JPH0665733A - スパッタリング用ターゲット合材およびその製造方法 - Google Patents
スパッタリング用ターゲット合材およびその製造方法Info
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- JPH0665733A JPH0665733A JP5143157A JP14315793A JPH0665733A JP H0665733 A JPH0665733 A JP H0665733A JP 5143157 A JP5143157 A JP 5143157A JP 14315793 A JP14315793 A JP 14315793A JP H0665733 A JPH0665733 A JP H0665733A
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- JP
- Japan
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- target
- sputtering
- aluminum
- copper
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-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
- C23C14/34—Sputtering
- C23C14/3407—Cathode assembly for sputtering apparatus, e.g. Target
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Pressure Welding/Diffusion-Bonding (AREA)
- Physical Vapour Deposition (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明は、支持部材とターゲット部材とを含
んで成るスパッタリング用ターゲット合材およびその製
造方法に関し、反りを防止し接合強度を向上させること
を目的とする。 【構成】 支持部材とターゲット部材とをこれらの融点
よりも低い高温に予熱する工程、上記予熱された部材と
部材とを互いに表面同士を密着させた状態にして重ね合
わせる工程、上記部材同士を機械的に接合させるのに十
分な力を負荷する工程、および上記部材同士を拡散接合
することにより拡散接合スパッタリング用ターゲット合
材を形成する工程を含んで構成する。
んで成るスパッタリング用ターゲット合材およびその製
造方法に関し、反りを防止し接合強度を向上させること
を目的とする。 【構成】 支持部材とターゲット部材とをこれらの融点
よりも低い高温に予熱する工程、上記予熱された部材と
部材とを互いに表面同士を密着させた状態にして重ね合
わせる工程、上記部材同士を機械的に接合させるのに十
分な力を負荷する工程、および上記部材同士を拡散接合
することにより拡散接合スパッタリング用ターゲット合
材を形成する工程を含んで構成する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、支持部材とターゲット
部材とを含んで成るスパッタリング用ターゲット合材
（assembly) およびその製造方法に関する。
部材とを含んで成るスパッタリング用ターゲット合材
（assembly) およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】「マグネトロン・スパッタリング」とし
て知られている技術によって基板上に金属やセラミック
スの薄い層を堆積できることが知られている。このよう
な方法では、堆積すべき材料でできたターゲットを一般
にカソードとして用い、アルゴン雰囲気中で金属層のス
パッタリングをすることができる。
て知られている技術によって基板上に金属やセラミック
スの薄い層を堆積できることが知られている。このよう
な方法では、堆積すべき材料でできたターゲットを一般
にカソードとして用い、アルゴン雰囲気中で金属層のス
パッタリングをすることができる。
【０００３】更に最近では、極めて小さい誤差で迅速且
つ経済的に金属の堆積を行う必要がある集積回路の製造
にスパッタリング技術が用いられている。スパッタリン
グは、均一性と化学的純度とが重要である膜や皮膜を形
成するための手段として特に有用である。集積回路の製
造に典型的に用いられる高速製造プロセスにおいては、
膜の均一性と堆積速度とを向上させることによって製造
コストを低減することができる。集積回路の製造におい
て特に重要な材料はチタン、アルミニウムおよびアルミ
ニウム合金である。基板上に金属の膜あるいは皮膜をス
パッタリングにより形成するために、チタン、アルミニ
ウムおよび／またはアルミニウム合金のターゲットが用
いられる。
つ経済的に金属の堆積を行う必要がある集積回路の製造
にスパッタリング技術が用いられている。スパッタリン
グは、均一性と化学的純度とが重要である膜や皮膜を形
成するための手段として特に有用である。集積回路の製
造に典型的に用いられる高速製造プロセスにおいては、
膜の均一性と堆積速度とを向上させることによって製造
コストを低減することができる。集積回路の製造におい
て特に重要な材料はチタン、アルミニウムおよびアルミ
ニウム合金である。基板上に金属の膜あるいは皮膜をス
パッタリングにより形成するために、チタン、アルミニ
ウムおよび／またはアルミニウム合金のターゲットが用
いられる。
【０００４】スパッタリング方法および装置について
は、ベルグマン他（Bergmann et al.)の米国特許第 4,8
89,772号および同第 4,962,831号、シャグン他（Shagun
et al.)の米国特許第 4,961,832号、シマムラ他(Shima
muraet al.) の米国特許第 4,963,239号、ノブタニ他
（Nobutani et al.)の米国特許第 4,964,962号、アリタ
（Arita)の米国特許第 4,964,968号、クサカベ他(Kuksa
kabe et al.)の米国特許第4,964,969号、ハタ(Hata)の
米国特許第 4,971,674号、およびこれらで引用されてい
る文献中に開示されており、スパッタリング用ターゲッ
トについては、フルカワ他(Furukawa et al.) の米国特
許第 4,963,240号および同第 4,966,676号、アーチャッ
ト他(Archut et al.) の米国特許第 4,966,677号で議論
されている。スパッタリング方法、装置、ターゲットに
ついての上記開示内容は本発明においても積極的に取り
入れてある。
は、ベルグマン他（Bergmann et al.)の米国特許第 4,8
89,772号および同第 4,962,831号、シャグン他（Shagun
et al.)の米国特許第 4,961,832号、シマムラ他(Shima
muraet al.) の米国特許第 4,963,239号、ノブタニ他
（Nobutani et al.)の米国特許第 4,964,962号、アリタ
（Arita)の米国特許第 4,964,968号、クサカベ他(Kuksa
kabe et al.)の米国特許第4,964,969号、ハタ(Hata)の
米国特許第 4,971,674号、およびこれらで引用されてい
る文献中に開示されており、スパッタリング用ターゲッ
トについては、フルカワ他(Furukawa et al.) の米国特
許第 4,963,240号および同第 4,966,676号、アーチャッ
ト他(Archut et al.) の米国特許第 4,966,677号で議論
されている。スパッタリング方法、装置、ターゲットに
ついての上記開示内容は本発明においても積極的に取り
入れてある。
【０００５】スパッタリング用ターゲット合材は典型的
にはターゲット部材を支持部材上に保持した形で作製さ
れている。ターゲット部材はスパッタされる材料ででき
たターゲット表面を有しており、支持部材はスパッタリ
ング装置内の所定位置にターゲット部材を保持するため
のものである。
にはターゲット部材を支持部材上に保持した形で作製さ
れている。ターゲット部材はスパッタされる材料ででき
たターゲット表面を有しており、支持部材はスパッタリ
ング装置内の所定位置にターゲット部材を保持するため
のものである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】ターゲット合材につい
ての一つの問題は、その製造中に、接合される部材への
入熱によって反り（歪み）が発生することである。従来
のターゲット合材製造方法においては、ターゲット部材
と支持部材との接合をＴＩＧ溶接、硬ろう付け（brazin
g)、高温ろう材によるろう付け（soldering)、または爆
発接合（爆着）によって行っていた。これらの方法では
一般に溶加材が用いられている。
ての一つの問題は、その製造中に、接合される部材への
入熱によって反り（歪み）が発生することである。従来
のターゲット合材製造方法においては、ターゲット部材
と支持部材との接合をＴＩＧ溶接、硬ろう付け（brazin
g)、高温ろう材によるろう付け（soldering)、または爆
発接合（爆着）によって行っていた。これらの方法では
一般に溶加材が用いられている。
【０００７】従来のターゲット合材では、丸いターゲッ
トを固定支持部材上に配置し、典型的にはろう付け等の
上記の方法によりその位置に保持する。一般に、スパッ
タリング用ターゲットが支持プレートに機械的に接合さ
れている場合（すなわち溶接、ロール接合あるいは爆発
接合による接合）、普通は接合された全体をユニットと
してスパッタリング装置に装着および取り外しすること
ができる。
トを固定支持部材上に配置し、典型的にはろう付け等の
上記の方法によりその位置に保持する。一般に、スパッ
タリング用ターゲットが支持プレートに機械的に接合さ
れている場合（すなわち溶接、ロール接合あるいは爆発
接合による接合）、普通は接合された全体をユニットと
してスパッタリング装置に装着および取り外しすること
ができる。
【０００８】丸いターゲットは、ターゲット合材の冷却
およびターゲット合材への冷却媒体の循環のために都合
が良い。しかし、ターゲット部材と支持部材の材質が異
なる場合、部材同士の熱膨張係数の差により問題が生ず
ることがある。ろう付け部が劣化してターゲット合材が
早期に破損することがある。通常、ターゲット部材と支
持部材を接合するのに用いるろう材（合金）は融点が比
較的低いので、高温に耐えることができない。
およびターゲット合材への冷却媒体の循環のために都合
が良い。しかし、ターゲット部材と支持部材の材質が異
なる場合、部材同士の熱膨張係数の差により問題が生ず
ることがある。ろう付け部が劣化してターゲット合材が
早期に破損することがある。通常、ターゲット部材と支
持部材を接合するのに用いるろう材（合金）は融点が比
較的低いので、高温に耐えることができない。
【０００９】本発明は、上記従来の問題を解消し、優れ
た性質および性能を有する新規なスパッタリング用ター
ゲット合材およびその製造方法を提供することを目的と
する。
た性質および性能を有する新規なスパッタリング用ター
ゲット合材およびその製造方法を提供することを目的と
する。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、スパッ
タリング用ターゲット合材はターゲット部材と支持部材
とから製造される。本発明の方法は、鍛造接合により接
合されるべきターゲット部材と支持部材とを準備する工
程を含む。支持部材と接合しようとするターゲット部材
表面に溝を設けることにより、支持部材との接触面積を
増加させ、界面での機械的な接合を促進することが有利
である。ターゲット部材と支持部材とを予熱してから、
鍛造プレス等により「鍛造接合」する。鍛造荷重下で支
持部材が変形し、支持部材とターゲット部材とが密着状
態になり、両者の機械的接合が行われる。ターゲット部
材および支持部材のうち少なくとも一方に溝を設け、付
加的な機械的接合のための表面積を増加させることが望
ましい。得られた合体物を加熱して両部材を拡散接合さ
せる。
タリング用ターゲット合材はターゲット部材と支持部材
とから製造される。本発明の方法は、鍛造接合により接
合されるべきターゲット部材と支持部材とを準備する工
程を含む。支持部材と接合しようとするターゲット部材
表面に溝を設けることにより、支持部材との接触面積を
増加させ、界面での機械的な接合を促進することが有利
である。ターゲット部材と支持部材とを予熱してから、
鍛造プレス等により「鍛造接合」する。鍛造荷重下で支
持部材が変形し、支持部材とターゲット部材とが密着状
態になり、両者の機械的接合が行われる。ターゲット部
材および支持部材のうち少なくとも一方に溝を設け、付
加的な機械的接合のための表面積を増加させることが望
ましい。得られた合体物を加熱して両部材を拡散接合さ
せる。
【００１１】望ましい態様においては、支持部材はステ
ンレス鋼、銅または銅合金、アルミニウムまたはアルミ
ニウム合金で作られており、ターゲット部材はチタン、
銅またはアルミニウムで作られている。上記のようにし
て拡散接合されたターゲット部材および支持部材は強固
に接合されており、接合された面同士は高強度の接合部
を形成している。拡散接合された支持部材とターゲット
部材との接合部は、従来のろう付けによる接合よりも強
く、ロール接合に比べても強度が匹敵する上にロール時
の材料損失が無く、またこのようにして接合されたター
ゲット合材は高温に耐えられるのでより高いパワーで用
いることができる。上記のようにして作製したターゲッ
ト合材は１２ｋｗよりも高いパワーレベルでも耐え得る
ことを確認した。
ンレス鋼、銅または銅合金、アルミニウムまたはアルミ
ニウム合金で作られており、ターゲット部材はチタン、
銅またはアルミニウムで作られている。上記のようにし
て拡散接合されたターゲット部材および支持部材は強固
に接合されており、接合された面同士は高強度の接合部
を形成している。拡散接合された支持部材とターゲット
部材との接合部は、従来のろう付けによる接合よりも強
く、ロール接合に比べても強度が匹敵する上にロール時
の材料損失が無く、またこのようにして接合されたター
ゲット合材は高温に耐えられるのでより高いパワーで用
いることができる。上記のようにして作製したターゲッ
ト合材は１２ｋｗよりも高いパワーレベルでも耐え得る
ことを確認した。
【００１２】
【実施例】既に説明したように、本発明の鍛造接合プロ
セスは、高温で一方の材料がより容易に変形すると同時
に他方の材料はその変形中に負荷される荷重に耐え得る
だけの十分な強度と延性とを有するような種々の材料の
組合せに対して用いることができる。例えば、スパッタ
リング用ターゲット合材を製造するのに有用な組合せと
して、チタンとアルミニウム、チタンと銅、およびアル
ミニウムと銅がある。必要な相対強度および相対延性が
あればこれら以外の組合せも可能である。
セスは、高温で一方の材料がより容易に変形すると同時
に他方の材料はその変形中に負荷される荷重に耐え得る
だけの十分な強度と延性とを有するような種々の材料の
組合せに対して用いることができる。例えば、スパッタ
リング用ターゲット合材を製造するのに有用な組合せと
して、チタンとアルミニウム、チタンと銅、およびアル
ミニウムと銅がある。必要な相対強度および相対延性が
あればこれら以外の組合せも可能である。
【００１３】以上の説明に加え、本発明を実施する際に
重要なことは、用いる材料同士が拡散接合可能であるこ
とであり、望ましくは最初の機械的接合後に工業的およ
び商業的に合理的な時間内で拡散接合が成されることで
ある。この方法により、異種材料間の界面における接合
強度が向上する。本発明の一実施例として、下記の手順
によりチタンとアルミニウムとの鍛造接合（forge clad
ding) を行った。
重要なことは、用いる材料同士が拡散接合可能であるこ
とであり、望ましくは最初の機械的接合後に工業的およ
び商業的に合理的な時間内で拡散接合が成されることで
ある。この方法により、異種材料間の界面における接合
強度が向上する。本発明の一実施例として、下記の手順
によりチタンとアルミニウムとの鍛造接合（forge clad
ding) を行った。
【００１４】チタン製ターゲット部材とアルミニウム製
支持部材とを約６６５°Ｆ（約３５２℃）に予熱した。
用いたチタンおよびアルミニウムの等級は、それぞれＣ
Ｐ−２チタンおよびいわゆる「純度フォーナイン」（９
９．９９％）のアルミニウムであった。チタン製ターゲ
ット部材には、アルミニウム部材と接触させる表面に溝
を設けた。鍛造機のプラテンを約６５０°Ｆ（約３４３
℃）に加熱して加熱損失をできるだけ小さくし、鍛造中
は最大荷重約８００トンを負荷した。各部材をこのよう
に機械的に接合した状態で、５００℃、２４時間の拡散
接合処理を行った。接合後、一個の試料の種々の部位に
ついて合計６点の強度を測定した結果を表１に示す。 表１ シアーラグ試験結果 ─────────────── 試験番号 引張強さ(UTS) (psi [kgf/mm2]) ─────────────── １ 9,757 [6.83] ２ 11,957 [8.37] ３ 11,926 [8.35] ４ 10,519 [7.36] ５ 10,053 [7.04] ６ 9,707 [6.79] ─────────────── 平均 10,653 [7.46] ─────────────── 予熱温度および拡散接合処理は用いた材料によって異な
り、例えばチタンとアルミニウムとの組合せでも、両者
とも高純度材の場合、アルミニウムが通常市販材の場
合、チタンが９９．９９５％の高純度材の場合、チタン
が等級ＣＰ−２である場合、等により異なる。チタンと
銅のような他の組合せについても、予熱温度および拡散
接合処理は異なり、最適条件は個々の設備、接合する部
材の寸法、納期や設備仕様といった商業的な制約により
異なる。
支持部材とを約６６５°Ｆ（約３５２℃）に予熱した。
用いたチタンおよびアルミニウムの等級は、それぞれＣ
Ｐ−２チタンおよびいわゆる「純度フォーナイン」（９
９．９９％）のアルミニウムであった。チタン製ターゲ
ット部材には、アルミニウム部材と接触させる表面に溝
を設けた。鍛造機のプラテンを約６５０°Ｆ（約３４３
℃）に加熱して加熱損失をできるだけ小さくし、鍛造中
は最大荷重約８００トンを負荷した。各部材をこのよう
に機械的に接合した状態で、５００℃、２４時間の拡散
接合処理を行った。接合後、一個の試料の種々の部位に
ついて合計６点の強度を測定した結果を表１に示す。 表１ シアーラグ試験結果 ─────────────── 試験番号 引張強さ(UTS) (psi [kgf/mm2]) ─────────────── １ 9,757 [6.83] ２ 11,957 [8.37] ３ 11,926 [8.35] ４ 10,519 [7.36] ５ 10,053 [7.04] ６ 9,707 [6.79] ─────────────── 平均 10,653 [7.46] ─────────────── 予熱温度および拡散接合処理は用いた材料によって異な
り、例えばチタンとアルミニウムとの組合せでも、両者
とも高純度材の場合、アルミニウムが通常市販材の場
合、チタンが９９．９９５％の高純度材の場合、チタン
が等級ＣＰ−２である場合、等により異なる。チタンと
銅のような他の組合せについても、予熱温度および拡散
接合処理は異なり、最適条件は個々の設備、接合する部
材の寸法、納期や設備仕様といった商業的な制約により
異なる。
【００１５】以上説明したように、本発明はその要旨を
逸脱することなく種々の変更が可能である。すなわち、
本発明は特許請求の範囲によってのみ限定される。
逸脱することなく種々の変更が可能である。すなわち、
本発明は特許請求の範囲によってのみ限定される。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ロバート ジー．デラノ アメリカ合衆国，ワシントン 99036，バ レーフォード，ピー．オー．ボックス 174 (72)発明者 デビッド アール．メイヤー アメリカ合衆国，ワシントン 99207，ス ポケイン，イースト ダルク アベニュ 1323 (72)発明者 ベノイト ワイ．ポウリケン アメリカ合衆国，ワシントン 99216，ス ポケイン，ブロード イー14906 (72)発明者 スーザン ディー．ストロザーズ アメリカ合衆国，ワシントン 99207，ス ポケイン，フォーカー ロード エヌ 12426
Claims (6)
- 【請求項１】 支持部材とターゲット部材とをこれらの
融点よりも低い高温に予熱する工程、 上記予熱された部材と部材とを互いに表面同士を密着さ
せた状態にして重ね合わせる工程、 上記部材同士を機械的に接合させるのに十分な力を負荷
する工程、および 上記部材同士を拡散接合することにより拡散接合スパッ
タリング用ターゲット合材を形成する工程を含んで成
る、支持部材とターゲット部材とを含んで成るスパッタ
リング用ターゲット合材の製造方法。 - 【請求項２】 前記支持部材とターゲット部材の少なく
とも一方の表面に溝を設け、この溝付き表面が他方の部
材中に入り込むのに十分な力を負荷することにより、上
記部材同士を機械的に接合する工程を更に含む請求項１
記載の方法。 - 【請求項３】 前記スパッタリング用ターゲット部材が
ステンレス鋼、チタン、チタン合金、アルミニウム、ア
ルミニウム合金、銅および銅合金から成る群から選択さ
れ、前記支持部材がアルミニウム、アルミニウム合金、
銅および銅合金から成る群から選択される請求項１記載
の方法。 - 【請求項４】 前記力を鍛造プレスで負荷することによ
り、ろう付けあるいは溶接による前記部材同士の接合で
得られるよりも大きい接合力を持つ鍛造接合スパッタリ
ング用ターゲット合材を形成する請求項１記載の方法。 - 【請求項５】 約１２ｋｗより大きいスパッタリングパ
ワーレベルに耐え得る請求項４記載の方法により製造さ
れた鍛造接合されたスパッタリング用ターゲット合材。 - 【請求項６】 前記ターゲット部材がステンレス鋼、チ
タン、チタン合金、アルミニウム、アルミニウム合金、
銅および銅合金から成る群から選択され、前記支持部材
がアルミニウム、アルミニウム合金、銅および銅合金か
ら成る群から選択される請求項５記載のスパッタリング
用ターゲット合材。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US90006192A | 1992-06-16 | 1992-06-16 | |
| US900061 | 1992-06-16 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0665733A true JPH0665733A (ja) | 1994-03-08 |
Family
ID=25411921
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5143157A Pending JPH0665733A (ja) | 1992-06-16 | 1993-06-15 | スパッタリング用ターゲット合材およびその製造方法 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0575166A1 (ja) |
| JP (1) | JPH0665733A (ja) |
| KR (1) | KR100348437B1 (ja) |
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JPWO2016067717A1 (ja) * | 2014-10-28 | 2017-08-10 | 三井金属鉱業株式会社 | 円筒形セラミックススパッタリングターゲットならびにその製造装置および製造方法 |
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