゲットの適所を連結部にして冷却板に着脱可能にターゲットを連結することにより、ターゲットの交換作業効率化、ターゲットの面内方向熱歪防止化、バッキングプレート再利用化およびターゲットのワイドエロージョン対応容易化を図りつつ、スパッタリング装置の稼働時（減圧時）の冷却板によるターゲットの冷却能力を適切に確保可能な、ターゲット組立ユニットおよびスパッタリング装置を提供する。【解決手段】ターゲット組立ユニットＴは、スパッタリング用のターゲット１０と、第１連結手段１９を介してターゲット１０を固定するとともに、第２連結手段１５を介してケーシング１３に支持される冷却板１１と、を備え、ターゲット１０は、第１連結手段１９の外力に基づいて冷却板１１の表面に沿うように弾性変形される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
スパッタリング用のターゲットと、
第１連結手段を介して前記ターゲットを固定するとともに、第２連結手段を介してケーシングに支持される冷却板と、を備え、
前記ターゲットは、前記第１連結手段の外力に基づいて前記冷却板の表面に沿うように弾性変形される、ターゲット組立ユニット。
【請求項２】
前記冷却板の表面は湾曲状に形成され、
平らな状態の前記ターゲットが湾曲状に弾性変形される請求項１記載のターゲット組立ユニット。
【請求項３】
前記冷却板の表面は平らに形成され、
湾曲した状態の前記ターゲットが平らに弾性変形される請求項１記載のターゲット組立ユニット。
【請求項４】
前記第１連結手段は、前記冷却板および前記ターゲットの幅方向の略中央部に位置し、前記第２連結手段は、前記冷却板の周縁部に位置する、請求項１乃至３の何れかに記載のターゲット組立ユニット。
【請求項５】
前記冷却板の表面の形状は、前記第２連結手段で前記冷却板をケーシングに固定支持させた場合に、前記冷却板の裏面に与えられる荷重に基づく前記冷却板の撓みにより、前記表面が平らになるようにして設定される、請求項２記載のターゲット組立ユニット。
【請求項６】
前記冷却板は、湾曲している請求項５記載のターゲット組立ユニット。
【請求項７】
前記冷却板の表面が、前記湾曲状に削られている請求項５記載のターゲット組立ユニット。
【請求項８】
前記冷却板の表面が、減圧された内部空間に曝される場合、前記荷重は、前記内部空間の圧力と大気圧との間の差圧による分布荷重である請求項５記載のターゲット組立ユニット。
【請求項９】
真空排気手段により減圧された内部空間を有する真空槽と、
絶縁部材を介して前記真空槽の壁部に装着され、かつ、前記ターゲットおよび前記冷却板の表面を前記内部空間に気密に曝すように配置される、請求項１乃至８の何れかに記載のターゲット組立ユニットと、
前記冷却板の裏面側に配置される磁界発生手段と、
を備えたスパッタリング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ターゲット組立ユニットおよびスパッタリング装置に係り、更に詳しくは、スパッタリング装置の稼動時の、冷却板によるターゲットの冷却能力を適切に制御する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
ターゲットに真空中でイオン（例えば、Ａｒイオン）が衝突することにより、ターゲットの原子を飛び出させ、ターゲットに対向配置された基板に、この原子を付着させるというスパッタリング技術は、従来から良く知られ、半導体素子やＬＣＤ等の製造プロセスに使用される基盤技術になっている。
【０００３】
スパッタリング技術に用いられるアルミ製やクロム製のターゲットの裏面には、通常、ターゲットの電極機能および冷却機能を兼ねる銅製の裏板（以下、「バッキングプレート」という）が設けられている。
【０００４】
ところで、バッキングプレートの変形度合いがターゲットの寸法精度に重大な影響を及ぼすことから、バッキングプレートには当該変形を極力抑える各種の工夫が従来からなされている。
【０００５】
例えば、バッキングプレートの裏面側の大気圧とその表面側の真空圧との差圧に基づくバッキングプレートの変形を抑止する目的で、この差圧に抗する向きにバッキングプレートの中央をボルトにより引っ張る技術がある（特許文献１参照）。
【０００６】
また、バッキングプレートの裏面側をその表面側と同様に真空圧にすることにより、バッキングプレートの変形をもたらす差圧を無くし、バッキングプレート変形の要因を排除した技術がある（特許文献２参照）。
【０００７】
また、ターゲットとバッキングプレートとの間に緩衝層を設けターゲットとバッキングプレートを半田接合することにより、ターゲットの変形、割れおよび剥離を抑制する技術がある（特許文献３参照）。
【０００８】
更に、バッキングプレートとターゲットとの間のボンディング接合時の両者間の熱収縮率の差に起因するバッキングプレートの反り量を見越して、予めバッキングプレートの面を凹曲面にする技術がある（特許文献４および特許文献５参照）。
【０００９】
なお「バッキングプレート」という用語は、ターゲット材料の裏面に半田付けや接着等によりボンディング接合され、ターゲット材料と一体的に出荷（交換）される部材として通用されているが、本明細書の「バッキングプレート」には、ターゲットの裏面に螺子止め等により着脱可能に別体的に固定される板部材をも含むものとする。
【００１０】
ターゲットと別体に螺着される上記「バッキングプレート」としての板部材を記載した公知文献例としては、特許文献６、特許文献７、特許文献８および特許文献９がある。
【特許文献１】特許第３３９０３３８号公報
【特許文献２】特開平７−３３１４２８号公報
【特許文献３】特開昭６１−２５０１６７号公報
【特許文献４】特開平６−１２８７３４号公報
【特許文献５】特許第２５７３６５３号公報
【特許文献６】特開平７−１０９５６８号公報
【特許文献７】特開２０００−２６９６２号公報
【特許文献８】特開２０００−２９０７７２号公報
【特許文献９】特開２０００−３０３１７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本件発明者は、エロージョンのデットスペースであるターゲットの中央部を、例えば螺子止めにより、ターゲット冷却用のバッキングプレート（冷却板）に着脱可能に連結するとともに、バッキングプレートの周縁部を支持部材に固定すれば、ターゲットの交換作業効率化、ターゲットの面内方向熱歪防止化、バッキングプレート再利用化およびターゲットのワイドエロージョン容易化を図れて好適であると考えている。
【００１２】
ところでこの場合、バッキングプレートによるターゲットの冷却能力を適切に確保する観点で、スパッタリング装置の稼働時（真空槽内の減圧時）のバッキングプレートの変形を如何様に制御するかという、バッキングプレート周辺の機構の設計指針が必要になる。そこで、先ずは、このような設計指針を決めるに当たり、特許文献１〜５記載のバッキングプレートの変形抑制技術について参酌の可否を検討した。
【００１３】
特許文献１記載のターゲットの周辺構造では、ボルトがマグネットを貫通する構造になり、マグネットを回転や揺動させ難いことから、ターゲットのワイドエロージョン化に不利である。また、特許文献２記載のターゲットの周辺構造は、真空排気すべき内容積を増すことになり、頻繁に真空槽内を大気開放するバッチ式の装置に使いづらく、真空シール箇所の増加やバルブ機器設置に伴うコストアップという問題もある。従って、特許文献１および特許文献２のバッキングプレート周辺構造では上述のような短所が目立ち魅力に欠ける。
【００１４】
一方、特許文献３、４および５記載の技術は、ターゲットを真空槽に装着する以前の、ターゲットとバッキングプレートとを半田等でボンディング接合する場合の不都合に対処するものである。よって、これらの技術は、ターゲットをバッキングプレートに着脱自在に連結する機構を前提として、スパッタリング装置の稼働時のバッキングプレートの変形を制御する手法にはそのまま適用できない。
【００１５】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、ターゲットの適所を連結部にして冷却板に着脱可能にターゲットを連結することにより、ターゲットの交換作業効率化、ターゲットの面内方向熱歪防止化、バッキングプレート再利用化およびターゲットのワイドエロージョン容易化を図りつつ、スパッタリング装置の稼働時（減圧時）の冷却板によるターゲットの冷却能力を適切に確保可能な、ターゲット組立ユニットおよびスパッタリング装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記課題を解決するため、本発明によるターゲット組立ユニットは、スパッタリング用のターゲットと、第１連結手段を介して前記ターゲットを固定するとともに、第２連結手段を介してケーシングに支持される冷却板と、を備え、前記ターゲットは、前記第１連結手段の外力に基づいて前記冷却板の表面に沿うように弾性変形されるものである。
【００１７】
なおここで、前記ターゲットの変形の一例として、前記冷却板の表面は湾曲状に形成され、平らな状態の前記ターゲットが湾曲状に弾性変形されても良い。
【００１８】
また、前記ターゲットの他の変形例として、前記冷却板の表面は平らに形成され、湾曲した状態の前記ターゲットが平らに弾性変形されても良い。
【００１９】
これにより、例えば、スパッタリング装置の稼動時（減圧時）に冷却板の裏面に負圧と大気圧との間の差圧が与えられ、この差圧の分布荷重により冷却板が撓んだとしても、弾性変形されたターゲットの戻りにより、ターゲットと冷却板との間の密着性が保てる。よって、スパッタリング装置の稼動時の冷却板によるターゲットの冷却能力（冷却効率）が適切に確保される。
【００２０】
なお、前記第１連結手段は、前記冷却板および前記ターゲットの幅方向の略中央部に位置し、前記第２連結手段は、前記冷却板の周縁部に位置しても良い。
【００２１】
また、前記冷却板の表面の形状は、前記第２連結手段で前記冷却板をケーシングに固定支持させた場合に、前記冷却板の裏面に与えられる荷重に基づく前記冷却板の撓みにより、前記表面が平らになるようにして設定されても良い。
【００２２】
これにより、ターゲットのスパッタリング時にターゲットを水平にできるとともに、スパッタリング装置の稼動時に、ターゲットの裏面とバッキングプレートの表面との間の密着性を適切に保てる。
【００２３】
また、前記冷却板は、湾曲して構成されても良い。
【００２４】
前記冷却板の表面が、前記湾曲状に削られても良い。
【００２５】
前記冷却板の表面が減圧された内部空間に曝される場合、前記荷重は、前記内部空間の圧力と大気圧との間の差圧による分布荷重であっても良い。
【００２６】
また、本発明によるスパッタリング装置は、真空排気手段により減圧された内部空間を有する真空槽と、絶縁部材を介して前記真空槽の壁部に装着され、かつ、前記ターゲットおよび前記冷却板の表面を前記内部空間に気密に曝すように配置される、上記ターゲット組立ユニットと、前記冷却板の裏面側に配置される磁界発生手段と、を備えた装置である。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、ターゲットの適所を連結部にして冷却板に着脱可能にターゲットを連結することにより、ターゲットの交換作業効率化、ターゲットの面内方向熱歪防止化、バッキングプレート再利用化およびターゲットのワイドエロージョン容易化を図りつつ、スパッタリング装置の稼働時（減圧時）の冷却板によるターゲットの冷却能力を適切に確保可能な、ターゲット組立ユニットおよびスパッタリング装置が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
まず、本件発明者は、スパッタリング装置の稼働時とベント時（大気開放時）のバッキングプレートによるターゲットの冷却能力の変化の有無を検証した。これにより、後記のバッキングプレートの設計指針が得られた。
【００２９】
この検証実験は、図１および図２に示したスパッタリング装置により実行され、本検証実験により得られた結果は、図３に示されている。
【００３０】
図１は、スパッタリング装置の稼働時とベント時のバッキングプレートによるターゲットの冷却能力の測定に用いたスパッタリング装置のターゲット組立ユニット周辺の断面図である。図２は、図１に示したターゲット組立ユニットの裏面側を平面視した図である。
【００３１】
なお、図１の図示において、便宜上、直方形のターゲット１０の短辺方向（幅方向）を左右方向とし、ターゲット１０の長辺方向（長手方向）を紙面に垂直な方向とし、ターゲット１０の厚み方向を上下方向としている。
【００３２】
スパッタリング装置１００は、主として、真空ポンプＶ（真空排気手段）により適宜の真空度に減圧される内部空間Ｓを有する真空槽４０と、真空槽４０の下壁に形成された壁孔４０ａに対し、減圧される内部空間Ｓの気密を保つように挿入されるターゲット組立ユニットＴと、ターゲット組立ユニットＴの背面側（大気側）に配置される磁石ユニットＭ（磁界発生手段）と、ターゲット組立ユニットＴの上方に位置して、ターゲット材料を堆積する基板（不図示）を保持する基板組立ユニット（不図示）と、ターゲット電極として機能するターゲット組立ユニットＴに対し、適宜のプラズマ放電用の電力を給電する電力供給手段（不図示）と、真空槽４０内に放電ガス（例えばＡｒガス）を導く放電ガス供給手段（不図示）と、を備える。
【００３３】
ターゲット組立ユニットＴは、図１に示す如く、減圧される内部空間Ｓに存在する直方形のアルミ製の平らなターゲット１０と、ターゲット１０の裏面に配置され、ターゲット１０の外形より平面視から見て若干大きめに構成された、直方形の銅製の平らなバッキングプレート１１（冷却板）と、バッキングプレート１１の周縁部を支持する環状の金属製のケーシング１３と、を備える。
【００３４】
なおここで、後記の真空シールにより、バッキングプレート１１の表面（ターゲット１０との当接面）は、減圧された内部空間Ｓに曝され、バッキングプレート１１の裏面（上記当接面と反対側の面）は、大気に曝されている。このため、スパッタリング装置１００の稼動時（減圧時）のバッキングプレート１１には、必然的に、バッキングプレート１１の表面側の減圧された内部空間Ｓの圧力と、バッキングプレート１１の裏面側の大気圧との間の差圧が与えられる。
【００３５】
ターゲット１０の幅方向（左右方向）の中央部には、ターゲット１０の長手方向（図１の紙面に垂直な方向）に延びる中心線Ｌに沿って、複数の貫通孔が形成されている。また、バッキングプレート１１の幅方向の中央部には、バッキングプレート１１の長手方向に延びる中心線Ｌに沿って、上記貫通孔に面した箇所が螺子切りされている。これにより、ターゲット１０の幅方向の中央部とバッキングプレート１１の幅方向の中央部とが、貫通孔に嵌って螺着されたボルト１９（例えば、六角穴付ボルト；第１連結手段）により上記中心線Ｌにおいて複数個に亘り点連結され、中心線Ｌに沿って密着固定される。このため、ターゲットの面内方向（特にターゲット１０の幅方向）の熱歪を防止できるとともに、当該ボルト１９の連結解除によりバッキングプレート１１からターゲット１０を容易に取り外せて、ターゲット１０の交換時の作業効率化を図れる。
【００３６】
またここでは、ボルト１９の頭が内部空間Ｓに曝されているが、このボルト１９がプラズマ放電形成に悪影響を及ぼすことが懸念される場合には、このボルト１９をターゲット１０の内側に引っ込めて、これをターゲット１０と同じアルミ材料からなるキャップ（不図示）で覆っても良い。
【００３７】
バッキングプレート１１の周縁部には、複数の貫通孔が形成されている。また、ケーシング１３の環状のバッキングプレート当接面１３ａには、上記貫通孔に面した箇所が螺子切りされている。これにより、バッキングプレート１１の周縁部とケーシング１３の上記バッキングプレート当接面１３ａとが、貫通孔に嵌って螺着されたボルト１５（例えば、六角穴付ボルト；第２連結手段）により適切に固定される。また、ケーシング１３のバッキングプレート当接面１３ａには、Ｏリング１６を嵌める環状の細長いＯリング溝が、上記ボルト１５に隣接するようにして形成され、これにより、ボルト１５によるバッキングプレート１１とケーシング１３間の固定時の真空シールが適切になされる。このように、適宜の方法（後記）により冷却されるバッキングプレート１１に対し、ターゲット１０を機械的に連結する間接冷却方式のスパッタリング装置１００おいては、バッキングプレート１１とケーシング１３との間に真空シールを施すため、スパッタリング装置１００の稼動時にターゲット１０に直接真空圧が作用しないという効果を奏する。
【００３８】
ケーシング１３は、上記バッキングプレート当接面１３ａから下方に延びる筒部１３ｂと、この筒部１３ｂの下端付近から外側に広がる環状の鍔部１３ｃと、からなる。ターゲット組立ユニットＴが壁孔４０ａに挿入される際、壁孔４０ａに内周面を位置合わせさせた環状の絶縁フランジ２３がこの鍔部１３ｃと真空槽４０の下壁とに挟まれて両者に当接することになる。これにより、接地状態の真空槽４０との間のターゲット組立ユニットＴの絶縁、および、ターゲット組立ユニットＴの壁孔４０ａへの挿入時の、ターゲット組立ユニットＴの上下方向の位置決めがなされる。また、真空槽４０の下壁の絶縁フランジ当接面および鍔部１３ｃの絶縁フランジ当接面には、それぞれＯリング１７、１８を嵌める環状の細長いＯリング溝が形成され、これにより、適宜の固定手段（不図示）によるケーシング１３および絶縁フランジ２３間の固定時や真空槽４０および絶縁フランジ２３間の固定時の真空シールが適切になされる。
【００３９】
なお、真空槽４０の下壁の内面（絶縁フランジ当接面と反対側の面）には、ターゲット１０の周囲近傍に位置して、バッキングプレート１１の周縁部を覆うように接地状態の環状の金属製シールド板１２が配置されても良い。これにより、ターゲット１０上のＡｒガスによるプラズマ放電時の異常放電防止やターゲット材料のバッキングプレート１１への堆積汚染防止がなされる。
【００４０】
磁石ユニットＭは、平面視においてターゲット１０と略同一形（正確には相似形）の直方形の強磁性のヨーク２２を有し、このヨーク２２の上には、ターゲット１０の表面近傍の上方にプラズマ閉じ込め用のトンネル状の漏れ磁界Ｂを作る、１個の棒状の中央磁石２０と２個の棒状の外側磁石２１とが、互いに磁気モーメントの向きを逆向きにして配置されている。例えば、本実施形態では、中央磁石２０のＮ極側が、ターゲット組立ユニットＴの裏面に対向する一方、外側磁石２１のＳ極側が、ターゲット組立ユニットＴの裏面に対向している。
【００４１】
ターゲット１０は、基板に被膜させる薄膜の母材であり、放電プラズマ中のイオン（Ａｒ+）を引き付ける電界Ｅを形成する目的で、直流の定電力電源（不図示）より陰極になるように、一定の電力を供給されている。なお、真空槽４０が、定電力電源の陽極側に接続されている。そして、ターゲット１０のスパッタリングの過程において、漏れ磁界Ｂと電界Ｅとが直交することで生じたＡｒガス放電（マグネトロンスパッタリング放電）により、ターゲット１０の表面付近には多数の荷電粒子（Ａｒ+および電子）からなる高密度の放電プラズマが形成される。
【００４２】
このＡｒ+は、定電力電源からターゲット１０に印加された定電力の電界Ｅによりターゲット１０に引き付けられる。これにより、ターゲット１０の構成原子（ここではアルミ原子）が、Ａｒ+の衝突エネルギーによりターゲット１０の表面から叩き出され、叩き出されたアルミ原子は基板に堆積される。その結果、ターゲット１０が局所的に削られ、ターゲット１０のエロージョンＣが進行するが、本実施形態では、磁石ユニットＭを左右方向に容易に揺動できることから、エロージョンＣのワイド化が図れ、ターゲット１０の利用効率を高めることができる。
【００４３】
バッキングプレート１１の裏面には、図１および図２に示す如く、バッキングプレート１１との間で略Ｕ字形のウォータージャケット１４ａ（２重構造空間）を形成する冷却水ガイド板１４が配置されている。このため、図２の矢印で示したように、ウォータージャケット１４ａに沿って、適宜の冷却手段（不図示）により冷却された冷却水が、冷却水の入口から出口に向かってバッキングプレート１１の裏面に接しながら略Ｕ字状に流れる。このような略Ｕ字形のウォータージャケット１４ａによれば、バッキングプレート１１への冷却水の水圧がかかる範囲を必要かつ最小限に設定でき、バッキングプレート１１の水圧による変形を抑えることができ好適である。
【００４４】
なお、本検証実験では、バッキングプレート１１を流れる冷却水の温度を監視する目的で、図２に示す如く、冷却水の入口温度を検知する冷却水入口側温度計Ｔ１と、冷却水の出口温度を検知する冷却水出口側温度計Ｔ２と、が配設されている。
【００４５】
次に、スパッタリング装置の稼働時とベント時のバッキングプレートによるターゲットの冷却能力の変化の有無を検証した結果について図３を参照しながら説明する。
【００４６】
図３は、横軸にスパッタリング放電開始から経過した時間をとり、左縦軸に冷却水の温度をとり、右縦軸に真空槽圧力をとって、冷却水入口温度、冷却水出口温度および真空槽圧力の経時変化の一例を示した図である。
【００４７】
本検証実験の結果、冷却水入口温度は、図３の一点鎖線で示すように、スパッタリング装置１００の稼動時（スパッタリング期間）およびベント時（ベント終了）に関係無く、全期間に亘り緩やかな変化を示すにも拘らず、冷却水出口温度は、図３の実線で示すように、ベント終了後のＲ領域における不測の急激な昇温が生じることが分かった。なお、スパッタリング期間中の冷却水出口温度の昇温は、スパッタリングによるターゲット１０の高熱化に起因し、スパッタリング終了からベント開始までの間の冷却水出口温度の緩やかな下降は、スパッタリング終了によるターゲット１０の放置冷却に起因するものと考えられる。
【００４８】
ここで、本件発明者は、上記Ｒ領域における冷却水出口温度の昇温の要因を、以下の如く、推定している。
【００４９】
図４は、図１に示したターゲット組立ユニットのターゲットおよびバッキングプレートの幅方向中央部周辺を示した断面図であり、図３に示したＲ領域における冷却水出口温度の昇温を説明する図である。図４（ａ）には、スパッタリング装置のベント時のターゲットおよびバッキングプレートの予測形態が描かれ、図４（ｂ）には、スパッタリング装置の稼動時のターゲットおよびバッキングプレートの予測形態が描かれている。
【００５０】
スパッタリング装置１００のベント時には、真空槽４０の内部空間Ｓ（図１）は大気圧Ｐ１の状態にある。この状態では、バッキングプレート１１の表面１１ａ（ターゲット１０との当接面）と、バッキングプレート１１の裏面１１ｂ（磁石ユニットＭ側の面）との間には、差圧が生まれず、その結果、図４（ａ）に示す如く、平らなターゲット１０の裏面と平らなバッキングプレート１１の表面１１ａとが、略全域に亘り密着する。
【００５１】
一方、スパッタリング装置１００の稼動時には、真空槽４０の内部空間Ｓは負圧Ｐ２の状態にある。この状態では、バッキングプレート１１の表面１１ａと、バッキングプレート１１の裏面１１ｂとの間には、大気圧Ｐ１と負圧Ｐ２に基づく差圧ΔＰ（Ｐ１−Ｐ２）が生まれる。ところで、バッキングプレート１１の周縁部は、図１に示したように、ボルト１５によりケーシング１３に螺子止めされている。このため、当該ボルト１５による螺子止め部（バッキングプレート１１の周縁部）は、バッキングプレート１１の差圧ΔＰによる変形を想定した場合の４辺支持固定部になる。よって、バッキングプレート１１の裏面１１ｂに、図４（ｂ）に示すように、大気圧Ｐ１と負圧Ｐ２との間の差圧ΔＰによる分布荷重が与えられることになり、当該分布荷重によりバッキングプレート１１は撓み、ターゲット１０の裏面とバッキングプレート１１の表面１１ａとの間の隙間Ｇが生じる。例えば、バッキングプレートの４辺単純支持を想定した、幅２５０ｍｍ×長さ１３００ｍｍ×厚み１５ｍｍの銅製のバッキングプレートに大気圧分の分布荷重が与えられた場合には、バッキングプレートの中心部の撓み量（最大撓み量）は、公知の最大撓み式から、約０．１４ｍｍになると予測される。
【００５２】
以上に述べた考察によれば、図３に示したＲ領域における冷却水出口温度の昇温は、バッキングプレート１１の撓み変形に起因するターゲット１０の裏面とバッキングプレート１１の表面１１ａ間の隙間Ｇの形成を裏付ける現象であると考えられる。つまり、スパッタリング装置１００の稼動時には、図４（ｂ）に示した如く、ターゲット１０の裏面とバッキングプレート１１の表面１１ａ間の隙間Ｇの存在により、両者間の接触面積が減り、高温のターゲット１０とバッキングプレート１１の伝熱特性が劣化していたにも拘らず、スパッタリング装置１００のベントにより、ターゲット１０の裏面とバッキングプレート１１の表面１１ａとの間の密着性が高まる。その結果、ターゲット１０の熱が、バッキングプレート１１を介して冷却水に伝わり易くなり、冷却水出口温度が高くなったと推定される。
【００５３】
そして、このような隙間Ｇの存在は、スパッタリング装置１００の稼動時の高温状態のターゲット１０とバッキングプレート１１を流れる冷却水との熱交換を阻害するように作用して、バッキングプレート１１によるターゲット１０の冷却能力を低下させる。よって、この隙間Ｇを極力無くすようにバッキングプレート１１を設計することが、スパッタリング装置１００の高い冷却効率を達成する観点から必要である。
【００５４】
以下、このようなバッキングプレート１１の設計指針に基づいた、本発明の実施形態によるターゲット組立ユニットおよびスパッタリング装置の構成を説明する。
【００５５】
但し、本実施形態のスパッタリング装置の構成は、ターゲット組立ユニットＴのターゲット１０およびバッキングプレート１１の形態を除き、図１に示したスパッタリング装置１００の構成と同じである。このため、両者に共通する構成の説明および図示を省略する。また、便宜上、ターゲットおよびバッキングプレート以外の構成については、図１に示した各構成の参照符号と同じ符号を用いて説明する。
【００５６】
図５は、本発明の実施形態によるターゲット組立ユニットのターゲットおよびバッキングプレートの幅方向中央部周辺を示した断面図である。図５（ａ）には、スパッタリング装置のベント時のターゲットおよびバッキングプレートの予測形態が描かれ、図５（ｂ）には、スパッタリング装置の稼動時のターゲットおよびバッキングプレートの予測形態が描かれている。
【００５７】
図５（ａ）に示すように、バッキングプレート１１１の表面１１１ａは、湾曲状（凹面）に削り加工されている。そして、平らな状態（初期状態）のターゲット１１０が、ボルト１９によるバッキングプレート１１１とターゲット１１０間の固定変形力（外力）に基づいて、バッキングプレート１１１の表面１１１ａに沿うように湾曲状に弾性変形される。この場合、バッキングプレート１１１の表面１１１ａの湾曲の曲率（湾曲形状）は、ボルト１５（図１参照）でバッキングプレートを固定支持した場合に、スパッタリング装置１００の稼動時にバッキングプレート１１１の裏面１１１ｂへの差圧ΔＰ（Ｐ１−Ｐ２）によるバッキングプレート１１１の分布荷重撓みにより、バッキングプレート１１１の表面１１１ａが平らになるようにして設定される（図５（ｂ）参照）。このようにすれば、スパッタリング装置１００の稼動時には、バッキングプレート１１１の表面１１１ａが平らになり、弾性変形されたターゲット１１０は、上記外力が取り除かれて、平らな初期の状態に戻れる。これにより、ターゲット１１０のスパッタリング時にターゲット１１０を水平にできるとともに、スパッタリング装置１００の稼動時に、ターゲット１１０の裏面とバッキングプレート１１１の表面１１１ａとの間の密着性を適切に保てる。但し、図５（ｂ）では、バッキングプレート１１１の分布荷重撓みによりバッキングプレート１１１の表面１１１ａを平らに戻すことを例示したが、当該表面１１１ａが必ずしも平らな状態にまで戻る必要はなく、凹状に湾曲させた状態にあっても良い。つまり、バッキングプレート１１１の表面１１１ａが平らな状態を越えて逆方向に凸状に湾曲しなければ、ターゲット１１０の裏面とバッキングプレート１１１の表面１１１ａとの間の密着性を適切に保てる。
【００５８】
なお、バッキングプレート１１１の表面１１１ａの具体的な湾曲度（曲率）は、公知の最大撓み式から簡易的に導いても良いが、仮にバッキングプレートが複雑な形態であれば（例えば、バッキングプレート内に冷却水を流す中空空間を形成する場合等）、構造解析シミュレーション技術により数値計算しても良い。また、バッキングプレート１１１を、スパッタリング装置１００に配置することにより、実機レベルでバッキングプレート１１１の撓み量を確認しても良く、このようなスパッタリング装置１００の稼動中または同じ撓みを得られる模擬装置の稼動中に、平らなバッキングプレート１１１の表面１１１ａに削り加工を施しても良い。
【００５９】
このように、本実施形態のターゲット組立ユニットＴおよびスパッタリング装置１００によれば、スパッタリング装置１００の稼動時にターゲット１１０の裏面とバッキングプレート１１１の表面１１１ａとの間の密着性が改善され、スパッタリング装置１００の稼動時のバッキングプレート１１１によるターゲット１１０の冷却能力（冷却効率）が適切に確保される。
（変形例１）
図６は、本発明の変形例１によるターゲット組立ユニットのターゲットおよびバッキングプレートの幅方向中央部周辺を示した断面図である。図６（ａ）には、スパッタリング装置のベント時のターゲットおよびバッキングプレートの予測形態が描かれ、図６（ｂ）には、スパッタリング装置の稼動時のターゲットおよびバッキングプレートの予測形態が描かれている。
【００６０】
上記実施形態では、バッキングプレート１１１の表面１１１ａを、湾曲状の凹面に削り加工する例を述べたが、本変形例の銅製のバッキングプレート２１１は、初期状態において、例えば塑性変形により湾曲して構成されている。
【００６１】
平らな状態（初期状態）のアルミ製のターゲット２１０は、図６（ａ）に示すように、ボルト１９によるバッキングプレート２１１とターゲット２１０間の固定変形力（外力）に基づいて、バッキングプレート２１１の表面２１１ａに沿うように湾曲状に弾性変形される。そして、この場合、バッキングプレート２１１の湾曲の曲率（湾曲形状）は、ボルト１５（図１参照）でバッキングプレートを固定支持した場合に、スパッタリング装置１００の稼動時にバッキングプレート２１１の裏面２１１ｂへの差圧ΔＰ（Ｐ１−Ｐ２）によるバッキングプレート２１１の分布荷重撓みにより、バッキングプレート２１１の表面２１１ａが平らになるようにして設定される（図６（ｂ）参照）。このようにすれば、スパッタリング装置１００の稼動時には、バッキングプレート２１１の表面２１１ａが平らになり、弾性変形されたターゲット２１０は、上記外力が取り除かれて、平らな初期の状態に戻れる。これにより、ターゲット２１０のスパッタリング時にターゲット２１０を水平にできるとともに、スパッタリング装置１００の稼動時に、ターゲット２１０の裏面とバッキングプレート２１１の表面２１１ａとの間の密着性を適切に保て、その結果、上記実施形態で述べた効果と同等の効果が得られる。但し、図６（ｂ）では、バッキングプレート２１１の分布荷重撓みによりバッキングプレート２１１の表面２１１ａを平らに戻すことを例示したが、当該表面２１１ａが必ずしも平らな状態にまで戻る必要はなく、凹状に湾曲させた状態にあっても良い。つまり、バッキングプレート２１１の表面２１１ａが平らな状態を越えて逆方向に凸状に湾曲しなければ、ターゲット２１０の裏面とバッキングプレート２１１の表面２１１ａとの間の密着性を適切に保てる。
【００６２】
なお、図６では、ターゲット２１０およびバッキングプレート２１１は、同じような厚みに図示されているが、ターゲット２１０の厚みを大気圧に曝されるバッキングプレート２１１の厚みよりも薄くすれば、ターゲット２１０を弾性変形させ易く好適である。但し、本変形例のアルミ製のターゲット２１０のヤング率は、本変形例の銅製のバッキングプレート２１１のヤング率よりも小さいため、両者が同じ厚みであっても、ターゲット２１０を適切に弾性変形できる。
（変形例２）
図７は、本発明の変形例２によるターゲット組立ユニットのターゲットおよびバッキングプレートの幅方向中央部周辺を示した断面図である。
【００６３】
図７に示すように、本変形例の銅製のバッキングプレート３１１は平らに構成される一方で、本変形例のアルミ製のターゲット３１０は、例えば塑性変形により湾曲して構成されている。このため、湾曲した状態（初期状態）のターゲット３１０が、ボルト１９によるバッキングプレート３１１とターゲット３１０間の固定変形力（外力）に基づいて、バッキングプレート３１１の表面３１１ａに沿うように平らに弾性変形される。そして、この場合、ターゲット３１０の湾曲の曲率（湾曲形状）は、ボルト１５（図１参照）でバッキングプレートを固定支持した場合に、スパッタリング装置１００の稼動時にバッキングプレート３１１の裏面３１１ｂへの差圧によるバッキングプレート３１１の分布荷重撓みによるバッキングプレート３１１の表面３１１ａの湾曲の曲率と同一になるように設定される。このようにすれば、スパッタリング装置１００の稼動時には、弾性変形されたターゲット３１０は、上記外力が取り除かれて、初期の状態に戻れる。これにより、スパッタリング装置１００の稼動時に、ターゲット３１０の裏面とバッキングプレート３１１の表面３１１ａとの間の密着性を適切に保て、その結果、上記実施形態で述べた効果と同等の効果が得られる。但し、ここでは、バッキングプレート３１１の分布荷重撓みによるバッキングプレート３１１の表面３１１ａの湾曲の曲率と、初期状態のターゲット３１０の湾曲の曲率と、を同一にすることを例示したが、当該表面３１１ａの曲率が、必ずしもターゲット３１０の湾曲の曲率と同一である必要はない。つまり、バッキングプレート３１１の表面３１１ａの曲率が、ターゲット３１０の湾曲の曲率より大きければ、ターゲット３１０の裏面とバッキングプレート３１１の表面３１１ａとの間の密着性を適切に保てる。
【００６４】
なお、図７では、ターゲット３１０およびバッキングプレート３１１は、同じような厚みに図示されているが、ターゲット３１０の厚みを大気圧に曝されるバッキングプレート３１１の厚みよりも薄くすれば、ターゲット３１０を弾性変形させ易く好適である。但し、本変形例のアルミ製のターゲット３１０のヤング率は、本変形例の銅製のバッキングプレート３１１のヤング率よりも小さいため、両者が同じ厚みであっても、ターゲット３１０を適切に弾性変形できる。
（変形例３）
上記実施形態および上記変形例１、２では、バッキングプレートの裏面に与えられる荷重として、バッキングプレートの裏面側の大気圧とバッキングプレートの表面側の負圧との間の差圧による分布荷重を例示したが、バッキングプレートの裏面に与えられる荷重はこれに限らない。
【００６５】
例えば、冷却水を溜めた冷却水容器（不図示）の中に磁石ユニットＭの全体を浸け、当該冷却水容器の蓋としてバッキングプレートを兼用させた形態の冷却構造を採用する場合には、冷却水の水圧が、バッキングプレートの裏面に分布荷重として重畳的に与えられる。
（変形例４）
ターゲットとバッキングプレートとの間の連結方法として、ここまで、両者間の着脱容易性に配慮してボルトによる螺子止めを例示した。しかし、両者間の連結法はこれに限らず、螺子止め固定に代えて、他の点連結法（リベット止めやスポット溶接）を用いても良い。
【産業上の利用可能性】
【００６６】
本発明のターゲット組立ユニットによれば、ターゲットの交換作業効率化、ターゲットの面内方向熱歪防止化、バッキングプレート再利用化およびターゲットのワイドエロージョン容易化を図りつつ、スパッタリング装置の稼働時（減圧時）の冷却板によるターゲットの冷却能力を適切に確保可能である。よって、本発明は、例えば、半導体素子やＬＣＤ等の製造プロセスに使用されるスパッタリング装置用のターゲット組立ユニットとして利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】スパッタリング装置の稼働時とベント時のバッキングプレートによるターゲットの冷却能力の測定に用いたスパッタリング装置のターゲット組立ユニット周辺の断面図である。
【図２】図１に示したターゲット組立ユニットの裏面側を平面視した図である。
【図３】横軸にスパッタリング放電開始から経過した時間をとり、左縦軸に冷却水の温度をとり、右縦軸に真空槽圧力をとって、冷却水入口温度、冷却水出口温度および真空槽圧力の経時変化の一例を示した図である。
【図４】図１に示したターゲット組立ユニットのターゲットおよびバッキングプレートの幅方向中央部周辺を示した断面図であり、（ａ）には、スパッタリング装置のベント時のターゲットおよびバッキングプレートの予測形態が描かれ、（ｂ）には、スパッタリング装置の稼動時のターゲットおよびバッキングプレートの予測形態が描かれている。
【図５】本発明の実施形態によるターゲット組立ユニットのターゲットおよびバッキングプレートの幅方向中央部周辺を示した断面図であり、（ａ）には、スパッタリング装置のベント時のターゲットおよびバッキングプレートの予測形態が描かれ、（ｂ）には、スパッタリング装置の稼動時のターゲットおよびバッキングプレートの予測形態が描かれている。
【図６】本発明の変形例１によるターゲット組立ユニットのターゲットおよびバッキングプレートの幅方向中央部周辺を示した断面図であり、（ａ）には、スパッタリング装置のベント時のターゲットおよびバッキングプレートの予測形態が描かれ、（ｂ）には、スパッタリング装置の稼動時のターゲットおよびバッキングプレートの予測形態が描かれている。
【図７】本発明の変形例２によるターゲット組立ユニットのターゲットおよびバッキングプレートの幅方向中央部周辺を示した断面図である。
【符号の説明】
【００６８】
１０、１１０、２１０、３１０  ターゲット
１１、１１１、２１１、３１１  バッキングプレート
１１ａ、１１１ａ、２１１ａ、３１１ａ  表面
１１ｂ、１１１ｂ、２１１ｂ、３１１ｂ  裏面
１２  金属製シールド板
１３  ケーシング
１３ａ  バッキングプレート当接面
１３ｂ  筒部
１３ｃ  鍔部
１４  冷却水ガイド板
１４ａ  ウォータージャケット
１５  第２連結手段（ボルト）
１９  第１連結手段（ボルト）
１６、１７、１８  Ｏリング
２０  中央磁石
２１  外部磁石
２２  ヨーク
２３  絶縁フランジ
４０  真空槽
４０ａ  壁孔
１００  スパッタリング装置
Ｂ  漏れ磁界
Ｃ  エロージョン
Ｅ  電界
Ｔ  ターゲット組立ユニット
Ｔ１  冷却水入口側温度計
Ｔ２  冷却水出口側温度計
Ｌ  中心線
Ｍ  磁石ユニット
Ｐ１  大気圧
Ｐ２  負圧
ΔＰ  差圧
Ｓ  内部空間
Ｖ  真空ポンプ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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