JP2622716B2 - 浸漬ボンディング方法及び装置 - Google Patents

浸漬ボンディング方法及び装置

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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は浸漬ボンディング技術に係り、特に、スパッ
タリング用のターゲットを浸漬ボンディング方式により
バッキングプレート上に接合する方法及び装置に関す
る。
〔従来の技術〕
近年、スパッタリング法は金属、セラミックス、半導
体などの各種材料からなる薄膜を形成する技術の1つと
して注目されてきている。
スパッタリングは、真空槽内において低圧のガス雰囲
気中で陰極と陽極間で放電しガスをイオン化させ、イオ
ンの衝突により陰極、すなわちターゲットとして用いた
材料の原子を放出させて、これを基板上に付着させる
が、ターゲット材料はスパッタリングの操業並びに基板
上に付着させる膜組成との関連で重要である。
例えば、ITO(インジウム錫酸化物)は透明電導膜と
して壁掛けテレビ、ディスプレイ(液晶ディスプレイ、
発光ディスプレイ、プラズマディスプレイ)などの安価
な材料として知られており、真空蒸着、スパッタリング
などの方法で製造されている。
スパッタリングによりITO透明電導膜を成膜する場合
のボンディングターゲットは、通常In又はPb−Sn等のろ
う材を介在させてバッキングプレートに接合することに
より作製されている。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかし、いずれの接合法においても、ボンディング面
に酸化物や空孔が存在すると、その部分は熱伝導、電気
伝導、接合強度のすべてが悪化する。
このような酸化物等の欠陥をボンディングにおいて発
生させないためには、ボンディング時の雰囲気、空気巻
込みの防止、ターゲット及びバッキングプレートの平坦
性が重要である。
しかし、従来の方法ではボンディング面を無欠陥状態
にすることは実現的には非常に難しく、新たなボンディ
ング技術の開発が望まれているのが実情である。
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであっ
て、ITO等のスパッタリング用のボンディングターゲッ
トをボンディング面に酸化物等の欠陥がなく、しかも安
価に製造できる新規な方法及び装置を提供することを目
的とするものである。
〔課題を解決するための手段〕
上記目的を達成するため本発明者は、ITO等のターゲ
ットでボンディング面に酸化物等の欠陥を発生させない
ための上記各条件(ボンディング時の雰囲気、空気巻込
み防止、平坦性)を満たしつつ、生産コスト面から、酸
素を遮断するためにN2雰囲気や真空にするという高価な
設備を要する手法をとらないことを前提として鋭意研究
を重ねた。
その結果、密度がInより小さく、また160℃程度でIn
と反応しない金属または金属酸化物のターゲットを対象
とし、このターゲットをバッキングプレートともにIn溶
湯中に浸漬してボンディングする方式、つまりターゲッ
トをIn浴の表層部内に浮べながらそのソルダー面の酸化
物を除去し、該浴中のバッキングプレートにボンディン
グする浸漬ボンディング方法を開発した。
この方法によれば、溶融In中でボンディング並びに酸
化物除去が行われるため酸化物や空気の巻き込みが全く
なく、またInの融点が156℃と低いために加熱装置も安
価でよく、部品材質も特殊でなくて済む等の利点があ
り、前記目的達成に適うボンディング方法である。
〔発明の構成〕
すなわち、本発明に係る浸漬ボンディング方法は、 (1) ターゲットをバッキングプレートに接合してス
パッタリング用ターゲットを製造するに際し、溶融In浴
中にプレソルダーしたバッキングプレートを浸漬すると
ともに、該浴上にプレソルダーしたターゲットを浮べ、
次いで該ターゲットを真空吸着移動装置により移動させ
ると同時にスクレーパーによりプレソルダー面の酸化物
を除去した後ターゲットをバッキングプレート上に移動
させ、バッキングプレート上に移動したターゲットに荷
重を置いて浮上を防止し、該ターゲットをバッキングプ
レートに密着させ、しかる後にターゲットをバッキング
プレートともに大気中に引き上げて冷却することを特徴
とする浸漬ボンディング方法。
(2) ターゲットをバッキングプレートに接合するた
めのボンディング装置において、溶融In浴を収容する容
器と、該浴中に浸漬したバッキングプレートを浴中の所
定深さに保持する保持具と、該浴上に浮ばせたターゲッ
トを移動させて前記バッキングプレート上に持ち来たす
真空吸着移動装置と、該浴中に設けたスクレーパと、バ
ッキングプレート上に移動し接合したターゲットとバッ
キングプレートを引き上げる昇降装置とを備えたことを
特徴とする浸漬ボンディング装置を提供するものであ
る。
〔発明の具体的説明〕
以下、本発明を更に詳細に説明する。
ろう付けにによるボンディングターゲットの製造工程
は、一般に第1図のフローシートに示すように、ターゲ
ットプレート及びバッキングプレートにそれぞれプレソ
ルダー(In)を施した後、これらをボンディングし、超
音波探傷を行って製品とされる。
これらの工程中、ボンディング工程はスパッター熱の
冷却(熱伝導)と電気伝導を効率的に図る上で重要であ
り、第2図に示すように、ターゲットプレート1とバッ
キングプレー2間又はろう材3間のボンディング面に酸
化物による欠陥20や空孔による欠陥21が存在すると、こ
れらに起因して均一な熱伝導、電気伝導が悪化すると共
に接合強度も低下する。
これらの問題は、本発明による浸漬ボンディング方法
によって完全に解決できる。
第3図は本発明のボンディング方式を説明する図であ
り、図中、符号1はターゲットプレート、2はバッキン
グプレート、4はIn浴槽、5はバッキングプレート保持
板、6は昇降装置、7は真空吸着式のターゲット移動装
置(ボンディングパッド)、8はスクレーパー、9はパ
ット上に置く荷重である。
まず、Inにより大気中でプレソルダーしたITO製ター
ゲットプレート1及びCu製バッキングプレート2をそれ
ぞれIn浴槽4内の溶融In上に浮上及び浸漬する。この場
合、ターゲットプレート1は密度が約5.0であり、Inの
密度が7.31であるので、溶融In上に浮かべることができ
る。一方、バッキングプレート2はCuの密度が8.96であ
るので自重で沈み、保持板5上に保持される。
溶融In10上に浮べられたターゲットプレート1は、大
気中でプレソルダーされているのでソルダー面にロウ材
の酸化物等が付着した状態にあるが、In浴10中に設けら
れたスクレーパー8上をボンディングパッド7により通
すことによりプレソルダー面上のロウ材の酸化物等が除
去される。なおこの図で、スクレーパー8が固定されて
いるが、スクレーパー8をターゲットプレート1の下面
に沿って移動させる構造とすることもできる。この作業
はIn浴中で行われるのでスクレーパー後のソルダー面は
清浄であり、かつ平坦性が維持されている。なお第4図
において、ターゲットプレートの下面のプレソルダー一
面がスクレーパーによって除去される様子を示してい
る。図中11は酸化物を含有するプレソルダー(Inロウ
材)を示す。
その後、ターゲットプレート1はバッキングプレート
2上に移動させる。この状態では通常、バッキングプレ
ート2上にターゲットプレート1が浮かんだ状態である
ので、ボンディングパッド7上に適当な荷重9を置くこ
とにより、ターゲットプレート1とバッキングプレート
2のプレソルダー面(ボンディング面)を密着させるこ
とができる。このようにして保持板5上でバッキングプ
レート2及びターゲットプレート1が重ね合わされるの
で、それぞれの平坦性が確保される。
次いで、これらのターゲットプレート1、バッキング
プレート2並びにボンディングパッド7及び荷重9の全
てを保持板5ともに昇降装置6により大気中に引き上げ
空冷し、大気中でボンディング面を凝固せしめる。この
ように大気中に引き上げる前にIn浴中でターゲットプレ
ート1とバッキングプレートが密着されているので、大
気中での冷却、凝固によってもボンディング面に酸化物
や空気の巻き込みはまったく生じない。
なお、ターゲットプレート1のボンディング面以外は
カプトンテープなどの適宜手段でマスクしておくのが望
ましい。勿論、ターゲットプレートは適宜形状のものを
使用できる。
又、上記説明ではITO製ターゲットの場合について記
したが、本発明はInより密度が小さく、160℃程度でIn
と反応しない金属又は金属酸化物等のターゲットにも適
用出来る。
一方、In浴槽、スクレーパー、保持板などは、Inの融
点が156℃であるので、この温度に耐える材質のもので
構成すればよく、In浴の加熱保持手段も高価な加熱手段
とする必要がない。
〔実施例〕 次に本発明の実施例を用いた実験について具体的に説
明する。
ITOからなる200mmφ×7mm厚サイズのターゲットとCu
製のバッキングプレートに各ボンディング面にInのプレ
ソルダーを施した。
これらを第3図に示した浸漬ボンディング装置により
ボンディングした。まず、昇降装置6に取り付けた保持
板5の上にバッキングプレート2が保持されるように、
バッキングプレート2をプレソルダー面が上向になるよ
うにIn浴10中に沈めた。
一方、In浴10上には、ターゲットプレート1のプレソ
ルダー面以外をマスクし、プレソルダー面が下向になる
ように浮べた。
次いで、真空吸着ボンディングパッド7によりターゲ
ットプレート1をIn浴10上で移動させ、スクレーパー8
上を通しプレソルダー面上の酸化物層11を除去し、さら
にターゲットプレート1を移動させ、バッキングプレー
ト2上に持ち来たした。この位置でボンディングパッド
7上に荷重9を置き、ターゲットプレート1を若干沈め
て、バッキングプレート2とターゲットプレート1の各
プレソルダー面を重ね合せ密着させた。
次いで、保持板5上に載置されたバッキングプレート
2、ターゲットプレート1、ボンディングパッド7及び
荷重9ともども昇降装置6によって上に引き上げ、In浴
槽の上方にて空冷した。
この実験で得られたITOターゲットについて接着率、
接着強度を調べた。
接着率検査の結果は、第5図の超音波探傷スキャナー
(日本クラウトクレーマーフェルスター社製USL48型に
よる)の測定結果に示すように、接着良好部率がほぼ10
0%であった(第5図a)。一方、大気中でボンディン
グした比較品の接着良好部率は空隙や酸化物が存在して
おり94%であった。第5図bの白抜き部分は接着不良部
を示している。
また、本発明によるターゲットの接着強度(抵抗力)
は約1Kgf/mm2であり良好であった。
〔発明の効果〕
上記本発明の浸漬ボンディング方法によれば、溶融In
中でターゲットプレートとバッキングプレートのボンデ
ィングを行なうので、ボンディング面の酸化物や空孔を
皆無にすることができ、したがってスパツター熱の放冷
効率や電気伝導率が優れ、かつ接着強度の大きい高品質
のターゲットを作成することが可能である。すなわち、
本発明はターゲットの密度がInより小さく、また160℃
程度でInと反応しない金属または金属酸化物のターゲッ
トを対象としているから、ターゲットを溶融Inに浮かべ
ることができ、そのターゲットをボンディングパッドの
ような一般的な真空吸着移動装置により移動させること
ができるためターゲットの移動を軽微な力で、確実に行
なうことができる。
そして、このターゲットの移動作業と同時にスクレー
パーによりプレソルダー面の酸化物等の除去も行なわれ
るためプレソルダー面は清浄であり、かつ平坦性を維持
することもできる。
その後、大気中に引き上げる前にIn浴中で、バッキン
グプレート上に移動したターゲットに荷重を置いて浮上
を防止し、ターゲットをバッキングプレートに密着させ
ることによって、大気中の冷却、凝固によってもボンデ
ィング面に酸化物や空気の巻き込みは全く生じさせない
効果がある。
また、ボンディングに真空、N2雰囲気を利用する必要
がなく、In浴の加熱保持も低温でよいので、安価な装置
構成にすることができ、ターゲットの製造コストの低減
化が可能である。
【図面の簡単な説明】
第1図はボンディングターゲットのボンディングフロー
シートを示す図、第2図はボンディングの欠陥を説明す
る断面図、第3図は本発明の浸漬ボンディング方式の説
明図、第4図はスクレーパーによってプレソルダー面を
除去する概略説明図、第5図(a)及び(b)は得られ
たターゲットの接着率検査結果を示す超音波探傷スキャ
ン測定結果の図である。 1……ターゲットプレート、 2……バッキングプレート、 3……ろう材、 4……In浴槽、 5……保持板、 6……昇降装置、 7……ボンディングパッド、 8……スクレーパー、 9……荷重、 10……In浴、 11……プレソルダー面、 20……酸化物による欠陥、 21……空孔による欠陥。

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ターゲットをバッキングプレートに接合し
    てスパッタリング用ターゲットを製造するに際し、溶融
    In浴中にプレソルダーしたバッキングプレートを浸漬す
    るとともに、該浴上にプレソルダーしたターゲットを浮
    べ、次いで該ターゲットを真空吸着移動装置により移動
    させると同時にスクレーパーによりプレソルダー面の酸
    化物を除去した後ターゲットをバッキングプレート上に
    移動させ、バッキングプレート上に移動したターゲット
    に荷重を置いて浮上を防止し、該ターゲットをバッキン
    グプレートに密着させ、しかる後にターゲットをバッキ
    ングプレートともに大気中に引き上げて冷却することを
    特徴とする浸漬ボンディング方法。
  2. 【請求項2】ターゲットをバッキングプレートに接合す
    るためのボンディング装置において、溶融In浴を収容す
    る容器と、該浴中に浸漬したバッキングプレートを浴中
    の所定深さに保持する保持具と、該浴上に浮ばせたター
    ゲットを移動させて前記バッキングプレート上に持ち来
    たす真空吸着移動装置と、該浴中に設けたスクレーパ
    と、バッキングプレート上に移動し接合したターゲット
    とバッキングプレートを引き上げる昇降装置とを備えた
    ことを特徴とする浸漬ボンディング装置。
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