JPH0830269B2 - 陰極スパツタリング用タ−ゲツトの製造方法 - Google Patents

陰極スパツタリング用タ−ゲツトの製造方法

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JPH0830269B2 JP62099610A JP9961087A JPH0830269B2 JP H0830269 B2 JPH0830269 B2 JP H0830269B2 JP 62099610 A JP62099610 A JP 62099610A JP 9961087 A JP9961087 A JP 9961087A JP H0830269 B2 JPH0830269 B2 JP H0830269B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、全体が均質合金になっていない陰極スパ
ッタリング用の多成分金属ターゲットの製造方法に関す
るものである。ターゲット材料としては特に、脆性の合
金を形成するか合金として脆性の金属間化合物相を示し
少くとも１つの成分が常温延性であるものが使用され
る。
〔従来の技術〕
陰極スパッタリングによる層形成法は近年飛躍的に進
歩し、その飛散法は変化に富み、いずれも洗練されたも
のである。この種の層形成法の採用は、摩耗がなく耐蝕
性の表面層の製作から電子回路の成層構成にまで拡がっ
ている。これに対応して陰極スパッタリングに使用され
るターゲットに対する材料組成、形態ならびに特性上の
要求も多様である。
ターゲット材料としては永年単体の金属と汎用合金が
使用されて来たが、現在は例えば合金不能のものを含む
多数の金属あるいは金属ならびに非金属成分を精確な混
合比と高純度をもって同時に飛散させることができるタ
ーゲットが要求される。合金不能の金属又は金属・非金
属化合物としては、個々の成分が液相において混合不能
であるかあるいは密度差が大きいことにより融体から均
質に固化されないものが挙げられる。現在ターゲットに
所望される合金系の多くにおいては脆い金属間化合物相
が発生するので、その固体は冷間又は温間の変形が不可
能であり多くの場合機械加工が不能であるか困難であ
る。現在使用されている陰極スパッタリング設備の多様
な構成はそれぞれ特定の時として複雑なターゲット形態
を要求するが、このようなターゲットは未完成品から機
械加工によってのみ作ることができるものである。電気
伝導性又は安定性の点でターゲットは支持体にとりつけ
られることが多いが、そのためにターゲットに穴をあけ
ることが必要となる。これは脆い材料では困難であり時
には不可能である。
層形成操作中ターゲットの破損はしばしば生ずる不良
品発生の原因である。ある程度の延性を示すターゲット
を支持体にねじ止めすることですら既に破損の原因とな
る。これは接触面を通しての熱と電気の伝導性を高くす
るため極めて緊密な結合を必要とするからである。基底
陰極とターゲットの間の温度差と場所によりイオン照射
の相違に基くターゲットの加熱の差異によりターゲット
に機械的応力が発生し、破損の原因となることが多い。
更に高い緻密性と無孔性はターゲットの製作を困難に
し、多数の治金法ならびに粉末治金法の採用を初めから
除去している。
ドイツ連邦共和国特許出願公開第2426922号公報には
複合組成の合金を使用して均質固体部品を製作する際の
多数の難点が述べられている。それによれば複合組成の
合金から成るターゲットも各合金成分の粉末混合物の熱
間プレスによって作ることができる。この場合合金成分
は総ての方向からのイソスタティック加圧により低融成
分を溶融して圧縮され、簡単な形のターゲットとするこ
とができる。使用される合金が脆い金属間化合物相を形
成するものであると、熱間プレスされた成形品も脆性で
あって機械的負荷に弱く陰極スパッタリングのターゲッ
トには不適当である。更にこの製法ではターゲットの無
孔性は達成されない。
ドイツ連邦共和国特許出願公開第3149910号公報とド
イツ連邦共和国特許第2940369号明細書には、延性合金
として加工することはできないが陰極スパッタリング装
置において同時に飛散させることができる多成分ターゲ
ットの別の製法が記載されている。この場合第１材料の
ターゲット基礎材に止り穴があけられ、この穴に飛散さ
せるターゲット材料が栓の形で押し込まれる。しかしこ
の方法は比較的高価となる外に成分間の熱膨張の相違に
基き栓が固定されず、基本ターゲットに対して要求され
る熱および電気伝導性が失われる。更に飛散させる物質
間の空間間隔とターゲット表面からの飛散速度の差異に
より、各成分の飛散を一定の濃度比をもって行わせるこ
とは不可能である。
〔発明が解決しようとする問題点〕
この発明の目的は、２種類またはそれ以上の金属と場
合によって非金属成分から成り溶融法または焼結法によ
る製作が不可能であるか少くとも困難であるターゲット
の製造方法を更に完全なものとすることである。この種
の成分としては、合金にすることによって冷間又は熱間
の変形もターゲット形態とする機械加工も困難な脆い材
料となるものが挙げられる。更に飛散させる個々の成分
を例えば栓の形で基礎材料に挿入する等の機械的手段に
よって順次に付加するターゲットについて述べた欠点を
避けることもこの発明の目的である。
〔問題点を解決するための手段〕
これらの目的は特許請求の範囲第１項に特徴として挙
げた製法を採用することによって達成される。
〔作用効果〕
この発明の方法によって作られたターゲットは均質の
物質複合体を構成し、通常理論値の96−100％の密度を
持ち金属特性を示す。この特性には金属の外観、高い機
械強度および熱と電気の良導性が含まれる。しかし真の
合金形成又は金属間化合物相の形成ではなく、相の境界
に合金が生ずることがあっても複合材料の機械特性が強
い影響を受けることはない。
多成分ターゲットはその延性成分の延性特性を保持し
ている。従ってこの発明の方法は少くとも１つの主成分
が低温で延性を示す材料に限定される。
この発明の方法は鉛、チタン、タンタル等を第２金属
成分として含むアルミニウムからの陰極スパッタリング
用のターゲットの製作に特に適している。アルミニウム
の高い延性に基きこのターゲットは変形前の冷間圧縮に
よって既に理論値の約90％の密度となる。
例えば熱間圧縮と異りこの発明の方法ではターゲット
材料成分が圧縮されるだけではなくその流動によって変
形され、溶融して合金化されることがないことによって
上記の利点が達成されるのである。圧縮には水力鍛造の
外に摩擦プレスその他の圧縮法が同様に効果的である。
鍛造による成形は例外的にいくつかの段階に分けて実
施され、全体の変形率は少くとも30％とする。特に50乃
至70％が有利である。
このように成形された多成分金属ターゲットはその高
い延性を不変に保つことから、例えば圧延、機械的切削
等の機械的加工法によって所望の形態に成形される。こ
のようにしてスパッタリングに使用される任意の形状で
勝れた機械的特性を示すターゲットを作ることができ
る。その上この発明の方法は従来よりも遥かに大型のタ
ーゲットの製作を可能にする。
〔実施例〕
実施例についてこの発明を更に詳細に説明する。
陰極スパッタリング用の原子比1:1のアルミニウム／
チタンターゲットを作るため、両金属成分の平均粒径20
乃至120μｍの粉末を揺動型又は強制型混合機に入れて
混ぜ合わせ、水力プレスによって適当な母型内に冷間圧
縮して半製品とする。アルミニウムの高い延性に基いて
この半製品は既に理論値の約94％の密度を持ち、以後の
加工に際しての取扱いに充分な強度を示す。このように
して作られた半製品はセミオープン・ダイを使用する鍛
造プレスにかけ、ダイ温度150乃至200℃において各成分
の流動又はこね合わせを材料の塑性変形を生じる温度で
かつ脆性金属間化合物相を形成するには至らない反応温
度で何回も繰返すことにより、好適には５回繰返すこと
により圧縮する。ターゲット材料はこの圧縮処理の前と
各圧縮工程段の間において加熱炉に入れ、250℃から400
℃まで温度を上昇させる。Al−Tiターゲット材の圧縮は
保護外被内に収容しない状態において実施され、成形時
間が短く又成形温度も比較的低いから酸化防止手段は必
要無い。
機械的な圧縮後ターゲットは機械加工によって外径約
150mmの円形又は100×500mm2の長方形で厚さ6mmの盤に
する。
このようにして作られたターゲットは工業用マグネト
ロン・スパッタ機に使用され、同じ材料組成の公知ター
ゲットに表われる欠点を伴うことなく高速度のスパッタ
リングを可能にする。
材料組成を等しくする熱間プレス技術によって作られ
たターゲットと比較して、この発明の方法によって作ら
れたターゲットはターゲット材料の密度と機械的強度の
飛躍的上昇の点で勝れている。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】脆性合金を形成する成分あるいは脆性金属
    間化合物相を示す材料から成り、少なくとも１つの成分
    が常温延性である陰極スパッタリング用ターゲットの製
    造方法において、未合金成分から成り、場合によっては
    延性の亜合金を含む粉末材料を混ぜ合せて粉末混合物と
    し、冷間圧縮によって成形体とした後最低融点成分の融
    点以下の温度において鍛造プレスによる変形処理を何回
    も繰返すことにより流動させながら圧縮し、粉末混合物
    としての形態を保ったまま冷間接合により緻密な最終状
    態に移し、それによってターゲットが理論値の96乃至10
    0％の密度を持ち金属特性を示すようにすることを特徴
    とする陰極スパッタリング用ターゲットの製造方法。
  2. 【請求項２】材料が変形処理に先立って保護外被内に収
    められることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
    方法。
  3. 【請求項３】使用される材料がA1ならびにPb、Tiから成
    り、場合によりTaを含むことを特徴とする特許請求の範
    囲第１項または第２項記載の方法。
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