JP2001262330A - Diffusion-joined sputtering target assembly and its producing method - Google Patents
Diffusion-joined sputtering target assembly and its producing methodInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、固相拡散接合され
たスパッタリングターゲット組立て体及びその製造方
法、特に薄膜形成用スパッタリング装置に使用されるカ
ソードを構成する高純度ターゲット材とその支持部材で
あるバッキングプレート材とを固相拡散接合により一体
化させたターゲット組立て体及びその製造方法に関する
ものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a solid-phase diffusion bonded sputtering target assembly and a method of manufacturing the same, and more particularly to a high-purity target material constituting a cathode used in a sputtering apparatus for forming a thin film and a supporting member therefor. The present invention relates to a target assembly in which a backing plate material is integrated by solid-phase diffusion bonding and a method for manufacturing the same.
【０００２】[0002]
【従来の技術】スパッタリングターゲットは、半導体を
始めとする各種薄膜デバイスの製造に際し、薄膜を基板
上に形成するスパッタリング源となるものである。その
形状は半導体の場合殆どが円盤状の板である。スパッタ
リングターゲットは通常、ターゲット材を支持し、ま
た、冷却する目的でバッキングプレートと呼ばれる支持
部材と一体化されたターゲット組立て体状態で使用され
る。スパッタリング装置にターゲット組立て体が取り付
けられ、パワーが負荷されると、ターゲット表面は負荷
熱の為に温度上昇を生じるが、例えばバッキングプレー
ト裏面に冷却水を接触させることにより、バッキングプ
レート側を冷却して熱を除去し、ターゲット表面の温度
上昇を押さえている。バッキングプレート材としては、
無酸素銅、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金、
チタン、チタン合金等の金属及び合金が用いられてい
る。2. Description of the Related Art A sputtering target serves as a sputtering source for forming a thin film on a substrate when manufacturing various thin film devices including semiconductors. In the case of a semiconductor, the shape is almost a disk-shaped plate. The sputtering target is usually used in a target assembly state in which a target member is integrated with a support member called a backing plate for the purpose of supporting and cooling the target material. When the target assembly is attached to the sputtering apparatus and power is applied, the target surface rises in temperature due to the load heat, but for example, by contacting cooling water on the backing plate back surface, the backing plate side is cooled. This removes heat and suppresses the temperature rise on the target surface. As the backing plate material,
Oxygen-free copper, copper alloy, aluminum, aluminum alloy,
Metals and alloys such as titanium and titanium alloys are used.
【０００３】従来、ターゲット材とバッキングプレート
材との接合は、ＩｎやＳｎ合金等の低融点ロウ材を使用
して行うことが主体であったが、スループットの向上を
目的としたハイパワーの負荷時には、バッキングプレー
ト側の冷却にも拘わらず接合界面の温度上昇は避けられ
ず、温度上昇に伴う接合強度の低下ひいてはロウ材の融
解によるターゲット材の剥離等のトラブルが発生してい
た。その為、スパッタリングターゲット材によってはロ
ウ材を使用しない一体化接合方法への移行が進みつつあ
る。Conventionally, the joining between the target material and the backing plate material has been mainly performed using a low melting point brazing material such as In or Sn alloy. However, a high-power load for improving the throughput is used. Occasionally, a rise in the temperature of the bonding interface is unavoidable despite the cooling on the backing plate side, and a problem such as a decrease in the bonding strength due to the temperature rise and a separation of the target material due to melting of the brazing material have occurred. Therefore, the transition to an integrated joining method that does not use a brazing material is progressing depending on the sputtering target material.
【０００４】例えば、特開平１−２８３３６７号（特許
第２８３１３５６号）公報には、「接合用材料を介する
ことなく直接圧接して一体化する」技術が記載されてお
り、実施例として爆発圧接法、シーム溶接法が示され、
更に、良好な接合強度が得られたとして、熱間ロール圧
延法、拡散接合法により圧接した場合の結果が示されて
いる。この中の拡散接合法を、Ｔｉ（ターゲット材）／
Ａｌ（バッキングプレート材）の組み合わせに適用して
接合テストを実施して見たところ、接合温度５００℃の
条件下で得られたターゲットは、１２〜１３ｋｇ／ｍｍ
2の接合強度を有し、Ａｌバルクでの破断面であった
が、４５０℃の条件下で且つ実用的な負荷圧力及び時間
で得られたターゲットは、接合強度が５〜８ｋｇ／ｍｍ
2となり、その強度低下が著しく、破断面は接合界面そ
のものであり、接合健全性に乏しいという結果が得られ
た。[0004] For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 1-28367 (Japanese Patent No. 2831356) discloses a technique of "integrating by directly pressing and joining without using a joining material". , Seam welding method is shown,
Further, the results are shown in the case where a good bonding strength was obtained and the members were pressed by a hot roll rolling method or a diffusion bonding method. The diffusion bonding method in this is described as Ti (target material) /
When a bonding test was performed by applying to a combination of Al (backing plate material), the target obtained at a bonding temperature of 500 ° C. was 12 to 13 kg / mm.
Although the target had a bonding strength of 2 and a fractured surface in Al bulk, the target obtained at 450 ° C. under a practical load pressure and time had a bonding strength of 5 to 8 kg / mm.
The result was that the strength was significantly reduced, the fracture surface was the bonding interface itself, and the bonding soundness was poor.
【０００５】また、他の直接接合法として、特開平６−
６５７３３号公報に、「支持部材とターゲット部材を予
熱する工程とそれらを重ね合わせる工程、それに加圧負
荷する工程と拡散接合を行う工程とからなる」技術が記
載されており、その実施例として鍛造接合を行ってい
る。しかし、接合条件としての記載を見る限り、５００
℃で２４時間という長時間であり、その接合強度も１０
ｋｇ／ｍｍ2以下と低めである。Another direct bonding method is disclosed in
Japanese Patent Application Laid-Open No. 65733 describes a technique that includes a step of preheating a support member and a target member, a step of superimposing them, a step of applying a pressure thereto, and a step of performing diffusion bonding. We are joining. However, as far as the description as the joining condition is concerned, 500
℃ 24 hours, the bonding strength is 10
kg / mm 2 or less.
【０００６】更に、他の直接接合法として、特開平９−
１４３７０４号公報に、「チタンターゲット材とアルミ
ニウムバッキングプレート材とを接触させ、３００〜４
５０℃、圧力５０〜２００ＭＰａの条件下での静水圧プ
レスにより拡散接合を行う」技術が記載されている。こ
の公報は、低温条件での接合を可能ならしめるという条
件を開示しているものの、低温度に於ける過大なる荷重
及び長い接合時間は避けられず、実施例に於いても４０
０℃で１４０ＭＰａ且つ５時間の接合条件で接合体を得
ている。更に他の実施例には、４５０℃、１２０ＭＰａ
の条件下では接合強度９１ＭＰａ（９．３ｋｇ/ｍ
ｍ2）、４５０℃、４５ＭＰａの条件下では接合強度３
５ＭＰａ（３．６ｋｇ／ｍｍ2）を得たと記載されてい
る。しかし、これらの実施例で示されているように、４
５０℃で負荷圧力が１２０ＭＰａと非常に大きな荷重を
加えて接合しても、せいぜい９１ＭＰａ（９．３ｋｇ／
ｍｍ2）の接合強度しか得られていない。また、この温
度では、これ以上の荷重を負荷するとターゲット形状が
変形してしまう。Further, another direct joining method is disclosed in
No. 143704 discloses that “a titanium target material and an aluminum backing plate material are brought into contact with each other,
A technique of performing diffusion bonding by isostatic pressing under the conditions of 50 ° C. and a pressure of 50 to 200 MPa ”is described. Although this publication discloses the condition that the joining can be performed at a low temperature, an excessive load and a long joining time at a low temperature cannot be avoided.
A bonded body was obtained at 140 ° C. for 5 hours at 0 ° C. In yet another embodiment, 450 ° C., 120 MPa
Under the conditions of (1), the bonding strength is 91 MPa (9.3 kg / m
m 2 ), a bonding strength of 3 under the conditions of 450 ° C. and 45 MPa.
It is stated that 5 MPa (3.6 kg / mm 2 ) was obtained. However, as shown in these examples, 4
Even if a very large load of 120 MPa is applied at 50 ° C. and joined, a maximum of 91 MPa (9.3 kg /
mm 2 ). At this temperature, the target shape is deformed when a load greater than this is applied.
【０００７】他に、荷重の低減又は接合温度の低温下を
目的とするインサート材を用いた接合方法として、特開
平６−１０８２４６号公報及び６−１７２９９３号公報
に、「ターゲット材とインサート材とバッキングプレー
ト材とがそれぞれ固相拡散接合界面を有するターゲット
組立て体」を得る方法が開示されている。前者では、Ａ
ｇ、Ｃｕ、Ｎｉ等からなるインサート材を用いて、２０
０〜６００℃の温度、０．１〜２０ｋｇ／ｍｍ2の負荷
荷重で固相拡散接合すると、所望の組立て体が得られる
とし、実施例に於いては、１００μｍのＡｇ箔をインサ
ート材として用いて、温度２５０℃、負荷荷重８ｋｇ／
ｍｍ2の条件で、Ｔｉターゲット材と無酸素銅製バッキ
ングプレートとを接合して組立て体を得ている。また、
後者では、同じインサート材を用いて、１５０〜３００
℃の温度、１．０〜２０ｋｇ／ｍｍ2の負荷荷重で所望
の組立て体が得られるとし、実施例に於いては、１００
μｍのＡｇ箔をインサート材として用いて、温度２５０
℃、負荷荷重８ｋｇ／ｍｍ 2の条件で、Ａｌ合金製ター
ゲットと無酸素銅製バッキングプレートとを接合して組
立て体を得ている。その結果、両者とも接合強度６ｋｇ
／ｍｍ2（せん断強度）の組立て体を得たとしている。
しかし、この方法を用いてＴｉ（ターゲット材）とＡｌ
（バッキングプレート材）との接合テストを行ってみた
ところ、４５０℃、３ｋｇ／ｍｍ2の条件下では接合強
度の測定が不可能な程低い強度を有するターゲット組立
て体が得られたに過ぎなかった。Another problem is to reduce the load or lower the joining temperature.
As a joining method using a target insert material,
JP-A-6-108246 and JP-A-6-172993
In the "Target material and insert material and backing play
Targets each having a solid phase diffusion bonding interface
A method for obtaining an "assembly" is disclosed. In the former, A
g, Cu, Ni, etc.
Temperature of 0 to 600 ° C, 0.1 to 20 kg / mmTwoLoad of
Solid phase diffusion bonding with load gives the desired assembly
In the embodiment, a 100 μm Ag foil is used as an insulator.
250 ° C, load 8kg /
mmTwoUnder conditions of Ti target material and oxygen-free copper backing
To obtain an assembly. Also,
In the latter, using the same insert material, 150-300
℃ temperature, 1.0 ~ 20kg / mmTwoDesired load
Is obtained, and in the embodiment, 100
Using an Ag foil of μm as an insert material, at a temperature of 250
° C, applied load 8kg / mm TwoAl alloy tar
Get and the backing plate made of oxygen-free copper
I have a standing body. As a result, both have a joint strength of 6 kg
/ MmTwo(Shear strength).
However, using this method, Ti (target material) and Al
(Backing plate material) and tried the joining test
However, 450 ° C, 3 kg / mmTwoUnder the condition of
Target assembly with low enough strength to measure the degree
I just got my body.
【０００８】ところで、スパッタリングターゲットの製
造工程では、溶解工程を経る材料は通常塑性加工が施さ
れ、その後、組織制御の為の熱処理が施される。高純度
チタンターゲットの場合も例外ではなく、特に平均結晶
粒径の制御を目的として４５０℃〜６００℃の熱処理が
施され、再結晶組織状態でターゲットとして供せられ
る。組織制御熱処理温度が高い場合には、その後の拡散
接合時に接合温度及び時間の影響を受けて結晶粒が成長
する可能性は少ないが、組織制御された結晶粒が微細で
ある場合には、拡散接合時に結晶粒が成長してしまう可
能性が高く、制御された結晶組織の維持が難しくなる。By the way, in the manufacturing process of the sputtering target, the material which goes through the melting process is usually subjected to plastic working, and then to a heat treatment for controlling the structure. The case of a high-purity titanium target is not an exception, and a heat treatment at 450 ° C. to 600 ° C. is performed particularly for the purpose of controlling the average crystal grain size, and the target is provided as a target in a recrystallized structure state. When the structure control heat treatment temperature is high, the crystal grains are unlikely to grow under the influence of the bonding temperature and time during the subsequent diffusion bonding, but if the structure controlled crystal grains are fine, diffusion Crystal grains are likely to grow at the time of joining, and it becomes difficult to maintain a controlled crystal structure.
【０００９】[0009]
【発明が解決しようとする課題】以上述べたように、タ
ーゲット材とバッキングプレート材との接合に関して種
々の公知技術があるものの、Ｔｉ（ターゲット材）とＡ
ｌ（バッキングプレート材）との拡散接合の場合、充分
な接合強度即ち接合健全性を得る為には、その界面にお
いて充分な原子の拡散が生じていることが必要である。
これにより、１０ｋｇ／ｍｍ2以上の接合強度を得るこ
とができるからである。しかし、ターゲット材／バッキ
ングプレート材組立て体では、拡散接合時には、接合荷
重の低減によりターゲット材及びバッキングプレート材
の変形を抑制することが望ましく、また、拡散接合後に
は、ターゲット材の結晶組織、結晶配向性が維持され且
つバッキングプレート材の強度が確保されていることが
望まれている。従って、これらの要件を同時に達成可能
な新たな接合方法が求められている。As described above, although there are various known techniques for joining a target material and a backing plate material, Ti (target material) and A
In the case of diffusion bonding with 1 (backing plate material), in order to obtain sufficient bonding strength, that is, bonding soundness, it is necessary that sufficient diffusion of atoms occurs at the interface.
Thereby, a bonding strength of 10 kg / mm 2 or more can be obtained. However, in the target material / backing plate material assembly, it is desirable to suppress the deformation of the target material and the backing plate material by reducing the joining load at the time of diffusion bonding. It is desired that the orientation is maintained and the strength of the backing plate material is ensured. Accordingly, there is a need for a new joining method that can simultaneously achieve these requirements.
【００１０】上記した従来技術はそれぞれ、部分的には
有用であるものの、上記したような問題点もある、すな
わち、特開平１−２８３３６７号（特許第２８３１３５
６号）は接合温度を低温化した場合（４５０℃）には目
的物の接合強度が急激に低下すると言う問題があり、特
開平６−１０８２４６号及び６−１７２９９３号に示さ
れるインサート材の挿入では目的物の強度そのものが低
いと言う問題があり、特開平９−１４３７０４号は大荷
重の負荷により材料変形が生じると言う問題があると共
に目的物の接合強度が高くならないという問題もある。
また、特開平６−６５７３３号は大荷重の負荷をかけて
バッキングプレート材を変形させ、ターゲット材とバッ
キングプレート材とを直接圧接するものであるが、接合
強度が低いという問題がある。Although each of the above-mentioned prior arts is partially useful, it also has the above-mentioned problems, that is, Japanese Patent Application Laid-Open No. 1-283369 (Japanese Patent No. 283135).
No. 6) has a problem that when the joining temperature is lowered (450 ° C.), the joining strength of the target object is sharply reduced, and the insertion of an insert material disclosed in JP-A-6-108246 and JP-A-6-172993 is problematic. However, there is a problem that the strength of the object itself is low, and Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-143704 has a problem that material deformation occurs due to a large load and also a problem that the joining strength of the object does not increase.
In Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-65733, the backing plate material is deformed by applying a large load, and the target material and the backing plate material are directly pressed into contact with each other. However, there is a problem that the bonding strength is low.
【００１１】また、上記従来技術では、強度のみ示され
ているだけで、界面における拡散が接合にどの程度寄与
しているかについては具体的に触れられておらず、単に
高温で接合している。一般に、接合健全性を示す（界面
での拡散による）破断面位置の変化を生じさせるには、
より高温で拡散接合を行うのが望ましいのであり、従来
技術でもほとんどの場合、このような観点から高温で行
っているに過ぎない。しかしながら、より有用なターゲ
ットであるためには、上記したように、拡散接合後で
も、ターゲット材の結晶組織、結晶配向性が維持され且
つバッキングプレート材の強度が確保されていなければ
ならない。このような特性を満足させるためには、接合
温度の低温化が必要となるという相反する接合条件につ
いての検討が求められる。バッキングプレート材として
のＡｌ系材料の場合、４００℃以上での高温強度は５０
ＭＰａ以下であることから、この材料の変形を抑制する
には負荷荷重が低くなければならないという問題もあ
る。Further, in the above prior art, only the strength is shown, but the extent to which diffusion at the interface contributes to the bonding is not specifically mentioned, but the bonding is simply performed at a high temperature. In general, to produce a change in fracture surface location (due to diffusion at the interface) that indicates joint integrity,
It is desirable to carry out the diffusion bonding at a higher temperature, and in most cases in the related art, the bonding is performed only at a high temperature from such a viewpoint. However, in order to be a more useful target, as described above, the crystal structure and crystal orientation of the target material must be maintained and the strength of the backing plate material must be ensured even after diffusion bonding. In order to satisfy such characteristics, it is necessary to study the contradictory joining conditions that the joining temperature needs to be lowered. In the case of an Al-based material as a backing plate material, the high-temperature strength at 400 ° C. or more is 50
Since it is not more than MPa, there is also a problem that the applied load must be low in order to suppress the deformation of this material.
【００１２】本発明は、拡散接合後でも、ターゲット材
の結晶組織、結晶配向性が維持され且つバッキングプレ
ート材の強度が確保されている特性を有するスパッタリ
ングターゲット組立て体、及びターゲット材とバッキン
グプレート材とを、低温でかつ低い負荷荷重で拡散接合
し、ターゲット材及びバッキングプレート材の変形を生
じせしめることなくスパッタリングターゲットを製造す
る方法を提供することを課題とする。[0012] The present invention provides a sputtering target assembly having the characteristics that the crystal structure and crystal orientation of the target material are maintained and the strength of the backing plate material is maintained even after diffusion bonding, and the target material and the backing plate material. It is an object of the present invention to provide a method of manufacturing a sputtering target without diffusion of a target material and a backing plate material by diffusion bonding at a low temperature and a low load.
【００１３】[0013]
【課題を解決するための手段】本発明者らは、直接接合
法において、ターゲット材として、組織制御工程が未実
施である塑性加工状態のターゲット材を用いた場合は、
真空中、低温、低い接合荷重、及び短い接合時間と言う
条件でも、接合界面での固相拡散が充分に生じ、良好な
固相拡散接合するということを見出し、本発明を完成す
るに至った。ここで、「固相拡散接合」とは、ターゲッ
ト材とバッキングプレート材とを溶融することなく固相
状態に維持したまま、低温、低荷重で界面に拡散を生じ
せしめて、ターゲット材に悪影響を与えることなく接合
する方法をいう。Means for Solving the Problems In the direct bonding method, when the target material in the plastic working state in which the structure control step has not been performed is used as the target material,
Under the conditions of vacuum, low temperature, low bonding load, and short bonding time, solid phase diffusion at the bonding interface sufficiently occurred, and it was found that good solid phase diffusion bonding was performed, and the present invention was completed. . Here, “solid phase diffusion bonding” means that the target material and the backing plate material are diffused at the interface at a low temperature and with a low load while maintaining the solid state without melting, thereby adversely affecting the target material. A method of joining without giving.
【００１４】本発明のスパッタリングターゲット組立て
体は、高純度チタンからなり、組織制御熱処理されてい
ないスパッタリングターゲット材が、該ターゲットの支
持部材であるアルミニウム又はアルミニウム合金からな
るバッキングプレート材と拡散接合されてなる固相拡散
接合界面を有するものである。ここで、高純度チタンと
は、通常、９９．９９５〜９９．９９９９％純度のもの
をいう。In the sputtering target assembly of the present invention, a sputtering target material made of high-purity titanium and not subjected to a structure control heat treatment is diffusion-bonded to a backing plate material made of aluminum or an aluminum alloy which is a support member of the target. Having a solid phase diffusion bonding interface. Here, the high-purity titanium generally refers to one having a purity of 99.995 to 99.9999%.
【００１５】また、本発明のスパッタリングターゲット
組立て体の製造方法は、高純度チタンからなるスパッタ
リングターゲット材と、該ターゲットの支持部材である
アルミニウム又はアルミニウム合金からなるバッキング
プレート材とを接合する工程において、（１）塑性加工
後の該ターゲット材の組織制御熱処理工程と、（２）該
ターゲット材とバッキングプレート材とを固相拡散接合
する工程とを同時に行い、固相拡散接合界面を有するス
パッタリングターゲット組立て体を得ることからなる。The method of manufacturing a sputtering target assembly according to the present invention is characterized in that in the step of joining a sputtering target material made of high-purity titanium and a backing plate material made of aluminum or an aluminum alloy, which is a support member of the target, (1) The structure control heat treatment step of the target material after the plastic working and (2) the step of solid phase diffusion bonding of the target material and the backing plate material are performed simultaneously to assemble a sputtering target having a solid phase diffusion bonding interface. Consists of getting the body.
【００１６】上記固相拡散接合工程において、スパッタ
リングターゲット材とバッキングプレート材とを、０．
１Ｐａ以下の真空雰囲気中、４００℃〜５００℃の接合
温度、５０ＭＰａ以下、好ましくは２５ＭＰａ〜５０Ｍ
Ｐａの接合時負荷圧力（荷重）及び２時間以内の接合時
間で固相拡散接合することが望ましい。接合温度が４０
０℃未満であると得られるターゲット組立て体の接合強
度が１０ｋｇ／ｍｍ2より低くなり不具合であり、５０
０℃を超えると接合中に変形が生じ不具合である。ま
た、接合時負荷圧力が５０ＭＰａを超えるとバッキング
プレート材の変形が起こり、２５ＭＰａ未満であると、
所望の拡散接合が起こり難くなる場合がある。このよう
な緩い接合条件下でも、破断面位置が界面そのものでな
く、また、接合強度が１０ｋｇ／ｍｍ2以上と言う強固
に拡散接合されたスパッタリングターゲット組立て体が
得られる。In the above solid phase diffusion bonding step, the sputtering target material and the backing plate material are placed in a 0.
In a vacuum atmosphere of 1 Pa or less, a joining temperature of 400 ° C. to 500 ° C., 50 MPa or less, preferably 25 MPa to 50 M
It is desirable to perform solid-phase diffusion bonding at a bonding pressure of Pa (load) and a bonding time of 2 hours or less. Bonding temperature is 40
If the temperature is lower than 0 ° C., the bonding strength of the obtained target assembly is lower than 10 kg / mm 2 , which is a problem.
If it exceeds 0 ° C., deformation occurs during bonding, which is a problem. If the load pressure at the time of joining exceeds 50 MPa, deformation of the backing plate material occurs, and if it is less than 25 MPa,
Desired diffusion bonding may be difficult to occur. Even under such loose joining conditions, a sputtering target assembly can be obtained in which the fracture surface position is not the interface itself and the joining strength is 10 kg / mm 2 or more, which is strongly diffused and joined.
【００１７】本発明では、組織制御熱処理工程を施さな
い、塑性加工状態のターゲット材を接合工程に供するこ
とが重要である。このようなターゲット材を用いた結
果、その面と直接接するＡｌ等のバッキングプレート材
との拡散が、より低温度、低荷重、短時間でも容易に生
じて、充分な接合強度を有するターゲットが得られる。
これは、塑性加工状態のターゲット材は大きな内部歪を
含む為、Ａｌ中への拡散開始温度が実質的に低下するこ
とに起因する。この作用は、塑性加工度に依存して再結
晶温度が低下することと原理的には同じである。従っ
て、低温度、低荷重、短時間の条件でもターゲット材と
バッキングプレート材との界面における拡散が充分に進
行し、これらを直接、強固に接合することが可能とな
る。In the present invention, it is important that a target material in a plastic working state, which is not subjected to the structure control heat treatment step, is subjected to the joining step. As a result of using such a target material, diffusion with a backing plate material such as Al directly in contact with the surface easily occurs at a lower temperature, a lower load, and even in a short time, and a target having a sufficient bonding strength can be obtained. Can be
This is because the target material in the plastic working state contains a large internal strain, so that the temperature at which diffusion into Al begins is substantially reduced. This action is in principle the same as the reduction in recrystallization temperature depending on the degree of plastic working. Therefore, diffusion at the interface between the target material and the backing plate material sufficiently proceeds even under the conditions of low temperature, low load, and short time, and it is possible to directly and firmly join them.
【００１８】[0018]
【実施例】以下、実施例及び比較例により本発明を詳細
に説明する。 （実施例１〜３及び比較例１〜３）組織制御熱処理済み
の及び該熱処理をしていない塑性加工状態のチタン(Ｔ
ｉ、純度：９９．９９５％)ターゲット材（３００ｍｍ
φの円盤状の板）並びに同寸法のアルミニウム製バッキ
ングプレートをアセトンにより超音波脱脂洗浄した。洗
浄後の各ターゲット材とバッキングプレート材とを表１
に示す条件で固相拡散接合した。接合条件のうち、真空
度（０．０１Ｐａ）、接合時間（２時間）及び負荷荷重
（２５ＭＰａ）を一定にし、ターゲット材とバッキング
プレート材との接合テストを実施し、熱処理工程の有無
による接合温度（４００、４５０及び５００℃）と接合
強度との関係を調べた。得られた結果を表１に示す。さ
らに、破断モードについてもも表１に示す。The present invention will be described in detail below with reference to examples and comparative examples. (Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 3) Titanium (T
i, purity: 99.995%) target material (300 mm
φ disc-shaped plate) and an aluminum backing plate of the same dimensions were ultrasonically degreased and washed with acetone. Table 1 shows each target material and backing plate material after cleaning.
Solid state diffusion bonding was carried out under the conditions shown in (1). Of the joining conditions, the degree of vacuum (0.01 Pa), the joining time (2 hours), and the applied load (25 MPa) were kept constant, a joining test between the target material and the backing plate material was performed, and the joining temperature depending on the presence or absence of a heat treatment step (400, 450, and 500 ° C.) and the relationship between the bonding strength were examined. Table 1 shows the obtained results. Table 1 also shows the fracture mode.
【００１９】[0019]
【表１】 [Table 1]
【００２０】表１から明らかなように、本発明のように
未熱処理ターゲット材を用いた場合には、何れの場合に
も界面で充分な拡散が生じたことを示すＡｌ母材での破
断であり、強度も１０ｋｇ／ｍｍ2以上と言う結果を得
た。これに対し、熱処理済みターゲット材を用いた場
合、低温での接合強度は低いかあるいは測定不能であ
り、接合強度を高くするには接合温度を高くしなければ
ならないが、この場合、バッキングプレート材が変形す
るという問題が生じる。As is clear from Table 1, when the unheated target material is used as in the present invention, the fracture in the Al base material indicates that sufficient diffusion has occurred at the interface in any case. Yes, and the strength was 10 kg / mm 2 or more. In contrast, when using a heat-treated target material, the bonding strength at low temperatures is low or unmeasurable, and the bonding temperature must be increased to increase the bonding strength. Is deformed.
【００２１】[0021]
【発明の効果】本発明によれば、高純度チタンターゲッ
トとＡｌ系バッキングプレートとの拡散接合に際し、大
きな内部歪を含む組織制御熱処理が未実施であるターゲ
ット材を供して行うので、次の効果が得られる。 １．ロウ材等の不要物を一切用いない為、製品製造時に
それらの溶け出し等による悪影響が全くない。 ２．ターゲット材が大きな内部歪を含む為、界面での拡
散開始温度が低下し、低荷重、低温、短時間で高い接合
強度が得られる。 ３．低温での接合が可能である為、Ａｌ系バッキングプ
レート材の強度低下を抑制できる。 ４．低温での接合が可能である為、接合時のＡｌ系バッ
キングプレート材自体の塑性変形を抑制できる。 ５．組織制御熱処理工程と接合工程とを同時に行う為、
工程を削減できる。 ６．目的とする結晶組織と必要な接合強度とを同時に達
成可能である。According to the present invention, when performing diffusion bonding between a high-purity titanium target and an Al-based backing plate, a target material which has not been subjected to a structure control heat treatment including a large internal strain is provided, and the following effects are obtained. Is obtained. 1. Since no unnecessary materials such as brazing materials are used, there is no adverse effect due to their dissolution during the production of products. 2. Since the target material contains a large internal strain, the diffusion start temperature at the interface is lowered, and a high bonding strength can be obtained at a low load, at a low temperature and in a short time. 3. Since bonding at a low temperature is possible, a decrease in the strength of the Al-based backing plate material can be suppressed. 4. Since joining at a low temperature is possible, plastic deformation of the Al-based backing plate itself during joining can be suppressed. 5. Since the structure control heat treatment step and the bonding step are performed simultaneously,
The number of processes can be reduced. 6. The desired crystal structure and the required bonding strength can be achieved at the same time.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中台 保夫 千葉県印西市原山１−３−５−308 (72)発明者 武井 利生 東京都江戸川区一之江２−20−17−201 (72)発明者 柴 衛平 千葉県八街市八街ほ56−10 Ｆターム(参考） 4K029 BA17 CA05 DC03 DC07 DC22 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Inventor Yasuo Nakadai 1-3-5-308 Harayama, Inzai City, Chiba Prefecture (72) Inventor Toshio Takei 2-20-17-201 Ichinoe, Edogawa-ku, Tokyo (72) Invention Person Eihei Shiba 56-10 Yachimata, Yachimata-shi, Chiba F-term (reference) 4K029 BA17 CA05 DC03 DC07 DC22
Claims (3)
されていないスパッタリングターゲット材が、該ターゲ
ットの支持部材であるアルミニウム又はアルミニウム合
金からなるバッキングプレート材と拡散接合されてなる
固相拡散接合界面を有することを特徴とするスパッタリ
ングターゲット組立て体。1. A solid-state diffusion bonding interface formed by diffusion-bonding a sputtering target material made of high-purity titanium, which has not been subjected to a structure control heat treatment, to a backing plate material made of aluminum or an aluminum alloy which is a support member of the target. A sputtering target assembly comprising:
ーゲット材と、該ターゲットの支持部材であるアルミニ
ウム又はアルミニウム合金からなるバッキングプレート
材とを接合する工程において、 （１）塑性加工後の該ターゲット材の組織制御熱処理工
程と、 （２）該ターゲット材とバッキングプレート材とを固相
拡散接合する工程とを同時に行い、固相拡散接合界面を
有するスパッタリングターゲット組立て体を得ることを
特徴とするスパッタリングターゲット組立て体の製造方
法。2. A step of joining a sputtering target material made of high-purity titanium and a backing plate material made of aluminum or an aluminum alloy, which is a support member of the target, comprising: (1) a structure of the target material after plastic working; A controlled heat treatment step; and (2) a step of solid-phase diffusion bonding the target material and the backing plate material to obtain a sputtering target assembly having a solid-phase diffusion bonding interface. Manufacturing method.
タリングターゲット材とバッキングプレート材とを、
０．１Ｐａ以下の真空雰囲気中、４００℃〜５００℃の
接合温度、５０ＭＰａ以下の接合時負荷圧力及び２時間
以内の接合時間で固相拡散接合することを特徴とする請
求項２記載のスパッタリングターゲット組立て体の製造
方法。3. In the solid phase diffusion bonding step, a sputtering target material and a backing plate material are
3. The sputtering target according to claim 2, wherein solid-phase diffusion bonding is performed in a vacuum atmosphere of 0.1 Pa or less, a bonding temperature of 400 ° C. to 500 ° C., a bonding load pressure of 50 MPa or less, and a bonding time of 2 hours or less. Manufacturing method of the assembly.
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