(57)【要約】【課題】  熱による冷却媒体の供給口および排出口の周縁部分の変形や劣化を抑えることができ、よって従来と比較してより長期間にわたり冷却板を使用することが可能となるスパッタリング装置用冷却板を提供する。【解決手段】  表面１０ａにターゲットＴが接合されるとともに、内部に冷却媒体の流路１２が形成され、裏面１０ｂに流路１２に連通する冷却媒体の供給口１４と排出口１５とが形成されたスパッタリング装置用冷却板１０において、供給口１４と排出口１５の周縁部分１６、１７を、他の部分１１よりも熱歪みが小さく、かつ熱的疲労による機械的強度が高い材料によって形成した。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面にターゲットが接合されるとともに、内部に冷却媒体の流路が形成され、裏面に上記流路に連通する冷却媒体の供給口と排出口とが形成されたスパッタリング装置用冷却板において、
上記供給口と排出口の周縁部分を、他の部分よりも熱歪みが小さく、かつ熱的疲労による機械的強度が高い材料によって形成したことを特徴とするスパッタリング装置用冷却板。
【請求項２】
上記本体部分は、銅もしくは銅合金またはアルミニウムもしくはアルミニウム合金からなり、かつ上記周縁部分は、ステンレス鋼からなることを特徴とする請求項１に記載のスパッタリング用冷却板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スパッタリング装置においてスパッタリングターゲットが固着される冷却板に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、半導体等の製造工程においては、基板等の表面に所望の金属薄膜を形成する方法としてスパッタリング法が広く採用されている。このスパッタリング法は、真空成膜法の一種で、低圧雰囲気下に保持されたスパッタリング装置の容器内に、スパッタリングターゲット（以下、ターゲットと略す。）と、基板等の薄膜を形成すべき部材とを対向配置し、上記ターゲットに負電位を印加することにより、荷電粒子を当該ターゲットに衝突させ、この際の衝撃によって上記ターゲットから気体中に飛散したスパッタ粒子を、上記部材表面に堆積させる方法である。
【０００３】
ところで、上記ターゲットには、スパッタリング時に多量の荷電粒子が衝突するために、経時的に温度が上昇する。そこで、上記ターゲットの裏面側には、当該ターゲットに負電位を印加し、かつその発熱を抑制するために、電気伝導性および熱伝導性に優れる金属からなる冷却板が一体的に固着されている。
【０００４】
図３および図４は、従来のこの種の冷却板を示すもので、この冷却板１は銅等の金属からなる平板状の部材で、その表面１ａにターゲットＴがろう付けにより一体的に固着されている。そして、この冷却板１内には、水等の冷却媒体の流路（図ではＵ字状）２が形成され、この流路２の両端部に、それぞれ冷却媒体の供給口３および排出口４が穿設されている。
【０００５】
ここで、これら供給口３および排出口４は、冷却板１の裏面１ｂに開口するように形成されており、これら供給口３および排出口４に、各々Ｏ―リングを介して図示されない冷却媒体の供給管および排出管が接続されている。
【０００６】
以上の構成からなる冷却板１においては、通常その表面１ａにターゲットＴがインジウム（Ｉｎ）を成分とする融点１５０℃程度のろう材を用いてろう付けされている。このため、ターゲットＴの接合時に、冷却板１はろう材の融点以上まで加熱され、ろう付け後に冷却されることになる。そして、冷却板１とターゲットＴとは、熱膨張率が大きく相異するために、その差によって冷却板１に反りや変形が生じてしまうという問題点を有していた。
【０００７】
しかも、ターゲットＴは、消耗品であるために、使用できなくなったターゲットＴを取り外して、新たなものを接合するために、上述した加熱と冷却が繰り返されることになり、この結果冷却板１の反りや変形が進行して、スパッタリング装置への取り付けが困難になったり、あるいはスパッタリング中にターゲットＴに割れたりするといった弊害が生じる。
【０００８】
また、特に冷却板１における供給口３および排出口４の周縁部分は、冷却媒体の流路２を形成したことによって、肉厚が薄くなっているうえに、一般に銅等の金属は機械的強度に劣るとともに、複数回の使用によって生じる熱疲労により早期に脆くなるという欠点を有する。
【０００９】
このため、上記熱歪みが加わったり、あるいはターゲットＴの交換等における供給管や排出管の着脱時に、上記周縁部分に捻れや曲げモーメントが作用したり、引っ張り応力等が作用したりすることにより、変形や摩耗が進行してシール部に漏れを生じ、このような状態になった冷却板１は、もはや修復不可能になってしまうという問題点もあった。
【００１０】
これらの問題点に対して、先ず冷却板１における反りの発生を抑制する従来の技術としては、例えば下記特許文献１に見られるように、ターゲットと冷却板との間に、Ｓｎ等の軟質で延性に富み、かつ比較的融点の高い緩衝層を設けて、ターゲットにおよぶ熱歪を小さくすることにより、ターゲットおよび冷却板の変形や割れ等の発生を回避しようとするものが知られている。
【００１１】
また、他の従来技術として、下記特許文献２においては、冷却板にターゲットを接合した後に、これを真空吸引孔を備えた定盤に載置して、真空吸引することにより、上記接合工程において発生した反り等の歪みを矯正する方法が提案されている。
【特許文献１】特開昭６１−２５０１６７号公報
【特許文献２】特開２００１−１３１７３８公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、これらの従来技術にあっては、冷却板およびターゲットの反りを抑制することはできるものの、供給口および排出口の周縁部分における熱疲労、熱歪みあるいは配管着脱時に作用する機械的応力等に起因するシール部に漏れの発生を防止することはできず、このため冷却板の使用寿命を延ばすことはできないという欠点を有している。
【００１３】
この発明は、かかる事情に鑑みてなされたもので、熱による冷却媒体の供給口および排出口の周縁部分の変形や劣化を抑えることができ、よって従来と比較してより長期間にわたり冷却板を使用することが可能となるスパッタリング装置用冷却板を提供することを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、表面にターゲットが接合されるとともに、内部に冷却媒体の流路が形成され、裏面に上記流路に連通する冷却媒体の供給口と排出口とが形成されたスパッタリング装置用冷却板において、上記供給口と排出口の周縁部分を、他の部分よりも熱歪みが小さく、かつ熱的疲労による機械的強度が高い材料によって形成したことを特徴とするものである。
【００１５】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の上記他の部分が、銅もしくは銅合金またはアルミニウムもしくはアルミニウム合金からなり、かつ上記周縁部分が、ステンレス鋼からなることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１６】
請求項１または２に記載の発明によれば、冷却板における供給口と排出口の周縁部分を、他の部分よりも熱歪みが小さく、かつ熱的疲労による機械的強度が高い材料によって形成しているので、ターゲット接合時の加熱および冷却によっても、上記周縁部分の熱歪みを小さくすることができる。
【００１７】
加えて、当該周縁部分は、熱的疲労による機械的強度も高められている結果、加熱やターゲット交換による繰り返し使用を行った場合に生じる熱疲労や配管交換時に作用する機械的応力に対しても、その軟化や脆化が軽減されるため、変形や摩耗を大幅に抑制することができる。このため、長期間の使用によっても、冷媒管とのシール部に漏れを生じることが無く、その使用寿命を延ばすことが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
図１および図２は、本発明に係るスパッタリング装置用冷却板の一実施形態を示すもので、図中符号１０が、表面１０ａにターゲットＴが接合される冷却板である。
この冷却板１０は、本体部分１１が銅、銅合金、アルミニウムまたはアルミニウム合金によって形成された平板状のもので、その内部には、Ｕ字状をなす水等の冷却媒体の流路１２が形成されている。
【００１９】
なお、上記流路１２は、図２に示すように、冷却板１０の裏面１０ｂ側から溝部が加工されるとともに、当該溝部の両側部に形成された段部１２ａに、冷却板１０と同一の金属からなる封止板１３が溶接等によって接合されることにより塞がれている。
そして、この流路１２に両端位置の封止板１３に、それぞれ上記冷却媒体の供給口１４および排出口１５が形成されている。
【００２０】
ここで、これら供給口１４および排出口１５は、それぞれ封止板１３に、大径の孔部１４ａ、１５ａが穿設されるとともに、これら孔部１４ａ、１５ａにリング状の接続部（周縁部分）１６、１７が接合されることにより形成されている。
【００２１】
これら接続部１６、１７は、ぞれぞれステンレス鋼からなるもので、上記孔部１４ａ、１５ａに嵌合されたうえで電子ビーム溶接により接合・一体化されている。
そして、一方の接続部１６に、Ｏ―リングを介して冷却媒体の供給管が接続されるとともに、他方の接続部１７に、同様にＯ―リングを介して上記冷却媒体の排出管が接続されるようになっている。
【００２２】
以上の構成からなる冷却板の一実施例を示せば、以下の通りである。
冷却板１０の本体部分として、長さ３００ｍｍ、幅１５０ｍｍ、厚さ１１ｍｍの無酸素銅（ＪＩＳ  Ｃ１０２０）製の板材を使用する。そして、この冷却板１０の裏面側に、機械加工により幅５０ｍｍ、深さ５ｍｍのＵ字状の溝部を形成する。
【００２３】
次いで、この溝部の段部１２ａに嵌り合う同形状かつ厚さ４ｍｍの無酸素銅（ＪＩＳ  Ｃ１０２０）製の封止材１３を用意する。そして、この封止板１３の両端部に、それぞれ機械加工により寸法３４×１９の長穴を開ける。
【００２４】
次いで、この長穴と同寸法の外形寸法に加工されるとともに、供給口１４または排出口１５が穿設されたステンレス鋼（ＪＩＳ  ＳＵＳ３０４）製の接続部１６、１７を、上記長穴に嵌合して、電子ビーム溶接により接合するさせる。そして、これら接続部１６、１７が一体化された封止板１３を、上記溝部の段部１２ａに挿入して、電子ビーム溶接により接合する。これにより、接続部１６、１７を有する流路１２が形成される。
【００２５】
以上のように、上記構成からなる冷却板１０によれば、供給口１４と排出口１５の接続部１６、１７を、本体部分（他の部分）１１よりも熱歪みが小さく、かつ熱的疲労による機械的強度が高いステンレス鋼によって形成しているので、ターゲットＴを接合する際の加熱および冷却によっても、上記接続部１６、１７の熱歪みを小さくすることができる。
【００２６】
加えて、接続部１６、１７は、本体部分１１よりも熱的疲労による機械的強度が高められているために、加熱やターゲット交換による繰り返し使用を行った場合に生じる熱疲労や、供給口１４や排出口１５に供給管や排出管を着脱する際に作用する機械的応力に対しても、その軟化が軽減される。このため、接続部１６、１７における変形や摩耗を大幅に抑制することができ、よって長期間の使用によっても、冷却媒体の供給管および排出管とのシール部に漏れを生じることが無く、その使用寿命を延ばすことができる。
【００２７】
なお、上記実施形態においては、冷却板１０にＵ字状の冷却媒体の流路１２を形成した場合についてのみ説明したが、これに限るものではなく、Ｉ字状、Ｗ字状、ミアンダ状あるいはこれらの組合せ等の様々な形状についても適用することができる。また、流路１２の本数も１本に限定されるものではない。
さらに、本体部分１１や接続部１６、１７の材質についても、上述したものに限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の一実施形態を示す平面図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線視断面図である。
【図３】従来の冷却板を示す平面図である。
【図４】図３のＩＶ−ＩＶ線視断面図である。
【符号の説明】
【００２９】
１０  冷却板
１０ａ  表面
１０ｂ  裏面
１１  本体部分（他の部分）
１２  冷却媒体の流路
１４  供給口
１５  排出口
１６、１７  接続部（周縁部分）
Ｔ  ターゲット
【図１】
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【図２】
2005226109.tif 000004
【図３】
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【図４】
2005226109.tif 000006