(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
スパッタリングターゲットのターゲット材とバッキングプレート材の間にろう材を介した接合体を加熱したのち、冷却するときに冷却とともに反りが発生するが、冷ましながらその反りを断続的に測定し、その都度発生した反りを相殺する逆反りを加えて両材の接合体の反りを抑制するとともに接合体に逆反りの機械的な応力を加えることによって発生する接合体の残留歪を低減することを特徴とするスパッタリング用ターゲット接合体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、スパッタリングにより基板上に薄膜を生成するためのターゲット材とバッキングプレート材の間にろう材を介して接合したスパッタリング用ターゲット接合体の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
スパッタリング用ターゲット材（以下、ターゲット材という）とターゲット材を機械的に補強する役割を果たすバッキングプレート材（以下、プレート材という）を接合するときに、両材の接合体の反りを抑制する従来の技術としては大別すると以下のように二種類ある。すなわち、ダーゲット材とプレート材の接合体（以下、接合体という）に発生する反りの発生を低減せしめ反りの矯正自体を省略する方法及び接合体に発生した反りを効率的な矯正によって低減する方法である。
【０００３】
前者の方法としては、例えば特開昭６４−６２４６２号のように、ターゲット材とプレート材の間にグラファイト製のサブバッキングプレートを介在させ、かつサブバッキングプレートをクランプすることによって接合体の反りを防止するものがある。
また、特開平１−２６２０８８号には、ターゲット材とプレート材を収縮率に合わせて加熱することによって接合体の反りを防止する方法が開示されている。さらに、特開平２−１１７５９号には、ターゲット材とプレート材を加熱した後冷却するときに、プレート材を拘束する治具を使用することによって接合体の反りを防止する方法が開示されている。
その他特開平５−２５６２０号においては、ターゲット材の接合面にメッキまたは蒸着の前処理を行った上でターゲット材とプレート材の間に緩衝材を挿入することによって接合体の反りを防止している。
これらのいずれの方法もターゲット材とプレート材が接合し冷却されるときに熱膨張率の差によって生じる反りを通常の接合方法に対して熱膨張率を相殺する手段を講ずることによって防止するものである。
【０００４】
一方、後者の方法としては、例えば特開平５−２１４５１８号のように、接合されている接合体を高融点ろう材の融点直下まで加熱し冷却することによって矯正を可能とする方法が開示されている。
また、特許２５７３６５３号には、冷却過程において熱膨張率の差から接合体に生ずる反りの方向と逆方向に反り量に応じた逆反りを与えて反りの矯正を効率的に行う方法が開示されている。
これらの方法は、ターゲット材とプレート材の熱膨張率の差から生じる反りを効率的な矯正をすることによって低減する方法である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記の従来の技術には以下のような問題点がある。すなわち、特開昭６４−６２４６２号及び特開平５−２５６２０号のように、ターゲット材とプレート材の間に緩衝材を使用する方法は緩衝材を使用することによって接合体の厚さが大きくなり接合体の寸法設計の制約となるとともに、接合を二重に行うために接合作業が煩雑になりやすい。
また、特開平１−２６２０８８号の場合には、ターゲット材とプレート材の収縮率に合わせて加熱するとのことであるが、実際にはターゲット材とプレート材を接合するときに接合体の反り量に重要な影響を与えるろう材の収縮率も考慮する必要があり適用に困難を伴う場合が多い。
さらに、特開平２−１１７５９号の場合には、ターゲット材を接合したプレート材を拘束する治具を使用するが、通常プレート材と治具を拘束するためにプレート材をスパッタリング装置に固定するネジ穴を使用するためプレート材に適した治具をその都度用意する必要があり、そのため製造コストが著しく増大する欠点がある。
【０００６】
その他、特開平５−２１４５１８号については高融点ろう材には適用できるが、ターゲット材とプレート材を接合するときに一般的に使用される低融点ろう材には適用困難である欠点がある。
また、特許２５７３６５３号については、冷却過程において熱膨張率の差から接合体に生ずる反り量を必要な精度をもって予測しなければならず所定の反り矯正ができない場合が生ずるとともに、その実施例からも明らかなように、接合のため加熱したのち冷却したときの反り量は３ｍｍと反り量が極めて大きく、そのためその反りを矯正する逆反りの機械的応力も大きい必要があり、したがって接合体に発生する残留歪が大きい欠点がある。
【０００７】
そこで、本発明においては、スパッタリング用のターゲット材とバッキングプレート材を接合するときに両材の接合体の反りを抑制し、さらに接合体に機械的な応力を加えることによって接合体に発生する残留歪を低減することとそのような接合体を得ることを課題としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明のターゲット材とプレート材の接合体では、ターゲット材とプレート材の間にろう材を介した接合体を加熱したのち、冷却するときに冷却とともに反りが発生するが、冷ましながらその反りを断続的に測定し、その都度、発生した反りを相殺する逆反りを加えることによって反りが抑制され、さらに接合体に逆反りの機械的な応力を加えることによって接合体に発生する残留歪を低減したターゲット材とプレート材が形成される。
【０００９】
ターゲット材とプレート材の間にろう材を介して接合した直後は、ろう材の融点との温度差が小さく接合体に発生する反りは小さい。すなわち、接合体の反りは、ターゲット材とプレート材が物理的に接合し、その反り量は両者の熱膨張量の差によって発生するからである。したがって、この時点で接合体に逆反りをかける必要はないが、その後に接合体に発生する反りを抑制すべく接合体が水平になるように機械的な応力で保持しておいた方がよい。このときに逆反りをかけることは、反りが発生していないため効果的でないことと接合体に機械的な応力を与えるために接合体に無用な歪を与えるために行うべきでない。
【００１０】
接合体を水平になるように暫時保持した後には接合体に反りが発生する。その際には、接合体を水平になるように保持していた機械的な応力を解放し発生した反り量を測定し、その反り量を相殺する逆反りがかかるように機械的な応力をかける。この場合、発生した反り量より大きな又は小さな逆反りをかけることも考えられる。
【００１１】
発生した反り量より大きな逆反り量をかけた場合は、その後に発生する反り量を低減できるが、接合体に必要以上の機械的な応力をかけるためにその応力に応じた歪が接合体にかかることになり、ターゲット材の許容歪より大きな歪がかかった場合には、ターゲット材が破壊に至る場合が生ずる。とくに、セラミックス製ターゲット材の場合には許容歪が小さく注意を要する。
【００１２】
また、発生した反り量より小さな逆反り量をかけた場合は、相殺する逆反り量をかけた場合に比較してターゲット材及びプレート材にかかる機械的な歪は小さくなり、とくに許容歪の小さなターゲット材がその限度を越えて破壊に至る可能性は小さくなるが、反面反りの矯正量が小さくなり目的とする反り量が最終的に得られなくなる可能性が生ずる。
【００１３】
さらに時間の経過後には接合体にはより大きな反りが発生する。この場合にも接合体にかけていた機械的な応力を解放した後、接合体の反り量を測定し、その反り量を相殺する逆反りがかかるように機械的な応力をかける。この場合にも相殺する逆反りに対して大または小の逆反り量をかけたときは、接合直後に同様に逆反りをかけたときと同様な結果が生ずる。ただし、この場合には接合直後より相対的に大きな反りが発生するため、発生した反り量に相殺する反り量より大きな逆反りをかけたときは、ターゲット材により大きな歪が生ずることになり、また発生した反り量に相殺する反り量より小さな逆反りをかけたときは、接合体の最終的な反り量が大きくなる可能性が生ずる。
以後、断続的に必要に応じて同様な作業の繰り返しを行い、最終的に接合体が常温になるまで冷却する。
【００１４】
以上のように、本発明のターゲット材とプレート材の接合体では、ターゲット材とプレート材の間にろう材を介した接合体を加熱したのち、冷却するときに冷却とともに発生する反り量を断続的に測定し、その都度、発生した反りを相殺する逆反りを加えることによって反りが抑制され、さらに接合体に逆反りの機械的な応力を加えることによって接合体に発生する残留歪を低減したスパッタリング用ターゲット接合体が形成される。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図面にしたがって説明する。
図１は、接合直後の接合体の状況を示す。上記したように、接合体にはほとんど反りが発生しない。
図２は、接合体を暫時冷却したのちの接合体の状況を示す。ターゲット材とプレート材が接合した温度、すなわちろう材の融点からの温度差が大きくないため接合体のそり量は大きくない。
図３は、接合体を相当時間冷却したのちの接合体の状況を示す。ターゲット材とプレート材の接合温度との差が大きいため接合体の反り量は大きくなる。したがって、その反り量を相殺する逆反り量も大きくなる。
図４は、その反り量を相殺する逆反りをかけた状況を示す。
図５は、最終的に得られる接合体の状況を示す。本発明になる製造作業の繰り返しにより反り量が小さく残留歪の小さな接合体を得ることができる。
【００１６】
本発明において、ターゲット材はニッケル、コバルトその他の金属、あるいはアルミナ、シリカ、カーボン、シリコンその他のセラミックスを使用でき、プレート材は無酸素銅、ステンレス鋼その他の金属を使用できる。
ろう材は錫、インジウム、錫−鉛半田等の金属及び金属の合金あるいは熱硬化性樹脂、導電性樹脂等の樹脂を使用できる。
【００１７】
【実施例】
ターゲット材として１２５ｍｍ×４２５ｍｍ×５ｍｍｔのアルミナ、プレート材としてターゲット材と同一形状の無酸素銅及びろう材として錫−鉛半田を使用した。ターゲット材とプレート材は予めヒータにより加熱しておく。錫−鉛半田には通常共晶点の合金が使用され、その融点は１８３℃である。したがって、ターゲット材とプレート材はその融点又はそれ以上の温度に加熱することによってターゲット材又はプレート材上で錫−鉛半田を溶かすことができる。
錫−鉛半田をターゲット材上に適量溶かした後、プレート材を載せ加熱を停止してある時間が経過すると、ろう材が融点以下に達し固化することによってターゲット材とプレート材が接着した状態となる。この接合体の下面の両端に水平になるように支点を置き接合体を保持する。錫−鉛半田が固化してからあまり時間が経過していないときは接合体はほぼ水平となる。この状態で上方からターゲット材上面にプレスを保持することによって接合体全体を保持する。
【００１８】
この状態で１０分経過した時点で反り量は０．２ｍｍに達した。したがって、反り量の測定後、ターゲット材上面にあるプレスにより０．２ｍｍの逆反りをかけた。
さらに、５分経過した後に反り量を測定すると０．３ｍｍに達したので、プレスを利用することによって０．３ｍｍの逆反りをかけた。
さらに、５分経過した後に反り量を測定すると０．４ｍｍに達したので、プレスを利用することによって０．４ｍｍの逆反りをかけた。
この１０分後に反り測定を行ったところ反り量は０．２ｍｍになっていた。
以上で逆反りをかける工程を終了した。
以上のように、本発明においては、接合体の冷却過程で発生する反り量は特許２５７３６５３号に開示されている反り量に比較し極めて小さい。したがって、反りの矯正に必要な逆反り量も小さいので接合体に残留する歪も極めて小さい。
【００１９】
次に、この接合体をマグネトロンスパッタリング装置の装着部に装着し、スパッタした。出力６ＫＷ、スパッタレイト３０Å／ｓｅｃ、３００ＫＷＨでスパッタしたが、アルミナターゲット材に異常は観察されなかった。
【００２０】
【比較例】
ターゲット、バッキングプレート、ろう材ともに実施例と同一の材質、寸法のものを用い、実施例と同一の製造方法により接合体を製造し、その反り量を測定した結果、発生した反り量は３ｍｍであり極めて大きい反り量であった。この接合体に実施例と同一のプレスを用いて３ｍｍの逆反りを１回加えたのち、反り測定を行ったところ反り量は０．５ｍｍであった。
次に、この接合体を実施例と同一のスパッタリング装置、同一のスパッタ条件でスパッタした結果、アルミナターゲットはスパッタによる熱歪のため数条のクラックの発生が観察された。
この結果は、この接合体の方が本発明になる接合体より接合体に残留する歪が大きいからであると考えられる。
【００２１】
【発明の効果】
本発明は、以上説明したようなものであるから、以下に記載されるような効果を奏する。
本発明の接合体では、最終的に発生する反り量を小さくすることができる。
また、反りを矯正するために必要な機械的な応力が小さく接合体にかかる残留歪が小さいので、接合体製造時にターゲット材を破壊することがない。
さらに、接合体にかける応力が小さいため接合体に残留する歪も小さくなり、スパッタ時に加熱されることによってターゲット材表面に加算される熱歪がかかってもターゲット材が破壊に至る可能性が少なくなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】接合直後の接合体の状況を示す図である。
【図２】接合体を暫時冷却したのちの接合体の状況を示す図である。
【図３】接合体を相当時間冷却したのちの接合体の状況を示す図である。
【図４】図３で発生した反り量を相殺する逆反りをかけた状況を示す図である。
【図５】最終的に得られた接合体の状況を示す図である。
【符号の説明】
１．  ターゲット材
２．  プレート材
３．  ろう材
【図１】
0003937085.tif 000002
【図２】
0003937085.tif 000003
【図３】
0003937085.tif 000004
【図４】
0003937085.tif 000005
【図５】
0003937085.tif 000006