溅射靶/背衬板接合体制造技术

一种溅射靶／背衬板组件，其特征在于，在溅射靶／铜－锌合金制背衬板接合体中，具有在靶中央部的背衬板位置处嵌入有纯铜的结构。本发明专利技术的课题在于，提供一种不使廉价、强度和抗涡流特性优良的铜－锌合金背衬板的特性降低、并且可以充分地应对更大功率化的简便的溅射靶／背衬板结构体。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及提供一种不使廉价、强度和抗涡流特性优良的铜-锌合 金背衬板的特性降低、并且可以充分地应对更大功率化的简便的溅射 靶/背衬板结构体。
技术介绍
近年来， 一般使用热传导性良好的铜合金作为溅射靶的冷却/支撑 基板。例如，在专利文献l中，记载了与以往所使用的纯铜(无氧铜)、 铝(铝合金)和不锈钢相比，黄铜、铝青铜及加工强化纯铜难以划伤，且 具有充分的强度和热传导性。另外，在专利文献2中，列举了铬0.5~2重量％的铜合金作为铬铜 背衬板，特别列举了 JISZ3234(含铬1重量％)作为典型的铬铜背衬板。另外，在专利文献3中，记载了尽可能减少由磁控溅射中的磁体 的旋转产生的涡流，抑制磁体的旋转数的变化，由此抑制有效磁通量 的变化，提高膜的均匀性，并且提高成膜速度，从而使生产率提高， 因此，电阻率数值为3.(Hi^cm以上、并且抗拉强度为150MPa以上的 铜合金或铝合金制背衬板是有效的。专利文献3的实施例中，使高纯度Cu靶(6N)与电阻率7.2p^cm、 抗拉强度320MPa的黄铜扩散接合，制成总厚度17mm的溅射靶-背衬板组件。在专利文献4中，记载了作为扩散接合后的变形小、并且不发生 靶和背衬板间的剥离或断裂的耐受高功率溅射的钽或鸭耙-铜合金背衬3板组件，厚度0.5mm以上的铝或铝合金板的嵌入物是有效的。实施例中，使用铜铬合金或铜锌合金作为铜合金背衬板。在专利文献5中，相对于铜或铜合金溅射靶而言，在均衡地兼具 有抗涡流特性和其它的磁控溅射靶所必须的特性的铜或铜合金耙/铜合 金背衬板中，作为该铜合金背衬板适宜采用低铍铜合金或Cu-Ni-Si类 合金铜合金背衬板，并且要求导电率为35~60%(IACS)， 0.2%耐力为 糊 850MPa。另外，作为解决由靶中产生的热而引起的问题的方法，示出了 将靶和热传导率高于靶的背衬板直接、或通过熔点比耙高的衬垫釆用 爆炸焊接法、热轧法等进行一体化而成的靶/背衬板组件(参照专利文献6)。在A1合金靶的情况下，可以列举纯银、钛、镍等作为衬垫。能够 进行成膜的高速化及靶的高温化，并且能够稳定地形成高品质的薄膜。另外，在专利文献7中，记载了通过在靶和背衬板(背衬板的材质 为Cu、 Al、 Cu93-A117、 Cu4-A196)之间夹持铜、铝或它们的合金，使 靶的冷却效率更有效。此时，记载有在由冷却的不均匀、靶材的重结晶而产生的组织 变化、由靶材的热应变而产生的变形(翘曲)、溅射效率的降低、靶的熔 融这样的问题上有效地发挥作用。靶的70%以上的面积、厚度可以在约0.05 约0.5mm的范围。另外，在专利文献8中记载了一种溅射装置，其特征在于，至少 在腐蚀的正下面的背衬板表面或靶背面上设置防止靶和背衬板的反应 的反应防止物。并且示出反应防止物为高熔点金属或它们的氮化物、 硅化物、碳化物硼化物，或者是嵌入槽内的石墨层或中空。还记载了靶和背衬板防止由溅射产生的热进行反应而在靶交换 时没有除去的、在耙中作为背衬板成分的铜，在扩散形成的薄膜中作 为杂质混入而产生污染。专利文献1:日本特开平1-222047号公报专利文献2:日本特开平8-269704号公报 专利文献3:日本特开2001-329362号公报 专利文献4:日本特开2002-129316号公报 专利文献5: WO2005/064036号公报 专利文献6:日本特开平4-131374号公报 专利文献7:日本特开平11-189870号公报 专利文献8:日本特开昭63-45368号公报以上虽然是由专利公报得到的公知的技术，但作为最近的技术， 为了形成如90nm 65nm工艺所示的微细配线网，通过进一步提高溅射 功率，使溅射粒子的电离率提高，抑制成膜的溅射粒子向晶片的直进 性。例如，这种溅射工艺被称为自身离子化(自电离)工艺。根据在溅射 装置的背衬板背面侧由旋转的磁控管所产生的磁场的状态，有时在被 严重腐蚀的区域中由耙产生的热变得非常强。通常，使用可以廉价地制造、强度高、热传导性优良、并且能够 抑制涡流产生的铜-锌合金来作为背衬板材料。但是，在将这种有用的 铜-锌合金用于背衬板时，产生了在腐蚀集中的部分作为添加合金元素 的锌蒸发、并且在扩散接合的界面剥落的新问题。特别是就靶而言，在热传导率低的钽或钽基合金耙中显著地产生 这样的问题，由于从背衬板上剥离的部分切断热量的耗散途径，因此5在放任该状态继续溅射时，也有时热量积累，靶部分地熔融(熔化)，从 而无法继续进行溅射。在其它的靶(例如铜-0.5%铝合金靶)中，由于耙自身的热传导率与 钽相比大很多，因此不存在熔融(熔化)这样的现象，但是，在溅射气氛 中虽然极少但仍检测到锌的存在。锌蒸发是由于蒸汽压高，由假设的数值计算结果可知产生如下问 题在最受腐蚀的位置的正下面，接合界面中的背衬板的最高温度超过约500°C。
技术实现思路
本专利技术鉴于上述问题，其目的在于提供一种不使廉价、强度和抗 涡流特性优良的铜-锌合金背衬板的特性降低、并且可以充分地应对更 大功率化的简便的溅射靶/背衬板结构体。为了解决由耙产生的热而引起的问题，可以类推通过在耙/铜-锌合金背衬板之间插入热传导性比铜-锌合金好的衬垫材料，可以使由 靶产生的热向背衬板侧进一步耗散，并使铜锌合金背衬板的温度降低 至锌不蒸发的温度。但是，当衬垫材料的厚度薄时，无法使背衬板的温度降低至锌不 蒸发的温度，如果衬垫材料很厚，则由于背衬板的厚度变薄，背衬板 的强度降低，因此不优选。例如，在使用钽作为靶、且插入与靶相同面积的厚度为5mm的纯 铜衬垫材料时，没有发生由锌的蒸发而引起的靶的剥离，但由于在衬 垫部产生的涡流的影响，在磁体的旋转上产生变动。由于衬垫材料与 靶的面积相同，因此涡流的影响大，仅使用衬垫材料是无法解决的。为了解决这样的问题而进行潜心的研究，结果发现，为了仅仅在 发生严重腐蚀的区域中使热有效地向背衬板侧逸散，必须制成不含有 比铜-锌合金热传导性更好、蒸汽压更高的元素、并且嵌入有与铜-锌合 金扩散接合的材料的结构的背衬板。另外，由于靶和铜-锌合金背衬板 必须扩散接合，因此纯铜最适合。另外，在磁控溅射中，磁控管在背衬板背部旋转，涡流在抑制磁 场变化的方向上磁场变化速度快的外围部大量产生。该涡流在电阻低 的材料上显著地产生，通过使磁控管的旋转变化来使膜的均匀性降低。由此，判明为了降低该纯铜嵌入体的涡流的影响，需要在靶中央 部进行埋设。本专利技术基于该见解，提供1)一种溅射靶/背衬板组件，其特征在 于，在溅射靶/铜-锌合金制溅射靶接合体中，具有在靶中央部的背衬板 位置处嵌入有纯铜的结构。本专利技术主要是防止溅射靶/铜-锌合金制背衬板接合体中溅射时的 温度上升、铜-锌合金制背衬板中含有的锌的蒸发、以及靶/背衬板间的 剥离。但是，另一方面，需要抑制作为使膜的均匀性降低的原因的涡 流的产生。如上所述，由于涡流在抑制磁场变化的方向上磁场变化速度快的 外围部更大量地发生，因此背衬板外围部需要使用能够抑制涡流产生 的铜-锌合金。因此，需要仅使能量集中的靶中央部不含有锌，并且置 换成热传导性高的纯铜。根据靶的材质，在温度上升、与背衬板的接合强度等方面存在差 异，因此需要根据靶的材质对纯铜的中心部的厚度与直径的尺寸进行 适宜设定。但是，在溅射靶/铜-锌合金本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种溅射靶／背衬板组件，其特征在于，在溅射靶／铜－锌合金制背衬板接合体中，具有在靶中央部的背衬板位置处嵌入有纯铜的结构。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：福岛笃志，小田国博，
申请(专利权)人：日矿金属株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]