(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
スパッタリングターゲット組立体を製造する方法であって、
ボンディングされてないサンドイッチに組み立てられるスパッタリングターゲット組立体のコンポーネントを備えるステップであって、前記ボンディングされてないサンドイッチの少なくとも２つの層がボンディング層により分けられるステップと；
前記ボンディングされてないサンドイッチの頂面から底面にわたりほぼ均一な圧力分布を与える圧力源を用いて、前記ボンディングされてないサンドイッチの層をプレスするステップと；
前記ボンディングされてないサンドイッチの層に圧力を維持しながら、前記ボンディングされてないサンドイッチの温度を、前記ボンディング層のボンディング温度より高く上げるステップと；
ボンディングが完了する期間の間、前記ボンディング温度より高く、前記ボンディングされてないサンドイッチ層上の温度を維持し、且つ、圧力を維持するステップと；
前記ボンディングされてないサンドイッチの温度が、ボンドの硬化が完了するプロセス完了温度まで下がる間、前記ボンディングされてないサンドイッチにかかる圧力を維持するステップと；
を有する方法。
【請求項２】
可撓性の真空密な囲いにボンディングされてないサンドイッチを包囲するステップと；
前記可撓性の真空密な囲いに真空圧を生成し、真空封入されたボンディングされないサンドイッチ組立体を形成するステップと；
を有し、
前記プレスするステップは、可撓性の真空密な囲いと、真空封入されたボンディングされてないサンドイッチ組立体を、圧力チャンバ内で加圧するステップを有し、且つ、
前記温度を上げるステップ、前記温度を維持するステップ、前記圧力を維持するステップは、全て圧力チャンバ内で行われることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記包囲するステップは、支持プレート上に前記ボンディングされてないサンドイッチを支持するステップと、前記ボンディングされてないサンドイッチを、前記支持プレートにシールされる可撓性の真空密なカバーで覆い且つシールするステップを有することを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記包囲するステップは、ターゲットのバッキングプレートが前記ターゲットのバッキングプレート上に前記ボンディングされてないサンドイッチのターゲット部材を支持し、前記ボンディングされてないサンドイッチのターゲット部材を前記ターゲットのバッキングプレートに対して覆う可撓性の真空密なカバーをシールするステップを有することを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項５】
スパッタリングターゲット組立体を製造する方法であって、
支持プレート上にボンディングされてないサンドイッチのスパッタリングターゲット組立体のコンポーネントを積層するステップであって、前記ボンディングされてないサンドイッチの少なくとも２つの層がボンディング層により分けられるステップと；
前記支持プレートにシールされる上部の可撓性の真空密なカバーで前記支持プレート上の前記ボンディングされてないサンドイッチを覆い、真空封入されたボンディングされてないサンドイッチ組立体を形成するステップと；
前記ボンディングされてないサンドイッチと前記支持プレートを覆う前記上部の可撓性の真空密なカバー内に真空圧を生成するステップと；
前記支持プレートと、前記真空封入されたボンディングされてないサンドイッチ組立体を圧力チャンバ内で加圧するステップと；
前記圧力チャンバ内の前記真空封入されたボンディングされてないサンドイッチ組立体の温度を、前記ボンディング層のボンディング温度よりも高い温度に上げるステップと；
ボンディングが完了する期間の間、ボンディング温度よりも高く、前記圧力チャンバ内で前記真空封入されたボンディングされないサンドイッチ組立体の温度を維持し、且つ、圧力を維持するステップと；
前記真空封入されたボンディングされてないサンドイッチ組立体の温度が、ボンドの硬化が完了するプロセス完了温度まで下がる間、前記支持プレートと、前記真空封入されたボンディングされてないサンドイッチ組立体にかかる圧力を維持するステップと；
を有する方法。
【請求項６】
前記ボンディングされないサンドイッチを覆うステップは、更に、ターゲット材料を下部の可撓性の真空密なカバーで覆い、前記下部の可撓性の真空密なカバーを、前記上部の可撓性の真空密なカバー内部の前記ボンディングされてないサンドイッチのターゲットのバッキングプレートに対してシールするステップを有し；及び
前記真空圧を生成するステップは、前記ターゲット材料およびターゲットのバッキングプレート上にある前記下部の可撓性の真空密なカバー内に真空圧を生成するステップ；
を有することを特徴とする請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記積層するステップは、前記ボンディングされてないサンドイッチと前記支持プレートの間に第１剥離フィルムを配置するステップを有することを特徴とする請求項５に記載の方法。
【請求項８】
前記積層するステップは、はんだが溶融するときに、スパッタリングターゲット材料とバッキングプレートの間に所定の隙間を維持するように配置されるスペーサー部材間の間隔にはんだ材料を置くステップを有することを特徴とする請求項５に記載の方法。
【請求項９】
前記積層するステップは、はんだが溶融するときに、スパッタリングターゲット材料とバッキングプレートの間に所定の隙間を維持するように配置されるスペーサー部材の間の間隔にはんだ材料を置くステップを有することを特徴とする請求項６に記載の方法。
【請求項１０】
前記積層するステップの前のステップは、ターゲット材料の背面をはんだ材料でスパッタ堆積するステップを含み、ボンディング温度が、前記真空封入されたボンディングされてないサンドイッチ組立体の温度を上げるその後のステップにおいて達成されると、前記ターゲットをバッキングプレートにその後のはんだボンディングするステップに備えて濡れとして作用することを特徴とする請求項５に記載の方法。
【請求項１１】
前記積層するステップの前のステップは、ターゲット材料の背面を、はんだ材料でスパッタ堆積するステップを含み、ボンディング温度が、前記真空封入されたボンディングされてないサンドイッチ組立体の温度を上げるその後のステップにおいて達成されると、前記ターゲットをバッキングプレートにはんだボンディングするステップに備えて濡れとして作用することを特徴とする請求項６に記載の方法。
【請求項１２】
前記ターゲット材料の背面をはんだ材料でスパッタ堆積する前に、前記背面がスパッタエッチングされることを特徴とする請求項１０に記載の方法。
【請求項１３】
前記ターゲット材料の背面をはんだ材料でスパッタ堆積する前に、前記背面がスパッタエッチングされることを特徴とする請求項１１に記載の方法。
【請求項１４】
前記スパッタリングターゲット組立体のコンポーネントを備えるステップは、前記ボンディングされてないサンドイッチと前記上部の可撓性の真空密なカバーの間に設けられた前記ボンディングされてないサンドイッチの上方にガス抜きマットフィルムを設けるステップを有することを特徴とする請求項７に記載の方法。
【請求項１５】
前記スパッタリングターゲット組立体のコンポーネントを備えるステップは、前記ボンディングされてないサンドイッチと前記上部の可撓性の真空密なカバーの間に設けられた前記ボンディングされてないサンドイッチの上方に、第２剥離フィルム、ブリーダーフィルム、およびガス抜きマットフィルムを順次設けるステップを有することを特徴とする請求項７に記載の方法。
【請求項１６】
前記コンポーネントを備えるステップは、前記ボンディングされてないサンドイッチのコンポーネントとしてターゲットのバッキングプレートを含み、
前記バッキングプレートは、
前記バッキングプレートに冷却流体通路の集合を形成するボイドを備えるフィン付のターゲットのバッキングプレートを設けるステップであって、前記ボイドは、各フィンが頂面を有する一連のフィンを含むステップと；
前記ボイドの上方にカバーを置くステップと；
前記ボイドをシールするために、前記カバーの縁を前記バッキングプレートにシール溶接するステップと：
前記カバーを前記フィンの頂面にスポットまたはシーム溶接するステップと；を有する方法によって製造されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１７】
スパッタリングターゲット組立体を製造する方法であって、
ボンディング材を、第１の複数のほぼ平らなパネルの表面に塗布するステップであって、それらの一つはスパッタリングターゲットを有するステップと；
前記複数のパネルを一緒に配置するステップであって、前記第１の複数のパネルの表面が、第２の複数のパネルに面し、前記第１と第２の複数のパネルが、パネルの第１の対を構成するステップと；
前記第１の対を含んだ、前記複数のパネルの少なくとも２つ以上のパネルにわたって第１の圧力を加えるステップであって、前記第１の圧力は、前記第２のパネルに向かって前記第１のパネルをプレスするステップと；
前記第１の圧力を加えると同時に、前記ボンディング材が前記パネルの前記第１の対をボンディングさせる第１の温度に、少なくとも前記第１と第２の複数のパネルを加熱するステップと；
を有する方法。
【請求項１８】
前記ボンディング材は、はんだであることを特徴とする請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記ボンディング材は、接着剤であることを特徴とする請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記複数のパネルは、前記パネルの少なくとも３つを含み、且つ、前記第１の圧力は、前記第１の対を含む前記パネルの少なくとも２つにわたって圧力を加えることを特徴とする請求項１７に記載の方法。
【請求項２１】
前記ボンディング材は、はんだを有し；
さらに、接着剤を、パネルの第２の対の１つの第３の表面に与えるステップを含み、前記複数のパネルの前記第２のパネルおよび第３のパネルが、前記第２の対を含み、前記第３の面が、パネルの前記第２の対の第４の面に面しており；
前記第１の圧力は、パネルの前記第１の対をプレスする第１の力を及ぼし；
さらに、
前記第２の対を含む前記パネルの少なくとも２つにわたる第２の圧力を及ぼすスステップと；
前記第２の圧力を及ぼすと同時に、前記接着剤がパネルの前記第２の対をボンディングする、前記第１の温度よりも低い第２の温度に、前記複数のパネルの少なくとも前記第２のパネルおよび第３のパネルを加熱するステップを含むことを特徴とする請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
前記第１の圧力は、流体圧の差であることを特徴とする請求項１７に記載の方法。
【請求項２３】
前記ボンディングされてないサンドイッチの層の少なくとも１つが、間に１つ以上の接合部を有するタイルの集合を含み、前記接合部は、はんだがバッキングプレート表面から前記１つ以上の接合部に流動するのを防ぐために、各タイルの縁にシールされる可撓性テープを使用し、且つ、前記１つ以上の接合部をブリッジすることによって、はんだ付けの間にシールされることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項２４】
スパッタリングターゲット組立体を製造する方法であって、
ボンディングされてないサンドイッチに組み立てられるスパッタリングターゲット組立体のコンポーネントを備えるステップであって、前記ボンディングされてないサンドイッチの少なくとも２つの層がはんだ層により分けられているステップと；
前記ボンディングされてないサンドイッチの層を、前記ボンディングされてないサンドイッチの頂面から底面にわたってほぼ均一な圧力分布を与える圧力源を用いて、まとめてプレスするステップと；
前記ボンディングされてないサンドイッチの温度を、前記はんだ層の溶融温度に上げるステップと；
前記ボンディングされてないサンドイッチの層をプレスしながら、前記ボンディングされてないサンドイッチの温度を、溶融時間の間、前記溶融温度に維持するステップと；
前記ボンディングされてないサンドイッチの温度が、凝固プロセスの完了温度に下がる間、前記ボンディングされてないサンドイッチの層をまとめてプレスするステップと；
を有する方法。
【請求項２５】
前記備えるステップ、プレスするステップ、温度を上げるステップ、及び温度を維持するステップの間に、前記コンポーネントが、実質的に不活性なガスの環境に曝されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項２６】
前記備えるステップ、プレスするステップ、温度を上げるステップ、及び温度を維持するステップの間に、前記コンポーネントが、実質的に水分がなく、不活性なガスの環境に曝されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項２７】
前記備えるステップ、プレスするステップ、上げるステップ、及び温度を維持するステップの間に、前記コンポーネントが、実質的に酸素吸収ガスの環境に曝されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項２８】
前記備えるステップ、プレスするステップ、温度を上げるステップ、温度を維持するステップ、及び圧力を維持するステップの間に、前記コンポーネントが、可撓性壁体を有するガス漏れのない囲いに包囲され、前記囲いは、実質的に不活性なガスの環境を有することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項２９】
前記備えるステップ、プレスするステップ、温度を上げるステップ、温度を維持するステップ、圧力を維持するステップの間に、前記コンポーネントが、可撓性壁体を有するガス漏れのない囲いに包囲され、前記囲いは、実質的に水分のない不活性なガスの環境を有することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３０】
前記備えるステップ、プレスするステップ、温度を上げるステップ、温度を維持するステップ、及び圧力を維持するステップの間に、前記コンポーネントが、可撓性壁体を有するガス漏れのない囲いに包囲され、前記囲いは、実質的に酸素吸収ガスの環境を有することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３１】
前記実質的に酸素吸収ガスの環境は、主に一酸化炭素で形成されることを特徴とする請求項３０に記載の方法。
【請求項３２】
前記実質的に不活性なガスの環境をガス漏れのない囲いに提供する前に、前記囲いは、実質的に排気されていることを特徴とする請求項２８に記載の方法。
【請求項３３】
前記実質的に不活性なガスの環境をガス漏れのない囲いに提供する前に、前記囲いは、実質的に排気されていることを特徴とする請求項２９に記載の方法。
【請求項３４】
前記実質的に不活性なガスの環境をガス漏れのない囲いに提供する前に、前記囲いは、実質的に排気されていることを特徴とする請求項３０に記載の方法。
【請求項３５】
前記コンポーネントを備えるステップは、互いに面し、前記ボンディング材料の層をスパッタ堆積することによってコーティングされたボンディング層により分けられる前記ボンディングされてないサンドイッチの層の面の少なくとも１つの表面を備えるステップを有することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３６】
前記コンポーネントを備えるステップは、互いに面し、前記ボンディング材料の層をスパッタ堆積することによってコーティングされたボンディング層により分けられる前記ボンディングされてないサンドイッチの層の面の少なくとも１つの表面を備えるステップを有することを特徴とする請求項２５に記載の方法。
【請求項３７】
前記コンポーネントを備えるステップは、互いに面し、前記ボンディング材料の層をスパッタ堆積することによってコーティングされたボンディング層により分けられる前記ボンディングされてないサンドイッチの層の面の少なくとも１つの表面を備えるステップを有することを特徴とする請求項２６に記載の方法。
【請求項３８】
前記コンポーネントを備えるステップは、互いに面し、前記ボンディング材料の層をスパッタ堆積することによってコーティングされたボンディング層により分けられる前記ボンディングされてないサンドイッチの層の面の少なくとも１つの表面を備えるステップを有することを特徴とする請求項２７に記載の方法。
【請求項３９】
パネルの前記第１の対の１つは、前記スパッタリングターゲット組立体に流体冷却用チャネルを形成するための溝を有する表面を含むことを特徴とする請求項１７に記載の方法。
【請求項４０】
前記ボンディング層のコンポーネントを備えるステップは、はんだが溶融するときに、前記ボンディングされてないサンドイッチの少なくとも２つの層の間に所定の隙間を維持するために配置されるスペーサー部材の間の間隔にはんだ材料を配置するステップを有することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項４１】
前記コンポーネントを備えるステップの前に、前記少なくとも２つの層の第１の層のボンディングする側を、はんだ材料でスパッタ堆積し、ボンディング温度が前記ボンディングされてないサンドイッチの温度を上げるステップにおいて達成されるときに、前記少なくとも２つの層の第２の層に対する前記少なくとも２つの層の前記第１の層のはんだボンディングのために、濡れとして作用することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項４２】
前記少なくとも２つの層の前記第１の層のボンディング側をはんだ材料でスパッタ堆積するステップの前に、ボンディングする側がスパッタエッチングされることを特徴とする請求項とする請求項４１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
発明の技術分野
本発明は、一般にプレーナマグネトロンスパッタリングで使用される内部冷却スパッタリングターゲット組立体の製造に使用する技術に関し、特にターゲット材料の表面とスパッタ堆積される基板の間の平行関係を向上し保証する製造技術に関する。
発明の背景
スパッタリングは、例えば、アルミニウム、アルミニウム合金、耐熱金属ケイ化物、金、銅、チタン−タングステン、タングステン、モリブデン、タンタル、インジウム−錫酸化物（ＩＴＯ）などの様々な金属薄膜、およびアイテム（基板）の上の二酸化シリコンおよびシリコン、また処理されるウェハ又はガラス平板に堆積を行う半導体産業で共通して用いられる数多くの物理的技術を示す。一般にこの技術は、排気チャンバ内の電界を利用して、電離した不活性ガス「粒子」（原子または分子）のガスプラズマを作る。電離した粒子は、「ターゲット」の方に向けられ、それに衝突する。衝突の結果として、自由原子がターゲット表面から原子サイズの発射体として放出され、必然的にターゲット材料がそのガス相に転換される。ターゲット表面から出る多くの自由原子が固体化し（原子サイズの発射体が衝突して基板の表面にとどまり）、比較的ターゲットから近い距離にある処理されるべき対象（例えば、ウェハ、基板）の表面上に薄膜を形成（堆積）する。
共通のスパッタリング技術の一つにマグネトロンスパッタリングがある。マグネトロンスパッタリングを用いてウェハを処理するとき、磁界がスパッタリング動作領域を集中するために利用され、その結果としてスパッタリングが、速い速度でかつより低いプロセス圧力で生じる。ターゲット自身は、ウェハとチャンバに関して電気的にバイアスされ、カソードとして機能する。イオンに対する磁界の影響は、ターゲットの前面からの距離に比例する。ターゲット組立体（ターゲットとバッキングプレート）が薄く、磁界が大きな影響を及ぼすようにするのが最適である。
ガスプラズマを生成し、カソードに衝突するイオンストリームを作る際に、かなりのエネルギが用いられる。このエネルギは、構造および含まれるコンポーネントが溶融または溶融に近い状態にならないように消失されなければならない。スパッタリングターゲット組立体を冷却するのに使用される技術は、水または別の冷却液体をスパッタリングターゲット組立体の一定の内部経路に通すものである。
例として、内部冷却通路を有する比較的薄いスパッタリングターゲット組立体を含んだ、大きな矩形基板用に設計されたスパッタリングシステムを単純化した斜視図が図１に示される。（チャンバとその動作の詳細は、本願の発明者により先に出願された93年11月24日出願の米国特許出願番号08/157,763、94年４月29日出願の米国特許出願番号08/236,715に開示されており、これらは本願明細書の一部に組み込まれる。）処理／スパッタリングチャンバ３０が、スパッタ堆積される基板３２の回りの暗黒部リング３１を取り囲む。スパッタリングチャンバ３０の上部フランジが、スパッタリングターゲット組立体４０を支持する絶縁リングの下部を支持する。スパッタリングターゲット組立体のターゲット材料が、スパッタされる基板３２の方向に面している。ターゲット組立体は基板に関して負にバイアスされ、スパッタリングを行う。入口冷却ライン３６および出口冷却ライン３７は、スパッタリングターゲット組立体４０の冷却通路に連結し、スパッタリングの間、組立体を冷却する。スパッタリングターゲット組立体４０の頂部は、上部絶縁リング３４でスパッタリングターゲット組立体の背面に支持される頂部チャンバ３５で囲まれる。前述の文献に完全に説明されるように、頂部チャンバ３５は、排気頂部チャンバ内に移動可能なマグネトロンを配置できる。頂部チャンバは排気可能であり、その結果、その圧力は、処理チャンバの圧力に近づく。処理チャンバと頂部チャンバの間の圧力の差によりターゲット組立体領域に加えられる力は、最小であって、薄いスパッタリングターゲット組立体により簡単に抑制される。
図２および３に示される多層スパッタリングターゲット組立体４０が、２ステッププロセスを使用する上述の特許出願に従って代表的に組み立てられる。１ステップでは、ターゲット材料４８がバッキングプレート５０にはんだ結合される。別のステップでは、フィン付（又は溝付）カバープレート５２が、構造用エポキシベースの接着剤を用いてバッキングプレート５０の背面にボンディングされる。構造用エポキシベースの接着剤は、それを定位置におき、結合するように部材の温度を上げ、同時に加熱サイクルを通じてパーツの密接な接触を維持するように加圧することによって、硬化される。２ステップがなされる順番は、はんだの溶融温度と構造用エポキシの硬化温度に依存する。より高い温度のボンディングプロセスが最初に行われ、最初に形成されたボンディングの接着性が、次のプロセスによって悪影響を受けなくなる。
このプロセスおよび構造用エポキシボンディングの生成に用いる材料は、一般には良好なボンディングを形成するが、冷却流体が、不完全なボンディングにより漏れる場合があり、そのようなスパッタリングターゲット組立体は受け入れられない。構造用エポキシボンディングの結合性に悪影響を与える要素は、１）接合されるべき部材の表面処理、２）エポキシの選択と硬化手順、および３）接着剤硬化の前に接合される表面の機械的な嵌合またはかみ合いである。
表面処理は、金属上の機械的に弱い又は接着性のない表面フィルムをなくする。例えば、表面処理は、単純にボンディングされるべき表面を機械的に研磨することからなり、「クリーンな」金属表面を得る。又は、優れた結果を得るためには、この手順は、ａ）脱脂を行い、ｂ）目に見える酸化膜すなわちスケールを除去するために酸性エッチングを行い、ｃ）酸の全てのトレースを取り除くためにすすぎ洗いをし、ｄ）制御された化学的組成および厚さの耐食フィルムを慎重に形成し、下塗接着を促進する表面調整を行い、ｅ）乾燥し、ｆ）大気の酸素および水分から表面をシールするために、１時間以内で下塗りを行うステップを含んでよい。
エポキシの選択は、支持体の種類、接着剤の強さ、下塗りされた表面への接着、硬化温度および圧力の手順、漏れのない接合部(joint)を作るように流れる接着剤の能力を含んだ様々な要素に基づいている。
表面処理、エポキシの選択、および硬化手順は、構造の厳格さにより制御される要素である。しかしながら、接合される表面との良好な機械的嵌合またはかみ合いは、漏れのない接合部を実現するためにも必要である。変形およびボイドが、ａ）異なった金属、及び／又はｂ）非均一に加熱され又は冷却された似た金属の大きな領域（例えば、643mm×550mmのターゲット材料の寸法）を接合するために用いられる２ステップはんだ付けプロセスにより導かれる。このプロセスは、ボンディングされるべき２つの表面をはんだで濡らすステップを含む。ターゲット材料はそれから加熱され、はんだのプールがはんだ付け位置で作られる。バッキングプレートも、加熱され、溶融したはんだの上を通常浮動するはんだ酸化物を閉じ込めるのを避けるためにはんだのプールにスライドされ、部品の重さと軽い圧力が、プールのはんだをはんだ付けされる基板にわたって拡げ、全体として２つの材料を密に接触させる。はんだがその溶融温度より低く冷却され、２つの部品がボンディングされるまで、部品は互いに整列して維持される。
例えば、インジウム−錫酸化物（ＩＴＯ）を市販の純粋なチタンバッキングプレートにはんだでボンディングするとき、はんだ付けの温度（例えば純粋なインジウムはんだに対しては１５６℃）から大気温度まで冷却する間、はんだ接続部の熱収縮の差が、部品を曲げる傾向にある。ターゲット材料の縁は、最初に冷却され、ターゲットの中心のより高い温度のところよりも強い曲げを形成する。結果として、ターゲット材料とバッキングプレートが異なる割合で収縮を続けるとき、ターゲット材料の外縁の部品間の強い接続は、ターゲット材料の中心を座屈させ、ターゲットの中心でバッキングプレートから0.125”(3.175mm)程度持ち上げられる。続く構造用エポキシボンディングステップ（フィン付カバー５２が、この大きく歪んだターゲット／バッキングプレート組立体にボンディングされている）において、接合される表面の機械的な嵌合またはかみ合いが困難である。不良なかみ合いは、冷却流体を漏れさせる一様でないボンディング厚さを生じさせ、そのようなスパッタリングターゲット組立体は受け入れられない。
さらに、そのようなスパッタリングターゲット組立体が平らにされなければ、ターゲット材料と、スパッタされる基板が平行でないことにより、基板上に不均一な膜が形成される。ターゲット材料の中心の盛り上がった領域は、盛り上がった領域の裏側にボイドを生成させ、ターゲット材料が割れることもある。そのようなボイドは、ターゲットとバッキングプレートの間の熱伝導性およびその表面にわたる熱分布を変化させる。スパッタされた材料の分布およびターゲットのスパッタリング速度は、それぞれターゲット材料の基板からの距離およびその温度に依存し、ターゲットと基板の間のギャップ（距離）の変化、およびターゲット材料の温度変化が、基板にスパッタ堆積されるターゲット材料の均一性を変化させる。
大きな領域をスパッタリングするチャンバの目的が、上述のようにスパッタ堆積される基板の全体の領域にわたる均一なフィルム厚さであるため、スパッタリングターゲット組立体のターゲット表面の変更可能な特性によるフィルム厚さの変化が、処理効率を改良し、表面全体にわたる均一な厚さのフィルムをスパッタ堆積することの大きな障害となる。
発明の概要
本発明による方法は、上述のスパッタリングターゲット組立体製造技術により導かれる変形および不完全さを克服し、ターゲットの表面にわたり全体的に均一なターゲットの特性を提供する。特に、改良された製造技術は、はんだ及び／又は構造用接着剤を使用してスパッタリングターゲット組立体を構成する材料層をボンディングするときに圧力支援のボンディングを行い；冷却通路を形成するバッキングプレートにおけるボイドの上方に１つ以上のカバープレートをレーザー溶接または電子ビーム溶接することによりターゲットバッキングプレート内の冷却通路を取り囲むステップを含む。両方の技術の変更が説明される。
本発明によるこれらの技術は、製造プロセスのステップ数を減らし、隣接する層の熱膨張係数の違いによる歪を取り除くことができないとしても、減らすことができる。これらの技術は、硬化した接着剤に基づいた構造的ボンディングの失敗による冷却流体漏れの可能性を事実上なくす。
１つの方法（技術）において、（主にバッキングプレート、フィン付きカバー（プレート）、絶縁シートおよびターゲット材料層からなる）スパッタリングターゲット組立体は、必要であれば組立て前に、機械で加工され、研削され、重ね合わされ、化学的にクリーンにされ、下塗りされ、磨かれる。圧力下で層をボンディングする最終ステップは、オートクレーブ内のガスの漏れない繊維バッグ（好ましくは酸素のほとんどない環境）内で実行される。加圧オートクレーブは、バッグの表面に一様な力を加え、ボンド形成及び／又は硬化の熱サイクルを通じて、層の漏れのない接触を維持する。冷却サイクル中に、加えられた圧力は、はんだ層を塑性流動させ、組立体が歪むのを妨げる。ターゲット材料とバッキングプレートの間に配置され、はんだ層に点在するスペーサーが、はんだ層により作られる接合部の厚さ、均一性、および結合性を制御する。
ボンディングステップにおいて、はんだを用いてバッキングプレートにターゲットを（好ましくはオートクレーブ内に与えられる）圧力によりボンディングし、構造用接着剤を用いてフィン付き（溝付き）カバープレートにバッキングプレートをボンディングすることが、１つのステップで行われる。電気的絶縁層が、同じステップの間に構造用接着剤を用いてターゲット組立体の背面にボンディングされる。このボンディングステップを実行するために、ターゲット組立体は、はんだボンディングプロセスを構造用ボンディングプロセスから分離するように、部分二重真空バッグ処理される。１つの（下部の）真空バッグ構成（システム）が、バッキングプレートに取りつけられ、バッキングプレートにはんだボンディングされるターゲット材料のみを取り囲む。第２の（上部の）真空バッグ構成（システム）が、全体として下方のバッグシステム、バッキングプレート、フィン付きカバーおよび電気的絶縁シートを取り囲み、下部の真空バッグへのガスの連絡通路を与える。バッキングプレートとフィン付きカバープレートの間で、またフィン付きカバープレートと電気的絶縁シートの間のエポキシベースの構造用接着剤の積層が、これらの層を結合する。
真空バッグはまず排気され、オートクレーブの圧力が、大気圧以上のおよそ１５ｐｓｉまで上げられる。真空バッグが、水分のない不活性または酸素吸収ガスでほぼ１気圧に再び満たされ、バッグを排気する真空システムが突然オートクレーブ環境から高圧ガスを受け取る危険性（バッグ故障のイベント）を除去する。オートクレーブ圧力はそれから上げられて、ボンディングされていないターゲット組立体の層上に所望の圧力を与える。組立体はそれから所定の手順に従って加熱され、冷却される。
この方法の変更は、ターゲットをバッキングプレートに最初にはんだでボンディングし、それから組立体全体を真空バッグシステムに取り囲み、構造用接着剤でボンディングされた部品を硬化し、同時に応力を除去し、ターゲットバッキングプレートの小組立体を平坦にする。
この方法のさらに別の変更は、ターゲットがオートクレーブにおいてまずはんだボンディングされ、冷却流体を保持するカバーが、ガスケット型（好ましくはＯリング）シールによりシールされたファスナーによって取りつけられる。
本発明による第２の方法は、バッキングプレートおよびカバー組立体で冷却流体通路を形成するボイドの構造およびクロージャーを含む。バッキングプレートが、凹部を含み、凹部に適合するよう形成されたカバーを受ける。このカバーとバッキングプレートは、凹部とカバーの間の縁回りでレーザー溶接し、フィン付きバッキングプレートにおけるフィン（または、溝の間の壁体）の端部に対応する全体として規則的に間隔を開けられた位置でカバーのフィールドを横切るスポットすなわち継目溶接することにより接合される。変更として、電子ビーム溶接（溶接による材料のひずみを避けるために低い熱の入力が望ましい）を用いることも可能である。ターゲット材料は、ａ）単一の真空バッグオートクレーブ手順を用いてターゲットを、溶接されたバッキングプレートにはんだボンディングするか、ｂ）最初にターゲットを溶接されたバッキングプレートにはんだでボンディングし、真空バッグで組立体全体を取り囲んで、応力除去し、オートクレーブ内のターゲット組立体を平らにすることによって、溶接された組立体にはんだでボンディングされることができる。
【図面の簡単な説明】
図１は、本発明に従って製造したスパッタリングターゲット組立体４０を用いるスパッタリングチャンバシステムを単純化した斜視図である。
図２は、本発明に従ったスパッタリングターゲット組立体のターゲット側の平面図である。
図３は、図２を３−３で切った横断側面図である。
図４は、図３で示される１つのターゲット組立体を組み立てる際に含まれる材料の層の一つの実施例を示した横断側面の分解組立図である。
図５は、図３で示される１つのターゲット組立体を組み立てる際に使用される材料の層の第２の実施例を示した横断側面の分解組立図である。
図６は、図３に示される、組み立てられたターゲット組立体の詳細図である。
図７は、本発明に従ったスパッタリングターゲット組立体で使用する３つのタイルからなるターゲット材料のパネルを示す。
図８は、ａ）ターゲットパネルのタイルの間の接合部を覆うためにタイルの回りをラップされ、ｂ）図７のタイルのターゲット側を覆うテープを示す。
図８Ａおよび８Ｂは、図８、９および１０で示されるように隣接するタイルの間の接合部の前組立の斜視図と、最終的な構成の横断面図である。
図９は、本発明に従ったベースプレート上の図８のターゲットパネルの組立体を示す。
図１０は、組み立てられた図９のスパッタリングターゲット組立体の斜視図を示す。
図１１は、バッキングプレートの冷却通路ボイドを覆う２つの溶接されたカバーパネルを用いる、ターゲットバッキングプレートの底面の外部を部分的に除いた図である。
図１２は、図１１を１２−１２で切った横断面図である。
図１３は、単一のカバープレートで覆われる冷却通路ボイドを有するターゲットバッキングプレートを示す。
図１４は、カバープレートの縁で、図１１、１２、１３および１５で示される溶接されたカバープレートを有するフィン付きバッキングプレート組立体のフィンの頂部に沿った代表的な溶接の横断面の詳細図である。
図１５は、２つの別のカバープレートを有するターゲットバッキングプレートの別の実施例である。
図１６は、オートクレーブで処理されるターゲット組立体の回りにバッグを取り囲み、作るのに使用される材料層の全体の横断面図を示す。
図１７は、図１６の層を単純にした斜視図であるが、ガス連結継手を示すものではない。
図１８は、本発明に従ったターゲット組立体を処理するときに使用されるターゲット材料を取り囲むバッキングプレート上のポリアミドテープ層の平面図である。
図１９は、処理位置における図１６の横断側面図である。
図２０は、ガス継手９２の回りの図１９の材料の層の詳細図である。
図２１は、ガス継手９０に非常に近接して示される外部バッグの縁シールの詳細図である。
図２２は、ターゲット材料及び／又はバッキングプレートの温度をモニターする真空バッグ閉鎖容器に熱電対のワイヤを与える構成を示す。
図２３は、真空バッグのバリヤーフィルムを通る代表的なガス継手接続の側面図を示す。
図２４は、本発明に従って、単一の真空バッグボンディングシステムの横断面の分解組立図である。
図２５は、本発明に従ってボンディングされる図２４の材料の層の横断面図である。
図２６は、図９に示されるスパッタリングターゲット組立体の平面図であって、真空バッグのガスバリヤー層へのガス連結に対する可能な位置の一例を明確に示す。
図２７は、外方（上方）バッグバリヤーを通って、図１６、１９、２０および２６で示される二重のバッグの構成の内部（下方）バッグバリヤーにガス連結する典型的な構成を示した斜視図である。
詳細な説明
図１は、上述のように、本発明に従って製造されたスパッタリングターゲット組立体４０を用いるスパッタリングプロセスシステムを示す。
本発明に従った実施例の全体の構成は、図２に示されている。統合スパッタリングターゲット組立体４０が、そのターゲット側を上から見た平面図で示される。スパッタリングターゲット材料４８は、バッキングプレート５０にボンディングされる。ボンディングは、はんだ付け、拡散ボンディング、又は異なる金属間の満足いく結合をプロセス温度で与え維持できる別の技術によってなされる。別の例においては、（例えばアルミニウム又はチタン）ターゲット４８およびバッキングプレート５０が、ボンディングを必要としない単一の材料による単体であってもよい。一般に、ターゲット材料４８をボンディングする前に、ターゲット領域を取り囲むバッキングプレートの境界７８上に高度に研磨された真空シール表面７７を形成（好ましくは８μin(0.20μm)Ra，の表面仕上げ、鏡面仕上げに研磨）するために、バッキングプレートのターゲット側を機械加工し、研削し、ラップ仕上げし、及び研磨するのが好ましい。この表面７７は、Ｏリングがそれに対向して配置されるとき、特別に漏れのないシールを提供する。バッキングプレート５０は、水入口管継手ポート６７および６８、水出口管継手ポート６９および７１、また本発明に従ってボンディングする前に、バッキングプレート５０に機械加工されるのが好ましい低真空ポート７５を有する。
図３は、図２のターゲット材料４８を３−３で切った横断面図であり、ターゲット材料４８は、バッキングプレート５０に取りつけられ、順にバッキングプレート５０はフィン付きカバープレート５２に取りつけられ、カバープレート５２は、電気絶縁シート５４によりその外面を覆われる。
図４は、電気絶縁シート５４とフィン付きカバープレート５２の間に配置される第１構造用接着剤積層６０を示す、図３により典型的に示される構成の１実施例の分解組立図である。第１接着剤積層６０は、絶縁シート５４をカバープレート５２にボンディングするために、フィン付きカバープレート５２の外形に適合するようにトリミングされる。構造用接着剤積層の第２層５８は、フィン付きカバープレート５２の頂面とバッキングプレート５０の背面の間に位置される。第２積層５８はトリミングされ（代表的には、図示はしないが支持スクリーン又はメッシュから吊るされ）、冷却通路のフィン５９の頂面の表面パターンに適合させ、互いに接触するよう意図される表面のみがボンディングされる（すなわち、フィン５９の頂部とカバープレート５２のフィン側の境界とである）。はんだ層５６は、0.010″-0.020″(0.25mm-0.51mm)厚さのはんだ材料ストリップからなり、ターゲット材料４８とバッキングプレート５０の前面との間に配置される。はんだ層５６は、ターゲット材料４８とバッキングプレート５０の前面を予め濡らすことによって形成され、ａ）ボンディングされるべき表面をはんだのプールに浸漬させるホットプレートや、ｂ）ボンディングされるべき表面上のはんだの上のブラッシングや、ｃ）はんだ層でボンディングされるべき表面をスパッタコーティングするなどの手段を用いる。
図５は、本発明に従った別の実施例を示す図３により代表的に示される別の構成の分解組立図である。いくつかの例において、はんだボンディングを行う前の表面接着または濡れ（湿潤ともいう）を改良するために、はんだボンディングされるべき表面が、（イオンにより衝撃される）スパッタエッチングによりクリーンにされることができ、スパッタコーティング材料６５の１つ以上の層が、ターゲット材料４８とバッキングプレート５０のボンディングされる側の上にスパッタコーティング（堆積）され、はんだ付けのためにそれらの表面を予め濡らす、すなわち錫めっきする。別の信頼性の低い手順が、従来のようにはんだボンディングされるべき表面を予め濡らし、ボンディングの前に濡らされたはんだをこすり取り、表面酸化物を取り除く。一旦、ボンディングされるべき表面が錫めっきされる（予め濡らされる）と、例えば純粋なインジウムであるはんだ材料ストリップ５６、スペーサー６３（例えば予め濡らされた0.001″-0.010″(0.025mm-0.25mm)径の銅ワイヤ）が、はんだボンディングのためにターゲット材料４８とバッキングプレート５０の間に配置される。
図６は、図５で示される本発明の実施例で示された層を含むその縁部近くの図３の横断面の詳細を示す。バッキングプレート５０は、上述のようにターゲット頂面と背面を有する矩形単一体である。ターゲット頂面は、接着剤層でスパッタコーティングされた後に、例えばチタンからなるバッキングプレート５０上に純粋なインジウムをスパッタリングすることによって濡らすことが可能である。例えばインジウム−錫酸化物（ＩＴＯ）から作られたターゲット材料４８が、接着剤層でコーティングされ、その背面に（例えば純粋なインジウムを）コーティングすることによって濡らされることができる。（例えば純粋なインジウム0.010″-0.020″(0.25mm-0.51mml)厚さのストリップである）はんだ５６と（例えば予め濡らされた0.005″-0.010″(0.13mm-0.25mm)径の銅ワイヤである）スペーサー６３の一連の交互するストリップが、ターゲット材料４８とバッキングプレート５０の間に配置される。一連のスペーサー６３とはんだ領域５６が高密度で交互している様子が図６に示されているが、そのように高頻度にスペーサー６３が存在することは必要とされない。スペーサー６３は、（好ましくはおよそ0.010″(0.25mm)の）垂直方向の間隔を与え、ターゲットプレート４８をバッキングプレート５０にボンディングした後に、スペーサーの厚さのはんだ接合部が維持される。はんだ接合部のこの余分な厚さが、はんだ冷却サイクルの間に圧締圧力を受けるとき、はんだ材料を容易に塑性的に生成する。生成するはんだは、熱膨張の差によるターゲット材料４８の表面の過剰な歪みを避ける。スペーサー６３を除くと、はんだ接合部は、例えば0.005″(0.13mm)より薄くなるようにかなり厚さを減少させ、厚さの均一性が制御できない。また、より厚いはんだストリップからの余分なはんだが、溶融したはんだに浮かぶ表面酸化物を、接合部の外部におしやり、結果として優れたはんだボンディングカバレージを得る。
フィン付きカバープレート５２は、例えば安全かみそりの刃でトリミングされた構造用接着剤積層の層５８で覆われ、バッキングプレート５０の背面と接触する露出面の頂部に適合する。構造用接着剤積層５８が硬化されるとき、良好なボンディングが、フィン付きカバープレート５２の冷却通路とバッキングプレート５０の間の漏れのないシールを作る。カバープレート５２のフィンの端部とバッキングプレート５０の完全なボンディングは、冷却流体が圧力下で冷却通路に導かれるとき、冷却通路のバルーニング(ballooning：膨らむこと)を避けることができる。電気絶縁シート５４が、フィン付きカバープレート５２とバッキングプレート５０の間のボンディングに用いられる構造用接着剤積層５８と似た構造用接着剤積層６０によりフィン付きカバープレート５２の背面にボンディングされる。
図７、８、９および１０は、スパッタリングターゲット材料と相いれる質の材料（例えばチタン）でなるバッキングプレート５０に、ボンディングされるべき多重のタイルターゲット材料（例えばＩＴＯ）を配置させるためにとられるステップを簡単に視覚的に表現したものである。図７に示されるように、インジウム−錫酸化物は大きなプレートに生成するのが困難であるため、ＩＴＯの大きなプレートがスパッタリングに必要であるときに、複数のタイル４９ａ、４９ｂ、４９ｃが、互いに隣接して完全なスパッタリングカバレージを作るように配置される。タイルは、組立体フレーム（図示せず）により互いに隣接して保持される。図８において、タイルの縁部およびタイルのターゲット側が、高温ポリアミドフラッシュブレーカーテープ４３で覆われ、はんだがこれらの表面を濡らすのを防止する。また、フラッシュブレーキングテープ４３が、はんだ材料を、パネルの間の間隔から容易に取り除き、それによって最終的なターゲット組立体４０をスパッタリングするときのはんだの汚染を避けることができる。
図８Ａは、タイルの厚さに等しい幅を有するポリアミドテープ４３ａ、４３ｂで包まれた各タイルの周囲の縁部を示す。タイル（例えば４９ａ、４９ｂ）は、タイル間の間隔を維持するシム（間隔調整板）４５を伴って互いに隣接して配置される。接合部形成フラッシュブレーカーテープ４３ｚが、縁がポリアミドテープ４３ａ、４３ｂで巻かれた２つの隣接するタイル４９ａ、４９ｂにわたって置かれる。
図８Ｂは、バッキングプレート５０上に取りつけられるよう用意された平面に配置されるタイル４９ａ、４９ｂを示す。接合部形成フラッシュブレーカーテープ４３ｚが、タイルが互いに平面で隣接する位置に接合シム４７の回りに曲げられるとき、タイル４９ａ、４９ｂの間に配置される接合シム４７が、タイル間の均一な間隔を維持する。テープ４３ａ、４３ｂ、４３ｚの代表的な厚さは、0.003″(0.076mm)である。このテープの四つの層が、図８Ｂで示されるように、0.012″(0.30mm)の組立厚さをもたらす。全てのテープとシムが取り除かれたとき、タイル間の最終的な間隔が0.015″-0.020″(0.38-0.51mm)であるのが望ましいため、シム４７の厚さは、0.003″(0.076mm)と0.008″(0.020mm)の間であるべきである。はんだ付けが完了してタイル間の間隔の均一性が保証されるまで、シム４７が保持される。シム４７の高さは、典型的にはタイルの厚さよりも低い0.003″(0.076mm)である。一旦、はんだ付けが完了すると、シム４７および全てのテープ層（４３ｚ、４３ａ、４３ｂ）は取り除かれて、0.015″-0.020″(0.38-0.51mm)のギャップを残す。スパッタリングはこのギャップには生じず、このギャップは、スパッタリングの影響からシールドされた暗黒部として作用する。
タイル４９ａ、４９ｂおよび４９ｃの背面の濡れまたは錫めっきは、必要であればこの時に行う。タイル回りのフレームは、はんだ付けを行う前に、それらを整列し取り扱うために用いられる。
図９に示されるように、パネル４９ａ、４９ｂ、４９ｃがはんだパネル（ストリップ）５６ａおよびスペーサー６３の上に配置され、加熱されるときに、はんだストリップ５６ａが溶融し、はんだが容易に流動して、バッキングプレート５０を、タイル４９ａ、４９ｂおよび４９ｃを含むターゲットパネル材料４８にボンディングするように、ターゲットバッキングプレートが、互いに隣接する一連のはんだパネル５６およびスペーサー６３を配置することによって備えられる。
図１０は、バッキングプレート５０に位置する三つのタイルのＩＴＯターゲット材料４８を示す。同じプロセスが、接合部のない単一ターゲット材料に対しても行われる。図９に示されるスペーサー６３およびはんだ材料ストリップ５６の数は、オートクレーブにより及ぼされる均一な圧締圧力の面におけるターゲット材料の過剰なたわみが無く、全体に均一な頂面を維持するために、必要とされる間隔の種類を表す。描かれたＩＴＯタイル（４９ａ、ｂ、ｃ）の各々の場合、外方の二つのスペーサー６３は、ブリッジとして作用し、例えばタイル４９ａがその両端にかかり、撓む。過剰な撓みは受け入れられない。そのために、中間のスペーサーが設けられる。さらにその構成の調整が、必要であれば経験的な手段に基づいてなされる。
エポキシ硬化ボンディングのないフィン付きバッキングプレート５０ａに対する構造構成が、図１１に示される。フィン付きバッキングプレート５０ａ、５０ｂ、５０ｃが、図１１、１２、１３、１４および１５に示され、例えば図１４に示されるように、フィン付き領域における頂面から下方に延びる、カバー受け取り凹部を含む。カバープレート５３ａ、ｂ、ｃ、ｄまたはｅは、その凹部のサイズおよび厚さに適合し、冷却通路およびフィン５１を覆い、入口冷却通路口から出口冷却通路口に冷却流体流を分割し方向づける。図１１は、２部分カバー５３ａと５３ｂを示し、各パネルは、共通の縁に沿って他方と対称である。二つの別の冷却通路のくぼみが設けられる。各冷却通路のくぼみおよびカバープレートは、縁溶接（例えば７８）、シーム溶接すなわちフィン５１の頂部に沿って規則正しく配置される一連の中間プラグ（すなわちスポット）溶接８０、隣接するくぼみの間の中間バリヤー５５によって別個に溶接され、いくつかのフィンだけを溶接することも可能である。代表的にはシーム溶接が各フィン５１の頂部に行われる。
フィン付きプレート５０ａは、また低真空ポート７５、パワーインターロックポート７４、パワー調整器具７６を含む。
図１２は、図１１を１２−１２で切った横断面を示す。
図１３は、一部品カバープレート５３ｃを用いた、フィン付きバッキングプレートの別の構成を提供する。溶接されたフィン付きバッキングプレート５０ｂおよびカバー５３ｃが、冷却流体通路の集合を形成する。凹部は、バッキングプレート５０ｂ上に生成され、冷却流体を保持するために薄いカバー５３ｃを受け入れ、全てのシームが溶接され閉じられる。一部品カバープレート５３ｃが、溶接７２によりその周囲回りを溶接され、シーム溶接７０により各フィンの頂部の端部から端部までを溶接される。
図１４は、典型的な溶接の位置および構成を示す図１１、１３および１５の横断面の詳細である。
図１５は、フィン付きバッキングプレート５０ｃの別の構成を示し、冷却通路が、前の実施例よりも厚い中間壁で分離され、別個のカバープレート５３ｄおよび５３ｅにより覆われる。周囲の溶接６１が、フィン付きバッキングプレート５０ｃの中心軸の下方を通る。シーム溶接６２が、各冷却通路フィンの頂部に設けられる。シーム溶接は、フィンを越えてなされ、カバー５３ｃが圧力下でバルーニングするのを防ぐ。
溶接可能なアルミニウム（例えばアルミニウム合金6061）のバッキングプレート（すなわち５０ａ、５０ｂ、または５０ｃ）を用いるとき、薄いカバー（すなわち５３ａ、５３ｂ、５３ｃ、５３ｄ、または５３ｅ）に対して推奨される材料は、ケイ素を多く含んだ（９％−１３％Ｓｉ）アルミニウム合金（例えば１１％−１３％Ｓｉを含んだアルミニウム合金4047、ハイブリッドパッケージ産業において用いられるアルミニウム合金）である。ケイ素を多く含んだアルミニウムは、溶接部の熱による影響を受ける部分に沿った薄いカバーの破断を避けるために使用される。市販の純粋なチタンバッキングプレートが、同じ合金の薄いカバーに溶接される。
スパッタリングターゲット組立体をボンディングする方法は、二つのバッグを用いて真空オートクレーブ圧力ボンディングするのが好ましい。図１６は、ターゲット組立体をボンディングする二つの真空（可撓性）バッグシステムの構成に含まれる、異なる層を示す分解組立図である。図１７は、ガスコネクタを示さない、図１６の成形品の斜視図である。真空バッグシーラント９８、例えばジェネラルシーラント社(General Sealants, Inc.)、製品番号213の高温(350°Ｆすなわち177℃)合成ラバーテープのビードが、ツール（支持）プレート７９に取り付けられる。穴のあいていない剥離フィルム１００のシートが、シーラント９８に囲まれる領域内部に位置し、成形品（スパッタリングターゲット組立体４０）がツールプレート７９にボンディングするのを妨げるために用いられる。剥離フィルム１００は、例えばエアテックインターナショナル社(Airtech International, Inc)製品番号ライトリース(Wrightlease)5900であって、高温ＰＴＦＥ剥離フィルムが650°Ｆすなわち340℃まで使用され、またはライトロン(Wrightlon)5200ブルー(Blue)であって、フルオロカーボン剥離フィルムが450°Ｆすなわち230℃まで使用される。
スパッタリングターゲット組立体４０は、図１６に従ってボンディングされてないサンドイッチとして組み立てられ、絶縁シート５４の側縁部はフラッシュブレーカーテープ４９で包まれ、フィン付きカバープレート５２の縁部はフラッシュブレーカーテープ４４で包まれ、バッキングプレート５０の縁部は、フラッシュブレーカーテープ４２で包まれ、ターゲット材料４８の縁部に至るバッキングプレートの境界部７８は、ポリアミド高温テープコーティング４６でマスクされる。境界コーティング４６の平面図が、図１８に示される。
利用されるフラッシュブレーカーテープの例は、エアテックインターナショナル社によりフラッシュブレーカー(Flashbreaker)１，２，５として取引される、完全に硬化されたシリコン接着剤の高引張ポリエステルフィルムであり、数字の表示は、フィルムの厚さを意味し（それぞれ1,2,5mils(0.025,0.051,0.127mm)）400°Ｆ(205℃)までの使用限度を有する。ターゲット材料をマスクするポリアミドテープは、例えば、Scotch（登録商標）ブランド5413および5419（低静電気）の名で３Ｍにより製造されるものであり、500°Ｆ(260℃)の使用限度を有する。組み立てられたスパッタリングターゲット組立体４０は、それからツールプレート７９の上にある剥離フィルム１００の上部に配置される。
下部の真空バッグシステムを形成するために、真空バッグシーラント１０２のビードが、バッキングプレート５０の境界（ターゲット側）を覆うテープコーティング４６上に置かれる。ジェネラルシーラント社の製造番号２１３が使用されてもよいが、ジェネラルシーラント社は、ボンディング後にクリーンに除去する能力である粘着性、および調査される使用温度で評価する種々の真空バッグシーラントを製造する。
シーラント１０２で囲まれる領域内で、剥離フィルム１０４、ブリーダーフィルム１０６およびガス抜きマット１０８が、ターゲット材料４８の上方に置かれる。
用いられる剥離フィルム１０４は、例えばASTM B479によるオイル漏れのないアルミ箔およびコーティングされてないポリアミドフィルムである。これらの剥離フィルムは、ターゲット表面を汚染物質から保護し、別のフィルムのボンディングを避けるために用いられる。
ブリーダーフィルム１０６は、例えばエアテックインターナショナルにより取引されるリリースプライ(Release Ply)ＡとＢであり、これらはヒートセットされ、過剰なボンディング材料を吸収できる精練されたコーティングされてないナイロン織物である。それらの相当品、ブリーダーリース(Bleeder Lease)ＡとＢは、これらのフィルムに使用される剥離剤からの汚染を防止するために、ここでは用いられない。
ガス抜きマット１０８は、例えばエアウィーブ(Airweave)Ｎ７（７ozのポリエステルガス抜きと樹脂吸収剤）、およびウルトラウィーブ(Ultraweave)715（350°Ｆ/177℃硬化を密封しないナイロン６−６の織物でないガス抜き）の名でエアテックインターナショナル社から取引されているものである。そのガス抜き材料は、真空バッグからほぼ完全に排気を容易に行うことを必要とされる。
真空管継手基部１２０が、バッキングプレート５０の境界近くのガス抜きマット１０８の上部に置かれる（ガス接続の位置の平面図２６を参照）。ナイロンバッグフィルム１１０が、ａ）剥離およびブリーダーフィルム１０４と１０６の周囲と、ｂ）マット１０８の周囲を越えて伸び、組立体の上方に置かれ、下部の真空バッグシステムを完成させるために真空シーラント１０２に対してプレスする。ホールがナイロンバッグフィルム１１０に形成され、真空管継手９２および９４を基部１２０に接続する。
ナイロンバッグフィルム１１０が、例えば使用限度が390°Ｆ/199℃のＫＭ1300とライトロン(Wrightlon)7400であって、エアテックインターナショナル社により取引されている。これらのナイロンフィルムは、300％の破断点伸びを示し、ブリッジングが起こることなくフィルムを成形品の形状に一致させ、バッグが必要な差圧を破断させ、打破させる。代わりに、例えばZip-Vac社により取引される再利用可能シリコンシーティングバッグが、真空バッグフィルムの代わりとされてもよい。
代表的な真空管継手は、例えば図１６、２１および２３で９０として示されており、基部１２０と、圧力プレート１３８に取り付けられるシール１３６、雄型クイック切断管継手１４０、および下方に延びる中央部に位置されるＴ型ピン１４４からなる上部組立体により構成される。上部組立体のピン１４４は、基部のホールを通って伸び、上部組立体がバッグフィルム１１０に対する管継手９０を締めてシールするように捩じられるとき、ピンのアームが、基部底部の対向する円形ランプに係合する。
下部の真空バッグシステムが、主に剥離フィルム１１２、ブリーダーフィルム１１４、ガス抜きマット１１６および真空バッグフィルム１１８からなる上部の真空バッグシステムに覆われ囲まれる。剥離およびブリーダーフィルム１１２と１１４、およびガス抜きマット１１６は、ターゲット組立体４０の周囲を越えて伸び、バッグシーラント９８により囲まれる領域内部に置かれる。
利用可能な剥離フィルム１１２は、例えば、リリースイーズ(Release Ease)234 TFPの名でエアテックインターナショナル社により取引されており、製造者によると全ての市販の樹脂システムから剥離する多孔性剥離コートされたガラス繊維フィルムであって、作用限度を550°Ｆ/285℃とする。
例えばブリーダーフィルム１１４は、前述のリリースプライＡとＢまたは、ブリーダーリースＡとＢである。
例えばガス抜きマット１１６は、前述のエアウィーブおよびウルトラウィーブ715である。
例えばナイロンバッグフィルム１１８は、前述のＫＭ1300およびライトロン7400、または再利用可能シリコンシーティングバッグである。
上部の真空バッグシステムの組立の間に、管継手９０および９６に対する基部１２０が、スパッタリングターゲット組立体４０の側から離れてガス抜きマット１１６上方に置かれ（図２６の位置を参照）、ナイロンバッグフィルム１１８が、組立体の上方に置かれ、真空バッグシーラント９８に対してプレスし、上部の真空バッグシステムを完成する。ホールがナイロンバッグフィルム１１８に生成され、管継手９０および９６を基部１２０に接続する。
ホールが上部のバッグシステムに与えられ、下部バッグシステムからのガス接続が、上部および下部のバッグシステムの間を分離している間、上部バッグシステムを通ることを可能にする。真空バッグシーラント（例えば、上述の成形品９８および１０２）の（図２７で１４６と示される）ビード１１９および１２１が、各開口の周囲内部に与えられ、開口をシールし、ガス管継手９２、９４の回りの下部のバッグシステムを、オートクレーブ８８の圧力に曝す。
ツールプレート７９および取り付けられるエレメントは、オートクレーブ８８の容器の中に配置され、真空およびガス供給管継手８１、８３、８５、８７が接続される。例えば、真空切断管継手８７が、雄型管継手９６に接続し、上部バッグ上の真空を引っ張る。真空雌型管継手８１が、雄型管継手９０と接続し、オートクレーブ圧力がおよそ１気圧に達するとき、上部の真空バッグシステムを、クリーンで乾燥した窒素で充填する。
図１９は、バッグ内部を真空に引いた後の、二重バッグ処理積層（サンドイッチ）の横断面図である。全ての層が、スパッタリングターゲット組立体（すなわちボンディングされるべき成形品）の輪郭に対して完全に圧縮され、ブリッジングは存在しない。スパッタリングターゲット組立体４０は、「ブランチャード(Blanchard」グランドツールプレート７９（平面度を維持するため）と、二重バッグ処理真空システムの間に配置される。図２０および２１は、図１９の特徴を詳細に拡大する。
オートクレーブ８８が、内部ヒーター及びファン（図示せず）を備える圧力容器からなる。ファンは、オートクレーブ内部のほぼ一定の流体温度を維持するのに役立つ。熱電対１４２が、成形品４０およびツールプレート７９に取り付けられ、オートクレーブ内部の温度をモニターし、オートクレーブ外部に配置される温度コントローラ（図示せず）に入力を与える。このコントローラは、所望の温度に達するために、ヒーターのオン、オフのサイクルを行う。オートクレーブは、オートクレーブ外部に配置されるコンプレッサ（図示せず）を用いて窒素をポンピングすることにより加圧される。真空ラインは、真空ポンプに取り付けられ、シールされたポートを通じてオートクレーブ壁に入り込み、バッグシステムに真空を与える。同様に、１つの端部でガスボトルに取り付けられるガスラインが、シールされたポートを通ってオートクレーブ壁に入り込み、真空バッグシステムを充填するために使用される。
オートクレーブの「プレス」の原理は、加熱中または冷却中に、真空になる成形品４０と、オートクレーブ圧である外気との差圧を維持することである。ツールプレート７９の片面で支持される成形品４０は、真空バッグに対してプレスする均一なオートクレーブ圧力を受ける。オートクレーブ圧が大気圧よりも高いおよそ１５psiに達するとき、十分な圧力差が、真空バッグにわたって存在し、真空ポンピングが停止され、真空バッグが、例えばクリーンで乾燥した窒素で充填され、湿り空気または汚染物質のバッグ内部への進入を防ぐ。代わりに、還元酸素吸収ガス（すなわち一酸化炭素）が、高い温度でパーツを酸化する危険性を除くために用いられる。オートクレーブ圧は、構造用接着剤を使用する使用書により推奨されるボンディング圧を高め続ける。真空バッグの外側部は、バッグの内部が大気圧（〜１５ｐｓｉ）で維持されている間、例えば６０ｐｓｉ又は推奨されるオートクレーブ圧で加圧される。この圧差は、接着剤が硬化している間に均質に接触してボンディングされるべきパーツを維持するのに必要な圧力を作る。
通常は、推奨される硬化圧力に達すると、オートクレーブが接着剤の推奨される硬化温度に加熱される。例えば、
１）サイテックエンジニアードマテリアルズ社(Cytec Engineered Materials, Inc)は、Cybond EF-9500を製造し、１分につき6°Ｆ(3.3℃)の勾配で周囲温度から250°Ｆ±5°Ｆ(120℃±3℃)まで３０分で上昇させ、それから圧力を60ｐｓｉ±5ｐｓｉ（0.28ＭＰａ±0.03ＭＰａ）に維持しながら、９０分間250°Ｆ±5°Ｆ(120℃±3℃)に保持する硬化サイクルを推奨する。
２）３Ｍエアロスペースマテリアルズ(Aerospace Materials)は、AF-191、改良エポキシ構造用接着剤フィルムを製造し、硬化温度350°Ｆ±5°Ｆ（177℃±3℃）まで１分につき4°Ｆから5°Ｆ（2℃から3℃）ずつ温度を上昇し、それから圧力を45ｐｓｉ±5ｐｓｉに維持しながら、350°Ｆ±5°Ｆ(177℃±3℃)に６０分間温度を維持する。
好ましくは、パーツは、オートクレーブ８８から取り除かれるか、大気にガス抜きをする前に、160°Ｆ(71℃)より低い温度に冷却されるべきである。
構造用接着剤フィルムおよび二重バッグ処理真空システムは、はんだの溶融点に耐えれるように選択される。例えば、インジウムはんだが使用されるとき（溶融点156℃）、接着システムが、350°Ｆ/177℃の硬化温度まで耐えられるように選択される。また、真空バッグ要素は、はんだ材料を確実に溶融する高い温度350°Ｆ/177℃に耐えられるように選択される。
二重バッグ処理真空システムを用いて、ターゲット組立体４０は、単式オートクレーブの作動における、はんだボンディングおよび構造用エポキシボンディングにより製造される。製造者の接着剤フィルムに対する硬化手順は、はんだプロセスを調整するために修正される。例えば、インジウムはんだおよび上述のCybond EF-9500構造用接着剤を用いるとき、オートクレーブが、１分あたり6°Ｆ(3.3℃)の割合で、周囲温度から350°Ｆ±5°Ｆ(177℃±3℃)まで加熱される。この温度は、およそ１分間維持され、インジウムはんだストリップ５６が溶融するのを保証する（図９参照）。オートクレーブは、それから１分につき9°Ｆ（5℃）の速さで250°Ｆ±5°Ｆ(120℃±3℃)まで冷却され、はんだを凝固し、完全に構造用接着剤を硬化するために250°Ｆ±5°Ｆ(120℃±3℃)で６０分間維持する。
完全な加熱および冷却サイクルの間、圧力は60ｐｓｉ±5ｐｓｉ（0.28ＭＰａ±0.03ＭＰａ）で維持される。はんだを囲む下部の真空バッグシステムが、還元ガス（すなわち一酸化炭素）でパージされ、存在する酸素を減少させ又は除去するのに役立ち、はんだ接合面の配合性を改良する（すなわち、溶融はんだ内にインジウム酸化物が形成するのを防止する）。はんだの酸化を最小にするために、はんだストリップ５６、スペーサー６３、ターゲット材料４８およびバッキングプレート５０（側部のみがボンディングされる）が、表面酸化物を剥ぎ取り、堆積プロセス中に不活性ガス雰囲気中に維持される。例えばカーボンの薄膜（１つ又は２つの単分子層）をスパッタリングすることによるイオンの衝撃（表面酸化物を取り除く）のような別の技術も用いられる。カーボン層は、酸素と反応し、下部の真空バッグに取り付けられる真空システムにより排出(pump)されるガスを形成する。
（下部の真空バッグシステムに取り付けられる）真空雄型管継手９４および（雄型管継手９４と、オートクレーブ８８を出て２つのバルブ付ライン（１つは真空ポンプにいき、他方はベントにいく）に分かれるラインに繋がるホースに取り付けられる）真空雌型管継手８５が、ターゲット材料４８、バッキングプレート５０の一部、およびそれらの間に配置されるはんだ材料（図５参照）を囲む下部の真空バッグシステムに接続する。同様に、かみ合う管継手９２および８３が、オートクレーブ８８外部のバルブ付ガス供給部に接続する。図示されてないが、１組以上の真空ラインが、各真空バッグシステムに取り付けられ、真空ポンピング又はバッグのパージングを促進する。
（上部の真空バッグシステムに取り付けられる）真空雄型管継手９６および（雄型管継手９６と、オートクレーブを出て２つのバルブ付ライン（１つは真空ポンプにいき、他方はベントにいく）に分かれるラインに繋がるホースに取り付けられる）真空雌型管継手８７が、ａ）（下部の真空バッグに囲まれる）ターゲットバッキングプレート組立体、フィン付カバー５２およびそれらの間にある接着剤５８、およびｂ）フィン付カバー５２、電気的絶縁シート５４およびそれらの間にある接着剤６０を囲む上部の真空バッグシステムに接続する。
オートクレーブ８８内の圧力が（前述の理由により）１５ｐｓｉに達するとき、真空ポンプに対するバルブが閉じられ、ガスラインに対するバルブが開かれて、真空バッグ内におよそ不活性ガスすなわち酸素吸収（ゲッター）ガスのような適当なガスのほぼ１５ｐｓｉすなわち１気圧の圧力を引き込む。真空バッグ内の圧力がおよそ１気圧に達すると、真空ポンプホースのベントバルブが一度開き、それから閉じて、ベントラインをパージし、真空バッグをベント／パージガスで飽和させる。
例えば、一酸化炭素ガスが、雄型管継手９２に繋がる雌型管継手８３に取り付けられるホースを介して下部の真空バッグシステムに導かれる。前述のように、一酸化炭素は、ここでフリーな酸素を吸収し、はんだボンディングに対して可能な限りクリーンな環境を維持するために用いられる。クリーンで乾燥した窒素が、雄型管継手９０と嵌め合う雌型管継手８１に取り付けられるホースを介して上部の真空バッグシステムに導かれ、構造用接着剤積層が硬化する間に湿った空気または汚染物質が進入するのを防ぐ。
図２２は、真空バッグシステムバリヤーフィルム１１８のバッグシール９８を通る熱電対ワイヤ１４２の経路の一例を示す。代表的には、少なくとも２つの熱電対が、オートクレーブ８８内の各ターゲット組立体に与えられ、ターゲット材料４８の温度が、オートクレーブヒーターのオンとオフのサイクルを行う温度コントローラへの入力として役立つ。
図２３は、真空バッグのバリヤーフィルム（すなわち１１０または１１８）を通る代表的な雄型管継手（すなわち、９０、９２、９４および９６）の接続の側面図を示す。例えば、安全かみそりの刃を用いて、ホールが真空バッグ上に生成され、ピン１４４が下方に延びて基部１２０と係合するようになる。シールはラバーシール１３６により生成されるが、真空シーラント（９８、１０２）を用いる接続部をシーリングすることによって、漏れのある接続部がしばしば修理される。
図２４は、単式真空バッグシステムを含んだ様々な層を示す分解組立図である。真空バッグシーラント９８は、ツールプレート７９に対してプレスされる（後にナイロンバッグフィルム１１８の真空シールを形成する）。組み立てられたスパッタリングターゲット組立体４０は、シーラント９８により囲まれ、ツールプレート７９の上に存在する剥離フィルム１００上に配置される。剥離フィルム１１２、ブリーダーフィルム１１４およびガス抜きマット１１６は、スパッタリングターゲット組立体４０の上方に位置される。真空管継手基部１２０は、スパッタリングターゲット組立体４０から離れてガス抜きマット１１６上に位置され、ナイロンバッグフィルム１１８が、組立体の上方に配置され、真空バッグシステムを完成するために真空シーラント９８に対してプレスされる。ホールがナイロンバッグフィルム１１８内に生成され、管継手９０および９６を基部１２０に嵌め合い、同様の全てのものを上述の２バッグシステムに嵌め合う。
図２５は、真空がバッグ内に引かれた後の、図２４で示した単式バッグ真空システム積層の断面図である。二重バッグ処理システムは、単式オートクレーブの作動中にはんだ及びエポキシボンディングに対して有用であるが、単式バッグ処理システムは、（ａ）応力を取り除き、前にはんだ付けしたターゲット／バッキングプレートの小組立体を平らにしながら、真空バッグシステムに組立体全体を密閉し、オートクレーブ８８内で接着剤でボンディングされた表面を硬化し、（ｂ）ターゲット／バッキングプレートの小組立体をオートクレーブ内でまずはんだボンディングし、冷却流体を保持するためのカバーは、後にＯリングシールによりシールされるファスナーによって取り付けられ、（ｃ）フィン付バッキングプレート、および冷却流体を保持するカバーが溶接された後に（レーザー又は電子ビーム溶接）、オートクレーブ内のターゲット／バッキングプレートの小組立体をはんだボンディングし、又は（ｄ）新しいターゲット材料４８をはんだボンディングし、前述の方法で加工されたターゲット組立体４０（「バッキングプレート」リサイクル方法）を磨き直す。
図２６は、図１６で説明したように、ツールプレート７９上のスパッタリングターゲット組立体４０の位置を示し、ツールプレート７９上にシーラント９８および１０２の経路、またバッキングプレート５０の境界をそれぞれ示す。ガス通路管継手８１、８３、８５および８７に接続するホースが示される。
図２７は、図１６で説明したように、シーラント１４６のビードによりシールされた上部バッグのバリヤーフィルム１１８の代表的な開口を示し、ガス接続管継手９２を下部バッグフィルムバリヤー１１０に曝す。
オートクレーブ法は、良く知られた経済的な技術である。それにも関わらず、上述したオートクレーブプロセスは、独自の信頼のおける有効なスパッタリングターゲット組立体生成法である。当然のことながら、オートクレーブ以外の手段によっても所望の温度および圧力を達成することは可能である。
本発明は特別な実施例に従って説明されてきたが、当業者であれば、本発明の精神および範囲から逸脱することなく、様々な変更を行うことが可能であうことを認識するだろう。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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