DE2923174A1

DE2923174A1 - Sputtertarget auf traegerplatte

Info

Publication number: DE2923174A1
Application number: DE19792923174
Authority: DE
Inventors: Hans Peter Dr Wohl
Original assignee: DEMETRON; Demetron Gesellschaft fuer Elektronik Werkstoffe mbH
Current assignee: DEMETRON; Demetron Gesellschaft fuer Elektronik Werkstoffe mbH
Priority date: 1979-06-08
Filing date: 1979-06-08
Publication date: 1980-12-11
Also published as: GB2053763A; FR2458599A1

Description

DEMETRON

Gesellschaft für Elektronik-Werkstoffe mbH

6450 Hanau, Leipziger Strasse 10

,r Sputtertarget.

Die Erfindung betrifft ein Sputtertarget, insbe- ^p, sondere in grossen Abmessungen, bestehend aus dem eigentlichen, nichtweichlötfähigen Target und einem metallischen Träger.

Beim Sputtern (Kathodenzerstäubung) werden durch Beschuss mit energiereichen Ionen aus dem Sputtertarget Partikel herausgelöst, die ihrerseits auf einem zu beschichtenden Substrat niedergeschlagen werden und festhaftende Schichten aus dem Targetmaterial bilden.

Bei dem Beschuss mit Ionen entsteht auf der Sputter-

targetoberf lache Wärme, die durch geeignete Kühlungsmassnahmen abgeleitet werden muss, da das Target sonst zu heiss werden und sich zersetzen oder aufschmelzen nc würde. Diese Wärmeableitung erfolgt im allgemeinen über die Targetrückseite, d.h. über eine von aussen gut gekühlte metallische Targetträgerplatte. Mit

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dieser Trägerplatte muss das eigentliche Target mechanisch fest und gut wärmeleitend verbunden sein. In vielen Fällen ist darüber hinaus noch eine gute elektrisch leitende Verbindung zwischen der Targetrückseite und der Trägerplatte erforderlich. Ausserdem müssen mechanische Spannungen zwischen Target und Trägerplatte, wie sie beispielsweise durch unterschiedliche Erwärmung oder Abkühlung von Target und Träger entstehen können, möglichst vermieden werden, damit das Target, vor allem wenn es aus leicht zerbrechlichen Werkstoffen besteht, nicht zerstört wird.

Zum Aufbringen des Targets auf den metallischen Träger ist das Auflöten mit Weich- oder Hartloten und das Aufkleben üblich. Beim Auflöten werden im allgemeinen insbesondere wenn das Targetmaterial selbst nicht lötfähig ist, noch metallische Zwischenschichten auf das Target aufgebracht,beispiel swi <p dur<-h ^cputtrrn. Aufdampfen oder galvanische Behandlung, um ein lötfähiges Target zu erhalten. Beim Aufkleben verwendet

- man üblicherweise lösungsmittelfreie Kleber, beispielsweise Epoxidharze, in die zur Verbesserung der Wärmeleitfähigkeit und zur Erzielung einer "elektrischen Leitfähigkeit meist gut leitfähige Substanzen, wie z.B. Pulver, Kugeln, Drähte oder Geflechte aus Metallen

OQ oder Graphit eingebettet sind.

Diese Klebverbindungen haben jedoch den Nachteil, dass die Kleber nach dem Aushärten nicht plastisch verformbar sind und in der Kleberschicht daher

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mechanische Spannungen auftreten, falls Target und Träger unterschiedliche thermische Ausdehnungskoeffizienten !besitzen und unterschiedlich erwärmt oder abgekühlt werden, was normalerweise der Fall ist. Insbesondere bei grösseren Abmessungen von Target und Träger, beispielsweise bei Abmessungen von 20 bis zu 200 cm, versagt diese Methode, da die mechanischen Spannungen zu gross werden und zum Bruch des eigentlichen Targets oder der Kleberschicht führen. Wird zum Beispiel ein 200 cm-Target aus einer Quarz-Kupferkombination einer Temperaturdifferenz von etwa 150 C ausgesetzt, so ergib dehnungsdifferenz von rund 0,^5 cm.

von etwa 150 C ausgesetzt, so ergibt sich eine Aus-

Ausserdem ist bei aufgeklebten Targets ein Targetwechsel nur mit Schwierigkeiten möglich, da das Target vom Träger nur mühsam entfernt werden kann und anhaftende Kleberreste die Weiterverwendung erschweren.

Das übliche Verfahren zum Verbinden von Tai'get und Träger ist daher das Löten, insbesondere das Weichlöten, da bei der Auswahl eines geeigneten Lotes mit niedriger Dehnungsgrenze und geringer Verfestigung, wie z.B. Indium, Blei, Zinn oder deren Legierungen, die mechanischen Spannungen gering bleiben, die Haftfestigkeit ausreichend ist, und gute elektrische und thermische Leitfähigkeit gegeben sind. Gegenüber Hartloten besitzen Weichlote den Vorteil, dass sie

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niedrigere Erstarrungspunkte besitzen und daher die unterschiedlichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten von Target- und Trägermaterial beim Abkühlen von der Löttemperatur zu geringeren mechanischen Eigenspannungen führen.

Ein weiterer Vorteil der ¥eichlotverbindung besteht darin, dass die Reste verbrauchter, d.h. abgesputterter Targets leicht durch Erhitzen auf die Schmelztemperatur des Lotes entfernt werden können und auf die

]5 gleiche Trägerplatte ein neues Target aufgebracht werd werden kann. Die Lötverbindungen haben jedoch den Nachteil, dass bei nichtlötfähigen, insbesondere nichtweich] ötfähigen Targetmaterialien auf das Target erst eine lötfähige Metallschicht aufgebracht werden muss, üblicherweise durch .Aufdampfen oder Auf sputtern. Das ist abei", vor allem bei grösseren Abmessungen, beispielsweise bei Targetdurchmessern grosser 20 cm oder gar grosser 100 cm, nit Schwierigkeiten verbunden, da im all geiiini nen keine so grossen Auf dampf- bzw. Sputteranlagen zur Verfügung stehen.

Es war daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Sputtertarget, insbesondpre in gropsen Abmessungen, /u schaffen, bestehend aus dem eigentlichen, nichtweichlötfähigen Target und einem metallischen Träger, das eine Weichlot.schicht zwischen Target und Träger besitzt, bei dem die Targetoberf1äche aber nicht metallisiert werden muss und trotzdem lötfähig ist, ohne dass grössere mechanische Spannungen zwischen Target und Träger bei unterschiedlicher Erwärmung oder Abkühlung auftreten.

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Diese Aufgabe wurde erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass zwischen dem Target und dem Träger zunächst eine Kleberschicht, eine Metallfolie und eine Weichlotschicht angeordnet ist.

Auf das Target wird mittels eines lösungsmittelfreien Klebers, der zur Verbesserung der Wärmeleitfähigkeit und zur Erzielung einer elektrischen Leitfähigkeit vorteilhafterweise Pulver, Kugeln, Drähte oder Geflechte von Metallen oder Graphit enthält, eine dünne, gut lötfähige Metallfolie aufgeklebt. Die Dicke dieser Metallfolie liegt im allgemeinen zwischen 10 tind 1000 /um, vorzugsweise zwischen 20 und 200 /um. Eine bevorzugte Foliendicke liegt bei 50 /um, wobei als Werkstoff alle gut mit Lot benetzbaren Metalle und

Legierungen benutzt werden können, vorzugsweise jedoch Silber, Kupfer, Nickel und deren Legierungen, vor allem Eisen-Nickel- und Eisen-Nickel-Kobalt-Legierungen, mit denen der Ausdehnungskoeffizient der Metallfolie vorteilhafterweise meist an den

des Targetmaterials angepasst werden kann.

Die Dicke der Metallfolie ist hierbei so gering, dass sie die thermische Ausdehnung des Targetmaterials mitmacht, ohne dass, bestimmt durch den Elastizitäts-

modul und den thermischen Ausdehnungskoeffizienten von Folie und Target, grössere Spannungen in der Klebschicht auftreten, die zum Bruch des Targets führen könnten.

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Der Verbund von Target mit aufgeklebter Metallfolie kann nach bekannten Verfahren mit einem niedrigschmelzenden Weichlot auf die Trägerp1 atte aufgelötet werden, wobei die Arbeitstemperatur des Weichlots auf die kurzzeitige thermische Beständigkeit des Klebers abgestellt sein muss. Bewährt haben sich hierfür Weichlote auf Indium-, Zinn- und Bleibasis.

Die Abbildung zeigt schematisch eine beispielhafte Ausfiihrungsform eines erfindungsgemässen Sputtertargets. Es besteht aus einem Target (l), beispielsweise aus Quarz, Kohlenstoff, Silizium oder Siliziumnitrid, auf das über eine Kleberschicht (5)> z_cB. aus einem Epoxidharz, mit einer Netallfolie (4) verbunden ist. Diese Metallfolie (4) ist über die Weichlotschicht (5)> beispielsweise einem Indiumlot, auf

die Trägerplatte (2) aufgelötet. Die Trägerplatte (2) besteht beispielsweise aus Kupfer oder Stahl und wird von aussen gekühlt, vorzugsweise über eine Wasserkühlung.

Frankfurt/Main, 9.5.1979
Dr.Br.-Bi

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Claims

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Sputtertarget, insbesondere in grossen Abmessungen, bestehend aus dem eigentlichen, nichtweichl ö'tf ähigen Target und einem metallischen Träger, dadurch gekennzeichnet, dass zvisehen dem Target (l) und dem Träger (2) zunächst eine Kleberschicht (j), eine Metallfolie (4) und eine Weichlotschicht (5) angeordnet ist.

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Sputtertarget nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , dass die Kleberschicht (3) Pulver, Kugeln, Drähte oder Geflechte aus Metallen oder Graphit enthält.

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Sputtertarget nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallfolie (k) eine Dicke von 20 bis 200 ,um besitzt.

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Sputtertarget nach den Ansprüchen 1 "bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallfolie aus Kupfer, Silber, Nickel , Eis^n oder deren

5. Sputtertarget nach den Ansprüchen 1 bis h, dadurch gekennzeichnet, dass die thermischen Ausdehnungskoeffizienten von Metallfolie (4) und Target (l) durch die Wahl des Folienmaterials angepasst sind.

Sputtertarget nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Lotschiclit (5) aus Indium, Blei, Zinn oder deren Legierungen besteht.

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