JPH09143707A - スパッタリング用ターゲットの製造方法およびスパッタリング用ターゲット - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ターゲット部材とバッキングプレートとの形
状に大きく左右されずに容易にターゲット部材とバッキ
ングプレートとの接合体を得る。 【解決手段】 本発明は、静水圧プレスに使用するカプ
セルそのものをバッキングプレートとして使用するもの
であり、具体的には金属製のカプセル内にターゲット部
材を装填し、脱気封入した後、加熱を伴う静水圧プレス
処理を行ない、前記カプセルと前記ターゲット部材とを
拡散接合し、次いで機械加工により、ターゲット部材を
露出させる。これにより、ターゲット部材の外寸法より
も広い外寸法を有するバッキングプレートを有するター
ゲットが得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明はターゲット部材とバ
ッキングプレートを具備するスパッタリング用ターゲッ
トの製造方法およびターゲットに係わり、特にターゲッ
ト部材とバッキングプレートとの接合部の形成方法の改
良に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、半導体素子や、パーソナルコンピ
ュータの記録媒体として用いられる磁気ディスク、ある
いは液晶ディスプレイなどの精密部品の製造分野でスパ
ッタリング法を用いた薄膜の形成が広く行われている。
スパッタリング用ターゲットは、通常ターゲット材にパ
ッキングプレートが接合されて形成されている。これ
は、バッキングプレートが、スパッタリング装置への装
着時のターゲット材の固定部材として、またスパッタリ
ング中のターゲットの過熱を防止するための熱伝導部材
として、あるいはターゲット材にチャージアップした電
荷の放散のための導電性部材として有効であるからであ
る。

【０００３】上述の高い熱伝導性と、高い電気伝導性と
を満足するバッキングプレート用素材として、熱伝導性
の観点から主として無酸素銅が用いられている。また、
アルミニウムあるいはジュラルミン等のアルミニウムを
基とする合金のバッキングプレートが使用される場合も
ある。通常、ターゲット材とバッキングプレートとは、
インジウム系あるいはスズ系のロウ材を用いて接合され
ている。最近、成膜時の効率を向上するために、ターゲ
ット材は大型化し、スパッタリングのために投入される
電力は、ますます増加する傾向にある。例えば、ＬＳＩ
の製造プロセスで使用される純チタンターゲットには、
コリメータ使用による薄膜の堆積速度の低下を補うため
に、数十キロワットにもおよぶ高い電力が投入される場
合がある。このため、従来よりもターゲットの過熱が激
しく、高温下でのバッキングプレートとのボンディング
の信頼性の確保が大きな課題となっている。

【０００４】高温下における接合部分の信頼性を確保す
る手段としては、高融点のロウ材を使用する方法がある
が、ロウ材の高温化には限界があり、またロウ材を使用
する際に用いられるフラックス剤により、ターゲットが
汚染されるという問題がある。このような問題を解決す
るために、バッキングプレートを使用しないでターゲッ
ト材を直接装置に導入してスパッタリングを行う方法を
取る場合があるが、この場合は、上述したようにスパッ
タリング中のターゲットの過熱を防止できる、あるいは
チャージアップした電荷の放散を容易に行えるといった
バッキングプレートを装着することによる利点を得るこ
とができない。

【０００５】また、上述した問題を解決する新しい手法
として、ターゲット材とバッキングプレートとを固相拡
散により接合する方法が提案されている。たとえば、特
開平６−６５７３３号公報によれば、チタンのターゲッ
トとアルミニウムのバッキングプレートとを直接５００
℃で２４時間、８００トンの荷重を加えて拡散接合する
ことにより、引張強度９．７から１１．９ｋｇｆ／ｍｍ
２(９５．１から１１６．６ＭＰａ）の接合強度が得ら
れることが開示されている。また、特開平６−１０８２
４６号公報によれば、ターゲットよりも低融点のインサ
ート材を挿入して、拡散接合する方法が開示されてい
る。

【０００６】上述した拡散によりターゲット素材とバッ
キングプレートとを接合する方法は、通常のロウ材によ
る接合にくらべて約１０から２０倍もの強固な接合を得
ることができ、スパッタリング時も投入電力の増加に伴
う温度上昇にあっても、接合部の信頼性を確保できるも
のとして期待されている。

【０００７】近年、半導体素子や、パーソナルコンピュ
ータの記録媒体として用いられる磁気ディスク、あるい
は液晶ディスプレイなどの精密部品の製造分野でスパッ
タリング法を用いた薄膜の形成が広く行われている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上述したように、拡散
接合によるターゲット部材とバッキングプレートとを接
合する方法は有効である。本発明者が検討したところに
よれば、一軸方向にのみ荷重を付与するホットプレス法
では、荷重の軸が少しでもずれると接合界面に圧力分布
のむらが生じ、未拡散部の発生が起こり易いという問題
に遭遇した。また、ホットプレス法によってターゲット
部材とバッキングプレートとを接合する場合には、ター
ゲット部材の接合面の寸法とバッキングプレートが同寸
法としないと、一軸方向の荷重により一方が変形してし
まうという問題が発生することがわかった。

【０００９】このような問題から、本発明者は、ホット
プレスに変えて、等方的な圧力を付与可能な熱間静水圧
プレスを適用することを試み、上述のような圧力分布の
むら発生による未拡散部の発生を防止することができる
ことを見いだした。本発明者は、ターゲット部材とバッ
キングプレートとの接合についてさらに検討した。しか
し、熱間静水圧プレス法を適用した場合は、熱間静水圧
プレスに使用する圧力を伝達するカプセルは、通常円筒
断面あるいは角断面のような単純な空間をもつものであ
り、ターゲット部材の接合面の寸法とバッキングプレー
トの寸法に差があるような場合には使えないものであっ
た。

【００１０】本発明の目的は、拡散接合に有効な熱間静
水圧プレス法を、ターゲットとしてのターゲット部材と
バッキングプレートとの接合形状に大きく左右されずに
適用できる方法および新規なターゲットを提供すること
にある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明者は、上述した熱
間静水圧プレス法に使用するカプセルを検討した。その
結果、ターゲット部材とバッキングプレートの形状が異
なると、その形状に合わせた空間を有するカプセルの設
計が必要になり、極めてコストの高いものとなることが
判明した。これを解消すべく、検討を重ねた結果、ター
ゲット部材とバッキングプレートをカプセル内で接合す
るという概念を捨て去ることで、カプセルそのものをバ
ッキングプレートとして使用するという新たな発想が生
まれた。

【００１２】すなわち、本発明は、金属製のカプセル内
にターゲット部材を装填し、脱気封入した後、加熱を伴
う静水圧プレス処理を行ない、前記カプセルと前記ター
ゲット部材とを拡散接合し、次いで機械加工により、タ
ーゲット部材を露出させるとともに、前記カプセルをバ
ッキングプレートの形状もしくはバッキングプレートの
一部となる形状に加工するスパッタリング用ターゲット
の製造方法である。

【００１３】好ましくは、金属製のカプセルは、ターゲ
ット部材を装填可能な空間を有し、かつ前記空間に連な
る部分には、バッキングプレートに対応する厚肉部を設
ける。本発明における金属製のカプセルの材質として、
従来の熱間静水圧プレスでカプセルとして使用される軟
鋼やステンレス鋼も使用できるが、これらはバッキング
プレートとして要求される高熱伝導性と高電気伝導性と
いう特性については、特に有効な材料とは言えない。実
際のバッキングプレートとしては、前述したように、高
い熱伝導性と高い電気伝導性を満足する必要があり、ま
た静水圧プレスにより圧力を伝達するには変形しやすい
材料が望まれる。このような条件において前記カプセル
としては、純銅もしくは純アルミニウムまたはジュラル
ミンのようなアルミ合金を使用することが望ましい。

【００１４】また、最近は、圧延ままの組織において
は、圧延方向によってスパッタリングの特性が変わる場
合があり、再結晶化して微細な組織を得ることによっ
て、ターゲットの異方性を低減することが行なわれてい
る。微細組織を有するターゲット部材では、接合時の温
度が高すぎると結晶粒が粗大化し、スパッタリングの期
間中に結晶粒による段差が生じて、スパッタリングによ
り得られる膜上の異物（パーティクル）の発生を増加す
る。したがって、できるだけ低温で接合する必要があ
る。特に、チタンは再結晶温度が低く、加熱し過ぎると
組織に影響がでやすい。本発明の方法は、静水圧プレス
を適用する。これにより、圧力分布が発生し難い等方的
な加圧が可能であり、チタンやアルミニウムのような温
度を高めることが出来ないようなターゲットであって
も、未接合部の発生を防止することができる。

【００１５】上述したように、本発明では静水圧プレス
により等方的な加圧が行なえるため、カプセルの変形が
少なく、厚肉のバッキングプレート部に対応する部分が
大きく変形しない。すなわちこの方法により、ターゲッ
トの外寸法よりも大きい外寸法を有するバッキングプレ
ート部をカプセルに設けておけば、ターゲット部材と、
該ターゲット部材の外寸法よりも広い外寸法を有するバ
ッキングプレートとの間に拡散接合部が存在する新規な
スパッタリング用ターゲットを得ることができるのであ
る。

【００１６】

【発明の実施の形態】上述したように本発明の最大の特
徴の一つは、静水圧プレスに使用するカプセルそのもの
をバッキングプレートに加工するところにある。これに
より、バッキングプレートとターゲット部材の外寸法が
一致しない場合に問題となる静水圧プレスに使用するカ
プセルを複雑形状に加工しておく必要がなくなるのであ
る。

【００１７】具体的には、例えば、図１に示すようにバ
ッキングプレート部に対応する底部３を有するカプセル
１にターゲット部材２を装填し、脱気孔４を有する上蓋
５を溶接により設置する。これに加熱を伴う静水圧プレ
スを適用し、カプセル１とターゲット部材２を接合す
る。その後、図２に２点鎖線で示す部分を機械加工し
て、ターゲットを露出させるとともに、バッキングプレ
ート６の形状をえる。これにより、ターゲット部材と、
バッキングプレート６との間に拡散接合部が存在するス
パッタリング用ターゲットを得ることができる。

【００１８】また、本発明では静水圧プレスにより等方
的な荷重を得ることができるため、カプセルの変形が少
なく、たとえば図１のバッキングプレートに対応する厚
肉部３をカプセルに形成しておいても、この底部３が大
きく変形することがない。したがって、図３のようなス
パッタリング用ターゲットでは、ホットプレスのような
一軸の荷重による場合で変形の問題が生じていたターゲ
ット部材の外寸法よりも大きな外寸法を有するバッキン
グプレートを有するターゲットを、容易に製造すること
ができるのである。

【００１９】もちろん、機械加工により、ターゲット部
材と同じ外寸法のバッキングプレートを有するターゲッ
ト、あるいはターゲット部材の外寸法よりも小さいバッ
キングプレートを有するターゲットを製造することも可
能である。なお、本発明においては、カプセルをバッキ
ングプレートに加工するものであり、カプセルの外寸法
は、本来ターゲット部材の外寸法より大きいものであ
る。したがって、本発明はターゲット部材の外寸法より
大きい外寸法を有するバッキングプレートを有するター
ゲットの製造に好適である。

【００２０】本発明において、加熱を伴う静水圧プレス
としたのは、室温付近で拡散接合を行わせることは実質
的に不可能であるからである。また、本発明においては
熱間静水圧プレス装置を適用することができるが、熱間
領域、すなわち再結晶温度以上の領域の温度とすること
は必須でない。例えば、チタンなどの再結晶温度が低い
素材をおいては、ターゲット部材組織中の結晶粒の粗大
化といったターゲットの特性にとって好ましくない組織
の変化を防止するために、できる限りの低温を適用すべ
き場合もある。具体的にはチタンの場合は３００℃から
４５０℃程度、圧力は１００から２００ＭＰａが適当で
ある。

【００２１】本発明においては、カプセルとターゲット
部材を接合するものであり、カプセルとターゲットの間
に拡散を阻害する部材を設けることは必要でない。しか
し、この場合バッキングプレートに対応しない部分にお
いてもカプセルとターゲット部材との拡散が進行するた
め、ターゲット部材の表面を一部除去しカプセルからの
汚染を除去することが有効である。なお、カプセルのバ
ッキングプレートに対応しない部分によるターゲット部
材の汚染をできるだけ少なくするには、接合不要な部分
に拡散を阻害する部材を設ける。具体的な拡散を阻害す
る部材として、モリブデン箔やニオブ箔を配置したり、
窒化ほう素粉末を塗布したり、これらを複合化して使用
することが有効である。

【００２２】

【実施例】底部肉厚２７ｍｍ、外径３０３ｍｍ、ターゲ
ット部材を装填する空間径３００．５ｍｍ、深さ１０．
５ｍｍの図１に示す形状のカプセル１をＪＩＳ合金番号
１０５０の純アルミニウムで作製した。一方、５Ｎ（９
９．９９９％純度）グレードのチタンインゴットを熱間
鍛造後、トータルで８０％の冷間加工を施し、次いで４
００℃にて再結晶化の加熱処理を行い平均結晶粒径６μ
ｍの再結晶組織を有するチタン板を得、これを機械加工
して３００ｍｍφ×１０ｍｍｔターゲット部材を得た。
上述したカプセル１内に得られたターゲット部材２を装
填した。次に脱気孔４を有する上蓋を溶接により設置し
た。これを０．００１Ｐａ以下に減圧した後、脱気孔４
を封止した。

【００２３】これを、熱間静水圧プレス装置の炉内に導
入し、温度４００℃、圧力１４０ＭＰａの条件で５時間
保持の静水圧プレスを行った。静水圧プレス処理後、カ
プセルの上蓋５および側面部分を図２の２点鎖線で示す
如く、旋盤加工により除去し、図３に示すターゲット部
材２と、ターゲット部材の外寸法よりも広い外寸法を有
するバッキングプレート６との間に拡散接合部７が存在
するスパッリング用ターゲットを得た。

【００２４】具体的なターゲットの寸法は、ターゲット
部分φ３００×８ｍｍｔ、バッキングプレート部分φ３
５０×２５ｍｍｔである。得られた複合体の密着性を音
波探傷法で調査したところ、接合率が１００％を達成し
ていることが確認された。また、同様にして製造したタ
ーゲットから、３０ｍｍ角、厚さ１２ｍｍの引っ張り試
験片を切り出し、接合面に垂直な方向に荷重をかけて、
接合強度を測定した結果、８９ＭＰａであった。

【００２５】

【発明の効果】本発明のスパッタリング用ターゲットの
製造方法によれば、静水圧プレスに用いるカプセル自体
を、バッキングプレートとして使用するため、複雑なカ
プセルを準備する必要がなく、ターゲット部材の接合面
の寸法とバッキングプレートの接合面の寸法に差がある
ターゲットを容易に得ることができる

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の製造方法におけるターゲット部材とカ
プセルの関係の一例を説明する図である。

【図２】本発明の製造方法におけるターゲット部材とバ
ッキングプレートの関係の一例を説明する図である。

【図３】本発明のターゲットの構成の一例を示す図であ
る。

【符号の簡単な説明】

１ カプセル、２ ターゲット部材、３ 底部、４ 脱
気孔、５ 上蓋 ６ バッキングプレート、７ 拡散接合部

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 金属製のカプセル内にターゲット部材を
   装填し、脱気封入した後、加熱を伴う静水圧プレス処理
   を行ない、前記カプセルと前記ターゲット部材とを拡散
   接合し、次いで機械加工により、ターゲット部材を露出
   させるとともに、前記カプセルをバッキングプレートの
   形状もしくはバッキングプレートの一部となる形状に加
   工することを特徴とするスパッタリング用ターゲットの
   製造方法。
2. 【請求項２】 金属製のカプセルは、ターゲット部材を
   装填可能な空間を有し、かつ前記空間に連なる部分に
   は、バッキングプレートに対応する厚肉部が存在するこ
   とを特徴とする請求項１に記載のスパッタリング用ター
   ゲットの製造方法。
3. 【請求項３】 ターゲット部材と、該ターゲット部材の
   外寸法よりも広い外寸法を有するバッキングプレートと
   の間に拡散接合部が存在することを特徴とするスパッタ
   リング用ターゲット。