JPWO2015068625A1 - スパッタリングターゲット／バッキングプレート組立体 - Google Patents
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Abstract
本発明は、スパッタリングターゲットが、０．２％耐力が１５０〜２００ＭＰａを有するＴａからなり、バッキングプレートが、０．２％耐力が６０〜２００ＭＰａを有するＣｕ合金からなることを特徴とするスパッタリング／バッキングプレート組立体である。バイメタルとして熱膨張と収縮によって生じるスパッタリングターゲットの塑性変形をできるだけ低減し、膜厚の均一性を高め、成膜速度を上げ生産性を向上させることを課題とする。【選択図】なし
Description
本発明は、マグネトロンスパッタリングに必要とされる特性を備えたスパッタリングターゲット／バッキングプレート組立体に関する。
従来から、膜厚や成分を容易に制御できるスパッタリング法が電子・電気部品用材料の成膜法の一つとして多く利用されている。また、このスパッタリングの成膜速度を上げるために、電磁力によってプラズマをコントロールするマグネトロンスパッタリング装置が特に多く利用されている。また、成膜速度を上げるためにスパッタリングターゲットへの投入電力をできるだけ大きくしているが、このような場合、陽イオンによるターゲット表面への衝突により加熱され、投入電力の増加とともに、ターゲットの温度が高くなる傾向にある。
通常、スパッタリングターゲットは銅等の熱伝導性の良い材料で作製されたバッキングプレートに接合されており、このバッキングプレートを水冷等の手段により冷却し、前記のように加熱されるスパッタリングターゲットを間接的に冷却する構造となっている。バッキングプレートは多くの場合、再利用されるので、このスパッタリングターゲットとバッキングプレートは、スパッタリングターゲットが交換できるように、ロウ材や接着剤で接合されている場合が多い。
一般に、マグネトロンスパッタリング装置におけるマグネットは、冷却装置の中で回転させる構造が採用されている。このような装置において、マグネットを冷却装置で回転させると渦電流が発生し、回転速度の増加とともに渦電流も増大する。そして、この渦電流に起因して逆磁場が発生し、これが実効磁束を減少させるという作用をする。このような実効磁束の減少は、結果として膜の均一性に大きな影響を与え、成膜速度を変動させるという問題が発生した。
従来技術を、次に紹介する。
特許文献１には、マグネトロンスパッタリングに使用する銅又は銅合金ターゲット／銅合金バッキングプレート組立体であって、銅合金バッキングプレートがベリリウム銅合金、Ｃｕ−Ｎｉ−Ｓｉ合金であるターゲット／バッキングプレート組立体が開示されている。
また、特許文献２には、銅、アルミニウム、タンタル等のスパッタリングターゲットと比抵抗値が３．０μΩ・ｃｍ以上であり、かつ引張り強度が１５０ＭＰａ以上である銅合金又はアルミニウム合金製バッキングプレートとを接合した組立体が記載されている。
特許文献１には、マグネトロンスパッタリングに使用する銅又は銅合金ターゲット／銅合金バッキングプレート組立体であって、銅合金バッキングプレートがベリリウム銅合金、Ｃｕ−Ｎｉ−Ｓｉ合金であるターゲット／バッキングプレート組立体が開示されている。
また、特許文献２には、銅、アルミニウム、タンタル等のスパッタリングターゲットと比抵抗値が３．０μΩ・ｃｍ以上であり、かつ引張り強度が１５０ＭＰａ以上である銅合金又はアルミニウム合金製バッキングプレートとを接合した組立体が記載されている。
特許文献３には、０．２％耐力が２００ＭＰａ以上を有するＣｕ合金からなるスパッタリング用バッキングプレートとスパッタリングターゲットとを接合させてなる組立体、が開示されている。また、特許文献４には、０．２％耐力が２００ＭＰａ以上を有するＡｌ合金からなるスパッタリング用バッキングプレートとスパッタリングターゲットとを接合させてなる組立体、が記載されている。
特許文献５には、ターゲットとバッキングプレートとの熱膨張率の差が大きい場合でも拡散接合後の変形が小さい、アルミニウム又はアルミニウム合金のインサート材を介して拡散接合されている組立体が開示されている。また、特許文献６には、強度と渦電流特性に優れる、ターゲットの中央部のバッキングプレート位置に純銅を埋め込んだ構造を持つスパッタリングターゲット／バッキングプレート組立体が記載されている。
しかし、従来のスパッタリングターゲット／バッキングプレート組立体は、次のような問題があった。すなわち、スパッタリングターゲットには、投入電力（スパッタパワー）に応じた熱がかかるため、スパッタ電源をオン・オフすると、ターゲットへの加熱と冷却が繰り返される。そのため、スパッタリングターゲット／バッキングプレート組立体は、図１に示すような、バイメタルとして熱膨張と収縮による変形を繰り返すことになり、ターゲットに塑性変形が生じていた。そして、このようなターゲットの変形は、膜厚の均一性や成膜速度の変化、マグネットとの接触、などを引き起こすという問題があった。
本発明は、スパッタリングターゲット／バッキングプレート組立体がバイメタルとして熱膨張と収縮を繰り返すことによる、スパッタリングターゲットの塑性変形をできるだけ低減させることによって、膜厚の均一性を高め、かつ、成膜速度を上げ生産性を向上させることができるスパッタリングターゲット／バッキングプレート組立体を提供することを課題とする。
上記の問題を解決するために、本発明者らは、鋭意研究を行った結果、スパッタリングターゲットやバッキングプレートとして、所定の０．２％耐力を有する材質を適切に選択することで、スパッタリングターゲットとバッキングプレートとの熱膨張係数の差が大きい場合であっても、熱膨張と収縮の繰り返しによるスパッタリングターゲットの塑性変形を抑制できるとの知見を得た。
本発明は、この知見に基づいて、
１）スパッタリングターゲットと、該スパッタリングターゲットよりも熱膨張率が大きいバッキングプレートとを接合してなるスパッタリングターゲット／バッキングプレート組立体であって、スパッタリングターゲットが、０．２％耐力が１５０〜２００ＭＰａを有するＴａからなり、バッキングプレートが、０．２％耐力が６０〜２００ＭＰａを有するＣｕ合金からなることを特徴とするスパッタリング／バッキングプレート組立体、
２）バッキングプレートが、０．２％耐力が１００〜１５０ＭＰａを有するＣｕ合金からなることを特徴とする請求項１記載のスパッタリングターゲット／バッキングプレート組立体、
３）バッキングプレートが、Ｚｎを３０〜４０ａｔ％含有し、残部がＣｕであるＣｕ合金からなることを特徴とする請求項１記載のスパッタリングターゲット／バッキングプレート組立体、を提供する。
本発明は、この知見に基づいて、
１）スパッタリングターゲットと、該スパッタリングターゲットよりも熱膨張率が大きいバッキングプレートとを接合してなるスパッタリングターゲット／バッキングプレート組立体であって、スパッタリングターゲットが、０．２％耐力が１５０〜２００ＭＰａを有するＴａからなり、バッキングプレートが、０．２％耐力が６０〜２００ＭＰａを有するＣｕ合金からなることを特徴とするスパッタリング／バッキングプレート組立体、
２）バッキングプレートが、０．２％耐力が１００〜１５０ＭＰａを有するＣｕ合金からなることを特徴とする請求項１記載のスパッタリングターゲット／バッキングプレート組立体、
３）バッキングプレートが、Ｚｎを３０〜４０ａｔ％含有し、残部がＣｕであるＣｕ合金からなることを特徴とする請求項１記載のスパッタリングターゲット／バッキングプレート組立体、を提供する。
本発明のスパッタリングターゲット／バッキングプレート組立体は、バイメタルとして熱膨張と収縮によって生じるスパッタリングターゲットの塑性変形をできるだけ低減することによって、膜厚の均一性を高め、かつ成膜速度を上げ生産性を向上させることができるという優れた効果を有する。
一般に、熱膨張率（熱膨張係数）の大きいバッキングプレートと接合されたスパッタリングターゲットにおいては、バッキングプレートの耐力が、スパッタリング時の拡散接合界面における応力よりも強い場合、スパッタリングの際に、バッキングプレートのスパッタ面側に凹な変形が弾性変形領域内で生じる。一方、スパッタリングが終了してターゲットが冷却されると、収縮によりスパッタリングターゲットには、スパッタ面側に凸の反りの塑性変形が生じる。それゆえ、スパッタリングのオン・オフ（作動・停止）を繰り返すと、次第にスパッタリングの変形が進んで、膜厚の均一性や成膜速度の低下に影響を与える。
本発明は、上記の課題を解決するために、Ｔａからなるスパッタリングターゲットと、Ｃｕ合金からなるバッキングプレートとを拡散接合させてなるスパッタリング／バッキングプレート組立体において、該スパッタリングターゲットの０．２％耐力を１５０〜２００ＭＰａとし、該バッキングプレートの０．２％耐力を６０〜２００ＭＰａとすることを特徴とするものである。
スパッタリングターゲット部材として用いるＴａの熱膨張係数は２７３Ｋ〜３７３Ｋの範囲で約６．１〜６．５μ／Ｋであり、バッキングプレート部材として用いるＣｕ合金の熱膨張係数は２７３Ｋ〜３７３Ｋの範囲で約１６．８〜１７．６μ／Ｋであるが、このような熱膨張率が大きく異なるスパッタリングターゲットとバッキングプレートとを接合した場合であっても、スパッタリング後のターゲットの塑性変形を効果的に抑制し、スパッタ膜の面内のばらつきを低減することができる。
本発明において、スパッタリングターゲット（タンタル）の０．２％耐力を１５０ＭＰａ以上２００ＭＰａ以下とする。０．２％耐力が１５０ＭＰａ未満では、スパッタ中に塑性変形しやすくなり、また、２００ＭＰａを超えると、製造上困難となり、コストもかかるため、好ましくない。
本発明において、バッキングプレート（銅合金）の０．２％耐力を６０ＭＰａ以上２００ＭＰａ以下とする。０．２％耐力が６０ＭＰａ未満では、スパッタリング後のターゲットの反り量が増大し、許容範囲を超えることになる。そして、このような反り量の増大は、スパッタリングの際の膜厚の均一性を低下させ、また成膜速度を低下させるため、好ましくない。一方、２００ＭＰａを超えると、製造上困難となり、またコストもかかるため、好ましくない。望ましくは、バッキングプレート（銅合金）の０．２％耐力を６０〜１５０ＭＰａ、さらには１００〜１５０ＭＰａとする。
本発明のスパッタリング／バッキングプレート組立体は、バッキングプレートとして、Ｚｎ（亜鉛）を含有するＣｕ（銅）合金を用いることが好ましい。Ｚｎ−Ｃｕ合金は、マグネトロンスパッタリングにおける渦電流の抑制から好ましく、また、強度、耐腐食性、強度の観点からも優れている。Ｚｎ−Ｃｕ合金の組成としては、Ｚｎを３０〜４０ａｔ％含有し、残部がＣｕであることが、好ましい。
次に、本発明のスパッタリングターゲット／バッキングプレートの製造方法の一例を以下に説明する。なお、以下の説明は、本発明の理解を容易にするためのものであり、これによって、本発明の範囲を制限するものではない。すなわち、他の製造方法であっても、本発明を実現できれば、本発明に含まれるものである。
一般に、０．２％耐力は、材料の成分組成が同じであっても、鍛造や圧延などによる塑性変形、特に熱処理履歴によって異なるため、本発明において、特に重要なことは、スパッタリングターゲットやバッキングプレートの０．２％耐力が、所定の範囲となるように、鍛造、焼鈍、圧延、熱処理等の条件を制御して加工を行うことである。
スパッタリングターゲットの作製に際しては、まずタンタル原料を電子ビーム溶解し、これを鋳造して直径１９５ｍｍφのタンタルインゴットとする。タンタル原料の純度は、不純物による電気特性の劣化を防止するために、高純度原料を使用することが好ましい。例えば、純度９９．９９５％程度のタンタル原料を用いることができる。インゴットのサイズは、所望のターゲットサイズに応じて、適宜、変更することができる。
次に、このインゴットを室温で締め鍛造して直径１５０ｍｍφとした後、これを１１００〜１４００℃の温度で再結晶焼鈍する。再度、これを室温で鍛造して厚さ１００ｍｍ、直径１５０ｍｍφとし（一次鍛造）、その後、再結晶温度〜１４００℃の温度で再結晶焼鈍する。再度、これを室温で鍛造して厚さ７０〜１００ｍｍ、直径１５０〜１８５ｍｍφとし（二次鍛造）、その後、再結晶温度〜１４００℃の温度で再結晶焼鈍する。
その後、これを圧延率８０〜９０％で圧延した後、真空中、８５０〜９５０℃の温度で熱処理する。これにより、０．２％耐力が１５０〜２００ＭＰａのＴａスパッタリングターゲットを得ることができる。なお、前述の鍛造の程度や回数、圧延率、さらには、焼鈍温度や熱処理温度は、スパッタリングターゲットサイズなどの影響を受けるため、適宜調整する必要があり、本発明は上記の製造条件によって制限されるものではない。
バッキングプレートの作製に際しては、例えば、Ｚｎ比率が３４％や３７％のＺｎ−Ｃｕ合金ビレットに対して、７００〜８００℃の６５〜７０％の据え込み鍛造を行う。さらに、これをヘラ押し加工を行って成型し、その後、これを大気中、３００〜６００℃の温度で熱処理を行うことで、０．２％耐力が６０〜２００ＭＰａのＣｕ合金バッキングプレートを得ることができる。
据え込み鍛造（熱間鍛造）の温度や鍛造の程度、さらには、熱処理温度は、バッキングプレートサイズなどの影響を受けるため、適宜調整する必要があり、本発明は上記の製造条件によって何ら制限されるものではない。また、上記のＣｕ合金におけるＺｎ比率は一例であって、本発明はこの組成によって制限されるものではない。
次に、実施例について説明する。なお、本実施例は発明の一例を示すためのものであり、本発明はこれらの実施例に制限されるものではない。すなわち、本発明の技術思想に含まれる他の態様及び変形を含むものである。
（実施例１）
０．２％耐力が１８１．７ＭＰａのタンタルを用いて、直径４５０ｍｍ、厚さ１３ｍｍのスパッタリングターゲットを作製した。バッキングプレートとして、組成が、Ｚｎ：３７．０ｗｔ％、残部Ｃｕであって、０．２％耐力が１４２．２ＭＰａのＣｕ合金を使用し、直径５４０ｍｍ、厚さ１３ｍｍのバッキングプレートを作製した。このスパッタリングターゲットとバッキングプレートとを拡散接合により、スパッタリングターゲット／バッキングプレート組立体を作製した。なお、０．２％耐力測定は、ＪＩＳ Ｚ２２４１に準拠させた（以下の実施例、比較例も同様）。
０．２％耐力が１８１．７ＭＰａのタンタルを用いて、直径４５０ｍｍ、厚さ１３ｍｍのスパッタリングターゲットを作製した。バッキングプレートとして、組成が、Ｚｎ：３７．０ｗｔ％、残部Ｃｕであって、０．２％耐力が１４２．２ＭＰａのＣｕ合金を使用し、直径５４０ｍｍ、厚さ１３ｍｍのバッキングプレートを作製した。このスパッタリングターゲットとバッキングプレートとを拡散接合により、スパッタリングターゲット／バッキングプレート組立体を作製した。なお、０．２％耐力測定は、ＪＩＳ Ｚ２２４１に準拠させた（以下の実施例、比較例も同様）。
このスパッタリングターゲット／バッキングプレート組立体を用いて、マグネトロンスパッタリング装置により、以下の成膜条件で、８インチのシリコンウエハ上に成膜を行い、ターゲットライフを通した膜厚の均一性を評価した。すなわち、３００ｋＷｈ毎にスパッタリングを行い、図２に示す各ウエハの面内４９箇所のシート抵抗Ｒｓの平均値を求め、これを用いてウエハ間の平均値と標準偏差を算出することにより、ターゲットライフに対するスパッタ膜の面内のばらつき（％）＝（ウエハ間のシート抵抗の標準偏差）／（ウエハ間のシート抵抗の平均値）×１００を求めた。その結果、膜厚の面内のばらつきは２.０％であった。
（成膜条件）
電源：直流方式
電力：１５ｋＷ
到達真空度：５×１０−８Ｔｏｒｒ
雰囲気ガス：Ａｒ
スパッタガス圧：５×１０−３Ｔｏｒｒ
スパッタ時間：１５秒
電源：直流方式
電力：１５ｋＷ
到達真空度：５×１０−８Ｔｏｒｒ
雰囲気ガス：Ａｒ
スパッタガス圧：５×１０−３Ｔｏｒｒ
スパッタ時間：１５秒
次に、スパッタリングをライフにして約１３００ｋＷｈまで行った後、スパッタ装置からスパッタリングターゲット／バッキンプレート組立体を取り出し、ターゲットの反り量を測定した。反りは、スパッタ面にストレートゲージを置いたときのスパッタ面の中心部と外周部の高さの差とした。すなわち、反り＝（スパッタ面中心部の高さ）−（スパッタ面外周部高さ）を求めた。その結果、反りは０．５ｍｍであった。以上の結果をまとめたものを表１に示す。
（実施例２）
０．２％耐力が１７７．５ＭＰａのタンタルを用いて、直径４５０ｍｍ、厚さ１３ｍｍのスパッタリングターゲットを作製した。バッキングプレートとして、組成が、Ｚｎ：３４．０ｗｔ％、残部Ｃｕであって、０．２％耐力が１１７．６ＭＰａのＣｕ合金を使用し、直径５４０ｍｍ、厚さ１３ｍｍのバッキングプレートを作製した。このスパッタリングターゲットとバッキングプレートとを拡散接合により、スパッタリングターゲット／バッキングプレート組立体を作製した。
０．２％耐力が１７７．５ＭＰａのタンタルを用いて、直径４５０ｍｍ、厚さ１３ｍｍのスパッタリングターゲットを作製した。バッキングプレートとして、組成が、Ｚｎ：３４．０ｗｔ％、残部Ｃｕであって、０．２％耐力が１１７．６ＭＰａのＣｕ合金を使用し、直径５４０ｍｍ、厚さ１３ｍｍのバッキングプレートを作製した。このスパッタリングターゲットとバッキングプレートとを拡散接合により、スパッタリングターゲット／バッキングプレート組立体を作製した。
このスパッタリングターゲット／バッキングプレート組立体を用いて、マグネトロンスパッタリング装置により、実施例１と同様の条件で、成膜を行い、シート抵抗による膜厚の均一性を評価した。この結果、表１に示す通り、膜厚の面内ばらつきは２．５％であった。スパッタリング後、装置から組立体を取り出し、ターゲットの反り量を測定した結果、０．５ｍｍであった。
（実施例３）
０．２％耐力が１７３．３ＭＰａのタンタルを用いて、直径４５０ｍｍ、厚さ１３ｍｍのスパッタリングターゲットを作製した。バッキングプレートとして、組成が、Ｚｎ：３７．０ｗｔ％、残部Ｃｕであって、０．２％耐力が９８．０ＭＰａのＣｕ合金を使用し、直径５４０ｍｍ、厚さ１３ｍｍのバッキングプレートを作製した。このスパッタリングターゲットとバッキングプレートとを拡散接合により、スパッタリングターゲット／バッキングプレート組立体を作製した。
０．２％耐力が１７３．３ＭＰａのタンタルを用いて、直径４５０ｍｍ、厚さ１３ｍｍのスパッタリングターゲットを作製した。バッキングプレートとして、組成が、Ｚｎ：３７．０ｗｔ％、残部Ｃｕであって、０．２％耐力が９８．０ＭＰａのＣｕ合金を使用し、直径５４０ｍｍ、厚さ１３ｍｍのバッキングプレートを作製した。このスパッタリングターゲットとバッキングプレートとを拡散接合により、スパッタリングターゲット／バッキングプレート組立体を作製した。
このスパッタリングターゲット／バッキングプレート組立体を用いて、マグネトロンスパッタリング装置により、実施例１と同様の条件で、成膜を行い、シート抵抗による膜厚の均一性を評価した。この結果、表１に示す通り、膜厚の面内ばらつきは３％であった。スパッタリング後、装置から組立体を取り出し、ターゲットの反り量を測定した結果、１ｍｍであった。
（実施例４）
０．２％耐力が１５８．４ＭＰａのタンタルを用いて、直径４５０ｍｍ、厚さ１３ｍｍのスパッタリングターゲットを作製した。バッキングプレートとして、組成が、Ｚｎ：３４．０ｗｔ％、残部Ｃｕであって、０．２％耐力が７８．４ＭＰａのＣｕ合金を使用し、直径５４０ｍｍ、厚さ１３ｍｍのバッキングプレートを作製した。このスパッタリングターゲットとバッキングプレートとを拡散接合により、スパッタリングターゲット／バッキングプレート組立体を作製した。
０．２％耐力が１５８．４ＭＰａのタンタルを用いて、直径４５０ｍｍ、厚さ１３ｍｍのスパッタリングターゲットを作製した。バッキングプレートとして、組成が、Ｚｎ：３４．０ｗｔ％、残部Ｃｕであって、０．２％耐力が７８．４ＭＰａのＣｕ合金を使用し、直径５４０ｍｍ、厚さ１３ｍｍのバッキングプレートを作製した。このスパッタリングターゲットとバッキングプレートとを拡散接合により、スパッタリングターゲット／バッキングプレート組立体を作製した。
このスパッタリングターゲット／バッキングプレート組立体を用いて、マグネトロンスパッタリング装置により、実施例１と同様の条件で、成膜を行い、シート抵抗による膜厚の均一性を評価した。この結果、表１に示す通り、膜厚の面内ばらつきは３．０％であった。スパッタリング後、装置から組立体を取り出し、ターゲットの反り量を測定した結果、１．５ｍｍであった。
（実施例５）
０．２％耐力が１７３．８ＭＰａのタンタルを用いて、直径４５０ｍｍ、厚さ１３ｍｍのスパッタリングターゲットを作製した。バッキングプレートとして、組成が、Ｚｎ：３４．０ｗｔ％、残部Ｃｕであって、０．２％耐力が６８．６ＭＰａのＣｕ合金を使用し、直径５４０ｍｍ、厚さ１３ｍｍのバッキングプレートを作製した。このスパッタリングターゲットとバッキングプレートとを拡散接合により、スパッタリングターゲット／バッキングプレート組立体を作製した。
０．２％耐力が１７３．８ＭＰａのタンタルを用いて、直径４５０ｍｍ、厚さ１３ｍｍのスパッタリングターゲットを作製した。バッキングプレートとして、組成が、Ｚｎ：３４．０ｗｔ％、残部Ｃｕであって、０．２％耐力が６８．６ＭＰａのＣｕ合金を使用し、直径５４０ｍｍ、厚さ１３ｍｍのバッキングプレートを作製した。このスパッタリングターゲットとバッキングプレートとを拡散接合により、スパッタリングターゲット／バッキングプレート組立体を作製した。
このスパッタリングターゲット／バッキングプレート組立体を用いて、マグネトロンスパッタリング装置により、実施例１と同様の条件で、成膜を行い、シート抵抗による膜厚の均一性を評価した。この結果、表１に示す通り、膜厚の面内ばらつきは３．５％であった。スパッタリング後、装置から組立体を取り出し、ターゲットの反り量を測定した結果、２．０ｍｍであった。
（実施例６）
０．２％耐力が１７７．７ＭＰａのタンタルを用いて、直径４５０ｍｍ、厚さ１３ｍｍのスパッタリングターゲットを作製した。バッキングプレートとして、組成が、Ｚｎ：３７．０ｗｔ％、残部Ｃｕであって、０．２％耐力が６８．６ＭＰａのＣｕ合金を使用し、直径５４０ｍｍ、厚さ１３ｍｍのバッキングプレートを作製した。このスパッタリングターゲットとバッキングプレートとを拡散接合により、スパッタリングターゲット／バッキングプレート組立体を作製した。
０．２％耐力が１７７．７ＭＰａのタンタルを用いて、直径４５０ｍｍ、厚さ１３ｍｍのスパッタリングターゲットを作製した。バッキングプレートとして、組成が、Ｚｎ：３７．０ｗｔ％、残部Ｃｕであって、０．２％耐力が６８．６ＭＰａのＣｕ合金を使用し、直径５４０ｍｍ、厚さ１３ｍｍのバッキングプレートを作製した。このスパッタリングターゲットとバッキングプレートとを拡散接合により、スパッタリングターゲット／バッキングプレート組立体を作製した。
このスパッタリングターゲット／バッキングプレート組立体を用いて、マグネトロンスパッタリング装置により、実施例１と同様の条件で、成膜を行い、シート抵抗による膜厚の均一性を評価した。この結果、表１に示す通り、膜厚の面内ばらつきは４．０％であった。スパッタリング後、装置から組立体を取り出し、ターゲットの反り量を測定した結果、２．０ｍｍであった。
（比較例１）
０．２％耐力が１６２．７ＭＰａのタンタルを用いて、直径４５０ｍｍ、厚さ１３ｍｍのスパッタリングターゲットを作製した。バッキングプレートとして、組成が、Ｚｎ：３７．０ｗｔ％、残部Ｃｕであって、０．２％耐力が５９．８ＭＰａのＣｕ合金を使用し、直径５４０ｍｍ、厚さ１３ｍｍのバッキングプレートを作製した。このスパッタリングターゲットとバッキングプレートとを拡散接合により、スパッタリングターゲット／バッキングプレート組立体を作製した。
０．２％耐力が１６２．７ＭＰａのタンタルを用いて、直径４５０ｍｍ、厚さ１３ｍｍのスパッタリングターゲットを作製した。バッキングプレートとして、組成が、Ｚｎ：３７．０ｗｔ％、残部Ｃｕであって、０．２％耐力が５９．８ＭＰａのＣｕ合金を使用し、直径５４０ｍｍ、厚さ１３ｍｍのバッキングプレートを作製した。このスパッタリングターゲットとバッキングプレートとを拡散接合により、スパッタリングターゲット／バッキングプレート組立体を作製した。
このスパッタリングターゲット／バッキングプレート組立体を用いて、マグネトロンスパッタリング装置により、実施例１と同様の条件で、成膜を行い、シート抵抗による膜厚の均一性を評価した。この結果、表１に示す通り、膜厚の面内ばらつきは４．５％であった。スパッタリング後、装置から組立体を取り出し、ターゲットの反り量を測定した結果、３．０ｍｍであった。
（比較例２）
０．２％耐力が１６３．８ＭＰａのタンタルを用いて、直径４５０ｍｍ、厚さ１３ｍｍのスパッタリングターゲットを作製した。バッキングプレートとして、組成が、Ｚｎ：３４．０ｗｔ％、残部Ｃｕであって、０．２％耐力が５７．８ＭＰａのＣｕ合金を使用し、直径５４０ｍｍ、厚さ１３ｍｍのバッキングプレートを作製した。このスパッタリングターゲットとバッキングプレートとを拡散接合により、スパッタリングターゲット／バッキングプレート組立体を作製した。
０．２％耐力が１６３．８ＭＰａのタンタルを用いて、直径４５０ｍｍ、厚さ１３ｍｍのスパッタリングターゲットを作製した。バッキングプレートとして、組成が、Ｚｎ：３４．０ｗｔ％、残部Ｃｕであって、０．２％耐力が５７．８ＭＰａのＣｕ合金を使用し、直径５４０ｍｍ、厚さ１３ｍｍのバッキングプレートを作製した。このスパッタリングターゲットとバッキングプレートとを拡散接合により、スパッタリングターゲット／バッキングプレート組立体を作製した。
このスパッタリングターゲット／バッキングプレート組立体を用いて、マグネトロンスパッタリング装置により、実施例１と同様の条件で、成膜を行い、シート抵抗による膜厚の均一性を評価した。この結果、表１に示す通り、膜厚の面内ばらつきは５．０％であった。スパッタリング後、装置から組立体を取り出し、ターゲットの反り量を測定した結果、３．０ｍｍであった。
（比較例３）
０．２％耐力が１６７．９ＭＰａのタンタルを用いて、直径４５０ｍｍ、厚さ１３ｍｍのスパッタリングターゲットを作製した。バッキングプレートとして、組成が、Ｚｎ：３７．０ｗｔ％、残部Ｃｕであって、０．２％耐力が５２．０ＭＰａのＣｕ合金を使用し、直径５４０ｍｍ、厚さ１３ｍｍのバッキングプレートを作製した。このスパッタリングターゲットとバッキングプレートとを拡散接合により、スパッタリングターゲット／バッキングプレート組立体を作製した。
０．２％耐力が１６７．９ＭＰａのタンタルを用いて、直径４５０ｍｍ、厚さ１３ｍｍのスパッタリングターゲットを作製した。バッキングプレートとして、組成が、Ｚｎ：３７．０ｗｔ％、残部Ｃｕであって、０．２％耐力が５２．０ＭＰａのＣｕ合金を使用し、直径５４０ｍｍ、厚さ１３ｍｍのバッキングプレートを作製した。このスパッタリングターゲットとバッキングプレートとを拡散接合により、スパッタリングターゲット／バッキングプレート組立体を作製した。
このスパッタリングターゲット／バッキングプレート組立体を用いて、マグネトロンスパッタリング装置により、実施例１と同様の条件で、成膜を行い、シート抵抗による膜厚の均一性を評価した。この結果、表１に示す通り、膜厚の面内ばらつきは５．４％であった。スパッタリング後、装置から組立体を取り出し、ターゲットの反り量を測定した結果、３．０ｍｍであった。
（比較例４）
０．２％耐力が１６５．０ＭＰａのタンタルを用いて、直径４５０ｍｍ、厚さ１３ｍｍのスパッタリングターゲットを作製した。バッキングプレートとして、組成が、Ｚｎ：３４．０ｗｔ％、残部Ｃｕであって、０．２％耐力が５０．０ＭＰａのＣｕ合金を使用し、直径５４０ｍｍ、厚さ１３ｍｍのバッキングプレートを作製した。このスパッタリングターゲットとバッキングプレートとを拡散接合により、スパッタリングターゲット／バッキングプレート組立体を作製した。
０．２％耐力が１６５．０ＭＰａのタンタルを用いて、直径４５０ｍｍ、厚さ１３ｍｍのスパッタリングターゲットを作製した。バッキングプレートとして、組成が、Ｚｎ：３４．０ｗｔ％、残部Ｃｕであって、０．２％耐力が５０．０ＭＰａのＣｕ合金を使用し、直径５４０ｍｍ、厚さ１３ｍｍのバッキングプレートを作製した。このスパッタリングターゲットとバッキングプレートとを拡散接合により、スパッタリングターゲット／バッキングプレート組立体を作製した。
このスパッタリングターゲット／バッキングプレート組立体を用いて、マグネトロンスパッタリング装置により、実施例１と同様の条件で、成膜を行い、シート抵抗による膜厚の均一性を評価した。この結果、表１に示す通り、膜厚の面内ばらつきは６．０％であった。スパッタリング後、装置から組立体を取り出し、ターゲットの反り量を測定した結果、３．５ｍｍであった。
（比較例５）
０．２％耐力が１７０．７ＭＰａのタンタルを用いて、直径４５０ｍｍ、厚さ１３ｍｍのスパッタリングターゲットを作製した。バッキングプレートとして、組成が、Ｚｎ：３７．０ｗｔ％、残部Ｃｕであって、０．２％耐力が４２．２ＭＰａのＣｕ合金を使用し、直径５４０ｍｍ、厚さ１３ｍｍのバッキングプレートを作製した。このスパッタリングターゲットとバッキングプレートとを拡散接合により、スパッタリングターゲット／バッキングプレート組立体を作製した。
０．２％耐力が１７０．７ＭＰａのタンタルを用いて、直径４５０ｍｍ、厚さ１３ｍｍのスパッタリングターゲットを作製した。バッキングプレートとして、組成が、Ｚｎ：３７．０ｗｔ％、残部Ｃｕであって、０．２％耐力が４２．２ＭＰａのＣｕ合金を使用し、直径５４０ｍｍ、厚さ１３ｍｍのバッキングプレートを作製した。このスパッタリングターゲットとバッキングプレートとを拡散接合により、スパッタリングターゲット／バッキングプレート組立体を作製した。
このスパッタリングターゲット／バッキングプレート組立体を用いて、マグネトロンスパッタリング装置により、実施例１と同様の条件で、成膜を行い、シート抵抗による膜厚の均一性を評価した。この結果、表１に示す通り、膜厚の面内ばらつきは６．０％であった。スパッタリング後、装置から組立体を取り出し、ターゲットの反り量を測定した結果、３．５ｍｍであった。
（比較例６）
０．２％耐力が１７１．０ＭＰａのタンタルを用いて、直径４５０ｍｍ、厚さ１３ｍｍのスパッタリングターゲットを作製した。バッキングプレートとして、組成が、Ｚｎ：３４．０ｗｔ％、残部Ｃｕであって、０．２％耐力が３９．２ＭＰａのＣｕ合金を使用し、直径５４０ｍｍ、厚さ１３ｍｍのバッキングプレートを作製した。このスパッタリングターゲットとバッキングプレートとを拡散接合により、スパッタリングターゲット／バッキングプレート組立体を作製した。
０．２％耐力が１７１．０ＭＰａのタンタルを用いて、直径４５０ｍｍ、厚さ１３ｍｍのスパッタリングターゲットを作製した。バッキングプレートとして、組成が、Ｚｎ：３４．０ｗｔ％、残部Ｃｕであって、０．２％耐力が３９．２ＭＰａのＣｕ合金を使用し、直径５４０ｍｍ、厚さ１３ｍｍのバッキングプレートを作製した。このスパッタリングターゲットとバッキングプレートとを拡散接合により、スパッタリングターゲット／バッキングプレート組立体を作製した。
このスパッタリングターゲット／バッキングプレート組立体を用いて、マグネトロンスパッタリング装置により、実施例１と同様の条件で、成膜を行い、シート抵抗による膜厚の均一性を評価した。この結果、表１に示す通り、膜厚の面内ばらつきは６．５％であった。スパッタリング後、装置から組立体を取り出し、ターゲットの反り量を測定した結果、３．５ｍｍであった。
（比較例７）
０．２％耐力が１４８．０ＭＰａのタンタルを用いて、直径４５０ｍｍ、厚さ１３ｍｍのスパッタリングターゲットを作製した。バッキングプレートとして、組成が、Ｚｎ：３７．０ｗｔ％、残部Ｃｕであって、０．２％耐力が１４０．０ＭＰａのＣｕ合金を使用し、直径５４０ｍｍ、厚さ１３ｍｍのバッキングプレートを作製した。このスパッタリングターゲットとバッキングプレートとを拡散接合により、スパッタリングターゲット／バッキングプレート組立体を作製した。
０．２％耐力が１４８．０ＭＰａのタンタルを用いて、直径４５０ｍｍ、厚さ１３ｍｍのスパッタリングターゲットを作製した。バッキングプレートとして、組成が、Ｚｎ：３７．０ｗｔ％、残部Ｃｕであって、０．２％耐力が１４０．０ＭＰａのＣｕ合金を使用し、直径５４０ｍｍ、厚さ１３ｍｍのバッキングプレートを作製した。このスパッタリングターゲットとバッキングプレートとを拡散接合により、スパッタリングターゲット／バッキングプレート組立体を作製した。
このスパッタリングターゲット／バッキングプレート組立体を用いて、マグネトロンスパッタリング装置により、実施例１と同様の条件で、成膜を行い、シート抵抗による膜厚の均一性を評価した。この結果、表１に示す通り、膜厚の面内ばらつきは６．６％であった。スパッタリング後、装置から組立体を取り出し、ターゲットの反り量を測定した結果、３．９ｍｍであった。
（比較例８）
０．２％耐力が１４５．０ＭＰａのタンタルを用いて、直径４５０ｍｍ、厚さ１３ｍｍのスパッタリングターゲットを作製した。バッキングプレートとして、組成が、Ｚｎ：３７．０ｗｔ％、残部Ｃｕであって、０．２％耐力が４０．０ＭＰａのＣｕ合金を使用し、直径５４０ｍｍ、厚さ１３ｍｍのバッキングプレートを作製した。このスパッタリングターゲットとバッキングプレートとを拡散接合により、スパッタリングターゲット／バッキングプレート組立体を作製した。
０．２％耐力が１４５．０ＭＰａのタンタルを用いて、直径４５０ｍｍ、厚さ１３ｍｍのスパッタリングターゲットを作製した。バッキングプレートとして、組成が、Ｚｎ：３７．０ｗｔ％、残部Ｃｕであって、０．２％耐力が４０．０ＭＰａのＣｕ合金を使用し、直径５４０ｍｍ、厚さ１３ｍｍのバッキングプレートを作製した。このスパッタリングターゲットとバッキングプレートとを拡散接合により、スパッタリングターゲット／バッキングプレート組立体を作製した。
このスパッタリングターゲット／バッキングプレート組立体を用いて、マグネトロンスパッタリング装置により、実施例１と同様の条件で、成膜を行い、シート抵抗による膜厚の均一性を評価した。この結果、表１に示す通り、膜厚の面内ばらつきは６．９％であった。スパッタリング後、装置から組立体を取り出し、ターゲットの反り量を測定した結果、４．５ｍｍであった。
以上の通り、いずれの実施例においても、スパッタリングターゲットに０．２％耐力が１５０〜２００ＭＰａを有するＴａを使用し、バッキングプレートに０．２％耐力が６０〜２００ＭＰａを有するＣｕ合金を使用することで、スパッタリングターゲットの反りを抑制することができ、また、スパッタ膜の面内のばらつきを小さくすることができた。このように、スパッタリングターゲットとバッキングプレートの０．２％耐力の組み合わせが、ターゲットの反りの低減に重要な役割を担うことが分かった。
本発明は、スパッタリングの際の加熱と冷却によるターゲットの反りを低減することが可能であり、また、これにより、膜厚の均一性を高め、成膜速度を上げることができるスパッタリングターゲット／バッキングプレート組立体を提供することができるという優れた効果を有する。本発明は、特にマグネトロンスパッタリング装置への使用に有用である。
Claims (3)
- スパッタリングターゲットと、該スパッタリングターゲットよりも熱膨張率が大きいバッキングプレートとを接合してなるスパッタリングターゲット／バッキングプレート組立体であって、スパッタリングターゲットが、０．２％耐力が１５０〜２００ＭＰａを有するＴａからなり、バッキングプレートが、０．２％耐力が６０〜２００ＭＰａを有するＣｕ合金からなることを特徴とするスパッタリング／バッキングプレート組立体。
- バッキングプレートが、０．２％耐力が１００〜１５０ＭＰａを有するＣｕ合金からなることを特徴とする請求項１記載のスパッタリングターゲット／バッキングプレート組立体。
- バッキングプレートが、Ｚｎを３０〜４０ａｔ％含有し、残部がＣｕであるＣｕ合金からなることを特徴とする請求項１記載のスパッタリングターゲット／バッキングプレート組立体。
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