CN108350566B - 溅射靶的制造方法及溅射靶 - Google Patents

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Abstract

溅射靶的制造方法，其中，利用热板，一边对靶材的上表面的中心部以先于该上表面的外周部的方式从上方进行推压，一边进行加热，从而将靶材扩散接合于背板材。

Description

溅射靶的制造方法及溅射靶
技术领域
本发明涉及溅射靶的制造方法及溅射靶。
背景技术
以往，作为溅射靶的制造方法，有日本特开平9-143707号公报(专利文献1)中记载的方法。在该溅射靶的制造方法中，通过应用能赋予各向同性压力的热等静压(热等静压法：HIP(Hot Isostatic Press))，从而将靶材扩散接合于背板材，制造溅射靶。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平9-143707号公报
发明内容
发明要解决的课题
本发明的课题在于提供能够增强靶材与背板材的接合强度(特别是在靶材的中心部)的溅射靶的制造方法。
用于解决课题的手段
为解决上述课题，本发明的溅射靶的制造方法是将靶材扩散接合于背板材的上表面而制造溅射靶的方法，其中，
利用热板，一边对上述靶材的上表面的中心部以先于该上表面的外周部的方式沿单轴方向进行推压，一边进行加热，从而将上述靶材扩散接合于上述背板材。
本说明书中，有时将推压时位于靶材侧的热板称为“上热板”、将推压时位于背板材侧的热板称为“下热板”。该扩散接合可以如后述那样使用热压进行。
根据本发明的溅射靶的制造方法，利用热板，一边对靶材的上表面的中心部以先于该上表面的外周部的方式沿单轴方向进行推压，一边进行加热，从而将靶材扩散接合于背板材。
由此，能够利用热板对靶材的上表面的至少中心部施加负荷，从而能够增强靶材中心部与背板材的接合强度。
根据本发明的制造方法，能够利用热板从靶材的上表面的中心部向外周部依次施加负荷，从而能够将背板材的上表面与靶材的下表面之间的空气从中心部向外周部排出。因此，能够消除背板材的上表面与靶材的下表面之间的间隙，能够增强靶材与背板材的接合强度。
另外，根据本发明的制造方法，由于可以使用热压，因此与热等静压法相比，接合所需的压力被降低，接合所需的时间被缩短，接合所需的成本被降低。
在溅射靶的制造方法的一个实施方式中，上述靶材的上述上表面的中心部较之该上表面的外周部而言向上方突出。
根据上述实施方式，由于靶材的上表面的中心部较之该上表面的外周部而言向上方突出，因此能够以简单的结构在接合时利用热板对靶材的上表面的中心部以先于该上表面的外周部的方式进行推压。
在溅射靶的制造方法的一个实施方式中，上述热板中，加压面的中心部较之该加压面的外周部而言向下方突出。
根据上述实施方式，由于热板中加压面的中心部较之该加压面的外周部而言向下方突出，因此能够以简单的结构在接合时利用热板对靶材的上表面的中心部以先于该上表面的外周部的方式进行推压。
本说明书中，上述加压面是指上述推压时与靶材相接触的面。以下，有时也将该加压面称为“热板的下表面”。
本说明书中，所谓“靶材的上表面”，是指上述推压时靶材的与接触背板材的一侧呈相反侧的面。
溅射靶的制造方法的一个实施方式中，在上述靶材的上述上表面的中心部设置有较之该上表面的外周部而言向上方突出的突出构件。
根据上述实施方式，由于在靶材的上表面的中心部设置有较之该上表面的外周部而言向上方突出的突出构件，因此能够以简单的结构在接合时利用热板对靶材的上表面的中心部以先于该上表面的外周部的方式进行推压。
溅射靶的制造方法的一个实施方式中，将上述靶材嵌入至具有环状框部的上述背板材的上述框部的内侧，并利用上述热板，一边对上述靶材的上述上表面的中心部以先于该上表面的外周部的方式从上方进行推压，一边进行加热。
根据上述实施方式，将靶材嵌入至背板材的框部的内侧，并利用热板，一边对靶材的上表面的中心部以先于该上表面的外周部的方式从上方进行推压，一边进行加热。
由此，即使将靶材嵌入至背板材的框部的内侧，也能够利用热板对靶材的上表面的至少中心部施加负荷，从而能够增强靶材与背板材的接合强度。
溅射靶的一个实施方式中，所述溅射靶具备背板材、和接合于上述背板材的上表面的靶材，
上述靶材的中心部与上述背板材的接合强度为7kg/mm2以上。
此外，溅射靶制造用接合体的一个实施方式中，所述溅射靶制造用接合体具备背板材、和接合于上述背板材的上表面的靶材，
上述靶材的中心部与上述背板材的接合强度为7kg/mm2以上。
根据上述实施方式，靶材的中心部与背板材的接合强度为7kg/mm2以上，因此，能够增强靶材与背板材的接合强度。
此处，所谓靶材的中心部与背板材的接合强度是指：例如，利用热板的下表面对靶材的上表面的中心部进行推压时，在将靶材的上表面的中心部(其为最开始被下表面推压的部分)朝向靶材的下表面进行投影而得到的区域中，与背板材的接合部的强度。
发明的效果
根据本发明的溅射靶的制造方法，利用热板的加压面，一边对靶材的上表面的中心部以先于该上表面的外周部的方式从上方进行推压，一边进行加热，从而将靶材扩散接合于背板材。由此，能够增强靶材与背板材的接合强度(特别是在靶材的中心部)。
附图说明
[图1]为表示本发明的溅射靶的第1实施方式的立体图。
[图2]为第1实施方式的溅射靶的剖面图。
[图3]为第1实施方式的溅射靶的放大剖面图。
[图4]为对第1实施方式的溅射靶的制造方法进行说明的说明图。
[图5]为对第1实施方式的溅射靶的制造方法进行说明的说明图。
[图6]为对第1实施方式的溅射靶的制造方法进行说明的说明图，其为表示实施例1～3的溅射靶的剖面图。
[图7]为对第1实施方式的溅射靶的制造方法进行说明的说明图。
[图8]为表示本发明的溅射靶的第2实施方式的剖面图。
[图9]为表示本发明的溅射靶的第3实施方式的剖面图。
[图10]为对第1实施方式的溅射靶的制造方法进行说明的说明图。
[图11]为表示实施例4的溅射靶的剖面图。
[图12]为表示本发明的溅射靶的另一方式的剖面图。
[图13]为表示本发明的溅射靶的又一方式的剖面图。
[图14]为表示上热板的下表面(加压面)的位置坐标和其位置坐标的尺寸的说明图。
具体实施方式
以下，利用图示的实施方式，对本发明进行详细说明。
(第1实施方式)
图1为表示本发明的溅射靶的第1实施方式的立体图。图2为溅射靶的剖面图。如图1和图2所示，溅射靶1具有背板材10、和接合于背板材10的上表面的靶材20。背板材10具有底板11、和设置于底板11的上表面的外周缘的环状框部12。靶材20嵌合于背板材10的框部12的内侧，并扩散接合于底板11的上表面。将框部12的高度方向作为上下方向，将底板11作为下侧，将与底板11相反的一侧作为上侧。从上方观察，背板材10及靶材20形成为圆形。需要说明的是，背板材10及靶材20也可以形成为长圆形、椭圆形、多边形等。
靶材20的上表面21包含溅射面，所述溅射面承接通过溅射而发生了等离子体化(或离子化)的非活性气体。靶材20中含有的靶原子从非活性气体所碰撞的溅射面中被击出。该被击出的原子堆积在与溅射面相对地配置的衬底上，并在该衬底上形成薄膜。
靶材20的上表面21的中心部较之该上表面21的外周部而言向上方突出。上表面21的中心部具有向上方突出的圆形突出部21a。在背板材10的框部12的高度方向上，靶材20的最上方位置高于背板材10的框部12的最上方位置。即，靶材20的上表面21较之背板材10的框部12的上表面12a而言向上方突出。
靶材20可以由下述材料制作，所述材料选自由例如铝(Al)、铜(Cu)、铬(Cr)、铁(Fe)、钽(Ta)、钛(Ti)、锆(Zr)、钨(W)、钼(Mo)、铌(Nb)等金属及它们的合金组成的组，但构成靶材20的材料并不限定于这些。作为靶材20的材料，优选硬度比背板材小、且扩散接合时容易变形的材料。具体而言，优选Al或Al合金，更优选Al，尤其优选使用例如母材的Al纯度(不包括添加元素)为99.99％以上、更优选99.999％以上、进一步优选99.9999％以上的Al。Al的纯度增加时，母材(靶材)的硬度降低，被推压时可进一步发生变形，能够进一步提高与背板材的接合性。另外，将Al用作靶材时，从合金尖状物(alloy spike)、电迁移等观点考虑，还可以将Si、Cu、Nd、Mg、Fe、Ti、Mo、Ta、Nb、W、Ni、Co等(优选Si、Cu等)作为添加元素，优选使用Al-Cu合金(例如Al-1.0％Cu、Al-0.5％Cu等)、Al-Si合金(例如Al-1.0％Si、Al-0.5％Si等)、Al-Cu-Si合金(例如，Al-1.0％Si-0.5％Cu等)。此外，尤其优选使用维氏硬度为50以下、优选45以下、更优选40以下的Al。
背板材10的材料可以与靶材20的材料相同。背板材10的材料优选为选自铝(Al)、铜(Cu)、钛(Ti)、钨(W)、钼(Mo)、钽(Ta)、铌(Nb)、铁(Fe)及它们的合金中的1种以上的材料，更优选为选自铝(Al)、铜(Cu)及它们的合金中的1种以上的材料。优选的是，背板材10的硬度比靶材20的硬度大。靶材20为Al或Al合金时，背板材10优选使用例如A2024合金、纯Cu、Cu-Cr合金、SUS304、A5052合金、A5083合金、A6061合金、A7075合金等，通过使维氏硬度大于50、优选为100以上、更优选为110以上、进一步优选为130以上，从而能够抑制背板材的变形。
背板材10的直径例如为250mm～850mm，优选为300mm～650mm，更优选为350mm～550mm，靶材20的直径例如为200mm～700mm，优选为250mm～600mm，更优选为300mm～500mm，作为扩散接合中使用的背板材10及靶材20是合适的。需要说明的是，背板材10的直径及靶材20的直径并不限定于此，从作业效率的观点考虑，嵌入有靶材20的背板材10的框材12的内侧的直径优选大于所嵌入的靶材20，但靶材20的外侧与背板材10的框材12的内侧之间的距离过大时，靶材20在加压方向以外产生的变形量变大，将无法得到充分的接合强度，或者靶材20的结晶性容易发生变化，因此，优选的是，背板材10的框材12的内侧的直径比所嵌入的靶材20大0.1mm～10mm、优选0.2mm～5mm、更优选0.3mm～1mm。
图3为图2的放大图。如图3所示，可在背板材10与靶材20之间设置镀层40。通过设置镀层40，可以提高背板材10与靶材20的接合。具体而言，镀层40至少设置于底板11的上表面11a与靶材20的底面20a之间。镀层40的材料为银，但也可以为铬、锌、铜、镍等金属。镀层40预先形成于背板材10和靶材20中的至少一者，此时的形成方法为电镀、非电镀等通常的镀覆方法，在大量生产溅射靶的情况下，通常优选使用镀覆速度快的电镀法(例如，记载于日本特公昭58-55237、日本特开2010-222617、日本特开2009-149965中。)。另外，在背板材10的表面和靶材20的表面设置镀层40时，可以首先在所述表面上镀覆铜、锌等金属层作为基底层，然后在该铜层、锌层上镀覆银层。此时，镀层40除包含银层以外还包含铜或锌等金属层。如上所述，镀层40可以为单层，或者也可以为多层。作为镀层40的厚度，通常为5μm以上且200μm以下，优选为10μm以上且100μm以下，更优选为20μm以上且50μm以下，进一步优选为25μm以上且40μm以下。镀层的厚度在上述范围内时，能够保持充分的接合强度，能够抑制产生未接合部位等的接合不良。
图2中示出了溅射靶1。可以将图2的溅射靶1作为溅射靶制造用接合体，也可以之后通过使用了铣床、NC铣床、加工中心(machining center)、车床、NC车床等的机械加工对溅射靶制造用接合体的背板材10的框部12、靶材20的上表面21进行切削，加工成期望的尺寸、表面状态而制成溅射靶。
接着，对溅射靶1的制造方法进行说明。
如图4所示，使用铣床、NC铣床、加工中心、车床、NC车床等对金属材料进行切削加工，准备背板材10及靶材20。然后，对背板材10及靶材20施以银镀层。此时，对底板11的上表面及框部12的内周面、和靶材20的底面及侧面(即，背板材10与靶材20相接触的部分)施以银镀层(图3的镀层40)。优选的是，在底板11的上表面和靶材20的底面设置银镀层。需要说明的是，可以对背板材10及靶材20的整个表面施以银镀层，但此时需要在最终工序中将靶材20的上表面21(溅射面)的银镀层去除。另外，作为设置镀层的预处理，可以进行脱脂处理、酸处理、碱处理、水洗等处理，这些处理可以利用已知的方法进行。在靶材20、背板材10为Al或Al合金的情况下，会在Al表面产生牢固的氧化被膜，将难以在表面进行镀覆处理，因此，可以在镀覆处理前进行锌酸盐处理。锌酸盐处理可以利用已知的方法进行，例如浸渍于包含氢氧化钠、氧化锌的锌酸盐溶液中，优选浸渍于还包含络合剂、金属盐的锌酸盐溶液中。通过进行锌酸盐处理，从而Al表面被置换为Zn，能够防止或限制活性表面的再氧化。另外，在锌酸盐处理后，通过浸渍于硝酸等锌酸盐剥离液中而将锌置换被膜剥离，并再次进行锌酸盐处理，从而能够形成更致密且更均匀的锌置换被膜。锌酸盐处理可以重复进行3次以上。另外，在设置用于接合的银镀层之前，为了防止镀层的鼓起、剥落等镀覆密合不良，可以利用镍、铜、银等及包含这些金属的合金等实施触击电镀处理。例如，利用铜进行触击电镀时，可以通过在包含氰化铜、磷酸铜的镀覆液中进行电镀来设置铜触击镀层。
然后，如图5所示，将靶材20嵌入至背板材10的框部12的内侧。将其称为嵌入工序。此时，如图6所示，靶材20的上表面21的中心部(突出部21a)较之该上表面21的外周部而言向上方突出。另外，以在背板材10的框部12的高度方向上、靶材20的最上方位置高于背板材10的框部12的最上方位置的方式进行设定。靶材20的最上方位置为在靶材20的上表面21形成的突出部21a的位置。背板材10的框部12的最上方位置为框部12的上表面12a的位置。
在嵌入工序之后，如图7所示，将靶材20扩散接合于背板材10。将其称为接合工序。此时，利用上热板31及下热板32，从上下夹持背板材10及靶材20，进行加热并沿上下方向进行加压。将其称为热压。即，经由镀层将背板材10与靶材20接合。
进一步具体地说明图7所示的接合工序的话，利用上热板31的下表面310，一边对靶材20的上表面21的中心部(突出部21a)以先于该上表面21的外周部的方式从上方进行推压，一边进行加热，从而将靶材20扩散接合于背板材10。此时，上热板31的下表面310平坦，但由于靶材20的上表面21的中心部(突出部21a)较之该上表面21的外周部而言向上方突出，因此能够以简单的结构利用上热板31对靶材20的上表面21的中心部(突出部21a)以先于该上表面21的外周部的方式进行推压。需要说明的是，突出部21a的形状由1个层阶构成，但也可以如图10那样由2个层阶以上的多个层阶构成。突出部21a的上表面平坦，但也可以为凸曲面。另外，在突出部21a的上表面为凸曲面的情况下，利用上热板31的下表面310进行推压时，可以将突出部21a中的与下表面310相接触并被推压的区域视为靶材20的上表面21的中心部。
突出部21a的宽度相对于靶材的宽度(直径)而言通常为30％以上，从增强靶材20的中心部处的接合强度的方面考虑，优选为40～60％。另外，关于突出部21a从上表面21突出的状态，可以利用下述角度来判断，所述角度为：靶材20的竖直剖面中，将上表面21的外周部的外周端缘与突出部21a的外周端缘连接的线段、与上表面21的外周部所成的角度。上述线段与上表面21的外周部所成的角度优选为0.05°以上，更优选为0.05°～0.50°，进一步优选为0.10°～0.30°。通过使上述角度在该范围内，从而能够将来自上热板31的压力有效地传递至靶材20、背板材10，能够增强接合强度。在突出部21a的上部如图10所示那样由2个层阶以上的多个层阶构成的情况下，使将上表面21的外周部的外周端缘与各突出部层阶的外周端缘连接的线段、与上表面21的外周部所成的角度中的最大角度显示在上述范围内即可，在突出部21a的形状为凸曲面的情况下，使同凸曲面相切的线段与上表面21的外周部所成的角度中的最大角度显示在上述范围内即可。
热压可使用已知的热压机进行。需要说明的是，本发明的溅射靶及溅射靶制造用接合体可以利用包括除上述实施方式以外的接合工序的方法进行制造。例如，在图7所示的接合工序中，沿上下方向对背板材10及靶材20进行加压时，可以在下热板32被固定的状态下以朝向下方的方式仅对上热板31进行加压，也可以在上热板31被固定的状态下以朝向上方的方式仅对下热板32进行加压。加压方向并不必须为竖直方向，只要能够以不妨碍接合的方式将包含背板材10及靶材20的嵌合体进行固定，则也可以以背板材10与靶材20的接合面与竖直方向平行的方式进行设置，并沿水平方向进行加压而进行接合，但为了不产生未接合部、均匀地进行接合，沿上下方向进行加压而进行接合是优选的。另外，图7中示出了将嵌合体(其是将靶材20嵌入至背板材10的内侧而得到的)设置于热板的方法的一例，可以以靶材20成为上侧(靶材20的上表面21与上热板31相接触)的方式进行设置，也可以以靶材20成为下侧(靶材20的上表面21与下热板32相接触)的方式进行设置。此时，可以将热板的与靶材20的上表面21相接触的面称为加压面。
以下，对热压条件的一例进行说明。热压工序包括嵌合体(其是将靶材20嵌入至背板材10的内侧而得到的)的预热工序、之后的加压工序。靶材的尺寸为φ450mm时，热压时的热板的温度取决于靶材的组成，为200℃～500℃，优选为220℃～400℃±10℃，更优选为230℃～330℃，优选以靶材的温度成为热板的温度±20℃、优选热板的温度±10℃的方式进行预热。预热时的热板的温度为190℃～500℃，优选为210℃～400℃，更优选为220℃～370℃，预热时间为5分钟以上，优选为5分钟～60分钟，更优选为10分钟～30分钟。作为预热方法的一例，有如下方法：将嵌合体(其是将靶材20嵌入至背板材10的内侧而得到的)放置于下热板上，将上热板以接近下述位置的状态进行静置，所述位置为嵌合体的靶材上表面21的正上方位置，优选与靶材上表面21相距大于0mm且为50mm以下的位置，更优选与靶材上表面21相距10mm～40mm的位置，进一步优选与靶材上表面21相距15mm～30mm的位置。热压时对嵌合体(其是将靶材20嵌入至背板材10的内侧而得到的)赋予的压力为8MPa以上，优选为10MPa～80MPa，更优选为25MPa～70MPa，加压时间为10分钟以上，优选为10分钟以上且60分钟以下，更优选为20分钟～40分钟。需要说明的是，靶材的尺寸变大时，所施加的压力也变大。
构成上热板31、下热板32的材料优选为合金钢、碳钢等高强度的合金，例如可以使用SCM430、SCM440等铬钼钢、SUS304、SUS316等不锈钢、S45C、S60C等碳钢。
上热板31、下热板32的形状没有特别限定，对靶材进行推压的面可以为圆形，也可以为长方形、正方形这样的四边形或除此以外的多边形。另外，对于上热板31、下热板32的尺寸而言，优选的是，只要为能够对整个靶材20进行推压的尺寸即可，可以根据靶材20的尺寸来确定。例如，在为正方形的热板的情况下，为了推压φ450mm的靶材、φ550mm的背板材，可以使用1000mm×1000mm×t100mm这样的尺寸。与背板材10相接触的一侧的热板的尺寸只要与背板材尺寸基本同等或者为背板材尺寸以上即可，与靶材20的上表面21相接触的一侧的热板的尺寸优选为下述尺寸：热板的推压面的1边的长度为靶材直径的0.8倍～5倍、优选1倍～3倍、更优选1.2倍～2.5倍。
根据第1实施方式，制造了如图2所示的溅射靶1。在该溅射靶1中，靶材20的下表面的中心部与背板材10的接合强度为7kg/mm2以上，能够增强接合强度。所谓靶材20的中心部与背板材10的接合强度，是表示：在将靶材20的上表面21的中心部(其为最开始被下表面310推压的部分)朝向靶材20的下表面进行投影而得到的区域(突出部21、或突出部21的上表面为凸曲面时，所述中心部是指与下表面310相接触且被推压的区域)中，与背板材10的接合部的强度。本申请方法中的靶材20的中心部与背板材10的接合强度通常为15kg/mm2以下。需要说明的是，在将靶材20接合于背板材10后，可以利用精切削将背板材10的框部12的至少一部分去除，也可以对靶材20的上表面21、突出部21a进行研磨而使其变得平滑。溅射靶1的精切削中优选使用铣床、NC铣床、加工中心、车床、NC车床等。
根据溅射靶1的制造方法，利用上热板31的加压面310，一边对靶材20的上表面21的中心部以先于该上表面21的外周部的方式从上方进行推压，一边进行加热，从而将靶材20扩散接合于背板材10。
以往的方法中，反复利用热压进行接合时，上热板31的中央部有时因变形而略微凹陷。另外，由于靶材20是以嵌合于背板材21的框部12的内侧的方式被加压，因此接合时压力容易集中于靶材20的外周部，无法充分提高靶材20的中心部的接合强度。
根据本实施方式，能够利用上热板31对靶材20的上表面21的至少中心部施加负荷，从而能够增强靶材20与背板材10的接合强度，特别地，即使是在以往的方法中仅可得到低接合强度的靶材20的中心部，也能够增强接合强度。
根据第1实施方式，能够利用上热板31从靶材20的上表面21的中心部向外周部依次施加负荷，从而能够将背板材10的上表面与靶材20的下表面之间的空气从中心部向外周部排出。因此，能够消除背板材10的上表面与靶材20的下表面之间的间隙，能够增强靶材20与背板材10的接合强度。
根据第1实施方式，由于可以使用热压，因此与热等静压法相比，接合所需的压力被降低，接合所需的时间被缩短，接合所需的成本被降低。
根据第1实施方式，即使将靶材20嵌入至背板材10的框部12的内侧，也能够利用上热板31对靶材20的上表面21的至少中心部施加负荷，从而能够增强靶材20与背板材10的接合强度。
根据第1实施方式，背板材10与靶材20通过镀层40而接合，因此，当从单轴方向进行推压、优选从上方进行推压(单轴加压)而进行接合时，即使在比不设置镀层40的情况低的温度下(例如200℃～500℃、优选220℃～400℃、更优选230℃～330℃)，也能够将背板材10与靶材20可靠地接合。特别是在靶材20由Al、Al合金这样的熔点较低的金属形成的情况下，能够经由镀层于上述那样的低温进行接合，因此能够抑制靶材20的变性(结晶性的变化)。
第1实施方式中，优选地，背板材10的底板11的上表面11a与靶材20的底面20a通过镀层40而接合。通过热压，能够将力无阻力地传递至背板材10的上表面11a和靶材20的底面20a，使得接合面处的密合力增加，结果接合强度提高。另外，由于热压为单轴加压，因此未对靶材20的侧面和背板材10的框部12的内周面施加能够接合的程度的力也是可以的，靶材20的侧面可以不与背板材10相接合。若靶材20的侧面不与背板10相接合，则在加工成接合面侧平坦或者框部有些微残留的背板形状的溅射靶时，能够在周向上从根部将背板的框部切出，因此能够缩短切削时间。
(第2实施方式)
图8为表示本发明的溅射靶的制造方法的第2实施方式的剖面图。第2实施方式的靶材形状及上热板形状与第1实施方式不同。以下对该不同结构进行说明。
如图8所示，接合前的溅射靶1A中，靶材20A的上表面21为平坦面。上热板31A的加压面310的中心部较之该加压面310的外周部而言向下方突出。即，加压面310的中心部具有向下方突出的突出部310a。需要说明的是，突出部310a的形状由1个层阶构成，但也可以由多个层阶构成。突出部310a的加压面平坦，但也可以为凸曲面。
突出部310a的宽度相对于靶材的宽度(直径)而言通常为30％以上，从增强靶材20的中心部处的接合强度的方面考虑，优选为40～60％。
在图8所示的实施方式中，上热板31A的加压面310的中心部较之该加压面310的外周部而言向下方突出，因此，能够以简单的结构在接合工序时利用上热板31A对靶材20A的上表面21的中心部以先于该上表面21的外周部的方式进行推压。需要说明的是，除上述不同点以外，第2实施方式的构成与第1实施方式相同。
(第3实施方式)
图9为表示本发明的溅射靶的制造方法的第3实施方式的剖面图。第3实施方式的靶材的形状与第1实施方式不同。以下对该不同结构进行说明。
如图9所示，在接合前的溅射靶1B中，靶材20A的上表面21为平坦面。在靶材20A的上表面21的中心部设置有较之该上表面21的外周部而言向上方突出的突出构件41。突出构件41例如由耐热片材(所述耐热片材是由聚酰亚胺等树脂形成的)、不发生扩散接合的金属片材构成。突出构件41由1片构成，但也可以由直径彼此不同的多个片构成。
突出构件41的宽度相对于靶材的宽度(直径)而言通常为30％以上，从增强靶材20A的中心部处的接合强度的方面考虑，优选为40～60％。另外，关于突出构件41从靶材20A的上表面21突出的状态，可以利用下述角度来判断，所述角度为：靶材20A的竖直剖面中，将上表面21的外周部的外周端缘与突出构件41的外周端缘连接的线段、与上表面21的外周部所成的角度。上述线段与上表面21的外周部所成的角度优选为0.05°以上，更优选为0.05°～0.5°，进一步优选为0.10°～0.30°。上述角度在该范围内时，能够将来自上热板31的压力有效地传递至靶材20A、背板材10，能够增强接合强度。突出构件41由彼此不同的多个片构成的情况下，使将上表面21的外周部的外周端缘与各突出构件41的外周端缘连接的线段、与上表面21的外周部所成的角度中的最大角度显示在上述范围内即可。
在图9所示的实施方式中，由于在靶材20A的上表面21的中心部设置有较之该上表面21的外周部而言向上方突出的突出构件41，因此能够以简单的结构在接合工序时利用上热板31A对靶材20A的上表面21的中心部以先于该上表面21的外周部的方式进行推压。需要说明的是，除上述不同点以外，第3实施方式的构成与第1实施方式相同。
本发明并不限定于上述实施方式，可以在不超出本发明的要旨的范围内进行设计变更。例如，可以将第1至第3实施方式的各特征点进行各种组合。
上述实施方式中，背板材具有框部，但也可以省去框部，还可以在扩散接合后利用精切削加工而将框部去除。
另外，本实施方式中，按照从靶材20的中心部至外周部的顺序，从热压的上热板进行推压，在与背板材10的接触部处，从中心部朝向外周部发生变形，在框部12的内侧，由于来自中心部的变形力和来自上热板的推压，从而存在下述倾向：靶材20的外周部与背板材10的接合强度略微强于靶材20的中心部与背板材10的接合强度。通常，外周部与中心部的接合强度之差为0.1kg/mm2以上，优选为0.1kg/mm2以上且3kg/mm2以下。在通过接合加工后的精切削加工而去除框部12的情况下，由于通过切削而对框部12、靶材20的外周部施加的应力，从而使得有可能在背板材10与靶材20的接合面上产生缺陷，但当外周部与中心部的接合强度之差在上述范围内时，外周部的接合强度略微强于中心部，由此能够抑制在精切削加工时在接合面上产生缺陷。
(实施例)
接下来，举出本实施例1～4和比较例对本发明进行说明。
实施例1～3的溅射靶为图6所示的溅射靶。在接合前的溅射靶中，在靶材20的上表面21的中心部具有第1突出部21a。
突出部21a的最大宽度W1是指第1突出部21a的直径。突出部21a的最大高度H是指从上表面21的外周部至第1突出部21a的高度。突出部21a的最大角度θ表示：在靶材20B的竖直剖面中，将上表面21的外周部的外周端缘与第1突出部21a的外周端缘连接的线段、与上表面21的外周部所成的角度中的最大角度。靶宽度W2是指靶材20的直径。
实施例1中，最大宽度W1为220mm，最大高度H为0.3mm，最大角度θ为0.15°，最大宽度W1/靶宽度W2之比为49％。实施例2中，最大宽度W1为260mm，最大高度H为0.3mm，角度θ为0.18°，最大宽度W1/靶宽度W2之比为58％。实施例3中，最大宽度W1为180mm，最大高度H为0.3mm，角度θ为0.13°，最大宽度W1/靶宽度W2之比为40％。
实施例4的溅射靶为图11所示的溅射靶1D。在接合前的溅射靶1D中，在靶材20A的上表面21的中心部依次设置有第1至第4突出构件41a～41d。第1至第4突出构件41a～41d的直径依次增大。第1突出构件41a的直径为30mm，第2突出构件41b的直径为50mm，第3突出构件41c的直径为100mm，第4突出构件41d的直径为260mm。第1至第4突出构件41a～41d的厚度各自为0.1mm。
突出构件41a～41d的最大宽度W1是指第4突出构件41d的直径。突出构件41a～41d的最大高度H是指从上表面21的外周部至第4突出构件41d的高度。突出构件41a～41d的最大角度θ表示：在靶材20A的竖直剖面中，将上表面21的外周部的外周端缘与第4突出构件41a～41d的各外周端缘连接的线段、与上表面21的外周部所成的角度中的最大角度。靶宽度W2是指靶材20B的直径。
实施例4中，最大宽度W1为260mm，最大高度H为0.4mm，最大角度θ为0.24°，最大宽度W1/靶宽度W2之比为58％。
对于比较例的溅射靶而言，靶材的上表面平坦，没有图10的突出部21a、21b，也没有图11的突出构件41a～41d。
并且，对于实施例1～4和比较例而言，利用加压面310平坦的上热板31(参照图7)对靶材的上表面进行推压，将靶材扩散接合于背板材。靶材使用φ450mm×t14.5mm的Al-0.5％Cu，背板材使用设置有φ450.3mm×深12mm的凹部的φ550mm×t25mm的A2024合金。实施例4的突出构件41a～41d使用聚酰亚胺膜。在靶材与背板材之间设置银镀层，在压力为56MPa、接合温度为270℃、预热时间为10分钟、加压时间为30分钟的条件下进行扩散接合。镀银处理在靶材与背板材的接合面侧进行，在锌酸盐处理、铜触击电镀处理后，利用电镀法在靶材与背板材这两者的接合面设置约10μm的银镀层。热压中使用具备上热板、下热板的热压机(森铁工株式会社制，型号：MSF-1000HP)，所述上热板、下热板的材料为SCM440、尺寸为1000mm×1000mm×t100mm。针对设置于下热板上的背板材与靶材的嵌合体，使上热板沿竖直向下的方向移动，一边从上方进行推压一边进行加热。使用从利用扩散接合而得到的溅射靶中采集的试验片，测定接合强度。对于接合强度而言，从溅射靶切出宽10mm×深15mm×高23mm，进而以在垂直方向上将接合面作为中心而成为宽度4mm×深15mm(接合部的面积为宽4mm×深15mm)的方式设置缩颈部，制成拉伸试验片。针对该拉伸试验片，使用万能试验机((株)岛津制作所UH-500kNIR)在与接合面垂直的方向上施加负荷而测定接合强度。将其结果示于表1。另外，对于拉伸试验片而言，将从靶材上表面突出部的最大宽度W1中切出的试验片的接合强度作为中心部的接合强度，将在较之最大宽度W1而言更靠外侧的位置处切出的试验片的接合强度作为外周部的接合强度，将它们记载于表1。
就实施例1～4中进行扩散接合而得到的溅射靶而言，通过NC车床，利用精切削加工而将背板的框材去除，利用研磨加工而使靶材上表面变得平滑。
[表1]
由表1可知，关于靶材与背板材的中心部的接合强度，比较例中为0[kg/mm2]，而与此相对，实施例1～4中为7.4～9.7[kg/mm2]。另外，关于靶材与背板材的外周部的接合强度，实施例1～4中的强度没有问题。因此，与比较例相比，实施例1～4中能够使上述外周部的强度为适度的强度，并且能够增强中央部的接合强度。如上所述，通过在接合时利用上热板对靶材的上表面的中心部以先于该上表面的外周部的方式进行推压，从而能够提高整体的接合强度。
就实施例1～4中得到的溅射靶而言，利用精切削加工进行了背板材的框材的去除、靶材上表面的研磨加工，但即使在精加工后尤其在被认为施加了强的应力的外周部，也未在靶材与背板的接合部确认到缺陷等不良情况。
表1中示出了本实施例1～4和比较例的镀层的厚度(已扩散接合的溅射靶中的靶材与背板材之间的镀层的总厚度)。该实施例中，镀层为包含Ag作为主成分的层。如表1所示，可知在本实施例1～4中镀层的厚度与接合强度存在相关性，镀层越厚则接合强度越高。另一方面，比较例中，靶材的上表面平坦，无法良好地进行加压，因此，接合强度为0kg/mm2，与镀层的厚度无关。
此处，对接合强度根据镀层厚度的不同而发生变化的机理进行说明。认为在靶材与镀层的接合面附近，靶材的金属和镀层的基底层的金属扩散，成为杂质浓度高的镀层。因此认为，镀层变厚时，Ag的纯度在镀层的中央部变高，而且接合面附近的杂质量也减少，因此接合强度提高。Al-0.5％Cu自身的拉伸强度为7kg/mm2左右，而4N的Ag自身的拉伸强度为16kg/mm2左右。需要说明的是，虽然镀层越厚越好，但Ag物性的影响会逐渐饱和，而且Ag为价格昂贵的金属，若过厚则成本增加。
上述实施方式中，靶材的上表面的突出部的形状为阶梯状，但也可以为其他形状。例如，如图12所示，靶材20C的上表面21的形状可以为中央部较外周部突出的曲面。另外，如图13所示，靶材20D的上表面21的突出部21a的形状可以为中央部较外周部突出的曲面。
同样地，上热板的下表面的形状可以为中央部较外周部突出的曲面。另外，上热板的下表面的突出部的形状可以为中央部较外周部突出的曲面。
此处，上热板的加压面的形状为曲面时，上热板的加压面的尺寸可以为图14所示的尺寸。图14中示出了将上热板的加压面在横向上划分为A～E且在纵向上划分为1～5时的位置坐标，并示出了该位置坐标的尺寸。尺寸的单位为mm，尺寸为正值即表示突出。在纵向及横向上进行划分的尺寸为200mm。由图14可知，上热板的加压面的中心(横向为“C”的位置且纵向为“3”的位置)最高，为+0.4mm，朝向上热板的加压面的外周而逐渐降低。
附图标记说明
1、1A～1F 溅射靶
10 背板材
11 底板
11a 上表面
12 框部
12a 上表面
20、20A～20D 靶材
20a 底面
21 上表面
21a 突出部
21b 突出部
31、31A 上热板
310 下表面(加压面)
310a 突出部
32 下热板
40 镀层
41 突出构件
41a～41d 第1～第4突出构件

Claims (12)

1.溅射靶的制造方法，其是将靶材扩散接合于背板材的上表面而制造溅射靶的方法，其中，
所述靶材的硬度小于所述背板材的硬度，
利用热板，一边对所述靶材的上表面的中心部以先于所述上表面的外周部的方式从上方进行推压，一边进行加热，从而将所述靶材扩散接合于所述背板材。
2.如权利要求1所述的溅射靶的制造方法，其中，所述靶材的所述上表面的中心部较之所述上表面的外周部而言向上方突出。
3.如权利要求1或2所述的溅射靶的制造方法，其中，所述热板中，推压时与所述靶材相接触的加压面的中心部较之所述加压面的外周部而言向下方突出。
4.如权利要求1或2所述的溅射靶的制造方法，其中，在所述靶材的所述上表面的中心部设置有较之所述上表面的外周部而言向上方突出的突出构件。
5.如权利要求1或2所述的溅射靶的制造方法，其中，将所述靶材嵌入至具有环状框部的所述背板材的所述框部的内侧，并利用所述热板，一边对所述靶材的所述上表面的中心部以先于所述上表面的外周部的方式从上方进行推压，一边进行加热。
6.溅射靶，其具备：
背板材；和
接合于所述背板材的上表面的靶材，
所述靶材的硬度小于所述背板材的硬度，
所述靶材的中心部与所述背板材的接合强度为7kg/mm2以上，
所述靶材的外周部与所述背板材的接合强度大于所述靶材的中心部与所述背板材的接合强度，所述外周部的接合强度与所述中心部的接合强度之差为0.1kg/mm2以上且3kg/mm2以下。
7.溅射靶制造用接合体，其具备：
背板材；和
接合于所述背板材的上表面的靶材，
所述靶材的硬度小于所述背板材的硬度，
所述靶材的中心部与所述背板材的接合强度为7kg/mm2以上，
所述靶材的外周部与所述背板材的接合强度大于所述靶材的中心部与所述背板材的接合强度，所述外周部的接合强度与所述中心部的接合强度之差为0.1kg/mm2以上且3kg/mm2以下。
8.溅射靶的制造方法，其是将靶材扩散接合于背板材而制造溅射靶的方法，其中，
所述靶材的硬度小于所述背板材的硬度，
利用热板，一边对所述靶材的与接触所述背板材的面呈相反侧的面的中心部以先于所述相反侧的面的外周部的方式沿单轴方向进行推压，一边进行加热，从而将所述靶材扩散接合于所述背板材。
9.如权利要求8所述的溅射靶的制造方法，其中，所述靶材的所述相反侧的面的中心部较之所述相反侧的面的外周部而言向与接触所述背板的面相反的一侧突出。
10.如权利要求8或9所述的溅射靶的制造方法，其中，所述热板中，推压时与所述靶材相接触的加压面的中心部较之所述加压面的外周部而言更突出。
11.如权利要求8或9所述的溅射靶的制造方法，其中，在所述靶材的所述相反侧的面的中心部设置有较之所述相反侧的面的外周部而言向与接触所述背板的面相反的一侧突出的突出构件。
12.如权利要求8或9所述的溅射靶的制造方法，其中，将所述靶材嵌入至具有环状框部的所述背板材的所述框部的内侧，并利用所述热板，一边对所述靶材的所述与接触所述背板材的面呈相反侧的面的中心部以先于所述相反侧的面的外周部的方式沿所述单轴方向进行推压，一边进行加热。
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