【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、スパッタリングターゲット用バッキングプレート及びスパッタリングターゲットに関するもので、特にリサイクルコストが低減されたスパッタリングターゲット用バッキングプレート及びスパッタリングターゲットに係るものである。
【０００２】
【従来の技術】
集積回路に用いられる薄膜を形成する方法としてはスパッタリング法が公知である。この方法には、物理スパッタリング（ＰＶＤ）と反応性スパッタリングとがあるが、いずれの方法も、スパッタリングターゲットを用いる。スパッタリングターゲットは、イオンの照射されるターゲット部材と、このターゲット部材をその背部から支持するバッキングプレートとから成るもので、具体的にはチタン（以下、Ｔｉと略称する）系材料製のバッキングプレートに銅（以下、Ｃｕと略称する）系材料又はアルミニウム（以下、Ａｌと略称する）系材料製のターゲット部材をインジウム（以下、Ｉｎと略称する）系材料にてボンディング（ろう付）したものが知られている。例えばＴｉ系材料を用いる点については、特開平６−２９３９６３号公報、またＩｎ系材料を用いてターゲット部材のボンディングを行う点については上記公報、及び特開平３−１４０４６４号公報を挙げることができる。
【０００３】
ところで上記Ｔｉ系材料は、大気や水分等の存在に起因して、その表面が、薄い強固な酸化皮膜（不動態皮膜）によって覆われている。この不動態皮膜は、強固であってきわめて除去しにくいものであり、また他の金属と反応し難いものであるため、ボンディング時の濡れ性が極めて悪く、そのためＩｎ系材料等を用いたボンディング作業を著しく困難なものとしている。このような困難性を改善するため、上記特開平６−２９３９６３号公報においては、Ｔｉ系材料製のバッキングプレートの表面にＣｕを溶射し、これによりＩｎ系材料の濡れ性を向上しようとする試みがなされている。また特開平６−１１６７０６号公報においては、Ｔｉ系材料の表面処理方法として、例えばＣｕ材を塗布したものを真空中において７００℃で約１時間加熱し、これによってＣｕをＴｉの表面に拡散させて両者の密着強度を向上させることが提案されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
スパッタリング後に上記バッキングプレートからターゲット部材を除去し、そして新しいターゲット部材を再ボンディングしてバッキングプレートを再生使用するようにすれば、スパッタリングターゲットのコストダウンを図ることができる。しかしながらこのようなバッキングプレートのリサイクル時に、バッキングプレートの変形、打痕等を除去する必要の生じる場合がある。この場合には、図７に示すようにバッキングプレート本体２１の表層部を削除するという追加工が必要となる。ところがこのような追加工を行うと、上記表面処理によって形成された接合層２８が除去されてしまい、再びバッキングプレート本体２１の表面処理が必要となる。特にその表面処理がＣｕ溶射によるものであった場合（上記特開平６−２９３９６３号）には、スパッタリングターゲットの大幅なコストアップを招くことになる。一方、接合層２８を残在させようとすると削除できる表層部の厚さが制限され、バッキングプレート本体２１の変形、打痕等を十分に除去できず、そのためバッキングプレートのリサイクルが困難となる。特にＣｕをＴｉの表面に拡散させる固相反応によって表面処理を行った場合（上記特開平６−１１６７０６号）には、その接合層の厚さは高々数μｍであり、従って接合層を残在させて追加工を行うのはほとんど不可能である。
【０００５】
また図８（ａ）に示すように、バッキングプレート（バッキングプレート本体２１に上記のような表面処理を施したものを指していう。）２０にターゲット部材２４をボンディングする際には、ターゲット部材２４とバッキングプレート２０との間にＩｎ等のボンディング材２６を配置する。そしてターゲット部材２４をバッキングプレート２０の方向に加圧して、ボンディング材２６のうち余剰となった分を周囲に排出しながら行う。ところがボンディング材２６は表面張力によって盛り上がった状態となっているため、同図（ｂ）に示すように均一なボンディング厚さを得るのが困難で、ボンディング性が低下するという問題もあった。
【０００６】
さらに、Ｃｕ溶射による場合にも、Ｃｕ又はＩｎとＴｉとを反応させる場合にも、バッキングプレートのうちターゲット部材とのボンディング部にのみ接合層を形成するのは困難である。特にＩｎとＴｉとを反応させる場合に塊状のＩｎを使用すると、溶融したＩｎの粘性、濡れ性、及び表面張力でその広がり面積が決定されるので、濡れの発生する部位を制御するのは極めて困難となる。そして図９（ａ）に示すように、ターゲット部材２４とバッキングプレート２０とのボンディング部以外に接合層２８が形成されると、これがスパッタリング装置の使用時における不具合の原因となるおそれがある。また同図（ｂ）に示すように、上記ボンディング部に接合層２８の形成されない部分が生じると、これが接合不良の原因となる。そのため表面処理が不要な部分に予めマスキングを施しておき、このマスキング部分を含めて表面処理を行った後、上記マスキングを除去するという作業が必要となっていた。
【０００７】
この発明は上記従来の欠点を解決するためになされたものであって、その目的は、リサイクルが容易であって、しかも簡素な表面処理工程とすることが可能であり、またボンディング性を向上させることも可能なスパッタリングターゲット用バッキングプレート及びスパッタリングターゲットを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段および効果】
そこで請求項１のスパッタリングターゲット用バッキングプレートは、バッキングプレート本体には、ターゲット部材をボンディングする側の面に凹陥部を形成し、この凹陥部に、ターゲット部材をボンディングするための接合層を形成したスパッタリングターゲット用バッキングプレートであって、上記凹陥部は、ボンディングするターゲット部材が嵌入しないように成されていることを特徴としている。
【０００９】
上記請求項１、及び請求項２のスパッタリングターゲット用バッキングプレートでは、凹陥部に接合層を形成しているので、変形や打痕等を除去するためにバッキングプレート本体の表層部を削除するという追加工を、上記凹陥部内に接合層を残在させたままで行うことができる。従ってリサイクルが容易なスパッタリングターゲット用バッキングプレートを得ることができる。また接合層を凹陥部内に限って形成するのも容易となるので、マスキング作業を不要として簡素な表面処理工程とすることができる。さらにターゲット部材が上記凹陥部内に嵌入しないようにすれば、ターゲット部材のボンディングによって凹陥部内の接合層が周囲に排出されるのを回避することができる。このようにするとバッキングプレートの使用後にも凹陥部内には接合層が確実に残在し、これによってリサイクルがさらに容易なスパッタリングターゲット用バッキングプレートを提供することができる。しかも余分となって周囲に排出されるボンディング材は極めて少ないから、容易に均一なボンディング厚さを得ることができ、ボンディング性を向上させることが可能となる。
【００１０】
上記スパッタリングターゲット用バッキングプレートは、請求項３のようにバッキングプレート本体をＴｉ系材料で形成し、接合層をＩｎを主体として形成することができる。ここで用いられるＴｉ系材料とは、工業用純Ｔｉ、工業用Ｔｉ合金を含むものであり、具体的には、Ｔｉ−５Ａｌ−２．５Ｓｎ（重量％で残部は不可避不純物及びＴｉ、以下同じ）、Ｔｉ−６Ａｌ−４Ｚｒ−１Ｖ、Ｔｉ−８Ａｌ−１Ｍｏ−１Ｖ、Ｔｉ−８Ａｌ−１２Ｚｒ、Ｔｉ−３Ａｌ−２．５Ｖ、Ｔｉ−８Ｍｎ、Ｔｉ−４Ａｌ−４Ｍｎ、Ｔｉ−６Ａｌ−４Ｖ、Ｔｉ−７Ａｌ−４Ｍｏ、Ｔｉ−３Ａｌ−１１Ｃｒ−１３Ｖ等を挙げることができる。そしてＩｎを主体とする上記接合層は、上記バッキングプレート本体の表面にＩｎ系材料を配置し、Ｉｎ系材料の融点以上で、かつＴｉ系材料の酸化皮膜が拡散消失し得る温度にこれらを加熱し、Ｔｉ系材料とＩｎ系材料との反応によって両者の界面に主としてＴｉ−Ｉｎ系化合物層を生成することによって形成することができる。ここでＩｎ系材料とは、工業用の純Ｉｎのみならず、工業用のＩｎ合金を含むものであり、具体的には、Ｉｎ−１０Ｓｎ（重量％で残部は不可避不純物及びＩｎ、以下同じ）、Ｉｎ−２０Ｓｎ、Ｉｎ−３Ａｇ、Ｉｎ−７Ａｇ、Ｉｎ−１０Ａｇ、Ｉｎ−５Ａｇ−１５Ｐｂ、Ｉｎ−３０Ｐｂ、Ｉｎ−１２Ｔｉ等を挙げることができる。
【００１１】
上記加熱は、真空中で行うのが好ましいが、大気中、還元雰囲気中、不活性ガス雰囲気中で行ってもよい。
【００１２】
上記においてＴｉ−Ｉｎ系化合物層が形成されるメカニズムは、次のように推論される。まずＴｉ系材料の表面は、通常は数ｎｍの強固な酸化皮膜ＴｉＯ２ によって覆われている。この酸化皮膜がＩｎ系材料の濡れ性を阻害する原因であるが、その除去は困難である。しかしながらＴｉ系材料は、酸素の固溶量を充分に持っており、真空中で加熱した場合、８７０Ｋ（５９７℃）で、酸素の母材への拡散はピークとなる。その一方、加熱されることによってＴｉ系材料の表面は酸化されることになるが、このときの酸化レベルは、雰囲気の酸素分圧と加熱温度との関数によって定まる。例えば、大気中（すなわち酸素２０％）の雰囲気において、６００℃、６０分程度の加熱によって１００ｎｍ程度の酸化皮膜が形成されるが、１０−４ Ｔｏｒｒ程度の真空中においては、酸素分圧は大気中の１００万の１以下となり、このような条件下においては６００Ｋ（３２７℃）以上の温度でＴｉ系材料の表面には酸化皮膜がほとんど存在していない状態となっているものと予想されている。このような状況を上記コーティング方法にあてはめてみると、加熱の過程において、まず最初に溶融したＩｎ系材料がＴｉ系材料の表面を覆い、この状態でＴｉ系材料の表面酸化皮膜が素材へと固溶していく。このときＴｉ系材料とＩｎ系材料との界面への酸素供給は、Ｉｎ系材料に固溶されている酸素のみに限定され、真空炉で処理を行う場合と同様に非常に少ないレベルとなっている。このように酸化皮膜の生成が抑制された状態で酸素の素材中への固溶が進行する結果、Ｔｉ系材料表面の酸化皮膜は消去し、Ｔｉ系材料とＩｎ系材料との界面には、両者の直接、接触に起因するＴｉ−Ｉｎ系化合物層が形成される。つまりＴｉ系材料表面にＴｉ−Ｉｎ系化合物層を介してＩｎ系材料がコーティングされることになるのである。
【００１３】
なお上記加熱処理を大気中で行う場合には、溶融Ｉｎ系材料の表面は酸化されるが、この速度は充分に遅く、またＩｎ系材料の素材中への酸素の固溶量が小さいため、Ｔｉ系材料とＩｎ系材料との界面に対して酸素の存在の影響はほとんど及ばない。またＩｎ系材料表面の酸化層は、処理終了後に容易に除去可能である。
【００１４】
上記における加熱温度は、３５０℃〜７５０℃とするのが好ましい。３５０℃未満では、Ｔｉ−Ｉｎ系化合物層を安定に形成し難くなるし、また７５０℃を超えた温度では、Ｔｉ系材料とＩｎ系材料との反応が過剰となり、充分な量のＩｎ系材料の残留層（接合層）が確保できないばかりでなく、Ｔｉ系材料のコンタミネーション、Ｉｎ系材料の酸化の加速等の問題が発生するためである。
【００１５】
また上記スパッタリングターゲット用バッキングプレートは、請求項４のようにバッキングプレート本体をＴｉ系材料で形成し、接合部をＣｕを主体として形成することができる。この場合のＴｉ系材料も、上記請求項４のＴｉ系材料と同じである。そしてＣｕを主体とする上記接合層は、例えばＣｕ溶射によって形成してもよいが、バッキングプレート本体の表面に、ＴｉとＣｕとＴｉ及びＣｕ以外の第三金属との３元共晶温度または他の反応により液相の生じる温度がＴｉとＣｕとの２元共晶温度よりも低くなるような第三金属を成分として含むＣｕ系材料を配置し、上記２元共晶温度よりも低く、かつ３元共晶温度よりも高い温度に上記バッキングプレート本体とＣｕ系材料とを加熱し、両者の反応によってその界面にＴｉ、Ｃｕ、上記第三金属を成分として含む化合物層を生成することによって形成することができる。
【００１６】
一般的に、３種類の金属Ａ、Ｂ、Ｃの３元共晶温度は、金属Ａ、Ｂ、金属Ｂ、Ｃ又は金属Ｃ、Ａの各２元共晶温度のいずれよりも必ず低温になっている。従って、第三金属として錫（以下、Ｓｎと略称する）を用いた場合のＴｉ、Ｃｕ及びＳｎの３元共晶温度は、ＴｉとＣｕとの２元共晶温度よりも低い。そのため上記３元共晶温度よりも高く、かつ上記２元共晶温度よりも低い温度にＴｉ系材料とＣｕ系材料とを加熱すれば、ＴｉとＣｕとの反応が急速に進行するのを回避しつつ、Ｔｉ系材料の表面とＣｕ系材料との間に液相を生じさせることができる。そしてこのような液相が存在することにより、その表面張力によってＴｉ系材料とＣｕ系材料との間に均一な接触状態を形成するとともに、ＣｕとＳｎとの溶液中へのＴｉの侵入や、Ｔｉ中への溶液成分、すなわちＣｕやＳｎの固相拡散反応を、上記２元共晶温度よりも低い温度域で生じさせることができる。従ってＴｉ系材料とＣｕ系材料との間では、上記液相を介してＴｉとＣｕとの反応が均一に、かつ緩やかな速度で進行することとなる。そしてこれにより、Ｔｉ系材料の表面にＣｕを豊富に含む化合物層（接合層）を均一に生成することができ、ボンディング時における濡れ性を改善した表面処理が可能となるのである。またＴｉとＣｕとの２元共晶温度よりも低い温度で液相を発生させるためには、共晶反応以外の他の反応によるものでもよい。
【００１７】
ところで上記加熱は大気中でも可能であるが、真空、不活性ガス又は還元性ガス等の非酸化性雰囲気中で行うのが好ましい。加熱処理中においてＴｉ系材料の表面に酸化皮膜が形成されるのを確実に回避し、ボンディング材に対する濡れ性を確実に改善した表面処理を行うことが可能となるからである。
【００１８】
上記においてＣｕ系材料が含有する第三金属は、Ｔｉ、Ｃｕ及びこの第三金属で共晶反応または他の反応により液相を生じるものであれば、どのようなものでもよい。それは、上述のようにＴｉとＣｕとの２元共晶温度よりも、ＴｉとＣｕと第三金属との３元共晶温度の方が必ず低いからである。しかしながら上記Ｃｕ系材料としては、第三金属としてＳｎを含有するものを用いるのが好ましい。それは、ＴｉとＣｕとＳｎとの３元共晶温度がＴｉとＣｕとの２元共晶温度よりも十分に低いものであり、加熱温度の制御を容易とすることができ、さらにＣｕ−Ｓｎ系合金はＩｎとの濡れ性が非常によい等の利点があるからである。そしてＳｎを含有するＣｕ系材料を用いた場合には、上記における加熱温度は、約７００℃〜８８７℃とするのが好ましい。約７００℃以下では、Ｔｉ系材料とＣｕ系材料との間に液相を生成させるには、Ｓｎ量を５０ｗｔ％以上とする必要があり後工程のボンディング強度が低下するし、またＴｉとＣｕとの２元共晶温度は８８７℃であり、これ以上ではＣｕを豊富に含む化合物層の生成が上述のように困難となるからである。
【００１９】
また上記Ｃｕ系材料は、例えば厚さ１ｍｍ程度のものを用いることも可能ではある。しかし、箔又は粉末のＣｕ系材料を用いるのが好ましい。このようにすると、加熱処理後の冷却過程において、ＴｉとＣｕとの熱収縮率の相異から生じ得る材料の反りを回避できるからである。また上記Ｃｕ系材料は、請求項１３のようにＣｕ箔にＳｎ等の第三金属のメッキを施して成るものを用いてもよい。このようにすると、メッキ処理によってＣｕと第三成分との成分比を容易に変えられる等の利点が生じる。また「第三金属を成分として含む」は、上記のようなメッキを施して成るものをも含む意味である。またＣｕ箔とＳｎ粉末とを併用する場合も同様である。
【００２０】
そして以上のようにして得られたスパッタリングターゲット用バッキングプレートに、請求項５のようにバッキングプレートとの接合面がＣｕ系材料、Ｉｎ系材料、Ｓｎ系材料、銀（以下、Ａｇと略称する）系材料、ニッケル（以下、Ｎｉと略称する）系材料のいずれか１つまたは複数の材料より成るターゲット部材をＩｎ系材料等を用いてボンディングするのである。この場合、バッキングプレートの表面の濡れ性が上記表面処理によって改善されていることから、良好なボンディング性が得られる。
【００２１】
上記請求項１〜請求項４のいずれかのスパッタリングターゲット用バッキングプレートによれば、その接合層を残在させたままバッキングプレート本体の表層部を削除できるので、そのリサイクルを容易とすることが可能となる。また表面処理工程においてマスキング作業を不要とすることができるので、表面処理工程を簡素なものとすることが可能である。しかもボンディング時において周囲に排出するボンディング材は極めて少ないから、均一なボンディング厚さを得ることによってボンディング性を向上させることも可能となる。
【００２２】
また請求項５のスパッタリングターゲットによれば、リサイクルコストを大幅に削減することが可能である。
【００２３】
【実施例】
（実施例１）
図１に示すように、純Ｔｉ材で形成したバッキングプレート本体１に、深さｔが約０．５ｍｍの凹陥部５を形成した。この凹陥部５中で高さが約０．７〜０．８ｍｍとなる量の純Ｉｎ箔を計量した。凹陥部５の表面にこの純Ｉｎ箔を重ね、１０−３Ｔｏｒｒの真空雰囲気下において、５００℃の温度で約３０分間保持した。
【００２４】
すると図２に拡大模式図を示すように、凹陥部５を形成した部分のみにＩｎは残留し、Ｉｎ層３とＴｉ−Ｉｎの反応層２とが形成された。このＩｎ層３とＴｉ−Ｉｎの反応層２とによって、接合層８が構成されている。また図５に模式的に示すように、凹陥部５にのみ接合層８が形成されるから（同図（ａ）、（ｂ））、この凹陥部５の平面形状をターゲット部材４のボンディング面の平面形状と略一致させておくことにより、従来必要であったマスキング作業を不要とすることができた（同図（ｃ））。
【００２５】
（実施例２）
バッキングプレートのリサイクル時に行う追加工として、その表面の変形、打痕等を除去するための表層部の削除を、上記実施例１で得たバッキングプレートの試材について行った。
【００２６】
図３に模式的に示すように、Ｉｎ層３とＴｉ−Ｉｎの反応層２とから成る接合層８は、深さ約０．５ｍｍの凹陥部５内に形成されているから、バッキングプレート本体１の表層部の削除は再利用に十分な量の接合層８を残して行うことができた。
【００２７】
（実施例３）
上記実施例１で得たバッキングプレートの試材に、セラミックス又はＡｌ系材料から成るターゲット部材のボンディング試験を行った。試験は、図４（ａ）に模式的に示すように、バッキングプレート（バッキングプレート本体１に接合層８を形成したものを指していう。）１０とターゲット部材４との間にボンディング材６としてＩｎ系材料を配置し、ターゲット部材４をバッキングプレート１０の方向に加圧しながら行った。また凹陥部５の平面形状は、ターゲット部材４のボンディング面の平面形状よりもわずかに小さなものとして、ターゲット部材４が凹陥部５内に嵌入しないものとした。
【００２８】
同図（ｂ）に示すように凹陥部５の深さがボンディング厚さとなり、ターゲット部材４に加えるわずかな荷重によって余剰のボンディング材６は周囲に排出された。均一なボンディング厚さを容易に得ることができ、ボンディング性の向上を図ることができる。
【００２９】
（実施例４）
Ｔｉ材で形成したバッキングプレート本体に深さが約０．５ｍｍの凹陥部を形成した。この凹陥部中で高さが約０．７〜０．８ｍｍとなる量のＣｕ２０Ｓｎ箔を計算した。凹陥部の表面にこのＣｕ−２０Ｓｎ（重量％）箔を載せ、１０−４Ｔｏｒｒの真空雰囲気下において、８００℃の温度で約３０分間保持した。
【００３０】
その結果凹陥部内のＴｉ材の表面には、３０Ｃｕ５Ｓｎ６５Ｔｉ層、６Ｃｕ６０Ｓｎ３３Ｔｉ層及び２５％のＳｎを固溶するＣｕ層がＴｉ材側から順に均一に形成された。この実施例では、凹陥部内における面積比率で１００％に上記化合物層が形成された。またＩｎとの濡れ性試験を２００℃の温度で３０分間保持して行ったところ、凹陥部の外部では全く濡れることがなかったのに対し、凹陥部では良好な濡れ性を示した。そして剪断試験を行ったところ、その剪断強度は４ＭＰａであった。これはＣｕ材を母材としたときのＩｎハンダのボンディング強度に匹敵する十分な強度である。
【００３１】
（実施例５）
１８μｍ、３５μｍ、７０μｍのＣｕ箔に２〜３μｍのＳｎメッキを施したＣｕ系材料を用いて、上記と同様の処理を行った。この場合にも、上記同様、Ｃｕの豊富な化合物層が凹陥部内における面積比率１００％で得られ、Ｉｎとの濡れ性も良好であり、また上記と同様の十分な剪断強度が得られた。
【００３２】
（実施例６）
図６に模式的に示すように、Ａｌ材料で形成したバッキングプレート本体１に深さ約０．５ｍｍの凹陥部５を形成した（同図（ａ））。このバッキングプレート本体１にＣｕの溶射を行った。溶射層７の厚さは０．２〜０．３ｍｍであった。溶射処理後、バッキングプレート本体１のボンディング側の面を削除する加工を行った（同図（ｂ））。凹陥部５にのみ、Ｃｕの溶射層７を残留させることができた（同図（ｃ））。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施例１におけるバッキングプレート本体を示す模式図である。
【図２】上記実施例１のバッキングプレートを示す拡大模式図である。
【図３】上記バッキングプレートに対するリサイクルのための追加工を示す拡大模式図である。
【図４】上記バッキングプレートに対するターゲット部材のボンディングを示す模式図である。
【図５】上記バッキングプレートにおける凹陥部と接合層とターゲット部材との関係を示す模式図である。
【図６】この発明の実施例７のバッキングプレートを得るための工程を示す模式図である。
【図７】従来例のバッキングプレートに対するリサイクルのための追加工を示す拡大模式図である。
【図８】従来例のバッキングプレートに対するターゲット部材のボンディングを示す模式図である。
【図９】従来例のバッキングプレートにおける接合層とターゲット部材との関係を示す模式図である。
【符号の説明】
１ バッキングプレート本体
４ ターゲット部材
５ 凹陥部
８ 接合層[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a sputtering target backing plate and a sputtering target, and more particularly to a sputtering target backing plate and a sputtering target with reduced recycling costs.
[0002]
[Prior art]
As a method for forming a thin film used for an integrated circuit, a sputtering method is known. This method includes physical sputtering (PVD) and reactive sputtering, and both methods use a sputtering target. The sputtering target is composed of a target member to be irradiated with ions and a backing plate for supporting the target member from the back thereof. Specifically, a sputtering target is made of a titanium (hereinafter abbreviated as Ti) -based backing plate. It is known that a target member made of a copper (hereinafter abbreviated as Cu) -based material or an aluminum (hereinafter abbreviated as Al) -based material is bonded (brazed) with an indium (hereinafter abbreviated as In) -based material. Have been. For example, the use of a Ti-based material is described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-293963, and the use of an In-based material for bonding a target member is described in the above-described Japanese Patent Application Laid-Open No. 3-140644. .
[0003]
By the way, the surface of the above-mentioned Ti-based material is covered with a thin and strong oxide film (passive film) due to the presence of the atmosphere, moisture and the like. The passivation film is strong and extremely difficult to remove, and hardly reacts with other metals. Therefore, the wettability at the time of bonding is extremely poor. Is extremely difficult. In order to improve such difficulty, Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-293963 discloses an attempt to spray Cu on the surface of a backing plate made of a Ti-based material, thereby improving the wettability of the In-based material. Has been made. In Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-116706, as a surface treatment method of a Ti-based material, for example, a material coated with a Cu material is heated in a vacuum at 700 ° C. for about 1 hour, thereby diffusing Cu to the surface of Ti. It has been proposed to improve the adhesion strength between the two.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
If the target member is removed from the backing plate after sputtering and a new target member is re-bonded to reuse the backing plate, the cost of the sputtering target can be reduced. However, when recycling such a backing plate, it may be necessary to remove deformation, dents, and the like of the backing plate. In this case, as shown in FIG. 7, additional processing of removing the surface layer of the backing plate main body 21 is required. However, when such additional processing is performed, the bonding layer 28 formed by the surface treatment is removed, and the surface treatment of the backing plate main body 21 is required again. In particular, when the surface treatment is performed by Cu spraying (the above-mentioned Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-293963), the cost of the sputtering target is significantly increased. On the other hand, if the bonding layer 28 is to remain, the thickness of the surface layer that can be removed is limited, and the deformation, dents and the like of the backing plate main body 21 cannot be sufficiently removed, which makes it difficult to recycle the backing plate. In particular, when the surface treatment is performed by a solid phase reaction in which Cu is diffused to the surface of Ti (Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 6-116706), the thickness of the bonding layer is at most several μm, so that the bonding layer remains. It is almost impossible to do additional work.
[0005]
Further, as shown in FIG. 8A, when bonding the target member 24 to the backing plate (refers to a backing plate body 21 which has been subjected to the above-described surface treatment), the target member 24 is bonded to the backing plate. A bonding material 26 such as In is disposed between the backing plate 20 and the backing plate 20. Then, the target member 24 is pressurized in the direction of the backing plate 20, and the surplus portion of the bonding material 26 is discharged to the surroundings. However, since the bonding material 26 is in a raised state due to surface tension, it is difficult to obtain a uniform bonding thickness as shown in FIG.
[0006]
Further, it is difficult to form a bonding layer only on a bonding portion of a backing plate with a target member, whether by Cu spraying or by reacting Cu or In with Ti. In particular, when using lump of In when reacting In and Ti, the spread area is determined by the viscosity, wettability, and surface tension of molten In. Therefore, it is extremely difficult to control the site where wetting occurs. It will be difficult. Then, as shown in FIG. 9A, if the bonding layer 28 is formed at a portion other than the bonding portion between the target member 24 and the backing plate 20, this may cause a problem when the sputtering apparatus is used. If a portion where the bonding layer 28 is not formed in the bonding portion as shown in FIG. 4B, this causes a bonding failure. For this reason, it has been necessary to preliminarily mask a portion that does not require surface treatment, perform a surface treatment including the masked portion, and then remove the masking.
[0007]
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned conventional drawbacks, and an object of the present invention is to enable easy recycling and a simple surface treatment step, and to improve bonding properties. It is another object of the present invention to provide a sputtering target backing plate and a sputtering target.
[0008]
Means and effects for solving the problem
Therefore, in the backing plate for a sputtering target according to claim 1, a concave portion is formed on the surface of the backing plate body on the side to which the target member is bonded, and a bonding layer for bonding the target member is formed in the concave portion . A backing plate for a sputtering target, wherein the concave portion is formed so that a target member to be bonded is not fitted .
[0009]
In the backing plate for a sputtering target according to the first and second aspects, since the bonding layer is formed in the recessed portion, the surface layer portion of the backing plate body is deleted in order to remove deformation, dents, and the like. The work can be performed with the bonding layer remaining in the recess. Therefore, a sputtering target backing plate that can be easily recycled can be obtained. Since it becomes easy to form only a bonding layer in the recess can be a simple surface treatment of Masking work as required. In addition to data Getto member them so as not to fit into the recess, the bonding layer in the recess by bonding of the target member can be avoided from being discharged to ambient. This ensures that the bonding layer remains in the recess even after the use of the backing plate, thereby providing a sputtering target backing plate that is easier to recycle. In addition, since the amount of excess bonding material discharged to the periphery is extremely small, a uniform bonding thickness can be easily obtained, and the bonding property can be improved.
[0010]
The sputtering target for the backing plate, forming a backing plate body with Ti-based material as claimed in claim 3, the bonding layer can be formed In mainly. The Ti-based material used here includes industrial pure Ti and industrial Ti alloy, and specifically, Ti-5Al-2.5Sn (the remainder is inevitable impurities and Ti in weight%, and the same hereinafter). ), Ti-6Al-4Zr-1V, Ti-8Al-1Mo-1V, Ti-8Al-12Zr, Ti-3Al-2.5V, Ti-8Mn, Ti-4Al-4Mn, Ti-6Al-4V, Ti- 7Al-4Mo, Ti-3Al-11Cr-13V, and the like. Then the adhesive layer composed mainly of In, an In-based material disposed on the surface of the upper Symbol backing plate body, at above the melting point of In-based material, and an oxide film of Ti-based material to these temperatures can diffuse loss It can be formed by heating and generating a Ti-In-based compound layer mainly at the interface between the Ti-based material and the In-based material by the reaction between the two. Here, the In-based material includes not only industrial pure In but also industrial In alloy. Specifically, In-10Sn (the remainder is inevitable impurities and In by weight%, and the same hereinafter). , In-20Sn, In-3Ag, In-7Ag, In-10Ag, In-5Ag-15Pb, In-30Pb, In-12Ti and the like.
[0011]
The heating is preferably performed in a vacuum, but may be performed in the air, a reducing atmosphere, or an inert gas atmosphere.
[0012]
In the above, the mechanism of forming the Ti-In-based compound layer is inferred as follows. First, the surface of the Ti-based material is usually covered with a strong oxide film TiO 2 of several nm. Although this oxide film is a cause of inhibiting the wettability of the In-based material, its removal is difficult. However, the Ti-based material has a sufficient amount of solid solution of oxygen, and when heated in vacuum, the diffusion of oxygen to the base material reaches a peak at 870 K (597 ° C.). On the other hand, the surface of the Ti-based material is oxidized by heating, and the oxidation level at this time is determined by a function of the oxygen partial pressure of the atmosphere and the heating temperature. For example, in an atmosphere in the atmosphere (ie, oxygen 20%), an oxide film of about 100 nm is formed by heating at 600 ° C. for about 60 minutes, but in a vacuum of about 10 −4 Torr, the oxygen partial pressure is reduced to atmospheric pressure. Under such conditions, it is expected that an oxide film is scarcely present on the surface of the Ti-based material at a temperature of 600 K (327 ° C.) or more under such conditions. I have. If this situation is applied to the above-mentioned coating method, in the heating process, first, the molten In-based material covers the surface of the Ti-based material, and in this state, the surface oxide film of the Ti-based material is formed on the material. Solid solution. At this time, the supply of oxygen to the interface between the Ti-based material and the In-based material is limited to only oxygen dissolved in the In-based material, and has a very small level as in the case of performing the treatment in the vacuum furnace. I have. As a result of the progress of the solid solution of oxygen in the material in a state where the formation of the oxide film is suppressed, the oxide film on the surface of the Ti-based material is erased, and the interface between the Ti-based material and the In-based material is A Ti-In-based compound layer resulting from direct contact between the two is formed. That is, the surface of the Ti-based material is coated with the In-based material via the Ti-In-based compound layer.
[0013]
Note that when the above heat treatment is performed in the air, the surface of the molten In-based material is oxidized, but the rate is sufficiently low, and the amount of oxygen dissolved in the In-based material is small. The effect of the presence of oxygen on the interface between the Ti-based material and the In-based material has little effect. The oxide layer on the surface of the In-based material can be easily removed after the treatment.
[0014]
The heating temperature in the above is preferably from 350 ° C. to 750 ° C. If the temperature is lower than 350 ° C., it is difficult to form a Ti—In-based compound layer stably. If the temperature exceeds 750 ° C., the reaction between the Ti-based material and the In-based material becomes excessive, and a sufficient amount of the In-based material is obtained. Not only cannot secure a residual layer (bonding layer), but also problems such as contamination of Ti-based materials and acceleration of oxidation of In-based materials occur.
[0015]
Further the sputtering target for the backing plate, the backing plate body as claimed in claim 4 formed of a Ti-based material, the joint can be formed of Cu as a main component. The Ti-based material in this case is also the same as the Ti-based material of the fourth aspect. And the adhesive layer mainly composed of Cu, for example, may be formed by Cu thermal spraying, but the surface of the bar Tsu King plate body, ternary eutectic temperature of the third metal other than Ti, Cu and Ti and Cu Alternatively, a Cu-based material containing a third metal as a component such that the temperature at which a liquid phase is generated by another reaction is lower than the binary eutectic temperature of Ti and Cu is disposed, and the temperature is lower than the binary eutectic temperature. And heating the backing plate body and the Cu-based material to a temperature higher than the ternary eutectic temperature, and forming a compound layer containing Ti, Cu, and the third metal as components at the interface by the reaction between the two. Can be formed by
[0016]
Generally, the ternary eutectic temperatures of the three types of metals A, B, and C are always lower than any of the binary eutectic temperatures of the metals A, B, B, and C or the metals C and A. ing. Therefore , the ternary eutectic temperature of Ti, Cu and Sn when tin (hereinafter Sn) is used as the third metal is lower than the binary eutectic temperature of Ti and Cu. Therefore, if the Ti-based material and the Cu-based material are heated to a temperature higher than the ternary eutectic temperature and lower than the binary eutectic temperature, the reaction between Ti and Cu is prevented from proceeding rapidly. In addition, a liquid phase can be generated between the surface of the Ti-based material and the Cu-based material. The presence of such a liquid phase forms a uniform contact state between the Ti-based material and the Cu-based material due to the surface tension thereof, and infiltrates Ti into the solution of Cu and Sn, A solid-phase diffusion reaction of a solution component, ie, Cu or Sn, into Ti can be caused in a temperature range lower than the binary eutectic temperature. Accordingly, between the Ti-based material and the Cu-based material, the reaction between Ti and Cu proceeds uniformly and at a slow speed via the liquid phase. Thus, a compound layer (joining layer) rich in Cu can be uniformly formed on the surface of the Ti-based material, and a surface treatment with improved wettability at the time of bonding can be performed. In order to generate a liquid phase at a temperature lower than the binary eutectic temperature of Ti and Cu, a reaction other than the eutectic reaction may be used.
[0017]
Incidentally although the heating can be in the air, preferably carried out in a non-oxidizing atmosphere such as vacuum, inert gas or a reducing gas. This is because it is possible to reliably prevent an oxide film from being formed on the surface of the Ti-based material during the heat treatment, and to perform a surface treatment that reliably improves the wettability to the bonding material.
[0018]
In the above, the third metal contained in the Cu-based material may be any material as long as a liquid phase is generated by Ti, Cu and the third metal by a eutectic reaction or another reaction. This is because the ternary eutectic temperature of Ti, Cu and the third metal is always lower than the binary eutectic temperature of Ti and Cu as described above. However, it is preferable to use a Cu-containing material containing Sn as the third metal. This is because the ternary eutectic temperature of Ti, Cu and Sn is sufficiently lower than the binary eutectic temperature of Ti and Cu, and the control of the heating temperature can be facilitated. This is because the system alloy has advantages such as very good wettability with In. When a Cu-based material containing Sn is used, the heating temperature in the above is preferably about 700 ° C. to 887 ° C. At about 700 ° C. or lower, in order to generate a liquid phase between the Ti-based material and the Cu-based material, the amount of Sn needs to be 50 wt% or more. The binary eutectic temperature is 887 ° C., and if it is higher than this, it becomes difficult to form a compound layer rich in Cu as described above.
[0019]
The Cu-based material may have a thickness of, for example, about 1 mm. However, it is preferable to use Cu-based material of foil or powder. This is because, in this way, in the cooling process after the heat treatment, the warpage of the material that can be caused by the difference in the thermal shrinkage between Ti and Cu can be avoided. Further, as the Cu-based material, a material obtained by plating a Cu foil with a third metal such as Sn may be used. By doing so, there is an advantage that the component ratio between Cu and the third component can be easily changed by plating. Or "comprising the third metal as component" is meant to also include those formed by plating as described above. The same applies to the case where Cu foil and Sn powder are used together.
[0020]
And a backing plate for sputtering target obtained as described above, the bonding surface of Cu-based material with the backing plate as claimed in claim 5, an In-based material, Sn-based material, a silver (hereinafter, abbreviated as Ag) A target member made of one or more of a nickel-based material and a nickel (hereinafter abbreviated as Ni) -based material is bonded using an In-based material or the like. In this case, since the wettability of the surface of the backing plate is improved by the surface treatment, good bonding properties can be obtained.
[0021]
According to the backing plate for a sputtering target according to any one of claims 1 to 4 , the surface layer portion of the backing plate body can be removed while the bonding layer remains, so that the recycling can be facilitated. It becomes. In addition, since the masking operation can be omitted in the surface treatment step, the surface treatment step can be simplified. Moreover, since very little bonding material is discharged to the periphery during bonding, it is possible to improve the bonding property by obtaining a uniform bonding thickness.
[0022]
According to the sputtering target of the fifth aspect , it is possible to greatly reduce the recycling cost.
[0023]
【Example】
(Example 1)
As shown in FIG. 1, a concave portion 5 having a depth t of about 0.5 mm was formed in a backing plate main body 1 formed of a pure Ti material. The amount of pure In foil having a height of about 0.7 to 0.8 mm in the recess 5 was measured. This pure In foil was placed on the surface of the recess 5 and kept at a temperature of 500 ° C. for about 30 minutes in a vacuum atmosphere of 10 −3 Torr.
[0024]
Then, as shown in an enlarged schematic diagram of FIG. 2, In remained only in the portion where the recess 5 was formed, and the In layer 3 and the Ti-In reaction layer 2 were formed. The bonding layer 8 is constituted by the In layer 3 and the Ti-In reaction layer 2. Further, as schematically shown in FIG. 5, since the bonding layer 8 is formed only in the recess 5 (FIGS. 9A and 9B), the planar shape of the recess 5 is changed to the bonding surface of the target member 4. By making them substantially coincide with the planar shape of the above, the masking work conventionally required can be eliminated (FIG. 3C).
[0025]
(Example 2)
As an additional process at the time of recycling the backing plate, the surface layer for removing the surface deformation, dents and the like was removed from the sample of the backing plate obtained in Example 1 above.
[0026]
As schematically shown in FIG. 3, the bonding layer 8 composed of the In layer 3 and the Ti-In reaction layer 2 is formed in the recess 5 having a depth of about 0.5 mm. The removal of the surface layer portion of No. 1 could be performed while leaving a sufficient amount of the bonding layer 8 for reuse.
[0027]
(Example 3)
A bonding test of a target member made of ceramics or an Al-based material was performed on the backing plate sample obtained in Example 1 above. In the test, as schematically shown in FIG. 4A, In as a bonding material 6 between the backing plate (the backing plate body 1 and the bonding layer 8 formed on the backing plate body 1) 10 and the target member 4, In is used. The target material 4 was placed in the direction of the backing plate 10 while the base material was placed, and the process was performed. The planar shape of the concave portion 5 is slightly smaller than the planar shape of the bonding surface of the target member 4 so that the target member 4 does not fit into the concave portion 5.
[0028]
As shown in FIG. 3B, the depth of the recess 5 became the bonding thickness, and the surplus bonding material 6 was discharged to the periphery by a slight load applied to the target member 4. A uniform bonding thickness can be easily obtained, and the bonding property can be improved.
[0029]
(Example 4)
A recess having a depth of about 0.5 mm was formed in the backing plate body made of a Ti material. The amount of Cu20Sn foil having a height of about 0.7 to 0.8 mm in the recess was calculated. The Cu-20Sn (% by weight) foil was placed on the surface of the concave portion, and kept at a temperature of 800 ° C. for about 30 minutes under a vacuum atmosphere of 10 −4 Torr.
[0030]
As a result, a 30Cu5Sn65Ti layer, a 6Cu60Sn33Ti layer, and a Cu layer in which 25% of Sn was dissolved as a solid solution were uniformly formed on the surface of the Ti material in the concave portion in this order from the Ti material side. In this example, the compound layer was formed at an area ratio of 100% in the recess. In addition, when a wettability test with In was performed at a temperature of 200 ° C. for 30 minutes, no wettability was found outside the concave portion, whereas good wettability was exhibited in the concave portion. When a shear test was performed, the shear strength was 4 MPa. This is a sufficient strength comparable to the bonding strength of In solder when using a Cu material as a base material.
[0031]
(Example 5)
The same treatment as above was performed using a Cu-based material in which a 18 μm, 35 μm, and 70 μm Cu foil was plated with Sn of 2 to 3 μm. Also in this case, similarly to the above, a Cu-rich compound layer was obtained at an area ratio of 100% in the recess, the wettability with In was good, and the same sufficient shear strength as above was obtained.
[0032]
(Example 6)
As schematically shown in FIG. 6, a concave portion 5 having a depth of about 0.5 mm was formed in the backing plate main body 1 made of an Al material (FIG. 6A). This backing plate body 1 was sprayed with Cu. The thickness of the thermal spray layer 7 was 0.2 to 0.3 mm. After the thermal spraying, the backing plate main body 1 was subjected to a process of removing the surface on the bonding side (FIG. 9B). The thermal sprayed layer 7 of Cu could be left only in the recess 5 (FIG. 3C).
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic view showing a backing plate main body according to Embodiment 1 of the present invention.
FIG. 2 is an enlarged schematic view showing a backing plate of the first embodiment.
FIG. 3 is an enlarged schematic view showing an additional process for recycling the backing plate.
FIG. 4 is a schematic diagram showing bonding of a target member to the backing plate.
FIG. 5 is a schematic view showing a relationship among a concave portion, a bonding layer, and a target member in the backing plate.
FIG. 6 is a schematic view showing steps for obtaining a backing plate according to a seventh embodiment of the present invention.
FIG. 7 is an enlarged schematic diagram showing an additional process for recycling a conventional backing plate.
FIG. 8 is a schematic view showing bonding of a target member to a backing plate in a conventional example.
FIG. 9 is a schematic diagram showing a relationship between a bonding layer and a target member in a conventional backing plate.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Backing plate main body 4 Target member 5 Depression 8 Bonding layer
