(57)【要約】【課題】インジウム蝋接を使用せずにターゲットプレートとバッキングプレートとの接続を可能とするバッキングプレート側の構造とこれらの固定方法を提供することを課題とした。【解決手段】少なくとも、上面が平坦な導電性支持板と、前記導電性支持板を支える複数の導電性弾性体と、前記導電性支持板と導電性弾性体とが載置・収容されるバッキングプレート本体と、スパッタ用ターゲットプレートを固定するための固定用枠材とを備えることを特徴とするバッキングプレートである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも、上面が平坦な導電性支持板と、前記導電性支持板を支える複数の導電性弾性体と、前記導電性支持板と導電性弾性体とが載置・収容されるバッキングプレート本体と、スパッタ用ターゲットプレートを固定するための固定用枠材とを備えることを特徴とするバッキングプレート。
【請求項２】
前記導電性支持板の裏面に、冷媒を通すための冷却管を備えることを特徴とする請求項１に記載のバッキングプレート。
【請求項３】
前記導電性弾性体が、金属コイルであることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のバッキングプレート。
【請求項４】
スパッタ用ターゲットプレートを前記導電性支持板に載置し、前記プレートのリム部を固定用枠材で覆い、前記固定用枠材をバッキングプレート本体にネジ止めすることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のバッキングプレートの使用方法。
【請求項５】
請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のバッキングプレートを備えたことを特徴とする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、スパッタリング装置に装着するスパッタリング用ターゲットに係り、特にはターゲットプレートをバッキングプレートに装着する機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
スパッタリングとは、グロー放電によって発生させたＡｒプラズマ中のイオンを直流高電圧を印加して加速してターゲットにぶつけ、ターゲットから出てきた原子や分子を基板上に成膜させる方法である。また、Ａｒガスと共に微量のＯ２・Ｎ２ガスを入れることにより、原子種、分子種に反応を起こさせる反応性スパッタリング（ＩＴＯ・ＴｉＮ等の製膜）を行うことができる。
【０００３】
大型ＬＣＤディスプレイに必要な透明電極の製造方法として、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ‐ＴｉＮ‐Ｏｘｉｄｅ）ターゲットをスパッタリングし、ガラス基板上に成膜する方法が確立されている。スパッタリング装置は、原理的にはプラズマ発生部、ターゲット基板、粒子が堆積される基板、加速機構等からなるが、ターゲット基板はターゲット面を真空プロセスチャンバー側に向けて装着され、ターゲットの裏面側は大気側に接している。
【０００４】
スパッタされるターゲット基板は、金属の焼結体（以下、ターゲットプレートあるいは単にプレートと記す。）を、それより大きなバッキングプレート本体と呼ばれる金属部材に固定したもので独立してハンドリング可能である。スパッタリングは、このターゲット基板を搭載したバッキングプレートをプロセスチャンバー下部の開口部に気密性とチャンバーとの絶縁性を保つように装着した状態で行われる。
【０００５】
ターゲットプレートとしては、高純度のアルミニウム、銅、タングステン、チタン、コバルトのような金属、あるいはＩＴＯ、ＺｎＯ、ＳｎＯ、ＴｉＮ、ＴａＮ等の金属酸化物、窒化物が使用できる。バッキングプレートの製造には、ステンレス、アルミニウムあるいは銅−亜鉛合金が用いられる。
【０００６】
ＩＴＯのターゲットプレート１をバッキングプレート２に固定するには、融点の低いＩｎ（インジウム）による蝋接１１が用いられる（図２を参照。）。Ｉｎ蝋接１１が用いられる理由としては、ＩＴＯターゲットプレートをバッキングプレートに固定するための十分な密着性を有すること、スパッタリング時に必要な導電性を有すること、スパッタリングに伴う温度上昇によりＩＴＯターゲットプレートとバッキングプレート間で熱膨張差が生じても、その差を吸収できる程度の塑性を有していること、等が挙げられる（特許文献１〜４を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平１−２６３２７１号公報
【特許文献２】特開平９−３６３８号公報
【特許文献３】特開２００１−５９１６８号公報
【特許文献４】特許２６３５３６２号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ＩＴＯのターゲットプレート（以下、ＩＴＯプレートと記す。）をバッキングプレートに固定する手段としてＩｎ蝋接を用いた場合、以下の問題点が挙げられる。
【０００９】
第一に、Ｉｎ蝋接の厚みが適正に設定されていないと、ＩＴＯプレートの表面にノジュールが発生し、割れが発生しやすくなる問題がある。ＩＴＯプレートはスパッタリング作用による温度上昇により表面温度が過度に高くなると、表面にノジュールと呼ばれる異物が生じ、この異物が堆積中に取り込まれてＩＴＯ膜における欠陥の原因となり好ましくない。そこで、一般にＩＴＯプレート表面の温度を下げるため、バッキングプレート内に冷却管を張り巡らしてスパッタリング中に冷却を行っている。Ｉｎ蝋はバッキングプレートやＩＴＯプレートよりも熱伝導率が低いため、Ｉｎ蝋が過剰に厚い場合に、ＩＴＯプレートの冷却効果が薄れ表面が冷却不足となって上記の問題が露呈する。
【００１０】
逆に、Ｉｎ蝋の厚みが薄すぎると、ＩＴＯプレートとバッキングプレート間の熱応力の緩和作用が不十分となるためにＩＴＯプレートの割れを引き起こすという問題がある。Ｉｎ蝋の厚みは、相反する要求を満たすように設定される必要があるが、実際には容易でない。
【００１１】
別の問題は、近年のＬＣＤ製造においては製造原価削減の要求が非常に厳しくなっていることに関する。ＩＴＯの製膜プロセスにおいては、生産能力を高めるためにスパッタリング電力を高くしたり、ＩＴＯプレートを厚板化して長時間使用するといった対策が図られている。これらの変更は、前記の問題を伴なうのでＩｎ蝋に対する要求を一層厳しくしている。
【００１２】
具体的には、スパッタリング電力が高くなることによりＩＴＯプレートの表面温度は高くなり、ＩＴＯプレートが厚板化することによりバッキングプレートからの冷却効果が薄くなる。さらに厚板化によりＩＴＯプレートの弾性変形能が低下しＩＴＯプレートの割れのリスクが高まる傾向にある。このようにＩｎ蝋接に関する要求は年々厳しくなっており、ＩＴＯプレートとバッキングプレートの接合方式そのものの見直しを検討する段階にあるといえる。
【００１３】
さらに別の問題として、バッキングプレート上のＩＴＯプレート交換における非効率性が挙げられる。ＩＴＯプレートは、使い切ったＩＴＯプレートをバッキングプレートから剥離して新品のＩＴＯプレートをＩｎで蝋接する作業が必要であるため、ＩＴＯプレートの交換をユーザー側で実施することは困難であり、交換の度にバッキングプレートごとＩＴＯプレートをユーザーとメーカー間で往復輸送する必要がある。
【００１４】
したがって、ユーザーはスパッタ装置を継続的に使用するためには、ターゲットプレートを備えたバッキングプレートを複数保有しなければならない。さらに、Ｉｎ蝋の剥離および蝋接処理を行うことで、バッキングプレートは熱履歴による軟化や変形、表面処理による母材の肉減りや取り扱い傷等の、劣化の要因が多く、数年毎にバッキングプレートの更新が必要となっている。これらはＩＴＯプレートユーザーにとって大きな経済的負担であり、ＬＣＤ製造原価低減の大きな障壁となっている。
【００１５】
そこで、本発明は、インジウム蝋接を使用せずにターゲットプレートとバッキングプレートとの接合を可能とするバッキングプレート側の構造とターゲットプレートの固定方法を提供することを課題とした。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記課題を達成するための請求項１に記載の発明は、少なくとも、上面が平坦な導電性支持板と、前記導電性支持板を支える複数の導電性弾性体と、前記導電性支持板と導電性弾性体とが載置・収容されるバッキングプレート本体と、スパッタ用ターゲットプレートを固定するための固定用枠材とを備えることを特徴とするバッキングプレートとしたもの
である。
【００１７】
請求項２に記載の発明は、前記導電性支持板の裏面に、冷媒を通すための冷却管を備えることを特徴とする請求項１に記載のバッキングプレートとしたものである。
【００１８】
請求項３に記載の発明は、前記導電性弾性体が、金属コイルであることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のバッキングプレートとしたものである。
【００１９】
請求項４に記載の発明は、スパッタ用ターゲットプレートを前記導電性支持板に載置し、前記プレートのリム部を固定用枠材で覆い、前記固定用枠材をバッキングプレート本体にネジ止めすることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のバッキングプレートの使用方法としたものである。
【００２０】
請求項５に記載の発明は、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のバッキングプレートを備えたことを特徴とするスパッタリング装置としたものである。
【発明の効果】
【００２１】
請求項１に記載の発明によれば、ターゲットプレートとバッキングプレートの接合にＩｎ蝋接を使用せず、複数の導電性弾性体の弾性力により支持板とターゲットプレートを密着させている。スパッタリング作用中の熱は、導電性弾性体を介して、プレート→支持板→弾性体→バッキングプレート→外部へと放熱される。熱膨張が生じた際の熱膨張率の差による応力は弾性体が変形することにより容易に緩和されるのでターゲットプレート表面の割れの発生が抑制される。また、プレートの厚さの変更や製膜条件の変更に対して容易に対応できる。
【００２２】
さらにまた、ターゲット交換毎のＩｎ蝋接作業を必要としないため、バッキングプレートの往復輸送する必要が無く、ユーザーがターゲットプレートを交換することが可能になる。同時に、ターゲットメーカーによるＩｎ蝋の溶解剥離、蝋接作業が必要ないため、バッキングプレートの熱影響による軟化及び変形、または表面処理や取り扱い傷による劣化が少なく、バッキングプレートの使用寿命を長くすることができる。総じて、Ｉｎ蝋接を使用した場合に比較してスパッタリング装置使用におけるコストを削減することができる。
【００２３】
請求項２に記載の発明によれば、支持板を効率的に冷却できるのでプレート表面のノジュール発生と割れ発生を抑制できる。
【００２４】
請求項３に記載の発明は、導電性弾性体として金属コイルを特定したもので熱伝導性に優れ安価という効果を奏する。
【００２５】
請求項４に記載の発明によれば、種類の異なるスパッタリングプレートをユーザーが容易に支持板に密着させて搭載することが可能となる。
【００２６】
請求項５に記載の発明は、本発明になるバッキングプレートを備えたスパッタリング装置である。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】（ａ）本発明になるスパッタターゲットの構造と使用方法を説明する断面視の図である。（ｂ）バッキングプレート上の導電性弾性体と冷却管の配置の一例を示す上面視の図である。
【図２】（ａ）従来のスパッタターゲットの構造を説明する断面視の図、（ｂ）ターゲットプレートの形状を説明する断面視の図、（ｃ）ターゲットプレートのリムを固定用枠材で抑えた様子を説明する上面視の図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
従来のスパッター用ターゲット１０は、図２に示すように金属性のバッキングプレート本体２に、例えばＩＴＯのターゲットプレート１が低融点金属であるインジウム２により蝋接されたものである。ＩＴＯプレート１は、スパッタ用プロセスチャンバー（図示せず。）内に露出しており、加速されたＡｒイオン等が照射される。図２（ａ）のＡＡ破線は、バッキングプレート本体中の当該部位より上はチャンバー側に属し下側はチャンバー外に属してしている構造を概念的に示したものである。スパッタターゲット１０は、詳細は省略するが、例えばフランジ／ガスケット方式でチャンバー側のホルダーに固定され、チャンバー内外で気密が保たれるようになっている。
【００２９】
スパッタ用ターゲット１０は、少なくとも、バッキングプレート本体２、ターゲットプレート１、バッキングプレート本体とターゲットプレートを連接する機構（図２では蝋接１１）、及び固定用冶具３からなる。以下、バッキングプレート本体を単にバッキングプレートと記す。
【００３０】
バッキングプレート２の形状は、一般には図２（ｃ）で示すように円形であるが、大型基板をスパッタするような場合には、基板形状に合わせて長方形状にしたり、タイル状のスパッタプレートを敷き詰めたりすることが行われている。ターゲットプレート１が典型的な円形の場合には、図１（ｂ）に示すように、スパッタされてエロージョンされる部位はメサ部５といい、平坦であるが、その外周はリム６と呼ばれ固定用の枠で押さえつけても局所的に押圧されないように外側に向ってスロープを形成している。このリム部６はエロージョンされにくい非エロージョン領域である。ターゲットプレート１は、図１（ａ）に示す仕組みで、リム部６が固定用冶具３によりバッキングプレート２に締め付けられて固定される。
【００３１】
バッキングプレート２の裏面は、気密が保たれる限り様々な加工が可能で、一般にはバッキングプレート冷却用の孔や溝あるいは配管８が備えられている。一対の孔を通じチャンバー内にパイプを通すことも可能である。インジウム蝋接がなされる場合は図２で示すような一定の厚みを有しておればよいが、上部側中央部については、下記本発明で採用するように周囲より凹ませたり、必要であれば閉じた配管を導入したりする種々の形態をとり得る。
【００３２】
ところで、本発明になるバッキングプレート２全体は、断面が図１（ａ）に示すような構造である。従来構造との違いは、インジウム蝋接部がなく、代わりに上面が鏡面加工された金属製の支持板７が導入されていることである。ターゲットプレート１は、この導電性支持板７の上に蝋接されることなしに密着して載置される。そして、この導電性支持板７は、下から複数の導電性の弾性体９で支えられている。
【００３３】
バッキングプレート２は、中央部が凹んで形成されており、図１（ｂ）で示すようにその凹部内に所定数の導電性弾性体９が収容されている。凹み部分の上面視の形状は、ターゲットプレート１の底面の形状よりは一回り小さく設定され、ターゲットプレート１の外周部分が凹み肩部１２に載りかかれる大きさである。導電性支持板７の大きさは、図では凹み部分に収容される大きさであるが、導電性支持板７がバッキングプレート２の肩端部１２に乗りかかる大きさでも構わない。導電性弾性体９は、このバッキングプレート２に形成した凹部に収容され、その無負荷時の高さは、凹みの深さよりは高く設定し弾性体を凹部底部に向って押し込むことができる必要がある。
【００３４】
導電性弾性体９と導電性支持板７に導電性が必要なのは、導電性もたせて外部と接地させないとターゲットプレート１は加工中に帯電してしまい、スパッタが適当にされなくなるからである。導電性支持板７と弾性体９の例としては、銅やアルミ等の金属製の板及びコイル（スプリング）が挙げられる。コイルは、所定間隔で複数配置して、応力が支持板に均一に加わるようにするのが好ましい。あるいは耐熱性のあるゴム状樹脂にカーボンなど導電性フィラーを分散させたものでも構わない。弾性体を押し込んだ反発力で導電性支持板をスパッタプレート底部に密着させる方式である。
【００３５】
導電性支持板７の裏面には、図１（ｂ）に示すように冷却用の冷媒が流せる冷却管９を敷設するのが好ましい。本図では、図２の円形のターゲットプレートとは異なり長方形状のターゲットプレート（バッキングプレート）にしている。冷却管９の敷設はターゲットプレート１が過剰に加熱するのを防止するためである。冷却管９はバッキングプレート２底部に孔を設け、冷媒が一方の孔から入って他方の孔から出るようにして、図１（ｂ）正面図に示すように導電性弾性体９の間を通して導電性支持板７に密着させるのが好ましい。このようにすればチャンバー内外で気密維持に影響を与えずにすむ。
【００３６】
ターゲットプレート１のバッキングプレート２への取り付けは次のように行う。先ず、ターゲットプレート１が導電性支持板７中央の所定位置に置かれる。ターゲットプレート１の形状がどうであれ、独立する固定用の枠部材３で該プレートの上面リム部分が上部から覆われる。固定用枠部材３もプレート１と接する部分はリム部とほぼ同じ傾きをなしており、締め付けた際に局所的な力がプレート１に加わらないようになっている。
【００３７】
次に、固定用枠材３の外側に形成した孔とバッキングプレート２のネジ孔を位置あわせしてから所定のネジ４を用いて締め付けてターゲットプレート１を沈み込ませる。ターゲットプレート１の底面がバッキングプレート２の肩１２に触れるまで押し込むと弾性体９の反発力で支持板７がターゲットプレート１の底面側に押されて密着する。固定用枠材４は一体のものであっても複数に分割されたものであっても構わない。
【００３８】
このような方式であれば、ターゲット化合物が変わってもターゲットプレートを取り替えるだけよい。一々蝋接を解いたり再蝋接する手間が省ける。またプレートと支持板が、インジウム蝋接のように接合されていないので熱膨張率差があってもターゲットプレートが反るなど影響は少ない。
【符号の説明】
【００３９】
１、ターゲットプレート
２、バッキングプレート（本体）
３、固定用冶具（概ね枠状）
４、固定用ネジ
５、メサ部
６、リム部
７、導電性支持板
８、冷却管
９、導電性弾性体
１０、スパッタターゲット
１１、蝋接（部）
１２、凹みの肩部
【図１】
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【図２】
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