JP3568845B2 - スパッタリングターゲット／バッキングプレート組立体の矯正方法及び同矯正装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ターゲットのバッキングプレートへのボンディングにより生じたターゲットの反りを、割れを発生させることなく効果的に矯正できるスパッタリングターゲット／バッキングプレート組立体の矯正方法及び同矯正装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、半導体装置や各種電子機器等の薄膜の形成にスパッタリングが使用されているが、生産性向上のためにより高速でスパッタリングすることが行われている。
上記スパッタリング法は周知のように、荷電粒子をターゲットに向けて照射し、その粒子衝撃力によりターゲットから粒子を叩き出して、これをターゲットに対向させた例えばウエハ等の基板にターゲット材料から構成される物質を中心成分とする薄膜を形成する成膜方法である。
ターゲットはスパッタリング中に荷電粒子の大量の衝撃を受けるので、次第にターゲットの温度が上昇する。このため、ターゲットを冷却させる必要があり、多くはターゲットの裏面に純銅や銅合金等の熱伝導性の良い材料（バッキングプレート）をろう付け、拡散接合、圧着、アンカー効果を利用した接合等の手段により接合し、かつこのバッキングプレートを外部からの冷却手段を通じて冷却し、スパッタリングターゲットの熱を吸収するようにしている。
【０００３】
上記のように、スパッタリングターゲットをバッキングプレートに接合する場合には、各種接合方法における適性温度まで加熱する必要があり、接合した後は冷却される。このような接合の際の加熱冷却過程に受ける熱影響により、ターゲットとバッキングプレートとの熱膨張率の差から反りや変形が生ずるという問題を生じた。
一度、反りや変形が発生した場合にはそれを矯正しなければ、スパッタリング装置内に正しくセットすることが難しくなり、またスパッタリング操作中に冷却が偏り、均一な冷却が行われないという問題が生ずる。
このため、反り等が発生したターゲットを修復する必要があるが、ターゲットは大型のものほど変形の度合いが大きく、反りの修復作業中にターゲットが割れるという問題も発生した。
【０００４】
また、反り等の修復が適正に行われない場合には、上記のようにスパッタリング中にも加熱されるので、その熱的応力と内在する歪みが複合することによりスパッタリングターゲットに割れが発生する場合がある。
このような場合には、スパッタリングターゲットが割れた瞬間に多量のパーティクルが発生し、膜が不良となったり、スパッタリングターゲットが欠落してスパッタリングの継続が不可能になるとともに、スパッタリング装置に多大な損傷を与えるといった大きな問題となることがある。
スパッタリングターゲット材料の種類から見ると、セラミックスターゲットは脆性材料で熱膨張率が小さく、純銅や銅合金等のバッキングプレート材料との熱膨張率の差が大きい材料なので、ＡｌやＴｉ等の金属ターゲットよりも反り又は割れが発生し易い。
【０００５】
このような問題を解決しようとして、従来ターゲットとバッキングプレートとに高温度に熱がかからないように、接合用に低融点はんだを使用する提案がなされた。しかし、この場合は接合力が弱く、またスパッタリングを実施して高温にターゲットが加熱されたような場合には、接合用のはんだが溶け出すという問題があり、解決に至っていない。
また、スパッタリングターゲットとバッキングプレートとの熱膨張を緩和させるために、段階的に熱膨張の異なる複数の接合層を形成するという提案もなされた（特開昭６１−２５０１６７）。しかし、このような手段は作業工程が煩雑となり製造コストが増大するため実用的ではない。
さらに、ターゲットとバッキングプレートとの接合工程で、反りが入ったターゲットを機械的に逆方向の力を与えて矯正する手法、あるいは接合の前に、反りの発生量を見込んで、予めターゲットに逆反りを与えてから接合するという提案（特開平１−２６２０８９号）もなされた。
しかし、特にセラミックスのような脆性材料では、このように機械的に押圧する従来の矯正や変形を与える過程で材料強度以上の機械的応力を負荷してしまうことによって、かえって割れを発生する場合があり、これらも有効な解決の手段とは言えなかった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明者らはターゲット、特にセラミックスターゲットの製造工程において、スパッタリングターゲットとバッキングプレートとの接合工程において発生した反りや変形等の歪を矯正するに際して、スパッタリングターゲットにかかる加圧力を均等にする手段により、割れを発生することなく、ターゲットの反り等の歪を効果的に矯正するスパッタリングターゲット／バッキングプレート組立体の矯正方法及び同矯正装置を得ることを課題とした。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、スパッタリングターゲットへの矯正時の不均一な加圧力がむしろ割れを誘発するとの知見を得、スパッタリングターゲットにかかる加圧力を均等にすることにより、割れを発生することなくターゲットの反り等の歪を効果的に矯正するスパッタリングターゲット／バッキングプレート組立体の矯正方法及び同矯正装置を得るものであり、
１．スパッタリングターゲットとバッキングプレートとを接合した組立体を真空吸引して矯正するに際し、スパッタリングターゲット／バッキングプレート組立体に可撓性シートを被せて真空吸引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組立体の矯正方法
２．真空吸引孔を備えた定盤にスパッタリングターゲット／バッキングプレート組立体を載せ、真空吸引孔から真空吸引して矯正することを特徴とする上記１記載のスパッタリングターゲット／バッキングプレート組立体の矯正方法
３．真空吸引孔を備えた定盤と、真空排気装置と、スパッタリングターゲット／バッキングプレート組立体を被う可撓性シートとを備えたスパッタリングターゲット／バッキングプレート組立体の矯正装置
４．スパッタリングターゲットがセラミックスターゲットであることを特徴とする上記３記載のスパッタリングターゲット／バッキングプレート組立体の矯正装置
５．バッキングプレートが熱伝導性の良好な金属であることを特徴とする上記３又は４記載のスパッタリングターゲット／バッキングプレート組立体の矯正装置
を提供するものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
通常、セラミックスターゲットは熱膨張率が小さく、銅製等のバッキングプレートとの熱膨張率との差が大きい。このため、金属系のターゲットに比べ反りや割れの発生が多く、当然のことながらスパッタリングターゲットが大型化するにつれて歪の発生量が大きくなる。
反りを生じたターゲットを加圧治具により加圧する矯正方法では、スパッタリングターゲットに割れを生じるという現象を検討した結果、加圧力がターゲットに局部的に加わり、そのため割れが生じていることが分かった。
そこで、ターゲットにかかる圧力がターゲット全面に均等にかかるようにすることを考えた。
【０００９】
本発明は、スパッタリングターゲットとバッキングプレートとを接合した組立体を真空吸引して矯正することにより、これを達成することができた。
具体的には図１に示すように、真空吸引孔１を備えた平坦な定盤２にスパッタリングターゲット３とバッキングプレート４とを接合した組立体５、すなわちスパッタリングターゲット／バッキングプレート組立体５を載せ、真空吸引孔１から真空吸引して矯正するものである。
図１に示すように、スパッタリングターゲット／バッキングプレート組立体は、反りを発生している。反りの調整量については、定盤２とバッキングプレート４の外周間に置くスペーサー８の高さを調整することにより行う。
【００１０】
スパッタリングターゲット／バッキングプレート組立体５の真空吸引による矯正を効果的に行うために、スパッタリングターゲット／バッキングプレート組立体５の上に可撓性シート６を被せて真空吸引するのが好ましい。
この可撓性シート６の材料としては、シリコンゴム、天然ゴム、イソプレンゴム、ニトリルゴム、フッ素ゴム等の延性に富む材質のシートを使用することができる。特にシリコンゴムが好適であるが、上記以外の材料を使用しても良い。
また、矯正を効果的に行うために、スパッタリングターゲット／バッキングプレート組立体５を加熱する、すなわち熱間で矯正することもできる。
例えばインジウムろうを使用して接着したスパッタリングターゲット／バッキングプレート組立体の場合には、インジウムろうの融点である１５６°Ｃまで加熱して矯正を行うことができる。
また、それ以上に加熱する場合には、高融点のろうを使用し、例えば耐熱性のあるシリコンゴム（２８０°Ｃまでの耐熱性を有する）を使用して矯正することができる。このように被加熱体であるスパッタリングターゲット／バッキングプレート組立体の加熱温度に応じて、ボンディング用ろう材と可撓性シート適宜選定する。当然であるが、この方法で矯正した場合は、矯正を行いながら常温まで冷却することが必要である。
【００１１】
本発明装置において必要となる器具としては、真空吸引孔１を備えた平坦な定盤２と、真空排気装置７と、スパッタリングターゲット／バッキングプレート組立体を被う可撓性シート６とを備えるだけで、十分なスパッタリングターゲット／バッキングプレート組立体の矯正を行うことができる。
セラミックスターゲットは脆性材料で熱膨張率が小さく、純銅や銅合金等のバッキングプレート材料との熱膨張率の差が大きい材料なので、このような反り又は割れの傾向が強い。本発明はこのようなセラミックスターゲットにおける割れの発生防止は極めて有効である。
【００１２】
【実施例および比較例】
以下、実施例およ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、本発明の技術思想に含まれる他の態様または変形を包含するものである。
【００１３】
（実施例）
無酸素銅製の寸法８６０×９７０×１１^ｔ（ｍｍ）のバッキングプレート３０枚と寸法８１０×９１０×６^ｔ（ｍｍ）のインジウム−錫複合酸化物（ＩＴＯ）６分割ターゲット３０枚の組み合わせ、無酸素銅製の寸法９１０×１０１０×１１^ｔ（ｍｍ）のバッキングプレート３０枚と寸法８６０×９５０×６^ｔ（ｍｍ）のインジウム−錫複合酸化物（ＩＴＯ）６分割ターゲット３０枚の組み合わせ、及び無酸素銅製の寸法９８０×１１４０×１１^ｔ（ｍｍ）のバッキングプレート４０枚と寸法９３０×１０８０×６^ｔ（ｍｍ）のインジウム−錫複合酸化物（ＩＴＯ）８分割ターゲット４０枚の組み合わせからなる、インジウム−錫複合酸化物（ＩＴＯ）ターゲット／バッキングプレート１００組をそれぞれインジウム（融点１５６°Ｃ）接着剤を用いて接合し、スパッタリングターゲット／バッキングプレート組立体１００組を作製した。
このスパッタリングターゲット／バッキングプレート組立体は図１に示すように、接合後に３．５〜５．５ｍｍの反りが発生した。なお、図１では分かりやすく説明するために、反りの量を誇張して示している。
【００１４】
次に、この反りを矯正するために、スパッタリングターゲット／バッキングプレート組立体５を、真空吸引孔１を備えた平坦な定盤２上に載せた。反りの調整にはスペーサー８の高さを調整して行った。
前記スパッタリングターゲット／バッキングプレート組立体５の全体を、シリコンゴムのシート６で覆った後、真空排気装置を用いて真空吸引孔１から真空吸引した。
この結果、上記１００組のスパッタリングターゲット／バッキングプレート組立体の反りは矯正されて０ｍｍ〜１．５ｍｍまで平坦になり、この矯正により割れを発生するものは１組も存在しなかった。
すなわち、この実施例に示す通り、真空吸引による矯正は割れを発生することなく、ターゲットの矯正が可能である。
【００１５】
（比較例）
実施例１と同様に、無酸素銅製の寸法８６０×９７０×１１^ｔ（ｍｍ）のバッキングプレート３０枚と寸法８１０×９１０×６^ｔ（ｍｍ）のインジウム−錫複合酸化物（ＩＴＯ）６分割ターゲット３０枚の組み合わせ、無酸素銅製の寸法９１０×１０１０×１１^ｔ（ｍｍ）のバッキングプレート３０枚と寸法８６０×９５０×６^ｔ（ｍｍ）のインジウム−錫複合酸化物（ＩＴＯ）６分割ターゲット３０枚の組み合わせ、及び無酸素銅製の寸法９８０×１１４０×１１^ｔ（ｍｍ）のバッキングプレート４０枚と寸法９３０×１０８０×６^ｔ（ｍｍ）のインジウム−錫複合酸化物（ＩＴＯ）８分割ターゲット４０枚の組み合わせからなる、インジウム−錫複合酸化物（ＩＴＯ）ターゲット／バッキングプレート１００組をそれぞれインジウム（融点１５６°Ｃ）接着剤を用いて接合し、スパッタリングターゲット／バッキングプレート組立体１００組を作製した。
このスパッタリングターゲット／バッキングプレート組立体は、実施例と同様に接合後に３．５〜５．５ｍｍの反りが発生した。
【００１６】
次に、この反りを矯正するために、スパッタリングターゲット／バッキングプレート組立体をプレス機の定盤２上に載せ、シリコンゴムのシートを緩衝材としてスパッタリングターゲット／バッキングプレート組立体を覆った後、５００ｋｇの荷重をかけ、ターゲットを矯正した。
この結果、上記１００組のスパッタリングターゲット／バッキングプレート組立体の反りは矯正されて０．５〜２．５ｍｍまで平坦になったが、この矯正により３組に割れが発生した。この割れ発生率は３％であり、割れの発生したものは不良品として材料の再生処理工程に廻した。また、平坦度も本発明と比較すると不十分であった。
このように、従来の機械的押圧による矯正では反りの矯正が可能であっても、平坦度が悪く、また加圧力に局所的なばらつきを生じ、割れの発生が高くなることが分かる。
【００１７】
【発明の効果】
スパッタリングターゲット、特にセラミックスターゲットの製造工程において、スパッタリングターゲットとバッキングプレートとの接合工程において発生した反りや変形等の歪を矯正するに際し、スパッタリングターゲットにかかる加圧力を均等にする真空吸引手段により、割れを発生することなく、ターゲットの反り等の歪を効果的に矯正することができる優れた効果を有している。
【図面の簡単な説明】
【図１】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組立体矯正装置の概念図である。
【符号の説明】
１ 真空吸引孔
２ 定盤
３ スパッタリングターゲット
４ バッキングプレート
５ スパッタリングターゲット／バッキングプレート組立体
６ 可撓性シート
７ 真空排気装置
８ スペーサー

Claims (5)

1. スパッタリングターゲットとバッキングプレートとを接合した組立体を真空吸引して矯正するに際し、スパッタリングターゲット／バッキングプレート組立体に可撓性シートを被せて真空吸引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組立体の矯正方法。
2. 真空吸引孔を備えた定盤にスパッタリングターゲット／バッキングプレート組立体を載せ、真空吸引孔から真空吸引して矯正することを特徴とする請求項１記載のスパッタリングターゲット／バッキングプレート組立体の矯正方法。
3. 真空吸引孔を備えた定盤と、真空排気装置と、スパッタリングターゲット／バッキングプレート組立体を被う可撓性シートとを備えたスパッタリングターゲット／バッキングプレート組立体の矯正装置。
4. スパッタリングターゲットがセラミックスターゲットであることを特徴とする請求項３記載のスパッタリングターゲット／バッキングプレート組立体の矯正装置。
5. バッキングプレートが熱伝導性の良好な金属であることを特徴とする請求項３又は４記載のスパッタリングターゲット／バッキングプレート組立体の矯正装置。

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