KR20150013876A

KR20150013876A - 타겟 접합체

Info

Publication number: KR20150013876A
Application number: KR1020147035936A
Authority: KR
Inventors: 히로미 마츠무라; 야스오 나카네
Original assignee: 가부시키가이샤 코베루코 카겐
Priority date: 2012-06-26
Filing date: 2013-06-11
Publication date: 2015-02-05
Also published as: WO2014002747A3; TWI516625B; JP2014005517A; WO2014002747A2; CN104411861A; JP5952653B2; TW201416473A

Abstract

본 발명은 스퍼터링 타겟과 백킹 플레이트와 납땜재를 구비하고, 스퍼터링 타겟의 이면이 납땜재를 개재하여 백킹 플레이트와 접합되어 있는 타겟 접합체에 관한 것이다. 상기 스퍼터링 타겟은 Mn을 2 내지 30원자％ 포함하는 Cu-Mn 합금임과 함께, 상기 납땜재 중에 존재하는 포로시티의 스퍼터링 타겟 이면으로의 투영 면적의 합계가, 스퍼터링 타겟 이면의 접합 영역 전체의 면적에 대해 16％ 이하이다.

Description

타겟 접합체 {TARGET ASSEMBLY}

본 발명은, 액정 디스플레이 등의 표시 디바이스나 터치 센서 등의 전자 디바이스에 있어서, 박막 트랜지스터(TFT)의 전극 재료나, 센서로의 전기 접속 배선용의 Cu 합금 박막을 형성하기 위해 사용되며, 스퍼터링 타겟과 백킹 플레이트를 납땜재를 개재해서 접합한 타겟 접합체에 관한 것이다.

Cu 박막은 전기 저항이 낮고, 가공이 비교적 용이한 것 등의 이유로, 액정 디스플레이 등의 표시 디바이스의 주사 전극이나 신호 전극, 터치 센서 등의 전자 디바이스의 전기 접속 배선으로서 미세 가공되어 사용되고 있다. Cu 박막의 소재로서는, 순Cu에서는 유리 등의 기재와의 밀착성이 나쁘고, 또한 산화되기 쉬우므로 표면이 변색되기 쉽고, 또한 반도체 중에서의 확산 계수가 크다는 단점이 있다. 이와 같은 것으로부터, 전기 접속 배선용의 박막의 소재로서는, Cu 합금이 사용되는 것이 일반적이다. Cu 합금 박막에서는, 상기와 같은 순Cu 박막을 사용할 때의 문제를 개선할 수 있고, 용도에 따른 적절한 첨가 원소를 선택함으로써, 배선용 박막으로서 사용할 때의 기능을 향상시킬 수 있다. 그로 인해, 전자 디바이스 용도에 관하여, 다양한 종류의 Cu 합금 박막이 개발되고 있다.

Cu 합금 박막의 형성에는, 일반적으로 스퍼터링 타겟을 사용한 스퍼터링법 이 채용된다. 이 스퍼터링법은, 진공 용기 내에 아르곤 등의 불활성 가스를 저가스압 하에서 도입하고, 박막과 동일한 재료로 이루어지는 스퍼터링 타겟과 기재 사이에 고전압을 인가하여, 플라스마 방전을 발생시킨다. 그 플라스마 방전에 의해 이온화된 기체(여기서는 아르곤)를 스퍼터링 타겟에 가속·충돌시켜, 비탄성 충돌에 의해 스퍼터링 타겟의 구성 원자를 튀어나오게 하여, 이를 기판 상에 부착·퇴적시켜 박막을 제작하는 방법이다.

금속 박막의 성막법에는, 스퍼터링법 이외에, 진공 증착법도 알려져 있지만, 스퍼터링법에서는 스퍼터링 타겟과 동일한 조성의 박막을 연속해서 형성할 수 있다는 장점을 갖는다. 또한, 특히 금속 재료의 경우에는, 스퍼터링법을 적용하면, 희토류 원소 등과 같이 Cu 중에 고용되지 않는 합금 원소를 박막 중에 강제 고용시킬 수 있다. 공업적으로는, 대면적에 연속해서 안정적으로 성막할 수 있다는 관점에서도, 스퍼터링법은 우위의 성막법이다.

이와 같은 스퍼터링법에 적용하는 스퍼터링 타겟으로서는, 일반적으로 직사각 형상, 원반 형상 등의 평판 형상의 것이 사용되고, 스퍼터링 타겟은, 그 냉각이나 지지를 목적으로 백킹 플레이트(지지체)에 땜납 등으로 브레이징된 상태(타겟 접합체)로 사용되는 것이 일반적이다.

그런데 상기 백킹 플레이트는, 상술한 바와 같이, 성막 시에 가열된 타겟의 냉각을 목적으로 하고 있으므로, 일반적으로 열전도율이 높은 순Cu제, Cu 합금제, 순Al제 또는 Al 합금제인 것이 사용되고 있다. 한편, 상기 백킹 플레이트에 설치되는 스퍼터링 타겟은, 형성하는 박막에 따른 금속 재료로 이루어지고, 전기 접속 배선용의 Cu 합금 박막을 형성하기 위해 Cu 합금으로서는, 기초막과의 밀착성이 우수한 Cu 합금으로서, 또한 기초막이나 상부막 중의 원자의 확산을 억제하는 배리어막용의 Cu 합금으로서 소정량의 Mn을 합금 원소로서 포함하는 Cu-Mn 합금을 사용하는 것이 주류로 되어 있다. 또한, 타겟재와 백킹 플레이트의 접합에는, 열전도성과 도전성이 양호한 저융점 땜납(예를 들어, 인듐기 땜납이나 주석기 땜납) 등의 본딩재를 사용한 메탈 본딩이 일반적으로 행해지고 있다.

Cu-Mn 합금 박막에 관한 기술로서, 예를 들어 특허문헌 1에는, 액정 디스플레이의 전극으로서 사용되는 Cu-Mn 합금 박막에 대해, Mn이 우선적으로 산소와 반응하여, Cu의 산화를 억제하는 산화물 피막을 형성하는 것이 개시되어 있다. 이 기술에서는, Cu-Mn 합금 박막을 박막 트랜지스터(TFT)의 전극 재료로서 사용한 경우의 유용성이 개시되어 있다.

또한, 특허문헌 2에는, 광기록층의 보호층으로서 사용되는 ZnS으로부터의 S 확산에 기인하여 발생하는 Cu의 황화에 대해, Cu-Mn 합금 박막에서는 계면 반응이 억제되는 것이 개시되어 있다.

한편, 특허문헌 3에서는, 스퍼터링 타겟의 납땜재와의 습윤성을 향상시켜, 스퍼터링 타겟의 백킹 플레이트와의 접합 강도를 증대시키는 스퍼터링 타겟의 제조 방법이 개시되어 있다.

일본 특허 제4065959호 공보 일본 특허 제4603044호 공보 일본 특허 제2970729호 공보

메탈 본딩에 의한 스퍼터링 타겟과 백킹 플레이트의 접합은, 스퍼터링 타겟과 백킹 플레이트의 각각을 가열하여, 접합시키고 싶은 면의 각각에 용융된 납땜재를 도포하고, 납땜재를 도포한 면끼리를 서로 겹침으로써 행해진다. 그러나, 스퍼터링 타겟이 Cu-Mn 합금과 같이 Mn을 함유하는 것을 포함하는 경우에는, 용융된 납땜재 중에, 스퍼터링 타겟 중의 Mn이 스며나와, 납땜재 표면에 농화된다는 현상이 생기는 것이, 본 발명자들의 검토에 의해 명백해졌다.

납땜재 표면에 농화된 Mn은 산화되기 쉬우므로 산화막이 형성되게 된다. 납땜재의 표면에 산화막이 형성된 상태에서 브레이징에 의한 본딩을 행하면, 산화막은 납땜재와의 습윤성이 나쁘므로, 스퍼터링 타겟과 백킹 플레이트를 겹쳤을 때에, 납땜재 중에 포로시티(porosity)(기포)가 발생하게 된다. 이 포로시티 부분은 열전도성이 떨어지므로, 스퍼터링에 의한 성막 중에 스퍼터링 타겟의 부분적인 온도 상승이 발생하고, 성형막 두께의 면 내에서의 불균일이 발생하기 쉽다. 또한, 스퍼터링 타겟의 온도 상승이 발생하면, 납땜재가 녹아 스퍼터링 타겟과 백킹 플레이트의 계면으로부터 밀려나와 이상 방전의 원인이 되어, 안정된 성막을 행할 수 없다는 문제가 있다. 밀려나온 납땜재는 유리 기판에 부착되어 파티클이나 스플래쉬가 발생하는 원인으로도 된다.

지금까지 Cu-Mn 합금 박막을 형성하는 기술에 대해서는, 다양하게 제안되어 있지만, 모두 납땜재 중에 발생하는 포로시티(기포)의 문제에 대해서는, 전혀 인식되어 있지 않다. 예를 들어, 상기 특허문헌 1과 같은 기술에서는, 스퍼터링 타겟 중의 합금 원소가, 납땜재 중에 확산되어, 백킹 플레이트와의 접합으로, 납땜재 중에 포로시티(기포)가 발생하는 관계로, 안정된 성막을 행할 수 없다는 문제가 발생할 것이 예상된다.

또한, 특허문헌 2의 기술에서는, 실제로는 스퍼터링 타겟을 사용하여 Cu-Mn 합금 박막의 성막을 행하고 있지 않고, 의사적으로 제작한 Cu-Mn 합금 잉곳에 대해 ZnS을 피복하고 있으므로, 실제로 백킹 플레이트에 본딩하여 스퍼터링했을 때의 과제에 대해서는 파악되어 있지 않다.

본 발명은 상기와 같은 사정에 착안하여 이루어진 것이며, 그 목적은, Cu-Mn 합금 스퍼터링 타겟을 사용하여 스퍼터링하여 성막했을 때에, 성형막 두께의 면 내에서의 불균일을 방지하여 두께가 균일한 박막을 형성할 수 있는 타겟 접합체를 제공하는 데 있다. 또한, 본 발명의 다른 목적은, 납땜재의 용출에 의한 이상 방전을 방지하여 안정된 성막을 행할 수 있음과 함께, 파티클이나 스플래쉬의 발생을 방지할 수 있는 타겟 접합체를 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성할 수 있었던 본 발명의 타겟 접합체는, 스퍼터링 타겟과 백킹 플레이트와 납땜재를 구비하고, 스퍼터링 타겟의 이면이 납땜재를 개재하여 백킹 플레이트와 접합되어 있는 타겟 접합체이며, 상기 스퍼터링 타겟은, Mn을 2 내지 30원자％ 포함하는 Cu-Mn 합금임과 함께, 상기 납땜재 중에 존재하는 포로시티의 스퍼터링 타겟 이면으로의 투영 면적의 합계가, 스퍼터링 타겟 이면의 접합 영역 전체의 면적에 대해 16％ 이하인 점에 요지를 갖는다. 이와 같은 구성을 채용함으로써, 성형막 두께의 면 내에서의 불균일을 방지하여 두께가 균일한 박막을 형성할 수 있는 타겟 접합체를 제공할 수 있다.

또한, 본 발명의 타겟 접합체는, 스퍼터링 타겟과 백킹 플레이트와 납땜재를 구비하고, 스퍼터링 타겟의 이면이 납땜재를 개재하여 백킹 플레이트와 접합되어 있는 타겟 접합체이며, 상기 스퍼터링 타겟은 Mn을 2 내지 30원자％ 포함하는 Cu-Mn 합금임과 함께, 상기 납땜재 중의 접합 단부에 존재하는 각 포로시티의 스퍼터링 타겟 이면으로의 투영 면적이, 스퍼터링 타겟 이면의 접합 영역 전체의 면적에 대해 0.2％ 이하인 점에도 요지를 갖는다. 여기서, 접합 단부라 함은, 스퍼터링 타겟의 양단부(실제로는, 전체 둘레부)로부터, 스퍼터링 타겟의 직경의 5％ 내측의 부분까지의 영역을 의미한다. 이와 같은 구성을 채용함으로써, 납땜재의 용출에 의한 이상 방전을 방지하여 안정된 성막을 행할 수 있음과 함께, 파티클이나 스플래쉬의 발생을 방지할 수 있는 타겟 접합체를 제공할 수 있다.

또한, 본 발명의 타겟 접합체는 스퍼터링 타겟과 백킹 플레이트와 납땜재를 구비하고, 스퍼터링 타겟의 이면이 납땜재를 개재하여 백킹 플레이트와 접합되어 있는 타겟 접합체이며,

상기 스퍼터링 타겟은, Mn을 2 내지 30원자％ 포함하는 Cu-Mn 합금임과 함께, 상기 납땜재 중에 존재하는 포로시티의 스퍼터링 타겟 이면으로의 투영 면적의 합계가, 스퍼터링 타겟 이면의 접합 영역 전체의 면적에 대해 16％ 이하이고, 또한 상기 납땜재 중의 접합 단부에 존재하는 각 포로시티의 스퍼터링 타겟 이면으로의 투영 면적이, 스퍼터링 타겟 이면의 접합 영역 전체의 면적에 대해 0.2％ 이하인 점에도 요지를 갖는다. 상기와 마찬가지로, 접합 단부라 함은, 스퍼터링 타겟의 양단부(실제로는, 전체 둘레부)로부터, 스퍼터링 타겟의 직경의 5％ 내측의 부분까지의 영역을 의미한다. 이와 같은 구성을 채용함으로써, 상기의 양 특성을 겸비할 수 있다.

본 발명의 타겟 접합체에 있어서, 바람직하게 사용하는 납땜재로서는, 인듐기 땜납이나 주석기 땜납 등을 들 수 있다.

또한, 백킹 플레이트는, 구리, 구리 합금, 알루미늄 및 알루미늄 합금을 포함하는 군으로부터 선택되는 적어도 1종인 것도 바람직한 실시 형태이다.

본 발명에 따르면, 납땜재 중에 존재하는 포로시티의 스퍼터링 타겟 이면으로의 투영 면적의 합계를, 스퍼터링 타겟 이면의 접합 영역 전체의 면적에 대해 소정의 비율로 규정하고 있으므로, 스퍼터링하여 성막했을 때에, 성형막 두께의 면 내에서의 불균일을 방지하여 두께가 균일한 박막을 형성할 수 있다. 또한, 본 발명에서는, 납땜재 중에 존재하는 각 포로시티의 스퍼터링 타겟 이면으로의 투영 면적을, 스퍼터링 타겟 이면의 접합 영역 전체의 면적에 대해 소정의 비율로 규정함으로써, 스퍼터링하여 성막했을 때에, 납땜재가 용출에 의한 이상 방전을 방지하여 안정된 성막을 행할 수 있음과 함께, 파티클이나 스플래쉬의 발생을 방지할 수 있다.

도 1은 타겟 접합체의 완성품을 모식적으로 도시한 개략 설명도(단면도)이다.
도 2는 스퍼터링 타겟을, 용융된 납땜재를 개재하여 백킹 플레이트 상에 배치한 상태를 모식적으로 도시한 개략 설명도(단면도)이다.
도 3은 스퍼터링 타겟을, 용융된 납땜재를 개재하여 백킹 플레이트 상에 배치한 다른 상태를 모식적으로 도시한 개략 설명도(단면도)이다.
도 4는 스퍼터링 타겟을, 용융된 납땜재를 개재하여 백킹 플레이트 상에 배치한 또 다른 상태를 모식적으로 도시한 개략 설명도(단면도)이다.

스퍼터링 타겟과 백킹 플레이트를, 본딩재를 개재하여 타겟 접합체로 할 때에, 본딩재로서 인듐기(In기) 땜납이나 주석기(Sn기) 땜납 등의 저융점 금속을 사용하여, 가열 처리하고 저융점 금속을 용융시켜 타겟재를 융착시키고 있다. 이 때, 스퍼터링 타겟으로서 Cu-Mn 합금을 사용한 경우에는, 함유되어 있는 Mn이 납땜재 중에 용출되어, 납땜재 표면에 산화막을 형성하므로, 타겟과 백킹 플레이트의 접합 공정에서, 납땜재 중에 포로시티가 생기기 쉬운 상태로 된다. 이와 같은 상태는 상기한 바와 같은 다양한 문제를 초래하게 된다.

상기한 문제는, 지금까지 전혀 인식되어 있지 않고, Cu-Mn 합금 이외의 스퍼터링 타겟과 백킹 플레이트를 접합할 때에는, 아무런 문제가 발생하지 않는 것으로 되어 있었다.

본 발명자들은 이와 같은 문제를 해결할 수 있는 타겟 접합체의 구성에 대해서 예의 연구를 거듭했다. 그 결과, 스퍼터링 타겟재와 백킹 플레이트가 본딩재를 개재하여 접합된 타겟 접합체에 있어서, (a) 납땜재 중에 존재하는 포로시티의 스퍼터링 타겟 이면으로의 투영 면적의 합계나, (b) 납땜재 중에 존재하는 각 포로시티의 스퍼터링 타겟 이면으로의 투영 면적을, 스퍼터링 타겟 이면의 접합 영역 전체의 면적에 대해 소정의 비율이 되도록 제어하면, 상기 목적이 훌륭하게 달성되는 것을 발견하고, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.

도 1은 타겟 접합체의 완성품을 모식적으로 도시한 개략 설명도(단면도)이다. 본 발명의 타겟 접합체(1)는 스퍼터링 타겟(2)과 백킹 플레이트(3)가 납땜재(4)를 개재하여 접합된 구성으로 되어 있다. 또한, 도 1에서는, 설명의 편의상, 납땜재(4)는 응고된 상태를 도시하고 있고, 그 중에 존재하는 일이 있는 포로시티에 대해서는 도시하고 있지 않다.

본 발명의 타겟 접합체(1)에 있어서, 납땜재(4) 중에 존재하는 포로시티의 스퍼터링 타겟(2) 이면으로의 투영 면적이라 함은, 납땜재(4)를 도 1의 상방으로부터 보았을 때의 포로시티의 면적(평면시 면적)을 의미하고, 이 면적의 합계의, 스퍼터링 타겟(2) 이면의 접합 영역 전체의 면적에 대한 비율(이하, 간단히 「투영 면적률」이라고 부르는 경우가 있음)이 16％ 이하로 되어 있다. 이 투영 면적률을 16％ 이하로 규정한 것은, 투영 면적률이 높아지면, 스퍼터링 시에 있어서의 스퍼터링 타겟(2)의 균일 냉각이 악화되어, 성막 속도가 스퍼터링 타겟(2) 내에서 불균일하게 되기 때문이다. 바람직한 투사 면적율은 10％ 이하, 보다 바람직하게는 7％ 이하이다. 또한, 포로시티가 투영 방향으로 2개 겹쳐 존재하고 있던 경우, 「투영 면적의 합계」라 함은, 2개의 포로시티를 동시에 투영하여 생기는 그림자의 면적으로 한다.

투영 면적률을 상기와 같이 제어하기 위해서는, 스퍼터링 타겟(2)과 백킹 플레이트(3)를 용융된 납땜재(후기 도 2의 4a 참조)로 접합할 때에, 예를 들어 스퍼터링 타겟(2)을 상하 이동(펌핑)시켜(후기 도 2 참조), 용융된 납땜재(4a) 중의 포로시티(5)를 추출하도록 하면 된다. 이와 같은 방법에 의해 투영 면적률을 작게 하기 위해서는, 상하 이동 시, 예를 들어 납땜재 중의 포로시티를 부력에 의해 대기 중으로 쉽게 배출시키기 위해, 납땜재(예를 들어, 인듐기 땜납)의 온도를, 점성이 저하되는 175℃ 이상으로 유지하고, 또한 펌핑 횟수를 10회 이상 실시하는 것 등을 하여, 제어하는 것이 바람직하다.

또한, 용융된 납땜재(4a)를, 스퍼터링 타겟(2)과 백킹 플레이트(3) 사이에 주입할 때에, 인젝터(8)를 사용하여, 용융된 납땜재(4a)를 스퍼터링 타겟(2)과 백킹 플레이트(3) 사이에 분사·주입하도록 해도 된다(후기 도 3 참조). 이와 같은 방법에 의해 투영 면적률을 작게 하기 위해서는, 인젝터를 사용하여 납땜재를 분사·주입할 때, 예를 들어 인젝터 중의 납땜재(예를 들어, 인듐기 땜납)의 온도를 175℃ 이상으로 유지하여 점성을 저하시키고, 납땜재 중의 기포를 자연스럽게 부상시켜 제거한다. 그 후, 스퍼터링 타겟과 백킹 플레이트의 계면의 납땜재를 치환하기 위해, 인젝터 중의 납땜재의 압출량을 가감하여 제어하는 것이 바람직하다.

혹은, 스퍼터링 타겟(2)과 백킹 플레이트(3)를 용융된 납땜재(4a)로 접합할 때에, 백킹 플레이트(3)를 진동대(9)에 적재하고(후기 도 4 참조), 일체적으로 스퍼터링 타겟(2)을 요동시킴으로써, 용융된 납땜재(4a) 중의 포로시티(5)를 추출하도록 해도 된다(후기 도 4 참조). 이와 같은 방법에 의해 투영 면적률을 작게 하기 위해서는, 스퍼터링 타겟(2)을 요동할 때, 예를 들어 납땜재(예를 들어, 인듐기 땜납)의 온도를 175℃ 이상으로 유지하여 점성을 저하시키고, 스퍼터링 타겟을 3° 이상 경사시켜 요동하는 시간으로 제어하는 것이 바람직하다.

본 발명의 타겟 접합체(1)에서는, 납땜재(4) 중에 존재하는, 특히 적어도 접합 단부 중에 존재하는 각 포로시티의 스퍼터링 타겟(2) 이면으로의 투영 면적이, 스퍼터링 타겟 이면의 접합 영역 전체의 면적에 대해 0.2％ 이하인 것도 유용하다. 상기 「접합 단부」라 함은, 도 1에 도시한 스퍼터링 타겟(2)의 양단부(실제로는, 전체 둘레부)로부터, 내측으로 5％(L₁/L₀×100)까지의 영역을 의미한다. 적어도 접합 단부 중에 존재하는 각 포로시티의 스퍼터링 타겟 이면으로의 투영 면적(이하, 각 포로시티의 스퍼터링 타겟 이면으로의 투영 면적을 「각 포로시티의 크기」라고 부르는 경우가 있음)이, 스퍼터링 타겟 이면의 접합 영역 전체의 면적에 대해 0.2％ 이하로 함으로써, 납땜재의 용출에 의한 이상 방전을 방지하여 안정된 성막을 행할 수 있음과 함께, 파티클이나 스플래쉬의 발생을 방지할 수 있게 된다. 각 포로시티의 크기가, 상기 특성에 영향을 미치는 것은, 접합 단부에서의 영향이 큰 것으로 된다. 따라서, 상기 영역에 있어서, 각 포로시티의 크기가 「0.2％ 이하」로 되어 있으면, 중심부에서의 각 포로시티의 크기가 0.2％보다 크게 되어 있어도 된다. 각 포로시티의 크기는, 바람직하게는 0.1％ 이하, 보다 바람직하게는 0.1％ 미만(측정 한계)이다.

또한, 각 포로시티의 크기를 상기와 같이 제어하기 위해서는, 기본적으로 투영 면적률을 제어할 때와 마찬가지로 하면 되지만, 적어도 접합 단부에 상기의 제어가 미치는 제어를 행하면 된다. 구체적으로는, 스퍼터링 타겟과 백킹 플레이트의 접합 시에, 납땜재(예를 들어, 인듐기 땜납)의 온도를 175℃ 이상으로 유지하여, 발생한 포로시티를 스퍼터링 타겟의 펌핑 횟수, 혹은 인젝터에 의한 납땜재의 압출량, 혹은 스퍼터링 타겟을 경사지게 하여 요동하는 시간을 제어하면 된다.

본 발명에서 사용되는 스퍼터링 타겟은 Mn을 2 내지 30원자％ 포함하는 Cu-Mn 합금이다. Mn은 스퍼터링 타겟에 산화물 피막층을 형성하기 위해 함유되는 것이다. Mn에 의한 효과를 발휘시키기 위해서는, Mn 함유량은 0.1원자％ 정도 이상이어도 되고, Mn 함유량이 증대함에 따라 상기 효과도 커진다. 그리고, Mn 함유량이 증대하는 것에 수반하여 포로시티가 생성되기 쉬운 상태로 된다. 본 발명에서는, 상기 효과를 발휘시키지만 포로시티가 생성되기 쉬워지는 Mn 함유량으로서, 그 하한을 2원자％로 규정했다. 바람직하게는 5원자％ 이상이고, 보다 바람직하게는 10원자％ 이상이다.

그러나, Mn 함유량이 과잉으로 되면, 상대적으로 Cu량이 적어져 Cu-Mn 합금의 도전율이 저하되고, 전기 접속 배선용으로서의 기능이 발휘되기 어려워지므로, 30원자％ 이하로 할 필요가 있다. 바람직하게는 25원자％ 이하이고, 보다 바람직하게는 20원자％ 이하이다.

본 발명에서 사용되는 스퍼터링 타겟에는, 그 특성을 저해하지 않을 정도의 다른 성분을 포함하고 있어도 된다. 이와 같은 성분으로서는, 예를 들어, Zn, Ni, Mg, Ti, Al 등을 들 수 있고, 이들 성분의 1종 이상을 2원자％까지 포함하는 것을 허용할 수 있다(잔량부는 Cu 및 불가피 불순물).

본 발명에서 사용되는 백킹 플레이트에 대해서는 특별히 한정되지 않지만, 각종 공지의 백킹 플레이트를 사용할 수 있다. 예를 들어 내열성, 도전성, 열전도 성이 우수한 백킹 플레이트로서, 구리, 각종 구리 합금, 알루미늄, 각종 알루미늄 합금을 포함하는 군으로부터 선택되는 적어도 1종을 포함하는 백킹 플레이트가 사용된다. 또한, 백킹 플레이트에는 냉각수 수로 등의 냉각 수단 등이 설치되어 있어도 된다.

본 발명에서 사용하는 납땜재에 대해서는, 종래부터 사용되고 있는 저융점 땜납(예를 들어, 인듐기 땜납이나 주석기 땜납 등의 금속) 등을 사용할 수 있다. 구체적으로는, 52질량％ In-48질량％ Sn, 97질량％ In-3질량％ Ag 등의 인듐기 땜납이나, 91질량％ Sn-9질량％ Zn 등의 주석기 땜납 등을 들 수 있다.

본 발명의 타겟 접합체는 하기의 순서로 제작할 수 있다. 우선, 예를 들어 용해 주조된 Cu-Mn 합금의 잉곳에 기계 가공을 실시함으로써, 판 형상의 스퍼터링 타겟을 제작한다. 이 제작한 스퍼터링 타겟을, 납땜재를 사용하여 백킹 플레이트에 본딩하여 타겟 접합체로 한다.

그리고, 이와 같이 하여 제작한 타겟 접합체를, 진공 장치인 스퍼터링 장치에 설치하고, 백킹 플레이트와 그것에 대향하는 기판 사이에 전계를 인가함으로써, 스퍼터링 타겟과 기판 사이에 플라스마를 형성하고, 플라스마 중의 양이온을 스퍼터링 타겟에 충돌시킴으로써, 스퍼터링 타겟을 구성하는 원자를 튀어나오게 하여, 대향하는 기판 상에 스퍼터링 타겟에 대응한 조성의 박막을 균일하게 퇴적시킨다.

실시예

이하, 실시예를 들어 본 발명을 보다 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 원래 하기 실시예에 의해 제한을 받는 것이 아니고, 전·후기의 취지에 적합할 수 있는 범위로 적당하게 변경을 추가하여 실시하는 것도 물론 가능하고, 그들은 모두 본 발명의 기술 목표 범위에 포함된다,

[실험예 1]

용해 주조된 Cu-10원자％ Mn 합금의 잉곳을 열간 압연(압연 온도:700℃, 압하율:80％)하고, 절단 후, 기계 가공을 실시하고, 직경:100㎜×두께 5㎜의 원반 형상으로 가공하여, 스퍼터링 타겟(2)(Cu-Mn 합금 타겟)으로 했다. 이 스퍼터링 타겟(2)과 순동제의 백킹 플레이트(3)(사이즈:직경 126㎜×두께 7㎜)를, 순인듐 납땜재를 사용하여, 접합하고 본딩하여, 타겟 접합체(1)를 제작했다.

스퍼터링 타겟(2)을, 용융된 납땜재(용융 상태의 납땜재)(4a)를 개재하여 백킹 플레이트(3) 상에 배치한 상태를 모식적으로 도 2(개략 설명도)에 도시한다. 접합한 후, 용융된 납땜재(4a) 중에는, 포로시티(5)(기포)가 포함되지만, 백킹 플레이트(3) 상에 용융된 납땜재(4a)를 개재하여 스퍼터링 타겟(2)을 적재한 상태로, 스퍼터링 타겟(2)을 12회 상하 이동(도 2 중, 화살표 A로 나타냄)시켜, 용융된 납땜재(4a) 중의 포로시티(5)를 추출하고, 포로시티(5)의 투영 면적률 및 포로시티(5)의 크기를 제어했다. 또한, 도 2 중, 부호 6은 납땜재 저류용의 둑을 나타내고 있다.

타겟 접합체(1)를, 용융된 납땜재(4a)가 응고하는 온도까지 냉각하고, 타겟 접합체(1)로부터 밀려 나온 납땜재(4)를 제거하여, 완성품으로 했다(실험예 1). 타겟 접합체(1)의 완성품은, 상기 도 1(개략 설명도)에 도시한 바와 같다. 이 타겟 접합체(1)에 있어서, 수침식의 초음파 탐상 장치(「초음파 투시 장치 HIS-2」 상품명, 크레우트크레마사제)를 사용하여 포로시티의 투영 면적률 및 각 포로시티의 크기를 측정했다.

이 때 포로시티의 투영 면적률에 대해서는, 상기 초음파 탐상 장치에 의해 포로시티에 의한 반사 에코를 검지하고, 포로시티의 투영 면적을 측정하여, 스퍼터링 타겟(2) 이면 면적 전체에 대한 비율을 계산했다. 또한, 각 포로시티의 크기에 대해서는, 스퍼터링 타겟(2)의 양단부(실제로는, 전체 둘레부)로부터, 5㎜ 내측까지의 영역(접합 단부)에서, 각 포로시티의 투영 면적의 최댓값을 측정하고, 그 스퍼터링 타겟 이면 면적 전체에 대한 비율(접합 단부에서의 각 포로시티의 크기)을 계산했다.

[실험예 2]

실험예 1과 마찬가지로 하여, 스퍼터링 타겟(2)(Cu-Mn 합금 타겟)을 기계 가공하고, 이것과 순동제의 백킹 플레이트(3)(사이즈:직경 126㎜×두께 7㎜)를, 순인듐 납땜재를 사용하여, 접합하고 본딩하여, 타겟 접합체(1)를 제작했다. 이 때, 도 3(개략 설명도)에 도시한 바와 같이, 용융된 납땜재(4a)를, 인젝터(8)를 사용하여 스퍼터링 타겟(2)과 백킹 플레이트(3) 사이에 분사·주입하고, 용융된 납땜재(4a) 중의 포로시티(5)(기포)를 추출하여, 포로시티의 투영 면적률, 및 접합 단부에서의 각 포로시티의 크기를 제어했다.

타겟 접합체(1)를, 용융된 납땜재(4a)가 응고하는 온도까지 냉각하고, 타겟 접합체(1)로부터 밀려 나온 납땜재(4)를 제거하여, 완성품으로 했다(실험예 2). 타겟 접합체(1)의 완성품은, 상기 도 1(개략 설명도)에 도시한 바와 같다. 이 타겟 접합체(1)에 있어서, 실험예 1과 마찬가지로 하여, 포로시티의 투영 면적률, 및 접합 단부에서의 각 포로시티의 크기를 측정했다.

[실험예 3]

실험예 1과 마찬가지로 하여, 스퍼터링 타겟(2)(Cu-Mn 합금 타겟)을 기계 가공하고, 이것과 순동제의 백킹 플레이트(3)(사이즈:직경 126㎜×두께 7㎜)를, 순인듐 납땜재를 사용하여, 접합하고 본딩하여, 타겟 접합체(1)를 제작했다. 이 때, 용융된 납땜재(4a) 중의 포로시티(기공)를 추출하기 위해, 도 4(개략 설명도)에 도시한 바와 같이, 스퍼터링 타겟(2)과 백킹 플레이트(3) 사이에 용융된 납땜재(4a)를 개재시킨 상태로, 진동대(9) 상에서 일체적으로 요동하고, 용융된 납땜재(4a) 중의 포로시티(5)(기포)를 추출하여, 요동을 10초간 실시함으로써 포로시티의 투영 면적률, 및 접합 단부에서의 각 포로시티의 크기를 제어했다.

타겟 접합체(1)를, 용융된 납땜재(4a)가 응고하는 온도까지 냉각하고, 타겟 접합체(1)로부터 밀려나온 납땜재(4)를 제거하여, 완성품으로 했다(실험예 3). 타겟 접합체(1)의 완성품은, 상기 도 1(개략 설명도)에 도시한 바와 같다. 이 타겟 접합체(1)에 있어서, 실험예 1과 마찬가지로 하여, 포로시티의 투영 면적률, 및 접합 단부에서의 각 포로시티의 크기를 측정했다.

[실험예 4 내지 6]

실험예 1과 마찬가지로 하여, 스퍼터링 타겟(2)(Cu-Mn 합금 타겟)을 기계 가공하고, 이것과 순동제의 백킹 플레이트(3)(사이즈:직경 126㎜×두께 7㎜)를, 순인듐 납땜재를 사용하여 접합하고 본딩하여, 각종 타겟 접합체(1)를 제작했다(실험예 4 내지 6). 이 때, 실험예 4에 대해서는, 용융된 납땜재(4a) 중의 포로시티(기공)를 추출하는 작업(실험예 1 내지 3 중 어느 하나에 기재된 작업)을 일절 행하지 않고, 스퍼터링 타겟(2)(Cu-Mn 합금 타겟)과 백킹 플레이트(3)를 본딩했다. 또한, 실험예 5에 대해서는, 납땜재 중의 포로시티(기공)를, 진동대 상에서의 요동을 5초간 실시함으로써 추출하고, 실험예 6에 대해서는, 납땜재 중의 포로시티(기공)를 타겟의 펌핑을 1회만 실시함으로써 추출하는 작업을 행하였다.

각 타겟 접합체(1)를, 용융된 납땜재(4a)가 응고하는 온도까지 냉각하고, 타겟 접합체(1)로부터 밀려 나온 납땜재(4)를 제거하여, 완성품으로 했다(실험예 4~6). 타겟 접합체(1)의 완성품은 상기 도 1(개략 설명도)에 도시한 바와 같다. 이들 타겟 접합체(1)에 있어서, 실험예 1과 마찬가지로 하여, 포로시티의 투영 면적률, 및 접합 단부에서의 각 포로시티의 크기를 측정했다.

상기 실험예 1~6의 각 타겟 접합체(1)를, 마그네트론 DC 스퍼터링 장치에 장착하고, DC 전력:260W, 압력:2mTorr로 스퍼터링을 행하였다. 10분간의 프리 스퍼터를 실시한 후, 성막 시간 1분으로 두께 약 300㎚의 막을 φ50㎜의 유리 기판에 성막하고, 이니셜의 특성(초기 특성)으로서, 기판의 중심으로부터 20㎜의 거리에 있어서의 막 두께를 8개소에서 측정했다.

그 후, 동일 조건으로, 2시간의 방전을 행하여, 재차 성막 시간 1분으로 두께 약 300㎚의 막을 φ50㎜의 유리 기판에 성막하고, 기판의 중심으로부터 20㎜의 거리에 있어서의 막 두께를 8개소에서 측정했다. 이니셜의 8개소의 막 두께 중의 최댓값과 최솟값의 차이와, 2시간 방전 후의 동일하게 8개소의 막 두께 중의 최댓값과 최솟값의 차이를 비교하여, 2시간 방전 후의 8개소의 막 두께 중의 최댓값과 최솟값의 차이가, 이니셜의 8개소의 막 두께 중의 최댓값과 최솟값의 차이에 대해 1.3배 이상 변화되어 있는 경우에, 막 두께 편차 발생 있음(1.3배 미만에서는 막 두께 편차 발생 없음)으로 판단했다.

또한, 2시간 방전 후의 유리 기판으로의 성막을 종료한 후, 스퍼터링 타겟과 백킹 플레이트의 계면에 납땜재의 용출이 있는지 여부에 대해서도 조사했다. 이들 결과를, 포로시티의 투영 면적률, 접합 단부에서의 각 포로시티의 크기(포로시티의 최대 면적율)와 함께, 하기 표 1에 나타낸다.

이 결과로부터, 다음과 같이 고찰할 수 있다. 우선 실험예 4와 실험예 6에 나타내는 바와 같이, 포로시티의 투영 면적률이 16％를 초과한 경우에는, 막 두께 편차가 발생했지만, 실험예 1 내지 3, 5와 같이 투영 면적률이 16％ 이하에서는, 막 두께 편차가 발생하지 않는 것을 알 수 있었다. 이와 같은 현상이 생기는 이유에 대해서는, 다음과 같이 생각할 수 있다. 즉, 성막 초기에는, 스퍼터링 타겟 전체가, 수냉된 백킹 플레이트를 통해 균일하게 냉각되어 있다고 생각되지만, 포로시티의 투영 면적률이 커지면, 포로시티 근방의 스퍼터링 타겟이 국부적으로 냉각 부족으로 되어, 스퍼터링 타겟 표면의 온도가 국부적으로 상승한다고 생각된다. 스퍼터링 타겟의 온도가 상승하면, 스퍼터링률(즉, 성막 속도)이 저하되는 것이 알려져 있고, 그 영향으로, 막 두께 편차가 발생한 것이라고 생각할 수 있다.

또한, 실험예 4와 실험예 5와 같이, 스퍼터링 타겟단부 5㎜ 영역에서의 포로시티의 최대 면적율이 0.2％를 초과한 경우에는, 상기와 동일한 이유로 스퍼터링 타겟이 부분적으로 온도 상승하므로, 타겟 접합체의 접합 단부로부터, 납땜재가 용출되는 것이라고 생각된다. 이에 대해, 접합 단부에서의 각 포로시티의 크기가 0.2％ 이하인 경우(실험예 1 내지 3, 6)에는, 납땜재가 용출될 정도의 타겟의 국부적인 온도 상승은 발생하지 않는 것이라고 생각된다.

본 출원을 상세하게 또한 특정의 실시 형태를 참조하여 설명했지만, 본 발명의 정신과 범위를 일탈하지 않고 다양한 변경이나 수정을 추가할 수 있는 것은 당업자에게 있어서 명백하다.

본 출원은 2012년 6월 26일 출원된 일본 특허 출원(특원2012-143497)에 기초한 것이고, 그 내용은 여기에 참조로서 도입된다.

본 발명에 의하면, 납땜재 중에 존재하는 포로시티의 스퍼터링 타겟 이면으로의 투영 면적의 합계를, 스퍼터링 타겟 이면의 접합 영역 전체의 면적에 대해 소정의 비율로 규정하고 있으므로, 스퍼터링하여 성막했을 때에, 성형막 두께의 면 내에서의 불균일을 방지하여 두께가 균일한 박막을 형성할 수 있다. 또한, 본 발명에서는, 납땜재 중에 존재하는 각 포로시티의 스퍼터링 타겟 이면으로의 투영 면적을, 스퍼터링 타겟 이면의 접합 영역 전체의 면적에 대해 소정의 비율로 규정함으로써, 스퍼터링하여 성막했을 때에, 납땜재의 용출에 의한 이상 방전을 방지하여 안정된 성막을 실시할 수 있음과 함께, 파티클이나 스플래쉬의 발생을 방지할 수 있다.

1 : 타겟 접합체
2 : 스퍼터링 타겟
3 : 백킹 플레이트
4 : 납땜재
4a : 용융된 납땜재
5 : 포로시티
6 : 둑
8 : 인젝터
9 : 진동대

Claims

스퍼터링 타겟과 백킹 플레이트와 납땜재를 구비하고, 스퍼터링 타겟의 이면이 납땜재를 개재하여 백킹 플레이트와 접합되어 있는 타겟 접합체이며,
상기 스퍼터링 타겟은, Mn을 2 내지 30원자％ 포함하는 Cu-Mn 합금임과 함께, 상기 납땜재 중에 존재하는 포로시티의 스퍼터링 타겟 이면으로의 투영 면적의 합계가, 스퍼터링 타겟 이면의 접합 영역 전체의 면적에 대해 16％ 이하인 것을 특징으로 하는, 타겟 접합체.
스퍼터링 타겟과 백킹 플레이트와 납땜재를 구비하고, 스퍼터링 타겟의 이면이 납땜재를 개재하여 백킹 플레이트와 접합되어 있는 타겟 접합체이며,
상기 스퍼터링 타겟은, Mn을 2 내지 30원자％ 포함하는 Cu-Mn 합금임과 함께, 상기 납땜재 중의 접합 단부에 존재하는 각 포로시티의 스퍼터링 타겟 이면으로의 투영 면적이, 스퍼터링 타겟 이면의 접합 영역 전체의 면적에 대해 0.2％ 이하인 것을 특징으로 하는, 타겟 접합체.
스퍼터링 타겟과 백킹 플레이트와 납땜재를 구비하고, 스퍼터링 타겟의 이면이 납땜재를 개재하여 백킹 플레이트와 접합되어 있는 타겟 접합체이며,
상기 스퍼터링 타겟은, Mn을 2 내지 30원자％ 포함하는 Cu-Mn 합금임과 함께, 상기 납땜재 중에 존재하는 포로시티의 스퍼터링 타겟 이면으로의 투영 면적의 합계가, 스퍼터링 타겟 이면의 접합 영역 전체의 면적에 대해 16％ 이하이고, 또한 상기 납땜재 중의 접합 단부에 존재하는 각 포로시티의 스퍼터링 타겟 이면으로의 투영 면적이, 스퍼터링 타겟 이면의 접합 영역 전체의 면적에 대해 0.2％ 이하인 것을 특징으로 하는, 타겟 접합체.
제1항에 있어서, 상기 납땜재는 인듐기 땜납 또는 주석기 땜납인, 타겟 접합체.
제2항에 있어서, 상기 납땜재는 인듐기 땜납 또는 주석기 땜납인, 타겟 접합체.
제3항에 있어서, 상기 납땜재는 인듐기 땜납 또는 주석기 땜납인, 타겟 접합체.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 백킹 플레이트는 구리, 구리 합금, 알루미늄 및 알루미늄 합금을 포함하는 군으로부터 선택되는 적어도 1종인, 타겟 접합체.