JP2004270019A

JP2004270019A - Division-type sputtering target

Info

Publication number: JP2004270019A
Application number: JP2003109638A
Authority: JP
Inventors: Takasane Shibayama; 卓眞柴山; Toshifumi Hosoda; 利文細田
Original assignee: Kojundo Kagaku Kenkyusho KK
Current assignee: Kojundo Kagaku Kenkyusho KK
Priority date: 2003-03-10
Filing date: 2003-03-10
Publication date: 2004-09-30

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a division-type sputtering target in which generation of arcing is prevented because the arcing is generated when a lining of a polymer heat-resistant sheet such as Teflon (R) and polyimide is affixed to a surface on the bonding side of a joint between the targets, and the sputtering cannot be continued. <P>SOLUTION: In the division-type sputtering target, a conductive heat-resistant sheet formed of metal such as aluminum or stainless steel is used for a lining. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、薄膜形成に用いるスパッタリングターゲット、さらに詳しくは分割したスパッタリングターゲットに関する。
【０００２】
【従来の技術】
スパッタリング法は、真空中にＡｒガスを導入し、陰極に負電位を与えてグロー放電を発生させる。ここで生成したＡｒ^＋イオンはターゲット（陰極）に衝突し、ターゲットをスパッタし、被スパッタ粒子は対向した陽極上の基板上に堆積し薄膜を形成する。
【０００３】
このスパッタリング法で用いられるターゲットはボンディング材でバッキングプレートと接合して使用される。
一般にバッキングプレートは純銅あるいは銅系合金が使用され、ボンディング材はインジウムのような低融点金属、半田のような合金、ロウ材、樹脂等が使用される。
【０００４】
近年、スパッタリング法に用いるスパッタリング装置が益々大型化しているが、これにともなってスパッタリングターゲットも大型化している。このため一枚のターゲットでは製作が不可能となり、数枚のターゲットを製作しこれを継いでバッキングプレートに接合する、いわゆる分割スパッタリングターゲットで大型化に対応している現状である。
また、種類の異なったターゲットを同一バッキングプレートに接合し、スパッタリング法により薄膜を形成する場合がある。この場合も分割スパッタリングターゲットを必要とする。
【０００５】
しかし、分割スパッタリングターゲットの場合には、ターゲットと他のターゲットとの継ぎ目に隙間ができ易く、ボンディング材はバッキングプレートとの接合時には流動体であるため、その隙間に容易に侵入する欠点がある。
このような状態でターゲットをスパッタすると形成された膜の中にボンディング材が不純物として侵入し膜特性を悪化させる原因となる。
【０００６】
これを防止するために、以前はターゲット間の継ぎ目を図２に示すように、斜めに加工してターゲットを継ぎバッキングプレートに接合している。
しかし、このようにターゲットを斜めに加工することは継ぎ面積が増えるためターゲット間の隙間が大きく開かないような加工精度が要求され、このため加工コストが著しく高くなる欠点がある。
また、このような斜め加工することによってターゲット間の隙間が完全になくなる訳ではなく、隙間の程度が小さくなるに過ぎない。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
このような問題を解決するために、ターゲットの斜め加工をせずに、ターゲットの継ぎ目の隙間にボンディング材が侵入しない分割スパッタリングターゲットを提供した（特許第２９３９７５１号）。
これはターゲット間の継ぎ目のボンディングする方の面にテフロン、ポリイミド等の高分子耐熱性シートの裏打ち材を貼付したものであった。
【０００８】
しかし、この発明によっても隙間が完全になくなるわけではなく、分割されたスパッタリングターゲット間に一定の物理的空間は存在する。
グロー放電により発生したＡｒ^＋イオンは、スパッタリング中において、このスパッタリングターゲット間の物理的空間の中に侵入していく。
スパッタリングの初期の過程においては、スパッタリングによるスパッタリングターゲットの消耗もそれ程大きくなく、また、スパッタリングターゲット間に存在する隙間も大きくないため隙間に侵入するＡｒ^＋イオンが悪影響を与えることはない。
【０００９】
しかし、スパッタリングが一定の時間継続し、スパッタリングターゲットがある程度消耗するとスパッタリングターゲットのスパッタリング面とスパッタリングターグットのボンディング面が近接してくる。この場合、特許第２９３９７５１号の方法によると、分割されたスパッタリングターゲット間の隙間にテフロン、ポリイミド等の高分子耐熱性シートが貼付されているため、それらのシートは耐熱性であると同時に絶縁性を有するため、陰極として負電位を与えられたスパッタリングターゲットのシート貼付部分に電界集中が発生する。それにより、スパッタリングターゲットのボンディング面に近接したＡｒ^＋イオンが電界集中したシート貼付部分と電界的に短絡する、いわゆるアーキングが発生する。
【００１０】
スパッタリングターゲット間の隙間部分にこのアーキングが発生するとその放電現象により熱エネルギーが発散され、スパッタリングターゲットの部分的な溶解、損傷、あるいは、ボンディング材が溶解、損傷し、スパッタリングターゲットとバッキングプレートの剥離が生じ、その結果、スパッタリングが続行不能な状態が生じる。
本発明は、特許第２９３９７５１号の改良に関するものであり、このような不具合を解決するものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、分割したスパッタリングターゲットにおいて、ターゲット間の継ぎ目のボンディングする方の面に導電性シートの裏打ち材を貼付した分割スパッタリングターゲットである。
このように、裏打ち材として導電性シートを貼付することによって、長時間スパッタリングを行ってもターゲット間の隙間に侵入するＡｒ^＋イオンに起因するアーキングの発生を防止することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
裏打ち材としての導電性シートは、アルミニウム、ステンレスのような金属性で導電性耐熱性シートが好ましい。
【００１３】
以下、図１により本発明を説明する。
ターゲット１−１、１−２の継ぎ目にアルミニウム、ステンレスのような導電性耐熱シートの裏打ち材４を裏打ちし、ボンディング材３でバッキングプレート２に接合している。
この発明により、陰極として負電位を与えられたスパッタリングターゲットにおいて、このシート部分に電界集中が発生するのが防止される。その結果、隙間部分に侵入するＡｒ^＋イオンに起因するアーキングの発生が抑えられ、ターゲットおよびボンディング材の溶融、損傷が抑制できる。
【００１４】
【実施例１】
寸法１５２ｍｍ×９５０ｍｍ、厚さ１０ｍｍの無酸素銅のバッキングプレート上に寸法１２７ｍｍ×４５０ｍｍ、厚さ６ｍｍのシリコンのターゲット２枚を接合し、寸法１２７ｍｍ×９００ｍｍ、厚さ６ｍｍの分割スパッタリングターゲットを作製した。
裏打ち材は幅９ｍｍ厚さ５０μｍのアルミニウム製テープを使用し、ターゲット間の継ぎ目は１ｍｍの隙間をあけてその隙間に裏打ち材を貼付した。この裏打ち材は、ターゲットとバッキングプレートとの接合に要する温度に充分堪え得るものである。また、導電性であり、電界集中は発生しない。
ボンディング材にはインジウムを使用した。
この分割スパッタリングターゲットをマグネトロンスパッタ装置に装着し、装置内に２０ｓｃｃｍの流量でＡｒガスを流し、出力３ｋＷでスパッタしたところターゲット残り厚さ０．５ｍｍまでアーキングが発生せずターゲットをスパッタすることができた。
【００１５】
【比較例１】
裏打ち材にポリイミドテープを用いたほかは、実施例１と同一の分割スパッタリングターゲットと同一のスパッタ条件を用いてスパッタしたところ、ターゲットの残り厚さ２ｍｍでアーキングが発生し、スパッタできなくなった。
【００１６】
【発明の効果】
本発明によれば、分割したスパッタリングターゲットにおいて、ターゲット間の継ぎ目のボンディングする方の面に導電性シートの裏打ち材を貼付してあるため、アーキングが発生しない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明になる分割スパッタリングターゲットの断面図である。
【図２】従来の分割スパッタリングターゲットの断面図である。
【符号の説明】
１−１、１−２、１−３、１−４、ターゲット
２、バッキングプレート
３、ボンディング材
４、裏打ち材[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a sputtering target used for forming a thin film, and more particularly to a divided sputtering target.
[0002]
[Prior art]
In the sputtering method, an Ar gas is introduced into a vacuum and a negative potential is applied to a cathode to generate a glow discharge. The generated Ar ⁺ ions collide with the target (cathode) and sputter the target, and the sputtered particles are deposited on the substrate on the opposed anode to form a thin film.
[0003]
The target used in this sputtering method is used by bonding it to a backing plate with a bonding material.
Generally, pure copper or a copper-based alloy is used for the backing plate, and a low melting point metal such as indium, an alloy such as solder, a brazing material, a resin, or the like is used for the bonding material.
[0004]
In recent years, the sputtering apparatus used for the sputtering method has been increasing in size, and accordingly, the sputtering target has also increased in size. For this reason, it is impossible to manufacture a single target, and several targets are manufactured and then connected to a backing plate.
In some cases, different types of targets are bonded to the same backing plate and a thin film is formed by a sputtering method. In this case also, a split sputtering target is required.
[0005]
However, in the case of the split sputtering target, a gap is easily formed at the joint between the target and another target, and the bonding material is a fluid at the time of bonding with the backing plate, and thus has a disadvantage that it easily penetrates into the gap.
When the target is sputtered in such a state, the bonding material penetrates as an impurity into the formed film, which causes deterioration of the film characteristics.
[0006]
In order to prevent this, the seam between the targets has been previously machined diagonally as shown in FIG. 2 to join the target to the backing plate.
However, processing the target obliquely in this manner requires a processing accuracy such that a gap between the targets is not greatly opened due to an increase in a joint area, and there is a disadvantage that the processing cost is significantly increased.
In addition, such oblique processing does not completely eliminate the gap between the targets, but merely reduces the degree of the gap.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
In order to solve such a problem, there has been provided a split sputtering target in which a bonding material does not enter gaps between seams of a target without performing diagonal processing of the target (Japanese Patent No. 2939751).
In this method, a backing material of a polymer heat-resistant sheet such as Teflon or polyimide was attached to the bonding surface of the joint between the targets.
[0008]
However, according to the present invention, the gap is not completely eliminated, and a certain physical space exists between the divided sputtering targets.
The Ar ⁺ ions generated by the glow discharge enter the physical space between the sputtering targets during sputtering.
In the initial stage of the sputtering, the consumption of the sputtering target by the sputtering is not so large, and the gap existing between the sputtering targets is not large, so that Ar ⁺ ions penetrating into the gap do not adversely affect.
[0009]
However, when the sputtering continues for a certain period of time and the sputtering target is consumed to some extent, the sputtering surface of the sputtering target and the bonding surface of the sputtering target come close to each other. In this case, according to the method of Japanese Patent No. 2939751, a polymer heat-resistant sheet such as Teflon or polyimide is adhered to the gap between the divided sputtering targets. , Electric field concentration occurs at the sheet attachment portion of the sputtering target to which a negative potential is given as the cathode. As a result, so-called arcing occurs, in which Ar ⁺ ions near the bonding surface of the sputtering target are electrically short-circuited with the sheet attachment portion where the electric field is concentrated.
[0010]
When this arcing occurs in the gap between the sputtering targets, thermal energy is radiated by the discharge phenomenon, and the sputtering target is partially melted or damaged, or the bonding material is melted and damaged, and the sputtering target and the backing plate are separated. As a result, a state occurs where sputtering cannot be continued.
The present invention relates to an improvement of Japanese Patent No. 2939751, and solves such a problem.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
The present invention is a split sputtering target in which a backing material of a conductive sheet is attached to a bonding surface of a joint between the targets in the split sputtering target.
In this manner, by sticking the conductive sheet as the backing material, it is possible to prevent arcing caused by Ar ⁺ ions entering the gap between the targets even when sputtering is performed for a long time.
[0012]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
The conductive sheet as the backing material is preferably a metal conductive conductive heat-resistant sheet such as aluminum or stainless steel.
[0013]
Hereinafter, the present invention will be described with reference to FIG.
A backing 4 made of a conductive heat-resistant sheet such as aluminum or stainless steel is backed at the joint between the targets 1-1 and 1-2, and is bonded to the backing plate 2 with a bonding material 3.
According to the present invention, in a sputtering target to which a negative potential is given as a cathode, electric field concentration is prevented from being generated in the sheet portion. As a result, the occurrence of arcing due to Ar ⁺ ions entering the gap is suppressed, and the melting and damage of the target and the bonding material can be suppressed.
[0014]
Embodiment 1
Two silicon targets having dimensions of 127 mm x 450 mm and thickness of 6 mm were bonded on a backing plate of oxygen-free copper having dimensions of 152 mm x 950 mm and thickness of 10 mm to produce a split sputtering target having dimensions of 127 mm x 900 mm and thickness of 6 mm. .
As the backing material, an aluminum tape having a width of 9 mm and a thickness of 50 μm was used, and a seam between the targets was provided with a gap of 1 mm, and the backing material was attached to the gap. This backing material can sufficiently withstand the temperature required for joining the target and the backing plate. In addition, since it is conductive, electric field concentration does not occur.
Indium was used as the bonding material.
This split sputtering target was mounted on a magnetron sputtering apparatus, Ar gas was flowed at a flow rate of 20 sccm into the apparatus, and sputtering was performed at an output of 3 kW. The target could be sputtered without arcing until the remaining target thickness of 0.5 mm. Was.
[0015]
[Comparative Example 1]
Except that a polyimide tape was used as the backing material, sputtering was performed under the same split sputtering target and the same sputtering conditions as those in Example 1. As a result, arcing occurred with the remaining thickness of the target of 2 mm, and sputtering was impossible.
[0016]
【The invention's effect】
According to the present invention, in the divided sputtering targets, the backing material of the conductive sheet is attached to the bonding surface of the joint between the targets, so that arcing does not occur.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a sectional view of a split sputtering target according to the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view of a conventional split sputtering target.
[Explanation of symbols]
1-1, 1-2, 1-3, 1-4, target 2, backing plate 3, bonding material 4, backing material

Claims

In a divided sputtering target, a backing material of a conductive sheet is adhered to a surface of a bonding side of a joint between the targets, the divided sputtering target being provided.