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JP2008095204A - Thermally conductive metal sheet - Google Patents

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JP2008095204A
JP2008095204A JP2007326717A JP2007326717A JP2008095204A JP 2008095204 A JP2008095204 A JP 2008095204A JP 2007326717 A JP2007326717 A JP 2007326717A JP 2007326717 A JP2007326717 A JP 2007326717A JP 2008095204 A JP2008095204 A JP 2008095204A
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metal
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Naoki Yamada
直樹 山田
Naoki Watanabe
直樹 渡辺
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Canon Anelva Corp
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Canon Anelva Corp
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Abstract

【課題】スパッタリング装置のターゲット材と裏板との間に介在される熱伝導性金属シート20について、熱伝導性が良くかつターゲット材が加熱されて熱伝導性金属シート20の金属層が27溶融しても、金属層27の流出を防止できるようにする。
【解決手段】金属層27を低融点金属材料で構成すると共に、この金属層27中に、当該金属層27を構成する低融点金属材料より高融点の材料で構成され、しかも穴30aを有する金属箔30を、前記金属層27の表面に対して平行に埋め込んだ熱伝導性金属シート20とする。
【選択図】図2
A heat conductive metal sheet 20 interposed between a target material and a back plate of a sputtering apparatus has good heat conductivity and the target material is heated to melt 27 metal layers of the heat conductive metal sheet 20. Even so, the outflow of the metal layer 27 can be prevented.
A metal layer 27 is made of a low melting point metal material, and the metal layer 27 is made of a material having a melting point higher than that of the low melting point metal material constituting the metal layer 27 and has a hole 30a. The foil 30 is a thermally conductive metal sheet 20 embedded in parallel to the surface of the metal layer 27.
[Selection] Figure 2

Description

この発明は、スパッタリング装置のターゲット材と裏板との間に介在される熱伝導性金属シートに関するものである。 The present invention relates to a thermally conductive metal sheet interposed between a target material and a back plate of a sputtering apparatus.

従来のスパッタリング装置のカソード部の構造では、スパッタの際にターゲット材がイオン衝撃を受けて高温になり、そのためターゲット材が融解してしまう。このようなターゲット材の融解を回避するため、ターゲット材を保持している裏板に冷却循環水路管などを設けてターゲット材を冷却する必要があった。したがって、ターゲット材をできるだけ効率よく冷却するための冷却方法或いはその構造が検討されてきた。従来のスパッタリング装置のカソード部の一例として、特許文献1に開示された構造がある。 In the structure of the cathode portion of the conventional sputtering apparatus, the target material is subjected to ion bombardment during sputtering and becomes high temperature, and therefore the target material is melted. In order to avoid such melting of the target material, it has been necessary to cool the target material by providing a cooling circulation channel pipe or the like on the back plate holding the target material. Therefore, a cooling method or a structure for cooling the target material as efficiently as possible has been studied. As an example of a cathode portion of a conventional sputtering apparatus, there is a structure disclosed in Patent Document 1 .

特許文献1に開示されているカソード部では、ターゲット材の冷却効果を効率よく行うため、ターゲット材と裏板とを低融点金属を用いてろう付け(又は半田付け)している。このように、ターゲット材と裏板とを直接接合することにより、裏板とターゲット材との熱交換が良好になるため、このろう付け方法が広く用いられている。 In the cathode portion disclosed in Patent Document 1 , the target material and the back plate are brazed (or soldered) using a low melting point metal in order to efficiently perform the cooling effect of the target material. Thus, since the heat exchange between the back plate and the target material is improved by directly joining the target material and the back plate, this brazing method is widely used.

しかし、特許文献1のカソード部の構造によれば、ターゲット材を交換する際に裏板も同時に取りはずすことが必要である。しかも裏板には冷却循環水路管が設けられているので、ターゲット材を交換するとき、その都度裏板から水路管も取りはずさねばならず、作業性が悪いという問題がある。これを改善したものに、特許文献2に開示された構造のものがある。 However, according to the structure of the cathode portion of Patent Document 1 , it is necessary to remove the back plate at the same time when replacing the target material. In addition, since the back plate is provided with a cooling circulation channel pipe, each time the target material is changed, the channel tube must be removed from the back plate every time. As an improvement, there is a structure disclosed in Patent Document 2 .

特許文献2の構造は、ターゲット材と裏板との間に熱伝導性金属シート(可撓性伝熱シート)を介在させてある。この構造であると、ターゲット材と裏板との間の熱伝導性が確保されるとともに、ターゲット材の交換の際は、熱伝導性金属シート及びターゲット材を交換するだけで済むため、スパッタリング装置の保守管理が容易になる。 In the structure of Patent Document 2 , a heat conductive metal sheet (flexible heat transfer sheet) is interposed between the target material and the back plate. With this structure, the thermal conductivity between the target material and the back plate is ensured, and when replacing the target material, it is only necessary to replace the thermally conductive metal sheet and the target material. Maintenance management becomes easier.

U.S.P4,414,086U. S. P4,414,086 特開平5−59540号公報Japanese Patent Laid-Open No. 5-59540

しかしながら、上述した特許文献2のスパッタリング装置のカソード部は、以下に述べる問題点がある。 However, the cathode part of the sputtering apparatus of Patent Document 2 described above has the following problems.

従来のカソード部は、ターゲット材と裏板との間に熱伝導性金属シートを設けた後、ターゲット材と金属シート及び裏板と金属シートとの間の熱接触を良くするため、押え板(押えリング)を用いてターゲット材を圧接して裏板との面接触を確保している。然るに、金属シートと裏板及びターゲット材との間の接触面積が大きいため、金属シートの接触面に対し、一様な接触面を確保しようとすれば、ターゲット材で熱伝導性金属シートを強く圧接する必要がある。金属シートは、強い力で圧接されると、金属シートは低融点金属(InやPb等)材料から構成されており、また、機械的強度も弱いため、金属シート自身が変形してしまうという問題がある。このため、金属シートの熱伝導性が劣化してしまい実用に供することができなくなる。   In the conventional cathode part, after providing a heat conductive metal sheet between the target material and the back plate, a press plate (in order to improve the thermal contact between the target material and the metal sheet and between the back plate and the metal sheet, A presser ring is used to press-contact the target material to ensure surface contact with the back plate. However, since the contact area between the metal sheet and the back plate and the target material is large, if a uniform contact surface is to be secured with respect to the contact surface of the metal sheet, the target material strongly strengthens the heat conductive metal sheet. It is necessary to press contact. When the metal sheet is pressed with a strong force, the metal sheet is made of a low melting point metal (In, Pb, etc.) material, and the mechanical strength is weak, so the metal sheet itself is deformed. There is. For this reason, the thermal conductivity of the metal sheet deteriorates and cannot be put to practical use.

また、スパッタリング装置のカソード電極に高電力が印加された場合、ターゲット材の温度により金属シートが溶融して裏板とターゲット材との間から流れ出し、その結果、ターゲット材と裏板との間の熱伝導性が劣化する。このような金属シートの溶融によって、カソード電極とアースとの間が短絡され、ショートの原因或いはターゲット材の汚染の原因にもなっていた。   In addition, when high power is applied to the cathode electrode of the sputtering apparatus, the metal sheet is melted by the temperature of the target material and flows out from between the back plate and the target material, and as a result, between the target material and the back plate. Thermal conductivity deteriorates. Due to such melting of the metal sheet, the cathode electrode and the ground are short-circuited, causing a short circuit or contamination of the target material.

そこで、裏板とターゲット材との間を圧接しても変形が少ない金属シートを備え、また、高電力がターゲット材側に印加された場合でも、溶融した金属シートが流出しない金属シートの出現が望まれていた。 Therefore, even when pressed between the backing plate and the target material comprises a deformation is small metal sheets, also even if a high power is applied to the target material side, the appearance of the metal sheet which molten metal sheet does not flow out Was desired.

このため、本発明は、低融点金属材料からなる金属層中に、該金属層を構成する低融点金属材料より高融点の材料で構成され、しかも穴を有する金属箔が、前記金属層の表面に対して平行に埋め込まれていることを特徴とする熱伝導性金属シートを提供するものである。 Therefore, the present invention provides a metal layer composed of a low-melting-point metal material made of a material having a melting point higher than that of the low-melting-point metal material constituting the metal layer and having a hole, It is intended to provide a thermally conductive metal sheet characterized by being embedded in parallel to the above.

この発明では、熱伝導性金属シートの金属層中に、ターゲット材側に高電力が印加されたり、若しくはターゲット材が裏板上に熱伝導性金属シートを介して密着して取り付けられていなかったりしたとき、上昇したターゲット材の温度では非溶融の金属基材として、穴を有する金属箔が表面に対して平行に埋め込まれている。このため、ターゲット材と金属シートの密着性が良好でかつターゲット材側に低電力が印加され金属層が溶融されない場合は、金属層単独の場合に比べて金属シート面に対し平行(水平)方向の機械的強度が増大する。したがって、裏板とターゲット材との間を強い力で圧接させた場合でも、両者間に挿入されている金属シート自体の厚み方向への変形が従来に比べて少なくなるので、従来よりも裏板とターゲット材との間の熱伝導性が向上する。 In this invention, in the metal layer of the heat conductive metal sheet, high power is applied to the target material side, or the target material is not closely attached to the back plate via the heat conductive metal sheet. In this case, a metal foil having holes is embedded in parallel to the surface as a non-melting metal base material at the elevated temperature of the target material. For this reason, when the adhesion between the target material and the metal sheet is good and low power is applied to the target material side and the metal layer is not melted, the direction parallel (horizontal) to the metal sheet surface compared to the case of the metal layer alone Increases the mechanical strength. Therefore, even when the back plate and the target material are pressed against each other with a strong force, the deformation in the thickness direction of the metal sheet itself inserted between the two is less than in the past, so the back plate is more than conventional. And the thermal conductivity between the target material is improved.

また、ターゲット材が裏板上に熱伝導性金属シートを介して密着して取付けられていないとき、若しくはターゲット材が密着して取付けられていても高電力がターゲット材側に印加されて金属層が溶融した場合でも、金属シート中には基材(穴を有する金属箔)が埋め込まれているため、溶融した金属層が基材の穴に滞留する。このため、ターゲット材の温度上昇により溶融した金属層が裏板とターゲット材との間から流出することがなくなる。 In addition, when the target material is not closely attached to the back plate via the heat conductive metal sheet, or even if the target material is closely attached, the high power is applied to the target material side and the metal layer Even when is melted, the base material (metal foil having holes) is embedded in the metal sheet, so that the molten metal layer stays in the holes of the base material. For this reason, the molten metal layer due to the temperature rise of the target material does not flow out between the back plate and the target material.

また、この発明では、好ましくは金属層の材料をインジウム、鉛、及びIn−Pb合金の材料中から選ばれた1種類の材料とするのがよい。   In the present invention, it is preferable that the material of the metal layer be one kind of material selected from materials of indium, lead, and In—Pb alloy.

これらの材料は、低融点金属材料であり、かつ柔軟性に富んでいるので、ターゲット材又は裏板との密着性を十分確保することができる。また、この材料は、熱伝導性も良いため、裏板からの冷却温度をターゲット材に効率よく伝達するこができる。   Since these materials are low melting point metal materials and rich in flexibility, sufficient adhesion with the target material or the back plate can be ensured. Further, since this material has good thermal conductivity, the cooling temperature from the back plate can be efficiently transmitted to the target material.

また、この発明では、好ましくは基材の材料を銅、アルミニウム、Cu−Al合金及び炭素の材料中から選ばれた1種類の材料とするのがよい。   In the present invention, the base material is preferably one material selected from copper, aluminum, Cu—Al alloy and carbon.

このような材料は、金属層の材料に比べ、機械的強度が大きいので、この金属シートに圧接応力が加わっても、従来の金属層単体のときよりも金属シートの変形を低減することができる。   Since such a material has a higher mechanical strength than the material of the metal layer, even if a pressure stress is applied to the metal sheet, the deformation of the metal sheet can be reduced as compared with the conventional metal layer alone. .

また、この発明の参考例としては、基材の形状を、メッシュ状(網目状)とするのがよい。基材の形状を網目状にすることにより、ターゲット材が裏板上に熱伝導性金属シートを介して密着して取付けられていないとき、若しくはターゲット材が密着して取付けられていても高電力がターゲット材側に印加されてターゲット材の温度で金属層が溶融された場合でも、この金属層が基材間の表面張力によって網目の空隙部分に滞留するので、金属層の流出を防止することができる。 As a reference example of the present invention , it is preferable that the substrate has a mesh shape (mesh shape). High power even when the target material is not closely attached to the back plate via the heat conductive metal sheet, or even if the target material is closely attached, by making the shape of the base material a mesh. Even when the metal layer is melted at the temperature of the target material when applied to the target material side, this metal layer stays in the voids of the mesh due to the surface tension between the base materials, thus preventing the metal layer from flowing out. Can do.

また、この発明では、好ましくは、基材として、穴を有する金属箔を複数層用いるのが好適である。 In the present invention, it is preferable to use a plurality of layers of metal foil having holes as the base material.

これらの場合も上記の理由と同じ理由により基材間あるいは金属箔の穴に溶融した金属層が滞留するので、金属層の流出を防止することができる。   In these cases as well, the molten metal layer stays between the substrates or in the holes of the metal foil for the same reason as described above, so that the metal layer can be prevented from flowing out.

の発明の熱伝導性金属シートによれば、金属層中に穴付き金属箔からなる基材を配設してある。このため、ターゲット材と裏板との間に金属シートを挿入して、ターゲット材を裏板に強い力で圧接しても、基材の機械的強度が金属層の強度よりも大きいので、従来に比べて金属シートの変形が減少する。このため、裏板側からターゲット材側への冷却効果が従来に比べて著しく向上する。また、高電力がターゲット材側に印加されてターゲット材の温度により金属層が溶融しても、基材が金属層の流出を防止するため、カソード電極とアースとの間の短絡(ショート)を回避でき、また、ターゲット材の汚染をも回避できる。 According to the heat-conductive metal sheets of this invention, it is then arranged a substrate made of holed metal foil into the metal layer. For this reason, even if a metal sheet is inserted between the target material and the back plate and the target material is pressed against the back plate with a strong force, the mechanical strength of the base material is greater than the strength of the metal layer, The deformation of the metal sheet is reduced compared to For this reason, the cooling effect from the back plate side to the target material side is remarkably improved as compared with the conventional case. In addition, even if high power is applied to the target material side and the metal layer melts due to the temperature of the target material, the base material prevents a short circuit between the cathode electrode and the ground in order to prevent the metal layer from flowing out. It is possible to avoid the contamination of the target material.

以下、図を参照して、カソード部に使用する、本発明の熱伝導性金属シートの実施形態を説明する。図1〜図5は、この発明が理解できる程度に各構成成分の形状、大きさ及び配置関係を概略的に示してあるにすぎない。また、図1〜図3の平面図に付した斜線は、断面を表すものではなく、構成部品を明確に説明するために付した線である。 Referring to FIG, used for mosquito cathode section, an embodiment of a thermally conductive metal sheet of the present invention. 1 to 5 only schematically show the shape, size, and arrangement relationship of each component to the extent that the present invention can be understood. Moreover, the diagonal line attached | subjected to the top view of FIGS. 1-3 is a line attached in order not to represent a cross section but to demonstrate a component clearly.

図5を参照して、スパッタリング装置のカソード部の主要構成につき説明する。図5は、スパッタリング装置のカソード部の主要構成を示す断面図である。 Referring to FIG 5, it will be described main structure of the cathode portion of the scan sputtering apparatus. FIG. 5 is a cross-sectional view showing the main configuration of the cathode portion of the sputtering apparatus.

カソード部10は、カソード電極12、真空室の壁14、冷却循環水路管16、裏板18、熱伝導性金属シート(以下、金属シートともいう)20、ターゲット材22、押え板24及びマグネット(電磁石)26により構成されている。この実施の形態では、カソード電極12上に裏板18、金属シート20及びターゲット材22をそれぞれ順次具えてある。また、ターゲット材22の周辺には、押え板24を具えており、この押え板24により、ターゲット材22、金属シート20及び裏板18を圧接して金属シート20と裏板18、及び金属シート20とターゲット材22とを密着させてある。   The cathode unit 10 includes a cathode electrode 12, a vacuum chamber wall 14, a cooling circulation channel pipe 16, a back plate 18, a heat conductive metal sheet (hereinafter also referred to as a metal sheet) 20, a target material 22, a holding plate 24, and a magnet ( Electromagnet) 26. In this embodiment, a back plate 18, a metal sheet 20 and a target material 22 are sequentially provided on the cathode electrode 12. In addition, a presser plate 24 is provided around the target material 22, and the presser plate 24 presses the target material 22, the metal sheet 20, and the back plate 18 to press the metal sheet 20, the back plate 18, and the metal sheet. 20 and the target material 22 are brought into close contact with each other.

更に、裏板18の底面には、冷却循環水路管16が設けられており、図5の矢印Aから矢印Bの方向に冷却水を循環させている。また、裏板18の下側には、マグネット(電磁石)26が設けられており、この電磁石26に電力を供給することによりターゲット材22の周囲に磁力線を生成する。また、カソード電極12の両側には真空室の壁14を具えており、カソード部10を真空に保持している。   Further, a cooling circulation channel pipe 16 is provided on the bottom surface of the back plate 18, and the cooling water is circulated from the arrow A to the arrow B in FIG. 5. Further, a magnet (electromagnet) 26 is provided below the back plate 18, and magnetic lines of force are generated around the target material 22 by supplying electric power to the electromagnet 26. Further, a vacuum chamber wall 14 is provided on both sides of the cathode electrode 12 to hold the cathode portion 10 in a vacuum.

熱伝導性金属シートの参考例
次に、図1の(A)、(B)及び(C)を参照して、この発明のカソード部に用いる熱伝導性金属シートの参考例につき説明する。なお、図1の(A)は、金属シートの平面図、(B)及び(C)は、図1の(A)のX−X線に沿って切断した切口に相当する位置での切口断面を示す。
[ Reference example of thermally conductive metal sheet]
Next, referring to FIGS. 1A, 1B, and 1C, a reference example of the thermally conductive metal sheet used in the cathode portion of the present invention will be described. 1A is a plan view of a metal sheet, and FIGS. 1B and 1C are cross-sectional views taken along a line cut along line XX in FIG. Indicates.

本参考例では、熱伝導性金属シート20を、ターゲット材22が裏板18上に熱伝導性金属シート20を介して密着して取付けられていないとき、若しくはターゲット材22が密着して取付けられていても高電力がターゲット材22側に印加されたとき、ターゲット材22の温度で溶融する熱伝導性材料からなる金属層27と、この金属層27中に散在して設けられているターゲット材22の温度では非溶融の基材28とを以って構成してある。ここで、図4の(A)〜(C)を参照して、ターゲット材が金属シートに密着されていない状態及び密着されている状態につき説明する。なお、図4の(A)、(B)及び(C)は、裏板とターゲット材との間に金属シートを挟んで延在する基材に沿って切断した位置での切口断面を示す。 In this reference example , the heat conductive metal sheet 20 is attached when the target material 22 is not closely attached to the back plate 18 via the heat conductive metal sheet 20, or the target material 22 is attached closely. However, when high power is applied to the target material 22 side, the metal layer 27 made of a heat conductive material that melts at the temperature of the target material 22, and the target material scattered and provided in the metal layer 27 At a temperature of 22, it is constituted with a non-melting substrate 28. Here, with reference to (A)-(C) of FIG. 4, it demonstrates per the state in which the target material is not closely_contact | adhered to the metal sheet, and the closely_contact | adhered state. 4A, 4 </ b> B, and 4 </ b> C each show a cut section at a position cut along a base material that extends with a metal sheet sandwiched between a back plate and a target material.

ターゲット材22が金属シート20に密着されていないとは、両者間に隙間36が生じている状態をいう(図4の(A))。また、金属シート20が裏板18とターゲット材20との間に挟着されてはいるが、金属シート20の膜厚が取付け前の膜厚と変わらないときも密着していない状態という(図4の(B))。   That the target material 22 is not in close contact with the metal sheet 20 means a state in which a gap 36 is generated between them ((A) in FIG. 4). Further, although the metal sheet 20 is sandwiched between the back plate 18 and the target material 20, it is said that the metal sheet 20 is not in close contact even when the film thickness of the metal sheet 20 is not different from the film thickness before attachment (see FIG. 4 (B)).

すなわち、例えば金属シート20の膜厚tを5mmとすれば、ターゲット材22が金属シート20と密着されていても金属シート20の膜厚が変わっていない場合、ここでは密着していない状態という。   That is, for example, if the thickness t of the metal sheet 20 is 5 mm, the target material 22 is not in close contact with the metal sheet 20 when the thickness of the metal sheet 20 is not changed.

これに対して、金属シート20の膜厚tが裏板18とターゲット材22との間を圧接することにより膜厚Δtに減少している状態を、ここでは密着している状態という(図4の(C))。すなわち、例えば金属シート20の膜厚tが約5mmであったものが、5mm未満の膜厚に変化している状態を密着している状態という。また、高電力とは、2kw以上の電力をいう。   On the other hand, the state in which the film thickness t of the metal sheet 20 is reduced to the film thickness Δt by press-contacting between the back plate 18 and the target material 22 is herein referred to as a close contact state (FIG. 4). (C)). That is, for example, a state in which the thickness t of the metal sheet 20 is about 5 mm is changed to a thickness of less than 5 mm is referred to as a close contact state. Moreover, high power means electric power of 2 kw or more.

また、金属層27中の基材28(28a及び28b)は、ほぼ真直な基材28を用いて金属層27中に基材28をほぼ等間隔に縦横に重ね合わせて網目状に配設させてある(図1の(A))。尚、図1及び2では、金属シート20の表面に対し、横方向の基材を28bの符号を付し、縦方向の基材を28aの符号を付して表す。そして、基材28a及び28bに囲まれた空隙部分29にも金属層27が埋め込まれている。   In addition, the base material 28 (28a and 28b) in the metal layer 27 is arranged in a mesh shape by superimposing the base material 28 vertically and horizontally in the metal layer 27 using a substantially straight base material 28. ((A) in FIG. 1). 1 and 2, the base material in the horizontal direction is denoted by reference numeral 28 b and the base material in the vertical direction is denoted by reference numeral 28 a with respect to the surface of the metal sheet 20. The metal layer 27 is also embedded in the gap portion 29 surrounded by the base materials 28a and 28b.

また、金属層27の材料としては、熱伝導性がよく、裏板18とターゲット材22との面接触性のよい材料を選択するのが良い。ここでは、金属層27の材料として、低融点金属材料、例えばインジウム(In)を用いる。Inの材料の代わりに、鉛(Pb)又はインジウム−鉛(In−Pb)合金等を用いても良い。   Further, as the material of the metal layer 27, it is preferable to select a material having good thermal conductivity and good surface contact between the back plate 18 and the target material 22. Here, a low melting point metal material such as indium (In) is used as the material of the metal layer 27. Instead of the In material, lead (Pb), indium-lead (In-Pb) alloy, or the like may be used.

また、基材28の材料としては、ターゲット材22が裏板18上に金属シート20を介して密着されて取付けていない場合、若しくは密着されていてもターゲット材22側に高電力が印加された場合、ターゲット材22の温度では非溶融の材料であって、金属層27と固溶体を形成せずかつ金属層27との濡れ性が良い材料を選択するのが良い。このような材料として、ここでは、例えば銅(Cu)を用いる。銅の材料の代わりに、アルミニウム(Al)、Cu−Al合金又は炭素(C)等を用いても良い。   In addition, as the material of the base material 28, when the target material 22 is not closely attached to the back plate 18 via the metal sheet 20, or even when the target material 22 is closely attached, high power is applied to the target material 22 side. In this case, it is preferable to select a material that is not melted at the temperature of the target material 22 and does not form a solid solution with the metal layer 27 and has good wettability with the metal layer 27. Here, for example, copper (Cu) is used as such a material. Aluminum (Al), Cu—Al alloy, carbon (C), or the like may be used instead of the copper material.

上記金属シートを形成するには、まず、耐熱性を有する板(例えば石英ガラス板)(図示せず)を用意し、この板の表面に、基材28a及び28bを、網目状に配設する(図1の(A))。   In order to form the metal sheet, first, a heat-resistant plate (for example, a quartz glass plate) (not shown) is prepared, and base materials 28a and 28b are arranged on the surface of the plate in a mesh shape. ((A) of FIG. 1).

然る後、溶融した低融点金属(例えばインジウム)を、網目状基材28a及び28bを埋め込むようにして板上に充填する。このような方法により、金属層27及び基材28からなる金属シート20が形成される(図1の(B))。   Thereafter, a molten low melting point metal (for example, indium) is filled on the plate so as to embed the mesh-like substrates 28a and 28b. By such a method, the metal sheet 20 which consists of the metal layer 27 and the base material 28 is formed ((B) of FIG. 1).

上述した参考例では、メッシュ状の基材28を金属層27中に散在させてあるので、金属シートの表面に対し平行(水平)方向の機械的強度のみが増加する。また、ターゲット材22と金属シート20との接触面或いは裏板と金属シートとの接触面積を大きくするため、従来よりも強い力でターゲット材22を裏板18に圧接しても、この発明では、金属層27中に基材28a及び28bを散在させてあるため、その分金属シート20の機械的強度が増加する。その結果、金属シート20の変形が少なくなり、裏板18からターゲット材22への熱伝導性が従来に比べ良好となる。 In the reference example described above, since the mesh-like base material 28 is scattered in the metal layer 27, only the mechanical strength in the parallel (horizontal) direction with respect to the surface of the metal sheet increases. Further, in order to increase the contact surface between the target material 22 and the metal sheet 20 or the contact area between the back plate and the metal sheet, even if the target material 22 is pressed against the back plate 18 with a stronger force than before, in the present invention, Since the base materials 28a and 28b are scattered in the metal layer 27, the mechanical strength of the metal sheet 20 increases accordingly. As a result, the deformation of the metal sheet 20 is reduced, and the thermal conductivity from the back plate 18 to the target material 22 is improved as compared with the conventional case.

次に、図1の(C)を参照して、金属シート中の基材を波状にして形成した参考例につき説明する。図1の(C)は、基材を波状の網目形状に形成したときの金属シート部の断面を示す。 Next, with reference to FIG. 1C, a reference example in which the base material in the metal sheet is formed in a wave shape will be described. (C) of FIG. 1 shows a cross section of the metal sheet portion when the base material is formed in a wavy mesh shape.

波状の基材28を有する金属シートを形成するには、既に説明した石英ガラス上に縦横に編み込んた波状の基材28c及び28dを配設した後、この基材28c及び28dで囲まれた空隙部分(図示せず)に金属層27を埋め込んで形成する。   In order to form the metal sheet having the corrugated base material 28, the corrugated base materials 28c and 28d knitted longitudinally and laterally on the quartz glass described above are disposed, and then the void surrounded by the base materials 28c and 28d. A metal layer 27 is embedded in a portion (not shown).

このように、金属層27中の基材28c及び28dを波状の形状にすることにより、基材28c及び28dの領域が、金属シート20の厚さ方向に対し広く分布するようになるため、基材28をストライプ状のメッシュ形状にした(図1の(B))ものに比べて金属シート20の熱伝導性が良好となる。したがって、裏板18側からターゲット材22への冷却効果が一層向上する。   Thus, by making the base materials 28c and 28d in the metal layer 27 into a wavy shape, the regions of the base materials 28c and 28d are widely distributed in the thickness direction of the metal sheet 20. The thermal conductivity of the metal sheet 20 is better than that obtained by forming the material 28 into a striped mesh shape ((B) in FIG. 1). Therefore, the cooling effect from the back plate 18 side to the target material 22 is further improved.

図1の(A)及び(B)では、基材28をメッシュ状(網目状)或いは碁盤状に形成した例を示したが、何らこの形状に限定されるものではなく、基材28を金属層27中にランダムに散在させて配設してあっても良い(図示せず)。   1A and 1B show an example in which the base material 28 is formed in a mesh shape (mesh shape) or a grid shape. However, the shape is not limited to this, and the base material 28 is made of metal. The layers 27 may be randomly scattered in the layer 27 (not shown).

本発明の一例に係る熱伝導性金属シート]
次に、図2及び図3を参照して、穴を有する金属箔を金属層中に設けた金属シートの例につき説明する。なお、図2(A)は、本発明の一例に係る熱伝導性金属シートの平面図を示し、(B)は、図2の(A)のY−Y線に沿って切断した位置に相当する断面切口を示す。
[ Thermal conductive metal sheet according to an example of the present invention ]
Next, with reference to FIG.2 and FIG.3, it demonstrates about the example of the metal sheet which provided the metal foil which has a hole in the metal layer. 2A shows a plan view of a thermally conductive metal sheet according to an example of the present invention , and FIG. 2B corresponds to a position cut along line YY in FIG. A cross section cut is shown.

本例では、基材30として、四角形の穴を有する金属箔30を用いる。この発明では、金属箔30を金属層27中に3層埋め込んで設けてある。ここでは、金属シートの厚さ方向に対し金属箔30を3層埋め込んだ例を示しているが、金属箔30は、1層或いは2層、又は3層以上であっても良い。また、金属箔の穴30aにも金属層27が充填されている。 In this example , a metal foil 30 having a square hole is used as the substrate 30. In the present invention, three metal foils 30 are embedded in the metal layer 27. Here, an example in which three layers of the metal foil 30 are embedded in the thickness direction of the metal sheet is shown, but the metal foil 30 may be one layer, two layers, or three or more layers. The metal layer 27 is also filled in the hole 30a of the metal foil.

このように、この実施の形態例では、金属層中に3層の穴付き金属箔30を配設してあるので、金属シートの機械的強度が、既に述べたメッシュ状基材を埋め込んだ金属シートに比べ、更に増加するという利点がある。   As described above, in this embodiment, since the metal foil 30 with three layers is disposed in the metal layer, the mechanical strength of the metal sheet is a metal in which the mesh-like base material described above is embedded. Compared with the sheet, there is an advantage of further increase.

次に、図3の(A)及び(B)を参照して、金属層中の基材をスリット状の穴を有する金属箔とした場合の金属シートの構造につき説明する。なお、図3の(A)は、金属シートの平面図を示し、(B)は、図3の(A)のZ−Z線に沿って切断した位置に相当する断面切口を示す。   Next, referring to FIGS. 3A and 3B, the structure of the metal sheet when the base material in the metal layer is a metal foil having slit-like holes will be described. 3A shows a plan view of the metal sheet, and FIG. 3B shows a cross-sectional cut corresponding to the position cut along the line ZZ in FIG.

この実施の形態例では、基材32としてスリット状の穴34を有する金属箔32を用い、この金属箔32を金属層27中に埋め込んである。このため、穴34にも金属層27が充填されている。   In this embodiment, a metal foil 32 having slit-like holes 34 is used as the base material 32, and the metal foil 32 is embedded in the metal layer 27. For this reason, the hole 34 is also filled with the metal layer 27.

上述した本発明の一例によれば、穴付き金属箔30(32)からなる基材を金属層27中に散在させることにより、金属シート面に対し平行(水平)方向の機械的強度のみが増加する。また、ターゲット材22と金属シート20との接触面或いは裏板18と金属シート20との接触面積を大きくするため、従来よりも強い力でターゲット材22を裏板18に圧接しても、この発明では、金属層27中に基材30(32)を散在して設けてあるので、その分金属シート20の機械的強度が増加する。その結果、裏板18とターゲット材22との間を大きい力で圧接しても、従来に比べ、金属シート20の変形が少なくなりかつ金属シートと裏板及び金属シートとターゲット材との間の面接触も良くなるので、裏板18からターゲット材22への冷却効果が従来に比べ、著しく向上する。 According to the example of the present invention described above, only the mechanical strength in the parallel (horizontal) direction with respect to the metal sheet surface is increased by dispersing the base material made of the metal foil 30 (32) with holes in the metal layer 27. To do. Further, in order to increase the contact surface between the target material 22 and the metal sheet 20 or the contact area between the back plate 18 and the metal sheet 20, even if the target material 22 is pressed against the back plate 18 with a stronger force than before, this In the present invention, since the base material 30 (32) is scattered and provided in the metal layer 27, the mechanical strength of the metal sheet 20 increases accordingly. As a result, even if the back plate 18 and the target material 22 are pressed against each other with a large force, the deformation of the metal sheet 20 is reduced as compared with the conventional case, and between the metal sheet and the back plate and between the metal sheet and the target material. Since the surface contact is also improved, the cooling effect from the back plate 18 to the target material 22 is remarkably improved as compared with the conventional case.

また、高電力がターゲット材22側に印加されて、ターゲット材22の温度により金属層27が溶融した場合でも、この発明では金属層27中に穴付き金属箔30(32)からなる基材を設けてあるので、金属層27は基材の穴30a及び34に滞留し、金属層27の流出を防止できる。   In addition, even when high power is applied to the target material 22 side and the metal layer 27 is melted due to the temperature of the target material 22, in the present invention, a base material made of the metal foil 30 (32) with holes is provided in the metal layer 27. Since the metal layer 27 is provided, the metal layer 27 stays in the holes 30a and 34 of the base material, and the metal layer 27 can be prevented from flowing out.

次に、上述した参考例及び本発明の一例の金属シートを用いて、ターゲット材の形状と金属層の溶融の有無につき実験した結果を以下に述べる。 Next, the results of experiments on the shape of the target material and the presence or absence of melting of the metal layer using the above-described reference example and the metal sheet of the present invention will be described below.

6インチ(約15.24cm)ターゲット材22の場合、裏板18上に金属シート20を搭載してターゲット材22と裏板18との間を圧接すると、ターゲット材22と金属シート20との間は密着した状態になる。このとき、6インチターゲット材に電力を1.5〜2kw印加しても金属層27は溶融しないが、電力を2kw以上印加すると金属層27が溶融する。しかし、金属層27の流出は見られなかった。   In the case of a 6-inch (about 15.24 cm) target material 22, when the metal sheet 20 is mounted on the back plate 18 and pressed between the target material 22 and the back plate 18, the space between the target material 22 and the metal sheet 20 is reached. Will be in close contact. At this time, the metal layer 27 does not melt even when power of 1.5 to 2 kw is applied to the 6-inch target material, but the metal layer 27 melts when power of 2 kw or more is applied. However, no outflow of the metal layer 27 was observed.

一方、9インチ(約22.86cm)ターゲット材22の場合、裏板18上に金属シート20を搭載してターゲット材22と裏板18との間を圧接すると、ターゲット材22と金属シート20との間は密着しない状態になる。このとき、ターゲット材22に電力を1kw以上印加すれば金属層27は溶融する。9インチの場合も金属層27の流出は見られなかった。   On the other hand, in the case of the 9-inch (about 22.86 cm) target material 22, when the metal sheet 20 is mounted on the back plate 18 and the target material 22 and the back plate 18 are pressed against each other, the target material 22 and the metal sheet 20 It will be in the state which does not adhere between. At this time, if electric power is applied to the target material 22 for 1 kw or more, the metal layer 27 is melted. Even in the case of 9 inches, no outflow of the metal layer 27 was observed.

また、上述した参考例及び本発明の一例では、スパッタリングの際に金属シート20が溶融しなければ、ターゲット材22の交換時に金属シート20を再利用することが可能となるので、従来に比べ、経済的効果も大きい。 Moreover, in the reference example and the example of the present invention described above, if the metal sheet 20 is not melted during sputtering, the metal sheet 20 can be reused when the target material 22 is replaced. The economic effect is also great.

また、裏板18とターゲット材22との間に金属シート20を設けてあるので、ターゲット材22を交換する際のメンテナンスが容易になるという利点がある。   Further, since the metal sheet 20 is provided between the back plate 18 and the target material 22, there is an advantage that maintenance when the target material 22 is replaced becomes easy.

(A)〜(C)は、参考例に係る熱伝導性金属シートの構造を説明するために供する平面図及び断断面ある。(A)-(C) are the top views and a cross section which are provided in order to demonstrate the structure of the heat conductive metal sheet which concerns on a reference example . (A)〜(B)は、この発明の一例に係る熱伝導性金属シートの構造を説明するために供する平面図及び断面図である。(A)-(B) are the top views and sectional drawings provided in order to demonstrate the structure of the heat conductive metal sheet which concerns on an example of this invention. (A)〜(B)は、この発明の一例に係る熱伝導性金属シートの構造の変形例を説明するために供する平面図及び断面図である。(A)-(B) are the top views and sectional drawings with which it uses for demonstrating the modification of the structure of the heat conductive metal sheet which concerns on an example of this invention. (A)〜(C)は、ターゲット材と金属シートとの密着状態を説明するための図である。(A)-(C) are the figures for demonstrating the contact | adherence state of a target material and a metal sheet. この発明のスパッタリング装置のカソード部を説明するために供する断面図である。It is sectional drawing with which it uses in order to demonstrate the cathode part of the sputtering device of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

10:カソード部
12:カソード電極
14:真空室の壁
16:冷却循環水路管
18:裏板
20:熱伝導性金属シート
22:ターゲット材
24:押え板
26:マグネット(電磁石)
27:金属層
28:基材
28a:金属シート面に対し横方向の基材
28b:金属シート面に対し縦方向の基材
30、32:穴付き金属箔
10: Cathode part 12: Cathode electrode 14: Wall of vacuum chamber 16: Cooling circulation channel pipe 18: Back plate 20: Thermally conductive metal sheet 22: Target material 24: Holding plate 26: Magnet (electromagnet)
27: Metal layer 28: Substrate 28a: Substrate in a direction transverse to the metal sheet surface 28b: Substrate in a direction perpendicular to the metal sheet surface 30, 32: Metal foil with a hole

Claims (6)

低融点金属材料からなる金属層中に、該金属層を構成する低融点金属材料より高融点の材料で構成され、しかも穴を有する金属箔が、前記金属層の表面に対して平行に埋め込まれていることを特徴とする熱伝導性金属シート。A metal foil made of a material having a higher melting point than the low melting point metal material constituting the metal layer and having a hole is embedded in the metal layer made of the low melting point metal material in parallel to the surface of the metal layer. A thermally conductive metal sheet characterized by the above. スパッタリング装置のターゲット材と裏板との間に介在される熱伝導性金属シートであることを特徴とする請求項1に記載の熱伝導性金属シート。The thermally conductive metal sheet according to claim 1, wherein the thermally conductive metal sheet is interposed between a target material and a back plate of a sputtering apparatus. 金属箔が、金属層の厚さ方向に複数層埋め込まれていることを特徴とする請求項1又は2に記載の熱伝導性金属シート。The heat conductive metal sheet according to claim 1 or 2, wherein a plurality of metal foils are embedded in the thickness direction of the metal layer. 前記金属層を構成する低融点金属材料が、インジウム(In)、鉛(Pb)及びIn−Pb合金の中から選ばれた一種類であることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の熱伝導性金属シート。 Low melting point metal material constituting the metal layer is indium (In), lead (Pb) and claims 1 to any one of the 3, characterized in that a type class selected from among an In-Pb alloy The thermally conductive metal sheet according to item. 前記金属箔が、前記金属層と固溶体を形成しない材料で構成されていることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の熱伝導性金属シート。The heat conductive metal sheet according to any one of claims 1 to 4, wherein the metal foil is made of a material that does not form a solid solution with the metal layer. 前記金属箔の構成材料が、銅(Cu)、アルミニウム(Al)及びCu−Al合金の中から選ばれた一種類であることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載の熱伝導性金属シート。 The material of the metal foil, copper (Cu), aluminum (Al) as claimed in any one of claims 1 to 5, characterized in that a type class selected from among and Cu-Al alloy Thermally conductive metal sheet.
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