JPH08246144A - スパッタリングターゲット用バッキングプレート組立部品 - Google Patents

スパッタリングターゲット用バッキングプレート組立部品

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JPH08246144A
JPH08246144A JP7835395A JP7835395A JPH08246144A JP H08246144 A JPH08246144 A JP H08246144A JP 7835395 A JP7835395 A JP 7835395A JP 7835395 A JP7835395 A JP 7835395A JP H08246144 A JPH08246144 A JP H08246144A
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JP
Japan
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backing plate
target
thermal expansion
sputtering target
plate assembly
Prior art date
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Pending
Application number
JP7835395A
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English (en)
Inventor
Takeo Ohashi
建夫 大橋
Ichiro Sawamura
一郎 澤村
Toru Saito
亨 斎藤
Daisuke Takagaki
大輔 高垣
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Eneos Corp
Original Assignee
Japan Energy Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 ターゲットの反りや亀裂、ロウ接部の剥がれ
などの問題が生ぜずしかもバッキングプレート自体の反
りが生じないバッキングプレートの開発。 【構成】 熱膨張率が支持するスパッタリングターゲッ
トよりも大きな板材と小さな板材とを一方の両側に厚さ
方向に対称に配置した一体化部品であることを特徴とす
るバッキングプレート組立部品を提供する。例えば、I
TOターゲット用のバッキングプレート組立部品とし
て、MoまたはTaの板材とTiあるいはTi合金をM
o(Ta)−Ti−Mo(Ta)3層構造に配列する。
温度変化による熱膨張・収縮量がターゲットと合致する
ことを可能とし、バイメタル作用によるバッキングプレ
ート自体の反りが生じないために熱応力の発生が抑制さ
れ、ターゲットとバッキングプレートとの熱膨張率差に
起因するターゲットの反りや亀裂、ロウ接部の剥がれな
どの問題を生じない。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、スパッタリングターゲ
ット用のバッキングプレート組立部品に関するものであ
り、特にはターゲットの熱膨張率を境として熱膨張率の
異なる板材を厚さ方向に対称に配置して一体化させた構
造を有するバッキングプレート組立部品に関するもので
ある。
【0002】
【従来技術】スパッタリングターゲット(以下ターゲッ
トと云う)は、スパッタリングにより各種半導体デバイ
スの電極、ゲート、配線、素子、保護膜等をウエハのよ
うな基板上に形成するためのスパッタリング源となる、
通常は円形状もしくは四辺形状の盤である。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。ターゲットとしては、Al乃至A
l合金ターゲット、高融点金属及び合金(W、Mo、T
i、Ta、Zr、Nb等及びその合金)ターゲット、高
融点シリサイド(MoSiX 、WSix 等)ターゲッ
ト、白金族ターゲット等が代表的に使用されている。ま
た、最近では、記録媒体の薄膜形成の分野にもCo、N
i合金等の遷移金属合金スパッタリングターゲットが使
用されている。更に、酸化インジウムと酸化錫とを主成
分とするITO(Indium Tin Oxide)膜は、液晶デバイ
スの透明導電膜等の様々の分野で使用されているが、I
TO膜を形成する方法として大面積の成膜が可能なIT
O焼結体をターゲットとしたスパッタリング法が主流と
なっている。
【0003】ターゲットは通常、支持及び冷却目的でバ
ッキングプレートにInもしくはSn合金系の低融点ロ
ウ材によりロウ接された組立体の状態で使用される。ス
パッタリング装置にターゲット組立体が組付けられ、バ
ッキングプレートの裏面が冷却されてスパッタリング動
作時ターゲット中で発生する熱を奪い取る。バッキング
プレートとしては、OFC(無酸素銅)、Cu合金、A
l合金、SUS(ステンレス鋼)若しくはTi乃至Ti
合金等の金属及び合金が使用されている。
【0004】この際、ターゲットとバッキングプレート
との間に大きな熱膨張率の差がある場合、ロウ接作業時
やスパッタリング操作時に過大な熱応力あるいは反りが
生じることによりターゲットに亀裂が生じたり、ロウ接
部が剥がれるなどの問題が生じることがあった。
【0005】このような問題に対して、ターゲット材と
近い熱膨張率を有する材料でバッキングプレートを作製
すること、あるいはバッキングプレートやロウ材の厚さ
を制御することによって発生する反りや熱応力を低減さ
せることが対策として考慮されてきた。しかし、例え
ば、ITOなどの酸化物焼結体ターゲットの場合には、
ターゲットと近い熱膨張率を有する適当な材料が少な
く、例えば特開平6−293963号はTi製のバッキ
ングプレートの使用を提唱しているが、十分な効果を挙
げているとはいえなかった。特開昭62−67168号
は、低線膨張率の金属又は合金で形成されたターゲット
用のバッキングプレートとしてMoとCuとの複合材、
すなわちMo焼結体にCuを含浸したものやCu板とM
o板とのバイメタルを提唱している。Mo焼結体にCu
を含浸した複合材は製造が面倒でありそしてCu板とM
o板とのバイメタルはその作製時やターゲットへのロウ
接作業時やスパッタリング操作時にそりが生じやすい。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述のよう
な、ターゲットとバッキングプレートとの熱膨張率差に
起因するターゲットの反りや亀裂、ロウ接部の剥がれな
どの問題が生じないようなしかもバイメタル作用による
バッキングプレート自体の反りが生じないようなバッキ
ングプレートを提供することを課題としている。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記のよ
うな課題を解決するために鋭意努力した結果、バッキン
グプレートを支持するターゲットの熱膨張率を境として
熱膨張率の異なる板材を厚さ方向に対称に配置して一体
化させた構造とすることにより、温度変化による反りを
防止し、かつ支持するターゲットと同等の熱膨張特性を
付与することが可能であることを見いだした。この知見
に基づいて、本発明は、スパッタリングターゲット用の
バッキングプレート組立部品にして、熱膨張率が支持す
るスパッタリングターゲットよりも大きな板材と、熱膨
張率が支持するスパッタリングターゲットよりも小さな
板材とを一方の両側に厚さ方向に対称に配置した一体化
部品であることを特徴とする、スパッタリングターゲッ
ト用のバッキングプレート組立部品を提供する。より具
体的には、ITOスパッタリングターゲット用のバッキ
ングプレート組立部品にして、MoまたはTaの板材と
TiあるいはTi合金の板材とを一方の両側に厚さ方向
に対称に配置した一体化部品であることを特徴とする、
スパッタリングターゲット用のバッキングプレート組立
部品を提供する。さらに、内部に冷却用の水路を設けた
ことを特徴とするスパッタリングターゲット用のバッキ
ングプレート組立部品をも提供する。
【0008】
【作用】本発明においてはバッキングプレートとしてス
パッタリングターゲットよりも熱膨張率が大きい材料と
小さい材料とを対称に組み合わせて用いる。この方法に
よって、温度変化に起因する熱膨張、熱収縮量がターゲ
ットと合致させることが可能となり、かつバイメタル作
用によるバッキングプレート自体の反りが生じないため
に熱応力の発生が抑制され、上述のトラブルが回避され
る。
【0009】
【発明の具体的な説明】スパッタリングターゲットとし
ては、Al乃至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
等の合金)ターゲット、高融点シリサイド(MoSi
X 、WSix 等)ターゲット、白金族ターゲット、遷移
金属合金、ITO等が代表的に使用される。バッキング
プレート部品として、対象とするターゲットの熱膨張率
より大きな熱膨張率を有する材料と小さな熱膨張率を有
する材料とを選定する。材料としては金属、合金、セラ
ミックス、ガラスを使用することができる。各種材料の
熱膨張率(線膨張率)は便覧等に呈示されており、例え
ば、0〜100℃における金属の線膨張率を挙げると
(×106 deg-1)、Al:23.5、Be:12、
Co:12.5、Cr:6.5、Cu:17.0、F
e:12.1、Hf:6.0、Mo:5.0、Nb:
7.2、Ni:13.3、Sb:8〜11、Si:9.
6、Ti:8.9、Ta:6.5、W:4.5、Zr:
5.0である。その板材を用意する。板材の厚さは全体
厚さがバッキングプレートとして適するように絶対厚さ
及び相対厚さを適宜選定する。これらの材料を中心とな
る板材の両側に厚さ方向に対称に配置して一体化させ
る。多層構造のものを使用できるが、最も簡単な配置の
方法としては3層のサンドイッチ構造が考えられる。図
1は、スパッタリングターゲット1とバッキングプレー
ト組立部品2とを一体化した構造を示し、バッキングプ
レート組立部品2は、熱膨張率がスパッタリングターゲ
ットよりも大きな板材Aと、熱膨張率がスパッタリング
ターゲットよりも小さな板材BとをB−A−Bとして配
列した3層構造とされている。B−A−Bの代わりに、
A−B−Aの構造とすることができる。一体化の方法は
特に問わないが、例えば電子ビーム溶接による接合や機
械的固定などの方法がある。
【0010】スパッタリングターゲットがITOターゲ
ットの場合には、ITOの熱膨張率が20〜50℃にお
いて5.7、20〜100℃において6.8、20〜1
50℃において6.9、20〜200℃において7.2
であるから、熱膨張率がITOよりも大きい材料として
TiまたはTi合金を、熱膨張率がITOよりも小さい
材料としてMoまたはTaを用いるのが好ましい。これ
らの2種の金属材料を厚さ方向に対称に配置して一体化
させる。最も簡単な配置の方法としては3層のサンドイ
ッチ構造が考えられる。例えば、Mo−Ti−Moの3
層構造、Ta−Ti−Taの3層構造などが考えられ
る。一体化の方法は特に問わないが、例えば電子ビーム
溶接による接合や機械的固定などの方法がある。側辺9
70mm×995mmの大きさのMo(Ta)−Ti−
Mo(Ta)の3層構造の場合において、Ti板、Mo
(Ta)板の厚さを変えた場合の各側辺での熱膨張率の
計算結果をΔx/960mm及びΔy/980mmとして参考までに
表1に示す。
【0011】
【表1】
【0012】また、上記の熱機械的特性を損なわないよ
うに、内部に冷却水路を設けることも可能である。特に
Tiのような熱電導率が小さい材料に対しては、サンド
イッチ構造の中央に配置されるTiに冷却水路を設ける
ことはスパッタリング中の温度上昇を防止する点でも有
効な手段である。図2は、そうしたTi板に形成された
冷却水路3の配列模様の例を示す。
【0013】
【実施例】
(実施例1)800mm×850mm×10mmのIT
Oターゲットを支持するために、960mm×980m
mのバッキングプレート部品を作製した。バッキングプ
レート部品は、Mo−Ti−Moの3層構造とした。厚
さはMoが2mm、Tiが6mmであり、組立体全体と
しては10mmであった。中央のTi板部分には幅10
mmの冷却水路を設けた。Mo板とTi板との接合は電
子ビーム溶接によって行った。このバッキングプレート
部品とITOターゲットをInロウ材によって、170
℃でロウ接した。その後全体を室温に冷却したが、ター
ゲットの反りや亀裂、ロウ接部の剥がれなどは全く見ら
れなかった。
【0014】(実施例2)800mm×850mm×1
0mmのITOターゲットを支持するために、960m
m×980mmのバッキングプレート部品を作製した。
バッキングプレート部品は、Mo−Ti−Moの3層構
造とした。厚さはMoが2mm、Tiが8mmであり、
組立体全体としては12mmであった。中央のTi板部
分には幅10mmの冷却水路を設けた。Mo板とTi板
との接合は電子ビーム溶接によって行った。このバッキ
ングプレート部品とITOターゲットをInロウ材によ
って、170℃でロウ接した。その後全体を室温に冷却
したが、ターゲットの反りや亀裂、ロウ接部の剥がれな
どは全く見られなかった。
【0015】(実施例3)800mm×850mm×1
0mmのITOターゲットを支持するために、960m
m×980mmのバッキングプレート部品を作製した。
バッキングプレート部品は、Ta−Ti−Taの3層構
造とした。厚さはTaが2mm、Tiが6mmであり、
組立体全体としては10mmであった。中央のTi板部
分には幅10mmの冷却水路を設けた。Ta板とTi板
との接合は電子ビーム溶接によって行った。このバッキ
ングプレート部品とITOターゲットをInロウ材によ
って、170℃でロウ接した。その後全体を室温に冷却
したが、ターゲットの反りや亀裂、ロウ接部の剥がれな
どは全く見られなかった。
【0016】
【発明の効果】本発明のスパッタリングターゲット用バ
ッキングプレート部品は、温度変化に起因する熱膨張、
熱収縮量がターゲットと合致することを可能とし、かつ
バイメタル作用によるバッキングプレート自体の反りが
生じないために熱応力の発生が抑制されるため、ターゲ
ットとバッキングプレートとの熱膨張率差に起因するタ
ーゲットの反りや亀裂、ロウ接部の剥がれなどの問題を
生じることがない。
【図面の簡単な説明】
【図1】スパッタリングターゲットと本発明のバッキン
グプレート組立部品とを一体化した構造を示す正面図で
ある。
【図2】バッキングプレート組立部品板材の冷却水路の
配列模様の例を示す上面図である。
【符号の説明】
1 スパッタリングターゲット 2 バッキンググプレート組立部品 A、B 板材 3 冷却水路
フロントページの続き (72)発明者 高垣 大輔 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

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 スパッタリングターゲット用のバッキン
    グプレート組立部品にして、熱膨張率が支持するスパッ
    タリングターゲットよりも大きな板材と、熱膨張率が支
    持するスパッタリングターゲットよりも小さな板材とを
    一方の両側に厚さ方向に対称に配置した一体化部品であ
    ることを特徴とする、スパッタリングターゲット用のバ
    ッキングプレート組立部品。
  2. 【請求項2】 ITOスパッタリングターゲット用のバ
    ッキングプレート組立部品にして、Moの板材とTiあ
    るいはTi合金の板材とを一方の両側に厚さ方向に対称
    に配置した一体化部品であることを特徴とする、スパッ
    タリングターゲット用のバッキングプレート組立部品。
  3. 【請求項3】 ITOスパッタリングターゲット用のバ
    ッキングプレート組立部品にして、Taの板材とTiあ
    るいはTi合金の板材とを一方の両側に厚さ方向に対称
    に配置した一体化部品であることを特徴とする、スパッ
    タリングターゲット用のバッキングプレート組立部品。
  4. 【請求項4】 内部に冷却用の水路を設けたことを特徴
    とする請求項1〜3のいずれか1項に記載したスパッタ
    リングターゲット用のバッキングプレート組立部品。
JP7835395A 1995-03-10 1995-03-10 スパッタリングターゲット用バッキングプレート組立部品 Pending JPH08246144A (ja)

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