JPH01222047A - 銅又は銅合金製バッキングプレート - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、スパッタリング用ターゲットのバッキングプ
レートに関するものであり、特には材質が黄銅、アルミ
ニウム青銅及び加工硬化純銅のうちから選択されたこと
を特徴とする銅又は銅合金製バッキングプレートに関す
る。

本バッキングプレートは、半導体デバイスの回゛路等の
薄膜形成用ターゲット、液晶表示装置、放射線検出素子
等の各種検出デバイスその他における導電膜電極形成用
ターゲット、光・磁気薄膜記録媒体形成用ターゲット等
に代表されるスパッタリング用ターゲットと組み合わせ
て好適に使用亭れる。

光１Ａと元旦 従来より、集積回路の電極や拡散バリヤ等用の薄膜、磁
気記録媒体用磁性薄膜、液晶表示装置のＩＴＯ透明導電
膜を含め多くの薄膜形成にスパッタリング技術が使用さ
れている。スパッタリングは、陽極と陰極との間に高電
圧を印加して放電を生じさせ、陰極に配置されたターゲ
ットからその構成原子をイオン衝撃によって叩出し、こ
れを対向する基板上に堆積させることにより薄膜を形成
する技術である。

スパッタリングにおいて、ターゲットは、バッキングプ
レートと呼ばれる裏当て支持材により保持される。バッ
キングプレートはターゲットを支持すると同時にターゲ
ットから熱を逃散させる役目を果たす、多くは、バッキ
ングプレートの裏面を冷却する構成が採られている。バ
ッキングプレートとターゲットとは、半田付けまたはろ
う接により接合される。

良米弦ｌ 従来、バッキングプレートとしては、純銅（無酸素銅）
、アルミニウム（純アルミニウム又はアルミニウム合金
）並びにステンレスｉＭ（１８−８ステンレス鋼）が慣
例的に用いられてきた。

純銅製バッキングプレートは、熱伝導度が極めて大きと
いう長所を持つ反面、強度が小さく、しかも軟らかいた
めに傷が付き易い。

アルミニウム製バッキングプレートは、熱伝導度は良好
な反面、熱膨張係数が大きいため、温度上昇時にターゲ
ットとバッキングプレートとの膨張率が異なり、剪断応
力が発生する。

ステンレス鋼製バッキングプレートは、強度が大きい長
所を有するが、熱伝導率が極めて小さいため（純銅の４
％）、冷却効果が小さく、ターゲット温度が上昇し易い
という欠点を有する。

この他、一体型即ちターゲット部とバッキングプレート
部とが一体になっているターゲット、Ｍ。

とＣｕとの複合材型バッキングプレートの提唱もある。

日が　゛しよ　とする；題 近時、スパッタリング用ターゲットの需要の急速な増大
に鑑み、また生成薄膜の品質への要求が一段と厳しくな
ったことに鑑み、ターゲット自体のみならず、バッキン
グプレートにも改めて注目が払われるようになってきた
。

純銅製バッキングプレートのように傷が付き易い場合に
は、３〜５回の繰り返し使用で寿命となった。上述した
アルミニウム製バッキングプレートに見られるように剪
断応力が発生しやすい場合には、クラック誘発、反りに
よる平面性の狂いの問題が生じた。ステンレス鋼製バッ
キングプレートのようにターゲット温度が上昇し易い場
合には、両者の剥離やターゲットの反りといった問題を
生じた。高品質の成膜を得るには、ターゲットに熱的な
ムラがなく、ターゲットが基板に対して正しい平面性を
維持することが必要である。バッキングプレートに求め
られる性質としては、適度の強度と硬度、良好な熱伝導
性並びにターゲツト材と同程度の（適度の）熱膨張係数
が基本である。

上記一体型ターゲットやＭＯとＣｕとの複合材型バッキ
ングプレートは、適用が制約され、また非常に高価につ
く。バッキングプレートには、何よりも安価であること
が求められる。

ｌ匪五且刀 本発明の目的は、安価で、入手が容易でありしかも上記
のような適度の強度と硬度、良好な熱伝導性並びに適度
の熱膨張係数を有するターゲットバッキングプレート用
材料を見出すことである。

え豆五且１ 本発明者等は、上記目的には、純銅並の熱的性質を保持
しつつ強度及び硬さを純銅より高めた銅系材料が基本的
には最適との判断に至り、使用可能な材料について検討
を重ねた。その結果、意外にも、身近な銅系材料の中の
黄銅及びアルミニウム青銅が適しているとの知見を得た
。更に、冷間加工により強度を増加させた純銅も適当で
あることを見出した。上記知見に基すいて、本発明は、
黄銅、アルミニウム青銅及び加工強化純銅のうちから選
択された材料からなる銅又は銅合金製バッキングプレー
トを提供する。

免豆匹且左班韮旦 スパッタリング法は、 ■比較的低温度で高融点物質を薄膜化できる。

■広い基板上に均一な厚さの膜を形成することが出来る
。

■膜の純度が高い。

■スパッタ源材料の交換頻度が極めて少ないので長時間
の連続運転が可能である。

■スパッタリングガスに反応性ガスを混合させることに
より、金属をスパッタ源材料としてその化合物薄膜が容
易に作成出来る。

■合金をスパッタリングする際にも、分留が起こらず、
スパッタ源材料の組成にほぼ近い薄膜が得られる。

■条件を選べば、酸化物等の絶縁体の膜もほとんど分解
しないで得られる。

といった優れた特徴を有するため、一般にこのスパッリ
ング法を用いて、モリブデン、タングステン、チタン等
の高融点金属やそのシリサイド半導体回路薄膜、Ｃ０１
Ｎｉ等の磁性薄膜、ＩＴＯ（インジウム・錫・酸化物）
透明導電膜が各種のセラミック、ガラス、樹脂等の基板
上に形成されている。そのためには、これら材料製のタ
ーゲットが使用される。ターゲットは、バッキングプレ
ート上に半田付けまたはろう接した状態で使用され、バ
ッキングプレートは可能な限り繰返し使用される。

本発明に従えば、バッキングプレート材料として、黄銅
、アルミニウム青銅或いは加工強化純銅が選択される。

黄銅は、周知の通り、Ｃｕを主成分とするＣｕ−Ｚｎ系
合金であり、ここでは、５０〜７５重量％Ｃｕ　−残部
Ｚｎ及び不可避的不純物なる組成を有するものとして定
義する。黄銅は、純銅の１／３　（ＳＯ３の７倍）の高
い熱伝導率、純銅及びＳＵＳと同等の熱膨張係数そして
純銅の２〜３倍の引張強さ及び硬さ特性を有する。従っ
て、バッキングプレート材料として用いるとき、ターゲ
ットの冷却効果を損なうことなく、所要の機械的強度を
も具備する。比較的傷も付きにくく、熱膨張による不都
合も生じない。

代表材料例としては、次のようなＪＩＳ　）Ｉ　３１０
０に呈示される合金を挙げることが出来る：魚衾且号　
　−並Ｌ１ユ駐　Ｚｎ Ｃ２６００６８，５〜７１．５　　　残部Ｃ２６８０６
４，０〜６８．０　　　残部Ｃ２７２０６２，０〜６４
．０　　　残部Ｃ２Ｂ８１　　　５９．０〜６２．０　
　　残部アルミニウム青銅は、ここでは、Ａｌを１５％
以下、好ましくは１２％以下含有するＣｕ−Ａｌ合金と
して定義する。冷却中の共析反応速度を低下させるため
Ｆｅ、　Ｎｉ、　Ｍｎ等を添加することが多い。アルミ
ニウム青銅もまた、黄銅と同じく、純銅の約１／３（Ｓ
ＵＳの７倍）の高い熱伝導率、純銅及びＳＵＳと同等の
熱膨張係数そして純銅の２〜３倍の引張強さ及び硬さ特
性を有する。従って、バッキングプレート材料として用
いるとき、ターゲットの冷却効果を損なうことなく、所
要の機械的強度をも具備する。比較的傷も付きにくく、
熱膨張による不都合も生じない。

代表材料例としては、次のよりなＪＩＳ　）Ｉ　３１０
０に呈示される合金を挙げることが出来る：Ｃｕ　　　
８３．０−９０．０　７８．０−８５．０　７７．０−
８４．ＯＦｅ　　　　２．０−４．０　　１．５−３．
５　　３．５−６．０Ａ１　　　７．０−１０．０　　
８．０−１１．０　　８．５−１０．５Ｍｎ　　　０．
５０−２．０　　０．５０−２．０　　０．５０−２．
ＯＮｉ　　　Ｏ，５０−２，０４，０−７，０４，０−
６，０これら黄銅及びアルミニウム青銅材料は、使用条
件に応じて、焼きなましだ状態又は加工硬化によって強
度を増した状態いずれでも使用出来る。

加工硬化した状態では、強度的に優れるが、加工歪が残
存しているため使用条件によっては反りが生じることが
あるので、注意が必要である。

加工強化した純銅は、無酸素銅、タフピッチ銅等の純銅
を冷間加工により４〜５割強度を上昇させたものである
。優れた熱伝導率（ＳＯＳの２３倍）を全く低下させる
ことなく、強度を確保することが出来る。しかし、冷却
水による腐食が問題となることがあるので注意が必要で
ある。

Ｘ血ｌ 上記ＪＩＳ　Ｈ３１００のＣ２６００黄銅、Ｃ６１６１
アルミニウム青銅並びに冷間加工によって４０％強度を
増大した純銅を用いて、直径２８０ｍｍそして厚さ６ｍ
ｍのモリブデンシリサイドスパッタリングターゲット用
バッキングプレートを作製し、実際にスパッタリングに
供したところ、繰り返し使用回数が１０〜１５回と純銅
の約３倍に延長された。スパッタリング中の反り等の問
題も見られなかった。

ｌ五五盈遇 安価で、入手が容易な材料から、従来生じた問題を呈さ
ないバッキングプレートを作製することに成功した。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １）黄銅、アルミニウム青銅及び加工強化純銅のうちか
   ら選択された材料からなる銅又は銅合金製バッキングプ
   レート。