DE19527476A1 - Sputtertarget, insbesondere mit großen Abmessungen, sowie ein Verfahren zu seiner Herstellung - Google Patents
Sputtertarget, insbesondere mit großen Abmessungen, sowie ein Verfahren zu seiner HerstellungInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Sputtertarget, insbe
sondere mit großen Abmessungen und aus brüchigen
Werkstoffen, wie z. B. Si, Ge, In₂O₃, SnO₂, beste
hend aus einer Targetgrundplatte und einer zwi
schen dem Sputterwerkstoff und der Grundplatte an
geordneten Schicht aus einem Kleber, beispielswei
se aus einem mit einem Metallpulver vermischten
Epoxidharz-Kleber sowie ein Verfahren zur Herstel
lung des Sputtertargets.
Bekannt ist ein Sputtertarget auf einer Träger
platte, bestehend aus dem eigentlichen, nicht
weichlötfähigen Target und einem metallischen Trä
ger (DE-OS 29 23 174), bei dem zwischen dem Target
und dem Träger zunächst eine Kleberschicht, eine
Metallfolie und eine Weichlotschicht angeordnet
ist. Zum Aufkleben wird bei diesem Sputtertarget
ein lösungsmittelfreier Kleber, beispielsweise ein
Epoxidharz verwendet, in den zur Verbesserung der
Wärmeleitfähigkeit und zur Erzielung einer elek
trischen Leitfähigkeit gut leitfähige Substanzen,
wie z. B. Pulver, Kugeln, Drähte oder Geflechte aus
Metallen oder Graphit eingebettet sind.
Bekannt ist ferner ein Target, bei dem eine teure
Grundplatten- und Targetvorbehandlung erfolgt
(EP 0 623 415 A1), indem beide Teile vor dem Zu
sammenfügen mit Haftvermittlern in Form von sehr
dünnen Schichten versehen werden, die dann bei ho
her Temperatur mit Lot vernetzt werden, um den
Targetwerkstoff auflöten zu können.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu
grunde, einen preiswerten Kleber und ein einfaches
Verfahren zu finden, das eine hohe Haftfestigkeit
und minimale Spannungen im Targetmaterial nach dem
Abkühlen des Verbunds gewährleistet.
Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe durch ein
Target gelöst, bestehend aus einer Targetgrund
platte und aus einer zwischen dem Sputterwerkstoff
und der Grundplatte angeordneten Schicht aus einem
Kleber, vorzugsweise aus einem mit einem Metall
pulver vermischten Epoxidharz-Kleber, wobei der
Targetwerkstoff unter Zwischenschaltung der Kle
berschicht unmittelbar auf die Grundplatte aufge
bracht ist und das Metallpulver aus Kupfer, Nic
kel, Gold oder Eisen gebildet ist.
Erfahrungsgemäß wird das Target für etwa 1 Stunde
auf einer Temperatur von etwa 80°C gehalten und
die Kleberschicht bei Raumtemperatur ausgehärtet.
Das beanspruchte Herstellverfahren (Bondmethode)
ist besonders geeignet für Targets aus brüchigen
Materialien, wie Si, In₂O₃, SnO₂ (ITO) und anderen
keramischen Targets, die zu einer Targetgrundplat
te mechanisch nicht genügend fest gepratzt werden
können, um eine gute Kühlung und einen ausreichen
den elektrischen Kontakt zu gewährleisten.
Überraschenderweise hat sich gezeigt, daß ein mit
Cu dotierter Kleber nach Aufheizung auf eine Tem
peratur von etwa 80°C während einer Zeit von ca.
1 Stunde eine sehr hohe Vernetzung und Klebefe
stigkeit des fertigen Verbundes gewährleistet. Der
Härtungsprozeß und die Cu-Diffusion sind direkt
nach der Aufheizung nicht abgeschlossen und laufen
bei Zimmertemperatur intensiv weiter, so daß in
einer Zeit von ca. zwei Wochen nach der Abkühlung
eine für Hochleistungskathoden erforderliche Haft
festigkeit und hohe Erweichungstemperatur erreicht
werden. Mit Vorteil bleibt dieser mit Cu dotierte
Kleber nach dem oben definierten Aufheiz- und Ab
kühlungsvorgang der Kathode insofern flexibel und
elastisch, als eine Verschiebung des Targetmateri
als bezüglich der Targetplatte unproblematisch
ist, da alle thermomechanischen Spannungen, welche
durch unterschiedliche thermische Ausdehnungen der
Verbundpartner hervorgerufen waren, ausgeglichen
werden.
Vorzugsweise liegt die Erweichungstemperatur des
Cu-dotierten Klebers nach dem Ablauf des Härtungs
prozesses höher als 200°C, so daß eine gute Haft
festigkeit des Targtes mit der Grundplatte auch
bei Hochleistungskathoden (für hohe Targettempera
turen) gewährleistet ist.
Die Vorteile einer derartigen Kathode bestehen in
der einfachen Target- und Grundplattenvorbehand
lung, der einfachen Reinigung, der sehr guten
Haftfestigkeit und hohen Erweichungstemperatur -
über 200°C - und dem Einhalten von Abständen zwi
schen einzelnen Targetteilen und in der Verwendung
eines preiswerten Klebers (ca. 20 mal billiger als
zur Zeit gebrauchter Ag-Kleber).
Si-Targets 100 mm × 100 mm wurden auf
Cu-Grundplatten befestigt.
- 1. Die Targetgrundplatten wurden sandgestrahlt.
- 2. Sowohl die Targets als auch die Cu-Grund platten wurden mit Alkohol gereinigt.
- 3. Zum Verbinden wurde ein lösungsmittelfreier Cu-haltiger Epoxid-Kleber der Fa. Polytec GmbH (Waldbronn, Deutschland) genommen.
- 4. Der Kleber wurde von Hand mit einem kleinen Spatel auf die Klebeteile aufgebracht und dann mit einem Kamm (0,5 mm Zahnspalte) in eine Richtung gerieben (ähnlich wie beim Ver kleben von Fliesen).
- 5. Beide Teile wurden von Hand zusammengepreßt und unter einem Gewicht von 1 kg pro Target bei einer Temperatur von 80°C in einer Zeit von 60 min aufgeheizt. Direkt nach der Auf heizung war der Verbund weich und die Katho denteile konnte man leicht verrutschen.
- 6. Nach der Aufheizung wurden die Kathoden wei tere 10 Tage bei Zimmertemperatur gelagert.
Danach wurden mehrere Kathoden in eine Vakuumanlage
eingebaut und gesputtert. Die eingesetzte Lei
stungsdichte war ca. 10W/cm². Das Targetmaterial
wurde vollkommen abgesputtert, wobei der Sputter
prozeß sehr stabil war. Es wurden keine Unter
schiede zwischen gelöteten und erfindungsgemäß ge
klebten Targets im Hinblick auf Sputterprozeß und
Schichteigenschaften festgestellt.
Um die Haftfestigkeit und die Erweichungstempera
tur zu ermitteln, wurden einige nach dem im Bei
spiel 1 beschriebenen Verfahren gefertigte Targets
bei höheren Temperaturen, die jeweils stufenweise
um 50°C erhöht wurden, jeweils 1 Stunde aufge
heizt. Nach jeder Heizstufe wurden diese Targets
abgekühlt und einem mechanischen Test unterworfen.
Es wurde erfolglos versucht, das Targetmaterial
abzuscheren. Dabei hat sich gezeigt, daß eine gute
Haftfestigkeit bis zu einer Temperatur von 400°C
beibehalten wurde. Bei 450°C war der Verbund zer
setzt.
Weitere Versuche mit Zn, Sn, Ti und ITO zeigten
ebenfalls eine hervorragende Haftfestigkeit und
eine sehr hohe Erweichungstemperatur der geklebten
Kathodenteile.
Versuche mit Molybdän-Grundplatten zeigten ähnli
che Ergebnisse wie im Beispiel 1. Auf Grund des
kleineren Ausdehnungskoeffizienten sind in diesem
Falle die thermischen Spannungen zwischen
Si-Target und Grundplatte wesentlich kleiner als
bei Cu-Grundplatten. Aus diesem Grund kann man
hier die Aushärtungstemperatur auf 150°C erhöhen
und nach ca. 3 Tagen wird die erforderliche Haft
festigkeit und Erweichungstemperatur erreicht.
Si-Target 100 mm × 100 mm wurde auf Cu-Grundplatte
befestigt.
- 1. Wie im Beispiel 1.
- 2. Wie im Beispiel 1.
- 3. Zum Verbinden wurde ein lösungsmittelfreier Ag-haltiger Epoxid-Kleber H20E der Fa. Poly tec GmbH (Waldbronn, Deutschland) verwendet.
- 4. Wie im Beispiel 1.
- 5. Beide Teile wurden von Hand zusammengepreßt und unter einem Gewicht von 1 kg pro Target bei einer Temperatur von 80°C in einer Zeit von 90 min ausgeheizt.
Direkt nach der Ausheizung war der Verbund hart
und die Kathodenteile konnten nicht mehr gegensei
tig verschoben werden. Aus der Verbiegung
(Bi-Metall-Effekt) der Kathode kann geschlossen
werden, daß zwischen Targetmaterial und der Grund
platte erhebliche Spannungen existieren. Nach der
Erhöhung der Kathodentemperatur auf 100°C war der
Verbund weich. Beim Sputtern mit den gleichen Pro
zeßparametern wie im Beispiel 1 löste sich das
Si-Target von der Grundplatte.
Claims (2)
1. Sputtertarget, insbesondere mit großen Abmes
sungen und aus brüchigen Werkstoffen, wie
z. B. Si, Ge, In₂O₃, SnO₂, bestehend aus einer
Targetgrundplatte und aus einer zwischen dem
Sputterwerkstoff und der Grundplatte angeord
neten Schicht aus einem Kleber, vorzugsweise
aus einem mit einem Metallpulver vermischten
Epoxidharz-Kleber, wobei der Targetwerkstoff
unter Zwischenschaltung der Kleberschicht un
mittelbar auf die Grundplatte aufgebracht ist
und das Metallpulver aus Kupfer, Nickel, Gold
oder Eisen gebildet ist.
2. Verfahren zur Herstellung eines Sputtertar
gets, insbesondere mit großen Abmessungen und
aus brüchigem Werkstoff, wie z. B. Si, Ge,
In₂O₃, SnO₂, bestehend aus einer Grundplatte
und aus einer zwischen dem Sputterwerkstoff
und der Grundplatte angeordneten Schicht aus
einem Kleber, vorzugsweise aus einem mit Me
tallpulver vermischten Epoxidharz-Kleber, wo
bei der Targetwerkstoff unter Zwischenschal
tung der Kleberschicht unmittelbar auf die
Grundplatte aufgebracht und das Target für
etwa eine Stunde auf eine Temperatur von etwa
80°C aufgeheizt und anschließend bei Raumtem
peratur ausgehärtet wird.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1995127476 DE19527476A1 (de) | 1995-07-27 | 1995-07-27 | Sputtertarget, insbesondere mit großen Abmessungen, sowie ein Verfahren zu seiner Herstellung |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE1995127476 DE19527476A1 (de) | 1995-07-27 | 1995-07-27 | Sputtertarget, insbesondere mit großen Abmessungen, sowie ein Verfahren zu seiner Herstellung |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE19527476A1 true DE19527476A1 (de) | 1997-01-30 |
Family
ID=7767943
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE1995127476 Withdrawn DE19527476A1 (de) | 1995-07-27 | 1995-07-27 | Sputtertarget, insbesondere mit großen Abmessungen, sowie ein Verfahren zu seiner Herstellung |
Country Status (1)
Country | Link |
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DE (1) | DE19527476A1 (de) |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OM8 | Search report available as to paragraph 43 lit. 1 sentence 1 patent law | ||
8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: UNAXIS DEUTSCHLAND HOLDING GMBH, 63450 HANAU, DE |
|
8141 | Disposal/no request for examination |