JP2002527618A - スパッターターゲット／背板組立体及びその製造方法 - Google Patents

スパッターターゲット／背板組立体及びその製造方法

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JP2002527618A JP2000576073A JP2000576073A JP2002527618A JP 2002527618 A JP2002527618 A JP 2002527618A JP 2000576073 A JP2000576073 A JP 2000576073A JP 2000576073 A JP2000576073 A JP 2000576073A JP 2002527618 A JP2002527618 A JP 2002527618A
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ジェイ ハント トマス
エス ギルマン ポール
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プラクスエアー エス ティー テクノロジー インコーポレーテッド
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Abstract

(57)【要約】 この発明は、改良された付着されたスパッターターゲット／背板組立体（９）及びその製造方法に向けられる。該組立体は、下に横たわる背板（１６）の凹部（１８）内に付着される側付着面（１４）及び底付着面（１２）を有するスパッターターゲット（１０）と、上付着面（２０）及び側付着面（２２）を有する該凹部（１８）とを含む。該組立方法は、少なくとも一部が少なくとも１２０マイクロインチの表面粗度（Ｒａ）まで粗くすることによってターゲット（１０）又は背板凹部（１８）のいずれかの付着面を処置することを含む。該方法は更に、上付着面（２０）及び底付着面（１２）から成る平行境界、及び側付着面（１４／２２）から成る側境界を有する一の組立体を形成するため、スパッターターゲット（１０）を背板凹部（１８）内に向けること、及び、該組立体を制御された雰囲気内の熱及び圧力にさらし、これにより、付着面を付着することを含む。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 本発明は、１９９５年４月２１日付け出願の米国特許出願第０８／４２６，２
４６号の一部継続に係り、該出願は参照によりここに組み込まれる。
【０００２】 （発明の背景） （発明の技術分野） 本発明は、付着されたスパッターターゲット／背板組立体、及びそのような組
立体を製造する方法に関する。
【０００３】 （関連技術の説明） 陰極スパッターは、所望の基材上に材料の薄層を堆積するために広く用いられ
ている。基本的に、この方法は、基材上に薄いフィルムすなわち層として堆積さ
れる所望の材料から形成される面を有するターゲットのガスイオン衝撃を要する
。ターゲットのイオン衝撃は、ターゲット材の原子もしくは分子を堆積させるの
みならず、ターゲットに相当の熱エネルギーを与える。この熱は、ターゲットと
熱交換関係において配置される背板の下方もしくは周囲に放散される。ターゲッ
トは陰極組立体の一部を形成し、該組立体は、不活性ガス、好ましくはアルゴン
が満たされた排気室内に陽極と共に置かれる。高電圧の電場が陰極及び陽極間に
印加される。不活性ガスは、陰極から放出される電子と衝突してイオン化される
。正電荷ガスイオンは陰極に引き付けられ、これらイオンは、ターゲット表面と
の衝突時にターゲット材を取り除く。取り除かれたターゲット材は、排気密閉容
器を越え、通常陽極付近に置かれる所望の基材上に薄いフィルムとして堆積する
。
【０００４】 電場の使用に加え、電場上に重畳され、ターゲットの表面上に閉ループ状に形
成されるアーチ状磁場の同時使用により、スパッター速度が上昇された。これら
の方法はマグネトロンスパッター法として知られている。該アーチ状磁場は、タ
ーゲット面に隣接する環状領域内で電子を捕らえ、これにより、該領域内の電子
−ガス原子の衝突数を増やし、ターゲットを打ちターゲット材を取り除く、該領
域内の正ガスイオン数の増加をもたらす。従って、ターゲット材は、ターゲット
レイスウェイとして知られる、ターゲット面のおおむね環状区域に侵食されるよ
うになる。 うになる。
【０００５】 慣用のターゲット陰極組立体において、ターゲットは、図１に示されるように
、非磁性背板に単一付着面で取り付けられ、該組立体内に平行境界を形成する。
該背板は、ターゲットのイオン衝撃によって生じる熱を運び去るため、通常水冷
される。磁石は、ターゲットの露出面周りに延長するループもしくはトンネル形
状の上記磁場を形成するため、背板下方の明確に規定された位置に一般的に配置
される。
【０００６】 ターゲット及び背板間の良好な熱的・電気的接触を実現するため、これらの部
材は、一般的に、半田付け、ろう付け、拡散接合、型締め、ねじ止めもしくはエ
ポキシセメントを用いて互いに取り付けられる。軟ろう（半田）は、冷却時に生
じる、ターゲット／背板組立体に働く応力をある程度吸収可能である。しかし、
多種多様な熱膨張率を有する材料の半田付けは、半田が適用に弱すぎる場合、付
着境界の最端縁からせん断破損を被りやすい。その結果、稼動中に剥離が一般的
に見られた。半田付けによって一もしくは複数の非湿潤性材料を接合することの
問題を克服するため、金属の下塗りが用いられ、半田付性を高めた。これらのコ
ーティングは、電気めっき、スパッターもしくは他の慣用手段によって適用可能
である。湿潤及び半田付けが困難なターゲット及び背板材に適用されるこの中間
コーティングの必要性は、適用コーティングの付着信頼性、及びコーティングを
適用する実質的追加コストを含む問題を提起する。更に、「軟」ろう（半田）と
関連する比較的低い接合温度は、スパッター中、ターゲットを操作可能な温度範
囲を狭める。
【０００７】 強力用途に用いられるより高い溶融温度の半田はより強力であるが、材料系統
内に発現する応力の許容が著しく低減する。大型のターゲットは、より大きな応
力の問題、並びに全付着面にわたって正常な付着を作り出すことのより大きな困
難さを提起する。スパッターターゲットの寸法及び出力要求が増加する際、軟ろ
うは、内包材料系統の接合のための軟ろうの適用性が低下するようになる。
【０００８】 ターゲット接合にある程度使用可能な別の方法は、爆発接合すなわち爆発溶接
である。この技術により、「噴射(jetting)」形態で作り出された表面ばらつき
の結果として、固体付着及び機械的インターロックを組み合わせる付着がもたら
される。該付着は強力で信頼性が高い。動的付着パルスの間、最初の接合面の破
壊は、極度の表面清浄度すなわち調製の必要性を打ち消す。例えば、John G. Ba
nker et al.,「Explosion Welding」,ＡＳＭ Handbook,Vol.6,Welding, Brazing a
nd Soldering;pp.303-305(1993)を参照されたい。
【０００９】 爆発接合は比較的コストのかかる付着方法である。例えば、このような付着は
、ターゲット組立体の周縁部で予測される損傷を考慮して、材料が過大条件で提
供されることを要求し、これにより、材料コストが増す。また、容認製品を実現
するための条件は、異なる構成要素の寸法及び材料の組み合わせに対し調整され
なければならなず、また、該付着は良好な強度を示すが、該付着面は物理的性質
によって変わりやすい。加えて、この方法は、もろいか、もしくは限定された延
性を有する一構成要素を有する材料系統には適用不能である。 円滑面拡散接合は適用可能な付着方法であるが、スパッターターゲット構成要
素の付着に限定使用されるに過ぎない。該付着は、付着境界にわたる種々の範囲
に冶金接合及び拡散を引き起こすため、材料面を加熱しながらプレスし密着させ
ることによって成される。付着補助器具、より容易に接合される金属の組み合わ
せは、時には付着される一もしくは両面に適用される。このようなコーティング
は、電気めっき、無電解めっき、スパッター、蒸着、もしくは粘着性金属フィル
ムを堆積するための他の使用可能な技術によって適用可能である。接合される材
料のいずれかにより容易に付着可能な金属箔を付着部材間に組み込むことも可能
である。接合される面は、付着を妨げる酸化物もしくはこれらの他の化学フィル
ムを取り除くため、化学的もしくは他の手段によって調製される。
【００１０】 円滑面拡散接合は、信頼できる付着品質を保証するため、付着操作の前及びそ
の間に、調製及び表面清浄度の維持に極度の注意を要する。拡散接合境界は平坦
状であるため、これらは、付着領域の端部に剥落を一般的にもたらす単純せん断
の応力にさらされる。関連する長時間の熱暴露によって厚くなった、付着境界の
もろい中間金属の形成は、付着せん断破損のおそれを増す。米国特許第５，２３
０，４５９号に記載される付着のための追加技術は、固体付着される一の構成要
素の面に機械切削溝を設ける予備付着工程を含む。この機能は、加熱された圧力
の適用中、関連構成要素の付着面の破壊を引き起こす。通常、より大きい強度す
なわち硬度を有する材料に溝が設けられ、付着中、より軟質な金属が実質的に溝
を埋めながら、その硬い材料がより軟らかい部材に入り込む。
【００１１】 溝付着は多くの異なる材料に適用可能であるが、処理がより低い溶融点合金の
溶融温度付近で行われなければならないので、異なる溶融温度を有する材料に限
定される。これは、同様の金属に対するこの技術の使用を排除する。また、溝の
のこ歯質が応力集中機構として働くとともに、付着間近の合金に早すぎる割れを
助長する可能性がある。更に、溝の機械加工は、時間のかかる作業である。
【００１２】 その全体の参照によってここに組み込まれる米国特許出願第０８／４２６，２
４６号において、後に固体付着される、付着するスパッタータゲット及び／又は
背板に表面を粗くする処置を実行するための方法が開示される。この粗面処置は
、該面処置を欠いた９９％のみの面付着と比べ１００％の面付着を提供する。該
処置は更に、未処置円滑面から形成される付着の二倍以上の引っ張り強さを伴う
付着を提供する。
【００１３】 上記付着方法が用いられるかどうかにかかわらず、慣用ターゲット陰極組立体
は、業界に用いられかつ理解される組立体の全標準寸法に従うように用いられる
、ターゲット材の厚さに関して限定される。スパッター面に直角に測定されるタ
ーゲットの厚さ、加えて、ターゲットの方向と同様の方向で測定される背板の厚
さ、及びその周縁部での背板の厚さは、業界によってセットされる。スパッター
ターゲットの厚さが増すと、組立体全体の厚さが大きくなりすぎるであろう。薄
いターゲットはスパッタリングのための材料を減らし、そのため、頻繁に交換し
なければならない。業界容認寸法を変えることなくターゲット厚を厚くするため
の努力は、コストがかかり効果的ではないことを証明した。例えば、背板及びタ
ーゲットは、ターゲット材から単独で製造された一体型構成であるかもしれない
。これは、ターゲット材がスパッタリングにより利用可能となることを許容し、
ターゲット材が交換される頻度を減らす。しかし、ターゲット材は、一般的に高
価である。そのため、よりコストがかからない材料から成る背板を有する二体型
構成を提供することが材料コスト的見地から好ましい。
【００１４】 従って、本発明の目的は、付着された組立体がスパッタリングの間及びその後
、ここに作用する熱膨張・収縮応力に耐えることができる同種もしくは異種の材
料から成る背板に対し、従前可能であったものより厚いターゲットを付着するた
めの便利で安価な方法を提供することにある。
【００１５】 （発明の概要） 本発明は、改良されたスパッターターゲット／背板組立体、及びこのような組
立体を製造するための方法に向けられる。該組立体は、下に横たわる背板に形成
される凹部の側付着面及び上付着面に付着される側付着面及び底付着面を有する
スパッターターゲットを含む。そのため、本発明の組立体には二つの付着境界、
すなわち平行境界及び側境界がある。付着された組立体を形成する方法は、少な
くとも１２０マイクロインチの表面粗度（Ｒａ）を有する粗くされた部分を作り
出すため、付着面の少なくとも一部を粗くすることによってターゲット又は背板
凹部のいずれかの少なく一方、好ましくは両方の付着面を処置することを含む。
該方法は更に、スパッターターゲットを背板の凹部内に向けること、組立体を制
御された雰囲気にさらすこと、組立体を加熱すること、及び、付着された平行境
界及び付着された側境界を形成することを含む。
【００１６】 表面を粗くすることは、好ましくは、粒子ブラスチング、ショットピーニング
、エッチング又はこれらの組み合わせによって成される。該粗くする工程は、好
ましくは、スパッターターゲット及び背板の少なくとも一方の実質的全付着面を
粗くすることを含む。本発明の好ましい形態において、該粗くする工程は、スパ
ッターターゲットの二つの付着面各々の少なくとも一部を粗くすることを含み、
より好ましい形態では、二つのターゲット付着面各々の実質的全部が粗くされる
。
【００１７】 粗くされた部分は、少なくとも１２０マイクロインチの表面粗度を有するべき
であり、該表面粗度は好ましくは約１２０マイクロインチから１５０マイクロイ
ンチの範囲、より好ましくは、粗くする工程後、約１３５インチである。付着さ
れたスパッターターゲット／背板組立体の形成に用いる制御された雰囲気は、好
ましくは、真空、不活性ガス、還元ガス又はこれらの組み合わせである。
【００１８】 スパッターターゲット及び背板には多数の異なる材料の内のどのようなものを
も使用可能である。好ましくは、スパッターターゲットは、チタン、アルミニウ
ム、モリブデン、コバルト、クロム、ルテニウム、ロラジウム、パラジウム、銀
、オスミウム、イリジウム、白金、金、タングステン、ケイ素、タンタル、バナ
ジウム、ニッケル、鉄、マンガン、ゲルマニウム又はこれらの合金から成る。背
板は、好ましくは、アルミニウム、銅、スチール又はチタン又はこれらの合金か
ら成る。
【００１９】 加熱工程において、組立体は、一般的に、背板に用いられる金属のホモローグ
溶融点よりやや下方の温度まで加熱される。特に、背板がアルミニウム又はアル
ミニウム合金の場合、組立体は好ましくは約３００°Ｃ〜約５７５°Ｃまで加熱
され、銅又は銅合金が用いられる場合、組立体は約５４０°Ｃ〜約１０１５°Ｃ
まで加熱される。背板がスチール製の場合、加熱工程の温度範囲は、約７３０°
Ｃ〜約１３２０°Ｃであり、チタン又はチタン合金が用いられる場合、約８９０
°Ｃ〜約１５７０°Ｃである。
【００２０】 プレス工程において、組立体は好ましくは約３０ＭＰａ〜約１４０ＭＰａの圧
力でプレスされる。このプレスは、約３０分〜約９０分間、好ましくは約９０分
間保たれるのが有利である。
【００２１】 本発明のスパッターターゲット／背板組立体の利益は、交換頻度を減らすター
ゲット、及び比較的安価な材料から成る背板である。組立体全体は、ローコスト
の目的、及び業界容認寸法を変えることのない厚いターゲット材と出会う。加え
て、本発明のスパッターターゲット／背板組立体は、一方の代わりに両方の付着
面の存在、及び付着面各々の表面処置により、せん断破損に対する改良された強
さ及び耐性を有する。境界の固体付着と共に、付着面の処置及び凹部付き背板は
、ターゲットが背板の材料に埋め込まれ、一体的組立体を形成するターゲット／
背板組立体を提供する。付着破損に対する強化された強さ及び耐性は、そのよう
な組立体が、より高い操作スパッター温度で用いられることを許容するとともに
、構造的信頼性を妥協することなく用いられるターゲット寸法の範囲を拡大する
。更に、粒子ブラスチング、ショットピーニング、エッチング又はこれらの組み
合わせ等の付着面の処置方法は、円滑面拡散接合もしくは溝付着に要求される広
範な表面調製と比較した際、製造時間の節減及びコストの節減をもたらす。加え
て、いくつかの先行技術方法は、ターゲットの極微構造を有害に変え得る温度に
、組立体を長時間露呈する必要があり、そのため、ターゲットの性能を低下させ
る。しかし、本方法に用いられる温度は、高温に対する過大な露呈を最小限にし
ながら、固体付着が形成されることを許容する。
【００２２】 これら及び他の利益及び利点は、以下の図面、図面の詳細な説明及び実質例を
参照することにより、当業者に明らかとなろう。
【００２３】 （図面の詳細な説明） 図２を参照して、本発明のターゲット／背板組立体９は、機械加工された凹部
１８を有する背板１６と、凹部１８にはめ込まれた厚ターゲット１０とを有して
示される。スパッターターゲット１０は、従来技術のスパッターターゲットの厚
さｈ1よりも厚い厚さｈ1'を有する。スパッターターゲットの現行の厚さは、約
０．１インチ〜約０．５インチの範囲である。本発明は、業界に用いられるどの
ような標準ターゲットの厚さでも、原厚の２倍まで増加可能である。しかし、組
立体９の全高ｈ3'、及び組立体９の周縁部１７（取付フランジ）での背板の高さ
ｈ2'は、先行技術の組立体の対応高さｈ3及びｈ2と同一である。ｈ2及びｈ3の値
は用途によって変わるであろうが、特定の用途では、これらは一定のままにしな
ければならない。そのため、図１及び図２は、慣用の組立体に用いられるターゲ
ットより厚いターゲットを提供しながら、本発明のターゲット／背板組立体がｈ 2 及びｈ3に対する業界容認寸法を維持することを例示する。
【００２４】 図２乃至図７を参照して、本発明の好ましい形態において、スパッターターゲ
ット１０は、スパッタリング処理中に衝撃が与えられる上面と必ずではないが一
般的に平行である機械加工された底付着面１２と、少なくとも一の側付着面１４
とを有して設けられる。側付着面１４は、ターゲットの厚さと等しい、約０．２
インチ〜約１．０インチの範囲である縦長を有する。スパッターターゲット１０
は、ターゲット１０の形状に好ましくは対応する凹部１８を有する背板１６への
付着のために調製される。凹部は、ターゲット１０の底付着面１２に実質的に対
応する上付着面２０と、ターゲット１０の側付着面１４に実質的に対応する側付
着面２２とを有する。ターゲット１０の底面１２は、例えば、平坦状、波形状も
しくは円錐形状であるが、説明を容易にするため、以下、該面１２は平坦でかつ
上スパッタリング面と平行であるとする。そのため、凹部の上面２０とターゲッ
ト１０の底面１２との間に形成される境界面は、ターゲット及びスパッター面に
対し平行境界となる。
【００２５】 付着のための調製は、ターゲット１０の付着面１２及び／又は１４、又は背板
凹部１８の付着面２０及び／又は２２を粗くすることから成る。側付着面の数は
ターゲットの形状に依存する。例えば、ターゲットが段付き径を有する場合、そ
の外側面は、軸方向に間隔がおかれた（複数の）異径ターゲット区域を分離する
半径方向に配置された肩部を伴い、段付き径ターゲットの異なる径に対応する、
同心状で軸方向に間隔がおかれた（複数の）異径円柱状側面を有するであろう。
説明を容易にする目的のため、この開示は、以下、均一径のディスク状ターゲッ
トが有するような、単一円柱状側面を参照する。ディスク状ターゲットが好まし
いが、楕円形状、正方形状もしくは長方形状等の他の形状のターゲットが使用可
能であることが理解される。図５及び図６Ａに示されるような粗付着面１２’、
１４’又は図６Ｂに示されるような粗付着面２０’、２２’は、例えば、粒子ブ
ラスチング、ショットピーニング、もしくはこれらの組み合わせを含む多くの技
術の内のどのような技術によっても形成可能である。グリットを伴う粒子ブラス
チングは、一般的に設備が容易に利用可能でかつ使用し易いので、好ましい方法
であり、また、この方法はより不均一な粗面を作り出す。
【００２６】 図４及び図５に示されるように、粗くする処置（粗処置）は、好ましくは実質
的に全付着面１２、１４に適用される。しかし、所望により、粗処置は、付着面
の特定の一部もしくは複数部分にのみ適用可能である。更に、図６Ａを参照して
、本発明の好ましい形態において、背板１８の付着面２０、２２が粗くされない
ままであるのに対し、スパッターターゲット１０の付着面１２、１４のみが粗処
理を受ける。図６Ｂを参照して、所望により、本発明は、スパッターターゲット
１０を粗くする代わりに、背板凹部の付着面２０、２２の少なくとも一部を粗く
し、粗付着面２０’、２２’を作り出すことによって実施可能である。あるいは
、粗処置は、スパッターターゲット及び背板の両付着面の少なくとも一部を粗く
することを含む。粗処置はまた、ターゲット又は背板凹部のいずれかの側付着面
のみ、好ましくはターゲットの側面を粗くすることに限定可能である。
【００２７】 本発明の実施において、粗くされる特定面は、少なくとも１２０マイクロイン
チの表面粗度（Ｒａ）を有するために処置されるべきである。ここに用いられる
用語「表面粗度」（Ｒａ）は、表面粗度に対し国内的に採用される記号であるＲ
ａを用いて、平均線すなわちセンターラインからマイクロインチで表現される表
面の算術平均偏差として定義される。好ましくは、この表面粗度は、約１２０マ
イクロインチ〜約１５０マイクロインチであるべきであり、より好ましくは、粗
くする工程（粗工程）後、約１３５マイクロインである。図５、図６Ａ及び図６
Ｂに示されるように、粗工程は、処置された付着面に非平坦表面地形を生み出す
。
【００２８】 付着組立体を形成する好ましい方法において、粗くされた部分は、グリットブ
ラスチング、ショットピーニング等の後に残るどのような粒子をも除去するため
に付着前に浄化される。多くの種々の手段の内のどのような手段をも粒子を除去
するために使用可能であり、また、これは脱脂工程ではないので、ドライリント
フリー拭き取りが使用可能である。所望により、組立体の粗くされない構成要素
（一般的にはスパッターターゲットが粗くされた際の背板）の付着面は、機械油
、指紋等を除去するため、アセトン拭き取り、又はイソプロピルアルコールもし
くは石鹸水等の他の脱脂組成を用いて浄化可能である。
【００２９】 一旦付着面が表面粗化によって前処置されると、スパッターターゲットは、加
熱アイソスタティックプレッシング（ＨＩＰ）等の既知技術を用いて背板に付着
される。しかし、本発明において、当業者に知られた他の適当な付着方法が利用
可能であることが理解される。
【００３０】 本発明の好ましい実施形態において、組立体は加熱アイソスタティックプレッ
シング（ＨＩＰ）を用いて付着される。一例としての図６Ａ及び図７Ａを参照し
て、処置されたスパッターターゲット１０及び背板１６は、付着面１２’、２０
及び１４’、２２によってそれぞれ特定される平行境界面及び側境界面を有する
組立体２６を形成することに向けられ、また、この組立体はＨＩＰキャニスター
内に置かれる。変形可能でかつＨＩＰ条件に耐え得る限り、どのようなキャニス
ターでも使用可能である。一般的には、側壁、底板、上板、及び真空にするため
のシール可能な開口を有するスチールが用いられる。一旦組立体がＨＩＰキャニ
スターに置かれると、一般的に約１０-2トルもしくはこれ以上の真空にされる。
還元ガスもしくは不活性ガス等の他の制御された雰囲気が使用可能であり、又は
これら雰囲気の組み合わせが使用可能である。次いで、このキャニスターは、過
酷な温度及び圧力条件に耐えるために適合されるＨＩＰ室内に置かれる。ＨＩＰ
室内の周囲雰囲気は、アルゴンもしくはヘリウム等の不活性ガスと置き換えられ
る。雰囲気を調整することに加え、ＨＩＰ室内の温度が、非付着組立体を加熱す
るために上げられる。表１を参照して、組立体は、背板に用いられる金属のホモ
ローグ溶融点（Ｔｍ）のやや下方の温度まで加熱される。好ましくは、組立体は
約０．６０Ｔｍ〜約０．９５Ｔｍの範囲内、より好ましくは約０．７５Ｔｍ〜約
０．９０Ｔｍの範囲内の温度まで加熱される。
【００３１】 これらの温度範囲は、背板材として一般的に用いられる種々の金属に対する表
１に示される。組立体の温度を背板材の溶融点のやや下方の温度まで上昇させる
ことにより、背板は軟化するとともに、プレス時に、スパッターターゲットの処
置された付着面と密な境界を形成する。
【００３２】
【表１】
【００３３】 更に、圧力に関し、ＨＩＰキャニスター及びここに収容される組立体は、約３
０Ｍｐａ〜約１４０Ｍｐａの圧力であらゆる面から圧縮される。組立体は、約３
０分〜９０分間、好ましくは約６０分間、所望の温度、圧力及び不活性雰囲気条
件に維持される。異なる膨張係数を有する金属がスパッターターゲット及び背板
に用いられる場合、上昇温度を維持する間、ＨＩＰ室から増加圧力の一部を除去
することが有利であり、これにより、引っ張り応力による付着割れの危険性を減
らす。除去される増加圧力量は、使用される特定金属に依存するであろう。
【００３４】 図７Ａに示されるように、粗くされたスパッターターゲット１０及び背板１６
が共に付着され、付着体２６を形成する際、スパッターターゲット１０の粗くさ
れた付着面１２’、１４’は、軟化背板１６の付着面２０，２２をわずかに圧縮
するとともに変形し、これにより、密着境界２８、３０を生み出す。
【００３５】 上述の説明は、スパッターターゲットの側・底両付着面が粗処置された好まし
い実施形態を参照したが、本発明は、その代わりに、背板凹部の付着面の処置、
又はスパッターターゲットもしくは背板のいずれかの側付着面のみの処置を更に
含むことが理解される。
【００３６】 スパッターターゲット及び背板に用いられる金属は、純粋／合金形態のいずれ
でも、多くの異なる金属の内のどのような金属であってもよい。例えば、スパッ
ターターゲットは、チタン、アルミニウム、モリブデン、コバルト、クロム、ル
テニウム、ロジウム、パラジウム、銀、オスミウム、イリジウム、白金、金、タ
ングステン、ケイ素、タンタル、バナジウム、ニッケル、鉄、マンガン、ゲルマ
ニウム、もしくはこれらの合金から作成可能である。加えて、背板は、アルミニ
ウム、銅、スチール、チタン、もしくはこれらの合金から作成可能である。好ま
しいスパッターターゲット／背板金属の組み合わせは、アルミニウム背板に付着
されるチタン−タングステンターゲット、チタン背板に付着されるチタン−タン
グステンターゲット、アルミニウム背板に付着されるチタンターゲット、アルミ
ニウム背板に付着されるアルミニウムターゲット、チタン背板に付着されるチタ
ンターゲット、銅背板に付着されるモリブデンターゲット、銅背板に付着される
コバルトターゲット、銅背板に付着されるクロムターゲット、及び銅背板に付着
される、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、銀、オスミウム、イリジウム、白
金、もしくは銀等の貴金属から形成されるターゲットを含む。チタン−タングス
テン合金が用いられる場合、該合金は、好ましくは約１０重量％〜１５重量％の
チタンを含む。
【００３７】 ディスク状スパッターターゲット／背板組立体と共に方法が記述されたが、該
方法は、多くの異なる形状・寸法の内のどのような形状・寸法の付着スパッター
ターゲット及び背板でも使用可能である。
【００３８】 実施例１：付着されたスパーターターゲット／背板組立体の形成 いくつかの円形ディスク状ターゲット／背板組立体が、ターゲットに純チタン
を、及び背板に６０６１アルミニウムを用いて製造された。この特定の例は、取
付フランジ部すなわち周縁部１７で厚さｈ2'が０．４３インチ及び全厚さｈ3'が
０．７インチの背板を有する組立体を製造した。しかし、これらの値は、ターゲ
ット／背板組立体に対する容認業界寸法の一例にすぎないことが理解される。本
発明は、この例示に用いられる値に少しも限定されない。各円形ディスク状背板
素材が１６．９インチｘ１．０インチと測定されたのに対し、各ディスク状ター
ゲット素材は１３．２インチｘ０．５５インチと測定された。ディスク状凹部は
背板素材の上面に機械加工され、該凹部は１３．２１インチｘ０．５５インチ＋
／−０．０１インチと測定された。
【００３９】 各チタンターゲットの付着面は平坦状に機械加工され、次いで、いくつかのタ
ーゲットに粗表面処置が与えられた。該スパーターターゲットは、次の方法を用
いてグリットブラストされた。各ターゲットは、グリットブラストキャビネット
内に置かれ、また、グリットブラスト機にかかる空気圧は６０ｐｓｉにセットさ
れた。次いで、グリットＮｏ．４６を用い、ターゲットの付着面は、グリットブ
ラストノズルを付着面から４５度の角度、ほぼ１．５インチ〜２インチに保持す
ることによってグリットブラストされた。該グリットブラスチングは、全ターゲ
ット付着面が粗い灰色面を有するまで、掃き運動(sweeping motion)において続
けられた。次いで、圧縮空気は、ターゲットから解放粒子を吹き飛ばすために用
いられ、また、ターゲット付着面はアルコールで浄化された。粗処置を受けなか
ったそれらのターゲットは、機械加工の結果として円滑付着面を有する。
【００４０】 各チタンターゲットは、次いで、６０６１アルミニウム凹部有背板と組み合わ
されるとともに、真空スチール加熱アイソスタティックプレス缶内に装填された
。各缶は、次いで、付着組立体を形成するため、加熱アイソスタティックプレス
された(HIPed)。一旦組立体を収容するプレス缶がＨＩＰ制御室に装填されると
、該室はアルゴンで満たされるとともに、温度及び圧力が約９００°Ｆ及び約６
０００psiまで上げられた。該スパッターターゲット／背板組立体は約６０分間
これらの条件下で維持されるとともに、その時点で圧力は６０００psiから約５
０００psiへ急速に下げられ、これは組立体を若干冷却する。次いで、組立体は
、温度を毎時ほぼ１２０°Ｆ下げることにより、周囲温度まで冷却された。加え
て、ＨＩＰ室内の圧力は、同時間間隔以上で周囲圧力に戻された。実施例１で上
述された各ターゲット／背板組立体は同様の方法を用いて加熱アイソスタティッ
クプレスされた。
【００４１】 各付着組立体は、次いで、業界容認寸法に一致させるため、次のように機械仕
上げされた。凹部無背板の底面は、背板厚が周縁部１７で約０．７０インチにな
るまで機械切削された。ターゲット素材が凹部の深さ（０．５５インチ）とほぼ
等しい厚さｈ1'を有するので、該組立体は、この時点で、背板＋０．７インチの
ターゲットの全厚ｈ3'を有する。凹部に置かれた（recessed）スパーターターゲ
ットを囲む、取付フランジとしても参照される周縁部１７での背板の上面は、次
いで、厚ｈ2'が０．４３０インチになるまで機械切削された。該結果の組立体は
、背板及びターゲット厚ｈ3'が０．７インチ、周縁部での背板厚ｈ2'が０．４３
インチ、及びターゲット厚ｈ1'がほぼ０．５５インチで、その内の０．１２イン
チが背板の周辺部上方に延長して、図２に最も明確に示される。
【００４２】 実施例２：付着性(Bond Integrity)の測定 実施例１で形成されたチタン／アルミニウム組立体各々の付着性は、実際に付
着された付着面の割合を決定するため、超音波技術によって測定された。二つの
サンプル各々は、側境界及び平行境界両方に対し表２で与えられる平均超音波結
果を用いて、粗面及び非粗面すなわち円滑面に対し試験された。
【００４３】
【表２】
【００４４】 グリットブラストされた組立体は、円滑面組立体が、側境界で全く付着されず
、平行境界でほぼ９９％付着されたのに対し、両境界で１００％の付着を示した
。試験はしないが、円滑平行付着面及び少なくとも一の粗側付着面を有する組立
体が、側面で１００％表面付着及び平行面で９９％表面付着を有する組立体とな
ることが期待される。
【００４５】 実施例３：付着の引っ張り強さ 実施例１で形成された装填組立体は、縦１０１．６ｍｍ×横２５．４ｍｍのバ
ーに区分けさた。次いで、引っ張り強さの準備のため、各バーの一端付近に、平
行付着境界と直角の穴が設けられるとともに、深さ２５ｍｍののこ引きが、平行
付着境界の面に沿って上記同一端から形成される。同様の処置が側付着境界に行
われる。次いで、引っ張り試験がインストロンユニバーサル試験機モデルＴＴＣ
を用いて行われた。サンプルは、付着に直角な適用応力の方向に引っ張られた。
二つのサンプルは、各表面調製タイプ及び各付着境界に対し試験され、各付着に
対する二つの引っ張り試験結果の平均が表３に与えられる。
【００４６】
【表３】
【００４７】 グリットブラストされた平行境界に対する引っ張り試験は、Ａｌ背板の破損時
間で実測された。平行付着は背板自体より強いことを証明し、付着の分離は実際
全く生じなかった。円滑側境界が付着のなさ、及びそのため引っ張り強さのなさ
を示したのに対し、グリットブラストされた側境界は、破損時点で非常に高い引
っ張り強さを示した。
【図面の簡単な説明】
【図１】 先行技術のスパッターターゲット／背板の断面図である。
【図２】 本発明の原理に従う、背板に形成された凹部に埋め込まれたスパッターターゲ
ットの断面図である。
【図３】 表面を粗くする前のスパッターターゲットの底付着面を示す上面図である。
【図４】 表面を粗くした後の図３のスパッターターゲットの上面図である。
【図５】 図４の線５−５に沿うスパッターターゲットの断面図である。
【図６Ａ】 図５の粗くされたスパッターターゲット、及び上方に配置される対応する粗く
されていない凹部付き背板を示す、付着されていない組立体の分解断面図である
。
【図６Ｂ】 対応する粗くされていないスパッターターゲットの上方に配置される粗くされ
た背板凹部を示す、付着されていない組立体の分解断面図である。
【図７Ａ】 図６Ａのスパッターターゲット及び背板から成る、本発明の付着されたスパッ
ターターゲット／背板組立体を示す断面図である。
【図７Ｂ】 図６Ｂのスパッターターゲット及び背板から成る、本発明の付着されたスパッ
ターターゲット／背板組立体を示す断面図である。
【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書
【提出日】平成１２年９月２７日（２０００．９．２７）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項２４
【補正方法】変更
【補正内容】
【請求項２４】 付着されたスパッターターゲット／背板組立体であって
、 上付着面及び側付着面を有する凹部を有する背板と、 背板の凹部内に付着されるスパッターターゲットとを備え、 該スパッターターゲットが、底付着面及び側付着面を有し、かつ、スパッター
ターゲットの底面と凹部の上面との間の第１境界、及びスパッターターゲットの
側付着面と凹部の側付着面との間の第２境界にて背板に付着されるスパッタータ
ーゲット／背板組立体。
【手続補正書】
【提出日】平成１３年４月１８日（２００１．４．１８）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｂ２３Ｋ 20/00 ３１０ Ｂ２３Ｋ 20/00 ３１０Ｌ ３４０ ３４０ 20/14 20/14 // Ｂ２３Ｋ 103:04 103:04 103:10 103:10 103:12 103:12 103:14 103:14 (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ，ＵＧ，ＺＷ )，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ， ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ， ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，Ｃ Ｒ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＤＭ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ， ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，Ｋ Ｚ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ， ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，Ｓ Ｌ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＴＺ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＺ ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ Ｆターム(参考） 4E067 AA02 AA05 AA07 AA08 AA09 AA10 AA11 AA12 BA01 BB02 DA09 DB01 DB03 DB04 DC02 DC03 DC06 DC07 4K029 DC03 DC04 DC22

Claims (43)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 付着されたスパッターターゲット／背板組立体を形成する方
    法であって、 少なくとも一の側付着面、及び底付着面を有するスパーターターゲットを設け
    る工程と、 少なくとも一の側付着面、及び上付着面を含む凹部を有する背板を設ける工程
    と、 少なくとも約１２０マイクロインチの表面粗度（Ｒａ）を有する粗くされた部
    分を生み出すため、側付着面の少なくとも一部を粗くすることにより、スパッタ
    ーターゲット及び背板凹部の少なくとも一方の少なくとも側付着面を処置する工
    程と、 スパッターターゲットを背板の凹部内に向ける工程と、 該組立体を制御された雰囲気にさらす工程と、 該組立体を加熱する工程と、 スパッターターゲットの底付着面を背板凹部の上付着面に付着するとともに、
    スパッターターゲットの側付着面を背板凹部の側付着面に付着するため、該組立
    体をプレスする工程とを備えるスパッターターゲット／背板組立体形成方法。
  2. 【請求項２】 前記凹部は、スパッターターゲットの形状に実質的に対応す
    る形状を有する請求項１記載のスパッターターゲット／背板組立体形成方法。
  3. 【請求項３】 前記処置工程は、スパッターターゲットの側付着面を粗くす
    ることを含む請求項１記載のスパッターターゲット／背板組立体形成方法。
  4. 【請求項４】 前記処置工程は、背板凹部の側付着面を粗くすることを含む
    請求項１記載のスパッターターゲット／背板組立体形成方法。
  5. 【請求項５】 前記処置工程は、スパッターターゲット及び背板凹部両方の
    側付着面を粗くすることを含む請求項１記載のスパッターターゲット／背板組立
    体形成方法。
  6. 【請求項６】 前記粗くされた部分は、処置工程後、約１２０マイクロイン
    チ〜約１５０マイクロインチの表面粗度（Ｒａ）を有する請求項１記載のスパッ
    ターターゲット／背板組立体形成方法。
  7. 【請求項７】 前記粗くされた部分は、処置工程後、約１３５マイクロイン
    トの表面粗度（Ｒａ）を有する請求項６記載のスパッターターゲット／背板組立
    体形成方法。
  8. 【請求項８】 前記付着面は、粒子ブラスチング、ショットピーニング及び
    エッチング、及びこれらの組み合わせから成る群より選択される技術によって粗
    くされる請求項１記載のスパッターターゲット／背板組立体形成方法。
  9. 【請求項９】 前記制御された雰囲気は、真空、不活性ガス、還元ガス及び
    これらの組み合わせから成る群から選択される請求項１記載のスパッターターゲ
    ット／背板組立体形成方法。
  10. 【請求項１０】 前記スパッターターゲットは、チタン、アルミニウム、モ
    リブデン、コバルト、クロム、ルテニウム、ロラジウム、パラジウム、銀、オス
    ミウム、イリジウム、白金、金、タングステン、ケイ素、タンタル、バナジウム
    、ニッケル、鉄、マンガン、ゲルマニウム及びこれらの合金から成る群から選択
    される金属から製造される請求項１記載のスパッターターゲット／背板組立体形
    成方法。
  11. 【請求項１１】 前記背板は、アルミニウム、銅、スチール、チタン及びこ
    れらの合金から成る群から選択される金属から製造される請求項１記載のスパッ
    ターターゲット／背板組立体形成方法。
  12. 【請求項１２】 前記背板は、アルミニウム又はアルミニウム合金から製造
    され、前記加熱工程は、前記組立体を約３００°Ｃ〜約５７５°Ｃの温度まで加
    熱することを含む請求項１１記載のスパッターターゲット／背板組立体形成方法
    。
  13. 【請求項１３】 前記背板は、銅又は銅合金から製造され、前記加熱工程は
    、前記組立体を約５４０°Ｃ〜約１０１５°Ｃの温度まで加熱することを含む請
    求項１１記載のスパッターターゲット／背板組立体形成方法。
  14. 【請求項１４】 前記背板は、スチールから製造され、前記加熱工程は、前
    記組立体を約７３０°Ｃ〜約１３２０°Ｃの温度まで加熱することを含む請求項
    １１記載のスパッターターゲット／背板組立体形成方法。
  15. 【請求項１５】 背板は、チタン又はチタン合金から製造され、前記加熱工
    程は、前記組立体を８９０°Ｃ〜約１５７０°Ｃの温度まで加熱することを含む
    請求項１１記載のスパッターターゲット／背板組立体形成方法。
  16. 【請求項１６】 前記プレス工程は、前記組立体を約３０Ｍｐａ〜約１４０
    Ｍｐａの圧力でプレスすることを含む請求項１記載のスパッターターゲット／背
    板組立体形成方法。
  17. 【請求項１７】 前記プレス工程は、約３０分〜９０分間行われる請求項１
    ６記載のスパッターターゲット／背板組立体形成方法。
  18. 【請求項１８】 前記プレス工程は、約６０分間行われる請求項１７記載の
    スパッターターゲット／背板組立体形成方法。
  19. 【請求項１９】 付着されたスパッターターゲット／背板組立体を形成する
    方法であって、 少なくとも一の側付着面、及び底付着面を有するスパーターターゲットを設け
    る工程と、 少なくとも一の側付着面、及び上付着面を含む凹部を有する背板を設ける工程
    と、 少なくとも約１２０マイクロインチの表面粗度（Ｒａ）を有する粗くされた部
    分を生み出すため、各付着面の少なくとも一部を粗くすることにより、スパッタ
    ーターゲット及び背板凹部の少なくとも一方の各付着面を処置する工程と、 スパッターターゲットを背板の凹部内に向ける工程と、 該組立体を制御された雰囲気にさらす工程と、 該組立体を加熱する工程と、 スパッターターゲットの底付着面を背板凹部の上付着面に付着するとともに、
    スパッターターゲットの側付着面を背板凹部の側付着面に付着するため、該組立
    体をプレスする工程とを備えるスパッターターゲット／背板組立体形成方法。
  20. 【請求項２０】 前記凹部は、スパッターターゲットの形状に実質的に対応
    する形状を有する請求項１９記載のスパッターターゲット／背板組立体形成方法
    。
  21. 【請求項２１】 前記処置工程は、スパッターターゲット及び背板凹部の少
    なくとも一方の実質的全付着面を粗くすることを含む請求項１９記載のスパッタ
    ーターゲット／背板組立体形成方法。
  22. 【請求項２２】 前記処置工程は、スパッターターゲットの側付着面及び底
    付着面を粗くすることを含む請求項１９記載のスパッターターゲット／背板組立
    体形成方法。
  23. 【請求項２３】 前記処置工程は、背板凹部の側付着面及び上付着面を粗く
    することを含む請求項１９記載のスパッターターゲット／背板組立体形成方法。
  24. 【請求項２４】 付着されたスパッターターゲット／背板組立体であって、 背板の凹部内に付着されたスパッターターゲットを備え、 該組立体が、スパッターターゲットの底面及び背板凹部の上面によって形成さ
    れる第１境界を有し、 該組立体が、スパッターターゲットの側付着面及び背板凹部の側付着面によっ
    て形成される第２境界を有するスパッターターゲット／背板組立体。
  25. 【請求項２５】 前記第１及び第２境界は、面の少なくとも約９９％が付着
    される請求項２４記載のスパッターターゲット／背板組立体。
  26. 【請求項２６】 前記スパッターターゲットは、背板の材料に埋め込まれる
    請求項２４記載のスパッターターゲット／背板組立体。
  27. 【請求項２７】 前記背板は、アルミニウム、銅、スチール、チタン及びこ
    れらの合金から成る群から選択される金属から製造される請求項２４記載のスパ
    ッターターゲット／背板組立体。
  28. 【請求項２８】 前記スパッターターゲットは、チタン、アルミニウム、モ
    リブデン、コバルト、クロム、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、銀、オスミ
    ウム、イリジウム、白金、金、タングステン、ケイ素、タンタル、バナジウム、
    ニッケル、鉄、マンガン、ゲルマニウム及びこれらの合金から成る群から選択さ
    れる金属から製造される請求項２４記載のスパッターターゲット／背板組立体。
  29. 【請求項２９】 請求項１記載の方法によって製造される付着されたスパッ
    ターターゲット／背板組立体。
  30. 【請求項３０】 請求項２記載の方法によって製造される付着されたスパッ
    ターターゲット／背板組立体。
  31. 【請求項３１】 請求項３記載の方法によって製造される付着されたスパッ
    ターターゲット／背板組立体。
  32. 【請求項３２】 請求項４記載の方法によって製造される付着されたスパッ
    ターターゲット／背板組立体。
  33. 【請求項３３】 請求項８記載の方法によって製造される付着されたスパッ
    ターターゲット／背板組立体。
  34. 【請求項３４】 請求項９記載の方法によって製造される付着されたスパッ
    ターターゲット／背板組立体。
  35. 【請求項３５】 請求項１０記載の方法によって製造される付着されたスパ
    ッターターゲット／背板組立体。
  36. 【請求項３６】 請求項１１記載の方法によって製造される付着されたスパ
    ッターターゲット／背板組立体。
  37. 【請求項３７】 請求項１９記載の方法によって製造される付着されたスパ
    ッターターゲット／背板組立体。
  38. 【請求項３８】 請求項２０記載の方法によって製造される付着されたスパ
    ッターターゲット／背板組立体。
  39. 【請求項３９】 請求項２１記載の方法によって製造される付着されたスパ
    ッターターゲット／背板組立体。
  40. 【請求項４０】 請求項２２記載の方法によって製造される付着されたスパ
    ッターターゲット／背板組立体。
  41. 【請求項４１】 請求項２３記載の方法によって製造される付着されたスパ
    ッターターゲット／背板組立体。
  42. 【請求項４２】 背板に付着される底面と、背板内の内側面に付着される少
    なくとも一の側面とを備え、該側面が、少なくとも約１２０マイクロインチの粗
    度（Ｒａ）を有するスパッターターゲット。
  43. 【請求項４３】 前記底面は、少なくとも約１２０マイクロインチの粗度を
    有する請求項４２記載のスパッターターゲット。
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