JP2003147518A - スパッタリングターゲット - Google Patents

スパッタリングターゲット

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JP2003147518A
JP2003147518A JP2001340651A JP2001340651A JP2003147518A JP 2003147518 A JP2003147518 A JP 2003147518A JP 2001340651 A JP2001340651 A JP 2001340651A JP 2001340651 A JP2001340651 A JP 2001340651A JP 2003147518 A JP2003147518 A JP 2003147518A
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JP
Japan
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target
sputtering
backing plate
sputtering target
bonding
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JP2001340651A
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English (en)
Inventor
Naoki Ono
野 直 紀 尾
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Mitsui Mining and Smelting Co Ltd
Original Assignee
Mitsui Mining and Smelting Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【解決手段】 本発明に係るスパッタリングターゲット
は、金属または合金からなるスパッタリングターゲット
であって、該ターゲットのボンディング面に溝切り加工
が施されていることを特徴としている。本発明では、前
記の溝切り加工によって、ターゲットのボンディング面
に形成された溝の深さが0.2〜1.0mmの範囲、幅
が0.5〜20mmの範囲、センターピッチが10〜2
00mmの範囲にあることが好ましい。 【効果】 本発明によれば、スパッタリング時のターゲ
ットの剥離を抑制し、効率よくスパッタリングを行うこ
とができるスパッタリングターゲットおよびバッキング
プレート付きスパッタリングターゲットを提供すること
ができる。本発明に係るスパッタリングターゲット、ま
たはバッキングプレート付きスパッタリングターゲット
を用いてスパッタリングを行った場合には、安定した放
電を確保することができ、溝切り加工部の厚みを除いた
ターゲットの厚さまでスパッタリングをすることができ
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の技術分野】本発明は、スパッタリングおよび薄
膜形成に使用するスパッタリングターゲットに関する。
【0002】
【発明の技術的背景】従来より、薄膜形成法の1つとし
てスパッタリング法が知られている。スパッタリング法
とは、一般に減圧下でプラズマ状態とした不活性ガスを
ターゲットに衝突させ、そのエネルギーにより、ターゲ
ットから飛び出した分子や原子を基板に付着させること
で基板上に薄膜を形成する方法であり、大面積化が容易
で高性能の膜が得られることから工業的に利用されてい
る。
【0003】また近年、スパッタリングの方式として、
反応性ガス中でスパッタリングを行う反応性スパッタリ
ング法や、ターゲットの裏面に磁石を設置し薄膜形成の
高速化を図るマグネトロンスパッタリング法なども知ら
れている。このようなスパッタリングに用いられるター
ゲットは、上述したようにスパッタリング時にプラズマ
状態の不活性ガスなどによる衝撃を受け続けるため、そ
の内部に熱量が蓄積し、高温となる。このため、一般
に、CuやCu系合金などの熱伝導性の良い材料からな
るバッキングプレートをターゲットに接合し、このバッ
キングプレートを冷却することにより、ターゲットの熱
を逃がすようにしている。
【0004】従来知られているターゲットとバッキング
プレートとの接合方法は、具体的には、以下のようなも
のであった。たとえば、まず、はじめにターゲットのス
パッタリングに供する面(以下、スパッタ面という)
と、その裏面であるボンディングを行う面(以下、ボン
ディング面という)の両面を、フライスや旋盤、平面研
削盤などで加工し、その後、ボンディング面を脱脂す
る。
【0005】次に、前記ターゲットのボンディング面
と、バッキングプレートとを加熱し、ボンディング材を
ターゲットのボンディング面に塗布する。その後、前記
ターゲットをボンディング材の融点以上に加熱して、同
様に加熱したバッキングプレートと接合し、冷却した後
に矯正仕上げを行う。なお、ターゲットやバッキングプ
レートを構成する材料とボンディング材との関係で、タ
ーゲットやバッキングプレートと、ボンディング材との
濡れ性が不充分な場合には、めっきや溶射、PVD(物
理的気相堆積)法などにより、ボンディング材との濡れ
性が良好な材料をターゲットのボンディング面やバッキ
ングプレートの表面にコーティングした後、ボンディン
グ材を塗布し、上記と同様の操作を行い、接合してい
た。
【0006】しかしながら、このような方法でバッキン
グプレートに接合されたターゲットには、スパッタリン
グ時にターゲットが反りあがり、バッキングプレートか
ら剥離するという問題があった。具体的には、本発明者
らの検討によれば、特に500×500mm2以上の面
積を有するターゲットでは、ターゲットの初期厚みの3
0〜50%程度までスパッタリングしたところで、ター
ゲットの外周部がバッキングプレートから剥離してしま
い、スパッタリングを継続できなくなることがあった。
すなわち、ターゲットがバッキングプレートから剥離し
て反りあがり、スパッタリング装置内のシールド板に触
れて電気的に短絡し、スパッタリングを継続することが
できなくなることがあった。また、ターゲットのバッキ
ングプレートから剥離した箇所は冷却されず、熱量が蓄
積していくため、スパッタリングにより形成される薄膜
に欠陥が生じたり、ターゲットの材質によってはターゲ
ット自体が溶融してしまうことすらあった。
【0007】本発明者らは、上記問題点を解決すべく、
鋭意検討した結果、ターゲットのボンディング面に溝切
り加工を施すことによって、スパッタリング時にバッキ
ングプレートからの剥離を抑制できるターゲットを得る
ことができることを見出し、本発明を完成するに至っ
た。
【0008】
【発明の目的】本発明は、スパッタリング時におけるタ
ーゲットとバッキングプレートとの剥離を抑制して、効
率よくスパッタリングを行うことができるターゲットを
提供することを目的としている。また、本発明はこのよ
うなターゲットをバッキングプレートと接合した、バッ
キングプレート付きターゲットを提供することを目的と
している。
【0009】
【発明の概要】本発明に係るスパッタリングターゲット
は、金属または合金からなるスパッタリングターゲット
であって、該ターゲットのボンディング面に溝切り加工
が施されていることを特徴としている。本発明では、前
記の溝切り加工によって、ターゲットのボンディング面
に形成された溝の深さが0.2〜1.0mmの範囲、幅
が0.5〜20mmの範囲、センターピッチが10〜2
00mmの範囲にあることが好ましい。
【0010】本発明に係るスパッタリングターゲット
は、Mo、Al、Ti、Ta、Cr、Wからなる群より
選ばれた少なくとも1種の金属からなるか、これを主成
分とする合金であることが好ましい。本発明に係るバッ
キングプレート付きスパッタリングターゲットは、前記
スパッタリングターゲットがボンディング材を介してバ
ッキングプレートに接合されていることを特徴としてい
る。
【0011】本発明に係るバッキングプレート付きスパ
ッタリングターゲットにおいては、前記ボンディング材
により、ターゲットとバッキングプレートの間に形成さ
れたボンディング層の厚みが0.2〜1.0mmの範囲
にあることが好ましい。本発明に係るバッキングプレー
ト付きスパッタリングターゲットにおいては、前記ボン
ディング材が、InまたはIn系合金からなることが好
ましい。
【0012】
【発明の具体的説明】以下、本発明について具体的に説
明する。 <スパッタリングターゲット>本発明に係るスパッタリ
ングターゲットは、金属または合金からなるスパッタリ
ングターゲットのボンディング面に溝切り加工を施し、
溝を形成したスパッタリングターゲットである。
【0013】本発明に係るスパッタリングターゲット
は、金属または合金からなることが好ましく、このよう
な金属または合金としては、具体的には、たとえば、M
o、Al、Ti、Ta、Cr、W、Ni、Cu、Ag、
Au、Pt、Fe、Co、Mg、Al-Mg、Al-T
i、Ni-Fe、Ni-Cr、Fe-Co、Fe-Ta、C
o-Cr、Co-Cr-Pt、Co-Zr、Co-Pt、P
t-Mn、Ir-Mn、Ti−Wなどが挙げられる。これ
らのうちでは、Mo、Al、Ti、Ta、Cr、Wから
なる群より選ばれた少なくとも1種の金属か、これを主
成分とする合金が好ましい。
【0014】本発明では、前記ターゲットを構成するタ
ーゲット材の製造方法は、特に限定されず、常法により
製造することができる。たとえば、真空溶解後、鋳造
し、塑性加工した後、機械研削する真空溶解法や、HIP
(ホットアイソスタティックプレス)法もしくはCIP
(コールドアイソスタティックプレス)法により成形
後、焼結、塑性加工する粉末冶金法を用いて、ターゲッ
ト材を製造することができる。
【0015】本発明では、上記のようにして製造したタ
ーゲット材を、スパッタリングターゲットに加工する際
に、そのボンディング面に溝切り加工を施すことを特徴
としている。本発明の具体例を図1および図2に示す。
図1は、スパッタリングターゲットをボンディング面を
上にして見たときの斜視図であり、図2は、図1のI−
I断面図である。この例では、ターゲット1のボンディ
ング面3に平面的に見て碁盤目状の溝が形成されてい
る。溝の平面形状は、この例に限定されず、ターゲット
やバッキングプレートの形状や大きさによって、適宜変
えることができ、たとえば、縞状、同心円状などであっ
てもよい。
【0016】本発明では、ターゲットのボンディング面
に形成された溝の深さdは、0.2〜1.0mmの範
囲、好ましくは0.5〜1.0mmの範囲にあることが
望ましく、前記溝の幅wは、0.5〜20mmの範囲、
好ましくは5〜15mmの範囲にあることが望ましく、
前記溝のセンターピッチp(ある溝の中心線と、これと
隣接する溝の中心線との間の距離)は、10〜200m
mの範囲、好ましくは50〜150mmの範囲にあるこ
とが望ましい。
【0017】溝の深さd、幅w、およびセンターピッチ
pが、何れも上記数値範囲内にあると、ターゲットとバ
ッキングプレートとをボンディング材で接合する際の加
熱冷却工程を通じて、ターゲットとバッキングプレート
との熱膨張率の差から生じる内部の歪を緩和することが
できるとともに、ボンディング材を介したターゲットと
バッキングプレートとの密着性を向上し、スパッタリン
グ時にターゲットとバッキングプレート間で生じる剥離
を抑制することができる。
【0018】なお、ここで、溝の深さd、幅w、および
センターピッチpは、図2に示したように定義される。
すなわち、溝の深さdとは、溝の最も深い位置の深さで
あり、溝の幅wとは、溝の横方向の距離であり、溝のセ
ンターピッチpとは、溝の中心線5と、これと隣接する
溝の中心線7との間の距離をいう。前記溝の深さdは、
具体的には、たとえば、ダイヤルデプスゲージ(ミツト
ヨ製、7213)を用いて測定することができる。
【0019】前記溝の幅w、およびセンターピッチp
は、具体的には、たとえば、ノギス(ミツトヨ製、CD
−30C)を用いて測定することができる。また、図1
および図2に示した例においては、溝の断面形状は、矩
形であるが、これに限定されず、その他の形状、たとえ
ば、半円形、半楕円形などを採用してもよい。
【0020】このような溝を形成する方法は、特に限定
されず、たとえば機械研削加工、ブラスト加工、エッチ
ング加工、レーザー加工などの方法をターゲットの材
質、大きさ、形状などに応じて、適宜採用することがで
きる。 <バッキングプレート付きスパッタリングターゲット>
本発明に係るバッキングプレート付きスパッタリングタ
ーゲットは、前記スパッタリングターゲットが、ボンデ
ィング材によって、バッキングプレートに接合されてい
る。
【0021】このバッキングプレート付きスパッタリン
グターゲットにおいては、ボンディング材によって、タ
ーゲットとバッキングプレートとの間に形成されたボン
ディング層の厚みが、好ましくは0.2〜1.0mmの
範囲、より好ましくは0.5〜1.0mmの範囲にある
ことが望ましい。ここで、前記ボンディング層の厚みと
は、バッキングプレートのボンディング面を基準とし
て、ターゲットのスパッタ面までを測定し、その測定値
からターゲットの厚みを引いた値をいう。このような測
定は、たとえば、デプスゲージ(ミツトヨ製、VDS1
5)により行うことができる。ボンディング層の厚み
が、上記範囲内にあると、ターゲットとバッキングプレ
ートとの密着性が優れており好ましい。
【0022】前記ボンディング材は、ターゲットを構成
する材料によって異なるが、一般にInまたはIn系合
金からなることが好ましい。In系合金としては、具体
的に、たとえば、In-Sn、In-Pb、In-Ag、
In-Znなどが挙げられる。これらのうちでは、In
が好ましい。前記ボンディング材を用いると接合する際
の加熱温度を低くすることができ、ターゲットとバッキ
ングプレートの熱膨張率の差から内部生じることのある
歪を少なくすることができる。
【0023】なお、前記バッキングプレートを構成する
材料は、特に限定されず、公知のものを使用することが
できる。具体的には、ターゲットを外部の冷却装置によ
り冷却できるように、熱伝導性に優れた材料が好まし
く、たとえば、Cu、Cu系合金などが挙げられる。
【0024】
【発明の効果】本発明によれば、スパッタリング時のタ
ーゲットの剥離を抑制し、効率よくスパッタリングを行
うことができるスパッタリングターゲットおよびバッキ
ングプレート付きスパッタリングターゲットを提供する
ことができる。本発明に係るスパッタリングターゲッ
ト、またはバッキングプレート付きスパッタリングター
ゲットを用いてスパッタリングを行った場合には、安定
した放電を確保することができ、溝切り加工部の厚みを
除いたターゲットの厚さまでスパッタリングをすること
ができる。
【0025】
【実施例】以下、実施例に基づいて本発明をさらに具体
的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定される
ものではない。
【0026】
【実施例1】Moの母材をフライスにより荒削りした
後、ボンディング面となる面にφ6mmのエンドミル
で、図1に示したように碁盤目状に溝切り加工を行った
後、平面研削盤でスパッタ面とボンディング面の両面を
研削し、その後、855×960×6mm3のサイズに加工し、
ターゲットとした。溝切り加工により形成された溝の深
さ、幅、およびセンターピッチを測定したところ、溝の
深さは、0.3〜0.7mm、溝の幅は、6.0mm、
溝のセンターピッチは、99.9〜100.0mmであ
った。
【0027】このMoターゲットと、バッキングプレー
ト(銅とステンレスのハイブリッド:サイズ935×1040
×25mm3)とを160〜200℃に加熱し、ボンディ
ング面にInのボンディング材を塗布して、接合した
後、冷却し、サンプル1を作製した。サンプル1のバッ
キングプレートのボンディング面を基準として、ターゲ
ットのスパッタ面までの距離を測定し、そこからターゲ
ットの厚みを引いてボンディング層の厚みを求めたとこ
ろ、8点測定してボンディング層の厚みは0.1mm以
下であった。
【0028】同様にして、サンプル2〜5を作製し、溝
の深さ、幅、センターピッチ、ボンディング層の厚みを
測定した。結果を表1に示す。サンプル1〜5を、スパ
ッタリング装置に装着し、以下の条件でスパッタリング
を行ったところ、1枚にわずかな剥離が生じたが、スパ
ッタリングの継続に支障はなかった。他の4サンプルに
ついては、すべて剥離は生じなかった。
【0029】これらの5サンプルすべてについて、ター
ゲットの初期厚みの80%までスパッタリングを行うこ
とができた。 スパッタ条件 スパッタリング方式:DCマグネトロンスパッタ プロセスガス :Ar プロセス圧力 :3 mTorr 投入電力 :5.5 W/cm2
【0030】
【実施例2】ボンディング層の厚みが、平均で0.5m
m程度となるように接合した他は、実施例1と同様にし
て、同サイズのバッキングプレート付きスパッタリング
ターゲットを5枚作製した(サンプルNo.6〜1
0)。サンプル6〜10についても、実施例1と同様に
して、溝の深さ、幅、センターピッチ、ボンディング層
の厚みを測定した。結果を表1に示す。
【0031】これらの5サンプルを実施例1と同様の条
件で、スパッタリングしたところ、5サンプルすべてに
ついて、剥離は生じず、ターゲットの初期厚みの80%
までスパッタリングを行うことができた。
【0032】
【比較例1】ターゲットのボンディング面に溝切り加工
を施さなかった他は、実施例1と同様にして、バッキン
グプレート付きスパッタリングターゲットを10枚作製
した(サンプルNo.11〜20)。サンプル11〜2
0についても、実施例1と同様にして、ボンディング層
の厚みを測定した。結果を表1に示す。
【0033】これらの10サンプルを実施例1と同様の
条件で、スパッタリングしたところ、10サンプルすべ
てについて、ターゲットの初期厚みの30〜50%程度
までスパッタリングしたところで、ターゲットの外周部
のほぼ全周に渡って剥離が生じ、スパッタリングの継続
が不可能であった。ターゲットとバッキングプレートの
間には、最大で0.7mmの空隙が生じていた。
【0034】
【表1】
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、本発明に係るターゲットの概略を示す
斜視図である。
【図2】図2は、図1に示したターゲットのI−I断面
図である。
【符号の説明】
1 …ターゲット 3 …ボンディング面 5 …中心線 7 …中心線

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】金属または合金からなるスパッタリングタ
    ーゲットであって、該ターゲットのボンディング面に溝
    切り加工が施されていることを特徴とするスパッタリン
    グターゲット。
  2. 【請求項2】前記溝切り加工によって、ターゲットのボ
    ンディング面に形成された溝の深さが0.2〜1.0m
    mの範囲、 幅が0.5〜20mmの範囲、 センターピッチが10〜200mmの範囲にあることを
    特徴とする請求項1に記載のスパッタリングターゲッ
    ト。
  3. 【請求項3】前記ターゲットが、Mo、Al、Ti、T
    a、Cr、Wからなる群より選ばれた少なくとも1種の
    金属からなるか、これを主成分とする合金であることを
    特徴とする請求項1または2に記載のスパッタリングタ
    ーゲット。
  4. 【請求項4】請求項1〜3のいずれかに記載のスパッタ
    リングターゲットがボンディング材を介してバッキング
    プレートに接合されていることを特徴とするバッキング
    プレート付きスパッタリングターゲット。
  5. 【請求項5】前記ボンディング材により、ターゲットと
    バッキングプレートとの間に形成されたボンディング層
    の厚みが0.2〜1.0mmの範囲にあることを特徴と
    する請求項4に記載のバッキングプレート付きスパッタ
    リングターゲット。
  6. 【請求項6】前記ボンディング材が、InまたはIn系
    合金からなることを特徴とする請求項4または5に記載
    のバッキングプレート付きスパッタリングターゲット。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPWO2005111261A1 (ja) * 2004-05-18 2008-03-27 三井金属鉱業株式会社 スパッタリングターゲット及びその製造方法
JP2009249721A (ja) * 2008-04-10 2009-10-29 Mitsui Mining & Smelting Co Ltd スパッタリングターゲット

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JPWO2005111261A1 (ja) * 2004-05-18 2008-03-27 三井金属鉱業株式会社 スパッタリングターゲット及びその製造方法
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