CN116377402A - 溅射靶、将靶材与背板接合的方法及溅射靶的制造方法 - Google Patents

溅射靶、将靶材与背板接合的方法及溅射靶的制造方法 Download PDF

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CN116377402A CN202310394145.3A CN202310394145A CN116377402A CN 116377402 A CN116377402 A CN 116377402A CN 202310394145 A CN202310394145 A CN 202310394145A CN 116377402 A CN116377402 A CN 116377402A
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Abstract

本发明涉及溅射靶、将靶材与背板接合的方法及溅射靶的制造方法。本发明的课题是提供靶材不易剥离的溅射靶。本发明的溅射靶具备：背板；靶材，其借助接合材料而接合于所述背板的接合区域；和接合层，其通过所述背板与所述靶材之间的接合材料而形成，其中，所述靶材与所述背板之间的接合部位的接合面积相对于所述接合区域的面积而言为97％以上，在整个所述接合区域中，所述靶材与所述背板之间的不存在接合材料的部位的最大缺陷面积相对于所述接合区域的整面的面积而言为2％以下，所述接合层的最大厚度与最小厚度之差为0.5mm以下。

Description

溅射靶、将靶材与背板接合的方法及溅射靶的制造方法
本申请是申请日为2020年1月30日、申请号为202080008654.2、发明名称为“溅射靶、将靶材与背板接合的方法及溅射靶的制造方法”的发明申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及溅射靶、将靶材与背板接合的方法及溅射靶的制造方法。
背景技术
作为以往的溅射靶的接合方法，可举出日本特开平6-114549号公报(专利文献1)中记载的接合方法。在该溅射靶的接合方法中，在靶材和背板分别形成熔融钎料被覆，使靶材和背板一边相互摩擦一边相对地移动来重叠，由此，将在被覆表面产生的氧化物挤出，在不掺入氧化物、气泡的状态下使钎料被覆合体，然后，使钎料冷却、凝固来进行钎焊。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平6-114549号公报
发明内容
发明所要解决的课题
然而，已知在上述现有的溅射靶的接合方法中，存在靶材与背板的接合不充分，在溅射中产生靶材的剥离的担心。本申请的发明人进行了深入研究，结果着眼于在现有方法中，相对于要将靶材与背板接合的区域(接合区域)的面积而言，实际接合的面积(接合面积)的比例(接合率)小，而且位于靶材与背板之间的不存在接合材料的部位(未接合部位)之中，面积成为最大的部位的面积(最大缺陷面积)大，从而发现了接合率及最大缺陷面积与靶材的剥离之间存在关系。
因此，本发明的课题在于，提供能够实现在溅射中靶材不易剥离的溅射靶的溅射靶、将靶材与背板接合的方法及溅射靶的制造方法。
用于解决课题的手段
为了解决上述课题，溅射靶的一个实施方式具备：
背板；和
靶材，其借助接合材料而接合于所述背板的接合区域(背板中的要接合靶材的区域)，
其中，所述靶材与所述背板之间的接合部位(已接合的部位)的接合面积相对于所述接合区域的面积而言为97％以上，
所述靶材与所述背板之间的未接合部位的最大缺陷面积相对于所述接合区域的面积而言为0.6％以下。
根据前述实施方式，能够制造能提高接合率、且能减小最大缺陷面积、靶材不易剥离的溅射靶。
另外，在溅射靶的一个实施方式中，所述靶材的长度为1000mm以上、4000mm以下。
根据前述实施方式，能够制造在长条形的溅射靶中靶材也不易剥离的溅射靶。
另外，将靶材与背板接合的方法的一个实施方式是利用接合材料将靶材与背板接合的方法，其具备：
将接合材料涂布于所述背板的主面中的要接合所述靶材的区域(接合区域)的工序；
以所述靶材的端缘(第一端缘)从所述背板的所述接合区域的第1端缘侧移动至超过所述背板的所述接合区域中的在第1方向上与所述第1端缘相对的第2端缘的位置为止的方式，使所述靶材沿着所述背板的所述主面在所述第1方向上滑行移动的工序；和
使所述靶材沿着所述背板的所述主面在与所述第1方向呈相反方向的第2方向上滑行移动，从而使所述靶材与所述背板的所述接合区域一致的工序。
以下，亦将使靶材在第1方向上滑行移动称为“滑动”，亦将使靶材在第2方向上滑行移动称为“反向滑动”。
根据前述实施方式，通过使靶材相对于背板在第1方向上滑动后在第2方向上反向滑动，从而使靶材与背板的接合区域一致。由此，在靶材与背板的接合中，能够提高接合率，并且能够减小在未接合部位之中面积成为最大的最大缺陷面积的尺寸。因此，能够制造靶材不易剥离的溅射靶。
另外，在将靶材与背板接合的方法的一个实施方式中，
所述靶材及所述背板形成为长条形，
所述靶材的所述端缘沿着所述靶材的长边方向形成，
所述背板的所述接合区域的所述第1端缘及所述第2端缘沿着所述背板的长边方向形成，且在所述背板的短边方向上相对，
使所述靶材相对于所述背板在所述背板的短边方向上滑行移动。
根据前述实施方式，在长条形的靶材及背板中，能够减小靶材相对于背板的移动距离，能够缩短操作时间。
另外，在将靶材与背板接合的方法的一个实施方式中，
具备：在所述接合材料的涂布工序之前，将多根线配置于所述背板的所述主面上的工序，
在所述靶材的所述第1方向及所述第2方向的移动中，使所述靶材在所述线上滑行移动。
根据前述实施方式，使靶材在线上滑行，因此能够在将靶材的要接合的面(接合面)与背板的要接合的面(接合面)保持为大致平行的状态下容易地移动靶材，因此能够提高接合率。另外，线作为间隔件发挥功能，因此能够使由接合材料形成的靶材与背板间的接合层的厚度成为固定值。
另外，在将靶材与背板接合的方法的一个实施方式中，所述线的直径为0.05mm以上、0.5mm以下。
根据前述实施方式，能够防止断线，能够防止由接合材料形成的接合层的厚度的不均匀化。
另外，在将靶材与背板接合的方法的一个实施方式中，具备：在所述靶材的所述第1方向的移动工序与所述靶材的所述第2方向的移动工序之间，在所述背板的所述接合区域的所述第1端缘侧补充接合材料的工序。
根据前述实施方式，在背板的接合区域的第1端缘侧补充接合材料，因此能够在接合材料容易变得不足的接合区域的第1端缘侧补充接合材料，能够进一步提高接合率，并且能够进一步减小最大缺陷面积。
另外，在将靶材与背板接合的方法的一个实施方式中，在所述靶材的所述第1方向的移动工序中，在将所述靶材的所述端缘(第一端缘)移动至超过所述背板的所述接合区域的所述第2端缘的位置时，若将从所述背板的所述接合区域的所述第2端缘至所述靶材的所述端缘(第一端缘)为止的所述第1方向的距离设为A，将所述接合区域的所述第1方向的宽度设为W，则0.03≤A/W<1.0。
根据前述实施方式，能够减小靶材相对于背板的移动距离，并且能够提高接合率，且能够减小最大缺陷面积。
另外，在将靶材与背板接合的方法的一个实施方式中，在所述靶材的所述第1方向的移动工序中，在将所述靶材的所述端缘(第一端缘)配置于所述背板的所述接合区域的所述第1端缘侧时，若将从所述背板的所述接合区域的所述第1端缘至所述靶材的所述端缘(第一端缘)为止的所述第1方向的距离设为B，将所述接合区域的所述第1方向的宽度设为W，则0≤B/W<2.0。
根据前述实施方式，能够减小靶材相对于背板的移动距离，能够在将靶材置于背板上后使其滑动，因此能够提高接合率，并且能够减小最大缺陷面积的尺寸。
另外，在溅射靶的制造方法的一个实施方式中，使用所述接合方法将所述靶材与所述背板接合而制造溅射靶。
根据前述实施方式，在靶材与背板的接合中，能够提高接合率，并且能够减小未接合部位之中面积成为最大的最大缺陷面积的尺寸。因此，能够制造靶材不易剥离的溅射靶。
发明的效果
根据本发明的溅射靶、将靶材与背板接合的方法及溅射靶的制造方法，能够制造靶材不易剥离的溅射靶。
附图说明
[图1A]是表示本发明的将靶材与背板接合的方法的一个实施方式的说明图。
[图1B]是表示本发明的将靶材与背板接合的方法的一个实施方式的说明图。
[图1C]是表示本发明的将靶材与背板接合的方法的一个实施方式的说明图。
[图1D]是表示本发明的将靶材与背板接合的方法的一个实施方式的说明图。
[图1E]是表示本发明的将靶材与背板接合的方法的一个实施方式的说明图。
[图2A]是表示在存在于靶材与背板之间的接合层中，不存在接合材料的状态的简略截面图。
[图2B]是表示在存在于靶材与背板之间的接合层中，不存在接合材料的状态的简略截面图。
[图3A]是表示本发明的溅射靶的靶材与背板之间的接合材料的状态的简略图。
[图3B]是表示比较例的溅射靶的靶材与背板之间的接合材料的状态的简略图。
具体实施方式
以下，通过图示的实施方式来详细地说明本发明。
(实施方式)
图1A至图1E是表示本发明的将靶材与背板接合的方法(以下，称为“接合方法”。)的一个实施方式的说明图。如图1A至图1E所示，该方法是利用接合材料4将靶材2和背板3接合的方法。
如图1A所示，准备靶材2和背板3。靶材2形成为长条形的板状。靶材2的长边方向的长度例如为1000mm以上，优选为1500mm以上，更优选为2000mm以上，进一步优选为2200mm以上，并且为4000mm以下，优选为3500mm以下，更优选为3200mm以下，进一步优选为3000mm以下。靶材2的短边方向的长度例如为100mm以上，优选为120mm以上，更优选为130mm以上，进一步优选为150mm以上，并且为2000mm以下，优选为1000mm以下，更优选为500mm以下，进一步优选为300mm以下。需要说明的是，长边方向的长度与短边方向的长度可以相同，也可以不同。另外，靶材2的厚度例如为5mm以上、40mm以下，优选为10mm以上、30mm以下，更优选为12mm以上、25mm以下。本发明中，即使在使用大型的平板显示器用的靶材的情况下，也能够实现接合率的提高、接合区域整体的最大缺陷面积的减小。
另外，溅射靶的长边方向的长度与短边方向的长度的纵横比(长边方向的长度/短边方向的长度)为1以上、30以下，优选为5以上、25以下，更优选为6以上、20以下，进一步优选为7以上、18以下，特别优选为8以上、15以下。由此，溅射靶虽然成为细长的形状，但易于发挥反向滑动工序的效果，能够制造接合率高、最大缺陷面积小的溅射靶。
靶材2在上表面具有溅射面2a。从上表面观察时，靶材2具有对应于长边的第1端缘21及第2端缘22。第1端缘21及第2端缘22沿着靶材2的长边方向形成，第1端缘21和第2端缘22在靶材2的短边方向上相互面对来配置。
靶材2在成为上表面的溅射面2a的背侧具有要与背板接合的面(接合面)。接合面的大小通常与靶材2的大小实质上相同，但也可以因除去在机械加工时在接合面产生的毛刺、除去成为异常放电的产生原因的角而比靶材2的面积(长边方向的长度×短边方向的长度，具有R部时为俯视图中的面积)小。接合面的面积可以为靶材2的面积的通常95％以上、优选98％以上、更优选99％以上的尺寸。
在靶材2的溅射时，通过溅射而离子化的非活性气体与溅射面2a碰撞。从离子化的非活性气体所碰撞的溅射面2a，击出靶材2中所含的靶原子。该被击出的原子堆积在与溅射面2a相对地配置的基板上，在该基板上形成薄膜。
制作靶材2的材料只要是由可在基于溅射法的成膜中通常使用的金属、合金、氧化物、氮化物等陶瓷或烧结体构成的材料，就没有特别限定，根据用途、目的来适宜选择靶材料即可。例如，能够由选自由铝、铜、铬、铁、钽、钛、锆、钨、钼、铌、铟、银、钴、钌、铂、钯、镍等金属及它们的合金组成的组中的材料、掺杂锡的氧化铟(ITO)、掺杂铝的氧化锌(AZO)、掺杂镓的氧化锌(GZO)、In-Ga-Zn系复合氧化物(IGZO)来制作。构成靶材2的材料不限于这些材料。例如，作为电极、布线材料用的靶材2中的材料，Al、Al合金是优选的，特别优选使用例如纯度为99.99％以上、更优选99.999％以上的Al，以这些Al为母材的Al合金(Al-Cu、Al-Si、Al-Cu-Si)。高纯度的Al的线性热膨胀系数较大，因此容易因溅射时所受的热而翘曲，容易产生从背板的剥离，但根据本发明，能够提高接合率，并减小最大缺陷面积，能够防止从背板的剥离。
背板3形成为长条形的板状。背板3的长边方向的长度例如为1000mm以上、4500mm以下，优选为1500mm以上、4000mm以下，更优选为2000mm以上、3500mm以下，进一步优选为2500mm以上、3200mm以下。背板3的短边方向的长度例如为100mm以上、2000mm以下，优选为150mm以上、1200mm以下，更优选为180mm以上、750mm以下，进一步优选为200mm以上、350mm以下。此处，将背板3的短边方向的一个方向设为第1方向D1，将背板3的短边方向的另一方向且与第1方向D1相反的方向设为第2方向D2。
背板3在上表面的主面3a具有接合区域30(用阴影线表示)。接合区域30是要接合靶材2的区域。接合区域30的形状与靶材2的形状对应。即，接合区域30的大小与靶材2的接合面的大小、优选靶材2的大小实质上相同。
从上表面观察时，接合区域30具有对应于长边的第1端缘31及第2端缘32。第1端缘31及第2端缘32沿着背板3的长边方向形成，第1端缘31和第2端缘32在背板3的短边方向上相互面对来配置。第2端缘32位于第1端缘31的第1方向D1。
背板3由导电性的材料构成，包含金属或其合金等。作为金属，例如可举出铜、铜合金、铝、铝合金、钛、SUS等。
靶材2的接合面及背板3的接合区域30优选为平坦，从容易减小使靶材2滑动或反向滑动时的打滑、最大缺陷面积的观点考虑，平面度为1.0mm以下，优选为0.5mm以下，更优选为0.3mm以下。所谓平面度，是表示平面的平滑度(均匀性)的数值，是指平面体从几何学意义上正确的平面翘棱的大小。另外，从在接合时防止背板3的接合区域30上的接合材料的流动的观点考虑，背板3只要上表面的主面3a与其背面大致平行、优选平行即可。从在使靶材2滑动或反向滑动时容易恒定地对靶材2施加力的观点考虑，靶材2只要上表面的溅射面2a与作为其背面的接合面大致平行、优选平行即可。
接合工序在对靶材2、背板3及接合材料4进行了加热的状态下进行。如图1B所示，将接合材料4涂布于背板3的接合区域30整个面。所涂布的接合材料4的量为1.5×10-6kg/mm2以上，优选为2.5×10-6kg/mm2以上，更优选为4.5×10-6kg/mm2以上，进一步优选为10×10-6kg/mm2以上，进一步更优选为14×10-6kg/mm2以上。上限没有特别限制，从接合工序的操作性的观点考虑，优选为50×10-6kg/mm2以下，更优选为35×10-6kg/mm2以下，进一步优选为25×10-6kg/mm2以下。接合材料4例如包含焊锡、钎料等低熔点(例如723K以下)的金属，焊锡的材料例如为铟、锡、锌、铅、银、铜、铋、镉、锑等金属或其合金等，例如为In材料、In-Sn材料、Sn-Zn材料、Sn-Zn-In材料、In-Ag材料、Sn-Pb-Ag材料、Sn-Bi材料、Sn-Ag-Cu材料、Pb-Sn材料、Pb-Ag材料、Zn-Cd材料、Pb-Sn-Sb材料、Pb-Sn-Cd材料、Pb-Sn-In材料、Bi-Sn-Sb材料，通常优选使用低熔点的In、In合金、Sn、Sn合金等焊锡材料。在接合材料4熔融的熔点以上的温度、优选140℃以上、更优选150℃以上300℃以下的温度下进行接合，若熔融的接合材料4的粘度为0.5mPa·s以上、优选1.0mPa·s以上、更优选1.5mPa·s以上，且为5mPa·s以下、优选3mPa·s以下、更优选2.5mPa·s以下，则能够提高接合率，并且还能够减小最大缺陷面积。另外，能够在使靶材2与背板3接合前，对靶材2的与背板3的接合面、背板3的与靶材2的接合面进行用于提高与接合材料4的润湿性的前处理(金属化处理)。关于前处理，能够进行基于研磨、磨削等的粗面加工、发纹加工、压花加工及金属化加工，能够在靶材2和背板3的各自的接合面设置研磨面、磨削面、发纹面、压花面等凹凸面、或金属化层。例如研磨加工能够使用将磨粒涂布于纸、纤维基材而得的研磨材料，利用手工、安装有研磨材料的研磨机来进行。金属化加工能够通过将金属化材料涂布于接合面，利用进行超声波照射等的方法来实施。作为金属化材料，能够从与接合材料4同样的材料中选择，例如能够使用In材料、Sn-Zn材料。金属化层的厚度为1μm以上、100μm以下，若为该范围内，则易于确保与接合材料4的润湿性，易于提高接合率。需要说明的是，靶材2与背板3的未接合部位可以预先用耐热胶带进行遮蔽，能够防止接合材料4的附着、金属化层的形成。
如图1C所示，其后，将靶材2的第1端缘21设置于背板3的接合区域30的第1端缘31侧。此时，优选将靶材2的第1端缘21以与接合区域30重叠的方式配置。
如图1D所示，其后，以靶材2的第1端缘21从背板3的接合区域30的第1端缘31侧移动至超过背板3的接合区域30的第2端缘32的位置为止的方式，使靶材2沿着背板3的主面3a在第1方向D1上滑行移动。
如图1E所示，其后，使靶材2沿着背板3的主面3a在第2方向D2上滑行移动，使靶材2与背板3的接合区域30一致。其后，使靶材2与背板3的位置精密地对准，在通过放置砝码、或者利用老虎钳或台钳、夹钳夹住来固定两者的状态下，对靶材2与背板3的接合体进行冷却，使接合材料4凝固。由此，利用接合材料4将靶材2与背板3进行接合，制造溅射靶1。
根据所述接合方法，通过使靶材2相对于背板3在第1方向D1上滑动后在第2方向D2上反向滑动，从而使靶材2与背板3的接合区域30一致。如此地，通过使靶材2不仅滑动而且进行反向滑动，能够在靶材2的反向滑动的同时利用表面张力将接合材料4在第2方向D2上拉回，能够减小靶材2与背板3之间的不存在接合材料4的空间，能够减小未接合部位。
因此，在靶材2与背板3的接合中，能够提高接合率，且能够减小最大缺陷面积。
所谓接合率，是指靶材2与背板3之间的接合部位的接合面积相对于接合区域30的面积而言的比例。
所谓接合面积，具体而言，是指从靶材2与背板3之间的接合层的厚度方向观察时，未检测到不存在接合材料的区域的部位的总面积。
所谓最大缺陷面积，是指位于靶材2与背板3之间、且不存在接合材料4的部位之中，面积成为最大的部位的面积。此处，所谓不存在接合材料4的部位(未接合部位)，是指在接合层的厚度方向上，不存在接合材料的区域、即空间，或者检测到接合材料的氧化物等除接合材料以外的异物的部位，不仅是接合层的整个厚度方向，还可包含局部不存在接合材料的情况。例如，如图2A所示，在存在于靶材2与背板3之间的接合层6，在接合层6的厚度方向(图中为上下方向)的一部分，可以存在不存在接合材料4的空间S，或者，如图2B所示，在存在于靶材2与背板3之间的接合层6，在接合层6的整个厚度方向(图中为上下方向)上，可以存在不存在接合材料4的空间S。不存在接合材料的区域能够利用后述的测定方法来检测。例如在使用超声波探伤测定的情况下，若在接合层有不存在接合材料的空间，则入射的超声波被界面反射，因此能够识别缺陷部。
因此，根据本发明，能够提高靶材2与背板3的接合率，且能够减小最大缺陷面积，因此能够制造不易形成接合强度低的部分、靶材2不易剥离的溅射靶1。
如此地，本发明中，发现通过着眼于接合率和最大缺陷面积这两者，从而在溅射中靶材2变得不易剥离。具体而言，关于接合率，若接合率变大，则能够减少不存在接合材料4的区域，靶材2变得不易剥离。
另一方面，关于最大缺陷面积，若最大缺陷面积变大，则局部地产生大的缺陷，该部分的导电·导热变差，在该部分产生热集中，并产生接合材料4的熔融，由此靶材2变得易于剥离。因此，若最大缺陷面积变小，则不会局部地产生大的缺陷，靶材2变得不易剥离。
另外，根据前述接合方法，使靶材2相对于背板3在背板3的短边方向上滑行移动。由此，在长条形的靶材2及背板3中，能够减小靶材2相对于背板3的移动距离，能够缩短操作时间。
优选在接合材料4的涂布工序(参照图1B)之前，如图1A所示，将多根线5配置于背板3的主面3a上。线5的材料例如为不锈钢、铜等。具体而言，将线5以在第1方向D1上延伸的方式配置于接合区域30，将多根线5在与第1方向D1正交的方向上隔开间隔排列。而且，在靶材2的第1方向D1及第2方向D2的移动中，使靶材2在线5上滑行移动。由此，由于使靶材2在线5上滑行，因此能够容易地使靶材2移动。只要能够使靶材2平行地移动，则所排列的线5的数量没有特别限定，优选为5根以上，更优选为7根以上，进一步优选为9根以上。此外，通过将线5作为间隔件，从而能够使由接合材料4形成的接合层的厚度成为固定值。接合层的厚度通常为0.03mm以上、1.5mm以下，优选为0.05mm以上、1mm以下，更优选为0.08mm以上、0.5mm以下，进一步优选为0.1mm以上、0.35mm以下。接合层的厚度的偏差、即接合层的最大厚度与最小厚度之差优选为0.5mm以下，更优选为0.4mm以下，进一步优选为0.3mm以下，特别优选为0.25mm以下。接合层的厚度的偏差能够通过测定溅射靶1的接合层的周围的多个任意的点(优选为4个点以上)处的接合层的厚度来算出。接合层的厚度例如可利用尺、游标卡尺、测深规等从横向测定接合层来求出。另外，接合层的厚度的偏差表示与溅射靶1中的靶材2从基准面(例如，背板的接合面)起的高度的偏差大致相同的数值，因此也能够通过利用例如高度计等测定溅射靶1中的靶材2的多个任意的点处的高度来求出。若在提高溅射靶1的接合率、且减小在未接合部位之中面积成为最大的最大缺陷面积的尺寸的基础上，进一步减小接合层的厚度的偏差，则能够制成靶材更不易剥离的溅射靶。
线5的直径优选为0.05mm以上、0.5mm以下，更优选为0.1mm以上、0.3mm以下。由此，不易产生线5的断裂，能够减小接合层的厚度的偏差。
优选在靶材2的第1方向D1的移动工序(参照图1D)与靶材2的第2方向D2的移动工序(参照图1E)之间，在背板3的接合区域30的第1端缘31侧补充接合材料4。具体而言，在图1D所示的状态下，在接合区域30的未被靶材2覆盖的部分补加接合材料4。由此，由于在背板3的接合区域30的第1端缘31侧补充接合材料4，因此能够在伴随着靶材2的移动而接合材料4变得易于不足的接合区域30的第1端缘31侧补充接合材料4，能够进一步提高接合率，且能够进一步减小最大缺陷面积。所补充的接合材料4的量优选为0.5×10-6kg/mm2以上，更优选为0.8×10-6kg/mm2以上，进一步优选为1.0×10-6kg/mm2以上。上限没有特别限制，从接合工序的操作性的观点考虑，优选为20×10-6kg/mm2以下，更优选为10×10-6kg/mm2以下，进一步优选为7.0×10-6kg/mm2以下。
优选在靶材2的第1方向D1的移动工序中，如图1D所示，在使靶材2的第1端缘21移动至超过背板3的接合区域30的第2端缘32的位置时，若将从背板3的接合区域30的第2端缘32至靶材2的第1端缘21为止的第1方向D1的距离设为A，将接合区域30的第1方向D1的宽度设为W，则0.03≤A/W<1.0，优选为0.05≤A/W≤0.8，更优选为0.06≤A/W≤0.6。具体而言，10mm≤A≤150mm，优选为12mm≤A≤120mm，优选为150mm≤W≤300mm。由此，能够减小靶材2相对于背板3的移动距离，并能够提高接合率，且能够减小最大缺陷面积。
优选在靶材2的第1方向D1的移动工序中，如图1C所示，在将靶材2的第1端缘21配置于背板3的接合区域30的第1端缘31侧时，若将从背板3的接合区域30的第1端缘31至靶材2的第1端缘21为止的第1方向D1的距离设为B，将接合区域30的第1方向D1的宽度设为W，则B/W的下限值为0以上，优选为0.03以上，更优选为0.10以上，进一步优选为0.20以上，B/W的上限值小于2.0，优选为1.5以下，更优选为1.2以下，进一步优选为1.0以下，特别优选为0.8以下。具体而言，0mm≤B≤300mm，优选为5mm≤B/W≤200mm，优选为150mm≤W≤300mm。由此，能够减小靶材2相对于背板3的移动距离，并能够提高接合率，且能够减小最大缺陷面积。
从防止置于接合区域的接合材料的多余的移动、脱离的观点考虑，靶材2的第1方向D1的移动(滑动)、第2方向D2的移动(反向滑动)的速度优选为100mm/秒以下，更优选为50mm/秒以下，进一步优选为30mm/秒以下。下限值没有特别限制，从生产率的观点考虑，下限值为1mm/秒以上，优选为5mm/秒以上。
在将靶材2的端缘配置于背板的接合区域的第1端缘侧的阶段、以及/或者所述靶材2的第1方向D1的移动(滑动)结束的阶段，优选设置从靶材2的上表面赋予振动、除去会存在于接合层的空气的工序。作为赋予振动的手段，能够进行轻轻敲打所述靶材的所述上表面的方法、在与所述靶材2的所述上表面平行的方向上施加振动的方法。关于施加振动的范围，优选的是，在将所述靶材2的端缘配置于所述背板的接合区域的第1端缘侧的阶段，对所述靶材与所述背板间的接合层的整体(载置有靶材的接合区域)施加振动，在所述靶材2的第1方向D1的移动(滑动)结束的阶段，对第2方向D2的移动(反向滑动)动作的前头部施加振动。关于施加振动的方向，优选从所述靶材与所述背板间的接合层(载置有靶材的接合区域)的中心朝向外周施加振动。由此，能够去除存在于接合层的空气，因此能够提高接合率，且能够减小最大缺陷面积。尤其是在将所述靶材2的端缘配置于所述背板的接合区域的第1端缘侧的阶段中，在所述靶材与所述背板间的接合层(载置有靶材的接合区域)中存在空气滞留的可能性高，因此通过设置空气的除去工序，能够进一步发挥提高接合率和减小最大缺陷面积的效果。
接下来，对溅射靶1的制造方法进行说明。如上文所述，使用所述接合方法将所述靶材与所述背板接合来制造溅射靶。
在本发明的制造方法中，可将靶材加工成大致板状，加工成板状的方法没有特别限定。关于由金属材料制作的靶材，能够将通过例如熔解、铸造而得的长方体、圆筒状、圆柱状的靶材供于压延加工、挤出加工、锻造加工等塑性加工后，实施切削、磨削、研磨等机械加工(切割加工、铣削加工、端铣加工等)，制造期望的尺寸、表面状态的靶材。压延加工例如记载于日本特开2010-132942号公报、国际公开第2011/034127号。挤出加工例如记载于日本特开2008-156694号公报。锻造加工例如记载于日本特开2017-150015号公报、日本特开2001-240949号公报或铝技术便览(轻金属协会铝技术便览编辑委员会编，卡洛斯出版，新版，1996年11月18日发行)。使用本发明的接合方法，将经机械加工的板状靶材与背板接合来制造溅射靶。另外，作为靶材，可以购入已机械加工成规定尺寸的靶材来使用，也可以将从如下的溅射靶卸除背板、进而除去接合材料所得者作为靶材，所述溅射靶是在溅射靶1的制造工序中，在与背板的接合时产生异常而不符合产品规格的溅射靶。需要说明的是，根据需要也可以对接合后的溅射靶的表面实施基于切削加工、研磨加工的精加工。
在本发明的溅射靶的制造方法中，由于使用了本发明的接合方法，因此能够获得品质提高的溅射靶。
接下来，对通过所述接合方法进行了接合的溅射靶1进行说明。
如图1E所示，溅射靶1具有背板3、和借助接合材料4而接合于背板3的接合区域30的靶材2。
图3A是表示溅射靶1的靶材2与背板3之间的接合材料4的状态的简略图。图3A中，用阴影线表示接合区域30中不存在接合材料4的缺陷部位(未接合部位)10。缺陷部位10的测定例如能够使用超声波探伤测定、透射型X射线观察来测定，但在接合区域的面积大的情况下，优选使用超声波探伤测定。作为超声波探伤装置，能够使用Hitachi PowerSolutions Co.,Ltd.制的FS LINE、FS LINE Hybrid、株式会社KJTD制的相控阵超声波探伤成像化装置PDS、超声波探伤成像化装置ADS71000等。另外，在通过超声波探伤测定来求出接合率、最大缺陷面积的情况下，需要使用设置有规定尺寸的平底孔的疑似缺陷样品，对用于识别来自缺陷部的反射波的超声波探伤测定条件进行调整。超声波的传播速度因原材料而不同，因此，从使测定灵敏度、条件方面一致方面出发，疑似缺陷样品用与溅射靶1的超声波入射侧的原材料相同的原材料制作是优选的。另外，疑似缺陷样品中的超声波入射面和到所述平底孔的底面的距离与溅射靶1的超声波入射面和到接合层的距离相等是优选的。
如图3A所示，靶材2与背板3之间的未检测到缺陷部位10的部分的面积相对于接合区域30的面积而言为97％以上。即，接合率为97％以上，优选为98％以上，更优选为98.5％以上。另外，靶材2与背板3之间的接合层中的缺陷部位10的最大缺陷面积相对于接合区域30的面积而言为2％以下，优选为1％以下，更优选为0.6％以下，进一步优选为0.3％以下，更进一步优选为0.1％以下，特别优选小于0.05％。例如，接合区域30的面积为200mm×2300mm时，最大缺陷面积为2000mm2以下。
根据本发明，能够制造能提高接合率、且能减小最大缺陷面积从而靶材2不易剥离的溅射靶1。优选靶材2的长度为1000mm以上、4000mm以下，能够制造在长条形的溅射靶1中靶材2也不易剥离的溅射靶1。
接合率的上限值最大为100％，但从由在接合时产生异常而成为规格外的溅射靶、在溅射中使用完毕的溅射靶卸除背板时容易剥离靶材的观点考虑，接合率优选为99.99％以下，更优选为99.95％以下，进一步优选为99.90％以下。需要说明的是，通过一边以成为接合所用的接合材料的熔点以上的温度的方式对溅射靶进行加热而使接合层软化或熔融，一边根据需要物理性地破坏接合层，能够从溅射靶剥离靶材。
最大缺陷面积相对于接合区域30的面积而言的比例的下限值没有特别限定，从进一步抑制由溅射中产生的热导致的溅射靶的翘曲的观点考虑，所述下限值为0.001％以上，优选为0.003％以上，更优选为0.005％以上，进一步优选为0.008％以上。若最大缺陷面积的比例的下限值为上述数值以上，则因溅射中的热而产生的靶材的变形被局部的缺陷部缓和，溅射靶的翘曲得以减小。
相对于此，图3B表示仅使靶材向第1方向D1滑动来使靶材与背板接合时的比较例的溅射靶100，表示靶材与背板之间的接合材料的状态。如图3B所示，与图3A相比，缺陷部位10的比例多且接合率小，并且缺陷部位10的最大缺陷面积大。如此地，在仅为靶材的滑动时，靶材与背板的接合状态变差，结果靶材变得易于剥离。尤其是，若为靶材长、或接合区域大的溅射靶，则靶材的容易剥离性变得显著。
在本发明的溅射靶的合适的实施方式中，可以在靶材与背板之间、即接合层中具有线。优选在与靶材2的长边方向正交的方向上隔开间隔配置多根线，更优选各线等间隔地配置。另外，设置于接合层中的线的根数与靶材2的长度之比(线数(根)/靶材2的长度(mm))为0.002以上、0.008以下，优选为0.003以上、0.007以下，更优选为0.003以上、0.006以下。通过如上所述地在接合层具有线，从而易于确保接合层的厚度，并且更容易使接合层的厚度成为固定值，因此能够制造能增大溅射靶1的接合率、且能减小最大缺陷面积、靶材2不易剥离的溅射靶1。
(实施例1)
准备纯度99.999％的高纯度Al制的压延板，用门型加工中心进行切削加工，由此制作200mm×2300mm×t16mm的靶材(接合区域的面积为4.5×105mm2)，准备由纯度99.99％的无氧铜构成的背板。靶材的移动工序中的所述接合区域的第1方向D1的宽度(所谓的靶材的宽度)W为200mm。
在加热板上将靶材和背板加热至接合材料的熔点以上的温度。
使Sn-Zn-In合金材料在靶材的接合面上熔解，使In材料在背板的接合面上熔解，使用超声波焊烙铁对两种材料的接合面进行金属化处理。金属化处理之后，用刮刀除去靶材的接合面上、背板的接合面上的Sn-Zn-In合金材料、In材料的氧化物、多余的Sn-Zn-In合金材料、In材料。
在与背板的长边方向垂直的方向上，将10根直径0.2mm的SUS线大致等间隔地配置于进行了金属化处理的背板的接合面上，进而将接合用的In材料从SUS线的上方涂布至接合面上。上述的从SUS线的上方涂布至接合面上的接合用的In材料的量为7.80kg。
将靶材的方向变为靶材的接合面与背板的接合面平行地对置的方向，将靶材的长边侧的一边以与背板的长边侧的一边重叠的方式设置于线上(靶材设置位置B＝0)，使靶材向规定的接合位置的方向滑动。以使从规定的接合位置超出的距离(超出量)A相对于靶材的宽度W之比A/W成为0.1625的方式使靶材滑动，从上方轻敲靶材的第2方向D2的移动(反向滑动)方向的前头部，从而敲出空气。
然后，使靶材滑动至规定的接合位置。以使靶材成为规定的接合位置的方式进行靶材位置的微调整，将砝码置于靶材上而将靶材和背板固定后，对接合体进行冷却，制作溅射靶。针对溅射靶的接合层，用游标卡尺测定长边侧的两端和中央部的共计6处的接合层的厚度，求出接合层的厚度的最大值与最小值之差，结果为0.2mm。
在In材料凝固后，对因靶材和背板的线性膨胀系数的不同而产生的翘曲进行矫正而得到靶。用Hitachi Power Solutions Co.,Ltd.制的超声波探伤装置FS-LINE来测定接合率和最大缺陷面积。
接合率和最大缺陷面积的测定按照以下的步骤进行。首先，准备以下疑似缺陷样品：使用纯度99.999％的高纯度Al制的压延板，对压延板的两面进行平面切削而形成平行面后，从一侧的面开设圆当量直径(直径)
Figure BDA0004177003740000181
为2mm的平底孔、/>
Figure BDA0004177003740000182
的沉孔。此时，使从未开孔的样品表面至平底孔为止的距离与靶材厚度相同。
作为测定前的准备，将超声波探伤元件“I3-1006-T S-80mm”(频率10MHz、焦点距离80mm)安装于测定装置。
然后，将疑似缺陷样品设置于测定装置，使焦点对准沉孔，开始测定。首先，确认沉孔，然后，在使焦点对准沉孔的状态下确认平底孔。然后，使焦点对准平底孔。在该状态下进行超声波探伤(C扫描)，以所检测到的平底孔径与疑似缺陷样品的平底孔径一致的方式进行灵敏度调整，结果，作为测定条件，将增益(声波的强度)设为12dB，将测定间距设为2mm间距，将缺陷等级设为38。由此，以将反射回波的强度为38以上检测为缺陷的方式进行程序的灵敏度调整。
接下来，从测定装置取出疑似缺陷样品，将已接合的溅射靶以靶材侧成为上表面的方式设置于测定装置。分别地，以在疑似缺陷样品中作成的程序的焦点位置高度成为溅射靶的接合层的方式设定超声波探伤元件高度，以测定视野成为接合面整体的方式设定超声波探伤元件的扫描范围，对已接合的溅射靶进行超声波探伤测定(C扫描)。超声波从靶材侧入射。
通过超声波探伤装置附带的分析程序，对得到的数据进行分析，得到接合率、最大缺陷面积信息。然后，通过研磨、喷砂处理来进行表面精加工。
将以实施例1的方式接合的溅射靶的结果示于表1。
(实施例2～12)
设为表1所示的接合材料量、线径、接合材料种类、靶材设置位置B及超出量A，在将靶材设置于背板的接合面上后，从上方轻敲靶材与背板间的接合层(接触部，载置有靶材的接合区域)的大致整个面，实施接合层中的空气除去，除此以外，以与实施例1同样的方式实施实施例2～12。实施例2～12中，以与实施例1同样的方式，使靶材在第1方向上滑动后在第2方向上反向滑动。与实施例1同样地，求出溅射靶的接合层的厚度的最大值与最小值之差，结果为0.2～0.4mm。
(实施例13)
在实施例13中，用Sn-Zn材料对背板的接合面进行金属化处理，接合材料使用Sn-Zn(含有9％Zn)，未实施接合层中的空气的敲出，除此以外，利用与实施例2同样的方法制作溅射靶，求出接合率和最大缺陷面积。
(比较例1)
在比较例1中，仅使靶材在第1方向上滑动，未使其在第2方向上反向滑动，除此以外，以与实施例2～12同样的方式实施。
(比较例2)
在比较例2中，靶材的滑动、反向滑动及空气的敲出均未实施，使靶材既不滑动也不反向滑动，以表1记载的条件制作溅射靶。
[表1]
Figure BDA0004177003740000201
表1中，所谓“设置接合材料量”，是指在图1B中涂布于背板3的接合区域30的接合材料的量。所谓“补充接合材料量”，是指在图1D中对靶材所通过的背板3的接合区域30补充的接合材料的量。所谓“线种类”，是指在图1A中设置于背板3的接合区域30的线5的种类，使用了不锈钢。所谓“线径”，是指线5的直径。所谓“接合材料种类”，是指接合材料的材料，使用了包含In、Sn-Zn的焊锡。所谓“靶材设置位置”，是指在图1C中设置靶材2的位置，是从背板3的接合区域30的第1端缘31至靶材2的第1端缘21为止的第1方向D1的距离B。所谓“空气敲出”，是指在图1C中将靶材2的端缘配置于背板的接合区域的第1端缘侧的阶段，以及在图1D中靶材2的第1方向D1的移动(滑动)结束的阶段，敲击靶材2的上表面而去除靶材2和背板3之间的空气。所谓“靶材超出量”，是指靶材2从接合区域30露出的量，在图1D中为从背板3的接合区域30的第2端缘32至靶材2的第1端缘21为止的第1方向D1的距离A。所谓“接合材料补充”，是指是否补充接合材料。
由表1可知，在实施例1至实施例13中，接合率为97％以上，且最大缺陷面积为2000mm2以下(即，最大缺陷面积相对于接合区域的面积而言的比例为0.6％以下)。在实施例1至实施例13中，靶材不易剥离，即使在溅射装置中使用后，也未确认到靶材的剥离。
相对于此，在比较例1中，接合率为90.70％，且最大缺陷面积为11628mm2，在比较例2中，接合率为96.27％，且最大缺陷面积为1948mm2。在比较例1、2中，靶材易于剥离。
需要说明的是，本发明不限于上述实施方式，能够在不背离本发明的主旨的范围内进行设计变更。
在前述实施方式中，靶材及背板形成为长条形，但靶材及背板的短边和长边可以为相同的长度。
附图标记说明
1 溅射靶
2 靶材
2a溅射面
21第1端缘
22第2端缘
3 背板
3a 主面
30 接合区域
31第1端缘
32第2端缘
4 接合材料
6 接合层
5 线
10 缺陷部位
D1第1方向
D2第2方向

Claims (4)

1.溅射靶，其具备：
背板；
靶材，其借助接合材料而接合于所述背板的接合区域；和
接合层，其通过所述背板与所述靶材之间的接合材料而形成，
其中，所述靶材与所述背板之间的接合部位的接合面积相对于所述接合区域的面积而言为97％以上，
在整个所述接合区域中，所述靶材与所述背板之间的不存在接合材料的部位的最大缺陷面积相对于所述接合区域的整面的面积而言为2％以下，
所述接合层的最大厚度与最小厚度之差为0.5mm以下。
2.根据权利要求1所述的溅射靶，其中，所述靶材的长度为1000mm以上4000mm以下。
3.根据权利要求1所述的溅射靶，其中，在所述靶材与所述背板之间具有多根线。
4.根据权利要求3所述的溅射靶，其中，所述线是在与靶材的长边方向正交的方向上隔开间隔配置的，线的根数与所述靶材的长边方向的长度之比(线数(根)/靶材的长边方向的长度(mm))为0.002以上0.008以下。
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