JP2009144186A - Target member for sputtering, and manufacturing method therefor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、スパッタリング用ターゲット部材およびその製造法に関する。 The present invention relates to a sputtering target member and a manufacturing method thereof.
従来から、マグネトロンスパッタリング用のターゲットのうち、消耗の激しい部位の板厚を厚くすることで、ターゲットを有効利用し、ターゲットの取り替えの回数を減らす技術が提案されている(特許文献1参照)。この特許文献1では、スパッタされる側またはその反対側の部位を膨らませたターゲットが開示されている。
2. Description of the Related Art Conventionally, there has been proposed a technique for effectively using a target and reducing the number of replacements of the target by increasing the thickness of a heavily consumed part among magnetron sputtering targets (see Patent Document 1). This
特許文献1記載のターゲットのうち、スパッタされる側の部位を膨らませたターゲットは、スパッタリング装置に設置する際、正確に消耗の激しい位置へとその膨らませた部分を位置させることが困難な場合がある。特にスパッタされる側の反対側の部位を膨らませたターゲットは、その設置の際に、通常は膨らんだ部分を目視できないことから、その困難性が増す。また、スパッタされる側およびその反対側の部位を膨らませたターゲットの場合、膨らませる量やスパッタする時間の制御を間違えると、ターゲットに穴があき、ターゲットを置く設置部分を荒らしてしまうという問題が生ずる。
Among the targets described in
そこで、本発明の課題は、膨らませた部分を正確に位置させることが容易となると共に、スパッタされる部材に穴があいても、スパッタリング装置のターゲット部材を設置する部分は荒らされることがないようにすることができるスパッタリング用ターゲット部材を提供可能とすることである。 Therefore, the problem of the present invention is that it is easy to accurately position the inflated part, and even if a hole is formed in the sputtered member, the part where the target member of the sputtering apparatus is installed is not damaged. It is possible to provide a sputtering target member that can be provided.
上記課題を解決するため、本発明のスパッタリング用ターゲット部材は、裏面に凸部を有するスパッタリング用のターゲットと、凸部が嵌合する凹部を有するターゲットの保持部材と、を有する。 In order to solve the above problems, the sputtering target member of the present invention includes a sputtering target having a convex portion on the back surface, and a target holding member having a concave portion into which the convex portion is fitted.
この発明のスパッタリング用ターゲット部材によれば、ターゲットの消耗の激しい部位に凸部(膨らませた部分)を位置させることで、ターゲットを有効利用し、ターゲットの取り替えの回数を減らすことが可能となる。そして、バッキングプレート等と呼ばれる保持部材が凹部を有しターゲットの凸部と嵌合しており、保持部材はスパッタリング装置の特定位置に固定されるため、ターゲット設置位置の正確な位置合わせがなされる。また、過剰なスパッタリングによってターゲットに穴があいても、保持部材が損傷するのみで、ターゲットを置く設置部分を荒らすことはない。 According to the sputtering target member of the present invention, it is possible to effectively utilize the target and reduce the number of times of target replacement by positioning the convex portion (the inflated portion) at the site where the target is heavily consumed. A holding member called a backing plate or the like has a concave portion and is fitted with the convex portion of the target, and the holding member is fixed at a specific position of the sputtering apparatus, so that the target installation position is accurately aligned. . Further, even if a hole is formed in the target due to excessive sputtering, only the holding member is damaged, and the installation portion on which the target is placed is not roughened.
他の発明に係るスパッタリング用ターゲット部材は、上述した発明に加え、ターゲットの凸部が形成される面とは反対側となる表面は、平面形状である。この構成を採用することによって、既存のスパッタリング装置へターゲットを設置した場合に、通常スパッタされるターゲット面は平面であるため、凸部の存在を考慮することなく、従来のスパッタリング条件のままスパッタリング装置を使用できる。 In the sputtering target member according to another invention, in addition to the above-described invention, the surface opposite to the surface on which the convex portion of the target is formed has a planar shape. By adopting this configuration, when a target is installed in an existing sputtering apparatus, the target surface that is normally sputtered is a flat surface, so that the sputtering apparatus remains in the conventional sputtering condition without considering the presence of convex portions. Can be used.
他の発明に係るスパッタリング用ターゲット部材は、上述した発明に加え、ターゲットの凸部が形成される面とは反対側となる表面には、凸部との対応位置に第2の凸部が形成されている。この構成を採用することによって、凸部の厚みをより厚くできることから、ターゲットをより長寿命化できる。 In the sputtering target member according to another invention, in addition to the above-described invention, a second convex portion is formed at a position corresponding to the convex portion on the surface opposite to the surface on which the convex portion of the target is formed. Has been. By adopting this configuration, the thickness of the convex portion can be increased, so that the life of the target can be further extended.
他の発明に係るスパッタリング用ターゲット部材は、上述した発明に加え、凸部は、その断面形状が台形である。この構成を採用することによって、凸部の加工が容易となる。 In addition to the above-described invention, the sputtering target member according to another invention has a trapezoidal cross-sectional shape. By adopting this configuration, the convex portion can be easily processed.
他の発明に係るスパッタリング用ターゲット部材は、上述した発明に加え、保持部材のうち、凹部が形成される面とは反対側となる裏面が平面形状である。この構成を採用することによって、スパッタリング用ターゲット部材をスパッタリング装置へ設置する際に、その設置が容易となる。 In the sputtering target member according to another invention, in addition to the above-described invention, the back surface of the holding member opposite to the surface on which the recess is formed has a planar shape. By adopting this configuration, when the sputtering target member is installed in the sputtering apparatus, the installation becomes easy.
上記課題を解決するため、本発明のスパッタリング用ターゲット部材の製造法は、凸部を有するスパッタリング用のターゲットの凸部を、凹部を有するターゲットの保持部材の凹部に嵌合させる工程と、ターゲットを保持部材と圧接させる工程と、を有している。 In order to solve the above problems, a method for producing a sputtering target member of the present invention includes a step of fitting a convex portion of a sputtering target having a convex portion into a concave portion of a holding member having a concave portion, and a target. And a step of press-contacting with the holding member.
この発明によって製造されるスパッタリング用ターゲット部材によれば、ターゲットの消耗の激しい部位に凸部を位置させることで、ターゲットを有効利用し、ターゲットの取り替えの回数を減らすことが可能となる。そして、バッキングプレート等と呼ばれる保持部材が凹部を有しターゲットの凸部と嵌合させる工程を有しており、保持部材はスパッタリング装置の特定位置に固定されるため、ターゲットの設置位置の正確な位置合わせがなされる。そして、圧接させる工程によってターゲットと保持部材とを圧接することで、両者が接合され一体化される。また、この圧接工程によって、ターゲット内の気泡が外部に押し出されることとなる。また、保持部材がターゲットの下方に配置されることによって、過剰なスパッタリングによってターゲットに穴があいても、保持部材が損傷するのみで、ターゲットを置く設置部分を荒らすことはない。 According to the sputtering target member manufactured according to the present invention, it is possible to effectively use the target and reduce the number of times the target is replaced by positioning the convex portion at a site where the target is consumed rapidly. A holding member called a backing plate or the like has a step in which the holding member has a concave portion and is fitted to the convex portion of the target, and the holding member is fixed at a specific position of the sputtering apparatus. Alignment is made. And a target and a holding member are press-contacted by the process made to press-contact, and both are joined and integrated. In addition, bubbles in the target are pushed out by this pressure contact process. Further, since the holding member is disposed below the target, even if a hole is formed in the target due to excessive sputtering, only the holding member is damaged, and the installation portion on which the target is placed is not roughened.
他の発明に係るスパッタリング用ターゲット部材の製造法は、上述した発明に加え、嵌合させる工程と圧接させる工程とが同時に、または連続して行われる。この方法を採用することによって、スパッタリング用ターゲット部材を迅速または容易に製造できる。 In the sputtering target member manufacturing method according to another invention, in addition to the above-described invention, the step of fitting and the step of pressing are performed simultaneously or continuously. By adopting this method, the sputtering target member can be manufactured quickly or easily.
本発明では、膨らませた部分を正確に位置させることが容易となると共に、スパッタされる部材に穴があいてもターゲット部材を設置する部分は荒らされることがないようにすることができるスパッタリング用ターゲット部材が提供可能となる。 In the present invention, it is easy to accurately position the swollen portion, and the sputtering target that can prevent the portion where the target member is installed from being sputtered even if a hole is formed in the sputtered member. A member can be provided.
以下、本発明の実施の形態に係るスパッタリング用ターゲット部材1を、図を参照しながら説明する。
Hereinafter, a sputtering
(スパッタリング用ターゲット部材1の構成)
図1(A)は、スパッタリング用ターゲット部材1の要部の概略を示す縦断面図である。図1(B)には、スパッタリング用ターゲット部材1の平面図を示している。なお、図1(A)は、図1(B)のA−A断面図である。図1(A)に示すように、スパッタリング用ターゲット部材1の上側には、金(Au)の円盤状の板からなるターゲット2が配置され、下側には銅の円盤状の板からなる保持部材3が配置され、ターゲット2と保持部材3との間には、アルミニウム箔からなる固着部材4が配置されている。なお、ターゲット2と保持部材3の円盤状の板の径は等しい。
(Configuration of sputtering target member 1)
FIG. 1A is a longitudinal sectional view showing an outline of a main part of the sputtering
ターゲット2は、その下面から保持部材3に向けて突出する円環状の凸部2Aを有している。この凸部2Aは、断面形状が台形である。保持部材3は、固着部材4を介して凸部2A全体と密着しながら嵌合する形状の凹部3Aを有している。さらに、ターゲット2の下面の全域(凸部2A以外の部分を含む)と保持部材3の上面の全域(凹部3A以外の部分を含む)が、固着部材4を介して密に固着されている。その結果、固着部材4は、ターゲット2の下面の全域および保持部材3の上面の全域に沿った形状をしている。また、ターゲット2の上面の全域と保持部材3の下面(裏面)の全域は、ともに平面である。
The
(スパッタリング用ターゲット部材1の使用後の状態)
図2には、スパッタリング用ターゲット部材1をマグネトロンスパッタリングに使用した後の状態を示している。図2(A)には、使用後のスパッタリング用ターゲット部材1の要部の概略を示す縦断面図を示している。図2(B)には、使用後のスパッタリング用ターゲット部材1の平面図を示している。なお、図2(A)は、図2(B)のB−B断面図である。
(State after use of sputtering target member 1)
FIG. 2 shows a state after the sputtering
マグネトロンスパッタ法では、磁力によってターゲット2の材料を電離させるため、磁界が発生するターゲット2の場所が集中的に消費され、その他の場所は消費され難い。そこで、予め消費され易い場所に凸部2Aを位置させる。すなわち、凸部2Aと同様な円形状に磁界発生装置をスパッタリング用ターゲット部材1が設置される部分の下方に配置させている。本発明の実施の形態では、ターゲット2の上面から凸部2Aに向かってターゲット2が消費され、消費部5が円環状に形成される。また、消費部5は、断面が丸みを帯びた台形となっている。
In the magnetron sputtering method, since the material of the
(スパッタリング用ターゲット部材1の製造法)
図3には、スパッタリング用ターゲット部材1の製造法の概略を示す図を示している。まず、切削加工によって、金の板から凸部2Aを有するターゲット2を製造し、銅の板から凹部3Aを有する保持部材3を製造する。その後、図3(A)に示すように、ターゲット2の凸部2Aの存在面と保持部材3の凹部3Aの存在面とを対向させ、それらの間に固着部材4であるアルミニウム箔を配置する。その後、図3(A)に示す矢印の向きへとターゲット2と保持部材3とを、凸部2Aが凹部3Aへと嵌め込まれるように移動させる。その移動の際には、固着部材4が凸部A2および凹部3Aの形状に沿って変形する。そして、移動が進むと凸部2Aが凹部3Aへと嵌め込まれる。以上が嵌合させる嵌合工程となる。
(Manufacturing method of sputtering target member 1)
In FIG. 3, the figure which shows the outline of the manufacturing method of the
そして、凸部2Aが凹部3Aへと固着部材4を介して完全に嵌め込まれ、嵌合工程が終了した後も、さらに図3(B)に示す矢印の向きへとターゲット2と保持部材3との押圧を継続する、圧接させる工程を行う。すると、ターゲット2と固着部材4、保持部材3と固着部材4が、各々接合される。この結果、図1(A)に示すスパッタリング用ターゲット部材1が製造される。この製造法では、嵌合工程と圧接させる圧接工程とが同時に行われている。
Then, even after the
(本発明の実施の形態によって得られる主な効果)
本発明の実施の形態に係るターゲット2が下向きに凸部2Aを有していることによって、凸部2Aの部分のターゲット2の厚みが増し、消費部5の位置をその凸部2Aの位置に一致させることで、ターゲット2を長寿命化できる。また、凸部2Aが凹部3Aに嵌合しているため、ターゲット2と保持部材3との位置関係を調整する作業が容易となる。
(Main effects obtained by the embodiment of the present invention)
Since the
また、ターゲット2の下面の全域と保持部材3の上面の全域が固着されているため、仮にターゲット2が過剰に消費され、ターゲット2に穴が開くようなことがあっても、損傷を受けるのは保持部材3にとどまり、スパッタリング機器を構成する他の部材の損傷を抑制することができる。
Further, since the entire area of the lower surface of the
また、ターゲット2が凸部2Aを有することで、凸部2A以外のターゲット2の部分を薄くできる。そのため、ターゲット2の消費されなかった部分を少なくでき、通常リサイクルに供されるターゲット2の材料の量を低減でき、リサイクルの手間を軽減できる。そのリサイクルの手間は、図1(B)に示すように、ターゲット2の外形を凸部2Aの外径に沿った形状とすることで、消費されなかった部分が占める比率をより小さくでき、より軽減できる。なお、凸部2A以外のターゲット2の部分を薄くしても、保持部材3がターゲット2を支持できるため、ターゲット2の強度低下等の問題は解消できる。
Moreover, since the
さらに、ターゲット2の交換の際には、保持部材3からターゲット2を取り外すことが可能であり、保持部材3を再利用でき、有効活用できる。また、ターゲット2の上面が平面形状であるため、スパッタリング用ターゲット部材1を既存のスパッタリング装置へ設置した場合に、従来のスパッタリング条件と同一または近似した条件にてスパッタリング装置を使用することが可能となる。
Furthermore, when replacing the
また、ターゲット2の凸部2Aの断面形状を台形にすることで、断面形状が丸みを帯びる形状等に比較して、その切削加工が容易となる。また、消費部5は、断面が概ね台形形状に消費されるため、ターゲット2の凸部2Aの断面形状を台形にすることによって、上述のようにリサイクルに供されるターゲット2の材料の量を低減できる。
In addition, by making the cross-sectional shape of the
また、ターゲット2の下面に凸部2Aが存することから、スパッタリング装置へのターゲット2の設置が困難となる可能性があったところ、保持部材3の下面(裏面)が平面形状であることによって、スパッタリング用ターゲット部材1をスパッタリング装置へ容易に設置できる。
In addition, since there is a
本発明の実施の形態に係るスパッタリング用ターゲット部材1の製造法が、圧接工程を有することで、ターゲット2と保持部材3との密着性を向上できる。また、圧接工程を有することで、固着部材4、ターゲット2または保持部材3が内包することのある気泡を除去することができ、スパッタリングの際の加熱に起因した気泡からのガス(不純物)の噴出を抑制することができる。さらに、嵌合工程と圧接工程とが同時に行われることから、スパッタリング用ターゲット部材1を迅速に製造できる。
Since the manufacturing method of the
(他の形態)
以上、本発明の実施の形態におけるスパッタリング用ターゲット部材1について説明したが、本発明の要旨を逸脱しない限り種々変更実施可能である。たとえば、図4(A)に示すように、固着部材4は、必須の構成要素ではないため、省略することができる。そのように省略する場合には、たとえば、ターゲット2と保持部材3とを圧接させることで、両者の一体化を実現できる。また、ターゲット2と保持部材3とを一体化させずに、ターゲット2を保持部材3の上に設置するのみとすることもできる。
(Other forms)
The
なお、図4は、本発明の実施の形態に係るスパッタリング用ターゲット部材1の変形例であるスパッタリング用ターゲット部材1A,1B,1Cの縦断面を(A),(B),(C)にそれぞれ示す図であり、スパッタリング用ターゲット部材1の構成要素と同様の構成要素には同一の符号を付し、その構成要素の詳細な説明は省略している。
FIG. 4 is a vertical cross-sectional view of
また、固着部材4を用いる場合であっても、その材料はアルミニウム箔に限定されない。たとえば、その材料は銅箔等の他の金属箔、インジウム等を用いた金属接合部材(たとえばインジウム粉が入ったペースト)または樹脂系の接着剤等とすることができる。樹脂系の接着剤としては、エポキシ系、ポリイミド系等のものを用いることができる。固着部材として樹脂系の接着剤を用いると、ターゲット2を交換する際に、加熱等によってその接着力を弱めて、容易に交換作業を行うことが可能となる。また、ポリイミド系樹脂は、耐熱性に優れるため、スパッタリング作業中にターゲット2が過剰に高温になってしまう場合に対応でき、固着部材の構成材料として好適である。なお、固着方法としては、他に保持部材3の裏面側からターゲット2までネジを通してターゲット2と保持部材3を固着させる方法を採用できる。
Further, even when the fixing member 4 is used, the material is not limited to the aluminum foil. For example, the material can be another metal foil such as copper foil, a metal bonding member using indium or the like (for example, a paste containing indium powder), a resin adhesive, or the like. As the resin-based adhesive, an epoxy-based or polyimide-based adhesive can be used. When a resin adhesive is used as the fixing member, when the
また、本発明の実施の形態に係るターゲット2は、金からなる円盤状のものを用いているが、スパッタリング装置の構造、スパッタリングの条件等に応じて、その材質および形状は適宜変更できる。たとえば、ターゲット2の材質は、銀、ニッケル、その他の金属または合金とすることができる。また、ターゲット2の外形は円形であるが、円環、楕円環、正方形、長方形、楕円形等とすることができる。また、ターゲット2の上面は平面形状に限られず、たとえば図4(B)に示すように第2の凸部2Bを有する形状等としても良い。
Further, the
また、ターゲット2の一部を構成する凸部2Aは、断面形状が台形であり、ターゲット2の下面に円環状に形成されている。この凸部2Aの形状は、適宜変更できる。たとえば、凸部は、円環状に連続した形状ではなく、楕円形状としたり、さらには一部連続させない部分を設けた形状としても良い。また、図4(B)に示すように、凸部2Aが設けられたのとは反対側のターゲット2’の面であって、凸部2Aとの対応位置に、第2の凸部2Bをさらに設けることとしても良い。このように第2の凸部2Bをさらに設けることによって、ターゲット2’をより長寿命化させることができ、好ましい。この第2の凸部2Bも、凸部2と同様にその形状は適宜変更できる。
Further, the
さらに、凸部は、図4(C)に示すように、断面形状が半円の凸部2Cとすることができる。この凸部2Cのように凸部の先端に丸みを帯びさせることによって、リサイクルの手間をより軽減できる。その理由は、ターゲット2”を含め各ターゲットは、図2(A)に示すように底面が丸みを帯びるように消費され、消費部5が形成されることから、図4(C)に示すような形状のターゲット2”とすると、リサイクルして使用されるターゲット2”の消費されなかった部分を少なくできるためである。また、凸部は、断面形状が丸みを帯びた台形としても良い。さらに、凸部は、断面形状が半楕円形状、平行四辺形、長方形、三角形、丸みを帯びた平行四辺形、丸みを帯びた長方形、丸みを帯びた三角形等としても良い。
Furthermore, as shown in FIG. 4C, the convex portion can be a
なお、凸部2A,2B,2C等の凸部は、ターゲット2のようにターゲットの外形に沿って設けられていることが好ましい。なぜならば、ターゲットのうち、消費されなかった部分が占める比率を小さくでき、よりリサイクルの負担を軽減できるためである。また、凸部2Aは、円環状に形成されているが、凸部は消費の量が多い部分に設け、その形状は、円形、楕円形、楕円環、長方形、トラック形状等として形成することができる。
In addition, it is preferable that convex parts, such as
また、本発明の実施の形態に係る保持部材3は、銅の円盤状の板からなるものを用いているが、スパッタリング装置の構造、スパッタリングの条件等に応じて、その材質および形状は適宜変更できる。たとえば、保持部材3の材質は、ステンレス、アルミニウム、その他の金属等とすることができる。また、保持部材3の形状は、正方形、長方形、楕円形、トラック形状等とすることができる。また、保持部材3の下面は平面形状に限られず、異なる形状としても良い。
Moreover, although the holding
また、ターゲット2と保持部材3の円盤状の板の径は等しくしているが、異ならせても良い。たとえば、保持部材3の板の径をターゲット2の板の径よりも大きくし、スパッタリング装置には、保持部材3の端部のみを固定させることとしても良い。そうすることで、ターゲット2の端部をスパッタリング装置への固定に用いないことができ、ターゲット2の利用効率をより高めることが可能となる。
Further, the diameters of the disk-shaped plates of the
さらに、ターゲット2の凸部2Aの存在面と保持部材3の凹部3Aの存在面は、それらの全域が固着部材4によって固着されているが、一部固着されていない部分があっても良い。また、ターゲット2と保持部材3は、切削加工によって製造されているが、鋳造、鍛造等によって製造されていても良い。
Furthermore, although the entire surface of the surface where the
本発明の実施の形態に係るスパッタリング用ターゲット部材1の製造法では、嵌合させる工程と圧接させる工程とを同時に行っているが、これらの工程は、連続して行っても良い。たとえば、嵌合させる工程を行った後、所定時間経過させて圧接させる工程を行うようにしても良い。このように連続した動作によってスパッタリング用ターゲット部材1が製造されるため、この製造法ではスパッタリング用ターゲット部材1が容易に製造される。
In the manufacturing method of the
本発明の実施の形態に係るスパッタリング用ターゲット部材1の製造法では、嵌合させる工程と圧接させる工程において、ターゲット2と保持部材3の双方を移動させているが、どちらか一方を固定し、他方を移動させることとしても良い。
In the manufacturing method of the
1,1A,1B,1C スパッタリング用ターゲット部材
2,2’,2” ターゲット
2A,2C 凸部
2B 第2の凸部
3 保持部材
3A,3B 凹部
1, 1A, 1B, 1C
Claims (7)
上記凸部が嵌合する凹部を有する上記ターゲットの保持部材と、を有することを特徴とするスパッタリング用ターゲット部材。 A sputtering target having a convex portion on the back surface;
A sputtering target member, comprising: a target holding member having a concave portion into which the convex portion is fitted.
上記ターゲットを上記保持部材と圧接させる工程と、を有していることを特徴とするスパッタリング用ターゲット部材の製造法。 A step of fitting the convex portion of the sputtering target having the convex portion with the concave portion of the holding member of the target having the concave portion;
And a step of bringing the target into pressure contact with the holding member.
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