(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
板長方向とそれよりも寸法の小さい幅方向とを有する矩形ターゲットの表面又は両面の研削方向が、ターゲットのバッキングプレートへのボンディング後の最大反り方向に平行な方向と該平行な方向に対して±４５°の角度の範囲内であることを特徴とするスパッタリングターゲット。
【請求項２】
板長方向とそれよりも寸法の小さい幅方向とを有する矩形ターゲットの表面又は両面の研削方向が、ターゲットのバッキングプレートへのボンディング後の最大反り方向に平行な方向と矩形ターゲットの対角線とのなす角度の範囲内であることを特徴とするスパッタリングターゲット。
【請求項３】
板長方向とそれよりも寸法の小さい幅方向とを有する矩形ターゲットの表面又は両面の研削方向が、ターゲットのバッキングプレートへのボンディング後のターゲットの板長方向と矩形ターゲットの対角線とのなす角度の範囲内であることを特徴とするスパッタリングターゲット。
【請求項４】
研削後の最終面が、精研削若しくは研磨若しくは酸洗又は熱処理等の表面改質面であることを特徴とする請求項１〜３のそれぞれに記載のスパッタリングターゲット。
【請求項５】
表面粗さＲａが５μｍ以下であることを特徴とする請求項１〜４のそれぞれに記載のスパッタリングターゲット。
【請求項６】
表面粗さＲａが２μｍ以下であることを特徴とする請求項１〜５のそれぞれに記載のスパッタリングターゲット。
【請求項７】
セラミックスターゲットであることを特徴とする請求項１〜６のそれぞれに記載のスパッタリングターゲット。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ターゲットのバッキングプレートへのボンディング又は使用中に発生するターゲットの反りや割れを効果的に低減又は防止できるスパッタリングターゲットに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、半導体装置や各種電子機器等の薄膜の形成にスパッタリングが使用されているが、生産性向上のためにより高速でスパッタリングすることが行われている。
上記スパッタリング法は周知のように、荷電粒子をターゲットに向けて照射し、その粒子衝撃力によりターゲットから粒子を叩き出して、これをターゲットに対向させた例えばウエハ等の基板にターゲット材料から構成される物質を中心成分とする薄膜を形成する成膜方法である。
ターゲットはスパッタリング中に荷電粒子の大量の衝撃を受けるので、ターゲットに投入される熱量が次第に増大蓄積されてくる。このため、ターゲットを冷却させる必要があり、多くはターゲットの裏面に純銅や銅合金等の熱伝導性の良い材料（バッキングプレート）をろう付け、拡散接合、圧着、アンカー効果を利用した接合等の手段により接合し、かつこのバッキングプレートを外部からの冷却手段を通じて冷却し、ターゲットの熱を吸収するようにしている。
【０００３】
上記のように、ターゲットをバッキングプレートに接合する場合には、各種接合方法における適性温度まで加熱する必要があり、接合した後は冷却される。このような接合の際の加熱冷却過程に受ける熱影響により、ターゲットとバッキングプレートとの熱膨張率の差から反りや割れが発生するという問題を生じた。
一度割れが発生したターゲットは不良品であることから、再び割れのないものに接合し直す必要が生ずる。この時、複数枚のピースにより組み合わされたターゲットの場合には、割れの発生していないピースにも新たに割れが発生する可能性が高く、著しく生産性を低下させる。
【０００４】
また、ターゲットがバッキングプレートと正常に接合された場合でも、上記のようにスパッタリング中にも加熱されるので、その熱的応力によってターゲットに割れが発生する場合がある。
このような場合には、ターゲットが割れた瞬間に多量のパーティクルが発生し、膜が不良となったり、ターゲットが欠落してスパッタリングの継続が不可能になるとともに、スパッタリング装置に多大な損傷を与えるといった大きな問題となることがある。
ターゲット材料の種類から見ると、セラミックスターゲットは脆性材料で熱膨張率が小さく、純銅や銅合金等のバッキングプレート材料との熱膨張率の差が大きい材料なので、ＡｌやＴｉ等の金属ターゲットよりも反り又は割れが発生し易い。
【０００５】
このような問題を解決しようとして、従来ターゲットとバッキングプレートとに高温度に熱がかからないように、接合用に低融点はんだを使用する提案がなされた。しかし、この場合は接合力が弱く、またスパッタリングを実施して高温にターゲットが加熱されたような場合には、接合用のはんだが溶け出すという問題があり、解決に至っていない。
また、ターゲットとバッキングプレートとの熱膨張を緩和させるために、段階的に熱膨張の異なる複数の接合層を形成するという提案もなされた（特開昭６１−２５０１６７）。しかし、このような手段は作業工程が煩雑となり製造コストが増大するため実用的ではない。
さらに、ターゲットとバッキングプレートとの接合工程で、反りが入ったターゲットを機械的に逆方向の力を与えて矯正する手法、あるいは接合の前に、反りの発生量を見込んで、予めターゲットに逆反りを与えてから接合するという提案（特許第２５７３６５３）もなされた。
しかし、特にセラミックスのような脆性材料ではこのように機械的な矯正や変形を与える過程で材料強度以上の機械的応力を負荷してしまうことによって、かえって割れを発生する場合があり、これらも有効な解決の手段とは言えなかった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明者らはターゲット、特にセラミックスターゲットの製造工程において、割れが発生し易い方向があるという特有の現象を見出し、ターゲットとバッキングプレートとの接合工程において、ターゲット自体の反りによる割れを効果的に低減又は防止し、スパッタリングにおいても割れ又は反りを効果的に低減又は防止できるスパッタリングターゲットを得ることを課題とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、通常のターゲットの研削あるいは研磨等の加工工程に着目し、この操作を改善してターゲットの割れ又は反りを防止又は低減するものであり、
（１）ターゲット表面又は両面の研削方向又は研削接線方向の一部が、ターゲットのバッキングプレートへのボンディング後の反り方向に平行又は反り方向に±４５°の角度の範囲内であることを特徴とするスパッタリングターゲット、（２）  ターゲットが矩形であり、ターゲット表面又は両面の研削方向又は研削接線方向の一部が、ターゲットのバッキングプレートへのボンディング後の反り方向と対角線とのなす角度の範囲内であることを特徴とするスパッタリングターゲット、（３）ターゲットが矩形であり、ターゲット表面又は両面の研削方向又は研削接線方向の一部が、板長方向と対角線とのなす角度の範囲内であることを特徴とするスパッタリングターゲット、（４）研削後の最終面が、精研削若しくは研磨若しくは酸洗又は熱処理等の表面改質面であることを特徴とする（１）〜（３）記載のスパッタリングターゲット、（５）表面粗さＲａが５μｍ以下であることを特徴とする（１）〜（４）のそれぞれに記載のスパッタリングターゲット、（６）表面粗さＲａが２μｍ以下であることを特徴とする（１）〜（５）のそれぞれに記載のスパッタリングターゲット、（７）セラミックスターゲットであることを特徴とする（１）〜（６）のそれぞれに記載のスパッタリングターゲット、を提供するものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
通常、セラミックスターゲットは熱膨張率が小さく、銅製等のバッキングプレートとの熱膨張率との差が大きい。このため、金属系のターゲットに比べ反りや割れの発生が多いが、特に割れについては表面の欠陥に大きく影響されることが知られている。
ターゲットの製作段階において表面研削が施されるが、本発明者はこの研削の方向によってバッキングプレートとの接合の際にある特有の現象を見出した。それは研削方向に対して直角の方向には割れの発生が少ないことである。逆に研削方向に対して平行な方向には割れの発生が多いことが分かった。
【０００９】
一般に、特にセラミックスターゲットにおいては上記のように表面欠陥が割れの発生原因となり易いので、鏡面研磨又はそれに近い仕上げ加工をするのが普通である。ところが、このような加工を行うには、工程時間が長くなり製造コストも増大する。
また、従来は研削方向とターゲットの割れの関係についての知見はなく、接合工程でのターゲットの配置については、特に考慮されることはなかった。
本発明は、ターゲットとバッキングプレートの接合の際、又はスパッタリング操作時におけるターゲットの反りや割れを容易かつ効果的に低減又は防止するものである。
これによって、ターゲットの生産性が向上し製品の歩留りが改善され、かつ割れの低減につながるので、スパッタ膜のスパッタリングプロセスにおける不良やトラブルも低減できるといった電子機器等の製品の歩留りの改善も得られる効果を有する。
【００１０】
ターゲットの割れ又は反りを防止又は低減するには、ターゲット表面又は両面が、ターゲットの反り方向又は該方向に近似な研削面であることを必要とする。このように、必ずしも平行というだけではなく、ターゲットの反り方向に対して直角方向又はそれに近い方向でなければ、ターゲットの割れ又は反りを防止又は低減効果を有する。当然これらの対角線方向並びに平行と対角線方向の混在は本発明に含まれるものである。
特に、矩形のセラミックスターゲットにおいては、長板方向への反りにより幅方向への割れが発生し易いが、この幅方向の割れに垂直にターゲットの反り方向に対して平行に研削することにより、この幅方向の割れを効果的に防止又は低減できる。
【００１１】
ターゲットをバッキングプレートへボンディングした場合の、反りの方向と研削方向の関係を示す例（平面図と側面図）を図１に示す。矢印はターゲットの反りの方向を示す。ここでは矩形のターゲットＡＢＣＤを示しているが、必ずしも矩形である必要はない。
ターゲット表面又は両面の研削方向又は研削接線方向の一部をターゲットＡＢＣＤの反りの方向とするか、又は反り方向に±４５°の角度αの範囲内とすれば、ターゲットの割れの低減又は防止効果を有する。
この例では、ターゲットＡＢＣＤが矩形で反りの方向とＡＢ若しくはＣＤの方向が一致している場合で、反り方向と研削方向又は研削接線方向のなす角∠ＡＢＥ若しくは∠ＤＣＥ′は、それぞれ４５°以内となる。
【００１２】
矩形ターゲットの研削方向と長板方向の関係を示す例を図２に示す。矢印はターゲットの長手方向を示す。ターゲット表面又は両面の研削方向又は研削接線方向の一部を、矩形ターゲットＡＢＣＤの長手方向であるＡＢ若しくはＣＤの方向とするか、又は前記ＡＢと対角線ＢＣとのなす角β若しくは前記ＣＤと対角線ＡＤとのなす角βの間であれば、ターゲットの割れの低減又は防止効果を有する。特に、前記長手方向又は反りの方向であるＡＢ若しくはＣＤの方向とするのが有効である。
【００１３】
セラミックスターゲットは脆性材料で熱膨張率が小さく、純銅や銅合金等のバッキングプレート材料との熱膨張率の差が大きい材料なので、このような反り又は割れの傾向が強い。セラミックスターゲットにおける割れの発生防止は極めて有効である。
図３に、ターゲットの反り方向１と同方向（平行）に研削方向２を採用した例を示す。理解を容易にするために、本図では反りの量を誇張して図示してある。
図３において、符号１はターゲットの最大反り方向、符号２はターゲットの研削方向、符号３はＩＴＯ、符号４はろう材層、符号５はバッキングプレートをそれぞれ示す。
符号ろう付け時又はスパッタリング使用時のターゲットへの熱影響は、ターゲット全体にかかるので、均一な反り又は割れの防止効果のためには、ターゲット表面及び裏面の両面であることが望ましいが、表面だけでも十分に効果がある。これは図３のように、変形が生じた場合には、ターゲット表面に引張応力、裏面には圧縮応力が発生するが、セラミック材料は圧縮応力に対しては充分な強度を有するためであり、また裏面にはろう材のアンカー効果若しくは金属結合力による拘束力を有するため、表面よりも強度があるためである。本発明はこれらの双方を含む。
【００１４】
上記の通り、ターゲットをバッキングプレートへボンディングした場合の、反りの方向との研削方向の関係においては、ターゲット表面又は両面の研削方向又は研削接線方向の一部をターゲットの反りの方向とするか、又は反り方向に±４５°の角度の範囲内とすれば、ターゲットの割れの低減又は防止効果を有する。ターゲットが矩形の場合には、ターゲット表面又は両面の研削方向又は研削接線方向の一部が、ターゲットの反り方向又は該反り方向と矩形ターゲットの対角線のなす角度βの方向であること、そしてまたターゲット表面又は両面の研削方向又は研削接線方向の一部が、ターゲットの長手方向又は該長手方向と対角線のなす角度βの方向であることが望ましい。上記に述べたように、変形方向を勘案して配置するのが良い。
【００１５】
また、繰り返し研削する場合には最終粗研削加工を行った面の影響を受ける。その後の精研削や研磨でダメージ層を取り除かない限り、割れと研削方向の関係は続く。同様に、研削後に表面改質を行う場合でも、ダメージ層を除かない限り、機械的強度は最終研削面の影響を大きく受けるため、必ずしも最終面でなくてもよい。
さらに、研削面の表面粗さＲａは５μｍ以下、好ましくは２μｍ以下であるとに効果的である。この場合、研削面の表面粗さＲａが５μｍを超えると、そこが割れの発生点となり易いので、それ以下とするのが良い。
このように粗研削加工の場合、加工方向によって強度が大きく異なるので、方向の依存性を無くすためには、粗さを小さくするか又はダメージ層を取り除けば良い。但し、鏡面となるとコスト高となる。
【００１６】
【実施例および比較例】
以下、実施例および比較例に基づいて説明する。なお、本実施例はあくまで一例であり、この例のみに制限されるものではない。すなわち、本発明の技術思想に含まれる他の態様または変形を包含するものである。
【００１７】
（実施例１〜２、比較例１〜２、参考例１）
矩形のターゲット（焼結体）について、ターゲットの長手方向に平行に研削を施したもの（ａ）、幅方向に研削を施したもの（ｂ）、Ｒａが０．１μｍ以下であり研削方向が規定できない表面状態（例えば鏡面加工）のもの（ｃ）、以上の三種の例を図４に示す。（ａ）は本発明の実施例であり、（ｂ）と（ｃ）は比較例と参考例を示す。
以上の研削方向を採用し、かつ表面粗さを調節した研削面の表面粗さＲａと平均強度、並びに標準偏差を示す。強度は３点曲げ試験（ＪＩＳＲ１６０１）による抗折試験である。そして、この抗折試験の強度によりターゲットの割れに対する抵抗を評価した。
ターゲット（焼結体）の曲げ試験条件は次の通りである。
ターゲット素材：ＩＴＯ  （Ｉｎ２Ｏ３−１０ｗｔ％ＳｎＯ２）
ターゲット密度：７．１２ｇ／ｃｍ３
使用研削砥石：＃４０００、＃４００、＃８０の各ダイヤモンド固定砥粒砥石
支点間距離    ：９０ｍｍ
板厚        ：６ｍｍ
板幅        ：２０ｍｍ
テストスピード        ：０．５ｍｍ／ｍｉｎ
【００１８】
この結果を、表１に示す。実施例１において、＃４００で長板方向に研削し、その時の表面粗さＲａが０．２９８８μｍの場合、平均強度は１２．３８ｋｇ／ｍｍ２であった。
比較例１に示すように＃４００で幅方向に研削した時の平均強度は１１．０９ｋｇ／ｍｍ２であるから、大きな改善がなされていることが確認できた。
また、＃８０で幅方向に研削した比較例２では表面粗さＲａは２．１１７０μｍの場合に平均強度が６．５５ｋｇ／ｍｍ２であり、機械的強度が低いことがわかった。
しかし、実施例２に示す通り、＃８０にて長板方向に研削した場合（表面粗さＲａは１．１９１０μｍ）には、平均強度が１１．０２ｋｇ／ｍｍ２となり、＃８０の場合でも大幅な改善が認められた。
参考例に示す鏡面加工の場合には、実用に耐えうる平均強度を有しているが、大幅な改善にはいたらなかった。また鏡面加工のための費用がかかり、コスト的には不利である。
【００１９】
【表１】
0003628554.tif 000002
【００２０】
（実施例３〜４、比較例３〜４、参考例２）
次に、ターゲット（焼結体）をバッキングプレートにボンディングした場合の曲げ試験の結果を示す。
同様に、表面粗さを調節した研削面の表面粗さＲａと平均強度、並びに標準偏差を示す。強度は３点曲げ試験（ＪＩＳＲ１６０１）による抗折試験である。そして、この抗折試験の強度によりターゲットの割れに対する抵抗を評価した。
ターゲット（焼結体）の曲げ試験条件は次の通りである。
ターゲット素材        ：ＩＴＯ  （Ｉｎ２Ｏ３−１０ｗｔ％ＳｎＯ２）
ターゲット密度：７．１２ｇ／ｃｍ３
使用研削砥石：＃４０００、＃４００、＃８０の各ダイヤモンド固定砥粒砥石
バッキングプレート材質        ：無酸素銅
ろう材材質    ：インジウム
支点間距離    ：９０ｍｍ
焼結体板厚    ：６ｍｍ
ろう材厚さ    ：０．１ｍｍ
試験材厚さ    ：１５ｍｍ
板幅        ：２０ｍｍ
テストスピード        ：０．５ｍｍ／ｍｉｎ
【００２１】
この結果を、表２に示す。実施例３において、＃４００にて長板方向に研削し、その時の表面粗さＲａが０．２１３０μｍの場合、平均強度は１１．４７ｋｇ／ｍｍ２であった。
比較例３に示すように＃４００で幅方向に研削した時の平均強度は１０．２０ｋｇ／ｍｍ２であるから、大きな改善がなされていることが確認できた。
また、＃８０にて幅方向に研削した比較例４では表面粗さＲａは２．９１５０μｍの場合に平均強度が５．７６ｋｇ／ｍｍ２であり、機械的強度が低いことがわかった。
しかし、実施例４に示す通り、＃８０にて長板方向に研削した場合（表面粗さＲａは１．１８００μｍ）には、平均強度が９．７７ｋｇ／ｍｍ２となり、＃８０の場合でも大幅な改善が認められた。
参考例に示す鏡面加工の場合には、実用に耐えうる平均強度を有しているが、大幅な改善にはいたらなかった。また、鏡面加工のための費用がかかり、コスト的には不利である。
【００２２】
【表２】
0003628554.tif 000003
【００２３】
上記に示すように、表面粗さが粗い場合には強度の低下が大きくなり、特に幅方向では極端に低下していることが分かる。
このように、ターゲットの長板方向又は反りの方向に研削した場合には、強度が高く著しい耐割れ性の向上が確認できた。この効果は対角線に研削した場合にも同様な効果があり、またターゲットの片面のみならず、両面を研削した場合においても同様の効果が確認できた。
【００２４】
【発明の効果】
ターゲット表面又は両面の研削方向又は研削接線方向の一部をターゲットの長板方向又は反りの方向に又はこれらの方向と所定の角度をもって研削し、かつその時の表面粗さＲａを適宜調整することにより、ターゲットとバッキングプレートとの接合の際及びスパッタリング操作時におけるターゲットの割れを効果的に低減又は防止することが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の反り方向と研削方向の関係を示す説明図である。
【図２】矩形ターゲットにおける本発明の長板方向と研削方向の関係を示す説明図である。
【図３】バッキングプレートにボンディングしたターゲットの反りと研削方向の説明図である。
【図４】実施例、比較例及び参考例の試験ターゲットの概観説明図である。
【符号の説明】
ＡＢＣＤ  矩形ターゲット
α  ターゲットの反り方向と±４５°の範囲にある角度
β  矩形ターゲットの長手方向と対角線のなす角度
１  ターゲットの最大反り方向
２  ターゲットの研削方向
３    ＩＴＯ
４    ろう材層
５    バッキングプレート
【図１】
0003628554.tif 000004
【図２】
0003628554.tif 000005
【図３】
0003628554.tif 000006
【図４】
0003628554.tif 000007