JP2001073129A - スパッタリング用ターゲットとその支持板との接合方法及び装置 - Google Patents
スパッタリング用ターゲットとその支持板との接合方法及び装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ターゲットの結晶粒度の粗大化、支持板の強
度低下及び接合されたターゲットと支持板の反りを防ぐ
ことができるスパッタリング用ターゲットとその支持板
との接合方法及び装置を提供すること。 【解決手段】 重ね合わされたスパッタリング用ターゲ
ット１とその支持板２を挟む振動棒７と受台５と、これ
ら振動棒７と受台５のうち少なくともどちらか一方をタ
ーゲット１及び支持板２に向けて押圧する加圧手段８
と、超音波発振器９からの出力により超音波振動する振
動子１０と、この振動子１０の超音波振動を振動棒７に
伝える振動伝達手段１１とを備た接合装置１３により、
加圧手段８からの押圧力によりターゲット１及び支持板
２を振動棒７と受台５との間で挟圧して、更に振動子１
０の超音波振動を振動伝達手段１１を介して振動棒７に
伝達して振動棒７を超音波振動させてターゲット１と支
持板２とを接合する。
度低下及び接合されたターゲットと支持板の反りを防ぐ
ことができるスパッタリング用ターゲットとその支持板
との接合方法及び装置を提供すること。 【解決手段】 重ね合わされたスパッタリング用ターゲ
ット１とその支持板２を挟む振動棒７と受台５と、これ
ら振動棒７と受台５のうち少なくともどちらか一方をタ
ーゲット１及び支持板２に向けて押圧する加圧手段８
と、超音波発振器９からの出力により超音波振動する振
動子１０と、この振動子１０の超音波振動を振動棒７に
伝える振動伝達手段１１とを備た接合装置１３により、
加圧手段８からの押圧力によりターゲット１及び支持板
２を振動棒７と受台５との間で挟圧して、更に振動子１
０の超音波振動を振動伝達手段１１を介して振動棒７に
伝達して振動棒７を超音波振動させてターゲット１と支
持板２とを接合する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、スパッタリング現
象を利用した成膜に使用される、加速粒子が衝突し標的
となるスパッタリング用ターゲットとその支持板との接
合方法及び装置に関する。
象を利用した成膜に使用される、加速粒子が衝突し標的
となるスパッタリング用ターゲットとその支持板との接
合方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】スパッタリング用ターゲットとその支持
板であるバッキングプレートの代表的な材料の例とし
て、ターゲットはＴｉ、バッキングプレートはＡｌ合金
を考える。
板であるバッキングプレートの代表的な材料の例とし
て、ターゲットはＴｉ、バッキングプレートはＡｌ合金
を考える。
【０００３】ターゲットは円板形状で、直径２０３ｍｍ
（約８インチ）、厚さ７．０ｍｍ、Ｔｉの純度は９９．
９９５％で、冷間圧延や熱処理等によって平均結晶粒度
１０μｍに調製されている。バッキングプレートは、同
じく円板形状で、直径２０３ｍｍ（約８インチ）、厚さ
１１ｍｍで、材質はJIS 6061（代表的な元素としてSiを
0.4 〜 0.8％、Mgを0.8 〜 1.2％含むＡｌ合金）であ
る。
（約８インチ）、厚さ７．０ｍｍ、Ｔｉの純度は９９．
９９５％で、冷間圧延や熱処理等によって平均結晶粒度
１０μｍに調製されている。バッキングプレートは、同
じく円板形状で、直径２０３ｍｍ（約８インチ）、厚さ
１１ｍｍで、材質はJIS 6061（代表的な元素としてSiを
0.4 〜 0.8％、Mgを0.8 〜 1.2％含むＡｌ合金）であ
る。
【０００４】従来、これらターゲットとバッキングプレ
ートの接合は、平滑に表面仕上げを行ったそれぞれの接
合面を合わせて、高真空中でホットプレス機による拡散
接合を行っていた。拡散接合は、材料を固相状態におい
て加圧及び加熱して、接合面間に生じる原子の拡散を利
用して接合する方法である。この拡散接合では、両接合
材料の接合面を平滑に仕上げ、高真空雰囲気（圧力0.01
Pa以下）中で接合面における相互の原子移動による拡散
が進行する温度と加圧力で長時間（１時間以上）の保持
が必要である。
ートの接合は、平滑に表面仕上げを行ったそれぞれの接
合面を合わせて、高真空中でホットプレス機による拡散
接合を行っていた。拡散接合は、材料を固相状態におい
て加圧及び加熱して、接合面間に生じる原子の拡散を利
用して接合する方法である。この拡散接合では、両接合
材料の接合面を平滑に仕上げ、高真空雰囲気（圧力0.01
Pa以下）中で接合面における相互の原子移動による拡散
が進行する温度と加圧力で長時間（１時間以上）の保持
が必要である。
【０００５】上述のＴｉで成るターゲットとＡｌ合金で
成るバッキングプレートとの接合では、予めそれぞれの
接合面を表面粗度５μｍ以下に表面仕上げを行い、この
接合面を合わせて、弾性変形限界の2000kgの加圧力（接
合面に0.66MPa ）を加え、Ａｌの原子移動が促進される
再結晶温度以上の450 ℃以上に加熱され、これが２時間
保持される。
成るバッキングプレートとの接合では、予めそれぞれの
接合面を表面粗度５μｍ以下に表面仕上げを行い、この
接合面を合わせて、弾性変形限界の2000kgの加圧力（接
合面に0.66MPa ）を加え、Ａｌの原子移動が促進される
再結晶温度以上の450 ℃以上に加熱され、これが２時間
保持される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】ターゲットは接合前に
予めＴｉの結晶粒度が平均１０μｍの微小結晶に調製さ
れている。これはスパッタリングによる膜形成では、形
成される膜の特性から微小結晶のターゲット表面が要求
されているためである。しかし、上述の450 ℃で２時間
の熱処理後ではＴｉ結晶粒度は２０〜３０μｍと接合前
の２〜３倍に粗大化してしまう。また、バッキングプレ
ート材であるＡｌ合金は450 ℃で２時間の熱処理を実施
すると軟化して、その後常温にもどった状態における強
度が低下する。また、熱処理後常温にもどると、両材料
ＴｉとＡｌ合金との熱膨張係数の差で反りが発生してし
まう（Ａｌ合金のバッキングプレートを内側にして反
る）。そのため、製品に仕上げるためにはその後の研削
等の加工工程を必要とし、その分コストもかかってしま
う。
予めＴｉの結晶粒度が平均１０μｍの微小結晶に調製さ
れている。これはスパッタリングによる膜形成では、形
成される膜の特性から微小結晶のターゲット表面が要求
されているためである。しかし、上述の450 ℃で２時間
の熱処理後ではＴｉ結晶粒度は２０〜３０μｍと接合前
の２〜３倍に粗大化してしまう。また、バッキングプレ
ート材であるＡｌ合金は450 ℃で２時間の熱処理を実施
すると軟化して、その後常温にもどった状態における強
度が低下する。また、熱処理後常温にもどると、両材料
ＴｉとＡｌ合金との熱膨張係数の差で反りが発生してし
まう（Ａｌ合金のバッキングプレートを内側にして反
る）。そのため、製品に仕上げるためにはその後の研削
等の加工工程を必要とし、その分コストもかかってしま
う。
【０００７】また、拡散接合ではお互いの接触を良くす
るため、予め接合面は極めて平滑に仕上げておく必要が
ある。更に、高真空雰囲気中で、加圧状態で相互拡散の
発生する温度で長時間の保持が必要である。従って、設
備や作業の手間及び時間の点で高い生産性が期待できな
かった。
るため、予め接合面は極めて平滑に仕上げておく必要が
ある。更に、高真空雰囲気中で、加圧状態で相互拡散の
発生する温度で長時間の保持が必要である。従って、設
備や作業の手間及び時間の点で高い生産性が期待できな
かった。
【０００８】本発明は上述の問題に鑑みてなされ、ター
ゲットの結晶粒度の粗大化、支持板の強度低下及び接合
されたターゲットと支持板の反りを防いで製品としての
品質を向上させ、またコスト及び作業時間を低減するこ
とができるスパッタリング用ターゲットとその支持板と
の接合方法及び装置を提供することを課題とする。
ゲットの結晶粒度の粗大化、支持板の強度低下及び接合
されたターゲットと支持板の反りを防いで製品としての
品質を向上させ、またコスト及び作業時間を低減するこ
とができるスパッタリング用ターゲットとその支持板と
の接合方法及び装置を提供することを課題とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】以上の課題を解決するに
あたり、本発明では、スパッタリング用ターゲットとそ
の支持板とを重ね合わせて、振動棒と受台とによりこれ
らの間で挟圧して、振動棒を超音波振動させることによ
りターゲットと支持板とを接合するようにしている。
あたり、本発明では、スパッタリング用ターゲットとそ
の支持板とを重ね合わせて、振動棒と受台とによりこれ
らの間で挟圧して、振動棒を超音波振動させることによ
りターゲットと支持板とを接合するようにしている。
【００１０】または、重ね合わされたスパッタリング用
ターゲットとその支持板を挟む振動棒と受台と、これら
振動棒と受台のうち少なくともどちらか一方をターゲッ
ト及び支持板に向けて押圧する加圧手段と、超音波発振
器からの出力により超音波振動する振動子と、この振動
子の超音波振動を振動棒に伝える振動伝達手段とを備た
接合装置により、加圧手段からの押圧力によりターゲッ
ト及び支持板を振動棒と受台との間で挟圧して、更に振
動子の超音波振動を振動伝達手段を介して振動棒に伝達
して振動棒を超音波振動させてターゲットと支持板とを
接合するようにしている。
ターゲットとその支持板を挟む振動棒と受台と、これら
振動棒と受台のうち少なくともどちらか一方をターゲッ
ト及び支持板に向けて押圧する加圧手段と、超音波発振
器からの出力により超音波振動する振動子と、この振動
子の超音波振動を振動棒に伝える振動伝達手段とを備た
接合装置により、加圧手段からの押圧力によりターゲッ
ト及び支持板を振動棒と受台との間で挟圧して、更に振
動子の超音波振動を振動伝達手段を介して振動棒に伝達
して振動棒を超音波振動させてターゲットと支持板とを
接合するようにしている。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。
て図面を参照して説明する。
【００１２】図１は、本発明の実施の形態による接合装
置１３を示す。従来と同様、ターゲット１は直径２０３
ｍｍ、厚さ７．０ｍｍの円板状で、材料はＴｉで成り純
度９９．９９５％で、平均結晶粒度１０μｍに調製され
ている。バッキングプレート２は直径２０３ｍｍ、厚さ
１１ｍｍの円板状で、材料は主添加元素としてＳｉ、Ｍ
ｇを含有するＡｌ合金である。それぞれの接合面の表面
粗度は１２μｍ程度で良く、また酸化被膜等を特に除去
する必要はない。
置１３を示す。従来と同様、ターゲット１は直径２０３
ｍｍ、厚さ７．０ｍｍの円板状で、材料はＴｉで成り純
度９９．９９５％で、平均結晶粒度１０μｍに調製され
ている。バッキングプレート２は直径２０３ｍｍ、厚さ
１１ｍｍの円板状で、材料は主添加元素としてＳｉ、Ｍ
ｇを含有するＡｌ合金である。それぞれの接合面の表面
粗度は１２μｍ程度で良く、また酸化被膜等を特に除去
する必要はない。
【００１３】ターゲット１とバッキングプレート２は重
ね合わされて、支持台３ａ又は３ｂ（図示では３ａ）と
アンビル５の上に水平に支持される。アンビル５は特殊
鋼製で、バッキングプレート２との接触部５ａ上面の面
積は１５ｍｍ×１５ｍｍとなっている。
ね合わされて、支持台３ａ又は３ｂ（図示では３ａ）と
アンビル５の上に水平に支持される。アンビル５は特殊
鋼製で、バッキングプレート２との接触部５ａ上面の面
積は１５ｍｍ×１５ｍｍとなっている。
【００１４】ターゲット１の上方には曲げ共振棒７が垂
直に配設され、その下端はアンビル５の接触部５ａと、
ターゲット１及びバッキングプレート２を挟んで対向し
ている。曲げ共振棒７の材質は通常工具鋼（例えばＳＫ
鋼やＳＫＤ鋼など）であり、形状は丸棒あるいは角棒状
である。そして、曲げ共振棒７の下端には超硬合金製
（例えばＷＣ）のチップ６が取り付けられており、チッ
プ６の下面の面積は１２ｍｍ×１２ｍｍとなっている。
曲げ共振棒７のチップ６の直上方の部分には、水冷銅コ
イル１２が巻き付けられている。曲げ共振棒７の上部に
は、加圧装置８が取り付けられ、最大４００ｋｇの静荷
重を曲げ共振棒７の軸方向下方にかけることができる。
加圧装置８は、例えば油圧や空気圧シリンダである。
直に配設され、その下端はアンビル５の接触部５ａと、
ターゲット１及びバッキングプレート２を挟んで対向し
ている。曲げ共振棒７の材質は通常工具鋼（例えばＳＫ
鋼やＳＫＤ鋼など）であり、形状は丸棒あるいは角棒状
である。そして、曲げ共振棒７の下端には超硬合金製
（例えばＷＣ）のチップ６が取り付けられており、チッ
プ６の下面の面積は１２ｍｍ×１２ｍｍとなっている。
曲げ共振棒７のチップ６の直上方の部分には、水冷銅コ
イル１２が巻き付けられている。曲げ共振棒７の上部に
は、加圧装置８が取り付けられ、最大４００ｋｇの静荷
重を曲げ共振棒７の軸方向下方にかけることができる。
加圧装置８は、例えば油圧や空気圧シリンダである。
【００１５】曲げ共振棒７には、ラッパ状のホーン１１
がその軸方向を曲げ共振棒７に対して垂直にして取り付
けられている。ホーン１１の先細りの先端部側面を曲げ
共振棒７に接触させて、ホーン１１の先端部及び曲げ共
振棒７を貫通するボルト１４及びこれに組み付けられる
ナットにより締め付けられて曲げ共振棒７とホーン１１
とは固定されている。
がその軸方向を曲げ共振棒７に対して垂直にして取り付
けられている。ホーン１１の先細りの先端部側面を曲げ
共振棒７に接触させて、ホーン１１の先端部及び曲げ共
振棒７を貫通するボルト１４及びこれに組み付けられる
ナットにより締め付けられて曲げ共振棒７とホーン１１
とは固定されている。
【００１６】ホーン１１の口（断面積が大きい側）には
超音波振動子（磁歪振動子）１０が接続されている。超
音波振動子１０には、超音波発振器（交流電源）９に接
続されたコイルｃが巻かれている。超音波発振器９は最
大出力４ｋＷであり、これからコイルｃに交流電流を流
すと、超音波振動子１０は周波数２０ｋＨｚで超音波振
動する。この超音波振動はホーン１１を介して縦振動と
して曲げ共振棒７に伝達する。
超音波振動子（磁歪振動子）１０が接続されている。超
音波振動子１０には、超音波発振器（交流電源）９に接
続されたコイルｃが巻かれている。超音波発振器９は最
大出力４ｋＷであり、これからコイルｃに交流電流を流
すと、超音波振動子１０は周波数２０ｋＨｚで超音波振
動する。この超音波振動はホーン１１を介して縦振動と
して曲げ共振棒７に伝達する。
【００１７】本実施の形態による接合装置１３は以上の
ように構成されるが、次にこの作用について説明する。
ように構成されるが、次にこの作用について説明する。
【００１８】先ず、重ね合わされた円板状のターゲット
１及びバッキングプレート２の周縁部のある一カ所をチ
ップ６とアンビル５で挟み込み、加圧装置８の作動によ
り３５０ｋｇの静荷重を曲げ共振棒７にかける。そし
て、超音波発振器９の出力を３．２ｋＷで、振動子１０
を周波数２０ｋＨｚで超音波振動をさせ、この振動をホ
ーン１１を介して曲げ共振棒７に伝達する。これにより
曲げ共振棒７は、図中矢印ａで示す接合面と平行な方向
に振巾４０〜５０μｍで共振する。
１及びバッキングプレート２の周縁部のある一カ所をチ
ップ６とアンビル５で挟み込み、加圧装置８の作動によ
り３５０ｋｇの静荷重を曲げ共振棒７にかける。そし
て、超音波発振器９の出力を３．２ｋＷで、振動子１０
を周波数２０ｋＨｚで超音波振動をさせ、この振動をホ
ーン１１を介して曲げ共振棒７に伝達する。これにより
曲げ共振棒７は、図中矢印ａで示す接合面と平行な方向
に振巾４０〜５０μｍで共振する。
【００１９】このとき、加圧装置８により曲げ共振棒７
の下端のチップ６は押しつけられてターゲット１と接触
している。従って、ターゲット１は曲げ共振棒７と共に
同調して、バッキングプレート２に対して横すべりの振
動をする。これにより、まずターゲット１とバッキング
プレート２の接合面がお互いにすべりこすられて接合面
の吸着物や酸化被膜が破壊され、接合面が機械的にクリ
ーニングされると共に平滑化されて凝着核が発生し金属
素地が活性化される。次に、急激な塑性流動と摩擦熱に
より接合面の温度が上昇して局部溶融や原子の相互拡散
が起こり接合する。
の下端のチップ６は押しつけられてターゲット１と接触
している。従って、ターゲット１は曲げ共振棒７と共に
同調して、バッキングプレート２に対して横すべりの振
動をする。これにより、まずターゲット１とバッキング
プレート２の接合面がお互いにすべりこすられて接合面
の吸着物や酸化被膜が破壊され、接合面が機械的にクリ
ーニングされると共に平滑化されて凝着核が発生し金属
素地が活性化される。次に、急激な塑性流動と摩擦熱に
より接合面の温度が上昇して局部溶融や原子の相互拡散
が起こり接合する。
【００２０】超音波振動を加える時間は３秒間であり、
この終了後、加圧装置８からの静荷重を開放するとチッ
プ６で押しつけられた位置を中心に約３０ｍｍ×２０ｍ
ｍの範囲（振動方向に長い長方形）での接合が超音波探
傷で確認された。
この終了後、加圧装置８からの静荷重を開放するとチッ
プ６で押しつけられた位置を中心に約３０ｍｍ×２０ｍ
ｍの範囲（振動方向に長い長方形）での接合が超音波探
傷で確認された。
【００２１】このような接合を位置を移動して４０回行
う。接合条件は何れも同じである。この結果、接合面積
は全面積の約７５％となり、スパッタリング用ターゲッ
トとしてスパッタリングによる放電、加熱時に支障無く
連続、繰り返し運転を行える条件を満足する。
う。接合条件は何れも同じである。この結果、接合面積
は全面積の約７５％となり、スパッタリング用ターゲッ
トとしてスパッタリングによる放電、加熱時に支障無く
連続、繰り返し運転を行える条件を満足する。
【００２２】また、ターゲット１のチップ６が押し当て
られた部分には最大深さ０．２ｍｍの圧痕が、バッキン
グプレート２のアンビル５の接触部５ａとの接触部には
最大深さ０．３ｍｍの圧痕が発生する。このため、ター
ゲット１の表面を０．３ｍｍ、バッキングプレート２の
表面を０．５ｍｍの切削加工を行いそれぞれの表面を平
滑にする。
られた部分には最大深さ０．２ｍｍの圧痕が、バッキン
グプレート２のアンビル５の接触部５ａとの接触部には
最大深さ０．３ｍｍの圧痕が発生する。このため、ター
ゲット１の表面を０．３ｍｍ、バッキングプレート２の
表面を０．５ｍｍの切削加工を行いそれぞれの表面を平
滑にする。
【００２３】図３に、接合部断面のＳＥＭ（scanning e
lectron microscope）観察による拡大図及びＥＰＭＡ
（electron probe for microanalysis）線分析の結果を
示す。符号２０は、ターゲット１とバッキングプレート
２との境界を示す。符号２１、２２で示されるグラフは
ＥＰＭＡ線分析による分析結果であり、Ｔｉ、Ａｌ両元
素の分布をライン２３に沿って調べたものである。２１
はＴｉの、２２はＡｌの分布を示し、縦軸方向はそれぞ
れの元素の含有量を示す。これによれば、Ｔｉ、Ａｌ両
元素の２μｍ程度の相互拡散がわかる。
lectron microscope）観察による拡大図及びＥＰＭＡ
（electron probe for microanalysis）線分析の結果を
示す。符号２０は、ターゲット１とバッキングプレート
２との境界を示す。符号２１、２２で示されるグラフは
ＥＰＭＡ線分析による分析結果であり、Ｔｉ、Ａｌ両元
素の分布をライン２３に沿って調べたものである。２１
はＴｉの、２２はＡｌの分布を示し、縦軸方向はそれぞ
れの元素の含有量を示す。これによれば、Ｔｉ、Ａｌ両
元素の２μｍ程度の相互拡散がわかる。
【００２４】従来の拡散接合法では、ターゲット及びバ
ッキングプレート全体を長時間、再結晶温度以上に加熱
していたので、調製済Ｔｉの結晶粒度の粗大化、Ａｌ合
金の強度低下、一体化されたターゲット及びバッキング
プレートの反りなどが問題となっていた。本実施の形態
においては、超音波振動の印加で１カ所の接合は数ｋＷ
の出力で数秒の時間である。このように熱発生が接合界
面に限って、かつ短時間であるので、ターゲット１及び
バッキングプレート２全体が昇温することがない。接合
に要したエネルギーは９．６ｋＪで、その熱量はほとん
ど接合界面で消費され、ターゲット１及びバッキングプ
レート２の接合時の表面温度は５０℃程度である。
ッキングプレート全体を長時間、再結晶温度以上に加熱
していたので、調製済Ｔｉの結晶粒度の粗大化、Ａｌ合
金の強度低下、一体化されたターゲット及びバッキング
プレートの反りなどが問題となっていた。本実施の形態
においては、超音波振動の印加で１カ所の接合は数ｋＷ
の出力で数秒の時間である。このように熱発生が接合界
面に限って、かつ短時間であるので、ターゲット１及び
バッキングプレート２全体が昇温することがない。接合
に要したエネルギーは９．６ｋＪで、その熱量はほとん
ど接合界面で消費され、ターゲット１及びバッキングプ
レート２の接合時の表面温度は５０℃程度である。
【００２５】そして、本実施の形態では接合後のターゲ
ット１のＴｉ結晶粒度は接合前の１０μｍより粗大化し
ておらず、スパッタリング用ターゲットとしての仕様を
満たしている。また、バッキングプレート２の強度低下
も見られず、更に接合後の反りも発生しなかった。
ット１のＴｉ結晶粒度は接合前の１０μｍより粗大化し
ておらず、スパッタリング用ターゲットとしての仕様を
満たしている。また、バッキングプレート２の強度低下
も見られず、更に接合後の反りも発生しなかった。
【００２６】また、チップ６の横方向の振動に対してタ
ーゲット１が同調しないとこれらの間で熱が発生し、タ
ーゲット１表面の変形やチップ６表面の損失（場合によ
ってはチップ６全体の変形）等が起こる。そこで、本実
施例ではこのような事態に備えるため、曲げ共振棒７の
下端部（チップ６の直上方）に水冷銅コイル１２を取り
付けて、チップ６とターゲット１との合わせ面での温度
上昇を防いでいる。これは、チップ６の寿命延長に有効
となる。
ーゲット１が同調しないとこれらの間で熱が発生し、タ
ーゲット１表面の変形やチップ６表面の損失（場合によ
ってはチップ６全体の変形）等が起こる。そこで、本実
施例ではこのような事態に備えるため、曲げ共振棒７の
下端部（チップ６の直上方）に水冷銅コイル１２を取り
付けて、チップ６とターゲット１との合わせ面での温度
上昇を防いでいる。これは、チップ６の寿命延長に有効
となる。
【００２７】また、従来の拡散接合では高真空雰囲気を
必要とし、更に接合に要する時間も長かったが、これに
比べて本実施の形態の超音波接合では設備、所用経費な
どの点で有利であり、作業時間も短縮され、経済性、生
産性ともにメリットが大である。また、拡散接合では、
予め接合面を平滑にすると共に吸着物や酸化被膜を除去
するなどの表面仕上げをしなければならない。しかし、
超音波接合ではその接合の前段階でそのような作用がな
されるので、予め表面仕上げを行っておく必要がない。
必要とし、更に接合に要する時間も長かったが、これに
比べて本実施の形態の超音波接合では設備、所用経費な
どの点で有利であり、作業時間も短縮され、経済性、生
産性ともにメリットが大である。また、拡散接合では、
予め接合面を平滑にすると共に吸着物や酸化被膜を除去
するなどの表面仕上げをしなければならない。しかし、
超音波接合ではその接合の前段階でそのような作用がな
されるので、予め表面仕上げを行っておく必要がない。
【００２８】次に、本発明の第２の実施の形態について
説明する。ターゲット１及びバッキングプレート２の形
状、寸法、材質は上記第１の実施の形態と同じである。
しかし、本実施の形態ではターゲット１の接合面にイン
サート材として、予めＡｇ２μｍを真空蒸着しておく。
接合装置１３及び接合方法も第１の実施の形態と同じで
あり、接合時の条件は超音波発振器９の出力を３．０ｋ
Ｗとすること以外は第１の実施の形態と同じである。
説明する。ターゲット１及びバッキングプレート２の形
状、寸法、材質は上記第１の実施の形態と同じである。
しかし、本実施の形態ではターゲット１の接合面にイン
サート材として、予めＡｇ２μｍを真空蒸着しておく。
接合装置１３及び接合方法も第１の実施の形態と同じで
あり、接合時の条件は超音波発振器９の出力を３．０ｋ
Ｗとすること以外は第１の実施の形態と同じである。
【００２９】本実施の形態においても、接合強度、Ｔｉ
の結晶粒度ともに第１の実施の形態と同様の効果が得ら
れる。更に、インサート材としてのＡｇ薄膜は、Ｔｉ及
びＡｌ合金とのそれぞれの拡散を、ＴｉとＡｌ合金間よ
りも容易にする。
の結晶粒度ともに第１の実施の形態と同様の効果が得ら
れる。更に、インサート材としてのＡｇ薄膜は、Ｔｉ及
びＡｌ合金とのそれぞれの拡散を、ＴｉとＡｌ合金間よ
りも容易にする。
【００３０】次に、図２を参照して本発明の第３の実施
の形態について説明する。本実施の形態では、曲げ共振
棒７を超音波振動させる前に、バッキングプレート２の
接合部近傍を予め加熱して昇温させておき、超音波振動
が加えられた時の摺動による接合をアシスト、もしくは
加熱の補助をするようにしている。
の形態について説明する。本実施の形態では、曲げ共振
棒７を超音波振動させる前に、バッキングプレート２の
接合部近傍を予め加熱して昇温させておき、超音波振動
が加えられた時の摺動による接合をアシスト、もしくは
加熱の補助をするようにしている。
【００３１】この予備加熱の加熱手段としては、シース
ヒータ１７を内蔵した加熱ブロック１５を用いている。
直径１２ｍｍ、長さ６０ｍｍ、出力１．５ｋＷのシース
ヒータ１７はＡｌ合金ブロック１６に埋め込まれてい
る。Ａｌ合金ブロック１６は、幅２５ｍｍ、長さ７０ｍ
ｍ、厚さ２０ｍｍの直方体形状をしている。このＡｌ合
金ブロック１６の６個の側面のうち５面は、厚さ１０ｍ
ｍのアルミナ板１８で覆われ熱の放散を防いでいる。
ヒータ１７を内蔵した加熱ブロック１５を用いている。
直径１２ｍｍ、長さ６０ｍｍ、出力１．５ｋＷのシース
ヒータ１７はＡｌ合金ブロック１６に埋め込まれてい
る。Ａｌ合金ブロック１６は、幅２５ｍｍ、長さ７０ｍ
ｍ、厚さ２０ｍｍの直方体形状をしている。このＡｌ合
金ブロック１６の６個の側面のうち５面は、厚さ１０ｍ
ｍのアルミナ板１８で覆われ熱の放散を防いでいる。
【００３２】図２で示されるように、アンビル５の両側
で、２個の加熱ブロック１５、１５をそれぞれアルミナ
板１８で覆われていない面をバッキングプレート２の下
面に押しつける。前もってシースヒータ１７は通電さ
れ、Ａｌ合金ブロック１６は３５０℃に加熱されてお
り、バッキングプレート２の接合部近傍は約２００℃に
昇温される。
で、２個の加熱ブロック１５、１５をそれぞれアルミナ
板１８で覆われていない面をバッキングプレート２の下
面に押しつける。前もってシースヒータ１７は通電さ
れ、Ａｌ合金ブロック１６は３５０℃に加熱されてお
り、バッキングプレート２の接合部近傍は約２００℃に
昇温される。
【００３３】この後、上記実施例と同様に、ターゲット
１及びバッキングプレート２をチップ６とアンビル５で
挟み込み、加圧装置８により２８０ｋｇの静荷重をかけ
る。そして、超音波発振器９の出力を３．２ｋＷ、超音
波振動印加時間を２．４秒に設定して、曲げ共振棒７を
超音波振動させて接合する。
１及びバッキングプレート２をチップ６とアンビル５で
挟み込み、加圧装置８により２８０ｋｇの静荷重をかけ
る。そして、超音波発振器９の出力を３．２ｋＷ、超音
波振動印加時間を２．４秒に設定して、曲げ共振棒７を
超音波振動させて接合する。
【００３４】接合面積は、上記実施の形態の予備（補
助）加熱なしの場合とほぼ同じ約３０ｍｍ×３０ｍｍ
で、接合に要したエネルギーは７．７ｋＪである。ター
ゲット１におけるＴｉの結晶粒度の粗大化は発生してい
ない。本実施の形態では上記実施の形態よりも曲げ共振
棒７に加える加圧力は減少しており、従ってターゲット
１、バッキングプレート２共に圧痕の最大深さは約２０
％減少している。
助）加熱なしの場合とほぼ同じ約３０ｍｍ×３０ｍｍ
で、接合に要したエネルギーは７．７ｋＪである。ター
ゲット１におけるＴｉの結晶粒度の粗大化は発生してい
ない。本実施の形態では上記実施の形態よりも曲げ共振
棒７に加える加圧力は減少しており、従ってターゲット
１、バッキングプレート２共に圧痕の最大深さは約２０
％減少している。
【００３５】以上、本発明の各実施の形態について説明
したが、勿論、本発明はこれらに限定されることなく、
本発明の技術的思想に基づいて種々の変形が可能であ
る。
したが、勿論、本発明はこれらに限定されることなく、
本発明の技術的思想に基づいて種々の変形が可能であ
る。
【００３６】以上の実施の形態では、ターゲットとして
Ｔｉ、バッキングプレートとしてＡｌ合金を使用した
が、これらに限らず、他の異種の金属どうし、更には金
属とセラミックスとの接合も可能である。また、Ａｌや
Ｃｕ等の熱伝導の良い材料を用いた場合には、上記第３
の実施の形態での予備加熱は有効である。
Ｔｉ、バッキングプレートとしてＡｌ合金を使用した
が、これらに限らず、他の異種の金属どうし、更には金
属とセラミックスとの接合も可能である。また、Ａｌや
Ｃｕ等の熱伝導の良い材料を用いた場合には、上記第３
の実施の形態での予備加熱は有効である。
【００３７】また、以上の実施の形態では、加圧装置８
は曲げ共振棒７の上部に取り付けられ、曲げ共振棒７を
下方へと押圧したが、曲げ共振棒７を固定させて、アン
ビル５の下方に加圧装置８を取り付けて、アンビル５の
接触部５ａを上方へと押圧するようにしても良い。ある
いは、曲げ共振棒７とアンビル５の両方から加圧しても
良い。
は曲げ共振棒７の上部に取り付けられ、曲げ共振棒７を
下方へと押圧したが、曲げ共振棒７を固定させて、アン
ビル５の下方に加圧装置８を取り付けて、アンビル５の
接触部５ａを上方へと押圧するようにしても良い。ある
いは、曲げ共振棒７とアンビル５の両方から加圧しても
良い。
【００３８】また、ターゲット１とバッキングプレート
２の上下を、上記実施の形態と逆にして、ターゲット１
をアンビル５側に、バッキングプレート２をチップ６側
に配置しても良い。
２の上下を、上記実施の形態と逆にして、ターゲット１
をアンビル５側に、バッキングプレート２をチップ６側
に配置しても良い。
【００３９】また、上記実施の形態では振動子１０は磁
歪素子としたが、圧電素子でも良く、圧電素子に形成さ
れた電極に交流電圧を印加して圧電素子を超音波振動さ
せてもよい。
歪素子としたが、圧電素子でも良く、圧電素子に形成さ
れた電極に交流電圧を印加して圧電素子を超音波振動さ
せてもよい。
【００４０】また、第３の実施の形態では、加熱ブロッ
ク１５はバッキングプレート２の表面に押しつけたが、
ターゲット１の表面に押しつけても良い。
ク１５はバッキングプレート２の表面に押しつけたが、
ターゲット１の表面に押しつけても良い。
【００４１】また、ターゲット１及びバッキングプレー
ト２の直径寸法によっては、支持台３ａ、３ｂを用いず
に、振動棒７とアンビル５との挟圧によってのみ支持す
るようにしてもよい。
ト２の直径寸法によっては、支持台３ａ、３ｂを用いず
に、振動棒７とアンビル５との挟圧によってのみ支持す
るようにしてもよい。
【００４２】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、ス
パッタリング用ターゲットの結晶粒度の粗大化、ターゲ
ットの支持板であるバッキングプレートの強度低下及び
接合されたターゲットとバッキングプレートの反りの発
生を防ぐことができる。
パッタリング用ターゲットの結晶粒度の粗大化、ターゲ
ットの支持板であるバッキングプレートの強度低下及び
接合されたターゲットとバッキングプレートの反りの発
生を防ぐことができる。
【図１】本発明の実施の形態による超音波接合装置の概
略図である。
略図である。
【図２】本発明の第３の実施の形態における、バッキン
グプレートの接合部近くを予熱している状態を示す超音
波接合装置の概略図である。
グプレートの接合部近くを予熱している状態を示す超音
波接合装置の概略図である。
【図３】ターゲット（Ｔｉ）とバッキングプレート（Ａ
ｌ合金）との接合部断面のＳＥＭ観察による拡大図及び
ＥＰＭＡ線分析の結果を示す図である。
ｌ合金）との接合部断面のＳＥＭ観察による拡大図及び
ＥＰＭＡ線分析の結果を示す図である。
１ ターゲット ２ バッキングプレート ３ａ 支持台 ３ｂ 支持台 ５ アンビル ６ チップ ７ 曲げ共振棒 ８ 加圧装置 ９ 超音波発振器 １０ 超音波振動子 １１ ホーン １２ 水冷銅コイル １３ 超音波接合装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｌ 21/285 Ｈ０１Ｌ 21/285 Ｓ // Ｂ２３Ｋ 103:10 103:14 Ｆターム(参考） 4E067 AA05 AA12 BF00 DA09 DC05 EB00 4K029 BA17 CA05 DC03 DC07 DC22 DC24 4M104 DD40 HH20 5F103 AA08 BB22 DD28 PP07 PP20 RR04
Claims (10)
- 【請求項１】 スパッタリング用ターゲットとその支持
板とを重ね合わせて、振動棒と受台とによりこれらの間
で挟圧して、前記振動棒を超音波振動させることにより
前記ターゲットと前記支持板とを接合するようにしたこ
とを特徴とするスパッタリング用ターゲットとその支持
板との接合方法。 - 【請求項２】 前記ターゲットはチタンで成り、前記支
持板はアルミニウム合金で成ることを特徴とする請求項
１に記載のスパッタリング用ターゲットとその支持板と
の接合方法。 - 【請求項３】 前記チタンで成るターゲットの、前記支
持板との接合面に銀の薄膜を形成させたことを特徴とす
る請求項２に記載のスパッタリング用ターゲットとその
支持板との接合方法。 - 【請求項４】 前記振動棒の、前記ターゲット又は前記
支持板と接触する先端側を冷却するようにしたことを特
徴とする請求項１乃至請求項３の何れかに記載のスパッ
タリング用ターゲットとその支持板との接合方法。 - 【請求項５】 前記振動棒を超音波振動させる前に、前
記ターゲット又は前記支持板の前記挟圧されている部分
近傍を加熱しておくことを特徴とする請求項１乃至請求
項４の何れかに記載のスパッタリング用ターゲットとそ
の支持板との接合方法。 - 【請求項６】 重ね合わされたスパッタリング用ターゲ
ットとその支持板を挟む振動棒と受台と、これら振動棒
と受台のうち少なくともどちらか一方を前記ターゲット
及び前記支持板に向けて押圧する加圧手段と、超音波発
振器からの出力により超音波振動する振動子と、該振動
子の超音波振動を前記振動棒に伝える振動伝達手段とを
備え、 前記加圧手段からの押圧力により前記ターゲット及び前
記支持板を前記振動棒と前記受台との間で挟圧し、前記
振動子の超音波振動を前記振動伝達手段を介して前記振
動棒に伝達して、該振動棒を超音波振動させて前記ター
ゲットと前記支持板とを接合するようにしたことを特徴
とするスパッタリング用ターゲットとその支持板との接
合装置。 - 【請求項７】 前記ターゲットはチタンで成り、前記支
持板はアルミニウム合金で成ることを特徴とする請求項
６に記載のスパッタリング用ターゲットとその支持板と
の接合装置。 - 【請求項８】 前記チタンで成るターゲットの、前記支
持板との接合面に銀の薄膜を形成させたことを特徴とす
る請求項７に記載のスパッタリング用ターゲットとその
支持板との接合装置。 - 【請求項９】 前記振動棒の、前記ターゲット又は前記
支持板と接触する先端部に超硬材で成るチップ部材を取
り付けたことを特徴とする請求項６乃至請求項８の何れ
かに記載のスパッタリング用ターゲットとその支持板と
の接合装置。 - 【請求項１０】 前記振動棒の、前記ターゲット又は前
記支持板と接触する先端側に水冷管を取り付けたことを
特徴とする請求項６乃至請求項９の何れかに記載のスパ
ッタリング用ターゲットとその支持板との接合装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25281199A JP2001073129A (ja) | 1999-09-07 | 1999-09-07 | スパッタリング用ターゲットとその支持板との接合方法及び装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25281199A JP2001073129A (ja) | 1999-09-07 | 1999-09-07 | スパッタリング用ターゲットとその支持板との接合方法及び装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001073129A true JP2001073129A (ja) | 2001-03-21 |
Family
ID=17242551
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25281199A Pending JP2001073129A (ja) | 1999-09-07 | 1999-09-07 | スパッタリング用ターゲットとその支持板との接合方法及び装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001073129A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009028784A (ja) * | 2008-04-09 | 2009-02-12 | Ito Yoshihiko | 超音波振動接合装置 |
| WO2012073319A1 (ja) * | 2010-11-30 | 2012-06-07 | 東芝三菱電機産業システム株式会社 | 超音波振動接合装置 |
| JP2012187597A (ja) * | 2011-03-09 | 2012-10-04 | Hitachi Cable Ltd | 超音波溶接方法 |
| WO2013141003A1 (ja) * | 2012-03-23 | 2013-09-26 | 株式会社豊田中央研究所 | 接合体、その製造方法および被接合部材 |
| JP2014120568A (ja) * | 2012-12-14 | 2014-06-30 | Showa Denko Packaging Co Ltd | 配線基板の表裏導通方法 |
| JP2018079472A (ja) * | 2016-11-14 | 2018-05-24 | 国立大学法人山梨大学 | アルミニウム母材と金属母材の固相接合方法 |
-
1999
- 1999-09-07 JP JP25281199A patent/JP2001073129A/ja active Pending
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009028784A (ja) * | 2008-04-09 | 2009-02-12 | Ito Yoshihiko | 超音波振動接合装置 |
| JP4718575B2 (ja) * | 2008-04-09 | 2011-07-06 | 伊藤 仁彦 | 超音波振動接合装置 |
| WO2012073319A1 (ja) * | 2010-11-30 | 2012-06-07 | 東芝三菱電機産業システム株式会社 | 超音波振動接合装置 |
| JP5480978B2 (ja) * | 2010-11-30 | 2014-04-23 | 東芝三菱電機産業システム株式会社 | 超音波振動接合装置 |
| JPWO2012073319A1 (ja) * | 2010-11-30 | 2014-05-19 | 東芝三菱電機産業システム株式会社 | 超音波振動接合装置 |
| TWI469839B (zh) * | 2010-11-30 | 2015-01-21 | Toshiba Mitsubishi Elec Inc | 超音波振動接合裝置 |
| JP2012187597A (ja) * | 2011-03-09 | 2012-10-04 | Hitachi Cable Ltd | 超音波溶接方法 |
| WO2013141003A1 (ja) * | 2012-03-23 | 2013-09-26 | 株式会社豊田中央研究所 | 接合体、その製造方法および被接合部材 |
| JP2013198924A (ja) * | 2012-03-23 | 2013-10-03 | Toyota Central R&D Labs Inc | 接合体、その製造方法および被接合部材 |
| US9821406B2 (en) | 2012-03-23 | 2017-11-21 | Kabushiki Kaisha Toyota Chuo Kenkyusho | Jointed body, method for manufacturing same and jointed member |
| JP2014120568A (ja) * | 2012-12-14 | 2014-06-30 | Showa Denko Packaging Co Ltd | 配線基板の表裏導通方法 |
| JP2018079472A (ja) * | 2016-11-14 | 2018-05-24 | 国立大学法人山梨大学 | アルミニウム母材と金属母材の固相接合方法 |
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