JP6291551B2 - Sputtering target-backing plate assembly - Google Patents
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Description
本発明は、ロウ材を使用してスパッタリングターゲットとバッキングプレートとの接合した場合のアーキングの発生又はパーティクルの発生を抑制することができるスパッタリングターゲット−バッキングプレート接合体に関する。 The present invention relates to a sputtering target-backing plate assembly capable of suppressing generation of arcing or generation of particles when a sputtering target and a backing plate are bonded using a brazing material.
半導体デバイスの薄膜形成方法の一つにスパッタリングがある。しかし近年、ナノ領域への微細化が進み、スパッタリングにおいてはパーティクルの管理が益々厳しくなっている。そのため、長年実施されてきた方法についても改めて見直し、スパッタ中のパーティクル低減に繋がる対策を打つ必要がある。 One method for forming a thin film of a semiconductor device is sputtering. However, in recent years, miniaturization to the nano-area has progressed, and particle management has become increasingly severe in sputtering. Therefore, it is necessary to review again the methods that have been implemented for many years, and to take measures that lead to particle reduction during sputtering.
スパッタリングターゲットにおいては、そのターゲット材料とバッキングプレートの接合においては２つに大別される。一つは拡散接合法と呼ばれるもので、真空中で貼り合わせて封入されたターゲット材料とバッキングプレート材料を高圧下で適度な温度で熱処理することにより、両材料を互いに拡散して接合される。 Sputtering targets are roughly divided into two types in joining the target material and the backing plate. One is called a diffusion bonding method. By heat-treating a target material and a backing plate material that are bonded and sealed in a vacuum at an appropriate temperature under high pressure, both materials are diffused and bonded to each other.
もう一方は、ＩｎやＳｎ合金等の低融点材料をターゲットとバッキングプレートとの間にロウ材として挿入し、貼り合わせて接合する、すなわちロウ付け（Ｓｏｌｄｅｒ ｂｏｎｄｉｎｇ）法である。前者の拡散接合法では、ターゲット材とバッキングプレート材以外の材料が介在することがなくクリーンなうえ、また接合部の耐熱温度が後者のロウ材を用いた場合より高いというメリットがある。そのためハイパワーなスパッタにも適しており、Ｔｉ，Ａｌ，Ｃｕ，Ｔａ，Ｃｏ等の主に金属材料からならスパッタリングターゲットには既に適用されている。 The other is a solder bonding method in which a low-melting-point material such as In or Sn alloy is inserted as a brazing material between a target and a backing plate and bonded together. The former diffusion bonding method is advantageous in that it is clean without intervening materials other than the target material and the backing plate material, and has a higher heat resistance temperature at the bonding portion than when the latter brazing material is used. Therefore, it is suitable for high-power sputtering, and has already been applied to a sputtering target if it is mainly made of a metal material such as Ti, Al, Cu, Ta, and Co.
一方、シリコン（Ｓｉ）やゲルマニウム（Ｇｅ）の半導体材料、ＰＺＴ（Ｐｂ(Ｚｒ，Ｔｉ)Ｏ３）、ＨｆＯ２，Ｌａ２Ｏ３，ＭｇＯ等の酸化物材料においては、脆性材料であることやその他の材料特性上の問題から拡散接合は行えず、現在もロウ付け法でスパッタリングターゲットが作製されている。
バッキングプレートプレート材には、熱伝導度が大きく冷却効率に優れた主に無酸素銅や銅合金、アルミ合金が使用されているが、他の金属（合金を含む）材料も使用される。
On the other hand, semiconductor materials such as silicon (Si) and germanium (Ge), and oxide materials such as PZT (Pb (Zr, Ti) O 3 ), HfO 2 , La 2 O 3 , and MgO are brittle materials. Diffusion bonding cannot be performed due to other problems in material properties, and sputtering targets are still produced by brazing.
For the backing plate plate material, mainly oxygen-free copper, copper alloy, and aluminum alloy are used because of their high thermal conductivity and excellent cooling efficiency, but other metal (including alloy) materials are also used.
ロウ付けで作製されたスパッタリングターゲットにおいて、板状のターゲットとバッキングプレートとの側面から観察されるロウ材の層は、従来、そのまま剥き出しになった状態で使用されていた（図１及び図２のａ参照）。
この場合、表層にあるロウ材については、スパッタされることや流出の低減を図るために若干削り出すことはあったが、最終的には、ロウ材の層はターゲットとバッキングプレートの外周から（外側）から見える、すなわち外周に露出した状態にあった（図２のｂ、ｃ参照）。
In the sputtering target produced by brazing, the brazing material layer observed from the side surfaces of the plate-like target and the backing plate has been conventionally used in an exposed state (see FIGS. 1 and 2). a)).
In this case, the brazing material on the surface layer was sputtered or slightly cut out in order to reduce outflow, but eventually the brazing material layer was removed from the outer periphery of the target and the backing plate ( It was visible from the outside (ie, exposed to the outer periphery) (see b and c in FIG. 2).
このようなロウ材の層は、一般に厚みが０．１ｍｍ〜１．２ｍｍの範囲になるように調整される。特に、ターゲット材料とバッキングプレートの熱膨張差が大きい場合や、ターゲット材料の曲げ強度が小さい場合には、緩衝効果を持たせるために、ロウ材を厚い側に調整することが多い。
以上については、半導体用として用いられるターゲット−バッキングプレート接合体（「組立体」とも言う。）、すなわち円盤（ディスク）状のターゲットを中心に挙げたが、ロウ材の断面構造や厚みについては、ＩＴＯ，ＩＧＺＯ等のＦＰＤやソーラ用途に使用される角形（矩形）ターゲットにも同様に見られる。
Such a brazing material layer is generally adjusted to have a thickness in the range of 0.1 mm to 1.2 mm. In particular, when the difference in thermal expansion between the target material and the backing plate is large, or when the bending strength of the target material is small, the brazing material is often adjusted to the thicker side in order to provide a buffering effect.
About the above, the target-backing plate assembly (also referred to as an “assembly”) used for semiconductors has been described mainly with respect to a disk-shaped target. The same applies to square (rectangular) targets used for FPD and solar applications such as ITO and IGZO.
板状ターゲットとバッキングプレート接合体（組立体）は、スパッタリング装置（チャンバー）に、そのまま取り付けられる。この結果、板状ターゲットとバッキングプレートとの側面から観察されるロウ材の層の部分は、スパッタリング装置（チャンバー）の中に、位置することになる。 The plate-like target and the backing plate assembly (assembly) are directly attached to the sputtering apparatus (chamber). As a result, the portion of the brazing material layer observed from the side surfaces of the plate target and the backing plate is located in the sputtering apparatus (chamber).
一般に、スパッタリングの正常な作動時では、剥きだしになった状態のロウ材の層でも、特に問題となることはなかった。それは、通常ターゲット材がスパッタリングされると、その一部がターゲット−バッキングプレートの側面に回り込み、再析出（リデポ）してロウ材層を覆い、抑えることになるので、薄膜が形成される基板側に悪影響が出ることはないからである。 In general, even during the normal operation of sputtering, the exposed brazing material layer was not particularly problematic. Usually, when a target material is sputtered, a part of the target material wraps around the side surface of the target-backing plate and re-deposits (reduces) to cover and suppress the brazing material layer. This is because there is no adverse effect on the
しかし、スパッタリング装置のチャンバー内のプラズマの密度が揺らいだ場合に、ごく稀ではあるが、板状のターゲットとバッキングプレートとの間のロウ材層がスパッタされることがあった。また、ターゲット中の不純物やエロージョン時に形成された突起部の存在等が原因で不測に発生するアーキングがロウ材層を直撃することもあり、これらが基板側でパーティクルとなることがあった。 However, when the plasma density in the chamber of the sputtering apparatus fluctuates, the brazing material layer between the plate-like target and the backing plate may be sputtered, although rarely. In addition, arcing that occurs unexpectedly due to the presence of impurities in the target or protrusions formed during erosion may directly hit the brazing material layer, and these may become particles on the substrate side.
従来は、パーティクル発生の主たる要因が、他の理由が主（支配的）であったこと、またスパッタ膜の配線幅が広い場合には、前記の頻度が低く、少量のパーティクルでは影響が少ないので、特に問題となるものではなかった。しかし、今日のように、半導体の微細化が進むと共に、ターゲット材料の高純度化や高密度化が進んでいるため、パーティクルの発生を厳格に抑制する必要が生じてきた。この点、従来延長線上にあるターゲット−バッキングプレート構造と製造方法では、この点の解決が十分になされていなかったと言える。 Previously, the main cause of particle generation was mainly due to other reasons, and when the wiring width of the sputtered film is wide, the frequency is low, and a small amount of particles has little effect. , Was not particularly problematic. However, as the semiconductor has been miniaturized and the target material has been highly purified and densified as today, it has become necessary to strictly suppress the generation of particles. In this regard, it can be said that the target-backing plate structure and the manufacturing method existing on the extension line have not sufficiently solved this point.
下記に示す特許文献１には、ボンディング材４を介して互いに接合される高周波スパッタリング用ターゲット３とターゲット電極５が、それらの外周縁より、間隔をおいて内側の領域に接合面１１を有し、ターゲット電極は、接合面１１の外側に段差１０を有し、それによりターゲットとの間に形成される隙間に、導電性材料からなる環状部材が、ターゲット又はターゲット電極とそれぞれ接するように嵌合している高周波スパッタリング用ターゲットのボンディング構造が開示されている。
しかし、この場合、ターゲットに段差１０を作製する必要があるため、ターゲットの使用効率が悪くなる問題を有する。また、円環状の段差１０を加工する際に、均一な加工が行われなければ、エッジ部に空隙が発生し、エッジ部が多くなるのでパーティクル発生の原因となる欠点がある。
In Patent Document 1 shown below, a high-frequency sputtering target 3 and a target electrode 5 that are bonded to each other via a bonding material 4 have a bonding surface 11 in an inner region at a distance from their outer peripheral edges. The target electrode has a step 10 on the outer side of the joint surface 11, so that an annular member made of a conductive material is fitted in the gap formed between the target electrode and the target or the target electrode, respectively. A bonding structure for a high frequency sputtering target is disclosed.
However, in this case, since the step 10 needs to be formed on the target, there is a problem that the use efficiency of the target is deteriorated. Further, when the annular step 10 is processed, if uniform processing is not performed, voids are generated in the edge portion and the edge portion increases, which causes a defect that causes generation of particles.
また、下記特許文献２には、「複数のターゲット部材を低融点ハンダ材により接合して形成される多分割スパッタリングターゲットにおいて、隣り合ったターゲット材で形成される分割部の底部に沿って、バッキングプレート表面からターゲット材表面の高さの１ ／ １ ０ 以下の高さであるワイヤー状の保護材をハンダ材が露出しないように設置したことを特徴とする多分割スパッタリングターゲット」（請求項１参照）が記載されている。
しかし、この場合は、ワイヤー状の保護材が、ターゲット上にむき出しになっているため、保護材による汚染の影響が少なからずあり、これはスパッタリングが進行するに従って強くなると考えられる。また、保護材と分割ターゲットの隙間が発生した場合には、ハンダ材の漏れの可能性もあるという問題もある。
以上の点に鑑み、本発明は、ロウ材を使用してスパッタリングターゲットとバッキングプレートとの接合した場合のパーティクルの発生を、効果的に抑制することができるスパッタリングターゲット−バッキングプレート接合体を提供するものである。
Further, in Patent Document 2 below, “a multi-sputtering target formed by joining a plurality of target members with a low-melting solder material, a backing is formed along the bottoms of the divided portions formed with adjacent target materials. A multi-split sputtering target characterized in that a wire-shaped protective material having a height of 1/10 or less of the height of the target material surface from the plate surface is set so that the solder material is not exposed ”(refer to claim 1) ) Is described.
However, in this case, since the wire-shaped protective material is exposed on the target, the influence of contamination by the protective material is not a little, and this is considered to become stronger as the sputtering proceeds. Further, when a gap between the protective material and the split target occurs, there is a problem that the solder material may be leaked.
In view of the above, the present invention provides a sputtering target-backing plate assembly that can effectively suppress the generation of particles when a sputtering target and a backing plate are joined using a brazing material. Is.
半導体用途では、微細化が進みスパッタリング時の安定性やパーティクルの管理が非常に厳しくなっている。本願発明は、ロウ材を使用してスパッタリングターゲットとバッキングプレートとの接合した場合に発生する問題を解決し、パーティクルの発生を、効果的に抑制する共に、スパッタ装置（チャンバー）内環境を汚染させないスパッタリングターゲット−バッキングプレート接合体を提供するものである。 In semiconductor applications, miniaturization has progressed and stability during sputtering and particle management have become very strict. The present invention solves a problem that occurs when a sputtering target and a backing plate are joined using a brazing material, effectively suppresses the generation of particles, and does not pollute the environment in the sputtering apparatus (chamber). A sputtering target-backing plate assembly is provided.
上記の課題を解決するため、以下の発明を提供するものである。
１）ロウ材を使用してスパッタリングターゲットとバッキングプレートとを接合したスパッタリングターゲット−バッキングプレート接合体であって、スパッタリングターゲットとバッキングプレート間のロウ材の外周を、融点が６００〜３５００℃であるワイヤー状材料で覆うことを特徴とするスパッタリングターゲット−バッキングプレート接合体。
２）ワイヤー状材料の軸方向断面形状が、円形、楕円形又は矩形であることを特徴とする上記１）に記載のスパッタリングターゲット−バッキングプレート接合体。
In order to solve the above problems, the following inventions are provided.
1) A sputtering target-backing plate assembly in which a sputtering target and a backing plate are joined using a brazing material, and a wire having a melting point of 600 to 3500 ° C. around the outer periphery of the brazing material between the sputtering target and the backing plate Sputtering target-backing plate assembly, characterized in that it is covered with a material.
2) The sputtering target-backing plate assembly according to 1) above, wherein the cross-sectional shape in the axial direction of the wire-like material is a circle, an ellipse or a rectangle.
３）スパッタリングターゲットが、半導体材料、酸化物材料、金属材料、炭化ケイ素（ＳｉＣ）材料から選択した一種以上の材料であることを特徴とする上記１）〜２）のいずれか一項に記載のスパッタリングターゲット−バッキングプレート接合体。
４）前記半導体材料が、シリコン（Ｓｉ）又はゲルマニウム（Ｇｅ）であることを特徴とする上記３）に記載のスパッタリングターゲット−バッキングプレート接合体。
3) The sputtering target is one or more materials selected from a semiconductor material, an oxide material, a metal material, and a silicon carbide (SiC) material, according to any one of the above 1) to 2), Sputtering target-backing plate assembly.
4) The sputtering target-backing plate assembly as described in 3) above, wherein the semiconductor material is silicon (Si) or germanium (Ge).
５）前記酸化物材料が、Ａｌ２Ｏ３、ＰＺＴ（Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ３）、ＨｆＯ２、Ｌａ２Ｏ３、ＭｇＯ、ＩＴＯ若しくはＩＧＺＯであることを特徴とする上記３）に記載のスパッタリングターゲット−バッキングプレート接合体。
６）前記金属材料が、インジウム、モリブデン又はタングステンであることを特徴とする上記３）に記載のスパッタリングターゲット−バッキングプレート接合体。
5) The oxide material is Al 2 O 3 , PZT (Pb (Zr, Ti) O 3 ), HfO 2 , La 2 O 3 , MgO, ITO, or IGZO. Sputtering target-backing plate assembly.
6) The sputtering target-backing plate assembly according to 3) above, wherein the metal material is indium, molybdenum, or tungsten.
７）バッキングプレートが、無酸素銅、銅合金、アルミ合金、チタン、ＳＵＳ又はモリブデンから選択した材料からなることを特徴とする上記１）〜６）のいずれか一項に記載のスパッタリングターゲット−バッキングプレート接合体。
８）ロウ材が、インジウム（２Ｎ以上）、Ｉｎ−Ｓｎ合金（Ｓｎ：６０〜９０ａｔ％）又はＳｎ−Ａｇ合金（Ａｇ：３〜２０ａｔ％）から選択した材料からなることを特徴とする上記１）〜７）のいずれか一項に記載のスパッタリングターゲット−バッキングプレート接合体。
7) The sputtering target-backing according to any one of 1) to 6) above, wherein the backing plate is made of a material selected from oxygen-free copper, copper alloy, aluminum alloy, titanium, SUS, or molybdenum. Plate assembly.
8) The above 1 characterized in that the brazing material is made of a material selected from indium (2N or more), In—Sn alloy (Sn: 60 to 90 at%) or Sn—Ag alloy (Ag: 3 to 20 at%). The sputtering target-backing plate assembly according to any one of) to 7).
９）ワイヤー状材料が、アルミニウム（４Ｎ以上）、チタン（４Ｎ以上）、モリブデン（３Ｎ以上）、銅（４Ｎ以上）、銅合金（ＣｕＺｎ、ＣｕＣｒ、Ｃ１８０００（ＣｕＮｉＳｉＣｒ））又はタングステン（４Ｎ以上）から選択した材料からなることを特徴とする上記１）〜８）のいずれか一項に記載のスパッタリングターゲット−バッキングプレート接合体。
１０）ワイヤー状材料が、半導体材料、酸化物材料、金属材料、炭化ケイ素（ＳｉＣ）材料から選択した一種以上の組成を含有する材料であることを特徴とする上記１）〜９）のいずれか一項に記載のスパッタリングターゲット−バッキングプレート接合体。
9) The wire-like material is aluminum (4N or more), titanium (4N or more), molybdenum (3N or more), copper (4N or more), copper alloy (CuZn, CuCr, C18000 (CuNiSiCr)) or tungsten (4N or more). The sputtering target-backing plate assembly according to any one of 1) to 8) above, which is made of a selected material.
10) Any of 1) to 9) above, wherein the wire-like material is a material containing one or more compositions selected from a semiconductor material, an oxide material, a metal material, and a silicon carbide (SiC) material. The sputtering target-backing plate assembly according to one item.
１１）ワイヤー状材料の、外表面の表面粗さがＲａ２〜１０μｍであることを特徴とする上記１）〜１０）のいずれか一項に記載のスパッタリングターゲット−バッキングプレート接合体。
１２）ワイヤー状材料の挿入部となるバッキングプレートの上面に、溝を設けたことを特徴とする上記１）〜１１）のいずれか一項に記載のスパッタリングターゲット−バッキングプレート接合体。
11) The sputtering target-backing plate assembly according to any one of 1) to 10) above, wherein the surface roughness of the outer surface of the wire-like material is Ra2 to 10 μm.
12) The sputtering target-backing plate assembly according to any one of 1) to 11) above, wherein a groove is provided on an upper surface of the backing plate serving as an insertion portion for the wire-like material.
１３）スパッタリングターゲットとバッキングプレートとをロウ材を使用して接合した後又は接合する時に、スパッタリングターゲットとバッキングプレート間のロウ材の外周を、融点が６００〜３５００℃であり、軸方向断面形状が円系、楕円形又は矩形であるワイヤー状の材料で覆うことを特徴とするスパッタリングターゲット−バッキングプレート接合体の製造方法。 13) After joining the sputtering target and the backing plate using the brazing material or when joining, the outer periphery of the brazing material between the sputtering target and the backing plate has a melting point of 600 to 3500 ° C. and an axial sectional shape. A method for producing a sputtering target-backing plate assembly comprising covering a circular, oval or rectangular wire-shaped material.
１４）融点が６００〜３５００℃であり、軸方向断面形状が円形、楕円形又は矩形であるワイヤー状の材料の厚みを、スパッタリングターゲットとバッキングプレート間のロウ材の厚みに対して、（ワイヤー状材料厚み）／（ロウ材厚み）＝１００〜１３０％として接合することを特徴とする上記１３）に記載のスパッタリングターゲット−バッキングプレート接合体の製造方法。 14) Melting | fusing point is 600-3500 degreeC, and the thickness of the wire-shaped material whose axial direction cross-sectional shape is circular, an ellipse, or a rectangle is (wire shape) with respect to the thickness of the brazing material between a sputtering target and a backing plate. The manufacturing method of the sputtering target-backing plate assembly according to the above 13), wherein the bonding is performed by setting (material thickness) / (brazing material thickness) = 100 to 130%.
本発明は、上記の通り、スパッタリングターゲットとバッキングプレートとをロウ材を使用して接合した後又は接合する時に、スパッタリングターゲットとバッキングプレート間のロウ材の外周を、ロウ材よりも融点の高い紐状又はワイヤー状の材料で覆う構造を有するものであるが、これによって、薄膜が形成される基板の方向へロウ材が飛散することを防止し、パーティクルの発生を効果的に抑制することができる。
これにより、従来よりハイパワーでのスパッタリングにおいても、均一な成膜を可能とし、不良率を低減し、かつ生産効率を上げることができるという大きな効果を有する。また、スパッタ装置内の環境を汚染させない高清浄度のスパッタリングターゲットの提供が可能となる。
In the present invention, as described above, after joining the sputtering target and the backing plate using the brazing material or when joining, the outer periphery of the brazing material between the sputtering target and the backing plate has a string having a higher melting point than the brazing material. In this way, the brazing material can be prevented from being scattered in the direction of the substrate on which the thin film is formed, and the generation of particles can be effectively suppressed. .
Thereby, even in sputtering with higher power than in the past, there is a great effect that uniform film formation is possible, the defect rate is reduced, and the production efficiency can be increased. In addition, it is possible to provide a sputtering target having a high cleanliness that does not contaminate the environment in the sputtering apparatus.
Ａｒガスを導入したスパッタリング装置において、ターゲット側をカソードとし基板側をアノードとして、双方に電圧を印加し、Ａｒイオンによるターゲットへの衝撃によりターゲット材を叩き出し、その飛来による基板への被覆方法、又はターゲットからスパッタされた原子がイオン化し、さらにスパッタを行ういわゆる自己スパッタによる被覆方法が、スパッタリング方法として既に知られている。 In a sputtering apparatus into which Ar gas has been introduced, a voltage is applied to both the target side as the cathode and the substrate side as the anode, and the target material is knocked out by impact on the target by Ar ions, and the method of coating the substrate by its flight, Alternatively, a so-called self-sputtering coating method in which atoms sputtered from a target are ionized and further sputtered is already known as a sputtering method.
多くの場合、スパッタリングターゲットはバッキングプレートに接合し、かつ該バッキングプレートを冷却して、ターゲットの異常な温度上昇を防止し、安定したスパッタリングが可能なように構成されている。このようなスパッタ装置において通常、バッキングプレートは熱伝導性の良い材料であり、かつ一定の強度を持つ材料が使用される。 In many cases, the sputtering target is bonded to the backing plate, and the backing plate is cooled to prevent an abnormal temperature rise of the target, thereby enabling stable sputtering. In such a sputtering apparatus, the backing plate is usually a material having good thermal conductivity and a material having a certain strength.
ここでスパッタリングターゲットは、スパッタリングに供される材料であって、本発明においては、シリコン（Ｓｉ）やゲルマニウム（Ｇｅ）の半導体材料、Ａｌ２Ｏ３、ＰＺＴ（Ｐｂ(Ｚｒ，Ｔｉ)Ｏ３）、ＨｆＯ２，Ｌａ２Ｏ３，ＭｇＯ、ＩＴＯ若しくはＩＧＺＯの酸化物材料、インジウム、モリブデン若しくはタングステンの金属材料、炭化ケイ素（ＳｉＣ）材料から選択した一種以上の材料を含むものとする。
バッキングプレートの材質は、スパッタリングターゲットに合わせて適宜選択するが、無酸素銅、銅合金、アルミ合金、チタン、ＳＵＳ、モリブデンが使用されているが、他の金属（合金を含む）材料を用いることもある。
Here, the sputtering target is a material used for sputtering, and in the present invention, silicon (Si) or germanium (Ge) semiconductor material, Al 2 O 3 , PZT (Pb (Zr, Ti) O 3 ). , HfO 2 , La 2 O 3 , MgO, ITO or IGZO oxide material, indium, molybdenum or tungsten metal material, or one or more materials selected from silicon carbide (SiC) materials.
The material of the backing plate is appropriately selected according to the sputtering target, but oxygen-free copper, copper alloy, aluminum alloy, titanium, SUS, and molybdenum are used, but other metal (including alloy) materials should be used. There is also.
図１に、一般的なロウ付けで接合したターゲットとバッキングプレート接合体の構造の例を示す。図１では、バッキングプレートの上にロウ材があり、その上にターゲットがある構造を示す。ロウ材の層の厚みは、通常０．１ｍｍ〜１．２ｍｍ程度である。
ここで、ロウ材とはスパッタリングターゲットとバッキングプレートとを接合するための材料であって、純Ｉｎ（２Ｎ以上）、Ｉｎ−Ｓｎ合金（Ｓｎ６０〜９０ａｔ％）、Ｓｎ−Ａｇ合金（Ａｇ３〜２０ａｔ％）が主に用いられる。これらの融点は、状態図により把握でき、純Ｉｎは１５６℃、Ｉｎ−Ｓｎ合金は１５０℃〜２２０℃、Ｓｎ−Ａｇ合金は２２０〜３５０℃程度と把握できる。
FIG. 1 shows an example of the structure of a target and backing plate assembly joined by general brazing. FIG. 1 shows a structure in which a brazing material is provided on a backing plate and a target is provided thereon. The thickness of the brazing material layer is usually about 0.1 mm to 1.2 mm.
Here, the brazing material is a material for joining the sputtering target and the backing plate, and is pure In (2N or more), In—Sn alloy (Sn 60 to 90 at%), Sn—Ag alloy (Ag 3 to 20 at%). ) Is mainly used. These melting points can be grasped by a phase diagram, and it can be grasped that pure In is 156 ° C., In—Sn alloy is 150 ° C. to 220 ° C., and Sn—Ag alloy is around 220 to 350 ° C.
図２に、従来型のターゲットとバッキングプレート接合体の周縁部付近の代表的な断面構造を示す。図１の破線部で示した接合界面周辺の拡大図になる。図２のａ）は、最も一般的な構造になり、ターゲットとバッキングプレートでアーキングの起点となり得る段差や突起部がなく、ロウ材が同一の直径で充填され表面がフラットになったケースである。図１の台形の空間にはＯ−リングが入るが、そのＯ−リングより内側はスパッタ時に同一の環境になるため、上記ロウ材の外周は、スパッタリング装置（チャンバー）内で露出していることになる。 FIG. 2 shows a typical cross-sectional structure near the periphery of a conventional target / backing plate assembly. It becomes an enlarged view of the periphery of a joining interface shown by the broken line part of FIG. FIG. 2 a) shows a case in which the structure is the most general and there is no step or protrusion that can be the starting point of arcing between the target and the backing plate, the brazing material is filled with the same diameter and the surface is flat. . An O-ring enters the trapezoidal space of FIG. 1, but the inside of the O-ring is the same environment during sputtering, so the outer periphery of the brazing material is exposed in the sputtering apparatus (chamber). become.
そこでロウ材がスパッタリングされたり、ごく稀に発生するアーキングがロウ材に直撃することを低減させるために図２のｂ）や図２のｃ）に示すようにロウ材をターゲットの直径よりも小さく充填する場合もあった。しかし、この方法ではロウ材が剥き出しになっている問題の根本的な解決にはなっておらず、またターゲットとスパッタリングの角部において、アーキングやリデポ膜の剥離が生じやすく究極のパーティクル低減策ではなかった。 Therefore, in order to reduce the fact that brazing material is sputtered or arcing that occurs very rarely hits the brazing material, the brazing material is made smaller than the target diameter as shown in FIG. 2 b) and FIG. 2 c). In some cases, it was filled. However, this method does not fundamentally solve the problem of the brazing material being exposed, and arcing and redeposition film are likely to be peeled off at the corners of the target and sputtering. There wasn't.
本発明は、このようなロウ材に起因するパーティクル発生を抑制するための方策を示すものである。すなわち、ロウ材を使用してスパッタリングターゲットとバッキングプレートとを接合したスパッタリングターゲット−バッキングプレート接合体において、スパッタリングターゲットとバッキングプレート間のロウ材の外周を、ロウ材よりも融点の高い材料で覆うことを提案するものである。この様子を、図３に示す。 The present invention shows a measure for suppressing particle generation caused by such a brazing material. That is, in a sputtering target-backing plate assembly in which a sputtering target and a backing plate are joined using a brazing material, the outer periphery of the brazing material between the sputtering target and the backing plate is covered with a material having a melting point higher than that of the brazing material. This is a proposal. This is shown in FIG.
ここで、このロウ材の外周を覆う融点の高い材料を、ロウ材の周囲に配置することにより、低融点材料の飛散を抑制しスパッタリングにおけるパーティクルを低減できる。ロウ材の融点は前述した通り、１３０〜３５０℃程度であり、ロウ材を覆う材料としては、これら融点より１００℃高いと良い。好ましくは融点が６００℃以上、より好ましくは１０００℃以上とし、融点が６００〜３５００℃のものを選定する。 Here, by disposing a material having a high melting point covering the outer periphery of the brazing material around the brazing material, scattering of the low melting point material can be suppressed and particles in sputtering can be reduced. As described above, the melting point of the brazing material is about 130 to 350 ° C., and the material covering the brazing material is preferably 100 ° C. higher than these melting points. Preferably, the melting point is 600 ° C. or higher, more preferably 1000 ° C. or higher, and the melting point is 600 to 3500 ° C.
スパッタリングターゲットと同質の材料を選定する場合には、半導体材料、酸化物材料、金属材料、炭化ケイ素（ＳｉＣ）材料から選択した一種以上の組成を含有する材料を使用することができる。酸化物焼結体のように、種々の組成を含み得る場合には、１以上の組成を選択して含有させた材料を用いることができる。
バッキングプレートと同質の材料を選定する場合には、アルミニウム（４Ｎ以上）、チタン（４Ｎ以上）、モリブデン（３Ｎ以上）、銅（４Ｎ以上）、銅合金（ＣｕＺｎ、ＣｕＣｒ、Ｃ１８０００（ＣｕＮｉＳｉＣｒ））、タングステン（４Ｎ以上）等から選択することができる。
In the case of selecting a material having the same quality as the sputtering target, a material containing one or more compositions selected from semiconductor materials, oxide materials, metal materials, and silicon carbide (SiC) materials can be used. When various compositions can be included as in the oxide sintered body, a material in which one or more compositions are selected and contained can be used.
When selecting the same material as the backing plate, aluminum (4N or more), titanium (4N or more), molybdenum (3N or more), copper (4N or more), copper alloy (CuZn, CuCr, C18000 (CuNiSiCr)), It can be selected from tungsten (4N or more) and the like.
ここで、ロウ材を覆うワイヤー状材料の寸法は、その目的上からロウ材厚み方向の厚み（本願では０．１〜１．２ｍｍ）と同等もしくはそれ以上、すなわち、（ロウ材を覆うワイヤー状材料の厚み）／（ロウ材厚み）＝１００〜１３０％、が好ましい。ここで厚みとは、ターゲットとバッキングプレートをロウ材で接合した状態で、ターゲット上面から見た方向の長さを厚みと定義する。一方、ワイヤー状材料の軸方向断面において、上記厚みと直交するロウ材から外部に向けての厚さはパーティクル発生防止のためには、０．１〜１．２ｍｍ、さらに好ましくは０．２〜１．５ｍｍは必要である。
これらを満たす形状としては、ロウ材厚み方向の厚みと同等もしくはそれ以上の直径を有する円形上、もしくは楕円形上（長径がロウ材厚みと同等もしくはそれ以上）、矩形（少なくとも一方の径はロウ材厚みと同等もしくはそれ以上）であっても良い。
Here, the dimension of the wire-like material covering the brazing material is equal to or more than the thickness in the brazing material thickness direction (0.1 to 1.2 mm in the present application) from that purpose, that is, (the wire shape covering the brazing material) Material thickness) / (brazing material thickness) = 100 to 130% is preferable. Here, the thickness is defined as the thickness in the direction seen from the upper surface of the target in a state where the target and the backing plate are joined with the brazing material. On the other hand, in the cross section in the axial direction of the wire-like material, the thickness from the brazing material orthogonal to the above thickness toward the outside is 0.1 to 1.2 mm, more preferably 0.2 to 1.5 mm is required.
The shapes satisfying these requirements are a circle having a diameter equal to or greater than the thickness in the thickness direction of the brazing material, or an ellipse (the major axis is equal to or greater than the brazing material thickness), and a rectangle (at least one of the diameters is brazing). It may be equal to or more than the material thickness.
本発明において、ターゲットの外周縁は、ほぼ平坦とし、融点の高い材料を組み入れるための空間部（段差部）をターゲットに形成することはしない。これは、ターゲットに段差部を作製すると、ターゲットの使用効率が悪くなるからである。また、円環状の段差を作製すると、均一な加工が行われなかった場合に、エッジ部に空隙が発生すること、さらにエッジ部が多くなるので、パーティクル発生の原因となるからである。 In the present invention, the outer peripheral edge of the target is substantially flat, and a space (stepped portion) for incorporating a material having a high melting point is not formed on the target. This is because the use efficiency of the target deteriorates when a step portion is formed on the target. Further, when an annular step is produced, if uniform processing is not performed, voids are generated in the edge part, and the edge part is increased, which causes generation of particles.
外周を覆うロウ材よりも融点の高い材料は、通常はワイヤー状の材料を使用するが、これは単に取扱い易いために、このような形状の材料を使用するのであって、外周を覆う材料の形状を、特に制限するものではない。図３に、本発明のワイヤー状の材料の代表例を示す。 For the material having a higher melting point than the brazing material covering the outer periphery, a wire-shaped material is usually used. However, since this is simply easy to handle, the material having such a shape is used. The shape is not particularly limited. FIG. 3 shows a representative example of the wire-like material of the present invention.
図３のｄ）は、断面がほぼ円形の材料を示す。これが本発明の紐状又はワイヤー状の材料の代表的な構造である。ターゲットの全周にロウ材層を窪ませた後、ロウ材よりも融点の高い材料を詰め込んだ構造になる。
インジウム等のロウ材は室温でも変形能を有するため窪みの形状は多少不均一でも紐状又はワイヤー状の材料を押し込むことによって、その表面の位置はターゲットやバッキングプレートの直径と同一にすることが可能である。
紐状又はワイヤー状の材料の端末は、周回させた時に過不足のない長さで切断し、そのままロウ材層に沿って入れても良い。またロウ材層に穴をあけ、端末の一部をターゲットの中心方向へ差し込んで固定しても良い。
FIG. 3d) shows a material with a substantially circular cross section. This is a typical structure of the string-like or wire-like material of the present invention. After the brazing material layer is recessed all around the target, a structure having a melting point higher than that of the brazing material is packed.
Since brazing materials such as indium have deformability even at room temperature, the surface position can be made the same as the diameter of the target or backing plate by pushing in a string or wire-like material even if the shape of the recess is somewhat uneven. Is possible.
The ends of the string-like or wire-like material may be cut with a length that is not excessive or insufficient when being circulated, and may be put along the brazing material layer as it is. Alternatively, a hole may be made in the brazing material layer, and a part of the terminal may be inserted and fixed toward the center of the target.
図３のｅ）は、ワイヤー状の材料の断面が、ほぼ円形の材料を持いたものであるが、当該ワイヤー状材料の挿入箇所のバッキングプレートに、飛び出し防止用の溝を設けたものである。ターゲット材料はスパッタリングのオンオフで温度が昇降温するため膨張と収縮が繰り返される。一般にこの挙動は直接に冷却されているバッキングプレートより大きくなるためワイヤー状材料が外側に押し出される力が働く。
このような構造は、ワイヤー状材料を、より安定して保持できる効果があり、その端末は周回させた時に過不足のない長さで切断し、そのままロウ材層に詰め込むシンプルな構造でもスパッタリング処理中に飛び出すリスクを十分に低減できる。
FIG. 3 e) shows a cross-section of the wire-like material having a substantially circular material, but is provided with a groove for preventing popping out in the backing plate at the insertion position of the wire-like material. . Since the temperature of the target material rises and falls when sputtering is turned on and off, expansion and contraction are repeated. In general, this behavior is larger than that of a backing plate that is directly cooled, so that a force that pushes the wire-like material outwards acts.
Such a structure has the effect that the wire-like material can be held more stably, and its end is cut by a length that is not excessive and short when it is circulated, and even a simple structure that is packed into the brazing material layer as it is is subjected to sputtering treatment. The risk of jumping in can be reduced sufficiently.
また、図３のｆ）は、縦長の楕円形（平たい麺状）の材料を使用したものである。この場合は、ターゲット及びバッキングプレートのエッジ部を少なくできるので、アーキングの発生を、より効果的に抑制できる効果がある。
この場合の例は、縦方向（ターゲットとバッキングプレート方向）に長い楕円形の材料を使用しているが、逆にロウ材厚より１割以上大きい直径を有する、断面がほぼ円形の材料を紐状又はワイヤー状の材料をターゲットとバッキングプレートの間に塑性変形させながら挿入し、飛び出しを抑制することもできる。この場合は、円形の材料が横方向に歪むので、ターゲットとバッキングプレートの間で、やや横長の楕円形となる。本発明は、このようなケースを包含する。
Further, FIG. 3 f) uses a vertically long oval (flat noodle-like) material. In this case, since the edges of the target and the backing plate can be reduced, there is an effect that the occurrence of arcing can be more effectively suppressed.
In this example, an elliptical material that is long in the vertical direction (target and backing plate direction) is used, but conversely, a material having a diameter that is 10% or more larger than the brazing material thickness and having a substantially circular cross section is used. Or wire-like material can be inserted between the target and the backing plate while being plastically deformed to suppress popping out. In this case, since the circular material is distorted in the lateral direction, a slightly oblong ellipse is formed between the target and the backing plate. The present invention includes such a case.
このようなロウ材の外周を覆う融点の高い材料としては、バッキングプレートと同様の材料、すなわち無酸素銅、銅合金、アルミ合金、チタン、ＳＵＳ、モリブデン等を使用することができる。そして、このロウ材の外周を覆う融点の高い材料を、ロウ材の周囲に配置することにより、低融点材料の飛散を抑制しスパッタリングにおけるパーティクルを低減できる。またバッキングプレートと同様の材料を選定することにより、ロウ材層も外観上はバッキングプレートの一部として解釈することが可能となり、スパッタリングの効率を上げる装置設計においても有効活用できるメリットがある。 As the material having a high melting point that covers the outer periphery of the brazing material, the same material as the backing plate, that is, oxygen-free copper, copper alloy, aluminum alloy, titanium, SUS, molybdenum, or the like can be used. By disposing a high melting point material covering the outer periphery of the brazing material around the brazing material, scattering of the low melting point material can be suppressed and particles in sputtering can be reduced. Further, by selecting the same material as the backing plate, it is possible to interpret the brazing material layer as a part of the backing plate in appearance, and there is an advantage that it can be effectively used in the device design for increasing the sputtering efficiency.
また、ロウ材の外周を覆う融点の高い材料は、ターゲット材料と同一の材料を使用することもできる。この場合、スパッタリング時のプラズマ密度に揺らぎが生じ、ロウ材の部分が蒸発するあるいはスパッタされるような異変が生じた場合でも、ロウ材の周囲がターゲットと同一材料で覆われているので、それがスパッタリングされても、パーティクル増加になりにくいことは容易に理解できるものである。 The material having a high melting point that covers the outer periphery of the brazing material can be the same material as the target material. In this case, even if there is a fluctuation in the plasma density during sputtering and the brazing material part is evaporated or sputtered, the brazing material is covered with the same material as the target. It can be easily understood that even if sputtering is performed, it is difficult to increase particles.
ターゲット材料と同一のワイヤー状の材料の入手が困難な場合は、組成や純度が近似していれば良い。ターゲット材料が半導体や酸化物の場合は、ワイヤー状の材料は皆無であり、また一般的な金属の場合（Ｔｉ，Ａｌ，Ｃｕ，Ｔａ）は拡散接合のケースが多いが、特にＷやＭｏにおいては必ずしもそうでないケースがあり、ターゲット材料と同一の材料が適用される例になる。 When it is difficult to obtain the same wire-like material as the target material, it is sufficient that the composition and purity are approximated. When the target material is a semiconductor or oxide, there is no wire-like material, and in the case of general metals (Ti, Al, Cu, Ta), there are many cases of diffusion bonding, especially in W and Mo. Is not necessarily the case, and is an example in which the same material as the target material is applied.
外周を覆うロウ材よりも融点の高い材料の、外表面の表面粗さをＲａ２〜１０μｍとし表面粗さを大きくすることが望ましい。これは、スパッタリング時にターゲットから、側方に飛散して形成されたスパッタ材のリデポ膜が剥離すること抑制するためである。多くの場合、このようなターゲットから側方に飛散するというような事象は発生しないのであるが、そのような僅かなリスクも、このような表面構造を持たせることにより、パーティクルの発生頻度を低減できる。 It is desirable that the surface roughness of the outer surface of the material having a higher melting point than that of the brazing material covering the outer periphery is Ra2 to 10 μm to increase the surface roughness. This is to suppress the separation of the redeposited film of the sputtered material that is scattered from the target sideways during sputtering. In many cases, such an event that the target scatters to the side does not occur, but such a slight risk also reduces the frequency of particle generation by having such a surface structure. it can.
スパッタリングターゲット−バッキングプレート接合体の製造に際しては、スパッタリングターゲットとバッキングプレートとをロウ材を使用して接合した後又は接合する際に、スパッタリングターゲットとバッキングプレート間のロウ材の外周を、ロウ材よりも融点の高いワイヤー状の材料で覆うことによって達成できる。 When manufacturing the sputtering target-backing plate assembly, after joining or joining the sputtering target and the backing plate using the brazing material, the outer periphery of the brazing material between the sputtering target and the backing plate is made from the brazing material. Can also be achieved by covering with a wire-like material having a high melting point.
ロウ材よりも融点の高いワイヤー状の材料の厚みを、スパッタリングターゲットとバッキングプレート間のロウ材の厚みの１割以上として塑性変形させながら隙間に差し込むことで製造することが可能である。
また低熱膨張材料や曲げ強度が低い材料のターゲット作製においては、ターゲットとバッキングプレート間のロウ材層を、緩衝効果が出るように厚くするので、ロウ材の露出面積が広く、その分、パーティクル発生の高いリスクを従来は伴っていた。
しかし、ワイヤー状の材料が、ロウ材厚と同等以上の幅でロウ材の周囲を覆う限り、パーティクルの発生を抑制する効果がより顕著に現れる。本願発明は、このようなケースを包含するものである。
The wire-like material having a melting point higher than that of the brazing material is set to 10% or more of the thickness of the brazing material between the sputtering target and the backing plate, and can be manufactured by being inserted into the gap while being plastically deformed.
Also, in the production of targets with low thermal expansion materials or materials with low bending strength, the brazing material layer between the target and the backing plate is thickened to provide a buffering effect, so the exposed area of the brazing material is large, and particles are generated accordingly. In the past, it was accompanied by a high risk.
However, as long as the wire-like material covers the periphery of the brazing material with a width equal to or greater than the brazing material thickness, the effect of suppressing the generation of particles appears more remarkably. The present invention includes such a case.
本願発明を、実施例及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、本発明に含まれる他の態様または変形を包含するものである。 The present invention will be described based on examples and comparative examples. In addition, a present Example is an example to the last, and is not restrict | limited only to this example. That is, other aspects or modifications included in the present invention are included.
（実施例１）
直径３３０ｍｍの円盤状の単結晶シリコン（Ｓｉ）ターゲットと、円盤状の無酸素銅（ＯＦＣ）のバッキングプレートとを、ロウ材となるインジウム（Ｉｎ）の平均層厚が０．２８ｍｍｔになるように接合（ボンディング）した。
次に、ターゲットとバッキングプレート間に存在するインジウムのロウ材を、ターゲットの側面から片側０．２８ｍｍ削り取りながら、全周にわたって窪みをつけた。
Example 1
A disc-shaped single crystal silicon (Si) target having a diameter of 330 mm and a disc-shaped oxygen-free copper (OFC) backing plate are formed so that the average layer thickness of indium (In) as a brazing material is 0.28 mmt. Bonded.
Next, the indium brazing material existing between the target and the backing plate was hollowed over the entire circumference while scraping 0.28 mm from one side of the target.
次に、直径０．３ｍｍで純度４Ｎの銅線を樹脂製のヘラを用いてその窪みに嵌め込み、スパッタリングターゲット−バッキングプレート組立体とした。次に、この組立体をスパッタ装置に装着し、スパッタリングを実施し、パーティクルの発生量を調べた。
パーティクルの評価は、出力２０００Ｗでダミーウエハに成膜させながら、１ｋＷｈｒ経過する毎に、モニターウエハを入れて、その時は５００Ｗで５０秒間の条件でスパッタリングを行い、そのウエハをパーティクルカウンターで０．２ミクロンより大きいパーティクルの数を調べた。
Next, a copper wire having a diameter of 0.3 mm and a purity of 4N was fitted into the recess using a resin spatula to obtain a sputtering target-backing plate assembly. Next, this assembly was mounted on a sputtering apparatus, sputtering was performed, and the amount of generated particles was examined.
Particles were evaluated by depositing a monitor wafer every 1 kWhr while depositing a film on a dummy wafer with an output of 2000 W. At that time, sputtering was performed under conditions of 500 W for 50 seconds, and the wafer was 0.2 μm with a particle counter. The number of larger particles was examined.
図４のａ）に、１ｋＷｈｒから１０ｋＷｈｒにおけるそのパーティクル数の結果を示す。ロウ材層を４Ｎの銅線で覆った本条件では、１０ｋＷｈｒ間の平均パーティクル数は８．６個であり、スパッタ面の初期の表面状態の影響を低減できる後半７ｋＷｈｒ（積算スパッタリング４〜７ｋＷｈｒ）での平均パーティクル数は、６．０個であった。 FIG. 4 a) shows the result of the number of particles from 1 kWhr to 10 kWhr. Under this condition in which the brazing material layer is covered with 4N copper wire, the average number of particles during 10 kWhr is 8.6, and the latter half 7 kWhr (integrated sputtering 4 to 7 kWhr) can reduce the influence of the initial surface state of the sputtering surface. The average number of particles at 6.0 was 6.0.
（比較例１）
直径３３０ｍｍの円盤状の単結晶シリコン（Ｓｉ）ターゲットと、円盤状の無酸素銅（ＯＦＣ）のバッキングプレートとを、ロウ材となるインジウム（Ｉｎ）の平均層厚が０．２８ｍｍｔになるように接合（ボンディング）した。
次に、インジウム層は円盤状のターゲットと同一の直径になるように調整し、バッキングプレートとも段差がないように処理した。
(Comparative Example 1)
A disc-shaped single crystal silicon (Si) target having a diameter of 330 mm and a disc-shaped oxygen-free copper (OFC) backing plate are formed so that the average layer thickness of indium (In) as a brazing material is 0.28 mmt. Bonded.
Next, the indium layer was adjusted so as to have the same diameter as the disk-shaped target, and was processed so that there was no step with the backing plate.
そしてスパッタ装置に装着し、実施例１と同様に、パーティクルの評価は、１ｋＷｈｒ毎に、モニターウエハを入れて、パーティクル数を調べた。
図４のｂ）に、パーティクル発生数の結果を示す。１０ｋＷｈｒ間の平均パーティクル数は１４．１個であり、後半７ｋＷｈｒでの平均パーティクル数は、１６．３個であった。以上から、実施例１は、比較例１より成膜されたウエハ上のパーティクル数を低減させる効果があり、特に初期の表面状態の影響を取り除いたスパッタ条件ではその効果が顕著に現れた。
Then, the sample was mounted on a sputtering apparatus, and in the same manner as in Example 1, for the evaluation of particles, a monitor wafer was put every 1 kWhr, and the number of particles was examined.
FIG. 4 b) shows the result of the number of generated particles. The average number of particles during 10 kWhr was 14.1 and the average number of particles in the latter half 7 kWhr was 16.3. From the above, Example 1 has the effect of reducing the number of particles on the wafer formed as compared with Comparative Example 1, and the effect is particularly prominent under sputtering conditions in which the influence of the initial surface state is removed.
（実施例２）
直径３３０ｍｍの円盤状の単結晶シリコン（Ｓｉ）ターゲットと、円盤状のモリブデン製のバッキングプレートとを、ロウ材となるインジウム（Ｉｎ）の平均層厚が０．４５ｍｍｔになるように接合（ボンディング）した。
バッキングプレートの上面には、事前に周縁から０．３ｍｍ内側に入ったところを基点に幅０．２ｍｍ、深さ０．１ｍｍの溝を加工しておいた。
次に、ターゲットとバッキングプレート間に存在するインジウムのロウ材を、ターゲットの側面から上記溝に入ったインジウムの掻き出しを含め、片側０．５ｍｍ削り取りながら、全周にわたって窪みをつけた。
(Example 2)
Bonding a disc-shaped single crystal silicon (Si) target having a diameter of 330 mm and a disc-shaped molybdenum backing plate so that the average layer thickness of indium (In) as a brazing material is 0.45 mmt. did.
On the upper surface of the backing plate, a groove having a width of 0.2 mm and a depth of 0.1 mm was machined in advance from a position 0.3 mm inside from the periphery.
Next, the indium brazing material existing between the target and the backing plate was hollowed over the entire circumference while scraping 0.5 mm on one side including scraping of indium that entered the groove from the side of the target.
次に、エメリー紙でＲａ５μｍに表面粗化した直径０．６ｍｍで純度３Ｎ５のモリブデン線を樹脂製のヘラを用いてその窪みに嵌め込み、スパッタリングターゲット−バッキングプレート組立体とした。次に、この組立体をスパッタ装置に装着し、スパッタリングを実施し、パーティクルの発生量を調べた。
パーティクルの評価は、出力２０００Ｗでダミーウエハに成膜させながら、１ｋＷｈｒ経過する毎に、モニターウエハを入れて、その時は５００Ｗで５０秒間の条件でスパッタリングを行い、そのウエハをパーティクルカウンターで０．２ミクロンより大きいパーティクルの数を調べた。
Next, a molybdenum wire having a diameter of 0.6 mm and a purity of 3N5, which was roughened to Ra 5 μm with emery paper, was fitted into the recess using a plastic spatula to obtain a sputtering target-backing plate assembly. Next, this assembly was mounted on a sputtering apparatus, sputtering was performed, and the amount of generated particles was examined.
Particles were evaluated by depositing a monitor wafer every 1 kWhr while depositing a film on a dummy wafer with an output of 2000 W. At that time, sputtering was performed under conditions of 500 W for 50 seconds, and the wafer was 0.2 μm with a particle counter. The number of larger particles was examined.
図５）のａ）は、１ｋＷｈｒから１０ｋＷｈｒにおけるそのパーティクル数の結果を示す図である。ロウ材層を３Ｎ５のモリブデン線で覆った条件では、１０ｋＷｈｒ間の平均パーティクル数は８．９個であり、スパッタ面の初期の表面状態の影響を低減できる後半７ｋＷｈｒでの平均パーティクル数は、６．７個であった。 A) of FIG. 5) is a diagram showing the result of the number of particles from 1 kWhr to 10 kWhr. Under the condition that the brazing material layer is covered with 3N5 molybdenum wire, the average number of particles in 10 kWhr is 8.9, and the average number of particles in the latter half 7 kWhr that can reduce the influence of the initial surface state of the sputtering surface is 6 .7.
（比較例２）
直径３３０ｍｍの円盤状の単結晶シリコン（Ｓｉ）ターゲットと、円盤状のモリブデン製のバッキングプレートとを、ロウ材となるインジウム（Ｉｎ）の平均層厚が０．４５ｍｍｔになるように接合（ボンディング）した。次に、インジウム層は円盤状のターゲットと同一の直径になるように調整し、バッキングプレートとも段差がないように処理した。
(Comparative Example 2)
Bonding a disc-shaped single crystal silicon (Si) target having a diameter of 330 mm and a disc-shaped molybdenum backing plate so that the average layer thickness of indium (In) as a brazing material is 0.45 mmt. did. Next, the indium layer was adjusted so as to have the same diameter as the disk-shaped target, and was processed so that there was no step with the backing plate.
そしてスパッタ装置に装着し、実施例２と同様に、パーティクルの評価は、１ｋＷｈｒ毎に、モニターウエハを入れて、パーティクル数を調べた。その結果、１０ｋＷｈｒ間の平均パーティクル数は１６．６個であり、後半７ｋＷｈｒでの平均パーティクル数は、１７．４個であった。図５のｂ）に、パーティクル発生数の結果を示す。
以上から、実施例２は比較例２より成膜されたウエハ上のパーティクル数を低減させる効果があり、特に初期の表面状態の影響を取り除いたスパッタ条件ではその効果が顕著に現れた。
Then, the sample was mounted on a sputtering apparatus, and in the same manner as in Example 2, for the evaluation of particles, a monitor wafer was put every 1 kWhr, and the number of particles was examined. As a result, the average number of particles in 10 kWhr was 16.6, and the average number of particles in the latter half 7 kWhr was 17.4. FIG. 5 b) shows the result of the number of generated particles.
From the above, Example 2 has the effect of reducing the number of particles on the wafer formed as compared with Comparative Example 2, and the effect is particularly prominent under sputtering conditions in which the influence of the initial surface state is removed.
（実施例３−１１、比較例３−１１）
その他に、表１に記載する組合せにより、スパッタ試験で同様に成膜された基板上のパーティクル数を比較した。
実施例３は、ターゲット材料として円形の６Ｎ−Ｓｉターゲットを、バッキングプレートと材料としてＭｏ（３Ｎ）材料を、ワイヤー状材料としてＭｏ（３Ｎ）を用いた場合である。この結果、スパッタリングの１〜１０ｋＷｈの平均パーティクル数は７．８個となった。
比較例３は、ワイヤー状材料を配置せずにスパッタリングした場合で、他の条件は実施例３と同一とした場合であるが、スパッタリングの１〜１０ｋＷｈの平均パーティクル数は１２．１個となった。
(Example 3-11, Comparative example 3-11)
In addition, the number of particles on the substrate formed in the same manner in the sputtering test was compared using the combinations shown in Table 1.
In Example 3, a circular 6N-Si target is used as the target material, Mo (3N) material is used as the backing plate and the material, and Mo (3N) is used as the wire-like material. As a result, the average number of particles of 1 to 10 kWh of sputtering was 7.8.
Comparative Example 3 is a case where sputtering was performed without arranging a wire-like material, and the other conditions were the same as in Example 3. However, the average number of particles of 1 to 10 kWh of sputtering was 12.1. It was.
実施例４は、ターゲット材料として円形の６Ｎ−Ｓｉターゲットを、バッキングプレートと材料としてＴｉ材料を、ワイヤー状材料としてＴｉ（４Ｎ）を用いた場合である。この結果、スパッタリングの１〜１０ｋＷｈの平均パーティクル数は９．５個となった。
比較例４は、ワイヤー状材料を配置せずにスパッタリングした場合で、他の条件は実施例４と同一とした場合であるが、スパッタリングの１〜１０ｋＷｈの平均パーティクル数は１７．２個となった。
Example 4 is a case where a circular 6N-Si target is used as the target material, a Ti material is used as the backing plate and the material, and Ti (4N) is used as the wire-like material. As a result, the average number of particles of 1 to 10 kWh of sputtering was 9.5.
Comparative Example 4 is a case where sputtering was performed without arranging a wire-like material, and the other conditions were the same as in Example 4. However, the average number of particles of 1 to 10 kWh of sputtering was 17.2. It was.
実施例５は、ターゲット材料として楕円形の６Ｎ−Ｓｉターゲットを、バッキングプレートと材料としてＣｕＣｒ（Ｃｒ．１％）材料を、ワイヤー状材料としてＣｕ（４Ｎ）を用いた場合である。この結果、スパッタリングの１〜１０ｋＷｈの平均パーティクル数は１１．２個となった。
比較例５は、ワイヤー状材料を配置せずにスパッタリングした場合で、他の条件は実施例５と同一とした場合であるが、スパッタリングの１〜１０ｋＷｈの平均パーティクル数は１９．９個となった。
Example 5 is a case where an elliptical 6N-Si target is used as the target material, a CuCr (Cr. 1%) material is used as the backing plate and material, and Cu (4N) is used as the wire-like material. As a result, the average number of particles of 1 to 10 kWh of sputtering was 11.2.
Comparative Example 5 is a case where sputtering was performed without arranging a wire-like material, and the other conditions were the same as in Example 5. However, the average number of particles of 1 to 10 kWh of sputtering was 19.9. It was.
実施例６は、ターゲット材料として円形のＬａ２Ｏ３ターゲットを、バッキングプレートと材料としてＯＦＣ材料を、ワイヤー状材料としてＣｕ（４Ｎ）を用いた場合である。この結果、スパッタリングの１〜１０ｋＷｈの平均パーティクル数は１２８個となった。
比較例６は、ワイヤー状材料を配置せずにスパッタリングした場合で、他の条件は実施例６と同一とした場合であるが、スパッタリングの１〜１０ｋＷｈの平均パーティクル数は１３７個となった。
Example 6 is a case where a circular La 2 O 3 target is used as the target material, an OFC material is used as the backing plate and material, and Cu (4N) is used as the wire-like material. As a result, the average number of particles of 1 to 10 kWh of sputtering was 128.
In Comparative Example 6, sputtering was performed without arranging a wire-like material, and the other conditions were the same as in Example 6. However, the average number of particles of 1 to 10 kWh of sputtering was 137.
実施例７は、ターゲット材料として円形のＭｇＯターゲットを、バッキングプレートと材料としてＣｕＺｎ（Ｚｎ：３０％）材料を、ワイヤー状材料としてＣｕ（４Ｎ）を用いた場合である。この結果、スパッタリングの１〜１０ｋＷｈの平均パーティクル数は１５０個となった。
比較例７は、ワイヤー状材料を配置せずにスパッタリングした場合で、他の条件は実施例７と同一とした場合であるが、スパッタリングの１〜１０ｋＷｈの平均パーティクル数は１６２個となった。
In Example 7, a circular MgO target is used as the target material, a CuZn (Zn: 30%) material is used as the backing plate and the material, and Cu (4N) is used as the wire-like material. As a result, the average number of particles of 1 to 10 kWh of sputtering was 150.
In Comparative Example 7, sputtering was performed without arranging a wire-like material, and the other conditions were the same as in Example 7. However, the average number of particles of 1 to 10 kWh of sputtering was 162.
実施例８は、ターゲット材料として円形のＷ（４Ｎ）ターゲットを、バッキングプレートと材料としてＯＦＣ材料を、ワイヤー状材料としてＣｕ（４Ｎ）を用いた場合である。この結果、スパッタリングの１〜１０ｋＷｈの平均パーティクル数は２２個となった。
比較例８は、ワイヤー状材料を配置せずにスパッタリングした場合で、他の条件は実施例８と同一とした場合であるが、スパッタリングの１〜１０ｋＷｈの平均パーティクル数は２９個となった。
In Example 8, a circular W (4N) target is used as the target material, an OFC material is used as the backing plate and material, and Cu (4N) is used as the wire-like material. As a result, the average number of particles of 1 to 10 kWh of sputtering was 22.
In Comparative Example 8, sputtering was performed without arranging a wire-like material, and the other conditions were the same as in Example 8. However, the average number of particles of 1 to 10 kWh for sputtering was 29.
実施例９は、ターゲット材料として円形のＷ（４Ｎ）ターゲットを、バッキングプレートと材料としてＯＦＣ材料を、ワイヤー状材料としてＷ（４Ｎ）を用いた場合である。この結果、スパッタリングの１〜１０ｋＷｈの平均パーティクル数は２４個となった。
比較例９は、ワイヤー状材料を配置せずにスパッタリングした場合で、他の条件は実施例９と同一とした場合であるが、スパッタリングの１〜１０ｋＷｈの平均パーティクル数は３３個となった。
Example 9 is a case where a circular W (4N) target is used as the target material, an OFC material is used as the backing plate and the material, and W (4N) is used as the wire-like material. As a result, the average number of particles of 1 to 10 kWh of sputtering was 24.
In Comparative Example 9, sputtering was performed without arranging a wire-like material, and the other conditions were the same as in Example 9. However, the average number of particles of 1 to 10 kWh of sputtering was 33.
実施例１０は、ターゲット材料として楕円形のＩＴＯターゲットを、バッキングプレートと材料としてＯＦＣ材料を、ワイヤー状材料としてＣｕ（４Ｎ）を用いた場合である。この結果、スパッタリングの１〜１０ｋＷｈの平均パーティクル数は８７個となった。
比較例１０は、ワイヤー状材料を配置せずにスパッタリングした場合で、他の条件は実施例１０と同一とした場合であるが、スパッタリングの１〜１０ｋＷｈの平均パーティクル数は９６個となった。
Example 10 is a case where an elliptical ITO target is used as the target material, an OFC material is used as the backing plate and material, and Cu (4N) is used as the wire-like material. As a result, the average number of particles of 1 to 10 kWh of sputtering was 87.
In Comparative Example 10, sputtering was performed without arranging a wire-like material, and the other conditions were the same as in Example 10. However, the average number of particles of 1 to 10 kWh of sputtering was 96.
実施例１１は、ターゲット材料として矩形のＩＧＺＯターゲットを、バッキングプレートと材料としてＣ１８０００（Ｎｉ：２〜３、Ｓｉ：０．４〜０．８、Ｃｒ：０．１〜０．６）材料を、ワイヤー状材料としてＣｕ（４Ｎ）を用いた場合である。この結果、スパッタリングの１〜１０ｋＷｈの平均パーティクル数は１０３個となった。
比較例１１は、ワイヤー状材料を配置せずにスパッタリングした場合で、他の条件は実施例１１と同一とした場合であるが、スパッタリングの１〜１０ｋＷｈの平均パーティクル数は１１４個となった。
Example 11 is a rectangular IGZO target as the target material, C18000 (Ni: 2-3, Si: 0.4-0.8, Cr: 0.1-0.6) material as the backing plate and material, This is a case where Cu (4N) is used as the wire-like material. As a result, the average number of particles of 1 to 10 kWh of sputtering was 103.
In Comparative Example 11, sputtering was performed without arranging a wire-like material, and the other conditions were the same as in Example 11. However, the average number of particles of 1 to 10 kWh of sputtering was 114.
上記の実施例と比較例の対比から明らかなように、ターゲット材料によってパーティクル数の大小があるけれども、いずれの条件でもワイヤー状材料がある方が、ワイヤー状材料がない場合よりもパーティクル数が小さくなる傾向が得られた。以上から、スパッタリングターゲットとバッキングプレート間のロウ材の外周を、ロウ材よりも融点の高い材料で覆うことによる、著しい効果が確認できる。 As is clear from the comparison between the above example and the comparative example, the number of particles varies depending on the target material, but the number of particles is smaller when there is a wire-like material than when there is no wire-like material under any condition. The tendency to become was obtained. From the above, a remarkable effect can be confirmed by covering the outer periphery of the brazing material between the sputtering target and the backing plate with a material having a melting point higher than that of the brazing material.
上記の通り、ロウ材を使用してスパッタリングターゲットとバッキングプレートとを接合する場合、スパッタリングターゲットとバッキングプレート間のロウ材の外周を、ロウ材よりも融点の高い材料で覆うことにより、ロウ材がスパッタリングターゲットとバッキングプレートの間にむき出しになっていることに起因するパーティクルの発生を効果的に抑制できる優れた効果が得られる。
As described above, when joining a sputtering target and a backing plate using a brazing material, the brazing material is covered by covering the outer periphery of the brazing material between the sputtering target and the backing plate with a material having a melting point higher than that of the brazing material. It is possible to obtain an excellent effect of effectively suppressing the generation of particles caused by being exposed between the sputtering target and the backing plate.
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