JPS5944956B2 - 低温接着法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は主としてスパッタリング用ターゲット基板とス
パッタ材の低温接着法に関する。

従来用いられているターゲットは、基板である水冷機構
を有するＣｕ或はＣｕ合金のブロック上にスパッタ物質
のブロックを半田づけ或はレジン等の接着剤を用いて、
加熱接着によシー体に接合している。

しかも冷却効果を向上させるために熱伝達の秀れた接合
部とすることが要求されている。しかし乍ら、公知のこ
の種接着方法は接着工程が極めて複雑であわ、しかも接
着に用いる半田、レジン等の余剰分の溶融物が接着部か
ら流出し、ターゲット基板を汚染する結果となわ、これ
ら汚染部分の除去作業が必要となる。更に、半田づけの
場合は当然フラックスが必要であわ、これらフラックス
から発生する有毒ガスは真空中のターゲット、槽壁その
他の部分を汚染することになる。また接着法によつては
熱伝達が不充分となクターゲツトの使用中に接着面の温
度上昇を招来し、該接合面において剥離することがある
。更に、金、白金等の貴金属材料をスパッタ物質とする
場合には、ターゲットを極限まで使用することによりコ
ストダウンを意図することが常識であるが、この場合半
田づけ境界層に存在する汚染層がスパッタされて目的と
する析着層が汚染される結果となる。

本発明者は、前記従来法の諸欠陥を排除すべく種々研究
の結果、本発明の開発に成功したものであわ、本発明の
要旨とするところは前記特許請求の範囲各項に明記した
とおりであシ、更には接着しようとする一方の金属と同
材質の金属超微粉を用いて低温接着する方法を提供する
ものである。

金属超微粉（粒径５０〜５０００Ａ）の製造手段につい
ては、例えば、特公昭５０−５１４９号公報、特公昭５
０−５６６５号公報、特公昭５０−５６６６号公報及び
特公昭５２−２１７１９号公報等に記載されている如く
公知の技術であり、金属超微粉は次の如き諸特性を有す
ることが知られている：（１）低温（２００〜４００℃
）で焼結が進行する。

（２）比表面積が大である。（３）粒径が比較的よく揃
つている。

（４）常温で安定である。

本発明では上記の如き金属超微粉の特性を利用するもの
であり、例えばＣｕの場合、通常の焼結温度は約７００
℃であるが、超微粉の場合の焼結温度は約２００℃と１
／３以下に低下される。

従つて本発明方法によれば熱歪の少なくしかも異なる物
質である半田、ろう材、フラツクス等を用いず、一方の
金属と同じ材料の超微粉を用いた優れた低温接着法を提
供するものである。本発明接着法をＣｕ基板ターゲツト
に応用した具体例を以下に詳述する。

Ｃｕ基板上の接着面にＣｕの超微粉の薄層（厚さ：０．
５〜１鑓）を施し、この上にターゲツト材、例えばＣｒ
プロツクを載置し、真空中で軽く押圧力を加えながら加
熱（２００℃以上）、焼結を行うことにより、これらを
一体に接合させ、熱伝導性のよい接着を低温で行うこと
ができる。

なお、接合されるＣｕ及びＣｒ各プロツクの接合面は例
えばグラス・ビード・ブラウド又はエツチング等で予じ
め処理しておくことが望ましい。金属超微粉を接合面に
施すに当つては、該超微粉をアルコールと混合してクリ
ーム状とし、このクリーム状混合物１を図示の如くＣｕ
基板２面上に設けた凹部２ｒ着面に一様に塗布する。

この塗布面上にＣｒターゲツトプロツク３を載置、嵌合
し軽く押圧力（Ｐ）を加える。この組立体を真空中で例
えば０．５〜１ｋ９／ＣｒＡの押圧力でプレスし乍ら焼
結させる。Ｃｕ超微粉の場合は約２００℃で焼結を開始
するので、ほと２００℃又はこれより若干高い温度に約
１０分程度保持することによりＣｕ基板とＣｒターゲツ
ト材は強固に接着を完了する。この場合の接着強度は約
２０ｋｆ／ｍ迩である。

ちなみに、銅自体の引張強度は２３ｋ１ｉ／Ｍｄである
。伺、スパツタリング用ターゲツトとしては特に強力な
接着強度を必要とするものではなく、スパツタリング操
作中に発生する熱による変形、剥離に耐え得る強度が望
まれるだけである。上述の如く、基体と同材質の超微粉
を用いることにより、極めて強固でかつ完全な接合が得
られ、半田、レジン、フラツクス等の異物質の介在物が
ないので、前述した従来法の諸欠点はなく、有用な一体
接合物が得られる。

又、強固に一体化されているので燃伝達が極めて良くス
パツタターゲツトとして使用する場合の温度上昇が少な
くな）剥離する心配がない。

実例として１３ｃｔｎＸ３０ｃｆｎと１０ｃｍ×２０ｃ
ｆｎの寸法の銅基板上にクロムからなる平板ターゲツト
を上記の方法で製造したところ、極めて美麗な歪の少な
いターゲツトが得られた。得られたターゲツトの接着強
度は通常の焼結部品の強度と同等であつた。以上、銅基
板とクロムとの接合について説明したが、スパツタリン
グ用ターゲツトとして、バツキングプレートが銅に対し
ては次の如きターゲット材を接着することができる：Ａ
ｔ，Ｆｅ，Ｎｉ，ＣＯ，Ｔｉ，Ｗ，Ｈｆ及びこれら合金
、ＦｅＣＯ，ＦｅＮｉ，ＡｔＳｉ，ＡｕＣｕｌ金属酸化
物、ＳｉＯ２，Ｓｉ２Ｏ３及びＡｔ２Ｏ３以上のような
組み合せが可能である。

Ｃｕ製のバツキングプレートにターゲツトを接着する場
合、Ｃｕの超微粉が最も好ましいが、バツキングプレー
トとターゲツト材より低い融点を有し、被接合材それぞ
れに対し濡れ性、表面拡散性のよいアルミニウムの超微
粉でも前記銅超微粉と同等の作用効果を達成しうるもの
であシ、アルミニウム超微粉の場合加熱温度は約１５０
℃である。伺、接着用に用いる金属超微粉には通常の金
属粉を若干（約１０％）混合して用いても上記と同等の
作用、効果を奏し得ることも知見した。

又、加熱手段としては真空中に配置した一方又は双方に
電熱機構を有する押圧板間に前記のターゲツト組立体を
挾持し、通電加熱により焼結を行う。この際の加熱温度
コントロールは既知の方法、例えば熱電対で起電圧で測
温し、焼結温度信号である電圧との差をなくする様、例
えばＰＩ制御を行ない正確に均温を保持する如くするこ
とが好ましい。

【図面の簡単な説明】

添附図面は本発明方法をスパツタターゲツトの製造に応
用した一例を示す断面略図であり、図中１は金属超微粉
のクリーム状混合物、２はＣｕ基板、２牡Ｃｕ基板２に
設けた凹所、３はターゲツトブロツクを示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 銅又は銅合金からなるスパッタリング用ターゲット
   基板とスパッタ・ターゲット間に粒径が５０〜５０００
   Åである銅又はアルミニウムの超微粉薄層を配設し、加
   圧加熱により該超微粉を低温で焼結することからなる低
   温接着法。 ２ 金属超微粉が一方の金属と同一材質である特許請求
   の範囲第１項記載の低温接着法。 ３ 加熱温度が銅の超微粉の場合、約２００℃である特
   許請求の範囲第１項記載の低温接着法。 ４ 加熱温度がアルミニウムの超微粉の場合、約１５０
   ℃である特許請求の範囲第１項記載の低温接着法。