JPH11106904A - スパッタリングターゲットの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】ターゲット材とバッキングプレートとをハンダ
付け法により接合するターゲットの製造方法において、
接合強度が高水準で且つ接合強度のバラツキが小さいタ
ーゲットの製造方法を提供する。 【解決手段】少なくともスパッタリングターゲット材接
合表面にハンダ皮膜層を電気メッキ法により形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、スパッタリングタ
ーゲットの製造方法に関するものであり、詳しくは、ス
パッタリングターゲット材とバッキングプレートとをハ
ンダ付け法により接合し、且つ、接合不良箇所が少ない
スパッタリングターゲットの製造方法に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】スパッタリングとは、高真空中、スパッ
タリングターゲット材（以下、単にターゲット材と略記
する）の表面にアルゴン等のイオン粒子を照射し、ター
ゲット材物質表面から叩き出される原子または数個の原
子から成るクラスターを被着対象基板（以下、単に基板
と言う）上に堆積させて薄膜を形成させる処理方法であ
り、半導体の薄膜回路形成の分野などで広く使用されて
いる。

【０００３】ターゲット材は、スパッタリング操作にお
いてイオンビームの照射により加熱されるため、通常、
裏面にバッキングプレートを接合した後、表面の面削加
工によりスパッタリング装置の規格に調整し、さらに洗
浄した後、使用に供される。なお、本明細書において、
接合されたターゲット材とバッキングプレートとを合わ
せて単にターゲットと称する。

【０００４】ターゲット材とバッキングプレートとの接
合は、簡便性の観点から、通常、ハンダ付け法によって
行なわれる。ハンダ付け法によって接合する際、接合表
面であるターゲット材表面には、通常ターゲット材の作
製工程で行なわれるプレス又は圧延などの塑性加工、ま
たは、その他の加工により、ハンダ付け法の接合強度を
低下させる原因となる酸化物皮膜が生じている。

【０００５】接合界面の内、酸化物皮膜の影響が無く実
質的に有効に接合強度に寄与している接合面積の割合
は、例えば、接合率として評価することが出来る。接合
率は、例えば、超音波探傷装置を使用して非破壊試験方
法として測定することが出来る。斯かる接合率は、通常
９５％程度以上となることが求められている。

【０００６】上記の様な表面の酸化物皮膜の影響を回避
するため、一般的なハンダ付け法においては、フラック
スが併用される。しかしながら、フラックスは、通常、
塩素を含有するため、半導体用のターゲット材の場合に
は使用出来ない。従って、ハンダ付け法による接合で
は、上記の酸化物皮膜が存在する箇所では接合不良とな
り易い。

【０００７】上記の様な接合不良箇所では接合強度が低
いため、接合率が低い場合、スパッタリング操作の間に
ターゲット材の反りやターゲット材とバッキングプレー
トとの剥離が起こる。その様な場合にはスパッタリング
操作を継続することが出来ない。従って、ターゲット材
とバッキングプレートとのハンダ付け法による接合不良
箇所が少ない、すなわち、接合率が高いターゲットが求
められている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記実情に
鑑みなされたものであり、その目的は、ターゲット材と
バッキングプレートとをハンダ付け法により接合するタ
ーゲットの製造方法において、接合率が高いターゲット
の製造方法を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】すなわち、本発明の要旨
は、スパッタリングターゲット材とバッキングプレート
とをハンダ付け法により接合するスパッタリングターゲ
ットの製造方法において、少なくともスパッタリングタ
ーゲット材接合表面にハンダ皮膜層を電気メッキ法によ
り形成することを特徴とするスパッタリングターゲット
の製造方法に存する。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明を詳細に説明する。
本発明の製造方法の対象であるターゲットは、スパッタ
リングターゲット材とバッキングプレートとをハンダ付
け法により一体化して構成される。

【００１１】上記のターゲット材の素材としては特に限
定されないが、例えば、アルミニウム、アルミニウム合
金、チタン、銅、ニッケル、コバルト、タンタル、白
金、タングステン、モリブデンが挙げられる。中でもア
ルミニウム合金は、アルミニウムが軽量であると共に電
気伝導性に優れた元素であることから、各種用途のター
ゲット材として汎用されている。斯かるアルミニウム合
金としては、例えば、高純度アルミニウムにＳｉ、Ｃ
ｕ、Ｔｉ、Ｓｃ、Ｃｒ、Ｚｒ、Ｙ、Ｎｄ、Ｈｆ等の添加
金属元素の１種または２種以上が０．０１〜１０重量％
程度添加されたアルミニウム合金が例示される。

【００１２】ターゲット材には、スパッタリングにより
形成される薄膜の均一性を維持し、粗大粒子であるパー
ティクルの発生を抑制する特性を付与するため、通常、
インゴット等の素材に対してプレス又は圧延などの塑性
加工および熱処理を行なう。塑性加工とは、プレス、圧
延などの処理により変形することを言い、その際の材料
厚さの低下率は加工率と称される。塑性加工は、通常、
室温〜８０℃で行なわれ、その際の加工率は、通常５０
〜９０％とされる。また、上記熱処理の条件は、通常１
００〜４５０℃の条件下、５〜３００分とされる。斯か
る塑性加工の際、ターゲット材の表面には酸化物皮膜が
形成される。

【００１３】また、ターゲット材は、スパッタリング操
作においてイオンビームの照射時の加熱による昇温を防
止するため、その裏面が水冷可能なバッキングプレート
が接合されてターゲットとなる。バッキングプレートの
材料としては、その冷却効果を高めるため、熱伝導性が
優れた材料、例えば、銅または銅系合金、アルミニウム
又はアルミニウム系合金などが使用される。そして、上
記のバッキングプレートの裏面には、通常、冷却水が通
される。

【００１４】上記のターゲット材とバッキングプレート
とを接合する方法としては、ハンダ付け法が採用され
る。ハンダ付け法とは、一般にターゲット材とバッキン
グプレートの両接合表面のうち少なくとも一方にハンダ
皮膜層を形成し、ハンダ被覆層を溶融させた状態におい
て両接合表面を密着させ、一体化した状態で冷却して固
着する方法である。

【００１５】ハンダ付けに使用するハンダは、ろう接に
用いる合金の内、融点が４５０℃以下のものを言う。そ
して、はんだの基本成分は、代表的には鉛／錫から成
り、その組成比は、概ね、鉛／錫＝２．５／９７．５〜
８１／１９であり、代表的には鉛／錫＝３８／６２の共
晶組成比であり、その融点は２００℃程度である。ハン
ダには、必要により、銀、インジウム、ビスマス、カド
ミウム等の他の金属元素を含むことも出来る。

【００１６】そして、上記のハンダ皮膜層は、少なくと
もターゲット材の接合表面に電気メッキ法により形成す
る。この場合、バッキングプレート側の表面にもハンダ
被覆層を形成するのが好ましく、その際、同様に電気メ
ッキ法により形成するのがより好ましい。

【００１７】上記のハンダ皮膜層を電気メッキする方法
（以下、ハンダメッキ法という）は、具体的には、ハン
ダメッキ浴槽の陰極にターゲット材などの被メッキ材を
接続し、陽極にハンダ組成の材料を接続して被メッキ材
の表面にハンダ組成合金皮膜層を形成する方法である。

【００１８】本発明においては、従来技術と同様に、ハ
ンダメッキに先立ち、表面の油汚れ、厚い酸化物のスケ
ール又は錆の皮膜を除去し、清浄化するための前処理が
行なわれる。前処理は、具体的には、例えば、脱脂、酸
化物皮膜除去のため、酸処理、アルカリ処理、水洗など
が公知の方法により行なわれる。斯かる前処理方法の中
で、上記の酸化物皮膜を除去するための酸処理は、例え
ば、硫酸または硝酸を使用し、室温で３０秒〜５分程度
行われる。

【００１９】ハンダ付けにおいて密着性を阻害する酸化
物皮膜は、上記の前処理により除去されるため、ターゲ
ット材などの被メッキ材料とハンダ層との接合率が大き
く、ターゲット材とバッキングプレートとの接合強度が
大きいターゲットを得ることが出来る。

【００２０】上記のハンダ付けを行なう接合表面には、
ハンダ付け強度を改良するため、必要により、さらに、
ニッケルメッキ等の他の金属メッキ、または、他の表面
処理を施すことが出来る。ニッケルメッキ等または他の
表面処理は公知の方法で行なうことが出来る。

【００２１】上記のハンダメッキ浴組成としては、通
常、硫酸鉛および硫酸錫を含有する水溶液が使用され、
目的とするハンダ皮膜の組成を考慮して適宜調節され
る。

【００２２】ハンダメッキにより形成されるハンダ皮膜
の厚さは、通常５〜５０μｍ、好ましくは１０〜２０μ
ｍである。このハンダ皮膜が５μｍ未満では、後述のハ
ンダ付け法の強度が小さいため、接合が不安定になり易
い。また、ハンダ皮膜が５０μｍを超えても、後述のハ
ンダ付け法により両接合すべき面を密着した場合に過剰
な量は接着界面の周縁端面から押し出されるため、無駄
となる。

【００２３】上記のターゲット材とバッキングプレート
とのハンダ付け法による接合は、上記のハンダ皮膜が溶
融する温度に加熱した後、更に別途ハンダを追加してハ
ンダ溶融皮膜を形成した後、両接合すべき面を密着し、
溶融ハンダ皮膜層を介して連続して一体になった状態で
冷却することにより行なわれる。上記の溶融ハンダの
内、過剰なハンダは接合面の周縁からはみ出すため、通
常、冷却後にターゲットの周縁端面の面削り加工を行
う。この様にして接合された接合強度は、通常５〜６Ｋ
ｇｆ／ｍｍ²である。その際、ハンダ皮膜層とターゲッ
ト材接合表面との間には、前記の塑性加工時に生成され
る酸化物皮膜層が介在していないため、ターゲット材と
バッキングプレートとは全面で接合され、接合率が高く
なる。

【００２４】

【実施例】以下、本発明を実施例により更に詳細に説明
するが、本発明は、その要旨を超えない限り、以下の実
施例に限定されるものではない。

【００２５】実施例１ 連続鋳造法により銅０．５重量％を含有するアルミニウ
ム合金の円筒状インゴットを輪切りにし、その中の一つ
を室温条件下で厚さが１２ｍｍ（加工率８５％）の円盤
になるまで圧延を繰り返して行なった後、再結晶させる
ための熱処理を行い、その後、水冷により室温に冷却し
た。得られた円盤から、直径２５４ｍｍ、厚さ８ｍｍの
円盤を切り出してターゲット材とした。また、別途、直
径２５４ｍｍ、厚さ１１ｍｍの円盤状のターゲット材と
同組成のアルミニウム製バッキングプレートを調製し
た。

【００２６】上記の円盤状のターゲット材およびアルミ
ニウム製バッキングプレートの接合表面を脱脂浴（荏原
ユージライト社製「ＡＳ−１６５Ｆ溶液」）で４０℃下
５分間、続いて、アルカリエッチング浴（荏原ユージラ
イト社製「ＯＦ−９０１溶液」）で４０℃下１分間、さ
らに、硝酸処理浴（荏原ユージライト社製「ＡＢＦ溶
液」）で室温下１分間処理して酸化物皮膜を除去した
後、ジンケート浴（荏原ユージライト社製「ＡＳ−９２
４溶液」）で６０秒間、続いて硝酸処理浴（荏原ユージ
ライト社製「ＡＢＦ溶液」）で室温下３０秒間、さら
に、ジンケート浴（荏原ユージライト社製「ＡＳ−９２
４」溶液）で３０秒間の下地処理を行った。

【００２７】メッキ槽にメッキ浴として鉛／錫＝２０／
８０の硫酸塩溶液（荏原ユージライト社製）を収容し、
陽極に鉛／錫＝２０／８０の金属チップを接続し、陰極
にターゲット材を接続して、ハンダ皮膜が１５μｍにな
るまでハンダメッキを行なった。続いて同様に、バッキ
ングプレートを陰極にして、ハンダ皮膜が１５μｍにな
るまでハンダメッキを行なった。

【００２８】得られたターゲット材およびバッキングプ
レートを２２０℃に加熱して、両接合用表面のハンダメ
ッキ皮膜を溶融ハンダ皮膜にし、さらに、それぞれの上
に鉛／錫＝３８／６２の共晶ハンダを追加して溶融ハン
ダ層を形成した状態でバッキングプレートの接合面上に
ターゲット材の接合面を重ねて密着した後、荷重をかけ
た状態で放冷して接合し、ターゲットを作製した。上記
の溶融ハンダの内、接合面の周縁からはみ出した過剰な
ハンダはターゲットの周縁端面の面削り加工を行って除
去した。得られたターゲットのターゲット材とバッキン
グプレートとの接合強度を引っ張り強度試験により測定
し、さらに、接合面の接合率を超音波探傷装置により測
定し、その結果を表１に示した。

【００２９】比較例１ 実施例１において、塑性加工したターゲット材およびバ
ッキングプレートにハンダ皮膜を形成する方法として、
ターゲット材およびバッキングプレートの接合すべき面
にハンダメッキを行わず、直接それぞれ鉛／錫＝３８／
６２の共晶ハンダを溶融してハンダ皮膜を形成した以外
は、実施例１と全く同様にしてターゲット材とバッキン
グプレートとを接合してターゲットを作製した。そし
て、実施例１と同様に、上記の溶融ハンダの内、接合面
の周縁からはみ出した過剰なハンダはターゲットの周縁
端面の面削り加工を行って除去した。得られたターゲッ
トの接合強度を引っ張り強度試験により測定し、さら
に、接合面の接合率を超音波探傷装置により測定し、そ
の結果を表１に示した。

【００３０】

【表１】 ─────────────────────────── 実施例１ 比較例１ ─────────────────────────── ハンダ皮膜形成方法 メッキ法 加熱溶融法 接合強度 平均値（Ｋｇｆ／ｍｍ²） ５．３ ３．６ 接合率（％） ９８ ８２ ───────────────────────────

【００３１】上記の実施例１および比較例１の結果から
も分かる様に、本発明の方法により接合したターゲット
のターゲット材とバッキングプレートとの接合率が高
く、接合強度（平均値）が高いターゲットであった。

【００３２】

【発明の効果】以上、説明した本発明によれば、ターゲ
ット材とバッキングプレートとをハンダ付け法により接
合して成るターゲットの製造方法において、少なくとも
ターゲット材の接合面にハンダメッキ法によりハンダ皮
膜を形成した後、ハンダ付けすることにより、ターゲッ
ト材表面に生成していた酸化物皮膜による影響を回避
し、接合率が高く、接合強度が高水準なターゲットを提
供することが出来、本発明の工業的価値は大きい。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 スパッタリングターゲット材とバッキン
   グプレートとをハンダ付け法により接合するスパッタリ
   ングターゲットの製造方法において、少なくともスパッ
   タリングターゲット材接合表面にハンダ皮膜層を電気メ
   ッキ法により形成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。