JPH0978233A - バツキングプレートの製造方法及びバツキングプレート - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明は、バツキングプレートの製造方法及び
バツキングプレートにおいて、厚みを増すことなく十分
な強度を有することができ、かつ十分な冷却効率を得ら
れるようにする。 【解決手段】内部に形成する水路を、水溶性の部材でな
る中子を鋳型として用いることにより形成するようにし
た。これにより、内部に水路を配した中空構造で継ぎ目
無く一体成形されたバツキングプレートを形成すること
ができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【目次】以下の順序で本発明を説明する。 発明の属する技術分野 従来の技術（図８） 発明が解決しようとする課題 課題を解決するための手段 発明の実施の形態（図１〜図７） 発明の効果

【０００２】

【発明の属する技術分野】本発明はバツキングプレート
の製造方法及びバツキングプレートに関し、特に加工対
象物の表面に薄膜を形成する際に使用するスパツタ装置
に適用して好適なものである。

【０００３】

【従来の技術】従来、この種のスパツタ装置において
は、加工対象物の表面に所望の物質でなるターゲツトの
構成原子をスパツタリングにより堆積させることによつ
て薄膜を形成するようになされている。

【０００４】ここで図８に、従来提案されているマグネ
トロン方式のスパツタ装置１を示す。スパツタ装置１は
ハウジング２の内部にスパツタリングを行うための空間
領域２Ａ（以下、これをスパツタリング領域２Ａと呼
ぶ）を設け、空気排出部（図示せず）よりスパツタリン
グ領域２Ａ内部の空気を抜いて真空化した後、ガス導入
部３を介してスパツタガスを導入する。

【０００５】スパツタリング領域２Ａの下部には、加工
対象となる基板７が設置されており、またスパツタリン
グ領域２Ａの上部には、スパツタリング領域２Ａを上側
から閉塞するようにバツキングプレート５が絶縁材４を
介して固定されている。さらにバツキングプレート５の
下面には、加工目的に応じて選択される所望の物質から
なるターゲツト６が、はんだ接着（すなわちボンデイン
グ）により取り付けられている。ターゲツト６はバツキ
ングプレート５及び絶縁体８に嵌め込まれたボルト９を
順次介して陰極電源、ＲＦ電源又はＡＣ電源（図示せ
ず）等に接続される。一方、ハウジング２はボルト１０
を介してアース接地される。

【０００６】スパツタ装置１の動作時にはターゲツト６
がカソードとして作動し、その他のスパツタリング領域
２Ａの周囲がアノードとして作動する。これによりター
ゲツト６とこれ以外のスパツタリング領域２Ａの周囲と
の間に放電が生じてスパツタリング領域２Ａ内にプラズ
マが生成される。かくしてスパツタ装置１では、動作
時、スパツタリング領域２Ａ内に生成されるプラズマに
よつてスパツタリング領域２Ａ内に供給されたスパツタ
ガスの構成原子がイオン化する。イオン化したスパツタ
ガスの原子はターゲツト６に衝突することによりターゲ
ツト６表面から原子を飛び出させ、これがスパツタリン
グ位置にある基板７の表面に堆積して薄膜が形成され
る。

【０００７】またバツキングプレート５のさらに上部に
は磁界装置１２が配設されており、スパツタリング領域
２Ａ内に磁界を形成する。スパツタ装置１は、磁界装置
１２を用いてスパツタリング領域２Ａ内に磁界を形成
し、イオン化したスパツタガスの原子を当該磁界内に閉
じ込めることにより、当該イオン化した原子を効率良く
ターゲツト６表面に衝突させる。このようなスパツタ装
置１では、スパツタリング時間等の種々の条件を選定し
て調整することにより加工対象の基板７上に所望の厚さ
の薄膜を形成することができる。

【０００８】ところでこのようなスパツタ装置１では、
イオン化した原子の衝突によつて当該原子のもつ運動エ
ネルギーがターゲツト６の表面に与えられることによ
り、ターゲツト６の表面が発熱する。このため、ターゲ
ツト６に生じる発熱を放熱するために用いられるバツキ
ングプレート５は、熱伝導率及び導電性の良い銅（Ｃ
ｕ）等を用いて形成される。またバツキングプレート５
は本体部と蓋部（図示せず）とにより構成されており、
本体部の内部に所定の形状でなる水路（図示せず）を形
成した後、本体部及び蓋部を組み合わせて形成される。

【０００９】また、バツキングプレート５の上部には水
路１１Ａが設けられており、スパツタ装置１外部に設け
られた給水器１１より水路１１Ａ内部に冷却水を供給す
るようになされている。このようにして供給される冷却
水は水路１１Ａを介してバツキングプレート５内の水路
に与えられ、また水路１１Ａを介して排出される。

【００１０】このようにスパツタ装置１では、給水器１
１より水路１１Ａを介してバツキングプレート５内部に
設けられた水路（図示せず）に冷却水を供給すると共
に、水路１１Ａ及び排水器（図示せず）を順次介して冷
却水を排出することにより、バツキングプレート５を冷
却する。かくしてスパツタ装置１は、バツキングプレー
ト５を介してターゲツト６を間接的に冷却することがで
き、スパツタリング時におけるターゲツト６表面の温度
上昇を抑えることができる。

【００１１】スパツタ装置１はこのようにして、加工対
象物の表面に所望の物質でなる薄膜を形成することによ
り光学膜、導電膜、磁性膜又は絶縁膜等を形成すること
ができる。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】ところでこの種のスパ
ツタ装置１に用いられるバツキングプレート５は、熱伝
導率が高いことを要求されるために銅（Ｃｕ）の削り出
しで形成されているが、銅自体の強度が弱いために強度
が不足する場合がある。また内部に水路を形成するため
に、本体部と蓋部とに分けて形成されたものを組み合わ
せて構成されており、これも強度が不足する一因となつ
ている。そのためスパツタリング領域２Ａ内とスパツタ
装置１の外部との気圧差に基づく応力がかかり、その結
果バツキングプレート５が歪んでターゲツト６が脱落し
たり又はバツキングプレート５が割れてスパツタリング
領域２Ａ内に冷却水が侵入してしまうというおそれがあ
る。これを回避するためにスパツタ装置１ではバツキン
グプレート５の肉厚を厚くすることにより強度を補強す
る方法が考えられている。

【００１３】ところがバツキングプレート５の肉厚を厚
くした場合は、ターゲツト６の冷却効率が低下するとい
う問題がある。すなわちスパツタによりターゲツト６に
生じる熱をバツキングプレート５が十分に放熱できず、
水路１１Ａ内の冷却水で冷却しきれなくなる。このため
最悪の場合ターゲツト６をバツキングプレート５に接着
しているはんだが溶けてターゲツト６がバツキングプレ
ート５から脱落してしまう。

【００１４】またバツキングプレート５の厚さが増すと
バツキングプレート５と磁界装置１２との間が狭まり、
これにより水路１１Ａを配設することが困難になるとい
う問題がある。そのため場合によつては磁界装置１２を
水没させた状態でターゲツト６を冷却せざるを得なくな
り磁界装置１２の腐食を早めることになる。さらにこの
場合、磁界装置１２からターゲツト６への漏れ磁場量が
減少することにより、スパツタリング領域２Ａにプラズ
マが発生しなくなる可能性がある。

【００１５】本発明は以上の点を考慮してなされたもの
で、厚みを増すこと無く強度を向上することができ、か
つ十分な冷却効率を得ることができるバツキングプレー
トの製造方法及びバツキングプレートを提案しようとす
るものである。

【００１６】

【課題を解決するための手段】かかる課題を解決するた
めに本発明においては、バツキングプレート内部に形成
する水路を、水溶性の部材でなる中子を用いて形成する
ようにした。

【００１７】水溶性の部材でなる中子によつて水路の鋳
型を形成するようにしたことにより、内部に水路を配し
た中空構造で一体成形されたバツキングプレートを形成
することができる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下図面について、本発明の一実
施例を詳述する。

【００１９】図１において、バツキングプレート３０の
製造方法を示す。バツキングプレート３０は、以下のよ
うな鋳造方法により形成される。まず水路３１の形状を
設計し、当該水路３１を形成するための鋳型となる中子
３４を作成する（図１（Ａ））。ここで水路３１の鋳型
として水溶性のセラミツクスでなる中子３４を用いたこ
とにより、当該水路３１を所望の形状に形成することが
できる。

【００２０】次に中子３４をバツキングプレート３０の
外形形状と同一の内部形状でなる金型３５内に設置し、
当該金型３５内に銅（Ｃｕ）の金属溶湯を流し込んだ
（図１（Ｂ））後、冷却凝固させ、金型３５を取り外す
（図１（Ｃ））。最後にこうして形成されたバツキング
プレート３０内部から、中子３４を水溶させて取り除く
（図１（Ｄ））。かくして内部に水路３１を配した、一
体成形でなるバツキングプレート３０が完成する（図１
（Ｅ））。

【００２１】図２において、このようにして製造された
バツキングプレート３０の一例を示す。バツキングプレ
ート３０は、内部に所望の形状でなる空間を配した中空
構造でなると共に全体が継ぎ目無く一体成形されてお
り、当該空間を冷却水の水路として用いるようになされ
ている。すなわちバツキングプレート３０は、水路３１
を外部とつなぐ開口部でなる導入口３２及び排出口３３
を介して、給水器１１（図８）から水路３１内に冷却水
を供給し、また排出できるようになされており、水路３
１に供給する冷却水を用いて直接冷却することにより冷
却効率を向上でき、かつ一体成形したことにより強度を
向上させることができる。

【００２２】以上の構成において、バツキングプレート
３０は、水路３１の設計段階においてバツキングプレー
ト３０にかかる熱量に応じて水路３１の太さ、曲率、経
路の形状及び経路の数を、冷却水の流体効率及び要求さ
れる強度を考慮した上で自由に設計できると共に、水溶
性の部材でなる中子３４を用いたことにより、どのよう
な複雑な水路形状においても形成することができるた
め、カソードの特性及びターゲツト６（図８）の形状等
に適合した冷却を行うことができる。

【００２３】またバツキングプレート３０は、中子３４
を用いて鋳造するようにしたことにより継ぎ目無く一体
成形することができ、従来のように溶接又は機械加工を
用いて同じ厚みに形成されたものに比して、より高い強
度を有し得る。

【００２４】以上の構成によれば、中子３４を用いて内
部に水路３１を配するように一体成形したことにより、
厚みを増すこと無く強度を向上でき、かつ高い冷却効率
を有し得るバツキングプレート３０を容易に製造するこ
とができる。

【００２５】なお上述の実施例においては、金型３５に
直接、金属溶湯を流し込む場合について述べたが、本発
明はこれに限らず、図１との対応部分に同一符号を付し
て示す図３（Ａ）〜（Ｆ）に示すように、低融点部材を
用いた模型により金型３５の複製でなる砂型を形成し、
当該砂型に金属溶湯を流し込むようにしてもよい。

【００２６】すなわち第１の工程で水路３１の形状を設
計し、水溶性のセラミツクスを用いて中子３４を作成し
た（図３（Ａ））後、第２の工程で当該中子３４を金型
３５内に配置し、当該金型３５内にワツクス等の低融点
部材を流し込んで、バツキングプレート３０の模型３６
（以下、これをワツクス型３６とよぶ）を作成する（図
３（Ｂ））。

【００２７】次いで第３の工程でワツクス型３６にセラ
ミツクス性の溶剤及び砂を吹きつけ、これを固めること
により砂型３７を形成する（図３（Ｃ））。ここでワツ
クス型３６は低融点の部材でなるために、当該砂型３７
を形成した後、加熱することで砂型３７の形を崩すこと
なく容易に取り除くことができる（図３（Ｄ））。続い
て第４の工程でワツクス型３６を取り除いた砂型３７内
に金属溶湯を流し込み（図３（Ｅ））、これを冷却凝固
させた後、砂型３７を取り外す。この際、砂型３７は取
り外すために壊してしまつて構わない。最後に、こうし
て得られたバツキングプレート３０内部の中子３４を、
水溶させて取り除き、バツキングプレート３０が完成す
る（図３（Ｆ））。

【００２８】このようにバツキングプレート３０は、ワ
ツクス型３６を介して金型３５を複製した砂型３７内に
金属溶湯を流し込んで製造するようにしたことにより熱
による型の膨張が防止でき、より精密な鋳造を行うこと
ができる。また当該砂型３７は容易に作成できるため、
使用の度に新たに作成するようにし得る。このため型を
取り外す際に型を壊して取り外すことができ、型の取り
外しが容易にできる。

【００２９】さらに上述の実施例においては、図２に示
すような矩形形状のバツキングプレート３０に適用した
場合について述べたが、本発明はこれに限らず、図２と
の対応部分に同一符号を付して示す図４〜図６に示すよ
うな円形形状のバツキングプレートについても適用で
き、上述の実施例と同様の効果が得られる。また実施例
と同様の矩形形状でなるバツキングプレートにおいて、
図２との対応部分に同一符号を付して示す図７に示すよ
うなパルス波形状でなる水路を設けた場合についても本
発明を適用し得る。

【００３０】また上述の実施例においては、銅を部材と
したバツキングプレート３０について述べたが、本発明
はこれに限らず、銅以外の他の部材を用いたものに適用
してもよい。

【００３１】

【発明の効果】上述のように本発明によれば、水溶性の
部材でなる中子によつて水路の鋳型を形成するようにし
たことにより、所望の形状でなる水路を内部に容易に形
成し得ると共に一体成形でなるバツキングプレートを作
ることができる。かくして、機械加工や溶接によつて形
成した場合に比して同じ厚みでも、より高い強度を有す
ることができ、かつ冷却効率を向上し得るバツキングプ
レートの製造方法及びバツキングプレートを実現でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】バツキングプレートの製造手順を示す略線図で
ある。

【図２】本発明の一実施例によるバツキングプレートの
構造を示す断面図である。

【図３】他の実施例によるバツキングプレートの製造手
順を示す略線図である。

【図４】他の実施例によるバツキングプレートの構造を
示す断面図である。

【図５】他の実施例によるバツキングプレートの構造を
示す断面図である。

【図６】他の実施例によるバツキングプレートの構造を
示す断面図である。

【図７】他の実施例によるバツキングプレートの構造を
示す断面図である。

【図８】従来のスパツタ装置の構造を示す側面図であ
る。

【符号の説明】

１……スパツタ装置、２……ハウジング、２Ａ……スパ
ツタリング領域、３……ガス導入部、４……絶縁材、
５、３０……バツキングプレート、６……ターゲツト、
７……基板、８……絶縁体、９、１０……ボルト、１１
……給水器、１１Ａ、３１……水路、１２……磁界装
置、３２……導入口、３３……排出口、３４……中子、
３５……金型、３６……ワツクス型、３７……砂型。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ターゲツトの構成原子をスパツタリング法
   を用いて加工対象の基板上に堆積させることにより上記
   基板上に薄膜を形成するスパツタ装置内に、上記ターゲ
   ツトに重ねて配置され、内部に所望の経路形状でなる水
   路を配したバツキングプレートの製造方法において、 上記水路を形成するための鋳型となる中子を、水溶性の
   部材を用いて形成する第１の工程と、 上記中子を上記バツキングプレートの外形形状と同一の
   内部形状でなる金型内に設置し、当該金型内に金属溶湯
   を流し込む第２の工程と、 上記金属溶湯を冷却凝固させた後、上記中子を水溶させ
   ることにより取り除く第３の工程とを具えることを特徴
   とするバツキングプレートの製造方法。
2. 【請求項２】ターゲツトの構成原子をスパツタリング法
   を用いて加工対象の基板上に堆積させることにより上記
   基板上に薄膜を形成するスパツタ装置内に、上記ターゲ
   ツトに重ねて配置され、内部に所望の経路形状でなる水
   路を配したバツキングプレートの製造方法において、 上記水路を形成するための鋳型となる中子を、水溶性の
   部材を用いて形成する第１の工程と、 上記中子を上記バツキングプレートの外形形状と同一の
   内部形状でなる金型内に設置し、当該金型内に低融点部
   材を流し込むことにより上記バツキングプレートの外形
   形状を複製した模型を形成する第２の工程と、 上記低融点部材でなる模型を用いて砂型を形成した後に
   上記模型を溶融させて取り除く第３の工程と、 上記砂型内に金属溶湯を流し込み、冷却凝固させた後に
   上記中子及び上記砂型を取り除く第４の工程とを具える
   ことを特徴とするバツキングプレートの製造方法。
3. 【請求項３】ターゲツトの構成原子をスパツタリング法
   を用いて加工対象の基板上に堆積させることにより上記
   基板上に薄膜を形成するスパツタ装置内に、上記ターゲ
   ツトに重ねて配置され、内部に所望の経路形状の水路を
   配した中空構造でなるバツキングプレートにおいて、 水溶性の部材でなる中子を用いることにより、全体が継
   ぎ目無く一体で成形されたことを特徴とするバツキング
   プレート。