JPH06172993A - 拡散接合されたスパッタリングターゲット組立体及びその製造方法 - Google Patents
拡散接合されたスパッタリングターゲット組立体及びその製造方法Info
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- JPH06172993A JPH06172993A JP4351106A JP35110692A JPH06172993A JP H06172993 A JPH06172993 A JP H06172993A JP 4351106 A JP4351106 A JP 4351106A JP 35110692 A JP35110692 A JP 35110692A JP H06172993 A JPH06172993 A JP H06172993A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 ターゲット材とバッキングプレートのボンデ
ィングにおいて結晶粒径を含めてターゲット材への悪影
響の無い直接接合技術の確立。 【構成】 １０００℃未満の融点を有するターゲット材
（例：Ａｌ乃至Ａｌ合金）１とバッキングプレート２と
をインサート材（例：Ａｇ乃至Ａｇ合金）３を介して固
相拡散接合したスパッタリングターゲット組立体。両者
は固相拡散接合界面４を介して強固にボンディングされ
ている。所定の最終形状のターゲット材と所定の最終形
状のバッキングプレートとを１種以上のインサート材を
間に挿入して真空下で１５０〜３００℃の温度及び１．
０〜２０kg/mm2の圧力条件で固相拡散接合させる。１０
０％接合率の高い密着性と高い接合強度が得られる。タ
ーゲット材の結晶粒径を２５０μｍ以下に押えることが
出来る。
ィングにおいて結晶粒径を含めてターゲット材への悪影
響の無い直接接合技術の確立。 【構成】 １０００℃未満の融点を有するターゲット材
（例：Ａｌ乃至Ａｌ合金）１とバッキングプレート２と
をインサート材（例：Ａｇ乃至Ａｇ合金）３を介して固
相拡散接合したスパッタリングターゲット組立体。両者
は固相拡散接合界面４を介して強固にボンディングされ
ている。所定の最終形状のターゲット材と所定の最終形
状のバッキングプレートとを１種以上のインサート材を
間に挿入して真空下で１５０〜３００℃の温度及び１．
０〜２０kg/mm2の圧力条件で固相拡散接合させる。１０
０％接合率の高い密着性と高い接合強度が得られる。タ
ーゲット材の結晶粒径を２５０μｍ以下に押えることが
出来る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、バッキングプレートを
有するスパッタリングターゲット組立体に関するもので
あり、特にはアルミニウム乃至アルミニウム合金のよう
な１０００℃未満の融点を有するターゲット材を対象と
して、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させた、密着性及び接合強度
に優れると共にターゲット材の結晶粒径が２５０μｍ以
下であるようなスパッタリングターゲット組立体並びに
その製造方法に関するものである。
有するスパッタリングターゲット組立体に関するもので
あり、特にはアルミニウム乃至アルミニウム合金のよう
な１０００℃未満の融点を有するターゲット材を対象と
して、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させた、密着性及び接合強度
に優れると共にターゲット材の結晶粒径が２５０μｍ以
下であるようなスパッタリングターゲット組立体並びに
その製造方法に関するものである。
【０００２】
【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、ゲート、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、通常は円盤状の板である。加速された
粒子がターゲット表面に衝突するとき運動量の交換によ
りターゲットを構成する原子が空間に放出されて対向す
る基板上に堆積する。スパッタリングターゲットとして
は、Ａｌ乃至Ａｌ合金ターゲット、高融点金属及び合金
（Ｗ、Ｍｏ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｚｒ、Ｎｂ等及びその合金）
ターゲット、高融点シリサイド（ＭｏＳｉX 、ＷＳｉx
等）ターゲット等が代表的に使用されており、ターゲッ
トは通常、支持及び冷却目的で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。スパッタリング装置にターゲット組立体が取付け
られ、バッキングプレートの裏面が冷却されて動作時タ
ーゲット中で発生する熱を奪い取る。バッキングプレー
トとしては、ＯＦＣ（無酸素銅）、Ｃｕ合金、Ａｌ合
金、ＳＵＳ（ステンレス鋼）若しくはＴｉ乃至Ｔｉ合金
等の熱伝導性の良い金属及び合金が使用されている。
リングにより各種半導体デバイスの電極、ゲート、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、通常は円盤状の板である。加速された
粒子がターゲット表面に衝突するとき運動量の交換によ
りターゲットを構成する原子が空間に放出されて対向す
る基板上に堆積する。スパッタリングターゲットとして
は、Ａｌ乃至Ａｌ合金ターゲット、高融点金属及び合金
（Ｗ、Ｍｏ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｚｒ、Ｎｂ等及びその合金）
ターゲット、高融点シリサイド（ＭｏＳｉX 、ＷＳｉx
等）ターゲット等が代表的に使用されており、ターゲッ
トは通常、支持及び冷却目的で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。スパッタリング装置にターゲット組立体が取付け
られ、バッキングプレートの裏面が冷却されて動作時タ
ーゲット中で発生する熱を奪い取る。バッキングプレー
トとしては、ＯＦＣ（無酸素銅）、Ｃｕ合金、Ａｌ合
金、ＳＵＳ（ステンレス鋼）若しくはＴｉ乃至Ｔｉ合金
等の熱伝導性の良い金属及び合金が使用されている。
【０００３】従来、ターゲットとバッキングプレートと
のボンディングには、Ｉｎ若しくはＳｎ合金系等の低融
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。
のボンディングには、Ｉｎ若しくはＳｎ合金系等の低融
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。
【０００４】しかしながら、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： ロウ材の融点がＩｎで１５８℃そしてＳｎ系合金では
１６０〜３００℃と低いため使用温度が融点近くになる
と接合剪断強度が急激に低下すること、 室温での接合剪断強度がＩｎで１kg/mm2未満でありそ
して比較的強度が高いＳｎ合金系でも２〜４kg/mm2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は急激に低下すること、 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とバッキングプレートとの接合面に
ポア（気孔）が残存し、未接着部のない１００％接合率
のボンディングは困難であること。
付け法には、次のような欠点があった： ロウ材の融点がＩｎで１５８℃そしてＳｎ系合金では
１６０〜３００℃と低いため使用温度が融点近くになる
と接合剪断強度が急激に低下すること、 室温での接合剪断強度がＩｎで１kg/mm2未満でありそ
して比較的強度が高いＳｎ合金系でも２〜４kg/mm2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は急激に低下すること、 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とバッキングプレートとの接合面に
ポア（気孔）が残存し、未接着部のない１００％接合率
のボンディングは困難であること。
【０００５】そのため、スパッタリング時の投入パワー
が低く制限され、また規定以上のスパッタリングパワー
を負荷された場合若しくは冷却水の管理が不十分な場
合、ターゲットの温度上昇に伴う接合強度の低下若しく
はロウ材の融解によってターゲットの剥離が生じる等の
トラブルが発生した。
が低く制限され、また規定以上のスパッタリングパワー
を負荷された場合若しくは冷却水の管理が不十分な場
合、ターゲットの温度上昇に伴う接合強度の低下若しく
はロウ材の融解によってターゲットの剥離が生じる等の
トラブルが発生した。
【０００６】低融点ロウ材に代えて、高融点のロウ材を
用いた場合には、ロウ付け時に高温が必要であるために
ターゲットの品質に悪影響が生じることがあった。
用いた場合には、ロウ付け時に高温が必要であるために
ターゲットの品質に悪影響が生じることがあった。
【０００７】近時、スパッタリング成膜時のスループッ
トを改善するため益々大きなスパッタリング時投入パワ
ーの採用の傾向にあり、そのために昇温下でも接合強度
を所定水準以上に維持しうるターゲットが強く要望され
ている。
トを改善するため益々大きなスパッタリング時投入パワ
ーの採用の傾向にあり、そのために昇温下でも接合強度
を所定水準以上に維持しうるターゲットが強く要望され
ている。
【０００８】こうした中で、特開平４−１４３２６８号
及び特開平４−１４３２６９号は、スパッター材となる
第１の金属部材とその支持部となる第２の金属部材とを
直接或いは第１の金属部材よりも高融点のスペーサを介
して接合して一体化する工程と関与するターゲット及び
ターゲットの製造方法を開示する。一体化する方法とし
ては、特に爆発接合法（爆着法）が主体的に説明され、
その他にもホットプレス法、ＨＩＰ法、ホットロール法
が使用できると記載されている。例えば、ホットプレス
法を例にとると、第１金属部材（スパッター材）として
Ａｌ−１％Ｓｉをそして第２金属部材（支持部）として
無酸素銅を例にとり、第１及び第２金属部材を比較的単
純な形状に加工し、両者を温度が３００〜５５０℃、時
間が６０分のホットプレスにより接合すると、２μｍ程
度の拡散層が形成されるとしている。その後、接合され
た第１及び第２金属部材（スパッター材及び支持部）は
それぞれ最終形状に加工される。但し、第１金属部材及
び第２金属部材を所定の形状に加工してから上記爆着法
により接合することもできる旨の記載がある。
及び特開平４−１４３２６９号は、スパッター材となる
第１の金属部材とその支持部となる第２の金属部材とを
直接或いは第１の金属部材よりも高融点のスペーサを介
して接合して一体化する工程と関与するターゲット及び
ターゲットの製造方法を開示する。一体化する方法とし
ては、特に爆発接合法（爆着法）が主体的に説明され、
その他にもホットプレス法、ＨＩＰ法、ホットロール法
が使用できると記載されている。例えば、ホットプレス
法を例にとると、第１金属部材（スパッター材）として
Ａｌ−１％Ｓｉをそして第２金属部材（支持部）として
無酸素銅を例にとり、第１及び第２金属部材を比較的単
純な形状に加工し、両者を温度が３００〜５５０℃、時
間が６０分のホットプレスにより接合すると、２μｍ程
度の拡散層が形成されるとしている。その後、接合され
た第１及び第２金属部材（スパッター材及び支持部）は
それぞれ最終形状に加工される。但し、第１金属部材及
び第２金属部材を所定の形状に加工してから上記爆着法
により接合することもできる旨の記載がある。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
方法は、爆着法、ホットプレス法、ＨＩＰ法及びホット
ロール法という非常に大きな衝撃或いは負荷の下で第１
及び第２金属部材を強圧着するものであり、スパッター
材となる第１金属部材（即ち、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、最終寸法形状に仕上げたターゲット材には適用出
来ない。上述したように、第１金属部材及び第２金属部
材を所定の形状に加工してから上記爆着法により接合す
ることもできる旨の記載があるが、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を
回避することは不可能である。
方法は、爆着法、ホットプレス法、ＨＩＰ法及びホット
ロール法という非常に大きな衝撃或いは負荷の下で第１
及び第２金属部材を強圧着するものであり、スパッター
材となる第１金属部材（即ち、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、最終寸法形状に仕上げたターゲット材には適用出
来ない。上述したように、第１金属部材及び第２金属部
材を所定の形状に加工してから上記爆着法により接合す
ることもできる旨の記載があるが、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を
回避することは不可能である。
【００１０】加えて、上記の方法では、ターゲット材の
結晶粒径が大きくなることが重大な問題である。ターゲ
ット材の結晶粒径が大きくなると、結晶粒や結晶方位が
異なることからターゲット材からのスパッタ量がターゲ
ット材の場所により変動し始め、その結果膜厚がばらつ
き、従って膜特性がばらつくことが近時重要な問題とし
て指摘されている。
結晶粒径が大きくなることが重大な問題である。ターゲ
ット材の結晶粒径が大きくなると、結晶粒や結晶方位が
異なることからターゲット材からのスパッタ量がターゲ
ット材の場所により変動し始め、その結果膜厚がばらつ
き、従って膜特性がばらつくことが近時重要な問題とし
て指摘されている。
【００１１】最近では、アルミニウム乃至アルミニウム
合金のような１０００℃未満のターゲット材を使用して
半導体デバイスの配線等を作成する例が急増しており、
こうしたターゲット材の多くは非常に高い純度で最終寸
法形状に仕上げた形で供給される。こうした比較的融点
の低いターゲット材程、上記の方法ではターゲット材の
損傷は大きくなり、しかもターゲット材の結晶粒径が大
きくなる。
合金のような１０００℃未満のターゲット材を使用して
半導体デバイスの配線等を作成する例が急増しており、
こうしたターゲット材の多くは非常に高い純度で最終寸
法形状に仕上げた形で供給される。こうした比較的融点
の低いターゲット材程、上記の方法ではターゲット材の
損傷は大きくなり、しかもターゲット材の結晶粒径が大
きくなる。
【００１２】本発明の課題は、１０００℃未満の融点を
有する最終寸法形状に仕上げたターゲット材に、ターゲ
ット材の結晶粒を抑えつつしかもターゲット材の変形や
変質等の悪影響なく、バッキングプレートに高強度で接
合する技術を開発することである。
有する最終寸法形状に仕上げたターゲット材に、ターゲ
ット材の結晶粒を抑えつつしかもターゲット材の変形や
変質等の悪影響なく、バッキングプレートに高強度で接
合する技術を開発することである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明者は、１０００℃
未満の融点を有するアルミニウム又はアルミニウム合金
ターゲット材を対象として、ターゲット材の結晶粒成長
を抑え、そしてターゲット材にほとんど変形その他の悪
影響を与えない接合方法を検討した結果、インサート材
を使用して低温での固相拡散接合によりターゲットとバ
ッキングプレートとの間に予想以上に非常に良好なボン
ディングが得られることを見出した。真空中で軽い負荷
の下で固相状態を維持して拡散接合することにより、タ
ーゲット材の変形等を伴うことなく、界面にポア等の未
接着部のない高い密着性と高い接合強度が得られ、しか
も結晶粒の成長は抑制されるのである。
未満の融点を有するアルミニウム又はアルミニウム合金
ターゲット材を対象として、ターゲット材の結晶粒成長
を抑え、そしてターゲット材にほとんど変形その他の悪
影響を与えない接合方法を検討した結果、インサート材
を使用して低温での固相拡散接合によりターゲットとバ
ッキングプレートとの間に予想以上に非常に良好なボン
ディングが得られることを見出した。真空中で軽い負荷
の下で固相状態を維持して拡散接合することにより、タ
ーゲット材の変形等を伴うことなく、界面にポア等の未
接着部のない高い密着性と高い接合強度が得られ、しか
も結晶粒の成長は抑制されるのである。
【００１４】ここで、「固相拡散結合」とは、ターゲッ
ト材とバッキングプレートの間に１種以上のインサート
材を挿入して、ターゲットとバッキングプレートを溶融
せしめることなく固相状態に維持したまま、軽度の加熱
及び加圧条件下で界面に拡散を生ぜしめてターゲット材
に結晶粒成長を含め悪影響を与えることなく接合をもた
らす方法である。
ト材とバッキングプレートの間に１種以上のインサート
材を挿入して、ターゲットとバッキングプレートを溶融
せしめることなく固相状態に維持したまま、軽度の加熱
及び加圧条件下で界面に拡散を生ぜしめてターゲット材
に結晶粒成長を含め悪影響を与えることなく接合をもた
らす方法である。
【００１５】この知見に基づいて、本発明は、（１）１
０００℃未満の融点を有するターゲット材と、１種以上
のインサート材と、バッキングプレートとを備え、該タ
ーゲット材と該インサート材並びに該インサート材と該
バッキングプレートがそれぞれ固相拡散接合界面を有す
るとともに、該ターゲット材の結晶粒径が２５０μｍ以
下であることを特徴とする固相拡散接合スパッタリング
ターゲット組立体、並びに（２）１０００℃未満の融点
を有する、所定の最終形状のターゲット材と所定の最終
形状のバッキングプレートとを１種以上のインサート材
を間に挿入して真空下で１５０〜３００℃の温度で固相
拡散接合させることを特徴とするターゲット材の結晶粒
径が２５０μｍ以下であることを特徴とする固相拡散接
合スパッタリングターゲット組立体を製造する方法を提
供するものである。ターゲット材の代表例はアルミニウ
ム又はアルミニウム合金である。インサート材の代表例
は銀又は銀合金、銅及び銅合金、ニッケル及びニッケル
合金等である。
０００℃未満の融点を有するターゲット材と、１種以上
のインサート材と、バッキングプレートとを備え、該タ
ーゲット材と該インサート材並びに該インサート材と該
バッキングプレートがそれぞれ固相拡散接合界面を有す
るとともに、該ターゲット材の結晶粒径が２５０μｍ以
下であることを特徴とする固相拡散接合スパッタリング
ターゲット組立体、並びに（２）１０００℃未満の融点
を有する、所定の最終形状のターゲット材と所定の最終
形状のバッキングプレートとを１種以上のインサート材
を間に挿入して真空下で１５０〜３００℃の温度で固相
拡散接合させることを特徴とするターゲット材の結晶粒
径が２５０μｍ以下であることを特徴とする固相拡散接
合スパッタリングターゲット組立体を製造する方法を提
供するものである。ターゲット材の代表例はアルミニウ
ム又はアルミニウム合金である。インサート材の代表例
は銀又は銀合金、銅及び銅合金、ニッケル及びニッケル
合金等である。
【００１６】
【作用】ターゲット材とバッキングプレートとをインサ
ート材を挟んで低温で固相拡散接合することにより、タ
ーゲット材の結晶粒成長を抑えて、ターゲットの変質或
いは変形を生じることなく、構成原子が相互に拡散しあ
うことによって高い密着性と高い接合強度が得られ、使
用温度の上昇による接合強度の急激な低下が生ぜず、固
相接合であるために界面にポア等の未接着部のない１０
０％接合率の高度に信頼性を有するボンディングが得ら
れる。
ート材を挟んで低温で固相拡散接合することにより、タ
ーゲット材の結晶粒成長を抑えて、ターゲットの変質或
いは変形を生じることなく、構成原子が相互に拡散しあ
うことによって高い密着性と高い接合強度が得られ、使
用温度の上昇による接合強度の急激な低下が生ぜず、固
相接合であるために界面にポア等の未接着部のない１０
０％接合率の高度に信頼性を有するボンディングが得ら
れる。
【００１７】
【実施例】図１は、本発明に従いターゲット材１とバッ
キングプレート２とインサート材３を介して拡散接合し
たスパッタリングターゲット組立体を示す。両者は固相
拡散接合界面４を介して強固にボンディングされてい
る。しかも、ターゲット材の結晶粒径は２５０μｍ以下
である。
キングプレート２とインサート材３を介して拡散接合し
たスパッタリングターゲット組立体を示す。両者は固相
拡散接合界面４を介して強固にボンディングされてい
る。しかも、ターゲット材の結晶粒径は２５０μｍ以下
である。
【００１８】本発明は、１０００℃未満の融点を有する
ターゲット材を対象とする。その代表例は、アルミニウ
ム及びＡｌ−Ｓｉ−Ｃｕ、Ａｌ−Ｓｉ、Ａｌ−Ｃｕ、等
のアルミニウム合金である。その他、Ｃｕ、Ａｕのよう
な金属を主成分とする合金ターゲットをも対象とする。
本発明におけるインサート材としては通常、Ａｇ、Ｃ
ｕ、Ｎｉまたはこれらの合金等が使用されうる。これら
の１種以上を成層して用いることが出来る。
ターゲット材を対象とする。その代表例は、アルミニウ
ム及びＡｌ−Ｓｉ−Ｃｕ、Ａｌ−Ｓｉ、Ａｌ−Ｃｕ、等
のアルミニウム合金である。その他、Ｃｕ、Ａｕのよう
な金属を主成分とする合金ターゲットをも対象とする。
本発明におけるインサート材としては通常、Ａｇ、Ｃ
ｕ、Ｎｉまたはこれらの合金等が使用されうる。これら
の１種以上を成層して用いることが出来る。
【００１９】スパッタリングターゲット組立体の作製に
際して、バッキングプレートとターゲットとをアセトン
のような有機溶媒により脱脂及び洗浄した後、好ましく
は１０μｍ以上の厚さのＡｇ、Ｃｕ、Ｎｉまたはこれら
の合金のうちの１種以上のインサート材を界面に挿入す
る。インサート材も脱脂及び洗浄しておくことが必要で
ある。インサート材として１０μｍ以上の厚さのものを
使用するのが好ましい理由は、ターゲットとバッキング
プレートとの接合面に残存する機械加工時の数μｍの凹
凸に起因するマイクロポアが残るために、接合強度が低
下するからである。インサート材の厚さの上限は、固相
拡散接合をもたらしうるに十分であれば特に指定されな
いが、過度に厚いものは無用である。通常的な箔、薄い
シート等が使用されうる。インサート材の材質として
は、固相拡散接合をもたらすに適度に高い融点と拡散能
の点から、上記の通り、Ａｇ、Ｃｕ、Ｎｉまたはこれら
の合金が適当である。インサート材を１層以上重ねて使
用してもよい。接合面に酸化物等が存在しないようにす
ることが肝要である。
際して、バッキングプレートとターゲットとをアセトン
のような有機溶媒により脱脂及び洗浄した後、好ましく
は１０μｍ以上の厚さのＡｇ、Ｃｕ、Ｎｉまたはこれら
の合金のうちの１種以上のインサート材を界面に挿入す
る。インサート材も脱脂及び洗浄しておくことが必要で
ある。インサート材として１０μｍ以上の厚さのものを
使用するのが好ましい理由は、ターゲットとバッキング
プレートとの接合面に残存する機械加工時の数μｍの凹
凸に起因するマイクロポアが残るために、接合強度が低
下するからである。インサート材の厚さの上限は、固相
拡散接合をもたらしうるに十分であれば特に指定されな
いが、過度に厚いものは無用である。通常的な箔、薄い
シート等が使用されうる。インサート材の材質として
は、固相拡散接合をもたらすに適度に高い融点と拡散能
の点から、上記の通り、Ａｇ、Ｃｕ、Ｎｉまたはこれら
の合金が適当である。インサート材を１層以上重ねて使
用してもよい。接合面に酸化物等が存在しないようにす
ることが肝要である。
【００２０】ターゲット材とバッキングプレートとイン
サート材との積層体を一般に０．１Torr以下の真空下で
１５０〜３００℃、好ましくは１５０〜２５０℃の接合
温度範囲内での一定温度で１．０〜２０kg/mm2の加圧
下、好ましくは３〜１０kg/mm2に保持し、固相状態で拡
散接合することによりスパッタリングターゲット組立体
が得られる。酸化物の形成を防止するために好ましくは
０．１Torr以下の真空雰囲気中で実施される。適用する
荷重は、接合温度及び対象とする材質により選択され
る。界面を拡散が生じるよう圧接するには最小限１．０
kg/mm2の負荷が必要であり、他方２０kg/mm2を超える負
荷ではターゲット材の損傷を招く危険性がある。また、
接合温度を１５０〜３００℃としたのは、１５０℃未満
では原子の拡散が不十分で、良好な密着性が得られない
ためであり、他方３００℃を超えるとターゲット材の結
晶粒成長が起こるためである。更にはターゲット材とバ
ッキングプレートとの熱膨張率の差によりそりが発生し
或いは歪みが生じやすくなり、接合不良となりやすいか
らである。
サート材との積層体を一般に０．１Torr以下の真空下で
１５０〜３００℃、好ましくは１５０〜２５０℃の接合
温度範囲内での一定温度で１．０〜２０kg/mm2の加圧
下、好ましくは３〜１０kg/mm2に保持し、固相状態で拡
散接合することによりスパッタリングターゲット組立体
が得られる。酸化物の形成を防止するために好ましくは
０．１Torr以下の真空雰囲気中で実施される。適用する
荷重は、接合温度及び対象とする材質により選択され
る。界面を拡散が生じるよう圧接するには最小限１．０
kg/mm2の負荷が必要であり、他方２０kg/mm2を超える負
荷ではターゲット材の損傷を招く危険性がある。また、
接合温度を１５０〜３００℃としたのは、１５０℃未満
では原子の拡散が不十分で、良好な密着性が得られない
ためであり、他方３００℃を超えるとターゲット材の結
晶粒成長が起こるためである。更にはターゲット材とバ
ッキングプレートとの熱膨張率の差によりそりが発生し
或いは歪みが生じやすくなり、接合不良となりやすいか
らである。
【００２１】こうして得られたスパッタリングターゲッ
ト組立体は、ターゲット材の変形や変質を生じておらず
そして液相を生じない固相拡散接合により１００％接合
率の接合界面を有し、高い投入パワーのスパッタリング
装置においてでも良好に使用されうる。しかも、ターゲ
ット材の結晶粒を２５０μｍ以下に押えることが出来、
一様なスパッタリングを保証する。ターゲット表面に吸
着した水分及びガス等の低減化を図るために、低融点ロ
ウ材の場合とは違い、使用前にターゲット自体を２００
℃前後でベーキングすることも可能である。
ト組立体は、ターゲット材の変形や変質を生じておらず
そして液相を生じない固相拡散接合により１００％接合
率の接合界面を有し、高い投入パワーのスパッタリング
装置においてでも良好に使用されうる。しかも、ターゲ
ット材の結晶粒を２５０μｍ以下に押えることが出来、
一様なスパッタリングを保証する。ターゲット表面に吸
着した水分及びガス等の低減化を図るために、低融点ロ
ウ材の場合とは違い、使用前にターゲット自体を２００
℃前後でベーキングすることも可能である。
【００２２】（実施例１及び比較例１）３００ｍｍ直径
のＡｌ−１％Ｓｉ−０．５％Ｃｕターゲット及び同寸の
ＯＦＣ（無酸素銅）製バッキングプレートをアセトンに
より超音波脱脂洗浄した。インサート材は厚さ１００μ
ｍのＡｇ箔を使用した。アセトンによる超音波脱脂洗浄
後、Ａｌ−１％Ｓｉ−０．５％Ｃｕターゲット及びＯＦ
Ｃ製バッキングプレート間にインサート材を挿入した。
のＡｌ−１％Ｓｉ−０．５％Ｃｕターゲット及び同寸の
ＯＦＣ（無酸素銅）製バッキングプレートをアセトンに
より超音波脱脂洗浄した。インサート材は厚さ１００μ
ｍのＡｇ箔を使用した。アセトンによる超音波脱脂洗浄
後、Ａｌ−１％Ｓｉ−０．５％Ｃｕターゲット及びＯＦ
Ｃ製バッキングプレート間にインサート材を挿入した。
【００２３】Ａｌ−１％Ｓｉ−０．５％Ｃｕターゲッ
ト、Ａｇ箔及びＯＦＣ製バッキングプレートの積層材を
５×１０-5Torrの真空下で接合温度を２５０℃そして負
荷を８kg/mm2として拡散接合させた。接合後のターゲッ
トの結晶粒径は１５０μｍであった。
ト、Ａｇ箔及びＯＦＣ製バッキングプレートの積層材を
５×１０-5Torrの真空下で接合温度を２５０℃そして負
荷を８kg/mm2として拡散接合させた。接合後のターゲッ
トの結晶粒径は１５０μｍであった。
【００２４】拡散接合材の直径方向に沿う５つの部位か
ら切り出した試験片の室温での接合剪断強度と従来のＳ
ｎ−Ｐｂ−Ａｇ系低融点ロウ材で同じく接合した同じＡ
ｌ−１％Ｓｉ−０．５％Ｃｕターゲット及びＯＦＣ（無
酸素銅）製バッキングプレートの積層材の室温での接合
剪断強度とを比較して図２に示す。図３にはこれら接合
材の接合剪断強度の温度依存性を示す。図２及び３に示
されるように、室温での接合剪断強度はＳｎ−Ｐｂ−Ａ
ｇ系低融点ロウ材を使用したものは約３kg/mm2である
が、本発明に従う固相拡散接合材では約６kg/mm2と、ほ
ぼ２倍程度高い接合剪断強度を有し、しかも温度依存性
に関してもＳｎ−Ｐｂ−Ａｇ系低温ロウ材を使用したも
のはロウ材の融点である１８０℃近傍では接合剪断強度
はゼロとなるが、本発明固相拡散接合材は２００℃以上
では３kg/mm2以上の、２５０℃でも２kg/mm2の接合剪断
強度を保持している。図４に本発明に従うＡｌ−１％Ｓ
ｉ−０．５％Ｃｕターゲット、Ａｇ箔及びＯＦＣ製バッ
キングプレートの積層材の接合界面近傍の顕微鏡写真を
示す。
ら切り出した試験片の室温での接合剪断強度と従来のＳ
ｎ−Ｐｂ−Ａｇ系低融点ロウ材で同じく接合した同じＡ
ｌ−１％Ｓｉ−０．５％Ｃｕターゲット及びＯＦＣ（無
酸素銅）製バッキングプレートの積層材の室温での接合
剪断強度とを比較して図２に示す。図３にはこれら接合
材の接合剪断強度の温度依存性を示す。図２及び３に示
されるように、室温での接合剪断強度はＳｎ−Ｐｂ−Ａ
ｇ系低融点ロウ材を使用したものは約３kg/mm2である
が、本発明に従う固相拡散接合材では約６kg/mm2と、ほ
ぼ２倍程度高い接合剪断強度を有し、しかも温度依存性
に関してもＳｎ−Ｐｂ−Ａｇ系低温ロウ材を使用したも
のはロウ材の融点である１８０℃近傍では接合剪断強度
はゼロとなるが、本発明固相拡散接合材は２００℃以上
では３kg/mm2以上の、２５０℃でも２kg/mm2の接合剪断
強度を保持している。図４に本発明に従うＡｌ−１％Ｓ
ｉ−０．５％Ｃｕターゲット、Ａｇ箔及びＯＦＣ製バッ
キングプレートの積層材の接合界面近傍の顕微鏡写真を
示す。
【００２５】（実施例２）実施例１と同様にして銅箔及
びニッケル箔をインサート材として使用して固相拡散接
合によりターゲットを作製したところ、同様の効果が達
成された。
びニッケル箔をインサート材として使用して固相拡散接
合によりターゲットを作製したところ、同様の効果が達
成された。
【００２６】（比較例２）実施例１と同様にして接合温
度のみを３５０℃として固相拡散接合させたところ、結
晶粒径は４００μｍとなった。
度のみを３５０℃として固相拡散接合させたところ、結
晶粒径は４００μｍとなった。
【００２７】
【発明の効果】低温で固相拡散接合するため、 結晶粒の成長が抑制されること、 作製時にターゲット材への損傷がないこと、 接合界面でターゲット材とバッキングプレートとイン
サート材との構成原子が相互に拡散しあうことによって
高い密着性と高い接合強度が得られること、 低融点系ロウ材と比較して使用温度の上昇に伴う接合
強度の急激な低下がないこと、 固相接合であるため、ボンディング時のロウ材の凝固
収縮に伴うポア等の未接着部がなく１００％接合率の高
い信頼性を有するボンディングが得られること の結果として、（ａ）最終仕上したターゲット材をその
損傷を生じること無く直接バッキングプレートに接合で
き、（ｂ）スパッタリングの一様性が保証され、そのた
め 膜厚が一定となり、それにより膜特性が一様とな
り、（ｃ）スパッタリング時の投入パワーを更に大きく
することが可能であり、スパッタリング成膜時のスルー
プットを改善することができ、更には（ｄ）ターゲット
自体を２００℃前後でベーキングすることが可能であ
り、ターゲット表面に吸着した水分及びガス等の低減化
を実現するという効果を有する。
サート材との構成原子が相互に拡散しあうことによって
高い密着性と高い接合強度が得られること、 低融点系ロウ材と比較して使用温度の上昇に伴う接合
強度の急激な低下がないこと、 固相接合であるため、ボンディング時のロウ材の凝固
収縮に伴うポア等の未接着部がなく１００％接合率の高
い信頼性を有するボンディングが得られること の結果として、（ａ）最終仕上したターゲット材をその
損傷を生じること無く直接バッキングプレートに接合で
き、（ｂ）スパッタリングの一様性が保証され、そのた
め 膜厚が一定となり、それにより膜特性が一様とな
り、（ｃ）スパッタリング時の投入パワーを更に大きく
することが可能であり、スパッタリング成膜時のスルー
プットを改善することができ、更には（ｄ）ターゲット
自体を２００℃前後でベーキングすることが可能であ
り、ターゲット表面に吸着した水分及びガス等の低減化
を実現するという効果を有する。
【図１】本発明に従い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したスパッタ
リングターゲット組立体の斜視図である。
トとをインサート材を介して固相拡散接合したスパッタ
リングターゲット組立体の斜視図である。
【図２】実施例１及び比較例１における本発明に従う固
相拡散接合材及びＳｎ−Ｐｂ−Ａｇ系低融点ロウ材を使
用した接合材の室温での接合剪断強度を比較して示すグ
ラフである。
相拡散接合材及びＳｎ−Ｐｂ−Ａｇ系低融点ロウ材を使
用した接合材の室温での接合剪断強度を比較して示すグ
ラフである。
【図３】図２の接合材の接合剪断強度の温度依存性を示
すグラフである。
すグラフである。
【図４】本発明に従うＡｌ−１％Ｓｉ−０．５％Ｃｕタ
ーゲット、Ａｇ箔及びＯＦＣ製バッキングプレートの積
層材の接合界面近傍の金属組織を示す顕微鏡写真であ
る。
ーゲット、Ａｇ箔及びＯＦＣ製バッキングプレートの積
層材の接合界面近傍の金属組織を示す顕微鏡写真であ
る。
１ ターゲット材 ２ バッキングプレート ３ インサート材 ４ 固相拡散接合界面
Claims (4)
- 【請求項１】 １０００℃未満の融点を有するターゲッ
ト材と、１種以上のインサート材と、バッキングプレー
トとを備え、該ターゲット材と該インサート材並びに該
インサート材と該バッキングプレートがそれぞれ固相拡
散接合界面を有するとともに、該ターゲット材の結晶粒
径が２５０μｍ以下であることを特徴とする固相拡散接
合スパッタリングターゲット組立体。 - 【請求項２】 ターゲット材がアルミニウム又はアルミ
ニウム合金である請求項１の固相拡散接合スパッタリン
グターゲット組立体。 - 【請求項３】インサート材が銀又は銀合金である請求項
１乃至２の固相拡散接合スパッタリングターゲット組立
体。 - 【請求項４】１０００℃未満の融点を有する、所定の最
終形状のターゲット材と所定の最終形状のバッキングプ
レートとを１種以上のインサート材を間に挿入して真空
下で１５０〜３００℃の温度で固相拡散接合させること
を特徴とするターゲット材の結晶粒径が２５０μｍ以下
であることを特徴とする固相拡散接合スパッタリングタ
ーゲット組立体を製造する方法。
Priority Applications (10)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35110692A JP3469261B2 (ja) | 1992-12-07 | 1992-12-07 | 拡散接合されたスパッタリングターゲット組立体及びその製造方法 |
| TW082107645A TW234767B (ja) | 1992-09-29 | 1993-09-17 | |
| KR1019930019368A KR960010166B1 (ko) | 1992-09-29 | 1993-09-23 | 확산접합된 스패터링타게트조립체 및 그 제조방법 |
| EP97118420A EP0848080B1 (en) | 1992-09-29 | 1993-09-27 | Method of manufacturing a diffusion-bonded sputtering target assembly |
| DE69324986T DE69324986T2 (de) | 1992-09-29 | 1993-09-27 | Verfahren zur Herstellung eines diffusionsgebundenen Zerstäubungs-Target-Bauteil |
| EP93307621A EP0590904B1 (en) | 1992-09-29 | 1993-09-27 | Method of manufacturing a diffusion-bonded sputtering target assembly |
| DE69329303T DE69329303T2 (de) | 1992-09-29 | 1993-09-27 | Verfahren zur Herstellung eines diffusionsgebundenen Sputtertargetaufbaus |
| EP97118493A EP0831155B1 (en) | 1992-09-29 | 1993-09-27 | Method of manufacturing a diffusion-bonded sputtering target assembly |
| DE69329124T DE69329124T2 (de) | 1992-09-29 | 1993-09-27 | Verfahren zur Herstellung eines diffusionsgebundenen Sputtertargetaufbaus |
| US08/306,057 US5693203A (en) | 1992-09-29 | 1994-09-14 | Sputtering target assembly having solid-phase bonded interface |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35110692A JP3469261B2 (ja) | 1992-12-07 | 1992-12-07 | 拡散接合されたスパッタリングターゲット組立体及びその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06172993A true JPH06172993A (ja) | 1994-06-21 |
| JP3469261B2 JP3469261B2 (ja) | 2003-11-25 |
Family
ID=18415097
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP35110692A Expired - Lifetime JP3469261B2 (ja) | 1992-09-29 | 1992-12-07 | 拡散接合されたスパッタリングターゲット組立体及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3469261B2 (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001262331A (ja) * | 2000-03-22 | 2001-09-26 | Vacuum Metallurgical Co Ltd | 固相拡散接合スパッタリングターゲット組立て体の製造方法 |
| JP2003535212A (ja) * | 1998-09-11 | 2003-11-25 | トーソー エスエムディー，インク． | スパッターターゲット低温接合法とそれによって製造されるターゲットアセンブリ |
| WO2014007151A1 (ja) | 2012-07-04 | 2014-01-09 | Jx日鉱日石金属株式会社 | スパッタリングターゲット |
| US9062371B2 (en) | 2009-11-20 | 2015-06-23 | Jx Nippon Mining & Metals Corporation | Sputtering target-backing plate assembly, and its production method |
| CN113272468A (zh) * | 2019-03-28 | 2021-08-17 | Ｊｘ金属株式会社 | 溅射靶制品以及溅射靶制品的再生品的制造方法 |
| WO2023017667A1 (ja) * | 2021-08-11 | 2023-02-16 | Ｊｘ金属株式会社 | スパッタリングターゲット及び、スパッタリングターゲットの製造方法 |
-
1992
- 1992-12-07 JP JP35110692A patent/JP3469261B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003535212A (ja) * | 1998-09-11 | 2003-11-25 | トーソー エスエムディー，インク． | スパッターターゲット低温接合法とそれによって製造されるターゲットアセンブリ |
| JP2001262331A (ja) * | 2000-03-22 | 2001-09-26 | Vacuum Metallurgical Co Ltd | 固相拡散接合スパッタリングターゲット組立て体の製造方法 |
| US9062371B2 (en) | 2009-11-20 | 2015-06-23 | Jx Nippon Mining & Metals Corporation | Sputtering target-backing plate assembly, and its production method |
| WO2014007151A1 (ja) | 2012-07-04 | 2014-01-09 | Jx日鉱日石金属株式会社 | スパッタリングターゲット |
| CN113272468A (zh) * | 2019-03-28 | 2021-08-17 | Ｊｘ金属株式会社 | 溅射靶制品以及溅射靶制品的再生品的制造方法 |
| CN113272468B (zh) * | 2019-03-28 | 2023-08-25 | Ｊｘ金属株式会社 | 溅射靶制品以及溅射靶制品的再生品的制造方法 |
| WO2023017667A1 (ja) * | 2021-08-11 | 2023-02-16 | Ｊｘ金属株式会社 | スパッタリングターゲット及び、スパッタリングターゲットの製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3469261B2 (ja) | 2003-11-25 |
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