JP2004529269A - モリブデン及びアルミニウムを含むアセンブリ；ターゲット／バッキングプレートアセンブリを作製するときに中間層を用いる方法 - Google Patents
モリブデン及びアルミニウムを含むアセンブリ；ターゲット／バッキングプレートアセンブリを作製するときに中間層を用いる方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2004529269A JP2004529269A JP2002585694A JP2002585694A JP2004529269A JP 2004529269 A JP2004529269 A JP 2004529269A JP 2002585694 A JP2002585694 A JP 2002585694A JP 2002585694 A JP2002585694 A JP 2002585694A JP 2004529269 A JP2004529269 A JP 2004529269A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- target
- assembly
- aluminum
- molybdenum
- backing plate
- 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.)
- Withdrawn
Links
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING 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
- C23C—COATING 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
- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
- C23C14/34—Sputtering
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
- H01J37/34—Gas-filled discharge tubes operating with cathodic sputtering
- H01J37/3411—Constructional aspects of the reactor
- H01J37/3435—Target holders (includes backing plates and endblocks)
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K20/00—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating
- B23K20/02—Non-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
- B23K20/023—Thermo-compression bonding
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K20/00—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating
- B23K20/16—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating with interposition of special material to facilitate connection of the parts, e.g. material for absorbing or producing gas
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K20/00—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating
- B23K20/22—Non-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
- B23K20/233—Non-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
- B23K20/2333—Non-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 one layer being aluminium, magnesium or beryllium
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING 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
- C23C—COATING 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
- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
- C23C14/34—Sputtering
- C23C14/3407—Cathode assembly for sputtering apparatus, e.g. Target
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING 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
- C23C—COATING 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
- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
- C23C14/34—Sputtering
- C23C14/3407—Cathode assembly for sputtering apparatus, e.g. Target
- C23C14/3414—Metallurgical or chemical aspects of target preparation, e.g. casting, powder metallurgy
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
- H01J37/34—Gas-filled discharge tubes operating with cathodic sputtering
- H01J37/3411—Constructional aspects of the reactor
- H01J37/3414—Targets
- H01J37/3426—Material
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Physical Vapour Deposition (AREA)
- Electrodes Of Semiconductors (AREA)
Abstract
本発明は、モリブデン及びタンタルの一方又は両方から実質的に成る層１０４によって、バッキングプレート１２０から分離された物理蒸着ターゲット１０２を有するアセンブリ１３０を含む。また、本発明は、一平方インチあたり少なくとも約６０００ポンド（ｐｓｉ）の強度を有する結合によって、少なくとも９９．９％モリブデンから成るターゲットに対して結合された少なくとも９９．９％アルミニウムから成るバッキングプレートを含むアセンブリも含む。更に、本発明は、タングステン含有材料をアルミニウム含有材料に対して結合させる方法を含む。モリブデン含有材料の層１０４を、タングステン含有材料１０２とアルミニウム含有材料１２０との間に提供し；且つタングステン含有材料１０２及びアルミニウム含有材料１２０の両方に対して結合させる。
Description
【発明の開示】
【０００１】
技術分野
本発明は、物理蒸着（ＰＶＤ）ターゲット／バッキングプレートアセンブリを含む様々なアセンブリに関するものである。特別な面では、本発明は、アルミニウムに対して結合されたモリブデンを含むアセンブリに関するものである。また、本発明は、モリブデン及びタンタルの一方又は両方を含む中間層を用いて、バッキングプレートに対して物理蒸着ターゲットを結合させる方法にも関する。
【０００２】
発明の背景
物理蒸着は、しばしば、基板上に材料層を形成させるために用いられる。物理蒸着法では、ターゲットの表面は、高エネルギーのイオン及び／又は他の粒子に曝露されるので、材料がターゲット表面から除去される。その除去された材料は、前記ターゲットの近傍にある基板へと移動し、薄膜として基板全体に堆積することがある。
【０００３】
ターゲットは、基板全体に堆積されることが望まれる多くの材料のいずれかから形成される得る。例えば、ターゲットは、例えばタングステン、モリブデン、銅、アルミニウム、タンタルなどを含む様々な金属から形成することができる。
【０００４】
ターゲットは、しばしば、物理蒸着に用いられる前に、バッキングプレートに対して結合又は付着させる。バッキングプレートは、物理蒸着装置中においてターゲットを物理的に保持するために用いられ、典型的には、前記装置中に保持されるのに適する特有な幾何学的形状を有する。バッキングプレートは、多様な材料、例えばアルミニウムから形成することができる。
【０００５】
ターゲットを適当なバッキングプレートに対して結合させようとする場合、困難なことがある。ターゲット材料をバッキングプレートに対して結合させる一つの方法は、バッキングプレートとターゲット材料との間にインジウムはんだ結合を形成する方法であり、例えば、耐火性金属ターゲット材料（例えば、タングステン又はモリブデン）は、銅バッキングプレートに対してはんだ結合させることができる。しかしながら、はんだ結合は、ターゲット／バッキングプレートアセンブリに対して過剰な電力を印加すると、（アセンブリを流れる電力潮流と関連のある熱によって）溶解するので、インジウムはんだ結合を含むアセンブリは、典型的には、４キロワット未満の電力で動作させる。
【０００６】
残念ながら、４キロワットの電力は、効果的なスパッタリングにとって望ましい電力量を下回っている。より高い電力で動作させると、生産性を向上させることができ、且つ単一スパッタリングターゲットからより多くの出力を得ることができるので、１０キロワット以上の電力を用いることは有利であり得る。而して、スパッタリング作業中に比較的高い電力に耐え得るターゲット／バッキングプレート構造を開発することが望ましい。
【０００７】
比較的高い電力に耐え得るターゲット／バッキングプレート構造を作製する一つの方法は、ターゲットとバッキングプレートとの間にはんだ層を用いるのではなく、ターゲットに対してバッキングプレートを直接に結合させる方法である。しかしながら、ターゲットとバッキングプレートとが、互いと比較して、実質的に異なる熱膨張を有する場合、ターゲット／バッキングプレート構造の動作中に、拡散結合に沿ってクラック及び／又は破壊が起こり得る。そのような問題は、例えば、タングステンをアルミニウム又は銅に対して結合させる用途で起こる。
【０００８】
而して、１０キロワット以上の運転に適する新しいターゲット／バッキングプレート構造を開発することは望ましいと考えられる。
本発明は、上記の問題及び考えを克服し実現するために行なったが、以下で説明する本発明は、ターゲット／バッキングプレート構造について添付の請求の範囲に明確に記載されている内容を除いては、ターゲット／バッキングプレート構造に限定されないことを理解すべきである。
【０００９】
発明の概要
一つの面では、本発明は、物理蒸着ターゲット／バッキングプレートアセンブリを含む。そのアセンブリは、物理蒸着ターゲット、バッキングプレート、及び前記バッキングプレートとターゲットとの間に層を含む。その層は、モリブデン及びタンタルの一方又は両方を含む。
【００１０】
一つの面では、本発明は、少なくとも９９．９％がモリブデンから成るターゲットに対して、一平方インチあたり少なくとも約６０００ポンドの強度（ｐｓｉ）を有する結合によって結合された少なくとも９９．９％がアルミニウムから成るバッキングプレートを含む。
【００１１】
一つの面では、本発明は、タングステン含有材料を、アルミニウム含有材料に対して結合させる方法を含む。モリブデン含有材料の層は、タングステン含有材料とアルミニウム含有材料との間に提供される。モリブデン含有材料は、タングステン含有材料とアルミニウム含有材料との両方に対して結合される。
【００１２】
添付の図面を参照しながら本発明の好ましい態様を説明する。
好ましい態様の詳細な説明
本発明の例示的態様について図１ 〜 ６を参照しながら説明する。図１及び２において、例示的ターゲット１０が、図１の横断面図及び図２の上面図で示してある。ターゲット１０はディスク形状を含む。更に詳しくは、ターゲット１０は、第一表面１２と、反対側に第二表面１４とを有する。表面１２及び１４は、環状外縁１６によって結合されている。ターゲット１０は例示的形状で示してあるが、本発明の様々な用途で他のターゲット形状を用い得ることを理解すべきである。
【００１３】
ターゲット１０は、多くの様々な組成物のいずれかを含むことができる。特有な用途では、ターゲット１０は、モリブデン、タンタル、タングステン、チタン、珪素及びアルミニウムを含むことができ、又は実質的に前記材料から成ることができ、又は前記材料の１つ以上から成ることができる。例えば、ターゲット１０は、少なくとも９９．９％純度のアルミニウム、少なくとも９９．９％純度のタングステン、少なくとも９９．９％純度の金属珪化物（例えば、タングステンシリサイドもしくはチタンシリサイド）、又は少なくとも９９．９％純度のアルミニウム化物（例えば、タングステンアルミナイド）であることができる。ターゲット材料の純度は、本明細書では、重量を基準とした純度で記載しているので、純度９９．９％と記載している材料は、不純物含有率が１０００分の一部（重量基準）以下であると考えられる。
【００１４】
特有な用途では、ターゲットは、実質的に２種類上の金属から成ることができ、例示的組成物は実質的にタングステン及びチタンから成る。更なる例示的用途では、ターゲットは、８未満の熱膨張率を有する材料を含むことができ、又は実質的に前記材料から成ることができ、又は前記材料から成ることができる。例示的材料は、アルミニウム及び珪素の一方又は両方と組合せたタングステンである。
【００１５】
図３参照。パターン１８がターゲット１０の表面１４にスクロールされている。パターン１８は、コンピュータによって数値制御された（ＣＮＣ）旋盤を用いて形成することができる。パターン１８は例示的パターンであり、任意の適当なパターンを用いることができる。最終的には、ターゲット１０の表面１４に対して材料をプレスし、前記表面に対して拡散結合させる。渦巻きパターン１８は結合強度を増強できる。例えば、表面１４に対してプレスされた材料は、ターゲット１０の組成物に比べて軟質であり、プレスされた材料のいくらかは、拡散結合プロセス中に、渦巻きパターン１８中へとプレスすることができる。
【００１６】
本発明の一つの面では、ターゲット１０は、バッキングプレートに対して直接に拡散結合される。そのような面では、ターゲット１０はモリブデンを含むことができ、バッキングプレートは、アルミニウム、例えば６０６１シリーズのアルミニウムを含むことができる。
【００１７】
バッキングプレートの構造は、バッキングプレート３０として、図４及び５に示してある。前記構造は、Honeywell International Inc．から市販されているＥＮＤＵＲＡ（商標）構造に対応している。図４及び５の構造は例示的構造であり、本発明の様々な面では他の構造を用いることができる。
【００１８】
バッキングプレート３０は、上面３２を含み、最終的にはターゲットに対して結合される。バッキングプレート３０は、該バッキングプレートの周囲から延びていて且つ物理蒸着装置内に該バッキングプレートを保持する場合に用いるのに適するフランジ３４を含む。
【００１９】
図６参照。ターゲット１０はバッキングプレート３０に対して結合されて、ターゲット／バッキングプレートアセンブリ４０を形成している。更に詳しくは、ターゲット１０の表面１４は、バッキングプレート３０の表面３２に対して結合されて、ターゲット１０とバッキングプレート３０との間の界面で拡散結合４２を形成している。
【００２０】
拡散結合は次のようにして形成できる。まず最初に、ターゲット１０に対して、図３に示してあるように渦巻きパターン１８を付与する。次に、適当な脱脂剤及び／又は他の溶剤でターゲット１０の表面１４を清浄にして、該表面から、例えば切削油のような汚染物質を除去する。用いることができる例示的溶剤はアセトン及びヘキサンである。清浄剤はターゲット１０の表面を酸化しないことが好ましい。而して、ターゲットが実質的にモリブデンから成っている場合、清浄剤は硝酸を含まないことが好ましいことがある。バッキングプレート３０の上面３２も適当な清浄剤で清浄にすることができる。
【００２１】
清浄表面１４を、バッキングプレート３０の清浄上面３２に対して配置する。次に、例えば、ターゲット１０とバッキングプレート３０とを含むアセンブリを、例えば、該ターゲット／バッキングプレートアセンブリを約４００℃ 〜 約６００℃の温度（典型的には、温度は、アルミニウムをモリブデンに対して結合させるときには約４００℃ 〜 約６００℃、例えば約５００℃）まで加熱しながら、表面１４と３２との間の界面全体に約４０００ｐｓｉ 〜 約８０００ｐｓｉの圧力を加える条件下で、ホットプレスする。アセンブリは、約１時間 〜 約５時間（典型的には、約１時間 〜 約３時間）、約４０００ｐｓｉ〜 約８０００ｐｓｉの圧力下及び約４００℃ 〜 約１６００℃の温度下で保持する。好ましくは、アセンブリは約３ｘ１０-4トル未満又は約３ｘ１０-4トルに等しい真空下に保つ。
【００２２】
上記加工を用いて、例えば、モリブデン含有ターゲット１０をアルミニウム含有バッキングプレート３０に対して結合させるとき、モリブデンとアルミニウムとの間に強力な拡散結合を形成できる。表１に、本発明の方法を用いて達成されたアルミニウムとモリブデンとの間の様々な拡散結合を示す。表１に記載した結合強度は、ラム引張試験(ram tensile test)により測定した。
【００２３】
【表１】
【００２４】
表１によって証明されるように、本発明の方法にしたがって形成されたアルミニウムとモリブデンとの間の結合は、少なくとも約６０００ｐｓｉ、少なくとも約７０００ｐｓｉ、少なくとも約８０００ｐｓｉ、少なくとも約９０００ｐｓｉ、特有な用途では、少なくとも約１００００ｐｓｉの強度を有することが測定された。
【００２５】
本発明の方法にしたがって形成される強力な結合は、比較的高出力のスパッタリング運転中でも耐えることができるので、物理蒸着ターゲットをバッキングプレートに対して結合させるのに好適であることができる。而して、上記した本発明の方法にしたがってモリブデン含有ターゲットとアルミニウム含有バッキングプレートとの間に形成される結合は、スパッタリング運転中に、１０キロワット以上の出力の曝露に耐えられるターゲット／バッキングプレートアセンブリを形成できる。
【００２６】
図７ 〜 １０には本発明の別の面が図示されている。図７及び８では、ターゲット１０２と該ターゲット上に層１０４とを含むアセンブリ１００が示されている。ターゲット１０２は、表面１０１、反対面１０３、及び表面１０１と１０３とを結合している環状外縁１０５を含む。ターゲット１０２は、図１のターゲット１０に関して説明したものと同様な幾何学的形状を含むことができる。層１０４は、ターゲット１０２に対する表面１０７と、反対面１０９とを含む。層１０４は、更に、表面１０７と１０９とを結合している環状内縁１１１を含む。
【００２７】
ターゲット１０２は、様々なアルミニウム化物及び珪化物を含む８未満の熱膨張率を有する材料を含むことができる。別の例として、ターゲット１０２は、タングステン又はタングステン化合物、例えばタングステンアルミナイド、タングステンシリサイド、及び／又はタングステンと他の金属との合金（例えば、タングステンとチタンとの合金）を少なくとも９９％含むことができる。
【００２８】
層１０４の表面１０７がターゲット１０５の表面１０３と結合している界面１１０が画定される。本発明の特有な面では、拡散結合は、前記界面に沿って形成される。例えば、ターゲット１０２は、実質的に、８未満の熱膨張率を有する材料から成ることができ、層１０４は、モリブデン及びタンタルを含むことができ、実質的に前記材料から成ることができ、前記材料の一方又は両方から成ることができる。モリブデン及びタンタルは、８未満の熱膨張率を有する材料と同等の熱膨張率を有すると認められる。而して、モリブデン及び／又はタンタルを含む層１０４と、８未満の熱膨張率を有する材料を含むターゲット１０２との間に形成された拡散結合は、比較的強靭である。換言すれば、そのような拡散結合は、層１０４の熱膨張率がターゲット１０２の熱膨張率と同等であるので、拡散結合を含むアセンブリを通過する比較的高い温度及び／又は電力レベルにおいて、クラッキング又は破壊に耐える。
【００２９】
タンタル及びモリブデンの一方又は両方を含む層と一緒に用いるのに適するターゲットとしては、タングステン単独、又は珪素、アルミニウム及びチタンの１つ以上と一緒にタングステンを含むターゲットが挙げられる。例えば、ターゲットは、タングステンシリサイド、タングステンアルミナイド、又はタングステンとチタンとの組合せを含むことができ、実質的に前記材料から成ることができ、又は前記材料から成ることができる。本発明の特有な面では、ターゲット１０２は、少なくとも９９．９％の純度を有するタングステンから形成されていて、層１０４は、実質的にモリブデン又はタンタルから成っている。
【００３０】
図７のアセンブリ１００を形成するために用いられる加工中に、層１０４の例示的モリブデン材料は、例示的タングステンターゲット中へ約０．３ミクロン 〜 約０．５ミクロンの深さまで拡散できる。更に、渦巻きパターンがタングステンターゲット中に形成された場合、拡散材料はその渦巻きパターンを充填できる。而して、化学的及び機械的結合を層１０４とターゲット１０２との間に形成できる。
【００３１】
アセンブリ１００を形成する前に、図３に図示してあるパターンと同等なパターンを、ターゲット１０２の表面１０３又は層１０４の表面１０７中にスクロールできる。更に、アセンブリ１００を形成する前に、表面１０７及び１０３を、適当な溶剤及び／又は脱脂剤で清浄にできる。次に、アセンブリ１００を適当に加工して、層１０４とターゲット１０２との間に拡散結合を形成する。前記の加工は、ターゲットとバッキングプレートとの間に拡散結合を形成するための図６について説明した加工と同じであることができる。而して、その加工は、アセンブリ１００を約４００℃ 〜 約１６００℃の温度（典型的には、タングステンをモリブデン及びタンタルの一方又は両方に対して結合させるとき、温度は約１２００℃ 〜 約１６００℃である）に保ちながら、且つ約３ｘ１０-4トル未満又は約３ｘ１０-4トルに等しい真空下に該アセンブリを保ちながら、約１時間 〜 約５時間、アセンブリ１００に対して約４０００ｐｓｉ 〜 約８０００ｐｓｉの圧力を加える工程を含む。
【００３２】
図９参照。パターン１１２がアセンブリ１００の表面１０９中にスクロールされている。パターン１１２は例えばＣＮＣ旋盤で形成できる。パターン１１２は例示的パターンであり、本発明の様々な面では、他のパターンを形成できる。パターン１１２を形成したら、表面１０９を、例えば、適当な溶剤及び／又は脱脂剤で清浄にして、表面から機械油を除去する。
【００３３】
図９に図示してあるスクロールパターンは次の拡散結合のために表面１０９を準備するもう一つの例示的方法である。別に及び／又は更に、ビーズ又はグリットブラストによって表面１０９を処理できる。ビーズ又はグリットブラストを用いる場合、表面１０９は、好ましくは、少なくとも約２５０マイクロインチの厚さまで粗くされる。表面１０９を粗面処理すると、バッキングプレート１２０に対する層１０４のその後の拡散結合の間に、バッキングプレート１２０上に存在しているかもしれない酸化アルミニウムを貫通して、表面１０９の材料（例えば、元素モリブデン及び／又は元素タンタルであることができる）とバッキングプレート１２０の材料（例えば、元素アルミニウムであることができる）との間に良好な接触を与えることができる複数の隆起（ridges）が提供される。ビーズ及び／又はグリットブラストも、図３について説明した本発明の面において用いることができる。
【００３４】
図１０参照。アセンブリ１００をバッキングプレート１２０に対して結合させて、ターゲット／バッキングプレートアセンブリ１３０を形成させる。更に詳しくは、表面１０９（図９）をバッキングプレート１２０の上面に対して結合させる。それは、図６について既に説明したタイプのホットプレス法によって行うことができ、層１０４とバッキングプレート１２０との間の界面１２２において拡散結合を形成する。層１０４は、例えば図７の加工段階で約０．１５インチの厚さを有することができ、その厚さは、図１０の加工後に約０．１インチの厚さまで薄くできる。而して、層の厚さを薄くすることが望ましい場合、図７の加工後に、且つ図１０の加工前に、機械加工を行って層１０４の厚さを薄くすることができる。
【００３５】
特有な用途では、バッキングプレート１２０は、アルミニウムを含むことができ、実質的にアルミニウムから成ることができ、又はアルミニウムから成ることができ（例えば、バッキングプレート１２０は９９．９％純度のアルミニウムであることができる）、層１０４は９９．９％純度のモリブデン及び／又はタンタルであり、ターゲット１０２は９９．９％純度のタングステンである。前記用途では、ターゲット／バッキングプレートアセンブリ１３０が１０キロワット以上の電力を用いるＰＶＤ法に耐えることができるように、中間層１０４は、ターゲット１０２とバッキングプレート１２０との間に強力な結合を提供できる。層１０４とアルミニウム含有材料１２０と間の拡散結合の強度は、表１に示した強度に匹敵することができ、更に、モリブデン層１０４とタングステンターゲット１０２との間の強度は１００００ｐｓｉを超えることができる。タンタル及びモリブデンは、タングステンと同じ結晶構造、高融点、及び同様な熱膨張率を有し、且つタングステン中に容易に拡散することが注目される。而して、タングステン及びタンタル及び／又はモリブデン間の拡散結合は、強力であることができ、且つ温度変化に耐えることができる。タングステン／モリブデン拡散結合の例示的強度を表２に示す。
【００３６】
【表２】
【００３７】
アセンブリ１３０の層１０４は、アセンブリが例えば物理蒸着法で加熱されるときに、熱膨張の衝撃を吸収することができる。而して、バッキングプレート１２０に対して直接結合されたターゲット１０２を含むアセンブリに比べて、アセンブリ１３０は、層１０４に因って加熱及び冷却に耐えることができる。
【００３８】
図７ 〜 １０の加工は、バッキングプレート１２０に対して層１０４を結合させる前に、ターゲット１０２に対して層１０４を結合させるが、プロセスの様々な段階の順序を変えることができる。例えば、層１０４は、第一段階において、ターゲット１０２とバッキングプレート１２０との間に提供し、次に、ターゲット１０２とバッキングプレート１２０の両方に対して続くホットプレス中に同時に拡散結合させることができる。又は、最初に、ホットプレス法を用いてバッキングプレート１２０に対して層１０４を結合させて、層１０４とバッキングプレート１２０との間に拡散結合を形成し；次に、第二のホットプレス法によって層１０４に対してターゲット１０２を結合させて、ターゲットと層との間に拡散結合を形成することができる。
【００３９】
本発明の特有な面では、ターゲット１０２はタングステン含有材料であると考えることができ、バッキングプレート１２０はアルミニウム含有材料であると考えることができ、層１０４は、タングステン含有材料とアルミニウム含有材料との間にあって且つ前記材料の両方に対して結合されたモリブデン含有材料と考えることができる。
【００４０】
ホットプレスは、層１０４とターゲット１０２との間に拡散結合を形成するための、ならびに層１０４とバッキングプレート１２０との間に拡散結合を形成するための好ましい方法であると説明しているが、前記拡散結合を形成するのに適する圧力及び温度を提供するために他の方法を用い得ることを理解すべきである。様々な上記拡散結合を形成するために、例えば、熱間静水圧圧縮成形（hot isostatic press）を用いることもできる。
【００４１】
成形体（shapes）１０及び１００は、たとえ加工の様々な段階において、ターゲットではなくターゲットブランク（target blanks）であると考えられるとしてもターゲットと呼んでいる。詳しくは、材料が物理蒸着装置中に配置され、実際にターゲットとして用いることができる形態となるまでは、時には、材料は、加工において「ターゲット」ではなく「ターゲットブランク」であると考えられる。而して、成形体１０及び１００は、該成形体がバッキングプレートに対して結合され、物理蒸着装置で用いるのに適する最終構造へと形成されるまでは、ターゲットブランクであると考えることができる。成形体は、該成形体をバッキングプレートに対して結合させた直後に所望の最終構造であってもよく、又は該成形体をバッキングプレートに対して結合させた後に、該成形体をいくらか更に機械加工することが望ましいかもしれない。ターゲットとターゲットブランクとの間で特定される違いは時に存在するが、「ターゲット」という用語は、ターゲットとターゲットブランクの両方を意味しているのが普通である。本明細書における開示及び添付の請求の範囲を解釈する場合、「ターゲット」という用語は、特に断りがない場合は、ターゲットとターゲットブランクの両方を含むと理解すべきである。
【００４２】
図１１及び１２は、本発明の様々な面で用いることができる特有な方法を説明している流れ図である。図１１には、モリブデンターゲットをアルミニウムバッキングプレートに対して結合させて、バッキングプレート／ターゲット構造を形成する面が記載してある。詳しくは、モリブデンターゲットの表面を粗面処理する。前記粗面処理としては、例えば、図３に関連して既に説明した方法が挙げられる。次に、その粗面を、適当な溶剤及び／又は脱脂剤で清浄にする。また、ターゲットが最終的に結合されることになるバッキングプレートの表面も、溶剤及び／又は脱脂剤で清浄にすることができる。
【００４３】
続いて、モリブデンターゲットの粗面を、真空ホットプレス（例えば、図６に関連して既に説明した真空ホットプレス）を用いて、アルミニウムバッキングプレートに対して結合させて、ターゲット／バッキングプレートアセンブリを形成する。
【００４４】
図１２のプロセスは、モリブデン含有層をタングステンターゲットに対して結合させる工程から始める。前記工程は、例えば、図７で説明した、真空ホットプレスを用いてターゲットに対して層を結合させる方法を用いて達成できる。
【００４５】
次に、モリブデン含有層の表面を粗面にする。前記工程は、例えば、図９で説明した加工によって達成できる。
その粗面は、適当な溶剤及び／又は脱脂剤で清浄にする。
【００４６】
次に、真空ホットプレスを用いて、アルミニウムバッキングプレートに対して粗面を結合させる。前記工程によって、ターゲット１０２がタングステンターゲットであって、層１０４がモリブデン含有層であって、且つバッキングプレート１２０がアルミニウムバッキングプレートである図１０で説明したアセンブリと同様なアセンブリを形成できる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の例示的面の初期段階における物理蒸着ターゲットに関する概略断面図である。
【図２】図１の上面図である。
【図３】図２の後の加工工程を示している図１の上面図である。
【図４】バッキングプレートに関する概略断面図である。
【図５】図４のバッキングプレートに関する上面図である。
【図６】図３のターゲットに対して結合された図４のバッキングプレートに関する断面図である。
【図７】ターゲット／層アセンブリに関する概略断面図である。
【図８】図７のアセンブリに関する上面図である。
【図９】図７の後の加工工程を示している図７のアセンブリに関する上面図である。
【図１０】図９の後の加工工程を示していて、且つバッキングプレートとの結合も示している図７のアセンブリに関する図である。
【図１１】本発明の例示的面に関する流れ図である。
【図１２】本発明の別の例示的面に関する流れ図である。
【０００１】
技術分野
本発明は、物理蒸着（ＰＶＤ）ターゲット／バッキングプレートアセンブリを含む様々なアセンブリに関するものである。特別な面では、本発明は、アルミニウムに対して結合されたモリブデンを含むアセンブリに関するものである。また、本発明は、モリブデン及びタンタルの一方又は両方を含む中間層を用いて、バッキングプレートに対して物理蒸着ターゲットを結合させる方法にも関する。
【０００２】
発明の背景
物理蒸着は、しばしば、基板上に材料層を形成させるために用いられる。物理蒸着法では、ターゲットの表面は、高エネルギーのイオン及び／又は他の粒子に曝露されるので、材料がターゲット表面から除去される。その除去された材料は、前記ターゲットの近傍にある基板へと移動し、薄膜として基板全体に堆積することがある。
【０００３】
ターゲットは、基板全体に堆積されることが望まれる多くの材料のいずれかから形成される得る。例えば、ターゲットは、例えばタングステン、モリブデン、銅、アルミニウム、タンタルなどを含む様々な金属から形成することができる。
【０００４】
ターゲットは、しばしば、物理蒸着に用いられる前に、バッキングプレートに対して結合又は付着させる。バッキングプレートは、物理蒸着装置中においてターゲットを物理的に保持するために用いられ、典型的には、前記装置中に保持されるのに適する特有な幾何学的形状を有する。バッキングプレートは、多様な材料、例えばアルミニウムから形成することができる。
【０００５】
ターゲットを適当なバッキングプレートに対して結合させようとする場合、困難なことがある。ターゲット材料をバッキングプレートに対して結合させる一つの方法は、バッキングプレートとターゲット材料との間にインジウムはんだ結合を形成する方法であり、例えば、耐火性金属ターゲット材料（例えば、タングステン又はモリブデン）は、銅バッキングプレートに対してはんだ結合させることができる。しかしながら、はんだ結合は、ターゲット／バッキングプレートアセンブリに対して過剰な電力を印加すると、（アセンブリを流れる電力潮流と関連のある熱によって）溶解するので、インジウムはんだ結合を含むアセンブリは、典型的には、４キロワット未満の電力で動作させる。
【０００６】
残念ながら、４キロワットの電力は、効果的なスパッタリングにとって望ましい電力量を下回っている。より高い電力で動作させると、生産性を向上させることができ、且つ単一スパッタリングターゲットからより多くの出力を得ることができるので、１０キロワット以上の電力を用いることは有利であり得る。而して、スパッタリング作業中に比較的高い電力に耐え得るターゲット／バッキングプレート構造を開発することが望ましい。
【０００７】
比較的高い電力に耐え得るターゲット／バッキングプレート構造を作製する一つの方法は、ターゲットとバッキングプレートとの間にはんだ層を用いるのではなく、ターゲットに対してバッキングプレートを直接に結合させる方法である。しかしながら、ターゲットとバッキングプレートとが、互いと比較して、実質的に異なる熱膨張を有する場合、ターゲット／バッキングプレート構造の動作中に、拡散結合に沿ってクラック及び／又は破壊が起こり得る。そのような問題は、例えば、タングステンをアルミニウム又は銅に対して結合させる用途で起こる。
【０００８】
而して、１０キロワット以上の運転に適する新しいターゲット／バッキングプレート構造を開発することは望ましいと考えられる。
本発明は、上記の問題及び考えを克服し実現するために行なったが、以下で説明する本発明は、ターゲット／バッキングプレート構造について添付の請求の範囲に明確に記載されている内容を除いては、ターゲット／バッキングプレート構造に限定されないことを理解すべきである。
【０００９】
発明の概要
一つの面では、本発明は、物理蒸着ターゲット／バッキングプレートアセンブリを含む。そのアセンブリは、物理蒸着ターゲット、バッキングプレート、及び前記バッキングプレートとターゲットとの間に層を含む。その層は、モリブデン及びタンタルの一方又は両方を含む。
【００１０】
一つの面では、本発明は、少なくとも９９．９％がモリブデンから成るターゲットに対して、一平方インチあたり少なくとも約６０００ポンドの強度（ｐｓｉ）を有する結合によって結合された少なくとも９９．９％がアルミニウムから成るバッキングプレートを含む。
【００１１】
一つの面では、本発明は、タングステン含有材料を、アルミニウム含有材料に対して結合させる方法を含む。モリブデン含有材料の層は、タングステン含有材料とアルミニウム含有材料との間に提供される。モリブデン含有材料は、タングステン含有材料とアルミニウム含有材料との両方に対して結合される。
【００１２】
添付の図面を参照しながら本発明の好ましい態様を説明する。
好ましい態様の詳細な説明
本発明の例示的態様について図１ 〜 ６を参照しながら説明する。図１及び２において、例示的ターゲット１０が、図１の横断面図及び図２の上面図で示してある。ターゲット１０はディスク形状を含む。更に詳しくは、ターゲット１０は、第一表面１２と、反対側に第二表面１４とを有する。表面１２及び１４は、環状外縁１６によって結合されている。ターゲット１０は例示的形状で示してあるが、本発明の様々な用途で他のターゲット形状を用い得ることを理解すべきである。
【００１３】
ターゲット１０は、多くの様々な組成物のいずれかを含むことができる。特有な用途では、ターゲット１０は、モリブデン、タンタル、タングステン、チタン、珪素及びアルミニウムを含むことができ、又は実質的に前記材料から成ることができ、又は前記材料の１つ以上から成ることができる。例えば、ターゲット１０は、少なくとも９９．９％純度のアルミニウム、少なくとも９９．９％純度のタングステン、少なくとも９９．９％純度の金属珪化物（例えば、タングステンシリサイドもしくはチタンシリサイド）、又は少なくとも９９．９％純度のアルミニウム化物（例えば、タングステンアルミナイド）であることができる。ターゲット材料の純度は、本明細書では、重量を基準とした純度で記載しているので、純度９９．９％と記載している材料は、不純物含有率が１０００分の一部（重量基準）以下であると考えられる。
【００１４】
特有な用途では、ターゲットは、実質的に２種類上の金属から成ることができ、例示的組成物は実質的にタングステン及びチタンから成る。更なる例示的用途では、ターゲットは、８未満の熱膨張率を有する材料を含むことができ、又は実質的に前記材料から成ることができ、又は前記材料から成ることができる。例示的材料は、アルミニウム及び珪素の一方又は両方と組合せたタングステンである。
【００１５】
図３参照。パターン１８がターゲット１０の表面１４にスクロールされている。パターン１８は、コンピュータによって数値制御された（ＣＮＣ）旋盤を用いて形成することができる。パターン１８は例示的パターンであり、任意の適当なパターンを用いることができる。最終的には、ターゲット１０の表面１４に対して材料をプレスし、前記表面に対して拡散結合させる。渦巻きパターン１８は結合強度を増強できる。例えば、表面１４に対してプレスされた材料は、ターゲット１０の組成物に比べて軟質であり、プレスされた材料のいくらかは、拡散結合プロセス中に、渦巻きパターン１８中へとプレスすることができる。
【００１６】
本発明の一つの面では、ターゲット１０は、バッキングプレートに対して直接に拡散結合される。そのような面では、ターゲット１０はモリブデンを含むことができ、バッキングプレートは、アルミニウム、例えば６０６１シリーズのアルミニウムを含むことができる。
【００１７】
バッキングプレートの構造は、バッキングプレート３０として、図４及び５に示してある。前記構造は、Honeywell International Inc．から市販されているＥＮＤＵＲＡ（商標）構造に対応している。図４及び５の構造は例示的構造であり、本発明の様々な面では他の構造を用いることができる。
【００１８】
バッキングプレート３０は、上面３２を含み、最終的にはターゲットに対して結合される。バッキングプレート３０は、該バッキングプレートの周囲から延びていて且つ物理蒸着装置内に該バッキングプレートを保持する場合に用いるのに適するフランジ３４を含む。
【００１９】
図６参照。ターゲット１０はバッキングプレート３０に対して結合されて、ターゲット／バッキングプレートアセンブリ４０を形成している。更に詳しくは、ターゲット１０の表面１４は、バッキングプレート３０の表面３２に対して結合されて、ターゲット１０とバッキングプレート３０との間の界面で拡散結合４２を形成している。
【００２０】
拡散結合は次のようにして形成できる。まず最初に、ターゲット１０に対して、図３に示してあるように渦巻きパターン１８を付与する。次に、適当な脱脂剤及び／又は他の溶剤でターゲット１０の表面１４を清浄にして、該表面から、例えば切削油のような汚染物質を除去する。用いることができる例示的溶剤はアセトン及びヘキサンである。清浄剤はターゲット１０の表面を酸化しないことが好ましい。而して、ターゲットが実質的にモリブデンから成っている場合、清浄剤は硝酸を含まないことが好ましいことがある。バッキングプレート３０の上面３２も適当な清浄剤で清浄にすることができる。
【００２１】
清浄表面１４を、バッキングプレート３０の清浄上面３２に対して配置する。次に、例えば、ターゲット１０とバッキングプレート３０とを含むアセンブリを、例えば、該ターゲット／バッキングプレートアセンブリを約４００℃ 〜 約６００℃の温度（典型的には、温度は、アルミニウムをモリブデンに対して結合させるときには約４００℃ 〜 約６００℃、例えば約５００℃）まで加熱しながら、表面１４と３２との間の界面全体に約４０００ｐｓｉ 〜 約８０００ｐｓｉの圧力を加える条件下で、ホットプレスする。アセンブリは、約１時間 〜 約５時間（典型的には、約１時間 〜 約３時間）、約４０００ｐｓｉ〜 約８０００ｐｓｉの圧力下及び約４００℃ 〜 約１６００℃の温度下で保持する。好ましくは、アセンブリは約３ｘ１０-4トル未満又は約３ｘ１０-4トルに等しい真空下に保つ。
【００２２】
上記加工を用いて、例えば、モリブデン含有ターゲット１０をアルミニウム含有バッキングプレート３０に対して結合させるとき、モリブデンとアルミニウムとの間に強力な拡散結合を形成できる。表１に、本発明の方法を用いて達成されたアルミニウムとモリブデンとの間の様々な拡散結合を示す。表１に記載した結合強度は、ラム引張試験(ram tensile test)により測定した。
【００２３】
【表１】
表１によって証明されるように、本発明の方法にしたがって形成されたアルミニウムとモリブデンとの間の結合は、少なくとも約６０００ｐｓｉ、少なくとも約７０００ｐｓｉ、少なくとも約８０００ｐｓｉ、少なくとも約９０００ｐｓｉ、特有な用途では、少なくとも約１００００ｐｓｉの強度を有することが測定された。
【００２５】
本発明の方法にしたがって形成される強力な結合は、比較的高出力のスパッタリング運転中でも耐えることができるので、物理蒸着ターゲットをバッキングプレートに対して結合させるのに好適であることができる。而して、上記した本発明の方法にしたがってモリブデン含有ターゲットとアルミニウム含有バッキングプレートとの間に形成される結合は、スパッタリング運転中に、１０キロワット以上の出力の曝露に耐えられるターゲット／バッキングプレートアセンブリを形成できる。
【００２６】
図７ 〜 １０には本発明の別の面が図示されている。図７及び８では、ターゲット１０２と該ターゲット上に層１０４とを含むアセンブリ１００が示されている。ターゲット１０２は、表面１０１、反対面１０３、及び表面１０１と１０３とを結合している環状外縁１０５を含む。ターゲット１０２は、図１のターゲット１０に関して説明したものと同様な幾何学的形状を含むことができる。層１０４は、ターゲット１０２に対する表面１０７と、反対面１０９とを含む。層１０４は、更に、表面１０７と１０９とを結合している環状内縁１１１を含む。
【００２７】
ターゲット１０２は、様々なアルミニウム化物及び珪化物を含む８未満の熱膨張率を有する材料を含むことができる。別の例として、ターゲット１０２は、タングステン又はタングステン化合物、例えばタングステンアルミナイド、タングステンシリサイド、及び／又はタングステンと他の金属との合金（例えば、タングステンとチタンとの合金）を少なくとも９９％含むことができる。
【００２８】
層１０４の表面１０７がターゲット１０５の表面１０３と結合している界面１１０が画定される。本発明の特有な面では、拡散結合は、前記界面に沿って形成される。例えば、ターゲット１０２は、実質的に、８未満の熱膨張率を有する材料から成ることができ、層１０４は、モリブデン及びタンタルを含むことができ、実質的に前記材料から成ることができ、前記材料の一方又は両方から成ることができる。モリブデン及びタンタルは、８未満の熱膨張率を有する材料と同等の熱膨張率を有すると認められる。而して、モリブデン及び／又はタンタルを含む層１０４と、８未満の熱膨張率を有する材料を含むターゲット１０２との間に形成された拡散結合は、比較的強靭である。換言すれば、そのような拡散結合は、層１０４の熱膨張率がターゲット１０２の熱膨張率と同等であるので、拡散結合を含むアセンブリを通過する比較的高い温度及び／又は電力レベルにおいて、クラッキング又は破壊に耐える。
【００２９】
タンタル及びモリブデンの一方又は両方を含む層と一緒に用いるのに適するターゲットとしては、タングステン単独、又は珪素、アルミニウム及びチタンの１つ以上と一緒にタングステンを含むターゲットが挙げられる。例えば、ターゲットは、タングステンシリサイド、タングステンアルミナイド、又はタングステンとチタンとの組合せを含むことができ、実質的に前記材料から成ることができ、又は前記材料から成ることができる。本発明の特有な面では、ターゲット１０２は、少なくとも９９．９％の純度を有するタングステンから形成されていて、層１０４は、実質的にモリブデン又はタンタルから成っている。
【００３０】
図７のアセンブリ１００を形成するために用いられる加工中に、層１０４の例示的モリブデン材料は、例示的タングステンターゲット中へ約０．３ミクロン 〜 約０．５ミクロンの深さまで拡散できる。更に、渦巻きパターンがタングステンターゲット中に形成された場合、拡散材料はその渦巻きパターンを充填できる。而して、化学的及び機械的結合を層１０４とターゲット１０２との間に形成できる。
【００３１】
アセンブリ１００を形成する前に、図３に図示してあるパターンと同等なパターンを、ターゲット１０２の表面１０３又は層１０４の表面１０７中にスクロールできる。更に、アセンブリ１００を形成する前に、表面１０７及び１０３を、適当な溶剤及び／又は脱脂剤で清浄にできる。次に、アセンブリ１００を適当に加工して、層１０４とターゲット１０２との間に拡散結合を形成する。前記の加工は、ターゲットとバッキングプレートとの間に拡散結合を形成するための図６について説明した加工と同じであることができる。而して、その加工は、アセンブリ１００を約４００℃ 〜 約１６００℃の温度（典型的には、タングステンをモリブデン及びタンタルの一方又は両方に対して結合させるとき、温度は約１２００℃ 〜 約１６００℃である）に保ちながら、且つ約３ｘ１０-4トル未満又は約３ｘ１０-4トルに等しい真空下に該アセンブリを保ちながら、約１時間 〜 約５時間、アセンブリ１００に対して約４０００ｐｓｉ 〜 約８０００ｐｓｉの圧力を加える工程を含む。
【００３２】
図９参照。パターン１１２がアセンブリ１００の表面１０９中にスクロールされている。パターン１１２は例えばＣＮＣ旋盤で形成できる。パターン１１２は例示的パターンであり、本発明の様々な面では、他のパターンを形成できる。パターン１１２を形成したら、表面１０９を、例えば、適当な溶剤及び／又は脱脂剤で清浄にして、表面から機械油を除去する。
【００３３】
図９に図示してあるスクロールパターンは次の拡散結合のために表面１０９を準備するもう一つの例示的方法である。別に及び／又は更に、ビーズ又はグリットブラストによって表面１０９を処理できる。ビーズ又はグリットブラストを用いる場合、表面１０９は、好ましくは、少なくとも約２５０マイクロインチの厚さまで粗くされる。表面１０９を粗面処理すると、バッキングプレート１２０に対する層１０４のその後の拡散結合の間に、バッキングプレート１２０上に存在しているかもしれない酸化アルミニウムを貫通して、表面１０９の材料（例えば、元素モリブデン及び／又は元素タンタルであることができる）とバッキングプレート１２０の材料（例えば、元素アルミニウムであることができる）との間に良好な接触を与えることができる複数の隆起（ridges）が提供される。ビーズ及び／又はグリットブラストも、図３について説明した本発明の面において用いることができる。
【００３４】
図１０参照。アセンブリ１００をバッキングプレート１２０に対して結合させて、ターゲット／バッキングプレートアセンブリ１３０を形成させる。更に詳しくは、表面１０９（図９）をバッキングプレート１２０の上面に対して結合させる。それは、図６について既に説明したタイプのホットプレス法によって行うことができ、層１０４とバッキングプレート１２０との間の界面１２２において拡散結合を形成する。層１０４は、例えば図７の加工段階で約０．１５インチの厚さを有することができ、その厚さは、図１０の加工後に約０．１インチの厚さまで薄くできる。而して、層の厚さを薄くすることが望ましい場合、図７の加工後に、且つ図１０の加工前に、機械加工を行って層１０４の厚さを薄くすることができる。
【００３５】
特有な用途では、バッキングプレート１２０は、アルミニウムを含むことができ、実質的にアルミニウムから成ることができ、又はアルミニウムから成ることができ（例えば、バッキングプレート１２０は９９．９％純度のアルミニウムであることができる）、層１０４は９９．９％純度のモリブデン及び／又はタンタルであり、ターゲット１０２は９９．９％純度のタングステンである。前記用途では、ターゲット／バッキングプレートアセンブリ１３０が１０キロワット以上の電力を用いるＰＶＤ法に耐えることができるように、中間層１０４は、ターゲット１０２とバッキングプレート１２０との間に強力な結合を提供できる。層１０４とアルミニウム含有材料１２０と間の拡散結合の強度は、表１に示した強度に匹敵することができ、更に、モリブデン層１０４とタングステンターゲット１０２との間の強度は１００００ｐｓｉを超えることができる。タンタル及びモリブデンは、タングステンと同じ結晶構造、高融点、及び同様な熱膨張率を有し、且つタングステン中に容易に拡散することが注目される。而して、タングステン及びタンタル及び／又はモリブデン間の拡散結合は、強力であることができ、且つ温度変化に耐えることができる。タングステン／モリブデン拡散結合の例示的強度を表２に示す。
【００３６】
【表２】
アセンブリ１３０の層１０４は、アセンブリが例えば物理蒸着法で加熱されるときに、熱膨張の衝撃を吸収することができる。而して、バッキングプレート１２０に対して直接結合されたターゲット１０２を含むアセンブリに比べて、アセンブリ１３０は、層１０４に因って加熱及び冷却に耐えることができる。
【００３８】
図７ 〜 １０の加工は、バッキングプレート１２０に対して層１０４を結合させる前に、ターゲット１０２に対して層１０４を結合させるが、プロセスの様々な段階の順序を変えることができる。例えば、層１０４は、第一段階において、ターゲット１０２とバッキングプレート１２０との間に提供し、次に、ターゲット１０２とバッキングプレート１２０の両方に対して続くホットプレス中に同時に拡散結合させることができる。又は、最初に、ホットプレス法を用いてバッキングプレート１２０に対して層１０４を結合させて、層１０４とバッキングプレート１２０との間に拡散結合を形成し；次に、第二のホットプレス法によって層１０４に対してターゲット１０２を結合させて、ターゲットと層との間に拡散結合を形成することができる。
【００３９】
本発明の特有な面では、ターゲット１０２はタングステン含有材料であると考えることができ、バッキングプレート１２０はアルミニウム含有材料であると考えることができ、層１０４は、タングステン含有材料とアルミニウム含有材料との間にあって且つ前記材料の両方に対して結合されたモリブデン含有材料と考えることができる。
【００４０】
ホットプレスは、層１０４とターゲット１０２との間に拡散結合を形成するための、ならびに層１０４とバッキングプレート１２０との間に拡散結合を形成するための好ましい方法であると説明しているが、前記拡散結合を形成するのに適する圧力及び温度を提供するために他の方法を用い得ることを理解すべきである。様々な上記拡散結合を形成するために、例えば、熱間静水圧圧縮成形（hot isostatic press）を用いることもできる。
【００４１】
成形体（shapes）１０及び１００は、たとえ加工の様々な段階において、ターゲットではなくターゲットブランク（target blanks）であると考えられるとしてもターゲットと呼んでいる。詳しくは、材料が物理蒸着装置中に配置され、実際にターゲットとして用いることができる形態となるまでは、時には、材料は、加工において「ターゲット」ではなく「ターゲットブランク」であると考えられる。而して、成形体１０及び１００は、該成形体がバッキングプレートに対して結合され、物理蒸着装置で用いるのに適する最終構造へと形成されるまでは、ターゲットブランクであると考えることができる。成形体は、該成形体をバッキングプレートに対して結合させた直後に所望の最終構造であってもよく、又は該成形体をバッキングプレートに対して結合させた後に、該成形体をいくらか更に機械加工することが望ましいかもしれない。ターゲットとターゲットブランクとの間で特定される違いは時に存在するが、「ターゲット」という用語は、ターゲットとターゲットブランクの両方を意味しているのが普通である。本明細書における開示及び添付の請求の範囲を解釈する場合、「ターゲット」という用語は、特に断りがない場合は、ターゲットとターゲットブランクの両方を含むと理解すべきである。
【００４２】
図１１及び１２は、本発明の様々な面で用いることができる特有な方法を説明している流れ図である。図１１には、モリブデンターゲットをアルミニウムバッキングプレートに対して結合させて、バッキングプレート／ターゲット構造を形成する面が記載してある。詳しくは、モリブデンターゲットの表面を粗面処理する。前記粗面処理としては、例えば、図３に関連して既に説明した方法が挙げられる。次に、その粗面を、適当な溶剤及び／又は脱脂剤で清浄にする。また、ターゲットが最終的に結合されることになるバッキングプレートの表面も、溶剤及び／又は脱脂剤で清浄にすることができる。
【００４３】
続いて、モリブデンターゲットの粗面を、真空ホットプレス（例えば、図６に関連して既に説明した真空ホットプレス）を用いて、アルミニウムバッキングプレートに対して結合させて、ターゲット／バッキングプレートアセンブリを形成する。
【００４４】
図１２のプロセスは、モリブデン含有層をタングステンターゲットに対して結合させる工程から始める。前記工程は、例えば、図７で説明した、真空ホットプレスを用いてターゲットに対して層を結合させる方法を用いて達成できる。
【００４５】
次に、モリブデン含有層の表面を粗面にする。前記工程は、例えば、図９で説明した加工によって達成できる。
その粗面は、適当な溶剤及び／又は脱脂剤で清浄にする。
【００４６】
次に、真空ホットプレスを用いて、アルミニウムバッキングプレートに対して粗面を結合させる。前記工程によって、ターゲット１０２がタングステンターゲットであって、層１０４がモリブデン含有層であって、且つバッキングプレート１２０がアルミニウムバッキングプレートである図１０で説明したアセンブリと同様なアセンブリを形成できる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の例示的面の初期段階における物理蒸着ターゲットに関する概略断面図である。
【図２】図１の上面図である。
【図３】図２の後の加工工程を示している図１の上面図である。
【図４】バッキングプレートに関する概略断面図である。
【図５】図４のバッキングプレートに関する上面図である。
【図６】図３のターゲットに対して結合された図４のバッキングプレートに関する断面図である。
【図７】ターゲット／層アセンブリに関する概略断面図である。
【図８】図７のアセンブリに関する上面図である。
【図９】図７の後の加工工程を示している図７のアセンブリに関する上面図である。
【図１０】図９の後の加工工程を示していて、且つバッキングプレートとの結合も示している図７のアセンブリに関する図である。
【図１１】本発明の例示的面に関する流れ図である。
【図１２】本発明の別の例示的面に関する流れ図である。
Claims (36)
- 物理蒸着ターゲット；
バッキングプレート；及び
該バッキングプレートと該ターゲットとの間にあるＭｏ及びＴａの一方又は両方を含む層
を含んでいて；
該層が該バッキングプレートと物理的に接触していて且つ結合されていて；及び該層が該ターゲットと物理的に接触していて且つ結合されている
物理蒸着ターゲット／バッキングプレートアセンブリ。 - 該層が、少なくとも約９９．９％純度のモリブデンである請求項１記載のアセンブリ。
- 該層が、少なくとも約９９．９％純度のタンタルである請求項１記載のアセンブリ。
- 該バッキングプレートが、少なくとも約９９．９％純度のアルミニウムである請求項１記載のアセンブリ。
- 該バッキングプレートが、実質的にアルミニウムから成る請求項１記載のアセンブリ。
- 該ターゲットが、８未満の熱膨張率を有する材料を含む請求項１記載のアセンブリ。
- 該ターゲットが、珪化物を含む請求項１記載のアセンブリ。
- 該ターゲットが、実質的に金属珪化物から成る請求項１記載のアセンブリ。
- 該ターゲットが、実質的にタングステンシリサイドから成る請求項１記載のアセンブリ。
- 該ターゲットが、実質的に金属アルミニウム化物から成る請求項１記載のアセンブリ。
- 該ターゲットが、実質的にタングステン及びアルミニウムから成る請求項１記載のアセンブリ。
- 該ターゲットが、実質的にタングステン及びチタンから成る請求項１記載のアセンブリ。
- 該バッキングプレートが、実質的にアルミニウムから成り；
該ターゲットが、実質的にタングステンから成り；及び
該層が、実質的にモリブデンから成っている
請求項１記載のアセンブリ。 - 該バッキングプレートが、実質的にアルミニウムから成り；
該ターゲットが、実質的に８未満の熱膨張率を有する材料から成り；及び
該層が、実質的にモリブデンから成っている
請求項１記載のアセンブリ。 - 該バッキングプレートが、実質的にアルミニウムから成り；
該ターゲットが、実質的に８未満の熱膨張率を有する材料から成り；及び
該層が、実質的にタンタルから成っている
請求項１記載のアセンブリ。 - アルミニウムを少なくとも約９９．９％含むバッキングプレート；
モリブデンを少なくとも約９９．９％含むターゲット；及び
該アルミニウムと該モリブデンとの間に存在していて、少なくとも約６０００ｐｓｉの強度を有する結合
を含むアセンブリ。 - 該アルミニウムと該モリブデンとの間の該結合が、少なくとも約７０００ｐｓｉの強度を有する請求項１６記載のアセンブリ。
- 該アルミニウムと該モリブデンとの間の該結合が、少なくとも約８０００ｐｓｉの強度を有する請求項１６記載のアセンブリ。
- 該アルミニウムと該モリブデンとの間の該結合が、少なくとも約９０００ｐｓｉの強度を有する請求項１６記載のアセンブリ。
- 該アルミニウムと該モリブデンとの間の該結合が、少なくとも約１００００ｐｓｉの強度を有する請求項１６記載のアセンブリ。
- アルミニウムを少なくとも９９．９％含むバッキングプレート；
タングステン又はタングステン化合物を少なくとも９９．９％含むターゲット；及び
該ターゲットと該バッキングプレートとの間にモリブデン含有界面材料を含み；
該アルミニウム含有ターゲットと該モリブデン含有界面材料との間の結合が、少なくとも約６０００ｐｓｉの強度を有する
アセンブリ。 - 該アルミニウム含有ターゲットと該モリブデン含有界面材料との間の該結合が、少なくとも約７０００ｐｓｉの強度を有する請求項２１記載のアセンブリ。
- 該アルミニウム含有ターゲットと該モリブデン含有界面材料との間の該結合が、少なくとも約８０００ｐｓｉの強度を有する請求項２１記載のアセンブリ。
- 該アルミニウム含有ターゲットと該モリブデン含有界面材料との間の該結合が、少なくとも約９０００ｐｓｉの強度を有する請求項２１記載のアセンブリ。
- 該アルミニウム含有ターゲットと該モリブデン含有界面材料との間の該結合が、少なくとも約１００００ｐｓｉの強度を有する請求項２１記載のアセンブリ。
- Ｗ含有材料とアルミニウム含有材料との間にＭｏ含有材料から成る層を提供する工程；
該Ｍｏ含有材料を該Ｗ含有材料に対して結合させる工程；及び
該Ｍｏ含有材料を該Ａｌ含有材料に対して結合させる工程
を含む、該Ｗ含有材料を該Ａｌ含有材料に対して結合させる方法。 - モリブデン含有材料から成る層を、該Ｗ含有材料上に提供し、該Ｗ含有材料に対して拡散結合させて、第一アセンブリを形成する工程；及び
該第一アセンブリを形成した後、該Ａｌ含有材料を該Ｍｏ含有材料に対して拡散結合させる工程
を含む請求項２６記載の方法。 - 該モリブデン含有材料が、少なくとも約９９．９％純度のモリブデンである請求項２６記載の方法。
- 該タングステン含有材料が、少なくとも約９９．９％純度のタングステンである請求項２６記載の方法。
- 該アルミニウム含有材料が、少なくとも約９９．９％純度のアルミニウムである請求項２６記載の方法。
- 該Ｍｏ含有材料を該アルミニウム含有材料に対して結合させる工程が、少なくとも約１時間、少なくとも約４０００ｐｓｉの圧力及び少なくとも約４００℃の温度の下で、該Ｍｏ含有材料を該Ａｌ含有材料に対してプレスする工程を含む請求項２６記載の方法。
- 該プレス中、少なくとも約３ｘ１０-4トルの真空下で、該Ａｌ含有材料及び該Ｍｏ含有材料を保持する工程を更に含む請求項３１記載の方法。
- 該圧力が、約４０００ｐｓｉ 〜 約８０００ｐｓｉである請求項３１記載の方法。
- 該温度が、約４００℃ 〜 約６００℃である請求項３１記載の方法。
- 該時間が、約５時間未満である請求項３１記載の方法。
- 該時間が、約１時間 〜 約３時間である請求項３１記載の方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US28723301P | 2001-04-26 | 2001-04-26 | |
| PCT/US2002/009640 WO2002088417A1 (en) | 2001-04-26 | 2002-03-29 | Assemblies comprising molybdenum and aluminum; and methods of utilizing interlayers in forming target/backing plate assemblies |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2004529269A true JP2004529269A (ja) | 2004-09-24 |
Family
ID=23102001
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002585694A Withdrawn JP2004529269A (ja) | 2001-04-26 | 2002-03-29 | モリブデン及びアルミニウムを含むアセンブリ；ターゲット／バッキングプレートアセンブリを作製するときに中間層を用いる方法 |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20040134776A1 (ja) |
| EP (1) | EP1392883A4 (ja) |
| JP (1) | JP2004529269A (ja) |
| KR (1) | KR20040015195A (ja) |
| CN (1) | CN1520466A (ja) |
| MX (1) | MXPA03009665A (ja) |
| WO (1) | WO2002088417A1 (ja) |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20040206804A1 (en) * | 2002-07-16 | 2004-10-21 | Jaeyeon Kim | Traps for particle entrapment in deposition chambers |
| EP1831423A2 (en) * | 2004-11-18 | 2007-09-12 | Honeywell International, Inc. | Methods of forming three-dimensional pvd targets |
| US8197894B2 (en) * | 2007-05-04 | 2012-06-12 | H.C. Starck Gmbh | Methods of forming sputtering targets |
| CN101972875A (zh) * | 2010-10-29 | 2011-02-16 | 宁波江丰电子材料有限公司 | 钨钛合金靶材焊接方法 |
| CN101956168B (zh) * | 2010-10-29 | 2011-11-02 | 宁波江丰电子材料有限公司 | 一种钨钛合金靶材结构的制作方法 |
| CN102009238A (zh) * | 2010-10-29 | 2011-04-13 | 宁波江丰电子材料有限公司 | 钼靶材焊接方法 |
| WO2013122927A1 (en) * | 2012-02-14 | 2013-08-22 | Tosoh Smd, Inc. | Low deflection sputtering target assembly and methods of making same |
| CN114101829A (zh) * | 2021-12-15 | 2022-03-01 | 先导薄膜材料（广东）有限公司 | 一种靶材钎焊方法 |
Family Cites Families (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6245467A (ja) * | 1985-08-22 | 1987-02-27 | Mitsubishi Metal Corp | 複合ろう付け部材の製造法 |
| JPS6254569A (ja) * | 1985-09-02 | 1987-03-10 | Mitsubishi Metal Corp | 複合ろう付け部材の製造法 |
| JPH0774436B2 (ja) * | 1990-09-20 | 1995-08-09 | 富士通株式会社 | 薄膜形成方法 |
| WO1992017622A1 (en) * | 1991-04-08 | 1992-10-15 | Tosoh Smd, Inc. | Thermally compatible sputter target and backing plate assembly |
| US5693203A (en) * | 1992-09-29 | 1997-12-02 | Japan Energy Corporation | Sputtering target assembly having solid-phase bonded interface |
| JPH06128734A (ja) * | 1992-10-14 | 1994-05-10 | Sumitomo Chem Co Ltd | スパッタリングターゲット |
| US5836506A (en) * | 1995-04-21 | 1998-11-17 | Sony Corporation | Sputter target/backing plate assembly and method of making same |
| US6073830A (en) * | 1995-04-21 | 2000-06-13 | Praxair S.T. Technology, Inc. | Sputter target/backing plate assembly and method of making same |
| US5863398A (en) * | 1996-10-11 | 1999-01-26 | Johnson Matthey Electonics, Inc. | Hot pressed and sintered sputtering target assemblies and method for making same |
| US6071389A (en) * | 1998-08-21 | 2000-06-06 | Tosoh Smd, Inc. | Diffusion bonded sputter target assembly and method of making |
| US6164519A (en) * | 1999-07-08 | 2000-12-26 | Praxair S.T. Technology, Inc. | Method of bonding a sputtering target to a backing plate |
| US6283357B1 (en) * | 1999-08-03 | 2001-09-04 | Praxair S.T. Technology, Inc. | Fabrication of clad hollow cathode magnetron sputter targets |
-
2002
- 2002-03-29 MX MXPA03009665A patent/MXPA03009665A/es not_active Application Discontinuation
- 2002-03-29 JP JP2002585694A patent/JP2004529269A/ja not_active Withdrawn
- 2002-03-29 EP EP02723653A patent/EP1392883A4/en not_active Withdrawn
- 2002-03-29 CN CNA02812667XA patent/CN1520466A/zh active Pending
- 2002-03-29 KR KR10-2003-7014106A patent/KR20040015195A/ko not_active Application Discontinuation
- 2002-03-29 US US10/475,080 patent/US20040134776A1/en not_active Abandoned
- 2002-03-29 WO PCT/US2002/009640 patent/WO2002088417A1/en not_active Application Discontinuation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP1392883A1 (en) | 2004-03-03 |
| MXPA03009665A (es) | 2004-04-02 |
| US20040134776A1 (en) | 2004-07-15 |
| WO2002088417A1 (en) | 2002-11-07 |
| KR20040015195A (ko) | 2004-02-18 |
| CN1520466A (zh) | 2004-08-11 |
| EP1392883A4 (en) | 2006-04-19 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR960010166B1 (ko) | 확산접합된 스패터링타게트조립체 및 그 제조방법 | |
| JP3905301B2 (ja) | タンタル又はタングステンターゲット−銅合金製バッキングプレート組立体及びその製造方法 | |
| JPH07504945A (ja) | スパッタ・ターゲット受け板組立体を結合する方法とそれにより製造される組立体 | |
| JP2002527618A (ja) | スパッターターゲット／背板組立体及びその製造方法 | |
| JPH10158829A (ja) | スパッタリングターゲット組立体の製造方法 | |
| JPH0249267B2 (ja) | ||
| JPS61111981A (ja) | セラミツク部品と金属部品との結合方法 | |
| KR100246682B1 (ko) | 스퍼터링용 티타늄 타겟 조립체의 제조방법 및 스퍼터링용 티타늄 타겟 조립체 | |
| JP3525348B2 (ja) | 拡散接合されたスパッタリングターゲット組立体の製造方法 | |
| US20120228131A1 (en) | Method for consolidating and diffusion-bonding powder metallurgy sputtering target | |
| JP2004529269A (ja) | モリブデン及びアルミニウムを含むアセンブリ；ターゲット／バッキングプレートアセンブリを作製するときに中間層を用いる方法 | |
| JPH0665733A (ja) | スパッタリング用ターゲット合材およびその製造方法 | |
| JP2001295040A (ja) | スパッタリングターゲットおよびバッキングプレート材 | |
| JP2003112269A (ja) | ベリリウムと銅または銅合金の接合体の製造方法およびその接合体 | |
| JPH08188872A (ja) | スパッタリングターゲットとバッキングプレートの接合方法 | |
| JPH07278804A (ja) | スパッタリング薄膜形成用純Ｔｉターゲット | |
| JP3660014B2 (ja) | スパッタ用ターゲット | |
| JP3469261B2 (ja) | 拡散接合されたスパッタリングターゲット組立体及びその製造方法 | |
| JP4615746B2 (ja) | スパッタリング用チタンターゲット組立て体及びその製造方法 | |
| JP3302714B2 (ja) | セラミックス−金属接合体 | |
| CN112091400A (zh) | 一种靶材和背板的接合方法 | |
| JP4519981B2 (ja) | 固相拡散接合スパッタリングターゲット組立て体及びその製造方法 | |
| JPH0355232B2 (ja) | ||
| US20240075546A1 (en) | Method for joining, by direct brazing, a first part and a second part, including steps of preparing the surface of at least one of the parts | |
| JPH09209136A (ja) | スパッタリング用チタンターゲット組立体の製造方法およびスパッタリング用チタンターゲット組立体 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20050607 |