JPS645112B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はスパツタリング法に用いるターゲツト
及びその製造方法に関する。

最近、表面処理技術としていわゆる“気相めつ
き”法が注目されており、特にスパツタリング法
は単体金属、合金は勿論、その酸化物、硼化物、
炭化物、硅化物、窒化物、硫化物やその他の無機
化合物、或いはテフロン等の有機化合物の被膜を
所望の被処理物に簡単に形成できるため、半導体
分野等において広く採用されるに至つている。ス
パツタリング法は、周知のように被膜源となるタ
ーゲツトにイオン衝撃を与えるものであるが、こ
の場合ターゲツトはバツキングプレート或いはタ
ーゲツトホルダーに固定すると共に、バツキング
プレートやターゲツトホルダーに冷却水を流して
加熱されたターゲツトを冷却する必要がある。

従来、ターゲツトをバツキングプレートやター
ゲツトホルダーに固定する手段としては、通常エ
ポキシ系、シリコン系等のレジンや銀、ニツケ
ル、カーボンなどの微粒子を混入した導電性レジ
ンを使用し、一般に銅やステンレススチールによ
つて形成されたバツキングプレート或いはターゲ
ツトホルダーにターゲツトを接着固定することが
行なわれていた。しかし、レジンによる接着固定
法は耐熱性が悪い上、その接合強度が劣り、単位
面積当りの接合力が十分大きくないので、使用中
にしばしばターゲツトの剥離事故が生じる場合が
あり、またこのようにターゲツトがバツキングプ
レート、ターゲツトホルダーに強固に固定されて
いないため、ターゲツトが使用途中で割れ、この
ためターゲツトが消耗しつくされない前に新しい
ターゲツトと交換しなければならず、その信頼性
が低いものであつた。また特に、レジンとしては
エポキシ系のものが多く使用されているが、エポ
キシ系レジンは装置内における水素と酸素の反応
で生じる水の侵入によつて劣化する場合があり、
接合力の経時的劣化を生じさせる場があつた。

更に、このようにターゲツトを熱伝導性の悪い
レジンを介してバツキングプレートやターゲツト
ホルダーに接合することは、たとえ銀やニツケル
微粒子を混入したレジンを使用したとしても、バ
ツキングプレートやターゲツトホルダーに供給さ
れる冷却水の冷却熱を十分にターゲツトに伝導す
ることができず、このためターゲツトがオーバー
ヒートする事故がしばしば生じる場合があつた。

なおまた、レジンはしばしばオーバーヒートさ
れるターゲツトに直接接触し、しかも真空下に置
かれるため、その分解、蒸発等によつてレジンか
ら揮散性ガスが出てきたり、また特に、ターゲツ
トとして焼結ターゲツトを用いてこれをレジンで
バツキングプレート、ターゲツトホルダーに固定
する場合、レジンが焼結ターゲツトのポアーの中
に浸み込み、このためレジンが同時にスパツター
され、スパツター雰囲気を汚染る欠点があつた。

本発明者らは、上記事情を改善するため種々検
討を行なつた結果、半田付け困難もしくは不可能
な酸化物、硼化物、炭化物、窒化物、硅化物又は
硫化物より形成されるターゲツト基体のバツキン
グプレートもしくはターゲツトホルダーとの接合
面にアルミナ、チタニア、アルミナチタニア又は
スピネルより形成された中間溶射膜を介して半田
付け可能な金属の溶射膜を形成して、バツキング
プレートもしくはターゲツトホルダーとの間を半
田によつて接合することにより、ターゲツトがバ
ツキングプレートもしくはターゲツトホルダーに
強固に接合し、使用中での剥離が完全に防止され
てバツキングプレートもしくはターゲツトホルダ
ーで確実に支持されると共に、中間溶射膜、金属
溶射膜がいわば補強層としての作用を発揮するた
め、ターゲツトが使用途中で割れることが防止さ
れ、従つてターゲツトを完全に消耗しつくすまで
使用することができ、更にバツキングプレート或
いはターゲツトホルダーを流れる冷却水の冷却熱
を確実にターゲツトに伝熱してターゲツトのオー
バーヒートを防止することができ、しかもこのよ
うな半田接合による場合にはスパツター雰囲気を
汚染することがなく、このため高純度のスパツタ
リング被膜を形成することができることを知見
し、本発明をなすに至つたものである。

即ち、本発明は酸化物、硼化物、炭化物、窒化
物、硅化物又は硫化物より形成されるターゲツト
基体のバツキングプレートもしくはターゲツトホ
ルダーとの接合面にアルミナ、チタニア、アルミ
ナチタニア又はスピネルより形成された中間溶射
膜を介して半田付け可能な金属の溶射膜を形成し
て、バツキングプレートもしくはターゲツトホル
ダーに半田付けによつて接合するようにしたスパ
ツター用ターゲツト及びその製造方法を提供する
ものである。

以下、本発明につき更に詳しく説明する。

本発明において、被膜源となるスパツター用タ
ーゲツト基体の材質は半田付け困難もしくは不可
能なものであり、具体的にはTa₂O₅、SnO₂、
TiO₂、WO₃、Y₂O₃、ZnO、ZrO₂、Cr₂O₃、
PbO、フエライト等の酸化物、LaB₆、AlB₂、
TiB₂、ZrB₂等の硼化物、B₄C、SiC、TiC、WC
等の炭化物、AlN、BN、Si₃N₄、TaN、TiN等
の窒化物、CrSi₂、Cr₃Si₂、MoSi₂等の硅化物、
CdS、PbS、MoS、SnS、ZnS、ZrS等の硫化物
である。

なお、ターゲツト基体の形状は特に制限はな
く、従来のスパツター用ターゲツトと同様であ
る。具体的には、第１図に示すような平板型のも
の、第２図に示すような円筒型のもの、第３図に
示すようなガンタイプターゲツトなどが挙げられ
（図中ターゲツトを参照符号１で示す）、使用の態
様により適宜形状のターゲツト基体が選定され
る。

本発明のスパツター用ターゲツトは、前記ター
ゲツト基体１に対し、図面に示したようにこのタ
ーゲツト基体１のバツキングプレートもしくはタ
ーゲツトホルダー３との接合面に中間溶射膜４を
介して半田付け可能な金属の溶射膜２を形成する
ものである。この場合、中間溶射膜４は金属溶射
膜２のターゲツト基体１に対する結合強度を向上
させる。

なお、金属溶射膜２を形成する半田付け可能な
金属としては、銅、ニツケル、錫等の単体金属で
も、銅―亜鉛等の銅合金やニツケル合金、その他
の合金でもよい。また、ボンデイング被膜として
の中間溶射膜４を形成する溶射物質としては、ア
ルミナ、チタニア、アルミナチタニア、スピネル
を使用するものである。

前記金属溶射膜２の膜厚は、半田付け性の点か
ら20μ以上であることが好ましく、通常20〜
1000μの膜厚に形成される。この場合、被膜に平
滑性或いは平担性を必要とする場合などにおい
て、300〜1000μ溶射した後切削、研削を行うな
どして所用の厚みに仕上げることもできる。ま
た、中間溶射膜４の膜厚は特に制限されないが、
通常20〜300μの膜厚に溶射される。

本発明において、スパツター用ターゲツトを製
造する場合は、まずターゲツト基体１のバツキン
グプレートもしくはターゲツトホルダー３との接
合面を好ましくはサンドブラスト等によつて表面
粗化した後、中間溶射膜４を溶射、形成し、次い
で金属溶射膜２を溶射、形成するものである。

この場合、サンドブラスト処理は、ターゲツト
材質、その形状等に応じ、＃36〜＃150のアルミ
ナ、シリコンカーバイド、エメリーなどを使用
し、圧縮空気圧２〜５Kg／cm²の条件で行うことが
好ましい。なお、ターゲツト基体１が酸化物、炭
化物等のもろくて薄いものである場合は４Kg／cm²
以上の圧力でブラストすると割れることがあり、
また金属の場合でも薄いとソリが生ずることがあ
るため、サンドブラスト処理に際してはターゲツ
トの材質、形状に応じて空気圧力やブラスト材の
粗さなどを選択する必要がある。サンドブラスト
後は、できるだけ直ちに溶射を行うことが好まし
く、通常サンドブラスト後４時間以内に溶射を行
なう。

溶射法としては特に制限されず、プラズマ溶
射、火炎溶射、或いは電気アーク溶射法が採用さ
れ得る。

本発明のスパツター用ターゲツトは、図面に示
すように銅、ステンレススチール等の半田付け可
能な金属よりなるバツキングプレートもしくはタ
ーゲツトホルダー３に半田付け５により接合され
て使用される。なお、半田の種類は特に制限され
ないが、通常Pb―Sn系、In―Sn系のものが使用
される。

また、本発明のターゲツトは、スパツタリング
法の種類を問わず使用でき、例えば高周波スパツ
タリング法、プラズマスパツタリング法等に好適
に使用し得る。

而して、本発明によれば、ターゲツトをバツキ
ングプレートもしくはターゲツトホルダーに半田
により強固に固定でき、使用中におけるターゲツ
トの剥離が防止されると共に、溶射膜が補強作用
を有するのでターゲツトの割れも防止され、従つ
てターゲツトをスパツターし尽されるまで無駄な
く完全に使用することができる。更に、ターゲツ
トを半田によりバツキングプレートもしくはター
ゲツトホルダーに接合できるので、バツキングプ
レートもしくはターゲツトホルダーを流れる冷却
媒体の冷却熱をバツキングプレートもしくはター
ゲツトホルダーから半田層及び金属溶射膜を介し
てターゲツトに効率よく伝熱することができ、こ
のためターゲツトのオーバーヒートを防止するこ
とができる。しかも、溶射膜或いは半田層には有
機物のような分解したり蒸発したりする成分を含
まないので、スパツター雰囲気を汚染するおそれ
もないものである。

次に実施例を示し、本発明を具体的に説明する
が、本発明は下記の実施例に限定されるものでは
ない。

実施例 130mm×380mm×６mmのTa205のターゲツトのバ
ツキングプレートとの接合面にサンドブラスト処
理を施した後、アルミナを50μ溶射し、次に銅を
100μ溶射した。

このターゲツトをIn50％―Sn50％の半田で銅
製バツキングプレートに固定し、スパツターした
ところ、スパツターし尽されるまでターゲツトに
クラツク、剥離は生じなかつた。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第３図はそれぞれ本発明ターゲツト
の一実施例及びこれらの実施例に係るターゲツト
のバツキングプレートもしくはターゲツトホルダ
ーへの接合状態を示す縦断面図である。 １…ターゲツト基体、２…金属溶射膜、３…バ
ツキングプレートもしくはターゲツトホルダー、
４…中間溶射膜、５…半田層。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 酸化物、硼化物、炭化物、窒化物、硅化物又
   は硫化物より形成されるターゲツト基体のバツキ
   ングプレートもしくはターゲツトホルダーとの接
   合面にアルミナ、チタニア、アルミナチタニア又
   はスピネルより形成された中間溶射膜を介して半
   田付け可能な金属の溶射膜を形成して、バツキン
   グプレートもしくはターゲツトホルダーに半田付
   けによつて接合するようにしたことを特徴とする
   スパツター用ターゲツト。 ２ 中間溶射膜の厚さが20〜300μである特許請
   求の範囲第１項記載のターゲツト。 ３ 半田付け可能な金属の溶射膜が銅、ニツケ
   ル、銅合金又はニツケル合金から形成されたもの
   である特許請求の範囲第１項又は第２項記載のタ
   ーゲツト。 ４ 半田付け可能な金属の溶射膜の厚さが20〜
   1000μである特許請求の範囲第１項乃至第３項い
   ずれか記載のターゲツト。 ５ 酸化物、硼化物、炭化物、窒化物、硅化物又
   は硫化物より形成されるターゲツト基体のバツキ
   ングプレートもしくはターゲツトホルダーとの接
   合面にアルミナ、チタニア、アルミナチタニア又
   はスピネルより形成された中間溶射膜を溶射形成
   し、次いでこの中間溶射膜上に半田付け可能な金
   属を溶射することを特徴とするバツキングプレー
   トもしくはターゲツトホルダーに半田付けによつ
   て接合することの可能なスパツター用ターゲツト
   の製造方法。 ６ 中間溶射膜を20〜300μ厚さに溶射形成した
   特許請求の範囲第５項記載の製造方法。 ７ 半田付け可能な金属が銅、ニツケル、銅合金
   又はニツケル合金である特許請求の範囲第６項又
   は第７項記載の製造方法。 ８ 半田付け可能な金属を20〜1000μの厚さに溶
   射した特許請求の範囲第６項乃至第８項いずれか
   記載の製造方法。 ９ 溶射を行なう前にターゲツト基体のバツキン
   グプレートもしくはターゲツトホルダーとの接合
   面をサンドブラストにより粗化するようにした特
   許請求の範囲第６項乃至第９項いずれか記載の製
   造方法。 １０ 半田付け可能な金属を溶射した後、その表
   面を切削もしくは研削により平滑に仕上げるよう
   にした特許請求の範囲第６項乃至第１０項いずれ
   か記載の製造方法。