JP2000239838A

JP2000239838A - 固相拡散接合されたスパッタリングターゲット組立体およびその製造方法

Info

Publication number: JP2000239838A
Application number: JP3633599A
Authority: JP
Inventors: Akio Watanabe; 秋夫渡邊; Hitoshi Shimomukai; 仁下向; Katsumi Nakamura; 克美中村; Tetsuya Kojima; 徹也小島; Eiichi Shimizu; 栄一清水
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1999-02-15
Filing date: 1999-02-15
Publication date: 2000-09-05

Abstract

(57)【要約】【課題】スパッタリングに使用されるターゲット材２
とバッキングプレート３とが、インサート材４を介して
接合されてなるスパッタリングターゲット組立体１とし
て、高温下においても高い密着性と高い接合強をが得ら
れ、さらに十分な接合剪断強度を備えたスパッタリング
ターゲット組立体１を製造する。【解決手段】スパッタリングに使用されるターゲット
材２とバッキングプレート３とが、インサート材４を介
して接合されてなるスパッタリングターゲット組立体１
を製造する際に、ターゲット材１および／またはバッキ
ングプレート３の接合表面を中心線平均粗さＲａが０．
０１〜３．０μｍとなるように平坦化処理を施した上
で、ターゲット材２とバッキングプレート３とを固相拡
散接合により接合する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、スパッタリングに
使用されるターゲット材と、バッキングプレートとが、
インサート材を介して接合されたスパッタリングターゲ
ット組立体に関するものである。

【０００２】また、本発明は、スパッタリングに使用さ
れるターゲット材と、バッキングプレートとが、インサ
ート材を介して接合されたスパッタリングターゲット組
立体の製造方法に関するものである。

【０００３】

【従来の技術】スパッタリングターゲットは、スパッタ
リングにより各種半導体デバイスの電極、配線、素子、
保護膜等を基板上に形成するためのスパッタリング源と
なるものである。なお、半導体デバイスの分野では、ス
パッタリングターゲットには、Ａｌ、Ａｌ合金、高融点
金属（Ｔｉ，ＴｉＷ，Ｗ，Ｍｏ等）およびその合金、高
融点シリサイド（ＭｏＳｉ_x，ＣｏＳｉ_x，ＷＳｉ_x等）
が主に使用されており、スパッタリングターゲットは、
通常、これらの材料が円盤状に形成されてなる。

【０００４】そして、スパッタリングによる成膜を行う
際は、スパッタリングターゲットの表面に、加速された
粒子を衝突させる。このとき、運動量の交換により、ス
パッタリングターゲットを構成する原子が空間に放出さ
れる。そこで、スパッタリングターゲットに対向する位
置に基板を配しておくことにより、スパッタリングター
ゲットから放出された粒子が基板上に堆積し、基板上に
薄膜が形成されることとなる。

【０００５】このようなスパッタリングターゲットは、
通常、支持及び冷却を目的としてバッキングプレートと
呼ばれる裏当材とボンディングした組立体の状態で使用
される。すなわち、スパッタリングターゲットは、スパ
ッタリング時のスパッタリング源となるターゲット材
と、バッキングプレートとが接合されたスパッタリング
ターゲット組立体の状態で使用される。ここで、バッキ
ングプレートには、通常、ＯＦＣ（無酸素銅）、Ｃｕ合
金、Ａｌ、Ａｌ合金、ＳＵＳ（ステンレス鋼）、Ｔｉ又
はＴｉ合金等のように、熱伝導性の良い金属又は合金が
使用される。

【０００６】そして、スパッタリングを行う際は、スパ
ッタリング装置にスパッタリングターゲット組立体を取
り付け、バッキングプレートを冷却する。これにより、
スパッタリングの最中にターゲット材に生じる熱がバッ
キングプレートによって奪い取られ、ターゲット材の温
度上昇が防がれることとなる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来、ター
ゲット材とバッキングプレートとのボンディングには、
Ｉｎ又はＳｎ合金等のような低融点ロウ材を用いたロウ
付け法が主として採用されてきた。しかしながら、この
ような低融点ロウ材を用いたロウ付け法には、次のよう
な欠点があった。

【０００８】第１に、ロウ材の融点がＩｎで１５８℃、
Ｓｎ合金系では１６０〜３００℃と低いために、スパッ
タリング時の温度が融点近くになると、接合剪断強度が
急激に低下してしまう。

【０００９】第２に、室温での接合剪断強度がＩｎで１
ｋｇｆ／ｍｍ²程度、Ｓｎ合金系でも１〜１．５ｋｇｆ
／ｍｍ²程度と低く、しかも低融点ロウ材であるため、
使用温度の上昇に伴って接合剪断強度が更に低下してし
まう。

【００１０】第３に、ロウ付け法では、ボンディング時
のロウ材の凝固収縮によってターゲット材とバッキング
プレートとの接合面に気泡（ポア）が残存してしまいや
すく、未接着部分がない１００％接合率のボンディング
は困難である。

【００１１】このように、ロウ付け法ではターゲット材
とバッキングプレートとを強固に接合することが難しい
ため、スパッタリング時の投入パワーが低く制限されて
しまう。すなわち、ロウ付け法を採用したときには、例
えば、規定以上のスパッタリングパワーを付加したと
き、或いは冷却水の管理が不十分なときに、ターゲット
材の温度上昇に伴ってターゲット材とバッキングプレー
トとの接合強度が低下してしまう。更に、ロウ材の融点
以上にまで温度が上昇してしまうと、ロウ材が溶融して
しまい、ターゲット材がバッキングプレートから剥離し
てしまう。なお、このような問題を解消するために、低
融点ロウ材に代えて、高融点のロウ材を用いることも考
えられるが、高融点ロウ材では、ロウ付け時に高温とす
る必要があるために、ターゲット材の品質に悪影響を与
えるという問題があり実用的ではない。

【００１２】以上のように、ロウ付け法ではスパッタリ
ング時の投入パワーが低く制限されてしまうが、近年、
スパッタリング成膜時のスループットを改善するため
に、スパッタリング時の投入パワーをより大きくする傾
向があり、そのために、ターゲット材とバッキングプレ
ートとの接合強度を高温下でも所定水準以上に維持しう
るスパッタリングターゲット組立体が要望されている。

【００１３】このような要望に応えるものとして、特開
平４−１４３２６９号公報に、ターゲット材とバッキン
グプレートとを直接、或いはターゲット材よりも高融点
のスペーサを介して、これらを接合する方法が開示され
ている。ここで、ターゲット材とバッキングプレートと
を接合して一体化する方法については、主に爆発接合法
について説明されており、その他の方法としてホットプ
レス法、ＨＩＰ法、ホットロール法が挙げてある。

【００１４】しかしながら、これらの方法は、非常に大
きな衝撃又は負荷の下でターゲット材とバッキングプレ
ートとを強圧着するものであり、ターゲット材の変形と
それに伴う内部歪みや組織変化並びに表層部の汚染が激
しく、結晶粒径や結晶方位を調整したターゲット材には
好ましくない。

【００１５】また、特開平６−１５８２９６号公報に、
結晶粒径が１００μｍ以下のＴｉからなるターゲット材
と、Ｔｉからなるバッキングプレートとを固相拡散接合
により接合する方法が開示されている。具体的には、タ
ーゲット材とバッキングプレートとを、真空下にて、歪
み速度を１×１０^-3／ｓｅｃ以下、加圧力を０．１〜２
０ｋｇｆ／ｍｍ²、温度を３５０〜６５０℃とした条件
下で固相拡散接合させる方法が開示されている。特開平
６−１５８２９６号公報では、このような方法により、
未接着部分がない１００％接合率のボンディングが可能
であり、高い密着力と高い接合強度が得られるとしてい
る。

【００１６】しかしながら、このように固相拡散接合を
行っても、実際には十分な接合強度を得ることは困難で
ある。

【００１７】本発明はこのような従来の実情に鑑みて提
案されたものであり、ターゲット材とバッキングプレー
トとが接合されてなるスパッタリングターゲット組立体
として、高温下でも高い密着力と高い接合強度が得ら
れ、しかも十分な接合剪断強度を備えたスパッタリング
ターゲット組立体を製造することが可能な方法を提供す
ることを目的としている。

【００１８】

【課題を解決するための手段】本発明者らは上述の目的
を達成するために鋭意研究を重ねた結果、ターゲット材
とバッキングプレートとを、インサート材を介して固相
拡散接合により接合する際、ターゲット材および／また
はバッキングプレートの、インサート材との接合表面を
十分に平坦化した上で、これらを固相拡散接合すること
により、ターゲット材の結晶粒の成長を抑制し、かつタ
ーゲット材に変形等の悪影響を与えることなく、高い密
着力と高い接合強度が得られ、しかも十分な接合剪断強
度が得られることを見いだした。

【００１９】ターゲット材とバッキングプレートの、イ
ンサート材との接合表面が粗いと、それらの接合面に隙
間が生じてしまい、その結果、固相拡散接合を行って
も、接合強度のばらつきや、接合強度の低下などの問題
が生じてしまう。そこで、本発明では、ターゲット材お
よび／またはバッキングプレートの、インサート材との
接合表面を十分に平坦化した上で、これらを固相拡散接
合するようにする。

【００２０】すなわち、本発明に係るスパッタリングタ
ーゲット組立体は、スパッタリングに使用されるターゲ
ット材とバッキングプレートとインサート材とを備えて
なり、ターゲット材および／またはバッキングプレート
の、インサート材との接合表面が、中心線平均粗さＲａ
が０．０１〜３．０．０μｍとなるように平坦化された
上で、ターゲット材とバッキングプレートとがインサー
ト材を介して固相拡散接合により接合されてなることを
特徴とする。

【００２１】そして、本発明に係るスパッタリングター
ゲット組立体の製造方法は、スパッタリングに使用され
るターゲット材とバッキングプレートとが、インサート
材を介して接合されてなるスパッタリングターゲット組
立体を製造する際に、ターゲット材および／またはバッ
キングプレートの、インサート材との接合表面を中心線
平均粗さＲａが０．０１〜３．０．０μｍとなるように
平坦化した上で、ターゲット材とバッキングプレートと
をインサート材を介して固相拡散接合により接合させる
ことを特徴とする。

【００２２】ここで、固相拡散接合を行う際に加える圧
力は、０．５〜３．０ｋｇｆ／ｍｍ²が好適であり、固
相拡散接合を行う際の温度は、２５０〜５００℃が好適
である。以上のような本発明に係るスパッタリングタ
ーゲット組立体は、ターゲット材および／又はバッキン
グプレートの、インサート材との接合表面を十分に平坦
化した上で、ターゲット材とバッキングプレートとをイ
ンサート材を介して固相拡散接合により接合されている
ので、接合面に隙間が生じることがなく、ターゲット材
とバッキングプレートとが確実に接合されている。

【００２３】そして、以上のような本発明に係るスパッ
タリングターゲット組立体の製造方法では、ターゲット
材および／またはバッキングプレートの、インサート材
との接合表面を十分に平坦化した上で、ターゲット材と
バッキングプレートとをインサート材を介して固相拡散
接合により接合させるようにしているので、接合面に隙
間が生じるようなことがなく、ターゲット材とバッキン
グプレートとを確実に接合することができる。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下、本発明を適用した具体的な
実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明す
る。なお、本発明は以下の例に限定されるものではな
く、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、任意に変更可能
であることは言うまでもない。

【００２５】本発明を適用して作製されるスパッタリン
グターゲット組立体の一例を図１に示す。このスパッタ
リングターゲット組立体１は、ターゲット材２と、バッ
キングプレート３とがインサート材４を介して、ターゲ
ット材２とインサート材３との接合面５およびターゲッ
ト材２とインサート材４との接合面５において、それぞ
れ固相拡散接合により強固に接合されてなる。

【００２６】ここで、ターゲット材２は、スパッタリン
グによる成膜時にスパッタリング源となるものであり、
成膜に使用される材料からなる。そして、本発明におい
て使用可能なターゲット材２は、インサート材４と固相
拡散接合が可能な材料からなるものである。具体的に
は、Ｔｉ、Ｔｉ合金、Ａｌ、Ａｌ合金等が使用可能であ
る。ここで、ターゲット材２に使用するＴｉ合金として
は、例えば、Ｔｉに１０重量％以下のＡｌ、Ｓｎ、Ｖ又
はＷ等を添加したような合金が使用可能である。なお、
ターゲット材２として、Ｔｉ又はＴｉ合金を使用すると
きは、結晶粒径が１００μｍ以下のものを使用すること
が好ましい。このように、結晶粒径を小さくしておくこ
とにより、スパッタリング時のパーティクルの発生量を
低減することができる。

【００２７】一方、バッキングプレート３は、スパッタ
リング時にターゲット材２を冷却するためのものであ
り、熱伝導性の良い材料からなる。そして、本発明にお
いて使用可能なバッキングプレート３は、インサート材
４と固相拡散接合が可能な材料からなるものである。具
体的には、Ａｌ、Ａｌ合金、ＯＦＣ（無酸素銅）、Ｃｕ
合金、Ｔｉ、Ｔｉ合金、ＳＵＳ（ステンレス鋼）等が使
用可能である。

【００２８】また、インサート材４は、ターゲット材２
とバッキングプレート３との間に挟まれて、スパッタリ
ングターゲット組立体１を構成するものであり、金属ま
たは合金の中から選択される１種以上の材料からなる。
そして、本発明において使用可能なインサート材４は、
ターゲット材２およびバッキングプレート３と固相拡散
接合が可能な材料からなるものである。具体的には、Ａ
ｌ、Ａｌ合金およびＡｕ等が使用可能である。

【００２９】つぎに、図１に示したスパッタリングター
ゲット組立体１の製造方法について、図２に示す工程図
を参照して説明する。

【００３０】スパッタリングターゲット組立体１を作製
する際は、先ず、所定の最終形状、もしくは中間形状に
加工されたターゲット材２を作製するとともに、所定の
最終形状、もしくは中間形状に加工されたバッキングプ
レート３、および、所定の最終形状、もしくは中間形状
に加工されたインサート材４を作製する。

【００３１】そして、ターゲット材２を作製する際は、
先ず、ターゲット材２の材料からなるビレット６に対し
て、所定の熱処理７と鍛造処理８とを施し、その後、圧
延処理９を施して所定の形状に圧延する。ターゲット材
２の結晶粒径や結晶方位等は、これらの熱処理７、鍛造
処理８及び圧延処理９によって決定される。その後、必
要に応じて更に熱処理１０を施した上で、機械加工１１
を施して所定の最終形状、もしくは中間形状とする。

【００３２】そして、本発明では、この機械加工１１に
おいて、ターゲット材２の表面のうち、少なくともイン
サート材４との接合面となる面に対して鏡面処理を施
し、中心線平均粗さＲａが０．０１〜３．０．０μｍと
なるように平坦化する。ただし、バッキングプレート３
においてインサート材４との接合面を鏡面処理を施す場
合は、必ずしもターゲット材２の鏡面処理は施さなくて
も良い。そして、鏡面処理の後、ターゲット材２に対し
て、イソプロピルアルコール（ＩＰＡ）、アセトン又は
エタノール等の有機溶剤を用いて脱脂及び洗浄処理を施
す。以上の工程により、ターゲット材２が完成する。

【００３３】一方、バッキングプレート３を作製する際
は、バッキングプレート３の材料からなるビレット１２
に対して、機械加工１３を施して所定の最終形状、また
は中間形状とする。なお、バッキングプレート３に関し
ては、結晶粒径や結晶方位等は問題とならないので、タ
ーゲット材２の作製において行ったような熱処理、鍛造
処理及び圧延処理等は不要である。そして、本発明で
は、この機械加工１３において、バッキングプレート３
の表面のうち、少なくともインサート材４との接合面と
なる面に対して鏡面処理を施し、中心線平均粗さＲａが
０．０１〜３．０μｍとなるように平坦化する。ただ
し、ターゲット材３においてインサート材４との接合面
を鏡面処理を施す場合は、必ずしもバッキングプレート
３の鏡面処理は施さなくても良い。そして、鏡面処理の
後、バッキングプレート３に対して、イソプロピルアル
コール（ＩＰＡ）、アセトン又はエタノール等の有機溶
剤を用いて脱脂及び洗浄処理を施す。以上の工程によ
り、バッキングプレート３が完成する。

【００３４】なお、ターゲット材２やバッキングプレー
ト３に対する鏡面処理は、機械的な研磨で行うようにし
ても良いし、化学的なエッチングで行うようにしても良
いし、また、機械的な研磨と、化学的なエッチングとを
組み合わせたメカノケミカル研磨によって行うようにし
てもよい。ここで、メカノケミカル研磨とは、例えば、
ｐＨ９．０〜１２．０程度の弱アルカリ性溶液に、コロ
イダルシリカ、ＳｉＯ₂系超微粒子、ダイヤモンド又は
ＺｒＯ₂等の微粒子からなる砥粒を１０〜４０重量％程
度分散させた研磨液を用いて、研磨液中の砥粒による機
械的研磨と、アルカリ性溶液による化学的なエッチング
とを組み合わせて被研磨材を研磨する方法である。この
ようなメカノケミカル研磨では、研磨液の溶液のｐＨを
変化させることによって化学的研磨の速度を制御するこ
とが可能であり、また、研磨液中の砥粒の種類や濃度を
変化させることによって機械的研磨の速度を制御するこ
とが可能である。

【００３５】また、インサート材４を作製する際は、先
ず、インサート材４の材料からなるビレット１４対し
て、所定の鍛造処理１５を施し、その後、圧延処理１６
を施して所定の形状に圧延する。その後、バッチング処
理１７を施し、最後に機械加工１８を施して所定の最終
形状、もしくは中間形状とする。そして、イソプロピル
アルコール（ＩＰＡ）、アセトン又はエタノール等の有
機溶剤を用いて脱脂及び洗浄処理を施す。以上の工程に
より、インサート材４が完成する。

【００３６】次に、以上のように作製されたターゲット
材２とバッキングプレート３とを、鏡面処理が施された
面がインサート材４に接するようにインサート材４を介
して重ね合わせて接合処理１９を施す。インサート材４
は１種類でもよく、また、数種類のものを複数挿入して
も良い。ここで、接合処理１９は、固相拡散接合により
行う。固相拡散接合では、ターゲット材２とインサート
材４およびバッキングプレート３とインサート材４との
接合面において、ターゲット材２の構成原子と、インサ
ート材４およびバッキングプレート３とインサート材４
との構成原子とがそれぞれ相互に拡散し、金属間化合物
を生成する。これにより、ターゲット材２とインサート
材４およびバッキングプレート３とインサート材４が接
合され、したがって、ターゲット材２とインサート材４
とバッキングプレート３とが一体に接合される。このよ
うな固相拡散接合では、高い密着性と高い接合強度とを
得ることができる。

【００３７】ここで、固相拡散接合は、１Ｔｏｒｒ以下
の真空雰囲気下で行う。これは、固相拡散接合時におけ
る酸化物の形成を防止するためである。なお、固相拡散
接合は、より低圧の雰囲気中で行うことが好ましいが、
あまりに低圧とすることは現実的には難しい。したがっ
て、固相拡散接合は、６×１０⁰〜１×１０^-3Ｔｏｒｒ
程度の真空雰囲気下で行うのが実用的である。

【００３８】また、固相拡散接合を行う際に加える圧力
は、０．１〜５．０ｋｇｆ／ｍｍ²とすることが好まし
く、より好ましくは０．５〜３．０ｋｇｆ／ｍｍ²とす
る。

【００３９】ここで、固相拡散接合を行う際に加える圧
力の下限を０．１ｋｇｆ／ｍｍ²としたのは、０．１ｋ
ｇｆ／ｍｍ²未満の加圧力では、接合界面における拡散
が生じにくく、良好な固相拡散接合を行うことができな
いからである。また、加圧力を０．５ｋｇｆ／ｍｍ²以
上としたほうがより好ましいのは、このように十分に大
きな圧力を加えたほうが、より強固な接合を図ることが
可能となるからである。

【００４０】一方、固相拡散接合を行う際に加える圧力
の上限を５．０ｋｇｆ／ｍｍ²としたのは、５．０ｋｇ
ｆ／ｍｍ²を越えるような圧力では、ターゲット材２や
バッキングプレート３に損傷や変形等を招く恐れがある
からである。また、加圧力を３．０ｋｇ／ｃｍ²以下と
したほうがより好ましいのは、上述のような損傷や変形
等の可能性を確実に回避できるからである。

【００４１】また、固相拡散接合を行う際の温度は、２
００〜６５０℃とすることが好ましく、より好ましくは
４６０〜５００℃程度とする。

【００４２】ここで、固相拡散接合を行う際の温度の下
限を２００℃としたのは、２００℃未満の温度では原子
の拡散が不十分であり、良好な固相拡散接合を行うこと
ができないからである。また、４６０℃以上としたほう
がより好ましいのは、このように十分に高い温度として
おけば、接合界面において原子が確実に拡散するので、
より良好な固相拡散接合を行うことができ、より強固な
接合を図ることが可能となるからである。

【００４３】一方、固相拡散接合を行う際の温度の上限
を６５０℃としたのは、６５０℃を越えるような温度で
は、ターゲット材２に結晶粒の成長が起こる恐れがある
からである。しかも、６５０℃を越えるような高温で
は、バッキングプレート３が熱変形したり溶解するよう
な可能性もある。また、５００℃以下としたほうがより
好ましいのは、上述のような、ターゲット材２の結晶粒
成長や、バッキングプレート３の熱変形や溶解等の問題
を、より確実に回避できるからである。

【００４４】なお、固相拡散接合を行う際に加える圧力
の最適値は、固相拡散接合時の温度や、ターゲット材
２、インサート材４及びバッキングプレート３の材質等
に依存し、同様に、固相拡散接合を行う際の温度の最適
値も、固相拡散接合時の加圧力や、ターゲット材２、イ
ンサート材４及びバッキングプレート３の材質等に依存
する。したがって、固相拡散接合を行う際に加える圧力
や、固相拡散接合を行う際の温度等の最適値は、ターゲ
ット材２、バッキングプレート３およびインサート材４
の材質等の条件を考慮して、上述したような範囲にて適
宜設定することが好ましい。

【００４５】以上のような固相拡散接合では、接合時の
温度が比較的に低いために、ターゲット材２の結晶粒径
や結晶方位等に変化が生じるようなことがない。しか
も、固相拡散接合では、接合時に加える圧力が比較的に
低いために、ターゲット材２に不均質な歪みや組織変化
等が生じるようなことがない。更に、固相拡散接合で
は、接合面に気泡（ポア）等が発生するようなことがな
く、高い密着性と高い接合強度とが得られる。このよう
に、固相拡散接合では、ターゲット材２に殆ど影響を与
えることなく、ターゲット材２とバッキングプレート３
とを強固に接合することができる。

【００４６】そして、特に本発明では、固相拡散接合を
行う前に、ターゲット材２および／またはバッキングプ
レート３の接合面を中心線平均粗さＲａが０．０１〜
３．０μｍとなるように平坦化している。したがって、
ターゲット材２および／またはとバッキングプレート３
とインサート材４との間に隙間が生じるようなことな
く、接合面の全面にわたって確実にターゲット材２とバ
ッキングプレート３とが接合される。すなわち、本発明
では、ターゲット材２および／またはバッキングプレー
ト３の接合面を精度良く平坦化しているので、ターゲッ
ト材２とバッキングプレート３の接合面の全面にわたっ
て固相拡散接合が良好に行われ、ターゲット材２および
バッキングプレート３とがインサート材を介して、それ
らの接合面の全面にわたって非常に強固に接合される。

【００４７】なお、ターゲット材２とバッキングプレー
ト３との接合強度を向上するという観点からは、それら
の接合面の中心線平均粗さＲａは０．０１μｍ未満であ
っても良い。しかしながら、中心線平均粗さＲａを０．
０１μｍ未満とするには、鏡面処理工程に多大な手間や
時間がかかり、また、そこまで細かい鏡面処理を行う
と、接合表面に研磨剤等の粉末が付着し、接合強度の劣
化の原因となる可能性があるため、接合面の中心線平均
粗さＲａは０．０１μｍ以上とするのが好ましい。

【００４８】また、接合を行う手法としては、ホットプ
レス法、ＨＩＰ法、ホットロール法等を用いることがで
きる。

【００４９】以上の工程により、ターゲット材２とイン
サート材４およびバッキングプレート３とインサート材
４とを、固相拡散接合により接合することにより、スパ
ッタリングターゲット組立体１が完成する。そして、こ
のように作製されたスパッタリングターゲット組立体１
は、通常は、機械加工２０が施されて所定の寸法とされ
た上で、超音波探傷装置によって接合状態に検査２１が
施された上で出荷される。

【００５０】

【実施例】つぎに、実際にターゲット材２とバッキング
プレート３をインサート材４を介して固相拡散接合によ
り接合してスパッタリングターゲット組立体１を作製
し、それらの接合強度を調べた結果について説明する。

【００５１】なお、以下に挙げる例において、ターゲッ
ト材２には、９９．９９％のチタンからなり、直径が３
２０ｍｍ、厚みが１０ｍｍのものを使用し、バッキング
プレート３には、工業純度のＴｉ（ＪＩＳ２種材）から
なり、直径が３２０ｍｍ、厚みが１０ｍｍのものを使用
し、インサート材には、ＪＩＳ−Ａ５０２０のＡｌから
なり、直径が３２０ｍｍ、厚みが０．５ｍｍのアルミシ
ートを使用した。

【００５２】また、接合強度の測定は、島津製作所製の
精密万能試験機を用いて、図３に示すように、インサー
ト材を介してターゲット材２とバッキングプレート３と
が接合されたスパッタリングターゲット組立体１を切り
出した試験片２２に対して、それらをターゲット材２と
バッキングプレート３とをずらす方向に力Ｆを加えたと
きの接合剪断強度を測定した。ここで、試験片２２に
は、作製したスパッタリングターゲット組立体１を、長
さｔ１が４０ｍｍ、幅ｔ２が１０ｍｍ、高さｔ３が２
０．５ｍｍとなるように切り出したものを用いた。ま
た、試験片の上下には直径５ｍｍの通し孔を空け、その
通し孔にボルトを通すことにより試験機に固定した。そ
して試験片を上下に引っ張ることにより、ターゲット材
２とバッキングプレート３とをずらす力を加えた。ま
た、測定時の温度は室温とし、測定時のクロスヘッド速
度は０．５ｍｍ／ｍｉｎとした。

【００５３】実験１本実験では、固相拡散接合前にターゲット材２における
インサート材４との接合表面を平坦化させ、面祖度を中
心線中心線平均粗さＲａを０．０１〜５μｍの範囲で変
化させて、複数のスパッタリングターゲット組立体１を
作製し、それらのスパッタリングターゲット組立体１に
ついて、上述のような接合剪断強度を測定した。なお、
本実験においては、ターゲット材２とバッキングプレー
ト３とをインサート材４を介して積層させ密着させた状
態で、１×１０^-2Ｔｏｒｒの真空下にて、接合温度を４
５０℃、加圧力を２．５ｋｇｆ／ｍｍ²、保持時間を
０．５時間として、固相拡散接合を行った。また、ター
ゲット材２におけるインサート材４との接合表面の平坦
化処理は、ダイアモンドバイトを使用して切削加工によ
り実施した。

【００５４】上記のようにして作製したスパッタリング
ターゲット組立体１について、ターゲット材２の接合表
面の中心線中心線平均粗さと、接合剪断強度との関係を
調べた結果を図４に示す。

【００５５】図４からわかるように、ターゲット材２の
接合表面の中心中心線平均粗さが、０．０１〜３．０μ
ｍの範囲においては接合剪断強度は十分な強度を保って
いるが、３．０μｍを超えると急激に低下する。このこ
とから、固相拡散接合前におけるターゲット材２の接合
表面の中心中心線平均粗さは、０．０１〜３．０μｍの
範囲とすることが好ましく、これにより、固相拡散接合
が良好に行われ、ターゲット材２とバッキングプレート
３とがインサート材４を介して強固に接合されることが
わかる。

【００５６】ターゲット材２の代わりに、バッキングプ
レート３のインサート材４との接合表面を平坦化し、実
験を行ったところ、同様の結果が得られた。

【００５７】また、ターゲット材２およびバッキングプ
レート３の両方において、インサート材４との接合表面
を平坦化し、実験を行った場合においても同様の結果が
得られた。

【００５８】実験２本実験では、固相拡散接合前にターゲット材２における
インサート材４との接合表面の面粗度を中心線平均粗さ
Ｒａ０．３に加工してスパッタリングターゲット組立体
１を作製した場合と、固相拡散接合前にターゲット材２
およびバッキングプレート３の、インサート材４との接
合表面の面粗度を中心線平均粗さＲａ０．３に加工し
て、スパッタリングターゲット組立体１を作製した場合
とにおいて、接合剪断強度の径方向依存性を調べた。す
なわち、図５に示すように、作製された直径３２０ｍｍ
のスパッタリングターゲット組立体１の直径上において
中心部より５０ｍｍずつの間隔をおいた位置より切り出
した７ヶの試験片２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄ、２
２ｅ、２２ｆ、２２ｇについて接合剪断強度を調べた。
その結果を図６に示す。なお、本実験においては、ター
ゲット材２とバッキングプレート３とをインサート材４
を介して積層させて密着させた状態で、１×１０^-2Ｔｏ
ｒｒの真空下にて、接合温度を４５０℃、加圧力を２．
５ｋｇｆ／ｍｍ²、保持時間を０．５時間として、固相
拡散接合を行った。また、ターゲット材およびバッキン
グプレート３におけるインサート材との接合表面の平坦
化処理は、ダイアモンドバイトを使用して切削加工によ
り実施した。

【００５９】また、比較例として、接合表面の平坦化処
理を行わず、従来の固相拡散接合によりターゲット材２
とバッキングプレートとをインサート材４を介して接合
させて作製したスパッタリングターゲット組立体１につ
いても同様にして接合剪断強度を調べた。その結果を図
６に示す。

【００６０】図６に示すように、ターゲット材２のイン
サート材４との接合表面のみを中心線平均粗さＲａ０．
３に加工した場合は、スパッタリングターゲット組立体
１の全面にわたって、接合剪断強度は４．５ｋｇｆ／ｍ
ｍ²程度を示している。これにより、スパッタリングタ
ーゲット組立体１の接合剪断強度の径方向依存性は認め
られず、接合面の全面にわたって固相拡散接合が良好に
行われ、ターゲット材２とバッキングプレートとが強固
に接合されていることがわかる。

【００６１】また、図６に示すように、ターゲット材２
とバッキングプレート３の両方の接合表面を中心線平均
粗さＲａ０．３に加工した場合においても、スパッタリ
ングターゲット組立体１の全面にわたって、接合剪断強
度は５．０ｋｇｆ／ｍｍ²程度を示している。これによ
り、スパッタリングターゲット組立体１の接合剪断強度
の径方向依存性は認められず、接合面の全面にわたって
固相拡散接合が良好に行われ、ターゲット材２とバッキ
ングプレートとが強固に接合されていることがわかる。

【００６２】そして、図６に示すように、従来の固相拡
散接合により接合したスパッタリングターゲット組立体
１においては、接合強度の径方向依存性は認められない
が、接合剪断強度は、４．０ｋｇｆ／ｍｍ²程度にとど
まっている。

【００６３】したがって、これらのことから、本発明を
適用した固相拡散接合によってターゲット材２とバッキ
ングプレートとを接合することにより、従来の固相拡散
接合法よりも優れた接合強度が得られることは明らかで
ある。また、インサート材との接合表面の平坦化処理
は、ターゲット材２またはバッキングプレート３の一方
のみにおいて実施するよりも、ターゲット材２およびバ
ッキングプレート３の双方に施した方が、より高い接合
剪断強度を得られ、より優れたスパッタリングターゲッ
ト組立体が得られることがわかる。

【００６４】実験３本実験では、作製されたスパッタリングターゲット組立
体１の接合剪断強度の温度依存性を調べた。すなわち、
本実験では、作製されたスパッタリングターゲット組立
体１について、２５℃、５０℃、１００℃、１５０℃、
２００℃、２５０℃、３００℃、３５０℃、４００℃、
４５０℃、５００℃の各温度における接合剪断強度を測
定した。

【００６５】なお、本実験で使用したスパッタリングタ
ーゲット組立体１は、ターゲット材２およびバッキング
プレート３の、インサート材との接合表面を中心線平均
粗さＲａ０．３に加工した上で、これらをインサート材
４を介して積層させて密着させた状態で、１×１０^-2Ｔ
ｏｒｒの真空下にて、接合温度を４５０℃、加圧力を
２．５ｋｇｆ／ｍｍ²、保持時間を０．５時間として、
固相拡散接合を行った。また、ターゲット材２およびバ
ッキングプレート３のインサート材との接合表面の平坦
化処理は、ダイアモンドバイトを使用して切削加工によ
り実施した。

【００６６】スパッタリングターゲット組立体１の接合
剪断強度と、温度との関係を調べた結果を図７に示す。
なお、図７には、平坦化処理を行わない従来の固相拡散
接合によって、ターゲット材２とバッキングプレート３
をインサート材を介して接合したときの、接合剪断強度
の温度依存性を調べた結果も載せた。

【００６７】図７に示すように、本発明を適用して作製
されたスパッタリングターゲット組立体１では、３００
℃以下の温度においては、温度によらず５ｋｇｆ／ｍｍ
²程度の高い切断剪断強度を得られており、３５０℃に
おいても４．５ｋｇｆ／ｍｍ²程度、そして４００℃の
高温においても３ｋｇｆ／ｍｍ²以上の切断剪断強度を
得られている。それに対し、従来の固相拡散接合により
作製されたスパッタリングターゲット組立体１では、３
５０℃ではすでに３．５ｋｇｆ／ｍｍ²を下回ってお
り、４００℃においては２．５ｋｇｆ／ｍｍ²まで低下
してしまう。

【００６８】これらのことから、本発明を適用したスパ
ッタリングターゲット組立体１は、高温下においても強
固な接合が保持され、温度依存性においても従来の固相
拡散接合によって作製されたスパッタリングターゲット
組立体１よりも優れた接合剪断強度を得られることがわ
かる。

【００６９】

【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明で
は、ターゲット材とバッキングプレートとをインサート
材を介して接合する際に、固相拡散接合を採用している
ため、接合面に気泡（ポア）等が生じることなく、未接
着部分がない１００％接合率を実現することができる。
しかも、本発明では、ターゲット材およびバッキングプ
レートのインサート材との接合表面を十分に平坦化した
上で、ターゲット材とバッキングプレートとをインサー
ト材を介して固相拡散接合により接合しているので、高
温下においても高い密着力と高い接合強度が得られ、し
かも十分な接合剪断強度を備えたスパッタリングターゲ
ット組立体を製造することができる。

【００７０】以上のように、本発明の固相拡散接合され
たスパッタリングターゲット組立体の製造方法によれ
ば、高温下においてもターゲット材とバッキングプレー
トとの間に十分に強固な接合強度を有するスパッタリン
グターゲット組立体を製造することができる。

【００７１】また、本発明の固相拡散接合されたスパッ
タリングターゲット組立体は、高温下においてもターゲ
ット材とバッキングプレートとの間に十分に強固な接合
強度を有する。

【００７２】したがって、本発明によれば、ターゲット
材とバッキングプレートとの接合が高温下において強固
に保持されるスパッタリングターゲット組立体を提供す
ることができ、その結果として、例えば、スパッタリン
グ時の投入パワーをさらに大きくすることが可能とな
る。

【００７３】更に、本発明では、固相拡散接合を採用し
ているので、比較的に低温にてターゲット材とバッキン
グプレートとを接合できる。したがって、ターゲット材
の結晶粒が成長してしまうようなことがないという利点
もある。また、本発明では、固相拡散接合を採用してい
るので、ターゲット材やバッキングプレートに大きな圧
力を加える必要がない。したがって、ターゲット材とバ
ッキングプレートの接合時にターゲット材に対して損傷
を与えるような恐れがないという利点もある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用して作製されるスパッタリングタ
ーゲット組立体の一例を示す斜視図である。

【図２】本発明を適用したスパッタリングターゲット組
立体の製造工程の一例を説明した工程図である。

【図３】本実施例において接合剪断強度を調べる際に作
製した試験片を説明する図である。

【図４】ターゲット材のインサート材との接合表面を、
中心平均粗さＲａが０．０１〜５μｍとなるように平坦
化処理したときの、接合剪断強度を調べた結果を示す図
である。

【図５】スパッタリングターゲット組立体から試験片を
切り出す様子を示す模式図である。

【図６】スパッタリングターゲット組立体の接合剪断強
度の径方向依存性を調べた結果を示す図である。

【図７】スパッタリングターゲット組立体の接合剪断強
度と、温度との関係を調べた結果を示す図である。

【符号の説明】

０スパッタリングターゲット組立体、２ターゲット
材、３バッキングプレート、４インサート材、２２
試験片

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者中村克美宮城県多賀城市明月２丁目１番15号エム・アール・シージャパン株式会社内 (72)発明者小島徹也宮城県多賀城市明月２丁目１番15号エム・アール・シージャパン株式会社内 (72)発明者清水栄一宮城県多賀城市明月２丁目１番15号エム・アール・シージャパン株式会社内Ｆターム(参考） 4K029 CA05 DC03 DC12 DC22 4M104 BB02 BB14 DD40

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】スパッタリングに使用されるターゲット
材と、バッキングプレートと、インサート材とを備えて
なるスパッタリングターゲット組立体において、上記
ターゲット材および／または上記バッキングプレート
の、上記インサート材との接合表面が、中心線平均粗さ
Ｒａが０．０１〜３．０．０μｍとなるように平坦化さ
れた上で、上記ターゲット材と上記バッキングプレート
とが上記インサート材を介して固相拡散接合により接合
されたこと、を特徴とする固相拡散接合されたスパッタリングターゲ
ット組立体。
【請求項２】スパッタリングに使用されるターゲット
材と、バッキングプレートとがインサート材を介して接
合されてなるスパッタリングターゲット組立体を製造す
る際に、上記ターゲット材および／または上記バッキングプレー
トの、上記インサート材との接合表面を中心線平均粗さ
Ｒａが０．０１〜３．０．０μｍとなるように平坦化し
た上で、上記ターゲット材と上記バッキングプレートと
を上記インサート材を介して固相拡散接合により接合す
ること、を特徴とする固相拡散接合されたスパッタリングターゲ
ット組立体の製造方法。