JP2002534604A - 拡散接合スパッターターゲットアセンブリとそれを製造する方法 - Google Patents

拡散接合スパッターターゲットアセンブリとそれを製造する方法

Info

Publication number
JP2002534604A
JP2002534604A JP2000592462A JP2000592462A JP2002534604A JP 2002534604 A JP2002534604 A JP 2002534604A JP 2000592462 A JP2000592462 A JP 2000592462A JP 2000592462 A JP2000592462 A JP 2000592462A JP 2002534604 A JP2002534604 A JP 2002534604A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
target
backing plate
intermediate layer
assembly
alloy
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2000592462A
Other languages
English (en)
Inventor
ハオ ツァン
Original Assignee
トーソー エスエムディー,インク.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by トーソー エスエムディー,インク. filed Critical トーソー エスエムディー,インク.
Publication of JP2002534604A publication Critical patent/JP2002534604A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/34Sputtering
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/34Gas-filled discharge tubes operating with cathodic sputtering
    • H01J37/3411Constructional aspects of the reactor
    • H01J37/3435Target holders (includes backing plates and endblocks)
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K20/00Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating
    • B23K20/02Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating by means of a press ; Diffusion bonding
    • B23K20/021Isostatic pressure welding
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K20/00Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating
    • B23K20/22Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating taking account of the properties of the materials to be welded
    • B23K20/233Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating taking account of the properties of the materials to be welded without ferrous layer
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/34Sputtering
    • C23C14/3407Cathode assembly for sputtering apparatus, e.g. Target
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/34Sputtering
    • C23C14/3407Cathode assembly for sputtering apparatus, e.g. Target
    • C23C14/3414Metallurgical or chemical aspects of target preparation, e.g. casting, powder metallurgy
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2103/00Materials to be soldered, welded or cut
    • B23K2103/08Non-ferrous metals or alloys
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2103/00Materials to be soldered, welded or cut
    • B23K2103/08Non-ferrous metals or alloys
    • B23K2103/10Aluminium or alloys thereof
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2103/00Materials to be soldered, welded or cut
    • B23K2103/08Non-ferrous metals or alloys
    • B23K2103/12Copper or alloys thereof
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2103/00Materials to be soldered, welded or cut
    • B23K2103/18Dissimilar materials
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2103/00Materials to be soldered, welded or cut
    • B23K2103/18Dissimilar materials
    • B23K2103/26Alloys of Nickel and Cobalt and Chromium

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Physical Vapour Deposition (AREA)
  • Pressure Welding/Diffusion-Bonding (AREA)
  • Electrodes Of Semiconductors (AREA)

Abstract

(57)【要約】 低温拡散接合法と、該方法によって接合されたターゲット/バッキングプレートアセンブリとを開示する。この方法によれば、銅および/またはコバルトターゲット(12)が、Ib族またはVIII族金属から成るグループから選択される中間層(14)の使用により、バッキングプレート(16)に接合される。中間層(14)はターゲット(12)とバッキングプレート(16)の、接合を意図する表面の間に配置され、アセンブリ(10)が約190〜400℃の低温で拡散接合される。この方法により、接合アセンブリの引張り強さが向上するが、一方、銅ターゲットの場合、望ましくない結晶粒成長が起らない。本発明によりコバルトターゲットを接合する場合、望ましい磁気的性質たとえば貫通磁束が維持される一方、強い接合が実現される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】 本発明は、一般に、物理蒸着薄膜コーティングのためのスパッターターゲット
アセンブリの設計とその製造法に関する。より詳しくは、本発明は、バッキング
プレートアセンブリに拡散接合されたCuまたはCo金属およびこれらの金属の
合金から成るターゲットであって、前記ターゲットの接合表面とバッキングプレ
ートの接合表面との間に配置されたIb族またはVIII族金属から成る接合促
進中間層を有するターゲットに関する。
【0002】 カソードスパッターリングは、スパッターターゲットから、所望の基板上に材
料の薄層または薄膜を蒸着させるために広く使用されている。基本的には、スパ
ッターターゲットを有するカソードアセンブリが、アノードとともに、不活性ガ
ス好ましくはアルゴンのはいった室内に配置される。所望の基板は、室内のアノ
ード近くに、受け面がカソードアセンブリとアノードとの間の通路に垂直に向く
ように配置される。カソードアセンブリとアノードとの間に、高圧電場が印加さ
れる。
【0003】 カソードアセンブリから放出される電子が不活性ガスをイオン化する。すると
、電場が不活性ガスの正帯電イオンをスパッターターゲットのスパッターリング
面に対して加速する。イオン衝撃によってスパッターターゲットからたたきださ
れた物質は、室内を移動して、基板の受け面に付着し、薄層または薄膜を形成す
る。
【0004】 基板たとえば半導体デバイス上に薄膜を蒸着するために、一般に、アルミニウ
ムまたは銅基材のバッキングプレートに取りつけられた高純度金属または金属合
金のスパッターターゲットが使用される。これらのスパッターターゲットアセン
ブリは、ターゲット材料をスパッター装置に機械的および電気的に取りつけ、正
しいスパッター室環境条件を維持するための真空シール面を与え、また一般に、
スパッター蒸着時のターゲット材料の効率的冷却のための熱除去通路を与える。
【0005】 スパッターターゲットは、スパッターリング過程中、スパッターターゲットに
熱エネルギーとして与えられる、衝撃ガスイオンの運動エネルギーによって加熱
される。この熱は、一般にスパッターリング面とは反対側の界面に沿ってスパッ
ターターゲットに接合されたバッキングプレートの下または周囲を循環する冷却
流体による熱交換によって、散逸させられる。
【0006】 銅とその合金は、大きな導電率とすぐれた移行抵抗(migration r
esistance)とにより、ULSI金属化における相互接続材料としてま
すます多く使用されるようになっている。Cu相互接続により、高速、高性能、
高信頼性の相互接続デバイスが得られる。高純度銅ターゲットが、Siウェーハ
上にCu薄膜をスパッター蒸着してこれらの先進の集積回路デバイスを製造する
ために使用される。したがって、Cuターゲットは、Cu薄膜の多くの性質、た
とえば薄膜の均一性とコンシステンシー、導電率、ステップカバレージ、その他
の決定において重要な役割を演じる。
【0007】 現在、Cuターゲットは、はんだ接合または高温拡散接合により、軽量の高熱
伝導率バッキングプレートに接合されている。しかし、これらの接合方法には問
題がないわけではない。たとえば、はんだ接合Cuターゲット/バッキングプレ
ートの結合強度は一般に小さく、この強度は、ターゲットがスパッターされて温
度が上昇すると、さらに低下する。さらに、一般に使用されるはんだは低融点と
高蒸気圧とを有し、したがってスパッターリング工程時にウェーハ汚染源となり
うる。一般的なはんだ接合は、約28MPa(約4,000psi)のスパッタ
ー/バッキングプレートアセンブリ結合強さを与える。
【0008】 拡散接合は、スパッターターゲットをバッキングプレートに接合するのに好ま
しい方法である。しかし、Cuターゲットとそれに付随するAlまたはAl合金
バッキングプレートとの間の拡散接合の強さは、CuとAlとがいくつかの脆い
化合物を形成するという事実により、非常に小さい。この場合、CuとAlまた
はAl合金との間の代表的な結合強さは、約14MPa(約2,000psi)
〜約35MPa(約5,000psi)の範囲にあるが、市販されているCu/
Alターゲットバッキングプレートアセンブリの1つは、約42〜54.4MP
a(約6.2〜7.9ksi)の結合強さを有する、ということである。
【0009】 この問題を克服するために、Ni中間層を配置してCuとAlバッキングプレ
ートとを高温拡散接合する試みが提案されている。この方法は、大きな結合強さ
を与えるが、使用される高温(すなわち、約400〜600℃)のため2次再結
晶による好ましくないターゲット結晶粒成長が起る、ということである。これは
、スパッター性能に非常に好ましくない有害な影響をおよぼす。その結果、その
ようなターゲット/バッキングプレートアセンブリによってスパッターされた薄
膜は、低い薄膜均一性と面積抵抗変動という不利を有する。このタイプの接合は
、また、スパッターリング工程中の好ましくない微粒子放出の増大をももたらし
うる。
【0010】 コバルトターゲットも、半導体金属化のための各種薄膜、サブミクロン半導体
上のサリサイド(salicide)層、および低抵抗率接点の形成のために、
スパッターリング工程で普通に使用されている。これらの用途において重要なこ
とは、スパッターターゲットの必要な磁気的性質を維持して、スパッター室内の
高いプラズマ均一性を与え、均一なコーティング蒸着が起るようにすることであ
る。Coターゲットとそれに付随するバッキングプレートとの高温接合は、Co
の磁気的性質の劣化たとえば透磁率および貫通磁束(pass through
flux)に関する問題をもたらし、透磁率が著しく増大して貫通磁束が減少す
る。
【0011】 以上のように、この技術分野においては、Cuターゲットをそれに付随するバ
ッキングプレートに接合する方法で、有意のCuターゲット結晶粒成長をもたら
さない、許容されるターゲット−バッキングプレート引張り強さを与える方法が
必要である。
【0012】 同様に、この技術分野においては、Coターゲットをそれに付随するバッキン
グ構造物に接合する方法で、ターゲットとバッキングプレートとの間の十分な結
合または引張り強さを与えるが、Coターゲットの必要な磁気的性質には有害な
影響を与えないような方法が必要である。
【0013】 以上の目的およびその他の目的は、本明細書で開示する方法と構造的組合せと
によって達成される。
【0014】 本発明者の発見によれば、CuおよびCoターゲット(ならびに、Cuおよび
Coの合金から成るターゲット)を、Cuターゲットの場合には、接合時に有意
のCu結晶粒成長をもたらすことなく、またCoターゲットの接合の場合、ター
ゲット貫通磁束の減少と透磁率の増大とをもたらすことなく、付随するバッキン
グプレート部材に首尾良く拡散接合することができる。
【0015】 本願で開示する方法は、スパッターリングターゲットとバッキングプレートと
を、拡散接合と、これらの間に配置されるAgまたはAg合金(または、他のI
b族元素たとえばAuおよびその合金、もしくはVIII族元素たとえばPd、
Pt、およびそれらの合金)中間層とを使用することにより接合するのに使用さ
れる。この方法の使用により、好ましくない2次再結晶、異常な結晶粒成長、お
よび結晶学的集合組織の劣化が最小限に抑えられ、一方、ターゲットの本来の微
視組織的および物理的性質が維持される。AgまたはAg合金中間層により、拡
散接合温度を190〜400℃に低下させることができる。
【0016】 この方法によれば、適当なパラメータ、たとえば母材の表面仕上げと表面清浄
化、接合溝または表面粗さ、中間層厚さ、接合温度と時間、を使用することによ
り、CuターゲットとAl合金バッキングプレートとの間に、90MPa(13
,000psi)もの大きな結合強さを実現することができる。AgまたはAg
合金中間層は、ターゲットまたはバッキングプレートまたはこれらの両方の必要
な接合表面上に、スパッター蒸着、電気めっき、プラズマコーティング、および
その他の方法たとえば必要な界面領域に沿って箔層を配置することによって、付
着させることができる。必要なAgまたはAg合金中間層の厚さは、約1〜10
0μmである。ターゲットとバッキングプレートとの接合は、いろいろな方法、
たとえば、低温または中間温度での、高温静水圧圧縮(HIP)、真空プレス、
プレス、その他の方法の1つを使用して達成することができる。
【0017】 本発明により、CoおよびCuターゲット(およびこれらの金属を含む合金を
、AlおよびAl合金バッキングプレートまたはCuおよび/もしくはCu合金
バッキングプレートに接合することができる。
【0018】 以下、本発明を、添付の図面と下記の本発明の詳細な記述とにより、さらに詳
しく説明する。
【0019】 本発明にしたがって、ターゲットとバッキングプレートとを製造する。接合中
間層を、ターゲットとバッキングプレート双方の意図する接合表面の間に中間配
置して、アセンブリを作る。この接合中間層は、Ib族およびVIII族金属な
らびにこれらの合金から選択した金属から成る。
【0020】 次に、このアセンブリを、ターゲット接合表面とバッキングプレート接合表面
との界面に沿ってターゲットとバッキングプレートとを拡散接合するために選択
した温度および圧力条件下で圧縮する。接合中間層は、金属箔の形で形成するこ
とができ、あるいは接合表面の1つまたは両方のコーティングによって形成する
ことができる。コーティング方法の例としては、スパッターコーティング、プラ
ズマ溶射、および電気めっきがある。現在のところ、中間層をスパッターコーテ
ィングするのが好ましい。
【0021】 拡散接合時に使用する温度は、190〜約400℃の程度であり、約250〜
400℃の範囲とするのがさらに好ましい。使用できる圧力は、約70〜210
MPa(約10〜30ksi)の程度であり、約70〜140MPa(約10〜
20ksi)の範囲とするのがさらに好ましい。好ましくは、中間層は銀または
銀基合金から成る。
【0022】 接合表面は、まず、各種の公知の方法によって、たとえば脱脂組成物たとえば
アセトン、イソプロピルアルコール、せっけんと水、その他の必要表面への塗布
によって、清浄にして、切削油、指紋、その他を除去する。
【0023】 次に、ターゲットおよびバッキングプレートの接合表面の1つまたは両方に、
接合に先立って粗面化(roughening)処理を施すことができる。すな
わち、これらの表面の1つを、米国特許第5,230,459号明細書の開示に
したがって、溝を、拡散接合すべき表面の1つに閉ループ構成またはパターンの
形で与えて、処理することができる。また、粗面化処理は、他の周知の方法たと
えば粒子ブラスティング、ショットピーニング、エッチング、スチールブラシア
ブレージョン、その他の方法、によって接合表面の1つまたは両方に施すことが
できる。
【0024】 随意の清浄化および粗面化ステップのあと、必要な中間層を、界面になる接合
表面の1つまたは両方に付着させる。銅ターゲットをAlまたはAl合金たとえ
ばAl6061に接合すべき場合、スチールブラシを使用してバッキングプレー
トを粗面化し、中間層をターゲットの接合表面に付着させる。
【0025】 ターゲットと、中間層と、およびバッキングプレートとの拡散接合は、この拡
散接合が前記の低温パラメータによって実施されるならば、いろいろな方法たと
えばHIPおよび真空ホットプレスによって、実施することができる。HIPの
場合、缶アセンブリをHIP室内に配置して、この缶アセンブリに、所定の時間
にわたって所定の温度と圧力でHIP処理を施す。缶アセンブリには、通常、加
圧ガス通常アルゴンによりすべての側面から同じ圧力が加えられる。HIP処理
に使用する特定の条件は、ターゲット、中間層、およびバッキングプレートの間
の強固な拡散接合を実現するための要件に合うように選択する。
【0026】 好ましいHIP工程の場合、缶アセンブリは、105MPa(15ksi)の
圧力で、約3時間にわたって、約350℃の温度に加熱する。この方法により、
約98MPa(約14ksi)もの大きさの、CuターゲットとAlバッキング
プレートとの間の引張り強さを有する拡散接合が実現された。また、この方法は
、Cuターゲットの過剰な再結晶または異常な結晶粒成長をもたらさない。本発
明により接合された銅ターゲットの平均結晶粒径は、約15〜20μmの程度で
あった。
【0027】 また、本発明によるコバルト/Al6061ターゲットの拡散接合により、約
98MPa(約14ksi)の大きな引張り結合強さが得られ、かつこの方法で
接合したコバルトターゲットは少なくとも約60%の貫通磁束を示し、大部分の
もので65%の貫通磁束が得られた。
【0028】 使用できる高温静水圧圧縮法のさらなる詳細は、本件と一緒に譲渡された米国
特許第5,234,487号および第5,230,459号明細書に記載されて
いる。これらの特許明細書の開示内容を参照されたい。
【0029】 必要な拡散接合の形成のためのもう1つの方法は、真空ホットプレスであり、
この場合、予熱されたターゲット、中間層、およびバッキングプレートが真空室
内に配置され、それから接合を促進するためにプレスされる。接合操作時に加え
る圧力は広い範囲にわたって変えることができる。真空ホットプレスのほか、ホ
ットプレスも還元ガスまたは不活性ガスの存在下で実施することができる。
【0030】 本発明により、約350℃、圧力105MPa(15ksi)、約3時間のH
IP処理条件によって、銅ターゲットがAl6061バッキングプレートに接合
され、またコバルトターゲットが首尾良くAl6061バッキングプレートに拡
散接合された。したがって、これらの時間、温度、および圧力条件は好ましいも
のである。
【0031】 銀および銀合金中間層の使用が好ましいが、他の中間層材料たとえば金、パラ
ジウム、および/または白金も使用できる。
【0032】 図1には、本発明によって低温拡散接合したスパッターターゲット/バッキン
グプレートアセンブリの模式斜視図を示す。この場合、スパッターターゲットア
センブリ10は、ターゲット12を有し、該ターゲットは介在中間層14の使用
によりバッキングプレート16に接合されている。ターゲットと中間層とバッキ
ングプレートの接合は、相互拡散タイプのものであり、ターゲットプレート12
が中間層14に接合され、中間層14がバッキングプレート16に接合されてい
る。
【0033】 以下、本発明を特定実施形態を実施例として、さらに詳しく説明する。これら
の実施例は単に説明のためのものであり、本発明を限定するものと解釈してはな
らない。
【0034】実施例1−銅ターゲット 5NのCuターゲットを、Al6061合金バッキングプレートに接合した。
Ag中間層を、スパッター蒸着法により、バッキングプレートの接合表面に付着
させた。これらのアセンブリを、温度350℃、105MPa(15ksi)、
約3時間のHIP工程により、拡散接合させた。
【0035】 これらの拡散接合アセンブリのターゲットの結晶粒径を測定したところ、15
〜20μmの範囲にあることがわかった。したがって、接合工程中に好ましくな
い結晶粒成長は起らなかったということが示された。これらの拡散接合アセンブ
リの引張り試験により、結合強さは平均約98MPa(14ksi)であること
が示された。
【0036】実施例2−コバルトターゲット コバルトターゲットを、Al6061合金バッキングプレートに、スパッター
リングによってバッキングプレートに付着させたAg中間層によって拡散接合さ
せた。これらのアセンブリを、350℃、105MPa(15ksi)、約3時
間のHIP工程により、拡散接合させた。平均約98MPa(約14ksi)の
結合強さが得られ、またCoターゲットの貫通磁束は平均約65%と測定された
【0037】実施例3−比較例 図2には、中間層を使用しないで拡散接合したCuターゲット/Al6061
アセンブリ、従来のハンダ接合Cu/Al6061アセンブリ、および実施例1
によって接合したCu/Al6061アセンブリの結合強度の比較を示す。中間
層なしで接合したアセンブリは、実施例1に示したものと同じ時間、温度、およ
び圧力条件下でHIP処理した。はんだ接合比較例においては、通常のSn/A
gはんだを使用した。
【0038】 図3に、450℃、3時間、105MPa(15ksi)のHIP条件下で実
施されるターゲットとバッキングプレートとの従来の高温拡散接合(すなわち、
中間層なし)により、Al6061合金バッキングプレートに接合したCuター
ゲットの平均結晶粒径を示す。これは、接合ステップ時に起ったCuターゲット
の好ましくない結晶粒成長を示している。これに対して、やはりこのグラフに示
すように、実施例1の手順によって接合したCuターゲットの平均結晶粒径は2
0μmよりも小さい。
【0039】 以上、本発明のいくつかの実施形態を示して説明したが、本発明には、特許請
求の範囲に定義する本発明の意図と範囲を逸脱することなくなしうるすべての変
形または変更も同様に含まれると解釈すべきである。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明によって製造した、スパッターターゲット/バッキングプレートアセン
ブリの模式斜視図である。
【図2】 本発明によって製造したターゲット/バッキングプレートアセンブリの結合強
さと従来の接合法によって製造したものの結合強さとを示すグラフ表示である。
【図3】 本発明によってバッキングプレートに接合したCuターゲットの平均結晶粒径
と高温拡散接合によって製造したCuターゲットの平均結晶粒径を示すグラフ表
示である。
【符号の説明】
10 スパッターターゲットアセンブリ 12 ターゲット 14 中間層 16 バッキングプレート

Claims (24)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 接合されたスパッターターゲット/バッキングプレート組合
    せを製造する方法であって、 (a)CuおよびCoならびにこれらの合金から成るグループから選択される金
    属から成り、接合表面を有するターゲットを作り、 (b)AlおよびCuならびにこれらの合金から成るグループから選択される金
    属から成り、接合表面を有するバッキングプレートを作り、 (c)前記ターゲットとバッキングプレートとを、前記ターゲットの接合表面と
    前記バッキングプレートの接合表面とが互いに隣接するように配置し、 (d)前記ターゲットと前記バッキングプレートとの前記接合表面の間に、Ib
    族およびVIII族金属ならびにこれらの合金から選択される金属から成る接合
    中間層を設けてアセンブリを製造し、 (e)前記アセンブリを、前記ターゲットとバッキングプレートとを拡散接合す
    るために、温度・圧力条件下で圧縮し、前記温度が約190〜約400℃の範囲
    にある、 ことから成ることを特徴とする方法。
  2. 【請求項2】 前記接合中間層が約5〜約100μmの厚さを有する金属箔
    であることを特徴とする請求項1に記載の方法。
  3. 【請求項3】 前記中間層が前記接合表面の少なくとも1つにコーティング
    を与えることによって付着させられることを特徴とする請求項1に記載の方法。
  4. 【請求項4】 前記コーティングがスパッターコーティングによって付着さ
    せられることを特徴とする請求項2に記載の方法。
  5. 【請求項5】 前記コーティングがプラズマ溶射によって付着させられるこ
    とを特徴とする請求項2に記載の方法。
  6. 【請求項6】 前記コーティングが電気めっきによって付着させられること
    を特徴とする請求項2に記載の方法。
  7. 【請求項7】 前記ステップ(e)に先立って、前記接合表面の少なくとも
    1つを粗面化することをさらに含むことを特徴とする請求項1に記載の方法。
  8. 【請求項8】 前記ステップ(e)が高温静水圧圧縮(HIP)から成るこ
    とを特徴とする請求項1に記載の方法。
  9. 【請求項9】 前記ステップ(e)が真空ホットプレスから成ることを特徴
    とする請求項1に記載の方法。
  10. 【請求項10】前記ステップ(e)の前記圧力が約70〜210MPa(約
    10〜30ksi)であることを特徴とする請求項1に記載の方法。
  11. 【請求項11】前記ステップ(e)の前記温度が約250〜約400℃であ
    ることを特徴とする請求項1に記載の方法。
  12. 【請求項12】前記ターゲットがCuまたはCu合金から成り、前記バッキ
    ングプレートがAlであることを特徴とする請求項1に記載の方法。
  13. 【請求項13】前記ステップ(e)のあと、前記ターゲットが約10〜30
    μmの範囲の結晶粒径を有することを特徴とする請求項12に記載の方法。
  14. 【請求項14】前記結晶粒径が約15〜20μmの範囲にあることを特徴と
    する請求項12に記載の方法。
  15. 【請求項15】前記ターゲットがCoまたはCo合金から成ることを特徴と
    する請求項1に記載の方法。
  16. 【請求項16】前記ステップ(e)のあと、前記ターゲットが約60%より
    も多い貫通磁束を有することを特徴とする請求項15に記載の方法。
  17. 【請求項17】前記貫通磁束が約65%よりも多いことを特徴とする請求項
    16に記載の方法。
  18. 【請求項18】スパッターターゲットアセンブリであって、 CuおよびCoならびにこれらの合金から成るグループから選択される金属か
    ら成るターゲットと、 AlおよびCuならびにこれらの合金から成るグループから選択される金属か
    ら成るバッキングプレートと、 Ib族およびVIII族金属ならびにこれらの合金から成るグループから選択
    される部材から成り、前記ターゲットと前記バッキングプレートとの間に配置さ
    れる中間層と、 から成ることを特徴とするスパッターターゲットアセンブリ。
  19. 【請求項19】前記中間層が約1〜100μmの厚さであることを特徴とす
    ることを特徴とする請求項18に記載のスパッターターゲットアセンブリ。
  20. 【請求項20】実質的に銅または銅合金から成るターゲットと、バッキング
    プレートと、および前記ターゲットと前記バッキングプレートとの間に配置され
    るAgまたはAg合金の中間層とを有し、前記ターゲットが約10〜30μmの
    結晶粒径を有することを特徴とするスパッターターゲットアセンブリ。
  21. 【請求項21】前記粒径が約15〜20μmの範囲にあり、前記ターゲット
    とバッキングプレートとが前記中間層に沿って互いに拡散接合されることを特徴
    とする請求項20に記載のスパッターターゲットアセンブリ。
  22. 【請求項22】前記バッキングプレートがAlまたはAl合金から成ること
    を特徴とする請求項21に記載のスパッターターゲットアセンブリ。
  23. 【請求項23】実質的にCoまたはCo合金から成るターゲットと、バッキ
    ングプレートと、および前記ターゲットと前記バッキングプレートとの間に配置
    されるAgまたはAg合金の中間層とを有し、前記ターゲットが約60%以上の
    貫通磁束を有することを特徴とするスパッターターゲットアセンブリ。
  24. 【請求項24】前記バッキングプレートがAlもしくはAl合金またはCu
    もしくはCu合金を含み、前記ターゲットと前記バッキングプレートとが前記中
    間層に沿って互いに拡散接合され、前記ターゲットが約65%以上の貫通磁束を
    有することを特徴とする請求項23に記載のスパッターターゲットアセンブリ。
JP2000592462A 1998-12-29 1999-12-17 拡散接合スパッターターゲットアセンブリとそれを製造する方法 Pending JP2002534604A (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US11435198P 1998-12-29 1998-12-29
US60/114,351 1998-12-29
PCT/US1999/030213 WO2000040770A1 (en) 1998-12-29 1999-12-17 Diffusion bonded sputter target assembly and method of making same

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2002534604A true JP2002534604A (ja) 2002-10-15

Family

ID=22354715

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2000592462A Pending JP2002534604A (ja) 1998-12-29 1999-12-17 拡散接合スパッターターゲットアセンブリとそれを製造する方法

Country Status (5)

Country Link
EP (1) EP1147241B1 (ja)
JP (1) JP2002534604A (ja)
KR (1) KR100616765B1 (ja)
DE (1) DE69940277D1 (ja)
WO (1) WO2000040770A1 (ja)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002294437A (ja) * 2001-04-02 2002-10-09 Mitsubishi Materials Corp 銅合金スパッタリングターゲット
JP2007502366A (ja) * 2003-08-11 2007-02-08 ハネウェル・インターナショナル・インコーポレーテッド ターゲット/バッキングプレート構造物、及びターゲット/バッキングプレート構造物の形成法
CN112091401A (zh) * 2020-09-11 2020-12-18 宁波江丰电子材料股份有限公司 一种钛铝合金靶材及其焊接的方法

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7041204B1 (en) 2000-10-27 2006-05-09 Honeywell International Inc. Physical vapor deposition components and methods of formation
KR100784992B1 (ko) * 2006-09-05 2007-12-14 한국생산기술연구원 코팅용 타겟 제조방법 및 그 제품
KR101414352B1 (ko) 2013-05-27 2014-07-02 한국생산기술연구원 금속재 브레이징용 페이스트 대체 코팅 및 그에 따른 금속재 접합 방법
CN104690410A (zh) * 2013-12-05 2015-06-10 有研亿金新材料股份有限公司 一种靶材组件的制备方法
CN110662314B (zh) * 2019-09-10 2022-05-20 博宇(天津)半导体材料有限公司 一种加热器及其制备方法
CN112935512A (zh) * 2021-03-26 2021-06-11 宁波江丰电子材料股份有限公司 一种钴靶材与铜铬合金背板的扩散焊接方法
CN115233169B (zh) * 2022-06-22 2023-09-05 苏州六九新材料科技有限公司 一种铝基管状靶材及其制备方法

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW234767B (ja) * 1992-09-29 1994-11-21 Nippon En Kk
BE1007535A3 (nl) * 1993-09-24 1995-07-25 Innovative Sputtering Tech Gelaagde metaalstructuur.
US6073830A (en) * 1995-04-21 2000-06-13 Praxair S.T. Technology, Inc. Sputter target/backing plate assembly and method of making same
US5836506A (en) * 1995-04-21 1998-11-17 Sony Corporation Sputter target/backing plate assembly and method of making same
US5803342A (en) * 1996-12-26 1998-09-08 Johnson Matthey Electronics, Inc. Method of making high purity copper sputtering targets
KR20010005546A (ko) * 1997-03-19 2001-01-15 존슨매테이일렉트로닉스, 인코퍼레이티드 후면에 확산 니켈 플레이트된 타겟과 그의 생성방법

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002294437A (ja) * 2001-04-02 2002-10-09 Mitsubishi Materials Corp 銅合金スパッタリングターゲット
JP2007502366A (ja) * 2003-08-11 2007-02-08 ハネウェル・インターナショナル・インコーポレーテッド ターゲット/バッキングプレート構造物、及びターゲット/バッキングプレート構造物の形成法
CN112091401A (zh) * 2020-09-11 2020-12-18 宁波江丰电子材料股份有限公司 一种钛铝合金靶材及其焊接的方法
CN112091401B (zh) * 2020-09-11 2022-04-12 宁波江丰电子材料股份有限公司 一种钛铝合金靶材及其焊接的方法

Also Published As

Publication number Publication date
EP1147241A4 (en) 2007-05-02
DE69940277D1 (de) 2009-02-26
EP1147241B1 (en) 2009-01-07
WO2000040770A1 (en) 2000-07-13
KR100616765B1 (ko) 2006-08-31
EP1147241A1 (en) 2001-10-24
KR20010101225A (ko) 2001-11-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6521108B1 (en) Diffusion bonded sputter target assembly and method of making same
EP1125000B1 (en) Method of making a sputter target/backing plate assembly
US6071389A (en) Diffusion bonded sputter target assembly and method of making
US20080236738A1 (en) Bonded sputtering target and methods of manufacture
US6619537B1 (en) Diffusion bonding of copper sputtering targets to backing plates using nickel alloy interlayers
JPH11510557A (ja) スパッタ用ターゲットとバッキングプレートの組立体及びその製造方法
US20170084434A1 (en) Diffusion-bonded sputter target assembly and method of manufacturing
JP2002534604A (ja) 拡散接合スパッターターゲットアセンブリとそれを製造する方法
EP2111478B1 (en) Method of diffusion-bond powder metallurgy sputtering target
JP4594488B2 (ja) スパッタリングターゲット
JP4970034B2 (ja) ターゲット/バッキングプレート構造物、及びターゲット/バッキングプレート構造物の形成法
US6723213B2 (en) Titanium target assembly for sputtering and method for preparing the same
WO2004065046A2 (en) Brittle material sputtering target assembly and method of making same