JPH0211759A - ターゲット材バッキング板接合方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は簿膜製造用のターゲット材にＣｕ、ステンレス
合金、Ｎｉ合金などのバッキング板を軟質ろう材にて接
合する場合の方法に関するものである・ 〔従来の技術〕 スパッタリング法などのＰＶＤによる薄膜製造では、タ
ーゲット材は高温になるため、水冷されたＣｕ、ステン
レスなどのバッキング板に軟質ろう材にて接合して間接
水冷しながら使用するのが普通である。

最近のターゲット材は大型になり、４００幅×８００長
さ×６厚さ（ｍ−）を越えるものも出現し、またターゲ
ット椙料としては製膜材質に応じてそれぞれのものが使
用されている。しかし、特にＣｒ、Ｍ。

などの低膨張のターゲット材の場合は接合面にメツキ、
イオンブレーティングなどにより、ろう材との濡れ性を
改善する処理を施した後ろう材を挟んで加熱し、融化し
たのち、冷却して接合する。

〔発明が解決しようとする課題〕

この時、バッキング板とターゲット材との熱膨張率の差
により、接合後の冷却により、曲り反りを起す。そのた
め矯正作業も必要となり、ターゲット材の割れ、剥離な
どのトラブルもしばしば発生する。

またターゲット材が、ＳｉＯ□、ＡＩＮ、Ａｌ２Ｏ３な
どの非金属の場合は、接合面にイオンブレーティング、
メツキなどを行ない同様に接合するが、ターゲット材に
変形能がないため、接合面の剥離がしばしば発生する。

このため、できるだけ低融点の接合ろうを使用し、特別
に徐冷するなどの施策を講じている。本発明は、ろう接
接の冷却過程でターゲット材とバッキング板との熱膨張
率の差に基づく反り等の変形、剥離、割れの発生等の不
具合を防止する接合方法を提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、ターゲット材をそ九と熱膨張率が異なるバッ
キング板にろう接するターゲット材バッキング板接合方
法において、前記ろう接接の冷却過程の前記バッキング
板を、熱膨張率がそれより前記ターゲット材のそれの側
にある材料でなり、前記冷却と同期的に冷却する治具で
拘束することにより、塑性変形せしめることを特徴とす
るターゲット材バッキング板接合方法である。

〔作用〕

本発明は、端的に言うならターゲット材の冷却による収
縮とほぼ同様の収縮を示す材料でなる治具にバッキング
板を強固に固定して該バッキング板を塑性変形させてタ
ーゲット材との間の収縮差を解消させ、反り、剥離等を
防止するものである。

しかし、治具はその熱膨張率がバッキング板のそれに対
しターゲット材のそれの側にありバッキング板を塑性変
形させるものであれば反りの抑制効果は達し得る。

一般にバッキング板はＣｕ、ステンレス等高熱膨張材料
、これに対しターゲット材は低熱膨張率である場合が多
く、この場合バッキング板は面積が広くなるごとく伸び
変形されることとなる。しかし本発明は、これに限定さ
れることなく逆の関係の場合にも有効である。

バッキング板に対する治具の配置は、反ターゲット材側
とすることが望ましい。ターゲット材および治具の熱膨
張率は、そのろう液温度範囲２０〜３５０℃の範囲でタ
ーゲット材では１０　Ｘ　１０＝　／℃以下の場合が多
く、またこの場合治具はターゲット材より低熱膨張率で
あることが、バッキング板および治具の弾性変形分の関
係から望ましく具体的には８Ｘ１０−６／’Ｃ以下とす
れば十分でこれを越える場合は使用目的上望ましくない
。また、これらの場合バッキング板への固定は１００℃
以上の範囲で行ない、バッキング板の塑性変形を広温度
範囲に亘らせることか望ましい。

また治具によるバッキング板の拘束は嵌合によるものが
確実性の点から望ましく、また取付け、取外しの便から
位置調整可能な駒を介するものが望ましい。

〔実施例〕

次に実施例により本発明を詳述する。

第１図にターゲット材をバッキング板に接合する実施例
の状態を示す。

ホットプレート１は内部に電熱加熱装置７を有する。２
は低熱膨張型のインバー系合金（４２％Ｎｉ鋼）製定盤
治具である。これをろう接合温度以上、すなわち２８０
℃に加熱する。その上にさらに純Ｃｒ製板状のバッキン
グ板３を重ねて、これを２６０°Ｃに加熱する。必要あ
らば、バーナなどによりバッキング板３面を加熱する。

２６０℃に上昇したことを確かめて、本バッキング板３
を４２％Ｎｉ合金鋼製定盤治具２に固定する。固定は嵌
合状となっており、入子９をねじ１０により位置調節し
要すればボルト１１で補強する。つぎにバッキング板３
の上にろう材（例えば１０％Ａｇ−９０％　Ｓ　ｎ）　
４を拡げる。

必要により接合用フラックスを併用して均一にろう材を
濡らしながら行なう。

ホットプレート１の温度を下げてバッキング板３の上の
ろうを凝固させたのち付着ろうを清浄にしておく。

一方純Ｃｒターゲット材５は、予め接合面にＣｕメツキ
を行ない、適当な方法で加熱してこの面にろう接合用フ
ラックスを用いながら、ろう材（１０％Ａｇ−８ｎ系）
を濡らし拡げて薄く盛り、さらにろう面を清浄にしてお
く。

かくした上に上記のターゲット材を重ね合せて重錘６に
より荷重をかけ、ホットプレートを昇温しで、両者を２
５０°Ｃ以上に加熱して、それぞれのろうを融和させた
のち、ホットプレートの温度を徐々に下降する。完全に
冷却後、ねじ１０を緩めてバッキング板を取外す。

かくすることにより、バッキング板３は熱収縮が抑制さ
れているので、ターゲット材、バッキング板の曲りは非
常に小さくなる。

ターゲット材がＣｒ、バッキング板がＣｕ、接合ろうが
１０％Ａｇ−８ｎ、常温でのＣｒの長さが３００ｍｎ、
４２％Ｎｊ鋼の定盤治具２上に取付けて接合した場合の
それぞれの寸法変化を第２表に示す。なお第１表はそれ
ぞれの線膨張率および弾性限（ひずみ）を示したもので
ある。

第１表 第２表 第２表に寸法変化を示すが、加熱冷却後の寸法が合うよ
うに治具の材質を選定する。またバッキング板を定盤治
具に接合する際の温度を調節して、さらに微細に調節す
ることも可能である。まず、Ｃｕバッキング板は常温で
基準値が３００ｍとする。

これを２６０℃に加熱すると３０１．１５＋ｎｍになり
、この状態で低熱膨張の４２Ｎｉ鋼の定盤治具に固定す
る。

次いでこの表面で接合用ろうを融化し、十分濡らしたの
ち、若干温度を下げ凝固させる。別に準備したターゲッ
ト材の接合面を重ね合せて荷重をかけ、昇温しでろうを
完全に融化したのち徐冷する。

ターゲット材、すなわちＣｒは自由に収縮して２０℃に
帰ったとき３００．５７ｍｍとなる。一方Ｃｕバッキン
グ板は定盤治具により収縮が抑えられているので、２０
°Ｃになると、０．７Ｘ１０−’の弾性伸び歪を保有し
たまま実寸が３００．７９ｍｎとなるごとく塑性伸び変
形する。すなわち、５Ｘ１０−６の膨張率で収縮してい
く。２０℃に完全に冷却したのち、４２％Ｎｉ鋼製定盤
治具から取外すと０．７　Ｘ　１０すの弾性変形により
、３００．５８＋ｎｎ＋に収縮する。したがって両者は
ほぼ同様の収縮となり、反りのないバッキング板の接合
が可能となる。ただし、上記は説明の便宜上定盤治具は
剛体であると仮定したが、実際には幾分かの弾性変形が
ある。

本法によらないで、すなわち４２％Ｎｉ鋼製定盤治具を
用いないときは、Ｃｕバッキング板は、３００ｍｎ近く
まで収縮し反りが発生することになる。

第３表 定盤に使用する低熱膨張合金は３５％〜４５％Ｎｉ−Ｆ
ｅ合金を主体にこれにＣｏ、Ｃｒ、Ｔｉなどを添加、合
金化したものが多いが、さらにＦｅ−Ｂ、Ｆｅ−Ｐなど
もある。

第３表は、この種のインバー、エリンバ−等の材料の一
覧を示すものである。

低熱膨張定盤治具として、セラミックス系材料も当然有
用であるが、冷却、加熱に対して熱伝導度が低すぎるた
め、長時間を要することと、さらに脆性のため、機械加
工、締付などの取扱いが難しい欠点がある。しかし、原
理的に適用不可能なものではない。

セラミックスターゲット材の場合、例えばＳｉＯ２ター
ゲットの場合、具体的にはターゲット面にＣｕをイオン
ブレーティングして、Ｉｎろうにより接合する。すなわ
ち、１６０℃に加熱したＣｕバッキング板をインバー合
金製定盤治具の上に固定する。次にＩｎろう箔を５ｉｎ
２ターゲットとバッキング板の間に挟み、上面より０．
５ｋｇ／ｃＪの荷重を加えて加熱してＩｎろうを溶融さ
せたのちゆっくりと徐冷する。完全に冷却したのちイン
バー合金製定盤治具から、バッキング板を取外す。従来
は接合枠取外し時、２０％近くのものに接合部に亀裂が
発生したが、インバー型定盤に保持することにより、接
合不良はほとんど発見されなくなった。

以上上なる例示を行なったが、さらに具体的実施例につ
いて示す。

１　）　１２２ｍｍ　Ｘ　３７４ｎｍ　Ｘ　６．５ｍｍ
の純Ｃｒターゲット板に３．０ｎｙｎ厚さのＣｕ製バッ
キング板を接合する。

まず４２％Ｎｉ−Ｆｅ合金の定盤治具に可動駒を取付け
、２８０℃に加熱した３ｍｍ厚みのＣｕ製バッキング板
を取付ける。可動駒を締めて熱収縮に十分耐えるように
し、やや冷却した後、これにＣｕメツキした純Ｃｒ板を
重ね合せる。Ｃｕ板接合面に１０％ＡｇＳｎ合金ろうを
敷き、真空ろう接合炉に設置し、荷重５０ｇ／ａ＃とじ
て、真空中加熱２８０℃とし、１５分保持後炉冷する。

最初のＣｕメツキ層の厚さは３０μｍとし、温度上昇に
伴い、ろう材中にＣｕが溶は込まないように長時間の保
持は避け、融けたらすぐに冷却すこ入る。冷却後、枠を
取外し、ターゲットを取り出す。本件の場合、ターゲッ
トの反りは０．２ｍｎ以下であった。

２）　１２５＋ｎｍφのＡ１□０３製ターゲット板に３
１ｍ１厚さのＣｕ製バッキング板を接合する。ターゲッ
ト板面をサンドブラストしたのち、Ｃｕイオンブレーテ
ィングを１０μｍの厚さに施す。この上に１８０℃に加
熱してＩｎろうを均一に濡らし拡げておく。またＣｕ製
バッキング板を１８０℃に加熱して、２９％Ｎｉ１７％
Ｃｏ−残Ｆｅのコバール合金製治具の上に固定する。こ
の治具は円板上で６０°ずつ放射状に移動する駒を備え
、これにＣｕ板をボルトにて締付け、半径方向に引っ張
るようにしである。次にＩｎろうを融解して拡げ、これ
に先のＡ１□０３製ターゲット板を重ね０．１ｋｇ／ｃ
ｄ程度の荷重をかけ、昇温融解したのち２０℃／Ｈの速
度で徐冷する。完全冷却後、コバール製治具から取外し
た。両者は完全に接合し、満足すべきものであった。

〔発明の効果〕

以上述べたように、本発明はバッキング板をターゲット
材の熱収縮の方向に塑性変形させるものであるから、タ
ーゲット材の割れ、剥離、接合体の反りが抑制または防
止されるものである。これにより、健全なターゲットが
容易に得られるようになった・

【図面の簡単な説明】

第１図はバッキング板にターゲット材を接合する状況を
示す図である。 １：ホットプレート、２：定盤治具、３：バッキング板
、４：ろう層、５：ターゲット材、６：重錘、７：電熱
加熱装置、１０：ねじ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　ターゲット材をそれと熱膨張率が異なるバッキング
   板にろう接するターゲット材バッキング板接合方法にお
   いて、前記ろう接後の冷却過程の前記バッキング板を、
   熱膨張率がそれより前記ターゲット材のそれの側にある
   材料でなり、前記冷却と同期的に冷却する治具で拘束す
   ることにより、塑性変形せしめることを特徴とするター
   ゲット材バッキング板接合方法。 ２　バッキング板の熱膨張率がターゲット材のそれより
   大であり、該バッキング板をその前記ターゲット材接合
   面と逆の面側に配置した治具に固定して拘束することを
   特徴とする請求項１記載のターゲット材バッキング板接
   合方法。 ３　ターゲット材および治具の主体部の２０〜３５０℃
   の平均熱膨張率がそれぞれ１０×１０＾−＾６／℃以下
   および８×１０＾−＾６／℃以下の材料であり、該治具
   への固定は１００℃以上で行なうことを特徴とする請求
   項１または２記載のターゲット材バッキング板接合方法
   。 ４　治具はその主体がターゲット材より低熱膨張率の物
   質であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか
   に記載のターゲット材バッキング板接合方法。 ５　治具への固定はそれに設けた半径方向に位置調整可
   能な駒を介して行なうことを特徴とする請求項１ないし
   ４のいずれかに記載のターゲット材バッキング板接合方
   法。 ６　固定は嵌合によるものであることを特徴とする請求
   項１ないし５のいずれかに記載のターゲット材バッキン
   グ板接合方法。 ７　バッキング板の熱膨張率がターゲット材のそれより
   小であり、該バッキング板の外周面を治具に嵌合するこ
   とを特徴とする請求項１記載のターゲット材バッキング
   板接合方法。