JPH06128738A - スパッタリングターゲットの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 スパッタリングターゲットに関し、スパッタ
リングの際の半田接合部の剥離防止を目的とする。 【構成】 ターゲット部材とターゲット支持部材との半
田接合部について、予め双方の部材の接合面に超音波法
又は摩擦法により予備半田を付着させた後、双方の部材
を相互に半田接合するように構成し、半田接合に先立っ
て予め接合面の酸化膜を除去することで接合面における
半田の濡れ不足を防止し、接合部の強度を所定以上に維
持する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、金属若しくは合金から
成るスパッタリングターゲットの製造方法に関し、詳し
くは、半導体の配線膜形成に特に好適なアルミニウム、
アルミニウム合金、チタン、タングステン、モリブデ
ン、シリサイド合金等から成るスパッタリングターゲッ
トに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ＬＳＩ或いは磁気ヘッド等の電子デバイ
スでは、例えばアルミニウム或いはチタンを主成分とす
る配線は、１μm厚み程度の薄膜として絶縁層上に形成
された後、リソグラフィによって所定の配線パターンに
形成される。薄膜形成には、スパッタリング法が多用さ
れており、このためのスパッタリングターゲットには、
加速されたイオンに照射されるスパッタ面を有するター
ゲット部材と、このターゲット部材の支持部材を成すバ
ッキングプレートとが接合される形式のものがある。

【０００３】一般に、ターゲット部材及びバッキングプ
レートは夫々、円形若しくは長方形の平板形状を成して
いる。ターゲット部材の材料は、目的とする配線組成に
より適宜選択され、アルミニウム、アルミニウム合金、
チタン又はタングステン等の金属若しくは合金から構成
される。また、バッキングプレートは、強度及び冷却性
能等の観点から選択され、例えば銅、アルミニウム又は
ステンレス等の金属若しくは合金から構成される。

【０００４】前記形式のスパッタリングターゲットで
は、一般に、ターゲット部材とバッキングプレートとの
接合には、双方の部材よりも融点が低い半田材料による
接合が採用され、スパッタ面と逆側のターゲット部材の
背面が、バッキングプレートの一方の面と半田材料を介
して接合される。半田材料としては、比較的融点の低い
Ｐｂ−Ｓｎ系合金、Ｉｎ等が使用される。

【０００５】図２（ａ）〜（ｄ）は、従来のスパッタリ
ングターゲットの製造方法における接合時の工程を順次
に示す断面模式図である。同図（ａ）において、円板状
のターゲット部材１は、例えばＷＳi合金から構成さ
れ、上面がスパッタ面１１を成している。バッキングプ
レート２は、同様に円板状を成し、例えば銅から成る。
バッキングプレート２の上面には、ターゲット部材１を
所定位置に着座させるために浅い凹部２１が形成されて
いる。

【０００６】双方の部材１、２は、夫々単独に物理的及
び化学的洗浄のための所定の前処理を行い、その後、予
めその接合面１２、２１となる部分に予備半田が付着さ
せてある。この予備半田付けは、例えば、蒸着によって
Ｉｎを接合面上に堆積させることで行われる。

【０００７】接合に際して、新たにＩｎ箔から成る半田
材料３を介してターゲット部材１の接合面１２とバッキ
ングプレート２の凹部２１を成す接合面とを密着させる
（図２（ｂ））。ターゲット部材１をバッキングプレー
ト２に対して押圧固定すると共に、熱風等の熱源によっ
て双方の接合面の温度を約１８０℃に上げてＩｎ半田箔
３を溶融させる（同図（ｃ））。押圧固定状態を保って
そのまま冷却することにより、ターゲット部材１とバッ
キングプレート２とが半田接合される（同図（ｄ））。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】スパッタリング法によ
って、例えば半導体ウエハ上に配線膜を形成している際
に、スパッタリングターゲットのターゲット部材とバッ
キングプレートとが剥離すると、そのスパッタリングを
停止させなければならず、半導体装置の生産効率が低下
するばかりか、その時のウエハが無駄になり歩留りも低
下する。このため、双方の部材の接合部に剥離が生じな
いよう、接合部を堅固にする必要がある。しかし、従来
のスパッタリングターゲットでは、半田接合部の強度不
足のため往々にしてターゲット部材の剥離が生じてい
た。

【０００９】本発明は、上記に鑑み、従来のスパッタリ
ングターゲットにおいて、ターゲット部材と、ターゲッ
ト支持部材を成すバッキングプレートとの接合部を改良
し、スパッタリングの際にこの接合部が容易に剥離しな
いスパッタリングターゲットの製造方法を提供すること
を目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明のスパッタリングターゲットの製造方法は、
金属若しくは合金から成るターゲット部材と、金属若し
くは合金から成るターゲット支持部材とに夫々超音波法
又は摩擦法により予め予備半田を付着させた後、前記双
方の部材を相互に半田接合することを特徴とする。

【００１１】本発明者らは、従来、スパッタリングター
ゲットの接合部において生じていた剥離の原因が、ター
ゲット部材及びバッキングプレート双方の接合面に存在
する金属酸化膜であり、この酸化膜により、双方の部材
の接合面において半田接合の際に半田の濡れ不足が生じ
ていたことに想到し、本発明の前記構成を採用してこの
金属酸化膜の除去を可能としたものである。

【００１２】

【作用】ターゲット部材とターゲット支持部材とに夫々
超音波法又は摩擦法により予備半田を施すことにより、
金属酸化物は接合面から容易に剥離し、その比重の差等
により金属酸化物が予備半田表面に浮き出すので、双方
の部材の接合面における半田の濡れが良好になる。この
ため、半田の濡れ不足に起因する半田接合部の強度不足
の発生を防止することができる。

【００１３】

【実施例】図面を参照して本発明を更に説明する。図１
（ａ）〜（ｃ）は夫々、本発明の実施例のスパッタリン
グターゲットの製造方法におけるターゲット部材及びタ
ーゲット支持部材を成すバッキングプレートの構造を示
すための断面模式図である。同図（ａ）において、本発
明の第一の実施例に係わるスパッタリングターゲットの
製造方法においては、ターゲット部材１は、円板状のア
ルミニウム合金からなり、その上面にスパッタ面１１を
備える。

【００１４】ターゲット部材１には、溶媒を成すアルミ
ニウムに少量の溶質元素が添加されている。これによ
り、ターゲット部材からスパッタリング法により薄膜と
して形成される配線の機械的特性等が向上する。例え
ば、０．０１〜３重量％のＳi元素から成る溶質、或い
は、０．０１〜３重量％のＳi元素の他に０．０１〜３
重量％のＣu、Ｔi、Ｐd、Ｚr、Ｈf、及びＹ、Ｓcを含む
希土類元素から成る元素の１種又は２種以上から成る溶
質が、このアルミニウム合金内に含まれている。

【００１５】ターゲット部材１は、スパッタ面１１と逆
側の接合面１２に、摩擦法により、Ｐｂ−Ｓｎから成る
半田材料で例えば２０〜５０μm厚みの予備半田付けが
施してある（図１（ａ））。予備半田付けは、例えばタ
ーゲット部材を２２０℃の温度に維持し、Ｐｂ−Ｓｎか
ら成る棒半田を接合面に擦りつけて摩擦法より半田材料
を付着させる。この摩擦力のため、予備半田付け以前に
ターゲット部材１の接合面１２に形成されていた金属酸
化膜は、その接合面から離れ、更に比重の差等により予
備半田の表面に浮上する。この酸化膜は予備半田の固化
後に容易に除去可能である。

【００１６】バッキングプレート２は、銅から成り、上
面にターゲット部材着座のための凹部２１を備え、その
凹部２１として形成された接合面には、一面にＰｂ−Ｓ
ｎ半田により予備半田付けが施してある（図１
（ａ））。バッキングプレート２の予備半田付けは超音
波半田ごてにより行われ、この半田の厚みは約２０〜５
０μmである。超音波半田ごては、こての先端から超音
波弾性信号を発生させ、バッキングプレート２の接合面
２１に生じていた金属酸化膜を破壊してこれを除去す
る。除去された酸化膜は比重の差等により予備半田の表
面に浮上し、予備半田の固化後に容易に除去可能であ
る。

【００１７】双方の部材の予備半田表面の酸化膜除去に
引続き、予備半田の表面に新たに、２２０℃として溶融
させたＰｂ−Ｓｎから成る半田材料４を添加する（図１
ｂ）。その後、双方の部材相互を直ちに押圧固定して半
田を冷却固化させる（図１ｃ）。このように、双方の部
材１、２の接合面１２、２１に予備半田を付着させる際
に、その接合面に以前から形成されていた金属酸化膜が
除去されるので、双方の部材の接合面において酸化膜に
起因する半田の濡れ不足が生じない。

【００１８】上記実施例の方法によれば、ターゲット部
材１とバッキングプレート２との間の接合面１２、２１
における半田の濡れ不足が解消されるので、半田接合部
の強度が所定の大きさに維持される。このため、スパッ
タリング法による配線膜の形成に際して、スパッタリン
グターゲット接合部の剥離のおそれが減少する。

【００１９】本発明の第二の実施例に係わるスパッタリ
ングターゲットの製造方法では、図１（ａ）〜（ｃ）の
各図において、ターゲット部材１がタングステンのシリ
サイド合金（ＷＳi）によって形成されており、また、
半田材料としてインジウム（Ｉｎ）が使用される。双方
の部材１、２の予備半田付けは何れも超音波法により行
われる。Ｉｎから成る半田材料は、予備半田付け及び酸
化膜除去後の半田添加の双方の工程において、約１８０
℃の温度とされ、溶融状態で双方の接合面１２、２１の
夫々に供給される。その他の構成は、第一の実施例の場
合と同様であり、その説明を省略する。

【００２０】上記各実施例における予備半田付け方法に
おいて、超音波法又は摩擦法の何れを採用した場合で
も、フラックスを使用することなく半田の濡れを良好と
することができるので、残留フラックスに起因する接合
部の腐食のおそれがない。

【００２１】前記第一及び第二の実施例の方法により作
製したスパッタリングターゲットと、先に説明した従来
の方法により作製したスパッタリングターゲットとにつ
いて、超音波探傷器を採用して接合面の欠陥率を測定す
ることとした。

【００２２】超音波探傷器により、半田接合部に存在す
る０．１mm以上の直径を有する全ての空隙（ボイド）を
探し出し、その各ボイドについて接合面内の面積を測定
した。各ボイドの面積の合計と接合面全体面積との比
を、その半田接合部の欠陥率とした。実施例及び従来の
各方法により半田接合を行った５個づつの試料の欠陥率
についてその平均をとり、夫々、各方法により製造され
たスパッタリングターゲットの接合部の欠陥率とした。

【００２３】上記において、第一の実施例の方法により
製造したスパッタリングターゲットの欠陥率は１．８
％、第二の実施例の方法により製造したスパッタリング
ターゲットの欠陥率は２．１％と充分に低い数値であっ
たが、従来の方法により製造したスパッタリングターゲ
ットでは、その欠陥率が９．０％と高率であった。従っ
て、本発明の実施例の方法により作製したスパッタリン
グターゲットの接合部の良好性が確認できた。

【００２４】なお、上記実施例では、ターゲット部材及
びターゲット支持部材を成すバッキングプレートがいず
れも円板状であるとして説明したが、部材の形状として
は、例えば、双方の部材がいずれも長方形の板状であ
る、或いは組合わせ形状が円筒状である等、種々の形状
を採用することが可能であり、特に実施例の形状に限定
されるものではない。

【００２５】また、ターゲット部材、バッキングプレー
ト、或いは半田材料としては、従来から採用されている
種々の材料を選定することができ、上記実施例の材料に
限定されるものでもない。例えばターゲット部材として
は、アルミニウム、アルミニウム合金、又は、チタン、
タングステン、モリブデン等のシリサイド合金等が採用
され、バッキングプレートとしては、銅の他に例えばア
ルミニウム、ステンレス鋼等が採用される。また半田材
料としては、Ｐｂ−Ｓｎ、Ｉｎ系の他にＰｂ−Ａｇ系、
Ａｕ系等種々のものが採用できる。

【００２６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のスパッタ
リングターゲットの製造方法によると、この方法によっ
て得られるスパッタリングターゲットは、ターゲット部
材及びターゲット支持部材双方の接合面の金属酸化膜が
予め除去されるので、双方の接合面において半田の濡れ
不足が生ずることはなく、半田接合の強度が容易に所定
以上に維持されることから、スパッタリング法による配
線膜形成の際に接合部の剥離が生じ難い。従って、スパ
ッタリング停止等の事態が起らず、半導体装置等の配線
形成において生産効率及び歩留りの向上が可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）〜（ｃ）は、本発明の実施例のスパッタ
リングターゲットの製造方法におけるターゲット部材及
びターゲット支持部材を成すバッキングプレートの構造
を示すための断面模式図である。

【図２】（ａ）〜（ｄ）は、従来のスパッタリングター
ゲットの製造方法における接合時の工程を順次に示す断
面模式図である。

【符号の説明】

１：ターゲット部材 11：スパッタ面 12：下面 ２：バッキングプレート 21：凹部

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【手続補正書】

【提出日】平成５年３月２３日

【手続補正１】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】全図

【補正方法】変更

【補正内容】

【図１】

【図２】

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 金属若しくは合金から成るターゲット部
   材と、金属若しくは合金から成るターゲット支持部材と
   に夫々超音波法又は摩擦法により予め予備半田を付着さ
   せた後、前記双方の部材を相互に半田接合することを特
   徴とするスパッタリングターゲットの製造方法。