JPH11200028A - スパッタリングターゲットおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】ターゲット材とバッキングプレートの熱膨脹率
差に起因する反りを抑制し、さらにはスパッタリング中
の熱応力に起因するターゲット材とバッキングプレート
との剥離や破壊を効果的に防止し、長期間に亘っての使
用が可能なスパッタリングターゲットを提供すること。 【解決手段】 （１）ターゲット材とバッキングプレー
トを低融点ハンダで接合した構造を有するスパッタリン
グターゲットであって、前記ターゲット材と前記バッキ
ングプレートの間にテープ状スペーサが配置されている
スパッタリングターゲット。テープ状スペーサが、少な
くとも２方向以上の異なる方向に配置されている。
（２）ターゲット材とバッキングプレートを低融点ハン
ダで接合した構造を有するスパッタリングターゲットの
製造方法であって、予め低融点ハンダで濡らしたテープ
状のスペーサを、同じく低融点ハンダで濡らしたバッキ
ングプレート上に固定し、次にターゲット材を低融点ハ
ンダでバッキングプレートに接合し、その後ターゲット
材からはみ出した余分のテープ状スペーサを除去するス
パッタリングターゲットの製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ターゲット材とバッキ
ングプレートを接合した構造を有するスパッタリングタ
ーゲットおよびその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、スパッタリングターゲット
は、薄膜を形成しようとする材料からなるターゲット材
を、導電性・熱伝導性に優れた材質からなるバッキング
プレートに接合した構成のものが一般に用いられてい
る。バッキングプレートの材質としては、銅、ステンレ
ス等が用いられている。また、スパッタリングターゲッ
トとバッキングプレートの接合には、熱伝導が良好なこ
とから低融点ハンダによるメタルボンディングが一般的
に使用されている。低融点ハンダとしては、Ｉｎ系、Ｓ
ｎ系等の金属が適用される。

【０００３】近年、スパッタリングによる大型基板への
成膜の需要が増加しており、それに伴ってスパッタリン
グターゲットの大きさも大型化しつつある。ターゲット
材によっては、大型化が難しいものもあるため、ターゲ
ット材を複数の小片に分割してバッキングプレート上に
並べて接合し、大型ターゲットとしたものも用いられて
いる。

【０００４】通常、ターゲット材とバッキングプレート
では熱膨脹率に差があるため、低融点ハンダの融点より
少し高い温度で両者を接合した後、室温まで冷却する
と、ターゲット全体に、ターゲット材とバッキングプレ
ートの収縮量の差に起因する反りが生じる。ターゲット
が大型化すると、この収縮量の差がより大きくなるた
め、生じる反りも大きくなってしまう。このような反り
があると、スパッタリングターゲットをスパッタ装置の
カソードに取り付けることが困難になるため、反りが生
じないようにしなければならない。

【０００５】このような熱膨脹率の差に起因する反りの
発生を抑える手段として、ターゲット材とバッキングプ
レートの間に、両者の熱膨脹差を吸収するための緩衝層
を設ける方法が提案されている（特開昭６１−２５０１
６７号公報、特開平５−２５６２０号公報）。しかし、
この方法ではターゲット材とバッキングプレートの熱的
接触が阻害される恐れがある。

【０００６】また、このような反りを抑えるためのバッ
キングプレートの接合面に溝を設ける方法が提案されて
いる（特開平２−４３３６２号公報）。この方法では、
ターゲット材とバッキングプレートの熱的接触は阻害さ
れないが、バッキングプレートの加工が複雑になるため
にコストがかかり、また、溝が刻まれることでバッキン
グプレートの機械的強度が低下し、寿命が短くなる。

【０００７】さらに、ターゲット材とバッキングプレー
トの間に予め低融点ハンダよりも高密度・高融点のイン
サート材を挿入して空間部を形成した後、該空間部に低
融点ハンダを充填し、接合させる方法が提案されている
（特開平４−３６５８５７号公報）。これにより接合層
のハンダ材の厚さが均一になり、低融点ハンダがスパッ
タリング中の熱応力を緩和吸収するため、ターゲット材
とバッキングプレートが剥離したり、破壊することがな
く、長期間に亘っての使用が可能になるとしている。し
かし、このような方法では、インサート材が挿入された
部分に応力の集中が起きやすく、ターゲット材が脆い材
料の場合に、インサート材部分を起点に破壊することが
あり、特に大型のターゲットではその危険が増大する。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上記
の問題点に鑑み、ターゲット材とバッキングプレートの
熱膨脹率差に起因する反りを抑制し、さらにはスパッタ
リング中の熱応力に起因するターゲット材とバッキング
プレートとの剥離や破壊を効果的に防止し、長期間に亘
っての使用が可能なスパッタリングターゲットを提供す
るにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、下記の事項を
その特徴としている。 （１）ターゲット材とバッキングプレートを低融点ハン
ダで接合した構造を有するスパッタリングターゲットで
あって、前記ターゲット材と前記バッキングプレートの
間にテープ状スペーサが配置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。 （２）テープ状スペーサが、少なくとも２方向以上の異
なる方向に配置されている前記（１）に記載のスパッタ
リングターゲット。 （３）ターゲット材が、複数の小片に分割されており、
またテープ状スペーサが前記分割されたターゲット材小
片の継ぎ合わせ部分および端部分に沿って、その全部ま
たは一部の直下に配置されている前記（１）または
（２）に記載のスパッタリングターゲット。 （４）バッキングプレートおよびテープ状スペーサの材
質が、銅または銅合金である前記（１）〜（３）に記載
のスパッタリングターゲット。

【００１０】（５）ターゲット材とバッキングプレート
を低融点ハンダで接合した構造を有するスパッタリング
ターゲットの製造方法であって、予め低融点ハンダで濡
らしたテープ状のスペーサを、同じく低融点ハンダで濡
らしたバッキングプレート上に固定し、次にターゲット
材を低融点ハンダでバッキングプレートに接合し、その
後ターゲット材からはみ出した余分のテープ状スペーサ
を除去することを特徴とするスパッタリングターゲット
の製造方法。 （６）ターゲット材をバッキングプレートに接合するに
際し、バッキングプレートの周囲に壁を形成し、その内
側に低融点ハンダを入れて溶融状態となし、テープ状ス
ペーサよりも低融点ハンダの液面を高くし、次いで予め
低融点ハンダで濡らしたターゲット材をバッキングプレ
ート上に載せ、その後バッキングプレートの周囲の影を
除去して余分な低融点ハンダを除去し、ターゲット材と
バッキングプレートの接合を行う、前記（５）に記載の
スパッタリングターゲットの製造方法。

【００１１】以下に、本発明を詳細に説明する。本発明
における低融点ハンダは、Ｉｎ系、Ｓｎ系等の一般的な
組成の金属が適用できる。テープ状スペーサとしては、
厚さ０．２〜１．０ｍｍのものが好ましい。０．２ｍｍ
より薄い場合、反り抑制の効果が十分得られない。ま
た、１．０ｍｍを超えると、低融点ハンダが固化する前
に接合層から流出してしまう恐れがある。

【００１２】テープ状スペーサの幅は、５〜３０ｍｍが
好ましい。幅が５ｍｍより小さいと、分割されたターゲ
ット材小片の継ぎ合わせ部分に沿ってその直下に配置す
る際の位置合わせが難しくなる。また幅が３０ｍｍを超
えると、反り抑制の効果が十分得られなくなる恐れがあ
る。テープ状スペーサの幅は、さらに好ましくは１０ｍ
ｍ〜２５ｍｍが適当である。

【００１３】テープ状スペーサの長さは、ターゲット材
の寸法にあわせて適宜選択することができる。テープ状
スペーサの材質は、熱伝導性の良い銅または銅合金が好
ましい。

【００１４】本発明で言う、「２方向以上の異なる方向
に配置」とは、テープ状スペーサが全て並行に並べられ
ていない状態であることを示す。テープ状スペーサの配
置は、直角に交差する２方向に沿って配置されることが
好ましい。さらに好ましくは、テープ状スペーサは直角
に交差する部分で、一定の厚みになるように重ならない
ようにし、互いに溶接等の手段で結合されていた方がよ
い。溶接等の手段を用いた場合には、必要に応じて焼き
なまし等の処理をしてから使用に供することが望まし
い。

【００１５】本発明においては、ターゲット材とバッキ
ングプレートの間にテープ状スペーサを配置したことに
より、一定の厚さの低融点ハンダ層が確保され、さらに
この低融点ハンダ層が滑り変形することでターゲット材
とバッキングプレートの熱膨脹率差に起因する収縮量の
差を吸収するため、ターゲット全体の反りが効果的に抑
制される。また、テープ状スペーサが２方向以上の異な
った方向に配置されていると、ターゲット材に熱応力が
かかった場合にテープ状スペーサを起点とするターゲッ
ト材の破壊が起こりにくくなる。

【００１６】さらに、分割されたターゲット材の場合に
は、継ぎ合わせ部分および端部分に沿って、その全部ま
たは一部の直下にテープ状スペーサが配置されているの
で、各分割小片とも均一な厚さの低融点ハンダ層によっ
てバッキングプレートに接合されることになり、各分割
小片毎のスパッタ面の高さが均一になって、スパッタリ
ング中の放電が均一になる。また、継ぎ合わせ部分から
低融点ハンダがスパッタ面側にしみ上がるのを効果的に
防止することができる。その他にも、バッキングプレー
トをリサイクルして使用する際に、ターゲット材の分割
形状が変更された場合でも、テープ状スペーサの配置を
変更するだけで柔軟に対応することができるという利点
を有する。

【００１７】本発明の製造方法では、テープ状スペーサ
が予めバッキングプレートに固定されているので、ター
ゲット材を接合する際にテープ状スペーサの位置がずれ
る恐れがなく、作業性がよい。また、バッキングプレー
トの周囲に壁を形成し、その内側に低融点ハンダを入れ
溶融状態となし、テープ状スペーサよりも低融点ハンダ
の液面を高くし、次いで予め低融点ハンダで濡らしたタ
ーゲット材をバッキングプレート上に載せ、しかる後に
バッキングプレートの周囲の壁を除去し、余分な低融点
ハンダを除去しターゲット材とバッキングプレートの接
合を行うことにより、接合層に完全に低融点ハンダが満
たされ、接着不良によるターゲット材の冷却不良の発生
を効果的に防止することができる。

【００１８】

【実施例】以下に、本発明を実施例および比較例により
さらに説明する。実施例１ 図１に示すように、５９０ｍｍ×７３０ｍｍ×６ｍｍｔ
の分割小片１のＩＴＯ（酸化インジウム・酸化スズ）タ
ーゲット材（ＳｎＯ_２＝１０ｗｔ％）を３個配置した構
成のスパッタリングターゲットにおいて、ターゲット材
１を無酸素銅製バッキングプレート２（厚さ２０ｍｍ）
に接合するに際し、予め低融点ハンダ（純Ｉｎ）で濡ら
したバッキングプレート２上に、図２のような配置（分
割小片の継ぎ合わせ部分に沿った部分にテープ状スペー
サが配置さている）になるよう幅２０ｍｍ、厚さ０．５
ｍｍの無酸素銅製テープ状スペーサ３を置き、接合予定
面からはみ出るテープ状スペーサ部分で耐熱性粘着テー
プ４を用いてバッキングプレート２に固定した。このと
きテープ状スペーサ３には予め両面に低融点ハンダを下
塗りし、十分に濡らしておいた。

【００１９】次に、図３に示すように、バッキングプレ
ート２の周囲に金属製の壁５を取り付け、接合部分を耐
熱性粘着テープ４で目張りし、壁の内部に低融点ハンダ
６を入れ、これをホットプレートに載せ、低融点ハンダ
６を溶融させた。低融点ハンダ６が溶融し、その液面が
テープ状スペーサ３よりも上になるようにハンダの量を
調整し、次いで、予め予熱し低融点ハンダ６を下塗りし
て十分に濡らしたＩＴＯターゲット材１を、介在物を巻
き込まないように注意しながらバッキングプレート２に
１枚ずつ載せ、所定の位置に押し付けつつ、バッキング
プレート周囲の壁５を除去し、余分の低融点ハンダ６を
取りのぞいて接合を行った。その後、ターゲットの接合
面からはみ出した余分のテープ状スペーサ３および耐熱
性粘着テープ４を除去した。

【００２０】冷却後、バッキングプレートの裏面にスト
レートゲージを当てたところ、ターゲットの中央部でス
トレートゲージとターゲット間に、そりに起因する０．
９ｍｍの隙間があった。また、各分割小片についてバッ
キングプレート上面からターゲット材のスパッタ面まで
の高さを測定したところ、各分割小片間で６．９ｍｍ〜
７．０ｍｍの範囲内に収まっていた。

【００２１】比較例１ テープ状スペーサを接合面に挿入しないこと以外は、実
施例１と同様にして接合を行ったＩＴＯターゲットにつ
いて、冷却後、バッキングプレートの裏面にストレート
ゲージを当てたところ、ターゲットの中央部でストレー
トゲージとターゲット間に、そりに起因する２．５ｍｍ
の隙間があった。また、各分割小片についてバッキング
プレート上面からターゲット材のスパッタ面までの高さ
を測定したところ、場所によって６．１ｍｍ〜６．４ｍ
ｍの範囲でばらつきがあった。

【００２２】実施例２ 図４に示すように、８１０ｍｍ×９１０ｍｍ×６ｍｍｔ
の分割小片１のＩＴＯ（酸化インジウム・酸化スズ）タ
ーゲット材（ＳｎＯ_２＝１０ｗｔ％）を６個、配置する
構成のスパッタリングターゲットにおいて、ターゲット
材１を無酸素銅製バッキングプレート２（厚さ１１ｍ
ｍ）に接合するに際し、予め低融点ハンダ（純Ｉｎ）で
濡らしたバッキングプレート上に、図５のような形状
（分割小片の継ぎ合わせ部分に沿った部分にテープ状ス
ペーサ３が２方向以上の異なる方向、すなわちテープ状
スペーサが全て並行に並べられていない状態に配置さて
いる）に溶接した幅２０ｍｍ、厚さ０．５ｍｍの無酸素
銅製テープ状スペーサ３を配置し、接合予定面からはみ
出るテープ状スペーサ部分で耐熱性粘着テープ４を用い
てバッキングプレートに固定した。このときテープ状ス
ペーサには予め両面に低融点ハンダを下塗りし、十分に
濡らしておいた。

【００２３】次に、図３に示すように、バッキングプレ
ートの周囲に金属製の壁３を取り付け、接合部分を耐熱
性粘着テープ４で目張りし、壁の内部に低融点ハンダ６
を入れ、これをホットプレートに載せ低融点ハンダを溶
融させた。低融点ハンダ６が溶融し、その液面がテープ
状スペーサ３よりも上になるようにハンダの量を調整
し、次いで、予め予熱した低融点ハンダ６を下塗りして
十分に濡らしたＩＴＯターゲット材を、介在物を巻き込
まないように注意しながらバッキングプレート２に１枚
ずつ載せ、所定の位置に押し付けつつ、バッキングプレ
ート周囲の壁５を除去し、余分の低融点ハンダを取り除
いて接合を行った。その後、ターゲットの接合面からは
み出した余分のテープ状スペーサ３および耐熱性粘着テ
ープ４を除去した。

【００２４】冷却後、バッキングプレートの裏面にスト
レートゲージを当てたところ、ターゲット材の中央部で
ストレートゲージとターゲット間に、そりに起因する
１．５ｍｍの隙間があった。また、各分割小片について
バッキングプレート上面からターゲット材のスパッタ面
までの高さを測定したところ、各分割小片間で６．９ｍ
ｍ〜７．０ｍｍの範囲内に収まっていた。

【００２５】比較例２ テープ状スペーサを接合面に挿入しないこと以外は、実
施例２と同様にして接合を行ったＩＴＯターゲットにつ
いて、冷却後、バッキングプレートの裏面にストレート
ゲージを当てたところ、ターゲットの中央部でストレー
トゲージとターゲット間に、そりに起因する５．０ｍｍ
の隙間があった。また、各分割小片についてバッキング
プレート上面からターゲット材のスパッタ面までの高さ
を測定したところ、場所によって６．１ｍｍ〜６．５ｍ
ｍの範囲でばらつきがあった。

【００２６】

【発明の効果】本発明によれば、分割小片を並べてバッ
キングプレートに接合したスパッタリングターゲットに
おいて、分割小片の継ぎ合わせ部分にテープ状スペーサ
を配置したことにより効果的に反りが抑制されるととも
に、各分割小片毎の接合層の厚さが均一になり、ターゲ
ット材のスパッタ面の高さが一定になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１に係るバッキングプレートに
分割ターゲット片が接合されたスパッタリングターゲッ
トである。

【図２】図１のスパッタリングターゲットに係る分割小
片の継ぎ合わせ部分に沿ってテープ状スペーサが配置さ
れている状態を示す図である。

【図３】本発明に係るバッキングプレートに分割ターゲ
ット片を接合するボンディング作業工程を説明する図で
ある。

【図４】本発明の実施例２に係るバッキングプレートに
分割ターゲット片が接合されたスパッタリングターゲッ
トである。

【図５】図４のスパッタリングターゲットに係る分割小
片の継ぎ合わせ部分に沿って、２方向以上の異なる方向
にテープ状スペーサが配置されている状態を示す図であ
る。

【符号の説明】

１ 分割ターゲット片 ２ バッキングプレート ３ テープ状スペーサ ４ 耐熱性粘着テープ ５ 金属製の壁 ６ 低融点ハンダ

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ターゲット材とバッキングプレートを低融
   点ハンダで接合した構造を有するスパッタリングターゲ
   ットであって、前記ターゲット材と前記バッキングプレ
   ートの間にテープ状スペーサが配置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。
2. 【請求項２】テープ状スペーサが、少なくとも２方向以
   上の異なる方向に配置されている請求項１に記載のスパ
   ッタリングターゲット。
3. 【請求項３】ターゲット材が、複数の小片に分割されて
   おり、またテープ状スペーサが、前記分割されたターゲ
   ット材小片の継ぎ合わせ部分および端部分に沿って、そ
   の全部または一部の直下に配置されている請求項１また
   は２に記載のスパッタリングターゲット。
4. 【請求項４】バッキングプレートおよびテープ状スペー
   サの材質が、銅または銅合金である請求項１〜３に記載
   のスパッタリングターゲット。
5. 【請求項５】ターゲット材とバッキングプレートを低融
   点ハンダで接合した構造を有するスパッタリングターゲ
   ットの製造方法であって、予め低融点ハンダで濡らした
   テープ状スペーサを、同じく低融点ハンダで濡らしたバ
   ッキングプレート上に固定し、次にターゲット材を低融
   点ハンダでバッキングプレートに接合し、その後ターゲ
   ット材からはみ出した余分のテープ状スペーサを除去す
   ることを特徴とするスパッタリングターゲットの製造方
   法。
6. 【請求項６】ターゲット材をバッキングプレートに接合
   するに際し、バッキングプレートの周囲に壁を形成し、
   その内側に低融点ハンダを入れて溶融状態となし、テー
   プ状スペーサよりも低融点ハンダの液面を高くし、次い
   で予め低融点ハンダで濡らしたターゲット材をバッキン
   グプレート上に載せ、その後バッキングプレートの周囲
   の壁を除去して余分な低融点ハンダを除去し、ターゲッ
   ト材とバッキングプレートの接合を行う、請求項５に記
   載のスパッタリングターゲットの製造方法。