JP2016128596A - Sputtering target-backing plate joint body - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電子ビームを使用して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部を一部溶解して接合した、アーキングの発生、リデポ膜の剥がれ、及び、それらに伴うパーティクルの発生を抑制することができるスパッタリングターゲット−バッキングプレート接合体に関する。 The present invention can suppress generation of arcing, peeling of a redeposited film, and generation of particles associated therewith, by partially melting and bonding a bonded portion of a sputtering target and a backing plate using an electron beam. The present invention relates to a sputtering target-backing plate assembly.
半導体デバイスの薄膜形成方法の一つにスパッタリングがある。しかし近年、ナノ領域への微細化が進み、スパッタリングにおいてはパーティクルの管理が益々厳しくなっている。そのため、長年実施されてきた方法についても改めて見直し、スパッタ中のパーティクル低減に繋がる対策を打つ必要がある。 One method for forming a thin film of a semiconductor device is sputtering. However, in recent years, miniaturization to the nano-area has progressed, and particle management has become increasingly severe in sputtering. Therefore, it is necessary to review again the methods that have been implemented for many years, and to take measures that lead to particle reduction during sputtering.
スパッタリングターゲットは、通常バッキングプレートを支持体とし、両者を固定し、安定化させて、スパッタリングターゲット−バッキングプレート接合体（「接合体」については、「組み立て体」とも言う。）とする。双方の接合方法は多様であるが、ロウ材を用いて接合しているケース又は拡散接合している場合がある。 The sputtering target is usually a backing plate as a support, and both are fixed and stabilized to form a sputtering target-backing plate assembly (the “joint” is also referred to as an “assembly”). Although both joining methods are various, there are cases in which joining is performed using brazing material or diffusion joining is performed.
板状ターゲットとバッキングプレート接合体（組立体）は、スパッタリング装置（チャンバー）に、そのまま取り付けられる。この結果、板状ターゲットとバッキングプレートとの側面から観察される、例えばロウ材の層の部分は、スパッタリング装置（チャンバー）の中に、位置することになる。 The plate-like target and the backing plate assembly (assembly) are directly attached to the sputtering apparatus (chamber). As a result, for example, a portion of the brazing material layer observed from the side surfaces of the plate target and the backing plate is located in the sputtering apparatus (chamber).
一般に、スパッタリングの正常な作動時では、剥きだしになった状態のロウ材の層でも、特に問題となることはなかった。それは、通常ターゲット材がスパッタリングされると、その一部がターゲット−バッキングプレートの側面に回り込み、再析出（リデポ）してロウ材層を覆い、抑えることになるので、薄膜が形成される基板側に悪影響が出ることはないからである。 In general, even during the normal operation of sputtering, the exposed brazing material layer was not particularly problematic. Usually, when a target material is sputtered, a part of the target material wraps around the side surface of the target-backing plate and re-deposits (reduces) to cover and suppress the brazing material layer. This is because there is no adverse effect on the
しかし、スパッタリング装置のチャンバー内のプラズマの密度が揺らいだ場合に、ごく稀ではあるが、板状のターゲットとバッキングプレートとの間のロウ材層がスパッタされることがあった。また、ターゲット中の不純物やエロージョン時に形成された突起部の存在等が原因で不測に発生するアーキングがロウ材層を直撃することもあり、これらが基板側でパーティクルとなることがあった。 However, when the plasma density in the chamber of the sputtering apparatus fluctuates, the brazing material layer between the plate-like target and the backing plate may be sputtered, although rarely. In addition, arcing that occurs unexpectedly due to the presence of impurities in the target or protrusions formed during erosion may directly hit the brazing material layer, and these may become particles on the substrate side.
従来は、パーティクル発生の主たる要因が、他の理由が主（支配的）であったこと、またスパッタ膜の配線幅が広い場合には、前記の頻度が低く、少量のパーティクルでは影響が少ないので、特に問題となるものではなかった。しかし、今日のように、半導体の微細化が進むと共に、ターゲット材料の高純度化や高密度化が進んでいるため、パーティクルの発生を厳格に抑制する必要が生じてきた。この点、従来延長線上にあるターゲット−バッキングプレート構造と製造方法では、この点の解決が十分になされていなかったと言える。 Previously, the main cause of particle generation was mainly due to other reasons, and when the wiring width of the sputtered film is wide, the frequency is low, and a small amount of particles has little effect. , Was not particularly problematic. However, as the semiconductor has been miniaturized and the target material has been highly purified and densified as today, it has become necessary to strictly suppress the generation of particles. In this regard, it can be said that the target-backing plate structure and the manufacturing method existing on the extension line have not sufficiently solved this point.
この点を改良した文献がいくつか存在する。
例えば、下記に示す特許文献１には、「スパッタリングターゲットと支持部材との合わせ界面によって定められる平面に沿って、前記ターゲットを前記支持板部材に接合する方法であって、ステップ（ａ）前記界面の一つに複数の突起部分を成形し、前記突起部分が少なくとも一つのエッジと該エッジに接続する突起先端とを有し、ステップ（ｂ）前記ターゲットと支持板とを、前記合せ界面が互いに隣接するように、接合準備位置に配置し、ステップ（ｃ）前記ターゲットと前記支持板とのうち融点が低い方の部材の融点の約５０％よりも低い温度と、前記少なくとも一つのエッジを変形させて、該少なくとも一つのエッジが前記平面に対して９０°よりも小の凹角を成し、かつ前記突起先端が前記界面の他の一つ側に曲げられた固定グリップを形成するのに十分な圧力において、前記ターゲットと前記支持板とを合体させる方法。」が提案されている（同文献の請求項１８及び図１〜図３参照）。
There are several documents that improve this point.
For example, in Patent Document 1 shown below, “a method of joining the target to the support plate member along a plane defined by a mating interface between the sputtering target and the support member, the step (a) the interface A plurality of protruding portions formed in one of the plurality of protruding portions, wherein the protruding portion has at least one edge and a protruding tip connected to the edge; and (b) the target and the support plate are connected to each other with the mating interface Step (c) Deform the at least one edge at a temperature lower than about 50% of the melting point of the lower melting member of the target and the support plate. In this case, the at least one edge has a concave angle smaller than 90 ° with respect to the plane, and the protrusion tip is bent to the other side of the interface. In a pressure sufficient to form the flop, the target and method coalesces and the support plate. "Has been proposed (see claim 18 and FIGS of the document).
また、特許文献２には、「片面に窪みを形成したＣｕまたはＣｕ合金製ターゲット板状素材とＣｕまたはＣｕ合金製バッキングプレート板状素材を重ね合わせて形成された隙間にＡｌまたはＡｌ合金製インサート板状素材を挿入して積層体を作製し、この積層体の周囲を真空中で電子ビーム溶接することによりＣｕまたはＣｕ合金製ターゲット板状素材とＣｕまたはＣｕ合金製バッキングプレート板状素材を接合して全周電子ビーム溶接積層体を作製し、この全周電子ビーム溶接積層体を温度：４００〜５７０ ℃ 、圧力：１００〜３５０ＭＰａの条件にて熱間静水圧プレスすることによりＡｌまたはＡｌ合金製インサート板状素材を挟んでＣｕまたはＣｕ合金製ターゲット板状素材とＣｕまたはＣｕ合金製バッキングプレート板状素材が拡散接合した拡散接合積層体を作製し、
ついで、この拡散接合積層体の電子ビーム溶接部分を含む十分な強度を持った拡散接合とならない部分を切削除去することを特徴とするバッキングプレート付きターゲットの製造方法。」（同文献の請求項１及び図１〜図４参照）
Further, Patent Document 2 states that “an insert made of Al or Al alloy in a gap formed by overlapping a target plate material made of Cu or Cu alloy with a depression formed on one side and a backing plate plate material made of Cu or Cu alloy. A laminate is made by inserting a plate material, and the target plate material made of Cu or Cu alloy and the backing plate plate material made of Cu or Cu alloy are joined by electron beam welding around the laminate in a vacuum. An all-around electron beam welded laminate was produced, and this all-around electron beam welded laminate was hot isostatically pressed under the conditions of temperature: 400 to 570 ° C. and pressure: 100 to 350 MPa. The target plate material made of Cu or Cu alloy and the backing plate plate material made of Cu or Cu alloy are expanded across the insert plate material made of Cu. To prepare a bonded diffusion bonded laminate,
Next, a method for manufacturing a target with a backing plate, characterized in that a portion of the diffusion bonded laminate including an electron beam welded portion that does not become diffusion bonded with sufficient strength is cut and removed. (Refer to claim 1 and FIGS. 1 to 4 of the document)
上記の文献は、従来のターゲット−バッキングプレート構造の代表的なものであり、ターゲットとバッキングプレート間の接合強度は高いが、製作工程が多工程に亘るため、製造が煩雑になり易いという欠点を持つものである。このため、スパッタリング時のアーキングの抑制、パーティクル発生の低減化、リデポ膜の抑制などを考慮すると共に、簡単な構造のターゲット−バッキングプレート組み立て体が要求されていた。 The above document is representative of the conventional target-backing plate structure, and the bonding strength between the target and the backing plate is high, but the manufacturing process is multi-step, so that the manufacturing tends to be complicated. It is what you have. For this reason, there has been a demand for a target-backing plate assembly having a simple structure in consideration of suppression of arcing during sputtering, reduction of generation of particles, suppression of redeposition film, and the like.
半導体用途では、微細化が進みスパッタリング時の安定性やパーティクルの管理が非常に厳しくなっている。一方では、スパッタリングターゲットとバッキングプレートの構造が簡単で、かつ製造工程が短縮できる製造方法が要求されている。
この点に鑑み、本願発明は、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構造（組み立て体構造）を簡略化すると共に、スパッタリング時のアーキングの発生、リデポ膜の剥がれ、及び、それらに伴うパーティクルの発生を効果的に抑制できるスパッタリングターゲット−バッキングプレート接合体及びその製造方法を提供するものである。
In semiconductor applications, miniaturization has progressed and stability during sputtering and particle management have become very strict. On the other hand, there is a demand for a manufacturing method in which the structure of the sputtering target and the backing plate is simple and the manufacturing process can be shortened.
In view of this point, the present invention simplifies the joining structure (assembly structure) of the sputtering target and the backing plate, and at the same time, generates arcing during sputtering, peeling of the redeposite film, and generation of particles accompanying them. The present invention provides a sputtering target-backing plate assembly and a method for manufacturing the same that can be suppressed.
上記の課題を解決するため、以下の発明を提供するものである。
１）バッキングプレートに設けられた凹部にスパッタリングターゲットの下部が嵌入して接合され、ターゲットの下部外周部とバッキングプレートの凹部周縁部との接合部が溶解により合金化していることを特徴とするスパッタリングターゲット−バッキングプレート接合体。
２）スパッタリングターゲットの下部にスパッタ部よりも拡張した扁平部（ひれ部）を備え、バッキングプレートに設けられた凹部にスパッタリングターゲットの扁平部が嵌入して接合され、ターゲットの扁平部とバッキングプレートの凹部周縁部との接合部が溶解により合金化していることを特徴とする上記１）に記載のスパッタリングターゲット−バッキングプレート接合体。
３）スパッタリングターゲットの下部外周部又は扁平部と、バッキングプレートの凹部周縁部との接合部の一部又は全部が溶解により合金化していることを特徴とする上記１）又は２）に記載のスパッタリングターゲット−バッキングプレート接合体。
４）スパッタリングターゲット及びバッキングプレートの軸方向断面形状が、円形、楕円形又は矩形であることを特徴とする上記１）〜３）のいずれか一に記載のスパッタリングターゲット−バッキングプレート接合体。
５）接合部の表面に、溶射膜又は表面粗化処理層を備えることを特徴とする上記１）〜４）のいずれか一に記載のスパッタリングターゲット−バッキングプレート接合体。
６）バッキングプレートに設けられた凹部にスパッタリングターゲットの下部を嵌入して接合した後、ターゲットの下部外周部とバッキングプレートの凹部周縁部との接合部を溶解により合金化することを特徴とするスパッタリングターゲット−バッキングプレート接合体の製造方法。
７）スパッタリングターゲットの下部にスパッタ部よりも拡張した扁平部（ひれ部）を形成し、バッキングプレートに設けられた凹部にスパッタリングターゲットの扁平部を備えた下部を嵌入して接合した後、ターゲットの扁平部とバッキングプレートの凹部周縁部との接合部を溶解により合金化することを特徴することを特徴とする上記６）記載のスパッタリングターゲット−バッキングプレート接合体の製造方法。
８）スパッタリングターゲットの下部外周部又は扁平部と、バッキングプレートの凹部周縁部との接合部の一部又は全部を溶解により合金化することを特徴とする上記６）又は７）記載のスパッタリングターゲット−バッキングプレート接合体の製造方法。
９）スパッタリングターゲット及びバッキングプレートの軸方向断面形状が、円形、楕円形又は矩形であることを特徴とする上記６）〜８）のいずれか一に記載のスパッタリングターゲット−バッキングプレート接合体の製造方法。
１０）接合部の表面に、溶射又は表面粗化処理を施すことを特徴とする上記６）〜９）のいずれか一に記載のスパッタリングターゲット−バッキングプレート接合体の製造方法。
In order to solve the above problems, the following inventions are provided.
1) Sputtering characterized in that the lower part of the sputtering target is fitted and joined to a recess provided in the backing plate, and the joint between the lower outer periphery of the target and the peripheral edge of the recess of the backing plate is alloyed by melting. Target-backing plate assembly.
2) A flat part (fin part) extended from the sputter part is provided below the sputtering target, and the flat part of the sputtering target is fitted into and joined to the concave part provided in the backing plate, and the flat part of the target and the backing plate The sputter target-backing plate assembly according to 1) above, wherein the joint with the peripheral edge of the recess is alloyed by melting.
3) Sputtering as described in 1) or 2) above, wherein a part or all of the joint between the lower outer peripheral portion or flat portion of the sputtering target and the peripheral edge of the concave portion of the backing plate is alloyed by melting. Target-backing plate assembly.
4) The sputtering target-backing plate assembly according to any one of 1) to 3) above, wherein the cross-sectional shape in the axial direction of the sputtering target and the backing plate is a circle, an ellipse or a rectangle.
5) The sputtering target-backing plate assembly according to any one of 1) to 4) above, wherein a sprayed film or a surface roughening treatment layer is provided on the surface of the joint.
6) Sputtering characterized in that after the lower part of the sputtering target is inserted into and joined to the concave part provided in the backing plate, the joint part between the lower outer peripheral part of the target and the peripheral part of the concave part of the backing plate is alloyed by melting. A method for producing a target-backing plate assembly.
7) A flat part (fin part) extended from the sputter part is formed at the lower part of the sputtering target, and the lower part provided with the flat part of the sputtering target is fitted and joined to the concave part provided in the backing plate. 6. The method for producing a sputtering target-backing plate assembly as described in 6) above, wherein the joint between the flat portion and the peripheral edge of the concave portion of the backing plate is alloyed by melting.
8) The sputtering target according to 6) or 7) above, wherein a part or all of the joining portion between the lower outer peripheral portion or flat portion of the sputtering target and the peripheral edge of the concave portion of the backing plate is alloyed by melting. Manufacturing method of backing plate assembly.
9) The method for producing a sputtering target-backing plate assembly according to any one of 6) to 8) above, wherein the cross-sectional shape in the axial direction of the sputtering target and the backing plate is a circle, an ellipse or a rectangle. .
10) The method for producing a sputtering target-backing plate assembly according to any one of 6) to 9) above, wherein the surface of the joint is subjected to thermal spraying or surface roughening treatment.
本発明スパッタリングターゲット−バッキングプレート接合体は、バッキングプレートに凹部を設け、この凹部にスパッタリングターゲットを嵌合した後、接合し、スパッタリングターゲットの下部外周部とバッキングプレートの凹部周縁部との接合部を溶解して合金化したことを特徴とする。これにより、スパッタリング時のアーキングの発生、リデポ膜の剥がれ、及び、それらに伴うパーティクルの発生を効果的に抑制できる。そして、ハイパワーでのスパッタリングにおいても、均一な成膜を可能とし、不良率を低減し、かつ生産効率を上げることができるという大きな効果を有する。また、スパッタ装置内の環境を汚染させない高清浄度のスパッタリングターゲットの提供が可能となる。 In the sputtering target-backing plate assembly of the present invention, a concave portion is provided in the backing plate, and the sputtering target is fitted into the concave portion, and then joined to form a joint portion between the lower outer peripheral portion of the sputtering target and the peripheral portion of the concave portion of the backing plate. It is characterized by melting and alloying. Thereby, generation | occurrence | production of the arcing at the time of sputtering, peeling of a redeposition film | membrane, and generation | occurrence | production of the particle accompanying them can be suppressed effectively. Even in high-power sputtering, it is possible to form a uniform film, reduce the defect rate, and increase production efficiency. In addition, it is possible to provide a sputtering target with high cleanliness that does not contaminate the environment in the sputtering apparatus.
次に、本発明を実施するための形態について、具体的に説明する。
一般にスパッタリングターゲットは、バッキングプレート上に拡散接合やロウ付け等して接合される。ところが、その接合部において、スパッタリングの際、アーキングが発生したり、リデポ膜の剥がれが生じたりして、パーティクルが増加するという問題があった。本発明は、このようなスパッタリング時のアーキング発生やリデポ膜の剥離を抑制し、これらに伴うパーティクルの発生を効果的に低減するものである。
Next, the form for implementing this invention is demonstrated concretely.
In general, a sputtering target is bonded on a backing plate by diffusion bonding, brazing, or the like. However, there has been a problem in that, at the junction, arcing occurs during sputtering, or the redeposition film peels off, resulting in an increase in particles. The present invention suppresses the occurrence of arcing and the separation of the redeposition film during sputtering, and effectively reduces the generation of particles associated therewith.
本発明は、図１に示すようにバッキングプレートの中央部にターゲットを嵌合できる凹部１を作製する。この凹部１の深さは０．５〜２０ｍｍ程度とする。そして、この凹部１にスパッタリングターゲットの下部２（スパッタ面とは反対の面を有する側）を挿入し、拡散接合やロウ付けする。次に、このターゲットの下部外周部３とバッキングプレートの凹部内縁部４との接合部５を電子ビームやレーザー等を用いて溶解し、これを凝固させて合金化する。 In the present invention, as shown in FIG. 1, a recess 1 is prepared in which a target can be fitted in the center of a backing plate. The depth of the recess 1 is about 0.5 to 20 mm. Then, the lower part 2 (the side having the surface opposite to the sputtering surface) of the sputtering target is inserted into the recess 1 to perform diffusion bonding or brazing. Next, the joint portion 5 between the lower outer peripheral portion 3 of the target and the concave inner edge portion 4 of the backing plate is melted using an electron beam, a laser, or the like, and solidified to be alloyed.
このように接合部を合金化させることでパーティクルの発生を抑制することができる理由は、必ずしも明確でないが、ターゲットとバッキングプレートとでは、リデポ膜の付着の仕方に差があり、ターゲットとバッキングプレートとの界面においてリデポ膜が剥離することがしばしば起こっていたことから、ターゲットとバッキングプレートとを合金化することで、このようなリデポ膜の付着の仕方の差を緩和することができるためと考えらえる。 The reason why the generation of particles can be suppressed by alloying the joint in this way is not necessarily clear, but there is a difference in how the redeposited film adheres between the target and the backing plate, and the target and the backing plate. Since the redepo film often peeled off at the interface with the substrate, it is thought that this difference in the adhesion of the redepo film can be mitigated by alloying the target and the backing plate. Get it.
スパッタリングターゲットの好ましい形態としては、図２に示すようにターゲットの下部に、スパッタ部よりも拡張した扁平部（ひれ部）６を形成し、該スパッタリングターゲットの扁平部６をバッキングプレートの凹部１に挿入し、拡散接合などにより接合する。そして、このターゲットの扁平部６とバッキングプレートの凹部周縁部４とを電子ビームやレーザー等を用いて溶解し、これを凝固して合金化させた構造とする。扁平部を設けることにより、電子ビームやレーザー等による溶解を精確に実施することができ、また、ターゲットスパッタ部よりも面積が大きいので、ターゲットを安定化できる。 As a preferred form of the sputtering target, as shown in FIG. 2, a flat part (fin part) 6 that is expanded from the sputter part is formed in the lower part of the target, and the flat part 6 of the sputtering target is formed in the concave part 1 of the backing plate. Insert and join by diffusion bonding. And the flat part 6 of this target and the recessed part peripheral part 4 of a backing plate are melt | dissolved using an electron beam, a laser, etc., and it is set as the structure which solidified and alloyed. By providing the flat portion, melting by an electron beam, a laser, or the like can be performed accurately, and since the area is larger than the target sputtering portion, the target can be stabilized.
また、スパッタリングターゲット及びバッキングプレートの軸方向断面形状が、円形、楕円形又は矩形の平板状とすることができる。製造条件に応じて、形状は任意に採用できる。さらに、ターゲットの下部外周部の一部又は全部と、対応するバッキングプレートの凹部周縁部の一部又は全部を電子ビームやレーザー等により溶解して、合金化することができる。生産性やコストの観点から、溶解する箇所を部分的にすることが有効であるが、発明の効果を安定的に得るためには、全周囲を溶解合金化するのが望ましいと言える。 Moreover, the axial direction cross-sectional shape of a sputtering target and a backing plate can be made into circular, elliptical, or a rectangular flat plate shape. The shape can be arbitrarily adopted according to the manufacturing conditions. Furthermore, a part or all of the lower outer peripheral part of the target and a part or all of the corresponding peripheral part of the recess of the backing plate can be melted with an electron beam or a laser to be alloyed. From the viewpoint of productivity and cost, it is effective to make the portion to be melted partially. However, in order to stably obtain the effects of the invention, it can be said that it is desirable to form a melting alloy around the entire periphery.
スパッタリング時のリデポ膜の形成をさらに効果的に抑制するためには、その合金化した接合部の表面に、溶射又は表面粗化処理を施すことが望ましい。この溶射膜又は表面粗化処理膜の材料としては、ターゲットと同じ又は類似の材料を使用して、万が一の汚染を抑制することも可能である。本願発明はこれらの、材料又は構造上の取捨選択を含むものである。スパッタリングターゲット材としては、Ｃｕ、Ｃｕ合金、Ｔｉなどが挙げられ、バッキングプレート材として、Ｃｕ合金などが挙げられる。但し、本願発明は、ターゲットとバッキングプレートとの接合に特徴を有するものであって、これらの材質には特段の制限はない。 In order to more effectively suppress the formation of the redepo film during sputtering, it is desirable to perform thermal spraying or surface roughening treatment on the surface of the alloyed joint. As a material for the sprayed film or the surface roughened film, it is possible to use the same or similar material as the target to suppress any possible contamination. The present invention includes these material or structural choices. Examples of the sputtering target material include Cu, Cu alloy, and Ti, and examples of the backing plate material include Cu alloy. However, the present invention has a feature in joining the target and the backing plate, and these materials are not particularly limited.
本願発明を、実施例及び比較例に基づいて説明する。なお、本実施例はあくまで一例であり、この例のみに制限されるものではない。すなわち、本発明に含まれる他の態様または変形を包含するものである。 The present invention will be described based on examples and comparative examples. In addition, a present Example is an example to the last, and is not restrict | limited only to this example. That is, other aspects or modifications included in the present invention are included.
（実施例１）
バッキングプレートの中央部に、深さ４ｍｍ程度の凹部（円盤型の空部）を作製した。
このバッキングプレートの凹部に、円盤状のスパッタリングターゲット（直径４４７ｍｍ）の下部を嵌入し、拡散接合した。その後、ターゲットの下部外周部とバッキングプレートの凹部周縁部とを電子ビーム溶解（加速電圧：６０ｋＶ、溶接真空度：６．７×１０−２Ｐａ）により溶融した。溶融後、これを冷却することで接合部を合金化した。
Example 1
A concave portion (disk-shaped empty portion) having a depth of about 4 mm was formed in the center of the backing plate.
The lower part of a disk-shaped sputtering target (diameter 447 mm) was fitted into the recess of the backing plate, and diffusion bonded. Thereafter, the lower outer periphery of the target and the peripheral edge of the recess of the backing plate were melted by electron beam melting (acceleration voltage: 60 kV, welding vacuum: 6.7 × 10 −2 Pa). After melting, the joint was alloyed by cooling it.
次に、この接合体をスパッタリング装置内に設置し、下記条件にてスパッタリングを行った。以下の実施例、比較例も同様とした。
＜成膜条件＞
電源：直流方式
電力：４０ｋＷ
雰囲気ガス組成：Ａｒ
スパッタガス圧：５×１０-３Ｔｏｒｒ
２０００ｋｗｈまでスパッタリングを行い、１５０ｋｗｈ（以後「スパッタ初期」とする）、８００ｋｗｈ（以後「スパッタ中期」とする）、１８００ｋｗｈ（以後「スパッタ後期」とする）時点において、基板上に１５秒間成膜を行い、発生したパーティクル数を測定した。その結果、いずれの時点においてもパーティクル数が少なく良好な結果が得られた。また、スパッタ終了後（２０００ｋｗｈ）に接合体をスパッタ装置から取り出し、観察したところ、リデポ膜の剥がれは見られなかった。
Next, this joined body was placed in a sputtering apparatus, and sputtering was performed under the following conditions. The following examples and comparative examples were also the same.
<Film formation conditions>
Power supply: DC method Power: 40kW
Atmospheric gas composition: Ar
Sputtering gas pressure: 5 × 10 −3 Torr
Sputtering was performed up to 2000 kwh, and the film was formed on the substrate for 15 seconds at 150 kwh (hereinafter referred to as “sputtering initial stage”), 800 kwh (hereinafter referred to as “sputtering intermediate period”), and 1800 kwh (hereinafter referred to as “sputtering late stage”). The number of generated particles was measured. As a result, a good result was obtained with a small number of particles at any time. Further, when the joined body was taken out from the sputtering apparatus after the completion of sputtering (2000 kwh) and observed, no peeling of the redeposited film was observed.
（実施例２）
実施例２は、スパッタリングターゲットの下部に、スパッタ部よりも拡張した扁平部（ひれ部）を形成した例である。バッキングプレートの中央部に、深さ４ｍｍ程度の凹部（円盤型の空部）を作製した。この場合の円盤状ターゲットは直径４４７ｍｍであり、扁平部を含む最外周の直径は４５１ｍｍである。スパッタリングターゲットの下部にある扁平部の厚みは２ｍｍとした。スパッタリングターゲットの下部（扁平部を含む）は、前記バッキングプレートの中央部に嵌る状態となる。ターゲットの下部をバッキングプレートの凹部に嵌入、拡散接合した後、ターゲットの扁平部とバッキングプレートの凹部周縁部との接合部を電子ビームにより溶融した。溶融後、冷却することで接合部を合金化した。
(Example 2)
Example 2 is an example in which a flat part (fin part) extended from the sputtering part is formed below the sputtering target. A concave portion (disk-shaped empty portion) having a depth of about 4 mm was formed in the center of the backing plate. In this case, the disk-shaped target has a diameter of 447 mm, and the outermost diameter including the flat portion is 451 mm. The thickness of the flat part under the sputtering target was 2 mm. The lower part (including the flat part) of the sputtering target is in a state of fitting in the central part of the backing plate. After the lower part of the target was fitted into the concave part of the backing plate and diffusion bonded, the joint part between the flat part of the target and the peripheral part of the concave part of the backing plate was melted by an electron beam. After melting, the joint was alloyed by cooling.
次に、この接合体を実施例１と同様の条件で、２０００ｋｗｈまでスパッタリングを行った。スパッタ初期、スパッタ中期、スパッタ後期において、基板上に１５秒間成膜を行い、発生したパーティクル数を測定した結果、いずれの時点においてもパーティクル数が少なく良好な結果が得られた。また、スパッタ終了後の接合体を観察したところ、リデポ膜の剥がれは見られなかった。 Next, this joined body was sputtered to 2000 kwh under the same conditions as in Example 1. In the initial stage of sputtering, the middle stage of sputtering, and the latter stage of sputtering, the film was formed on the substrate for 15 seconds, and the number of generated particles was measured. As a result, the number of particles was small and good results were obtained at any time. Further, when the bonded body after the completion of sputtering was observed, no peeling of the redeposited film was observed.
（実施例３）
実施例３は、スパッタリングターゲットとバッキングプレート部の接合部にＡｌ溶射を行った例である。実施例２と同様の大きさ、形状のバッキングプレート及びスパッタリングターゲットを用意し、ターゲットの下部をバッキングプレートの凹部に挿入させ、拡散接合を行った。その後、ターゲットの扁平部とバッキングプレートの凹部周縁部との接合部を電子ビームにより溶融、冷却して、接合部を合金化した。その後さらに、ターゲットの扁平部とバッキングプレートの凹部周縁部との接合部にＡｌ溶射を行った。
Example 3
Example 3 is an example in which Al spraying was performed on the joint between the sputtering target and the backing plate. A backing plate and a sputtering target having the same size and shape as in Example 2 were prepared, and the lower part of the target was inserted into the recess of the backing plate to perform diffusion bonding. Thereafter, the joint portion between the flat portion of the target and the peripheral edge portion of the concave portion of the backing plate was melted and cooled by an electron beam to alloy the joint portion. Thereafter, further, Al spraying was performed on the joint portion between the flat portion of the target and the peripheral edge of the concave portion of the backing plate.
次に、得られた接合体を実施例１と同様の条件で、２０００ｋｗｈまでスパッタリングを行った。スパッタ初期、スパッタ中期、スパッタ後期において、基板上に１５秒間成膜を行い、発生したパーティクル数を測定した結果、いずれの時点においてもパーティクル数が少なく良好な結果が得られた。また、スパッタ終了後の接合体を観察したところ、リデポ膜の剥がれは見られなかった。 Next, the obtained joined body was sputtered to 2000 kwh under the same conditions as in Example 1. In the initial stage of sputtering, the middle stage of sputtering, and the latter stage of sputtering, the film was formed on the substrate for 15 seconds, and the number of generated particles was measured. As a result, the number of particles was small and good results were obtained at any time. Further, when the bonded body after the completion of sputtering was observed, no peeling of the redeposited film was observed.
（比較例１）
比較例１は、電子ビーム等による溶解合金化を行わず、拡散接合のみでターゲットとバッキングプレート部を接合した場合である。実施例２と同様の大きさ、形状のバッキングプレート及びスパッタリングターゲットを用意し、バッキングプレートの凹部に、円盤状のスパッタリングターゲットの下部を挿入した後、ターゲットとバッキングプレートとを拡散接合により接合した。
(Comparative Example 1)
Comparative Example 1 is a case where the target and the backing plate part are joined only by diffusion joining without performing melting alloying by an electron beam or the like. A backing plate and a sputtering target having the same size and shape as in Example 2 were prepared, and the lower part of the disk-shaped sputtering target was inserted into the recess of the backing plate, and then the target and the backing plate were joined by diffusion bonding.
次に、得られた接合体を実施例１と同様の条件で、２０００ｋｗｈまでスパッタリングを行った。そして、スパッタ初期、スパッタ中期、スパッタ後期において、基板上に１５秒間成膜を行い、発生したパーティクル数を測定した結果、８００ｋｗｈ以降、パーティクルの著しい増加が見られた。また、スパッタ終了後の接合体を観察したところ、リデポ膜の剥がれが見られた。 Next, the obtained joined body was sputtered to 2000 kwh under the same conditions as in Example 1. Then, in the initial stage of sputtering, the middle stage of sputtering, and the latter stage of sputtering, the film was formed on the substrate for 15 seconds and the number of generated particles was measured. As a result, a significant increase in particles was observed after 800 kwh. Further, when the bonded body after the sputtering was observed, peeling of the redeposited film was observed.
上記実施例及び比較例の対比から明らかなように、本願発明の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部の溶解合金化（表面改質）は、スパッタリング時のアーキングの発生やパーティクルの発生、リデポ膜の形成を効果的に抑制できるという効果を有する。
As is clear from the comparison of the above examples and comparative examples, the melting alloying (surface modification) of the junction between the sputtering target and the backing plate of the present invention is the generation of arcing and particles during sputtering, It has the effect that formation can be suppressed effectively.
本発明のスパッタリングターゲット−バッキングプレート接合体は、バッキングプレートの中央部に凹部を作製し、この凹部に、スパッタリングターゲットの下部を嵌入して接合した後、このターゲットの下部外周部とバッキングプレートの凹部周縁部との接合部を電子ビームやレーザー等より溶解合金化したものである。これにより、スパッタリング時のアーキングの発生やリデポ膜の剥離を効果的に抑制することができ、これらによるパーティクル発生を著しく低減できる。そして、ハイパワーでのスパッタリングにおいても、均一な成膜を可能とし、不良率を低減し、かつ生産効率を上げることができるという大きな効果を有する。また、スパッタ装置内の環境を汚染させない高清浄度のスパッタリングターゲットの提供が可能となるので、産業上有用な発明である。 In the sputtering target-backing plate assembly of the present invention, a concave portion is produced in the central portion of the backing plate, and the lower portion of the sputtering target is inserted into and joined to the concave portion. The junction with the peripheral edge is made into a melted alloy by an electron beam, laser, or the like. Thereby, generation | occurrence | production of the arcing at the time of sputtering and peeling of a redeposition film | membrane can be suppressed effectively, and particle generation by these can be reduced remarkably. Even in high-power sputtering, it is possible to form a uniform film, reduce the defect rate, and increase production efficiency. Further, since it becomes possible to provide a sputtering target with high cleanliness that does not pollute the environment in the sputtering apparatus, this is an industrially useful invention.
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| CN114799453A (en) * | 2022-03-31 | 2022-07-29 | 宁波江丰电子材料股份有限公司 | Welding method of high-purity copper target |
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