JPH0860351A - 回転カソード用スパッタリングターゲットの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】ターゲットの材質を選ばずいかなる材質のもの
にも適用でき、簡便で低コストの円筒形の回転カソード
用スパッタリングターゲット。 【構成】ターゲットと円筒形基体２との接合面を接合材
３で濡らす処理を施した後、円筒形ターゲット材の一方
の開口端を封止し、封止端を下側として接合材３を入れ
た円筒形ターゲット材内にそれと基体２の中心とを一致
するようにして挿入し、接合材３を溶融状態となし、基
体２の封止端が円筒形ターゲット材の封止端に接触する
まで降下させ、液状の接合材３を円筒形ターゲットと基
体２との間隙に充満させた後、接合材３を固化させて接
合を行う、回転カソード用スパッタリングターゲットの
製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はスパッタリングターゲッ
ト、特に大型の被スパッタリング材への成膜を長期間に
わたって行い得る回転カソード用スパッタリングターゲ
ットの製造法に関する。

【０００２】

【従来の技術およびその問題点】近年、新しいタイプの
マグネトロン型回転カソードスパッタリング装置が用い
られ、その高い成膜速度と、従来の平板型マグネトロン
スパッタリング装置に比べて格段に高いターゲット使用
効率から、特に注目を集めている。このような回転カソ
ード型の装置に用いられるターゲットは円筒形状を有し
ており、このような円筒形のターゲットを製造するため
には、従来の平板形のターゲットとは全く違った製造技
術が求められる。例えば、特開平５−８６４６２号公報
には、円筒状基体の外周面に溶射法によってターゲット
層を形成する方法が記載されている。また、特開平５−
２３０６４５号公報には、円筒状基体の外周に粉末を充
填し熱間等方圧プレス（ＨＩＰ）によりターゲットを形
成する方法が記載されている。さらに、特開昭５８−９
３８７１号公報には、基体上にターゲットを接合する方
法として接合材溶液中に浸漬ボンディングする方法が記
載されている。

【０００３】しかしながら、円筒形基体の外周面に溶射
法でターゲット層を形成する方法はターゲット材と基体
との膨張率の差により、スパッタリング中の膨張、収縮
を繰返すうちに基体とターゲット材とが剥離する恐れが
ある。また、ターゲット層を厚くすると割れ易く、すべ
ての材料が溶射出来るわけではなく、さらには化学組成
が溶射により変動する恐れがあるとともに溶射によりタ
ーゲット材の酸化が起こり易いという問題点を有するも
のであった。また、円筒状基体の外周に粉末を充填して
ＨＩＰによりターゲットを形成する方法は、上記したと
同様の膨張率の差に起因する剥離の問題を有するととも
にＨＩＰは多大なコストがかかり経済的ではないという
問題を有する。さらに、浸漬ボンデイング法はその方法
自体は従来の平板状ターゲットを浴中にバッキングプレ
ートとともに浸漬して浴中で両者を重ねあわせて引き上
げるという比較的単純な作業で接合が行えるが、この浸
漬ボンデイング法を円筒形ターゲットに適用する場合、
円筒形ターゲットと円筒形基体とを不透明な半田浴中で
位置合わせを行わなければならず、特別な設備や工夫が
必要となり、この位置合わせが不正確であると、ターゲ
ットと基体とが浴中で接触してターゲットあるいは基体
に破損、変形が生じる恐れがあるものであった。また近
時の回転カソード形のスパッタリング装置は特に建材用
等の大きな被スパッタリング材への成膜の分野で期待さ
れており、従ってそのターゲットも大型化しており、現
実に２〜３ｍの長さの円筒形ターゲットも実用化されて
いる。このような大型のターゲットとその基体とを浸漬
法で接合しようとすると、ハンダ槽の容量は巨大なもの
が必要となり、それを満たすためのハンダ量も多量とな
る。特にＩｎ系ハンダ等の高価な接合材を用いる場合、
そのコストは無視出来ないほど大きくなるものであっ
た。

【０００４】本発明の目的は、ターゲットの材質を選ば
ずいかなる材質のものにも適用でき、簡便で低コストの
円筒形の回転カソード用スパッタリングターゲットの製
造方法を提供することにある。

【０００５】

【問題点を解決するための手段】このような本発明の課
題は、円筒形ターゲット材と円筒形基体とを接合して回
転カソード用スパッタリングターゲットを製造するに際
し、ターゲットと基体との接合面を接合材で濡らす処理
を施した後、円筒形ターゲット材の一方の開口端を封止
し、封止端を下側として円柱状容器となし、この円柱状
容器内に接合材を入れ、次に円筒形基体の一方の開口端
を封止し、封止端を下側として前記接合材を入れた円筒
形ターゲット材内に円筒形ターゲット材と基体の中心と
を一致するようにして挿入し、接合材を溶融状態とな
し、基体の封止端が円筒形ターゲット材の封止端に接触
するまで降下させ、液状の接合材を円筒形ターゲットと
円筒形基体との間隙に充満させた後、接合材を固化させ
て接合を行うことを特徴とする方法により達成される。
なお、円筒形ターゲット材と基体の中心とを一致させる
方法として前記基体の上下両端部に基体と円筒形ターゲ
ットとの間隙よりもその肉薄が若干薄いスペーサーを取
り付けることにより円筒形ターゲット材と基体の中心と
を一致するようにすることができ、また本発明における
円筒形ターゲット材は複数の円筒形ターゲット材を軸方
向につなぎあわせ、接合部が気密性を保つように封止し
て一体化したものとしてもよい。

【０００６】以下、本発明を図面を参照して説明する。
図１(a)において、１は本発明に使用する円筒形ターゲ
ットを示し、図１(b)に示した２は円筒形基体をそれぞ
れ示すものである。これら円筒形ターゲット１および円
筒形基体２はそれらの接合面があらかじめ接合材で濡ら
す処理を施してある。この円筒形ターゲット１の一方の
開口端を封止し、封止端を下側として円柱状容器１’と
なし、この円筒形容器１’内に接合材３を入れ、次に円
筒形基体２の一方の開口端を封止し、封止端を下側とし
て前記の接合材を入れた円筒形ターゲット１材の中にそ
れら中心軸を一致するようにして基体２の下部を円柱状
容器１’内に挿入する。次いで該容器１’内に入れた接
合材３を溶融させ、その溶融状態とした接合材３が入れ
られた容器１’内に基体２をその自重で基体２の下端部
がターゲット１の下端部に接触するまで降下させる。基
体２の降下に伴い、液状の接合材３は基体２とターゲッ
ト１との間隙を満たし、余剰の接合材３は前記間隙の上
部から外部へと溢れ出る。この時、溢れ出た接合材３が
基体２の内部へ入らないように基体２の上端の開口端も
封止することが好ましい。

【０００７】図１(c)は基体２をターゲット１内に挿入
した後、液状の接合材３を固化させた状態を示すもので
あり、この状態から円筒形ターゲット１の下側の封止し
ていた適宜の部材を取り除くことにより所望の回転カソ
ード用スパッタリングターゲットが得られる。

【０００８】図２は特に大型で長尺の円筒形ターゲット
を得る場合に、複数の円筒形ターゲットをその軸方向に
繋ぎ合わせ、それらの接合部が気密性を保つように耐熱
テープ等を用いて封止し一体となしたものである。これ
により、長尺の円筒形ターゲット材が入手困難な場合、
あるいは円筒形ターゲット材が入手困難が場合でも複数
のターゲット材を組み合わせることで所望のサイズの円
筒形ターゲット材を形成でき、そのまま円筒形基体への
接合することが出きるため、作業が容易でコストがかか
らない。

【０００９】本発明において使用できる接合材３として
は、通常の半田等適宜の接合材が使用できるが、特にＩ
ｎ系低融点半田あるいはＡｇペースト等が好ましい。こ
の場合、円筒形ターゲット１と円筒形基体２との接合面
に予め塗布する接合材と、円筒形ターゲットの下側端部
を封止した後の容器１’内に入れる接合材とは、共にＩ
ｎ系低融点半田でも、あるいはＡｇペーストでもよく、
あるいは接合面に予め塗布する接合材としてＩｎ系低融
点半田を用い、他方容器１’内に入れる接合材としてＡ
ｇペーストを用いてもよい。なお、接合材としてＩｎ系
低融点半田を用いる場合には、接合層が展延性に富むた
め膨張収縮の繰返しに対して剥離が生じにくく、スパッ
タリング終了後にターゲットを剥ぎ取り円筒形基体を再
利用するのが容易となる。他方、接合材としてＡｇペー
ストを用いた場合には、室温〜数十℃程度の温度での接
合が可能となり、ターゲット材と基体の熱膨張率差に起
因する接合時のターゲット材破壊の危険性を著しく低減
することができ、作業も容易である。また、接合面に予
め塗布する接合材としてＩｎ系低融点半田を用い、他方
容器１’内に入れる接合材としてＡｇペーストを用い場
合には、上記したＡｇペーストの作業の容易性等の利点
とともにＩｎ系低融点半田を用いることによる基体の再
利用が容易となる。

【００１０】本発明において、円筒形ターゲットと円筒
形基体とをそれらの中心を一致させるように挿入するに
は、例えば図３に示されるような支持台70を用い、円筒
形ターゲット１の一方の端部を封止した容器１’をその
封止端を下側として水平とした支持台70の架台72等に戴
置する際に、この容器１’を垂直に戴置し、かつこの容
器１’内に挿入する基体２も前記架台72に垂直になるよ
うにして降下させるようにする。また、円筒形ターゲッ
ト１と円筒形基体２との間隙の影響をより少なくするた
めに、基体２の上下端部に前記間隙よりも若干肉厚の薄
いスペーサーを取り付けるようにすることができる。

【００１１】以下、本発明の実施例を図４、図５、図６
を参照してより詳細に説明する。

【実施例１】円筒形ＩＴＯターゲット（外径７５mmφ、
内径６２mmφ、長さ１００mm）を４個（11、12、13、14）
を用意し、各々のターゲットについて円筒形基体との接
合面以外の面に接合材が付着するのを防止するため、耐
熱テープ41でマスキングし、接合面にＩｎ系低融点半田
を下塗した。次に、これらのターゲットを耐熱テープ4
2、43を用いて軸方向に繋ぎ合わせて一本の円筒形ターゲ
ットとなし、さらにその一方の開口端に銅製円板30（７
５mmφ×１０mmt）を耐熱テープ44を用いて取り付け
た。こうして出来たターゲット材の円柱状容器を以下、
組立品Ａと呼ぶ。

【００１２】一方、外径６０mmφ、内径５０mmφ、長さ
４００mmのＴｉ製円筒形基体20にＩｎ系低融点半田を下
塗し、次に外径６０mmφ、内径５０mmφ、長さ４００mm
のＴｉ製円筒形基体20にＩｎ系低融点半田を下塗し、次
いで基体の両端にネジ込み式のＴｉ製円板31をセット
し、さらに厚さ0.8mmの銅製スペーサー51を取り付け
た。これを組立品Ｂと呼ぶ。

【００１３】エアー循環式オーブンの中に銅製円板の方
を下にして組立品Ａを垂直に立て、内部にＩｎ系低融点
半田１．５kgを入れた。組立品Ｂを組立品Ａに途中まで
挿入し、支持台70でそのまま保持する。オーブンの温度
を１７０℃まで上昇させ、組立品Ａ内部に入れたＩｎ系
低融点半田と組立品Ａおよび組立品Ｂの下塗したＩｎ系
低融点半田が溶解したのを確認後、支持台ストッパー71
を外すことにより組立品Ｂは自重により加工を開始す
る。溶けたＩｎ系低融点半田は組立品Ａと組立品Ｂの間
隙を這い上がり、組立品Ａの最上部の円周方向全面から
こぼれ出るとともに組立品Ｂが組立品Ａに完全に挿入さ
れる。組立品Ａと組立品Ｂの位置が適正なことを確認
後、オーブンから取り出し、冷却する。このときＩｎ系
低融点半田が完全に固化する前に銅製円板30を取り出
す。さらに冷却後、接合部からはみ出した銅製スペーサ
ー51をカットして取り除くとともに、Ｔｉ製円板31を取
り出し、耐熱テープ41、43を取り除いて回転カソード用
ＩＴＯターゲットを製造した。接合の状態を超音波探傷
法により検査したところ、接合不良箇所は発見されなか
った。

【００１４】

【実施例２】円筒形ＩＴＯターゲット（外径７５mmφ、
内径６２mmφ、長さ１００mm）を４個（11、12、13、14）
を用意し、実施例１と同様にして耐熱テープ41でマスキ
ングし、同じく接合面にＩｎ系低融点半田を下塗し、さ
らにそのＩｎ系低融点半田の固化後、常温硬化型Ａｇペ
ーストを下塗した。これらを実施例１と同様に繋ぎ合わ
せて一本の円筒形ターゲットとなし、組立品Ａを構成し
た。一方、外径６０mmφ、内径５０mmφ、長さ４００mm
のＳＵＳ製円筒形基体20にＩｎ系低融点半田を下塗して
固化させた後、さらに常温硬化型Ａｇペーストを下塗し
た。次に円筒形基体の両端にネジ込み式のＳＵＳ製円板
31をセットし、さらに厚さ0.8mmの銅製スペーサー51を
取り付けた。これを組立品Ｂとした。

【００１５】大気中にて、銅製円板の側を下にして組立
品Ａを垂直に立て、内部に脱気した常温硬化型Ａｇペー
ストを２００cc程度入れる。次に組立品Ｂを組立品Ａに
挿入するとＡｇペーストが組立品Ａと組立品Ｂとの間隙
を埋めながら競り上がり、組立品Ａの最上部から円周方
向全面にこぼれでる。組立品Ｂが組立品Ａに完全に挿入
され、双方の位置関係が適正であることを確認後、５０
℃としたオーブンに入れ、Ａｇペーストの硬化を開始し
た。このとき、Ａｇペーストが完全に硬化する前に銅製
円板30を取り出す。さらに硬化完了後、接合部からはみ
出した。銅製スペーサー51をカットして除去するととも
にＳＵＳ製円板31を取外し耐熱テープ41,43を取り除い
て回転カソード用ＩＴＯターゲットを製造した。接合の
状態を超音波探傷法により検査したところ、接合不良箇
所は発見されなかった。

【００１６】

【発明の効果】以上のような本発明によれば、溶射法と
は異なりあらゆる材質のターゲット材に適用可能で、組
成変動や酸化の恐れがなく、ＨＩＰ法に比べ格段にコス
トが易い回転カソード用スパッタリングターゲットが得
られる。このターゲットは接合材層がバッファとなり、
膨張、収縮の繰返しに対しても剥離が起こりにくく、し
かも大きな半田溶融槽や大量の半田が不要で低コスト化
が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明方法の工程の概略を示す説明図である。

【図２】円筒形ターゲットが複数のターゲット材を繋ぎ
合わせたものである場合の説明図である。

【図３】円筒形ターゲット内に円筒形基体を挿入して接
合材を固化する場合に使用する基体の支持台を示す説明
図である。

【図４】本発明実施例における組立品Ａの断面説明図で
ある。

【図５】本発明実施例における組立品Ｂの断面説明図で
ある。

【図６】本発明実施例により得られる回転カソード用ス
パッタリングターゲットの断面説明図である。

【符号の説明】

１ 円筒形ターゲット １’円柱状容器 ２ 円筒形基体 ３ 接合材 11,12,13,14 円筒形ＩＴＯターゲット 20 円筒形基体 30 銅製円板 31 円板 41,42,43,44 耐熱テープ 51 銅製スペーサー 70 支持台 71 支持台ストッパー 72 架台

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 円筒形ターゲット材と円筒形基体とを接
   合して回転カソード用スパッタリングターゲットを製造
   する方法において、ターゲットと基体との接合面を接合
   材で濡らす処理を施した後、円筒形ターゲット材の一方
   の開口端を封止し、封止端を下側として円柱状容器とな
   し、この円柱状容器内に接合材を入れ、次に円筒形基体
   の一方の開口端を封止し、封止端を下側として前記接合
   材を入れた円筒形ターゲット材内に円筒形ターゲット材
   と基体の中心とを一致するようにして挿入し、接合材を
   溶融状態となし、基体の封止端が円筒形ターゲット材の
   封止端に接触するまで降下させ、液状の接合材を円筒形
   ターゲットと円筒形基体との間隙に充満させた後、接合
   材を固化させて接合を行うことを特徴とする回転カソー
   ド用スパッタリングターゲットの製造方法。
2. 【請求項２】 前記基体の上下両端部に基体と円筒形タ
   ーゲットとの間隙よりも若干肉薄のスペーサーを取り付
   けることにより円筒形ターゲット材と基体の中心とを一
   致するようにする請求項１記載の回転カソード用スパッ
   タリングターゲットの製造方法。
3. 【請求項３】 円筒形ターゲット材が複数の円筒形ター
   ゲット材を軸方向につなぎあわせ、接合部が気密性を保
   つように封止して一体化したものである請求項１又は２
   記載の回転カソード用スパッタリングターゲットの製造
   方法。