(57)【要約】      （修正有）【課題】ターゲットのスパッタ面全域を均一に冷却できるスパッタリングターゲット及びスパッタ装置。【解決手段】スパッタリングに用いられるスパッタリングターゲット１であって、スパッタされる材料から形成され、内周面１ａが円錐面の一部分の形状を有するターゲット１と、冷却水が流れる冷却水路４が形成され、冷却水路４によりターゲット１を冷却するバッキングプレート２とを備え、ターゲット１は、スパッタされるターゲットスパッタ面である内周面１ａと、内周面１ａとは反対側の面であり冷却水路４により冷却されるターゲット冷却面１ｂとの距離に相当する厚みが、均一であるスパッタリングターゲット１。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
スパッタリングに用いられるスパッタリングターゲットであって、
スパッタされる材料から形成され、内周面が円錐面の一部分の形状を有するターゲットと、
冷却水が流れる冷却水路が形成され、前記冷却水路により前記ターゲットを冷却するバッキングプレートとを備え、
前記ターゲットは、スパッタされるターゲットスパッタ面である前記内周面と、前記内周面とは反対側の面であり前記冷却水路により冷却されるターゲット冷却面との距離に相当する厚みが、均一であることを特徴とするスパッタリングターゲット。
【請求項２】
前記ターゲットと前記バッキングプレートとを接合するボンディング材をさらに備え、
前記ボンディング材は均一の厚みで前記ターゲットと前記バッキングプレートとの間に介在されていることを特徴とする請求項１記載のスパッタリングターゲット。
【請求項３】
前記冷却水路は、前記バッキングプレートの内部に、前記ターゲット冷却面の全周に亙って前記ターゲット冷却面と対向するように環状に形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２記載のスパッタリングターゲット。
【請求項４】
前記冷却水路は、前記冷却水路の一面が前記ターゲット冷却面と平行になるように形成されている請求項１〜請求項３のいずれかに記載のスパッタリングターゲット。
【請求項５】
請求項１〜請求項４のいずれかに記載のスパッタリングターゲットを備えるスパッタ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スパッタリングに用いられるスパッタリングターゲット及びスパッタ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
スパッタ装置は、チャンバー内を真空状態にし、膜を付けるウェハ基板と膜の原料であるスパッタリングターゲットとの間に電圧を印加し、印加された電圧によりアルゴン等のイオンを高速移動させてスパッタリングターゲットに衝突させ、スパッタリングターゲットの粒子をはじき飛ばし、はじき飛ばされた粒子をウェハ基板に付着させて膜を形成する。
【０００３】
このスパッタ装置内のスパッタリングターゲットの一例を図５に示す（特許文献１）。スパッタリングターゲット４１は、スパッタされる材料ターゲット部分４２と、材料ターゲット部分４２を冷却する機能を有するバッキングプレート４３とを有している。バッキングプレート４３の接合部４４の全面は、材料ターゲット部分４２の背面全体と接合し、ボンディングされている。バッキングプレート４３を冷却することで接合部４４を介して材料ターゲット部分４２を冷却し、スパッタリングターゲット４１の発熱を抑制している。
【０００４】
また、近年、電子サイクロトロン共鳴（Electron Cyclotron Resonance）スパッタ装置（以下、ＥＣＲスパッタ装置）が用いられるようになってきた。ＥＣＲスパッタ装置は、電子サイクロトロン共鳴現象を利用して生成したプラズマ中のアルゴン等の正イオンを電界により加速してスパッタリングターゲットに衝突させ、スパッタリングターゲットの粒子をはじき飛ばし、はじき飛ばされた粒子をウェハ基板に付着させて膜を形成する。
【０００５】
ＥＣＲスパッタ装置で使用されるスパッタリングターゲットとしては、板型ターゲットやコーン型ターゲットが用いられてきた。コーン型ターゲットは、スパッタ面積が広いことから、成膜レートの向上が望める。また、ワークに対して種々の方向からスパッタ粒子を放出できることから、成膜分布の向上が望める。
【０００６】
図６にコーン型スパッタリングターゲットの構成図を示す。コーン型スパッタリングターゲットは、内周面（スパッタ面）がコーン状で且つ断面形状が三角形をなすターゲット５１と、ボンディング材５３によりターゲット５１に接合されるバッキングプレート５２と、バッキングプレート５２の上部で且つターゲット５１の外周部に接触する冷却ブロック５４とを有して構成される。
【０００７】
銅製リングからなる冷却ブロック５４には冷却水路５５が設けられている。冷却水路５５に冷却水が流れることで冷却水路５５が冷却され、冷却ブロック５４からバッキングプレート５２を介してターゲット５１を冷却することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０００−３４５３３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、図６に示すコーン型スパッタリングターゲットでは、冷却ブロックとターゲットを接触させているだけであるために冷却効率が悪いこと、また、ターゲット下面のバッッキングプレートからの冷却が出来ないことから、ターゲット表面の確実で均一な冷却ができない。
【００１０】
このため、ターゲット５１とバッッキングプレート５２との間のボンディング面、特に冷却ブロックから遠い円の中心側の発熱により、ボンディング材５３が溶融するという問題があった。また、ターゲット表面（スパッタ面）の径方向の温度差により、スパッタのされ方が厚み方向で不均一になるという問題があった。
【００１１】
本発明の課題は、ターゲットのスパッタ面全域を確実かつ均一に冷却することができるスパッタリングターゲット及びスパッタ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記の課題を解決するために、本発明に係るスパッタリングターゲットは、スパッタリングに用いられるスパッタリングターゲットであって、スパッタされる材料から形成され、内周面が円錐面の一部分の形状を有するターゲットと、冷却水が流れる冷却水路が形成され、前記冷却水路により前記ターゲットを冷却するバッキングプレートとを備え、前記ターゲットは、スパッタされるターゲットスパッタ面である前記内周面と、前記内周面とは反対側の面であり前記冷却水路により冷却されるターゲット冷却面との距離に相当する厚みが、均一であることを特徴とする。
【００１３】
また、前記ターゲットと前記バッキングプレートとを接合するボンディング材とさらに備え、前記ボンディング材は均一の厚みで前記ターゲットと前記バッキングプレートとの間に介在されている。
【００１４】
好ましくは、前記冷却水路は、前記バッキングプレートの内部に、前記ターゲット冷却面の全周に亙って前記ターゲット冷却面と対向するように環状に形成されている。
【００１５】
好ましくは、前記冷却水路は、前記冷却水路の一面が前記ターゲット冷却面と平行になるように形成されている。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、スパッタされるターゲットスパッタ面と冷却水路により冷却されるターゲット冷却面との厚みが、均一であるので、ターゲットスパッタ面の全域を均一に冷却することができ、それによりスパッタターゲットとバッキングプレートの間に介在するボンディング材の発熱による溶融を防ぐ。また、ターゲット表面（スパッタ面）の均一な冷却を行うことで、スパッタリングレートをスパッタ面全域について均一にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施例１に係るスパッタリングターゲットの構成を示す図である。
【図２】本発明の実施例１に係るスパッタリングターゲットを含むスパッタ装置の構成を示す図である。
【図３】本発明の実施例２に係るスパッタリングターゲットの構成を示す図である。
【図４】本発明の実施例３に係るスパッタリングターゲットの構成を示す図である。
【図５】従来のスパッタリングターゲットの構成の一例を示す図である。
【図６】従来のスパッタリングターゲットの構成の他の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明のスパッタリングターゲット及びスパッタ装置の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【実施例１】
【００１９】
図１は、本発明の実施例１に係るスパッタリングターゲットの構成を示す断面図である。このスパッタリングターゲットは、図１に示すように、ターゲット１と、バッキングプレート２と、ボンディング材３とを有しており、これら各部材は環状に形成されている。
【００２０】
ターゲット１は、スパッタされる材料、例えば、Ｓｉ又はＮｉＺｎＦｅから形成され、その形状は、内周面が円錐面（コーン状）の一部分の形状を有する。ターゲット１は、スパッタされるターゲットスパッタ面１ａ（すなわちターゲット上の内周面）と、内周面と対向する面であり冷却水路４により冷却されるターゲット冷却面１ｂとの距離に相当する厚みが、均一である。好ましくは、ターゲットスパッタ面１ａとターゲット冷却面１ｂとの距離はその全領域に亙って均一であるが、わずかな領域において、ターゲットスパッタ面１ａとターゲット冷却面１ｂとの距離が若干異なっていても構わない。ターゲット１の形状を言い換えると、断面視略矩形状の板材が環状に形成されることによって、円錐の一部分の形状（すなわち、円錐から円錐の底面と頂点近傍の面とが除去された形状）である。
【００２１】
バッキングプレート２は、熱伝導率の大きい材料、例えば、銅等から形成され、断面が三角形状であり環状に形成され、バッキングプレート２の内部には冷却水路４が環状に形成されている。冷却水路４は、断面が円形状をなしており、この冷却水路４には図示しない冷却水が流れている。冷却水路４は、ボンディング材３を介してターゲット１を冷却する。
【００２２】
ボンディング材３は、熱伝導率の良い材料、例えば、インジウム等から形成されており、ターゲット１とバッキングプレート２とを接合する。ボンディング材３は、好ましくは、厚みが均一に形成されており、これにより、バッキングプレート２からターゲット冷却面１ｂまでの距離も均一にすることができる。
【００２３】
このように構成された実施例１のスパッタリングターゲットによれば、ターゲット１の断面が略矩形状である環状に形成されているので、スパッタされるターゲットスパッタ面１ａと冷却水路４により冷却されるターゲット冷却面１ｂとの距離に相当する厚みが、ターゲットスパッタ面の全域に亙って均一となる。
【００２４】
従って、冷却水路４に流れている冷却水によりボンディング材３を介してターゲット１のターゲットスパッタ面１ａの全域を均一に冷却することができ、略均一の温度に低下させることができる。従って、ターゲット１の発熱によるボンディング材３の溶融を防止することができる。また、ターゲットスパッタ面１ａを均一な温度にすることでスパッタレートが面全体で均一となり、ターゲット１の消費効率を向上させることができる。
【００２５】
さらに、図６に示すターゲット１は、三角形状であるが、図１に示すターゲット１は、板形状である。図６では、バッキングプレート５２と冷却水路５５とが別々に設けられていたが、図１では、冷却水路４がバッキングプレート２内に設けられている。このため、実施例１では、スパッタリングターゲットを小型化することができる。しかしながら、冷却水路４をバッキングプレート２の内部に設ける構造は必須ではなく、バッキングプレート外部に取り付ける構造であってもよい。
【００２６】
図２は、本発明の実施例１に係るスパッタリングターゲットを含むスパッタ装置の構成を示す図である。スパッタ装置は、ＥＣＲスパッタ装置であり、プラズマ生成チャンバ―１０、真空チャンバ―２０を有して構成されている。
【００２７】
プラズマ生成チャンバ―１０は、多層に巻回されたコイル１１を有し、このコイル１１には電圧が印加されて、コイル１１内に磁場、例えば８７５Ｇ（ガウス）の磁場が生成される。プラズマ生成チャンバ―１０には、アルゴンＡｒなどのイオンが注入されている。また、プラズマ生成チャンバ―１０には、マイクロ波、例えば、２．４５ＧＨｚが導入される。磁場とマイクロ波とのエネルギーは、ＥＣＲ条件、ｆｃ＝ｑＢ／２πｍを満たし、効率よくプラズマが生成される。
【００２８】
ここで、ｑはイオンの電荷量、Ｂは磁束、ｆｃはマイクロ波の周波数である。
【００２９】
真空チャンバ―２０は、真空状態にされており、実施例１で説明したターゲット１を含むスパッタリングターゲットと、ウェハ基板２１と、窓２２とが設けられている。
【００３０】
窓２２は、プラズマ生成チャンバ―１０で生成されたプラズマを引き出す。ターゲット１には、電圧源Ｅにより電圧が印加されている。ターゲット１には負電圧が印加されているので、プラズマ中の正イオンのアルゴンＡｒは、電場により加速してターゲット１に衝突して、ターゲット１の粒子をはじき飛ばす。
【００３１】
ウェハ基板２１は、本発明の基板に対応し、ターゲット１で、はじき飛ばされた粒子を付着させて膜を形成する。
【００３２】
このようにＥＣＲスパッタ装置によれば、プラズマ生成とスパッタ機能とを独立に制御することができる。また、高イオン化率のＥＣＲプラズマ源によるスパッタは、高速反応性成膜を可能とする。
【００３３】
また、ＥＣＲスパッタ装置に実施例１のスパッタリングターゲットを用いるので、実施例１のスパッタリングターゲットの効果を得ることができる。
【実施例２】
【００３４】
図３は、本発明の実施例２に係るスパッタリングターゲットの構成を示す図である。実施例２に係るスパッタリングターゲットは、バッキングプレート２内に設けられた冷却水路４ａの形状を断面が略矩形（長方形）である環状としたことを特徴とする。冷却水路４ａは、一面、すなわち、断面長方形の長辺に相当する面が、ターゲット１のターゲット冷却面１ｂと略平行となるように配置されている。
【００３５】
これにより、冷却水路４ａの断面長方形の長辺に相当する面とターゲット冷却面１ａとの対向面積が増加するので、冷却水路４ａによりターゲット１をより効果的に冷却することができる。
【実施例３】
【００３６】
図４は、本発明の実施例３に係るスパッタリングターゲットの構成を示す図である。実施例３に係るスパッタリングターゲットは、バッキングプレート２内に設けられた冷却水路４ｂの形状を、断面が三角形の環状としたことを特徴とする。バッキングプレート２が断面三角形の環状である場合、冷却水路４ｂは、バッキングプレート２の断面の三角形と相似な三角形の断面とするのが望ましい。バッキングプレート２の全体をより均一に冷却できるからである。冷却水路４ｂは、一面、すなわち、断面の三角形の斜辺に相当する面が、ターゲット１のターゲット冷却面１ｂと略平行となるように配置されている。
【００３７】
これにより、冷却水路４ｂの断面三角形の斜辺に相当する面とターゲット冷却面１ｂとの対向面積が増加する。また、断面三角形の同じバッキングプレート２を採用する場合、三角形状した冷却水路４ｂ（特にバッキングプレート２と相似の三角形状を有する冷却水路４ｂ）の断面積は、図１に示す断面円形或いは図３に示す断面矩形の冷却水路４の断面積よりも大きくすることができるので、冷却水路４ｂにより多くの冷却水を流すことができる。従って、実施例３では、実施例１及び実施例２よりもターゲット１をより効果的に冷却することができる。
【００３８】
なお、実施例１乃至実施例３では、実施例１乃実施例至３のスパッタリングターゲットを用いたＥＣＲスパッタ装置について説明したが、これに限定されることなく、通常のスパッタ装置に実施例１乃実施例至３のスパッタリングターゲットを用いても同様な効果が得られる。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
本発明は、例えば、窒化物薄膜、酸化物薄膜、磁性膜、フェライト等の成膜に利用することができる。
【符号の説明】
【００４０】
１，５１  ターゲット
１ａ  ターゲットスパッタ面
１ｂ  ターゲット冷却面
２，５２  バッキングプレート
３，５３  ボンディング材
４，４ａ，４ｂ，５５  冷却水路
１０  プラズマ生成チャンバー
１１  コイル
２０  真空チャンバー
２１  ウェハ基板
２２  窓
５４  冷却ブロック
Ｅ  電圧源 
【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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