(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を低融点ハンダで接合した構造を有するスパッタリングターゲットであって、前記ターゲット材が複数の小片に分割されており、また銅または銅合金からなるテープ状スペーサが、前記分割されたターゲット材小片の継ぎ合わせ部分および端部分に沿って、その全部または一部の直下に配置されており、前記ターゲット材と前記バッキングプレートの間にテープ状スペーサが配置されてい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】
テープ状スペーサが、少なくとも２方向以上の異なる方向に配置されている請求項１に記載のスパッタリングターゲット。
【請求項３】
バッキングプレートおよびテープ状スペーサの材質が、銅または銅合金である、請求項１または２に記載のスパッタリングターゲット。
【請求項４】
ターゲット材とバッキングプレートを低融点ハンダで接合した構造を有し、前記ターゲット材が複数の小片に分割されており、また銅または銅合金からなるテープ状スペーサが、前記分割されたターゲット材小片の継ぎ合わせ部分および端部分に沿って、その全部または一部の直下に配置されたスパッタリングターゲットの製造方法であって、予め低融点ハンダで濡らしたテープ状スペーサを、同じく低融点ハンダで濡らしたバッキングプレート上に固定し、次にターゲット材を低融点ハンダでバッキングプレートに接合し、その後ターゲット材からはみ出した余分のテープ状スペーサを除去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。
【請求項５】
ターゲット材をバッキングプレートに接合するに際し、バッキングプレートの周囲に壁を形成し、その内側に低融点ハンダを入れて溶融状態となし、テープ状スペーサよりも低融点ハンダの液面を高くし、次いで予め低融点ハンダで濡らしたターゲット材をバッキングプレート上に載せ、その後バッキングプレートの周囲の壁を除去して余分な低融点ハンダを除去し、ターゲット材とバッキングプレートの接合を行う、請求項４に記載のスパッタリングターゲットの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、ターゲット材とバッキングプレートを接合した構造を有するスパッタリングターゲットおよびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、スパッタリングターゲットは、薄膜を形成しようとする材料からなるターゲット材を、導電性・熱伝導性に優れた材質からなるバッキングプレートに接合した構成のものが一般に用いられている。バッキングプレートの材質としては、銅、ステンレス等が用いられている。また、スパッタリングターゲットとバッキングプレートの接合には、熱伝導が良好なことから低融点ハンダによるメタルボンディングが一般的に使用されている。低融点ハンダとしては、Ｉｎ系、Ｓｎ系等の金属が適用される。
【０００３】
近年、スパッタリングによる大型基板への成膜の需要が増加しており、それに伴ってスパッタリングターゲットの大きさも大型化しつつある。ターゲット材によっては、大型化が難しいものもあるため、ターゲット材を複数の小片に分割してバッキングプレート上に並べて接合し、大型ターゲットとしたものも用いられている。
【０００４】
通常、ターゲット材とバッキングプレートでは熱膨脹率に差があるため、低融点ハンダの融点より少し高い温度で両者を接合した後、室温まで冷却すると、ターゲット全体に、ターゲット材とバッキングプレートの収縮量の差に起因する反りが生じる。ターゲットが大型化すると、この収縮量の差がより大きくなるため、生じる反りも大きくなってしまう。このような反りがあると、スパッタリングターゲットをスパッタ装置のカソードに取り付けることが困難になるため、反りが生じないようにしなければならない。
【０００５】
このような熱膨脹率の差に起因する反りの発生を抑える手段として、ターゲット材とバッキングプレートの間に、両者の熱膨脹差を吸収するための緩衝層を設ける方法が提案されている（特開昭６１−２５０１６７号公報、特開平５−２５６２０号公報）。しかし、この方法ではターゲット材とバッキングプレートの熱的接触が阻害される恐れがある。
【０００６】
また、このような反りを抑えるためのバッキングプレートの接合面に溝を設ける方法が提案されている（特開平２−４３３６２号公報）。この方法では、ターゲット材とバッキングプレートの熱的接触は阻害されないが、バッキングプレートの加工が複雑になるためにコストがかかり、また、溝が刻まれることでバッキングプレートの機械的強度が低下し、寿命が短くなる。
【０００７】
さらに、ターゲット材とバッキングプレートの間に予め低融点ハンダよりも高密度・高融点のインサート材を挿入して空間部を形成した後、該空間部に低融点ハンダを充填し、接合させる方法が提案されている（特開平４−３６５８５７号公報）。これにより接合層のハンダ材の厚さが均一になり、低融点ハンダがスパッタリング中の熱応力を緩和吸収するため、ターゲット材とバッキングプレートが剥離したり、破壊することがなく、長期間に亘っての使用が可能になるとしている。しかし、このような方法では、インサート材が挿入された部分に応力の集中が起きやすく、ターゲット材が脆い材料の場合に、インサート材部分を起点に破壊することがあり、特に大型のターゲットではその危険が増大する。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、上記の問題点に鑑み、ターゲット材とバッキングプレートの熱膨脹率差に起因する反りを抑制し、さらにはスパッタリング中の熱応力に起因するターゲット材とバッキングプレートとの剥離や破壊を効果的に防止し、長期間に亘っての使用が可能なスパッタリングターゲットを提供するにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、下記の事項をその特徴としている。
（１）ターゲット材とバッキングプレートを低融点ハンダで接合した構造を有するスパッタリングターゲットであって、前記ターゲット材が複数の小片に分割されており、また銅または銅合金からなるテープ状スペーサが、前記分割されたターゲット材小片の継ぎ合わせ部分および端部分に沿って、その全部または一部の直下に配置されており、前記ターゲット材と前記バッキングプレートの間にテープ状スペーサが配置されていることを特徴とする、スパッタリングターゲット。
（２）テープ状スペーサが、少なくとも２方向以上の異なる方向に配置されている前記（１）に記載のスパッタリングターゲット。
（３）バッキングプレートおよびテープ状スペーサの材質が、銅または銅合金である、前記（１）または（２）に記載のスパッタリングターゲット。
【００１０】
（４）ターゲット材とバッキングプレートを低融点ハンダで接合した構造を有し、前記ターゲット材が複数の小片に分割されており、また銅または銅合金からなるテープ状スペーサが、前記分割されたターゲット材小片の継ぎ合わせ部分および端部分に沿って、その全部または一部の直下に配置されたスパッタリングターゲットの製造方法であって、予め低融点ハンダで濡らしたテープ状のスペーサを、同じく低融点ハンダで濡らしたバッキングプレート上に固定し、次にターゲット材を低融点ハンダでバッキングプレートに接合し、その後ターゲット材からはみ出した余分のテープ状スペーサを除去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。
（５）ターゲット材をバッキングプレートに接合するに際し、バッキングプレートの周囲に壁を形成し、その内側に低融点ハンダを入れて溶融状態となし、テープ状スペーサよりも低融点ハンダの液面を高くし、次いで予め低融点ハンダで濡らしたターゲット材をバッキングプレート上に載せ、その後バッキングプレートの周囲の影を除去して余分な低融点ハンダを除去し、ターゲット材とバッキングプレートの接合を行う、前記（４）に記載のスパッタリングターゲットの製造方法。
【００１１】
以下に、本発明を詳細に説明する。
本発明における低融点ハンダは、Ｉｎ系、Ｓｎ系等の一般的な組成の金属が適用できる。
テープ状スペーサとしては、厚さ０．２〜１．０ｍｍのものが好ましい。０．２ｍｍより薄い場合、反り抑制の効果が十分得られない。また、１．０ｍｍを超えると、低融点ハンダが固化する前に接合層から流出してしまう恐れがある。
【００１２】
テープ状スペーサの幅は、５〜３０ｍｍが好ましい。幅が５ｍｍより小さいと、分割されたターゲット材小片の継ぎ合わせ部分に沿ってその直下に配置する際の位置合わせが難しくなる。また幅が３０ｍｍを超えると、反り抑制の効果が十分得られなくなる恐れがある。テープ状スペーサの幅は、さらに好ましくは１０ｍｍ〜２５ｍｍが適当である。
【００１３】
テープ状スペーサの長さは、ターゲット材の寸法にあわせて適宜選択することができる。テープ状スペーサの材質は、熱伝導性の良い銅または銅合金が好ましい。
【００１４】
本発明で言う、「２方向以上の異なる方向に配置」とは、テープ状スペーサが全て並行に並べられていない状態であることを示す。テープ状スペーサの配置は、直角に交差する２方向に沿って配置されることが好ましい。さらに好ましくは、テープ状スペーサは直角に交差する部分で、一定の厚みになるように重ならないようにし、互いに溶接等の手段で結合されていた方がよい。溶接等の手段を用いた場合には、必要に応じて焼きなまし等の処理をしてから使用に供することが望ましい。
【００１５】
本発明においては、ターゲット材とバッキングプレートの間にテープ状スペーサを配置したことにより、一定の厚さの低融点ハンダ層が確保され、さらにこの低融点ハンダ層が滑り変形することでターゲット材とバッキングプレートの熱膨脹率差に起因する収縮量の差を吸収するため、ターゲット全体の反りが効果的に抑制される。また、テープ状スペーサが２方向以上の異なった方向に配置されていると、ターゲット材に熱応力がかかった場合にテープ状スペーサを起点とするターゲット材の破壊が起こりにくくなる。
【００１６】
さらに、分割されたターゲット材の場合には、継ぎ合わせ部分および端部分に沿って、その全部または一部の直下にテープ状スペーサが配置されているので、各分割小片とも均一な厚さの低融点ハンダ層によってバッキングプレートに接合されることになり、各分割小片毎のスパッタ面の高さが均一になって、スパッタリング中の放電が均一になる。また、継ぎ合わせ部分から低融点ハンダがスパッタ面側にしみ上がるのを効果的に防止することができる。その他にも、バッキングプレートをリサイクルして使用する際に、ターゲット材の分割形状が変更された場合でも、テープ状スペーサの配置を変更するだけで柔軟に対応することができるという利点を有する。
【００１７】
本発明の製造方法では、テープ状スペーサが予めバッキングプレートに固定されているので、ターゲット材を接合する際にテープ状スペーサの位置がずれる恐れがなく、作業性がよい。また、バッキングプレートの周囲に壁を形成し、その内側に低融点ハンダを入れ溶融状態となし、テープ状スペーサよりも低融点ハンダの液面を高くし、次いで予め低融点ハンダで濡らしたターゲット材をバッキングプレート上に載せ、しかる後にバッキングプレートの周囲の壁を除去し、余分な低融点ハンダを除去しターゲット材とバッキングプレートの接合を行うことにより、接合層に完全に低融点ハンダが満たされ、接着不良によるターゲット材の冷却不良の発生を効果的に防止することができる。
【００１８】
【実施例】
以下に、本発明を実施例および比較例によりさらに説明する。
実施例１
図１に示すように、５９０ｍｍ×７３０ｍｍ×６ｍｍｔの分割小片１のＩＴＯ（酸化インジウム・酸化スズ）ターゲット材（ＳｎＯ２＝１０ｗｔ％）を３個配置した構成のスパッタリングターゲットにおいて、ターゲット材１を無酸素銅製バッキングプレート２（厚さ２０ｍｍ）に接合するに際し、予め低融点ハンダ（純Ｉｎ）で濡らしたバッキングプレート２上に、図２のような配置（分割小片の継ぎ合わせ部分に沿った部分にテープ状スペーサが配置さている）になるよう幅２０ｍｍ、厚さ０．５ｍｍの無酸素銅製テープ状スペーサ３を置き、接合予定面からはみ出るテープ状スペーサ部分で耐熱性粘着テープ４を用いてバッキングプレート２に固定した。このときテープ状スペーサ３には予め両面に低融点ハンダを下塗りし、十分に濡らしておいた。
【００１９】
次に、図３に示すように、バッキングプレート２の周囲に金属製の壁５を取り付け、接合部分を耐熱性粘着テープ４で目張りし、壁の内部に低融点ハンダ６を入れ、これをホットプレートに載せ、低融点ハンダ６を溶融させた。低融点ハンダ６が溶融し、その液面がテープ状スペーサ３よりも上になるようにハンダの量を調整し、次いで、予め予熱し低融点ハンダ６を下塗りして十分に濡らしたＩＴＯターゲット材１を、介在物を巻き込まないように注意しながらバッキングプレート２に１枚ずつ載せ、所定の位置に押し付けつつ、バッキングプレート周囲の壁５を除去し、余分の低融点ハンダ６を取りのぞいて接合を行った。
その後、ターゲットの接合面からはみ出した余分のテープ状スペーサ３および耐熱性粘着テープ４を除去した。
【００２０】
冷却後、バッキングプレートの裏面にストレートゲージを当てたところ、ターゲットの中央部でストレートゲージとターゲット間に、そりに起因する０．９ｍｍの隙間があった。また、各分割小片についてバッキングプレート上面からターゲット材のスパッタ面までの高さを測定したところ、各分割小片間で６．９ｍｍ〜７．０ｍｍの範囲内に収まっていた。
【００２１】
比較例１
テープ状スペーサを接合面に挿入しないこと以外は、実施例１と同様にして接合を行ったＩＴＯターゲットについて、冷却後、バッキングプレートの裏面にストレートゲージを当てたところ、ターゲットの中央部でストレートゲージとターゲット間に、そりに起因する２．５ｍｍの隙間があった。また、各分割小片についてバッキングプレート上面からターゲット材のスパッタ面までの高さを測定したところ、場所によって６．１ｍｍ〜６．４ｍｍの範囲でばらつきがあった。
【００２２】
実施例２
図４に示すように、８１０ｍｍ×９１０ｍｍ×６ｍｍｔの分割小片１のＩＴＯ（酸化インジウム・酸化スズ）ターゲット材（ＳｎＯ２＝１０ｗｔ％）を６個、配置する構成のスパッタリングターゲットにおいて、ターゲット材１を無酸素銅製バッキングプレート２（厚さ１１ｍｍ）に接合するに際し、予め低融点ハンダ（純Ｉｎ）で濡らしたバッキングプレート上に、図５のような形状（分割小片の継ぎ合わせ部分に沿った部分にテープ状スペーサ３が２方向以上の異なる方向、すなわちテープ状スペーサが全て並行に並べられていない状態に配置さている）に溶接した幅２０ｍｍ、厚さ０．５ｍｍの無酸素銅製テープ状スペーサ３を配置し、接合予定面からはみ出るテープ状スペーサ部分で耐熱性粘着テープ４を用いてバッキングプレートに固定した。このときテープ状スペーサには予め両面に低融点ハンダを下塗りし、十分に濡らしておいた。
【００２３】
次に、図３に示すように、バッキングプレートの周囲に金属製の壁３を取り付け、接合部分を耐熱性粘着テープ４で目張りし、壁の内部に低融点ハンダ６を入れ、これをホットプレートに載せ低融点ハンダを溶融させた。低融点ハンダ６が溶融し、その液面がテープ状スペーサ３よりも上になるようにハンダの量を調整し、次いで、予め予熱した低融点ハンダ６を下塗りして十分に濡らしたＩＴＯターゲット材を、介在物を巻き込まないように注意しながらバッキングプレート２に１枚ずつ載せ、所定の位置に押し付けつつ、バッキングプレート周囲の壁５を除去し、余分の低融点ハンダを取り除いて接合を行った。
その後、ターゲットの接合面からはみ出した余分のテープ状スペーサ３および耐熱性粘着テープ４を除去した。
【００２４】
冷却後、バッキングプレートの裏面にストレートゲージを当てたところ、ターゲット材の中央部でストレートゲージとターゲット間に、そりに起因する１．５ｍｍの隙間があった。また、各分割小片についてバッキングプレート上面からターゲット材のスパッタ面までの高さを測定したところ、各分割小片間で６．９ｍｍ〜７．０ｍｍの範囲内に収まっていた。
【００２５】
比較例２
テープ状スペーサを接合面に挿入しないこと以外は、実施例２と同様にして接合を行ったＩＴＯターゲットについて、冷却後、バッキングプレートの裏面にストレートゲージを当てたところ、ターゲットの中央部でストレートゲージとターゲット間に、そりに起因する５．０ｍｍの隙間があった。また、各分割小片についてバッキングプレート上面からターゲット材のスパッタ面までの高さを測定したところ、場所によって６．１ｍｍ〜６．５ｍｍの範囲でばらつきがあった。
【００２６】
【発明の効果】
本発明によれば、分割小片を並べてバッキングプレートに接合したスパッタリングターゲットにおいて、分割小片の継ぎ合わせ部分にテープ状スペーサを配置したことにより効果的に反りが抑制されるとともに、各分割小片毎の接合層の厚さが均一になり、ターゲット材のスパッタ面の高さが一定になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１に係るバッキングプレートに分割ターゲット片が接合されたスパッタリングターゲットである。
【図２】図１のスパッタリングターゲットに係る分割小片の継ぎ合わせ部分に沿ってテープ状スペーサが配置されている状態を示す図である。
【図３】本発明に係るバッキングプレートに分割ターゲット片を接合するボンディング作業工程を説明する図である。
【図４】本発明の実施例２に係るバッキングプレートに分割ターゲット片が接合されたスパッタリングターゲットである。
【図５】図４のスパッタリングターゲットに係る分割小片の継ぎ合わせ部分に沿って、２方向以上の異なる方向にテープ状スペーサが配置されている状態を示す図である。
【符号の説明】
１  分割ターゲット片
２  バッキングプレート
３  テープ状スペーサ
４  耐熱性粘着テープ
５  金属製の壁
６  低融点ハンダ
【図１】
0003759673.tif 000002
【図２】
0003759673.tif 000003
【図３】
0003759673.tif 000004
【図４】
0003759673.tif 000005
【図５】
0003759673.tif 000006