JP2000219963A - スパッタリング装置用のバッキングプレート - Google Patents

スパッタリング装置用のバッキングプレート

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JP2000219963A
JP2000219963A JP11022728A JP2272899A JP2000219963A JP 2000219963 A JP2000219963 A JP 2000219963A JP 11022728 A JP11022728 A JP 11022728A JP 2272899 A JP2272899 A JP 2272899A JP 2000219963 A JP2000219963 A JP 2000219963A
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JP
Japan
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backing plate
cooling medium
cooling
medium passage
sputtering apparatus
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JP11022728A
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English (en)
Inventor
Akira Oba
彰 大場
Tadashi Masuda
忠 増田
Masami Sato
雅巳 佐藤
Kazumi Taya
和美 田屋
Tomohiro Tomita
知弘 富田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Vacuum Metallurgical Co Ltd
Original Assignee
Vacuum Metallurgical Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】長時問のスパッターを行っても、安定したスパ
ッターを行うことのできる冷却特性をもつスパッタリン
グ装置用のバッキングプレートを提供する。 【解決手段】本発明によるスパッタリング装置用のバッ
キングプレートにおいては、全長に沿ってほぼ一定の断
面積を持ち、そして冷却媒体がまずバッキングプレート
本体の端部に隣接した外周部を回り、徐々に中心部に移
行するように冷却媒体通路がバッキングプレート本体に
設けられる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、スパッタリング装
置に使用されるジャケットタイプバッキングプレートに
関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、スパッタリング装置に使用される
ジャケットタイプバッキングプレートとして種々のもの
が提案されおり、例えば、特開平7−331428号公開特許
公報や特開平8−199354号公開特許公報には、バッキン
グプレート本体の裏面側にジャケットを設けて冷却水の
ような冷却媒体を流通させる幅狭の水路部を形成し、幅
狭の水路部に導入口部から冷却媒体を導入して導出口部
から排出するようにしたものが開示されている。
【0003】また、特開平5−132774号公開特許公報に
は、添付図面の図6に示すように円形のバッキングプレ
ート本体Aに水冷用のジャケットBを形成したものが開
示されている。添付図面の図7にはこの形式のバッキン
グプレートの別の例を示し、バッキングプレート本体A
の裏面側には冷却媒体通路Bが形成され、冷却媒体通路
Bの一端は冷却媒体導入口Cに連通し、また冷却媒体通
路Bの他端は冷却媒体導出口Dに連通している。そして
冷却媒体通路Bは蓋部材(図示していない)で覆われて
いる。そしてこの構造のバッキングプレートのは、図8
に示すように斜線を施した中央部Eが低温で、クロス斜
線を施した周辺部Fが高温となる熱分布となっている。
【0004】ところで、スパッタリング装置の陰極は、
一般に膜厚の均一性を保証しまた広範囲をコーティング
できるようにする観点から、ターゲットの外周部にパワ
ーが集中するよう構成されている。しかし、この種のバ
ッキングプレートは装置への取り付け上の問題を最優先
に設計されているために、従来のバッギングプレートの
水路構造は、スパッターパワーが集中する部位をより良
く冷却するように構成されてなく、例えば、冷たい水が
初期にスパッターパワーが集中する部位に循環するよう
に構成されてなかったり、冷却面積が少なかったり、途
中で断面積が変化して気泡が生じたりするものであっ
た。そのため、冷却が不十分となる部位が生じていた。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】このような冷却の不十
分な部位は、バッキングプレートの表面側に取付けられ
たターゲットから伝達してくる熱のためにターゲットを
接合しているボンディング材が溶けて異常放電を起こし
たり、ボンディング材が蒸発して製品等に付着したりす
る恐れがあった。また冷却の不十分な部位は、ターゲッ
トの表面温度を変化させるため製造歩留まりを低下させ
る等の種々の問題を引き起こしていた。このように冷却
が不十分であったりむらがあると、バッキングプレート
に熱伝導率の小さいターゲット材料をボンディングし、
長時問のスパッタリングを行う場合には、冷却が不十分
な部位においてターゲット(特にターゲット外周部)に
熱がこもり、ボンディング材が溶け出してアーキングを
起こし、ボンディング材が蒸発したりするという問題点
があった。
【0006】そこで、本発明は、長時問のスパッターを
行っても、安定したスパッターを行うことのできる冷却
特性をもつスパッタリング装置用のバッキングプレート
を提供することを目的としている。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明によるスパッタリング装置用バッキングプ
レートにおいては、冷却媒体通路は、全長に沿ってほぼ
一定の断面積を持ち、そして冷却媒体がまずバッキンダ
プレートの外周部を回り、徐々に中心部に移行するよう
に構成される。このように構成することにより、ターゲ
ット外周部またはパワー集中部の冷却が良くなり、ボン
ディング材が溶けたり、蒸発したりするという問題点が
生じなくなり、従って、安定したスパッターを行うこと
ができ、その結果、サブストレートにパーティクルが付
着または溶着したり、製品を破壊したりして、歩留まり
を低下させることがなくなる。
【0008】
【発明の実施の形態】本発明の一つの実施形態によれ
ば、冷却媒体通路の最外周部はバッキングプレートの端
部より30mm以内に位置するように形成され得る。また、
好ましくは冷却媒体通路は、その全流域面積がバッキン
グプレート全面積の40%以上となるように構成され得
る。また、本発明の別の実施形態によれば、バッキング
プレートに形成した冷却媒体通路を覆う蓋部材上に、タ
ーゲットがボンディングされるバッキングプレートの部
位に沿った冷却媒体通路部分に相応した部位に冷却フィ
ンが設けられる。この冷却フィンは好ましくは、スパッ
タリングのパワー集中する部位に相応した蓋部材上の部
分に設けられ得る。また冷却フィンの代わりに蓋部材の
相応した部分に有底小孔を設けることもできる。さら
に、好ましくは、冷却媒体通路の湾曲部は冷却媒体をよ
どみなく一様に流すために滑かに形成される。
【0009】以下添付図面の図1〜図5を参照して本発
明の実施例について説明する。図1及び図2は、ALCATE
Lの17インチ角RFスパッタリング装置用バッキングプ
レートに応用した本発明の一実施例を示し、このバッキ
ングプレートは、バッキングプレート本体1を有し、こ
のバッキングプレート本体1の裏面側には、冷却媒体通
路2が形成されている。この冷却媒体通路2は、冷却媒
体がまずバッキンダプレート本体2の外周部を回り、徐
々に中心部に流れるように配列されており、冷却媒体通
路2の一端すなわち始端は冷却媒体導入口部3に連通
し、他端すなわ終端は冷却媒体導出口部4に連通してい
る。また冷却媒体通路2は、全長に沿ってほぼ一定の断
面積を持つが、その最外周部は図1に示すように二つの
通路部分に分けられており、冷却作用を一層高めるよう
に構成されている。このように形成された冷却媒体通路
2上には図2に示すようにそれを覆う蓋部材5が液密に
固着されている。
【0010】図示したバッキングプレートの使用される
RFスパッタリング装置は例えばアルミナのスパッタリ
ングに使用され、17インチ角ターゲットの外周部(端か
ら15mmまで)にパワーが集中するようにされている。そ
のため、冷却媒体通路2の最外周部はバッキングプレー
ト本体1の端部より30mm以内に位置するように形成され
るのが好ましい。また、バッキングプレート本体1の裏
面側に形成された冷却媒体通路2の各屈曲部は、冷却媒
体の流れによどみが生じないようにするために適当なR
加工が施されている。さらに、冷却媒体通路2の流域面
積は、バッキングプレート本体1の全面積の40%以上を
占めるように設定されている。
【0011】このように構成した本発明のバッキングプ
レートの冷却特性を図6及び図7に示す従来のバッキン
グプレートの冷却特性と比較しながら説明する。図6及
び図7に示されたように従来のバッキングプレートで
は、外周部の冷却が不十分であり、特に図7の左側にお
ける冷却媒体通路がパワーの集中する場所から約35mm離
れているため、スパッター時の熱分布は図8に示すよう
にバッキングプレートの中央部より外周部の方が高温と
なる。そのため、冷却特性が非常に悪く、10KW、10時間
のスパッタリングにおいてはボンディング材のインジュ
ームが溶け出し前述のようないろいろな問題をおこして
いた。これに対して、図1に示す本発明によるバンキン
グプレ一卜において上記と同粂件でスッパターテストを
行った。スパッター時の熱分布は図3に示すようにバッ
キングプレートの斜線を施した中央部6よりクロス斜線
を施した外周部7方が低温となった。そのため、スパッ
タリングにおいてはボンディング材のインジュームが溶
け出ずということは全くなかつた。
【0012】図4及び図5には、本発明の別の実施例を
示し、この場合、バンキングプレ一卜本体11は円形を成
し、その裏面側には図1で示す冷却媒体通路2と同様な
冷却媒体通路12が設けられ、また、この冷却媒体通路12
を覆う蓋部材15にはパワーの集中される部位すなわち外
周部に沿って適当な深さの溝または凹部16が形成され、
冷却フィンが画定されている。この実施例によるバッキ
ングプレートを使用してスパッタリング動作を実施した
ところ、特に周辺部での冷却効果が一層向上して従来の
バッキングプレートの場合より20%高い電力でスパッタ
リングしてもボンディング材が溶け出すことはなかっ
た。このことは、図示構成のバッキングプレートを使用
することによりスパッタリング効率を高めることができ
るだけでなく、長時間にわたって安定したスパッタリン
グを行うできるようになることを意味している。
【0013】ところで図4及び図5の実施例において
は、溝または凹部を設ける代わりに、有底の小孔を形成
しても、同様な冷却効果の促進が期待できる。
【0014】
【発明の効果】以上説明してきたように、本発明による
スパッタリング装置用のバッキングプレートにおいて
は、全長に沿ってほぼ一定の断面積を持ち、そして冷却
媒体がまずバッキングプレート本体の端部に隣接した外
周部を回り、徐々に中心部に移行するように冷却媒体通
路をバッキングプレート本体に設けたことより、バッキ
ングプレートの中央部が高温、外周部が低温となる温度
分布が得られ、その結果、ターゲットのボンディング材
のパーティクルの付着や溶着を実質的に伴うことなしに
熱伝導率の小さいターゲット材料をハイパワーで長時間
スパッタリングすることが可能となる。また、ターゲッ
トがボンディングされるバッキングプレートの部位に沿
った冷却媒体通路部分に相応した蓋部材の部位に冷却促
進手段を設けることにより、冷却効率がさらに改善され
ることになり、その結果、従来より高い電力でスパッタ
ーすることができ、スパッタリング効率を大幅に向上さ
せることができるようになる。このように、本発明を適
用することによって、サブストレイトにターゲットのボ
ンディング材のパーティクルが付着したり溶着して、製
品を破壊したり、歩留まりを低下させる問題を解決でき
ると同時に、高い電力でスパッタリングを実施すること
ができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の一実施例におけるバッキングプレー
ト本体の裏面側の冷却媒体通路を示す概略線図。
【図2】 冷却媒体通路を覆う蓋部材を装着した状態で
図1の線2−2に沿った概略断面図。
【図3】 図1及び図2に示すバッキングプレートの熱
分布を示す概略図。
【図4】 本発明の別の一実施例におけるバッキングプ
レートの概略部分斜視図。
【図5】 図4に示すバッキングプレートの概略部分断
面図。
【図6】 従来のバッキングプレート本体の裏面側の冷
却媒体通路構造の一例を示す概略線図。
【図7】 従来のバッキングプレート本体の裏面側の冷
却媒体通路構造の別の例を示す概略線図。
【図8】 図7に示すバッキングプレートにおける熱分
布を示す概略図。
【符号の説明】
1:バッキングプレート本体 2:冷却媒体通路 3:冷却媒体導入口部 4:冷却媒体導出口部 5:蓋部材
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成11年2月23日(1999.2.2
3)
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0007
【補正方法】変更
【補正内容】
【0007】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明によるスパッタリング装置用バッキングプ
レートにおいては、冷却媒体通路は、全長に沿ってほぼ
一定の断面積を持ち、そして冷却媒体がまずバッキング
プレートの外周部を回り、徐々に中心部に移行するよう
に構成される。このように構成することにより、ターゲ
ット外周部またはパワー集中部の冷却が良くなり、ボン
ディング材が溶けたり、蒸発したりするという問題点が
生じなくなり、従って、安定したスパッターを行うこと
ができ、その結果、サブストレートにパーティクルが付
着または溶着したり、製品を破壊したりして、歩留まり
を低下させることがなくなる。
【手続補正3】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0009
【補正方法】変更
【補正内容】
【0009】以下添付図面の図1〜図5を参照して本発
明の実施例について説明する。図1及び図2は、ALCATE
Lの17インチ角RFスパッタリング装置用バッキングプ
レートに応用した本発明の一実施例を示し、このバッキ
ングプレートは、バッキングプレート本体1を有し、こ
のバッキングプレート本体1の裏面側には、冷却媒体通
路2が形成されている。この冷却媒体通路2は、冷却媒
体がまずバッキングプレート本体2の外周部を回り、徐
々に中心部に流れるように配列されており、冷却媒体通
路2の一端すなわち始端は冷却媒体導入口部3に連通
し、他端すなわ終端は冷却媒体導出口部4に連通してい
る。また冷却媒体通路2は、全長に沿ってほぼ一定の断
面積を持つが、その最外周部は図1に示すように二つの
通路部分に分けられており、冷却作用を一層高めるよう
に構成されている。このように形成された冷却媒体通路
2上には図2に示すようにそれを覆う蓋部材5が液密に
固着されている。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐藤 雅巳 千葉県山武郡山武町横田516番地 真空冶 金株式会社内 (72)発明者 田屋 和美 千葉県山武郡山武町横田516番地 真空冶 金株式会社内 (72)発明者 富田 知弘 青森県八戸市北インター工業団地 ユーマ ツト株式会社内 Fターム(参考) 4K029 CA05 DC21 DC25

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 全長に沿ってほぼ一定の断面積を持ち、
    そして冷却媒体がまずバッキンダプレートの外周部を回
    り、徐々に中心部に移行するように冷却媒体通路をバッ
    キングプレート本体に設けて成ることを特徴とするスパ
    ッタリング装置用のバッキングプレート。
  2. 【請求項2】 冷却媒体通路の最外周部がバッキングプ
    レート本体の端部に隣接してのびるように形成されてい
    ることを特徴とする請求項1に記載のスパッタリング装
    置用のバッキングプレート。
  3. 【請求項3】 冷却媒体通路の最外周部がバッキングプ
    レート本体の端部から30mm以内に位置していることを特
    徴とする請求項2に記載のスパッタリング装置用のバッ
    キングプレート。
  4. 【請求項4】 冷却媒体通路が、バッキングプレート全
    面積の40%以上の流域面積をもつように構成されている
    ことを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の
    スパッタリング装置用のバッキングプレート。
  5. 【請求項5】 全長に沿ってほぼ一定の断面積を持ち、
    そして冷却媒体がまずバッキンダプレートの外周部を回
    り、徐々に中心部に移行するように冷却媒体通路をバッ
    キングプレート本体に設け、バッキングプレート本体に
    形成した冷却媒体通路を覆う蓋部材を設け、ターゲット
    がボンディングされるバッキングプレートの部位に沿っ
    た冷却媒体通路部分に相応した上記蓋部材の部位に冷却
    促進手段を設けたことを特徴とするスパッタリング装置
    用のバッキングプレート。
  6. 【請求項6】 上記冷却促進手段が冷却フィンから成る
    ことを特徴とする請求項5に記載のスパッタリング装置
    用のバッキングプレート。
  7. 【請求項7】 上記冷却促進手段が有底小孔から成るこ
    とを特徴とする請求項5に記載のスパッタリング装置用
    のバッキングプレート。
  8. 【請求項8】 上記冷却促進手段が、スパッタリングの
    パワー集中する部位に相応した蓋部材上の部分に設けら
    れていることを特徴とする請求項5に記載のスパッタリ
    ング装置用のバッキングプレート。
  9. 【請求項9】 冷却媒体通路の湾曲部が冷却媒体をよど
    みなく一様に流すために滑かに形成されていることを特
    徴とする請求項1〜8のいずれか一項に記載のスパッタ
    リング装置用のバッキングプレート。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101140014B1 (ko) 2010-06-24 2012-05-02 하이디스 테크놀로지 주식회사 타겟용 백플레이트
JP2014051746A (ja) * 2002-10-24 2014-03-20 Honeywell Internatl Inc 冷却能を向上させると共に撓みおよび変形を減少させるターゲットの設計およびその関連方法
JP2017115211A (ja) * 2015-12-24 2017-06-29 株式会社アルバック スパッタリング装置及びスパッタリング方法
CN113337797A (zh) * 2020-02-18 2021-09-03 东京毅力科创株式会社 阴极组件和成膜装置
JP2022180387A (ja) * 2017-01-20 2022-12-06 アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド 物理的気相堆積処理システムのターゲットの冷却

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