JPH0681142A - スパッタリングターゲット及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 スパッタリングターゲット及びその製造方法
に関し、スパッタリングの際のターゲットの剥離を防止
する。 【構成】 ターゲット部材とターゲット支持部材とが、
環状の接合面において電子ビーム照射によって溶接され
るように構成し、ターゲット部材とターゲット支持部材
とを接合部において冶金的に結合させることで、高いス
パッタリング電力により接合部の温度が上昇しても容易
に剥離しないようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【産業上の利用分野】本発明は、スパッタリングターゲ
ット及びその製造方法に関し、詳しくは、ターゲット部
材と、該ターゲット部材を支持するためのターゲット支
持部材とから構成されるスパッタリングターゲット及び
その製造方法に関する。

【０００１】

【従来の技術】ＬＳＩ或いは磁気ヘッド等の電子デバイ
スにおいて、例えばアルミニウムを主成分とする配線
は、例えば１μm 程度の薄膜として絶縁層上に形成され
た後、リソグラフィ等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、ス
パッタ面を有するターゲット部材と、ターゲット支持部
材を成すバッキングプレートとから構成されるものがあ
る。

【０００２】図４を参照して、従来のスパッタリングタ
ーゲットの構造を説明する。同図において、ターゲット
部材１及びバッキングプレート２はいずれも、平面形状
が直径１００〜２００mm程度の円、若しくは１辺が１０
０〜２００mm程度の４角形で、厚みが１０mm程度の板状
に形成されている。双方は、Ｓｎ−Ｐｂ系、Ｐｂ−Ａｇ
系、或いはＩｎ系等の半田３によって接合されている。

【０００３】スパッタリングターゲットは、一般に、真
空槽内において、バッキングプレート２を支持する支持
具を介して所定位置に固定される。ターゲット部材１の
スパッタ面１１は、真空槽内において加速されたイオン
によって照射され、ターゲット部材を構成する原子がス
パッタ面１１から叩き出される。この原子は、真空槽内
に対向配置されるウエハに向かい、ウエハ上に堆積して
薄膜を形成する。スパッタ面１１には、イオンの衝突に
より熱エネルギーが与えられ、この熱エネルギーにより
ターゲット部材１の温度が上昇する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】スパッタリング法で
は、近年、薄膜形成速度を高める目的で、イオン加速の
際に高いスパッタ電力が採用される傾向にある。このた
め、スパッタ面の温度が過度に上昇し、ターゲット部材
とバッキングプレートとの接合部の温度が、半田の融点
近くまで上昇することがある。接合部の温度が半田の融
点以上に上昇する場合には、半田の溶解により、ターゲ
ット部材がバッキングプレートから剥離して、スパッタ
リングが停止する事態も生ずる。

【０００５】本発明は、上記に鑑み、高いスパッタ電力
によって加速されたイオンによって、ターゲット部材と
ターゲット支持部材との接合部の温度が上昇しても、そ
の接合部が容易に剥離することのないスパッタリングタ
ーゲット及びその製造方法を提供することを目的とす
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成する本発
明のスパッタリングターゲットは、スパッタ面を有する
ターゲット部材と、該ターゲット部材を支持するための
ターゲット支持部材とを備え、前記ターゲット部材と前
記ターゲット支持部材とが、該双方に形成され相互に当
接して配設された環状の接合面において、電子ビーム溶
接されていることを特徴とする。

【０００７】また、本発明のスパッタリングターゲット
の製造方法は、スパッタ面を有するターゲット部材と、
該ターゲット部材を支持するためのターゲット支持部材
とを接合して成るスパッタリングターゲットの製造方法
において、前記ターゲット部材及び前記ターゲット支持
部材の双方の接合面を実質的に同形の環状面として形成
し、前記双方の接合面を重ね合せた後、電子ビーム照射
により溶接することを特徴としている。

【０００８】

【作用】ターゲット部材とターゲット支持部材とを、双
方の接合面において電子ビーム溶接する構成を採用した
ことにより、双方の部材は冶金的に結合するので、高い
スパッタ電力によるスパッタリングのために、接合面附
近の温度が上昇する場合にも、双方の部材の電子ビーム
溶接部の接合力が弱まるおそれはない。このため、ター
ゲット部材のターゲット支持部材からの剥離のおそれは
小さい。

【０００９】

【実施例】図面を参照して本発明を更に説明する。図１
は、本発明の一実施例のスパッタリングターゲットの軸
方向断面図である。同図において、ターゲット部材１
は、全体として円板状を成し、円板状の上面にスパッタ
面１１を有すると共に、円板状の下面周縁部から下方に
突出する円筒状の脚部１２を有している。ターゲット部
材１の脚部１２の端面は、環状の接合面１３を形成して
いる。

【００１０】ターゲット部材１は、目的とする配線組成
により適宜選択され、例えば厚みが１０mm程度のアルミ
ニウム、アルミニウム合金、又はチタン材から形成され
る。

【００１１】ターゲット支持部材を成すバッキングプレ
ート２は、両端が解放する中空円筒形を成しており、一
方の端面を成す環状の接合面２３において、ターゲット
部材１の端面１３と電子ビーム溶接されている。なお、
バッキングプレート２の他方の端部は、図示の形状とは
別の形状、例えばフランジ構造とすることもできる。バ
ッキングプレート２の材質としては、電子ビーム溶接が
可能な材料であればよく、例えば、銅、アルミニウム、
ステンレス等の材料が採用される。

【００１２】なお、ターゲット部材がアルミニウム、若
しくはアルミニウム合金の場合に、バッキングプレート
に同じ材料を採用すると、双方の熱膨張率が同じとなる
ので熱応力が生じなく、また、アルミニウムは熱伝導率
が高いため、冷却にも有利である。

【００１３】ターゲット部材１及びバッキングプレート
２が、相互に電子ビーム溶接された後、接合面１３、２
３に隣接する円筒の内周面及び外周面は、他の円筒部分
と面一に成るように機械加工によって研削され、所定の
寸法に仕上げられている。電子ビーム溶接で接合された
ターゲット部材１及びバッキングプレート２の境界部で
は、双方の原子が互いに溶融し合い、冶金的に結合して
いるので、組織上一体の構造となっている。

【００１４】上記実施例のスパッタリングターゲット
は、使用に際して、スパッタ面１１が真空槽の内部に面
し、円筒形状の内側部分４が真空槽の外部に露出するよ
うに、真空槽の外壁に取り付けられる。スパッタリング
に先立って、その円筒状の内側部分４には冷却水配管が
接続され、スパッタリング時には冷却水が導入されて、
スパッタ面１１の冷却がその裏面から行われる。

【００１５】上記実施例では、ターゲット部材１及びバ
ッキングプレート２の端面１３、２３相互を電子ビーム
溶接によって接合したことにより、高いスパッタ電力に
よる高速のイオン照射に際して、接合部の温度が上昇す
る場合にも、双方の接合部分が冶金的に結合しているの
で、ターゲット部材１がバッキングプレート２から剥離
するおそれはない。

【００１６】図２（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を模式的に示して
いる。各図は夫々、断面図を工程毎に示している。な
お、本実施例におけるスパッタリングターゲットは、対
称形であるため中心線から一方側のみを図示した。同図
（ａ）において、ターゲット部材１及びバッキングプレ
ート２は、真空槽内において組立てられている。バッキ
ングプレート２は、ターゲット部材１の接合面１３の径
方向内側に突出する突出部２２を、バッキングプレート
２の環状の接合面２３の内周部に隣接して備えている。
ターゲット部材１の脚部１２は、単にターゲット部材１
をバッキングプレート２上に載せる作業のみで、この突
出部２２によってバッキングプレート２と芯出しされる
ので、ターゲット部材１とバッキングプレート２との組
立てが容易に行われる。

【００１７】図２（ｂ）に示したように、真空槽内に配
された電子ビーム照射装置５によって、双方の重ね合わ
された接合面１３、２３に対して、径方向外側から高速
の電子ビーム６が照射される。照射は、例えばターゲッ
ト部材１及びバッキングプレート２を一体に回転させる
ことにより、接合面１３、２３全周に亘って均一に行わ
れる。この照射により、ターゲット部材１及びバッキン
グプレート２の接合面１３、２３附近が熱せられ、双方
の部材１、２の接合面に隣接する部分１４、２４が溶解
して、接合面１３、２３での溶接が可能となる。この溶
接の際、バッキングプレート２の突出部２２の一部も、
電子ビーム照射により溶解し、ターゲット部材１の内周
部分と結合する。

【００１８】ターゲット部材１及びバッキングプレート
２は、電子ビームによる接合後、図２（ｃ）に示したよ
うに、コップ状の内面及び側面並びにスパッタ面の各破
線で囲まれた部分Ａが機械加工により削り取られる。双
方の部材１、２は、この研削に必要な寸法が予め見込ま
れて製作されている。電子ビーム溶接の際に、接合部に
隣接する部分１４、２４では、その表面の一部が溶けて
落下することにより、微細な空洞が形成されることがあ
るが、この空洞部分は前記研削により除かれる。このよ
うにして、所定の寸法に仕上げされた、図１に示した如
き形状のスパッタリングターゲットが得られる。

【００１９】製造工程の最終段階において、ヘリウムデ
ィテクタによって、ターゲット部材１とバッキングプレ
ート２との接合部に漏れの無いことが確認される。これ
によって、スパッタリングが実際に行われる際に、真空
槽内の３×１０^-3Ｔｏｒｒ程度の真空下でも、このスパ
ッタリングターゲット部分での漏れが防止される。

【００２０】図３（ａ）〜（ｃ）は夫々、図２のバッキ
ングプレート２に形成した突出部２２に代えて採用され
る突出部の形状を示している。同図（ａ）は、中空円筒
形に形成されたバッキングプレート２において、径方向
外側部分の研削により接合面２３が形成されるときに、
その径方向内側に突出部２５が残される例である。また
同図（ｂ）及び（ｃ）の場合には、突出部が、逆にター
ゲット部材１に形成される例である。同図（ｂ）では、
突出部１５を鍛造等によって形成しており、また、同図
（ｃ）では、円筒状の脚部１２の径方向外側部分を機械
加工で研削することによって接合面１３を形成する際
に、その径方向内側に突出部１６を残すことによって突
出部を形成している。

【００２１】突出部２２、２５、１５、１６は、電子ビ
ーム照射の際に、当板として作用し、接合面１３、２３
附近の内周側表面の一部が熱により溶けて落下すること
を防止する。突出部２２、２５、１５、１６の表面に
も、電子ビームの照射により、その材料の一部が溶解し
て落下することで空洞が形成されるが、製品として残さ
れる内部で空洞が発生することを防止しており、最終仕
上の段階で、これら突出部及び外周部が削り落とされる
ので、製品に空洞部が残るおそれはない。

【００２２】従来、スパッタリングターゲットで行われ
ている半田接合の場合には、例えば半田材料の融点は、
Ｓｎ−Ｐｂ系では１８３℃、Ｐｂ−Ａｇ系では２３０
℃、Ｉｎ系では１５７℃というように、いずれも熱に弱
く、高いスパッタ電力によるスパッタリングの際には、
ターゲット部材とバッキングプレートとの接合部で剥離
のおそれがあった。しかし、接合部を電子ビーム溶接し
た本発明のスパッタリングターゲットの場合には、各部
材の材料の融点は半田材料の融点に比べて格段に高いの
で、かかる剥離のおそれなく、高いスパッタ電力による
スパッタリングを行うことができる。これにより、ＬＳ
Ｉ等の配線膜形成速度を上げることができ、ＬＳＩ等の
生産効率が向上する。

【００２３】上記実施例では、ターゲット部材のスパッ
タ面が円形である例について説明したが、スパッタ面の
形状は円形に限らず、例えば長方形等任意の形状が可能
である。

【００２４】本発明では、ターゲット部材とバッキング
プレートとの接合に電子ビーム溶接を採用しており、こ
の電子ビーム溶接は、通常真空層内で行われることか
ら、接合部に異物混入等のおそれが小さいので、このス
パッタリングターゲットを採用して形成される配線膜に
は、不純物の混入するおそれが小さいという利点もあ
る。

【００２５】なお、本発明のスパッタリングターゲット
では、ターゲット部材及びバッキングプレートは、電子
ビーム溶接が可能な材料であればいかなる材料でもよ
く、アルミニウム、アルミニウム合金、銅、チタン、ス
テンレス等、目的とする配線組成により種々の材料が使
用される。

【００２６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のスパッタ
リングターゲット及びその製造方法によると、ターゲッ
ト部材とターゲット支持部材との接合を電子ビーム溶接
で行う構成により、接合部における剥離のおそれがな
く、高いスパッタ電力によるスパッタリングを介して薄
膜形成速度を上げることができるので、ＬＳＩ等の電子
デバイスの生産効率が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例のスパッタリングターゲット
の構造を示す軸方向の断面図である。

【図２】（ａ）〜（ｃ）は、本発明の一実施例のスパッ
タリングターゲットの製造方法を示すためのスパッタリ
ングターゲットの工程毎の断面図である。

【図３】（ａ）〜（ｃ）は夫々、本発明のスパッタリン
グターゲットの別の実施例を示す断面図である。

【図４】従来のスパッタリングターゲットの断面図であ
る。

【符号の説明】

１ ：ターゲット部材 １１：スパッタ面 １２：脚部 １３：接合面 １５、１６：突出部 ２ ：バッキングプレート ２２：突出部 ２３：接合面 ５ ：電子ビーム照射装置

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ターゲット部材と、該ターゲット部材を
   支持するためのターゲット支持部材とを備え、前記ター
   ゲット部材と前記ターゲット支持部材とが、該双方に形
   成され相互に当接して配設された環状の接合面におい
   て、電子ビーム溶接されていることを特徴とするスパッ
   タリングターゲット。
2. 【請求項２】 ターゲット部材と、該ターゲット部材を
   支持するためのターゲット支持部材とを接合して成るス
   パッタリングターゲットの製造方法において、 前記ターゲット部材及び前記ターゲット支持部材の双方
   の接合面を実質的に同形の環状面として形成し、 前記双方の接合面を重ね合せた後、電子ビーム照射によ
   り溶接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。
3. 【請求項３】 前記ターゲット部材及び前記ターゲット
   支持部材のいずれか一方に、前記接合面を重ね合わせた
   際に前記一方の接合面の内周部から他方の径方向内側に
   突出する突出部を形成することを特徴とする請求項２記
   載のスパッタリングターゲットの製造方法。