(57)【要約】【課題】  ターゲット材の冷却効率を向上させることができるとともに、ターゲット材の交換作業をし易くすることができるバッキングプレートを提供する。【解決手段】  バッキングプレート１６は、ターゲット材１４を固定するとともに、ターゲット材１４を冷却するための底部３１を有する。底部３１は、第１底部３３と、第２底部３４とを有する。第１底部３３の下面３３ａ側には、金属製ハンダを介してターゲット材１４が固定される。第２底部３４は、多孔質状の金属であるポーラス金属によって構成されている。ポーラス金属には、冷却孔３５が形成されており、冷却水２７が入り込むことが可能となっている。詳しくは、冷却水２７は、冷却孔３５の口元である第１冷却孔３５ａにかけて入り込み、これにより、第１冷却孔３５ａにある冷却水２７ａと新しい冷却水２７とを置換することが可能となり、バッキングプレート１６の冷却効率が高められる。【選択図】      図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
スパッタ処理によって基板上に膜を成膜するために、前記膜の元であるターゲット材を支持するとともに前記ターゲット材を冷却すべく冷却水と接する支持冷却部を有するバッキングプレートであって、
前記支持冷却部は、多孔質の金属によって構成され前記冷却水と接することが可能な穴を有することを特徴とするバッキングプレート。
【請求項２】
スパッタ処理によって基板上に膜を成膜するために、前記膜の元であるターゲット材を支持するとともに前記ターゲット材を冷却すべく冷却水と接する支持冷却部を有するバッキングプレートであって、
前記支持冷却部は、前記ターゲット材を支持する第１支持冷却部材と、前記冷却水と接することが可能な第２支持冷却部材とを有し、
前記第２支持冷却部材は、多孔質の金属によって構成され、前記冷却水と接することが可能な貫通孔を有することを特徴とするバッキングプレート。
【請求項３】
請求項２に記載のバッキングプレートであって、
前記第２支持冷却部材は、前記冷却水が前記貫通孔の中を通り抜け可能に形成されていることを特徴とするバッキングプレート。
【請求項４】
請求項２又は３に記載のバッキングプレートであって、
前記多孔質金属は、ロータス型のポーラス金属であることを特徴とするバッキングプレート。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項に記載のバッキングプレートであって、
前記支持冷却部材と前記ターゲット材とは、加熱することによって剥離可能な接続部材によって接続されていることを特徴とするバッキングプレート。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、スパッタ装置の中に配置された、基板に膜を成膜すべく膜の元であるターゲット材を支持するバッキングプレートに関する。
【背景技術】
【０００２】
上記したバッキングプレートは、上記したように、基板に膜を形成するためのスパッタ装置に用いられる。スパッタ装置は、例えば、ＰＶＤ（Physical Vapor Deposition）法の一つであるスパッタ法を用いた成膜装置である。スパッタ法は、例えば、特許文献１に記載のように、膜の元となる金属材料の塊であるターゲット材に、高エネルギーのイオン化した原子（イオンビーム）を衝突させ、これにより、材料原子を飛び出させて基板上に材料原子を堆積させる方法である。
【０００３】
ターゲット材１０１は、図４（ａ）に示すように、バッキングプレート１０２によって支持（固定）され、図示しないスパッタ装置のチャンバ内に配置される。ターゲット材１０１は、スパッタ処理によって、イオンビームがターゲット材１０１に衝突することにより温度が上昇する。ターゲット材１０１の温度が所定の温度を超えると、ターゲット材１０１とバッキングプレート１０２とを接続する、図示しない接続部材が溶解し、ターゲット材１０１が落下する恐れがある。ターゲット材１０１の温度上昇を抑えるために、ターゲット材１０１と接するバッキングプレート１０２を冷却し、バッキングプレート１０２を介してターゲット材１０１を冷却している。冷却方法は、冷却水導入管１０３からバッキングプレート１０２の凹状の領域１０４の中に冷却水１０５を導入し、冷却水排出管１０６から冷却水１０５を排出することで、バッキングプレート１０２を冷却するとともに、バッキングプレート１０２を介してターゲット材１０１を冷却する。
【０００４】
【特許文献１】特開平７−１５７８７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、基板のサイズが大きくなることに伴って、ターゲット材１０１ａのサイズを大きくすると、ターゲット材１０１ａを冷却する冷却効率が低下する。よって、冷却効率を高めるために、冷却水１０５の導入スピードを早くする。これにより、図４（ｂ）に示すように、バッキングプレート１０２にかかる冷却水１０５の水圧が大きくなり、バッキングプレート１０２が変形（湾曲）するという問題があった。その結果、バッキングプレート１０２とターゲット材１０１ａとの密着性が低下し、ターゲット材１０１ａの冷却効率が低下する。これにより、ターゲット材１０１ａとともに、接続部材の温度が上昇して溶解し、その結果、バッキングプレート１０２からターゲット材１０１ａが剥がれて落下するという問題があった。
加えて、バッキングプレート１０２の重量が重いことから、ターゲット材１０１ａを交換する際の作業がしづらいという問題があった。
【０００６】
本発明は、ターゲット材の冷却効率を向上させることができるとともに、ターゲット材の交換作業をし易くすることができるバッキングプレート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】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明に係るバッキングプレートは、スパッタ処理によって基板上に膜を成膜するために、前記膜の元であるターゲット材を支持するとともに前記ターゲット材を冷却すべく冷却水と接する支持冷却部を有するバッキングプレートであって、前記支持冷却部は、多孔質の金属によって構成され前記冷却水と接することが可能な穴を有する。
【０００８】
この構成によれば、支持冷却部の穴と冷却水とが接するので、穴の内面に冷却水を触れさせることが可能となり、冷却水と接する部分（面積）を広げることができる。よって、支持冷却部材の冷却効率を高めることが可能となり、支持冷却部材を介してターゲット材を冷却する冷却効率を高めることができる。その結果、ターゲット材を正規の状態（形状など）に維持することが可能となり、基板上に所望の膜を形成することができる。
加えて、多孔質の金属を用いることから、中空の領域をつくることができ、バッキングプレートの重量を軽くすることが可能となる。その結果、ターゲット材（バッキングプレート）を交換するときなどの、作業効率を向上させることができる。
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明に係るバッキングプレートは、スパッタ処理によって基板上に膜を成膜するために、前記膜の元であるターゲット材を支持するとともに前記ターゲット材を冷却すべく冷却水と接する支持冷却部を有するバッキングプレートであって、前記支持冷却部は、前記ターゲット材を支持する第１支持冷却部材と、前記冷却水と接することが可能な第２支持冷却部材とを有し、前記第２支持冷却部材は、多孔質の金属によって構成され、前記冷却水と接することが可能な貫通孔を有する。
【００１０】
この構成によれば、第２支持冷却部材の貫通孔と冷却水とが接するので、貫通孔の内面に冷却水を触れさせることが可能となり、冷却水と接する部分（面積）を広げることができる。これにより、第２支持冷却部材の冷却効率を高めることが可能となり、第２及び第１支持冷却部材を介してターゲット材を冷却する冷却効率を高めることができる。その結果、ターゲット材を正規の状態（形状など）に維持することが可能となり、基板上に所望の膜を形成することができる。
加えて、第２支持冷却部材に多孔質の金属を用いることから、中空の領域をつくることができ、バッキングプレートの重量を軽くすることが可能となる。その結果、ターゲット材（バッキングプレート）を交換するときなどの、作業効率を向上させることができる。
【００１１】
本発明に係るバッキングプレートは、前記第２支持冷却部材は、前記冷却水が前記貫通孔の中を通り抜け可能に形成されていることが望ましい。
【００１２】
この構成によれば、貫通孔の中を冷却水が通り抜けるので、常に新しい冷却水と接触する面積を広げることが可能となる。これにより、第２支持冷却部材（第１支持冷却部材を含む）の冷却効率を高めることができるとともに、ターゲット材の冷却効率を高めることができる。
【００１３】
本発明に係るバッキングプレートは、前記多孔質金属は、ロータス型のポーラス金属であることが望ましい。
【００１４】
この構成によれば、ロータス型（レンコン孔型）のポーラス金属なので、冷却水と接する部分が多くなることによる、第２支持冷却部材の冷却効率を高めることができるとともに、強度を落とすことなく質量を軽くすることができる。
【００１５】
本発明に係るバッキングプレートは、前記支持冷却部材と前記ターゲット材とは、加熱することによって剥離可能な接続部材によって接続されていることが望ましい。
【００１６】
この構成によれば、接続部材が加熱によって剥離可能な部材であることから、ターゲット材の温度が所定の温度を超えて上昇することにより、バッキングプレートからターゲット材が剥離しやすくなるが、支持冷却部材（第１支持冷却部材、第２支持冷却部材）とともにターゲット材の冷却効率を高めることが可能となるので、上記した接続部材を用いたとしても、接続部材が溶解することなく、バッキングプレートからターゲット材が剥離（落下）することを防ぐことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明に係るバッキングプレートの実施形態について、図面を参照しながら説明する。
【００１８】
図１は、バッキングプレートが用いられるマグネトロンスパッタ装置の構造を示す模式断面図である。以下、マグネトロンスパッタ装置の構造を、図１を参照しながら説明する。
【００１９】
図１に示すように、マグネトロンスパッタ装置１１は、例えば、磁界を利用するスパッタ法を用いて基板１２上に膜を形成する成膜装置である。スパッタ法は、高真空中で膜１３の元であるターゲット材１４に、例えば、Ａｒ（アルゴン）のイオンを衝突させ、そこからターゲット材１４を構成する原子をスパッタリング現象によってたたき出し、対向している基板１２上に原子を堆積させて膜１３を形成する方法である。マグネトロンスパッタ装置１１は、チャンバ１５と、ターゲット材１４と、バッキングプレート１６と、蓋１７と、冷却水導入管１８と、冷却水排出管１９と、マグネットユニット２０と、ステージ２１と、スパッタ電源２２と、ガス導入管２３と、ガス排気管２４とを有する。
【００２０】
チャンバ１５は、中空の空間を有し、高真空中で基板１２に膜１３を形成するために用いられる。チャンバ１５は、例えば、チャンバ１５の上側にバッキングプレート１６を配置するための開口孔を有する。
【００２１】
ターゲット材１４は、膜１３の元である固体状の材料（金属材料の塊）であり、バッキングプレート１６の下面３３ａに、図示しない接続部材である金属製ハンダを介して固着されている。ターゲット材１４は、加工目的に応じて材料が選択される。ターゲット材１４は、例えば、基板１２上にアルミ膜を形成する場合、高純度のアルミ（又はアルミ合金）が用いられる。ターゲット材１４は、イオン化したアルゴン原子がターゲット材１４に衝突することにより、アルゴン原子がもつ運動エネルギーがターゲット材１４の表面に与えられ、表面の温度が上昇する。表面の温度は、例えば、１０００℃である。
【００２２】
バッキングプレート１６は、ターゲット材１４を支持するとともに、ターゲット材１４を冷却するために用いられる。バッキングプレート１６は、チャンバ１５の開口孔を塞ぐように、チャンバ１５の上側に配置されている。バッキングプレート１６は、例えば、銅（Ｃｕ）やアルミ（Ａｌ）などの、導電性の材料が用いられる。
【００２３】
バッキングプレート１６は、全体に帽子型に形成されており、ツバ部２５と、凹部２６とを有する。ツバ部２５は、チャンバ１５に固定するために用いられる。また、ツバ部２５には、ターゲット材１４と電気的に接続するために、スパッタ電源２２のマイナス（−）電極が接続されている。
【００２４】
また、バッキングプレート１６の凹部２６には、マグネットユニット２０が配置される。更に、凹部２６には、バッキングプレート１６に固着されたターゲット材１４を冷却するための冷却水２７が導入される。凹部２６に冷却水２７が導入されることにより、バッキングプレート１６を介して、ターゲット材１４を冷却することが可能となっている。
【００２５】
蓋１７は、バッキングプレート１６の凹部２６に導入した冷却水２７を封入するために用いられる。また、蓋１７は、冷却水導入管１８及び冷却水排出管１９と、凹部２６とを繋げるための孔が、それぞれ形成されている。
【００２６】
冷却水導入管１８は、蓋１７を介して、バッキングプレート１６の凹部２６に冷却水２７を導入するために用いられる。冷却水２７が導入されることにより、バッキングプレート１６を冷却するとともに、バッキングプレート１６を介して、ターゲット材１４に生じる熱を冷却させることが可能となっている。
【００２７】
冷却水排出管１９は、蓋１７を介して凹部２６に導入された冷却水２７を、凹部２６から外部に排出するために用いられる。
【００２８】
マグネットユニット２０は、マグネットを有し、バッキングプレート１６の凹部２６の略中心に回転可能に支持されている。マグネットユニット２０は、ターゲット材１４の表面全体に、アルゴン（Ａｒ）イオンを効率よく衝突させるために用いられる。詳しくは、マグネットユニット２０によって、ターゲット材１４の表面近傍に、環状の磁力線（磁界）を形成するとともに、その磁力線の中に高密度の放電プラズマ（電子）を拘束するための磁場を形成することが可能となっている。
【００２９】
ステージ２１は、基板１２を載置及び固定するために用いられる。基板１２は、ターゲット材１４の表面と対向するようにステージ２１上に配置されている。
【００３０】
スパッタ電源２２は、チャンバ１５内に導入されたアルゴン（Ａｒ）ガスをイオン化させ、イオン化したアルゴン原子をターゲット材１４に衝突させるために用いられる。スパッタ電源２２は、上記したように、マイナス電極がバッキングプレート１６に接続されており、プラス電極が基板１２に接続されている。以上のような構成において、スパッタ電源２２により電圧を印加することによって、ターゲット材１４と基板１２との間にプラズマを発生させるとともに、生成された多数のアルゴンイオンをターゲット材１４に引きつけさせることが可能となっている。スパッタ原子は、ターゲット材１４にアルゴン原子が衝突することによってターゲット材１４から放出し、基板１２上に成膜される。
【００３１】
ガス導入管２３は、例えば、不活性ガスであるアルゴン（Ａｒ）ガスを、チャンバ１５内に導入するために用いられる。
ガス排気管２４は、図示しない排気ポンプが接続されており、排気ポンプによって、チャンバ１５内に導入したアルゴンガスを排気するとともに、チャンバ１５内を高真空にするために用いられる。
【００３２】
図２及び図３は、バッキングプレートの構造を示す模式図である。図２は、バッキングプレートの構造を模式的に示す斜視図である。図３（ａ）は、バッキングプレートを上方からみた模式平面図である。図３（ｂ）は、バッキングプレートの構造を示す模式断面図である。図３（ｃ）は、図３（ｂ）におけるＡ部を拡大して示す拡大断面図である。以下、バッキングプレートの構造を、図２及び図３を参照しながら説明する。
【００３３】
図２及び図３（ｂ）に示すように、バッキングプレート１６は、上記したように、帽子型（シルクハット型）に形成されており、底部３１と、側壁部３２と、ツバ部２５とを有する。
【００３４】
底部３１は、ターゲット材１４が固定されるとともに、ターゲット材１４を冷却するために用いられ、第１支持冷却部である第１底部３３と、第２支持冷却部である第２底部３４とを有する。
【００３５】
第１底部３３は、例えば、図示しない接着部材によって第２底部３４を固定している。第１底部３３の材質は、例えば、銅（Ｃｕ）やアルミ（Ａｌ）などを含む合金である。第１底部３３の下面３３ａ側には、上記したように、金属製ハンダ（ボンディングメタル）を介してターゲット材１４が固定されている。金属製ハンダは、たとえば、インジウム（Ｉｎ）などを含有する合金であり、バッキングプレート１６とターゲット材１４との導電性を確保する。金属製ハンダは、例えば、所定の温度を超えて加熱されることにより、溶解するように構成されている。つまり、図１の状態において、金属製ハンダが溶解することによって、バッキングプレート１６からターゲット材１４が剥離して落下する。よって、金属製ハンダが溶解しないよう、バッキングプレート１６及びターゲット材１４を冷却することが必要である。
【００３６】
第２底部３４は、第１底部３３の上側に配置されており、多孔質状の金属で構成されている。多孔質状の金属は、例えば、ポーラス金属であり、例えば、複数の貫通孔が直線的に形成されたロータス型（レンコン孔型）である。ポーラス金属は、縦方向に孔が形成された複数の冷却孔３５を有する。第２底部３４の材質は、例えば、第１底部３３と同様に、銅（Ｃｕ）やアルミ（Ａｌ）などを含む合金である。
【００３７】
バッキングプレート１６の重量は、例えば、第２底部３４に相当する部分にポーラス金属が用いられていない、従来の重量である約３５ｋｇ（ターゲット材を含む）に対して、約２５ｋｇ（ターゲット材１４を含む）である。
【００３８】
冷却孔３５は、冷却水導入管１８（図１参照）から凹部２６内に導入された冷却水２７によって、図３（ｃ）に示すように、その孔内に入り込む。詳しくは、冷却水２７は、冷却孔３５の口元である第１冷却孔３５ａ又は第１冷却孔３５ａから第２冷却孔３５ｂにかけて入り込む。更に、冷却水導入管１８から冷却水２７を導入し続けながら、冷却水排出管１９から冷却水２７を排出し続けているので、冷却水２７を矢印のように循環させることが可能となる。これにより、第１冷却孔３５ａにある冷却水２７ａを常に新しい冷却水２７と置換することが可能となり、バッキングプレート１６の冷却効率を高めることができる。
【００３９】
側壁部３２は、底部３１とツバ部２５との間を接続するように、中空の円柱状に形成されており、冷却水２７を貯留するために設けられている。底部３１と側壁部３２とによって、中空の空間である凹部２６が形成される。ツバ部２５は、上記したように、チャンバ１５に固定するために用いられる。
【００４０】
以上のような構成により、底部３１を構成する第２底部３４を多孔質状のポーラス金属にしたことにより、従来のバッキングプレートの凹部底面が平面のみであることに加えて、凹部２６底面に複数の冷却孔３５を設けることができる。これにより、冷却孔３５と冷却水２７を接触させることが可能となり、冷却水２７と接する領域を増やすことができる。よって、ターゲット材１４から伝わった熱を、ポーラス金属と接する冷却水２７に受け渡す量を多くすることができ、冷却効率を高めることができる。
【００４１】
また、冷却効率を高めることができることから、ポーラス金属からなる第２底部３４を介して、第１底部３３及びターゲット材１４を冷却することができ、ターゲット材１４の温度を所定の温度より超えることを抑えることができる。これにより、従来のように、ターゲット材１４を冷却しにくくなり、ターゲット材１４とバッキングプレート１６とを接続する金属製ハンダが溶解し、バッキングプレート１６からターゲット材１４が剥がれてターゲット材１４が落下することを防ぐことができる。
【００４２】
以上詳述したように、本実施形態のバッキングプレートによれば、以下に示す効果が得られる。
【００４３】
（１）本実施形態のバッキングプレートによれば、バッキングプレート１６におけるターゲット材１４を支持する部分の底部３１の一部に、ポーラス金属からなる多孔質状の第２底部３４を設けるので、凹部２６に導入した冷却水２７を、第２底部３４の平面部分に加えて冷却孔３５に接触させることができる。よって、冷却水２７と接触する部分（面積）を多くすることが可能となる。これにより、ターゲット材１４からバッキングプレート１６（底部３１）に伝わる熱を下げやすくする（熱交換しやすくする）ことが可能となり、ターゲット材１４の冷却効率を向上させることができる。その結果、ターゲット材１４の冷却効率を高めるために冷却水２７の導入量を増やすことなく、ターゲット材１４を冷却することができる。
加えて、ターゲット材１４の冷却効率が高められることにより、ターゲット材１４の温度を所定の温度より超えることが抑えられ、バッキングプレート１６とターゲット材１４とを接続する金属製ハンダが溶解することを防ぐことができる。これにより、バッキングプレート１６からターゲット材１４が剥がれて、ターゲット材１４が落下することを防ぐことができる。
【００４４】
（２）本実施形態のバッキングプレートによれば、バッキングプレート１６の一部（底部３１の一部である第２底部３４）にポーラス金属からなる多孔質状の第２底部３４を設けるので、中空の領域を多く存在させることが可能となる。これにより、バッキングプレート１６の重量を軽くすることが可能となり（例えば、従来の重量の７０％）、バッキングプレート１６を交換するときなど、作業性を向上させることができる。加えて、第２底部３４の強度を、従来のバッキングプレートと比べて低下させないことが可能であることから、所定の水圧によってターゲット材１４を冷却させることができる。
【００４５】
なお、本実施形態は上記に限定されず、以下のような形態で実施することもできる。
（変形例１）上記したように、第２底部３４の冷却孔３５（第１冷却孔３５ａ）に冷却水２７を入り込ませることにより、バッキングプレート１６の冷却効果を高めていたことに代えて、冷却孔３５の中を冷却水２７が通り抜けるように構成され、これにより、バッキングプレート１６を冷却するようにしてもよい。これによれば、冷却孔３５の中を冷却水２７が通り抜けるので、冷却孔３５の内面全体と冷却水２７とを接触させることが可能となり、冷却水２７と接する部分を増やすことができる。その結果、バッキングプレート１６の冷却効率をより高めることができる。
【００４６】
（変形例２）上記したように、第２底部３４の冷却孔３５がレンコン孔型の貫通孔であることに代えて、例えば、第２底部３４の上面から途中まで掘られた穴であってもよい。これによれば、穴の内面と冷却水２７とが接することにより、従来の凹部平面のみであることに対し、冷却水２７と接触する接触面積が多くなり、冷却効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】一実施形態における、スパッタ装置の構造を示す模式断面図。
【図２】バッキングプレートの構造を模式的に示す斜視図。
【図３】バッキングプレートの構造を示す模式図。（ａ）は、バッキングプレートを上方からみた模式平面図。（ｂ）は、バッキングプレートの構造を示す模式断面図。（ｃ）は、（ｂ）におけるＡ部を拡大して示す拡大断面図。
【図４】従来のバッキングプレートの構造を示す模式断面図。（ａ）は、バッキングプレートが変形する前の状態を示す模式断面図。（ｂ）は、バッキングプレートが変形したあとの状態を示す模式断面図。
【符号の説明】
【００４８】
１１…マグネトロンスパッタ装置、１２…基板、１３…膜、１４…ターゲット材、１５…チャンバ、１６…バッキングプレート、１７…蓋、１８…冷却水導入管、１９…冷却水排出管、２０…マグネットユニット、２１…ステージ、２２…スパッタ電源、２３…ガス導入管、２４…ガス排出管、２５…ツバ部、２６…凹部、２７，２７ａ…冷却水、３１…底部、３２…側壁部、３３…底部を構成する第１支持冷却部である第１底部、３３ａ…下面、３４…底部を構成する第２支持冷却部である第２底部、３５…冷却孔、３５ａ…第１冷却孔、３５ｂ…第２冷却孔。
【図１】
2007063616.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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