特表 2024-531702 スパッタリングターゲット

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2024-08-29

(54)【発明の名称】スパッタリングターゲット

(51)【国際特許分類】

   C23C 14/34 20060101AFI20240822BHJP

【ＦＩ】

C23C14/34 B

【審査請求】未請求

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2024515938

(86)(22)【出願日】2022-09-16

(85)【翻訳文提出日】2024-04-03

(86)【国際出願番号】 CN2022119248

(87)【国際公開番号】W WO2023041018

(87)【国際公開日】2023-03-23

(31)【優先権主張番号】202122247144.5

(32)【優先日】2021-09-16

(33)【優先権主張国・地域又は機関】CN

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】517002878

【氏名又は名称】プランゼー シャンハイ ハイ パフォーマンス マテリアル リミテッド

(71)【出願人】

【識別番号】390040486

【氏名又は名称】プランゼー エスエー

(71)【出願人】

【識別番号】517071416

【氏名又は名称】プランゼージャパン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110003317

【氏名又は名称】弁理士法人山口・竹本知的財産事務所

(74)【代理人】

【識別番号】100075166

【弁理士】

【氏名又は名称】山口 巖

(74)【代理人】

【識別番号】100133167

【弁理士】

【氏名又は名称】山本 浩

(74)【代理人】

【識別番号】100169627

【弁理士】

【氏名又は名称】竹本 美奈

(72)【発明者】

【氏名】チェン，チァォ

(72)【発明者】

【氏名】ルゥー，ヂィェンドォン

(72)【発明者】

【氏名】リンケ，クリスチャン

(72)【発明者】

【氏名】国谷 勉

(72)【発明者】

【氏名】シュミット，ヘンリク

【テーマコード（参考）】

4K029

【Ｆターム（参考）】

4K029BA02

4K029BA11

4K029CA05

4K029DC02

4K029DC12

4K029DC13

4K029DC21

4K029DC22

4K029DC24

(57)【要約】

本発明は、スパッタリングターゲットを提供する。スパッタリングターゲットは、その軸が軸方向として定義され、半径方向が存在する平面が前記軸方向に垂直である管状バッキングチューブ；前記少なくとも１つの円筒状ターゲットセグメントの全長の少なくとも９０％に亘って前記軸方向に沿って延在する管状バッキングチューブ上に配置された少なくとも１つの円筒状ターゲットセグメント；及び前記管状バッキングチューブと前記円筒状ターゲットセグメントとの間に配置された接着材料を含有し、スパッタリングターゲットは、更に、それに隣接するターゲットセグメントのための停止部材であって、前記管状バッキングチューブの軸方向端部領域において前記管状バッキングチューブと一体的に形成され且つこれに沿って半径方向に突出し、前記管状バッキングチューブの円周の少なくとも一部に沿って延在する停止部材及び前記停止部材と前記隣接するターゲットセグメントとの間に挿入され前記接着材料の漏洩を防止する円周方向封止部材を備える。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

スパッタリング法によって薄膜を作製するためのスパッタリングターゲットであって、
その軸が軸方向として定義され、半径方向が存在する平面が前記軸方向に垂直である管状バッキングチューブ；
少なくとも１つの円筒状ターゲットセグメントの全長の少なくとも９０％に亘って軸方向に沿って延在する前記管状バッキングチューブ上に配置された少なくとも１つの円筒状ターゲットセグメント；
前記管状バッキングチューブと前記円筒状ターゲットセグメントとの間に配置された接着材料；
それに隣接するターゲットセグメントのための停止部材であって、前記管状バッキングチューブの軸方向端部領域において前記管状バッキングチューブと一体的に形成され且つこれに沿って半径方向に突出し、前記管状バッキングチューブの円周の少なくとも一部に沿って延在する停止部材；及び
前記停止部材と前記隣接するターゲットセグメントとの間に挿入され、前記接着材料の漏洩を防止する円周方向封止部材と、を備える
スパッタリングターゲット。

【請求項2】

前記停止部材が前記管状バッキングチューブの円周に沿って連続的に延在する請求項１に記載のスパッタリングターゲット。

【請求項3】

前記停止部材が突出する段差部である請求項１に記載のスパッタリングターゲット。

【請求項4】

前記突出する段差部が２つの平行な側壁を有する突出する隆起部である請求項３に記載のスパッタリングターゲット。

【請求項5】

前記封止部材がエラストマー材料からなり、前記ターゲットセグメントと前記停止部材との間で圧縮されたＯリングであることを特徴とする請求項１に記載のスパッタリングターゲット。

【請求項6】

前記停止部材が、半径方向に突出する縁を備え前記停止部材及び／又は前記ターゲットセグメントに対して押圧されて封止機能を提供する円周方向部材を有する請求項１に記載のスパッタリングターゲット。

【請求項7】

前記停止部材が前記管状バッキングチューブの一体的部分である請求項１に記載のスパッタリングターゲット。

【請求項8】

前記停止部材及び前記隣接するターゲットセグメントが本ざねはぎを形成する請求項１に記載のスパッタリングターゲット。

【請求項9】

前記ターゲットセグメントが金属材料からなる請求項１に記載のスパッタリングターゲット。

【請求項10】

前記金属材料がモリブデン系及び／又はタングステン系材料である請求項９に記載のスパッタリングターゲット。

【請求項11】

前記接着材料がはんだである請求項１に記載のスパッタリングターゲット。

【請求項12】

前記はんだがインジウムはんだ又はインジウム合金はんだである請求項１１に記載のスパッタリングターゲット。

【請求項13】

更に、前記管状バッキングチューブ上に前記軸方向に沿って並置された少なくとも２つの円筒状ターゲットセグメントを含有してなり、ここで、互いに対向する前記少なくとも２つの円筒状ターゲットセグメントの少なくとも２つの端部が、半径方向及び／又は軸方向に見て、相隣接する２つの円筒状ターゲットセグメントの一方の端部における少なくとも１つのさねが、対応する他方の端部における少なくとも１つの溝と重なり合うように、互いに本ざねはぎを形成し、この重なり合いは、前記対応する端部の円周の少なくとも一部に沿って延在する、請求項１に記載のスパッタリングターゲット。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、スパッタリングターゲットに関する。

【背景技術】

【0002】

スパッタリングは、固体ターゲット中の原子が（通常、プラズマからの）高エネルギーイオンによって衝撃を受け、その固体から気体中に放出される物理的プロセスを指す物理蒸着技術である。
スパッタリングは、一般に、不活性ガスで満たされた真空システム内で行なわれる。高電圧電場の動作下で、アルゴンガスがイオン化されてアルゴンイオン流を発生させ、これがターゲット陰極に衝撃を与える。スパッタされたターゲット材料の原子又は分子は、半導体チップ、ガラス又はセラミック上に堆積されて、薄膜を形成する。スパッタリングは、低温で高融点材料の薄膜を製造することができ、合金及び化合物の薄膜を製造するプロセス中に元の組成を維持することができるという利点を有する。そのため、半導体デバイスや集積回路の製造にスパッタリングが広く用いられてきた。

【0003】

スパッタリングターゲット材料は、スパッタリングにより薄膜を生成する材料であり、金属やセラミックスから製造される。近年、電子部品の更なる低消費電力化及び高速度化の要求があり、これらの要求を達成するために、種々の高品質スパッタリングターゲット材料が必要となっている。

【0004】

一般的に、スパッタリングターゲット材料は、主に、ターゲットブランク、バッキングプレート及びその他の部品で構成されている。ターゲットブランクは、高速イオンビーム流が照射されるターゲット材料で、スパッタリングターゲット材料のコア部分に属する。スパッタリング被覆プロセスでは、ターゲットブランクにイオンが衝突した後、その表面原子をスパッタリングして飛散させ、基板上に堆積させて電子膜を形成する。高純度金属の強度が低いため、スパッタリングプロセスを完成させるためには、スパッタリングターゲット材料は、特殊な機械中に設置する必要がある。機械内部は高電圧、高真空環境になっている。このため、超高純度金属のスパッタリングターゲットブランクは、種々の溶接工程を介してバッキングプレートと接合する必要がある。バッキングプレートは、主に、スパッタリングターゲット材料を固定する役割を果たし、良好な電気伝導性及び熱伝導性を有する必要がある。

【0005】

従来技術では、管状ターゲット材料が提供される。管状ターゲット材料は、凹部を有する管状ターゲット本体と、この凹部と係合するフランジを有する２つの接続部材と、を含む。接続部材は、管状ターゲット本体を接続部材に接続するために、はんだが存在する窪みを有する。しかし、このターゲット材料では、温度が上昇するにつれて、ターゲット材料の接合部からはんだが漏れやすくなる。

【0006】

従来技術では、ターゲット材料組立体及びターゲット材料ユニットが更に設けられている。ターゲット材料組立体は、複数のターゲット材料ユニットと複数の接合部品とを含む。複数のターゲット材料ユニットの各々は、円筒状ターゲット材料及び円筒状基体を有する。円筒状基体は、円筒状ターゲット材料の内側に係合される。前記接合部は、複数のターゲット材料ユニットの内部に位置しており、複数のターゲット材料ユニットのそれぞれは、それらの間に空隙を有する。しかし、このターゲット材料では、温度が上昇するにつれて、ターゲット材料の接合部からもはんだが漏れやすくなる。

【0007】

従来技術では、ターゲット装着機構が更に設けられている。ターゲット装着機構には、円筒状の支持管及びこの支持管を覆うターゲット材料が装着され、接合領域を含んでいて円筒状のターゲットはクランプに接続されている。しかし、このターゲット材料では、温度が上昇するにつれて、ターゲット材料の接合部からもはんだが漏れやすくなる。

【0008】

従来技術では、インターロック用の円筒状マグネトロン陰極及びターゲット材料が更に提供されている。マグネトロン組立体は、ターゲット材料を陰極本体から除去することを可能にする第１のユニットを含む。しかしながら、このターゲット材料では、温度が上昇するにつれて、ターゲット材料の接合部からもはんだが漏れやすくなる。

【0009】

従来技術では、管状ターゲットが更に備えられる。管状ターゲットは、支持管とスパッタ材料管とで構成されている。支持管は、ねじ接続によってスパッタリング材料管に接続される。Ｏ－リング封止が、支持管とスパッタリング材料管との間に配置されている。しかしながら、このターゲット材料では、温度が上昇するにつれて、ターゲット材料の接合部からもはんだが漏れやすくなる。

【0010】

上記から、従来技術の欠点を考慮して、改良されたスパッタリングターゲットを提供できることが、当業者にとって解決が最も必要な技術上の困難な問題であることが分かる。そのスパッタリングターゲットは、ターゲット材料の接合部からのはんだの漏洩を防止し、組立精度及び組立安定性を著しく改善し、安定した品質、高い歩留まり率及びコストの節約を達成することができる。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0011】

本出願の目的は、従来技術の欠点を克服し、スパッタリングターゲットを提供することである。本出願において提供されるスパッタリングターゲットによれば、安定した品質、高い歩留まり率及びコスト削減が達成される。

【課題を解決するための手段】

【0012】

本出願の第１の局面は、スパッタリング法により薄膜を作製するためのスパッタリングターゲットに関する。スパッタリングターゲットは、
その軸が軸方向として定義され、半径方向が存在する平面が前記軸方向に垂直である管状バッキングチューブ；
前記少なくとも１つの円筒状ターゲットセグメントの全長の少なくとも９０％に亘って軸方向に沿って延在する前記管状バッキングチューブ上に配置された少なくとも１つの円筒状ターゲットセグメント；
前記管状バッキングチューブと前記円筒状ターゲットセグメントとの間に配置された接着材料；
前記停止部材に隣接するターゲットセグメントのための停止部材であって、前記管状バッキングチューブの軸方向端部領域において前記管状バッキングチューブと一体的に形成され且つこれに沿って半径方向に突出し、前記管状バッキングチューブの円周の少なくとも一部に沿って延在する停止部材；及び
前記停止部材と前記隣接するターゲットセグメントとの間に挿入され、前記接合材料の漏洩を防止する円周方向封止部材、を備える。

【0013】

いくつかの実施形態では、停止部材は、管状バッキングチューブの円周に沿って連続的に延在する。
いくつかの実施形態では、停止部材は、突出する段差部である。
いくつかの実施形態では、突出する段差部は、２つの平行な側壁を有する突出した隆起部である。

【0014】

いくつかの実施形態では、封止部材は、エラストマー材料で作製され、ターゲットセグメントと停止部材との間で圧縮されるＯリングである。

【0015】

いくつかの実施形態では、停止部材４は、半径方向に突出する縁を有し停止部材４及び／又はターゲットセグメント３に押し付けられて封止機能を提供する円周方向部材を有する。
いくつかの実施形態では、停止部材は、管状バッキングチューブの一体的部分である。

【0016】

いくつかの実施形態では、停止部材及び隣接するターゲットセグメントは、本ざねはぎを形成する。

【0017】

いくつかの実施形態では、ターゲットセグメントは、金属材料で作製される。
いくつかの実施形態では、金属材料は、モリブデン系及び／又はタングステン系材料である。

【0018】

いくつかの実施形態では、接合材料は、はんだである。
一部の実施形態では、はんだは、インジウムはんだ又はインジウム合金はんだである。

【0019】

いくつかの実施形態では、スパッタリングターゲットは、更に、管状バッキングチューブ上に軸方向に沿って並置された少なくとも２つの円筒状ターゲットセグメントを含み、このとき、互いに対向する少なくとも２つの円筒状ターゲットセグメントの少なくとも２つの端部は、半径方向及び／又は軸方向に見て、相隣接する２つの円筒状ターゲットセグメントの一方の端部における少なくとも１つのさねが、対応する他方の端部における少なくとも１つの溝と重なり合うように、互いに本ざねはぎを形成し、この重なり合いは、対応する端部の円周の少なくとも一部に沿って延在する。

【発明の効果】

【0020】

本出願のスパッタリングターゲットによれば、ターゲット材料の最下端からのはんだの漏洩が防止され、組立精度及び組立安定性が著しく向上し、安定した品質、高い歩留まり率及びコストの節約が達成される。

【図面の簡単な説明】

【0021】

【図1】図１は、本出願の第１の実施形態によるスパッタリングターゲットの概略図である。

【図2】図２は、図１のスパッタリングターゲットにおける部位Ａの部分拡大図である。

【図3】図３は、図１のスパッタリングターゲットにおける部位Ｂの部分拡大図である。

【発明を実施するための形態】

【0022】

本出願による技術的解決策は、添付の図面を参照して以下で明確且つ完全に説明され、説明された実施形態は、すべての実施形態ではなく、本出願の実施形態の一部であることが明らかである。本出願の実施形態に基づいて、発明の努力をすることなく当業者によって得られる他の全ての実施形態は、本出願の保護の範囲内に入る。

【0023】

本出願の説明において、用語「中心」、「上」、「下」、「頂」、「底」、「内」、「外」などによって示される方向又は位置関係は、添付の図面に示される方向又は位置関係に基づいており、これらは、本出願を説明し説明を簡略化する便宜だけのためのものであり、参照されるデバイス又は要素が特定の方向を有し、特定の方向で構築され操作されなければならないことを明示したり又は暗示したりするのではなく、従って、本出願を限定するものとして解釈されるべきではないことに留意されたい。

【0024】

本出願の説明において、特に明記し又は制限されない限り、「配置する」、「接続する」及び「接合する」という用語は、広く解釈されるべきものであり、例えば、固定的に接続され、着脱可能に接続され又は一体的に接続されてもよい。本出願における上記用語の具体的な意味は、当業者によって詳細に理解され得る。

【0025】

また、以下に説明する本出願の異なる実施形態に係る技術的特徴は、互いに矛盾しない限りにおいて、互いに組み合わせることができる。

【0026】

図１は、本出願の第１の実施形態によるスパッタリングターゲットの概略図である。図１に示すように、スパッタリングターゲットは、管状のバッキングチューブ１並びに円筒状ターゲットセグメント２及び３を備えている。ターゲットセグメントの数は、２つに限定されず、３つ以上であってもよい。バッキングチューブ１の軸は、軸方向（図１における頂部－底部方向）として定義される。バッキングチューブ１の半径方向（図１の左－右方向）が存在する平面は、軸方向に対して垂直である。円筒状ターゲットセグメント２及び３は、ターゲットセグメント２及び３の全長に亘って軸方向に沿って延在するバッキングチューブ１上に配置される。いくつかの実施形態では、ターゲットセグメント２及び３は、金属材料、例えば、モリブデン系及び／又はタングステン系材料で作製される。バッキングチューブ１とターゲットセグメント２及び３との間には、接着材料が配置されている。いくつかの実施形態では、接着材料は、インジウムはんだ又はインジウム合金はんだなどの、はんだである。ターゲットセグメント３の下部（図１における部位Ａ）には、停止部材が配置されている。

【0027】

図２は、図１の部位Ａにおける部分拡大図である。図２に示すように、停止部材４は、バッキングチューブ１の軸方向端部領域において、バッキングチューブ１と一体的に形成され、それに沿って半径方向に突出し、バッキングチューブ１の円周の少なくとも一部に沿って延在する。即ち、停止部材４はバッキングチューブ１の一体的部分であり、停止部材４と隣接するターゲットセグメント３とは、本ざねはぎを形成している。「一体的に形成された」は、同一材料から１段階で形成すること、又は溶接、接着などによって接合することを含むものとする。円周方向封止部材５は、停止部材４とターゲットセグメント３との間に挿入され接着材料の漏洩を防止する。いくつかの実施形態では、停止部材４は、バッキングチューブ１の円周に沿って連続的に延在する。いくつかの実施形態では、封止部材５は、エラストマー材料で作製され、ターゲットセグメント３と停止部材４との間で圧縮されるＯリングであるが、これに限定されない。他の適切な構造も使用することができる。

【0028】

いくつかの実施形態では、停止部材４は、突出する段差部であるが、これに限定されない。他の適切な構造も使用することができる。突出段差部は、２つの平行な側壁を有する実質的に長方形の断面を含む、２つの平行な側壁を有する突出隆起部であってもよいが、これに限定されない。他の適切な構造、例えば、テーパ状又は円錐状の断面と対応するテーパ状又は円錐状の溝とを備えた段差部を採用することもできる。

【0029】

いくつかの実施形態では、停止部材４は、半径方向に突出する縁を有し停止部材４及び／又はターゲットセグメント３に押し付けられて封止機能を提供する円周方向部材を有するが、これに限定されない。他の適切な構造も使用することができる。即ち、円周方向封止部材は、縁、Ｔ字形プロファイル、ホイル、及びバネ機能を有する環状金属片などで、相隣接する２つのターゲットセグメント間の間隙に沿って円周方向に延在する。

【0030】

いくつかの実施形態では、停止部材４は、例えば、軸方向に沿って延在する溝又はさねを含むが、これらに限定されない。他の適切な構造も使用することができる。

【0031】

図３は、図１の部位Ｂにおける部分拡大図である。図３に示すように、互いに対向するターゲットセグメント２及び３の２つの端部は、半径方向及び／又は軸方向に見て、ターゲットセグメント２の端部における一つのさね６がターゲットセグメント３の対応する他方の端部における一つの溝７と重なり合うように、互いに本ざねはぎを形成し、この重なり合いは、対応する端部の円周の一部に沿って延在する。

【0032】

既存のスパッタリングターゲット材料は、一般に、複数のターゲットセグメントの接続点に平坦な接合部を有し、バッキングチューブの表面には固定ターゲット材料ボスが無い。既存の切断方法と比較して、本出願によるスパッタリングターゲットは、一体的に形成された停止部材を含み、さらに封止部材を含むので、組立精度及び組立安定性が著しく向上する。ターゲット材料の使用工程中、温度が上昇するにつれて、はんだがターゲット材料の最下端から漏洩することも防止される。

【0033】

以下、本出願の好適な実施例を説明するが、本出願の実施例はこれらに限定されるものではない。

【0034】

＜実施例１＞
実施例１におけるスパッタリングターゲットは、管状バッキングチューブ１、モリブデンからなる円筒状のターゲットセグメント２及び３、停止部材４並びに封止部材５を備えている。ターゲットセグメント２及び３は、バッキングチューブ１上に配置され、バッキングチューブ１は、ターゲットセグメント２及び３の全長に亘って軸方向に沿って延在する。インジウムはんだが、バッキングチューブ１とターゲットセグメント２及び３との間に配置される。停止部材４が、ターゲットセグメント３に配置される。停止部材４は、バッキングチューブ１の軸方向端部領域において、バッキングチューブ１と同じ材料を使用してバッキングチューブ１と一体的に形成され、バッキングチューブ１に沿って半径方向に突出し、バッキングチューブ１の円周に沿って連続的に延在する。停止部材４は、突出した段差部であって、２つの平行な側壁を備えた突出した隆起部を有し、２つの平行な側壁を有する略矩形の断面を有する。本出願のスパッタリングターゲットを適用することにより、ターゲット材料の最下端からのはんだの漏洩が防止され、組立精度及び組立安定性が著しく向上し、生産効率が大幅に改善される。

【0035】

＜実施例２＞
実施例２におけるスパッタリングターゲットは、管状バッキングチューブ１、タングステンからなる円筒状のターゲットセグメント２及び３、停止部材４並びに封止部材５を備えている。ターゲットセグメント２及び３は、バッキングチューブ１上に配置され、バッキングチューブ１は、ターゲットセグメント２及び３の全長に亘って、軸方向に沿って延在する。複数のターゲットセグメントが、ターゲットセグメント２と３との間に配置されてもよい。インジウム合金はんだが、バッキングチューブ１とターゲットセグメント２及び３との間に配置される。停止部材４が、ターゲットセグメント３に配置される。停止部材４は、バッキングチューブ１に沿って溶接され且つ半径方向に突出するように、バッキングチューブ１の軸方向端部領域において、バッキングチューブ１と一体的に形成され、バッキングチューブ１の円周に沿って連続的に延在する。停止部材４は、半径方向に突出する縁を有し停止部材４及び／又はターゲットセグメント３に押し付けられて封止機能を提供する円周方向部材を有する。本出願のスパッタリングターゲットを適用することにより、ターゲット材料の最下端からのはんだの漏洩が防止され、組立精度及び組立安定性が著しく改善され、生産効率が大幅に改善される。

【0036】

＜実施例３＞
実施例３におけるスパッタリングターゲットは、管状バッキングチューブ１、タンタルからなる円筒状のターゲットセグメント２及び３、停止部材４並びに封止部材５を備えている。ターゲットセグメント２及び３は、バッキングチューブ１上に配置され、バッキングチューブ１は、ターゲットセグメント２及び３の全長に亘って軸方向に沿って延在する。複数のターゲットセグメントが、ターゲットセグメント２と３との間に配置されてもよい。インジウム合金はんだが、バッキングチューブ１とターゲットセグメント２及び３との間に配置される。停止部材４が、ターゲットセグメント３に配置される。停止部材４は、接着剤で連結されバッキングチューブ１に沿って半径方向に突出するような態様で、バッキングチューブ１の軸方向端部領域においてバッキングチューブ１と一体的に形成され、バッキングチューブ１の円周に沿って連続的に延在する。停止部材４は、バネ機能を有する環状の金属片である。本出願のスパッタリングターゲットを適用することにより、ターゲット材料の最下端からのはんだの漏洩が防止され、組立精度及び組立安定性が著しく向上し、生産効率が大幅に向上する。

【産業上の利用可能性】

【0037】

本出願に係るスパッタリングターゲットによれば、ターゲット材料の適用の際に、温度上昇とともに、はんだがターゲット材料の最下端から容易に漏洩することによって引き起こされる問題が効果的に解決され、安定した品質、高収率及びコスト削減が達成された。

【0038】

本出願をその好ましい実施形態を参照して説明してきたが、本出願の範囲から逸脱することなく、その諸要素について、様々な変更を行なうことができ、代わりに等価物を用いることができることが、当業者によって理解されるであろう。従って、本出願の範囲は、特許請求の範囲の保護範囲に従うべきものである。

【図1】

【図2】

【図3】

【国際調査報告】