JPH11510557A - スパッタ用ターゲットとバッキングプレートの組立体及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、結合されたスパッタ用のターゲットとバッキングプレートの組立体（２０）の改良された製造方法及びそれにより製造される組立体に関する。この組立体は、下面側を支持するバッキングプレート（１６）のボンディング面（１８）に接合されたボンディング面（１２）を有するスパッタ用ターゲット（１０）により構成される。結合組立体（２０）を形成する方法は、ボンディング面のうちの一方の少なくとも一部を粗面化して、表面粗度が少なくとも約１２０Ｒａである粗面化部分を形成すること、あるいは、ボンディング面の一方に複数の孔を開設することにより、ボンディング面の一方を処理する工程を有する。この方法は、さらに、ボンディング面により形成される界面を有する組立体（２０）を形成するようにスパッタ用ターゲット（１０）とバッキングプレート（１６）を方向付ける工程と、組立体（２０）を制御された雰囲気にさらす工程と、組立体（２０）を加熱する工程と、組立体（２０）に加圧してボンディング面（１２、１６）を結合する工程とを有する。

Description

【発明の詳細な説明】 スパッタ用ターゲットとバッキングプレートの組立体 及びその製造方法 技術分野 本発明は、スパッタ用ターゲットとバッキングプレートの組立体及びその製造 方法に関する。さらに詳しくは、このような組立体を形成する際に、スパッタ用 ターゲットとバッキングプレートの少なくともいずれか一方のボンディング面を 表面粗度が少なくとも約１２０Ｒａとなるように粗面化し、あるいは、ボンディ ング面に複数の孔を開設する処理を行う。この表面処理は、組立体におけるスパ ッタ用ターゲットとバッキングプレートとの互いの機械的結合を補助する。 背景技術 カソードスパッタリングは、薄膜材料層を所望の基板上に堆積させるのに広く 用いられている。基本的に、このプロセスには、基板上に薄膜又は層として蒸着 する所望の材料からなるターゲットの面に衝突するイオン化ガスが必要である。 ターゲットへのイオン化ガスの衝突により、ターゲット材料の原子又は分子がス パッタされるのみならず、ターゲットにかなりの熱エネルギーが付与される。こ の熱は、ターゲットからの熱が伝導されるバッキングプレートを介 してこのバッキングプレートの下方あるいは周囲に放熱される。ターゲットは、 不活性ガス、好ましくはアルゴンが充填された真空チャンバ内にアノードと共に 配置されるカソード体の一部を構成する。カソードとアノードと間に高電圧電界 が印加される。不活性ガスは、カソードから放出される電子との衝突によりイオ ン化される。正電荷ガスイオンはカソードに吸引し、ターゲット表面に衝突する と、ターゲット材料を叩き出す。叩き出されたターゲット材料は、真空チャンバ を横断して、通常アノードに近接して配置された所望の基板上に薄膜として堆積 する。 電界の利用に加えて、電界に重ねられ、ターゲット表面に閉ループ状をなすア ーチ状の磁界を併用することにより、スパッタ速度が高められる。これらの方法 は、マグネトロンスパッタリング方式として知られている。アーチ状磁界が、タ ーゲット表面に隣接する環状領域内の電子をトラップすることにより、その領域 での電子−ガス原子衝突数を増加させ、その領域における、ターゲットに衝突し てターゲット材料を叩き出す正ガスイオン数を増加させる。したがって、ターゲ ット材料は、ターゲット面の通常環状である部分において浸食される。これは、 ターゲットレースウェイ(target race way)として知られている。 従来のターゲットカソード機構において、ターゲットは非磁性のバッキングプ レートに取り付けられている。バッキングプレートは、通常、水冷によりターゲ ットにイオンが衝突することにより発生する熱を放熱する。一般的に、ターゲッ トの露出面の周辺に存在するループ状あるいはトンネル状の上述の磁界を形成す るため、バッキングプレートの下方の所定位置に磁石が配置される。 ターゲットとバッキングプレートの良好な熱的及び電気的接触を達成するため 、これらの部材は、一般的に、半田付け、ろう付け、拡散接合、挟持、エポキシ セメントを用いて互いに接合される。 軟ろう付けにより、冷却の際に発生するターゲットとバッキングプレートの組 立体に対する応力を、ある程度吸収することができる。この応力は、ターゲット とバッキングプレート金属との熱膨張率の差が大きいことから相当大きなものと なる可能性がある。ところで、半田は、熱伝導性が比較的よく、スパッタリング 中の温度を下げることができる。 半田付けにより１以上の非ぬれ性材料を接合するという問題を解決するため、 金属のプレコーティングを用いて半田付けの特性を向上させることが行われる。 このコーティングは、電気メッキ、スパッタリング、その他従来用いられている 手法が用いられる。 ターゲットの接合に用いることができる他の方法として、爆圧ボンディングあ るいは溶接がある。この手法を用いることにより、「噴射」の形で得られた表面 の不規則性の結果として、固相ボンディングと機械的結合を組み合わせた接合が 得られる。この接合は強度を有し信頼性がある。ダイナミックボンディングパル スによる最初の整合面の破壊により、特別に表面を洗浄することや前処理を行う 必要がなくなる。これについては、例えば、John G．Banker et al．″Explosio n Welding″，ASM Handbook，Vol.6，Welding，Brazing and Soldering; pp.303 -305(1993)を参照されたい。 平滑な面を拡散接合させる方法がこのこのボンディングに用いることができる 。この拡散接合は、スパッタリングターゲットのボンディングにおいては使用が 制限される。拡散接合は、材料の表面同 士を押圧して密着させると共に、加熱し接合面を固相接合や拡散結合により行わ れる。さらに簡単に結合されている金属化合物であるボンディング用の補助材が 、ボンディングされる表面の一方又は両方に用いられる。このようなコーティン グは、電気メッキ、電解メッキ、スパッタリング、蒸着、又はその他の粘着性の 金属膜を堆積させるための技術により形成することができる。また、接合される 材料のいずれか一方に容易に結合する能力を有する金属箔を、ボンディング部材 の間に組み込むことも可能である。接合される表面、ボンディングを干渉する酸 化物又はその化学膜を除去する化学的又は他の手段により形成される。 また、他のボンディング手法として、米国特許明細書第５，２３０，４５９号 に記載されるように、固体結合される構成要素の一方の表面に機械加工された溝 を形成するプレボンディング工程を有する。この特徴により、加熱加圧中に、当 該構成要素の接合表面の破壊が発生する。強度あるいは硬度が高い材料について は、一般的に、ボンディング中に、軟らかい部材に貫通し、軟らかい金属がほぼ 充填される溝が形成される。 熱膨張率を大きく異にする材料の半田材料は、半田が弱すぎる場合、接合面の 端部におけるせん断不良の影響を受けやすい。通常、その結果、使用中のボンデ ィング分離が発生する。ぬれ性及び半田性が悪い材料に塗布される中間コーティ ングの必要性により、塗布されたコーティングの付着の信頼性やコーティングの 追加コストを含む問題が生じる。高パワー用途に用いられる高融点半田は、強度 はあるが、材料系に生じる応力に対して許容力がない。大型のターゲットの場合 、ボンディング面の全面において十分な接合を形成す ることが難しいだけでなく、より深刻な応力問題を有する。スパッタリングター ゲットのサイズ及びパワーの要件が増大すると、半田は用いる材料系の接合に適 用可能でなくなってしまう。 爆圧ボンディングは、比較的高コストのボンディング方法である。例えば、こ のようなボンディングでは、ターゲット体周辺の予想可能な損傷を許容するため オーバーサイズの状態で材料が供給される必要があり、これにより材料コストが 増加する。また、良好な製品を達成するための条件を、異なる構成要素のサイズ や材料の組み合わせに対して調整しなければならず、接合の強度が良好であって も、接合面の物理的特徴は可変的である。さらに、この方法は、傷つきやすい構 成要素や延性が限定された構成要素を有する材料系には適用不可能である。 滑らかな表面拡散ボンディングには、信頼性のある接合品質を確保するため、 ボンディング操作以前及びボンディング操作中の準備及び表面清潔度の維持にお いて、十分な注意が必要である。拡散ボンド界面は平坦であるため、単純なせん 断における応力印加を受けやすく、これにより、一般的に接合領域の端部におい て剥離が生じる。接合面面における傷つきやすい合金の形成は、対応する長時間 加熱と共に厚さを増大させ、接合せん断不良の可能性を高めてしまう。 多数の異なる材料をボンディングするのに、グルーブボンディングが適用可能 であるが、異なる融点の材料に限定される。これは、低融点合金の融点付近でプ ロセスを発生させなければならないためである。また、このことにより、この手 法を、類似する金属に用いることはできない。また、溝の鋸歯状の部分が、応力 集中部として 作用し、接合付近の合金の早期のクラックを促進することもある。さらに、溝の 機械加工は時間がかかる操作である。 したがって、本発明の目的は、スパッタリング中及びスパッタリング後に生じ る熱膨張及び収縮応力に耐え得る、互いに類似する又は互いに異なる材料のター ゲットとバッキングプレートをボンディングするための安価で有用性の高い方法 を提供することである。 発明の開示 本発明は、改良されたスパッタ用ターゲットとバッキングプレート組立体及び このような組立体の製造方法に関する。この組立体は、下地のバッキングプレー トのボンディング面に接合されたボンディング面を有するスパッタ用ターゲット により構成される。接合された組立体を形成する方法は、ボンディング面のうち の一方の少なくとも一部を粗面化して、表面粗度が少なくとも約１２０Ｒａの粗 面化部を形成すること、あるいは、ボンディング面の一方に複数の孔を開設する ことにより、ボンディング面の一方を処理する工程を有する。この方法は、さら に、ボンディング面により形成された接合面を有する組立体を形成するように、 スパッタ用ターゲット及びバッキングプレートを組み合わせる工程と、組立体を 制御された雰囲気におく工程と、組立体を加熱する工程と、組立体を加圧してボ ンディング面を接合する工程とを有する。 表面粗面化が用いられる場合、好ましくは、この表面粗面化は、パーティクル ブラスティング、ショットピーニング、エッチング、あるいはこれらの組み合わ せにより行われる。粗面化工程は、スパ ッタ用ターゲットとバッキングプレートのうち少なくとも一方のボンディング面 のほぼ全面を粗面化してもよく、望ましくは、グリッド状パターン等の特定の粗 面化パターンを形成するように、粗面化される表面をマスク又は被覆してもよい 。本発明の好ましい形態において、粗面化工程は、スパッタ用ターゲットのボン ディング面の少なくとも一部を粗面化し、より好ましくは、ターゲットのボンデ ィング面のほぼ全面を粗面化する。 粗面化部の表面粗度は、少なくとも１２０Ｒａでなければならないが、粗面化 工程後の表面粗度は、好ましくは、約１２０Ｒａ〜約１５０Ｒａの範囲であり、 より好ましくは、約１３５Ｒａである。 処理工程が、ボンディング面のうちの一方に複数の孔を開設する工程からなる 場合、孔は、一般的にはボンディング面のほぼ全面にわたって分散される。好ま しくは、孔は、互いに約１／２インチの間隔を有し、各孔は、直径が約３／６４ インチ、深さが約０．０６５インチである。各孔が機械加工されるとき、孔の開 口部において金属が周辺バリを形成し、これはボンディング面の一部として保持 されなければならない。そして、スパッタ用ターゲットとバッキングプレートが 接合されると、各バリは、接合された組立体において、ボンディング面の他方か らの材料との機械的連結を形成する。開設された孔を使用するときは、孔は、好 ましくは、スパッタ用ターゲットのボンディング面に配置される。 接合されたスパッタ用ターゲットとバッキングプレートの組立体を形成する際 に用いられる制御された雰囲気は、好ましくは、真空、不活性ガス、還元ガス、 あるいはその組み合わせからなる。 スパッタ用ターゲットとバッキングプレートには、いかなる数の 異なる材料を用いてもよい。好ましくは、スパッタ用ターゲットは、チタン、ア ルミニウム、モリブデン、コバルト、クロム、ルテニウム、ロジウム、パラジウ ム、銀、オスミウム、イリジウム、プラチナ、金、タングステン、シリコン、タ ンタル、バナジウム、ニッケル、鉄、マンガン、ゲルマニウム、あるいはその合 金からなる。バッキングプレートは、好ましくは、アルミニウム、銅、スチール 、チタン、あるいはその合金からなる。 加熱工程では、組立体は、一般的に、バッキングプレートに用いられる金属の 一致融点よりやや低い温度に加熱される。具体的には、バッキングプレートがア ルミニウム又はアルミニウム合金である場合、組立体は、好ましくは、約３００ ℃〜約５００℃の温度に加熱され、銅又は銅合金が使用される場合、組立体は、 約５４０℃〜約１０１５℃の温度に加熱される。バッキングプレートがスチール 製の場合、加熱工程の温度は約７３０℃〜約１３２０℃であり、チタン又はチタ ン合金が使用される場合、温度は約８９０℃〜約１５７０℃である。 加圧工程において、組立体は、好ましくは約３０ＭＰａ〜約１４０ＭＰａの圧 力で加圧される。 本方法により製造されるスパッタ用ターゲットとバッキングプレートの組立体 の利点の１つは、主としてボンディング面の一方の表面処理による、せん断不良 に対する強度及び耐性の向上である。このボンド不良に対する強度及び耐性の向 上により、このような組立体をより高い動作スパッタリング温度にて使用するこ とが可能となり、構造上の信頼性を損なうことなく、使用可能ターゲットサイズ の範囲を拡張することができる。 さらに、パーティクルブラスティング、ショットピーニング、エッチング、ド リリング等、ボンディング面の処理に用いられる方法は、滑らかな表面拡散ボン ディングに必要な拡張表面準備形成やグルーブボンディングに用いられる溝の機 械加工と比較すると、製造時間の節約及びコストの節約が得られる。また、従来 の方法の中には、ターゲットのミクロ構造を有害に変化させ得る温度に組立体を 長時間さらす必要があり、これによりターゲットの性能を劣化されるものもある 。しかしながら、本発明方法で用いる温度は、固体ボンドの形成を可能にすると 共に、高温に必要以上さらすことを最小限にしている。 ここに説明した利点及び他の利点については、以下に説明する図面及び本発明 の詳細な説明により、当該分野の技術者にとって明らかになる。 図面の簡単な説明 図１は、表面を粗面化する前のスパッタ用ターゲットのボンディング面を示す 上面図である。 図２は、表面を粗面化した後の図１に示すスパッタ用ターゲットを示す上面図 である。 図３は、図２に示すスパッタ用ターゲットの３−３線断面図である。 図４は、図３に示す粗面化されたスパッタ用ターゲットと上に配置される粗面 化されていないバッキングプレートとを示す互いに接合されていない組立体を示 す分解断面図である。 図５は、互いに接合されたスパッタ用ターゲットとバッキングプレートの組立 体を示す断面図である。 図６は、スパッタ用ターゲットとバッキングプレートのボンディング面の間に 形成された接合状態を倍率４００Ｘで示す、図５の６の部分を撮影した拡大断面 写真である。 図７は、ボンディング面に開設された複数の孔を示す図であり、図１のスパッ タ用ターゲットの１／４周分を示す上面図である。 図８は、図７のスパッタ用ターゲットの一部を８−８線断面図である。 図９は、バッキングプレートと接合され、接合されたスパッタ用ターゲットと バッキングプレートの組立体を形成する図８に示すスパッタ用ターゲットの一部 を示す断面図である。 発明を実施するための最良の形態 図１から図４において、本発明の好ましい形態では、機械加工されたボンディ ング面１２を有するスパッタ用ターゲット１０は、機械加工されたボンディング 面１２を粗面化することにより、バッキングプレートとのボンディングの準備が 行われる。粗面化されたボンディング面１４は、例えば、微粒子研磨、ショット ピーニング、エッチング、あるいはそれらの組み合わせ等、種々の手法のいずれ かにより形成される。研磨剤による微粒子研磨は、その研磨装置が容易に入手可 能であり利用が簡単であるため好ましい方法である。また、この方法では、より 均一に粗面化された表面が得られる。 図２及び図３に示すように、粗面化処理を、ボンディング面１４ のほぼ全面に行ってもよい。望ましくは、ランダムにあるいは特定のパターンに 、ボンディング面の１又は複数の特定部分にのみに粗面化処理を施してもよい。 特定のパターンは、表面の粗面化の前にボンディング面の特定部分をマスキング することにより達成される。例えば、望ましくは、粗面化を施さないボンディン グ面の格子状パターンは、表面の粗面化の前に、マスキングテープ等のゴム引き したテープを縦横に交差させた縦横帯を用いて、粗面化を施さないボンディング 面をマスキングすることにより形成される。さらに、図４において、本発明の好 ましい形態では、スパッタ用ターゲット１０のボンディング面１４のみに粗面化 の処理が行われ、バッキングプレート１６のボンディング面１８は粗面化されな い状態におかれる。望ましくは、スパッタ用ターゲットを粗面化することに代え 、バッキングプレートのボンディング面の少なくとも一部を粗面化するようにし てもよい。又は、スパッタ用ターゲットとバッキングプレートの両方のボンディ ング面の少なくとも一部を粗面化するようにしてもよい。 本発明を実施する際、粗面化される一方又は両方の特定の面は、表面粗度が少 なくとも１２０Ｒａになるように処理する必要がある。ここで用いる「表面粗度 」とは、中間線又は中心線からの算術平均の偏差をマイクロインチで表したもの であり、Ｒａは国内で採用される表面粗度の記号である。好ましくは、粗面化工 程後のこの表面粗度は、約１２０Ｒａ〜約１５０Ｒａであり、より好ましくは約 １３５Ｒａである。図３及び図４に示すように、粗面化を行う工程は、処理され たボンディング面に不均一な表面形状を形成することである。 接合された組立体の好ましい形成方法において、ボンディングの前に粗面化さ れた部分が洗浄され、微粒子を用いた微粒子研磨、ショットピーニング、又はエ ッチングを行った後に残存するパーティクルが除去される。パーティクルの除去 には、多数の異なる方法のうちのいずれかが用いられるが、脱脂を行う工程では ないので、ドライリントフリーによるふき取り法を用いてもよい。望ましくは、 組立体の粗面化されていない構成要素（一般的には、スパッタ用ターゲットが粗 面化されている場合、バッキングプレート）のボンディング面を、アセトンでの ふき取りや、イソプロピルアルコールあるいは石鹸と水等の脱脂組成物を用いて 洗浄することにより、機械加工用のオイルや指紋等を除去するようにしてもよい 。 表面を粗面化することに代えて、ボンディング面に複数の孔を開設することに よりボンディング面の一方を処理するようにしてもよい。図７に示すように、ス パッタ用ターゲット１０’のボンディング面１４’に複数の孔２８を開設する。 １／４円部分のみを示しているが、実際の実施例においては、開設孔２８は、ボ ンディング面１４’の全面にわたって均一に、ほぼ同心円状に配置される。さら に望ましくは、開設孔は、格子状状等の他のパターンでボンディング面に整列さ れてもよく、あるいは、ランダムな列でボンディング面に配置されてもよい。好 ましい実施例において、孔は、互いに１／２インチ程度の間隔で設けられており 、各孔の直径は約３／６４インチであり、深さは約０．０６５インチである。 図８において、各孔２８を開設した後、各孔２８にはその開口部に余分な金属 材料からなるバリ又は突片３０が存在する。これらバリ又は突片３０は、そのま ま残され、スパッタ用ターゲットとバッ キングプレートが接合されるときに、バリが他方の構成要素の金属とのわずかに 機械的に結合し、これにより、組立体のボンディングを補助される。 ターゲットのボンディング面に孔を開設することが好ましいが、これに代えて バッキングプレートのボンディング面に、あるいは両方のボンディング面に孔を 開設することにより本発明を実施してもよい。 上述のように表面を粗面化し又は孔の開設によりボンディング面の一方が処理 されると、スパッタ用ターゲット及びバッキングプレートは、熱間等静圧圧縮成 形法（ＨＩＰｉｎｇ）又は単軸熱間圧縮成形法（ＵＨＰｉｎｇ）等の方法を用い て結合される。例えば、図４において、スパッタ用ターゲット１０とバッキング プレート１６は、ボンディング面１４、１８により形成される接合面を有する組 立体２０を形成するように方向付けがなされている。そして、ＵＨＰｉｎｇが用 いられた場合、この接合されていない組立体は、１対のプランジャ、熱板、ある いはラムの間に配置される。これらラムは、温度、圧力、その他、チャンバ内の 雰囲気条件を制御することが可能となされたチャンバ内に収納される。 制御された雰囲気条件は、真空度、還元ガス濃度、不活性ガス濃度、あるいは これらの各条件により設定される。好ましくは、制御された雰囲気条件は、約１ ０^-2ｔｏｒｒ以上の真空度である。真空にすることにより金属の再酸化防止の際 の制御を行うことができる。望ましくは、５〜１０重量％の水素を含有する窒素 ガス等の還元ガスを用いるようにしてもよい。さらに、望ましくは、同様に不活 性ガスを用いるようにしてもよい。 チャンバ内の雰囲気条件の調整に加えて、接合されていない組立体を加熱する ため、単軸熱間圧縮成形法を行う制御チャンバ内の温度が上昇される。組立体は 、バッキングプレートに用いられる金属の融点に等しい温度である一致融点（Ｔ ｍ）よりやや低い温度に加熱される。好ましくは、組立体は、約０．６０Ｔｍ〜 約０．９５Ｔｍの範囲の温度、より好ましくは約０．７５Ｔｍ〜約０．０９Ｔｍ の範囲内の温度に加熱される。表１において、バッキングプレートの材料として 一般的に用いられる種々の金属についての温度範囲を示す。組立体の温度を、バ ッキングプレート用の材料の融点よりやや低い温度に上昇させることにより、バ ッキングプレートは軟化し、加圧の際に、スパッタ用ターゲットの処理済みのボ ンディング面との密着する接合面形成する。 組立体が加熱されると、単軸方向のラムにより圧縮力が組立体アセンブリに印 加される。組立体にかかる圧力は、一般的には、約３０ＭＰａ〜約１４０ＭＰａ の範囲に上昇される。 組立体は、このような温度、圧力、雰囲気ガスの条件下で、一般的には約３０ 分〜約６０分間、制御チャンバ内に維持されることにより、互いに接合されたス パッタ用ターゲットとバッキングプレートの組立体を形成する。 また、組立体は、熱間等静圧圧縮成形法（ＨＩＰｉｎｇ）を用いて結合するよ うにしてもよい。ＨＩＰｉｎｇが用いられる場合、処理済みのスパッタ用ターゲ ット及びバッキングプレートは、ボンディング面により形成される接合面を有す る組立体を形成するように方向付けがなされ、この組立体はＨＩＰｉｎｇ用の容 器内に配置される。この容器には、変形可能でＨＩＰｉｎｇの条件に耐え得るも のであれば、いかなる容器を用いてもよい。一般的には、側壁、底板、上面板、 真空にするための密閉可能な開口部を有するスチール缶が用いられる。組立体が ＨＩＰｉｎｇ用の容器内に配置されると、一般的には１０^-2ｔｏｒｒ程度以上の 真空度となされる。そして、この容器は、厳しい温度及び圧力条件に耐えるよう に構成されたＨＩＰｉｎｇチャンバ内に配置される。ＨＩＰｉｎｇチャンバ内の 雰囲気は、アルゴンやヘリウム等の真不活性ガスに置き換えられる。さらに、Ｈ ＩＰｉｎｇチャンバ内の温度及び圧力は、接合されたスパッタ用ターゲットとバ ッキングプレートの組立体を形成するため、ＵＨＰｉｎｇを行うにあたり上述の ような条件に上昇させられる。表１においては、組立体は、バッキングプレート に用いられる金属の融点に等しい温度である一致融点よりやや低い温度に加熱さ れる。 好ましくは、組立体は、約０．６０Ｔｍ〜約０．９５Ｔｍの範囲、より好ましく は約０．７５Ｔｍ〜約０．０９Ｔｍの範囲の温度に加熱される。さらに、圧力に ついては、ＨＩＰｉｎｇ用の容器及びそれに収容された組立体は、全面より、約 ３０ＭＰａ〜約１４０ＭＰａの圧力に圧縮される。組立体は、好ましくは、望ま しい温度、圧力、雰囲気の条件下で約６０分間維持される。スパッタ用ターゲッ トとバッキングプレートに、膨張率が異なる金属が用いられる場合、引張応力に よるボンドクラックの発生を抑えるため、ＨＩＰｉｎｇチャンバから上昇した圧 力の一部を除去すると共に上昇した温度を維持することが望ましい。 図５及び６に示すように、粗面化されたスパッタ用ターゲット１０とバッキン グプレート１６が接合されて構成された接合組立体２２を形成する場合、スパッ タ用ターゲット１０の粗面化されたボンディング面１４は、軟らかいバッキング プレート１６のボンディング面２４をわずかに圧縮変形し、これにより密着され る接合面２６を形成する。 図９において、スパッタ用ターゲット１０’とバッキングプレート１６’が接 合されて構成される接合組立体２２’を形成する場合、バッキングプレート１６ ’からの金属がスパッタ用ターゲット１０’のボンディング面１４’に形成され た開設孔２８に流入する。さらに、スパッタ用ターゲット１０’とバッキングプ レート１６’が加圧される場合、各孔の開口部の周辺のバリ３０が押圧され、ス パッタ用ターゲット１０’のボンディング面１４’内の孔又はキャビティ２８’ に進入したバッキングプレート材料によりわずかな機械的な結合が行われる。こ れにより、互いに密着した接合面が形成さ れる。接合されたバッキングプレート１６’のボンディング面の詳細を２４’と して示す。 スパッタ用ターゲット及びバッキングプレートに用いられる金属は、純金属あ るいは合金等の種々の金属のいずれかを用いることができる。例えば、スパッタ 用ターゲットは、チタン、アルミニウム、モリブデン、コバルト、クロム、ルテ ニウム、ロジウム、パラジウム、銀、オスミウム、イリジウム、プラチナ、金、 タングステン、シリコン、タンタル、バナジウム、ニッケル、鉄、マンガン、ゲ ルマニウム、あるいはその合金により形成されてもよい。また、バッキングプレ ートは、アルミニウム、銅、スチール、チタン、あるいはその合金により形成さ れてもよい。スパッタ用ターゲットとバッキングプレートの金属の好ましい組み 合わせは、チタン−タングステンターゲットとアルミニウムバッキングプレート 、チタン−タングステンターゲットとチタンバッキングプレート、チタンターゲ ットとアルミニウムバッキングプレート、アルミニウムターゲットとアルミニウ ムバッキングプレート、チタンターゲットとチタンバッキングプレート、モリブ デンターゲットと銅バッキングプレート、コバルトターゲットと銅バッキングプ レート、クロムターゲットと銅バッキングプレート、そして、ルテニウム、ロジ ウム、パラジウム、銀、オスミウム、イリジウム、プラチナ、金等の貴金属から なるターゲットと銅バッキングプレートの組み合わせがある。チタン−タングス テン合金が用いられる場合、この合金は、好ましくは、約１０ｗｔ％〜１５ｗｔ ％のチタンを含む。 上述の方法においては、円盤状をなすスパッタ用ターゲットとバッキングプレ ートの組立体について説明したが、この方法は、異な る多数の形状及びサイズのうちいずれかを有するスパッタ用ターゲットとバッキ ングプレートを接合するために用いてもよいことは、当業者にとって容易に想到 できるところである。 実施例 実施例１：接合されたスパッタ用ターゲットとバッキングプレートの組立体の形 成 純チタンをターゲットに用い、２０２４アルミニウムをバッキングプレートに 用いて、幾つかの円盤状をなすターゲットとバッキングプレートの組立体を製造 した。各円盤状をなすターゲットは１５２ｍｍ×１５．２ｍｍであり、各円盤状 バッキングプレートは１５２ｍｍ×２５．４ｍｍである。各チタンターゲットの 接合面を機械加工により平坦化し、ターゲットのうち幾つかには異なる表面処理 を行った。ターゲットのうち２つは、ボンディング面に格子状状に形成されたマ スキングテープの保護皮膜を施した。５ｍｍ幅の帯を、ボンディング面の縦横両 方向に１０ｍｍの間隔で配置した。これらマスクされたスパッタ用ターゲットに は、以下の処理手続きによりグリットブラスティングを行った。各ターゲットを 、グリットブラストキャビネットに配置し、グリットブラストマシン上の空気圧 を６０ｐｓｉに設定した。そして、グリットＮｏ．４６を用い、グリットブラス トノズルをボンディング面から１．５インチ〜２インチ程度離間して４５°の角 度に保持して、ターゲットのボンディング面にグリットブラスティングを行った 。露出したターゲットのボンディング面の全面が粗いグレー表面になるまで、微 粒子研磨をスイ ープモーションで続けた。そして、圧縮した空気を用いて、ターゲットから遊離 したパーティクルを吹き飛ばし、マスキングテープを除去し、ターゲットボンデ ィング面をアルコールで洗浄した。上述の処理手続きを用いて、別の２つのター ゲットサンプルに対して完全にグリットブラスティングを行ったが、ボンディン グ面のいずれの部分にもマスキングや被膜による保護を行わなかった。 他の幾つかのチタンターゲットには、ターゲットボンディング面に孔を開設し て、ボンディングの準備を行った。これらターゲットサンプルのうち２つについ ては、互いに０．４インチ程度の間隔でグリッド状パターンに孔を開設した。各 孔は、幅が約３／６４インチ、深さが約０．０６５インチである。他の２つのサ ンプルについては、同じ幅及び深さを有する孔を用いたが、これら孔は、同心環 状パターンに形成し、互いに０．５インチ程度の間隔を有している。 そして、各チタンターゲットを、２０２４アルミニウムバッキングプレートと 組み合わせて、真空スチール製の熱間等静圧圧縮成形容器内に装填した。そして 、接合された組立体を形成するため、各容器に熱間等静圧圧縮（ＨＩＰ）を行っ た。組立体を収容している加圧容器をＨＩＰｉｎｇ用の制御チャンバ内に装填し た後、チャンバにアルゴンガスを充填し、温度を約９００°Ｆ、圧力を約６００ ０ｐｓｉに上昇させた。これらの条件下でスパッタ用ターゲットとバッキングプ レートの組立体を約６０分間維持し、その後、圧力を６０００ｐｓｉから約５０ ００ｐｓｉに急激に減圧し、これにより組立体がある程度冷却された。そして、 温度を毎時１２０°Ｆ低下させて、組立体を常温に冷却した。さらに、ＨＩＰｉ ｎｇチャンバ内の圧力を、同じ時間で大気圧に戻した。同様のプロセスにより、 上述の各ターゲットとバッキングプレートの組立体に対して熱間等静圧圧縮を行 った。 実施例２：接合特性の評価 実施例１で形成した各チタンとアルミニウムの組立体の接合特性を超音波方式 で測定し、実際に接合したボンディング面の百分率を求めた。各表面の状態につ いて２つのサンプルをテストし、平均化された超音波方式の測定結果を表２に示 す。 グリットブラスティングが行われた組立体及び開設孔を有する組立体は、１０ ０％のボンディングを示したが、滑らかな表面の組立体は、９９％程度のボンデ ィングであった。 実施例３：ボンドの引張強度 実施例１で形成された組立体を、長さ１０１．６ｍｍ、幅２５． ４ｍｍの棒状に分割した。そして、各接合組立体の一端付近に互いの接合面に垂 直に孔を開設し、引張試験を行うため、接合面の平面に沿って同一端から深さ２ ５．４ｍｍの鋸歯状のカットを設けた。この引張試験は、インストロン型試験器 （Instron Universal Testing Machine Model TTC）を用いて行った。サンプル は、接合面に垂直となす応力方向で引っ張られた。各表面状態について２つのサ ンプルをテストし、各接合状態につき２つの引張試験結果の平均を表３に示す。 グリットブラスティングを行ったサンプル及び開設孔のあるサンプルの不良で の引張強度は、滑らかな表面のものの２倍程度である。 上述の好ましい実施例については、一例を説明するのみであり、本発明の趣旨 を限定するものではない。本発明の趣旨は、以下の特許請求の範囲により決定さ れる。

【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項 【提出日】１９９７年４月２４日 【補正内容】 ２．上記処理工程は、上記ボンディング面のうち一方の少なくとも一部を粗面化 して、表面粗度が少なくとも約３．０５×１０^-6ｍＲａ（１２０μインチＲａ） である粗面化部分を形成する工程からなることを特徴とする請求項１記載の方法 。 ３．上記粗面化部分は、上記粗面化工程後の表面粗度が約３．０５×１０^-6ｍＲ ａ（１２０μインチＲａ）〜約３．８１×１０^-6ｍＲａ（１５０μインチＲａ） であることを特徴とする請求項２記載の方法。 ４．上記粗面化部分は、上記粗面化工程後の表面粗度が約３．４３×１０^-6ｍＲ ａ（１３５μインチＲａ）であることを特徴とする請求項３記載の方法。 ５．上記ボンディング面は、微粒子研磨、ショットピーニング、エッチング及び その組み合わせのうちから選択された手法により粗面化されることを特徴とする 請求項２記載の方法。 ６．上記粗面化工程は、上記スパッタ用のターゲットとバッキングプレートの少 なくとも一方のボンディング面のほぼ全面を粗面化する工程からなることを特徴 とする請求項２記載の方法。 ７．上記粗面化工程は、上記スパッタ用ターゲットとバッキングプレートの少な くとも一方のボンディング面を粗面化して、上記ボンディング面に特定パターン を形成する工程からなることを特徴とする請求項２記載の方法。 ８．上記特定パターンは、格子状のパターンであることを特徴とする請求項７記 載の方法。 ９．上記粗面化工程は、スパッタ用のターゲットのボンディング面を粗面化する 工程からなることを特徴とする請求項２記載の方法。 １０．上記処理工程は、上記ボンディング面のうちの一方に複数の孔（２８）を 開設する工程からなることを特徴とする請求項１記載の方法。 １１．上記孔は、上記ボンディング面のほぼ全面にわたって分散されることを特 徴とする請求項１０記載の方法。 １２．上記孔は、互いに１．２７×１０^-2ｍ（１／２インチ）程度の間隔を有す ることを特徴とする請求項１１記載の方法。 １３．上記各孔は、直径が約１．１９×１０^-3ｍ（３／６４インチ）、深さが約 １．６５×１０^-3ｍ（０．０６５インチ）であることを特徴とする請求項１２記 載の方法。 １４．上記各孔は、上記孔の開口部の周縁にバリ（３０）を有し、上記バリは、 接合される組立体における上記ボンディング面の他方に対して機械的結合を図る ことを特徴とする請求項１０記載の方法。 １５．上記開設工程は、スパッタ用のターゲットのボンディング面に複数の孔を 開設する工程からなることを特徴とする請求項１０記載の方法。 １６．上記制御された雰囲気は、真空、不活性ガス、還元ガス、及びその組み合 わせのうちから選択されることを特徴とする請求項１記載の方法。 １７．バッキングプレートは、アルミニウム、銅、スチール、チタン及びその合 金のうちから選択される金属により形成されることを特徴とする請求項１記載の 方法。 １８．スパッタ用ターゲットは、チタン、アルミニウム、モリブデン、コバルト 、クロム、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、銀、オスミウム、イリジウム、 プラチナ、金、タングステン、シリコン、タンタル、バナジウム、ニッケル、鉄 、マンガン、ゲルマニウム、及びその合金のうちから選択される金属により形成 されることを特徴とする請求項１記載の方法。 【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項 【提出日】１９９７年７月１４日 【補正内容】 明細書 スパッタ用ターゲットとバッキングプレートの組立体 及びその製造方法 技術分野 本発明は、スパッタ用ターゲットとバッキングプレートの組立体及びその製造 方法に関する。さらに詳しくは、このような組立体を形成する際に、スパッタ用 ターゲットとバッキングプレートの少なくともいずれか一方のボンディング面を 表面粗度が少なくとも約３．０５×１０^-6ｍＲａ（１２０μインチＲａ）となる ように粗面化し、あるいは、ボンディング面に複数の孔を開設する処理を行う。 この表面処理は、組立体におけるスパッタ用ターゲットとバッキングプレートと の互いの機械的結合を補助する。 背景技術 カソードスパッタリングは、薄膜材料層を所望の基板上に堆積させるのに広く 用いられている。基本的に、 多数の異なる材料をボンディングするのに、グルーブボンディングが適用可能 であるが、異なる融点の材料に限定される。これは、低融点合金の融点付近でプ ロセスを発生させなければならないためである。また、このことにより、この手 法を、類似する金属に用いることはできない。また、溝の鋸歯状の部分が、応力 集中部として作用し、接合付近の合金の早期のクラックを促進することもある。 さらに、溝の機械加工は時間がかかる操作である。 日本特許抄録ｖｏｌ．１１ ｎｏ．３８１（Ｃ−４６４）１９８７年１２月１ ２日、及び特開昭６２−１４９８６６号には、底面に溝が機械加工されたトレー 型容器に粉末を低温圧入するスパッタ用ターゲットの形成方法が開示されている 。 日本特許抄録ｖｏｌ．１４ ｎｏ．２２７（Ｃ−７１８）１９９０年５月１５ 日、ＷＰＩ抄録Ｎｏ．９０−１０３６８２、及び特開平２−５４７６１号には、 粉末を加熱し、粗面化した内部表面を有する金属トレーに圧入した後、金属トレ ーをバッキングプレートに結合するスパッタ用ターゲットの形成方法が開示され ている。 欧州特許出願公報ＥＰ−Ａ−０，５７５，１６６には、ターゲットに溝を形成 し、加熱及び加圧によりバッキングプレートに拡散結合するスパッタ用ターゲッ トの形成方法が開示されている。 日本特許抄録ｖｏｌ．１４ ｎｏ．９０（Ｃ−６９１）１９９０年２月２０日 、及び特開昭１−３０１８５５号には、バッキングプレートに溝を形成し、ター ゲットを溝形成面に加圧して接着するスパッタ用ターゲットの形成方法が開示さ れている。 したがって、本発明の目的は、スパッタリング中及びスパッタリング後に生じ る熱膨張及び収縮応力に耐え得る、互いに類似する又は互いに異なる材料のター ゲットとバッキングプレートをボンディングするための安価で有用性の高い方法 を提供することである。 発明の開示 本発明は、改良されたスパッタ用ターゲットとバッキングプレート組立体及び このような組立体の製造方法に関する。この組立体は、下地のバッキングプレー トのボンディング面に接合されたボンディング面を有するスパッタ用ターゲット により構成される。接合された組立体を形成する方法は、ボンディング面のうち の一方の少なくとも一部を粗面化して、表面粗度が少なくとも約３．０５×１０^-6 ｍＲａ（１２０μインチＲａ）であるランダム表面形状を有する粗面化部を形 成すること、あるいは、ボンディング面の一方に複数の孔を開設することにより 、ボンディング面の一方を処理する工程を有する。この 方法は、さらに、ボンディング面により形成された接合面を有する組立体を形 成するように、スパッタ用ターゲット及びバッキングプレートを組み合わせる工 程と、組立体を制御された雰囲気におく工程と、組立体を加熱する工程と、組立 体を加圧してボンディング面を接合する工程とを有する。 表面粗面化が用いられる場合、好ましくは、この表面粗面化は、パーティクル ブラスティング、ショットピーニング、エッチング、あるいはこれらの組み合わ せにより行われる。粗面化工程は、スパッタ用ターゲットとバッキングプレート のうち少なくとも一方のボンディング面のほぼ全面を粗面化してもよく、望まし くは、グリッド状パターン等の特定の粗面化パターンを形成するように、粗面化 される表面をマスク又は被覆してもよい。本発明の好ましい形態において、粗面 化工程は、スパッタ用ターゲットのボンディング面の少なくとも一部を粗面化し 、より好ましくは、ターゲットのボンディング面のほぼ全面を粗面化する。 粗面化部の表面粗度は、少なくとも３．０５×１０^-6ｍＲａ（１２０μインチ Ｒａ）でなければならないが、粗面化工程後の表面粗度は、好ましくは、約３． ０５×１０^-6ｍＲａ（１２０μインチＲａ）〜約３．８１×１０^-6ｍＲａ（１５ ０μインチＲａ）の範囲であり、より好ましくは、約３．４３×１０^-6ｍＲａ（ １３５μインチＲａ）である。 処理工程が、ボンディング面のうちの一方に複数の孔を開設する工程からなる 場合、孔は、一般的にはボンディング面のほぼ全面にわたって分散される。好ま しくは、孔は、互いに１．２７×１０^-2ｍ程度の間隔（１／２インチの間隔）を 有し、 各孔は、直径が約１．１９×１０^-3ｍ（３／６４インチ）、深さが約１．６５ ×１０^-3ｍ（０．０６５インチ）である。各孔が機械加工されるとき、孔の開口 部において金属が周辺バリを形成し、これはボンディング面の一部として保持さ れなければならない。そして、スパッタ用ターゲットとバッキングプレートが接 合されると、各バリは、接合された組立体において、ボンディング面の他方から の材料との機械的連結を形成する。開設された孔を使用するときは、孔は、好ま しくは、スパッタ用ターゲットのボンディング面に配置される。 接合されたスパッタ用ターゲットとバッキングプレートの組立体を形成する際 に用いられる制御された雰囲気は、好ましくは、真空、不活性ガス、還元ガス、 あるいはその組み合わせからなる。 スパッタ用ターゲットとバッキングプレートには、いかなる数の異なる材料を 用いてもよい。好ましくは、スパッタ用ターゲットは、チタン、アルミニウム、 モリブデン、コバルト、クロム、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、銀、オス ミウム、イリジウム、プラチナ、金、タングステン、シリコン、タンタル、バナ ジウム、ニッケル、鉄、マンガン、ゲルマニウム、あるいはその合金からなる。 バッキングプレートは、好ましくは、アルミニウム、銅、スチール、チタン、あ るいはその合金からなる。 加熱工程では、組立体は、一般的に、バッキングプレートに用いられる金属の 一致融点よりやや低い温度に加熱される。具体的には、バッキングプレートがア ルミニウム又はアルミニウム合金である場合、組立体は、好ましくは、約３００ ℃〜約５００℃の温度に加熱され、 本発明の好ましい形態では、スパッタ用ターゲット１０のボンディング面１４ のみに粗面化の処理が行われ、バッキングプレート１６のボンディング面１８は 粗面化されない状態におかれる。望ましくは、スパッタ用ターゲットを粗面化す ることに代え、バッキングプレートのボンディング面の少なくとも一部を粗面化 するようにしてもよい。又は、スパッタ用ターゲットとバッキングプレートの両 方のボンディング面の少なくとも一部を粗面化するようにしてもよい。 本発明を実施する際、粗面化される一方又は両方の特定の面は、表面粗度が少 なくとも３．０５×１０^-6ｍＲａ（１２０μインチＲａ）になるように処理する 必要がある。ここで用いる「表面粗度」とは、中間線又は中心線からの算術平均 の偏差をメートル（マイクロインチ）で表したものであり、Ｒａは国内で採用さ れる表面粗度の記号である。好ましくは、粗面化工程後のこの表面粗度は、約３ ．０５×１０^-6ｍＲａ（１２０μインチＲａ）〜約３．８１×１０^-6ｍＲａ（１ ５０μインチＲａ）であり、より好ましくは約３．４３×１０^-6ｍＲａ（１３５ μインチＲａ）である。図３及び図４に示すように、粗面化を行う工程は、処理 されたボンディング面に不均一な表面形状を形成することである。 接合された組立体の好ましい形成方法において、ボンディングの前に粗面化さ れた部分が洗浄され、微粒子を用いた微粒子研磨、ショットピーニング、又はエ ッチングを行った後に残存するパーティクルが除去される。パーティクルの除去 には、多数の異なる方法のうちのいずれかが用いられるが、脱脂を行う工程では ないので、ドライリントフリーによるふき取り法を用いてもよい。望ましくは、 組立体の粗面化されていない構成要素（一般的には、スパッタ用ターゲットが粗 面化されている場合、バッキングプレート）のボンディング面を、アセトンでの ふき取りや、イソプロピルアルコールあるいは石鹸と水等の脱脂組成物を用いて 洗浄することにより、機械加工用のオイルや指紋等を除去するようにしてもよい 。 表面を粗面化することに代えて、ボンディング面に複数の孔を開設することに よりボンディング面の一方を処理するようにしてもよい。図７に示すように、ス パッタ用ターゲット１０’のボンディング面１４’に複数の孔２８を開設する。 １／４円部分のみを示しているが、実際の実施例においては、開設孔２８は、ボ ンディング面１４’の全面にわたって均一に、ほぼ同心円状に配置される。さら に望ましくは、開設孔は、格子状状等の他のパターンでボンディング面に整列さ れてもよく、あるいは、ランダムな列でボンディング面に配置されてもよい。好 ましい実施例において、孔は、互いに１．２７×１０^-2ｍ程度の間隔（１／２イ ンチの間隔）で設けられており、各孔の直径は約１．１９×１０^-3ｍ（３／６４ インチ）であり、深さは約１．６５×１０^-3ｍ（０．０６５インチ）である。 図８において、各孔２８を開設した後、各孔２８にはその開口部に余分な金属 材料からなるバリ又は突片３０が存在する。これらバリ又は突片３０は、そのま ま残され、スパッタ用ターゲットとバッキングプレートが接合されるときに、バ リが他方の構成要素の金属とのわずかに機械的に結合し、これにより、組立体の ボンディングを補助される。 ターゲットのボンディング面に孔を開設することが好ましいが、これに代えて バッキングプレートのボンディング面に、あるいは両方のボンディング面に孔を 開設することにより本発明を実施してもよい。 上述のように表面を粗面化し又は孔の開設によりボンディング面の一方が処理 されると、スパッタ用ターゲット及びバッキングプレートは、熱間等静圧圧縮成 形法（ＨＩＰｉｎｇ）又は単軸熱間圧縮成形法（ＵＨＰｉｎｇ）等の方法を用い て結合される。例えば、図４において、スパッタ用ターゲット１０とバッキング プレート１６は、ボンディング面１４、１８により形成される接合面を有する組 立体２０を形成するように方向付けがなされている。そして、ＵＨＰｉｎｇが用 いられた場合、この接合されていない組立体は、１対のプランジャ、熱板、ある いはラムの間に配置される。これらラムは、温度、圧力、その他、チャンバ内の 雰囲気条件を制御することが可能となされたチャンバ内に収納される。 制御された雰囲気条件は、真空度、還元ガス濃度、不活性ガス濃度、あるいは これらの各条件により設定される。好ましくは、制御された雰囲気条件は、約１ ．３３パスカル（１０^-2ｔｏｒｒ）以上の真空度である。真空にすることにより 金属の再酸化防止の際の制御を行うことができる。望ましくは、５〜１０重量％ の水素を含有する窒素ガス等の還元ガスを用いるようにしてもよい。さらに、望 ましくは、同様に不活性ガスを用いるようにしてもよい。 チャンバ内の雰囲気条件の調整に加えて、接合されていない組立体を加熱する ため、単軸熱間圧縮成形法を行う制御チャンバ内の温度が上昇される。 組立体は、バッキングプレートに用いられる金属の融点に等しい温度である一 致融点（Ｔｍ）よりやや低い温度に加熱される。好ましくは、組立体は、約０． ６０Ｔｍ〜約０．９５Ｔｍの範囲の温度、より好ましくは約０．７５Ｔｍ〜約０ ．９０Ｔｍの範囲内の温度に加熱される。表１において、バッキングプレートの 材料として一般的に用いられる種々の金属についての温度範囲を示す。組立体の 温度を、バッキングプレート用の材料の融点よりやや低い温度に上昇させること により、バッキングプレートは軟化し、加圧の際に、スパッタ用ターゲットの処 理済みのボンディング面との密着する接合面形成する。 組立体が加熱されると、単軸方向のラムにより圧縮力が組立体アセンブリに印 加される。 組立体にかかる圧力は、一般的には、約３０ＭＰａ〜約１４０ＭＰａの範囲に 上昇される。 組立体は、このような温度、圧力、雰囲気ガスの条件下で、一般的には約３０ 分〜約６０分間、制御チャンバ内に維持されることにより、互いに接合されたス パッタ用ターゲットとバッキングプレートの組立体を形成する。 また、組立体は、熱間等静圧圧縮成形法（ＨＩＰｉｎｇ）を用いて結合するよ うにしてもよい。ＨＩＰｉｎｇが用いられる場合、処理済みのスパッタ用ターゲ ット及びバッキングプレートは、ボンディング面により形成される接合面を有す る組立体を形成するように方向付けがなされ、この組立体はＨＩＰｉｎｇ用の容 器内に配置される。この容器には、変形可能でＨＩＰｉｎｇの条件に耐え得るも のであれば、いかなる容器を用いてもよい。一般的には、側壁、底板、上面板、 真空にするための密閉可能な開口部を有するスチール缶が用いられる。組立体が ＨＩＰｉｎｇ用の容器内に配置されると、一般的には１．３３パスカル（１０^-2 ｔｏｒｒ）程度以上の真空度となされる。そして、この容器は、厳しい温度及び 圧力条件に耐えるように構成されたＨＩＰｉｎｇチャンバ内に配置される。ＨＩ Ｐｉｎｇチャンバ内の雰囲気は、アルゴンやヘリウム等の真不活性ガスに置き換 えられる。さらに、ＨＩＰｉｎｇチャンバ内の温度及び圧力は、接合されたスパ ッタ用ターゲットとバッキングプレートの組立体を形成するため、ＵＨＰｉｎｇ を行うにあたり上述のような条件に上昇させられる。表１においては、組立体は 、バッキングプレートに用いられる金属の融点に等しい温度である一致融点より やや低い温度に加熱される。 好ましくは、組立体は、約０．６０Ｔｍ〜約０．９５Ｔｍの範囲、より好ましく は約０．７５Ｔｍ〜約０．９０Ｔｍの範囲の温度に加熱される。さらに、圧力に ついては、ＨＩＰｉｎｇ用の容器及びそれに収容された組立体は、全面より、約 ３０ＭＰａ〜約１４０ＭＰａの圧力に圧縮される。組立体は、好ましくは、望ま しい温度、圧力、雰囲気の条件下で約６０分間維持される。スパッタ用ターゲッ トとバッキングプレートに、膨張率が異なる金属が用いられる場合、引張応力に よるボンドクラックの発生を抑えるため、ＨＩＰｉｎｇチャンバから上昇した圧 力の一部を除去すると共に上昇した温度を維持することが望ましい。 図５及び６に示すように、粗面化されたスパッタ用ターゲット１０とバッキン グプレート１６が接合されて構成された接合組立体２２を形成する場合、スパッ タ用ターゲット１０の粗面化されたボンディング面１４は、軟らかいバッキング プレート１６のボンディング面２４をわずかに圧縮変形し、これにより密着され る接合面２６を形成する。 図９において、スパッタ用ターゲット１０’とバッキングプレート１６’が接 合されて構成される接合組立体２２’を形成する場合、バッキングプレート１６ ’からの金属がスパッタ用ターゲット１０’のボンディング面１４’に形成され た開設孔２８に流入する。さらに、スパッタ用ターゲット１０’とバッキングプ レート１６’が 合金が用いられる場合、この合金は、好ましくは、約１０ｗｔ％〜１５ｗｔ％ のチタンを含む。 上述の方法においては、円盤状をなすスパッタ用ターゲットとバッキングプレ ートの組立体について説明したが、この方法は、異なる多数の形状及びサイズの うちいずれかを有するスパッタ用ターゲットとバッキングプレートを接合するた めに用いてもよいことは、当業者にとって容易に想到できるところである。 実施例 実施例１：接合されたスパッタ用ターゲットとバッキングプレートの組立体の形 成 純チタンをターゲットに用い、２０２４アルミニウムをバッキングプレートに 用いて、幾つかの円盤状をなすターゲットとバッキングプレートの組立体を製造 した。各円盤状をなすターゲットは１５２ｍｍ×１５．２ｍｍであり、各円盤状 バッキングプレートは１５２ｍｍ×２５．４ｍｍである。各チタンターゲットの 接合面を機械加工により平坦化し、ターゲットのうち幾つかには異なる表面処理 を行った。ターゲットのうち２つは、ボンディング面に格子状状に形成されたマ スキングテープの保護皮膜を施した。５ｍｍ幅の帯を、ボンディング面の縦横両 方向に１０ｍｍの間隔で配置した。これらマスクされたスパッタ用ターゲットに は、以下の処理手続きによりグリットブラスティングを行った。各ターゲットを 、グリットブラストキャビネットに配置し、グリットブラストマシン上の空気圧 を４１３７００パスカル（６０ｐｓｉ）に設定した。そして、グリットＮｏ．４ ６を用い、グリットブラストノズルをボンディング面から３．８１×１０^-2ｍ（ １．５インチ）〜５．０８×１０^-2ｍ（２インチ）程度離間して４５°の角度に 保持して、ターゲットのボンディング面にグリットブラスティングを行った。 露出したターゲットのボンディング面の全面が粗いグレー表面になるまで、微 粒子研磨をスイープモーションで続けた。そして、圧縮した空気を用いて、ター ゲットから遊離したパーティクルを吹き飛ばし、マスキングテープを除去し、タ ーゲットボンディング面をアルコールで洗浄した。上述の処理手続きを用いて、 別の２つのターゲットサンプルに対して完全にグリットブラスティングを行った が、ボンディング面のいずれの部分にもマスキングや被膜による保護を行わなか った。 他の幾つかのチタンターゲットには、ターゲットボンディング面に孔を開設し て、ボンディングの準備を行った。これらターゲットサンプルのうち２つについ ては、互いに１．０２×１０^-2ｍ（０．４インチ）程度の間隔でグリッド状パタ ーンに孔を開設した。各孔は、幅が約１．１９×１０^-3ｍ（３／６４インチ）、 深さが約１．６５×１０^-3ｍ（０．０６５インチ）である。他の２つのサンプル については、同じ幅及び深さを有する孔を用いたが、これら孔は、同心環状パタ ーンに形成し、互いに１．２７×１０^-2ｍ（０．５インチ）程度の間隔を有して いる。 そして、各チタンターゲットを、２０２４アルミニウムバッキングプレートと 組み合わせて、真空スチール製の熱間等静圧圧縮成形容器内に装填した。そして 、接合された組立体を形成するため、各容器に熱間等静圧圧縮（ＨＩＰ）を行っ た。組立体を収容している加圧容器をＨＩＰｉｎｇ用の制御チャンバ内に装填し た後、チャンバにアルゴンガスを充填し、温度を約４８２℃（９００°Ｆ）、圧 力を約４．１３７×１０⁷パスカル（６０００ｐｓｉ）に上昇させた。これらの 条件下でスパッタ用ターゲットとバッキングプレートの組立体を約６０分間維持 し、 その後、圧力を４．１３７×１０⁷パスカル（６０００ｐｓｉ）から約３．４ ４８×１０⁷パスカル（５０００ｐｓｉ）に急激に減圧し、これにより組立体が ある程度冷却された。そして、温度を毎時４８．９℃（１２０°Ｆ）低下させて 、組立体を常温に冷却した。さらに、ＨＩＰｉｎｇチャンバ内の圧力を、同じ時 間で大気圧に戻した。同様のプロセスにより、上述の各ターゲットとバッキング プレートの組立体に対して熱間等静圧圧縮を行った。 実施例２：接合特性の評価 実施例１で形成した各チタンとアルミニウムの組立体の接合特性を超音波方式 で測定し、実際に接合したボンディング面の百分率を求めた。各表面の状態につ いて２つのサンプルをテストし、平均化された超音波方式の測定結果を表２に示 す。 グリットブラスティングが行われた組立体及び開設孔を有する組立体は、１０ ０％のボンディングを示したが、滑らかな表面の組立体は、９９％程度のボンデ ィングであった。 請求の範囲 １．ボンディング面（１４）を有する固体シートであるスパッタ用のターゲット （１０）と、ボンディング面（１８）を有する下面側を支持するバッキングプレ ート（１６）とを有する接合されるスパッタ用のターゲットとバッキングプレー トの組立体の形成方法であって、 （ｉ）上記ボンディング面のうちの一方の少なくとも一部を粗面化して、表面 粗度が少なくとも約３．０５×１０^-6ｍＲａ（１２０μインチＲａ）であるラン ダムな表面形状を有する粗面化部分を形成する工程と、 （ｉｉ）上記ボンディング面のうちの一方に複数の孔を開設する処理のうちか ら選択された処理により上記ボンディング面のうちの一方を処理する工程と、 上記ボンディング面により形成された接合面を有する組立体を形成するように 、上記スパッタ用のターゲット及びバッキングプレートを組み合わせる工程と、 上記組立体を、制御された雰囲気中におく工程と、 上記組立体を加熱する工程と、 上記組立体を加圧して、上記ボンディング面を接合する工程とを有することを 特徴とする方法。 １９．上記バッキングプレートは、アルミニウム又はアルミニウム合金からなり 、上記加熱工程は、上記組立体を約３００℃〜約５７５℃の温度に加熱する工程 からなることを特徴とする請求項１７記載の方法。 ２０．上記バッキングプレートは、銅又は銅合金からなり、上記加熱工程は、上 記組立体を約５４０℃〜約１０１５℃の温度に加熱する工程からなることを特徴 とする請求項１７記載の方法。 ２１．上記バッキングプレートは、スチールからなり、上記加熱工程は、上記組 立体を約７３０℃〜約１３２０℃の温度に加熱する工程からなることを特徴とす る請求項１７記載の方法。 ２２．上記バッキングプレートは、チタン又はチタン合金からなり、上記加熱工 程は、上記組立体を約８９０℃〜約１５７０℃の温度に加熱する工程からなるこ とを特徴とする請求項１７記載の方法。 ２３．上記加圧工程は、上記組立体を約３０ＭＰａ〜約１４０ＭＰａの圧力に加 圧する工程からなることを特徴とする請求項１記載の方法。 ２４．請求項１記載の方法により製造される結合組立体。 ２５．上記粗面化部分は、上記粗面化工程後の表面粗度が約３．０５×１０^-6ｍ Ｒａ（１２０μインチＲａ）〜約３．８１×１０^-6ｍＲａ（１５０μインチＲａ ）であり、上記ボンディング面は、パーティクルブラスティング、ショットピー ニング、エッチング、及びその組み合わせのうちから選択された手法により粗面 化されることを特徴とする請求項２４記載の結合組立体。 ２６．上記粗面化部分は、上記粗面化工程後の表面粗度が約３．０５×１０^-6ｍ Ｒａ（１２０μインチＲａ）〜約３．８１×１０^-6ｍＲａ（１５０μインチＲａ ）であり、上記粗面化工程は、スパッタ用ターゲットのボンディング面を粗面化 する工程からなることを特徴とする請求項２４記載の結合組立体。 ２７．上記処理工程は、上記ボンディング面のうちの一方に複数の孔（２８）を 開設する工程からなり、上記孔は、上記ボンディング面のほぼ全面にわたって分 散されることを特徴とする請求項２４記載の結合組立体。 ２８．上記処理工程は、上記ボンディング面のうちの一方に複数の孔（２８）を 開設する工程からなり、上記各孔は、上記孔の開口部に周辺バリ（３０）を有し 、上記バリは、結合組立体における上記ボンディング面の他方に対して機械的連 結を形成することを特徴とする請求項２４記載の結合組立体。 ２９．上記処理工程は、上記ボンディング面のうちの一方に複数の孔（２８）を 開設する工程からなり、上記開設工程は、スパッタ用ターゲットのボンディング 面に複数の孔を開設する工程からなることを特徴とする請求項２４記載の結合組 立体。 ３０．上記制御された雰囲気は、真空、不活性ガス、還元ガス、及びその組み合 わせのうちから選択されることを特徴とする請求項２４記載の結合組立体。 ３１．バッキングプレートは、アルミニウム、銅、スチール、チタン、及びその 合金のうちから選択される金属により形成されることを特徴とする請求項２４記 載の結合組立体。 ３２．スパッタ用ターゲットは、チタン、アルミニウム、モリブデン、コバルト 、クロム、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、銀、オスミウム、イリジウム、 プラチナ、金、タングステン、シリコン、タンタル、バナジウム、ニッケル、鉄 、マンガン、ゲルマニウム、及びその合金のうちから選択される金属により形成 されることを特徴とする請求項２４記載の結合組立体。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，Ｍ Ｃ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ， ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ)， ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，Ｃ Ａ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ ，ＧＢ，ＧＥ，ＨＵ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ， ＫＲ，ＫＺ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，Ｍ Ｇ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ， ＴＭ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＺ，ＶＮ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．ボンディング面（１４）を有するスパッタ用のターゲット（１０）と、ボン ディング面（１８）を有する下面側を支持するバッキングプレート（１６）とを 有する接合されるスパッタ用のターゲットとバッキングプレートの組立体の形成 方法であって、 （ｉ）上記ボンディング面のうちの一方の少なくとも一部を粗面化して、表面 粗度が少なくとも約１２０Ｒａの粗面化部分を形成する工程と、 （ｉｉ）上記ボンディング面のうちの一方に複数の孔を開設する処理のうちか ら選択された処理により上記ボンディング面のうちの一方を処理する工程と、 上記ボンディング面により形成された接合面を有する組立体を形成するように 、上記スパッタ用のターゲット及びバッキングプレートを組み合わせる工程と、 上記組立体を、制御された雰囲気中におく工程と、 上記組立体を加熱する工程と、 上記組立体を加圧して、上記ボンディング面を接合する工程とを有することを 特徴とする方法。 ２．上記処理工程は、上記ボンディング面のうち一方の少なくとも一部を粗面化 して、表面粗度が少なくとも約１２０Ｒａである粗面化部分を形成する工程から なることを特徴とする請求項１記載の方法。 ３．上記粗面化部分は、上記粗面化工程後の表面粗度が約１２０Ｒａ〜約１５０ Ｒａであることを特徴とする請求項２記載の方法。 ４．上記粗面化部分は、上記粗面化工程後の表面粗度が約１３５Ｒａであること を特徴とする請求項３記載の方法。 ５．上記ボンディング面は、微粒子研磨、ショットピーニング、エッチング及び その組み合わせのうちから選択された手法により粗面化されることを特徴とする 請求項２記載の方法。 ６．上記粗面化工程は、上記スパッタ用のターゲットとバッキングプレートの少 なくとも一方のボンディング面のほぼ全面を粗面化する工程からなることを特徴 とする請求項２記載の方法。 ７．上記粗面化工程は、上記スパッタ用ターゲットとバッキングプレートの少な くとも一方のボンディング面を粗面化して、上記ボンディング面に特定パターン を形成する工程からなることを特徴とする請求項２記載の方法。 ８．上記特定パターンは、格子状のパターンであることを特徴とする請求項７記 載の方法。 ９．上記粗面化工程は、スパッタ用のターゲットのボンディング面を粗面化する 工程からなることを特徴とする請求項２記載の方法。 １０．上記処理工程は、上記ボンディング面のうちの一方に複数の孔を開設する 工程からなることを特徴とする請求項１記載の方法。 １１．上記孔は、上記ボンディング面のほぼ全面にわたって分散されることを特 徴とする請求項１０記載の方法。 １２．上記孔は、互いに１／２インチ程度の間隔を有することを特徴とする請求 項１１記載の方法。 １３．上記各孔は、直径が約３／６４インチ、深さが約０．０６５インチである ことを特徴とする請求項１２記載の方法。 １４．上記各孔は、上記孔の開口部の周縁にバリを有し、上記バリ は、接合される組立体における上記ボンディング面の他方に対して機械的結合を 図ることを特徴とする請求項１０記載の方法。 １５．上記開設工程は、スパッタ用のターゲットのボンディング面に複数の孔を 開設する工程からなることを特徴とする請求項１０記載の方法。 １６．上記制御された雰囲気は、真空、不活性ガス、還元ガス、及びその組み合 わせのうちから選択されることを特徴とする請求項１記載の方法。 １７．バッキングプレートは、アルミニウム、銅、スチール、チタン及びその合 金のうちから選択される金属により形成されることを特徴とする請求項１記載の 方法。 １８．スパッタ用ターゲットは、チタン、アルミニウム、モリブデン、コバルト 、クロム、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、銀、オスミウム、イリジウム、 プラチナ、金、タングステン、シリコン、タンタル、バナジウム、ニッケル、鉄 、マンガン、ゲルマニウム、及びその合金のうちから選択される金属により形成 されることを特徴とする請求項１記載の方法。 １９．上記バッキングプレートは、アルミニウム又はアルミニウム合金からなり 、上記加熱工程は、上記組立体を約３００℃〜約５７５℃の温度に加熱する工程 からなることを特徴とする請求項１７記載の方法。 ２０．上記バッキングプレートは、銅又は銅合金からなり、上記加熱工程は、上 記組立体を約５４０℃〜約１０１５℃の温度に加熱する工程からなることを特徴 とする請求項１７記載の方法。 ２１．上記バッキングプレートは、スチールからなり、上記加熱 工程は、上記組立体を約７３０℃〜約１３２０℃の温度に加熱する工程からなる ことを特徴とする請求項１７記載の方法。 ２２．上記バッキングプレートは、チタン又はチタン合金からなり、上記加熱工 程は、上記組立体を約８９０℃〜約１５７０℃の温度に加熱する工程からなるこ とを特徴とする請求項１７記載の方法。 ２３．上記加圧工程は、上記組立体を約３０ＭＰａ〜約１４０ＭＰａの圧力に加 圧する工程からなることを特徴とする請求項１記載の方法。 ２４．請求項１記載の方法により製造される結合組立体。 ２５．請求項５記載の方法により製造される結合組立体。 ２６．請求項９記載の方法により製造される結合組立体。 ２７．請求項１１記載の方法により製造される結合組立体。 ２８．請求項１４記載の方法により製造される結合組立体。 ２９．請求項１５記載の方法により製造される結合組立体。 ３０．請求項１６記載の方法により製造される結合組立体。 ３１．請求項１７記載の方法により製造される結合組立体。 ３２．請求項１８記載の方法により製造される結合組立体。