JP2004074180A - Joining method and device - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ターゲット−バッキングプレート組立体とクーリングプレート(冷却板)との加熱接合に際し、ターゲット−バッキングプレート組立体に発生する加熱による反りを効果的に抑制し、また発生した反りを矯正しながらクーリングプレートと接合する方法及び装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、半導体装置や各種電子機器等の薄膜の形成に、スパッタリングが使用されている。このスパッタリング法は周知のように、荷電粒子をターゲットに向けて照射し、その粒子衝撃力によりターゲットから粒子を叩き出して、これをターゲットに対向させた、例えばウエハ等の基板にターゲット材料から構成される物質を中心成分とする薄膜を形成する成膜方法である。
このスパッタリング成膜法に使用されるターゲットは通常、平板状又は円盤状の板状を呈しているが、一般にこのターゲットはバッキングプレートに結合されている。
【0003】
ターゲットはスパッタリング中に荷電粒子の大量の衝撃を受けるので、ターゲットの温度が徐々に上昇してくる。このため、ターゲットを冷却させる必要があり、多くはターゲットの裏面にアルミニウム、銅又はこれらの合金等の、熱伝導性の良い材料(バッキングプレート)をはんだ付け、拡散接合、圧着、アンカー効果を利用した接合等の手段により接合して、ターゲット−バッキングプレート組立体を形成する。
そして、このバッキングプレートを外部からの冷却手段を通じて冷却するために、同様に熱伝導性の良いクーリングプレート(冷却板)をさらに結合させて、ターゲットの熱を吸収するようにしている。
【0004】
一般に、ターゲット−バッキングプレート組立体はクーリングプレートの接合には、Sn−Ag系等のろう材を使用して接合されている。一方、TiターゲットとAlバッキングプレートの接合は、例えば拡散接合法等により強固に接合されている。
このように接合されたターゲット−バッキングプレート組立体とクーリングプレートの接合の際には、上記のようにろう付けのために加熱されるが、ターゲット−バッキングプレート組立体は、材料の熱膨張の差により、反りが発生するという大きな問題がある。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
本発明者らは、ろう付け温度領域においても、ターゲット−バッキングプレート組立体に発生する反りを効果的に抑制し、また発生した反りを矯正しながら、ターゲット−バッキングプレート組立体とクーリングプレートの接合を行うことができ、製造歩留りと生産効率を向上できる接合方法及びそのための装置を提供することを課題とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明は、真空チャックを用いてターゲット−バッキングプレート組立体に発生する反りを防止又は矯正するものであり、
1.ターゲット−バッキングプレート組立体とクーリングプレートとの接合に際し、ターゲット−バッキングプレート組立体を加熱するとともに真空吸引して、反りを抑制しながらクーリングプレートと接合することを特徴とするターゲット−バッキングプレート組立体とクーリングプレートとの接合方法
2.接合面にろう材を挿入して加熱接合することを特徴とする上記1記載の接合方法
3.クーリングプレートが銅、アルミニウム又はこれらの合金であることを特徴とする上記1又は2記載の接合方法
4.拡散接合されたターゲット−バッキングプレート組立体であることを特徴とする上記1〜3のそれぞれに記載の接合方法
5.クーリングプレートの接合面に冷却溝を備えていることを特徴とする上記1〜4のそれぞれに記載の接合方法
を提供する。
【0007】
また、本発明は、
6.接合用の加熱器と該加熱器に結合した真空チャックを備え、真空チャック上にターゲット−バッキングプレート組立体を設置し、ターゲット−バッキングプレート組立体の反りを抑制しながらクーリングプレートを加熱接合することを特徴とするターゲット−バッキングプレート組立体とクーリングプレートとの接合装置
7.接合面にろう材を挿入して加熱接合することを特徴とする上記6記載の接合装置
8.クーリングプレートが銅、アルミニウム又はこれらの合金であることを特徴とする上記6又は7記載の接合装置
9.拡散接合されたターゲット−バッキングプレート組立体であることを特徴とする上記6〜8のそれぞれに記載の接合装置
10.クーリングプレートの接合面に冷却溝を備えていることを特徴とする上記6〜9のそれぞれに記載の接合装置
11.真空チャックに真空吸引用の溝を備えていることを特徴とする上記6〜10のそれぞれに記載の接合装置
を提供するものである。
【0008】
【発明の実施の形態】
本発明のターゲット−バッキングプレート組立体とクーリングプレートとの接合方法及び装置の一例を図に基づいて説明する。
図1は、ターゲット−バッキングプレート組立体とクーリングプレートとの接合方法及び装置の外観を示す横断面図であり、図2は真空チャックの平面図、図3は真空チャックの真空吸引部の断面図である。
図1に示すように、本発明の装置は、ターゲット−バッキングプレート組立体とクーリングプレートとの加熱接合のための加熱器1、例えばホットプレートを備える。この加熱器1に結合させて真空チャック2を配置する。
この真空チャック2の上にターゲット−バッキングプレート組立体3を上に載せる。図1では、ターゲット−バッキングプレート組立体3の例として、円盤形の拡散接合(DB)されたアルミニウム(Al)バッキングプレート4及びターゲット5からなる組立体を示す。
【0009】
図1に示すように、ターゲット5は真空チャック2側に位置する。真空チャック2は、ボンディングの際の、ターゲット−バッキングプレート組立体3の加熱による変形(反り)を防止するために、真空ポンプ6により吸引されるが、真空チャック2はターゲット5の全面を覆うことができるように、ターゲット5よりも大径にするのが望ましい。
ターゲット5は真空チャック2に吸引保持し、ホットプレート等の加熱器によって加熱した後、クーリングプレート7を載せ、ろう材等を介してボンディングする。
【0010】
ろう材には、Sn−Ag系ろう材が使用されるが、他のろう材を使用してボンディングしても良い。このように使用するろう材等の材料に特に制限はない。いずれのろう材又は接合法を使用しても、ターゲット−バッキングプレート組立体3が接合の際に熱影響を受けて変形又は反りを発生する場合に使用できる。
クーリングプレート7の材料には通常、熱伝導性が良好である銅、アルミニウム又はこれらの合金が使用される。クーリングプレートのバッキングプレート側の面には、図示しないが通常、冷却水通路となる複数の溝が形成されている。
上記の拡散接合(DB)されたアルミニウム(Al)バッキングプレート4は、その熱膨張の差異により、ろう付けの温度で反り力を発生するが、真空チャック2で全面が固定されているので、加熱による反りが効果的に抑制できる。
【0011】
真空チャック2のターゲット5側に接する面には、図2に示すように多数の同心円上の溝8を有する。この溝8は、必ずしも同心円状でなくてもよい。例えば、螺旋状又は矩形の溝であっても良い。これらは、真空吸引が効果的に行なわれる溝であれば、形状に特に制限はない。
真空チャック2の吸引部は、上記同心円の溝8場合は、図3に示すように、各同心円の溝8に連通する横溝9を形成すれば良い。
【0012】
以上によって、ターゲット−バッキングプレート組立体とクーリングプレートろう付け等の加熱領域においても、ターゲット−バッキングプレート組立体に発生する反りを効果的に抑制し、また発生した反りを矯正しながら、ターゲット−バッキングプレート組立体とクーリングプレートの接合を行うことができ、製造歩留りと生産効率を向上できる接合方法及びそのため装置を提供することができ、さらにスパッタリングプロセスにおける不良やトラブルも低減できるという優れた効果を有する。
【0013】
【実施例および比較例】
以下、実施例および比較例に基づいて説明する。なお、本実施例はあくまで一例であり、この例のみに制限されるものではない。すなわち、本発明の技術思想に含まれる他の態様または変形を包含するものである。
【0014】
(実施例1)
直径670φ×厚さ50mmのAl製真空チャックを使用した。この真空チャックの吸引側に、図2に示すような複数の同心円形の溝を形成した。ターゲット−バッキングプレート組立体の吸引に際しては、6.7×10−2Paで真空吸引した。
ターゲットとして直径600φTi板、バッキングプレートとして直径640φAl板を使用し、これを拡散接合して得た4個のターゲット−バッキングプレート組立体を用いた。ボンディングには、Sn−Ag系のろう材(融点190°C)を用いた。
接合に際しては、加熱器を200°Cに加熱し、ボンディングを行った。この結果、4個のターゲット−バッキングプレート組立体の反りは、最大反り個所で、それぞれ0.51mm、0.49mm、0.44mm、0.56mmであり、平均反り量は0.5mmであった。
これに対して、上記真空チャックを使用せずにボンディングした場合は、反りが1.5mmに達した。以上から、ターゲット−バッキングプレート組立体を真空吸引して反りを抑制効果は著しく高いことが分かった。
【0015】
【発明の効果】
本発明は、ターゲット−バッキングプレート組立体とクーリングプレートとの接合に際し、ターゲット−バッキングプレート組立体を加熱するとともに真空吸引してクーリングプレートに接合することにより、ろう付け等の温度領域においても、ターゲット−バッキングプレート組立体に発生する反りを効果的に抑制し、また発生した反りを矯正しながら、ターゲット−バッキングプレート組立体とクーリングプレートの接合を行うことができ、製造歩留りと生産効率を向上できる効果を有する。これによって、スパッタリングプロセスにおける不良やトラブルも低減できるという優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図1】ターゲット−バッキングプレート組立体とクーリングプレートとの接合方法及び装置の外観を示す横断面図である。
【図2】真空チャックの平面図である。
【図3】真空チャックの真空吸引部の断面図である。
【符号の説明】
1 加熱器
2 真空チャック
3 ターゲット−バッキングプレート組立体
4 バッキングプレート
5 ターゲット
6 真空ポンプ6
7 クーリングプレート
8 同心円状の溝
9 同心円の溝8に連通する横溝[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention effectively suppresses warpage due to heating generated in the target-backing plate assembly and corrects the generated warpage when heating and joining the target-backing plate assembly and the cooling plate (cooling plate). The present invention relates to a method and an apparatus for joining with a cooling plate.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art In recent years, sputtering has been used for forming thin films of semiconductor devices and various electronic devices. As is well known, this sputtering method irradiates a charged particle toward a target, strikes out the particle from the target by the particle impact force, and faces the target, for example, a substrate such as a wafer is composed of a target material. This is a film forming method for forming a thin film having a substance to be formed as a central component.
The target used in this sputtering film-forming method usually has a flat plate shape or a disk-like plate shape, and generally, this target is bonded to a backing plate.
[0003]
Since the target receives a large amount of impact of charged particles during sputtering, the temperature of the target gradually increases. For this reason, it is necessary to cool the target, and in many cases, a material with good thermal conductivity (backing plate) such as aluminum, copper, or an alloy thereof is used on the back surface of the target by using soldering, diffusion bonding, crimping, and the anchor effect. The target-backing plate assembly is formed by bonding such as bonding.
In order to cool the backing plate through an external cooling means, a cooling plate (cooling plate) having good thermal conductivity is further coupled to absorb the heat of the target.
[0004]
Generally, the target-backing plate assembly is joined using a Sn-Ag-based brazing material for joining the cooling plate. On the other hand, the bonding between the Ti target and the Al backing plate is firmly performed by, for example, a diffusion bonding method.
When the thus-joined target-backing plate assembly and cooling plate are joined, they are heated for brazing as described above, but the target-backing plate assembly has a difference in thermal expansion of the material. Therefore, there is a big problem that warpage occurs.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
The present inventors have found that even in the brazing temperature region, the warpage generated in the target-backing plate assembly is effectively suppressed, and while the generated warpage is corrected, the joining of the target-backing plate assembly and the cooling plate is performed. It is an object of the present invention to provide a bonding method and an apparatus therefor that can improve the production yield and the production efficiency.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
The present invention uses a vacuum chuck to prevent or correct warpage generated in a target-backing plate assembly,
1. When joining the target-backing plate assembly and the cooling plate, the target-backing plate assembly is heated and evacuated, and joined to the cooling plate while suppressing warpage. 1. How to join the cooling plate with the
[0007]
Also, the present invention
6. Providing a heater for joining and a vacuum chuck coupled to the heater, installing a target-backing plate assembly on the vacuum chuck, and heating and joining the cooling plate while suppressing warpage of the target-backing plate assembly. 6. A device for joining a target-backing plate assembly and a cooling plate, 7. The joining apparatus according to the above item 6, wherein the brazing material is inserted into the joining surface and the joining is performed by heating. 8. The joining device according to the
[0008]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
An example of a method and an apparatus for joining a target-backing plate assembly and a cooling plate according to the present invention will be described with reference to the drawings.
1 is a cross-sectional view showing the appearance of a method and apparatus for joining a target-backing plate assembly and a cooling plate, FIG. 2 is a plan view of a vacuum chuck, and FIG. 3 is a cross-sectional view of a vacuum suction unit of the vacuum chuck. It is.
As shown in FIG. 1, the apparatus of the present invention includes a heater 1, such as a hot plate, for heating and joining a target-backing plate assembly and a cooling plate. A
The target-backing plate assembly 3 is placed on the
[0009]
As shown in FIG. 1, the
The
[0010]
Although a Sn-Ag brazing material is used as the brazing material, another brazing material may be used for bonding. There is no particular limitation on the material such as brazing material used in this way. Either brazing material or joining method can be used when the target-backing plate assembly 3 is deformed or warped under the influence of heat during joining.
As a material of the
The aluminum (Al)
[0011]
The surface of the
In the case of the
[0012]
As described above, even in a heating region such as brazing of the target-backing plate assembly and the cooling plate, the warping generated in the target-backing plate assembly is effectively suppressed, and while the generated warpage is corrected, the target-backing is performed. A plate assembly and a cooling plate can be joined, a joining method and an apparatus can be provided that can improve the production yield and production efficiency, and furthermore, there is an excellent effect that defects and troubles in the sputtering process can be reduced. .
[0013]
[Examples and Comparative Examples]
Hereinafter, description will be made based on examples and comparative examples. This embodiment is merely an example, and the present invention is not limited to this example. That is, the present invention includes other aspects or modifications included in the technical concept of the present invention.
[0014]
(Example 1)
An Al vacuum chuck having a diameter of 670φ and a thickness of 50 mm was used. A plurality of concentric circular grooves as shown in FIG. 2 were formed on the suction side of the vacuum chuck. At the time of suction of the target-backing plate assembly, vacuum suction was performed at 6.7 × 10 −2 Pa.
Four targets-backing plate assemblies obtained by using a 600-φ diameter Ti plate as a target and a 640-φ Al plate as a backing plate and diffusion-bonding them were used. For bonding, a Sn-Ag brazing material (melting point: 190 ° C.) was used.
At the time of bonding, the heater was heated to 200 ° C. to perform bonding. As a result, the warpage of the four target-backing plate assemblies was 0.51 mm, 0.49 mm, 0.44 mm, and 0.56 mm at the maximum warpage, respectively, and the average warpage was 0.5 mm. .
In contrast, when bonding was performed without using the vacuum chuck, the warpage reached 1.5 mm. From the above, it was found that the effect of suppressing the warpage by vacuum suction of the target-backing plate assembly was extremely high.
[0015]
【The invention's effect】
According to the present invention, when the target-backing plate assembly is joined to the cooling plate, the target-backing plate assembly is heated and evacuated to be joined to the cooling plate. -The target-backing plate assembly and the cooling plate can be joined while effectively suppressing the warpage generated in the backing plate assembly and correcting the generated warpage, thereby improving the production yield and production efficiency. Has an effect. This has an excellent effect that defects and troubles in the sputtering process can be reduced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing the appearance of a method and apparatus for joining a target-backing plate assembly and a cooling plate.
FIG. 2 is a plan view of a vacuum chuck.
FIG. 3 is a sectional view of a vacuum suction unit of the vacuum chuck.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
7 Cooling
Claims (11)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002234420A JP2004074180A (en) | 2002-08-12 | 2002-08-12 | Joining method and device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2004074180A true JP2004074180A (en) | 2004-03-11 |
Family
ID=32019240
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP2002234420A Pending JP2004074180A (en) | 2002-08-12 | 2002-08-12 | Joining method and device |
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JP (1) | JP2004074180A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US10844475B2 (en) | 2015-12-28 | 2020-11-24 | Jx Nippon Mining & Metals Corporation | Method for manufacturing sputtering target |
-
2002
- 2002-08-12 JP JP2002234420A patent/JP2004074180A/en active Pending
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US10844475B2 (en) | 2015-12-28 | 2020-11-24 | Jx Nippon Mining & Metals Corporation | Method for manufacturing sputtering target |
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