ターゲット／バッキングプレート構造物、及びターゲット／バッキングプレート構造物の形成法
本発明は、ターゲット／バッキングプレート構造物及びターゲット／バッキングプレート構造物の形成法を含む。ターゲットとバッキングプレートは適当な中間層を介して互いに接着できる。ターゲットは、アルミニウム、銅、タンタル及びチタンの一つ以上を含みうる。中間層は、銀、銅、ニッケル、スズ、チタン及びインジウムの一つ以上を含みうる。本発明のターゲット／バッキングプレート構造物は、少なくとも２０ｋｓｉの接着強さと８０μｍ未満のターゲット内平均粒径を有することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ターゲット／バッキングプレート構造物に関し、ターゲット／バッキングプレート構造物の形成法にも関する。
【背景技術】
【０００２】
物理蒸着法（ＰＶＤ）は材料の成膜に頻繁に利用される。例えば、半導体プロセシングは、金属及び／又はその他の材料を半導体基板上に成膜するのにＰＶＤをよく利用している。
【０００３】
典型的なＰＶＤ操作は所望材料を含むターゲットを利用する。ターゲットは適当な装置のチャンバ内に備え付けられる。ターゲットは典型的にはバッキングプレートに接着されており、バッキングプレートはターゲットを装置内で所望の方向に保持するのに利用される。基板はターゲットから離れたチャンバ内の位置に備え付けられる。次に、ターゲットの所望材料をスパッタし、又は別の方法でターゲットから削り取ることによって、所望材料を基板上に蒸着させる。
【０００４】
ターゲットをバッキングプレートに接着するに際しては様々な困難に直面しうる。例えば、ターゲットをバッキングプレートに接着するのに使用する温度が高すぎるとターゲット内の粒径（grain size）が過度に成長しうる。一般的に、ＰＶＤプロセスには粒度の大きいターゲットより粒度の小さいターゲットの方がよい。ターゲットをバッキングプレートに接着するときに起こりうる別の問題は、ターゲット／バッキングプレートの接着が十分強くなければ、ＰＶＤプロセスに伴う繰り返しの熱応力下で接着が破壊しうることである。いわゆるイオン化ＰＶＤ（Ｉ−ＰＶＤ）プロセスには特に強い接着が望ましい。Ｉ−ＰＶＤの用途では通常高出力が使用されるのでガス温度が高くなり（イオン化ガスの希薄化、スパッタ金属種の熱化）、ひいてはターゲットの温度上昇をもたらしうる。Ｉ−ＰＶＤプロセシングの高出力レベルに伴う応力に耐えるために、ターゲット／バッキングプレートアセンブリは、少なくとも１平方インチ当たり約２０，０００ポンド（すなわち２０ｋｓｉ）のターゲットとバッキングプレート間の接着強さを有するのが望ましいと思われる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ターゲット内の粒径が所望の小ささでありながら、所望の高い接着強さも有するターゲット／バッキングプレートアセンブリの開発が望まれている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
一側面において、本発明はターゲット／バッキングプレート構造物を含む。該構造物は、平均粒径８０μｍ未満を有する銅含有ターゲットを含む。該構造物は、ターゲットからバッキングプレートまでの接着強さが少なくとも約２０ｋｓｉである。
【０００７】
一側面において、本発明はターゲット／バッキングプレート構造物を含む。該構造物は、銅含有ターゲット、バッキングプレート、及びターゲットとバッキングプレート間に中間層を含む。バッキングプレートは、少なくとも約０．１重量％の銅、クロム、ニッケル及びケイ素のそれぞれを含む。特別な側面において、バッキングプレートは本質的に銅、クロム、ニッケル及びケイ素からなり、ニッケルは約２重量％〜約３重量％存在し；ケイ素は約０．４重量％〜約０．８重量％存在し；そしてクロムは約０．１重量％〜約０．８重量％存在する。中間層は、銀、銅、ニッケル、スズ及びインジウムの一つ以上を含みうる。特別な側面において、ターゲットから中間層を介してバッキングプレートまでの接着強さは少なくとも約２０ｋｓｉであり、一方ターゲット内の平均粒径は８０μｍ未満である。ある側面では約４５μｍ以下である。
【０００８】
一側面において、本発明は、主にアルミニウムを含む（換言すれば５０重量％を超えて含む）ターゲット、バッキングプレート、及びターゲットとバッキングプレート間に主にニッケル又はチタンを含む中間層を有するターゲット／バッキングプレート構造物を含む。
【０００９】
一側面において、本発明は、ターゲット／バッキングプレート構造物の形成法を含む。ターゲットを用意する。ターゲットは第一の組成物のものであり第一の接着面を有する。バッキングプレートを用意する。バッキングプレートは第一の組成物とは異なる第二の組成物のものであり第二の接着面を有する。第一及び第二の接着面上の一方又は両方に中間層組成物を形成する。中間層組成物は主に第一及び第二の組成物の一方又は両方に可溶性の材料を含む。ターゲットをバッキングプレートに中間層組成物を介して接着させる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明の一側面は、銅、クロム、ニッケル及びケイ素を含む合金又はその他の組成物をバッキングプレート材料（すなわち、ＣｕＣｒＮｉＳｉ材料）として利用することに関する。材料の一例は、約２％〜約３％のニッケル、約０．４％〜約０．８％のケイ素、約０．１％〜約０．８％のクロム、及び残りの銅を含みうる（掲載のパーセント数は重量パーセント）。そのような材料は、約７００ＭＰａの引張強さ、約６３０ＭＰａの降伏強さ（０．２％耐力）、１５８ＨＢを超える硬度、約１７．３μｍ／ｍ．Ｃの平均熱膨張率、及び２０℃で約４０％ＩＡＣＳの導電率を有する。そのようなバッキングプレート材料はＣ１８０００と呼ばれる。該バッキングプレートは高純度の銅ターゲットと組み合わせて使用できる。高純度の銅ターゲットとは、例えば、銅の純度が重量％で９９．９％（すなわち３Ｎ）より高いターゲット、特別な用途においては９９．９９５％（すなわち４Ｎ５）超の銅を有する銅ターゲット、例えば９９．９９９９％（すなわち６Ｎ）以上の銅を有するターゲットである。
【００１１】
これまで銅ターゲットは典型的にはＣｕＣｒバッキングプレート（該バッキングプレートは典型的には約０．６重量％〜約１．２重量％のクロムを含み、残りの組成は銅である）に接着されていた。これまで利用されていたＣｕＣｒ構造物と比較してＣｕＣｒＮｉＳｉバッキングプレート構造物の利点は、特別の用途について適切な導電率を有しうることであり、別の利点は、ＣｕＣｒＮｉＳｉは、特別の用途について適切な強度を有しうることである。具体的には、ＣｕＣｒＮｉＳｉは、ＣｕＣｒより高い強度及び低い導電率を有しうる。
【００１２】
ＣｕＣｒＮｉＳｉを利用する際の困難は、高純度の銅ターゲットをバッキングプレートに接着しようとするときに発生する。具体的には、銅ターゲット内の粒径を許容できないサイズに成長させるような条件を使用せずに２０ｋｓｉ以上の接着強さを達成するのは困難である（典型的な非許容サイズとは粒径８０μｍ以上）。
【００１３】
本発明の側面に従って、高純度の銅ターゲットとＣｕＣｒＮｉＳｉバッキングプレート間に中間層を設ける。該中間層は、例えば、銀、銅、ニッケル、スズ及びインジウムの一つ以上を含む、または本質的に銀、銅、ニッケル、スズ及びインジウムの一つ以上からなる、または銀、銅、ニッケル、スズ及びインジウムの一つ以上からなることができる。そのような材料は、材料とバッキングプレート及びターゲットとの間に良好な拡散が可能なため、中間層に好適である。
【００１４】
第一の組成物を含むターゲットが用意され、第一の組成物とは異なる第二の組成物を含むバッキングプレートが用意される。ターゲットは接着面を有し（これを第一の接着面と称するとする）、バッキングプレートも接着面を有する（これを第二の接着面と称するとする）。中間層組成物を、ターゲットの接着面及び／又はバッキングプレートの接着面上に提供し、その後、ターゲットとバッキングプレートを、中間層組成物を介してターゲットとバッキングプレート間に接着が起こるような条件に委ねる。バッキングプレートがＣｕＣｒＮｉＳｉを含む用途の場合、中間層組成物は少なくともバッキングプレートの接着面上に形成されるのが好適であろう。なぜならば、該バッキングプレートは酸化物表面を有しうるので、接着の前に表面を破壊しなければ接着の妨げになるからである。中間層組成物を該表面に提供することで酸化物表面を破壊することができる。酸化物はＣｕＣｒＮｉＳｉに付随するケイ素の酸化によって発生しうる。酸化物の原因にかかわらず、酸化物は、バッキングプレート上に中間層組成物を形成することに加えて、又はその代わりに、化学処理によって破壊することもできる。化学処理の一例は、バッキングプレートの接着面をフッ化水素酸単独、又はフッ化水素酸と硝酸の組合せで処理して表面から酸化物を除去することである。そのような処理は接着面からケイ素も除去することになりうるが、それが望ましい特定の用途もある。処理工程の一例は以下の７段階を含みうる。すなわち、
１）バッキングプレートの接着面を塩基性溶液に暴露する（適切な塩基性溶液は、Ｍｅｔｅｘ Ｔ−１０３（登録商標）から形成された水酸化ナトリウム溶液）；
２）接着面を脱イオン水で濯ぐ；
３）接着面を硝酸とフッ化水素酸を含む溶液で処理する（例えば、約４３％の硝酸と約４．９％のフッ化水素酸（ｖ／ｖ）を含む溶液）；
４）接着面を脱イオン水で濯ぐ；
５）接着面を硫酸を含む溶液で処理する（例えば、約２．８％の硫酸（ｖ／ｖ）を含む溶液）；
６）接着面を脱イオン水で濯ぐ；そして
７）バッキングプレートを高圧空気を用いて乾燥させ、次いで表面酸化防止のために迅速に真空包装する。
【００１５】
典型的な用途の場合、水酸化物による処理（ステップ１）は約３０秒間、フッ化水素酸／硝酸混合物による処理（ステップ３）は約１０秒間、そして硫酸による処理（ステップ５）は約３０秒間実施すればよい。
【００１６】
前述の化学処理は、本明細書中に記載の中間層組成物の有無にかかわらず利用できるが、典型的には中間層組成物も利用する用途と併せた前処理として使用されることになろう。同様に、中間層組成物は本明細書中に記載の化学処理をしてもしなくても使用できる。
【００１７】
中間層組成物は、バッキングプレートの接着面及び／又はターゲットの接着面に任意の適切な方法を用いて付着させることができる。任意の適切な方法とは、例えば、イオンメッキ、電気メッキ、無電解法などである。
【００１８】
中間層組成物をターゲットの接着面及びバッキングプレートの接着面の一方又は両方に付着させたら、バッキングプレートをターゲットに、例えば、約２５０℃〜約４５０℃の温度の熱間静水圧加圧（ＨＩＰ）を利用して接着する。すると、中間層組成物はターゲットとバッキングプレート間の中間層になる。バッキングプレートがＣｕＣｒＮｉＳｉを含む、または本質的にＣｕＣｒＮｉＳｉからなる、またはＣｕＣｒＮｉＳｉからなる用途の場合、中間層は銀を含む、または本質的に銀からなる、または銀からなり、ターゲットは高純度の銅を含む。ターゲットとバッキングプレート間の接着強さは１平方インチ当たり少なくとも約２０，０００ポンドを可能にしながら、ターゲット内の平均粒径は８０μｍ未満のままである。ある側面においては、ターゲット内の実質的に全ての粒子の最大粒径が約８０μｍ未満である。一つの用例では、拡散接着の前に、Ｃｕを９９．９９９９％のＣｕターゲットとＣｕＣｒＮｉＳｉバッキングプレートの両方の接着面にイオンメッキする。ターゲット及びバッキングプレート上のイオンメッキ層の厚さは約５μｍである。ターゲットとバッキングプレートを４００℃でＨＩＰにより拡散接着する。接着強さは約２０．４ｋｓｉであり、平均ターゲット粒径は約４９μｍである。同じターゲットを同じバッキングプレートに中間層のない状態で４５０℃でＨＩＰで接着すると、接着強さは約１２．５ｋｓｉであり、平均ターゲット粒径は約２１０μｍである。
【実施例】
【００１９】
図１及び２を参照しながら、本発明の方法論に従って形成できるターゲット／バッキングプレート構造物１０の例について説明する。該構造物は、バッキングプレート１２、ターゲット１４、及びターゲットとバッキングプレート間に中間層１６を含む（中間層は具体的にはターゲットの接着面とバッキングプレートの接着面の間の界面にある）。バッキングプレートは特別の側面においてＣｕＣｒＮｉＳｉを含み、ターゲットは高純度の銅を含み、中間層は銀及び銅の一つ又は両方を含みうる。中間層は典型的には約０．１μｍ〜約２０μｍの厚さを有することになろう。構造物１０は例示的形状で示されている。本発明の方法論は、示されている構造物１０の形状を含め、又はそれに限らず、多数のターゲット／バッキングプレート構造物の形成に利用できることは理解されるはずである。中間層は単一の均質組成物として示されているが、中間層は、ある側面では異なる組成物の積重ねも含みうることは理解されるはずである。
【００２０】
本発明の方法論は、高純度の銅材料中の粒径を小さく維持しながら高強度の接着を得るために高純度の銅ターゲットをＣｕＣｒＮｉＳｉを含むバッキングプレートに接着するのに特に有用でありうる。しかしながら、本発明はその他のターゲット／バッキングプレート組成物にも適用できることは理解されるはずである。例えば、ターゲットは、アルミニウム、タンタル、チタン及び銅の一つ以上を含む、または本質的にアルミニウム、タンタル、チタン及び銅の一つ以上からなる、またはアルミニウム、タンタル、チタン及び銅の一つ以上からなるものであってもよい、または適当な中間層を介した接着に適切な任意のその他の組成物を含んでいてもよい。バッキングプレートは、銅、クロム、ニッケル及びケイ素の一つ以上を含みうるが、特別の用途ではＣｕとＣｒのバッキングプレートであってもよい。バッキングプレートは前述の組成物に限定されず、本明細書中に記載の方法論を用いて適切なターゲットに適切に接着できる任意の適切な組成物を含みうる。特別なターゲットと特別なバッキングプレート間に使用する適当な中間層の選択に当たっては、ターゲット及びバッキングプレートの組成物のいずれか、好ましくは両方に可溶性の材料を選択するのが望ましいであろう。例えば、主にアルミニウム（重量による）を含むターゲットを利用する場合、主にニッケル又はチタン（重量による）を含む中間層を利用するのが望ましいであろう。ある側面において、ターゲットは（本質的に）アルミニウムからなり、中間層は（本質的に）ニッケル又はチタンからなる。
【００２１】
ターゲットとバッキングプレート間に接着を形成する方法としてＨＩＰを前述したが、本発明の方法論はターゲットをバッキングプレートに接着するその他の方法と併せても使用できることは理解されるはずである。例えば、爆着技術を用いてＣｕ含有ターゲットをＣｕＣｒＮｉＳｉバッキングプレートに接着してもよい。一例の爆着技術は、９９．９９９９％のＣｕターゲットとＣｕＣｒＳｉＮｉバッキングプレート間に少なくとも約４５ｋｓｉ（特別の側面では約４７ｋｓｉ）の概算接着強さを形成し、最大ターゲット粒径約３８μｍ〜約４５μｍ、平均ターゲット粒径約４５μｍ以下（典型的には約４１μｍ以下）を維持する。爆着技術は、バッキングプレートの化学表面処理をしなくても、またバッキングプレートとターゲット間に中間層がなくても使用できる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明のターゲット／バッキングプレート構造物の一例を示す断面図である。
【図２】図１の構造物の平面図である。図１の断面図は図２の線１−１に沿うものである。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ターゲット／バッキングプレート構造物に関し、ターゲット／バッキングプレート構造物の形成法にも関する。
【背景技術】
【０００２】
物理蒸着法（ＰＶＤ）は材料の成膜に頻繁に利用される。例えば、半導体プロセシングは、金属及び／又はその他の材料を半導体基板上に成膜するのにＰＶＤをよく利用している。
【０００３】
典型的なＰＶＤ操作は所望材料を含むターゲットを利用する。ターゲットは適当な装置のチャンバ内に備え付けられる。ターゲットは典型的にはバッキングプレートに接着されており、バッキングプレートはターゲットを装置内で所望の方向に保持するのに利用される。基板はターゲットから離れたチャンバ内の位置に備え付けられる。次に、ターゲットの所望材料をスパッタし、又は別の方法でターゲットから削り取ることによって、所望材料を基板上に蒸着させる。
【０００４】
ターゲットをバッキングプレートに接着するに際しては様々な困難に直面しうる。例えば、ターゲットをバッキングプレートに接着するのに使用する温度が高すぎるとターゲット内の粒径（grain size）が過度に成長しうる。一般的に、ＰＶＤプロセスには粒度の大きいターゲットより粒度の小さいターゲットの方がよい。ターゲットをバッキングプレートに接着するときに起こりうる別の問題は、ターゲット／バッキングプレートの接着が十分強くなければ、ＰＶＤプロセスに伴う繰り返しの熱応力下で接着が破壊しうることである。いわゆるイオン化ＰＶＤ（Ｉ−ＰＶＤ）プロセスには特に強い接着が望ましい。Ｉ−ＰＶＤの用途では通常高出力が使用されるのでガス温度が高くなり（イオン化ガスの希薄化、スパッタ金属種の熱化）、ひいてはターゲットの温度上昇をもたらしうる。Ｉ−ＰＶＤプロセシングの高出力レベルに伴う応力に耐えるために、ターゲット／バッキングプレートアセンブリは、少なくとも１平方インチ当たり約２０，０００ポンド（すなわち２０ｋｓｉ）のターゲットとバッキングプレート間の接着強さを有するのが望ましいと思われる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ターゲット内の粒径が所望の小ささでありながら、所望の高い接着強さも有するターゲット／バッキングプレートアセンブリの開発が望まれている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
一側面において、本発明はターゲット／バッキングプレート構造物を含む。該構造物は、平均粒径８０μｍ未満を有する銅含有ターゲットを含む。該構造物は、ターゲットからバッキングプレートまでの接着強さが少なくとも約２０ｋｓｉである。
【０００７】
一側面において、本発明はターゲット／バッキングプレート構造物を含む。該構造物は、銅含有ターゲット、バッキングプレート、及びターゲットとバッキングプレート間に中間層を含む。バッキングプレートは、少なくとも約０．１重量％の銅、クロム、ニッケル及びケイ素のそれぞれを含む。特別な側面において、バッキングプレートは本質的に銅、クロム、ニッケル及びケイ素からなり、ニッケルは約２重量％〜約３重量％存在し；ケイ素は約０．４重量％〜約０．８重量％存在し；そしてクロムは約０．１重量％〜約０．８重量％存在する。中間層は、銀、銅、ニッケル、スズ及びインジウムの一つ以上を含みうる。特別な側面において、ターゲットから中間層を介してバッキングプレートまでの接着強さは少なくとも約２０ｋｓｉであり、一方ターゲット内の平均粒径は８０μｍ未満である。ある側面では約４５μｍ以下である。
【０００８】
一側面において、本発明は、主にアルミニウムを含む（換言すれば５０重量％を超えて含む）ターゲット、バッキングプレート、及びターゲットとバッキングプレート間に主にニッケル又はチタンを含む中間層を有するターゲット／バッキングプレート構造物を含む。
【０００９】
一側面において、本発明は、ターゲット／バッキングプレート構造物の形成法を含む。ターゲットを用意する。ターゲットは第一の組成物のものであり第一の接着面を有する。バッキングプレートを用意する。バッキングプレートは第一の組成物とは異なる第二の組成物のものであり第二の接着面を有する。第一及び第二の接着面上の一方又は両方に中間層組成物を形成する。中間層組成物は主に第一及び第二の組成物の一方又は両方に可溶性の材料を含む。ターゲットをバッキングプレートに中間層組成物を介して接着させる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明の一側面は、銅、クロム、ニッケル及びケイ素を含む合金又はその他の組成物をバッキングプレート材料（すなわち、ＣｕＣｒＮｉＳｉ材料）として利用することに関する。材料の一例は、約２％〜約３％のニッケル、約０．４％〜約０．８％のケイ素、約０．１％〜約０．８％のクロム、及び残りの銅を含みうる（掲載のパーセント数は重量パーセント）。そのような材料は、約７００ＭＰａの引張強さ、約６３０ＭＰａの降伏強さ（０．２％耐力）、１５８ＨＢを超える硬度、約１７．３μｍ／ｍ．Ｃの平均熱膨張率、及び２０℃で約４０％ＩＡＣＳの導電率を有する。そのようなバッキングプレート材料はＣ１８０００と呼ばれる。該バッキングプレートは高純度の銅ターゲットと組み合わせて使用できる。高純度の銅ターゲットとは、例えば、銅の純度が重量％で９９．９％（すなわち３Ｎ）より高いターゲット、特別な用途においては９９．９９５％（すなわち４Ｎ５）超の銅を有する銅ターゲット、例えば９９．９９９９％（すなわち６Ｎ）以上の銅を有するターゲットである。
【００１１】
これまで銅ターゲットは典型的にはＣｕＣｒバッキングプレート（該バッキングプレートは典型的には約０．６重量％〜約１．２重量％のクロムを含み、残りの組成は銅である）に接着されていた。これまで利用されていたＣｕＣｒ構造物と比較してＣｕＣｒＮｉＳｉバッキングプレート構造物の利点は、特別の用途について適切な導電率を有しうることであり、別の利点は、ＣｕＣｒＮｉＳｉは、特別の用途について適切な強度を有しうることである。具体的には、ＣｕＣｒＮｉＳｉは、ＣｕＣｒより高い強度及び低い導電率を有しうる。
【００１２】
ＣｕＣｒＮｉＳｉを利用する際の困難は、高純度の銅ターゲットをバッキングプレートに接着しようとするときに発生する。具体的には、銅ターゲット内の粒径を許容できないサイズに成長させるような条件を使用せずに２０ｋｓｉ以上の接着強さを達成するのは困難である（典型的な非許容サイズとは粒径８０μｍ以上）。
【００１３】
本発明の側面に従って、高純度の銅ターゲットとＣｕＣｒＮｉＳｉバッキングプレート間に中間層を設ける。該中間層は、例えば、銀、銅、ニッケル、スズ及びインジウムの一つ以上を含む、または本質的に銀、銅、ニッケル、スズ及びインジウムの一つ以上からなる、または銀、銅、ニッケル、スズ及びインジウムの一つ以上からなることができる。そのような材料は、材料とバッキングプレート及びターゲットとの間に良好な拡散が可能なため、中間層に好適である。
【００１４】
第一の組成物を含むターゲットが用意され、第一の組成物とは異なる第二の組成物を含むバッキングプレートが用意される。ターゲットは接着面を有し（これを第一の接着面と称するとする）、バッキングプレートも接着面を有する（これを第二の接着面と称するとする）。中間層組成物を、ターゲットの接着面及び／又はバッキングプレートの接着面上に提供し、その後、ターゲットとバッキングプレートを、中間層組成物を介してターゲットとバッキングプレート間に接着が起こるような条件に委ねる。バッキングプレートがＣｕＣｒＮｉＳｉを含む用途の場合、中間層組成物は少なくともバッキングプレートの接着面上に形成されるのが好適であろう。なぜならば、該バッキングプレートは酸化物表面を有しうるので、接着の前に表面を破壊しなければ接着の妨げになるからである。中間層組成物を該表面に提供することで酸化物表面を破壊することができる。酸化物はＣｕＣｒＮｉＳｉに付随するケイ素の酸化によって発生しうる。酸化物の原因にかかわらず、酸化物は、バッキングプレート上に中間層組成物を形成することに加えて、又はその代わりに、化学処理によって破壊することもできる。化学処理の一例は、バッキングプレートの接着面をフッ化水素酸単独、又はフッ化水素酸と硝酸の組合せで処理して表面から酸化物を除去することである。そのような処理は接着面からケイ素も除去することになりうるが、それが望ましい特定の用途もある。処理工程の一例は以下の７段階を含みうる。すなわち、
１）バッキングプレートの接着面を塩基性溶液に暴露する（適切な塩基性溶液は、Ｍｅｔｅｘ Ｔ−１０３（登録商標）から形成された水酸化ナトリウム溶液）；
２）接着面を脱イオン水で濯ぐ；
３）接着面を硝酸とフッ化水素酸を含む溶液で処理する（例えば、約４３％の硝酸と約４．９％のフッ化水素酸（ｖ／ｖ）を含む溶液）；
４）接着面を脱イオン水で濯ぐ；
５）接着面を硫酸を含む溶液で処理する（例えば、約２．８％の硫酸（ｖ／ｖ）を含む溶液）；
６）接着面を脱イオン水で濯ぐ；そして
７）バッキングプレートを高圧空気を用いて乾燥させ、次いで表面酸化防止のために迅速に真空包装する。
【００１５】
典型的な用途の場合、水酸化物による処理（ステップ１）は約３０秒間、フッ化水素酸／硝酸混合物による処理（ステップ３）は約１０秒間、そして硫酸による処理（ステップ５）は約３０秒間実施すればよい。
【００１６】
前述の化学処理は、本明細書中に記載の中間層組成物の有無にかかわらず利用できるが、典型的には中間層組成物も利用する用途と併せた前処理として使用されることになろう。同様に、中間層組成物は本明細書中に記載の化学処理をしてもしなくても使用できる。
【００１７】
中間層組成物は、バッキングプレートの接着面及び／又はターゲットの接着面に任意の適切な方法を用いて付着させることができる。任意の適切な方法とは、例えば、イオンメッキ、電気メッキ、無電解法などである。
【００１８】
中間層組成物をターゲットの接着面及びバッキングプレートの接着面の一方又は両方に付着させたら、バッキングプレートをターゲットに、例えば、約２５０℃〜約４５０℃の温度の熱間静水圧加圧（ＨＩＰ）を利用して接着する。すると、中間層組成物はターゲットとバッキングプレート間の中間層になる。バッキングプレートがＣｕＣｒＮｉＳｉを含む、または本質的にＣｕＣｒＮｉＳｉからなる、またはＣｕＣｒＮｉＳｉからなる用途の場合、中間層は銀を含む、または本質的に銀からなる、または銀からなり、ターゲットは高純度の銅を含む。ターゲットとバッキングプレート間の接着強さは１平方インチ当たり少なくとも約２０，０００ポンドを可能にしながら、ターゲット内の平均粒径は８０μｍ未満のままである。ある側面においては、ターゲット内の実質的に全ての粒子の最大粒径が約８０μｍ未満である。一つの用例では、拡散接着の前に、Ｃｕを９９．９９９９％のＣｕターゲットとＣｕＣｒＮｉＳｉバッキングプレートの両方の接着面にイオンメッキする。ターゲット及びバッキングプレート上のイオンメッキ層の厚さは約５μｍである。ターゲットとバッキングプレートを４００℃でＨＩＰにより拡散接着する。接着強さは約２０．４ｋｓｉであり、平均ターゲット粒径は約４９μｍである。同じターゲットを同じバッキングプレートに中間層のない状態で４５０℃でＨＩＰで接着すると、接着強さは約１２．５ｋｓｉであり、平均ターゲット粒径は約２１０μｍである。
【実施例】
【００１９】
図１及び２を参照しながら、本発明の方法論に従って形成できるターゲット／バッキングプレート構造物１０の例について説明する。該構造物は、バッキングプレート１２、ターゲット１４、及びターゲットとバッキングプレート間に中間層１６を含む（中間層は具体的にはターゲットの接着面とバッキングプレートの接着面の間の界面にある）。バッキングプレートは特別の側面においてＣｕＣｒＮｉＳｉを含み、ターゲットは高純度の銅を含み、中間層は銀及び銅の一つ又は両方を含みうる。中間層は典型的には約０．１μｍ〜約２０μｍの厚さを有することになろう。構造物１０は例示的形状で示されている。本発明の方法論は、示されている構造物１０の形状を含め、又はそれに限らず、多数のターゲット／バッキングプレート構造物の形成に利用できることは理解されるはずである。中間層は単一の均質組成物として示されているが、中間層は、ある側面では異なる組成物の積重ねも含みうることは理解されるはずである。
【００２０】
本発明の方法論は、高純度の銅材料中の粒径を小さく維持しながら高強度の接着を得るために高純度の銅ターゲットをＣｕＣｒＮｉＳｉを含むバッキングプレートに接着するのに特に有用でありうる。しかしながら、本発明はその他のターゲット／バッキングプレート組成物にも適用できることは理解されるはずである。例えば、ターゲットは、アルミニウム、タンタル、チタン及び銅の一つ以上を含む、または本質的にアルミニウム、タンタル、チタン及び銅の一つ以上からなる、またはアルミニウム、タンタル、チタン及び銅の一つ以上からなるものであってもよい、または適当な中間層を介した接着に適切な任意のその他の組成物を含んでいてもよい。バッキングプレートは、銅、クロム、ニッケル及びケイ素の一つ以上を含みうるが、特別の用途ではＣｕとＣｒのバッキングプレートであってもよい。バッキングプレートは前述の組成物に限定されず、本明細書中に記載の方法論を用いて適切なターゲットに適切に接着できる任意の適切な組成物を含みうる。特別なターゲットと特別なバッキングプレート間に使用する適当な中間層の選択に当たっては、ターゲット及びバッキングプレートの組成物のいずれか、好ましくは両方に可溶性の材料を選択するのが望ましいであろう。例えば、主にアルミニウム（重量による）を含むターゲットを利用する場合、主にニッケル又はチタン（重量による）を含む中間層を利用するのが望ましいであろう。ある側面において、ターゲットは（本質的に）アルミニウムからなり、中間層は（本質的に）ニッケル又はチタンからなる。
【００２１】
ターゲットとバッキングプレート間に接着を形成する方法としてＨＩＰを前述したが、本発明の方法論はターゲットをバッキングプレートに接着するその他の方法と併せても使用できることは理解されるはずである。例えば、爆着技術を用いてＣｕ含有ターゲットをＣｕＣｒＮｉＳｉバッキングプレートに接着してもよい。一例の爆着技術は、９９．９９９９％のＣｕターゲットとＣｕＣｒＳｉＮｉバッキングプレート間に少なくとも約４５ｋｓｉ（特別の側面では約４７ｋｓｉ）の概算接着強さを形成し、最大ターゲット粒径約３８μｍ〜約４５μｍ、平均ターゲット粒径約４５μｍ以下（典型的には約４１μｍ以下）を維持する。爆着技術は、バッキングプレートの化学表面処理をしなくても、またバッキングプレートとターゲット間に中間層がなくても使用できる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明のターゲット／バッキングプレート構造物の一例を示す断面図である。
【図２】図１の構造物の平面図である。図１の断面図は図２の線１−１に沿うものである。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ターゲット／バッキングプレート構造物であって、
銅含有ターゲット；
銅、クロム、ニッケル及びケイ素のそれぞれを少なくとも約０．１重量％含むバッキングプレート；
８０μｍ未満のターゲット内平均粒径；及び
少なくとも約２０ｋｓｉのターゲットとバッキングプレート間の接着強さ
を有する構造物。
【請求項２】
ターゲットとバッキングプレート間に中間層をさらに含み、前記中間層は、ターゲット及びバッキングプレートのどちらとも異なる組成物を含む、請求項１に記載の構造物。
【請求項３】
中間層が約０．１μｍ〜約２０μｍの厚さを含む、請求項２に記載の構造物。
【請求項４】
中間層が、銀、銅、ニッケル、スズ及びインジウムの一つ以上を含む、請求項２に記載の構造物。
【請求項５】
中間層が銀を含む、請求項４に記載の構造物。
【請求項６】
中間層が銅を含む、請求項４に記載の構造物。
【請求項７】
中間層がニッケルを含む、請求項４に記載の構造物。
【請求項８】
中間層がスズを含む、請求項４に記載の構造物。
【請求項９】
中間層がインジウムを含む、請求項４に記載の構造物。
【請求項１０】
中間層が本質的に、銀、銅、ニッケル、スズ及びインジウムの一つ以上からなる、請求項２に記載の構造物。
【請求項１１】
中間層が、銀、銅、ニッケル、スズ及びインジウムの一つ以上からなる、請求項２に記載の構造物。
【請求項１２】
ターゲット内の実質的に全ての粒子が８０μｍ未満である、請求項１に記載の構造物。
【請求項１３】
ターゲット内の平均粒径が約４５μｍ以下である、請求項１に記載の構造物。
【請求項１４】
ターゲットから中間層を介してバッキングプレートまでの接着強さが少なくとも約４５ｋｓｉである、請求項１３に記載の構造物。
【請求項１５】
ターゲット内の最大粒径が約４５μｍ以下である、請求項１３に記載の構造物。
【請求項１６】
バッキングプレートが本質的に、銅、クロム、ニッケル及びケイ素からなる、請求項１に記載の構造物。
【請求項１７】
バッキングプレートが本質的に、銅、クロム、ニッケル及びケイ素からなり、
約２重量％〜約３重量％のニッケル；
約０．４重量％〜約０．８重量％のケイ素；及び
約０．１重量％〜約０．８重量％のクロム
を含む、請求項１に記載の構造物。
【請求項１８】
バッキングプレートが、銅、クロム、ニッケル及びケイ素からなる、請求項１７に記載の構造物。
【請求項１９】
銅含有ターゲットが、９９．９重量％を超える銅純度を有する、請求項１に記載の構造物。
【請求項２０】
銅含有ターゲットが、９９．９９５重量％を超える銅純度を有する、請求項１に記載の構造物。
【請求項２１】
銅含有ターゲットが、９９．９９９９重量％以上の銅純度を有する、請求項１に記載の構造物。
【請求項２２】
ターゲット／バッキングプレート構造物であって、
主にアルミニウムを含むターゲット；
バッキングプレート；及び
前記ターゲットとバッキングプレート間に中間層（前記中間層は主にニッケル又はチタンを含む）
を有する構造物。
【請求項２３】
中間層が主にニッケルを含む、請求項２２に記載の構造物。
【請求項２４】
中間層が本質的にニッケルからなる、請求項２２に記載の構造物。
【請求項２５】
中間層がニッケルからなる、請求項２２に記載の構造物。
【請求項２６】
中間層が主にチタンを含む、請求項２２に記載の構造物。
【請求項２７】
中間層が本質的にチタンからなる、請求項２２に記載の構造物。
【請求項２８】
中間層がチタンからなる、請求項２２に記載の構造物。
【請求項２９】
ターゲット／バッキングプレート構造物の形成法であって、
ターゲットを用意し（前記ターゲットは第一の組成物のものであり第一の接着面を有する）；
バッキングプレートを用意し（前記バッキングプレートは前記第一の組成物とは異なる第二の組成物のものであり第二の接着面を有する）；
前記第一及び第二の接着面の一方又は両方の上に中間層組成物を形成し（前記中間層組成物は主に前記第一及び第二の組成物の一方又は両方に可溶性の材料を含む）；そして
前記ターゲットを前記バッキングプレートに前記中間層組成物を介して接着させる（前記中間層組成物は、接着されたターゲットとバッキングプレート間に中間層として存在する）
ことを含む方法。
【請求項３０】
接着が熱間静水圧加圧を含む、請求項２９に記載の方法。
【請求項３１】
接着が爆着を含む、請求項２９に記載の方法。
【請求項３２】
中間層組成物が、ターゲットをバッキングプレートに接着する前に第一の接着面上だけに形成される、請求項２９に記載の方法。
【請求項３３】
中間層組成物が、ターゲットをバッキングプレートに接着する前に第二の接着面上だけに形成される、請求項２９に記載の方法。
【請求項３４】
中間層組成物が、ターゲットをバッキングプレートに接着する前に第一及び第二の接着面上の両方に形成される、請求項２９に記載の方法。
【請求項３５】
ターゲットが９９．９９５％を超える純度を有する銅を含み、バッキングプレートがＣｕＣｒＮｉＳｉを含み、中間層組成物の形成が銅を第一及び第二の接着面上の両方にイオンメッキすることを含む、請求項３４に記載の方法。
【請求項３６】
バッキングプレートがＣｕＣｒＮｉＳｉを含み、ターゲットをバッキングプレートに接着する前に中間層組成物が第二の接着面上に形成される、請求項２９に記載の方法。
【請求項３７】
中間層組成物を第二の接着面上に形成する前に酸化物が第二の接着面の全体を覆っており、中間層組成物を第二の接着面上に形成する前に第二の接着面を化学処理にかけて酸化物を破壊することをさらに含む、請求項３６に記載の方法。
【請求項３８】
化学処理が酸化物をフッ化水素酸に当てることを含む、請求項３７に記載の方法。
【請求項３９】
化学処理が酸化物をフッ化水素酸と硝酸の組合せに当てることを含む、請求項３７に記載の方法。
【請求項４０】
ターゲットが、アルミニウム、タンタル、チタン及び銅の一つ以上を含む、請求項２９に記載の方法。
【請求項４１】
ターゲットがアルミニウムを含む、請求項２９に記載の方法。
【請求項４２】
ターゲットが本質的にアルミニウムからなる、請求項２９に記載の方法。
【請求項４３】
中間層組成物が本質的にニッケル又はチタンからなる、請求項４２に記載の方法。
【請求項４４】
ターゲットがアルミニウムからなる、請求項２９に記載の方法。
【請求項４５】
ターゲットがタンタルを含む、請求項２９に記載の方法。
【請求項４６】
ターゲットが本質的にタンタルからなる、請求項２９に記載の方法。
【請求項４７】
ターゲットがタンタルからなる、請求項２９に記載の方法。
【請求項４８】
ターゲットがチタンを含む、請求項２９に記載の方法。
【請求項４９】
ターゲットが本質的にチタンからなる、請求項２９に記載の方法。
【請求項５０】
ターゲットがチタンからなる、請求項２９に記載の方法。
【請求項５１】
ターゲットが銅を含む、請求項２９に記載の方法。
【請求項５２】
ターゲットが本質的に銅からなる、請求項２９に記載の方法。
【請求項５３】
バッキングプレートが本質的に、銅、クロム、ニッケル及びケイ素からなる、請求項５２に記載の方法。
【請求項５４】
中間層組成物が本質的に、銀、銅、ニッケル、スズ及びインジウムの一つ以上からなる、請求項５３に記載の方法。
【請求項５５】
接着後のターゲット内の平均粒径が８０μｍ未満である、請求項５４に記載の方法。
【請求項５６】
接着後のターゲット内の平均粒径が約４５μｍ以下である、請求項５４に記載の方法。
【請求項５７】
接着がターゲットから中間層を介してバッキングプレートまでの接着を形成し、少なくとも約２０ｋｓｉの接着強さを有する、請求項５６に記載の方法。
【請求項５８】
接着がターゲットから中間層を介してバッキングプレートまでの接着を形成し、少なくとも約４５ｋｓｉの接着強さを有する、請求項５６に記載の方法。
【請求項５９】
ターゲットが銅からなる、請求項２９に記載の方法。
【請求項１】
ターゲット／バッキングプレート構造物であって、
銅含有ターゲット；
銅、クロム、ニッケル及びケイ素のそれぞれを少なくとも約０．１重量％含むバッキングプレート；
８０μｍ未満のターゲット内平均粒径；及び
少なくとも約２０ｋｓｉのターゲットとバッキングプレート間の接着強さ
を有する構造物。
【請求項２】
ターゲットとバッキングプレート間に中間層をさらに含み、前記中間層は、ターゲット及びバッキングプレートのどちらとも異なる組成物を含む、請求項１に記載の構造物。
【請求項３】
中間層が約０．１μｍ〜約２０μｍの厚さを含む、請求項２に記載の構造物。
【請求項４】
中間層が、銀、銅、ニッケル、スズ及びインジウムの一つ以上を含む、請求項２に記載の構造物。
【請求項５】
中間層が銀を含む、請求項４に記載の構造物。
【請求項６】
中間層が銅を含む、請求項４に記載の構造物。
【請求項７】
中間層がニッケルを含む、請求項４に記載の構造物。
【請求項８】
中間層がスズを含む、請求項４に記載の構造物。
【請求項９】
中間層がインジウムを含む、請求項４に記載の構造物。
【請求項１０】
中間層が本質的に、銀、銅、ニッケル、スズ及びインジウムの一つ以上からなる、請求項２に記載の構造物。
【請求項１１】
中間層が、銀、銅、ニッケル、スズ及びインジウムの一つ以上からなる、請求項２に記載の構造物。
【請求項１２】
ターゲット内の実質的に全ての粒子が８０μｍ未満である、請求項１に記載の構造物。
【請求項１３】
ターゲット内の平均粒径が約４５μｍ以下である、請求項１に記載の構造物。
【請求項１４】
ターゲットから中間層を介してバッキングプレートまでの接着強さが少なくとも約４５ｋｓｉである、請求項１３に記載の構造物。
【請求項１５】
ターゲット内の最大粒径が約４５μｍ以下である、請求項１３に記載の構造物。
【請求項１６】
バッキングプレートが本質的に、銅、クロム、ニッケル及びケイ素からなる、請求項１に記載の構造物。
【請求項１７】
バッキングプレートが本質的に、銅、クロム、ニッケル及びケイ素からなり、
約２重量％〜約３重量％のニッケル；
約０．４重量％〜約０．８重量％のケイ素；及び
約０．１重量％〜約０．８重量％のクロム
を含む、請求項１に記載の構造物。
【請求項１８】
バッキングプレートが、銅、クロム、ニッケル及びケイ素からなる、請求項１７に記載の構造物。
【請求項１９】
銅含有ターゲットが、９９．９重量％を超える銅純度を有する、請求項１に記載の構造物。
【請求項２０】
銅含有ターゲットが、９９．９９５重量％を超える銅純度を有する、請求項１に記載の構造物。
【請求項２１】
銅含有ターゲットが、９９．９９９９重量％以上の銅純度を有する、請求項１に記載の構造物。
【請求項２２】
ターゲット／バッキングプレート構造物であって、
主にアルミニウムを含むターゲット；
バッキングプレート；及び
前記ターゲットとバッキングプレート間に中間層（前記中間層は主にニッケル又はチタンを含む）
を有する構造物。
【請求項２３】
中間層が主にニッケルを含む、請求項２２に記載の構造物。
【請求項２４】
中間層が本質的にニッケルからなる、請求項２２に記載の構造物。
【請求項２５】
中間層がニッケルからなる、請求項２２に記載の構造物。
【請求項２６】
中間層が主にチタンを含む、請求項２２に記載の構造物。
【請求項２７】
中間層が本質的にチタンからなる、請求項２２に記載の構造物。
【請求項２８】
中間層がチタンからなる、請求項２２に記載の構造物。
【請求項２９】
ターゲット／バッキングプレート構造物の形成法であって、
ターゲットを用意し（前記ターゲットは第一の組成物のものであり第一の接着面を有する）；
バッキングプレートを用意し（前記バッキングプレートは前記第一の組成物とは異なる第二の組成物のものであり第二の接着面を有する）；
前記第一及び第二の接着面の一方又は両方の上に中間層組成物を形成し（前記中間層組成物は主に前記第一及び第二の組成物の一方又は両方に可溶性の材料を含む）；そして
前記ターゲットを前記バッキングプレートに前記中間層組成物を介して接着させる（前記中間層組成物は、接着されたターゲットとバッキングプレート間に中間層として存在する）
ことを含む方法。
【請求項３０】
接着が熱間静水圧加圧を含む、請求項２９に記載の方法。
【請求項３１】
接着が爆着を含む、請求項２９に記載の方法。
【請求項３２】
中間層組成物が、ターゲットをバッキングプレートに接着する前に第一の接着面上だけに形成される、請求項２９に記載の方法。
【請求項３３】
中間層組成物が、ターゲットをバッキングプレートに接着する前に第二の接着面上だけに形成される、請求項２９に記載の方法。
【請求項３４】
中間層組成物が、ターゲットをバッキングプレートに接着する前に第一及び第二の接着面上の両方に形成される、請求項２９に記載の方法。
【請求項３５】
ターゲットが９９．９９５％を超える純度を有する銅を含み、バッキングプレートがＣｕＣｒＮｉＳｉを含み、中間層組成物の形成が銅を第一及び第二の接着面上の両方にイオンメッキすることを含む、請求項３４に記載の方法。
【請求項３６】
バッキングプレートがＣｕＣｒＮｉＳｉを含み、ターゲットをバッキングプレートに接着する前に中間層組成物が第二の接着面上に形成される、請求項２９に記載の方法。
【請求項３７】
中間層組成物を第二の接着面上に形成する前に酸化物が第二の接着面の全体を覆っており、中間層組成物を第二の接着面上に形成する前に第二の接着面を化学処理にかけて酸化物を破壊することをさらに含む、請求項３６に記載の方法。
【請求項３８】
化学処理が酸化物をフッ化水素酸に当てることを含む、請求項３７に記載の方法。
【請求項３９】
化学処理が酸化物をフッ化水素酸と硝酸の組合せに当てることを含む、請求項３７に記載の方法。
【請求項４０】
ターゲットが、アルミニウム、タンタル、チタン及び銅の一つ以上を含む、請求項２９に記載の方法。
【請求項４１】
ターゲットがアルミニウムを含む、請求項２９に記載の方法。
【請求項４２】
ターゲットが本質的にアルミニウムからなる、請求項２９に記載の方法。
【請求項４３】
中間層組成物が本質的にニッケル又はチタンからなる、請求項４２に記載の方法。
【請求項４４】
ターゲットがアルミニウムからなる、請求項２９に記載の方法。
【請求項４５】
ターゲットがタンタルを含む、請求項２９に記載の方法。
【請求項４６】
ターゲットが本質的にタンタルからなる、請求項２９に記載の方法。
【請求項４７】
ターゲットがタンタルからなる、請求項２９に記載の方法。
【請求項４８】
ターゲットがチタンを含む、請求項２９に記載の方法。
【請求項４９】
ターゲットが本質的にチタンからなる、請求項２９に記載の方法。
【請求項５０】
ターゲットがチタンからなる、請求項２９に記載の方法。
【請求項５１】
ターゲットが銅を含む、請求項２９に記載の方法。
【請求項５２】
ターゲットが本質的に銅からなる、請求項２９に記載の方法。
【請求項５３】
バッキングプレートが本質的に、銅、クロム、ニッケル及びケイ素からなる、請求項５２に記載の方法。
【請求項５４】
中間層組成物が本質的に、銀、銅、ニッケル、スズ及びインジウムの一つ以上からなる、請求項５３に記載の方法。
【請求項５５】
接着後のターゲット内の平均粒径が８０μｍ未満である、請求項５４に記載の方法。
【請求項５６】
接着後のターゲット内の平均粒径が約４５μｍ以下である、請求項５４に記載の方法。
【請求項５７】
接着がターゲットから中間層を介してバッキングプレートまでの接着を形成し、少なくとも約２０ｋｓｉの接着強さを有する、請求項５６に記載の方法。
【請求項５８】
接着がターゲットから中間層を介してバッキングプレートまでの接着を形成し、少なくとも約４５ｋｓｉの接着強さを有する、請求項５６に記載の方法。
【請求項５９】
ターゲットが銅からなる、請求項２９に記載の方法。
【図１】
【図２】
【図２】
【公表番号】特表２００７−５０２３６６（Ｐ２００７−５０２３６６Ａ）
【公表日】平成１９年２月８日（２００７．２．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−５２３２９１（Ｐ２００６−５２３２９１）
【出願日】平成１６年８月１０日（２００４．８．１０）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００４／０２５８０１
【国際公開番号】ＷＯ２００５／０１９４９３
【国際公開日】平成１７年３月３日（２００５．３．３）
【出願人】（５００５７５８２４）ハネウェル・インターナショナル・インコーポレーテッド (1,504)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成１９年２月８日（２００７．２．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年８月１０日（２００４．８．１０）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００４／０２５８０１
【国際公開番号】ＷＯ２００５／０１９４９３
【国際公開日】平成１７年３月３日（２００５．３．３）
【出願人】（５００５７５８２４）ハネウェル・インターナショナル・インコーポレーテッド (1,504)
【Ｆターム（参考）】
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