成膜装置的制作方法

本申请是针对申请日为2011年10月19日、申请号为201180063892.4、发明名称为“靶及靶的制造方法”的发明专利申请的分案申请。

本发明涉及一种用于根据溅射方法的成膜的成膜装置。

本申请基于2011年4月12日申请的专利申请第2011-088275号主张优先权，在此援用其内容。

背景技术：

在半导体设备领域或平板显示器(fpd)领域中，作为形成各种薄膜的装置，使用溅射装置。

一般的溅射装置中，在腔室内设置有溅射用的阴极，在减压的腔室内与安装在阴极的靶空开规定的间隔对置配置有被处理体。

其次，向腔室内导入惰性气体(例如，氩气)，对靶施加负的电压，使其放电，使通过放电被离子化的惰性气体与靶碰撞。

而且，通过使从靶飞出的粒子附着在被处理体，进行成膜处理。

图4a是表示采用溅射方法的现有成膜装置600的一例(参照专利文献1)。

图4b是表示图4a的多个腔室601的各个腔室中靶和配置在其附近的部件c的放大图(参照专利文献2)。

如图4b所示，靶由背板604和配置在背板604的表面的母材605构成。对靶施加溅射电压的阴极主体610使用多个螺栓部件安装在靶上。

而且，阴极主体610经由绝缘板612，使用多个螺栓部件安装在配置于腔室601内的阴极安装凸缘611上。

在背板604的内部，母材605的表面上设置有生成漏泄通量的磁场生成部h。

另外，为了冷却靶，在背板604的内部设置有由导入冷却水的流路608a及导出冷却水的流路608b构成的循环流路。

背板604及阴极主体610通过接地屏蔽601a来覆盖。在接地屏蔽601a上形成有使靶露出腔室内的空间(成膜空间)的开口。

接地屏蔽601a在面向成膜空间的部件中，控制靶以外的部件中生成的放电，一般使用多个螺栓部件安装在腔室(壁部)601上。

但是，由于用于溅射的母材按照溅射的处理量(例如，被处理的基板张数)消耗，因此需要定期交换消耗的母材和使用前的母材。

交换母材的操作与背板一起进行，对每个靶进行拆卸及安装操作。

因此，交换母材时，需要将腔室内设为大气压。

由此，交换靶后，排出腔室内的气体，发生能够使腔室内的压力回到再次成膜处理的压力(真空)的操作。在结束该操作之前，不能进行成膜处理。

专利文献1：日本特开2009-280834号公报

专利文献2：日本特开2003-328119号公报

技术实现要素：

本发明是考虑这种情况而做出的，第一目的在于提供一种减少伴随溅射处理消耗的母材和使用前的母材的交换次数，能够延长靶的使用期限的靶。

另外，本发明的第二目的在于提供一种靶的制造方法，能够使用粘接部件使母材与背板接合，使得在背板的两个主面的各面个别地构成母材的表面平坦的形状。

本发明的第一方式的靶包括：背板，具有第一主面、位于所述第一主面相反侧的第二主面、第一侧面、以及位于所述第一侧面的相反侧的第二侧面；第一母材，被配置在所述第一主面；第二母材，被配置在所述第二主面；旋转轴，从所述第一侧面朝向所述第二侧面贯通所述背板；和循环流路，被设置在所述背板的内部，并形成在与所述旋转轴相比靠近作为所述背板的最外面的所述第一主面和所述第二主面中的至少任意一方的位置，且流动有冷却水。

优选地，在本发明的第一方式的靶中，所述背板由单板形成。

优选地，在本发明的第一方式的靶中，所述背板由多个板体贴合的胶合板形成。

优选地，在本发明的第一方式的靶中，在所述旋转轴的内部设置有供给用于溅射的电力的电力供给线路。

优选地，在本发明的第一方式的靶中，所述背板具有与所述第一侧面及所述第二侧面不同的第三侧面，在所述第三侧面经由绝缘部件配置有防着板。

优选地，在本发明的第一方式的靶中，所述背板的所述第一主面和所述第一母材经由粘接部件接合。优选地，所述背板的所述第二主面和所述第二母材经由粘接部件接合。优选地，所述背板的所述第一主面和所述第一母材经由粘接部件接合，并且所述背板的所述第二主面和所述第二母材经由粘接部件接合。

优选地，在本发明的第一方式的靶中，所述背板的所述第一主面和所述第一母材通过夹具固定。优选地，所述背板的所述第二主面和所述第二母材通过夹具固定。优选地，所述背板的所述第一主面和所述第一母材通过夹具固定，并且所述背板的所述第二主面和所述第二母材通过夹具固定。

本发明的第二方式的靶的制造方法经由第一粘接部件使第一母材与背板的第一主面接合，进行整形以使接合所述第一母材和所述第一主面时弯曲的所述背板的面成为平坦的形状，并经由第二粘接部件使第二母材与背板的第二主面接合，进行整形以使接合所述第二母材和所述第二主面时弯曲的所述背板的面成为平坦的形状，形成旋转轴，所述旋转轴从与所述背板的长度方向垂直的第一侧面朝向位于所述第一侧面的相反侧的第二侧面贯通所述背板，在所述背板的内部，在与所述旋转轴相比靠近作为所述背板的最外面的所述第一主面和所述第二主面中的至少任意一方的位置，形成流动有冷却水的循环流路。

在本发明所涉及的靶中，用于溅射的母材被配置在背板的两个主面的各面。

由此，在腔室内，使用被配置在第一主面的第一母材进行溅射处理之后，反转靶，使用被配置在第二主面的第二母材能够进行溅射处理。

因此，在第二母材由与第一母材相同材料构成的情况下，与现有的使用仅配置于背板的一个主面的母材的情况相比，能够延长每一个靶的使用期限。

由此，能够减少母材的交换次数，并能够减少伴随交换而发生的操作或成本。

另外，在第一母材及第二母材各自由形成在被处理基板上的形成沉积膜的下层及上层的材料构成的情况下，仅使用一个靶，就能够连续进行两次成膜处理。

而且，通过在同一腔室内进行连续的两次成膜处理，不需要在使用第一母材的成膜工序(第一成膜工序)和使用第二母材的成膜工序(第二成膜工序)之间进行的排出腔室内气体的工序及被处理基板的运送等的操作(工序)，能够缩短这种操作(工序)所需的时间。

另外，在本发明所涉及的靶的制造方法中，在使母材与背板的第一主面或第二主面接合后，对因接合而产生弯曲的背板进行整形，使其成为平坦的形状。

因此，在背板的两个主面的各面，能够个别地制造接合有表面为平坦的形状的母材的靶。

附图说明

图1a是表示具备本发明的第一实施方式的靶的成膜装置的剖视图。

图1b是表示连接在控制部的本发明的第一实施方式的靶的立体图。

图1c是表示本发明的第一实施方式的靶的图，是与旋转轴垂直的面对应的剖视图。

图2a是表示本发明的第一实施方式的靶的制造方法的工序图。

图2b是表示本发明的第一实施方式的靶的制造方法的工序图。

图2c是表示本发明的第一实施方式的靶的制造方法的工序图。

图2d是表示本发明的第一实施方式的靶的制造方法的工序图。

图2e是表示本发明的第一实施方式的靶的制造方法的工序图。

图2f是表示本发明的第一实施方式的靶的制造方法的工序图。

图3是表示本发明的第二实施方式的靶的图，是与旋转轴垂直的面对应的剖视图。

图4a是表示具备现有技术所涉及的靶的成膜装置的剖视图。

图4b是使现有技术所涉及的靶与长度方向垂直的面对应的剖视图。

具体实施方式

以下，基于适合的实施方式，参照附图对本发明的实施方式进行说明。此外，在各图中，为了将各结构部件设为可在附图上识别的程度的大小，适当使各结构部件的尺寸和比率与实际有所不同。

(第一实施方式)

图1a是对具备本发明的第一实施方式的靶的、用于溅射的成膜装置100，以及附设在该成膜装置100的控制部e、接地部g、磁场生成部h和排气部p的结构进行说明的图。

成膜装置100具有腔室101、被配置在腔室101的内部的靶c、和被配置在与靶c对置的位置的支撑台103。支撑台103支撑被处理基板102。

图1b是本发明的第一实施方式的靶的立体图。

图1c是表示图1b所示的本发明的第一实施方式的靶的图，是与长度方向l垂直的面对应的剖视图。

靶c由背板104、第一母材105、第二母材106和防着板109构成。背板104以平坦的形状形成，具有第一主面104a(一侧的主面)及第二主面104b(另一侧的主面)。第一母材105被配置在第一主面104a。第二母材106被配置在第二主面104b。防着板109被配置在与背板的长度方向l平行的侧面113(第三侧面)。

背板104具有从背板104的第一侧面111(一侧的侧面)朝向第二侧面112(另一侧的侧面)贯通背板104的旋转轴107。

在背板104内设置有形成于靠近背板104的第一主面104a或第二主面104b的位置(附近)且流动有冷却水(制冷剂)的循环流路108a及108b(第一循环流路及第二循环流路)。

作为构成背板104的材料，最好是具有高的导电性、热传导性和低排气性的材料，主要使用铜或不锈钢。

作为第一母材105及第二母材106，使用金属或绝缘体等形成在被处理基板的膜的材料。此外，第一母材105和第二母材106可以由相同的材料构成，也可以由不同的材料构成。

流过循环流路108a及108b的冷却水(制冷剂)冷却溅射处理中的第一母材105及第二母材106。

冷却水在循环流路108a及108b中，从一侧被导入，并从另一侧被导出。

旋转轴107与设置在靶c的外部的控制部e连接，并使用控制部e旋转。

而且，与旋转轴107的旋转联动，从而旋转靶c。

为了实现稳定的旋转，旋转轴最好以与背板104的重心一致的方式贯通。

另外，在旋转轴107的内部设置有对背板104施加溅射电压的电力供给线路和流过循环流路108a及108b的冷却水的供给及排出用管道。

设置在与背板104的长度方向l平行的第三侧面113的防着板109，防止溅射处理中发生的粒子绕进背板的侧面。

另外，在防着板109与背板104之间配置有绝缘部件109a，绝缘部件109a防止因溅射时供给的电压而在防着板109中发生损坏。

本发明的第一实施方式的靶，在背板的两个主面的各面，配置有用于溅射的母材。

因此，在腔室内，在使用被配置在第一主面104a的第一母材105进行溅射处理后，反转靶，能够使用被配置在第二主面104b的第二母材106进行溅射处理。

因此，在第二母材106由与第一母材105相同的材料构成的情况下，与现有的使用仅配置在背板的一个主面的母材的情况相比，能够延长每一个靶的使用期限。

由此，能够减少母材的交换次数，并能够减少伴随交换而发生的操作或成本。

另外，在第一母材105及第二母材106各自由形成在被处理基板102上的形成沉积膜的下层及上层的材料构成的情况下，仅使用一个靶，就能够连续进行两次成膜处理。

而且，通过在同一腔室内进行连续的两次成膜处理，不需要在使用第一母材105的成膜工序和使用第二母材106的成膜工序之间进行的排出腔室内气体的工序及被处理基板的运送等操作(工序)，能够缩短这种操作(工序)所需的时间。

进一步，通过在同一腔室内进行两种类的成膜工序，与对每一种类的成膜工序使用各自的腔室的现有技术相比，能够减少设置成膜工序中需要的腔室的空间。

(靶的制造方法的第一实施方式)

利用2a至图2f所示的工序图，对具备上述第一实施方式的结构的靶的制造方法进行说明。

首先，在图2a所示的第一工序中，将第一母材105配置为与背板104的第一主面104a对置，将第二母材106配置为与背板104的第二主面104b对置。

其次，在图2b所示的第二工序中，使用第一粘接部件(不图示)，使第一母材105与背板104的第一主面104a接合。

更具体来讲，在形成接合面的背板104的第一主面104a涂布第一粘接部件，以融点以上的温度加热背板104及第一粘接部件，使其融解。

而且，在融解的第一粘接部件上配置第一母材105，以第一母材105与背板104之间夹持融解的第一粘接部件的状态冷却至室温。

作为在该工序中使用的第一粘接部件，最好为低融点金属，例如使用铟。

在第二工序中，背板104与第一母材105在高温状态中被接合，并保持接合的状态冷却至室温。

而且，伴随冷却，背板104被压缩。

此时，由于仅在第一主面104a接合有第一母材105，因此在第一主面104a的背板104的压缩率与在第二主面104b的背板104的压缩率不同。

因此，背板104在第一主面104a或第二主面104b具有凸状地产生弯曲的形状。

在图2b中，表示背板104在第一主面104a产生凸状的弯曲的例，但根据构成背板104与第一母材105的材料的组合，还有在第二主面104b产生凸状的弯曲的情况。

其次，在图2c所示的第三工序中，对因第一母材105和背板104的接合而弯曲的背板104进行整形，使其成为平坦的形状。

对背板104进行整形的方法并不限定于特定的方法，但在本实施方式中，使用在与生成弯曲的方向相反的方向上对背板104的第二主面104b施加压力并机械地矫正的方法。

其次，在图2d所示的第四工序中，使用第二粘接部件(不图示)，使第二母材106与背板104的第二主面104b接合。

更具体来讲，在形成接合面的背板104的第二主面104b涂布第二粘接部件，以融点以上的温度加热背板104及第二粘接部件，使其融解。

而且，在融解的第二粘接部件上配置第二母材106，以第二母材106与背板104之间夹持融解的第二粘接部件的状态冷却至室温。

作为在该工序中使用的第二粘接部件，最好为低融点金属，例如使用铟。

在第四工序中，背板104与第二母材106在高温状态中被接合，并保持接合的状态冷却至室温。

而且，伴随冷却，背板104被压缩。

此时，由于在第一主面104a接合有第一母材105，并在第二主面104b接合有第二母材106，因此在第一主面104a的背板104的压缩率与在第二主面104b的背板104的压缩率不同。

因此，背板104在第一主面104a或第二主面104b中，具有凸状地产生弯曲的形状。

在此，在图2e所示的第五工序中，对因第二母材106和背板104的接合而弯曲的背板104进行整形，使其成为平坦的形状。

对背板104进行整形的方法并不限定于特定的方法，但在本实施方式中，使用在与生成弯曲的方向相反的方向上对背板104施加压力而机械地矫正的方法。

而且，图2f所示的第六工序中，在与背板104的长度方向l平行的侧面113，通过使用绝缘性的粘接部件(绝缘部件)109a接合防着板109，形成第一实施方式的靶。

在此，表示了对背板104以第一母材105、第二母材106的顺序接合的例，但也可以使接合的顺序相反，或者还可以为在背板104的两面同时粘接第一母材105及第二母材106后，机械地矫正的方法。

此外，图2a至图2f能够对后述的第二实施方式也适用。

根据上述本发明的第一实施方式的靶的制造方法，无需如使用螺栓或夹具等固定部件使母材固定在背板的情况，在母材上设置固定区域。

因此，能够使被配置在背板104的各主面的第一母材105及第二母材106的整个区域用于溅射。

另外，在本发明的第一实施方式的靶的制造方法中，在背板的第一主面104a或第二主面104b接合母材后，因接合而弯曲的背板被整形为平坦的形状。

因此，在背板的两个主面的各面，能够个别地制造接合有表面为平坦的形状的母材的靶。

由此，由于平行地配置母材与被处理基板，因此能够使从母材飞出的溅射粒子均匀地附着在被处理基板的处理面内而成膜。

此外，在图2a至图2f中，以使用粘接部件，使第一母材105及第二母材106接合在背板104的各主面的方法为例进行了表示。作为其他的例，还有使用螺栓或夹具等固定用部件使第一母材105及第二母材106固定在背板104的各主面的方法。

在使用螺栓或夹具等固定用部件的情况下，不会产生起因于第一母材105与背板的热膨胀率差或第二母材106与背板的热膨胀率差的弯曲。

因此，不需要相当于上述第二工序及第四工序的工序，能够以更简化的工序制造靶。

(第二实施方式)

图3是表示本发明的第二实施方式的靶的图，是与旋转轴垂直的面对应的剖视图。

与第一实施方式的背板104由单板形成相对，第二实施方式的背板214由两张板(背板)204及211叠合的胶合板构成。

在背板214的内部，设置有形成在靠近作为背板的最外面的第一主面214a的位置，并流动有冷却水的循环流路208a、208b；和形成在靠近作为背板的最外面的第二主面214b的位置，并流动有冷却水的循环流路213a、213b。

在第二实施方式中，靶的其他结构与第一实施方式相同。在图3中，在与第一实施方式相同部件上附加相同符号，其说明省略或简化。

在第一实施方式的结构中，冷却水的循环流路108a、108b在背板104内，形成在靠近第一主面104a及第二主面104b的任一一侧的位置。

与此相比，在第二实施方式的结构中，冷却水的循环回路208a、208b在背板214内，形成在靠近第一主面214a及第二主面214b的两侧的位置。

因此，根据第二实施方式的结构，能够得到具有冷却第一母材205及第二母材212两侧的高冷却功能的靶。

本发明的第二实施方式的靶，在作为背板的最外面的两个主面的各面，配置有用于溅射的母材。

因此，在腔室内，使用被配置在第一主面214a的第一母材205进行溅射处理后，反转靶，使用被配置在第二主面214b的第二母材212能够进行溅射处理。

因此，在第二母材212由与第一母材205相同的材料构成的情况下，与现有的使用仅配置在背板的一个主面的母材的情况相比，能够延长每一个靶的使用期限。

由此，能够减少母材的交换次数，并能够减少伴随交换而发生的操作或成本。

另外，第一母材205及第二母材212各自由形成在被处理基板上的形成沉积膜的下层及上层的材料构成的情况下，仅使用一个靶，就能够连续进行两次成膜处理。

而且，通过在同一腔室内进行连续的两次成膜处理，不需要在使用第一母材205的成膜工序和使用第二母材212的成膜工序之间进行的排出腔室内气体的工序及被处理基板的运送等操作(工序)，能够缩短这种操作(工序)所需的时间。

进一步，通过在同一腔室内进行两种类的成膜工序，与对每一种类的成膜工序使用各自的腔室的现有技术相比，能够减少设置成膜工序中需要的腔室的空间。

(靶的制造方法的第二实施方式)

对具备上述第二实施方式的结构的靶的制造方法进行说明。

最初，对制造方法进行说明。

首先，在第一工序中，使用第一粘接部件使第一母材205与背板204的第一主面204a接合。

更具体来讲，在形成接合面的背板204的第一主面204a涂布第一粘接部件，以融点以上的温度加热背板204及第一粘接部件，使其融解。

而且，在融解的第一粘接部件上配置第一母材205，以第一母材205与背板204之间夹持融解的第一粘接部件的状态冷却至室温。

作为在该工序中使用的第一粘接部件，最好为低融点金属，例如使用铟。

在第一工序中，背板204与第一母材205在高温状态中被接合，并保持接合的状态冷却至室温。

而且，伴随冷却，背板204被压缩。

此时，由于仅在第一主面204a接合有第一母材205，因此在第一主面204a的背板204的压缩率与在第二主面204b的背板204的压缩率不同。

因此，背板204在第一主面204a或第二主面204b中，具有凸状地产生弯曲的形状。

其次，在第二工序中，对因第一母材205和背板204的接合而弯曲的背板204进行整形，使其成为平坦的形状。

对背板204进行整形的方法并不限定于特定的方法，但在本实施方式中，使用在与生成弯曲的方向相反的方向上对背板204施加压力而机械地矫正的方法。

其次，在第三工序中，使用第二粘接部件，使第二母材212与背板211的第一主面211a接合。

更具体来讲，在形成接合面的背板211的第一主面211a涂布第二粘接部件，以融点以上的温度加热背板211及第二粘接部件，使其融解。

而且，在融解的第二粘接部件上配置第二母材212，以第二母材212与背板211之间夹持融解的第二粘接部件的状态冷却至室温。

作为在该工序中使用的第二粘接部件，最好为低融点金属，例如使用铟。

其次，在第四工序中，对因背板211和第二母材212的接合而弯曲的背板211进行整形，使其成为平坦的形状。

对背板211进行整形的方法并不限定于特定的方法，但在本实施方式中，使用在与生成弯曲的方向相反的方向上对背板211施加压力而机械地矫正的方法。

其次，在第五工序中，为了背板204的第一主面204b与背板211的第二主面211b相对，使背板204与背板211一体化。

作为使两个背板一体化的方法，例如可举例在主面204b与主面211b之间配置粘接部件，使两板接合的方法。或者，具有以将主面204b与主面211b叠合的状态，通过螺栓或夹具固定两板的方法。

其次，在第六工序中，在与背板214的长度方向平行的侧面113(第三侧面)，通过使用绝缘性的粘接部件(绝缘部件)209a接合防着板209，形成第二实施方式的靶。

此外，第一工序至第二工序与第三工序至第四工序可调换顺序进行，还可同时进行。

另外，第二实施方式的靶，通过使两张板204及211叠合而预先形成背板214，之后与第一实施方式的背板104相同，通过使用上述的靶的制造方法的第一实施方式也可形成。

根据上述本发明的第二实施方式的靶的制造方法，无需如使用螺栓或夹具等的固定部件使母材固定于背板的情况，在母材上设置固定区域。

因此，能够使配置在背板214的各主面的第一母材205及第二母材212的整个区域用于溅射。

另外，在本发明的第二实施方式的靶的制造方法中，在背板的第一主面214a或第二主面214b接合母材后，因接合而弯曲的背板被整形为平坦的形状。

因此，在背板的两个主面的各面，能够个别地制造接合有表面为平坦的形状的母材的靶。

由此，由于平行地配置母材与被处理基板，因此能够使从母材飞出的溅射粒子均匀地附着在被处理基板的处理面内而成膜。

产业上的可利用性

本发明能够对通过溅射方法在被处理体进行成膜工序的情况广泛适用。

符号说明

104…背板，104a、104b、214a、214b…主面，105…第一母材，106…第二母材，107、207…旋转轴，108a、108b…循环流路，109…防着板，109a…绝缘部件，c…靶。