特許 7153290 脆性材料の安全で経済的な蒸発のためのターゲットアセンブリ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-10-05

(45)【発行日】2022-10-14

(54)【発明の名称】脆性材料の安全で経済的な蒸発のためのターゲットアセンブリ

(51)【国際特許分類】

   C23C 14/34 20060101AFI20221006BHJP

【ＦＩ】

C23C14/34 C

C23C14/34 B

【請求項の数】 11

(21)【出願番号】P 2019566116

(86)(22)【出願日】2018-05-30

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2020-07-27

(86)【国際出願番号】 EP2018064281

(87)【国際公開番号】W WO2018220067

(87)【国際公開日】2018-12-06

【審査請求日】2021-05-11

(31)【優先権主張番号】00708/17

(32)【優先日】2017-06-01

(33)【優先権主張国・地域又は機関】CH

(73)【特許権者】

【識別番号】516082866

【氏名又は名称】エリコン サーフェス ソリューションズ アーゲー、 プフェフィコン

【住所又は居所原語表記】Ｃｈｕｒｅｒｓｔｒａｓｓｅ １２０ ８８０８ Ｐｆｅｆｆｉｋｏｎ ＳＺ ＣＨ

(74)【代理人】

【識別番号】100180781

【弁理士】

【氏名又は名称】安達 友和

(74)【代理人】

【識別番号】100182903

【弁理士】

【氏名又は名称】福田 武慶

(72)【発明者】

【氏名】ケルシュバウマー，ヨルク

(72)【発明者】

【氏名】ボルバルディ，ハミド

(72)【発明者】

【氏名】クラスニッツァー，ジークフリート

(72)【発明者】

【氏名】エッセルバッハ，マルクス

【審査官】安齋 美佐子

(56)【参考文献】

【文献】独国特許発明第４２２３０９１（ＤＥ，Ｃ１）

【文献】特表２００２－５１２４２４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０７－２６８６１９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０２－２２５６６４（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許第０６５５１４７０（ＵＳ，Ｂ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｃ２３Ｃ １４／００－１４／５８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

アークまたはスパッタリングプラズマで動作するターゲット（１０）とターゲット保持装置（２０）とを含むＰＶＤプロセスのターゲットアセンブリであって、
前記ターゲット（１０）は、第１のバヨネットロックを含み、前記ターゲット保持装置（２０）は、前記ターゲットの前記第１のバヨネットロックのカウンタボディと、堆積チャンバの冷却手段内の前記ターゲットアセンブリを係合する第２のバヨネットロックとを含み、それにより、
前記ターゲット（１０）は、
－前記ターゲット（１０）の第１の部分に対応する前記ターゲット（１０）の最大直径である第１の外径Ｄ_１を呈する、動作中に前記アークまたはスパッタリングプラズマにさらされるターゲット前面と、
－前記ターゲットの第２の部分に対応する、Ｄ_１より小さい第２の直径Ｄ_２と、
－冷却手段と接触することになっているターゲットの背面と、
－半径方向に内径Ｄ_２を超えてターゲット本体の周囲に沿って突出するが、前記外径Ｄ_１には突出しない、前記ターゲットの第３の部分にある少なくとも２つのターゲット突起（１４）であって、これにより、前記ターゲット突起が、前記第１のバヨネットロックの第１の部分を形成する少なくとも２つの前記ターゲット突起（１４）と、
－少なくとも２セットの外側突起（２２）および内側突起（２４）を含む前記ターゲット保持装置（２０）であって、これにより、前記内側突起（２４）は前記ターゲット突起（１４）の前記第１のバヨネットロックの前記カウンタボディを形成し、前記外側突起（２２）は前記ターゲットを前記堆積チャンバにロックする前記第２のバヨネットロックを形成するターゲット保持装置（２０）と、を含むことを特徴とする、ＰＶＤプロセスのターゲットアセンブリ。

【請求項2】

ターゲット厚さ方向である軸方向における前記ターゲット突起（１４）の厚さｔ_ｂは、初期ターゲット厚さｔ_ｓの１５％～８５％である、請求項１に記載のターゲットアセンブリ。

【請求項3】

前記ターゲット（１０）は、半径方向に凹部深さｄ_ｒを有する凹部（１２）を呈し、前記凹部の深さｄ_ｒは、ターゲット外径Ｄ _１ および内径Ｄ _２ の差の半分で表されるか、またはＤ_１の２～７．５％の範囲にあることを特徴とする、請求項１または２に記載のターゲットアセンブリ。

【請求項4】

前記ターゲット（１０）は、６０％～１５０％ｄ_ｒの範囲の厚さｔ_ｎを有するターゲットノーズ（１１）を呈することを特徴とする、請求項３に記載のターゲットアセンブリ。

【請求項5】

前記ターゲット保持装置（２０）の内側突起（２４）の数は、外側突起（２２）の数に等しいことを特徴とする、請求項１～４のいずれか１項に記載のターゲットアセンブリ。

【請求項6】

前記内側突起（２４）の厚さは、前記ターゲット（１０）の前記ターゲット凹部（１２）の高さよりも小さいことを特徴とする、請求項３または４に記載のターゲットアセンブリ。

【請求項7】

前記ターゲット（１０）および前記ターゲット保持装置（２０）は、ロック装置（３０）の取り込みとして、前記ターゲット（１０）の少なくとも２つのターゲット溝（１６）および前記ターゲット保持装置（２０）の少なくとも２つのホルダ溝（２６）を含むことを特徴とする、請求項１～６のいずれか１項に記載のターゲットアセンブリ。

【請求項8】

前記ターゲットアセンブリは、意図しない逆回転に対して前記ターゲット保持装置（２０）を備える前記ターゲット（１０）をロックするためのロック装置（３０）を含むことを特徴とする、請求項７に記載のターゲットアセンブリ。

【請求項9】

前記ロック装置（３０）は、固定耳（３２）を呈することを特徴とする、請求項８に記載のターゲットアセンブリ。

【請求項10】

前記ターゲット保持装置（２０）は、ばね（４０）の取込みとして前記ターゲット保持装置の内側に沿って円周ノッチ（２８）を呈することを特徴とする、請求項７～９のいずれか１項に記載のターゲットアセンブリ。

【請求項11】

前記ターゲットアセンブリは、前記ターゲットアセンブリの意図しない分解に対するロックとしてのばね（４０）を含むことを特徴とする、請求項１０に記載のターゲットアセンブリ。

【発明の詳細な説明】

【背景技術】

【0001】

従来技術
脆性材料で作られたターゲットは、物理蒸着（ＰＶＤ）プロセスでカソードとして使用される場合、動作中に破損することが多いことが知られている。これにより、欠陥のあるターゲットと冷却板、さらにはコーティングされた顧客ツールが不良になる可能性がある。これにより、生産ラインに追加のメンテナンス時間がかかり、生産が中断される。通常、ターゲットの破損はターゲットのその時点で始まり、動作中に最大の機械的応力が発生する。ターゲットジオメトリのこの臨界点は、例えば、ターゲットの鋭いエッジまたは薄いセクションでしばしば観察されるが、局所的な応力の最大値に応じて、ターゲットの周囲または表面でもあり得る。機械的応力は、ターゲットの背面にある冷却手段の圧力に起因し、動作中にターゲットの熱応力に取って代わる。本出願の文脈において、脆性という用語は、４０ＭＰａ^＊ｍ^－１／２未満の破壊靭性または５００ＭＰａ未満の曲げ強度を有する金属およびセラミック材料を指す。

【0002】

ＰＶＤシステムの標準ターゲット設計は、一般にディスクまたは板形状のジオメトリを示し、アークまたはスパッタリングプロセス中に蒸発するターゲット材料からなる。このようなディスク板ターゲットは通常、ターゲットホルダによって冷却板上の堆積チャンバ内に取り付けられるか、例えばネジを介して直接固定される。ここでの欠点は、ネジによる局所的な応力が動作中に亀裂を引き起こすことである。

【0003】

ＥＰ０３９３３４４Ａ１は、冷却流体が作動しているときに冷却板にターゲット板を押し付けたままにするフレーム構造を使用する試みを開示している。ターゲット板には段差があり、フレーム構造にターゲット板を確実にスリットし得る。ただし、このアセンブリの欠点は、フレーム構造の第２の材料が動作中にアーク放電またはプラズマ放電に面し、フレーム構造の意図しない蒸発を引き起こす可能性があるため、安定したプロセス条件および高品質のコーティングには適さないことである。

【0004】

ＥＰ０５１２４５６Ａ１は、ターゲットの周囲に沿って突起を使用するターゲット設計を導入し、これにより、ターゲットを堆積チャンバの固定手段に回転させ得る。ターゲットの突起は、「バヨネットロック」に似た堆積チャンバのカウンタボディと相互作用すると説明されている。そのような「標準ターゲット」設計の例示的なスキームを図８に示す。ＥＰ０３９３３４４Ａ１と同様に、ＥＰ０５１２４５６Ａ１には、アクティブ冷却板の背圧を使用してターゲット板を固定手段に押し付けることが記載されており、ターゲット背面および冷却板の間の良好な熱接触を保証する。この試みでは、突起を含むターゲット板全体が蒸発する材料で作られているが、ターゲットのバヨネット領域にかなりの応力が発生するため、脆性ターゲット材料の場合は不適切である。

【0005】

過去において、ＷＯ２０１４１６６６２０Ａ１では、スパッタリング中の脆性ターゲットの耐久性を改善するための１つのアイデアが開示されている。そこでは、ターゲット板の外径に沿って脆性ターゲット材料が高強度鋼に置き換えられ、頻繁に亀裂が観察され得る。それにもかかわらず、ＷＯ２０１４１６６６２０Ａ１の提案された解決策は、アーク蒸発プロセスのカソードとして脆性材料で作られたターゲットの動作には適切ではない。特定の条件下では、ターゲットホルダが蒸発する危険性が残ったままである。

【0006】

したがって、本発明は、ＰＶＤプロセスにおけるカソードとしての動作中に脆性ターゲット材料がしばしば破損に悩まされる既知のターゲットジオメトリの欠点を克服しようとするものである。

【0007】

したがって、本発明では、ターゲットホルダの第２の材料をアークプラズマまたはスパッタプラズマにさらすことなくターゲットの新しい設計を実施することにより、亀裂発生の危険性を排除する試みがなされた。

【0008】

一般に、脆性破壊の理由はいくつかの要因に起因すると考えられている。それらの１つは、アーク蒸発またはスパッタリング中のターゲットの局所的な応力の進化である。高融点および／または六方晶構造を持つターゲット材料、例えば、元素Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗなど、またはＴｉ－Ｃｒ、Ｍｏ－Ｃｒ、Ｍｏ－Ｈｆなどの複合ターゲット、および高融点元素もしくはターゲット材料の他の２成分または３成分混合物は、脆性破壊しやすい傾向がある。特に、アーク蒸発中、ターゲットの表面で局所加熱が発生し、ターゲットの背面は通常直接または間接的に冷却される。プラズマ側と冷却側の熱膨張率が異なると、動作中にターゲットに高い応力が発生し得、ターゲットの背面を押す冷却板からの機械的応力が重なる。この点で類似しているのは、ＴｉＢ_２のようなホウ化物、またはＴｉＮ、ＣｒＮのような窒化物または酸化物などのセラミックターゲット材料である。他の要因は通常、そのようなターゲット材料の低熱膨張係数および／または低熱伝導率であり、ターゲットの熱応力の発生を促進し得る。これに加えて、ターゲット設計では、動作中にターゲットが電気的に接触し、十分に冷却されるようにする必要がある。

【0009】

アーク蒸発中、アークスポットの動きは、例えば、一定のまたは可変の磁場配置または自由電子のアノードへの十分な接続を可能にするローカルハードウェア配置によるアークステアリングのようなさまざまな手法によって影響を受け得る。しかしながら、特にアークステアリングが使用されていない場合、アークスポットがターゲット表面全体を移動することがよく見られる。このアーク蒸発モードは「ランダムアーク」運動と呼ばれる。従来技術のターゲット設計解決策の場合、機械的なターゲットの不安定性は、ＷＯ２０１４１６６６２０Ａ１のように、第２の材料のターゲットホルダを使用することにより克服されることが求められる。しかしながら、このターゲットホルダは通常、ターゲットの厚さと同じ高さで、蒸発するターゲット材料の周りに「ケージ」を形成し、アーク蒸発の場合にターゲットホルダからの第２の材料の意図しない蒸発を引き起こし得る。

【0010】

したがって、発明者は、ターゲット表面の蒸発領域に面する第２の材料を適用することなく、脆性ターゲット材料の機械的安定性を改善し、それによりターゲット表面に熱負荷に耐える能力を改善する解決策を提案する。本発明のターゲット設計は、アーク蒸発に適していることが求められているが、ＤＣスパッタリングまたはＲＦスパッタリング、ならびにＨＩＰＩＭＳにも使用され得る。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0011】

発明の目的
本発明の目的は、アーク蒸発プロセス中およびスパッタリングプロセス中の限界破壊靭性および／または曲げ強度を備えたターゲット材料の安全で破壊のない経済的な動作を可能にするターゲットアセンブリを提供することである。本発明のターゲットアセンブリは、好ましくは、コーティングプロセス中に蒸発するターゲット材料のみをさらすようにするべきである。したがって、ターゲットホルダの第２の材料ではなくターゲット材料のみが、スパッタリング中にアーク放電またはプラズマに面する。

【課題を解決するための手段】

【0012】

【図面の簡単な説明】

【0013】

本発明の説明
本発明のターゲットアセンブリは、図１および図２にそれぞれ概略的に示される本発明のターゲット１０および保持装置２０を含む。好ましくは、ターゲット１０および保持装置２０はそれぞれ、図３、４および５に概略的に示されるように、ロック装置３０およびばね４０と組み合わせて使用される。ターゲット１０は、アーク放電またはプラズマ放電にさらされる前面を呈する。ターゲットの背面は、以下のような、操作中にいくつかの機能と相関する利点を可能にする特定のジオメトリカル特徴を含む。

【0014】

－ターゲット材料の蒸発のためにアークまたはプラズマ放電にさらされたターゲット表面全体の使用

【0015】

－幅広い使用範囲にわたるターゲットの使用

【0016】

－ターゲットとターゲット保持装置２０の組み合わせ

【0017】

－ターゲットの良好な電気的および改善された熱性能

【0018】

－脆性ターゲット材料の高温での動作中の改善された抵抗

【0019】

－高融点金属（Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗなど）、そのような金属の混合物、さまざまな酸化物、炭化物、およびホウ化物などの六方晶構造および／または高融点材料など、一般的な脆性ターゲット材料の使用

【0020】

本発明のターゲット設計は、主にディスク形状のターゲットを対象としているが、本発明の概念は、ターゲット保持装置のわずかな修正が適用される場合、プレート形状のターゲットにも適用され得る。したがって、以下の説明では、明確にするためにディスク形状のジオメトリのみを扱う。

【0021】

本発明のターゲット設計は、アークおよびスパッタリングプロセス用の任意のターゲット材料に適用され得るが、脆性ターゲット材料に最も適している。

【0022】

本出願の文脈において、「バヨネット」または「バヨネットロック」という用語は、ターゲット１０および／またはターゲット保持装置２０の任意の突起が対応するカウンタボディと係合するロック機構を指す。カウンタボディは、ターゲット保持装置２０、または代替として、堆積チャンバ内でターゲットを取り込むための冷却手段とし得る（本願ではこれ以上説明しない）。したがって、バヨネットロックの突起は、カウンタボディの対応するアンダーカットまたは開口部に適合する。本発明のターゲットアセンブリは、２つのバヨネットロックを含む。ターゲット保持装置２０のターゲット１０に接触する第１のバヨネットロック、そして堆積チャンバの冷却手段に本発明のターゲットアセンブリ全体を固定する第２のバヨネットロック。ターゲット１０および／またはターゲット保持装置２０の回転後、それぞれの突起およびカウンタボディの表面は互いに対向する。冷却手段によってターゲットの背面に圧力が加えられると、個々の突起および対応する対向するカウンタボディ表面が、本発明のターゲットアセンブリに係合して「ロック」する。

【0023】

本発明のターゲットの直径は、個々のコーティング機の要件を満たすために選択されるほぼ任意の数であり得る。市販のアーク、スパッタリング、またはＨＩＰＩＭＳシステムの一般的なターゲット外径は、４５～２００ｍｍ、好ましくは６０～１５０ｍｍの範囲である。特定の例では、ターゲットの直径は１５０ｍｍで選択される。

【0024】

本発明によるターゲットアセンブリでは、図１および図５に概略的に示されている本発明のターゲット１０は、保持装置２０に適合するように構成され、それは、例えば図２および５に概略的に示した高強度鋼バヨネットリング２０であり得る。ターゲット１０は、例えば、バヨネットロックとして保持装置２０と協働する突起であり得る、保持装置２０を取り込むための手段を含む。保持装置２０に対する時計回りまたは反時計回りの回転におけるターゲット１０の相対回転は、それらを半ロックさせるために必要である。逆回転の危険を防ぎ、それらを完全にロックするか、意図しない分解を防ぐために、図３および図５に例示的に示される、固定手段を備えたセンタリングリングであり得る、ロック装置３０を使用することが好ましい。したがって、ターゲットアセンブリは、ばね４０（図４および５を参照）によって固定することができ、これにより、任意のロック装置３０が保持装置２０およびターゲット１０から外れることを防止する。すべての部品が一緒に組み立てられ、適切にロックされると、組み立てられたターゲットは生産の標準ターゲットとして使用され得る。追加のハードウェアやターゲットの処理は必要ない。ターゲットの寿命が終了するまでに、組み立てられたターゲットを簡単に取り外して、部品２０、３０、４０を次のターゲットに再利用し得る。

【発明を実施するための形態】

【0025】

本発明のさらなる詳細および好ましい実施形態：

【0026】

本発明のターゲットは、蒸発にさらされる前面の間に形成され、アーク放電またはプラズマからターゲット保持装置を「隠す」ことを意図した円周凹部１２を含む。凹部１２は、ターゲットの前面をターゲット本体からターゲットの背面に向かって画定し、それにより、Ｄ_１よりも小さいターゲット内径Ｄ_２を形成する。内径Ｄ_２を超えて突出するターゲット外径Ｄ_１の部分は、ターゲットの第１の部分と呼ばれ、ターゲットノーズ１１を呈する。ターゲット内径Ｄ_２の領域は、第２のターゲット部分と呼ばれる。これは、図１の軸Ａ－Ａ’およびＢ－Ｂ’に沿ったターゲット１０の断面から見られ得る。さらに、ターゲットは、ターゲットの周囲に沿って放射状に分布する少なくとも２つ、好ましくは３つ以上のターゲット突起１４を含む。これらのターゲット突起１４は、ターゲットをターゲット保持装置２０に固定することを可能にし、ターゲットの正面から見た場合、ターゲットの外径Ｄ_１を超えて突出してはならない。この条件は、保持装置２０のための半径方向の寸法に十分なスペースを残すべきである。ターゲット突起１４を有するターゲット部分は、第３のターゲット部分と呼ばれる。

【0027】

ターゲットは、図１に概略的に示されるように、ターゲットの背面に沿って放射状に分布し、ターゲット本体に達する少なくとも２つ、好ましくは３つ以上のターゲット溝１６をさらに含み得る。これらのターゲット溝１６は、ロック装置３０を完全に持ち上げるのに必要なだけターゲットに深く達する。

【0028】

通常、脆性材料のすべてのノッチは、亀裂の典型的な原因と見なされる。従来技術のディスクまたはプレート形状のターゲットとは異なり、驚くべきことに、発明者は、円周凹部１２、ターゲット突起１４、および任意のターゲット溝１６を含む提案されたターゲット１０が、従来技術から知られているように、例えば、ＷＯ２０１４１６６６２０Ａ１、「ケージのような」ターゲットホルダと比較して動作中により高い機械的負荷に耐えることができることを発見した。以下に説明するように、機械的負荷は、ターゲット突起１４とターゲット保持装置２４の内部突起との相互作用を介してより良く分散されると想定される。

【0029】

動作中の高負荷は通常、ターゲットの背面の冷却手段の圧力と、前面および背面の異なる熱膨張とから発生し、これは、アーク放電またはプラズマ放電によるターゲットの前面の高温によって引き起こされる。本発明者らの驚いたことに、本発明のターゲット設計は、従来技術のターゲット設計と比較して、より高いアーク電流または増加したスパッタリング電力での動作を可能にする。

【0030】

ターゲット設計のいくつかの条件が有益であることがわかった（図６も参照）。

【0031】

－半径方向の凹部１２の深さｄ_ｒは、ターゲット外径Ｄ_１と内径Ｄ_２の差の半分で表されるか、またはＤ_１の２～７．５％、好ましくは２．５～４．５％の範囲にある必要がある。
－ターゲットノーズの厚さｔ_ｎはｄ_ｒの６０％から１５０％の範囲で、７５％の割合で最良の結果が得られる。
－凹部の高さは、ターゲット保持装置２０の内側突起２４の厚さに依存する。
最適値の選択は、ターゲットの厚さと直径に大きく依存するが、ターゲット設計の経験則として見られ得る。

【0032】

これは、たとえば外径Ｄ_１が１５０ｍｍのターゲットの場合、凹部の深さｄ_ｒは３．０～１１．２５ｍｍ、好ましくは３．８～６．８ｍｍから選択され得、これにより、ターゲットノーズの厚さｔ_ｎがそれぞれ２．３～８．４ｍｍ、好ましくは２．９～５．１ｍｍになり、ｄ_ｒの７５％になる。

【0033】

本発明のターゲット設計の最も重要な条件は、ターゲットバヨネットとも呼ばれる軸方向のターゲット突起１４の厚さｔ_ｂである。本発明のターゲット設計では、上述のように、機械的応力は、好ましくは、ターゲット突起１４を介してターゲット保持装置２０に分配されることがわかった。ｔ_ｂの最小値は、次のようないくつかの要因によって異なる：

【0034】

－外側（Ｄ_１）および内側（Ｄ_２）のターゲット直径のジオメトリ、
－冷却手段と接触しているターゲット背面の表面積、
－操作中のターゲットに向かう冷却手段の圧力、
－ターゲット材料の機械的特性。

【0035】

ジオメトリ要因は、個々の蒸着源のニーズに最も適合する当業者によって選択され得る。基本的に、ターゲット内径Ｄ_２は、それにより、ターゲット保持装置２０の内部突起２４がターゲット１０にスムーズに「フックイン」するのに十分な深さを可能にするほど小さく選択されるほうがよい。これにより、ターゲットアセンブリの十分な機械的強度を提供するために、重なり合う内側突起２４とターゲット突起１４の十分な表面積が確保される。他方、ターゲット内径２０は、動作中の蒸発に有効なターゲット体積を最大化するために可能な限り大きくしたほうがよい。

【0036】

発明者らは、経験則として、ｔ_ｂの最小値は初期ターゲット厚さｔ_ｓの１５％、好ましくは２５％、さらにより好ましくは３３％であるほうがよいことを発見した。図１および６も参照。１２ｍｍのｔ_ｓを有するＣｒターゲットの場合、ターゲット突起の厚さｔ_ｂは少なくとも１．８ｍｍ、好ましくは３．６ｍｍ、さらにより好ましくは４ｍｍである方が良いことが見いだされた。さらに、ｔ_ｂの最大値は、保持装置２０の内側突起２４の最小厚さによって制限される。よって、ｔ_ｂの最適値の選択はまた、ターゲットの厚さと直径に大きく依存するが、ターゲット設計の経験則として見られ得る。ｔ_ｂの最大値は、機械的要件を満たし、動作中のターゲット保持装置２０の内側突起２４の機械的破壊を防ぐために、ターゲット保持装置２０の内側突起２４の軸方向の最小厚さによって制限される。さらに、ターゲット保持装置２０のターゲット突起１４と内側突起２４との間の小さな隙間は、スムーズな組み立てを可能にする設計において予見されなければならない。初期ターゲット厚さｔ_ｓの最大値８５％がこれらの要件を満たすことがわかった。

【0037】

冷却板の圧力は、通常１～５ｂａｒである。しかしながら、ターゲット材料の機械的特性、特にターゲット材料の曲げ強度は、ターゲット材料の組成、粒径、製造方法に大きく依存するため、決定が困難である。

【0038】

図６の模式図は、初期ターゲット厚ｔ_ｓを有する未使用ターゲット（実線の外側の線）の断面から、寿命の終わりには、ターゲット厚ｔ_ｅを有すわずかなターゲット材料（破線で囲まれたハッチング領域でマークされている）が残っていることを示す。上記のｔ_ｎおよびｄ_ｒの値は重要である。ターゲットはその寿命の終わりに機械的に安定したほうがよいからである。したがって、指定された割合が保守的な方法で使用されている場合は、ターゲットの厚さｔ_ｅが非常に薄くなるまで、脆性ターゲットでも使用され得る。

【0039】

しかしながら、ｔ_ｎおよびｄ_ｒの値は、使用するターゲット材料（金属、セラミック、または金属および／またはセラミックの混合物など）およびその特定の特性、ならびに例えばターゲットの背面にある冷却板またはその他のジオメトリカルな考慮事項によって異なる。

【0040】

図１の金属Ｃｒターゲットの提示された例では、４つのターゲット突起１４が示されており、それらはターゲット背面の周囲に沿って均等に分布している。ターゲットの最適な安定性を達成することを目的として、個々の堆積機械の要件を満たすために、ターゲット突起の数およびそれらの円周長は、当業者によって選択されなければならない。

【0041】

堆積プロセス中に蒸発することを目的とするターゲットの前面は、最初は平面である。前面は、ターゲットの表面粗さが減少するように、追加で機械加工（例えば、旋削、ミリング、研削、ラッピング、または放電加工）され得る。同様の方法で、外径および内径Ｄ_１およびＤ_２、ならびにターゲット突起１４、ターゲット溝１６および結果として生じる凹部１２を機械加工し得る。Ｒ_ａ＜５μｍ、好ましくはＲ_ａ＜３．５μｍのターゲット表面粗さが達成される場合、最適な結果が達成される。

【0042】

図２に概略的に示されるように、対応するターゲット保持装置２０は、ターゲット１０を冷却手段、つまり少なくとも２組の外側および内側突起を含む堆積チャンバに接続することを意図される。外側突起２２は、ターゲットアセンブリ全体を堆積チャンバ内の堆積源のバヨネットロック内にロックすることを意図しており、これによりターゲット背面が冷却板と接触する。対応するメカニズムは、この分野の専門家に知られているため、これ以上詳細な説明は必要ない。しかしながら、保持装置２０の内側突起２４は、ターゲット突起１４とターゲットノーズ１１との間に開いたままである、すなわち凹部１２に適合する対応する領域に適合するように意図される。内側突起２４および対応するターゲット突起１４の数は同じでなければならない。外側突起２２および内側突起２４の数は互いに異なっていてもよいが、図２に例示的に示されているのと同じ数を有することが好ましい。保持装置の４つのターゲット突起１４および内側突起２４の対が選択される場合、アレンジメントは最適であることが判明した。上記で説明したように、ターゲット突起１４は、十分な機械的強度、つまりターゲット厚さの軸方向の少なくとも最小厚さを呈する必要がある。保持装置２０は、ターゲット１０との組み立て後、ターゲット１０の背面がターゲット保持装置２０の背面と同じ高さを呈したほうがよい。これにより、ターゲットの背面が堆積チャンバのターゲット冷却手段と完全に接触し得る。

【0043】

選択された例では、ターゲット保持装置２０とターゲット１０は簡単に組み立てることができ、ターゲット１０の保持装置２０に対する時計回りの４５度の動きにより、半ロック状態が達成される。ターゲット突起１４および保持装置２０の内側突起２４の得られた重なりは、ターゲットの背面の機械的負荷が効果的に保持装置に送られ、ターゲット表面とターゲットの外径の機械的応力が低下することを確実にする。専門家は、ターゲット１０ならびに堆積チャンバまたは冷却システムに対する適合性を確保するために、外側突起２２および内側突起２４の対応する厚さを選択する方法を知っている。個々の部品の組み立て中に簡単に動くための十分なクリアランスは、専門家によって予見されなければならない。軸Ｃ－Ｃ’およびＤ－Ｄ’に沿った図２の断面は、本件では、高強度のステンレス鋼リング、上述の要件を満たすために保持装置２０をどのように成形することができるかの例示的な詳細を呈する。

【0044】

本発明の別の実施形態では、ロック装置３０およびばね４０が使用される。したがって、ターゲット１０の半径方向の追加のステップを予見する必要があり（図６のＤ_４）、ターゲット本体からターゲットの背面に向かってターゲット突起１４の境界を画定する。さらに、ターゲット１０が保持装置２０と組み立てられ、半ロック状態を達成するために回転された後、保持装置２０は、ターゲット本体のターゲット溝１６に直接対向するように製造されたホルダ溝２６を含み得る。任意のターゲット溝１６およびホルダ溝２６は、回転運動を効果的に阻止できるように、任意のロック装置３０の固定耳３２を受け入れることが意図される。したがって、ターゲット溝１６の深さ、ならびにホルダ溝２６の深さは、利用されるロック装置３０の厚さによって決定される。この場合、厚さ１ｍｍの高強度鋼リングがロック装置として使用された（対応する図２と５を参照）。しかしながら、このロック装置３０の厚さは、ターゲットの厚さと直径に応じて、例えば２～５ｍｍとかなり厚くすることもできる。固定耳部３２は、固定リングから半径方向にホルダ溝２６内に達するが、それを超えないように意図される。同様に、固定耳３２の反対側は、半径方向にターゲット溝１６に達する。

【0045】

保持装置２０は、図２の断面Ｃ－Ｃ’に見られる円周内側凹部２８を含み得る。この内側凹部２８は、わずか１～２ｍｍの深さを有し、ばね４０の取り込みとみなされ得る。上記のように、ターゲットアセンブリが保持装置２０および任意のロック装置３０を備えたターゲット１０で構成される場合、ばね４０はロック装置３０上の残りの円周方向の溝に簡単に押し付けられる（例えば手で）。そのばね特性により、ばね４０は開いて保持装置２０の内側凹部２８に受け入れられ、そこでロック装置３０が意図せずに分解するのを防止する。

【0046】

図４の概略図から分かるように、ばね４０は、板ばね４０の両側にフック４２を呈する。これらのフックは、ばねが取り付けられたときに保持装置２０のホルダ溝２６に隠れることができ、これによりターゲットアセンブリ全体の均一な背面が確保される。これらのフック４２は、使用後のターゲットの容易な取り扱いおよび意図的な分解のための手段である。ばね４０は、十分なばね特性を呈し、ターゲットアセンブリ全体に最適に適合するように好ましくは平坦であるように、任意の金属、好ましくはステンレス鋼または高強度鋼で作製され得る。ターゲット保持装置２０の材料は、導電性であり、動作中に生じる機械的負荷に耐えるために選択されなければならず、そのため、ステンレス鋼または高強度鋼がこれらの要件を最もよく満たすことがわかったが、他の金属または導電性セラミックも考えられ得る。

【0047】

本発明のターゲットアセンブリ全体の境界条件として、ターゲット１０の背面が保持装置２０と均一であることは重要である。この状況は図７に概略的に示されており、組み立てられたターゲットの断面の詳細が表示されている。すべての「鋭い」コーナを避けることが重要である。つまり、機械加工中のエッジ半径は０．５ｍｍ以上、好ましくは０．２５ｍｍ以上である方がよい。

【0048】

ターゲット１０、ターゲット保持装置２０、ならびに任意のロック装置３０およびばね４０を含む本発明のターゲットアセンブリの分解図が図５に概略的に示される。

【0049】

本発明のターゲットアセンブリの利点は、ターゲット保持装置２０が冷却手段および／または既存の堆積プラントの取り込みのためのアダプタとして機能できることである。ただし、既存のコータの取り込み部は、本発明のターゲット１０および／またはターゲットロック装置２０のカウンタボディとしてバヨネットロックを呈するものとする。したがって、すでに設置されている冷却手段や堆積プラントの高価な変更は必要ない。

【0050】

すべての同じ投影面積をアークまたはプラズマ放電に向けてさらす典型的な標準ターゲット設計による本発明のターゲットアセンブリの別の利点を図８に概略的に示す。この比較から、本発明のターゲット１０は他のターゲットに比べて必要な材料が少なく、同時に「標準」ターゲットの欠点を克服するため、本発明の経済的利点を明確に見ることができる。断面Ａ－Ａ’は、本発明のターゲット１０を指し、断面Ｆ－Ｆ’は、単純なディスク形状のターゲット９０を指し、断面Ｅ－Ｅ’は、従来技術のターゲット８０を指す。すべてのターゲットは蒸発する材料で完全に作られるが、その生産に必要な材料の量は異なる。上記で説明したように、従来技術のターゲット８０は、バヨネットロックの一部である突起を示し、脆性ターゲット材料には適していない。プラズマにさらされるターゲット表面の同じ面積を達成するには、ターゲットを冷却プレートに固定するフレーム構造が境界領域でかなりの量のターゲット材料をブロックするため、完全なディスク形状のターゲット９０はより大きな直径で製造されなければならない。この材料は蒸発させることができないため、生産にとって「むだ（ｌｏｓｔ）」である。高価なターゲット材料の場合、この未使用のターゲット量は経済的に重要になる。しかしながら、本発明のターゲットは、最少量のターゲット材料を必要とし、アークまたはプラズマ放電に向かって蒸発する材料のみをさらし、最終的に機械的安定性を改善し、可能な限り高いターゲット消費での保存動作を保証する。

【0051】

提示された本発明のターゲットアセンブリは、プラズマ処理と同様にアーク堆積中の脆性破壊を克服するのに役立つ。使用後の取り付けと分解は簡単である。何度も使用でき、多くの場合、高価なターゲット材料をより多く消費し得る。クロムの場合、クラックやターゲットの時期尚早な変更の必要性を回避することが役立ち、これにより、ターゲットの寿命が効果的に向上し、生産中のコストと時間を節約し得る。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】