JPH07316802A - Mosaic target and its production - Google Patents

Mosaic target and its production

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JPH07316802A
JPH07316802A JP13243094A JP13243094A JPH07316802A JP H07316802 A JPH07316802 A JP H07316802A JP 13243094 A JP13243094 A JP 13243094A JP 13243094 A JP13243094 A JP 13243094A JP H07316802 A JPH07316802 A JP H07316802A
Authority
JP
Japan
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key
target
pieces
solid
mosaic target
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP13243094A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Takeo Ohashi
建夫 大橋
Ichiro Sawamura
一郎 澤村
Takakazu Seki
孝和 関
Kazunari Takahashi
一成 高橋
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Eneos Corp
Original Assignee
Japan Energy Corp
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Publication date
Application filed by Japan Energy Corp filed Critical Japan Energy Corp
Priority to JP13243094A priority Critical patent/JPH07316802A/en
Publication of JPH07316802A publication Critical patent/JPH07316802A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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  • Pressure Welding/Diffusion-Bonding (AREA)
  • Physical Vapour Deposition (AREA)

Abstract

PURPOSE:To relieve shearing stress produced by the difference in thermal expansion in a solid phase joined mosaic target and to prevent the deformation of the materials and peeling at the joined interfaces during solid phase joining or in a subsequent working process. CONSTITUTION:When a mosaic target is composed of plural pieces 1, 2 of different materials, opposite key grooves 4 are cut in the joining faces 3 of adjacent pieces of the different materials, a key 5 is fixed in each through hole formed by the opposite key grooves and the pieces are subjected to solid phase joining along the joining faces 3 to produce the objective mosaic target. Since solid phase joining is carried out while restraining the expansion of each piece having a high coefft. of thermal expansion with the keys, shearing stress produced by the difference in thermal expansion is relieved and peeling at the joined interfaces is prevented.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、複数の異種材料のピー
スから構成される固相接合モザイクターゲット及びその
製造方法に関するものであり、特には接合界面での剥離
を防止するために隣り合う異種材料のピースのそれぞれ
の接合面における1つまたは2つ以上の位置に互いに対
向して形成されるキー溝と該対向するキー溝により形成
される貫通孔に嵌合するキーとを備えることを特徴とす
るモザイクターゲット及びその製造方法に関するもので
ある。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a solid-phase-bonded mosaic target composed of a plurality of pieces of different materials and a method for manufacturing the same, and in particular, it is necessary to dispose adjacent heterogeneous heterogeneous targets in order to prevent separation at the bonding interface. A key groove formed opposite to each other at one or more positions on respective joining surfaces of the pieces of material, and a key fitted into a through hole formed by the opposed key groove. The present invention relates to a mosaic target and a method for manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】ターゲットは、スパッタリングにより各
種の半導体デバイスの電極、ゲート、配線、素子、絶縁
膜、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、A
l及びAl合金ターゲット、高融点金属及び合金(W、
Mo、Ti、Ta、Zr、Nb等及びW−Tiのような
その合金)ターゲット、金属シリサイド(MoSiX
WSix 、NiSix 等)ターゲット等が代表的に使用
されてきた。
2. Description of the Related Art A target is usually a disk-shaped plate which serves as a sputtering source for forming electrodes, gates, wirings, elements, insulating films, protective films, etc. of various semiconductor devices on a substrate by sputtering. . When the accelerated particles collide with the target surface, the atoms constituting the target are released into space by the exchange of momentum and are deposited on the facing substrate. As a sputtering target, A
l and Al alloy targets, refractory metals and alloys (W,
Mo, Ti, Ta, Zr, Nb etc. and their alloys such as W-Ti) targets, metal suicides (MoSi x ,
Targets such as WSi x , NiSi x, etc. have been typically used.

【0003】一般的に、2成分以上を有する合金若しく
は化合物ターゲットを製造する方法としては、溶解法や
粉末冶金法によって合金若しくは化合物にしてターゲッ
トとしているが、密度、組成、酸素濃度等の問題でこう
した方法では良質のターゲットができない場合には、モ
ザイク方式が採用されることが多い。モザイク方式と
は、ターゲットが2成分以上を有する場合に、単一成分
若しくはその合金乃至化合物を適当な形状に加工し、そ
れらを適当に組合せて全体として円盤状又は角板状にな
るように配列し、ターゲット全体で目的の組成とするも
のである。こうして組み合わせ配列されたターゲットを
モザイクターゲットと呼ぶ。このモザイクターゲットに
おいて構成単位を形成しそして突き合わせ関係で配列さ
れる、適当な形状に加工した単一成分若しくはその合金
乃至化合物のバルク乃至板材はピースと呼ばれている。
例えば、Ta−Moモザイクターゲットでは、Taピー
スとMoピースとが縞状に或いは放射状に交互に組合せ
て配列される。モザイクターゲットの例としては、上記
のTa−Moターゲットの他に、Ta−W、Ta−T
i、W−Tiのような高融点金属の合金から成るターゲ
ット、シリサイドターゲットを挙げることができる。金
属シリサイドターゲットでは、金属ピースとシリコンピ
ースとが縞状に或いは放射状に交互に組合せて配列され
る。
Generally, as a method for producing an alloy or compound target having two or more components, an alloy or compound target is prepared by a melting method or a powder metallurgy method, but there are problems such as density, composition and oxygen concentration. When a good quality target cannot be obtained by such a method, a mosaic method is often adopted. The mosaic method is a process in which a single component or its alloy or compound is processed into an appropriate shape when the target has two or more components, and these are appropriately combined to form a disc or square plate as a whole. However, the target composition is set as the whole target. The targets thus combined and arranged are called mosaic targets. In this mosaic target, a bulk or plate material of a single component or its alloy or compound processed into an appropriate shape, which forms a constituent unit and is arranged in a butt relationship, is called a piece.
For example, in a Ta-Mo mosaic target, Ta pieces and Mo pieces are arranged alternately in stripes or in a radial pattern. Examples of the mosaic target include Ta-W and Ta-T in addition to the Ta-Mo target described above.
Examples of the target include a target made of an alloy of a refractory metal such as i and W-Ti, and a silicide target. In the metal silicide target, metal pieces and silicon pieces are arranged alternately in stripes or in a radial pattern.

【0004】従来からのモザイクターゲットは、各ピー
スを突き合わせ、そのままバッキングプレートにIn等
のロー材を使用してボンディングするか或いはバッキン
グプレートに直接焼き嵌めていた。しかし、この方法で
は突き合わせ面に数μm〜数百μmの隙間が生じ、この
部分で異常放電が発生したり、スパッタ速度が局所的に
速くなることからパーティクルの発生源となったり、ロ
ー材若しくはバッキングプレート材が一緒にスパッタさ
れたりして、スパッタ膜を汚染し、その膜特性が低下し
た。
In the conventional mosaic target, each piece is abutted and bonded to the backing plate as it is by using a brazing material such as In, or is directly burned on the backing plate. However, according to this method, a gap of several μm to several hundreds μm is generated on the abutting surfaces, abnormal discharge occurs in this portion, or the spattering speed is locally increased to cause a particle generation source, or a brazing material or When the backing plate material was sputtered together, the sputtered film was contaminated and the film characteristics were deteriorated.

【0005】この「パーティクル」とは、スパッタリン
グによる薄膜形成時に装置内を飛散する粒子がクラスタ
ー化して基板上に堆積したものを云うのであるが、この
クラスター化粒子は直径が数μm程度にまで大きくなる
ものが多いので、これが基板上に堆積すると、例えばL
SIの場合は配線の短絡或いは逆に断線を引き起こす等
の問題を生じ、不良率増大の原因となる。これらのパー
ティクルはターゲットから放出される粒子に起因する。
The "particles" refer to particles dispersed in the apparatus during the formation of a thin film by sputtering, which are clustered and deposited on the substrate. The clustered particles have a diameter of several μm. When it is deposited on the substrate, for example, L
In the case of SI, problems such as short-circuiting of wiring or conversely disconnection occur, which causes an increase in defective rate. These particles are due to the particles emitted from the target.

【0006】ロー材若しくはバッキングプレート材を直
接スパッタすることを防ぐ目的で、ピースの突き合わせ
面を段付き加工或いは斜切加工する方法が採用された。
材質Aのピースと材質Bのピースとが、段付き加工面を
突き合わせて或いは斜切加工面を突き合わせて、バッキ
ングプレート及び突き合わせ部をスパッタ面から隠すよ
うにしてバッキングプレートにボンディングされた。し
かしながら、この方法でも、異常放電やパーティクルの
発生は避けられない。
In order to prevent the raw material or the backing plate material from being directly sputtered, a method of step-processing or obliquely cutting the abutting surfaces of the pieces has been adopted.
The piece of material A and the piece of material B were bonded to the backing plate so that the backing plate and the butted portion were concealed from the sputter surface by abutting the stepped surface or the abutted surface. However, even with this method, abnormal discharge and generation of particles cannot be avoided.

【0007】本発明者は、先に、モザイクターゲットの
隣り合うピース間をHIP、ホットプレス、爆着等によ
り固相接合することによりこうした課題を解決しうるこ
とを見出し、複数のピースから構成されるモザイクター
ゲットにおいて、該ピースの突き合わせ部を固相接合し
たことを特徴とするモザイクターゲットを開発すること
に成功した(特願平5−196712号)。爆着とは、
爆薬等の爆発の瞬間的な高圧力を利用して接合する方法
である。
The present inventor has previously found that such a problem can be solved by solid-phase joining between adjacent pieces of a mosaic target by HIP, hot pressing, explosive welding, etc., and is composed of a plurality of pieces. We succeeded in developing a mosaic target characterized in that the abutted portions of the pieces were solid-phase joined (Japanese Patent Application No. 5-196712). What is explosion?
It is a method of joining by utilizing the instantaneous high pressure of the explosion of explosives.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】この拡散接合モザイク
ターゲットを使用した場合、異常放電やパーティクルの
発生がなく、安定した条件でスパッタを実施することが
でき、生成されたスパッタ膜はロー材やバッキングプレ
ート材による汚染が無く、高品質の膜特性を示した。し
かしながら、最近、ターゲットの大型化が進む中で、各
ピースの接合部分を平面同志で固相接合する方法では、
各ピースの熱膨張率が大きく異なる場合、接合界面には
熱膨張差により生じる剪断応力が発生し、接合界面の剪
断強度を低下させるために、材料が変形したり、接合界
面での剥離が生じることが改めて問題視されるようにな
った。スパッタリングターゲットでは、ピース固相接合
後、目的の形状に切断、切削、研磨等の機械加工を行
う。いずれの工程においても、接合強度が不十分な状態
では、加工中に接合界面が剥離する可能性が高くなり、
製品の歩留が悪くなる。
When this diffusion bonding mosaic target is used, spattering can be carried out under stable conditions without abnormal discharge or generation of particles, and the sputtered film produced is a brazing material or a backing. There was no contamination by the plate material and it showed high quality film characteristics. However, with the recent increase in the size of the target, in the method of solid-phase joining the joints of each piece in a plane-like manner,
When the coefficient of thermal expansion of each piece is significantly different, shear stress is generated at the joint interface due to the difference in thermal expansion, and the material deforms or peels off at the joint interface to reduce the shear strength of the joint interface. It became a problem again. In the case of a sputtering target, after solid-phase joining of pieces, mechanical processing such as cutting, cutting, and polishing into a desired shape is performed. In any process, if the bonding strength is insufficient, the bonding interface is likely to peel during processing,
Product yield is poor.

【0009】本発明の課題は、固相接合モザイクターゲ
ットにおいて、熱膨張差により生じる剪断応力を緩和
し、材料の変形や固相接合中或いはその後の加工工程に
おいて接合界面での剥離を防止する技術を確立すること
である。
The object of the present invention is to reduce the shear stress caused by the difference in thermal expansion in the solid phase bonding mosaic target and prevent the deformation of the material and the peeling at the bonding interface during the solid phase bonding or the subsequent processing steps. Is to establish.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】本発明者は、接合界面に
おいて熱膨張差により生じる剪断応力を緩和するために
は接合面にキー及びキー溝を設けるのが非常に有効であ
ることを見出すに至った。熱膨張率の大なるピースの膨
張を対向するキー溝により形成される貫通孔内に嵌合す
るキーにより拘束しつつ固相接合することにより熱膨張
差により生じる剪断応力を緩和し、接合界面での剥離を
防止することができる。かくして、本発明は、(1)複
数の異種材料のピースから構成されるモザイクターゲッ
トにおいて、隣り合う異種材料のピースのそれぞれの接
合面における1つまたは2つ以上の位置に互いに対向し
て形成されるキー溝と該対向するキー溝により形成され
る貫通孔に嵌合するキーとを備え、そして該接合面に沿
って互いに固相接合していることを特徴とするモザイク
ターゲットを提供する。嵌合するキーがモザイクターゲ
ットを構成する異種材料の隣り合う材料の一方であるこ
とが好ましい。キーと貫通孔との界面を含むすべての接
合面が固相接合していることが好ましい。本発明はま
た、(2)複数の異種材料のピースから構成されるモザ
イクターゲットの製造方法において、異種材料のピース
それぞれの接合面における1つ又は2つ以上の位置にキ
ー溝を互いに対向するよう形成し、該対向するキー溝に
より形成される貫通孔にキーを嵌合した状態で、接合面
に沿って互いに固相接合したことを特徴とするモザイク
ターゲットの製造方法を提供する。
DISCLOSURE OF THE INVENTION The present inventor has found that it is very effective to provide a key and a key groove on the joint surface in order to reduce the shear stress caused by the difference in thermal expansion at the joint interface. I arrived. The shear stress caused by the difference in thermal expansion is relaxed by restraining the expansion of the piece having a large coefficient of thermal expansion by the key fitted into the through hole formed by the opposed key groove while solid-phase joining, and at the joining interface. Can be prevented. Thus, the present invention provides (1) a mosaic target composed of a plurality of pieces of different materials, which are formed at one or two or more positions on the respective bonding surfaces of adjacent pieces of different materials facing each other. And a key fitted into a through hole formed by the opposing key groove, and solid-phase bonded to each other along the bonding surface. It is preferable that the key to be fitted is one of the adjacent materials of different kinds of materials constituting the mosaic target. It is preferable that all bonding surfaces including the interface between the key and the through hole are solid-phase bonded. The present invention also provides (2) a method of manufacturing a mosaic target composed of a plurality of pieces of different materials, wherein the keyways are opposed to each other at one or more positions on the joint surface of each piece of the different materials. Provided is a method for manufacturing a mosaic target, which is characterized in that the key is fitted into a through hole formed by the facing key groove and the keys are solid-phase bonded to each other along the bonding surface.

【0011】[0011]

【作用】固相接合は、固体材料同志を接触状態におき、
適当な温度で適当な圧力をかけることにより接触界面の
原子の拡散や原子間力等により固体同志を接合させる方
法を云う。モザイクターゲットの各ピースの突き合わせ
部を固相接合することにより突き合わせ部の隙間を排除
し、隙間に起因する異常放電やロー材若しくはバッキン
グプレート材の同時スパッタによるスパッタ膜の汚染を
回避することができる。接合界面において熱膨張差によ
り生じる剪断応力を緩和するために接合面にキー溝及び
キーを設けることにより、熱膨張率の大なるピースの膨
張を拘束しつつ固相接合することにより熱膨張差により
生じる剪断応力を緩和し、接合界面での剥離を防止す
る。
[Function] In solid-state bonding, solid materials are placed in contact with each other,
It is a method of joining solids by diffusion of atoms at the contact interface or by interatomic force by applying appropriate pressure at appropriate temperature. By solid-phase joining the abutting parts of each piece of the mosaic target, the gaps in the abutting parts can be eliminated, and abnormal discharge due to the gap and contamination of the sputtered film due to simultaneous sputtering of the brazing material or backing plate material can be avoided. . By providing a key groove and a key on the joint surface to relieve the shear stress caused by the difference in thermal expansion at the joint interface, solid-phase joining is performed by restraining the expansion of the piece with a large coefficient of thermal expansion, and It relieves the shear stress that occurs and prevents peeling at the joint interface.

【0012】[0012]

【発明の具体的な説明】本発明は、高融点金属の合金
(W、Mo、Ti、Ta、Zr、Nb等の合金)ターゲ
ット、金属シリサイド(MoSiX 、WSix 、NiS
x 等)ターゲット、金属間化合物ターゲット等を対象
とする。特に、本発明は、溶解法や粉末冶金法によって
は、密度、組成、酸素濃度等の問題で良質のターゲット
ができない場合や溶製が困難な場合等に採用され、特に
異種材料間の熱膨張係数の差が大きいときに有益であ
る。その好適例は、Ta−Mo、Ta−W、Ta−T
i、W−Tiのような高融点金属の合金モザイクターゲ
ットである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention is directed to a refractory metal alloy (W, Mo, Ti, Ta, Zr, Nb, etc.) target, metal silicide (MoSi x , WSi x , NiS).
i x, etc.) targets, intermetallic compound targets, etc. In particular, the present invention is adopted when a high-quality target cannot be produced due to problems such as density, composition, and oxygen concentration depending on the melting method or powder metallurgy method, or when melting is difficult, and especially thermal expansion between different materials. This is useful when the difference between the coefficients is large. Preferred examples thereof are Ta-Mo, Ta-W, Ta-T.
i, an alloy mosaic target of a refractory metal such as W-Ti.

【0013】上述した通り、固相接合は、固体材料同志
を接触状態におき、適当な温度で適当な圧力をかけるこ
とにより拡散作用、原子間力等により固体同志を接合さ
せるものである。モザイクターゲットに固相接合法を適
用することにより各ターゲットピースの密度、組成その
他の特性を実質上犠牲とすることなくピース間の隙間を
排除してモザイクターゲットを一体化することができ
る。目的とするモザイクターゲットを構成するよう、単
一成分若しくはその合金乃至化合物のブロックや板材か
ら成るピースが突き合わせ状態で組み合わせて配列され
る。固相接合は、HIP、ホットプレス、爆着等の方法
でもたらすことができる。ターゲット材質に適した温度
下で適当な圧力をかけ或いは無荷重で一定時間保持する
ことによりピース界面の接合をもたらすことができる。
接合温度及び圧力は材料及び使用される接合方法によ
る。例えば、TaピースとMoピースとを組み合わせた
ターゲットのHIP又はホットプレスによる固相接合の
場合、700〜2000℃、好ましくは1000〜15
00の温度範囲そして1000〜1500atmの荷重
範囲で固相接合可能である。こうして固相接合されたタ
ーゲット接合材は長さ方向に所定のターゲット厚さにス
ライスされまた所定のターゲット直径となるよう機械加
工される。
As described above, the solid phase joining is to join the solid materials together by a diffusion action, an atomic force, etc. by placing the solid materials in contact with each other and applying an appropriate pressure at an appropriate temperature. By applying the solid phase bonding method to the mosaic target, the mosaic target can be integrated by eliminating the gaps between the pieces without substantially sacrificing the density, composition and other characteristics of each target piece. Pieces composed of blocks or plate materials of a single component or an alloy or compound thereof are arranged in abutted state in combination so as to constitute a desired mosaic target. Solid phase bonding can be achieved by methods such as HIP, hot pressing, and bombardment. Bonding at the piece interface can be brought about by applying an appropriate pressure at a temperature suitable for the target material or holding it for a certain period of time without load.
The bonding temperature and pressure depend on the materials and the bonding method used. For example, in the case of solid-state bonding by HIP or hot pressing of a target in which Ta pieces and Mo pieces are combined, 700 to 2000 ° C., preferably 1000 to 15 ° C.
Solid state bonding is possible in a temperature range of 00 and a load range of 1000 to 1500 atm. The target-bonding material thus solid-phase-bonded is sliced in the length direction to a predetermined target thickness and machined to have a predetermined target diameter.

【0014】図4はターゲットピースの配列例並びに圧
力の適用例を示す。ここで、(a)はブロック状の材質
Aのピース1と材質Bのピース2とを放射状に交互に並
べそしてそれらを例えばHIPにより固相接合して直円
柱状のターゲット接合材を作製した状態を示す。(b)
は平板状の材質Aのピース1と材質Bのピース2とを交
互に重ね合わせそして例えばホットプレスにより固相接
合したターゲット接合材を示す。固相接合されたターゲ
ット接合材は所定の直径及び厚さを有するターゲットに
機械加工される。ところが、各ピースの接合部分を平面
同志で固相接合する方法では、各ピースの熱膨張率が大
きく異なる場合、接合界面には熱膨張差により生じる剪
断応力が発生し、接合界面の剪断強度を低下させるため
に、材料が変形したり、接合界面での剥離が生じる事態
が起こるのである。これは特に大型サイズのターゲット
において起こりやすい。
FIG. 4 shows an example of arrangement of target pieces and an example of application of pressure. Here, (a) is a state in which block-shaped pieces 1 of material A and pieces 2 of material B are alternately arranged in a radial pattern, and they are solid-phase bonded by, for example, HIP to form a right columnar target bonding material. Indicates. (B)
Indicates a target bonding material in which flat pieces A of material A and pieces 2 of material B are alternately stacked and solid-phase bonded by, for example, hot pressing. The solid-phase bonded target bonding material is machined into a target having a predetermined diameter and thickness. However, in the method of solid-phase joining the joints of each piece in the same plane, when the thermal expansion coefficient of each piece is significantly different, shear stress is generated at the joint interface due to the difference in thermal expansion, and the shear strength of the joint interface is increased. As a result, the material may be deformed or peeling may occur at the bonding interface. This is especially likely to occur with large size targets.

【0015】そこで、本発明に従えば、図1に示すよう
に、平板状の材質Aのピース1と材質Bのピース2とを
交互に重ね合わせて固相接合する場合、隣り合うピース
1及び2のそれぞれの接合面3にキー溝4を対向して形
成し、対向するキー溝4により形成される貫通孔内にキ
ー5を嵌合するものとされる。最初の材料のキー溝にキ
ー半部分を嵌合した後次の材料をそのキー溝に突出して
いるキー半部分を嵌合しながらピース1及び2を必要数
重ねて配置しても良いし、或いは必要数のピースを重ね
た後、形成された貫通孔にキーを挿入してもよい。こう
して、キー溝にキーを嵌合した状態で接合面3に沿って
固相接合がもたらされる。例えば、ピース1の材質を熱
膨張の大きなTaとしそしてピース2の材質を熱膨張の
小さなMoとすると、熱膨張の大きなTaの膨張をキー
及びキーが突入する熱膨張の小さなMoにより拘束し、
接合界面において生じる剪断応力を両端部に波及させず
に、キー間に封じ込める。図1の紙面がターゲットスパ
ッタ面を構成する。図1の紙面と垂直な方向の寸法がタ
ーゲット厚さ方向である。固相接合体のターゲット厚さ
方向の寸法が大きい場合には、適宜のターゲット厚さに
スライスする。
Therefore, according to the present invention, as shown in FIG. 1, when a flat piece 1 of material A and a flat piece 2 of material B are alternately superposed and solid-phase bonded to each other, adjacent pieces 1 and The key groove 4 is formed on each of the joint surfaces 3 of the two so as to face each other, and the key 5 is fitted into the through hole formed by the key grooves 4 facing each other. After fitting the key half part in the key groove of the first material and then fitting the key half part projecting into the key groove in the next material, the pieces 1 and 2 may be arranged in a necessary number of layers. Alternatively, the key may be inserted into the formed through hole after stacking a required number of pieces. In this way, solid-phase joining is provided along the joining surface 3 with the key fitted in the key groove. For example, when the material of the piece 1 is Ta having a large thermal expansion and the material of the piece 2 is Mo having a small thermal expansion, the expansion of Ta having a large thermal expansion is restricted by the key and the small thermal expansion Mo into which the key penetrates,
The shear stress generated at the bonding interface is contained between the keys without being propagated to both ends. The paper surface of FIG. 1 constitutes the target sputtering surface. The dimension in the direction perpendicular to the paper surface of FIG. 1 is the target thickness direction. When the dimension of the solid-phase joined body in the target thickness direction is large, it is sliced into an appropriate target thickness.

【0016】図1では、キー溝を両端部近くに各一つ形
成してあるが、これに限定されるものではない。中央部
を含め適宜の間隔でもっと多くのキー溝及びキーを設け
てもよい。キー溝及びキーはすべて同一形状とすること
が好ましく、またキー溝及びキーの位置は重なり方向
(図1では垂直方向)において整列させることが好まし
い。キーの材質は材質A或いは材質Bいずれかが使用さ
れる。図1では、一方端側の重なり方向に整列するキー
はすべて同じ材質Aとされ、そして他方側の重なり方向
に整列するキーはすべて同じ材質Bとされている。これ
により、ターゲット全体の組成比を維持したまま、各接
合面での拘束作用を同じとすることができる。但し、一
方端側の重なり方向に整列するキーを一つおきに材質A
とし、そして他方側の重なり方向に整列するキーをやは
り一つおきに材質Bとすることもできる。
In FIG. 1, one key groove is formed near both ends, but the invention is not limited to this. More keyways and keys may be provided at appropriate intervals, including in the center. It is preferable that all of the key groove and the key have the same shape, and that the positions of the key groove and the key are aligned in the overlapping direction (vertical direction in FIG. 1). As the material of the key, either material A or material B is used. In FIG. 1, all keys aligned in the overlapping direction on the one end side are made of the same material A, and all keys aligned in the overlapping direction on the other side are made of the same material B. This makes it possible to make the binding action the same on each bonding surface while maintaining the composition ratio of the entire target. However, every other key that is aligned in the overlapping direction on the one end side is made of material A
It is also possible to use the material B for every other key aligned in the overlapping direction on the other side.

【0017】キーの形態は、図2(A)、(B)及び
(C)に示すように、断面が円形の円柱、断面が方形、
矩形、菱形、六角形等の角柱をとりうる。キー溝はこう
したキーの半部分を受容するよう半円、半角、三角形等
の断面形状である。キーの寸法は、キーがキー溝により
形成される貫通孔内周面より0.1mm以内に位置する
ものとされる。原料加工比を節約するために、キー溝及
びキーは単純な形状で充分である。若干の隙間の存在は
熱膨張の大きな材料の熱膨張を吸収するのに有用である
が、他方隙間が大き過ぎるとキーとキー溝との間での固
相接合がもたらされない。
As shown in FIGS. 2 (A), 2 (B) and 2 (C), the key has a cylindrical shape with a circular cross section, a square shape with a cross section,
It can be a prism such as a rectangle, a rhombus, or a hexagon. The keyway has a cross-sectional shape such as a semi-circle, a half-angle, a triangle, etc. to receive the half of the key. The size of the key is such that the key is located within 0.1 mm from the inner peripheral surface of the through hole formed by the key groove. A simple shape of the keyway and key is sufficient to save the raw material processing ratio. The presence of a slight gap is useful for absorbing the thermal expansion of high thermal expansion materials, while too large a gap does not result in a solid phase bond between the key and the keyway.

【0018】キー溝の深さ(即ち、キーの大きさ)は材
料及びピース厚さに応じて適宜決定される。キー溝の深
さが小さいと剪断応力緩和効果が少なく、他方それが大
き過ぎると材料加工量が多くなる。キー溝の深さはピー
ス厚さのおおよそ5〜30%の範囲とすることができ
る。
The depth of the key groove (that is, the size of the key) is appropriately determined depending on the material and the piece thickness. If the depth of the key groove is small, the shear stress relaxation effect is small, while if it is too large, the amount of material processed increases. The depth of the keyway can be in the range of approximately 5-30% of the piece thickness.

【0019】キー溝を設ける代わりに、接合されるピー
スの接合界面に沿って凹凸テーパ段差を形成することに
より同様の拘束作用を得ることができるが、凹凸テーパ
段差を施す場合には複雑な形状への加工が必要なので、
キー及びキー溝を形成する方が原料加工比の点では有利
である。
A similar restraining action can be obtained by forming a concavo-convex taper step along the joint interface of the pieces to be joined, instead of providing a key groove, but when the concavo-convex taper step is provided, a complicated shape is required. Since processing to
It is more advantageous to form the key and the key groove in terms of the raw material processing ratio.

【0020】(実施例及び比較例)図3に示すような寸
法形状を有するTaピースとMoピースとを用意した
(2枚のみ示す)。TaピースとMoピースとは同寸法
である。キー溝は半円状としそして円柱状のキーを使用
した。図3において、各表示部の寸法は次の通りであ
る: L=500mm、L1 =50mm、D=30mm、d=
3mm。 これらピースの紙面に垂直な方向の長さ(製品の厚さ方
向となる長さ)は100mmであった。図3で右側端に
近いキーはTa製としそして左側端に近いキーはMo製
とした。これら各ピースを交互に重ねてHIPカプセル
を使用して1400℃において1000atmの圧力で
HIPにより固相接合した。固相接合品を4インチター
ゲットに機械加工した。固相接合後、接合部分はSEM
観察により隙間がまったくないことを確認した。材料の
変形は生ぜず、また機械加工中ピース間の剥離は生じな
かった。キー及びキー溝を設けない場合には、材料の剥
離が生じた。
(Examples and Comparative Examples) Ta pieces and Mo pieces having dimensions as shown in FIG. 3 were prepared (only two pieces are shown). The Ta piece and the Mo piece have the same dimensions. The keyway was semi-circular and a cylindrical key was used. In FIG. 3, the dimensions of each display are as follows: L = 500 mm, L 1 = 50 mm, D = 30 mm, d =
3 mm. The length of these pieces in the direction perpendicular to the paper surface (length in the thickness direction of the product) was 100 mm. In FIG. 3, the key near the right end is made of Ta and the key near the left end is made of Mo. These pieces were alternately stacked and solid-phase bonded by HIP using a HIP capsule at 1400 ° C. and a pressure of 1000 atm. The solid phase bonded product was machined into a 4-inch target. After solid-phase bonding, the bonded part is SEM
It was confirmed by observation that there were no gaps. No material deformation occurred and no delamination between the pieces occurred during machining. When the key and the key groove were not provided, peeling of the material occurred.

【0021】キー及びキー溝を有するピースを固相接合
したターゲットをCu製のバッキングプレートにInロ
ー材を使用してボンディングした。これを実際にスパッ
タし、スパッタ中の異常放電の様子を観察し、生成した
スパッタ膜の特性を評価した。このターゲット組立体を
次のようなスパッタ条件でスパッタした結果、異常放電
は10分間で零回であった。スパッタ膜からは、バッキ
ングプレートを構成するCu及びロー材を構成するIn
はいずれも検出されなかった。 (スパッタ条件): 雰囲気:Ar 圧力:0.5Pa パワー密度:5W/cm2 基板:コーニング7059ガラス 基板温度:室温
A target on which a piece having a key and a key groove was solid-phase bonded was bonded to a Cu backing plate using an In brazing material. This was actually sputtered, the state of abnormal discharge during sputtering was observed, and the characteristics of the sputtered film produced were evaluated. As a result of sputtering this target assembly under the following sputtering conditions, abnormal discharge was zero in 10 minutes. From the sputtered film, Cu that constitutes the backing plate and In that constitutes the brazing material.
None was detected. (Sputtering conditions): Atmosphere: Ar Pressure: 0.5 Pa Power density: 5 W / cm 2 Substrate: Corning 7059 glass Substrate temperature: Room temperature

【0022】[0022]

【発明の効果】固相接合モザイクターゲットにおいて、
熱膨張差により生じる剪断応力を緩和し、材料の変形や
固相接合中或いはその後の加工工程において接合界面で
の剥離を防止する技術の確立を通してターゲット製造の
歩留を著しく高めることに成功した。
[Effects of the Invention] In the solid phase bonding mosaic target,
We have succeeded in remarkably increasing the yield of target manufacturing through the establishment of the technology to alleviate the shear stress caused by the difference in thermal expansion and prevent the material from deforming and peeling at the bonding interface during solid phase bonding or in the subsequent processing steps.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明に従うキー及びキー溝を有する材料Aの
ピースと材料Bのピースとから成るモザイクターゲット
例の上面図である。
1 is a top view of an exemplary mosaic target consisting of a piece of material A and a piece of material B having keys and keyways according to the present invention. FIG.

【図2】(A)、(B)及び(C)はキーの形態を例示
する。
2 (A), (B) and (C) illustrate key configurations. FIG.

【図3】実施例で使用した円柱状のキーを使用するTa
ピース及びMoモザイクピースの寸法形状を示す上面図
である。
FIG. 3 Ta using the cylindrical key used in the examples
It is a top view which shows the dimension shape of a piece and Mo mosaic piece.

【図4】ターゲットピースの配列例並びに圧力の適用例
を示し、(a)はブロック状の2種のピースを放射状に
交互に並べ、HIPにより固相接合して直円柱状のター
ゲット接合材を作製した状態を示し、(b)は平板状の
2種のピースを交互に重ね合わせ、ホットプレスにより
固相接合したターゲット接合材を作製した状態を示す。
FIG. 4 shows an example of arrangement of target pieces and an example of application of pressure. In FIG. 4A, two kinds of block-shaped pieces are alternately arranged in a radial pattern, and solid-phase bonding is carried out by HIP to form a right columnar target bonding material. The produced state is shown, and (b) shows a state in which two types of flat plate-like pieces are alternately stacked and a target joining material is produced by solid-state joining by hot pressing.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 材質Aのピース 2 材質Bのピース 3 接合面 4 キー溝 5 キー 1 piece of material A 2 piece of material B 3 joining surface 4 keyway 5 key

フロントページの続き (72)発明者 高橋 一成 茨城県北茨城市華川町臼場187番地4株式 会社ジャパンエナジー磯原工場内Continued Front Page (72) Inventor Issei Takahashi, 187 Usba, Hwagawa-cho, Kitaibaraki-shi, Ibaraki 4 Japan Energy Isohara Factory

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 複数の異種材料のピースから構成される
モザイクターゲットにおいて、隣り合う異種材料のピー
スのそれぞれの接合面における1つまたは2つ以上の位
置に互いに対向して形成されるキー溝と該対向するキー
溝により形成される貫通孔に嵌合するキーとを備え、そ
して該接合面に沿って互いに固相接合していることを特
徴とするモザイクターゲット。
1. In a mosaic target composed of a plurality of pieces of different materials, a key groove formed at one or more positions on each joining surface of adjacent pieces of different materials facing each other. A mosaic target, comprising a key fitted into a through hole formed by the opposed key grooves, and being solid-phase bonded to each other along the bonding surface.
【請求項2】 嵌合するキーがモザイクターゲットを構
成する異種材料の隣り合う材料の一方であることを特徴
とする請求項1のモザイクターゲット。
2. The mosaic target according to claim 1, wherein the key to be fitted is one of adjacent materials of different kinds of materials constituting the mosaic target.
【請求項3】 キーと貫通孔との界面を含むすべての接
合面が固相接合していることを特徴とする請求項1乃至
2のモザイクターゲット。
3. The mosaic target according to claim 1, wherein all the bonding surfaces including the interface between the key and the through hole are solid-phase bonded.
【請求項4】 複数の異種材料のピースから構成される
モザイクターゲットの製造方法において、異種材料のピ
ースそれぞれの接合面における1つ又は2つ以上の位置
にキー溝を互いに対向するよう形成し、該対向するキー
溝により形成される貫通孔にキーを嵌合した状態で、接
合面に沿って互いに固相接合したことを特徴とするモザ
イクターゲットの製造方法。
4. A method of manufacturing a mosaic target composed of a plurality of pieces of different materials, wherein key grooves are formed so as to face each other at one or more positions on a bonding surface of each piece of the different materials. A method of manufacturing a mosaic target, characterized in that a key is fitted in a through hole formed by the opposed key grooves, and the keys are solid-phase bonded to each other along a bonding surface.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012160532A (en) * 2011-01-31 2012-08-23 Nippon Steel Corp Na-CONTAINING Mo TARGET AND METHOD FOR PRODUCING THE SAME
CN107338418A (en) * 2017-08-30 2017-11-10 深圳先进技术研究院 Transition metal boride metal composite target, filming equipment and application thereof
CN109664015A (en) * 2017-10-16 2019-04-23 宁波江丰电子材料股份有限公司 Target material assembly manufacturing method

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