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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。

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。

2.  如权利要求1所述的溅射靶/背衬板组件，其中，由纯铜构成的嵌入体的直径为靶直径的1/20～1/2。

3.  如权利要求1或2所述的溅射靶/背衬板组件，其中，由纯铜构成的嵌入体的厚度为背衬板的1/5～4/5。

4.  如权利要求3所述的溅射靶/背衬板组件，其中，由纯铜构成的嵌入体的厚度为背衬板的1/4～2/4。

5.  如权利要求1或2所述的溅射靶/背衬板组件，其中，具有由纯铜构成的嵌入体的厚度在铜-锌合金制背衬板的厚度内贯通的结构。

6.  如权利要求1～5中任一项所述的溅射靶/背衬板组件，其中，靶为钽或钽基合金。

7.  如权利要求1～6中任一项所述的溅射靶/背衬板组件，其中，具有靶与背衬板扩散接合而成的结构。

8.  如权利要求1～7中任一项所述的溅射靶/背衬板组件，其用于磁控溅射装置。

9.  如权利要求1～8中任一项所述的溅射靶/背衬板组件，其中，纯铜为无氧铜。

10.  如权利要求1～9中任一项所述的溅射靶/背衬板组件，其中，铜-锌合金制背衬板为含有5～40重量％的锌的铜-锌类铜合金。

溅射靶/背衬板接合体
技术领域
本发明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。
背景技术
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1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JIS Z3234(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3.0μΩ·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7.2μΩ·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钨靶-铜合金背衬板组件，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靶/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400～850MPa。
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、或通过熔点比靶高的衬垫采用爆炸焊接法、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Al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-Al96)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、在靶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靶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靶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，由于靶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℃。
发明内容
本发明鉴于上述问题，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。
为了解决由靶产生的热而引起的问题，可以类推：通过在靶/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。
本发明基于该见解，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。
本发明主要是防止：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-锌合金制背衬板接合体中，存在可以广泛适用的优选值。其为2)一种溅射靶/背衬板组件，其中，由纯铜构成的嵌入体的直径为靶直径的1/20～1/2。
如果由纯铜构成的嵌入体的直径小，则强度大，涡流产生的抑制效果提高，但由于只有热传导性降低，因此可以说期望根据靶的材质和/或溅射条件来进行调节。
另外，作为嵌入型背衬板的优选方式，是3)一种溅射靶/背衬板组件，其中，由纯铜构成的嵌入体的厚度为背衬板的1/5～4/5。
虽然没有受到由纯铜构成的嵌入体的直径那样的直接影响，但由纯铜构成的嵌入体的厚度对热传导性产生大影响。
当然嵌入体的厚度越大，靶的除热效果越好，并且可以抑制靶/背衬板之间的剥离。
纯铜嵌入型的背衬板的结构如图1所示，作为嵌入体的纯铜呈被铜-锌合金环绕的形状。这示出组件的一个例子。纯铜的强度低于铜-锌合金，但这样用铜-锌合金包围纯铜的周围的形状，具有的特征在于，具备能够整体地维持升至高温的背衬板的强度的功能。
在如图1所示结构的溅射靶/铜-锌合金制背衬板组件中，通过使由纯铜构成的嵌入体3的厚度为铜-锌合金制背衬板2的1/4～2/4，得到靶1的除热效果大、并且能够抑制靶/背衬板间剥离的更优选结构。
对于上述环绕形状的溅射靶/背衬板组件的结构，也可以使其5)具有由纯铜构成的嵌入体的厚度在铜-锌合金制背衬板的厚度内贯穿(付き切り)(贯通)的结构。此时，来自背衬板的背面的冷却，变为对于由纯铜构成的嵌入体的直接冷却。此时，由于冷却介质与热传导优良的纯铜直接接触，因此可能成为靶中心部的更有效的冷却。
本发明的溅射靶/背衬板组件，不论任何靶材料的种类均可以适用，特别是在加热至高温的6)靶为钽或钽基合金靶方面有用。本发明可以适用于这样的高熔点金属材料的溅射靶。
另外，本发明在7)具有靶和背衬板扩散接合的结构的溅射靶/背衬板组件中有用。这是由于：这样的结构虽然是高熔点靶中通常必须的接合方法，但热影响极大要求坚固的接合。另外，本发明可以提供能够与其适应的溅射靶/背衬板组件。
本发明的溅射靶/背衬板组件，特别是在易发生涡流的8)磁控溅射装置中特别有用。但是，应该知道本发明的溅射靶/背衬板组件没有必要限定于该磁控溅射装置。这是由于：在多数情况下，与靶的边缘部相比中心部更容易集中热量，因此为了实现靶的均匀冷却，在中心部使用热传导性高的纯铜的本发明的溅射靶/背衬板组件是有用的。因此，也可以应用于一般的溅射装置。
作为在本发明的溅射靶/背衬板组件中使用的嵌入材料的纯铜，9)纯铜可以使用无氧铜。
溅射靶/背衬板组件中使用的10)铜锌合金制背衬板可以使用含有5～40重量％的锌的铜-锌类铜合金。这是由于：作为背衬板材料使用的铜-锌合金价格便宜，强度高，热传导性优良，并且能够抑制涡流的发生。
由上，本发明可以得到下述优良的效果，即：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。
附图说明
图1是本发明的靶/背衬板组件截面的说明图。
具体实施方式
下面，对本发明的具体例子进行说明。另外，以下的说明仅仅为一个例子，本发明并不限于该例子。即，本发明仅限于由说明书中提到的全部记载所理解的技术思想，并包含该例子中所包括的内容以外的各种变形。
(钽/铜-锌合金扩散接合体的热影响试验)
关于钽/铜-锌合金扩散接合体背衬板的强度，可以对其进行加热处理，观察锌的蒸发状况，由此来进行确认。关于靶及背衬板，使用以下的材料。
靶：钽直径440mm、厚度4.8mm
铜-锌合金背衬板(合金编号C2600)：厚度17mm
靶和铜-锌合金背衬板的接合：扩散接合
该靶/背衬板扩散接合体，在至700℃的真空加热处理中，没有引起锌的蒸发。但是，在900℃的真空热处理中，铜-锌合金制背衬板材料的钽/铜-锌合金的扩散接合部产生剥离的现象。
接着，为了使该结果以数值计算的方式再现，在假想的最受腐蚀的中央部的直径50mm的区域内，均匀地施加500W/cm²的功率(总溅射功率10kW：假定10kW仅仅集中地作用于直径50mm的区域。实际的溅射功率为40kW，这是产生剥离的情况)。另外，背衬板的背面侧(靶的相反侧)进行水冷(将冷却水的温度设为20℃)。
从数值计算的结果来看，钽靶的表面中央部的最高温度为1040℃。这接近于实际溅射时的靶温度。
如果将铜-锌合金制背衬板的中心部、与靶的接合界面的最高温度达到770℃、在真空热处理结果的700℃下不产生问题也考虑在内，则在上述数值计算条件下，铜锌背衬板超过约750℃时，引起锌的蒸发，由此推测在该状态下产生靶/铜-锌合金制背衬板的剥离。
实施例
基于以上的实验和数值计算，制作嵌入有纯铜的各种靶/铜-锌合金制背衬板，观察铜-锌合金制背衬板的最高温度、溅射试验的结果。数值计算条件如下。
靶：钽直径440mm、厚4.8mm
铜-锌合金制背衬板(合金编号C2600)：厚17mm
在最受腐蚀的中央部埋设直径50mm、厚6mm的嵌入体。
在最受腐蚀的中央部的直径50mm的区域内，均匀地施加500W/cm²的功率，背衬板侧进行水冷(将冷却水的温度设为20℃)。
溅射条件为：在溅射功率40kW下对上述形状的靶/背衬板组件进行溅射。
(实施例1-8和比较例1-2)
关于实施例1-7，如表1所示，将纯铜嵌入体的直径固定在50mm，使厚度在1mm～15mm间变化，关于实施例8，使铜-锌合金制背衬板为贯穿(突き切り)(使其贯通)结构。
另外，关于比较例1，在靶与铜-锌合金制背衬板之间使用1mm的纯铜衬垫，关于比较例2，在靶与铜-锌合金制背衬板之间使用6mm的纯铜衬垫材料。
表1