JPH09141453A - ワークピース接着によるスパッタリングターゲット等の形成 - Google Patents

ワークピース接着によるスパッタリングターゲット等の形成

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JPH09141453A
JPH09141453A JP8208635A JP20863596A JPH09141453A JP H09141453 A JPH09141453 A JP H09141453A JP 8208635 A JP8208635 A JP 8208635A JP 20863596 A JP20863596 A JP 20863596A JP H09141453 A JPH09141453 A JP H09141453A
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JP8208635A
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Richard E Demaray
イー． デマレイ リチャード
Akihiro Hosokawa
昭弘 細川
Manuel J Herrera
ジェイ． ヘレラ マニュエル
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Original Assignee
Applied Materials Inc
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 大型の平坦なワークピースや、面外部分で接
着されない部分を有するワークピースの実質的に平坦な
部分等の、ワークピースの拡散接着のための方法及び装
置を提供する。 【解決手段】 第１の具体例では、イオン−衝突エッチ
ングで基板をクリーニングし、好ましくはワークピース
の１つの上にスパッタリングにより中間層を形成する。
イオン衝突クリーニング及びスパッタリングの双方とも
に、酸素の存在しない環境又は酸素がほとんど存在しな
い環境で行われるため、ワークピースの何れに対しても
酸化物層の発生が防止されあるいは実質的に制限され
る。その後、ワークピースを酸素除外条件下で接着プレ
スへと移送し、そこでワークピースの接着面同士が圧力
及び温度条件下で接触し、２つのワークピースの間で拡
散接着を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ワークピースの拡
散接着により複合体を形成することに関する。特に、本
発明は、平坦な大型ワークピースを含めたワークピース
を拡散接着して、基板への膜層の堆積に有用なスパッタ
リングターゲット組立体を形成することに関する。また
特に、本発明は、高温で高強度を有する部材間を接着し
たスパッタリングターゲット組立体を製造する方法及び
装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】基板上に集積回路を作製するためには、
基板上に膜層を堆積する必要がある。膜層は様々な技術
により与えられ、その中でもスパッタリングが挙げられ
る。スパッタリングにより層を堆積するために、スパッ
タリングターゲット組立体を内部に有する真空チャンバ
内に基板が置かれる。このスパッタリングターゲット組
立体には、チャンバの構造部材を構成することもあるバ
ッキングプレートと、このバッキングプレートの面に接
着しチャンバの内部へと露出するターゲット材料プレー
トとを有している。内部にクーラントが流れる冷却プレ
ートが、バッキングプレートの非露出面側に固定されて
ターゲット組立体の冷却を可能にしてもよい。Demaray
らは、米国特許第５,４３３,８３５号及び１９９４年４
月２９日出願の米国特許出願０８／２３６,７１５ 号に
このようなスパッタリングターゲット組立体を開示して
いる。
【０００３】ターゲット材料プレートをスパッタするた
めにチャンバ内にプラズマが維持され、このプラズマか
らのイオンがターゲットプレートに衝突し、ターゲット
プレートからターゲット材料の原子又はそれより大きな
粒子が放出する。この放出原子及び粒子の一部が、基板
上に堆積して有用な膜層を基板上に形成する。
【０００４】基板上にこの膜層が形成される速度は、プ
ラズマのパワー密度の部分関数である。プラズマのパワ
ー密度が高くなれば、基板上にスパッタされる材料の堆
積速度が大きくなる。このチャンバにおける基板のスル
ープットを最大にするためには、プラズマのパワー密度
を、プロセスチャンバが許す限り最大に維持するべきで
ある。
【０００５】プラズマのパワー密度の最大値に対する制
約の１つに、ターゲット組立体の許容最大温度が挙げら
れる。ターゲット材料プレートのバッキングプレートと
の接合は、典型的には、ターゲットプレートの上にイン
ジウムを含むはんだを流し込んだ後、バッキングプレー
トを溶融はんだ層及びターゲット材料プレートに対して
プレスし、２つのプレートの間のはんだ機械接合部を形
成することにより、作られる。これにより得られたター
ゲット組立体がチャンバ内に置かれる際、バッキングプ
レートはチャンバの壁面又はカバーに取り付けられ、そ
の結果、ターゲット材料プレートは、ターゲット材料と
バッキングプレートとの間のはんだ機械接合部によって
チャンバ内に懸架される。従って、ターゲット材料プレ
ートをバッキングプレートに接合するはんだは、チャン
バから吊るされるターゲット材料プレートの重量を支持
できる必要がある。
【０００６】ターゲット組立体の温度が１００℃に近付
けば、インジウムはんだが軟化し始め、引っ張り強度が
著しく低下する。温度が１００℃よりも充分低い場合、
例えば２０〜６０℃の場合は、インジウムはんだは通
常、ターゲット材料プレートがクリープを起こしたりあ
るいはバッキングプレートから剥がれることなく、ター
ゲット材料プレートを支持するに充分な強度を有してい
る。しかし、ターゲット材料プレートとバッキングプレ
ートとの間のはんだが長時間にわたって１００℃以上に
維持された場合、ターゲット材料プレートはバッキング
プレートからクリープし、その後剥がれてしまうだろ
う。更に、ターゲット材料プレートの熱膨張係数及びバ
ッキングプレートの熱膨張係数がぴったり合っていなけ
れば、これら２つのプレートは、これらの間の接合部に
沿う方向に、異なった率で膨張するようになるだろう。
インジウムベースのはんだの剪断強度は比較的低く、特
に１００℃以上で顕著であるため、これらのプレートが
異なる率で線形膨張することにより発生する力は、イン
ジウムはんだが降伏前の大きな塑性変形を受けた場合で
も、プレート間のはんだ機械接合部を剪断するに充分な
大きさである場合があり、ターゲット材料プレートをバ
ッキングプレートから剥がすようにしてしまう。ターゲ
ット材料プレートがバッキングプレートから剥がれない
ようにするためには、これら２つのプレートを同じよう
な熱膨張係数を持った材料で作り、且つ、プラズマパワ
ー密度を充分低く維持してはんだ接合部の過熱を防止す
る必要がある。
【０００７】インジウムベースのはんだに関する上述の
制限を回避するため、ターゲット組立体の製造において
は、もっと高い剪断強度をもつはんだ、例えば錫−銀は
んだ等が、ターゲット材料プレートとバッキングプレー
トとの間の機械的接合材料として用いられてきた。錫−
銀はんだはインジウムベースのはんだに比べて、高温で
非常に高い剪断強度及び引っ張り強度を有しているが、
製造工程に対する内在的な制限も有している。特に、錫
−銀はんだは、さほど濡れ性が高くなく、即ち、はんだ
で接合される露出面領域全部には流れていかないのでこ
れらに機械的に接着せず、また、ターゲット材料プレー
トとバッキングプレートとの膨張の不整合によって発生
する剪断力は、インジウムはんだの場合と同様、大きな
塑性変形があってもこれに適合できない。従って、はん
だ接合部には非常に大きな応力が発生し、これら２つの
プレートの間の接着している部分が非常に小さくなり、
即ちはんだ接合部のボイドが多くなる。はんだ機械接合
部の領域にボイドが多くなれば、接合部はターゲット材
料プレートをバッキングプレートに保持できなくなるた
め、ターゲット材料プレートはバッキングプレートから
剥がれ、チャンバ内に落ちてしまう。
【０００８】バッキングプレートをターゲット材料プレ
ートに取り付けるために、接着剤が使われてきた。しか
し、ターゲット組立体を集積回路の製造に用いる場合ほ
とんどの接着剤が使用できないことがしばしばであり、
その理由は、接着剤は真空に曝露されたときに、アウト
ガスにより揮発性の成分及び鎖状分子を放出するからで
ある。このようにアウトガスによって放出された物質
は、集積回路デバイスの製造に用いられる堆積層を汚染
してしまう。従って、接着剤で接着したターゲット組立
体は主に、建造物のガラスへの膜層の形成等の集積回路
デバイス以外の製造で用いられる。
【０００９】ターゲット材料プレートをバッキングプレ
ートへ接合させるための接着剤及びはんだに代るものの
１つとして、拡散接着（ディフュージョンボンディン
グ）がある。拡散接着では、類似の材料のワークピース
間又は非類似の材料のワークピース間を接合して、複合
構造体、例えば部分的に高い強度の特性を有し別の部分
では高い耐摩耗性の特性を有しているような複合体を与
える。拡散接着は、航空産業においては、航空機の翼の
複合構造部材やその他のエアフレーム部材の形成に何十
年来と用いられてきている。はんだやその他の機械接合
手段と異なり、拡散接着には、相互に接着される材料の
実際の原子拡散が含まれる。
【００１０】米国特許第５,２３０,４５９号には、バイ
メタルのスパッタターゲットが開示されており、そこで
は、１つの材料から成るターゲット材料プレートが別の
材料から成るバッキングプレートに拡散接着される。こ
こでのターゲット組立体には、１つの材料のバッキング
プレートと、スパッタ材料のターゲット材料プレートと
を有している。ターゲット材料プレートの接合面には複
数の突起が与えられており、ターゲット材料プレートが
力を受けバッキングプレートと密着すれば、この突起が
バッキングプレートの隣接面に突き刺ささる。バッキン
グプレートの表面を突起の係合によって荒れさせるため
にこの突起は必要であり、何故なら、バッキングプレー
トとターゲット材料プレートとの間が密着するために
は、バッキングプレートの表面に形成されている酸化物
層が荒れることが必要だからである。この２つのプレー
トの材料の間の密着がなければ、原子拡散即ち接着は２
つのプレートの間に生じず、拡散接着は形成されないだ
ろう。従って、この接合方法には、非常に大きな力と、
バッキングプレート及びターゲット材料プレートの非常
に大きな単位負荷とが、突起を酸化物層に強制するため
には必要である。
【００１１】スパッタリングを始めとする、基板上に膜
層を形成する従来からの方法は、フラットパネルディス
プレイを作るために用いられる方法に取入れられてき
た。今日、ガラス基板、典型的には、４００ｍｍ以上５
００ｍｍまで程度のサイズを有するガラス基板から、１
１．２５インチ（２８６ｍｍ）のダイアゴナルフラット
パネルディスプレイ４枚が作られる。上述のサイズのガ
ラス基板に対して、従来からの堆積とエッチングのサイ
クルを施して、基板上に４つのディスプレイ回路デバイ
スを形成する。基板のサイズの制約から、１度に数枚の
フラットパネルディスプレイしか製造できない。ガラス
基板の連続加工は、時間を消費するが、従来のデバイス
製造装置のサイズでは必要であり、何故ならスパッタリ
ングターゲットは被スパッタコーティング表面積よりも
大きな面積を通常有しているからである。例えば、１枚
の基板上に４つの１１．２５インチのダイアゴナルフラ
ットパネルディスプレイを同時に加工するためのサイズ
が基板に与えられている場合、ターゲットのスパッタリ
ング表面積はおよそ５００ｍｍｘ６００ｍｍ以上が必要
である。同様に、１枚の基板上に９つの１１．２５イン
チのダイアゴナルフラットパネルディスプレイを加工す
るためのサイズが基板に与えられている場合、ターゲッ
トはおよそ７００ｍｍｘ８７０ｍｍが必要である。
【００１２】フラットパネルディスプレイのための７０
０ｍｍｘ８７０ｍｍ程度のターゲット組立体の対して
は、はんだや接着剤による接合システムは許容されな
い。接着剤接合システムは、接着剤がスパッタリングチ
ャンバ内に物質を放出しこれがスパッタしてできた膜を
汚染するため、許容されない。また、はんだは、ａ）プ
レートが大きくなれば、ターゲット材料プレートとバッ
キングプレートとの間の膨張の不整合によって更に大き
な反りを受ける結果、はんだ接合が耐え得る剪断応力よ
りも大きな応力が発生すること、並びに、ｂ）プレート
が大きくなれば、ハンドリングが困難になり、また、は
んだ接合部にボイドが多く発生する可能性が高く成る結
果、降伏が始まるサイトの数が多くなること、により、
許容されない。プレートの反りが大きくなり、これに応
じて剪断応力が大きくなれば、インジウムはんだが破壊
する可能性が非常に高く、チャンバ内でターゲット材料
プレートがバッキングプレートから剥がれることになっ
てしまう。銀ベースのはんだも許容されるものではな
く、その理由は、ターゲットのサイズが実質的に大きく
なることにより、この材料に関する濡れ性の問題が更に
悪くなるからである。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】スパッタリングターゲ
ットの直径が２５０ｍｍ程度の場合のターゲット組立体
の形成には、米国特許第５,２３０,４５９号に開示され
る拡散接着の加工工程を用いることができるだろう。タ
ーゲットの直径が大きくなれば、接合されるべきバッキ
ングプレートとターゲットプレートとの面積が、ターゲ
ットの直径の増加の自乗で増加する。突起をバッキング
プレートの隣接面に押し付けるために要する力は、ほと
んどの接着プロセスにおけるキャパシティーを越えてし
まう場合があるだろう。ターゲット組立体を用いて半導
体基板上、典型的には直径２００ｍｍ未満の半導体基板
上に膜層を形成する場合、突起をバッキングプレートに
強制するに要する力の程度は、真空炉内で標準的なプレ
ス機を用いて得られるだろう。しかし、フラットパネル
ディスプレイの基板等、もっと大きな基板に対してター
ゲットを用いようとする場合は、より大きなターゲット
材料プレートとバッキングプレートとを接着させるため
に要する力は、既存のプレス機のキャパシティーを越え
るだろう。従って、このような拡散接着の方法では、タ
ーゲットが大きい場合に対して実用的ではない。
【００１４】従って、このような接着の方法の適用は、
接合されるべき材料が実質的に軟らかいかあるいは脆い
場合に制限を受けるが、その理由は、部材の接着に必要
な力は、部材の永久変形や材料の部分破壊を生じさせる
に充分高いからである。更に、部材の接着に要する温度
は５００℃程度であり、材料がこの温度にある時間と組
合わせることにより、材料の金属学的な特性を悪い方へ
と変化させ、例えば、材料が相変化してしまったり、あ
るいは粒子の成長が過剰になる。
【００１５】従って、従来技術においては、ターゲット
組立体の部材間に強力で高温で使用可能な接着を与えつ
つ接着材料を損ねる影響を最小限にするような、スパッ
タリングターゲット組立体を製造するための装置及び方
法を提供する要求がある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】本発明は、大型の平坦な
ワークピースや、面外部分で接着されない部分を有する
ワークピースの実質的に平坦な部分等のワークピースの
拡散接着のための方法及び装置を提供する。この接着に
より、効率が高まりまたコストの低減になる。本発明の
第１の具体例では、イオン−衝突エッチングで基板をク
リーニングし、好ましくはワークピースの１つの上にス
パッタリングにより中間層を形成する。イオン衝突クリ
ーニング及びスパッタリングの双方ともに、酸素の存在
しない環境又は酸素がほとんど存在しない環境で行われ
るため、ワークピースの何れに対しても酸化物層の発生
が防止されあるいは実質的に制限される。その後、ワー
クピースを酸素除外条件下で接着プレスへと移送し、そ
こでワークピースの接着面同士が圧力及び温度条件下で
接触し、２つのワークピースの間で拡散接着を形成す
る。
【００１７】本発明の第２の具体例では、接着プレスの
工程で熱膨張係数の異なる部材を用いて、拡散接着のた
めの力、即ち拡散接着のために必要な単位力（圧力）を
ワークピース同士の隣接領域に供給する。更に、このプ
レスの工程では、必要に応じて、拡散接着の操作中にワ
ークピースを変形しこの接着してできた部材が冷えたと
きに所望の形状及び平面性に復元するように、負荷の異
なる部材を有している。
【００１８】本発明の第３の具体例では、接着される構
造部材の１つは、真空エンクロージャー内のスパッタリ
ングターゲットとして設計され、第２の構造部材が真空
エンクロージャーの中に搬入される。この２つの部材が
スパッタリングクリーニングされた後、第１の構造部材
がスパッタされ、第１の部材からスパッタされた材料の
層が第２の部材上に堆積する。スパッタが完了した後、
２つのワークピースを加圧下で合せて接合し、一体構造
の部材ないしモノリシックな部材とする。そして、この
モノリシックなワークピースを取り出し、新しいワーク
ピースのペアを処理のためチャンバ内に搬入する。
【００１９】
【発明の実施の形態】本発明では、拡散接着により別々
のワークピースからスパッタリングターゲット等の構造
体を作製するための、拡散接着の装置及び方法につい
て、複数の具体例を提示する。本発明の具体例では、図
１に示されるスパッタリングターゲット組立体１を始め
として平坦な構造体に関して主に例示し説明していく
が、本発明の装置及び方法は、平坦でない部材を接合す
るために用いてもよい。更に、本発明は、様々な産業に
おいて用いられているワークピースの拡散接着に有用な
方法及び装置を提供するものであり、半導体ウエハ処理
分野やフラットパネルディスプレイ分野やスパッタリン
グターゲット分野に限定されるものではない。
【００２０】（模範的な構造体、２ピースターゲット組
立体）図１には、本発明の装置及び方法を用いて作るこ
とができる模範的なターゲット組立体１が、部分的に切
断された上面図で表されている。ターゲット組立体１
は、ターゲット材料プレート１４に接着されているバッ
キングプレート１２を有している。ターゲット材料プレ
ート１４とバッキングプレート１２との間に、中間層６
が与えられている。バッキングプレート１２の外縁７
は、ターゲット材料プレート１４の外縁９から外側に向
かって伸び、スパッタリングチャンバ内部でターゲット
組立体１の装着のための環状の装着フランジ１１を形成
する。スパッタリングターゲット組立体１は、半導体ウ
エハやフラットパネルディスプレイ基板の膜層の堆積に
用いることができ、その場合、装着フランジ１１は、チ
ャンバ内でターゲット組立体１を装着し懸下するために
用いられる。更に、複数の冷却チャンネルを内部に有す
る冷却プレート（図示されず）が、バッキングプレート
１２の裏面に配置されてもよい。この冷却プレートは、
はんだや接着剤、ねじ留め等の物理的手段、あるいはこ
こに記載される拡散接着の技術で、バッキングプレート
１２の裏面に取り付けることができる。バッキングプレ
ート１２と冷却プレートとの間の接合部はチャンバの環
境に露出されていないため、接着剤を用いることができ
る。冷却水やクーラントを冷却プレートの流すことによ
り、ターゲット組立体１の温度を制御することができ
る。
【００２１】（プロセスのシーケンス及び装置：概説）
概説的には、本発明の接着プロセスは、接着しようとす
るワークピースのそれぞれの接着面をクリーニングする
ステップと、ワークピースの少なくとも１つのクリーニ
ング済みの面に、選択した材料の中間層を形成するステ
ップと、その後、２つのワークピースを係る接着面で接
着するステップとを有している。図２は、本発明の１つ
の具体例を表すものであり、ここでは、クリーニングの
ステップと、ワークピース上に中間層を形成するステッ
プと、ワークピース同士を接着するステップとの、それ
ぞれを行うための、複数のワークステーション又はチャ
ンバを有する真空ハンドリングツール１０が与えられ
る。特に、図２に示される構成はターゲット材料１４を
移送するための移送ワークステーション４００と、ター
ゲット材料１４をクリーニングするためのクリーニング
ワークステーション１００と、ターゲット材料上に中間
層を形成するための堆積ワークステーション１５０と、
バッキングプレート１２にターゲット材料１４を接着す
るための接着チャンバワークステーション２００との、
一連のワークステーションを反映した構成になってい
る。バッキングプレート１２は、移送チャンバ４０２を
介してシステム内に進入し、続いて、接着チャンバワー
クステーション２００に進入する前に、クリーニングワ
ークステーション１０２でクリーニングを受ける。前述
のプロセスステップは、真空中あるいは、減圧環境中又
は酸化性のない環境中で行われることが好ましく、ま
た、これらプロセスステップ中あるいはこれらプロセス
ステップ群を与えるように構成されたプロセス装置間を
往復する際に、ワークピースが真空又は減圧下に維持さ
れることが好ましい。本発明の好ましい具体例では、バ
ッキングプレート１２及びターゲット材料プレート１４
は、真空ハンドリングツール１０内で接合されるワーク
ピースである。真空ハンドリングツール１０は、複数の
専用のワークステーション又はチャンバを有しており、
ここで、バッキングプレート１２及びターゲット材料プ
レート１４に対して接着のための処理のための個々のプ
ロセスが行われ、また、バッキングプレート１２とター
ゲット材料プレート１４とを加熱加圧下で接合し拡散接
着して、ターゲット組立体１を形成する接着チャンバ２
００を有している。
【００２２】真空ハンドリングツール１０に関してここ
に記載する具体例では、ただ２つの部材だけ、即ちバッ
キングプレート１２とターゲット材料プレート１４と
が、クラスターツール１０内で接合される。しかし、以
下に説明するように、真空ハンドリングツール１０を変
形して、例えば、バッキングプレート１２とターゲット
材料プレート１４と冷却プレート（図示せず）のような
３つ以上のワークピースを処理しこれらを貼り合せても
よい。
【００２３】バッキングプレート１２とターゲット材料
プレート１４とのように２つのワークピースを接合する
ためには、真空ハンドリングツール１０は、２つのクリ
ーニングチャンバ１００、１０２と、１つの中間層堆積
チャンバ１５０と、１つの接着チャンバ２００とを備え
ていればよく、これら全ては、基板移送システムにリン
クしている。ワークピースの接着にあたり、バッキング
プレート１２がロードロックチャンバ４０２を介して移
送されるが、このロードロックチャンバ４０２は両端、
即ちロードロックチャンバの入口とクリーニングとの境
界とに、真空スリット弁を有している。次いで、ターゲ
ット材料プレート１４が第２のロードロックチャンバ４
００を介して別のクリーニングチャンバ１００に移送さ
れる。バッキングプレート１２及びターゲット材料プレ
ート１４は共に酸化性のない環境中でスパッタクリーニ
ングされ、接着のための酸素を有しない表面が与えられ
る。そして、ターゲット材料プレート１４は基板移送シ
ステム３００によって、中間層堆積チャンバ１５０へ、
好ましくはスパッタチャンバへと移動し、このチャンバ
内でターゲット１５のスパッタリングにより、（図８）
約１．０μｍ厚の中間層６がターゲットプレート１４の
クリーニング済み表面に堆積する。その後、バッキング
プレート１２及びターゲット材料プレート１４は基板移
送システムにより接着チャンバ２００へ移送され、そこ
でこれらが加熱加圧下で接合され、バッキングプレート
１２のクリーニング済み表面がターゲット材料プレート
１４の中間層コーティング面と接合して一体のターゲッ
ト組立体を形成し、これはその後使用に供するために接
着チャンバから取り出される。
【００２４】（ワークピース移送組立体：概説）真空ハ
ンドリングツール１０には、バッキングプレート１２や
ターゲット材料プレート１４等のワークピースを真空ハ
ンドリングツール１０内のチャンバ群の中へ移動させる
ための、ワークピース移送組立体が具備される。図２を
概説的に参照すれば、真空ハンドリングツール１０のチ
ャンバ群は、接着チャンバ２００へと通じる２つの交差
する通路に沿って与えられており、ターゲット材料プレ
ート１４とバッキングプレート１２が、接着のための処
理を施すため、それぞれの専用の複数のプロセスチャン
バを通過する。バッキングプレート１２とターゲット材
料プレート１４とを交差通路を通って移動させるために
ワークピース移送組立体が具備され、ロードロックチャ
ンバとプロセスチャンバのそれぞれに配置されたローラ
ー３０２の複数のセットを有し（図３、４、８に最も良
く表されている）、また、ロードロックチャンバとプロ
セスチャンバのそれぞれに対してこの両サイドに１対の
磁石３０３を有している。ローラーのセットは、２つの
ロードロックチャンバ４００及び４０２、２つのクリー
ニングチャンバ１００及び１０２、中間層堆積チャンバ
１５０、並びに、接着チャンバ２００の、それぞれの両
サイドに具備されている。磁石３０３によってバッキン
グプレート１２とターゲット材料プレート１４とを磁気
的に合せるため、これらが真空ハンドリングツール１０
内に移送される前に、磁力クリップ又は類似の用具がバ
ッキングプレート１２とターゲット材料プレート１４の
両側に取り付けられる。
【００２５】バッキングプレート１２及びターゲット材
料プレート１４を前述のチャンバ間で移動させるため、
ワークピース移送通路を選択的に開閉する、隣接チャン
バ間の絶縁スリット弁が開き、チャンバの外の磁石３０
３が、並んだチャンバに沿ってまっすぐ移動して、ロー
ラー３０２の上をロードロックチャンバから処理チャン
バまで、バッキングプレート１２とターゲット材料プレ
ート１４を引っ張って移動させる。バッキングプレート
１２又はターゲット材料プレート１４が、並んだチャン
バのうち次のチャンバ内の適所に至ったときには、バッ
キングプレート１２又はターゲット材料プレート１４を
これ以上移動させないように、磁石３０３の運動は停止
する。バッキングプレート１２やターゲット材料プレー
ト１４を正しい位置に置くように磁石３０３を移動させ
るためには、チャンバの両側で磁石３０３が線方向の位
置を変える目的で、磁石３０３は、親ねじを受けるナッ
トのような構成を有していてもよく、あるいは、その他
の線方向位置決め手段を有していてもよい。
【００２６】（ロードロックチャンバの構成）真空ハン
ドリングツール１０の各チャンバはチャンバの外部にあ
る環境からの絶縁を維持して、チャンバ内を処理のため
の適正な真空圧力に維持するために必要なポンプ排気を
低減することが好ましい。従って、真空ハンドリングツ
ールの各チャンバは、個々に入口と出口に遮断弁を有し
ていることが好ましい。従って、ロードロックチャンバ
４００又は４０２のいずれには、いずれの端部の真空ス
リット弁と、真空ポンプが具備される。
【００２７】図３を参照して、ロードロックチャンバ４
００の構造を説明する。尚、ロードロックチャンバ４０
２の好ましい構成は、ロードロックチャンバ４００のそ
れと同じである。ロードロックチャンバ４００は、クラ
イオジェニックポンプやターボポンプ等の真空ポンプ４
０４への通気口を有しており、チャンバ４００、４０２
を１０-4〜１０-8トールのオーダーの圧力に減圧するこ
とが可能である。バッキングプレート１２又はターゲッ
ト材料プレート１４が対応するロードロックチャンバ４
００、４０２内に移送される前にこの真空度に真空チャ
ンバ４００をポンプ排気するような構成を、真空ポンプ
は有している。真空ハンドリングツール１０のサイクル
回数を高めるためには、複数のワークピース即ち複数の
ターゲット材料プレート１４及びバッキングプレート１
２を保持しているワークピースカセット（図示せず）か
ら、真空環境下でバッキングプレート１２をロードロッ
クチャンバ４００へと移送することが好ましい。この場
合、ロードロックチャンバ４００及び４０２をポンプ排
気して前述の真空度まで減圧する操作を、ターゲット材
料プレート１４やバッキングプレート１２を対応するロ
ードロックチャンバ４００及び４０２に移送する度に行
う必要がない。フラットパネルの処理のための真空ハン
ドリングツールにおいて周知のロボットパドルによっ
て、システムとカセットとの間でワークピースを移送し
てもよい。
【００２８】（スパッタクリーニングチャンバ）以下、
図４及び図５を参照して、ターゲット材料プレートクリ
ーニングチャンバ１００とバッキングプレートクリーニ
ングチャンバ１０２のそれぞれについて詳細な構成を説
明する。真空ハンドリングツール１０は、ターゲット材
料プレート１４の上面と、バッキングプレート１２の下
面を、それぞれ接合のために、処理するような構成であ
ることが好ましい。このことにより、クリーニングチャ
ンバ１０２内でバッキングプレート１２を懸下して、バ
ッキングプレート１２の下面をクリーニングすることが
必要となる。ここに記した以外の点で、図２に示される
ターゲット材料プレートクリーニングチャンバ１００の
動作及び構成は、バッキングプレートクリーニングチャ
ンバ１０２のそれと同じである。バッキングプレートク
リーニングチャンバ１０２とターゲット材料プレートク
リーニングチャンバ１００との一番の相違点は、クリー
ニングの作用であるイオンの衝突が、バッキングプレー
トクリーニングチャンバ１０２ではバッキングプレート
の下側に維持されるのに対し、ターゲット材料プレート
クリーニングチャンバ１００ではこのクリーニングの作
用がターゲット材料プレート１４の上側に維持される点
である。このように、ターゲット材料プレート１４は、
ターゲット材料プレートクリーニングチャンバ１００内
で上面２０（図１）がクリーニングを受け、バッキング
プレートクリーニングチャンバ１０２では、バッキング
プレート１２の下面２２（図１）がクリーニングを受け
る。従って、最終的にバッキングプレート１２及びター
ゲット材料プレート１４が接着チャンバ２００内で接合
するときは、接着チャンバ２００内に配置される前にタ
ーゲット材料プレート１４又はバッキングプレート１２
の一方を裏返す必要なく、これらのクリーニング済みの
面が互いに接合される。
【００２９】バッキングプレートクリーニングチャンバ
１０２は、ベース１１２から下向きに伸びるベルハウジ
ング１１０（図５）と、チャンバ１０２の各サイドから
選択的に伸びることができるローラー支持部材３１２
と、ローラー３０２とチャンバカバー１０８の間に配置
されるカソード１０６と、ガス流入口１１６（図５にの
み図示）と、ガス排気口１１８（図５にのみ図示）とを
有している。更に、チャンバ１０２は、チャンバ流入口
と流出口とに遮断弁を有しており、これらは、バッキン
グプレート１２がチャンバ１０２を出入りするとき以外
は閉の位置に保たれる。
【００３０】バッキングプレート１２を処理のためにク
リーニングチャンバ１０２内へと移動させるため、バッ
キングプレート１２はまず、ロードロックチャンバ４０
２内へと移送され、前述の対向するローラー３０２のセ
ットの上に置かれる。ロードロックチャンバ４０２とク
リーニングチャンバ１０２の間の遮断弁が開き、磁石３
０３が移動してローラー３０２上でバッキングプレート
１２を転がし、クリーニングチャンバ１０２内へと移動
させる。
【００３１】バッキングプレート１２がエッチングチャ
ンバ１０２内に配置されれば、ローラー３０２がバッキ
ングプレート１２の下の位置の他の位置に移動して、バ
ッキングプレート１２の下面の幅全部がスパッタクリー
ニングされるようにする必要がある。しかし、ローラー
３０２は、チャンバ１０２内に転がって移動する際にバ
ッキングプレート１２を支持しており、従って、バッキ
ングプレート１２をチャンバ１０２内で支持するための
２次的な手段を具備する必要がある。この支持の状態を
与えるためには、バッキングプレートクリーニングチャ
ンバ１０２は、複数のバッキングプレート昇降装置１２
２ａ〜ｄ（図５にはこのうち２つが図示され、図２には
４つ全部が図示される）と、複数のバッキングプレート
懸下手段１２４ａ〜ｄ（図２には４つのうち一部が示さ
れる）と、バッキングプレートクリーニングチャンバ１
０２の側壁を介してローラー３０２に接続される複数の
ローラー格納部材１２６ａ〜ｄ（図２には４つのうち一
部が示される）とを有している。バッキングプレートク
リーニングチャンバ１０２の両側には、ポケット１２３
が具備されており、以下に更に説明するように、クリー
ニング操作中に格納手段１２６ａ〜ｄによってこの中に
ローラー３０２が格納されてもよい。
【００３２】図５、６、７に最も良く表されているよう
に、バッキングプレートクリーニングチャンバ１０２内
でのバッキングプレート１２の適正な位置決めのために
は、昇降装置１２２は、昇降アクチェーター１２８ａ〜
ｄ（図５には、このうち２つが示される）と、チャンバ
１０２の内部で終端が昇降ブレード１３２ａ〜ｄである
昇降ロッド１３０ａ〜ｄ（図５には、このうち２つが示
される）とを有している。磁石３０３によってバッキン
グプレート１２がバッキングプレートクリーニングチャ
ンバ１０２内で適正な位置が与えられれば、昇降アクチ
ュエータ１２８が昇降ロッド１３０を図５に示す格納の
位置から下向きに、ブレード１３２がバッキングプレー
ト１２の端部に隣接して配置され且つ図６に示すバッキ
ングプレート１２の下面２２の下に配置されるような位
置まで、移動させる。次いで、アクチュエーター１２８
（図６及び７では図示せず）が昇降ロッド１３０を、図
７に示すようにブレード１３２の少なくとも一部がバッ
キングプレート１２の下になるような位置まで回し、次
いで、アクチュエーターは昇降ロッド１３０を、上向き
に上昇させてローラー３０２から離し、図５に示すよう
なバッキングプレート１２の位置まで上昇させる。バッ
キングプレート１２が昇降装置によってチャンバ１０２
内で懸下されれば、ローラー３０２はローラー格納部材
１２６によって、バッキングプレートスパッタクリーニ
ングチャンバ１０２の各側壁にあるポケット１２３内へ
と移動する。
【００３３】バッキングプレート１２の下側２２の全面
のスパッタクリーニングを確保するため、バッキングプ
レート懸下部材１２４には、その両側でバッキングプレ
ート１２を支持できるような構成及び位置が与えられる
ため、図５に示されるように、スパッタクリーニングの
操作中に昇降ブレード１３２がバッキングプレート１２
の下側から取り出されることができる。好ましくは、懸
下部材１２４は、半円状の係合端１３４（図６及び７に
図示）を有する複数の懸下ブレード１２５を有し、ま
た、バッキングプレート１２はその側部に複数の半円ス
ロット１３６（図６及び７に図示）を有している。バッ
キングプレート１２がローラー３０２から持ち上げられ
カソード１０６に押し付けられたときは、懸下の部材１
２５はバッキングプレートクリーニングチャンバ１０２
の側部から内向きに移動するため、この半円状端部１３
４はバッキングプレート１２の側部のスロット１３６の
中に受容される。ブレード１２５がバッキングプレート
クリーニングチャンバ１０２内でバッキングプレート１
２を支持しており、バッキングプレート１２の下面２２
全体がクリーニングのためにプラズマに曝露されるよ
う、昇降ブレード１３２はバッキングプレート１２の下
側２２から取り出されて格納される。
【００３４】バッキングプレート１２の下面２２のクリ
ーニングのため、チャンバ１０２内にガスがガス流入口
１１６を介して流入し、チャンバ全圧が、チャンバ排気
口１１８の絞りによって、１０-3〜１０-4トールの範囲
の所望の圧力に維持される。電圧ソース、好ましくはＲ
Ｆ電源１４８が、カソード１０６に接続し、また、チャ
ンバ壁が接地される。カソード１０６の下面１４４は、
バッキングプレート１２の面２２とほぼ同じ大きさであ
ることが好ましい。カソード１０６に押し付けられてい
るバッキングプレート１２に、ＲＦ電源からＲＦ電力が
供給されれば、チャンバ１０２内のガスが励起されて、
エッチングないしクリーニングプラズマになる。このプ
ラズマがバッキングプレート１２の下面２２をクリーニ
ングする。
【００３５】ターゲット材料プレートクリーニングチャ
ンバ１００（図４）は全ての点においてバッキングプレ
ートクリーニングチャンバ１０２と以下の点を除いて同
じであり、その点とは、ターゲット材料プレートクリー
ニングチャンバ１００では、ローラー３０２がチャンバ
内の位置に固定され即ちロールするがチャンバ壁内に格
納されず、その代わり、カソード１０６がターゲット材
料プレート１４とは反対方向にリフトし、ターゲット材
料プレート１４の上面２０がスパッタクリーニングされ
ている間は、ターゲット材料プレート１４はカソード１
０６に支持されることである。
【００３６】バッキングプレート１２がバッキングプレ
ートクリーニングチャンバ１０２内を通る際の動作にお
いて、バッキングプレート１２がローラー３０２に直接
乗っているとしてここまで説明してきたが、バッキング
プレート１２の両側にレールやその他の設置部材を与え
ることも望ましいだろう。このレールはローラー３０２
の上に乗っており、チャンバ１０２においてクリーニン
グするバッキングプレート１２の下側はローラーの上に
乗っておらず、バッキングプレート１２の下面２２がロ
ーラー３０２と接触することを防止する。また、このレ
ールは、磁石３０３と磁気結合していてもよく、また、
レールをターゲット材料プレート１４と共に用いて、タ
ーゲット材料プレート１４を磁石３０３と磁気結合させ
てもよい。
【００３７】（中間層堆積チャンバ）本発明の真空ハン
ドリングツール１０は、ターゲット材料プレート１４上
に然るべき材料の中間層６を与えるための堆積チャンバ
１５０を１つ有していることが好ましい。例示の目的
で、プロセスを、ターゲット材料プレート１４上への中
間層の形成に関して説明していくが、バッキングプレー
ト１２が中間層６を受容してもよい。更に、所望であれ
ば、真空ハンドリングツール１０は、もう一つ堆積チャ
ンバを具備して、ターゲット材料プレート１４とバッキ
ングプレート１２のそれぞれに対して中間層を形成して
もよい。３つ以上のワークピースを接合する場合には、
複数の中間層堆積チャンバを特別に誂え、複数のワーク
ピース上に、あるいは各ワークピースの複数の側に中間
層を与えてもよい。
【００３８】中間層堆積チャンバ１５０が図８にその断
面で示され、これは好ましくは、スパッタ堆積チャンバ
として構成され、即ち、このチャンバ内部に保持された
ターゲット１５から物質がスパッタして、ターゲット材
料プレート１４の上面２０に堆積する。フラットガラス
パネルにスパッタ堆積するための類似のチャンバが、前
出のDemaray らの特許に開示されている。チャンバ１５
０には、（図２に図示されるように）クリーニングチャ
ンバ遮断弁を介してクリーニングチャンバ１００へとリ
ンクする中間層堆積チャンバ流入口１５４と、（図２に
図示されるように）中間層堆積チャンバ１５０と接着チ
ャンバ２００の間の遮断弁にリンクする中間層堆積チャ
ンバ排気口１５６とを有している。ターゲット１５は中
間層堆積チャンバ１５０のカバー１５２によって包囲さ
れ、ワークピース移送部材、好ましくはローラー３０２
と磁石３０３の対向するセットであるワークピース移送
部材が用いられて、接着チャンバ２００へターゲット材
料プレート１４を移動させる。クリーニングチャンバ１
００と中間層堆積チャンバ１５０とは同じ圧力に維持さ
れる好ましくはとが好ましく、その場合、遮断弁は主
に、真空ハンドリングツール１０の個々のチャンバでタ
ーゲット材料プレート１４が処理されている間の、チャ
ンバ同士の間の汚染防止の役割を果たす。堆積チャンバ
には高真空ポンプ（図示せず）が接続し、堆積チャンバ
１５０を真空度の高い圧力に維持する。
【００３９】ターゲット材料プレート１４上に中間層を
形成するため、中間層堆積チャンバ１５０は先ず、真空
度の高い圧力、好ましくは１０-8〜１０-9トールの間の
圧力にポンプ排気され、非反応ガス種、好ましくはアル
ゴンが中間層堆積チャンバ１５０内へと供給され、チャ
ンバ圧力がおよそ１０-3〜１０-4まで上昇する。ターゲ
ット１５が負のＤＣ電圧に維持され、他方、チャンバ壁
が接地されることにより、アルゴンが活性化してプラズ
マを形成する。このプラズマのアルゴンイオンはターゲ
ット１５に衝突し、アルゴンがターゲット１５を叩い
て、ターゲット材料１５の原子あるいはそれよりも大き
な粒子をスパッタ放出する。ターゲット１５はマグネト
ロン１６２と共に構成されてマグネトロンスパッタリン
グ装置を構成することが好ましい。ワークピースがター
ゲット材料プレート１４等の大型の方形部材である場合
は、マグネトロン１６２はターゲット１５の裏側全体を
掃くように一次元に移動し、ターゲット１５の実質的全
面の上にマニホールド具体例ねと論１６２のプラズマイ
オン密度上昇効果を分散させることが好ましい。
【００４０】ターゲット材料プレート１４上に中間層６
を形成した後は、バッキングプレート１２及びターゲッ
ト材料プレート１４を形成してもよい。しかし、接合し
ようとする材料は酸化を非常に受け易いため、中間層堆
積チャンバ１５０又は接着チャンバ２００の中の酸素
が、新たな中間層６の上や新たにクリーニングしたバッ
キングプレート１２の下面に容易に酸化物の層を形成す
るだろう。このような酸化物層を除去するためには、Ｃ
Ｏ等の酸素捕捉ガス(oxygen-getter gas )を接着チャン
バ２００内に供給して清浄なバッキングプレート１２や
中間層６の面に酸素捕捉環境を作り出す。チャンバ内に
充分なＣＯを供給して、チャンバ内のＣＯ：ＣＯ2 の比
が１０8〜１０9とすることが好ましい。このような条件
では、フリーのＣＯが充分高い速度でチャンバ内のフリ
ー酸素を捕捉し、バッキングプレート１２やターゲット
材料プレート１４の中間層６から酸化物層を除去するだ
ろう。ＣＯは基板の酸素と結合しあるいはこれをはぎ取
ってＣＯ2 を形成し、これはその後、接着チャンバ２０
０につながっている真空ポンプ（図示せず）により排出
される。
【００４１】（接着チャンバ）ターゲット材料プレート
１４上に中間層６を形成した後、バッキングプレート１
２及びターゲット材料プレート１４は、接着のため、ロ
ーラーにより接着チャンバ２００内へと移動する。図９
に示されるように、接着チャンバ２００は、好ましく
は、ベース２０１と、自身を貫通する少なくとも２つの
流入スリット弁２０３ａ、２０３ｂ（図示せず）及び排
気スリット弁２０５を有する外壁２０８と、リブにより
剛性のあるカバー２０７とを有している。真空エンクロ
ージャーが、チャンバ２００内部で選択的な位置を取り
得る第１のプラーテンと、第１のプラーテンの上方に配
置されチャンバ２００のカバーに固定される第２のプラ
ーテンとを包囲している。また、バッキングプレートマ
ニピュレーター２０６とプラーテン移送組立体２１０と
が具備される。
【００４２】バッキングプレートマニピュレーター２０
６を具備することにより、バッキングプレート１２を接
着チャンバ２００内の上昇位置に支持し、バッキングプ
レート１２が接着チャンバ２０内に移送した後のターゲ
ット材料プレート１４が、バッキングプレート１２の下
に配置されるようになる。バッキングプレートマニピュ
レーター２０６は、チャンバ２００のリブ剛性カバー２
０７の外面から外向きに選択的に伸びる、複数の一次元
可動支持部材２１２ａ〜ｄを有していることが好まし
い。支持部材２１２のそれぞれは、チャンバカバー２０
７を通って伸びるステム２１４を有している。ステム２
１４の内側の端部は、フック部分２１６で終わってい
る。それぞれの対応するステム２１４の一部の周囲にベ
ローズ２１８が伸び、チャンバカバーから伸びて、ステ
ム２１４がチャンバカバー２０７の中を伸びている位置
で漏出が生じることを防止し、また、図示しないが、ベ
ローズ２１８の中を伸びる各ステム２１４の上側部分に
モーターが接続されている。
【００４３】バッキングプレート１２が接着チャンバ内
の第１のプラーテン上に置かれたとき、マニピュレータ
ー２０６のステム２１４は回転してバッキングプレート
１２の下にフック部分２１６を配置させる。モーターが
つながり、バッキングプレート１２をチャンバ２００内
で上向きに上昇させ、次いで、ターゲット材料プレート
１４をローラー３０２上で接着チャンバ２００内へと転
がすことにより、ターゲット材料プレート１４を第１の
プラーテン２０２上へと配置させ、ここで、ターゲット
材料プレート１４の上面２０はバッキングプレート１２
の下面と対面することになる。ターゲット材料プレート
１４はバッキングプレート１２の下に調心され、ステム
２１４が下向きに駆動してバッキングプレート１２をロ
ーラー３０２上で支持されているターゲット材料プレー
ト１４まで下ろし、その後、ステム２１４が回り、接着
チャンバ２００内でこれら２つのワークピースの自由な
運動を障害しているフック２１６を、これから解放す
る。
【００４４】バッキングプレート１２及びターゲット材
料プレート１４が接着チャンバ２００内で適正な位置が
与えられた後、下側のプラーテンはプラーテン移送組立
体２１０によりチャンバ２００内で上向きに移動して、
ターゲット材料プレート１４をローラー３０２から離
し、バッキングプレート１２とターゲット材料プレート
１４を一緒にして上側プラーテンに対して押し付ける。
好ましい具体例では、移送組立体２１０は、複数のラム
部材２３０を有している。図０及び１０を参照すれば、
ラム部材２３０は、チャンバ２００のベース内のアパー
チャー２３８の外向きに伸びカム２４２に受容される
（図１０に最も良く表される）、内部加熱ロッド２３６
を有している。更に、ベアリング板２４０が、ロッド２
３６の上端とカム２４２との中間で、ロッド２３６から
円周外向きに伸びている。ベローズ２４４が、チャンバ
２００のベースの下側からベアリング板２４０まで伸び
て、アパーチャー２３８それぞれをシールし、また、ば
ね２４１がチャンバ２００のベースの下側からベアリン
グ板２４０まで伸びて、ロッド２３６にチャンバ２００
の外向きのバイアスをかける。
【００４５】ラム部材２３０はそれぞれ、チャンバ２０
０の外部に配置されたハウジング２６０を有し、その中
で、１対の対向する調心されたスピンドル２６２及び２
６４（図１０にのみ図示）が導かれる。スピンドル２６
２、２６４のそれぞれは、スピンドル２６２、２６４の
内端の間に伸びるカム２４２（図１０に一部が透視法で
図示される）のところで終了している。カム２４２は、
ソリッドな（中空でない）円柱部材であることが好まし
い。チャンバ２００から伸びるロッド２３６の端部は、
カム２４２の外側円柱面に直接接して乗っており、ま
た、ロッド２３６は、ばね２４１によってハウジング２
６０の内向きにばねのバイアスがかかり、その端部がチ
ャンバ２００内でカム２４２と接するまで伸びている。
スピンドル２６２及び２６４は協同して、カム２４２の
中心軸からオフセットする位置に、カム２４２を配置さ
せる。従って、スピンドル２６２及び２６４が回転すれ
ば、カム２４２の表面がロッド２３６の端部と係合する
位置が、チャンバ２００のベースに対して変化するた
め、ロッド２３６は、チャンバ２００の内向き及び外向
きへの運動が可能となる。
【００４６】中間層６と、ターゲット材料プレート１４
の上面２０と、バッキングプレート１２の下面２２との
間を拡散接着するために必要な条件を与えるためには、
中間層６と、ターゲット材料プレート１４の上面２０
と、バッキングプレート１２の下面２２とは、加熱加圧
下で押し合わされなければならない。所望の接着温度を
与えるためには、プラーテン２０２、２０４のそれぞれ
が加熱され、好ましくはプラーテン２０２、２０４のそ
れぞれの中に配置された電気抵抗線により加熱されて、
バッキングプレート１２及びターゲット材料プレート１
４が接着チャンバ２００に受容された後も速く接着温度
に達することができる。接着のための所望の負荷を与え
るために、ラム部材２３０のロッド２３６は、まずバッ
キングプレート１２の下面２２に対し、ターゲット材料
プレート１４の中間層６コーティングの上面２２に接す
るような位置を与え、次いで、バッキングプレート１２
とターゲット材料プレート１４の隣接する面に負荷をか
ける。
【００４７】本発明の好ましい具体例では、拡散接着の
ための負荷力は、抵抗加熱されたプラーテン２０２及び
２０４の熱膨張により与えられ、また、ロッド２３６を
内部の抵抗線ヒーターで加熱してロッドにも熱膨張をさ
せることによっても与えられる。ロッド２３６はカムと
プラーテン２０２、２０４の表面との間の線膨張に対し
て固定されているため、ヒーターにより温度が上昇すれ
ば、ロッド２３６には、プラーテン２０２、２０４に対
して圧縮負荷がかかることになる。その結果、バッキン
グプレート１２及びターゲット材料プレート１４には共
に、プラーテン２０２、２０４内及びロッド２３６の中
のヒーターにより作り出される高温下で、ターゲット材
料プレート１４及びバッキングプレート１２を一緒にし
て拡散接着するに充分な両の負荷が与えられる。バッキ
ングプレート１２の下面２２及びターゲット材料プレー
ト１４の中間層６コーティング上面２０とに発生する負
荷が均一であることを確保するため、ラム部材２３０を
更に与えて、下側プラーテン２０２の下側に更に負荷を
発生してもよい。また、ラム部材２３０は、上側プラー
テン２０４の上面に更に負荷を与えてもよい。
【００４８】バッキングプレート１２及びターゲット材
料プレート１４のそれぞれは、同じ材料を備えていても
よくあるいは異なる材料を備えていてもよく、また、こ
の材料には、ベース材料及び合金、もろい材料が含ま
れ、あるいは、所望であればこれらはバイメタル部材で
あってもよい。例えば、ターゲット組立体１を用いてフ
ラットパネル基板にタンタルを堆積する場合、バッキン
グプレート１２は好ましくはチタン又はチタン合金であ
り、ターゲット材料プレート１４はタンタルである。こ
れらの材料は、ここに記載した方法及び装置で拡散接着
することにより、相互に接続される。好ましくは、ター
ゲット材料プレート１４上に形成した中間層６の材料
は、バッキングプレート１２を構成する材料又はその他
の拡散性の高いこれらの合金から構成され、あるいは、
中間層は、チタン製のバッキングプレート１２が容易に
拡散するような、アルミニウム等の比較的軟らかな適合
性の高い材料で形成されていることが好ましい。それぞ
れの場合において、スパッタされた中間層６は金属学的
にターゲット材料プレート１４に接着する。従って、中
間層６は、ターゲット材料プレート１４の上面２０の連
続した合金の延長部を形成する。更に、中間層６を用い
て、ターゲット材料プレート１４の上面２０上にもっと
均一な接着面を形成することもできる。典型的には、タ
ーゲット材料プレート１４及びバッキングプレート１２
の比較的平坦な接着面を与えるためには、２つのプレー
トはブランチャードグラインダー(blanchard grinder)
等のグラインダーにより、表面の谷からピークへの高さ
が約１．２ミクロンである約０．４０ミクロン（１６マ
イクロインチ）の表面仕上げまで研磨される。約１ミク
ロンの厚さの中間層を堆積することにより、研磨済みタ
ーゲット材料プレートの上面２０のピーク間の谷は実質
的に充填されて、接着のためのターゲット材料プレート
１４の上面が更に均一になる。
【００４９】図１１及び１２を参照して本発明の接着チ
ャンバの代替可能な別の具体例が示されるが、そこで
は、クリーニングしターゲット材料プレート１４をバッ
キングプレート１２へ接合するプロセスは、ただ１つの
プロセスチャンバ６００を要するだけであり、その中で
クリーニング、スパッタ堆積及び接着が行われる。単一
のプロセスチャンバ６００は、概説的には、ベース６０
２とカバー６０４とを備え、これらはシールフランジ接
合部６０６で接合されている。シールフランジ接合部６
０６は、ベース６０２の上エッジから外向きに伸びる下
フランジ６０８と、カバー６０４の下エッジから外向き
に伸びる上フランジ６１０と、両方のフランジ６０８、
６１０に係合してフランジを接合係合状態で固定する複
数のクランプ部材６１４とを有している。ベース６０２
は更に、複数のラム部材２３０上のベースに可動な状態
で支持されるプラーテン６２０を備え（接着チャンバ２
００に関してここに前述した）、これは、図１１に示す
ような格納ないし降下の位置と、図１２に示すような伸
張ないし上昇の位置との間を往復運動するように駆動さ
れる。ラム部材２３０のそれぞれは、チャンバ６００の
ベース６０２のアパーチャー２３８を外向きに伸びカム
２４２に接して受容される、内部が加熱されるロッド２
３６を有している。
【００５０】チャンバ６００のカバー６０４は、前述の
フランジ接続部６０６に取り付けられ、更に上ラム部材
２３０’とマグネトロン構造体６４３とを有している。
上ラム部材２３０’は、内部にある加熱ロッド２３６
が、チャンバ６００の内側に向かって配置される負荷プ
レート２５２で終了している点を除いて、ラム部材２３
０と同じ構成を有している。
【００５１】この本発明の別の具体例では、バッキング
プレート１２をスパッタリングターゲットとして用い
て、ターゲット材料プレート１４とバッキングプレート
１２を拡散接着する前に、ターゲット材料プレート上に
新たなスパッタ材料層を形成する。チャンバ６００内に
ターゲット組立体１を形成するため、ターゲット材料プ
レート１４を、その接着面２０を露出するようにプラー
テン６２０上に置く。適合性を有する電気絶縁性の下シ
ール６４４がチャンバ６００の下フランジ６０８の上に
配置され、バッキングプレート１２のフランジ２２に
は、第１の適合性シール６４４から負荷を受けているた
め、バッキングプレート１２のエッジはフランジ６０８
の外縁を越えて外側に伸びることはない。バッキングプ
レート１２にエネルギーを与えるため、導体のストラッ
プ（図示せず）がバッキングプレート１２の上側に固定
されるが、例えばこれは、ストラップの端部に端子を形
成しねじ留めでストラップをバッキングプレート１２に
取り付けることによりなされる。そして、適合性を有す
る電気絶縁性の上シール６４６がバッキングプレート１
２の上エッジの上に配置され、次いでチャンバカバー６
０４が第２の適合性シール６４６の上に配置される。
【００５２】カバー６０４をチャンバ６００の下フラン
ジ６０８に固定するため、下フランジ６０８と上フラン
ジ６１０はそれぞれ、半蟻継ぎ(semi-dovetail )形状の
断面を有している。クランプ６１４は自身に蟻継ぎ溝６
１５を有しており、これによって、クランプ６１４は上
フランジと下フランジの上を滑ることができるようにな
り、フランジ６０８、６１０においてクランプによるシ
ールの作用を与えることができる。このクランピング
は、チャンバを真空圧力まで排気することができる程度
に充分気密であればよい。チャンバ６００を排気したと
き、チャンバカバー及びベースにかかる真空圧力がフラ
ンジ６０８、６１０に更に作用して、シールの維持を確
保する。バッキングプレート１２とフランジ６０８、６
１０の端部との間のギャップに加えてシール６４４、６
４６により、バッキングプレート１２をチャンバ６００
のベース６０２及びカバー６０４に対する電気的バイア
ス、即ちターゲット材料プレート１４に対する電気的バ
イアスを与えることができるようになる。
【００５３】バッキングプレート１２を、チャンバ６０
０の上端の上まで伸ばし且つベース６０２及びカバー６
０４から絶縁するためには、バッキングプレート１２を
スパッタリングターゲットとして用いて、ターゲット材
料プレート１４上にバッキングプレート材料の中間層を
形成すればよい。バッキングプレート１２及びターゲッ
ト材料プレート１４のスパッタにあたっては、チャンバ
６００のバッキングプレート１２とベース６０２により
形成されている排気済みのチャンバ（真空ポンプは図示
せず）にガスを導入し、スパッタクリーニングチャンバ
１００、１０２におけると同様にＲＦ電源によってガス
を励起してプラズマを形成し、ターゲット材料プレート
１４及びバッキングプレート１２の双方の面をスパッタ
クリーニングするイオンを発生させる。次いで、スパッ
タクリーニングのステップ終了後、バッキングプレート
１２に負のＤＣ電圧を印加し、バッキングプレート１２
をスパッタして、ターゲット材料プレート１４の露出面
上にバッキングプレート材料の層あるいは中間層６を堆
積する。ターゲット材料プレート１４の上面２０上に中
間層を充分な厚さに堆積した後、ＤＣ電力を遮断し、ラ
ム部材２３０のカム２４２を駆動してプラーテン６２０
に上向きの力をかけ、新たな堆積物により高温になった
ままのターゲット材料プレート１４の中間層コーティン
グ面を、スパッタの作用により高温であるバッキングプ
レート１２のスパッタ面と接触させる。同時に、接着チ
ャンバ６００のカバー６０４上のラム部材２３０’に、
カムによってチャンバ６００の内に向かう力をかけて上
プラーテン２５２に力を作用し、接着した状態のターゲ
ット材料プレート１４及びバッキングプレート１２が過
剰にたわむことを防止する。次いで、ロッド２３６内の
ヒーターを作動し、ロッド２３６の熱膨張により引き起
こされるバッキングプレート１２及びターゲット材料プ
レート１４の熱負荷を発生させる。ターゲット材料プレ
ート１４上への中間層６の新たな形成が、接着が行われ
るチャンバと同じチャンバ６００で行われるため、酸素
排除環境下での中間層堆積工程の数秒間で行われ、バッ
キングプレート１２とターゲット材料プレート１４を比
較的低圧低温で接合することが可能となる。
【００５４】図１１及び図１２には、本発明の更なる特
徴が示されており、ここでは、ラム部材２３０、２３
０’を接着工程の加熱に対して用い、熱変形の性質が予
測できるターゲット組立体を与えてもよい。例えば、チ
タンのバッキングプレート１２をタンタルのターゲット
材料プレート１４に接着する場合、これら２つの材料の
熱膨張係数の差により、高い接着温度から室温まで冷却
したときにターゲット組立体１が反りを起こしてしま
う。この反りを低減するため、本発明では具体的には、
図１２に示すように、高い接着温度においてターゲット
材料プレート１４及びバッキングプレート１２を冷却の
際の反りの方向とは反対の方向に変形させて、高い接着
温度から室温まで冷却したときにターゲット組立体１が
平坦な輪郭に戻れるようにした。ラム部材２３０、２３
０’のロッド２３６が、高温下ではターゲット組立体１
の上側と下側で異なる負荷を与えてターゲット組立体１
にたわみないし反りを与え、室温では負荷の差をなくし
てたわみないし反りをなくすことにより、上述のことを
自動的に実現してもよい。この反りのないターゲット組
立体１を作るためには、冷却サイクル中にラムのロッド
２３６の負荷の差を用いることにより、アルミニウムの
軟らかい中間層６を塑性変形させればよく、このように
して熱的に安定なターゲット組立体１を作ることができ
る。
【００５５】本発明の方法を用い、クリーニング、中間
層形成並びに接着の際にプレート１２、１４を真空に維
持することにより、従来技術における接着温度及び圧力
に比べて接着温度及び圧力を大きく低減することができ
る。例えば、本発明の方法を用いてアルミニウムの中間
層６を用い、タンタルターゲットプレート１４をチタン
バッキングプレート１２に接着する場合は、３００℃及
び１．０ＭＰａ（１４５ｐｓｉ）の条件で、従来からの
はんだ接合部よりも非常に高い接合が実現される。この
大きな変化を与える本発明と従来技術との根本的な差
は、接合しようとするワークピースの接着面上から、酸
化物やその他の不要な表面物を排除して、２つのプレー
ト１２、１４の一方に比較的均一な厚さで比較的軟らか
い中間層を堆積することにある。従って、プレート１
２、１４又はその他のワークピースの接着面が、従来技
術に比べて非常に低い圧力でも容易に密着えきるように
なる。
【００５６】また、本発明は従来技術に比べて低いコス
トでスパッタリングターゲット１等の構造体を作製する
ことにも良く適している。第１に、ワークピースの合せ
面上に配置されるべきアルミニウム等の中間層材料の量
は、従来技術で必要とする量よりも著しく低減され、そ
の理由は、中間層の厚さの変動が最小限に抑えられるか
らである。更に、本発明のバッキングプレート１２とタ
ーゲット材料プレート１４の間の拡散接着は、従来技術
のはんだによる接着よりも強い引っ張り強度と剪断強度
を有している。加えて、このプロセスは、バッキングプ
レート１２がターゲット材料プレート１４よりも高い溶
融点を有している場合のターゲット組立体１のリサイク
ルを容易に行うことにも適している。ターゲット組立体
１やその他のワークピースのリサイクルを行うために
は、使用したターゲット組立体を炉の中に入れ、ターゲ
ット材料プレート１４の残っている部分をターゲット組
立体から溶融して取り出し、バッキングプレート１２を
残す。次いで、バッキングプレート１２を化学的に洗浄
してから、再処理のためにクリーニングチャンバ１００
内に搬入する。このように、ターゲット組立体１のバッ
キングプレート１２の部分はリサイクル可能であり、新
たなターゲット組立体１の組み立てにはターゲット材料
プレート１４だけを交換するだけでよい。また、ターゲ
ット材料プレート１４を機械加工又は研磨してから、上
記の如くバッキングプレート１２を再処理してもよい。
【００５７】本発明の方法及び装置は、作製しようとす
るターゲット組立体１等の構造体の欠陥品の数を減らす
ことにも役立ち、また、接合しようとする材料のタイプ
や構成のフレキシビキティーを高くする。特に、ワーク
ピースを形成する材料間の熱膨張が実質的に異なってい
ることがあり、また、材料が熱膨張が著しく異なってい
る個別の部分を有していることもあり、このような材料
を同じプロセスで互換的に用いて、最終的な構成が著し
く変らないようにもできる。また、脆性タイプのターゲ
ット材料プレート１４を、本発明に記載した方法で接着
してもよく、それは、スパッタした膜が脆性タイプのタ
ーゲット材料プレート１４上に金属学的に接着できるか
らであり、そしてここに記載した低温拡散接着プロセス
により、ワークピースに対して脆性材料に適した負荷で
圧縮負荷を施すことができるだろう。
【００５８】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば、ターゲット組立体の部材間に強力で高温で使用可
能な接着を与えつつ接着材料を損ねる影響を最小限にす
るような、スパッタリングターゲット組立体を製造する
ための装置及び方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の真空ハンドリングツールを用いて製造
されるスパッタリングターゲット組立体の、断面を表す
部分を含む斜視図である。
【図２】２枚のワークピースを作製しこれらを接着する
ための真空ハンドリングツールの、断面を表す部分を含
む斜視図である。
【図３】図２の真空ハンドリングツールのロードロック
チャンバの、断面を表す部分を含む斜視図である。
【図４】ターゲット材料プレートの上面のクリーニング
のための位置をターゲット材料プレートが真空ハンドリ
ングツールの中でとっている様子を表す、図２の４−４
断面に沿った断面図である。
【図５】バッキングプレートが下面のクリーニングのた
めにチャンバ内で懸下されている様子を表す、図２の５
−５断面に沿った断面図である。
【図６】図５のクリーニングチャンバのバッキングプレ
ート支持システムの部分的な斜視図である。
【図７】図５のクリーニングチャンバのバッキングプレ
ート支持システムの別の部分的斜視図である。
【図８】真空ハンドリングツールの堆積チャンバについ
ての、図２の８−８断面に沿った断面図である。
【図９】真空ハンドリングツールの接着チャンバについ
ての、図２の９−９断面に沿った断面図である。
【図１０】図９の接着チャンバの負荷部材の断面図であ
る。
【図１１】スパッタ堆積における本発明の別の接着チャ
ンバの具体例の断面図である。
【図１２】図１０の接着チャンバが接着のための配置を
とっている、別の具体例の接着チャンバの断面図であ
る。
【符号の説明】
１…ターゲット組立体、６…中間層、７，９…外縁、１
０…真空ハンドリングツール、１１…装着フランジ、１
２…バッキングプレート、１４…ターゲット材料プレー
ト、１５…ターゲット、２０…上面、２２…下面、１０
０，１０２…クリーニングワークステーション、１０６
…カソード、１０８…チャンバカバー、１１０…ベルハ
ウジング、１１２…ベース、１１６…ガス流入口、１１
８…ガス排気口、１２２…バッキングプレート昇降装
置、１２３…ポケット、１２４…バッキングプレート懸
下手段、１２５…懸下ブレード、１２６…ローラー格納
部材、１２８…昇降アクチュエータ、１３０…昇降ロッ
ド、１３２…昇降ブレード、１３４…半円状係合端、１
３６…半円状スロット、１５０…堆積ワークステーショ
ン、１５２…カバー、１５４…流入口、１５６…排気
口、１６２…マグネトロン、２００…接着チャンバワー
クステーション、２０１…ベース、２０３…流入スリッ
ト弁、２０５…排気スリット弁、２０６…バッキングプ
レートマニピュレーター、２０７…カバー、２０８…外
壁、２１０…プラーテン移送組立体、２１２…支持部
材、２１４…ステム、２１６…フック部分、２３０…ラ
ム部材、３００…基板移送システム、３０２…ローラ
ー、３０３…磁石、３１２…ローラー支持部材、４００
…移送ワークステーション、４０２…移送チャンバ、６
００…単一のプロセスチャンバ、６０２…ベース、６０
４…カバー、６０６…シールフランジ接合部、６０８…
下フランジ、６１０…上フランジ、６１４…クランプ、
６１５…蟻継ぎグルーブ、６１６…マグネトロン構造
体、６２０…プラーテン、６４４…下シール、６４６…
上シール。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 細川 昭弘 アメリカ合衆国， カリフォルニア州， キュパティノ， ダニューブ ドライヴ 10264 (72)発明者 マニュエル ジェイ． ヘレラ アメリカ合衆国， カリフォルニア州， サン マテオ， ブランディワイン ロー ド 1583

Claims (23)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 少なくとも第１のワークピースと第２の
    ワークピースを、これらの接着面で接着して、一体構造
    の部材を形成する方法であって、 ワークピースの接着面を酸化性のないクリーニング環境
    中でクリーニングするステップと、 酸化性のない環境中でワークピースの接着面の少なくと
    も１つの上に中間層を堆積するステップと、 酸化性のない環境中において加熱加圧下でこれらワーク
    ピース表面同士を接合して、これらワークピースの間で
    これらの接着面に拡散接着部を形成するステップとを有
    し、 前記クリーニングするステップ、前記堆積するステッ
    プ、並びに前記形成するステップの間、これらワークピ
    ース表面は継続的に酸化性のない環境中に維持される、
    方法。
  2. 【請求項２】 前記クリーニングするステップ、前記堆
    積するステップ、並びに前記形成するステップの少なく
    ともいずれか１つが行われる間、前記酸化性のない環境
    が酸素捕捉ガスを含有する請求項１に記載の方法。
  3. 【請求項３】 前記酸素捕捉ガスが一酸化炭素を含有す
    る請求項２に記載の方法。
  4. 【請求項４】 前記酸化性のない環境が、前記クリーニ
    ングするステップ、前記堆積するステップ、並びに前記
    形成するステップの全てのステップ中に、１０-3トール
    以下の圧力に維持される請求項１に記載の方法。
  5. 【請求項５】 前記形成するステップが更に、 常温下でワークピースのそれぞれに等しい負荷をかける
    ことにより、ワークピース同士を対面させてこれらの接
    着面で接触させる工程を有する請求項１に記載の方法。
  6. 【請求項６】 ワークピースのそれぞれに対して少なく
    とも１つの伸縮可能なロッドを接触させることにより、
    ワークピースに負荷が与えられる請求項５に記載の方
    法。
  7. 【請求項７】 前記形成するステップが更に、 ワークピースのそれぞれに複数のロッドを接触させる工
    程を有する請求項１に記載の方法。
  8. 【請求項８】 前記クリーニングするステップ、前記堆
    積するステップ、並びに前記形成するステップのそれぞ
    れのステップが、１つのチャンバ内で実現される請求項
    １に記載の方法。
  9. 【請求項９】 前記形成するステップが更に、 チャンバ内の真空エンクロージャー内でワークピースの
    １つをスパッタリングターゲットとして構成する工程
    と、 前記真空エンクロージャー内に第２のワークピースを配
    置する工程と、 第１のワークピースをスパッタして、第２のワークピー
    ス上に、第１のワークピースからスパッタされた材料の
    層を堆積する工程と、を有する請求項８に記載の方法。
  10. 【請求項１０】 前記第１のワークピースはスパッタリ
    ングターゲット組立体のためのバッキングプレートであ
    り、前記第２のワークピースはターゲット組立体のため
    のターゲット材料プレートである請求項９に記載の方
    法。
  11. 【請求項１１】 前記バッキングプレートのスパッタリ
    ングを行った後に前記ターゲット材料プレートを前記バ
    ッキングプレートに係合させるステップを更に有する請
    求項１０に記載の方法。
  12. 【請求項１２】 前記バッキングプレートがスパッタさ
    れているときにチャンバ内に前記ターゲット材料プレー
    トを支持するため、並びに、前記バッキングプレートの
    スパッタリングを行った後に前記ターゲット材料プレー
    トを前記バッキングプレートと接触させるために、前記
    真空エンクロージャー内でプラーテンを選択的に加熱す
    るステップを更に有する請求項１１に記載の方法。
  13. 【請求項１３】 少なくとも第１のワークピースの接合
    面と第２のワークピースの接合面を拡散接着するための
    装置であって、 ワークピースの接合面をクリーニングするための、少な
    くとも１つのクリーニングチャンバと、 クリーニング済みの面の少なくとも１つの上に膜層を形
    成するための少なくとも１つの膜層堆積チャンバと、 加熱加圧下でこれら接合面でワークピース同士を接着す
    るための少なくとも１つの接着チャンバと、 ワークピースを大気下に曝露しないように、前記クリー
    ニングチャンバと、前記膜層堆積チャンバと、前記接着
    チャンバとの相互間を接続する遮断弁とを備える装置。
  14. 【請求項１４】 前記接着チャンバ内に酸化性のない環
    境を有している請求項１３に記載の装置。
  15. 【請求項１５】 前記接着チャンバ内に受容され第１の
    ワークピースを自身の上で受容する第１のプラーテン
    と、前記接着チャンバ内に受容され第２のワークピース
    を自身の上で受容する第２のプラーテンと、 前記第２のプラーテンと係合し、且つ、前記第２のプラ
    ーテンに作用して第１のワークピースの接合面を第２の
    ワークピースの接合面と係合させるような位置が与えら
    れている、負荷部材とを更に備える請求項１３に記載の
    装置。
  16. 【請求項１６】 前記装置は前記第１のプラーテンに係
    合するように配置される第２の負荷部材を更に備え、前
    記負荷部材と前記第２の負荷部材とは負荷ロッドを有
    し、また、 前記装置は前記負荷部材の前記負荷ロッドと前記第２の
    負荷部材の前記負荷ロッドとを加熱するための加熱手段
    を更に備える請求項１５に記載の装置。
  17. 【請求項１７】 前記加熱手段が、前記負荷手段の前記
    ロッドの温度を、前記第２の負荷手段の前記ロッドの温
    度と異なる温度に維持する能力を有する請求項１６に記
    載の装置。
  18. 【請求項１８】 前記負荷手段の前記ロッドの熱膨張率
    が、前記第２の負荷手段の前記ロッドの熱膨張率と異な
    る請求項１６に記載の装置。
  19. 【請求項１９】 ワークピースが接合してスパッタリン
    グターゲット組立体を形成する請求項１５に記載の装
    置。
  20. 【請求項２０】 少なくともターゲット材料プレート及
    びバッキングプレートを接合して、スパッタリングター
    ゲット組立体を作る方法であって、 加熱加圧下でターゲット材料プレートとバッキングプレ
    ートを接合面で合せて力をかけ、接合面での拡散接着を
    可能にするステップ（ａ）と、 拡散接着の温度でターゲット材料プレート及びバッキン
    グプレートをたわませ、ターゲット材料プレートをバッ
    キングプレートに接着して形成されるターゲット組立体
    の形状が、室温まで冷却したときに形状が変化できるよ
    うにするステップ（ｂ）とを有する方法。
  21. 【請求項２１】 前記ステップ（ａ）の前に、前記ター
    ゲット材料プレート及び前記バッキングプレートの１つ
    の接合面の上に、接合中間層を堆積するステップ（ｃ）
    を更に有する請求項２０に記載の方法。
  22. 【請求項２２】 前記ターゲット材料プレートと前記バ
    ッキングプレートとが、平坦な接合面を有し、 前記接合中間層が拡散接着の温度で前記ステップ（ｂ）
    により変形し、ターゲット組立体が常温に戻ったときに
    前記接合面が平坦な輪郭に戻る請求項２１に記載の方
    法。
  23. 【請求項２３】 前記接合中間層が、前記ステップ
    （ａ）の前及びその最中並びに前記ステップ（ｂ）の前
    及びその最中に、酸化性の環境に曝露されない請求項２
    ２に記載の方法。
JP8208635A 1995-08-07 1996-08-07 ワークピース接着によるスパッタリングターゲット等の形成 Withdrawn JPH09141453A (ja)

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