JP3469261B2 - 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 - Google Patents
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Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、バッキングプレートを
有するスパッタリングターゲット組立体に関するもので
あり、特にはアルミニウム乃至アルミニウム合金のよう
な１０００℃未満の融点を有するターゲット材を対象と
して、ターゲット材とバッキングプレートとを１０μｍ
以上の厚さを有しそしてＡｇ、Ｃｕ、Ｎｉおよびそれら
の合金１種以上から選択されるインサート材を介して固
相拡散接合させた、密着性及び接合強度に優れると共に
ターゲット材の結晶粒径が２５０μｍ以下であるような
スパッタリングターゲット組立体並びにその製造方法に
関するものである。
有するスパッタリングターゲット組立体に関するもので
あり、特にはアルミニウム乃至アルミニウム合金のよう
な１０００℃未満の融点を有するターゲット材を対象と
して、ターゲット材とバッキングプレートとを１０μｍ
以上の厚さを有しそしてＡｇ、Ｃｕ、Ｎｉおよびそれら
の合金１種以上から選択されるインサート材を介して固
相拡散接合させた、密着性及び接合強度に優れると共に
ターゲット材の結晶粒径が２５０μｍ以下であるような
スパッタリングターゲット組立体並びにその製造方法に
関するものである。
【０００２】
【従来の技術】スパッタリングターゲットは、スパッタ
リングにより各種半導体デバイスの電極、ゲート、配
線、素子、保護膜等を基板上に形成するためのスパッタ
リング源となる、通常は円盤状の板である。加速された
粒子がターゲット表面に衝突するとき運動量の交換によ
りターゲットを構成する原子が空間に放出されて対向す
る基板上に堆積する。スパッタリングターゲットとして
は、Ａｌ乃至Ａｌ合金ターゲット、高融点金属及び合金
（Ｗ、Ｍｏ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｚｒ、Ｎｂ等及びその合金）
ターゲット、高融点シリサイド（ＭｏＳｉX 、ＷＳｉx
等）ターゲット等が代表的に使用されており、ターゲ
ットは通常、支持及び冷却目的でバッキングプレートと
呼ばれる裏当材とボンディングした組立体の状態で使用
される。スパッタリング装置にターゲット組立体が取付
けられ、バッキングプレートの裏面が冷却されて動作時
ターゲット中で発生する熱を奪い取る。バッキングプレ
ートとしては、ＯＦＣ（無酸素銅）、Ｃｕ合金、Ａｌ合
金、ＳＵＳ（ステンレス鋼）若しくはＴｉ乃至Ｔｉ合金
等の熱伝導性の良い金属及び合金が使用されている。
リングにより各種半導体デバイスの電極、ゲート、配
線、素子、保護膜等を基板上に形成するためのスパッタ
リング源となる、通常は円盤状の板である。加速された
粒子がターゲット表面に衝突するとき運動量の交換によ
りターゲットを構成する原子が空間に放出されて対向す
る基板上に堆積する。スパッタリングターゲットとして
は、Ａｌ乃至Ａｌ合金ターゲット、高融点金属及び合金
（Ｗ、Ｍｏ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｚｒ、Ｎｂ等及びその合金）
ターゲット、高融点シリサイド（ＭｏＳｉX 、ＷＳｉx
等）ターゲット等が代表的に使用されており、ターゲ
ットは通常、支持及び冷却目的でバッキングプレートと
呼ばれる裏当材とボンディングした組立体の状態で使用
される。スパッタリング装置にターゲット組立体が取付
けられ、バッキングプレートの裏面が冷却されて動作時
ターゲット中で発生する熱を奪い取る。バッキングプレ
ートとしては、ＯＦＣ（無酸素銅）、Ｃｕ合金、Ａｌ合
金、ＳＵＳ（ステンレス鋼）若しくはＴｉ乃至Ｔｉ合金
等の熱伝導性の良い金属及び合金が使用されている。
【０００３】従来、ターゲットとバッキングプレートと
のボンディングには、Ｉｎ若しくはＳｎ合金系等の低融
点ロウ材を用いたロウ付け法が主として採用されてき
た。
のボンディングには、Ｉｎ若しくはＳｎ合金系等の低融
点ロウ材を用いたロウ付け法が主として採用されてき
た。
【０００４】しかしながら、低融点ロウ材を用いたロウ
付け法には、次のような欠点があった：ロウ材の融点
がＩｎで１５８℃そしてＳｎ系合金では１６０〜３００
℃と低いため使用温度が融点近くになると接合剪断強度
が急激に低下すること、室温での接合剪断強度がＩｎ
で１ｋｇ／ｍｍ2未満でありそして比較的強度が高いＳ
ｎ合金系でも２〜４ｋｇ／ｍｍ2と低く、しかも低融点
ロウ材であるため、使用温度の上昇に伴って接合剪断強
度は急激に低下すること、ロウ付け法では、ボンディ
ング時のロウ材の凝固収縮によってターゲットとバッキ
ングプレートとの接合面にポア（気孔）が残存し、未接
着部のない１００％接合率のボンディングは困難である
こと。
付け法には、次のような欠点があった：ロウ材の融点
がＩｎで１５８℃そしてＳｎ系合金では１６０〜３００
℃と低いため使用温度が融点近くになると接合剪断強度
が急激に低下すること、室温での接合剪断強度がＩｎ
で１ｋｇ／ｍｍ2未満でありそして比較的強度が高いＳ
ｎ合金系でも２〜４ｋｇ／ｍｍ2と低く、しかも低融点
ロウ材であるため、使用温度の上昇に伴って接合剪断強
度は急激に低下すること、ロウ付け法では、ボンディ
ング時のロウ材の凝固収縮によってターゲットとバッキ
ングプレートとの接合面にポア（気孔）が残存し、未接
着部のない１００％接合率のボンディングは困難である
こと。
【０００５】そのため、スパッタリング時の投入パワー
が低く制限され、また規定以上のスパッタリングパワー
を負荷された場合若しくは冷却水の管理が不十分な場
合、ターゲットの温度上昇に伴う接合強度の低下若しく
はロウ材の融解によってターゲットの剥離が生じる等の
トラブルが発生した。
が低く制限され、また規定以上のスパッタリングパワー
を負荷された場合若しくは冷却水の管理が不十分な場
合、ターゲットの温度上昇に伴う接合強度の低下若しく
はロウ材の融解によってターゲットの剥離が生じる等の
トラブルが発生した。
【０００６】低融点ロウ材に代えて、高融点のロウ材を
用いた場合には、ロウ付け時に高温が必要であるために
ターゲットの品質に悪影響が生じることがあった。
用いた場合には、ロウ付け時に高温が必要であるために
ターゲットの品質に悪影響が生じることがあった。
【０００７】近時、スパッタリング成膜時のスループッ
トを改善するため益々大きなスパッタリング時投入パワ
ーの採用の傾向にあり、そのために昇温下でも接合強度
を所定水準以上に維持しうるターゲットが強く要望され
ている。
トを改善するため益々大きなスパッタリング時投入パワ
ーの採用の傾向にあり、そのために昇温下でも接合強度
を所定水準以上に維持しうるターゲットが強く要望され
ている。
【０００８】こうした中で、特開平４−１４３２６８号
及び特開平４−１４３２６９号は、スパッター材となる
第１の金属部材とその支持部となる第２の金属部材とを
直接或いは第１の金属部材よりも高融点のスペーサを介
して接合して一体化する工程と関与するターゲット及び
ターゲットの製造方法を開示する。一体化する方法とし
ては、特に爆発接合法（爆着法）が主体的に説明され、
その他にもホットプレス法、ＨＩＰ法、ホットロール法
が使用できると記載されている。例えば、ホットプレス
法を例にとると、第１金属部材（スパッター材）として
Ａｌ−１％Ｓｉをそして第２金属部材（支持部）として
無酸素銅を例にとり、第１及び第２金属部材を比較的単
純な形状に加工し、両者を温度が３００〜５５０℃、時
間が６０分のホットプレスにより接合すると、２μｍ程
度の拡散層が形成されるとしている。その後、接合され
た第１及び第２金属部材（スパッター材及び支持部）は
それぞれ最終形状に加工される。但し、第１金属部材及
び第２金属部材を所定の形状に加工してから上記爆着法
により接合することもできる旨の記載がある。
及び特開平４−１４３２６９号は、スパッター材となる
第１の金属部材とその支持部となる第２の金属部材とを
直接或いは第１の金属部材よりも高融点のスペーサを介
して接合して一体化する工程と関与するターゲット及び
ターゲットの製造方法を開示する。一体化する方法とし
ては、特に爆発接合法（爆着法）が主体的に説明され、
その他にもホットプレス法、ＨＩＰ法、ホットロール法
が使用できると記載されている。例えば、ホットプレス
法を例にとると、第１金属部材（スパッター材）として
Ａｌ−１％Ｓｉをそして第２金属部材（支持部）として
無酸素銅を例にとり、第１及び第２金属部材を比較的単
純な形状に加工し、両者を温度が３００〜５５０℃、時
間が６０分のホットプレスにより接合すると、２μｍ程
度の拡散層が形成されるとしている。その後、接合され
た第１及び第２金属部材（スパッター材及び支持部）は
それぞれ最終形状に加工される。但し、第１金属部材及
び第２金属部材を所定の形状に加工してから上記爆着法
により接合することもできる旨の記載がある。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
方法は、爆着法、ホットプレス法、ＨＩＰ法及びホット
ロール法という非常に大きな衝撃或いは負荷の下で第１
及び第２金属部材を強圧着するものであり、スパッター
材となる第１金属部材（即ち、ターゲット材）の変形と
それに伴う内部歪みや組織変化並びに表層部の汚染が激
しく、最終寸法形状に仕上げたターゲット材には適用出
来ない。上述したように、第１金属部材及び第２金属部
材を所定の形状に加工してから上記爆着法により接合す
ることもできる旨の記載があるが、ターゲット材の変形
とそれに伴う内部歪みや組織変化並びに表層部の汚染を
回避することは不可能である。
方法は、爆着法、ホットプレス法、ＨＩＰ法及びホット
ロール法という非常に大きな衝撃或いは負荷の下で第１
及び第２金属部材を強圧着するものであり、スパッター
材となる第１金属部材（即ち、ターゲット材）の変形と
それに伴う内部歪みや組織変化並びに表層部の汚染が激
しく、最終寸法形状に仕上げたターゲット材には適用出
来ない。上述したように、第１金属部材及び第２金属部
材を所定の形状に加工してから上記爆着法により接合す
ることもできる旨の記載があるが、ターゲット材の変形
とそれに伴う内部歪みや組織変化並びに表層部の汚染を
回避することは不可能である。
【００１０】加えて、上記の方法では、ターゲット材の
結晶粒径が大きくなることが重大な問題である。ターゲ
ット材の結晶粒径が大きくなると、結晶粒や結晶方位が
異なることからターゲット材からのスパッタ量がターゲ
ット材の場所により変動し始め、その結果膜厚がばらつ
き、従って膜特性がばらつくことが近時重要な問題とし
て指摘されている。
結晶粒径が大きくなることが重大な問題である。ターゲ
ット材の結晶粒径が大きくなると、結晶粒や結晶方位が
異なることからターゲット材からのスパッタ量がターゲ
ット材の場所により変動し始め、その結果膜厚がばらつ
き、従って膜特性がばらつくことが近時重要な問題とし
て指摘されている。
【００１１】最近では、アルミニウム乃至アルミニウム
合金のような１０００℃未満のターゲット材を使用して
半導体デバイスの配線等を作成する例が急増しており、
こうしたターゲット材の多くは非常に高い純度で最終寸
法形状に仕上げた形で供給される。こうした比較的融点
の低いターゲット材程、上記の方法ではターゲット材の
損傷は大きくなり、しかもターゲット材の結晶粒径が大
きくなる。
合金のような１０００℃未満のターゲット材を使用して
半導体デバイスの配線等を作成する例が急増しており、
こうしたターゲット材の多くは非常に高い純度で最終寸
法形状に仕上げた形で供給される。こうした比較的融点
の低いターゲット材程、上記の方法ではターゲット材の
損傷は大きくなり、しかもターゲット材の結晶粒径が大
きくなる。
【００１２】本発明の課題は、１０００℃未満の融点を
有する最終寸法形状に仕上げたターゲット材に、ターゲ
ット材の結晶粒を抑えつつしかもターゲット材の変形や
変質等の悪影響なく、バッキングプレートに高強度で接
合する技術を開発することである。
有する最終寸法形状に仕上げたターゲット材に、ターゲ
ット材の結晶粒を抑えつつしかもターゲット材の変形や
変質等の悪影響なく、バッキングプレートに高強度で接
合する技術を開発することである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明者は、１０００℃
未満の融点を有するアルミニウム又はアルミニウム合金
ターゲット材を対象として、ターゲット材の結晶粒成長
を抑え、そしてターゲット材にほとんど変形その他の悪
影響を与えない接合方法を検討した結果、インサート材
を使用して低温での固相拡散接合によりターゲットとバ
ッキングプレートとの間に予想以上に非常に良好なボン
ディングが得られることを見出した。真空中で軽い負荷
の下で固相状態を維持して拡散接合することにより、タ
ーゲット材の変形等を伴うことなく、界面にポア等の未
接着部のない高い密着性と高い接合強度が得られ、しか
も結晶粒の成長は抑制されるのである。
未満の融点を有するアルミニウム又はアルミニウム合金
ターゲット材を対象として、ターゲット材の結晶粒成長
を抑え、そしてターゲット材にほとんど変形その他の悪
影響を与えない接合方法を検討した結果、インサート材
を使用して低温での固相拡散接合によりターゲットとバ
ッキングプレートとの間に予想以上に非常に良好なボン
ディングが得られることを見出した。真空中で軽い負荷
の下で固相状態を維持して拡散接合することにより、タ
ーゲット材の変形等を伴うことなく、界面にポア等の未
接着部のない高い密着性と高い接合強度が得られ、しか
も結晶粒の成長は抑制されるのである。
【００１４】ここで、「固相拡散結合」とは、ターゲッ
ト材とバッキングプレートの間に１種以上のインサート
材を挿入して、ターゲットとバッキングプレートを溶融
せしめることなく固相状態に維持したまま、軽度の加熱
及び加圧条件下で界面に拡散を生ぜしめてターゲット材
に結晶粒成長を含め悪影響を与えることなく接合をもた
らす方法である。
ト材とバッキングプレートの間に１種以上のインサート
材を挿入して、ターゲットとバッキングプレートを溶融
せしめることなく固相状態に維持したまま、軽度の加熱
及び加圧条件下で界面に拡散を生ぜしめてターゲット材
に結晶粒成長を含め悪影響を与えることなく接合をもた
らす方法である。
【００１５】この知見に基づいて、本発明は、（１）１
０００℃未満の融点を有するターゲット材と、１０μｍ
以上の厚さを有しそしてＡｇ、Ｃｕ、Ｎｉ及びそれらの
合金１種以上から選択されるインサート材と、バッキン
グプレートとを備え、該ターゲット材と該インサート材
並びに該インサート材と該バッキングプレートが、それ
ぞれ、密着性及び接合強度に優れる、拡散接合界面を有
するとともに、該ターゲット材の結晶粒径が２５０μｍ
以下であることを特徴とする固相拡散接合スパッタリン
グターゲット組立体、及び（２）１０００℃未満の融点
を有する、所定の最終形状のターゲット材と所定の最終
形状のバッキングプレートとを１０μｍ以上の厚さを有
しそしてＡｇ、Ｃｕ、Ｎｉ及びそれらの合金１種以上か
ら選択されるインサート材を間に挿入して真空下で１５
０〜３００℃の温度及び１．０〜２０ｋｇ／ｍｍ 2 の圧
力で固相拡散接合させることを特徴とするターゲット材
の結晶粒径が２５０μｍ以下であることを特徴とする固
相拡散接合スパッタリングターゲット組立体を製造する
方法を提供するものである。ターゲット材の代表例はア
ルミニウム又はアルミニウム合金である。インサート材
の代表例は銀又は銀合金、銅及び銅合金、ニッケル及び
ニッケル合金等である。
０００℃未満の融点を有するターゲット材と、１０μｍ
以上の厚さを有しそしてＡｇ、Ｃｕ、Ｎｉ及びそれらの
合金１種以上から選択されるインサート材と、バッキン
グプレートとを備え、該ターゲット材と該インサート材
並びに該インサート材と該バッキングプレートが、それ
ぞれ、密着性及び接合強度に優れる、拡散接合界面を有
するとともに、該ターゲット材の結晶粒径が２５０μｍ
以下であることを特徴とする固相拡散接合スパッタリン
グターゲット組立体、及び（２）１０００℃未満の融点
を有する、所定の最終形状のターゲット材と所定の最終
形状のバッキングプレートとを１０μｍ以上の厚さを有
しそしてＡｇ、Ｃｕ、Ｎｉ及びそれらの合金１種以上か
ら選択されるインサート材を間に挿入して真空下で１５
０〜３００℃の温度及び１．０〜２０ｋｇ／ｍｍ 2 の圧
力で固相拡散接合させることを特徴とするターゲット材
の結晶粒径が２５０μｍ以下であることを特徴とする固
相拡散接合スパッタリングターゲット組立体を製造する
方法を提供するものである。ターゲット材の代表例はア
ルミニウム又はアルミニウム合金である。インサート材
の代表例は銀又は銀合金、銅及び銅合金、ニッケル及び
ニッケル合金等である。
【００１６】
【作用】ターゲット材とバッキングプレートとを１０μ
ｍ以上の厚さを有しそしてＡｇ、Ｃｕ、Ｎｉおよびそれ
らの合金１種以上から選択されるインサート材を挟んで
低温で固相拡散接合することにより、ターゲット材の結
晶粒成長を抑えて、ターゲットの変質或いは変形を生じ
ることなく、構成原子が相互に拡散しあうことによって
高い密着性と高い接合強度が得られ、使用温度の上昇に
よる接合強度の急激な低下が生ぜず、固相接合であるた
めに界面にポア等の未接着部のない１００％接合率の高
度に信頼性を有するボンディングが得られる。
ｍ以上の厚さを有しそしてＡｇ、Ｃｕ、Ｎｉおよびそれ
らの合金１種以上から選択されるインサート材を挟んで
低温で固相拡散接合することにより、ターゲット材の結
晶粒成長を抑えて、ターゲットの変質或いは変形を生じ
ることなく、構成原子が相互に拡散しあうことによって
高い密着性と高い接合強度が得られ、使用温度の上昇に
よる接合強度の急激な低下が生ぜず、固相接合であるた
めに界面にポア等の未接着部のない１００％接合率の高
度に信頼性を有するボンディングが得られる。
【００１７】
【実施例】図１は、本発明に従いターゲット材１とバッ
キングプレート２とインサート材３を介して拡散接合し
たスパッタリングターゲット組立体を示す。両者は固相
拡散接合界面４を介して強固にボンディングされてい
る。しかも、ターゲット材の結晶粒径は２５０μｍ以下
である。
キングプレート２とインサート材３を介して拡散接合し
たスパッタリングターゲット組立体を示す。両者は固相
拡散接合界面４を介して強固にボンディングされてい
る。しかも、ターゲット材の結晶粒径は２５０μｍ以下
である。
【００１８】本発明は、１０００℃未満の融点を有する
ターゲット材を対象とする。その代表例は、アルミニウ
ム及びＡｌ−Ｓｉ−Ｃｕ、Ａｌ−Ｓｉ、Ａｌ−Ｃｕ、等
のアルミニウム合金である。その他、Ｃｕ、Ａｕのよう
な金属を主成分とする合金ターゲットをも対象とする。
本発明におけるインサート材としては通常、Ａｇ、Ｃ
ｕ、Ｎｉまたはこれらの合金等が使用されうる。これら
の１種以上を成層して用いることが出来る。
ターゲット材を対象とする。その代表例は、アルミニウ
ム及びＡｌ−Ｓｉ−Ｃｕ、Ａｌ−Ｓｉ、Ａｌ−Ｃｕ、等
のアルミニウム合金である。その他、Ｃｕ、Ａｕのよう
な金属を主成分とする合金ターゲットをも対象とする。
本発明におけるインサート材としては通常、Ａｇ、Ｃ
ｕ、Ｎｉまたはこれらの合金等が使用されうる。これら
の１種以上を成層して用いることが出来る。
【００１９】スパッタリングターゲット組立体の作製に
際して、バッキングプレートとターゲットとをアセトン
のような有機溶媒により脱脂及び洗浄した後、１０μｍ
以上の厚さのＡｇ、Ｃｕ、Ｎｉまたはこれらの合金のう
ちの１種以上のインサート材を界面に挿入する。インサ
ート材も脱脂及び洗浄しておくことが必要である。イン
サート材として１０μｍ以上の厚さのものを使用する理
由は、ターゲットとバッキングプレートとの接合面に残
存する機械加工時の数μｍの凹凸に起因するマイクロポ
アが残るために、接合強度が低下するからである。イン
サート材の厚さの上限は、固相拡散接合をもたらしうる
に十分であれば特に指定されないが、過度に厚いものは
無用である。通常的な箔、薄いシート等が使用されう
る。インサート材の材質としては、固相拡散接合をもた
らすに適度に高い融点と拡散能の点から、上記の通り、
Ａｇ、Ｃｕ、Ｎｉまたはこれらの合金が適当である。イ
ンサート材を１層以上重ねて使用してもよい。接合面に
酸化物等が存在しないようにすることが肝要である。
際して、バッキングプレートとターゲットとをアセトン
のような有機溶媒により脱脂及び洗浄した後、１０μｍ
以上の厚さのＡｇ、Ｃｕ、Ｎｉまたはこれらの合金のう
ちの１種以上のインサート材を界面に挿入する。インサ
ート材も脱脂及び洗浄しておくことが必要である。イン
サート材として１０μｍ以上の厚さのものを使用する理
由は、ターゲットとバッキングプレートとの接合面に残
存する機械加工時の数μｍの凹凸に起因するマイクロポ
アが残るために、接合強度が低下するからである。イン
サート材の厚さの上限は、固相拡散接合をもたらしうる
に十分であれば特に指定されないが、過度に厚いものは
無用である。通常的な箔、薄いシート等が使用されう
る。インサート材の材質としては、固相拡散接合をもた
らすに適度に高い融点と拡散能の点から、上記の通り、
Ａｇ、Ｃｕ、Ｎｉまたはこれらの合金が適当である。イ
ンサート材を１層以上重ねて使用してもよい。接合面に
酸化物等が存在しないようにすることが肝要である。
【００２０】ターゲット材とバッキングプレートとイン
サート材との積層体を一般に０．１Ｔｏｒｒ以下の真空
下で１５０〜３００℃、好ましくは１５０〜２５０℃の
接合温度範囲内での一定温度で１．０〜２０ｋｇ／ｍｍ
2の加圧下、好ましくは３〜１０ｋｇ／ｍｍ2に保持し、
固相状態で拡散接合することによりスパッタリングター
ゲット組立体が得られる。酸化物の形成を防止するため
に好ましくは０．１Ｔｏｒｒ以下の真空雰囲気中で実施
される。適用する荷重は、接合温度及び対象とする材質
により選択される。界面を拡散が生じるよう圧接するに
は最小限１．０ｋｇ／ｍｍ2の負荷が必要であり、他方
２０ｋｇ／ｍｍ2を超える負荷ではターゲット材の損傷
を招く危険性がある。また、接合温度を１５０〜３００
℃としたのは、１５０℃未満では原子の拡散が不十分
で、良好な密着性が得られないためであり、他方３００
℃を超えるとターゲット材の結晶粒成長が起こるためで
ある。更にはターゲット材とバッキングプレートとの熱
膨張率の差によりそりが発生し或いは歪みが生じやすく
なり、接合不良となりやすいからである。
サート材との積層体を一般に０．１Ｔｏｒｒ以下の真空
下で１５０〜３００℃、好ましくは１５０〜２５０℃の
接合温度範囲内での一定温度で１．０〜２０ｋｇ／ｍｍ
2の加圧下、好ましくは３〜１０ｋｇ／ｍｍ2に保持し、
固相状態で拡散接合することによりスパッタリングター
ゲット組立体が得られる。酸化物の形成を防止するため
に好ましくは０．１Ｔｏｒｒ以下の真空雰囲気中で実施
される。適用する荷重は、接合温度及び対象とする材質
により選択される。界面を拡散が生じるよう圧接するに
は最小限１．０ｋｇ／ｍｍ2の負荷が必要であり、他方
２０ｋｇ／ｍｍ2を超える負荷ではターゲット材の損傷
を招く危険性がある。また、接合温度を１５０〜３００
℃としたのは、１５０℃未満では原子の拡散が不十分
で、良好な密着性が得られないためであり、他方３００
℃を超えるとターゲット材の結晶粒成長が起こるためで
ある。更にはターゲット材とバッキングプレートとの熱
膨張率の差によりそりが発生し或いは歪みが生じやすく
なり、接合不良となりやすいからである。
【００２１】こうして得られたスパッタリングターゲッ
ト組立体は、ターゲット材の変形や変質を生じておらず
そして液相を生じない固相拡散接合により１００％接合
率の接合界面を有し、高い投入パワーのスパッタリング
装置においてでも良好に使用されうる。しかも、ターゲ
ット材の結晶粒を２５０μｍ以下に押えることが出来、
一様なスパッタリングを保証する。ターゲット表面に吸
着した水分及びガス等の低減化を図るために、低融点ロ
ウ材の場合とは違い、使用前にターゲット自体を２００
℃前後でベーキングすることも可能である。
ト組立体は、ターゲット材の変形や変質を生じておらず
そして液相を生じない固相拡散接合により１００％接合
率の接合界面を有し、高い投入パワーのスパッタリング
装置においてでも良好に使用されうる。しかも、ターゲ
ット材の結晶粒を２５０μｍ以下に押えることが出来、
一様なスパッタリングを保証する。ターゲット表面に吸
着した水分及びガス等の低減化を図るために、低融点ロ
ウ材の場合とは違い、使用前にターゲット自体を２００
℃前後でベーキングすることも可能である。
【００２２】（実施例１及び比較例１）
３００ｍｍ直径のＡｌ−１％Ｓｉ−０．５％Ｃｕターゲ
ット及び同寸のＯＦＣ（無酸素銅）製バッキングプレー
トをアセトンにより超音波脱脂洗浄した。インサート材
は厚さ１００μｍのＡｇ箔を使用した。アセトンによる
超音波脱脂洗浄後、Ａｌ−１％Ｓｉ−０．５％Ｃｕター
ゲット及びＯＦＣ製バッキングプレート間にインサート
材を挿入した。
ット及び同寸のＯＦＣ（無酸素銅）製バッキングプレー
トをアセトンにより超音波脱脂洗浄した。インサート材
は厚さ１００μｍのＡｇ箔を使用した。アセトンによる
超音波脱脂洗浄後、Ａｌ−１％Ｓｉ−０．５％Ｃｕター
ゲット及びＯＦＣ製バッキングプレート間にインサート
材を挿入した。
【００２３】Ａｌ−１％Ｓｉ−０．５％Ｃｕターゲッ
ト、Ａｇ箔及びＯＦＣ製バッキングプレートの積層材を
５×１０-5Ｔｏｒｒの真空下で接合温度を２５０℃そし
て負荷を８ｋｇ／ｍｍ2として拡散接合させた。接合後
のターゲットの結晶粒径は１５０μｍであった。
ト、Ａｇ箔及びＯＦＣ製バッキングプレートの積層材を
５×１０-5Ｔｏｒｒの真空下で接合温度を２５０℃そし
て負荷を８ｋｇ／ｍｍ2として拡散接合させた。接合後
のターゲットの結晶粒径は１５０μｍであった。
【００２４】拡散接合材の直径方向に沿う５つの部位か
ら切り出した試験片の室温での接合剪断強度と従来のＳ
ｎ−Ｐｂ−Ａｇ系低融点ロウ材で同じく接合した同じＡ
ｌ−１％Ｓｉ−０．５％Ｃｕターゲット及びＯＦＣ（無
酸素銅）製バッキングプレートの積層材の室温での接合
剪断強度とを比較して図２に示す。図３にはこれら接合
材の接合剪断強度の温度依存性を示す。図２及び３に示
されるように、室温での接合剪断強度はＳｎ−Ｐｂ−Ａ
ｇ系低融点ロウ材を使用したものは約３ｋｇ／ｍｍ2で
あるが、本発明に従う固相拡散接合材では約６ｋｇ／ｍ
ｍ2と、ほぼ２倍程度高い接合剪断強度を有し、しかも
温度依存性に関してもＳｎ−Ｐｂ−Ａｇ系低温ロウ材を
使用したものはロウ材の融点である１８０℃近傍では接
合剪断強度はゼロとなるが、本発明固相拡散接合材は２
００℃以上では３ｋｇ／ｍｍ2以上の、２５０℃でも２
ｋｇ／ｍｍ2の接合剪断強度を保持している。図４に本
発明に従うＡｌ−１％Ｓｉ−０．５％Ｃｕターゲット、
Ａｇ箔及びＯＦＣ製バッキングプレートの積層材の接合
界面近傍の顕微鏡写真を示す。
ら切り出した試験片の室温での接合剪断強度と従来のＳ
ｎ−Ｐｂ−Ａｇ系低融点ロウ材で同じく接合した同じＡ
ｌ−１％Ｓｉ−０．５％Ｃｕターゲット及びＯＦＣ（無
酸素銅）製バッキングプレートの積層材の室温での接合
剪断強度とを比較して図２に示す。図３にはこれら接合
材の接合剪断強度の温度依存性を示す。図２及び３に示
されるように、室温での接合剪断強度はＳｎ−Ｐｂ−Ａ
ｇ系低融点ロウ材を使用したものは約３ｋｇ／ｍｍ2で
あるが、本発明に従う固相拡散接合材では約６ｋｇ／ｍ
ｍ2と、ほぼ２倍程度高い接合剪断強度を有し、しかも
温度依存性に関してもＳｎ−Ｐｂ−Ａｇ系低温ロウ材を
使用したものはロウ材の融点である１８０℃近傍では接
合剪断強度はゼロとなるが、本発明固相拡散接合材は２
００℃以上では３ｋｇ／ｍｍ2以上の、２５０℃でも２
ｋｇ／ｍｍ2の接合剪断強度を保持している。図４に本
発明に従うＡｌ−１％Ｓｉ−０．５％Ｃｕターゲット、
Ａｇ箔及びＯＦＣ製バッキングプレートの積層材の接合
界面近傍の顕微鏡写真を示す。
【００２５】（実施例２）
実施例１と同様にして銅箔及びニッケル箔をインサート
材として使用して固相拡散接合によりターゲットを作製
したところ、同様の効果が達成された。
材として使用して固相拡散接合によりターゲットを作製
したところ、同様の効果が達成された。
【００２６】（比較例２）
実施例１と同様にして接合温度のみを３５０℃として固
相拡散接合させたところ、結晶粒径は４００μｍとなっ
た。
相拡散接合させたところ、結晶粒径は４００μｍとなっ
た。
【００２７】
【発明の効果】低温で固相拡散接合するため、結晶粒
の成長が抑制されること、作製時にターゲット材への
損傷がないこと、接合界面でターゲット材とバッキン
グプレートとインサート材との構成原子が相互に拡散し
あうことによって高い密着性と高い接合強度が得られる
こと、低融点系ロウ材と比較して使用温度の上昇に伴
う接合強度の急激な低下がないこと、固相接合である
ため、ボンディング時のロウ材の凝固収縮に伴うポア等
の未接着部がなく１００％接合率の高い信頼性を有する
ボンディングが得られることの結果として、 （ａ）最終仕上したターゲット材をその損傷を生じるこ
と無く直接バッキングプレートに接合でき、（ｂ）スパ
ッタリングの一様性が保証され、そのため 膜厚が一定
となり、それにより膜特性が一様となり、（ｃ）スパッ
タリング時の投入パワーを更に大きくすることが可能で
あり、スパッタリング成膜時のスループットを改善する
ことができ、更には（ｄ）ターゲット自体を２００℃前
後でベーキングすることが可能であり、ターゲット表面
に吸着した水分及びガス等の低減化を実現するという効
果を有する。
の成長が抑制されること、作製時にターゲット材への
損傷がないこと、接合界面でターゲット材とバッキン
グプレートとインサート材との構成原子が相互に拡散し
あうことによって高い密着性と高い接合強度が得られる
こと、低融点系ロウ材と比較して使用温度の上昇に伴
う接合強度の急激な低下がないこと、固相接合である
ため、ボンディング時のロウ材の凝固収縮に伴うポア等
の未接着部がなく１００％接合率の高い信頼性を有する
ボンディングが得られることの結果として、 （ａ）最終仕上したターゲット材をその損傷を生じるこ
と無く直接バッキングプレートに接合でき、（ｂ）スパ
ッタリングの一様性が保証され、そのため 膜厚が一定
となり、それにより膜特性が一様となり、（ｃ）スパッ
タリング時の投入パワーを更に大きくすることが可能で
あり、スパッタリング成膜時のスループットを改善する
ことができ、更には（ｄ）ターゲット自体を２００℃前
後でベーキングすることが可能であり、ターゲット表面
に吸着した水分及びガス等の低減化を実現するという効
果を有する。
【図１】本発明に従いターゲット材とバッキングプレー
トとをインサート材を介して固相拡散接合したスパッタ
リングターゲット組立体の斜視図である。
トとをインサート材を介して固相拡散接合したスパッタ
リングターゲット組立体の斜視図である。
【図２】実施例１及び比較例１における本発明に従う固
相拡散接合材及びＳｎ−Ｐｂ−Ａｇ系低融点ロウ材を使
用した接合材の室温での接合剪断強度を比較して示すグ
ラフである。
相拡散接合材及びＳｎ−Ｐｂ−Ａｇ系低融点ロウ材を使
用した接合材の室温での接合剪断強度を比較して示すグ
ラフである。
【図３】図２の接合材の接合剪断強度の温度依存性を示
すグラフである。
すグラフである。
【図４】本発明に従うＡｌ−１％Ｓｉ−０．５％Ｃｕタ
ーゲット、Ａｇ箔及びＯＦＣ製バッキングプレートの積
層材の接合界面近傍の金属組織を示す顕微鏡写真であ
る。
ーゲット、Ａｇ箔及びＯＦＣ製バッキングプレートの積
層材の接合界面近傍の金属組織を示す顕微鏡写真であ
る。
１ ターゲット材
２ バッキングプレート
３ インサート材
４ 固相拡散接合界面
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 平２−290968（ＪＰ，Ａ)
特開 昭63−270459（ＪＰ，Ａ)
特開 昭64−47863（ＪＰ，Ａ)
特開 平４−131374（ＪＰ，Ａ)
特開 平４−143268（ＪＰ，Ａ)
特開 平４−143269（ＪＰ，Ａ)
特公 昭59−44956（ＪＰ，Ｂ１)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
C23C 14/00 - 14/58
Claims (4)
- 【請求項１】 １０００℃未満の融点を有するターゲッ
ト材と、１０μｍ以上の厚さを有しそしてＡｇ、Ｃｕ、
Ｎｉ及びそれらの合金１種以上から選択されるインサー
ト材と、バッキングプレートとを備え、該ターゲット材
と該インサート材並びに該インサート材と該バッキング
プレートが、それぞれ、密着性及び接合強度に優れる、
拡散接合界面を有するとともに、該ターゲット材の結晶
粒径が２５０μｍ以下であることを特徴とする固相拡散
接合スパッタリングターゲット組立体。 - 【請求項２】 ターゲット材がアルミニウム又はアルミ
ニウム合金である請求項１の固相拡散接合スパッタリン
グターゲット組立体。 - 【請求項３】 インサート材が銀又は銀合金である請求
項１乃至２の固相拡散接合スパッタリングターゲット組
立体。 - 【請求項４】 １０００℃未満の融点を有する、所定の
最終形状のターゲット材と所定の最終形状のバッキング
プレートとを１０μｍ以上の厚さを有しそしてＡｇ、Ｃ
ｕ、Ｎｉ及びそれらの合金１種以上から選択されるイン
サート材を間に挿入して真空下で１５０〜３００℃の温
度及び１．０〜２０ｋｇ／ｍｍ 2 の圧力で固相拡散接合
させることを特徴とするターゲット材の結晶粒径が２５
０μｍ以下であることを特徴とする固相拡散接合スパッ
タリングターゲット組立体を製造する方法。
Priority Applications (10)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35110692A JP3469261B2 (ja) | 1992-12-07 | 1992-12-07 | 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 |
| TW082107645A TW234767B (ja) | 1992-09-29 | 1993-09-17 | |
| KR1019930019368A KR960010166B1 (ko) | 1992-09-29 | 1993-09-23 | 확산접합된 스패터링타게트조립체 및 그 제조방법 |
| EP93307621A EP0590904B1 (en) | 1992-09-29 | 1993-09-27 | Method of manufacturing a diffusion-bonded sputtering target assembly |
| DE69329303T DE69329303T2 (de) | 1992-09-29 | 1993-09-27 | Verfahren zur Herstellung eines diffusionsgebundenen Sputtertargetaufbaus |
| EP97118420A EP0848080B1 (en) | 1992-09-29 | 1993-09-27 | Method of manufacturing a diffusion-bonded sputtering target assembly |
| DE69329124T DE69329124T2 (de) | 1992-09-29 | 1993-09-27 | Verfahren zur Herstellung eines diffusionsgebundenen Sputtertargetaufbaus |
| DE69324986T DE69324986T2 (de) | 1992-09-29 | 1993-09-27 | Verfahren zur Herstellung eines diffusionsgebundenen Zerstäubungs-Target-Bauteil |
| EP97118493A EP0831155B1 (en) | 1992-09-29 | 1993-09-27 | Method of manufacturing a diffusion-bonded sputtering target assembly |
| US08/306,057 US5693203A (en) | 1992-09-29 | 1994-09-14 | Sputtering target assembly having solid-phase bonded interface |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35110692A JP3469261B2 (ja) | 1992-12-07 | 1992-12-07 | 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 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06172993A JPH06172993A (ja) | 1994-06-21 |
| JP3469261B2 true JP3469261B2 (ja) | 2003-11-25 |
Family
ID=18415097
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP35110692A Expired - Lifetime JP3469261B2 (ja) | 1992-09-29 | 1992-12-07 | 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 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3469261B2 (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE69930859T2 (de) * | 1998-09-11 | 2007-05-16 | Tosoh SMD, Inc., Grove City | Verbindungsverfahren für ein niedrigtemperatursputtertarget und so hergestelltes niedrigtemperatursputtertarget |
| JP4560170B2 (ja) * | 2000-03-22 | 2010-10-13 | アルバックマテリアル株式会社 | 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 |
| US9062371B2 (en) | 2009-11-20 | 2015-06-23 | Jx Nippon Mining & Metals Corporation | Sputtering target-backing plate assembly, and its production method |
| KR20150023767A (ko) | 2012-07-04 | 2015-03-05 | 제이엑스 닛코 닛세키 킨조쿠 가부시키가이샤 | 스퍼터링 타겟 |
| KR102602409B1 (ko) * | 2019-03-28 | 2023-11-16 | 제이엑스금속주식회사 | 스퍼터링 타깃 제품 및 스퍼터링 타깃 제품의 재생품을 제조하는 방법 |
| WO2023017667A1 (ja) * | 2021-08-11 | 2023-02-16 | Ｊｘ金属株式会社 | スパッタリングターゲット及び、スパッタリングターゲットの製造方法 |
-
1992
- 1992-12-07 JP JP35110692A patent/JP3469261B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06172993A (ja) | 1994-06-21 |
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