JP3525348B2 - 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 - Google Patents
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Info
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Description
【発明の詳細な説明】
【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の製造方法に関
するものであり、特には１０００℃を超える融点を有す
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該ター
ゲット材の融点よりも低い融点を有する、Ａｇ、Ｃｕ、
Ｎｉ及びそれらの合金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た
スパッタリングターゲット組立体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合金ターゲット、高融点金属及び合金（Ｗ、Ｍ
ｏ、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、これは通常支持
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。 【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。 【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。 【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。 【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。 【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。 【００１０】近時、１０００℃を超える融点を有する高
融点金属及び合金、例えばＷ、Ｍｏ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｚ
ｒ、Ｎｂ等及びＷ−Ｔｉのような金属及びその合金ター
ゲット材、高融点シリサイド（ＭｏＳｉX 、ＷＳｉX
等）のような高融点化合物ターゲット材が半導体デバイ
スに使用され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。こうした高融点ターゲット材程大きな一
体化圧力が必要と考えられていた。大きな圧力を適用す
る程、ターゲット材の損傷は大きくなる。 【００１１】本発明の課題は、１０００℃以上の融点を
有する最終寸法形状に仕上げたターゲット材に、ターゲ
ット材への悪影響なく、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。 【００１２】 【課題を解決するための手段】本発明者は、１０００℃
以上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、１０μｍ以上の厚さを有しそしてタ
ーゲット材の融点よりも低い融点を有する、Ａｇ、Ｃ
ｕ、Ｎｉ及びそれらの合金から選択される１種以上のイ
ンサート材を使用して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
るのである。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ターゲット材より融点
の低い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悪影響を与えることなく接合をもた
らす方法である。 【００１３】この知見に基づいて、本発明は、（１）１
０００℃以上の融点を有する、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１０
μｍ以上の厚さを有しそして該ターゲット材の融点より
も低い融点を有する、Ａｇ、Ｃｕ、Ｎｉ及びそれらの合
金から選択される１種以上のインサート材を間に挿入し
て真空下で２００〜６００℃の温度及び０．１〜２０ｋ
ｇ／ｍｍ2の圧力条件で固相拡散接合させることを特徴
とする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。 【００１４】 【作用】ターゲットとバッキングプレートとを固相拡散
接合することにより、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。 【００１５】 【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。 【００１６】本発明は、１０００℃を超える融点を有す
るターゲット材を対象とする。その例としては、高融点
金属及び合金、例えばＷ、Ｍｏ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｚｒ、Ｎ
ｂ等及びＷ−Ｔｉのような金属及びその合金ターゲット
材、高融点シリサイド（ＭｏＳｉX 、ＷＳｉX 等）の
ような高融点化合物ターゲット材である。本発明におけ
るインサート材としては、ターゲット材の融点より低い
融点を有する、Ａｇ、Ｃｕ、Ｎｉまたはこれらの合金の
１種以上が使用される。固相拡散接合をもたらすには、
ターゲット材の融点より低い融点を有するインサート材
の使用が必要である。 【００１７】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。 【００１８】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２００〜６００℃の接合温度範囲内での一定温度で
０．１〜２０ｋｇ／ｍｍ2の加圧下、好ましくは３〜１
０ｋｇ／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０．１ｋｇ／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
２００〜６００℃としたのは、２００℃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６００℃を超えるとターゲット材及び／または
バッキングプレートの結晶組織、機械的性質等が変質す
る恐れが生じるためであり、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、接合不良となりやすいからである。 【００１９】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。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２
００℃前後でベーキングすることも可能である。 【００２０】（実施例１及び比較例１） ３００ｍｍ直径のＴｉターゲット材及び同寸の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Ａ
ｇ箔を使用した。アセトンによる超音波脱脂洗浄後、Ｔ
ｉターゲット材及びＯＦＣ製バッキングプレート間にイ
ンサート材を挿入した。 【００２１】Ｔｉターゲット材、Ａｇ箔インサート材及
びＯＦＣ製バッキングプレートの積層材を５×１０-5Ｔ
ｏｒｒの真空下で接合温度を２５０℃そして負荷を８ｋ
ｇ／ｍｍ2として拡散接合させた。 【００２２】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Ｔ
ｉターゲット材及び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−Ａｇ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／ｍｍ2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Ｓ
ｎ−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２００℃以上では３ｋｇ／
ｍｍ2以上の、２５０℃でも２ｋｇ／ｍｍ2の接合剪断強
度を保持している。 【００２３】（実施例２及び比較例２） 直径２９５ｍｍの高純度（＞９９．９９９％）タングス
テンターゲット材を工業純度のチタンバッキングプレー
トにインサート材を介して、５×１０-5Ｔｏｒｒの真空
下で接合温度を４００℃そして負荷を８ｋｇ／ｍｍ2と
して拡散接合した。得られた接合材の接合界面の顕微鏡
写真を図４に示す。写真からポア等の未接着部がなく１
００％接合率の界面が得られていることがわかる。実施
例１と同様に直径に沿った５つの部位からの試験片の室
温での接合剪断強度は７ｋｇ／ｍｍ2であった。これに
対し、Ｉｎロウ接接合材の場合には接合剪断強度は１ｋ
ｇ／ｍｍ2の水準にとどまった。固相拡散接合の優秀性
が確認される。 【００２４】（実施例３） 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。 【００２５】 【発明の効果】固相拡散接合するため、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、インサート材の融点が高いため低
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
（ｃ）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。
有するスパッタリングターゲット組立体の製造方法に関
するものであり、特には１０００℃を超える融点を有す
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該ター
ゲット材の融点よりも低い融点を有する、Ａｇ、Ｃｕ、
Ｎｉ及びそれらの合金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た
スパッタリングターゲット組立体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合金ターゲット、高融点金属及び合金（Ｗ、Ｍ
ｏ、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、これは通常支持
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。 【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。 【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。 【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。 【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。 【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。 【００１０】近時、１０００℃を超える融点を有する高
融点金属及び合金、例えばＷ、Ｍｏ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｚ
ｒ、Ｎｂ等及びＷ−Ｔｉのような金属及びその合金ター
ゲット材、高融点シリサイド（ＭｏＳｉX 、ＷＳｉX
等）のような高融点化合物ターゲット材が半導体デバイ
スに使用され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。こうした高融点ターゲット材程大きな一
体化圧力が必要と考えられていた。大きな圧力を適用す
る程、ターゲット材の損傷は大きくなる。 【００１１】本発明の課題は、１０００℃以上の融点を
有する最終寸法形状に仕上げたターゲット材に、ターゲ
ット材への悪影響なく、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。 【００１２】 【課題を解決するための手段】本発明者は、１０００℃
以上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、１０μｍ以上の厚さを有しそしてタ
ーゲット材の融点よりも低い融点を有する、Ａｇ、Ｃ
ｕ、Ｎｉ及びそれらの合金から選択される１種以上のイ
ンサート材を使用して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
るのである。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ターゲット材より融点
の低い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悪影響を与えることなく接合をもた
らす方法である。 【００１３】この知見に基づいて、本発明は、（１）１
０００℃以上の融点を有する、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１０
μｍ以上の厚さを有しそして該ターゲット材の融点より
も低い融点を有する、Ａｇ、Ｃｕ、Ｎｉ及びそれらの合
金から選択される１種以上のインサート材を間に挿入し
て真空下で２００〜６００℃の温度及び０．１〜２０ｋ
ｇ／ｍｍ2の圧力条件で固相拡散接合させることを特徴
とする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。 【００１４】 【作用】ターゲットとバッキングプレートとを固相拡散
接合することにより、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。 【００１５】 【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。 【００１６】本発明は、１０００℃を超える融点を有す
るターゲット材を対象とする。その例としては、高融点
金属及び合金、例えばＷ、Ｍｏ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｚｒ、Ｎ
ｂ等及びＷ−Ｔｉのような金属及びその合金ターゲット
材、高融点シリサイド（ＭｏＳｉX 、ＷＳｉX 等）の
ような高融点化合物ターゲット材である。本発明におけ
るインサート材としては、ターゲット材の融点より低い
融点を有する、Ａｇ、Ｃｕ、Ｎｉまたはこれらの合金の
１種以上が使用される。固相拡散接合をもたらすには、
ターゲット材の融点より低い融点を有するインサート材
の使用が必要である。 【００１７】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。 【００１８】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２００〜６００℃の接合温度範囲内での一定温度で
０．１〜２０ｋｇ／ｍｍ2の加圧下、好ましくは３〜１
０ｋｇ／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０．１ｋｇ／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
２００〜６００℃としたのは、２００℃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６００℃を超えるとターゲット材及び／または
バッキングプレートの結晶組織、機械的性質等が変質す
る恐れが生じるためであり、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、接合不良となりやすいからである。 【００１９】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。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２
００℃前後でベーキングすることも可能である。 【００２０】（実施例１及び比較例１） ３００ｍｍ直径のＴｉターゲット材及び同寸の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Ａ
ｇ箔を使用した。アセトンによる超音波脱脂洗浄後、Ｔ
ｉターゲット材及びＯＦＣ製バッキングプレート間にイ
ンサート材を挿入した。 【００２１】Ｔｉターゲット材、Ａｇ箔インサート材及
びＯＦＣ製バッキングプレートの積層材を５×１０-5Ｔ
ｏｒｒの真空下で接合温度を２５０℃そして負荷を８ｋ
ｇ／ｍｍ2として拡散接合させた。 【００２２】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Ｔ
ｉターゲット材及び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−Ａｇ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／ｍｍ2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Ｓ
ｎ−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２００℃以上では３ｋｇ／
ｍｍ2以上の、２５０℃でも２ｋｇ／ｍｍ2の接合剪断強
度を保持している。 【００２３】（実施例２及び比較例２） 直径２９５ｍｍの高純度（＞９９．９９９％）タングス
テンターゲット材を工業純度のチタンバッキングプレー
トにインサート材を介して、５×１０-5Ｔｏｒｒの真空
下で接合温度を４００℃そして負荷を８ｋｇ／ｍｍ2と
して拡散接合した。得られた接合材の接合界面の顕微鏡
写真を図４に示す。写真からポア等の未接着部がなく１
００％接合率の界面が得られていることがわかる。実施
例１と同様に直径に沿った５つの部位からの試験片の室
温での接合剪断強度は７ｋｇ／ｍｍ2であった。これに
対し、Ｉｎロウ接接合材の場合には接合剪断強度は１ｋ
ｇ／ｍｍ2の水準にとどまった。固相拡散接合の優秀性
が確認される。 【００２４】（実施例３） 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。 【００２５】 【発明の効果】固相拡散接合するため、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、インサート材の融点が高いため低
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
（ｃ）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。
【図面の簡単な説明】
【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。 【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。 【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。 【図４】タングステンターゲットをチタンバッキングプ
レートにインサート材を介して固相拡散接合した接合材
の接合界面の近傍の金属組織を示す顕微鏡写真である。 【符号の説明】 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
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。 【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。 【図４】タングステンターゲットをチタンバッキングプ
レートにインサート材を介して固相拡散接合した接合材
の接合界面の近傍の金属組織を示す顕微鏡写真である。 【符号の説明】 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
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フロントページの続き
(72)発明者 中村 賢一郎
東京都港区虎ノ門二丁目10番１号日本鉱
業株式会社内
(56)参考文献 特開 昭63−270459（ＪＰ，Ａ)
特開 昭64−47863（ＪＰ，Ａ)
特公 昭59−44956（ＪＰ，Ｂ１)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
C23C 14/30 - 14/58
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 １０００℃以上の融点を有する、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該ターゲ
ット材の融点よりも低い融点を有する、Ａｇ、Ｃｕ、Ｎ
ｉ及びそれらの合金から選択される１種以上のインサー
ト材を間に挿入して真空下で２００〜６００℃の温度及
び０．１〜２０ｋｇ／ｍｍ2の圧力条件で固相拡散接合
させることを特徴とするスパッタリングターゲット組立
体を製造する方法。
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ID=17650592
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| KR102422070B1 (ko) * | 2017-03-29 | 2022-07-15 | 미쓰비시 마테리알 가부시키가이샤 | 히트 싱크가 부착된 절연 회로 기판의 제조 방법 |
-
1992
- 1992-09-29 JP JP28229792A patent/JP3525348B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06108246A (ja) | 1994-04-19 |
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