JPH0234776A - ターゲット材と冷却部材との接合方法 - 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、スパッタリング用ターゲット材の接合方法に
関し、詳しくはターゲット材料と銅、銅合金等よりなる
冷却部材とをろう接合する方法に関する。

〔従来の技術〕

スパッタリング装置においては、第２図に示すようにス
パッタされるべきターゲット材１１は通常円板または板
状に加工され、冷却機構を有する銅合金等の冷却部材１
２上にろう付けによって接合される。スパッタリング用
ターゲット材に冷却部材を設ける理由は、グロー放電中
に生ずるイオンがターゲット材を衝撃することによる温
度上昇を防止することにある。

従来、ターゲット材と冷却部材とのろう接合において以
下のような問題が提起されていた。

すなわち、ターゲット材を良好に冷却するには、冷却部
材とターゲット材との熱的接触を良くする必要がある。

しかし、ターゲット材がろう接し璽い材質、例えば純Ｃ
ｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｔａ、ＷＳｉ、、ＭｏＳｉ２およびＴｂ
−Ｆｅ−Ｇｏをはじめとする希土類金属−遷移金属など
の場合、ろう材はわずかな接合力を有するだけであり、
スパッタリング中に冷却部材からターゲット材が剥離し
てしまい、良好な冷却効果が得られない、また、セラミ
ックスなどの焼結ターゲット材の場合、材質中に数多く
存在する空孔を介してろう材が拡散し、ターゲット材を
汚染してしまうという問題があった。

この問題点に対しては、特開昭５４−８８８８５号公報
、特開昭５６−３３４７６号、あるいは特開昭６１−１
６９１６６号公報に、ろう材の接合性の向上、ろう材の
拡散防止を目的としてターゲット材料にメタライズ層を
形成し、続いて冷却部材をろう材を介して接合する方法
が提案され、解決されるに至っている。

一方、ターゲット材と冷却部材とのろう接合にあっては
、以下のような問題も提起されている。

すなわち、従来ろう接合はターゲット材と冷却部材との
間にろう材を介在させ、これらをろう材の融点直上にま
で加熱、冷却するという作業によって行なわれるが、タ
ーゲット材と冷却部材との熱膨張係数に差異がある場合
、例えばターゲット材をＣｒ、冷却部材を銅とすると両
者の熱膨張係数が著しく異なるため、ろう接合の冷却過
程時に反り、変形が生じたり、また延性が劣るターゲッ
トでは熱歪みによる割れ発生といった不具合が生じた。

以上の不具合を防止するため、従来は以下のような手段
を講じていた。

すなわち、 （イ）低融点のろう材、例えばＩｎ系のろう材を用いて
ろう接合時の加熱温度をできるだけ低く抑え。

ターゲット材と冷却部材の熱膨張、収縮の差を小さくす
る。

（ロ）低融点でないろう材を用いた場合には、接合終了
後に生じた反り、変形をプレス等の機械的手段により矯
正する。

しかしながら、前記（イ）の方法では、生産性向上のた
め高速スパッタリングを実施した場合に接合部分がろう
材の融点以上の温度に達し、ろう材が溶融して、ターゲ
ット材が冷却部材から剥離する場合がある、 また、前記（ロ）の方法では、延性の劣るターゲット材
には効果が十分でなく、また矯正できたとしても矯正に
よる応力が残留し、仕上加工中、あるいはスパッタリン
グ時に変形が生じてしまう。

〔発明が解決しようとする課題〕

以上の問題点を解決する方法として、特開昭６１−２５
１０６７号にターゲット材と冷却部材との間に熱歪みを
吸収する緩衝層を設けることが提案されている。

しかし、緩衝層を設けることにより少ないとはいえども
ターゲット材と冷却部材との熱的接触を阻害するため、
できればこのような緩衝層を設けないことが望ましいこ
とは言うまでもない、また。

緩衝層を設けるための工数が従来の方法より増加し、生
産性の観点から好ましくない。

本発明は１以上の背景に鑑み、簡易な手段でターゲット
材と冷却部材とを反り、変形を生じさせずに接合する方
法を提供するものである。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、ターゲット材と冷却部材との間にろう材を介
在させ、これを加熱、冷却してろう接合するターゲット
材と冷却部材との接合方法において、ろう接合時の加熱
による熱膨張を抑制するため、冷却部材をその側面外周
方向から拘束しつつ接合を実施することを特徴とするタ
ーゲット材と冷却部材との接合方法である。

本発明は、熱膨張がターゲット材と比べ大である冷却部
材をその側面外周方向から拘束し、ろう接合の加熱時お
よび冷却時における冷却部材の熱膨張量および収縮量を
低減することにより、冷却部材のみかけ上の熱膨張挙動
をターゲット材と近似せしめる点に特徴を有する。

冷却部材を拘束する手段は種々考えられるが、最も実用
的なのは中心部に冷却部材を設置可能な空孔部を有する
リング状の拘束部材である。

拘束部材を構成する材料はターゲット材と熱膨張係数が
近似する材料から構成されていることが望ましい。

これは、ろう接合時の加熱によって生じる拘束部材の熱
膨張がターゲット材と同等となるとともに、冷却部材が
拘束部材に拘束されているため、みかけ上冷却部材の熱
膨張量をもターゲット材と同等とすることができるから
である。

冷却部材の熱膨張による拘束部材の径方向への拡張（膨
張）を考慮すると、ターゲット材の熱膨張係数より幾分
小さい熱膨張係数を有する材料から拘束部材を構成する
ことが最も望ましい。

また、拘束部材の縦断面積が冷却部材の縦断面積より十
分に大きいことが望ましい、冷却部材の縦断面積に比べ
拘束部材の縦断面積が小さい場合には、冷却部材の熱膨
張を十分に抑制することができないからである。

さらに、常温時において、冷却部材の外径より拘束部材
の内径が大であるような拘束部材を用いれば、ろう接合
開始時に拘束部材へのターゲット材および冷却部材の挿
入、＃、びにろう接合終了時における拘束部材からのタ
ーゲット材および冷却部材の取り出しが容易に行なえる
。

すなわち、ろう接合開始時およびろう接合終了時には冷
却部材と拘束部材との間に隙間を生じせしめる一方、加
熱により冷却部材が熱膨張した際には冷却部材が拘束部
材に接して拘束状態が得られるようにしておく、そうす
れば、前述したように冷却部材の熱膨張が抑制され１反
り、変形等を防止できる一方、ろう接合終了後には拘束
部材からの冷却部材等の分離が極めて容易にできる。

以下本発明を、ターゲット材として純Ｃｒターゲット材
、冷却部材として銅、およびろう材として９０Ｓｎ−１
０Ａｇろう材を用いた場合を例にとって説明する。

第１図（１）ないしく２）において、１は純Ｃｒよりな
るターゲット材、２は銅よりなる冷却部材を示している
（ろう材は図示せず）。

９０Ｓｎ−１０Ａｇろう材の融点は約２４０℃であり、
実際の接合作業は２５０〜２６０℃に加熱して行なわれ
る。

純Ｃｒターゲット材および銅の常温〜２５０℃における
熱膨張係数はそれぞれ６．７　ｘ　１０’　／’Ｃ１１
６，７Ｘ１０４／’Ｃであるから、両者を２５０〜２６
０℃に加熱、冷却した場合には第１図（２）に示すよう
に収縮量が多い銅を内側にして反りが生ずる。

これに対し１本発明に従い第１図（１）に示すように冷
却部材２の側面外周方向から、あらかじめリング状の拘
束部材３で拘束しておけば、ろう接合による加熱、昇温
によっても冷却部材は本来の熱膨張が生ぜず、かつ加熱
終了後の冷却過程においても熱膨張が抑制されていた分
収縮量が少なく、反り、変形を防止できるのである。

なお、上記の如く純Ｃｒの熱膨張係数は、６．７×１０
’　／’Ｃであるから拘束部材の材質としては、３６Ｎ
ｉ−１２Ｃｒ−Ｆｅ合金（熱膨張係数８．ＯＸ　１０−
’　／”Ｃ、エリンバ−合金）、４２Ｎｉ−Ｆｅ合金（
熱膨張係数５．ＯＸ　１０−”／℃、）、２９Ｎｉ−１
７Ｃｏ−Ｆｅ合金（熱膨張係数４．５Ｘ１０−’／℃、
コバール合金）等が適している。

なお、本発明の適用は、前述の純Ｃｒターゲット材と銅
との組合せに限定されるものでなく、また〔従来の技術
〕の欄で説明したメタライズ層を設けてもよいことは言
うまでもない。

また、ターゲット材には円盤状、板状等積々の形態が有
るが、第３図に示すように本発明は前記形態に関わらず
容易に実施可能である。

〔実施例〕

以下本発明を実施例に基づき説明する。

粉末冶金法により、９ｍｍ　Ｘ　２００ｍｍ　Ｘ　６１
０ｍの純Ｃｒターゲット材を製造した。このターゲット
材を別途準備した１５ＷＩＸ　２０５ｎｓ　Ｘ　６１５
ｍｍのｌＲ製冷却部材に９０３ｎ−１０Ａｇ組成を有す
るろう材を用いてろう接合を行なった。

ろう接合にあたっては、前記銅製冷却部材の外周方向に
４２Ｎｉ−Ｆｅ合金の拘束部材を概略第１図（１）に示
すように配置して加熱、冷却を行なった。冷却部材の寸
法は、外径７００ｍｍ、中空部寸法が２０５．３Ｘ６１
６ｍｍ、厚さ３０ｍ５の中空リング状部材である。

本実施例の場合冷却部材の中空部寸法が冷却部材の寸法
より大としているため、冷却部材の配置は極めて容易に
行なうことができた。

加熱は９０Ｓｎ−１０Ａｇろう材の融点（２４０℃）の
直上である２５５℃まで上昇させ、後に冷却した。

冷却後は拘束部材は容易に離脱することができた。

離脱したターゲット材と冷却部材との接合体の反り量を
測定した。

なお反り量は、第１図（２）のｙ値であり、０．４ｍ＋
であった。

一方、前記と同様のターゲット材、冷却部材を用い、全
体を約２６０℃に加熱してろう接合を行なった。接合終
了後、前記と同様に反り値を測定したところ３ｆｆｉで
あった。

〔発明の効果〕

以上説明のように本発明によれば、ターゲット材と冷却
部材とのろう接合を反りを生じさせることな〈実施でき
る。

【図面の簡単な説明】

第１図はターゲット材がスパッタリング装置内に設置さ
れた状態を示す図、第２図は本発明および従来のろう接
合法の概念を示す図、第３図は本発明方法の種々形態を
示す図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　ターゲット材と冷却部材との間にろう材を介在させ
   、これを加熱、冷却してろう接合するターゲット材と冷
   却部材との接合方法において、冷却部材を、ろう接合時
   の加熱による熱膨張を抑制するため、その側面外周方向
   から拘束しつつ接合を実施することを特徴とするターゲ
   ット材と冷却部材との接合方法。 ２　拘束がリング状の拘束部材による第１請求項に記載
   のターゲット材と冷却部材との接合方法。 ３　拘束部材が接合するターゲット材と熱膨張係数が近
   似する材料からなる第２請求項に記載のターゲット材と
   冷却部材との接合方法。 ４　拘束部材の縦断面積が冷却部材の縦断面積より十分
   に大きい第２または第３請求項いずれかに記載のターゲ
   ット材と冷却部材との接合方法。 ５　常温時において、冷却部材の外部寸法より拘束部材
   の中空部寸法が大である第２ないし第４請求項のいずれ
   かに記載のターゲット材と冷却部材との接合方法。