(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ターゲット材とバッキングプレート材との接合界面に前記ターゲット材と同じ材質の粉体を該ターゲット材側に密に分散した低融点金属ろう材による接合層を介在させたことを特徴とするスパッタリングターゲット。
【請求項２】
前記粉体は０.０１〜０.５ｍｍの粒度分布をなし、前記粉体の形状は球状体であり、且つ、前記粉体の前記低融点金属ろう材中の含有量は５〜４０重量％であることを特徴とする請求項１に記載のスパッタリングターゲット。
【請求項３】
ターゲット材とバッキングプレート材との接合界面に前記ターゲット材と同じ材質の粉体を分散した低融点金属ろう材を介在させ、加熱接合して前記粉体を分散させた接合層を得る接合方法において、前記低融点金属ろう材の溶融層内における比重差を利用して前記粉体の粗密差を形成させ、前記接合層中の前記粉体が前記ターゲット材側において密になるようにすることを特徴とするスパッタリングターゲットの接合方法。
【請求項４】
ターゲット材とバッキングプレート材との接合界面に前記ターゲット材と同じ材質の粉体を分散した低融点金属ろう材を介在させ、加熱接合して前記粉体を分散させた接合層を得る接合方法において、前記低融点金属ろう材の溶融層内における該ろう材との比重差を利用して前記粉体の粗密差を形成させ、前記接合層中の前記粉体が前記ターゲット材側において密になるようにした後に冷却することを特徴とするスパッタリングターゲットの接合方法。
【請求項５】
前記粉体は０.０１〜０.５ｍｍの粒度分布をなし、前記粉体の形状は球状体であり、且つ、前記粉体の前記低融点金属ろう材中の含有量は５〜４０重量％とすることを特徴とする請求項３または４に記載のスパッタリングターゲットの接合方法。
【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薄膜を作成するためのターゲット材をバッキングプレート材にろう接により接合するスパッタリングターゲット及びその接合方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
スパッタリングターゲットは、強度上の補強等の目的でターゲット部材をバッキングプレートにろう材により接合して作製される。
ろう材としては、Ｉｎろう、低融点合金はんだ、銀ろう等が使用されている。接合の手順としては、ターゲット材とバッキングプレート材の接合面を、予め、ろう材の融点以上の温度に予熱した後、その接合面に十分な量のＩｎろう等のろう材を塗布してターゲット材とバッキングプレート材を重ね合わせ、圧着しながら冷却して接合を完了させるようにしている。
【０００３】
この接合時に、接合面にガスが残留すると、無接合部を生成し、また、ターゲット材とバッキングプレート材間の接合層の厚さが不均一になることがあると、このスパッタリングターゲットを用いてスパッタリングを行う際、スパッタリングターゲットの温度分布が不均一になり、基板における薄膜形成が妨げられると共に、スパッタリングターゲット自体の剥離や損傷等を招来する。このため、両材料の接合界面に炭素繊維、ガラス繊維を介在させて、接合時の接合界面におけるガス残留を防止する（特開平３−１１１５６３号公報）、また、両材料の接合界面に所定径の線、棒、球状物等を介在させて、ターゲット材とバッキングプレート材の平行度を保つ（特開平８−１７０１７０号公報）等の技術が提案されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような接合技術にあっては、接合時に、圧着接合状態からの冷却過程においてバッキングプレート材にターゲット材との収縮量の差による反りをもたらすことがあるという問題があった。反りを生じたスパッタリングターゲットはスパッタリング装置への装着に支障があり、また、ターゲット材の機械的強度が弱い場合にはターゲット材に割れを来して使用不能になることがあり、さらに、スパッタ装置に装着できたとしも、使用中にクラックが発生するおそれがあり、またさらに、このようにターゲット材にクラックが発生すると、成膜不能となったり、薄膜に異物が付着するなど重大な事故を起こすという危険があった。
本発明は、このような問題に鑑み、スパッタリングターゲットの作製にあたり、ターゲット材とバッキングプレート材とをろう材を用いて接合する際に、接合に起因する両材料間の収縮率または熱膨張率の差による発生応力を低減させることにより反りの発生を防止することを目的とするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を解決するため、本発明は、ターゲット材とバッキングプレート材との接合界面に前記ターゲット材と同じ材質の粉体を該ターゲット材側に密に分散した低融点金属ろう材による接合層を介在させたことを特徴とするスパッタリングターゲットを、また、前記粉体は０.０１〜０.５ｍｍの粒度分布をなし、前記粉体の形状は球状体であり、且つ、前記粉体の前記低融点金属ろう材中の含有量は５〜４０重量％である上記スパッタリングターゲットを提供する。
【０００６】
さらに、本発明は、ターゲット材とバッキングプレート材との接合界面に前記ターゲット材と同じ材質の粉体を分散した低融点金属ろう材を介在させ、加熱接合して前記粉体を分散させた接合層を得る接合方法において、前記低融点金属ろう材の溶融層内における比重差を利用して前記粉体の粗密差を形成させ、前記接合層中の前記粉体が前記ターゲット材側において密になるようにすることを特徴とするスパッタリングターゲットの接合方法を、また、ターゲット材とバッキングプレート材との接合界面に前記ターゲット材と同じ材質の粉体を分散した低融点金属ろう材を介在させ、加熱接合して前記粉体を分散させた接合層を得る接合方法において、前記低融点金属ろう材の溶融層内における該ろう材との比重差を利用して前記粉体の粗密差を形成させ、前記接合層中の前記粉体が前記ターゲット材側において密になるようにした後に冷却することを特徴とするスパッタリングターゲットの接合方法を、そして、前記粉体は０.０１〜０.５ｍｍの粒度分布をなし、前記粉体の形状は球状体であり、且つ、前記粉体の前記低融点金属ろう材中の含有量は５〜４０重量％とすることを特徴とする上記スパッタリングターゲットの接合方法を提供するものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
ターゲット材とバッキングプレート材とをろう材を用いて接合し、スパッタリングターゲットを作製する場合において、Ｉｎろう材等低融点金属ろう材中にターゲット材と同じ材質の粉体を分散した状態になるようにした調製ろう材をターゲット材とバッキングプレート材の接合面に塗布した後、両材料を接合し、低融点金属ろう材の融点以上の温度で一定時間保持してから冷却することにより、界面の接合層にターゲット材に近い熱膨張率をもたせてターゲット材とバッキングプレート材との熱膨張率の差による応力を緩和することができる。例えば、ターゲット材の比重が溶融低融点金属ろう材より低い場合は、ターゲット材を上面にして前記の調製ろう材を塗布してバッキングプレート材を接合するなどし、低融点金属ろう材の融点以上の温度で一定時間保持することにより、溶融ろう材中の分散粉体粒子をターゲット材側にかたよらせ、接合層中の材料分布に傾斜をもたせた後、冷却することにより、接合層のターゲット材側にそのターゲット材に近い熱膨張率をもたせて効果的に応力を緩和することができ、反りの発生を防止することができる。
【０００８】
本発明は、無酸素銅等のバッキングプレート材に対して熱膨張率に大きな差のあるＩＴＯ（Ｉｎ−Ｓｉ系酸化物）、ＳｉＯ2 、ＢａＴｉＯ3 、ＰＬＺＴ（イットリウムアルミニウムガーネット）等のセラミックス系ターゲット材を接合する場合において特に有効である。ろう材としては、Ｉｎ、はんだ等の低融点金属が用いられる。
上記粉体入りのＩｎろう材等低融点金属ろう材は、好ましくは、接合対象とするターゲット材の一部を粉砕して０．０１〜０．５ｍｍの粒度分布を持つ粉体を作成し、この粉体を５〜４０重量％の含有割合になるように、融点以上の温度に加熱した低融点金属ろう材に加え、超音波ごてを使用するなどして溶融低融点金属ろう材中に分散させて調製する。
【０００９】
粉体の粒度が０．０１ｍｍ未満であると、微粉のため凝集性が強く、ろう材に分散し難い。また、この粒度が０．５ｍｍを越えると、接合時のろう材の厚みが粉体の最大粒子サイズにより決まることから、ろう材の消費量が多くなり、経済的でない。さらに、粉体含有量が５重量％未満であると、緩衝材としての効果が薄れ、４０重量％を越えると、ろう材の粘度が上がり過ぎ、接合作業が困難になる。
【００１０】
接合作業においては、予めターゲット材とバッキングプレート材は低融点金属ろう材で濡らし処理しておいたものを使用することが好ましく、このように濡らし処理をしたバッキングプレート材を加熱した後、前記の調製した低融点金属ろう材をバッキングプレート材に対して均一になるように塗布し、次いで、このバッキングプレート材上にターゲット材を接合し、所定時間、低融点金属ろう材の融点以上の温度で保持し、低融点金属ろう材中の粒子がターゲット材側に移動するのを待つ。時間としては長いほうがよいが、通常は、３０分程度でよい。粉体粒子のＩｎろう材内移動の確認は予めテストピースで行う。即ち、同じ配合割合で粉体を超音波はんだごて等で分散させて調製した低融点金属ろう材を所定時間で固化させ、その調製低融点金属ろう材のテストピース断面を観察し、粉体の移動状況により最適条件を確認する。
所定の最適時間及び温度を保持した後、冷却して接合を完了する。冷却時は、必要により加圧してもよい。
【００１１】
以上の操作により、低融点金属ろう材層中のターゲット材に接する側はターゲット材と同材質の粉体粒子を多く含み、バッキングプレート材に接する側は低融点金属ろう材成分の多い接合層が形成されることになる。接合時、低融点金属ろう材中に添加した粉体の最大粒子径を持つ粒子群がターゲット材とバッキングプレート材の両方に接触するようになるので、接合層の厚さは、この粒子群によって決められることになる。
【００１２】
【実施例】
実施例１
ＩＴＯによる３８１×１２７×８ｍｍの寸法のターゲット材に超音波はんだごてを用いてＩｎろうを塗布し、同様に純銅のバッキングプレート材にＩｎろうを塗布した。また、予め、ＩＴＯ焼結体を粉砕して篩で整粒して得た４４μｍ〜５００μｍの粒度分布の粉体を用い、この粉体とＩｎろう材の割合を２０重量％と８０重量％として、超音波はんだごてを使用して、粉体入りのＩｎろう材を調製した。この作業温度は１６０〜２２０℃の範囲であった。この調製Ｉｎろう材をバッキングプレート材に塗布し、ＩＴＯターゲット材を気泡に巻き込まないように注意しながら接合した。１６０℃で３０分保持した後、２０ｋｇの重錘を乗せて冷却した。その結果、接合による反りは０．５ｍｍ以下で、超音波探傷による接合欠陥検査ではクラックが認められず、接合率も９６％を示し、良好であった。
【００１３】
実施例２
径が１５２ｍｍで厚さが８ｍｍの円板状のＢａＴｉＯ3 によるターゲット材と純銅によるバッキングプレート材に実施例１と同様に濡らし処理としてＩｎろうを塗布した。ＢａＴｉＯ3 焼結体を粉砕して篩で整粒して４４μｍ〜３００μｍの粉体を得た後、超音波はんだごてを使用し、粉体１５重量％とＩｎろう材８５重量％の割合で、Ｉｎろう材中に前記粉体を分散させた。このろう材をバッキングプレート材に塗布し、ＢａＴｉＯ3 ターゲット材を気泡を巻き込まないように注意しながら接合した。１６０℃で３０分保持した後、７．５ｋｇの重錘をのせた状態で冷却した。その結果、接合による反りは０．５ｍｍ以下で、超音波探傷による接合欠陥検査でクラックは認められず、接合率も９８％で良好であった。
【００１４】
実施例３
Ｔａ2 Ｏ5 による３８１×１２７×６ｍｍの寸法のターゲット材と純銅によるバッキングプレート材に実施例１と同様に濡らし処理としてＩｎろうを塗布した。２０〜５００μｍの粒度分布のＴａ2 Ｏ5 粉末を、超音波はんだこてを使用し、粉末２５重量％とＩｎろう材７５％となる割合で、前記Ｉｎろう材中に分散させた。このろう材をバッキングプレート材上に均一に塗布し、ターゲット材を気泡を巻き込まないように注意しながら接合した。１６０℃で３０分間保持した後、２０ｋｇの重錘をのせた状態で冷却した。その結果、接合による反りは０．５ｍｍ以下で、超音波探傷による接合欠陥検査ではクラックは認められず、接合率も９８％と良好であった。
【００１５】
比較例
ＩＴＯによる３９１×１２７×８ｍｍの寸法のターゲット材と純銅によるバッキングプレート材を用意し、実施例と同様にＩｎろう材で濡らし処理を施した後、ろう材として純Ｉｎを均一にバッキングプレート材に塗布し、気泡を巻き込まないように、注意しながらターゲット材を接合した。１６０℃で３０分保持した後、２０ｋｇの重錘をのせた状態で冷却した。その結果、接合による反りは、１．０ｍｍであり、超音波探傷による接合欠陥検査でクラックは認められなかったが、接合率は９２％と低い値を示した。
【００１６】
【発明の効果】
本発明はバッキングプレート材と同じ材質の粉体をろう材に混合した調製ろう材を使用するようにしたので、ターゲット材とバッキングプレート材との接合において、熱膨張率の異なる両材料の接合界面における応力差を、ろう材層の構造を複合化、傾斜化することにより緩和して反りを防止し、ターゲット材の割れや脱落を防止するという効果を奏する。
粉体を球状とし、粉体の粒度分布を０．０１〜０．５ｍｍ、粉体のろう材中の含有量を５〜４０％とすることにより、確実な反り防止が図れ、さらに、粉体をターゲット側に密に分布させるようにすることにより、より確実に反りの防止を図れるという効果を奏する。