JPWO2003052161A1 - 磁性体ターゲットとバッキングプレートとの接合方法及び磁性体ターゲット - Google Patents
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Abstract
本発明は、平坦性を維持しながら磁性体ターゲットを予めアルミニウム板に接合し、次にこのアルミニウム板を接合した磁性体ターゲットを、平坦性を維持したままバッキングプレートに接合し、磁性体ターゲットのバッキングプレートへの接合後、前記アルミニウム板を研削除去することを特徴とする板厚のばらつきの少ない磁性体ターゲットとバッキングプレートとの接合方法に関する。比較的簡単な操作で、バッキングプレートに接合するまでの間、磁性体ターゲットの平坦性を維持できる磁性体ターゲットとバッキングプレートとの接合方法を提供する。
Description
技術分野
本発明は、磁性体ターゲットの板厚ばらつきの少ない磁性体ターゲットとバッキングプレートとの接合方法及び磁性体ターゲットに関する。
背景技術
従来、鉄、コバルト、ニッケル、白金又はこれらの合金のような強磁性体ターゲットを該ターゲット裏面に磁石を配置してマグネトロンスパッタを実施した場合、ターゲット内部で磁界が閉塞してしまいターゲット表面に磁界を発生させることが困難である。
すなわち強磁性体である鉄、コバルト、ニッケル、白金等の特有の磁界効果により、プラズマ密度の上昇が起こらずアルゴンのイオン化効率も低くなり、結果としてスパッタ効率の低いものであった。
このため、鉄、コバルト、ニッケル、白金又はこれらの合金等のような強磁性体ターゲットを用いる場合、単純にターゲット厚さを薄くして磁場の漏れを起こさせるなどの対策がとられてきた。
一般に、これまでの磁性体ターゲットとバッキングプレートの接合には、インジウム等の低融点のボンディング材が使用されていた。
しかし、最近ではこのようなインジウム等の接合強度の弱いボンディング材では、最近のハイパワースパッタリングが使用されると発生する熱の影響で剥れることがあるため、このようなボンディング材に替えて拡散接合することが提案され、現在ではこの拡散接合が主流になりつつある。
このようなことから、鉄、コバルト、ニッケル、白金又はこれらの合金等のターゲットにおいても例外ではなく、同様に拡散接合することも行われている。
一方、バッキングプレートとして一般にアルミニウム又はアルミニウム合金が使用されているが、このアルミニウム又はアルミニウム合金を使用した場合、鉄、コバルト、ニッケル、白金又はこれらの合金等とアルミニウム又はアルミニウム合金との間の熱膨張率差が大きく、拡散接合後の冷却過程で反り量が大きく接合界面が剥離してしまうことがあった。
近年、さらなるハイパワースパッタによりスパッタ粒子をイオン化し、基板に大きな運動エネルギーをもたせて均一に成膜する方法がとられるようになってきており、スパッタリング時の熱的影響と冷却媒体の水圧によりバッキングプレートを接合したターゲットが大きく凸に変形し、水漏れが起こってしまう場合があった。
最近では、ウエハーの大口径化に伴いターゲット自体も大型化しており、このような接合界面の剥離やバッキングプレートの変形問題がさらに大きな問題となってきた。このようなことから、より強度の高い銅や銅合金をバッキングプレートに使用する傾向にある。
ところで、上記のような鉄、コバルト、ニッケル、白金又はこれらの合金等の強磁性体ターゲットは、磁性に異方性を持たせるため、完全なアニールを施すことを行うことがなく、加工歪みをそのまま残す必要がある。
このような残留歪みを有しているのが強磁性体ターゲットの特徴の一つであるが、ここで大きな問題はバッキングプレートへの接合工程の間で、前記残留歪みが原因となり、鉄、コバルト、ニッケル、白金又はこれらの合金等の強磁性体ターゲット材料に反りが発生することである。例えばボンディング工程では２００〜２５０°Ｃ程度の熱がかかるが、このような低温の加熱でも反りが発生する。
上記のようにマグネトロンスパッタリングのスパッタ効率を上げるため、１０ｍｍ以下、通常５ｍｍ以下の厚みにターゲット材が構成されるが、このように薄いターゲットでは反りがより顕著に現れ、さらにこれを修復することが非常に難しいという問題がある。
通常、鉄、コバルト、ニッケル、白金又はこれらの合金等の強磁性体ターゲットは最終的に真空チャックに保持して研削が行われているが、このようなチャックに保持されている間に平坦性が保持されていても、一度反りが発生したものは、チャックを解放した後には、再び反るという現象も発生する。
上記のように、ターゲット材料が薄いだけに反りの問題は深刻であり、平坦性を持たせてバッキングプレートに接合することが容易にできないという問題があった。
発明の開示
以上のようなことから、比較的簡単な操作で、バッキングプレートに接合するまでの間、磁性体ターゲットの平坦性を維持できる磁性体ターゲットとバッキングプレートとの接合方法及び板厚及び漏れ磁束のばらつきが少ない磁性体ターゲットを提供する。
本発明者らにより鋭意検討の結果、使い捨てができる保持板を用いて反りを防止できるとの知見を得た。
本発明はこのような知見に基づき、次を提供するものである。
１．平坦性を維持しながら磁性体ターゲットを予めアルミニウム板に接合し、次にこのアルミニウム板を接合した磁性体ターゲットを、平坦性を維持したままバッキングプレートに接合し、磁性体ターゲットのバッキングプレートへの接合後、前記アルミニウム板を研削除去することを特徴とする板厚のばらつきの少ない磁性体ターゲットとバッキングプレートとの接合方法
２．磁性体が鉄、コバルト、ニッケル、白金又はこれらの合金であることを特徴とする上記１記載の磁性体ターゲットとバッキングプレートとの接合方法
３．バッキングプレートが銅若しくは銅合金又はアルミニウム若しくはアルミニウム合金であることを特徴とする上記１又は２記載の磁性体ターゲットとバッキングプレートとの接合方法
４．磁性体ターゲットとバッキングプレートをボンディング又は拡散接合により接合することを特徴とする上記１〜３のそれぞれに記載の磁性体ターゲットとバッキングプレートとの接合方法
５．アルミニウムあるいはアルミニウム合金板等のインサート材を介して拡散接合することを特徴とする上記４記載の磁性体ターゲットとバッキングプレートとの接合方法
６．アルミニウム板を研削除去後、磁性体表面をさらに研削することを特徴とする上記１〜５のそれぞれに記載の磁性体ターゲットとバッキングプレートとの接合方法
７．平均厚みに対する厚みの変位が４％以下であることを特徴とする磁性体ターゲット
８．ターゲットの最大漏れ磁束を１００％とした場合の、該最大漏れ磁束に対する平均漏れ磁束が８０％以上であることを特徴とする磁性体ターゲット
９．ターゲットの最大漏れ磁束を１００％とした場合の、該最大漏れ磁束に対する平均漏れ磁束が８０％以上であることを特徴とする上記７記載の磁性体ターゲット
１０．ターゲットの最大漏れ磁束を１００％とした場合の、該最大漏れ磁束に対する最少漏れ磁束が８０％以上であることを特徴とする磁性体ターゲット
１１．ターゲットの最大漏れ磁束を１００％とした場合の、該最大漏れ磁束に対する最少漏れ磁束が８０％以上であることを特徴とする上記７〜１０のそれぞれに記載の磁性体ターゲット
１２．磁性体が、鉄、コバルト、ニッケル、白金又はこれらの合金であることを特徴とする上記７〜１１のそれぞれに記載の磁性体ターゲット
発明の実施の形態
鉄、コバルト、ニッケル、白金又はこれらの合金等（Ｆｅ−Ｎｉ合金、Ｃｏ−Ｎｉ合金、Ｍｎ−Ｐｔ合金等）の磁性体ターゲットを予め真空チャック等により平坦性を維持しながら、爆着法、拡散接合法、ろう付け法、その他の接合法によりアルミニウム板に接合する。
このアルミニウム板に接合する方法としては、２５０°Ｃ程度で接合強度が十分であればよく、ターゲットに悪い影響を及ぼさないことが重要であり、爆着法、拡散接合法、ろう付け法、その他の接合法（接着法）が利用できる。これらの接合方法又は接着法及び接合材に、特に制限がない。
アルミニウム板は、反りを防止する補強板又は保護板と言い替えることもできる。ここで使用するアルミニウム板はアルミニウム合金板を含むものであり、後で切削除去するので安価な材料を使用することができる。
アルミニウム板は磁性体ターゲットの平坦性を維持するために、ある程度の強度と厚さを必要とする。磁性体ターゲットの厚さ又はそれ以上の厚さのものを使用するのが適当であるが、このアルミニウム板の厚みも、磁性体ターゲットの反りの強さ又は反り量によって任意に替えることができるもので、特に制限される必要はなく、適宜選択できる。
次に、このアルミニウム板を接合した磁性体ターゲットの平坦性を維持したままバッキングプレートに接合する。この場合、従来のボンディングによって接合しても良いし、また拡散接合により接合することもできる。
例えば、インジウム又はインジウム合金によってボンディングする場合には、２００〜２５０°Ｃの温度がかかるが、上記アルミニウム板及び接合材はこの接合時の温度に耐性があり、反り等の発生がないようにすることが必要である。
拡散接合する場合には比較的高温になるので、高温での耐性が求められる。例えば、コバルトターゲットの場合は低い透磁率を維持しなければならないので拡散接合の温度は低温（４５０°Ｃ以下）で行わなければならないという制限はあるが、それでも数百度の温度までに加熱する必要がある。
前記拡散接合に際しては、ある厚みをもつインジウム若しくはその合金その他の低融点のインサート材を使用する事が有効である。場合によっては、アルミニウム又はアルミニウム合金を使用することもできる。前記インサート材の機能は、より低温で拡散接合が可能であるということ、及び拡散接合後、室温まで冷却される際に、ターゲットとバッキングプレート間の熱膨張差によって生ずる応力をこのインサート材によって緩和することができることである。
バッキングプレートには、より強度の高い銅若しくは銅合金又はアルミニウム若しくはアルミニウム合金を使用するのが好適である。例えば、接合した場合の反りが少なく、ハイパワースパッタでも変形を起こさないバッキングプレートという意味では、バッキングプレートとして銅クロム合金、銅亜鉛合金等の銅合金を用いることが有効である。
上記のように、ボンディングの場合も拡散接合の場合も、磁性体の表面を、接着材を介してアルミニウム板（補強又は保護板）で覆われているので、接合の際に、これを保護板としてバッキングプレートへの磁性体の接合が完了するまで、磁性体を傷つけずに操作することができ又は必要に応じて押圧することもできる。
磁性体ターゲットのバッキングプレートへの接合後、前記補強板となっていたアルミニウム板及び接合材を研削除去する。アルミニウム板の爆着、拡散接合、ろう付けその他の接合法、若しくは接着法により発生した物質、すなわちアルミニウム板及び磁性体ターゲットとアルミニウム板との間にある接合材（接着材）又は界面に残存する物質は全て除去される。
この段階で、磁性体ターゲットはより強度の高い、前記アルミニウム合金や銅合金等のバッキングプレートに接合されているので、平坦性をそのまま維持できる。アルミニウム板及び接合材を研削除去後、磁性体表面をさらに研削することもできる。
図１に、真空チャック１に平坦性を維持した状態で高純度コバルトターゲット２を載せ、接合材３を介してアルミニウム板４を接合する断面説明図を示す。
図２には、銅合金製のバッキングプレート５を、接合材３を介してアルミニウム板４を接合した高純度コバルトターゲット２にボンディングろう材６により接合する断面説明図を示す。
以上の磁性体ターゲットとバッキングプレートとの接合方法により、ターゲットの面積に亘る各位置の、平均厚みに対する厚みの変位が４％以下、ターゲットの最大漏れ磁束を１００％とした場合の、該最大漏れ磁束に対する平均漏れ磁束が８０％以上、好ましくは９０％以上、さらにターゲットの最大漏れ磁束を１００％とした場合の、該最大漏れ磁束に対する最少漏れ磁束が７０％以上の磁性体ターゲットを得ることができる。
これらの磁性体ターゲットは、鉄、コバルト、ニッケル、白金又はこれらの合金の磁性体に適用できる。
なお、漏れ磁束は、通常のガウスメーターを使用して測定することができる。すなわち、バッキングプレート側に磁石を置き、反対側の磁性体側に測定子を当てガウスメーターにより測定する。測定位置は測定子を任意に移動させて行う。
実施例及び比較例
次に、実施例に基づいて本発明を説明する。実施例は発明を容易に理解するためのものであり、これによって本発明が制限されるものではない。すなわち、本発明は本発明の技術思想に基づく他の実施例及び変形を包含するものである。
（実施例１）
９９．９９９ｗｔ％（５Ｎ）の高純度コバルトの原材料を４５０°Ｃの温間圧延にて厚さ６ｍｍの高純度コバルト板を作製し、直径φ３５０ｍｍ、厚さ３．５ｍｍの円盤状ターゲットに、機械加工により仕上げた。
バッキングプレートは銅クロム合金（クロム含有量１ｗｔ％）を使用した。
前記高純度コバルト板を真空チャックに保持して平坦性を維持ながら、この高純度コバルト板にＰｂＡｇＳｎ系ろう材（９７．５Ｐｂ−１Ｓｎ−１．５Ａｇ）を使って３２５°Ｃで１０ｍｍのアルミニウム板を接合した。接合後、ターゲット側を平面研削（約０．３ｍｍ）して平面とした。
次に、インジウムはんだを使用してスパッタリングターゲット及びバッキングプレートを接合した。加熱温度は２３０°Ｃである。
この後、前記アルミニウム板を機械加工（研削）により除去し、コバルトを面削（約０．２ｍｍ）してターゲット−バッキングプレート組立体とした。
次に、円盤状コバルトターゲットを上にして、ターゲット厚さを、超音波厚み測定器を使用して測定した。測定点は、同心円状に合計４９点（中心１点、１／３円周８点、２／３円周１６点、外周部２４点）とした。
この結果、最大厚さが３．０６ｍｍ、最小厚さが２．９０ｍｍであり、目標とする厚さからの変位は最大０．１ｍｍ（３．３％）であった。また、最大厚さと最小厚さの差異は０．１６ｍｍであった。このように、その厚さ変動は少なく、また接合状況も良好であり、擦りきずなどの発生もなかった。
これは、ターゲットのバッキングプレートへの接合時や加工の際に反りを発生するが、これが前記ろう材を介してアルミニウム板に強固に保持かつ保護されていたためである。また、アルミニウム及びろう材の研削は容易であり、これによる工程増又はコスト増はわずかであった。
次に、円盤状コバルトターゲット−バッキングプレート組立体を使用して基板上にスパッタリングを実施し、形成されたコバルトのユニフォーミティーを観察した。その結果を図３に示す。
なお、スパッタリングの条件は次の通りである。
投入電力： １ｋｗ
Ｔ−Ｓ ： ５０ｍｍ
膜厚 ： １０００Å
Ａｒ圧力： ９×１０−３Ｔｏｒｒ
図３に示すように、積算電力６ｋｗｈ程度からユニフォーミティーが改善され、それが積算電力３０ｋｗｈ程度までユニフォーミティー２％以下に持続しており、スパッタリングにより形成された膜のユニフォーミティーが良好であることを示している。これは、ターゲットの厚み変動が少なく平坦性に優れている結果と考えられる。
（比較例１）
実施例１と同様の方法で、９９．９９９ｗｔ％（５Ｎ）の高純度コバルトの原材料を４５０°Ｃの温間圧延にて厚さ６ｍｍの高純度コバルト板を作製し、直径φ３５０ｍｍ、厚さ３ｍｍの円盤状ターゲットに、機械加工により仕上げた。バッキングプレートとして、同様に銅クロム合金（クロム含有量１ｗｔ％）を使用し、インジウムはんだを使用してスパッタリングターゲットとバッキングプレートを直接接合した。加熱温度は２３０°Ｃである。
次に、実施例と同様に、円盤状コバルトターゲットを上にして反り量を、超音波厚み測定器を使用して測定した。測定点は、同様に同心円状に合計４９点（中心１点、１／３円周８点、２／３円周１６点、外周部２４点）とした。
この結果、最大厚さが３．１２ｍｍ、最小厚さが２．７８ｍｍであり、目標とする厚さからの変位は最大０．２２ｍｍ（７．３％）であった。また、最大厚さと最小厚さの差異は０．３４ｍｍであった。
このように、その反り量は著しく大きく、また擦りきずなども発生していた。これは補強となるアルミニウム板がないので、スパッタリングターゲットとバッキングプレートとの接合時等において大きく反り、その反りが存在した状態のまま研削したために、中心部が薄く外周部が厚くなった（研削側によっては、その逆となる）ためと考えられる。
次に、比較例の円盤状コバルトターゲット−バッキングプレート組立体を使用して基板上にスパッタリングを実施し、形成されたコバルトのユニフォーミティーを観察した。その結果を実施例と対比して、同様に図３に示す。
なお、スパッタリングの条件は実施例と同様の条件とした。
図３に示すように（積算電力６ｋｗｈ程度でもユニフォーミティーが７％程度あって非常に悪い。そして、それが積算電力３０ｋｗｈ程度まで、ユニフォーミティー２％を超えており、かつ変動がある。
この比較例に示す円盤状コバルトターゲットをスパッタリングすることによって形成された膜のユニフォーミティーが悪いのは、該ターゲットの厚み変動が大きく、平坦性が悪い結果と考えられる。
（実施例２）
９９．９９９ｗｔ％（５Ｎ）の高純度ニッケルの原材料を４５０°Ｃの温間圧延にて厚さ６ｍｍの高純度ニッケル板を作製し、直径φ３５０ｍｍ、厚さ３．５ｍｍの円盤状ターゲットに、機械加工により仕上げた。バッキングプレートは銅クロム合金（クロム含有量１ｗｔ％）を使用した。
前記高純度ニッケル板を真空チャックに保持して平坦性を維持ながら、この高純度ニッケル板にＰｂＡｇＳｎ系ろう材（９７．５Ｐｂ−１Ｓｎ−１．５Ａｇ）を使って３２５°Ｃで１０ｍｍのアルミニウム板を接合した。接合後、ターゲット側を平面研削（約０．３ｍｍ）して平面とした。
次に、インジウムはんだを使用してスパッタリングターゲット及びバッキングプレートを接合した。加熱温度は２３０°Ｃである。
この後、前記アルミニウム板を機械加工（研削）により除去し、ニッケルを面削（約０．２ｍｍ）してターゲット−バッキングプレート組立体とした。
次に、円盤状ニッケルターゲットを上にして、ターゲット厚さを超音波厚み測定器を使用して測定した。測定点は、同心円状に中心から所定角度（θ）毎に、合計２５点（中心１点、１／３円周８点、２／３円周１６点）とした。この結果を表１に示す。また、表１に対応したグラフを図４に示す。
この結果、表１及び図４に示す通り、最大厚さが３．２４ｍｍ、最小厚さが３．２０ｍｍであり、平均は３．２１６ｍｍであった。平均厚さからの変位は最大０．０２４ｍｍ（０．７％）であった。また、最大厚さと最小厚さの差異は０．０４ｍｍであった。このように、その厚さ変動は極めて少なく、実施例１と同様に接合状況も良好であり、擦りきずなどの発生もなかった。
次に、この円盤状ニッケルターゲットの漏れ磁束をガウスメーターにより調べた。測定点は、上記厚み測定と同様に実施した。通常、漏れ磁束の平均して大きい方が、スパッタ効率が高くなり、好ましいと言える。
漏れ磁束の最も強い値を１００％した時の、各測定点における相対値である。最大１００％、最小で９１％、平均９５％となった。最大と最小の差異は９％であった。この結果を、表２及び図５に示す。
後述する比較例２との対比から、厚みの変化が少ないと漏れ磁束が大きくなるという結果が得られた。また、ニッケルの場合には、厚み変動によって漏れ磁束が大きく影響を受けることが分かった。
（比較例２）
実施例２と同様の方法で、９９．９９９ｗｔ％（５Ｎ）の高純度ニッケルの原材料を４５０°Ｃの温間圧延にて厚さ６ｍｍの高純度ニッケル板を作製し、直径φ３５０ｍｍ、厚さ３ｍｍの円盤状ターゲットに、機械加工により仕上げた。バッキングプレートとして、同様に銅クロム合金（クロム含有量１ｗｔ％）を使用し、インジウムはんだを使用してスパッタリングターゲットとバッキングプレートを直接接合した。加熱温度は２３０°Ｃである。
次に、実施例２と同様に、測定点は、同心円状に中心から所定角度（θ）毎に、合計２５点（中心１点、１／３円周８点、２／３円周１６点）とした。この結果を表３に示す。また、表３に対応したグラフを図６に示す。
この結果、表３及び図６に示す通り、最大厚さが３．３１ｍｍ、最小厚さが２．９５ｍｍであり、平均は３．１８３ｍｍであった。平均厚さからの変位は最大０．２３３ｍｍ（７．３％）であった。また、最大厚さと最小厚さの差異は０．３６ｍｍであった。
このように、その反り量は著しく大きく、比較例１と同様に擦りきずなども発生していた。これは補強となるアルミニウム板がないので、スパッタリングターゲットとバッキングプレートとの接合時等において大きく反り、その反りが存在した状態のまま研削したために、中心部が薄く外周部が厚くなった（研削側によっては、その逆となる）ためと考えられる。
次に、この円盤状ニッケルターゲットの漏れ磁束をガウスメーターにより調べた。測定点は、上記厚み測定と同様に実施した。
漏れ磁束の最も強い値を１００％した時の、各測定点における相対値である。最大１００％（中心部）、最小で６４％、平均７９．５％となった。最大と最小の差異は３６％であった。この結果を、表４及び図７に示す。
後述する比較例２との対比から、厚みの変化が大きいと漏れ磁束が急速に減少するという結果が得られた。
発明の効果
磁性体ターゲットとバッキングプレートとの接合に際し、比較的簡単な操作で、バッキングプレートに接合するまでの間、磁性体ターゲットの反りの発生がなく、作業工程中平坦性を維持でき、さらにバッキングプレートとの接合後もそのまま平坦性を維持できるという優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
図１は、真空チャックに平坦性を維持した状態で高純度コバルトターゲットを載せ、接着材を介してアルミニウム板を接合する断面説明図である。
図２は、銅合金製のバッキングプレートに接合材を介してアルミニウム板を接合した高純度コバルトターゲット接合する断面説明図である。
図３は、積算電力とユニフォーミティーの関連を示す図である。
図４は、アルミニウム板（補強板）を使用した場合の、ニッケルターゲット厚さを、超音波厚み測定器を使用して同心円状に中心から所定角度（θ）毎に、合計２５点を測定した結果を示す図である。
図５は、同上の、漏れ磁束の測定結果を示す図である。
図６は、アルミニウム板（補強板）を使用しない場合の、ニッケルターゲット厚さを、超音波厚み測定器を使用して同心円状に中心から所定角度（θ）毎に、合計２５点を測定した結果を示す図である。
図７は、同上の、漏れ磁束の測定結果を示す図である。
本発明は、磁性体ターゲットの板厚ばらつきの少ない磁性体ターゲットとバッキングプレートとの接合方法及び磁性体ターゲットに関する。
背景技術
従来、鉄、コバルト、ニッケル、白金又はこれらの合金のような強磁性体ターゲットを該ターゲット裏面に磁石を配置してマグネトロンスパッタを実施した場合、ターゲット内部で磁界が閉塞してしまいターゲット表面に磁界を発生させることが困難である。
すなわち強磁性体である鉄、コバルト、ニッケル、白金等の特有の磁界効果により、プラズマ密度の上昇が起こらずアルゴンのイオン化効率も低くなり、結果としてスパッタ効率の低いものであった。
このため、鉄、コバルト、ニッケル、白金又はこれらの合金等のような強磁性体ターゲットを用いる場合、単純にターゲット厚さを薄くして磁場の漏れを起こさせるなどの対策がとられてきた。
一般に、これまでの磁性体ターゲットとバッキングプレートの接合には、インジウム等の低融点のボンディング材が使用されていた。
しかし、最近ではこのようなインジウム等の接合強度の弱いボンディング材では、最近のハイパワースパッタリングが使用されると発生する熱の影響で剥れることがあるため、このようなボンディング材に替えて拡散接合することが提案され、現在ではこの拡散接合が主流になりつつある。
このようなことから、鉄、コバルト、ニッケル、白金又はこれらの合金等のターゲットにおいても例外ではなく、同様に拡散接合することも行われている。
一方、バッキングプレートとして一般にアルミニウム又はアルミニウム合金が使用されているが、このアルミニウム又はアルミニウム合金を使用した場合、鉄、コバルト、ニッケル、白金又はこれらの合金等とアルミニウム又はアルミニウム合金との間の熱膨張率差が大きく、拡散接合後の冷却過程で反り量が大きく接合界面が剥離してしまうことがあった。
近年、さらなるハイパワースパッタによりスパッタ粒子をイオン化し、基板に大きな運動エネルギーをもたせて均一に成膜する方法がとられるようになってきており、スパッタリング時の熱的影響と冷却媒体の水圧によりバッキングプレートを接合したターゲットが大きく凸に変形し、水漏れが起こってしまう場合があった。
最近では、ウエハーの大口径化に伴いターゲット自体も大型化しており、このような接合界面の剥離やバッキングプレートの変形問題がさらに大きな問題となってきた。このようなことから、より強度の高い銅や銅合金をバッキングプレートに使用する傾向にある。
ところで、上記のような鉄、コバルト、ニッケル、白金又はこれらの合金等の強磁性体ターゲットは、磁性に異方性を持たせるため、完全なアニールを施すことを行うことがなく、加工歪みをそのまま残す必要がある。
このような残留歪みを有しているのが強磁性体ターゲットの特徴の一つであるが、ここで大きな問題はバッキングプレートへの接合工程の間で、前記残留歪みが原因となり、鉄、コバルト、ニッケル、白金又はこれらの合金等の強磁性体ターゲット材料に反りが発生することである。例えばボンディング工程では２００〜２５０°Ｃ程度の熱がかかるが、このような低温の加熱でも反りが発生する。
上記のようにマグネトロンスパッタリングのスパッタ効率を上げるため、１０ｍｍ以下、通常５ｍｍ以下の厚みにターゲット材が構成されるが、このように薄いターゲットでは反りがより顕著に現れ、さらにこれを修復することが非常に難しいという問題がある。
通常、鉄、コバルト、ニッケル、白金又はこれらの合金等の強磁性体ターゲットは最終的に真空チャックに保持して研削が行われているが、このようなチャックに保持されている間に平坦性が保持されていても、一度反りが発生したものは、チャックを解放した後には、再び反るという現象も発生する。
上記のように、ターゲット材料が薄いだけに反りの問題は深刻であり、平坦性を持たせてバッキングプレートに接合することが容易にできないという問題があった。
発明の開示
以上のようなことから、比較的簡単な操作で、バッキングプレートに接合するまでの間、磁性体ターゲットの平坦性を維持できる磁性体ターゲットとバッキングプレートとの接合方法及び板厚及び漏れ磁束のばらつきが少ない磁性体ターゲットを提供する。
本発明者らにより鋭意検討の結果、使い捨てができる保持板を用いて反りを防止できるとの知見を得た。
本発明はこのような知見に基づき、次を提供するものである。
１．平坦性を維持しながら磁性体ターゲットを予めアルミニウム板に接合し、次にこのアルミニウム板を接合した磁性体ターゲットを、平坦性を維持したままバッキングプレートに接合し、磁性体ターゲットのバッキングプレートへの接合後、前記アルミニウム板を研削除去することを特徴とする板厚のばらつきの少ない磁性体ターゲットとバッキングプレートとの接合方法
２．磁性体が鉄、コバルト、ニッケル、白金又はこれらの合金であることを特徴とする上記１記載の磁性体ターゲットとバッキングプレートとの接合方法
３．バッキングプレートが銅若しくは銅合金又はアルミニウム若しくはアルミニウム合金であることを特徴とする上記１又は２記載の磁性体ターゲットとバッキングプレートとの接合方法
４．磁性体ターゲットとバッキングプレートをボンディング又は拡散接合により接合することを特徴とする上記１〜３のそれぞれに記載の磁性体ターゲットとバッキングプレートとの接合方法
５．アルミニウムあるいはアルミニウム合金板等のインサート材を介して拡散接合することを特徴とする上記４記載の磁性体ターゲットとバッキングプレートとの接合方法
６．アルミニウム板を研削除去後、磁性体表面をさらに研削することを特徴とする上記１〜５のそれぞれに記載の磁性体ターゲットとバッキングプレートとの接合方法
７．平均厚みに対する厚みの変位が４％以下であることを特徴とする磁性体ターゲット
８．ターゲットの最大漏れ磁束を１００％とした場合の、該最大漏れ磁束に対する平均漏れ磁束が８０％以上であることを特徴とする磁性体ターゲット
９．ターゲットの最大漏れ磁束を１００％とした場合の、該最大漏れ磁束に対する平均漏れ磁束が８０％以上であることを特徴とする上記７記載の磁性体ターゲット
１０．ターゲットの最大漏れ磁束を１００％とした場合の、該最大漏れ磁束に対する最少漏れ磁束が８０％以上であることを特徴とする磁性体ターゲット
１１．ターゲットの最大漏れ磁束を１００％とした場合の、該最大漏れ磁束に対する最少漏れ磁束が８０％以上であることを特徴とする上記７〜１０のそれぞれに記載の磁性体ターゲット
１２．磁性体が、鉄、コバルト、ニッケル、白金又はこれらの合金であることを特徴とする上記７〜１１のそれぞれに記載の磁性体ターゲット
発明の実施の形態
鉄、コバルト、ニッケル、白金又はこれらの合金等（Ｆｅ−Ｎｉ合金、Ｃｏ−Ｎｉ合金、Ｍｎ−Ｐｔ合金等）の磁性体ターゲットを予め真空チャック等により平坦性を維持しながら、爆着法、拡散接合法、ろう付け法、その他の接合法によりアルミニウム板に接合する。
このアルミニウム板に接合する方法としては、２５０°Ｃ程度で接合強度が十分であればよく、ターゲットに悪い影響を及ぼさないことが重要であり、爆着法、拡散接合法、ろう付け法、その他の接合法（接着法）が利用できる。これらの接合方法又は接着法及び接合材に、特に制限がない。
アルミニウム板は、反りを防止する補強板又は保護板と言い替えることもできる。ここで使用するアルミニウム板はアルミニウム合金板を含むものであり、後で切削除去するので安価な材料を使用することができる。
アルミニウム板は磁性体ターゲットの平坦性を維持するために、ある程度の強度と厚さを必要とする。磁性体ターゲットの厚さ又はそれ以上の厚さのものを使用するのが適当であるが、このアルミニウム板の厚みも、磁性体ターゲットの反りの強さ又は反り量によって任意に替えることができるもので、特に制限される必要はなく、適宜選択できる。
次に、このアルミニウム板を接合した磁性体ターゲットの平坦性を維持したままバッキングプレートに接合する。この場合、従来のボンディングによって接合しても良いし、また拡散接合により接合することもできる。
例えば、インジウム又はインジウム合金によってボンディングする場合には、２００〜２５０°Ｃの温度がかかるが、上記アルミニウム板及び接合材はこの接合時の温度に耐性があり、反り等の発生がないようにすることが必要である。
拡散接合する場合には比較的高温になるので、高温での耐性が求められる。例えば、コバルトターゲットの場合は低い透磁率を維持しなければならないので拡散接合の温度は低温（４５０°Ｃ以下）で行わなければならないという制限はあるが、それでも数百度の温度までに加熱する必要がある。
前記拡散接合に際しては、ある厚みをもつインジウム若しくはその合金その他の低融点のインサート材を使用する事が有効である。場合によっては、アルミニウム又はアルミニウム合金を使用することもできる。前記インサート材の機能は、より低温で拡散接合が可能であるということ、及び拡散接合後、室温まで冷却される際に、ターゲットとバッキングプレート間の熱膨張差によって生ずる応力をこのインサート材によって緩和することができることである。
バッキングプレートには、より強度の高い銅若しくは銅合金又はアルミニウム若しくはアルミニウム合金を使用するのが好適である。例えば、接合した場合の反りが少なく、ハイパワースパッタでも変形を起こさないバッキングプレートという意味では、バッキングプレートとして銅クロム合金、銅亜鉛合金等の銅合金を用いることが有効である。
上記のように、ボンディングの場合も拡散接合の場合も、磁性体の表面を、接着材を介してアルミニウム板（補強又は保護板）で覆われているので、接合の際に、これを保護板としてバッキングプレートへの磁性体の接合が完了するまで、磁性体を傷つけずに操作することができ又は必要に応じて押圧することもできる。
磁性体ターゲットのバッキングプレートへの接合後、前記補強板となっていたアルミニウム板及び接合材を研削除去する。アルミニウム板の爆着、拡散接合、ろう付けその他の接合法、若しくは接着法により発生した物質、すなわちアルミニウム板及び磁性体ターゲットとアルミニウム板との間にある接合材（接着材）又は界面に残存する物質は全て除去される。
この段階で、磁性体ターゲットはより強度の高い、前記アルミニウム合金や銅合金等のバッキングプレートに接合されているので、平坦性をそのまま維持できる。アルミニウム板及び接合材を研削除去後、磁性体表面をさらに研削することもできる。
図１に、真空チャック１に平坦性を維持した状態で高純度コバルトターゲット２を載せ、接合材３を介してアルミニウム板４を接合する断面説明図を示す。
図２には、銅合金製のバッキングプレート５を、接合材３を介してアルミニウム板４を接合した高純度コバルトターゲット２にボンディングろう材６により接合する断面説明図を示す。
以上の磁性体ターゲットとバッキングプレートとの接合方法により、ターゲットの面積に亘る各位置の、平均厚みに対する厚みの変位が４％以下、ターゲットの最大漏れ磁束を１００％とした場合の、該最大漏れ磁束に対する平均漏れ磁束が８０％以上、好ましくは９０％以上、さらにターゲットの最大漏れ磁束を１００％とした場合の、該最大漏れ磁束に対する最少漏れ磁束が７０％以上の磁性体ターゲットを得ることができる。
これらの磁性体ターゲットは、鉄、コバルト、ニッケル、白金又はこれらの合金の磁性体に適用できる。
なお、漏れ磁束は、通常のガウスメーターを使用して測定することができる。すなわち、バッキングプレート側に磁石を置き、反対側の磁性体側に測定子を当てガウスメーターにより測定する。測定位置は測定子を任意に移動させて行う。
実施例及び比較例
次に、実施例に基づいて本発明を説明する。実施例は発明を容易に理解するためのものであり、これによって本発明が制限されるものではない。すなわち、本発明は本発明の技術思想に基づく他の実施例及び変形を包含するものである。
（実施例１）
９９．９９９ｗｔ％（５Ｎ）の高純度コバルトの原材料を４５０°Ｃの温間圧延にて厚さ６ｍｍの高純度コバルト板を作製し、直径φ３５０ｍｍ、厚さ３．５ｍｍの円盤状ターゲットに、機械加工により仕上げた。
バッキングプレートは銅クロム合金（クロム含有量１ｗｔ％）を使用した。
前記高純度コバルト板を真空チャックに保持して平坦性を維持ながら、この高純度コバルト板にＰｂＡｇＳｎ系ろう材（９７．５Ｐｂ−１Ｓｎ−１．５Ａｇ）を使って３２５°Ｃで１０ｍｍのアルミニウム板を接合した。接合後、ターゲット側を平面研削（約０．３ｍｍ）して平面とした。
次に、インジウムはんだを使用してスパッタリングターゲット及びバッキングプレートを接合した。加熱温度は２３０°Ｃである。
この後、前記アルミニウム板を機械加工（研削）により除去し、コバルトを面削（約０．２ｍｍ）してターゲット−バッキングプレート組立体とした。
次に、円盤状コバルトターゲットを上にして、ターゲット厚さを、超音波厚み測定器を使用して測定した。測定点は、同心円状に合計４９点（中心１点、１／３円周８点、２／３円周１６点、外周部２４点）とした。
この結果、最大厚さが３．０６ｍｍ、最小厚さが２．９０ｍｍであり、目標とする厚さからの変位は最大０．１ｍｍ（３．３％）であった。また、最大厚さと最小厚さの差異は０．１６ｍｍであった。このように、その厚さ変動は少なく、また接合状況も良好であり、擦りきずなどの発生もなかった。
これは、ターゲットのバッキングプレートへの接合時や加工の際に反りを発生するが、これが前記ろう材を介してアルミニウム板に強固に保持かつ保護されていたためである。また、アルミニウム及びろう材の研削は容易であり、これによる工程増又はコスト増はわずかであった。
次に、円盤状コバルトターゲット−バッキングプレート組立体を使用して基板上にスパッタリングを実施し、形成されたコバルトのユニフォーミティーを観察した。その結果を図３に示す。
なお、スパッタリングの条件は次の通りである。
投入電力： １ｋｗ
Ｔ−Ｓ ： ５０ｍｍ
膜厚 ： １０００Å
Ａｒ圧力： ９×１０−３Ｔｏｒｒ
図３に示すように、積算電力６ｋｗｈ程度からユニフォーミティーが改善され、それが積算電力３０ｋｗｈ程度までユニフォーミティー２％以下に持続しており、スパッタリングにより形成された膜のユニフォーミティーが良好であることを示している。これは、ターゲットの厚み変動が少なく平坦性に優れている結果と考えられる。
（比較例１）
実施例１と同様の方法で、９９．９９９ｗｔ％（５Ｎ）の高純度コバルトの原材料を４５０°Ｃの温間圧延にて厚さ６ｍｍの高純度コバルト板を作製し、直径φ３５０ｍｍ、厚さ３ｍｍの円盤状ターゲットに、機械加工により仕上げた。バッキングプレートとして、同様に銅クロム合金（クロム含有量１ｗｔ％）を使用し、インジウムはんだを使用してスパッタリングターゲットとバッキングプレートを直接接合した。加熱温度は２３０°Ｃである。
次に、実施例と同様に、円盤状コバルトターゲットを上にして反り量を、超音波厚み測定器を使用して測定した。測定点は、同様に同心円状に合計４９点（中心１点、１／３円周８点、２／３円周１６点、外周部２４点）とした。
この結果、最大厚さが３．１２ｍｍ、最小厚さが２．７８ｍｍであり、目標とする厚さからの変位は最大０．２２ｍｍ（７．３％）であった。また、最大厚さと最小厚さの差異は０．３４ｍｍであった。
このように、その反り量は著しく大きく、また擦りきずなども発生していた。これは補強となるアルミニウム板がないので、スパッタリングターゲットとバッキングプレートとの接合時等において大きく反り、その反りが存在した状態のまま研削したために、中心部が薄く外周部が厚くなった（研削側によっては、その逆となる）ためと考えられる。
次に、比較例の円盤状コバルトターゲット−バッキングプレート組立体を使用して基板上にスパッタリングを実施し、形成されたコバルトのユニフォーミティーを観察した。その結果を実施例と対比して、同様に図３に示す。
なお、スパッタリングの条件は実施例と同様の条件とした。
図３に示すように（積算電力６ｋｗｈ程度でもユニフォーミティーが７％程度あって非常に悪い。そして、それが積算電力３０ｋｗｈ程度まで、ユニフォーミティー２％を超えており、かつ変動がある。
この比較例に示す円盤状コバルトターゲットをスパッタリングすることによって形成された膜のユニフォーミティーが悪いのは、該ターゲットの厚み変動が大きく、平坦性が悪い結果と考えられる。
（実施例２）
９９．９９９ｗｔ％（５Ｎ）の高純度ニッケルの原材料を４５０°Ｃの温間圧延にて厚さ６ｍｍの高純度ニッケル板を作製し、直径φ３５０ｍｍ、厚さ３．５ｍｍの円盤状ターゲットに、機械加工により仕上げた。バッキングプレートは銅クロム合金（クロム含有量１ｗｔ％）を使用した。
前記高純度ニッケル板を真空チャックに保持して平坦性を維持ながら、この高純度ニッケル板にＰｂＡｇＳｎ系ろう材（９７．５Ｐｂ−１Ｓｎ−１．５Ａｇ）を使って３２５°Ｃで１０ｍｍのアルミニウム板を接合した。接合後、ターゲット側を平面研削（約０．３ｍｍ）して平面とした。
次に、インジウムはんだを使用してスパッタリングターゲット及びバッキングプレートを接合した。加熱温度は２３０°Ｃである。
この後、前記アルミニウム板を機械加工（研削）により除去し、ニッケルを面削（約０．２ｍｍ）してターゲット−バッキングプレート組立体とした。
次に、円盤状ニッケルターゲットを上にして、ターゲット厚さを超音波厚み測定器を使用して測定した。測定点は、同心円状に中心から所定角度（θ）毎に、合計２５点（中心１点、１／３円周８点、２／３円周１６点）とした。この結果を表１に示す。また、表１に対応したグラフを図４に示す。
この結果、表１及び図４に示す通り、最大厚さが３．２４ｍｍ、最小厚さが３．２０ｍｍであり、平均は３．２１６ｍｍであった。平均厚さからの変位は最大０．０２４ｍｍ（０．７％）であった。また、最大厚さと最小厚さの差異は０．０４ｍｍであった。このように、その厚さ変動は極めて少なく、実施例１と同様に接合状況も良好であり、擦りきずなどの発生もなかった。
漏れ磁束の最も強い値を１００％した時の、各測定点における相対値である。最大１００％、最小で９１％、平均９５％となった。最大と最小の差異は９％であった。この結果を、表２及び図５に示す。
後述する比較例２との対比から、厚みの変化が少ないと漏れ磁束が大きくなるという結果が得られた。また、ニッケルの場合には、厚み変動によって漏れ磁束が大きく影響を受けることが分かった。
実施例２と同様の方法で、９９．９９９ｗｔ％（５Ｎ）の高純度ニッケルの原材料を４５０°Ｃの温間圧延にて厚さ６ｍｍの高純度ニッケル板を作製し、直径φ３５０ｍｍ、厚さ３ｍｍの円盤状ターゲットに、機械加工により仕上げた。バッキングプレートとして、同様に銅クロム合金（クロム含有量１ｗｔ％）を使用し、インジウムはんだを使用してスパッタリングターゲットとバッキングプレートを直接接合した。加熱温度は２３０°Ｃである。
次に、実施例２と同様に、測定点は、同心円状に中心から所定角度（θ）毎に、合計２５点（中心１点、１／３円周８点、２／３円周１６点）とした。この結果を表３に示す。また、表３に対応したグラフを図６に示す。
このように、その反り量は著しく大きく、比較例１と同様に擦りきずなども発生していた。これは補強となるアルミニウム板がないので、スパッタリングターゲットとバッキングプレートとの接合時等において大きく反り、その反りが存在した状態のまま研削したために、中心部が薄く外周部が厚くなった（研削側によっては、その逆となる）ためと考えられる。
次に、この円盤状ニッケルターゲットの漏れ磁束をガウスメーターにより調べた。測定点は、上記厚み測定と同様に実施した。
漏れ磁束の最も強い値を１００％した時の、各測定点における相対値である。最大１００％（中心部）、最小で６４％、平均７９．５％となった。最大と最小の差異は３６％であった。この結果を、表４及び図７に示す。
後述する比較例２との対比から、厚みの変化が大きいと漏れ磁束が急速に減少するという結果が得られた。
磁性体ターゲットとバッキングプレートとの接合に際し、比較的簡単な操作で、バッキングプレートに接合するまでの間、磁性体ターゲットの反りの発生がなく、作業工程中平坦性を維持でき、さらにバッキングプレートとの接合後もそのまま平坦性を維持できるという優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
図１は、真空チャックに平坦性を維持した状態で高純度コバルトターゲットを載せ、接着材を介してアルミニウム板を接合する断面説明図である。
図２は、銅合金製のバッキングプレートに接合材を介してアルミニウム板を接合した高純度コバルトターゲット接合する断面説明図である。
図３は、積算電力とユニフォーミティーの関連を示す図である。
図４は、アルミニウム板（補強板）を使用した場合の、ニッケルターゲット厚さを、超音波厚み測定器を使用して同心円状に中心から所定角度（θ）毎に、合計２５点を測定した結果を示す図である。
図５は、同上の、漏れ磁束の測定結果を示す図である。
図６は、アルミニウム板（補強板）を使用しない場合の、ニッケルターゲット厚さを、超音波厚み測定器を使用して同心円状に中心から所定角度（θ）毎に、合計２５点を測定した結果を示す図である。
図７は、同上の、漏れ磁束の測定結果を示す図である。
Claims (12)
- 平坦性を維持しながら磁性体ターゲットを予めアルミニウム板に接合し、次にこのアルミニウム板を接合した磁性体ターゲットを、平坦性を維持したままバッキングプレートに接合し、磁性体ターゲットのバッキングプレートへの接合後、前記アルミニウム板を研削除去することを特徴とする板厚のばらつきの少ない磁性体ターゲットとバッキングプレートとの接合方法。
- 磁性体が、鉄、コバルト、ニッケル、白金又はこれらの合金であることを特徴とする請求の範囲第１項記載の磁性体ターゲットとバッキングプレートとの接合方法。
- バッキングプレートが銅若しくは銅合金又はアルミニウム若しくはアルミニウム合金であることを特徴とする請求の範囲第１項又は第２項記載の磁性体ターゲットとバッキングプレートとの接合方法。
- 磁性体ターゲットとバッキングプレートをボンディング又は拡散接合により接合することを特徴とする請求の範囲第１項〜第３項のそれぞれに記載の磁性体ターゲットとバッキングプレートとの接合方法。
- アルミニウムあるいはアルミニウム合金板等のインサート材を介して拡散接合することを特徴とする請求の範囲第４項記載の磁性体ターゲットとバッキングプレートとの接合方法。
- アルミニウム板を研削除去後、磁性体表面をさらに研削することを特徴とする請求の範囲第１項〜第５項のそれぞれに記載の磁性体ターゲットとバッキングプレーとの接合方法。
- 平均厚みに対する厚みの変位が４％以下であることを特徴とする磁性体ターゲット。
- ターゲットの最大漏れ磁束を１００％とした場合の、該最大漏れ磁束に対する平均漏れ磁束が８０％以上であることを特徴とする磁性体ターゲット。
- ターゲットの最大漏れ磁束を１００％とした場合の、該最大漏れ磁束に対する平均漏れ磁束が８０％以上であることを特徴とする請求の範囲第７項記載の磁性体ターゲット。
- ターゲットの最大漏れ磁束を１００％とした場合の、該最大漏れ磁束に対する最少漏れ磁束が７０％以上であることを特徴とする磁性体ターゲット。
- ターゲットの最大漏れ磁束を１００％とした場合の、該最大漏れ磁束に対する最少漏れ磁束が７０％以上であることを特徴とする請求の範囲第７項〜第１０項のそれぞれに記載の磁性体ターゲット。
- 磁性体が、鉄、コバルト、ニッケル、白金又はこれらの合金であることを特徴とする請求の範囲第７項〜第１１項のそれぞれに記載の磁性体ターゲット。
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