JPH11104852A - Ｔｉ系材料とＣｕ系材料の接合方法、及びスパッタリングターゲット用バッキングプレート - Google Patents
Ｔｉ系材料とＣｕ系材料の接合方法、及びスパッタリングターゲット用バッキングプレートInfo
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- JPH11104852A JPH11104852A JP9279496A JP27949697A JPH11104852A JP H11104852 A JPH11104852 A JP H11104852A JP 9279496 A JP9279496 A JP 9279496A JP 27949697 A JP27949697 A JP 27949697A JP H11104852 A JPH11104852 A JP H11104852A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 Ｔｉ系材料とＣｕ系材料とを低コストかつ良
好な品質でもって接合する。そしてＴｉ−Ｃｕ系複合プ
レートをバッキングプレートとして用いることにより、
ターゲット部材のボンディングの容易化、及びスパッタ
リングターゲットのリサイクルコストの低減を図る。 【解決手段】 Ｔｉ系材料とＣｕ系材料との間に第３成
分を含む接合用Ｃｕ系材料を介設し、Ｔｉ、Ｃｕの共晶
温度以下の温度（７００〜８８７℃）で加熱、接合す
る。そしてＣｕ系材料側にターゲット部材をボンディン
グすることによりスパッタリングターゲットを構成す
る。
好な品質でもって接合する。そしてＴｉ−Ｃｕ系複合プ
レートをバッキングプレートとして用いることにより、
ターゲット部材のボンディングの容易化、及びスパッタ
リングターゲットのリサイクルコストの低減を図る。 【解決手段】 Ｔｉ系材料とＣｕ系材料との間に第３成
分を含む接合用Ｃｕ系材料を介設し、Ｔｉ、Ｃｕの共晶
温度以下の温度（７００〜８８７℃）で加熱、接合す
る。そしてＣｕ系材料側にターゲット部材をボンディン
グすることによりスパッタリングターゲットを構成す
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、チタン（以下、
Ｔｉと略称する）系材料と銅（以下、Ｃｕと略称する）
系材料の接合方法に関するものである。またこの発明
は、上記により接合されたＴｉ−Ｃｕ系複合プレートに
基づくスパッタリングターゲットやスパッタリングター
ゲット用バッキングプレートに関するものでもある。
Ｔｉと略称する）系材料と銅（以下、Ｃｕと略称する）
系材料の接合方法に関するものである。またこの発明
は、上記により接合されたＴｉ−Ｃｕ系複合プレートに
基づくスパッタリングターゲットやスパッタリングター
ゲット用バッキングプレートに関するものでもある。
【０００２】
【従来の技術】集積回路に用いられる薄膜を形成する方
法としてはスパッタリング法が公知である。この方法に
は、物理スパッタリング（ＰＶＤ）と反応性スパッタリ
ングとがあるが、いずれの方法も、スパッタリングター
ゲットを用いる。スパッタリングターゲットは、イオン
の照射されるターゲット部材と、このターゲット部材を
その背部から支持するバッキングプレートとから成るも
ので、具体的にはＣｕ系材料、Ｔｉ系材料、あるいはア
ルミニウム（以下、Ａｌと略称する）系材料より成るバ
ッキングプレートに、クロム（以下、Ｃｒと略称する）
系材料、Ｔｉ系材料、あるいはＡｌ系材料より成るター
ゲット部材を、インジウム（以下、Ｉｎと略称する）系
材料にてボンディング（ろう付）したものが知られてい
る。例えばバッキングプレートとしてＴｉ系材料を用い
る点については、特開平６−２９３９６３号公報、また
Ｉｎ系材料を用いてターゲット部材のボンディングを行
う点については上記公報、及び特開平３−１４０４６４
号公報を挙げることができる。
法としてはスパッタリング法が公知である。この方法に
は、物理スパッタリング（ＰＶＤ）と反応性スパッタリ
ングとがあるが、いずれの方法も、スパッタリングター
ゲットを用いる。スパッタリングターゲットは、イオン
の照射されるターゲット部材と、このターゲット部材を
その背部から支持するバッキングプレートとから成るも
ので、具体的にはＣｕ系材料、Ｔｉ系材料、あるいはア
ルミニウム（以下、Ａｌと略称する）系材料より成るバ
ッキングプレートに、クロム（以下、Ｃｒと略称する）
系材料、Ｔｉ系材料、あるいはＡｌ系材料より成るター
ゲット部材を、インジウム（以下、Ｉｎと略称する）系
材料にてボンディング（ろう付）したものが知られてい
る。例えばバッキングプレートとしてＴｉ系材料を用い
る点については、特開平６−２９３９６３号公報、また
Ｉｎ系材料を用いてターゲット部材のボンディングを行
う点については上記公報、及び特開平３−１４０４６４
号公報を挙げることができる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところで上記Ｔｉ系材
料をバッキングプレートとして用い、Ｉｎ系材料にてタ
ーゲット部材をボンディングする場合について検討す
る。まずＴｉ系材料は、大気や水分等の存在に起因し
て、その表面が、薄い強固な酸化皮膜（不動態皮膜）に
よって覆われている。この不動態皮膜は、強固であって
きわめて除去しにくいものであり、また他の金属と反応
し難いものであるため、ボンディング時の濡れ性が極め
て悪く、そのためＩｎ系材料等を用いたボンディング作
業を著しく困難なものとしている。このような困難性を
改善するため、上記特開平６−２９３９６３号公報にお
いては、Ｔｉ系材料製のバッキングプレートの表面にＣ
ｕを溶射し、これによりＩｎ系材料の濡れ性を向上しよ
うとする試みがなされている。しかしながらこのように
Ｃｕ溶射を行うことは、当然のことながらスパッタリン
グターゲットの大幅なコストアップを招くことになる。
また使用済みのスパッタリングターゲットにおいて、タ
ーゲット部材を除去し、新しいターゲット部材をバッキ
ングプレートにボンディングして再生使用する場合、つ
まりスパッタリングターゲットのリサイクル時にも上記
同様の問題が生じる。また特開平６−１１６７０６号公
報においては、Ｔｉ系材料の表面処理方法として、例え
ばＣｕ粉を塗布したものを真空中において７００℃で約
１時間加熱し、これによってＣｕをＴｉの表面に拡散さ
せて両者の密着強度を向上させることが提案されてい
る。しかしながらこの反応は固相反応であるため、生成
された反応層の厚さは高々数μｍであり、その反応層
は、脆弱である。従ってスパッタリングターゲットのリ
サイクル時には、再び上記表面処理を行う必要がある。
料をバッキングプレートとして用い、Ｉｎ系材料にてタ
ーゲット部材をボンディングする場合について検討す
る。まずＴｉ系材料は、大気や水分等の存在に起因し
て、その表面が、薄い強固な酸化皮膜（不動態皮膜）に
よって覆われている。この不動態皮膜は、強固であって
きわめて除去しにくいものであり、また他の金属と反応
し難いものであるため、ボンディング時の濡れ性が極め
て悪く、そのためＩｎ系材料等を用いたボンディング作
業を著しく困難なものとしている。このような困難性を
改善するため、上記特開平６−２９３９６３号公報にお
いては、Ｔｉ系材料製のバッキングプレートの表面にＣ
ｕを溶射し、これによりＩｎ系材料の濡れ性を向上しよ
うとする試みがなされている。しかしながらこのように
Ｃｕ溶射を行うことは、当然のことながらスパッタリン
グターゲットの大幅なコストアップを招くことになる。
また使用済みのスパッタリングターゲットにおいて、タ
ーゲット部材を除去し、新しいターゲット部材をバッキ
ングプレートにボンディングして再生使用する場合、つ
まりスパッタリングターゲットのリサイクル時にも上記
同様の問題が生じる。また特開平６−１１６７０６号公
報においては、Ｔｉ系材料の表面処理方法として、例え
ばＣｕ粉を塗布したものを真空中において７００℃で約
１時間加熱し、これによってＣｕをＴｉの表面に拡散さ
せて両者の密着強度を向上させることが提案されてい
る。しかしながらこの反応は固相反応であるため、生成
された反応層の厚さは高々数μｍであり、その反応層
は、脆弱である。従ってスパッタリングターゲットのリ
サイクル時には、再び上記表面処理を行う必要がある。
【０００４】以上のようにＴｉ系材料をバッキングプレ
ートとして用いる場合には、ターゲット部材のボンディ
ング時の濡れ性改善のために、その表面にＣｕ系材料を
接合しておくのが好ましいが、その際、両者を高品質か
つ低コストにて接合し得る接合方法を確立することが急
務である。またこのことは、Ｃｕ系材料をバッキングプ
レートとして用い、Ｔｉ系材料をターゲット部材として
用いようとする場合にも同様である。さらに、バッキン
グプレートとターゲット部材とを共にＴｉ系材料で構成
する場合において、Ｃｕ系材料を介在させて両者を接合
できれば実用上、有利である。
ートとして用いる場合には、ターゲット部材のボンディ
ング時の濡れ性改善のために、その表面にＣｕ系材料を
接合しておくのが好ましいが、その際、両者を高品質か
つ低コストにて接合し得る接合方法を確立することが急
務である。またこのことは、Ｃｕ系材料をバッキングプ
レートとして用い、Ｔｉ系材料をターゲット部材として
用いようとする場合にも同様である。さらに、バッキン
グプレートとターゲット部材とを共にＴｉ系材料で構成
する場合において、Ｃｕ系材料を介在させて両者を接合
できれば実用上、有利である。
【０００５】そこで発明者らは、Ｔｉ系材料とＣｕ系材
料との接合性に関し、Ｔｉ−Ｃｕの共晶反応を利用する
種々の試験を行った。まず試験１として、Ｔｉ系材料に
厚さ２ｍｍのＣｕ箔を配置し、Ｔｉ−Ｃｕの共晶温度
（８８７℃）よりも低い８５０℃で３０分間の加熱を行
った（無加圧）。その結果、面積比率で２０％の部分に
のみＴｉ−Ｃｕの反応が観察され、残る８０％の部分は
未反応のままであった。従ってこの接合方法によれば、
良好な接合結果を得るという目的を達成することができ
ない。次に試験２として、Ｔｉ系材料とＣｕ系材料の間
に厚さ２ｍｍの接合用Ｃｕ板を配置し、上記共晶温度よ
りも高い９００℃で３０分間の加熱を行った。その結
果、図１に示すように、Ｔｉ系材料の上にはα、Ｔｉ2
Ｃｕ層、ＴｉＣｕ層がまだらに混在して形成されてお
り、接合用Ｃｕ板は、完全に溶融していた。
料との接合性に関し、Ｔｉ−Ｃｕの共晶反応を利用する
種々の試験を行った。まず試験１として、Ｔｉ系材料に
厚さ２ｍｍのＣｕ箔を配置し、Ｔｉ−Ｃｕの共晶温度
（８８７℃）よりも低い８５０℃で３０分間の加熱を行
った（無加圧）。その結果、面積比率で２０％の部分に
のみＴｉ−Ｃｕの反応が観察され、残る８０％の部分は
未反応のままであった。従ってこの接合方法によれば、
良好な接合結果を得るという目的を達成することができ
ない。次に試験２として、Ｔｉ系材料とＣｕ系材料の間
に厚さ２ｍｍの接合用Ｃｕ板を配置し、上記共晶温度よ
りも高い９００℃で３０分間の加熱を行った。その結
果、図１に示すように、Ｔｉ系材料の上にはα、Ｔｉ2
Ｃｕ層、ＴｉＣｕ層がまだらに混在して形成されてお
り、接合用Ｃｕ板は、完全に溶融していた。
【０００６】以上のように、Ｔｉ−Ｃｕの共晶反応を利
用してＣｕ系の接合部を形成する方法においては、共晶
温度よりも低い温度域では反応の均一性が得られず、従
って均質な接合がほとんど不可能である。一方、反応の
均一性を得ようとして共晶温度よりも高い温度域で処理
を行うと、この温度域では液相が急速に発生するととも
にＴｉとＣｕとの反応も急速に進むので、Ｃｕを含む液
相中へのＴｉの侵入が顕著となり完全にＣｕが反応し終
わるまで、液相が成長する。この結果、接合部には、非
常に脆い金属間化合物（Ｔｉ2 Ｃｕ、ＴｉＣｕ）が多量
に残存し、良好な接合品質を得ることができない。
用してＣｕ系の接合部を形成する方法においては、共晶
温度よりも低い温度域では反応の均一性が得られず、従
って均質な接合がほとんど不可能である。一方、反応の
均一性を得ようとして共晶温度よりも高い温度域で処理
を行うと、この温度域では液相が急速に発生するととも
にＴｉとＣｕとの反応も急速に進むので、Ｃｕを含む液
相中へのＴｉの侵入が顕著となり完全にＣｕが反応し終
わるまで、液相が成長する。この結果、接合部には、非
常に脆い金属間化合物（Ｔｉ2 Ｃｕ、ＴｉＣｕ）が多量
に残存し、良好な接合品質を得ることができない。
【０００７】この発明は上記従来の欠点を解決するため
になされたものであって、その目的は、良好な接合品質
を得ることが可能なＴｉ系材料とＣｕ系材料の接合方法
を提供することにある。また上記のように接合性の改善
されたＴｉ−Ｃｕ系複合プレートを提供し、これをバッ
キングプレートあるいはスパッタリングターゲットとし
て用いることにより製造コストの低減されたスパッタリ
ングターゲットを提供することもこの発明の目的であ
る。さらにこの発明は、スパッタリングターゲットのリ
サイクルコストを低減することも目的とするものであ
る。
になされたものであって、その目的は、良好な接合品質
を得ることが可能なＴｉ系材料とＣｕ系材料の接合方法
を提供することにある。また上記のように接合性の改善
されたＴｉ−Ｃｕ系複合プレートを提供し、これをバッ
キングプレートあるいはスパッタリングターゲットとし
て用いることにより製造コストの低減されたスパッタリ
ングターゲットを提供することもこの発明の目的であ
る。さらにこの発明は、スパッタリングターゲットのリ
サイクルコストを低減することも目的とするものであ
る。
【０００８】
【課題を解決するための手段および効果】そこで請求項
１のＴｉ系材料とＣｕ系材料の接合方法は、Ｔｉ系材料
とＣｕ系材料の間に、ＴｉとＣｕとＴｉ及びＣｕ以外の
第三金属との３元共晶温度または他の反応による液相発
生温度がＴｉとＣｕとの２元共晶温度よりも低くなるよ
うな第三金属を成分として含むＣｕ系材料を配置し、上
記２元共晶温度よりも低く、かつ３元共晶温度よりも高
い温度に上記Ｔｉ系材料とＣｕ系材料とを加熱し、両者
の反応によってその界面にＴｉ、Ｃｕ、上記第三金属を
成分として含む接合部を形成することを特徴としてい
る。
１のＴｉ系材料とＣｕ系材料の接合方法は、Ｔｉ系材料
とＣｕ系材料の間に、ＴｉとＣｕとＴｉ及びＣｕ以外の
第三金属との３元共晶温度または他の反応による液相発
生温度がＴｉとＣｕとの２元共晶温度よりも低くなるよ
うな第三金属を成分として含むＣｕ系材料を配置し、上
記２元共晶温度よりも低く、かつ３元共晶温度よりも高
い温度に上記Ｔｉ系材料とＣｕ系材料とを加熱し、両者
の反応によってその界面にＴｉ、Ｃｕ、上記第三金属を
成分として含む接合部を形成することを特徴としてい
る。
【０００９】上記において用いられるＴｉ系材料とは、
工業用純Ｔｉ、工業用Ｔｉ合金を含むものであり、具体
的には、Ｔｉ−５Ａｌ−２．５Ｓｎ（重量％で残部は不
可避不純物及びＴｉ、以下同じ）、Ｔｉ−６Ａｌ−４Ｚ
ｒ−１Ｖ、Ｔｉ−８Ａｌ−１Ｍｏ−１Ｖ、Ｔｉ−８Ａｌ
−１２Ｚｒ、Ｔｉ−３Ａｌ−２．５Ｖ、Ｔｉ−８Ｍｎ、
Ｔｉ−４Ａｌ−４Ｍｎ、Ｔｉ−６Ａｌ−４Ｖ、Ｔｉ−７
Ａｌ−４Ｍｏ、Ｔｉ−３Ａｌ−１１Ｃｒ−１３Ｖ等を挙
げることができる。また、上記において用いられるＣｕ
系材料とは、工業用純Ｃｕ、工業用Ｃｕ合金を含むもの
であり、具体的には、融点が本発明の接合温度以上のＣ
ｕ系合金、すなわちりん青銅、黄銅等を含む。
工業用純Ｔｉ、工業用Ｔｉ合金を含むものであり、具体
的には、Ｔｉ−５Ａｌ−２．５Ｓｎ（重量％で残部は不
可避不純物及びＴｉ、以下同じ）、Ｔｉ−６Ａｌ−４Ｚ
ｒ−１Ｖ、Ｔｉ−８Ａｌ−１Ｍｏ−１Ｖ、Ｔｉ−８Ａｌ
−１２Ｚｒ、Ｔｉ−３Ａｌ−２．５Ｖ、Ｔｉ−８Ｍｎ、
Ｔｉ−４Ａｌ−４Ｍｎ、Ｔｉ−６Ａｌ−４Ｖ、Ｔｉ−７
Ａｌ−４Ｍｏ、Ｔｉ−３Ａｌ−１１Ｃｒ−１３Ｖ等を挙
げることができる。また、上記において用いられるＣｕ
系材料とは、工業用純Ｃｕ、工業用Ｃｕ合金を含むもの
であり、具体的には、融点が本発明の接合温度以上のＣ
ｕ系合金、すなわちりん青銅、黄銅等を含む。
【００１０】一般的に、３種類の金属Ａ、Ｂ、Ｃの３元
共晶温度は、金属Ａ、Ｂ、金属Ｂ、Ｃ又は金属Ｃ、Ａの
各２元共晶温度のいずれよりも必ず低温になっている。
従って、例えば請求項３のように第三金属として錫（以
下、Ｓｎと略称する）を用いた場合のＴｉ、Ｃｕ及びＳ
ｎの３元共晶温度は、ＴｉとＣｕとの２元共晶温度より
も低い。そのため上記３元共晶温度よりも高く、かつ上
記２元共晶温度よりも低い温度にＴｉ系材料とＣｕ系材
料とを加熱すれば、ＴｉとＣｕとの反応が急速に進行す
るのを回避しつつ、Ｔｉ系材料とＣｕ系材料の間に接合
材の液相を生じさせることができる。そしてこのような
液相が存在することにより、その表面張力によってＴｉ
系材料とＣｕ系材料との間に均一な接触状態を形成する
とともに、ＣｕとＳｎとの溶液中へのＴｉの侵入や、Ｔ
ｉ中への溶液成分、すなわちＣｕやＳｎの固相拡散反応
を、上記２元共晶温度よりも低い温度域で生じさせるこ
とができる。従ってＴｉ系材料とＣｕ系材料との間で
は、上記液相を介してＴｉとＣｕとの反応が均一に、か
つ緩やかな速度で進行することとなる。そしてこれによ
り、Ｔｉ系材料とＣｕ系材料の間にＣｕを豊富に含む良
好な接合部を均一に生成することができる。なおＴｉと
Ｃｕとの２元共晶温度よりも低い温度で液相を発生させ
るためには、共晶反応以外の他の反応によるものでもよ
い。
共晶温度は、金属Ａ、Ｂ、金属Ｂ、Ｃ又は金属Ｃ、Ａの
各２元共晶温度のいずれよりも必ず低温になっている。
従って、例えば請求項３のように第三金属として錫（以
下、Ｓｎと略称する）を用いた場合のＴｉ、Ｃｕ及びＳ
ｎの３元共晶温度は、ＴｉとＣｕとの２元共晶温度より
も低い。そのため上記３元共晶温度よりも高く、かつ上
記２元共晶温度よりも低い温度にＴｉ系材料とＣｕ系材
料とを加熱すれば、ＴｉとＣｕとの反応が急速に進行す
るのを回避しつつ、Ｔｉ系材料とＣｕ系材料の間に接合
材の液相を生じさせることができる。そしてこのような
液相が存在することにより、その表面張力によってＴｉ
系材料とＣｕ系材料との間に均一な接触状態を形成する
とともに、ＣｕとＳｎとの溶液中へのＴｉの侵入や、Ｔ
ｉ中への溶液成分、すなわちＣｕやＳｎの固相拡散反応
を、上記２元共晶温度よりも低い温度域で生じさせるこ
とができる。従ってＴｉ系材料とＣｕ系材料との間で
は、上記液相を介してＴｉとＣｕとの反応が均一に、か
つ緩やかな速度で進行することとなる。そしてこれによ
り、Ｔｉ系材料とＣｕ系材料の間にＣｕを豊富に含む良
好な接合部を均一に生成することができる。なおＴｉと
Ｃｕとの２元共晶温度よりも低い温度で液相を発生させ
るためには、共晶反応以外の他の反応によるものでもよ
い。
【００１１】ところで上記加熱は大気中でも可能である
が、請求項２のように真空、不活性ガス又は還元性ガス
等の非酸化性雰囲気中で行うのが好ましい。それは加熱
処理中において接合部に酸化皮膜が形成されるのを確実
に回避し、接合品質の改善された接合を行うことが可能
となるからである。
が、請求項２のように真空、不活性ガス又は還元性ガス
等の非酸化性雰囲気中で行うのが好ましい。それは加熱
処理中において接合部に酸化皮膜が形成されるのを確実
に回避し、接合品質の改善された接合を行うことが可能
となるからである。
【００１２】上記接合方法において接合用Ｃｕ系材料が
含有する第三金属は、Ｔｉ、Ｃｕ及びこの第三金属で共
晶反応またはその他の反応で液相を生じるものであれ
ば、どのようなものでもよい。それは、上述のようにＴ
ｉとＣｕとの２元共晶温度よりも、ＴｉとＣｕと第三金
属との３元共晶温度の方が必ず低いからである。しかし
ながら上記接合用Ｃｕ系材料としては、請求項３のよう
に第三金属としてＳｎを含有するものを用いるのが好ま
しい。それは、ＴｉとＣｕとＳｎとの３元共晶温度がＴ
ｉとＣｕとの２元共晶温度よりも十分に低いものであ
り、加熱温度の制御を容易とすることができるためであ
る。そしてＳｎを含有する接合用Ｃｕ系材料を用いた場
合には、上記接合方法における加熱温度は、請求項４の
ように約７００℃〜８８７℃とするのが好ましい。約７
００℃以下ではＴｉ系材料とＣｕ系材料との間に液相を
生成させるためにはＳｎ量を５０ｗｔ％以上とする必要
があり、接合強度が低下するし、またＴｉとＣｕとの２
元共晶温度は８８７℃であり、これ以上ではＣｕを豊富
に含む接合部の形成が上述のように困難となるからであ
る。
含有する第三金属は、Ｔｉ、Ｃｕ及びこの第三金属で共
晶反応またはその他の反応で液相を生じるものであれ
ば、どのようなものでもよい。それは、上述のようにＴ
ｉとＣｕとの２元共晶温度よりも、ＴｉとＣｕと第三金
属との３元共晶温度の方が必ず低いからである。しかし
ながら上記接合用Ｃｕ系材料としては、請求項３のよう
に第三金属としてＳｎを含有するものを用いるのが好ま
しい。それは、ＴｉとＣｕとＳｎとの３元共晶温度がＴ
ｉとＣｕとの２元共晶温度よりも十分に低いものであ
り、加熱温度の制御を容易とすることができるためであ
る。そしてＳｎを含有する接合用Ｃｕ系材料を用いた場
合には、上記接合方法における加熱温度は、請求項４の
ように約７００℃〜８８７℃とするのが好ましい。約７
００℃以下ではＴｉ系材料とＣｕ系材料との間に液相を
生成させるためにはＳｎ量を５０ｗｔ％以上とする必要
があり、接合強度が低下するし、またＴｉとＣｕとの２
元共晶温度は８８７℃であり、これ以上ではＣｕを豊富
に含む接合部の形成が上述のように困難となるからであ
る。
【００１３】上記接合方法によって生成される接合部
は、請求項５のようにＣｕを主体とするものであり、好
ましくは請求項６のようにＣｕを約６０重量％以上含有
する。
は、請求項５のようにＣｕを主体とするものであり、好
ましくは請求項６のようにＣｕを約６０重量％以上含有
する。
【００１４】また上記接合方法で用いられる接合用Ｃｕ
系材料は、例えば厚さ１ｍｍ程度のものを用いることも
可能ではある。しかし請求項７のように、箔又は粉末の
Ｃｕ系材料を用いるのが好ましい。このようにすると、
加熱処理後の冷却過程において、ＴｉとＣｕとの熱収縮
率の相異から生じ得る材料の反りを回避できるからであ
る。また上記接合用Ｃｕ系材料は、請求項８のようにＣ
ｕ箔にＳｎ等の第三金属のメッキを施して成るものを用
いてもよい。このようにすると、メッキ処理によってＣ
ｕと第三成分との成分比を容易に変えられる等の利点が
生じる。また請求項１にいう「第三金属を成分として含
む」は、上記のようなメッキを施して成るものをも含む
意味である。またＣｕ箔とＳｎ粉末とを併用する場合も
同様である。
系材料は、例えば厚さ１ｍｍ程度のものを用いることも
可能ではある。しかし請求項７のように、箔又は粉末の
Ｃｕ系材料を用いるのが好ましい。このようにすると、
加熱処理後の冷却過程において、ＴｉとＣｕとの熱収縮
率の相異から生じ得る材料の反りを回避できるからであ
る。また上記接合用Ｃｕ系材料は、請求項８のようにＣ
ｕ箔にＳｎ等の第三金属のメッキを施して成るものを用
いてもよい。このようにすると、メッキ処理によってＣ
ｕと第三成分との成分比を容易に変えられる等の利点が
生じる。また請求項１にいう「第三金属を成分として含
む」は、上記のようなメッキを施して成るものをも含む
意味である。またＣｕ箔とＳｎ粉末とを併用する場合も
同様である。
【００１５】上記請求項１〜請求項８のいずれかのＴｉ
系材料とＣｕ系材料の接合方法によれば、接合層の均一
性及び強度の格段の向上を図り、実用上問題のない十分
に良好な接合部を低コストに得ることが可能となる。
系材料とＣｕ系材料の接合方法によれば、接合層の均一
性及び強度の格段の向上を図り、実用上問題のない十分
に良好な接合部を低コストに得ることが可能となる。
【００１６】そして上記接合方法によって、Ｃｕを豊富
に含有する良質な接合部を備えたＴｉ−Ｃｕ系複合プレ
ートが得られるが（請求項９）、このプレートをスパッ
タリングターゲットとして用いれば、接合部が非常に均
質かつ良好であるために、製膜品質の向上、及びターゲ
ット部材の剥離の可能性を低減し得る。
に含有する良質な接合部を備えたＴｉ−Ｃｕ系複合プレ
ートが得られるが（請求項９）、このプレートをスパッ
タリングターゲットとして用いれば、接合部が非常に均
質かつ良好であるために、製膜品質の向上、及びターゲ
ット部材の剥離の可能性を低減し得る。
【００１７】また上記Ｔｉ−Ｃｕ系複合プレートを請求
項１０のようにバッキングプレートとして用いたり、あ
るいは請求項１１のバッキングプレートを用いた場合に
は、Ｃｕ系材料によってＩｎ系材料等のボンディング材
に対する表面の濡れ性が改善されることになり、この結
果、非常に均質で、かつ良好なボンディングが行えるこ
とになることから、製膜品質の向上、及びターゲット部
材の剥離の可能性の低減が期待できる。またこれらバッ
キングプレートを用いたスパッタリングターゲットにお
いて、スパッタリング処理を行った後、使用済みのター
ゲット部材を切削、除去して新しいターゲット部材をボ
ンディングしようとする際にも、その表面にはＣｕ系材
料が残存するので、予備処理等を施すことなく、そのま
まＩｎ系材料を用いたボンディングを行うことができ
る。この結果、スパッタリングターゲットのリサイクル
コストを大幅に低減することが可能である。
項１０のようにバッキングプレートとして用いたり、あ
るいは請求項１１のバッキングプレートを用いた場合に
は、Ｃｕ系材料によってＩｎ系材料等のボンディング材
に対する表面の濡れ性が改善されることになり、この結
果、非常に均質で、かつ良好なボンディングが行えるこ
とになることから、製膜品質の向上、及びターゲット部
材の剥離の可能性の低減が期待できる。またこれらバッ
キングプレートを用いたスパッタリングターゲットにお
いて、スパッタリング処理を行った後、使用済みのター
ゲット部材を切削、除去して新しいターゲット部材をボ
ンディングしようとする際にも、その表面にはＣｕ系材
料が残存するので、予備処理等を施すことなく、そのま
まＩｎ系材料を用いたボンディングを行うことができ
る。この結果、スパッタリングターゲットのリサイクル
コストを大幅に低減することが可能である。
【００１８】また、上記接合法で、用いられる接合用Ｃ
ｕ系材料を用い、例えば、Ｃｕ板と、Ｔｉ板の接合が可
能となる。すなわち、スパッタリングターゲットとして
Ｔｉ系材料、バッキングプレートとして、Ｃｕ系材料が
使用される場合、通常その両者は、Ｉｎを用いたボンデ
ィングにより接合され使用されているが、本法を用い、
接合する事が可能となる。すなわち本法を用いる事によ
り、後述するようにＩｎのボンディング強度と比較し
て、本法は、極めて高い接合強度を示すため、本目的に
使用する場合、過大な水圧等がかかった場合において、
バッキングプレートの反り、歪みに起因する剥離等の課
題を解決できる。一方、スパッタリングターゲットとし
てＣｕ系材料、バッキングプレートとして、Ｔｉ系材料
が使用される場合も、全く同様の効果が期待できる。
ｕ系材料を用い、例えば、Ｃｕ板と、Ｔｉ板の接合が可
能となる。すなわち、スパッタリングターゲットとして
Ｔｉ系材料、バッキングプレートとして、Ｃｕ系材料が
使用される場合、通常その両者は、Ｉｎを用いたボンデ
ィングにより接合され使用されているが、本法を用い、
接合する事が可能となる。すなわち本法を用いる事によ
り、後述するようにＩｎのボンディング強度と比較し
て、本法は、極めて高い接合強度を示すため、本目的に
使用する場合、過大な水圧等がかかった場合において、
バッキングプレートの反り、歪みに起因する剥離等の課
題を解決できる。一方、スパッタリングターゲットとし
てＣｕ系材料、バッキングプレートとして、Ｔｉ系材料
が使用される場合も、全く同様の効果が期待できる。
【００１９】
（実施例１）ＴｉプレートとＣｕプレートの間に厚さ２
５μｍのＣｕ−２０Ｓｎ（重量％、以下同じ）箔を置
き、１０-4Ｔｏｒｒの真空雰囲気下において、８００℃
の温度で約３０分間保持した。
５μｍのＣｕ−２０Ｓｎ（重量％、以下同じ）箔を置
き、１０-4Ｔｏｒｒの真空雰囲気下において、８００℃
の温度で約３０分間保持した。
【００２０】その結果Ｔｉプレート側より順次、３０Ｃ
ｕ５Ｓｎ６５Ｔｉ層、１０μｍの６Ｃｕ６０Ｓｎ３３Ｔ
ｉ層、及び２５％のＳｎを固溶する約２５μｍのＣｕ
層、１００％Ｃｕ母材が均一に形成された。すなわち、
接合部にはＣｕの豊富な接合部が形成されているという
ことである。またＣｕとＴｉとのみの反応では面積比率
で１５〜２０％の部分のみに接合部が生じていたのに対
し、この実施例では面積比率で１００％に接合部が形成
された。
ｕ５Ｓｎ６５Ｔｉ層、１０μｍの６Ｃｕ６０Ｓｎ３３Ｔ
ｉ層、及び２５％のＳｎを固溶する約２５μｍのＣｕ
層、１００％Ｃｕ母材が均一に形成された。すなわち、
接合部にはＣｕの豊富な接合部が形成されているという
ことである。またＣｕとＴｉとのみの反応では面積比率
で１５〜２０％の部分のみに接合部が生じていたのに対
し、この実施例では面積比率で１００％に接合部が形成
された。
【００２１】（実施例２）Ｔｉプレートの表面に８０Ｃ
ｕ２０Ｓｎの粉末を０．５ｍｍの厚さに塗布し、その上
に７０μｍのＣｕ箔を設置し、５ｇ／ｃｍ2 のおもりを
均一においた。本品を１０-4Ｔｏｒｒの真空雰囲気下に
おいて、８００℃の温度で約３０分間保持した。これに
より得られた接合部近傍の金属組織の顕微鏡写真を図２
に、またＴｉ母材から接合部に至るライン上のＴｉ、Ｃ
ｕ、Ｓｎの成分分布（ラインスキャン）を図３にそれぞ
れ示しているが、同図のように良好な接合状態が得られ
ると共に、各成分共に良好な拡散状態となっている。そ
してこの結果、Ｔｉプレートの上に均一なＣｕ箔の接合
が可能となり、Ｉｎ等のハンダ付の為のＣｕ溶射等のコ
ーティングが不要となり、さらに、Ｃｕ箔の厚さを種々
変化させる事が可能となり、リサイクル性が格段に改善
した（特願平９−１１５３０６号）。
ｕ２０Ｓｎの粉末を０．５ｍｍの厚さに塗布し、その上
に７０μｍのＣｕ箔を設置し、５ｇ／ｃｍ2 のおもりを
均一においた。本品を１０-4Ｔｏｒｒの真空雰囲気下に
おいて、８００℃の温度で約３０分間保持した。これに
より得られた接合部近傍の金属組織の顕微鏡写真を図２
に、またＴｉ母材から接合部に至るライン上のＴｉ、Ｃ
ｕ、Ｓｎの成分分布（ラインスキャン）を図３にそれぞ
れ示しているが、同図のように良好な接合状態が得られ
ると共に、各成分共に良好な拡散状態となっている。そ
してこの結果、Ｔｉプレートの上に均一なＣｕ箔の接合
が可能となり、Ｉｎ等のハンダ付の為のＣｕ溶射等のコ
ーティングが不要となり、さらに、Ｃｕ箔の厚さを種々
変化させる事が可能となり、リサイクル性が格段に改善
した（特願平９−１１５３０６号）。
【００２２】（実施例３）Ｔｉプレート（幅３０ｍｍ×
長さ１３５ｍｍ×厚さ１０ｍｍ）１とＣｕプレート（幅
３０ｍｍ×長さ１３５ｍｍ×厚さ１０ｍｍ）２との間に
Ｃｕ−２０Ｓｎ、Ｃｕ−３３Ｓｎの粉末を介在させるこ
とにより両者を接合した。各プレート１、２は、図４の
ように配置し、両者間の接合部の長さＬは３０ｍｍとし
た。また上記粉末の塗布厚さは０．５ｍｍ、雰囲気は１
０-4Ｔｏｒｒの真空雰囲気とし、接合温度を種々変化さ
せた。なお接合時間はいずれも３０分とした。
長さ１３５ｍｍ×厚さ１０ｍｍ）１とＣｕプレート（幅
３０ｍｍ×長さ１３５ｍｍ×厚さ１０ｍｍ）２との間に
Ｃｕ−２０Ｓｎ、Ｃｕ−３３Ｓｎの粉末を介在させるこ
とにより両者を接合した。各プレート１、２は、図４の
ように配置し、両者間の接合部の長さＬは３０ｍｍとし
た。また上記粉末の塗布厚さは０．５ｍｍ、雰囲気は１
０-4Ｔｏｒｒの真空雰囲気とし、接合温度を種々変化さ
せた。なお接合時間はいずれも３０分とした。
【００２３】そして上記によって得られた接合試験片の
せん断試験を行った。その結果を図５に示すが、いずれ
の場合にも良好な接合強度が得られている。なお接合温
度の上昇と共に、せん断強度が低下する傾向が見られる
が、これは接合部の液相化の進行に伴い、接合部に金属
間化合物（Ｔｉ2 Ｃｕ、ＴｉＣｕ）の残存量が増大する
ためと推定される。
せん断試験を行った。その結果を図５に示すが、いずれ
の場合にも良好な接合強度が得られている。なお接合温
度の上昇と共に、せん断強度が低下する傾向が見られる
が、これは接合部の液相化の進行に伴い、接合部に金属
間化合物（Ｔｉ2 Ｃｕ、ＴｉＣｕ）の残存量が増大する
ためと推定される。
【図１】ＣｕとＴｉとを共晶温度以上で反応させて得ら
れた試片の接合部における金属組織を示す顕微鏡写真で
ある。
れた試片の接合部における金属組織を示す顕微鏡写真で
ある。
【図２】実施例２において得られた接合部の金属組織を
示す顕微鏡写真である。
示す顕微鏡写真である。
【図３】実施例２において得られた接合部近傍の成分分
布状態を示すグラフである。
布状態を示すグラフである。
【図４】実施例３において用いた試験片の説明図であ
る。
る。
【図５】実施例３において得られた接合温度とせん断強
度との関係を示すグラフである。
度との関係を示すグラフである。
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｃ２３Ｃ 14/34 Ｃ２３Ｃ 14/34 Ａ
Claims (11)
- 【請求項１】 Ｔｉ系材料とＣｕ系材料の間に、Ｔｉと
ＣｕとＴｉ及びＣｕ以外の第三金属との３元共晶温度ま
たは他の反応により液相の生じる温度がＴｉとＣｕとの
２元共晶温度よりも低くなるような第三金属を成分とし
て含む接合用Ｃｕ系材料を配置し、上記２元共晶温度よ
りも低く、かつ固液共存の温度領域に上記Ｔｉ系材料と
Ｃｕ系材料とを加熱し、両者の反応によって接合部を形
成することを特徴とするＴｉ系材料とＣｕ系材料の接合
方法。 - 【請求項２】 上記加熱は、真空、不活性ガス又は還元
性ガス等の非酸化性雰囲気中で行うことを特徴とする請
求項１のＴｉ系材料とＣｕ系材料の接合方法。 - 【請求項３】 上記第三金属は、Ｓｎであることを特徴
とする請求項１又は請求項２のＴｉ系材料とＣｕ系材料
の接合方法。 - 【請求項４】 上記加熱温度は、約７００℃〜８８７℃
であることを特徴とする請求項３のＴｉ系材料とＣｕ系
材料の接合方法。 - 【請求項５】 上記により形成される接合部は、Ｃｕを
主体とすることを特徴とする請求項４のＴｉ系材料とＣ
ｕ系材料の接合方法。 - 【請求項６】 上記により形成される接合部は、Ｃｕを
６０重量％以上含有することを特徴とする請求項５のＴ
ｉ系材料とＣｕ系材料の接合方法。 - 【請求項７】 上記接合用Ｃｕ系材料は、箔又は粉末で
あることを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれかの
Ｔｉ系材料とＣｕ系材料の接合方法。 - 【請求項８】 上記接合用Ｃｕ系材料は、Ｃｕ箔に第三
金属のメッキを施して成るものであることを特徴とする
請求項１〜請求項６のいずれかのＴｉ系材料とＣｕ系材
料の接合方法。 - 【請求項９】 上記請求項１〜請求項８のいずれかの方
法による接合部を有するＴｉ−Ｃｕ系複合プレート。 - 【請求項１０】 上記請求項９のＴｉ−Ｃｕ系複合プレ
ートを用い、Ｃｕ系材料側にターゲット部材をボンディ
ングすべく構成したことを特徴とするスパッタリングタ
ーゲット用バッキングプレート。 - 【請求項１１】 請求項１〜請求項８のいずれかの方法
により、Ｃｕ系材料製の箔をＴｉ系材料製のプレートに
接合し、Ｃｕ系材料側にターゲット部材をボンディング
すべく構成することによりＩｎ等のハンダとの濡れ性を
改善したスパッタリングターゲット用バッキングプレー
ト。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27949697A JP3629578B2 (ja) | 1997-09-26 | 1997-09-26 | Ｔｉ系材料とＣｕ系の接合方法 |
| US09/160,665 US6789723B2 (en) | 1997-09-26 | 1998-09-25 | Welding process for Ti material and Cu material, and a backing plate for a sputtering target |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27949697A JP3629578B2 (ja) | 1997-09-26 | 1997-09-26 | Ｔｉ系材料とＣｕ系の接合方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11104852A true JPH11104852A (ja) | 1999-04-20 |
| JP3629578B2 JP3629578B2 (ja) | 2005-03-16 |
Family
ID=17611866
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27949697A Expired - Fee Related JP3629578B2 (ja) | 1997-09-26 | 1997-09-26 | Ｔｉ系材料とＣｕ系の接合方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6789723B2 (ja) |
| JP (1) | JP3629578B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3554835B2 (ja) * | 1997-08-19 | 2004-08-18 | 株式会社小松製作所 | バッキングプレートの製造方法 |
| US7028881B2 (en) | 2003-09-18 | 2006-04-18 | Siemens Power Generation, Inc. | Method for providing removable weld backing |
| JP5779491B2 (ja) * | 2011-12-13 | 2015-09-16 | 株式会社アルバック | ターゲット装置、スパッタリング装置、ターゲット装置の製造方法 |
| DE102015210458A1 (de) * | 2015-06-08 | 2016-12-08 | Te Connectivity Germany Gmbh | Verfahren zum Verbinden eines ein unedles Metall aufweisenden Leiters mit einem Kupfer aufweisenden Anschlusselement mittels Verschweißen sowie eine dadurch hergestellte Anschlussanordnung |
| CN113042842A (zh) * | 2021-03-24 | 2021-06-29 | 河南东微电子材料有限公司 | 一种钌靶材与背板焊接的方法 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1385256A (en) * | 1972-09-22 | 1975-02-26 | Ici Ltd | Coating and bonding of metals |
| US4411762A (en) * | 1981-11-09 | 1983-10-25 | Diamond Shamrock Corporation | Titanium clad copper electrode and method for making |
| US4715525A (en) * | 1986-11-10 | 1987-12-29 | Rohr Industries, Inc. | Method of bonding columbium to titanium and titanium based alloys using low bonding pressures and temperatures |
-
1997
- 1997-09-26 JP JP27949697A patent/JP3629578B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1998
- 1998-09-25 US US09/160,665 patent/US6789723B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US20010048020A1 (en) | 2001-12-06 |
| US6789723B2 (en) | 2004-09-14 |
| JP3629578B2 (ja) | 2005-03-16 |
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