JPH04143268A - ターゲットの製造方法 - Google Patents

ターゲットの製造方法

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JPH04143268A
JPH04143268A JP26727390A JP26727390A JPH04143268A JP H04143268 A JPH04143268 A JP H04143268A JP 26727390 A JP26727390 A JP 26727390A JP 26727390 A JP26727390 A JP 26727390A JP H04143268 A JPH04143268 A JP H04143268A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔概要〕 ターゲットの製造方法に関し、 低融点ロー材からなる半田材を使用したターゲフトより
も更に清浄にすることができ、かつ、−体型ターゲット
よりも低コストで効率良くターゲットを形成することが
できるターゲットの製造方法を提供することを目的とし
、 被スパッター材となる第1の金属部材を、該第1の金属
部材を支持する支持部となる熱伝導率が該第1の金属部
材よりも大きい第2の金属部材上に直接または該第1の
金属部材よりも高融点のスペーサを介し接合して一体化
する工程と、該第1の金属部材表面を除去して該第1の
金属部材の少なくとも清浄面を露出させる工程と、該第
2の金属部材を所定の形状に加工する工程とを含むよう
に構成する。
〔産業上の利用分野〕
本発明は、主として半導体分野や磁気ディスク関係の分
野で使用する非磁性或いは磁性の金属薄膜をスパッター
法で堆積する時に使用するスパッターターゲットの製造
方法に係わり、特に基板上にアルミ又はアルミを主成分
とする合金系の部材、チタン・ジルコニウム・タングス
テン・モリブデン・金・タンタル・ニオブ・パラジウム
−マンガン・銀・亜鉛・ルテニウム・テルル、及び上記
の部材を主成分とする合金等で構成される非磁性金属薄
膜をスパッター法で堆積する時に使用するスパッタータ
ーゲットの製造方法に関する。
更に、クロム・ニッケル、及びその合金系の部材やパー
マロイ等の磁性を有する金属薄膜をスパッター法で堆積
する時に使用するスパッターターゲットの製造方法や、
チタン・タングステン・モリブデンのシリコン化合物等
の金属薄膜をスバ・7ター法で堆積する時に使用するス
パッターターゲットの製造方法に関する。
主として半導体分野や磁気ディスク関係の分野で使用す
る非磁性或いは磁性の金属薄膜は、最近ではスパッター
法で成膜することが多くなっている。
一方、その薄膜の性質は成膜時の雰囲気に非常に敏感で
あり、スパッター処理室内の酸素や窒素・水等の膜質を
劣化させる残留ガス成分はタライオポンプやターボモレ
キュラーポンプといった高真空ポンプを使用して徹底的
に排除した状態で成膜が行われる。最近は、上記の金属
薄膜の性質に対する要求が一層厳しくなってきているた
めに、成膜をできるだけ高速で行うことが必要になって
いる。
ところで、成膜の高速化はスパッターターゲットに投入
する電力(直流・交流)を大きくすれば可能ではあるが
、過大な電力を投入するとターゲットの熱変形や溶融が
始まり安定な成膜を維持できなくなる。そこで、効率的
に冷却することができる構造のターゲットの製造方法が
要求されている。
〔従来の技術〕
第7図は現在量も普及している従来のターゲット構造を
説明するための模式的な断面図である。
第7図において、31はターゲット本体、32は水等の
冷却媒体となる熱交換媒体、33は支持板、34はター
ゲット本体31よりも低融点のロー材からなる半田材で
ある。
この構造のターゲットは、被スバフター材となるターゲ
ット本体31とその支持板33(銅又は銅合金等)と低
融点ロー材(融点が200℃程度)からなる半田材34
から構成されている。ここで、支持板33は裏面から熱
交換媒体32と接していて、熱伝導率が大きいためスパ
ッター中に発生する熱量を熱交換媒体32を介して系外
に除去する機能を持つ。
次に、そのターゲットの製造方法について説明する。
まず、被スパッター材となるターゲット本体31と支持
部を構成する支持板33(銅又は銅合金等)とを所定の
形状に形成する。
次に、被スパッター材となるターゲット本体31のスパ
ッター面と反対の面(裏面)と支持板33の間にインジ
ウムや錫を主成分とする合金を使用した低融点ロー材か
らなる半田材34 (10〜100μm)を挟んで、2
00℃程度に加熱しながら加圧することでターゲット本
体31と支持板33を貼り付ける。
そして、周辺にはみ出たロー材を除去した後、貼り付け
たターゲット本体31表面の汚染層を洗浄して除去する
ことにより、所望のターゲット本体を得ることができる
。なお、ロー材からなる半田材34が全面にわたって均
一に貼り付いているかはエックス線又は超音波により検
査して確認する。
また、低融点ロー材の無いターゲットを製造する例もあ
る。本来、被スパッター材は被スパッタ一部分だけを基
本的に充当すればよいのに対して、この場合には支持板
の部分までもターゲツト材と同゛−の組成や純度の材料
で製作する方法である。
この低融点ロー材を使用しないターゲットは、支持板の
代わりに熱交換媒体で冷却した支持枠にスパッターター
ゲットを嵌合挿入し、電力を印加した時にターゲットを
熱膨張させてその側面部で支持枠に密着させて冷却を図
るものである。
次に、第8図は他の低融点ロー材を使用しない従来例を
説明するためのターゲットの模式断面図である。第8図
において、第7図と同一符号は同一または相当部分を示
し、41はパツキン、42は支持枠である。
この方法は、ターゲット31を熱交換媒体32で直接冷
却するところから、一般に直冷式と呼称されている。タ
ーゲット本体31は裏面周縁部が支持枠42にパツキン
41 (例えばOリング)を介して気密に固定されて真
空雰囲気を保持しており、裏面から熱交換媒体32の直
接の接触により冷却されるものである。
〔発明が解決しようとする課題〕
上記した第7図に示す従来のロー材を使用した従来例で
は、被スパッター材となるターゲット本31が支持部と
なる支持板33(銅又は銅合金等)と分離していて、タ
ーゲット本体31を所定の比較的単純な形状に形成する
ことができるという利点があるが、 ■この低融点ロー材を使用する場合でも過大な電力を投
入すれば、ロー材が溶融し始めて真空雰囲気を汚染し成
膜中の薄膜の品質を劣化させ、場合によってはターゲッ
ト31が剥離始めると異常放電を起こしターゲットが支
持板から滑り落ちることがあり、ロー材からの汚染の不
安があるために、ターゲットに投入できる電力はロー材
が溶解しない範囲に限られていて、膜質の向上が期待で
きない、 ■低融点ロー材を用いているために、スパッター装置の
到達真空度を高くできない、 ■低融点ロー材を用いて接合する工程は、その多くを人
手により行われていて自動化し難く、更にロー材がター
ゲット全面にわたって均一に接合しているかを個々のタ
ーゲットについて検査しなければならない、 といった種々の欠点があった。
一方、上記したロー材の無い一体型の従来例では、 ■ターゲットの熱膨張を利用する場合は、ターゲットと
支持枠の寸法精度が極めて厳しく、異なる組成のターゲ
ットに対しても熱膨張係数を加味して寸法を変えなけれ
ば安定な冷却をとることがかなり困難であり、更に、こ
の場合にはターゲット側面部で冷却をとるため、側面部
を大きくしなければならず形状に制約が有る、■更に、
ターゲットを固定していないので、その膨張収縮でその
上の付着物が剥がれ易くなり、ターゲットと支持枠間の
微少な間隙内のガスが排気し難く、高真空にまで排気す
るのに時間を要する、 0次に、直冷式のターゲットの場合には、ターゲットの
種類によっては熱交換媒体(通常は水)によって腐食さ
れ易く、長期の使用中にターゲットの冷却効率が低下し
たり、ターゲットの着脱時に傷付は易く、シール面に傷
が付くと熱交換媒体と接する面で気密が困難となる°、
■貴金属ターゲットの場合や高純度ターゲットの場合で
は、ターゲット費用が余りにも高価になる、 ■タングステンーモリブデンのように、材料によっては
複雑な形状に加工するのが困難である、といった種々の
欠点があった。
このように、一体型のターゲットは価格や加工性の点で
、量産で使用するのは現実的ではない。
何れの従来例もこのような問題を各々抱えていて、高品
質の金lK薄膜を安定して成膜するターゲ−/ )とし
ての使用は困難である。
上述したように、従来のターゲット製造方法では、ロー
材がないことのメリットと加工性を両立しながら、熱抵
抗を小さくする方法がなかった。
そこで、本発明は、低融点ロー材からなる半田材を使用
したターゲットよりも更に清浄にすることができ、かつ
一体型ターゲットよりも低コストで効率よ(ターゲット
を形成することができるターゲットの製造方法を提供す
ることを目的としている。
〔課題を解決するための手段〕
本発明によるターゲットの製造方法は上記目的達成のた
め、被スパッター材となる第1の金属部材を、該第1の
金属部材を支持する支持部となる熱伝導率が該第1の金
属部材よりも大きい第2の金属部材上に直接または該第
1の金属部材よりも高融点のスペーサを介し接合して一
体化する工程と、該第1の金属部材表面を除去して該第
1の金属部材の少なくとも清浄面を露出させる工程と、
該第2の金属部材を所定の形状に加工する工程とを含む
ものである。
本発明によるターゲットの製造方法は上記目的達成のた
め、被スパッター材となる第1の金属部材を支持する支
持部となる熱伝導率が該第1の金属部材より大きい第2
の金属部材を所定の形状に加工する工程と、該第1の金
属部材を該第2の金属部材上に直接または該第1の金属
部材よりも高融点のスペーサを介し接合して一体化する
工程と、該第1の金属部材表面を除去して該第1の金属
部材の少なくとも清浄面を露出させる工程とを含むもの
である。
本発明に係る第1の金属部材には、アルミ又はアルミを
主成分とする合金、チタン・ジルコニウム・タングステ
ン・モリブデン・金・タンタル・ニオブ・パラジウム・
マンガン・銀・亜鉛・ルテニウム・テルル、及び上記の
金属を主成分とする合金、クロム・ニッケル、及びその
合金からなる金属、若しくはパーマロイ等の磁性を有す
る金属、チタン・タングステン・モリブデンのシリコン
化合物の内の少なくとも一つを含存する金属等が挙げら
れる。
本発明に係る第2の金属部材には、銅・チタン・鉄・ア
ルミ、又は前記の金属を主成分とする合金系等が挙げら
れ、この場合熱伝導が良好で機械的強度が大きく好まし
い。
本発明においては、第1の金属部材の融点が第2の金属
部材の融点より低くなっている場合であってもよく、こ
の場合、支持部となる第2の金属部材を被スパッター材
となる第1の金属部材よりも熱に対して溶解し難くする
ことができ好ましい。
本発明において、第1の金属部材と第2の金属部材の接
合方法には、第6図(a>に示す如く爆着法、第6図(
b)に示す如<HIP法、第6図(C)に示す如<HO
T  ROLL法及び第6図(d)4.:示す如<HO
T  PRESS法等が挙げられる。
C作用〕 本発明では、第1図に示すように、被スバ、7ター材と
なる第1の金属部材1aと第1の金属部材1aの支持部
となる第2の金属部材1bとを例えば爆着法により接合
させて、その界面で両者を緊田に接合一体化させている
。具体的には、被スパッター材となる第1の金属部材1
aと支持部となる第2の金属部材1bとは比較的単純な
形状に加工してから接合一体化させた後、ターゲットを
最終形状となるように追加工、即ち第1の金属部13表
面を除去して第1の金属部材13の清浄面を露出させ、
第2の金属部材1bを所定の形状に加工した後、最終洗
浄している。
このため、従来の一体型ターゲソトよりも加工が容易で
あり、低コストで効率良くターゲットを形成することが
できる。そして、最終洗浄工程では、低融点ロー材を使
用していないため従来の製造方法と比較して、ロー材の
溶出が無いために有機溶剤での洗浄が加熱しながら行え
ることや洗浄薬品の選択が自由となって、従来よりも更
に清浄にすることができる。
〔実施例〕
以下、本発明を図面に基づいて説明する。
第1図は本発明に係るターゲットの製造方法の一実施例
を説明する図である。第1図において、1aは被スパッ
ター材となる第1の金属部材、1bは第1の金属部材1
aを支持する支持部となる第2の金属部材、lは第1の
金属部材1a及び第2の金属部材1bから構成されるタ
ーゲット、2は第1の金属部材1a上面を緩衝する緩衝
層、3は火薬、4は雷管である。
次に、そのターゲットの製造方法について説明する。
ここでは、矩形形状の部材から円板形状のターゲットを
製造する場合を説明するが、その他の形状のターゲット
を製造する場合も同様である。
まず、第1図(a)に示すように、被スパッター材とな
る第1の金属部材1aとその支持部となる第2の金属部
材1bを予め比較的単純な形状に加工し、接合面を洗浄
しておく。ここでは、第1の金属部材1aと第2の金属
部材ibは、共に長さ1000m・巾500■・厚さ1
3mの平板状に加工されている。第2の金属部材1bは
、例えば無酸素銅からなり例えばAf−1%Siからな
る第1の金属部材1aよりも熱伝導率が大きく、機械的
強度が大きい。
次に、第1図(b)に示すように、第1の金属部材1a
及び第2の金属部材1bを3〜5鶴の間隔で対向させて
第1の金属部材1aの上面に緩衝層2を設け、更に緩衝
層2上に均一に火薬3を乗せて端部の雷管4より着火す
ると、爆発時の衝撃で第1の金属部材1aは第2の金属
部材1bに叩き付けられて接合され、第1の金属部材1
a及び第2の金属部材1bから構成されるターゲットl
が形成される。この時の第1の金属部材1a及び第2の
金属部材1bの接合界面は振幅と周期が約1鶴の規則正
しい波形である。したがって、この部分での両者の接触
面積は従来の低融点ロー材からなる半田材を使用した場
合よりも大きくなっていることが判った。更に、引張り
強度の評価からこの部分での機械的強度が他の部分と比
較して遜色無いことも確認できた。
次に、第1図(c)に示すように、最終形状より大きめ
に切りだして、爆着接合に用いた火薬3による第1の金
属部材1a上の緩衝層2と第1の金属部材1a表面汚染
層を約3m除去して第1の金属部材1aの清浄面を露出
させると同時に、ターゲット外径を250鶴・最大厚さ
lOmの最終形状となるように追加工する。
次に、第1図(d)に示すように、第2の金属部材1b
の表面汚染層を約3鶴除去して清浄面を出すと同時に、
外径を260 tm−最大厚さ15flの最終形状とる
なるように追加工すると同時にシール部の加工も行う。
そして、第1図(e)に示すように、最終形状となった
ターゲラl−1を洗浄することにより、所望のターゲッ
トlを得ることができる。なお、従来の低融点ロー材か
らなる半田材を使用したターゲットの製造方法の場合に
は、接合時の温度や圧力の条件が本発明での条件よりも
緩く、表面の変形や汚染の程度が少ないために、第1図
(a)に示す工程での第1の金属部材1aと第2の金属
部材1bの形状は殆ど最終製品の場合と変らないため、
従来のターゲットの製造方法では上記の第1図(C)、
(d)に示す工程は行われない。
第2図はこうして製作したターゲットをスパッター装置
に装着した時のカソード部の模式図である。第2図にお
いて、第1図と同一符号は同一または相当部分を示し、
5は水等からなる熱交換媒体、6は磁石等を含むカソー
ドアセンブリ全体の支持枠、6aはフランジ、7はパツ
キン(0リング)、8は電磁石、9は熱交換媒体5の流
路、9aは熱交換媒体5人口、9bは熱交換媒体5出口
である。
具体的にはターゲット1対向位置に処理する基板が配置
される(図示せず)。支持枠6は、筐体をなしその開口
部にフランジ6aを有し、内部に磁石8及びその熱交換
媒体5等が配置されており、ターゲット1となる第2の
金属部材1bを図示の向きに筐体を気密にすべ(パツキ
ン7を介してフランジ6aに固定する。更に、フランジ
6aを図示しないスパッターチャンバーに固定して、l
o−8〜10−’TorrO高真空になるまでスバ・ン
ターチャンバーをクライオポンプやターボモレキュラー
ポンプといった高真空ポンプ(図示せず)を使用して排
気する。電磁石8は、その磁界によりプラズマをターゲ
ット1のスパッター面近傍に閉じ込めて、スパッター効
率を高めるものである(公知のマグネトロンスパッター
法)。支持枠6の底面に熱交換媒体5の入口9a及び出
口9bに繋がる熱交換媒体の流路9が構成されている。
支持枠6と電磁石8の間隔は5〜10鶴である。
すなわち、本実施例では、スパッター法で高品質な金属
薄膜を安定に堆積する時に使用するスパッターターゲッ
トの製造方法に係わり、従来の製造方法と比較して次の
ような効果が期待できる。
■被スパッター材となる第1の金属部材1aと支持材と
なる第2の金属部材1bとを、比較的単純な形状に加工
してから接合一体化するために、加工し難い材料からな
るターゲットを製造できる。
■被スパッター材となる第1の金属部材1aと支持材と
なる第2の金属部材1bとが分離しているために一体型
ターゲットよりも低価格でターゲットを製造できる。
■低融点ロー材からなる半田材を使用した従来の製造方
法と比較して、ロー材の溶出が無いために加熱しながら
でも有機溶剤での洗浄が行えることや洗浄薬品の選択が
自由となって従来以上にターゲットを清浄にすることが
できる。
■約lmX2mの大きさで接合して、接合後に所定の大
きさに切りだすことで複数のターゲットを同時に製造で
きるために、ロー材を使用した従来の一品毎の製造方法
と比較して、ターゲットの製造工程を自動化し、効率的
に運用することができる。
なお、上記実施例では、第1の金属部材1aと第2の金
属部材1bの接合を長尺物ができ機械的強度の点で好ま
しい爆着法により行う場合(接合面に汚れがあっても衝
撃波によって緩和される)について説明したが、本発明
はこれに限定されるものではなく、第3図に示すように
、HOT  PRESS法により接合する場合であって
もよく、この場合、何段も重ねて接合できるため、量産
性の点で好ましい。具体的には、第3図(a)に示すよ
うに、被スパッター材(A l −1%Si)となる第
1の金属部材1aと支持部(無酸素銅)となる第2の金
属部材1bを予め比較的単純な形状に加工し、接合面を
清浄した後、第3図(b)に示すように、接合しない第
1の金属部材1aと第2の金属部材1b間に相互拡散防
止のための緩衝材15を挿入し、第1の金属部材1aと
第2の金属部材1bを例えば温度が300〜550℃、
時間が60分のHOT PRESSにより接合する。こ
の時、第1の金属部材1aと第2の金属部材1b間に2
μm程度の拡散層16が形成される。なお、その後の第
1の金属部材1a及び第2の金属部材1bの追加工、洗
浄工程については爆着法と同様である。
また、第4図に示すように、HIP法により接合する場
合であってもよく、この場合もHOTPRESS法と同
様何段も重ねて接合できるため量産性の点で好ましい。
具体的には、第4図(a)に示すように、被スパッター
材(A l −1%Si)となる第1の金属部材1aと
支持部(無酸素銅)となる第2の金属部材1bを予め比
較的単純な形状に加工し、接合面を清浄した後、第4図
(b)に示すように、第1の金属部材1aと第2の金属
部材1bを接触させるとともに、接合しない第1の金属
部材1aと第2の金属部材1b間に相互拡散防止のため
の緩衝材15を挟み込む。次に、第4図(c)に示すよ
うに、ケーシング17内で例えば温度が350〜550
℃、圧力が1000kg f /−のHIP処理を行う
ことにより、第1の金属部材1aと第2の金属部材1b
を接合する。なお、その後の第1の金属部材1a及び第
2の金属部材1bの追加工、洗浄工程については爆着法
と同様である。
また、第1の金属部材1aと第2の金属部材1bとをH
OT  ROLL法により各々例えば100〜350℃
に加熱したロールに通過させて接合する場合であっても
よく、この場合、長尺物を形成することができ好ましい
なお、本発明においては、アルミを主成分とする合金(
アルミ合金)で、2%(重量%)以上のシリコンを少な
くとも含む場合(AA’−3i、Alt−3i−X)や
1〜10%のマグネシウム(Al−M g 、 A l
 −M g −X )を含むターゲツト材となる第1の
金属部材の場合のように、硬い材料では銅の支持板に対
して爆着接合し難い。特にこのような場合、純アルミ・
銀・チタンからなるスペーサを第1の金属部材と第2の
金属部材間に挿入し爆着接合する場合であってもよい。
この時、スペーサーの方がターゲツト材より融点は高い
。接合工程はターゲツト材の汚染を防ぐために、最初に
銅の支持板とスペーサーを爆着により接合した後、ター
ゲツト材を爆着接合する。
また、高純度のアルミ合金ターゲツト材となる第1の金
属部材と純度の低い純アルミからなる第2の金属部材及
びスペーサーを爆着接合する場合であってもよい。
本発明は、爆着接合に限定されるものではなく、アルミ
合金ターゲツト材からななる第1の金属部材1aと銅の
支持板の間に、両者に対して馴染みの良い材料、例えば
純銀・チタン・ニッケルからなるスペーサを用いて例え
ばホントロール接合する場合であってもよい。
上記各実施例では、第1の金属部材1aと第2の金属部
材1bを接合し、第1の金属部材1aの清浄面を露出さ
せてから第2の金属部材1bを所定の形状に加工する場
合について説明したが、本発明はこれに限定されるもの
ではなく、第5図に示すように、第1の金属部材1a及
び第2の金属部材1bを所定の形状に加工してから、第
1の金属部材1aと第2の金属部材1bを接合し第1の
金属部材1aの清浄面を露出させる場合であってもよく
、この場合、被スパッター材となる第1の金属部材1a
を更に汚れないようにすることができる。具体的には、
第5図(a)に示すように、第1の金属部材1aを圧延
後円板形状に加工するとともに支持部となる第2の金属
部材1bを接合面とは反対側の面に熱交換媒体5を流す
ための溝を形成した後、第5図(b)、(c)に示すよ
うに、第1の金属部材1aと第2の金属部材1bを爆着
法により接合する。この時、ジャケットタイプの支持部
となる第2の金属部材1bと緩く噛み合うような変形阻
止台18を用意して爆着接合時に第2の金属部材1bが
機械的変形を起こし難くする。そして、既述の方法によ
り機械加工を行う。
〔発明の効果〕
本発明によれば、低融点ロー材からなる半田材を使用し
たターゲットよりもさらに清浄にすることができ、かつ
一体型ターゲットよりも低コストで効率よくターゲット
を形成することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は一実施例のターゲットの製造方法を説明する図
、 第2図は一実施例を説明するためのターゲット部断面図
、 第3図〜第5図は他の実施例のターゲットの製造方法を
説明する図、 第6図は本発明における各接合方法を説明する図、 第7図は従来例のターゲット部分の模式断面図、第8図
は他の従来例を説明するためのターゲ。 ト部模式断面図である。 1a−・・・第1の金属部材、 1b・・・・・・第2の金属部材、 1・・・−・−ターゲット。 一実施例のターゲットの製造方法を説明する図−実施例
を説明するめたのターゲット部断面図第 図 他の実施例のターゲットの製造方法を説明する図第3図 他の実施例のターゲットの製造方法を説明する図第4図 (C)

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)被スパッター材となる第1の金属部材(1a)を
    、該第1の金属部材(1a)を支持する支持部となる熱
    伝導率が該第1の金属部材(1a)よりも大きい第2の
    金属部材(1b)上に直接または該第1の金属部材(1
    a)よりも高融点のスペーサを介し接合し一体化する工
    程と、該第1の金属部材(1a)表面を除去して該第1
    の金属部材(1a)の少なくとも清浄面を露出させる工
    程と、 該第2の金属部材(1b)を所定の形状に加工する工程
    とを含むことを特徴とするターゲットの製造方法。
  2. (2)被スパッター材となる第1の金属部材(1a)を
    支持する支持部となる熱伝導率が該第1の金属部材(1
    a)より大きい第2の金属部材(1b)を所定の形状に
    加工する工程と、 該第1の金属部材(1a)を該第2の金属部材(1b)
    上に直接または該第1の金属部材(1a)よりも高融点
    のスペーサを介し接合して一体化する工程と、 該第1の金属部材(1a)表面を除去して該第1の金属
    部材(1a)の少なくとも清浄面を露出させる工程とを
    含むことを特徴とするターゲットの製造方法。
  3. (3)前記第1の金属部材(1a)の融点が前記第2の
    金属部材(1b)の融点より低くなっていることを特徴
    とする請求項1又は2記載のターゲットの製造方法。
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