JP2006257510A - スパッタリングターゲットの製造方法およびスパッタリングターゲット - Google Patents
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Abstract
。
また、本発明のスパッタリングターゲットは、Inと特定量のGaとを含んでなるボンディング剤層を有することを特徴としている。
【効果】 本発明のスパッタリングターゲットの製造方法では、InおよびGaを含有する、下塗り剤および/またはボンディング剤を使用しているため、ターゲット材の接
合面に対するボンディング剤の濡れ性を確保し、ターゲット材の接合面上にボンディング剤を直接あるいは下塗り剤を介して、均一に短時間で塗布することが可能である。したがって、本発明によれば、コスト面および生産効率の点で不利なメタライズ処理を省略でき、スパッタリングターゲットの生産効率を高めることができる。
【選択図】 なし
Description
グ剤を用いてターゲット材とバッキングプレートとを接合するスパッタリングターゲットの製造方法、Inと特定量のGaとを含有するボンディング剤層を有するスパッタリングターゲットに関する。
該スパッタリング法に用いられるターゲット材は、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と呼ばれる冷却板をターゲット材に接合し、このバッキングプレートを冷却することにより、ターゲット材の熱を逃がすようにしている。
する緩衝層としてSnなどからなる特定の厚さのシートを設け、該シートとターゲット材との間および該シートとバッキングプレートとの間に、In、In合金、Ga、Ga合金のいずれかからなる低融点半田を介在させ、加熱加圧することで接合したスパッタリングターゲットが開示されている。
るボンディング剤の濡れ性を改善して、ターゲット材とバッキングプレートとの接合不良を抑制し、安定したスパッタリングを実現することができるスパッタリングターゲットを生産効率よく低コストで製造できることを見出して本発明を完成するに至った。
本発明に係るスパッタリングターゲットの製造方法は、ターゲット材とバッキングプレートとを接合しスパッタリングターゲットを製造するに際して、InとGaとを含んでなる、下塗り剤および/またはボンディング剤を用いることを特徴としている。
ディング剤を用い、該ボンディング剤をターゲット材の片面に塗布して、ボンディング剤層を形成し、形成されたボンディング剤層を介してターゲット材とバッキングプレートとを接合することが好ましい。
該下塗り剤をボンディング剤に先立ってターゲット材の片面に塗布し、塗布した下塗り剤が溶融状態にあるうちに、その上に、Inを主成分として含有しGaを実質的に含有しな
いボンディング剤、あるいはInとGaとを含有するボンディング剤であって先に塗布された下塗り剤よりもGa含有率の低いボンディング剤を溶融した状態で塗布し、下塗り剤とボンディング剤とを含んでなる接合材層を形成する工程を含むことも好ましい。
該下塗り剤をボンディング剤に先立ってターゲット材の片面に塗布し、塗布した下塗り剤が溶融状態にあるうちに、その厚み方向の一部がターゲット材上に残るようにして残部を除去することにより、一旦塗布した下塗り剤の厚みを減少させた後、その上に、Inを主成分として含有しGaを実質的に含有しないボンディング剤、あるいはInとGaとを含有するボンディング剤であって先に塗布された下塗り剤よりもGa含有率の低いボンディング剤を溶融した状態で塗布し、下塗り剤とボンディング剤とを含んでなる接合材層を形成する工程を含むことも好ましい。
また、本発明では、前記接合材層の形成工程で一旦形成した前記接合材層が溶融状態にあるうちに、接合材層のGa含有率を低下させる処理を行い、処理後の接合材層を介して、ターゲット材とバッキングプレートとを接合することも好ましい。
該ボンディング剤層中に、Gaが、InとGaとの合計量に対する重量比で式 0.005≦Ga/(In+Ga)<0.014で表される割合で含まれていることを特徴とし
ている。
ボンディング剤の濡れ性を確保し、ターゲット材の接合面上にボンディング剤を直接あるいは下塗り剤を介して、均一に短時間で塗布することが可能である。したがって、本発明によれば、コスト面および生産効率の点で不利なメタライズ処理を省略でき、スパッタリングターゲットの生産効率を高めることができる。
≪スパッタリングターゲットの製造方法≫
まず、本発明のスパッタリングターゲットの製造方法について説明する。
本発明に用いられる、InとGaとを含んでなる下塗り剤および/またはボンディング
剤としては、一般にIn半田とよばれる、金属InあるいはIn系合金(たとえば、In−Sn合金)に、Gaを添加したものが挙げられる。
具体的には、下塗り剤の場合には、Gaは、該下塗り剤中に、InとGaとの合計量に対する重量比で通常は0.005≦Ga/(In+Ga)で表される割合で含まれている
とよい。なお、該下塗り剤には、In、Ga以外の他の金属Mが含まれていてもよいが、その場合でも、Gaは下塗り剤中に、0.005≦Ga/(In+Ga+M)で表される
割合(重量比)で含まれていることが望ましい。
0.05、より好ましくは0.005≦Ga/(In+Ga)≦0.03である。上記上
限値が0.05未満、好ましくは0.03以下であると、下塗り剤のGa含有率がそれほど高くないため、後述する特定の工程において、下塗り剤とボンディング剤とを含み最終的に形成される接合材層全体におけるGa含有率を減少させるために行う希釈操作の回数を減少できる。
005≦Ga/(In+Ga)≦0.01で表される範囲内の量で含まれているとよい。
なお、該ボンディング剤には、In、Ga以外の他の金属Mが含まれていてもよいが、その場合でも、Gaはボンディング剤中に、0.005≦Ga/(In+Ga+M)<0.
014で表される割合(重量比)で含まれていることが望ましい。
)が0.014以上である場合の固相線温度は15.3℃である。
<InとGaとを含んでなるボンディング剤を用いる態様>
次に、InとGaとを含んでなるボンディング剤を用いる態様について説明する。
Al,Mo,Ti,W,Taのいずれか1種の金属、あるいはこれらの少なくとも1種を主成分として含有する合金からなるターゲット材は、金属InあるいはIn系合金からなるボンディング剤であるいわゆるIn半田では濡れ性が乏しく、従来、メタライズ処理やフラックス材の使用が行われてきたことから、本発明の効果を有効に発揮できるため、よ
り好ましい。
前記ボンディング剤をターゲット材の片面に塗布する方法としては、適宜公知の方法を採用することができ、たとえば、超音波半田コテを用い塗布する方法、ディッピングなどが挙げられる。
上、好ましくは2μm以上となるように粗面化処理してもよい。この場合、表面粗さRaの上限は、通常は5μm以下である。とくに、ターゲット材としてTiを使用する場合には、該ターゲット材の接合面を粗面化処理することが好ましい。粗面化処理手段としては、ブラスト処理、研磨処理、スパッタリング処理、レーザー処理、ドライエッチング処理などの公知の手段が挙げられる。
m以下、好ましくは0.1〜1mmの範囲内である。
<InとGaとを含んでなる下塗り剤を用いる態様>
次に、InとGaとを含んでなる下塗り剤を用いる態様について、必要に応じて図面を参照して説明する。
いるとよい。上記下限値以上の割合でGaを含んでいるとターゲット材に対する下塗り剤の濡れ性を向上することができる。
まず、上述した下塗り剤を溶融した状態で、該下塗り剤の融点以上に加熱したターゲット材1の片面にボンディング剤に先立って塗布する(図1(a1))。次いで、塗布した下塗り剤3が溶融状態にあるうちに、その上に、Inを主成分として含有しGaを実質的に含有しないボンディング剤、あるいはInとGaとを含有するボンディング剤であって先に塗布された下塗り剤よりもGa含有率の低いボンディング剤を溶融した状態で塗布して、ボンディング剤層5を形成し(図1(b1))、下塗り剤とボンディング剤とを含んでなる接合材層7を形成する(図1(d))。なお、上記ボンディング剤を塗布する場合には、ター
ゲット材1は、ボンディング剤の融点以上の温度に保持されていることが望ましい。
(図1(d))。
しくは0.002以下、より好ましくは0.001以下である。
上述したInを主成分として含有しGaを実質的に含有しないボンディング剤としては、金属InあるいはIn系合金などのIn半田が挙げられる。また、InとGaとを含有するボンディング剤であって先に塗布された下塗り剤よりもGa含有率の低いボンディング剤としては、該下塗り剤とIn半田との混合物などが挙げられる。
工程(A)は、図1に示した前記接合材層7の形成工程で一旦形成した前記接合材層7が溶融状態にあるうちに(図2(d))、その厚み方向の一部がターゲット材1上に残るよう
にして残部を除去することにより、一旦形成した接合材層7の厚みを減少させた後(図2(e))、厚みが減少された接合材層7が溶融状態にあるうちに、該厚みが減少された接合
材層7上に、Inを主成分として含有しGaを実質的に含有しないボンディング剤、あるいはInとGaとを含有するボンディング剤であって先に塗布された下塗り剤よりもGa含有率の低いボンディング剤、あるいは先に塗布されたボンディング剤よりもGa含有率の低いボンディング剤を、溶融した状態で塗布してボンディング剤層5を形成し(図2(f))、接合材層7’(図2(g))を形成する工程である。
7の形成工程で一旦形成した前記接合材層7が溶融状態にあるうちに、該接合材層7上に、Inを主成分として含有しGaを実質的に含有しないボンディング剤、あるいはInとGaとを含有するボンディング剤であって先に塗布された下塗り剤よりもGa含有率の低いボンディング剤、あるいは先に塗布されたボンディング剤よりもGa含有率の低いボンディング剤を、溶融した状態で塗布してボンディング剤層5を形成し(図2(f))、接合
材層7’(図2(g))を形成してもよい。
合材層7’が形成されており、形成された接合材層7’中のGa含有率は、最初に形成された接合材層7よりも希釈され低減されている。なお、形成された接合材層7’中のGa含有率の低減効果は図2(e)に示した工程を含む前者の態様の方がより高いため、前者の
態様が好ましい。
り好ましくは0.001以下である。
上述したInを主成分として含有しGaを実質的に含有しないボンディング剤としては、金属InあるいはIn系合金などのIn半田が挙げられる。また、InとGaとを含有するボンディング剤であって先に塗布された下塗り剤よりもGa含有率の低いボンディング剤としては、該下塗り剤とIn半田との混合物などが挙げられる。先に塗布されたボンディング剤よりもGa含有率の低いボンディング剤としては、最初の接合材層形成工程(図1)で使用したボンディング剤よりもGa含有率の低いものであればよく、たとえば、このボンディング剤と金属InあるいはIn系合金などのIn半田との混合物が挙げられる。
することにより、一旦形成した接合材層7’の厚みを減少させる工程(図2(h))である
。この工程によって、上記(A)工程で形成された接合材層7の厚みを自在に調節できる。
なお、その他、一旦形成した接合材層7’の厚み方向の一部がターゲット材1上に残るようにして残部を除去する方法、ターゲット材の温度、ターゲット材やバッキングプレートの材質・形状、ターゲット材の接合面の粗面化処理、接合方法などは、上述した(A)工程と同様である。
また、接合材層全体のGa含有率をより一層低下させ、接合材の融点低下をより少なく
する観点からは、さらに下記工程(C)を行ってもよい。
aを実質的に含有しないボンディング剤、あるいはInとGaとを含有するボンディング剤であって先に塗布された下塗り剤よりもGa含有率の低いボンディング剤、あるいは先に塗布されたボンディング剤よりもGa含有率の低いボンディング剤を、溶融した状態で塗布しボンディング剤層5を形成し(図2(i))、接合材層7’’を一旦形成した後(図
2(j))、一旦形成された接合材層7’’が溶融状態にあるうちに、その厚み方向の一部
がターゲット材1上に残るようにして残部を除去することにより、一旦形成した接合材層7’’の厚みを減少させる(図2(k))工程である。
これらの態様においては、接合材層7’が溶融状態にあるうちに、溶融した状態のボンディング剤をその上に塗布してボンディング剤層5を形成するため、先に形成された接合材層7’の接合材と、前記ボンディング剤層5の少なくとも一部が混ざり合うことにより、接合材層7’’が形成されており、形成された接合材層7’’中のGa含有率は、それ以前に形成された接合材層7’よりも希釈され低減されている。なお、形成された接合材層7’’中のGa含有率の低減効果は工程(B)を含む前者の方がより高いため、前者の態様が好ましい。
、より好ましくは0.001以下である。
上述した、Inを主成分として含有しGaを実質的に含有しないボンディング剤としては、金属InあるいはIn系合金などのIn半田が挙げられる。また、InとGaとを含有するボンディング剤であって先に塗布された下塗り剤よりもGa含有率の低いボンディング剤としては、該下塗り剤とIn半田との混合物などが挙げられる。先に塗布されたボンディング剤よりもGa含有率の低いボンディング剤としては、それまでに使用したボンディング剤よりもGa含有率の低いものであればよく、たとえば、直近に使用したボンディング剤と金属InあるいはIn系合金などのIn半田との混合物が挙げられる。
この態様において、工程(C)を繰り返す回数は、最初にターゲット材に塗布する下塗り剤中のGa含有率、最終製品として得ようとするスパッタリングターゲットの接合材層中に残存するGa含有率などを考慮して決定することができるが、通常2回以上であり、上限は特に限定されないが、生産効率の点からは通常5回以下であるとよい。
≪スパッタリングターゲット≫
次に、本発明のスパッタリングターゲットについて説明する。
は0.005≦Ga/(In+Ga)≦0.01で表される割合で含まれていることを特
徴としている。ボンディング剤中のGa含有率が上記範囲内であると、ボンディング剤の濡れ性の改善と、ボンディング剤によるターゲット材の腐食・変色の抑制、ボンディング剤の融点低下抑制とのバランスがよい。
サイズ127mm×381mm×6mmのAlターゲット材を用意し、各ターゲット材の接合面を#100の研磨紙で粗面化処理した後、処理後の接合面の表面粗さRaを測定した。表面粗さRaは使用した全てのターゲット材の平均で2.6μmであった。
InとGaのみからなり、Gaを、InとGaとの合計量に対する重量比 Ga/(I
n+Ga)でそれぞれ0.005、0.01、0.03、0.05、0.1、0.786の割合で含有する合金組成物(それぞれ順にNo.(1−1)〜(1−6)という)を調製した。また、比較対照として金属Inを用いた(No.(1−0)という)。
次いで、これらのターゲット材を2つの群に分け、一方を腐食・変色評価に、他方を耐熱性評価に使用した。
塗り剤として好適に使用できることが分かる。また、濡れ性、変色・腐食、耐熱性の観点から、サンプルNo.(1-1)〜(1-2)はボンディング剤として好適に使用できることが分かる。
サイズ127mm×381mm×6mmのMoターゲット材を使用したほかは、実施例1と同様にして行った。なお、粗面化処理後の接合面の表面粗さRaは使用した全てのターゲット材の平均で1.5μmであった。
塗り剤として好適に使用できることが分かる。また、濡れ性、変色・腐食、耐熱性の観点から、サンプルNo.(2-1)〜(2-2)はボンディング剤として好適に使用できることが分かる。
サイズ127mm×381mm×6mmのTiターゲット材を使用し、その接合面を#60のアランダム製の投射材を用いてブラスト処理することにより粗面化処理したほかは、実施例1と同様にして行った。なお、粗面化処理後の接合面の表面粗さRaは使用した全てのターゲット材の平均で2.5μmであった。
塗り剤として好適に使用できることが分かる。また、濡れ性、変色・腐食、耐熱性の観点から、サンプルNo.(3-1)〜(3-2)はボンディング剤として好適に使用できることが分かる。
サイズ127mm×381mm×6mmのWターゲット材を使用したほかは、実施例1と同様にして行った。なお、粗面化処理後の接合面の表面粗さRaは使用した全てのターゲット材の平均で0.6μmであった。
塗り剤として好適に使用できることが分かる。また、濡れ性、変色・腐食、耐熱性の観点から、サンプルNo.(4-1)〜(4-2)はボンディング剤として好適に使用できることが分かる。
サイズ127mm×381mm×6mmのTaターゲット材を使用したほかは、実施例1と同様にして行った。なお、粗面化処理後の接合面の表面粗さRaは使用した全てのターゲット材の平均で1.5μmであった。
塗り剤として好適に使用できることが分かる。また、濡れ性、変色・腐食、耐熱性の観点から、サンプルNo.(5-1)〜(5-2)はボンディング剤として好適に使用できることが分かる。
[実施例6]
サイズ127mm×381mm×6mmのAlターゲット材を用意し、その接合面を#100の研磨紙で粗面化処理した後、処理後の接合面の表面粗さRaを測定した。表面粗さRaは2.6μmであった。
次にInとGaのみからなり、Gaを、InとGaとの合計量に対して重量比で0.0
1(1重量%)含有する合金組成物を調製し、190℃に加熱し、該合金組成物を溶融した後、前記Alターゲット材の接合面に超音波半田コテ(特殊サンボンダー;栄信工業製)を5分間使用して塗布作業を行った。
。塗布に要した時間は30秒であった。その後、該接合材層(I)が溶融状態にあるうち
に、シリコーンゴム製のヘラで、接合材層(I)を構成している接合材(I)を拭い取り、拭い取った接合材(I)のInとGaの含有量をICPで分析し、InとGaとの合計量
に対するGaの重量比求めたところ0.002(0.2重量%)であった。なお、この際、ターゲット材の接合面に残存している接合材層(I)は、接合面全体に均一に残存して
おり、濡れ性は良好であった。
、超音波半田コテで塗布し、接合材(I)と金属Inとを含む接合材層(II)を一旦形成
した。塗布に要した時間は30秒であった。その後、該接合材層(II)が溶融状態にあるうちに、シリコーンゴム製のヘラで、接合材層(II)構成している接合材(II)を拭い取り、拭い取った接合材(II)のInとGaの含有量をICPで分析し、InとGaとの合計量に対するGaの重量比を求めたところ、0.001(0.1重量%)であった。なお、この際、ターゲット材の接合面に残存している接合材層(II)は、接合面全体に均一に残存しており、濡れ性は良好であった。
3:塗布された下塗り剤
5:ボンディング剤層
7、7’、7’’:接合材層
Claims (9)
- ターゲット材とバッキングプレートとを接合しスパッタリングターゲットを製造するに際して、InとGaとを含んでなる、下塗り剤および/またはボンディング剤を用いるこ
とを特徴とするスパッタリングターゲットの製造方法。 - 前記ボンディング剤として、Gaを、InとGaとの合計量に対する重量比で式 0.005≦Ga/(In+Ga)<0.014で表される割合で含有するボンディング剤を
用い、該ボンディング剤をターゲット材の片面に塗布して、ボンディング剤層を形成し、
形成されたボンディング剤層を介してターゲット材とバッキングプレートとを接合す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の製造方法。 - 前記下塗り剤として、Gaを、InとGaとの合計量に対する重量比で式 0.005≦Ga/(In+Ga)で表される割合で含有する下塗り剤を用い、該下塗り剤をボンデ
ィング剤に先立ってターゲット材の片面に塗布し、
塗布した下塗り剤が溶融状態にあるうちに、その上に、Inを主成分として含有しGaを実質的に含有しないボンディング剤、あるいはInとGaとを含有するボンディング剤であって先に塗布された下塗り剤よりもGa含有率の低いボンディング剤を溶融した状態で塗布し、下塗り剤とボンディング剤とを含んでなる接合材層を形成する工程を含む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の製造方法。 - 前記下塗り剤として、Gaを、InとGaとの合計量に対する重量比で式 0.005≦Ga/(In+Ga)で表される割合で含有する下塗り剤を用い、該下塗り剤をボンデ
ィング剤に先立ってターゲット材の片面に塗布し、
塗布した下塗り剤が溶融状態にあるうちに、その厚み方向の一部がターゲット材上に残るようにして残部を除去することにより、一旦塗布した下塗り剤の厚みを減少させた後、
その上に、Inを主成分として含有しGaを実質的に含有しないボンディング剤、あるいはInとGaとを含有するボンディング剤であって先に塗布された下塗り剤よりもGa含有率の低いボンディング剤を溶融した状態で塗布し、下塗り剤とボンディング剤とを含んでなる接合材層を形成する工程を含む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の製造方法。 - 前記接合材層の形成工程で形成された前記接合材層を介して、ターゲット材とバッキングプレートとを接合することを特徴とする請求項3または4に記載のスパッタリングターゲットの製造方法。
- 前記接合材層の形成工程で一旦形成した前記接合材層が溶融状態にあるうちに、接合材層のGa含有率を低下させる処理を行い、処理後の接合材層を介して、ターゲット材とバッキングプレートとを接合することを特徴とする請求項3または4に記載のスパッタリングターゲットの製造方法。
- 前記接合材層のGa含有率を低下させる処理が、下記工程(A)を含む処理であることを特徴とする請求項6に記載のスパッタリングターゲットの製造方法;
(A)前記接合材層の形成工程で一旦形成した前記接合材層が溶融状態にあるうちに、その厚み方向の一部がターゲット材上に残るようにして残部を除去することにより、一旦形成した接合材層の厚みを減少させた後、
厚みが減少された接合材層が溶融状態にあるうちに、該厚みが減少された接合材層上に、Inを主成分として含有しGaを実質的に含有しないボンディング剤、あるいはInとGaとを含有するボンディング剤であって先に塗布された下塗り剤よりもGa含有率の低いボンディング剤、あるいは先に塗布されたボンディング剤よりもGa含有率の低いボン
ディング剤を、溶融した状態で塗布し、新たな接合材層を形成する工程。 - 前記接合材層のGa含有率を低下させる処理が、前記工程(A)に加えて下記工程(B)を含む処理であることを特徴とする請求項7に記載のスパッタリングターゲットの製造方法;
(B)前記工程(A)によって一旦形成された接合材層が溶融状態にあるうちに、その厚み方向の一部がターゲット材上に残るようにして残部を除去することにより、一旦形成した接合材層の厚みを減少させる工程。 - ターゲット材とバッキングプレートとが、InとGaとを含んでなるボンディング剤層を介して接合されているスパッタリングターゲットであって、
該ボンディング剤層中に、Gaが、InとGaとの合計量に対する重量比で式 0.005≦Ga/(In+Ga)<0.014で表される割合で含まれていることを特徴とす
るスパッタリングターゲット。
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