JP2001181834A - Sputtering target joined body - Google Patents
Sputtering target joined bodyInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、スパッタリングタ
ーゲットとバッキングプレートとの接合体に関する。さ
らに詳しくは、その接合強度が増大したスパッタリング
ターゲット接合体に関する。The present invention relates to a joined body of a sputtering target and a backing plate. More specifically, the present invention relates to a sputtering target joined body having an increased joining strength.
【０００２】[0002]
【従来の技術】スパッタリングターゲットは薄膜形成法
としてのスパッタリングに用いられるものである。ター
ゲット材と銅のバッキングプレートとは接合材を用いて
接合されるが、この接合体はスパッタ時に発生する熱お
よびバッキングプレートを水冷する水圧等によって剥離
することがないよう強固に接合されている必要がある。2. Description of the Related Art A sputtering target is used for sputtering as a method of forming a thin film. The target material and the copper backing plate are bonded using a bonding material, but this bonded body must be firmly bonded so that it does not separate due to heat generated during sputtering and water pressure that cools the backing plate with water. There is.
【０００３】接合材は通常、低融点の半田（Ｓｎ、Ｐ
ｂ、Ｉｎ、Ｂｉおよびこれらの合金類）が使用され、半
田の融点は作業の容易さや使用時の耐熱条件から１００
〜３００℃の範囲で設定される。このような接合材とし
ての半田に対して、金属材料からなるスパッタリングタ
ーゲットの中には半田との接着力が弱く、一般的な接合
方法では容易に剥離し易いものがある。[0003] The bonding material is usually a low melting point solder (Sn, P
b, In, Bi and their alloys), and the melting point of the solder is 100
It is set in the range of -300 ° C. Some of the sputtering targets made of a metal material have a weak adhesive force with respect to the solder as a bonding material and are easily peeled off by a general bonding method.
【０００４】このようなスパッタリングターゲットにつ
いては、接着性を向上せしめる必要があり、接着性を改
善する技術として従来より、スパッタリングターゲット
の接合面に半田との接着力が強いＮｉ、Ｃｕ、Ｓｎ等の
金属を真空蒸着したりスパッタしたりして接合力の改善
を行うことが知られている。しかし、薄膜の量産性向上
のためスパッタリングターゲットの大型化が要望される
ようになり、上記の方法では真空蒸着装置あるいはスパ
ッタリング装置も大型化しなければならず、そのためス
パッタリングターゲット接合体の製造コストが増大する
欠点がある。また、スパッタリングターゲットの接合面
にメッキ法で上記の金属を付着させる方法も知られてい
る。For such a sputtering target, it is necessary to improve the adhesiveness. As a technique for improving the adhesiveness, conventionally, the bonding surface of the sputtering target, such as Ni, Cu, Sn or the like, which has a strong adhesive force with the solder, is used. It is known that a metal is vacuum-deposited or sputtered to improve bonding strength. However, there has been a demand for an increase in the size of a sputtering target in order to improve the mass productivity of thin films, and the above-described method requires an increase in the size of a vacuum deposition apparatus or a sputtering apparatus, which increases the manufacturing cost of a combined sputtering target. There are drawbacks. There is also known a method of attaching the above-mentioned metal to a bonding surface of a sputtering target by a plating method.
【０００５】さらに、その接合面に溶射法で上記の金属
を付着させる方法も知られている。特に金属ワイヤーど
うしのアーク放電を利用した電気溶射（メタリコン）
は、大型のターゲットにも低コストで対応できる便利な
方法である。しかし、この場合種々なターゲット材に対
して、汎用的に適合する溶射材は知られていないのが現
状である。本発明者は、スパッタリングターゲットの中
から半田の接着力が弱い金属を選び各種の溶射材を検討
した結果、特定のターゲットと特定の溶射材とを組み合
わせることによって極めて優れた接合強度が得られるこ
とを見い出し、本発明を完成するに至った。Further, a method is also known in which the above-mentioned metal is adhered to the joint surface by a thermal spraying method. In particular, electric spraying (metallicon) using arc discharge between metal wires
Is a convenient way to handle large targets at low cost. However, in this case, there is currently no known thermal spraying material that is generally applicable to various target materials. The present inventor has studied various thermal spraying materials by selecting a metal having low solder adhesiveness from a sputtering target, and as a result, it has been found that an extremely excellent bonding strength can be obtained by combining a specific target and a specific thermal spraying material. And completed the present invention.
【０００６】[0006]
【発明が解決しようとする課題】スパッタリングターゲ
ットと銅のバッキングプレートとを接合材で接合したス
パッタリングターゲット接合体において、接合力が向上
した接合体を提供しようとするものである。SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a joined body of a sputtering target in which a sputtering target and a copper backing plate are joined with a joining material, with an improved joining force.
【０００７】[0007]
【課題を解決するための手段】本発明は、金属材料から
なるスパッタリングターゲットと銅のバッキングプレー
トとを接合材で接合したスパッタリングターゲット接合
体において、該スパッタリングターゲットの接合面に金
属あるいは合金の溶射材を一層あるいは二層、各層の厚
さは０．０１〜２ｍｍの範囲で溶射したスパッタリング
ターゲット接合体である。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention relates to a sputtering target joined body in which a sputtering target made of a metal material and a copper backing plate are joined with a joining material. In a single layer or two layers, each layer having a thickness in the range of 0.01 to 2 mm.
【０００８】スパッタリングターゲットの材料がＭｏの
場合、溶射材はＳｎ−Ｚｎ（Ｚｎの含量１０〜６０％）
が最適である。スパッタリングターゲットの材料がＴａ
の場合、第一層の溶射材はＭｏ、その上の第二層の溶射
材はＳｎの二層溶射が最適である。スパッタリングター
ゲットの材料がＣｒの場合、第一層の溶射材はＮｉ−Ｃ
ｒ合金、その上の第二層の溶射材はＳｎの二層溶射が最
適である。スパッタリングターゲットの材料がＶの場
合、第一層の溶射材はＦｅ−Ｃｒ合金、その上の第二層
の溶射材はＳｎの二層溶射が最適である。スパッタリン
グターゲットの材料がセンダスト（Ｆｅ−Ａｌ−Ｓｉ合
金）の場合、第一層の溶射材はＮｉ−Ｃｒ合金あるいは
Ｆｅ−Ｃｒ合金、その上の第二層の溶射材はＳｎの二層
溶射が最適である。When the material of the sputtering target is Mo, the thermal spraying material is Sn—Zn (Zn content: 10 to 60%).
Is optimal. The material of the sputtering target is Ta
In the case of (1), the thermal spraying material of the first layer is optimally Mo, and the thermal spraying material of the second layer thereon is optimally Sn thermal spraying. When the material of the sputtering target is Cr, the sprayed material of the first layer is Ni-C
For the r alloy and the second layer spray material thereon, the Sn double layer spray is optimal. When the material of the sputtering target is V, the two-layer thermal spraying of Sn is optimal for the thermal spraying material of the first layer and the thermal spraying material of the second layer on the first layer. When the material of the sputtering target is Sendust (Fe-Al-Si alloy), the sprayed material of the first layer is a Ni-Cr alloy or Fe-Cr alloy, and the sprayed material of the second layer is a two-layer spray of Sn. Optimal.
【０００９】[0009]
【発明の実施の形態】本発明において、半田の接着力が
弱いスパッタリングターゲットは、Ｍｏ、Ｔａ、Ｃｒ、
Ｔｉ、Ｖ、センダスト等のターゲットである。本発明で
使用する溶射材のうち、Ｎｉ−Ｃｒ合金はＮＣＨＷ１〜
３（ＪＩＳＣ ２５２０）であり、Ｆｅ−Ｃｒ合金はＦ
ＣＨＷ１〜２（ＪＩＳ Ｃ ２５２０）である。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION In the present invention, a sputtering target having a low solder adhesion is Mo, Ta, Cr,
Targets such as Ti, V, and sendust. Among the thermal spray materials used in the present invention, Ni-Cr alloys are NCHW1 to NCHW1.
3 (JISC 2520), and the Fe-Cr alloy is F
CHW1-2 (JIS C 2520).
【００１０】本発明において、溶射層の厚さを０．０１
〜２ｍｍに限定した理由は、次のとおりである。０．０
１ｍｍ以下の場合は薄すぎて溶射層が接合材に浸食され
てしまうからである。２ｍｍ以上の場合は厚すぎて溶射
層にクラックが発生したり、剥離したりするからであ
る。本発明において、特定のターゲット材と最適な溶射
材の組み合わせは実施例で示すとおりであるが、まとめ
て表にすると表１のとおりである。In the present invention, the thickness of the sprayed layer is 0.01
The reason for limiting to 2 mm is as follows. 0.0
If the thickness is less than 1 mm, the thermal sprayed layer will be eroded by the bonding material because it is too thin. If the thickness is 2 mm or more, the thermal sprayed layer is too thick and cracks or peels off. In the present invention, a combination of a specific target material and an optimum thermal spraying material is as shown in the examples.
【００１１】[0011]
【表１】 [Table 1]
【００１２】[0012]
【実施例１】８００ｍｍ×３００ｍｍ×５ｍｍｔのＭｏ
のターゲットの表面を＃２４０サンドペーパー及びナイ
ロンタワシにより清浄にした後、その接合面にＳｎ−Ｚ
ｎ（Ｚｎ＝１０％）ワイヤーを溶射材とした電気溶射を
行い、約０．１ｍｍ厚の溶射層を形成した。この溶射面
に接合材としてＩｎ−Ｓｎ（Ｓｎ＝１０％）を用い８０
０ｍｍ×３００ｍｍ×５ｍｍｔの銅バッキングプレート
を接合した。接合条件は超音波コテを用い接合温度は約
２００℃であった。この接合体の剥離試験を行ったとこ
ろ、剥離強度は１５ｋｇ／ｃｍ２であった。Embodiment 1 Mo of 800 mm × 300 mm × 5 mmt
After cleaning the surface of the target with # 240 sandpaper and nylon scrubber, the bonding surface was Sn-Z
Electric spraying was performed using n (Zn = 10%) wire as a spray material to form a sprayed layer having a thickness of about 0.1 mm. In-Sn (Sn = 10%) is used as a bonding material on this sprayed surface.
A copper backing plate of 0 mm × 300 mm × 5 mmt was joined. The joining condition was an ultrasonic iron, and the joining temperature was about 200 ° C. When a peel test was performed on this bonded body, the peel strength was 15 kg / cm 2 .
【００１３】[0013]
【比較例１】溶射材をＣｕ、ＮＣＨＷ２、ＦＣＨＷ２、
Ｃｕ−Ｚｎ（Ｚｎ＝３０％）に代えた以外は実施例１と
同様にして接合体を作製した。これらの接合体の剥離試
験を行った結果の剥離強度を表２に示す。[Comparative Example 1] The thermal spraying materials were Cu, NCHW2, FCHW2,
A joined body was produced in the same manner as in Example 1 except that Cu-Zn (Zn = 30%) was used. Table 2 shows the peel strengths as a result of performing a peel test on these bonded bodies.
【００１４】[0014]
【表２】 [Table 2]
【００１５】実施例１と表２の結果から明らかなよう
に、実施例１の剥離強度は著しく良好であり、接着力が
極めて高いことがわかる。As is clear from the results of Example 1 and Table 2, the peel strength of Example 1 is remarkably good, and the adhesive strength is extremely high.
【００１６】[0016]
【実施例２】８００ｍｍ×３００ｍｍ×５ｍｍｔのＴａ
のターゲットの表面を＃２４０サンドペーパー及びナイ
ロンタワシにより清浄にした後、その接合面にＭｏワイ
ヤーを溶射材とした電気溶射を行い、約０．１５ｍｍ厚
の溶射層を形成し、さらにその上に約０．１ｍｍ厚のＳ
ｎ溶射層を形成した。この溶射面に実施例１と同じ銅バ
ッキングプレートを同じ方法で接合した。この接合体の
剥離試験を行ったところ、剥離強度は１８ｋｇ／ｃｍ２
であった。Embodiment 2 Ta of 800 mm × 300 mm × 5 mmt
After cleaning the surface of the target with # 240 sandpaper and nylon scrubber, the joint surface was subjected to electric spraying using a Mo wire as a spraying material to form a sprayed layer having a thickness of about 0.15 mm, and further thereon. About 0.1mm thick S
An n sprayed layer was formed. The same copper backing plate as in Example 1 was joined to this sprayed surface by the same method. When a peel test was performed on this bonded body, the peel strength was 18 kg / cm 2.
Met.
【００１７】[0017]
【比較例２】第一層の溶射材をＣｕ、ＮＣＨＷ１、ＦＣ
ＨＷ１、Ｃｕ−Ｚｎ（Ｚｎ＝３０％）に代えた以外は実
施例２と同様にして接合体を作製した。これらの接合体
の剥離試験を行った結果の剥離強度を表３に示す。[Comparative Example 2] Cu, NCHW1, FC
A joined body was produced in the same manner as in Example 2 except that HW1 and Cu-Zn (Zn = 30%) were used. Table 3 shows the peel strength as a result of performing a peel test on these bonded bodies.
【００１８】[0018]
【表３】 [Table 3]
【００１９】実施例２と表３の結果から明らかなよう
に、実施例２の剥離強度は著しく良好であり、接着力が
極めて高いことがわかる。As is clear from the results of Example 2 and Table 3, the peel strength of Example 2 is remarkably good, and the adhesive strength is extremely high.
【００２０】[0020]
【実施例３】８００ｍｍ×３００ｍｍ×５ｍｍｔのＣｒ
のターゲットの表面を＃２４０サンドペーパー及びナイ
ロンタワシにより清浄にした後、その接合面にＮＣＨＷ
２ワイヤーを溶射材とした電気溶射を行い、約０．２ｍ
ｍ厚の溶射層を形成し、さらにその上に約０．１ｍｍ厚
のＳｎ溶射層を形成した。この溶射面に実施例１と同じ
銅バッキングプレートを同じ方法で接合した。この接合
体の剥離試験を行ったところ、剥離強度は１７．５ｋｇ
／ｃｍ２であった。Embodiment 3 Cr of 800 mm × 300 mm × 5 mmt
After cleaning the surface of the target with # 240 sandpaper and nylon scrubber, the joint surface was
Electric spraying using 2 wires as spraying material, about 0.2m
A sprayed layer having a thickness of m was formed, and a Sn sprayed layer having a thickness of about 0.1 mm was further formed thereon. The same copper backing plate as in Example 1 was joined to this sprayed surface by the same method. When a peel test was performed on this bonded body, the peel strength was 17.5 kg.
/ Cm 2 .
【００２１】[0021]
【比較例３】第一層の溶射材をＣｕ、Ｍｏ、ＦＣＨＷ
２、Ｃｕ−Ｚｎ（Ｚｎ＝３０％）に代えた以外は実施例
３と同様にして接合体を作製した。これらの接合体の剥
離試験を行った結果の剥離強度を表４に示す。COMPARATIVE EXAMPLE 3 Cu, Mo, FCHW
2. A joined body was produced in the same manner as in Example 3 except that Cu-Zn (Zn = 30%) was used. Table 4 shows the peel strengths as a result of performing a peel test on these bonded bodies.
【００２２】[0022]
【表４】 [Table 4]
【００２３】実施例３と表４の結果から明らかなよう
に、実施例３の剥離強度は著しく良好であり、接着力が
極めて高いことがわかる。As is clear from the results of Example 3 and Table 4, the peel strength of Example 3 is remarkably good, and the adhesive strength is extremely high.
【００２４】[0024]
【実施例４】８００ｍｍ×３００ｍｍ×５ｍｍｔのＶの
ターゲットの表面を＃２４０サンドペーパー及びナイロ
ンタワシにより清浄にした後、その接合面にＦＣＨＷ２
ワイヤーを溶射材とした電気溶射を行い、約０．１ｍｍ
厚の溶射層を形成し、さらにその上に約０．１ｍｍ厚の
Ｓｎ溶射層を形成した。この溶射面に実施例１と同じ銅
バッキングプレートを同じ方法で接合した。この接合体
の剥離試験を行ったところ、剥離強度は２０．２ｋｇ／
ｃｍ２であった。Example 4 After cleaning the surface of a V target of 800 mm × 300 mm × 5 mmt with # 240 sandpaper and nylon scrubber, the joint surface was FCHW2.
Perform electric spraying using wire as a spraying material, about 0.1 mm
A thick sprayed layer was formed, and a Sn sprayed layer having a thickness of about 0.1 mm was further formed thereon. The same copper backing plate as in Example 1 was joined to this sprayed surface by the same method. When a peel test was performed on this bonded body, the peel strength was 20.2 kg /
cm 2 .
【００２５】[0025]
【比較例４】第一層の溶射材をＣｕ、ＮＣＨＷ２、Ｃｕ
−Ｚｎ（Ｚｎ＝３０％）に代えた以外は実施例４と同様
にして接合体を作製した。これらの接合体の剥離試験を
行った結果の剥離強度を表５に示す。Comparative Example 4 Cu, NCHW2, Cu
A joined body was produced in the same manner as in Example 4 except that -Zn (Zn = 30%) was used. Table 5 shows the peel strengths as a result of performing a peel test on these bonded bodies.
【００２６】[0026]
【表５】 [Table 5]
【００２７】実施例４と表５の結果から明らかなよう
に、実施例４の剥離強度は著しく良好であり、接着力が
極めて高いことがわかる。As is clear from the results of Example 4 and Table 5, the peel strength of Example 4 is remarkably good and the adhesive strength is extremely high.
【００２８】[0028]
【実施例５】８００ｍｍ×３００ｍｍ×５ｍｍｔのセン
ダスト（Ｆｅ−Ａｌ−Ｓｉ＝７５：１９：６％）のター
ゲットの表面を＃２４０サンドペーパー及びナイロンタ
ワシにより清浄にした後、その接合面にＦＣＨＷ２ワイ
ヤーとＮＣＨＷ２ワイヤーを溶射材とした電気溶射を行
い、約０．１ｍｍ厚の溶射層を形成し、さらにその上に
約０．１ｍｍ厚のＳｎ溶射層を形成した。この溶射面に
実施例１と同じ銅バッキングプレートを同じ方法で接合
し、溶射材ＦＣＨＷ２とＮＣＨＷ２の２個の接合体を作
製した。これらの接合体の剥離試験を行ったところ、溶
射材ＦＣＨＷ２の接合体の剥離強度は２０．２ｋｇ／ｃ
ｍ２であり、溶射材ＮＣＨＷ２の接合体の剥離強度は２
３．２ｋｇ／ｃｍ２であった。Embodiment 5 The surface of a 800 mm × 300 mm × 5 mmt sendust (Fe—Al—Si = 75: 19: 6%) target was cleaned with # 240 sandpaper and nylon scrubber, and the FCHW2 wire was bonded to the joint surface. And an NCHW2 wire were used as a thermal spraying material to form a thermal sprayed layer having a thickness of about 0.1 mm, and a Sn thermal sprayed layer having a thickness of about 0.1 mm was further formed thereon. The same copper backing plate as in Example 1 was joined to this sprayed surface by the same method to produce two joined bodies of sprayed materials FCHW2 and NCHW2. When a peel test was performed on these bonded bodies, the peel strength of the bonded body of the thermal spray material FCHW2 was 20.2 kg / c.
m 2, and the peel strength of the bonded body of the spray material NCHW2 2
It was 3.2 kg / cm 2 .
【００２９】[0029]
【比較例５】第一層の溶射材をＣｕ、Ｓｎ−Ｚｎ（Ｚｎ
＝１０％）、Ｃｕ−Ｚｎ（Ｚｎ＝３０％）に代えた以外
は実施例５と同様にして接合体を作製した。これらの接
合体の剥離試験を行った結果の剥離強度を表６に示す。Comparative Example 5 The thermal spray material of the first layer was Cu, Sn-Zn (Zn
= 10%) and a bonded body was produced in the same manner as in Example 5 except that Cu-Zn (Zn = 30%) was used. Table 6 shows the peel strength as a result of performing a peel test on these bonded bodies.
【００３０】[0030]
【表６】 [Table 6]
【００３１】実施例５と表６の結果から明らかなよう
に、実施例５の剥離強度は著しく良好であり、接着力が
極めて高いことがわかる。As is evident from the results of Example 5 and Table 6, the peel strength of Example 5 is remarkably good, and the adhesive strength is extremely high.
【００３２】[0032]
【発明の効果】本発明によれば、特定のターゲット材と
最適の溶射材とを組み合わせることによって、低コスト
でターゲットとバッキングプレートとの接着性を著しく
向上させることができる。According to the present invention, the adhesion between the target and the backing plate can be remarkably improved at low cost by combining a specific target material and an optimum thermal spray material.
Claims (6)
トと銅のバッキングプレートとを接合材で接合したスパ
ッタリングターゲット接合体において、該スパッタリン
グターゲットの接合面に金属あるいは合金の溶射材を一
層あるいは二層、各層の厚さは０．０１〜２ｍｍの範囲
で溶射したことを特徴とするスパッタリングターゲット
接合体。1. A joined body of a sputtering target, in which a sputtering target made of a metal material and a copper backing plate are joined with a joining material, in which one or two layers of a metal or alloy thermal spray material is applied to the joining surface of the sputtering target. A sputtering target joined body characterized in that its thickness is sprayed in the range of 0.01 to 2 mm.
あり、溶射材がＳｎ−Ｚｎ（Ｚｎの含量１０〜６０％）
であることを特徴とする請求項１のスパッタリングター
ゲット接合体。2. The sputtering target material is Mo, and the thermal spraying material is Sn-Zn (Zn content: 10 to 60%).
The sputtering target assembly according to claim 1, wherein
あり、第一層の溶射材がＭｏ、その上の第二層の溶射材
がＳｎであることを特徴とする請求項１のスパッタリン
グターゲット接合体。3. The sputter target assembly according to claim 1, wherein the material of the sputtering target is Ta, the thermal spray material of the first layer is Mo, and the thermal spray material of the second layer thereon is Sn.
あり、第一層の溶射材がＮｉ−Ｃｒ合金、その上の第二
層の溶射材がＳｎであることを特徴とする請求項１のス
パッタリングターゲット接合体。4. The sputtering target according to claim 1, wherein the material of the sputtering target is Cr, the thermal spray material of the first layer is a Ni—Cr alloy, and the thermal spray material of the second layer thereon is Sn. Joint.
り、第一層の溶射材がＦｅ−Ｃｒ合金、その上の第二層
の溶射材がＳｎであることを特徴とする請求項１のスパ
ッタリングターゲット接合体。5. The sputtering target according to claim 1, wherein the material of the sputtering target is V, the thermal spray material of the first layer is an Fe—Cr alloy, and the thermal spray material of the second layer thereon is Sn. Joint.
スト（Ｆｅ−Ａｌ−Ｓｉ合金）であり、第一層の溶射材
がＮｉ−Ｃｒ合金あるいはＦｅ−Ｃｒ合金、その上の第
二層の溶射材がＳｎであることを特徴とする請求項１の
スパッタリングターゲット接合体。6. The material of the sputtering target is Sendust (Fe-Al-Si alloy), the sprayed material of the first layer is a Ni-Cr alloy or Fe-Cr alloy, and the sprayed material of the second layer is Sn. The sputtering target assembly according to claim 1, wherein
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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|---|---|---|---|
| JP37678699A JP2001181834A (en) | 1999-12-17 | 1999-12-17 | Sputtering target joined body |
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|---|---|
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|---|---|
| JP (1) | JP2001181834A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005111261A1 (en) * | 2004-05-18 | 2005-11-24 | Mitsui Mining & Smelting Co., Ltd. | Spattering target and method of manufacturing the same |
| CN110172676A (en) * | 2019-04-15 | 2019-08-27 | 武汉理工大学 | A kind of Ta/Mo duplicature and preparation method thereof |
-
1999
- 1999-12-17 JP JP37678699A patent/JP2001181834A/en active Pending
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