JP6658059B2 - Sputtering target - Google Patents
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Description
本発明は、ターゲット材とバッキング材とがはんだ層を介して接合されて構成されたスパッタリングターゲットに関するものである。 The present invention relates to a sputtering target configured by joining a target material and a backing material via a solder layer.
金属膜や酸化物膜等の薄膜を成膜する手段として、スパッタリングターゲットを用いたスパッタ法が広く用いられている。
一般に、スパッタリングターゲットは、成膜する薄膜の組成に応じて形成されたターゲット材と、このターゲット材を保持するバッキング材とが、はんだ層を介して接合された構造とされている。
ターゲット材とバッキング材との間に介在するはんだ層を構成するはんだ材としては、例えば特許文献１、２に示すように、Ｉｎはんだ、あるいは、Ｓｎ−Ｐｂはんだ等が挙げられる。しかしながら、Ｐｂは環境負荷物質であることから、現在ではＳｎ−Ｐｂはんだの使用は避けられており、Ｉｎはんだが広く用いられている。
As a means for forming a thin film such as a metal film or an oxide film, a sputtering method using a sputtering target is widely used.
In general, a sputtering target has a structure in which a target material formed according to the composition of a thin film to be formed and a backing material holding the target material are joined via a solder layer.
As a solder material constituting a solder layer interposed between the target material and the backing material, for example, as shown in Patent Documents 1 and 2, In solder or Sn-Pb solder is used. However, since Pb is an environmentally hazardous substance, use of Sn-Pb solder is currently avoided, and In solder is widely used.
ここで、上述のスパッタリングターゲットとしては、例えば、平板型スパッタリングターゲット、及び、円筒型スパッタリングターゲットが提案されている。
平板型スパッタリングターゲットにおいては、平板状のターゲット材と平板状のバッキング材（バッキングプレート）が積層された構造とされる。
また、円筒型スパッタリングターゲットにおいては、円筒状のターゲット材の内周側に円筒状のバッキング材（バッキングチューブ）が挿入された構造とされる。なお、円筒型ターゲットの軸線方向長さが、例えば１ｍ以上と比較的長く設定されたものが提案されている。
Here, as the above-mentioned sputtering target, for example, a flat plate type sputtering target and a cylindrical type sputtering target have been proposed.
The flat-plate-type sputtering target has a structure in which a flat target material and a flat backing material (backing plate) are stacked.
Further, the cylindrical sputtering target has a structure in which a cylindrical backing material (backing tube) is inserted on the inner peripheral side of a cylindrical target material. Note that there has been proposed a cylindrical target in which the axial length is set relatively long, for example, 1 m or more.
円筒型スパッタリングターゲットは、その外周面がスパッタ面とされており、ターゲットを回転しながらスパッタを実施することから、平板型スパッタリングターゲットを用いた場合に比べて連続成膜に適しており、かつ、スパッタリングターゲットの使用効率に優れるといった利点を有している。 The cylindrical sputtering target has an outer peripheral surface serving as a sputtering surface, and performs sputtering while rotating the target, so that it is more suitable for continuous film formation than when using a flat plate sputtering target, and There is an advantage that the use efficiency of the sputtering target is excellent.
ここで、バッキング材は、ターゲット材の保持、ターゲット材への電力供給、及び、ターゲット材の冷却のために配設されたものであり、上述のスパッタリングターゲットにおいては、ターゲット材とバッキング材とが良好に接合されている必要がある。
ターゲット材とバッキング材との接合状態を検査する手段として、例えば特許文献３には、水中において超音波検査を行い、接合界面における超音波の反射波のピーク強度から気泡（ボイド）などの接合欠陥の有無を判定する方法が提案されている。
Here, the backing material is provided for holding the target material, supplying power to the target material, and cooling the target material. In the above-described sputtering target, the target material and the backing material are separated from each other. It must be well joined.
As means for inspecting the bonding state between the target material and the backing material, for example, in Patent Document 3, an ultrasonic inspection is performed in water, and a bonding defect such as a bubble (void) is determined from the peak intensity of the ultrasonic reflected wave at the bonding interface. There has been proposed a method for determining the presence / absence.
特許文献３に記載されたように、水中での超音波検査によって上述のスパッタリングターゲットを検査した場合においては、発振された超音波は、水／ターゲット材界面、ターゲット材／はんだ層界面、はんだ層／バッキング材界面、バッキング材／水界面、の４つの界面で主に反射される。ここで、空隙等の欠陥においては、音響インピーダンスがほぼ０であるため、界面における反射波に比べてピーク強度が非常に大きくなり、欠陥を検出することが可能となる。 As described in Patent Literature 3, when the above-described sputtering target is inspected by ultrasonic inspection in water, the oscillated ultrasonic wave is transmitted to a water / target material interface, a target material / solder layer interface, and a solder layer. / Backing material interface, and backing material / water interface. Here, in the case of a defect such as a void, the acoustic impedance is almost 0, and therefore, the peak intensity becomes extremely large as compared with the reflected wave at the interface, and the defect can be detected.
ところで、例えば上述の円筒型スパッタリングターゲットにおいては、円筒状のターゲット材の内周側に円筒状のバッキング材（バッキングチューブ）を挿入する構成とされ、その軸線方向長さが１ｍ以上と比較的長く設定される場合もあることから、組み付け時の寸法精度の観点から、はんだ層の厚さが例えば０．７５ｍｍ以上と厚く形成される傾向にある。 Incidentally, for example, in the above-mentioned cylindrical sputtering target, a cylindrical backing material (backing tube) is inserted into the inner peripheral side of the cylindrical target material, and its axial length is relatively long, such as 1 m or more. In some cases, the thickness of the solder layer tends to be as large as 0.75 mm or more from the viewpoint of dimensional accuracy at the time of assembly.
ここで、はんだ層の厚さが、超音波の波長（例えば数十μｍ）よりも厚くなった場合には、ターゲット材／はんだ層界面、及び、はんだ層／バッキング材界面での反射波のピーク強度が高くなる傾向にあることから、欠陥が存在した場合の信号のＳ／Ｎ比が小さくなり、欠陥を精度良く検出することができないおそれがあった。特に、はんだ材としてＩｎはんだを用いた場合には、ターゲット材／はんだ層界面、及び、はんだ層／バッキング材界面での反射波のピーク強度がさらに高くなり、欠陥の検出がさらに困難となることがあった。 Here, when the thickness of the solder layer becomes thicker than the wavelength of the ultrasonic wave (for example, several tens of μm), the peak of the reflected wave at the interface between the target material / solder layer and the interface between the solder layer / backing material. Since the intensity tends to be high, the S / N ratio of a signal when a defect is present becomes small, and there is a possibility that the defect cannot be detected with high accuracy. In particular, when In solder is used as the solder material, the peak intensity of the reflected wave at the interface between the target material / solder layer and the interface between the solder layer and the backing material is further increased, making it more difficult to detect defects. was there.
この発明は、前述した事情に鑑みてなされたものであって、はんだ層が比較的厚く形成された場合であっても、ターゲット材／はんだ層界面、及び、はんだ層／バッキング材界面での反射波のピーク強度を低く抑えることができ、超音波探傷によって、はんだ層の欠陥を精度良く検出することが可能なスパッタリングターゲットを提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and even when a solder layer is formed relatively thick, reflection at a target material / solder layer interface and a solder layer / backing material interface. An object of the present invention is to provide a sputtering target capable of suppressing the peak intensity of a wave to a low level and capable of accurately detecting a defect in a solder layer by ultrasonic flaw detection.
上記の課題を解決するために、本発明のスパッタリングターゲットは、ターゲット材とバッキング材との間にはんだ層を有するスパッタリングターゲットであって、前記ターゲット材がＣｕで構成され、前記バッキング材がＳＵＳ３０４で構成されており、前記ターゲット材の音響インピーダンスＸｋｇ／（ｍ2・ｓ）、前記バッキング材の音響インピーダンスＹｋｇ／（ｍ2・ｓ）に対して、前記はんだ層の音響インピーダンスＺｋｇ／（ｍ2・ｓ）が、Ｚ≧０．５×（Ｘ＋Ｙ）−２６．３×１０６ を満たすとともに、前記はんだ層の平均厚さｔaveが０．７５ｍｍ以上２．０ｍｍ以下の範囲内とされ、前記はんだ層の１０箇所での測定値の標準偏差をσとするとき、３×σが０．２×ｔave以下の範囲内とされていることを特徴としている。
また、本発明のスパッタリングターゲットは、ターゲット材とバッキング材との間にはんだ層を有するスパッタリングターゲットであって、前記ターゲット材がＮｂで構成され、前記バッキング材がＳＵＳ３０４で構成されており、前記ターゲット材の音響インピーダンスＸｋｇ／（ｍ2・ｓ）、前記バッキング材の音響インピーダンスＹｋｇ／（ｍ2・ｓ）に対して、前記はんだ層の音響インピーダンスＺｋｇ／（ｍ2・ｓ）が、Ｚ≧０．５×（Ｘ＋Ｙ）−２３．３×１０６を満たすとともに、前記はんだ層の平均厚さｔaveが０．７５ｍｍ以上２．０ｍｍ以下の範囲内とされ、前記はんだ層の１０箇所での測定値の標準偏差をσとするとき、３×σが０．２×ｔave以下の範囲内とされていることを特徴としている。
In order to solve the above problems, a sputtering target of the present invention is a sputtering target having a solder layer between a target material and a backing material, wherein the target material is composed of Cu, and the backing material is SUS304. is configured, the acoustic impedance Xkg / (m 2 · s) of the target material, to the backing material of acoustic impedance Ykg / (m 2 · s) , the acoustic impedance of the solder layer Zkg / (m 2 · s) satisfies Z ≧ 0.5 × (X + Y) −26.3 × 10 6, and the average thickness t ave of the solder layer is in the range of 0.75 mm or more and 2.0 mm or less. When the standard deviation of the measured values at 10 points in the layer is σ, 3 × σ is characterized by being within 0.2 × t ave or less.
The sputtering target of the present invention is a sputtering target having a solder layer between a target material and a backing material, wherein the target material is composed of Nb, and the backing material is composed of SUS304. The acoustic impedance of the solder layer Zkg / (m 2 · s) is Z ≧ 0, with respect to the acoustic impedance of the material X kg / (m 2 · s) and the acoustic impedance of the backing material Ykg / (m 2 · s). 0.5 × (X + Y) −23.3 × 10 6 , the average thickness t ave of the solder layer is in the range of 0.75 mm or more and 2.0 mm or less, and the measurement is performed at 10 places of the solder layer. When the standard deviation of the value is σ, 3 × σ is set to be within 0.2 × t ave or less.
このような構成とされた本発明のスパッタリングターゲットによれば、前記はんだ層の平均厚さｔaveが０．７５ｍｍ以上２．０ｍｍ以下の範囲内とされ、超音波の波長よりも厚いため、ターゲット材／はんだ層界面、及び、はんだ層／バッキング材界面での反射波のピーク強度が高くなる傾向にある。ここで、前記ターゲット材の音響インピーダンスをＸｋｇ／（ｍ2・ｓ）、前記バッキング材の音響インピーダンスをＹｋｇ／（ｍ2・ｓ）としたときに、前記はんだ層の音響インピーダンスＺｋｇ／（ｍ2・ｓ）が、Ｚ≧０．５×（Ｘ＋Ｙ）−２６．３×１０ ６ （ターゲット材がＣｕの場合）または、Ｚ≧０．５×（Ｘ＋Ｙ）−２３．３×１０ ６ （ターゲット材がＮｂの場合）を満たすことにより、ターゲット材及びバッキング材とはんだ層との音響インピーダンスの差が小さくなり、ターゲット材／はんだ層界面、及び、はんだ層／バッキング材界面での反射波のピーク強度を低く抑えることができる。これにより、欠陥が存在した場合の信号のＳ／Ｎ比が大きくなり、欠陥を精度良く検出することが可能となる。 According to the sputtering target of the present invention having such a configuration, the average thickness t ave of the solder layer is in the range of 0.75 mm or more and 2.0 mm or less, and is larger than the wavelength of the ultrasonic wave. The peak intensity of the reflected wave at the material / solder layer interface and the solder layer / backing material interface tends to increase. Here, when the acoustic impedance of the target material is X kg / (m 2 · s) and the acoustic impedance of the backing material is Y kg / (m 2 · s), the acoustic impedance of the solder layer is Z kg / (m 2. · s) is, Z ≧ 0.5 × (X + Y) - when 26.3 × 10 6 (target material is Cu) or, Z ≧ 0.5 × (X + Y) -23.3 × 10 6 ( target material Is Nb) , the difference in acoustic impedance between the target material and the backing material and the solder layer is reduced, and the peak intensity of the reflected wave at the target material / solder layer interface and at the solder layer / backing material interface Can be kept low. As a result, the S / N ratio of a signal when a defect exists increases, and the defect can be detected with high accuracy.
また、前記はんだ層の平均厚さｔaveが０．７５ｍｍ以上２．０ｍｍ以下の範囲内とされ、前記はんだ層の１０箇所での測定値の標準偏差をσとするとき、３×σが０．２×ｔave以下の範囲内とされているので、はんだ層の厚さばらつきが抑えられており、ターゲット材／はんだ層界面、及び、はんだ層／バッキング材界面での反射波の発生位置（時間）が安定することになり、界面における反射波の影響を確実に抑えて、欠陥を精度良く検出することが可能となる。
ここで、前記はんだ層の平均厚さｔaveが、０．７５ｍｍ未満のスパッタリングターゲットは寸法精度の観点から作製が非常に困難であり、２．０ｍｍを超えるとはんだを流し込む際に気泡ができやすいためスパッタリングターゲットの重要な特性である伝熱性が劣ってしまう。よって、本発明では、前記はんだ層の平均厚さｔaveを０．７５ｍｍ以上２．０ｍｍ以下の範囲内としている。
Further, when the average thickness t ave of the solder layer is in the range of 0.75 mm or more and 2.0 mm or less and the standard deviation of the measured values at 10 points of the solder layer is σ, 3 × σ is 0. .2 × t ave or less, the thickness variation of the solder layer is suppressed, and the positions of the reflected waves generated at the target material / solder layer interface and the solder layer / backing material interface ( The time) is stabilized, and the influence of the reflected wave at the interface can be reliably suppressed, and the defect can be detected with high accuracy.
Here, the sputtering target having an average thickness t ave of the solder layer of less than 0.75 mm is extremely difficult to produce from the viewpoint of dimensional accuracy, and if the thickness exceeds 2.0 mm, bubbles are likely to be generated when the solder is poured. Therefore, the heat transfer property, which is an important property of the sputtering target, is inferior. Therefore, in the present invention, the average thickness t ave of the solder layer is in the range of 0.75 mm or more and 2.0 mm or less.
ここで、本発明のスパッタリングターゲットにおいては、前記ターゲット材及び前記バッキング材が円筒状をなしていてもよい。
この場合、前記ターゲット材及び前記バッキング材が円筒状をなしている場合には、はんだ層の厚さが比較的厚くなることから、上述のように、ターゲット材及びバッキング材の音響インピーダンスに応じて、はんだ層の音響インピーダンスが上述の範囲内となるように、はんだ層の材質を選定することで、ターゲット材／はんだ層界面、及び、はんだ層／バッキング材界面での反射波のピーク強度を低く抑えることができ、欠陥を精度良く検出することが可能となる。
Here, in the sputtering target of the present invention, the target material and the backing material may have a cylindrical shape.
In this case, when the target material and the backing material have a cylindrical shape, the thickness of the solder layer is relatively thick, and therefore, as described above, according to the acoustic impedance of the target material and the backing material. By selecting the material of the solder layer so that the acoustic impedance of the solder layer falls within the above range, the peak intensity of the reflected wave at the interface between the target material / solder layer and the interface between the solder layer / backing material is reduced. This makes it possible to detect defects with high accuracy.
また、本発明のスパッタリングターゲットにおいては、前記はんだ層の音響インピーダンスが１７．５×１０6ｋｇ／（ｍ2・ｓ）以上２４．３×１０6ｋｇ／（ｍ2・ｓ）以下の範囲内であることが好ましい。
この場合、銅、銅合金、ステンレス等の金属からなるターゲット材及びバッキング材とはんだ層との音響インピーダンスの差を小さくすることができ、超音波探傷によって、ターゲット材とバッキング材との接合状態を的確に検査することができる。
Further, in the sputtering target of the present invention, the acoustic impedance of the solder layer is in the range of 17.5 × 10 6 kg / (m 2 s) or more and 24.3 × 10 6 kg / (m 2 s) or less. It is preferred that
In this case, the difference in acoustic impedance between the solder layer and the target material and the backing material made of metal such as copper, copper alloy, and stainless steel can be reduced, and the bonding state between the target material and the backing material can be reduced by ultrasonic testing. It can be inspected accurately.
以上のように、本発明によれば、はんだ層が比較的厚く形成された場合であっても、ターゲット材／はんだ層界面、及び、はんだ層／バッキング材界面での反射波のピーク強度を低く抑えることができ、超音波探傷によって、はんだ層の欠陥を精度良く検出することが可能なスパッタリングターゲットを提供することが可能となる。 As described above, according to the present invention, even when the solder layer is formed relatively thick, the peak intensity of the reflected wave at the interface between the target material / solder layer and the interface between the solder layer / backing material is reduced. Thus, it is possible to provide a sputtering target that can suppress the defects of the solder layer with high accuracy by ultrasonic testing.
以下に、本発明の実施形態であるスパッタリングターゲットについて添付した図面を参照して説明する。 Hereinafter, a sputtering target according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
本実施形態に係るスパッタリングターゲット１０は、図１に示すように、軸線Ｏに沿って延在する円筒形状をなすターゲット材１１と、このターゲット材の内周側に挿入された円筒形状のバッキング材（バッキングチューブ）１２とを備えている。
そして、ターゲット材１１とバッキング材１２は、はんだ層１３を介して接合されている。
As shown in FIG. 1, a
The
ターゲット材１１は、成膜する薄膜の組成に応じた組成とされており、各種金属及び酸化物等で構成されている。本実施形態では、例えばＣｕやＮｂで構成されたものとされている。このとき、ターゲット材１１における音速は３０００〜５０００ｍ／ｓｅｃ．となる。
また、このターゲット材１１のサイズは、例えば外径Ｄ１が１００ｍｍ≦Ｄ１≦３００
ｍｍの範囲内、内径ｄ１が５０ｍｍ≦ｄ１≦２００ｍｍの範囲内、軸線Ｏ方向長さＬ１が５０ｍｍ≦Ｌ１≦３０００ｍｍの範囲内とされている。
The
The size of the
mm, the inner diameter d1 is within a range of 50 mm ≦ d1 ≦ 200 mm, and the length L1 in the axis O direction is within a range of 50 mm ≦ L1 ≦ 3000 mm.
バッキング材１２は、ターゲット材１１を保持して機械的強度を確保するために設けられたものであり、さらにはターゲット材１１への電力供給、及び、ターゲット材１１の冷却といった作用を有するものである。このため、バッキング材１２としては、機械的強度、電気伝導性及び熱伝導性に優れていることが求められており、例えばＳＵＳ３０４等のステンレス鋼、銅又は銅合金、チタン合金等で構成されている。本実施形態では、バッキング材１２は、ＳＵＳ３０４で構成されており、このとき、バッキング材１２の音速は５７９０ｍ／ｓｅｃ．となる。
また、このバッキング材１２のサイズは、例えば外径Ｄ２が３０ｍｍ≦Ｄ２≦２００
ｍｍの範囲内、内径ｄ２が２０ｍｍ≦ｄ２≦１９５ｍｍの範囲内、軸線Ｏ方向長さＬ２が５０ｍｍ≦Ｌ２≦３０００ｍｍの範囲内とされている。
The
The size of the
mm, the inner diameter d2 is within a range of 20 mm ≦ d2 ≦ 195 mm, and the length L2 in the axis O direction is within a range of 50 mm ≦ L2 ≦ 3000 mm.
ターゲット材１１とバッキング材１２との間に介在するはんだ層１３は、はんだ材を用いてターゲット材１１とバッキング材１２とを接合した際に形成されるものである。
本実施形態であるスパッタリングターゲット１０においては、円筒形状をなすターゲット材１１の内周側にバッキング材１２を挿入する構成とされており、さらにターゲット材１１の軸線Ｏ方向長さＬ１及びにバッキング材１２の軸線Ｏ方向長さＬ２が比較的長く設定されているため、組み付け時の寸法精度の観点から、はんだ層１３は比較的厚く形成されている。
The
In the
本実施形態では、はんだ層１３の平均厚さｔaveが０．７５ｍｍ以上２．０ｍｍ以下の範囲内とされ、はんだ層１３の１０箇所での測定値の標準偏差をσとするとき、３×σが０．２×ｔave以下の範囲内とされている。
具体的には、円筒状のスパッタリングターゲット１０を軸線Ｏ方向に直交する一の断面においてはんだ層１３の厚さを５箇所測定し、さらに、スパッタリングターゲット１０を軸線Ｏ方向に直交する他の断面においてはんだ層１３の厚さを５箇所測定する。そして、これら１０箇所の測定値から算出されるはんだ層１３の平均厚さｔaveが０．７５ｍｍ以上２．０ｍｍ以下の範囲内とされるとともに、１０箇所での測定値の標準偏差をσとするとき、３×σが０．２×ｔave以下の範囲内とされているのである。
In the present embodiment, when the average thickness t ave of the
Specifically, the thickness of the
なお、はんだ層１３を形成する際に、目標厚さと同径のワイヤ（例えば、Ｃｕ，ＳＵＳ、Ｔｉ等）をスペーサとしてターゲット材１１とバッキング材１２との間に挿入する。このとき、挿入するワイヤーの本数を３本以上とし、それぞれのワイヤーの間隔が同程度となるように配置する。これにより、はんだ層１３の厚さのばらつきが抑制され、１０箇所での測定値の標準偏差をσとするとき、３×σが０．２×ｔave以下の範囲内とすることが可能となる。
When the
そして、はんだ層１３の材質は、ターゲット材１１の音響インピーダンスをＸｋｇ／（ｍ2・ｓ）、バッキング材１２の音響インピーダンスをＹｋｇ／（ｍ2・ｓ）としたときに、はんだ層１３の音響インピーダンスＺｋｇ／（ｍ2・ｓ）が、
Ｚ≧０．５×（Ｘ＋Ｙ）−２７
を満たすように選定される。
The material of the solder layer 13, Xkg / (m 2 · s ) of the acoustic impedance of the
Z ≧ 0.5 × (X + Y) −27
Is selected to satisfy
本実施形態では、Ｃｕからなるターゲット材１１の音響インピーダンスＸが４１．８×１０6ｋｇ／（ｍ2・ｓ）、ＳＵＳ３０４からなるバッキング材１２の音響インピーダンスＹが４５．８×１０6ｋｇ／（ｍ2・ｓ）とされていることから、はんだ層１３の材質は、その音響インピーダンスＺが、Ｚ≧１６．８×１０6ｋｇ／（ｍ2・ｓ）となるように選定される。
In the present embodiment, the acoustic impedance X of the
具体的には、はんだ層１３は、Ｉｎ−Ｓｎ合金とされ、Ｓｎの含有量が２０ｍａｓｓ％以上とされている。そして、はんだ層１３の音響インピーダンスＺが１７．５×１０6ｋｇ／（ｍ2・ｓ）以上２４．３×１０6ｋｇ／（ｍ2・ｓ）以下の範囲内とされている。また、本実施形態では、はんだ層１３を構成するはんだ材の融点が２００℃以下とされている。
Specifically, the
次に、本実施形態であるスパッタリングターゲット１０においてターゲット材１１とバッキング材１２との接合状態を超音波検査する方法について説明する。
上述のスパッタリングターゲット１０を水中に配置し、ターゲット材１１の表面からターゲット材１１、はんだ層１３及びバッキング材１２の積層方向に向けて超音波を発振し、その反射波のピーク強度によって欠陥の有無を検査する。
Next, a method for ultrasonically inspecting the bonding state between the
The above-described
ターゲット材１１、はんだ層１３及びバッキング材１２の積層方向に向けて発振された超音波は、水／ターゲット材界面、ターゲット材／はんだ層界面、はんだ層／バッキング材界面、バッキング材／水界面、の４つの界面で主に反射されることになる。
そして、ターゲット材１１とバッキング材１２との間に空隙等の欠陥が存在する場合には、この欠陥に起因する反射波が発生することから、反射波のピーク強度を評価することで欠陥の有無を判定する。
The ultrasonic waves oscillated in the laminating direction of the
If a defect such as an air gap exists between the
ここで、本実施形態では、はんだ層１３の平均厚さｔaveが０．７５ｍｍ以上２．０ｍｍ以下の範囲内と比較的厚く形成されており、はんだ層１３の厚さが超音波の波長よりも長いため、ターゲット材／はんだ層界面における反射波及びはんだ層／バッキング材界面における反射波のピーク強度が高くなる傾向にある。このため、ターゲット材とバッキング材との間に欠陥が存在していても、この欠陥による反射波のピーク強度とターゲット材／はんだ層界面における反射波及びはんだ層／バッキング材界面における反射波のピーク強度との差が小さくなり、欠陥を精度良く検出できなくなるおそれがある。
Here, in the present embodiment, the average thickness t ave of the
そこで、本実施形態では、ターゲット材１１の音響インピーダンスをＸｋｇ／（ｍ2・ｓ）、バッキング材１２の音響インピーダンスをＹｋｇ／（ｍ2・ｓ）としたときに、はんだ層１３の音響インピーダンスＺｋｇ／（ｍ2・ｓ）が、
Ｚ≧０．５×（Ｘ＋Ｙ）−２７
を満たすように、はんだ層１３の材質を選定することにより、ターゲット材／はんだ層界面における反射波及びはんだ層／バッキング材界面における反射波のピーク強度を抑えているのである。
Therefore, in the present embodiment, when the acoustic impedance of the
Z ≧ 0.5 × (X + Y) −27
The peak intensity of the reflected wave at the interface between the target material and the solder layer and the reflected wave at the interface between the solder layer and the backing material are suppressed by selecting the material of the
これにより、本実施形態では、ターゲット材／はんだ層界面における反射波及びはんだ層／バッキング材界面における反射波のピーク強度と、欠陥による反射波のピーク強度との比（Ｓ／Ｎ比）が２．００以上とされている。
また、水／ターゲット材のピーク強度を１００とした場合に、正常なターゲット材／はんだ層界面における反射波及びはんだ層／バッキング材界面における反射波のピーク強度が０．３以下とされている。すなわち、正常なターゲット材／はんだ層界面における反射波及びはんだ層／バッキング材界面における反射波のピーク強度が十分に低く抑制されているのである。
Thus, in the present embodiment, the ratio (S / N ratio) of the peak intensity of the reflected wave at the interface between the target material / solder layer and the reflected wave at the interface between the solder layer / backing material and the peak intensity of the reflected wave due to the defect is 2 .00 or more.
When the peak intensity of water / target material is set to 100, the peak intensity of the reflected wave at the normal interface between the target material / solder layer and the reflected wave at the interface between the solder layer / backing material is 0.3 or less. That is, the peak intensity of the reflected wave at the normal interface between the target material and the solder layer and the reflected wave at the interface between the solder layer and the backing material are sufficiently suppressed.
以上のような構成とされた本実施形態であるスパッタリングターゲット１０によれば、上述のように、ターゲット材１１及びバッキング材１２の音響インピーダンスを考慮して、はんだ層１３の材質を選定しているので、ターゲット材１１及びバッキング材１２とはんだ層１３との音響インピーダンスの差が小さくなり、ターゲット材／はんだ層界面、及び、はんだ層／バッキング材界面での反射波のピーク強度を低く抑えることができる。これにより、欠陥が存在した場合の信号のＳ／Ｎ比が大きくなり、欠陥を精度良く検出することが可能となる。具体的には、本実施形態では、欠陥が存在した場合の信号のＳ／Ｎ比が２．００以上とされているので、欠陥を的確に検出することが可能となる。
According to the
また、本実施形態では、はんだ層１３の平均厚さｔaveが０．７５ｍｍ以上２．０ｍｍ以下の範囲内とされ、はんだ層１３の１０箇所での測定値の標準偏差をσとするとき、３×σが０．２×ｔave以下の範囲内とされているので、はんだ層１３の厚さばらつきが抑えられており、ターゲット材／はんだ層界面、及び、はんだ層／バッキング材界面での反射波の発生位置（時間）が安定することになり、界面における反射波の影響を確実に抑えて、欠陥を精度良く検出することが可能となる。
Further, in the present embodiment, when the average thickness t ave of the
また、本実施形態であるスパッタリングターゲット１０においては、ターゲット材１１及びバッキング材１２が円筒状をなしているので、はんだ層１３の厚さが比較的厚くなるが、上述のように、ターゲット材１１及びバッキング材１２の音響インピーダンスに応じて、はんだ層１３の音響インピーダンスが上述の範囲内となるようにはんだ層１３の材質を選定することで、ターゲット材／はんだ層界面、及び、はんだ層／バッキング材界面での反射波のピーク強度を低く抑えることができ、欠陥を精度良く検出することが可能となる。
Further, in the
さらに、本実施形態であるスパッタリングターゲット１０においては、はんだ層１３の音響インピーダンスが１７．５×１０6ｋｇ／（ｍ2・ｓ）以上２４．３×１０6ｋｇ／（ｍ2・ｓ）以下の範囲内とされているので、Ｃｕからなるターゲット材１１及びステンレス鋼からなるバッキング材１２とはんだ層１３との音響インピーダンスの差を小さくすることができ、超音波探傷によって、ターゲット材１１とバッキング材１２との接合状態を的確に検査することができる。
Further, in the
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されることはなく、その発明の技術的思想を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
本実施形態では、円筒状のスパッタリングターゲットを例に挙げて説明したが、その他の形状のスパッタリングターゲットであってもよい。また、はんだ層をＩｎ−Ｓｎ合金で構成したものとして説明したが、これに限定されることはなく、ターゲット材及びバッキング材の音響インピーダンスに応じて、はんだ層の音響インピーダンスが上述の範囲内となるように設定されていればよい。
As described above, the embodiments of the present invention have been described, but the present invention is not limited thereto, and can be appropriately changed without departing from the technical idea of the present invention.
In the present embodiment, a cylindrical sputtering target has been described as an example, but a sputtering target having another shape may be used. In addition, although the description has been made assuming that the solder layer is made of an In-Sn alloy, the present invention is not limited to this. According to the acoustic impedance of the target material and the backing material, the acoustic impedance of the solder layer falls within the above range. What is necessary is just to be set so that.
本発明に係るスパッタリングターゲットの作用効果について確認した確認実験の結果について説明する。
表１に示すターゲット材及びバッキング材を、表１に示すはんだ材を用いて接合し、各種スパッタリングターゲットを製造した。
なお、本発明例及び比較例１−３においては、はんだ層の厚さを調整するために、目標厚さと同径のワイヤー（例えば、Ｃｕ，ＳＵＳ、Ｔｉ等）をスペーサとしてターゲット材１１とバッキング材１２との間に挿入した。このとき、挿入するワイヤーの本数を３本以上とし、それぞれのワイヤーの間隔が同程度となるように配置した。
一方、比較例４においては、目標厚さと同径のワイヤーをターゲット材１１とバッキング材１２との間に２本挿入した。
The results of a confirmation experiment in which the effects of the sputtering target according to the present invention were confirmed will be described.
The target material and the backing material shown in Table 1 were joined using the solder material shown in Table 1, and various sputtering targets were manufactured.
In the present invention example and comparative example 1-3, in order to adjust the thickness of the solder layer, a wire (for example, Cu, SUS, Ti, or the like) having the same diameter as the target thickness is used as a spacer for backing with the
On the other hand, in Comparative Example 4, two wires having the same diameter as the target thickness were inserted between the
このスパッタリングターゲットを水中に配置し、ターゲット材の表面からターゲット材、はんだ層及びバッキング材の積層方向に向けて超音波を発振し、その反射波のピーク強度によって欠陥の有無を検査した。
評価結果を表２に示す。
This sputtering target was placed in water, ultrasonic waves were oscillated from the surface of the target material in the direction of lamination of the target material, the solder layer, and the backing material, and the presence or absence of a defect was inspected by the peak intensity of the reflected wave.
Table 2 shows the evaluation results.
はんだ層の音響インピーダンスが、ターゲット材及びバッキング材の音響インピーダンスに対して本発明の範囲外とされた比較例１−３においては、ターゲット材／はんだ層界面、及び、はんだ層／バッキング材界面のいずれか一方又は両方において、Ｓ／Ｎ比が２．００未満であった。このため、欠陥を精度良く検出することができないおそれがある。
また、はんだ層の１０箇所での測定値の標準偏差をσとするとき、３×σが０．２×ｔaveを超える比較例４においては、はんだ層の厚さのばらつきが大きく、超音波の反射強度が不安定となり、測定を行うことができなかった。
In Comparative Example 1-3 in which the acoustic impedance of the solder layer was out of the scope of the present invention with respect to the acoustic impedance of the target material and the backing material, the interface between the target material / solder layer and the solder layer / backing material interface was determined. In any one or both, the S / N ratio was less than 2.00. For this reason, there is a possibility that the defect cannot be accurately detected.
Further, assuming that the standard deviation of the measured values at 10 locations of the solder layer is σ, in Comparative Example 4 where 3 × σ exceeds 0.2 × t ave , the thickness of the solder layer has a large variation, Became unstable, and the measurement could not be performed.
これに対して、はんだ層の音響インピーダンスが、ターゲット材及びバッキング材の音響インピーダンスに対して本発明の範囲内とされ、はんだ層の厚さ及びばらつきが本発明の範囲内とされた本発明例においては、ターゲット材／はんだ層界面、及び、はんだ層／バッキング材界面のいずれにおいても、Ｓ／Ｎ比が２．００以上であった。これにより、本発明例によれば、欠陥を精度良く検出することが可能であることが確認された。 On the other hand, the present invention in which the acoustic impedance of the solder layer is within the scope of the present invention with respect to the acoustic impedance of the target material and the backing material, and the thickness and variation of the solder layer are within the scope of the present invention. , The S / N ratio was 2.00 or more at both the target material / solder layer interface and the solder layer / backing material interface. Thereby, it was confirmed that according to the example of the present invention, it is possible to accurately detect a defect.
１０ スパッタリングターゲット
１１ ターゲット材
１２ バッキング材
１３ はんだ層
Claims (4)
前記ターゲット材がＣｕで構成され、前記バッキング材がＳＵＳ３０４で構成されており、
前記ターゲット材の音響インピーダンスＸｋｇ／（ｍ2・ｓ）、前記バッキング材の音響インピーダンスＹｋｇ／（ｍ2・ｓ）に対して、前記はんだ層の音響インピーダンスＺｋｇ／（ｍ2・ｓ）が、
Ｚ≧０．５×（Ｘ＋Ｙ）−２６．３×１０６
を満たすとともに、
前記はんだ層の平均厚さｔaveが０．７５ｍｍ以上２．０ｍｍ以下の範囲内とされ、前記はんだ層の１０箇所での測定値の標準偏差をσとするとき、３×σが０．２×ｔave以下の範囲内とされていることを特徴とするスパッタリングターゲット。 A sputtering target having a solder layer between a target material and a backing material,
The target material is composed of Cu, the backing material is composed of SUS304,
The acoustic impedance Zkg / (m 2 · s) of the solder layer is given by the acoustic impedance X kg / (m 2 · s) of the target material and the acoustic impedance Y kg / (m 2 · s) of the backing material.
Z ≧ 0.5 × (X + Y) −26.3 × 10 6
While satisfying
When the average thickness t ave of the solder layer is in the range of 0.75 mm or more and 2.0 mm or less and the standard deviation of the measured values at 10 points of the solder layer is σ, 3 × σ is 0.2 × t ave or less.
前記ターゲット材がＮｂで構成され、前記バッキング材がＳＵＳ３０４で構成されており、
前記ターゲット材の音響インピーダンスＸｋｇ／（ｍ2・ｓ）、前記バッキング材の音響インピーダンスＹｋｇ／（ｍ2・ｓ）に対して、前記はんだ層の音響インピーダンスＺｋｇ／（ｍ2・ｓ）が、
Ｚ≧０．５×（Ｘ＋Ｙ）−２３．３×１０６
を満たすとともに、
前記はんだ層の平均厚さｔaveが０．７５ｍｍ以上２．０ｍｍ以下の範囲内とされ、前記はんだ層の１０箇所での測定値の標準偏差をσとするとき、３×σが０．２×ｔave以下の範囲内とされていることを特徴とするスパッタリングターゲット。 A sputtering target having a solder layer between a target material and a backing material,
The target material is composed of Nb, the backing material is composed of SUS304,
The acoustic impedance Zkg / (m 2 · s) of the solder layer is given by the acoustic impedance X kg / (m 2 · s) of the target material and the acoustic impedance Y kg / (m 2 · s) of the backing material.
Z ≧ 0.5 × (X + Y) −23.3 × 10 6
While satisfying
When the average thickness t ave of the solder layer is in the range of 0.75 mm or more and 2.0 mm or less, and the standard deviation of the measured values at 10 points of the solder layer is σ, 3 × σ is 0.2 × t ave or less.
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