JP2009221543A - Sputtering target material - Google Patents

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Noriyuki Tatsumi
憲之 辰巳
Tatsuya Tonoki
達也 外木
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Hitachi Cable Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a sputtering target material in which target material pieces are surely joined to each other by reducing or eliminating the occurrence of a joining failure possibly arising when the target material pieces are subjected to friction stir welding. <P>SOLUTION: The sputtering target material is formed by butting the plurality of sheets of the target material pieces 1 (1a, 1b) against each other, and joining butt parts by the friction stir welding 2 thereby forming the material to one sheet shape. The target material pieces 1 (1a, 1b) have engaging structures 3a, 3b fitting to each other in such a manner that the engaging structures 3a, 3b having projecting and recessing shape in the width direction of the target material pieces enable the target material pieces 1a and 1b to engage with each other. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、例えば大型ディスプレイパネルのような電子部品の電極配線等の形成工程で用いられる、特にターゲット材ピースまたはターゲット材タイル等と呼ばれる材料板を複数枚接合して全体的な外形寸法を大判に形成してなるスパッタリングターゲット材に関する。   The present invention is used in, for example, a process for forming electrode wiring of an electronic component such as a large display panel. In particular, a plurality of material plates called target material pieces or target material tiles are joined to form a large overall external dimension. It is related with the sputtering target material formed in this.

例えば液晶ディスプレイパネルのようなフラットパネルディスプレイは、近年ますます大型化が進んでいるが、その一方で、パネル面積あたりの製造コストの低減を図るために、一枚の大判ガラス基板に複数枚の液晶ディスプレイパネルを作り込み、その後、個々を切断〜分離することで、一枚のガラス基板から複数枚の大型液晶ディスプレイパネルを作製することが行われている。このため、パネル材料のガラス基板は年々ますます大面積化が進んでおり、いわゆる第８世代と呼ばれる液晶ディスプレイパネル用のガラス基板の外形寸法は、２２００ｍｍ×２４００ｍｍにも達している。   For example, flat panel displays such as liquid crystal display panels have been increasing in size in recent years. On the other hand, in order to reduce the manufacturing cost per panel area, a plurality of sheets are formed on one large glass substrate. A large-sized liquid crystal display panel is produced from one glass substrate by making a liquid crystal display panel and then cutting and separating the individual liquid crystal display panels. For this reason, the glass substrate of the panel material has been increasingly increased year by year, and the outer dimensions of the glass substrate for a liquid crystal display panel called the so-called eighth generation have reached 2200 mm × 2400 mm.

このような大判のガラス基板に対して電極配線等を形成する際に使用されるスパッタリングターゲット材は、一般に、そのガラス基板よりも大きな外形寸法を有していることが要請される。このため、例えば上記のような第８世代の液晶ディスプレイパネルの製造に対応可能なスパッタリングターゲット材としては、３ｍ四方（３０００ｍｍ×３０００ｍｍ）以上のようないわゆる大判なものが必要とされる。   A sputtering target material used when forming electrode wirings or the like on such a large glass substrate is generally required to have a larger outer dimension than that of the glass substrate. For this reason, for example, a so-called large-sized material having a size of 3 m square (3000 mm × 3000 mm) or more is required as a sputtering target material capable of supporting the production of the above-described eighth generation liquid crystal display panel.

しかし、このような大判の（大面積の）スパッタリングターゲット材を、その全体に亘って所定の誤差の範囲内で均一な材質に製造しようとすると、その製造装置の大きさが制約となることが多い。また、敢えてそのような大判のスパッタリングターゲット材を製造すると、結晶組織や組成が所定の誤差の範囲を逸脱してしまう傾向にある。   However, if such a large-sized (large area) sputtering target material is to be manufactured into a uniform material within a predetermined error range over its entirety, the size of the manufacturing apparatus may be limited. Many. Further, when such a large sputtering target material is produced, the crystal structure and composition tend to deviate from a predetermined error range.

そこで、上記のような大判のスパッタリングターゲット材を作製するためには、それよりも小さな外形寸法の、複数枚のターゲット材ピース（スパッタリングターゲットタイル、または構成部材もしくは接合材などとも呼ばれる）を隙間なく並置または接合し、それら全体で一つの大判なスパッタリングターゲット材を構成するという技術が提案されている。
すなわち、スパッタリングターゲット材を構成する複数のターゲット材ピースとしてアルミニウム、アルミニウム合金、銅、銅合金、銀、銀合金などからなる金属板を用い、それらターゲット材ピース同士を摩擦攪拌接合（ＦＳＷ；Friction Stir Welding）法など
によって接合することで、上記のような大判な一枚のスパッタリングターゲット材を構成する、という技術が提案されている。 Therefore, in order to produce a large-sized sputtering target material as described above, a plurality of target material pieces (also called sputtering target tiles, component members, or bonding materials) having a smaller external dimension can be used without gaps. Techniques have been proposed in which they are juxtaposed or joined together to form one large sputtering target material as a whole.
That is, a metal plate made of aluminum, aluminum alloy, copper, copper alloy, silver, silver alloy or the like is used as a plurality of target material pieces constituting the sputtering target material, and these target material pieces are friction stir welded (FSW; Friction Stir). A technique has been proposed in which a single large sputtering target material as described above is formed by bonding by a Welding method or the like.

より具体的には、例えば特許文献１には、スパッタリングターゲット材における金属結晶や金属間化合物の粒径・分散状態を接合部とそれ以外の非接合部とでほぼ同程度（接合部の平均粒径が非接合部のそれの６０〜１３０％）となるように調節するという技術が提案されている。
また、それとほぼ同様に、２つのスパッタリングターゲット材を、両者の端面どうしが相互に当接するように並べて配置し、その当接部分に、両者に跨るようにプローブを埋入・移動させることで摩擦攪拌接合を行うという技術が、特許文献２にて提案されている。
また、例えば特許文献３には、接合の突合せ部分にスパッタリングターゲットタイル（ターゲット材ピース）と同じ材質の粉末や小片を配置して接合を行うという技術が提案されている。
また、例えば特許文献４には、ピンを挟んで上下にショルダ部（フランジ部）を有する回転ツールを用いて摩擦攪拌接合（ＦＷＳ）を行うという、摩擦攪拌接合に関しての改良技術が提案されている。
摩擦攪拌接合は、突き合わせ部を一般的な溶接（加熱することで部分的に溶解させて接合する手法）と比べて、接して得られるスパッタリングターゲット材における残留応力や変形量を小さくすることができるという利点がある。 More specifically, for example, in Patent Document 1, the particle size / dispersion state of a metal crystal or an intermetallic compound in a sputtering target material is approximately the same between the bonded portion and the other non-bonded portion (the average particle size of the bonded portion). A technique has been proposed in which the diameter is adjusted to be 60 to 130% of that of the non-joined portion.
In the same manner, two sputtering target materials are arranged side by side so that the end surfaces of both are in contact with each other, and the probe is embedded and moved so as to straddle both of the contact portions. A technique of performing stir welding is proposed in Patent Document 2.
Further, for example, Patent Document 3 proposes a technique in which powder and small pieces made of the same material as the sputtering target tile (target material piece) are arranged at a joint portion of the joint and joined.
Further, for example, Patent Document 4 proposes an improved technique related to friction stir welding in which friction stir welding (FWS) is performed using a rotary tool having a shoulder portion (flange portion) above and below a pin. .
Friction stir welding can reduce the residual stress and the amount of deformation in the sputtering target material obtained by contact, as compared with general welding (a technique in which the butt portion is partially melted and joined by heating). There is an advantage.

特開２００４−３０７９０６号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2004-307906 特開２００５−１５９１５号公報JP 2005-15915 A 特開２００６−３４８３８０号公報JP 2006-348380 A 特開２００２−１８５８０号公報JP 2002-18580 A

しかしながら、摩擦攪拌接合では、その接合作業で回転ツールを突き合わせ部に挿入し、回転させながら突き合わせ部の接合線（接合予定の線）に沿って移動させて行くことに起因して、そのとき接合される2つのターゲット材ピース同士の突き合わせ部には、互い
に左右に離れようとする強い力（互いに離間する方向に働く力）が掛かることが不可避的である。このため、突き合わせ部が左右に開いて（離間して）しまい、その結果、接合不良が発生しやすいという問題があった。
また、このような接合不良の発生を防ぐためには、両ターゲット材ピース同士が左右に離間しないように、強い力で両ターゲット材ピース同士を突き合わせて固定した状態に保ちながら摩擦攪拌接合を行わなければならないが、斯様な強い力を掛けて固定した状態を、摩擦攪拌接合の工程が完了するまで確実に保ち続けることは、容易ではなく、次第に突き合わせ部が離間するなどして接合不良が発生する虞が高いという問題があった。 However, in friction stir welding, the rotating tool is inserted into the abutting portion in the joining operation, and is moved along the joining line of the abutting portion (line to be joined) while rotating. It is inevitable that a strong force (force that works in a direction away from each other) is applied to the abutting portion between the two target material pieces to be separated from each other. For this reason, the abutting portion opens (separates) to the left and right, and as a result, there is a problem that poor bonding is likely to occur.
In addition, in order to prevent such a bonding failure from occurring, friction stir welding must be performed while keeping both target material pieces abutted and fixed with a strong force so that the target material pieces are not separated from each other left and right. However, it is not easy to maintain such a fixed state by applying such a strong force until the friction stir welding process is completed, and joint failure occurs due to the butt section gradually separating. There was a problem that there was a high possibility of doing.

本発明は、このような問題に鑑みて成されたもので、その目的は、ターゲット材ピース同士を摩擦攪拌接合する際に生じる虞のあった接合不良の発生を低減または解消して、確実に接合されることを可能としたスパッタリングターゲット材を提供することにある。   The present invention has been made in view of such problems, and its purpose is to reliably reduce or eliminate the occurrence of poor bonding that may occur when the target material pieces are friction stir welded together. An object of the present invention is to provide a sputtering target material that can be bonded.

本発明のスパッタリングターゲット材は、複数枚のターゲット材ピース同士を突き合わせて当該突き合わせ部を摩擦攪拌接合により接合して１枚板状に形成してなるスパッタリングターゲット材であって、前記ターゲット材ピース同士の突き合わせ部が、当該ターゲット材ピースの厚さ方向に凹凸した形状で互いに噛み合うように嵌合する噛み合わせ構造を備えたものであることを特徴としている。
また、本発明のスパッタリングターゲット材は、複数枚のターゲット材ピースがそれぞれ当該ターゲット材ピースの厚さ方向に凸状の噛み合わせ構造を備えており、前記ターゲット材ピース同士を突き合わせた状態で、前記凸状の噛み合わせ構造に対して互いに噛み合う凹状を有する噛み合わせ構造を備えた接合用部材を、前記ターゲット材ピースの前記凸状を有する噛み合わせ構造に対して嵌合し、前記ターゲット材ピースと前記接合用部材との嵌合面をそれぞれ摩擦攪拌接合により接合して１枚板状に形成してなることを特徴としている。
ここで、本発明のスパッタリングターゲット材では、前記摩擦攪拌接合の痕跡が表面に露出している面を、当該スパッタリングターゲット材におけるスパッタリングターゲット面として用いるように設定することが可能である。但しこれは、摩擦攪拌接合の痕跡が表面に露出している面とは反対側の面をスパッタリングターゲット面として用いるように設定することも可能であるということを否定するものではないことは勿論である。 The sputtering target material of the present invention is a sputtering target material formed by butting a plurality of target material pieces and joining the butted portions by friction stir welding to form a single plate. The abutting portion is provided with a meshing structure that fits so as to mesh with each other in a shape uneven in the thickness direction of the target material piece.
Further, the sputtering target material of the present invention is provided with a plurality of target material pieces each having a convex meshing structure in the thickness direction of the target material pieces, in a state where the target material pieces are butted together, A joining member having a meshing structure having a concave shape meshing with each other with respect to a convex meshing structure is fitted to the meshing structure having the convex shape of the target material piece, and the target material piece The mating surfaces with the joining member are joined by friction stir welding to form a single plate.
Here, in the sputtering target material of the present invention, it is possible to set so that the surface where the trace of the friction stir welding is exposed on the surface is used as the sputtering target surface in the sputtering target material. However, this does not deny that it is possible to set the surface opposite to the surface where the trace of friction stir welding is exposed to the surface as the sputtering target surface. is there.

本発明のスパッタリングターゲット材によれば、ターゲット材ピース同士の突き合わせ部が、そのターゲット材ピースの厚さ方向に凹凸した形状で互いに噛み合うように嵌合する噛み合わせ構造を備えているので、その噛み合わせ構造同士を嵌合することによって、突き合わされたターゲット材ピース同士が摩擦攪拌接合の際に左右に離間することを防ぐことができる。その結果、ターゲット材ピース同士を摩擦攪拌接合する際に生じる虞のあった接合不良の発生を低減または解消することが可能となる。   According to the sputtering target material of the present invention, since the abutting portion between the target material pieces has a meshing structure that fits so as to mesh with each other in a shape uneven in the thickness direction of the target material piece, By fitting the mating structures, it is possible to prevent the abutted target material pieces from being separated to the left and right during friction stir welding. As a result, it is possible to reduce or eliminate the occurrence of poor bonding that may occur when the target material pieces are friction stir welded.

あるいはまた、ターゲット材ピース同士の突き合わせ部がそれぞれ、ターゲット材ピースの厚さ方向に凸状を有する噛み合わせ構造を備え、かつその凸状の噛み合わせ構造に対して互いに噛み合う凹状を有する噛み合わせ構造を備えた接合用部材を、ターゲット材ピース同士を突き合わせた状態でそれらターゲット材ピースの凸状を有する噛み合わせ構造に対して嵌合するようにしたので、その凹状の接合用部材が、あたかも鎹（かすがい）のようにターゲット材ピース同士を突き合わせた状態に保つように働いて、突き合わされたターゲット材ピース同士が摩擦攪拌接合の際に離間することを防ぐことができる。その結果、ターゲット材ピース同士を摩擦攪拌接合する際に生じる虞のあった接合不良の発生を低減または解消することが可能となる。   Alternatively, each of the butted portions of the target material pieces has a meshing structure having a convex shape in the thickness direction of the target material piece, and a meshing structure having a concave shape that meshes with the convex meshing structure. Since the joining member provided with the target material pieces is fitted to the meshing structure having the convex shape of the target material pieces, the concave joining member is like that It works so as to keep the target material pieces in a state of abutting each other like (smear), and the abutted target material pieces can be prevented from separating at the time of friction stir welding. As a result, it is possible to reduce or eliminate the occurrence of poor bonding that may occur when the target material pieces are friction stir welded.

以下、本実施の形態に係るスパッタリングターゲット材について、図面を参照して説明する。
図１は、本発明の実施の形態に係る摩擦攪拌接合によって接合される噛み合わせ構造を備えたスパッタリングターゲット材における、その噛み合わせ構造の部分付近を特に拡大して示す図、図２は、本発明の実施の形態に係る接合用部材を備えたスパッタリングターゲット材における、その接合用部材が嵌合されて摩擦攪拌接合によって接合された部分付近を特に拡大して示す図、図３は、図１に示したスパッタリングターゲット材についての摩擦攪拌接合プロセスの主要部を模式的に示す図、図４は、図３に示した接合プロセスにて摩擦攪拌接合が行われている状態を示す断面図である。 Hereinafter, the sputtering target material which concerns on this Embodiment is demonstrated with reference to drawings.
FIG. 1 is an enlarged view particularly showing the vicinity of a portion of the meshing structure in a sputtering target material having a meshing structure joined by friction stir welding according to an embodiment of the present invention. FIG. FIG. 3 is an enlarged view particularly showing the vicinity of a portion where the joining member is fitted and joined by friction stir welding in the sputtering target material including the joining member according to the embodiment of the invention. The figure which shows typically the principal part of the friction stir welding process about the sputtering target material shown in FIG. 4, FIG. 4 is sectional drawing which shows the state in which the friction stir welding is performed by the joining process shown in FIG. .

本発明の実施の形態に係る摩擦攪拌接合によって接合される噛み合わせ構造を備えたスパッタリングターゲット材は、図１に示したように、ターゲット材ピース１ａとターゲット材ピース１ｂとを突き合わせ、その突き合わせ部に、接合線８に沿って摩擦攪拌接合２を施すことによって大判の１枚板状に形成してなるスパッタリングターゲット材である。そして、ターゲット材ピース１ａ、１ｂ同士の突き合わせ部には、そのターゲット材ピース１ａ、１ｂの厚さ方向に凹凸した形状で互いに噛み合って嵌合するように形成された噛み合わせ構造３ａ、３ｂが設けられている。   As shown in FIG. 1, the sputtering target material provided with the meshing structure joined by the friction stir welding according to the embodiment of the present invention butts the target material piece 1a and the target material piece 1b, and the butt portion thereof. In addition, the sputtering target material is formed into a large single plate by performing friction stir welding 2 along the joining line 8. Further, the abutting portions between the target material pieces 1a and 1b are provided with meshing structures 3a and 3b formed so as to mesh with each other in a shape uneven in the thickness direction of the target material pieces 1a and 1b. It has been.

図１（ａ）に示したように、ターゲット材ピース１ａの突き合わせ部に設けられた噛み合わせ構造３ａと、ターゲット材ピース１ｂの突き合わせ部に設けられた噛み合わせ構造３ｂとが、互いに噛み合うように嵌合されている。
図３、図４に示したような摩擦攪拌接合プロセスによって摩擦攪拌接合２を施す工程で、回転ツール７を突き合わせ部に挿入し、さらにそれを回転させながら突き合わせ部の接合線８に沿って移動させて行くことに起因して、図４および図１（ｂ）に示したような、ターゲット材ピース１ａ、１ｂ同士が互いに左右に離間されるような強い外力Ｆａ、Ｆｂ（矢印Ｆａ、Ｆｂで模式的に表現してある）を受ける。しかし、噛み合わせ構造３ａ、３ｂを互いに噛み合うように嵌合させているので、ターゲット材ピース１ａの噛み合わせ構造３ａの側面４ａと、ターゲット材ピース１ｂの噛み合わせ構造３ｂの側面４ｂとが、常に対面して係止された状態にあり、それら側面４ａと側面４ｂとで外力Ｆａ、Ｆｂを相殺し合うこととなる。これにより、ターゲット材ピース１ａ、１ｂ同士が左右に離間することを防止することができる。 As shown in FIG. 1A, the engagement structure 3a provided at the abutting portion of the target material piece 1a and the engagement structure 3b provided at the abutting portion of the target material piece 1b are engaged with each other. It is mated.
In the step of performing friction stir welding 2 by the friction stir welding process as shown in FIGS. 3 and 4, the rotary tool 7 is inserted into the abutting portion, and further moved along the joining line 8 of the abutting portion while rotating it. Due to this, strong external forces Fa and Fb (arrows Fa and Fb) that cause the target material pieces 1a and 1b to be spaced apart from each other as shown in FIGS. (Represented schematically). However, since the meshing structures 3a and 3b are fitted so as to mesh with each other, the side surface 4a of the meshing structure 3a of the target material piece 1a and the side surface 4b of the meshing structure 3b of the target material piece 1b are always provided. The side surfaces 4a and the side surfaces 4b cancel each other out of the external forces Fa and Fb. Thereby, it can prevent that target material piece 1a, 1b spaces apart.

このように、本発明の実施の形態に係るスパッタリングターゲット材によれば、摩擦攪拌接合２を施す際に、突き合わせたターゲット材ピース１ａ、１ｂ同士が左右に離間することを防ぐことができ、その結果、ターゲット材ピース１ａ、１ｂ同士の接合不良の発生を低減または解消することが可能となる。
しかも、摩擦攪拌接合法は一般に、突き合わせ部付近を溶解して接合するという他の接合方法と比べて、残留応力や変形量が小さく、その摩擦攪拌接合２が施された部分は微細な結晶粒組織となる。これにより、摩擦攪拌接合２を採用した本発明の実施の形態に係るスパッタリングターゲット材は、従来の接合方式によって大判に形成してなるスパッタリングターゲット材よりも、格段に高い接合強度を得ることが可能となる。 Thus, according to the sputtering target material according to the embodiment of the present invention, when the friction stir welding 2 is performed, the abutted target material pieces 1a and 1b can be prevented from being separated from each other left and right. As a result, it becomes possible to reduce or eliminate the occurrence of poor bonding between the target material pieces 1a and 1b.
Moreover, the friction stir welding method is generally smaller in residual stress and deformation than other joining methods in which the vicinity of the butted portion is melted and joined, and the portion subjected to the friction stir welding 2 has fine crystal grains. Become an organization. Thereby, the sputtering target material which concerns on embodiment of this invention which employ | adopted friction stir welding 2 can obtain joining strength remarkably higher than the sputtering target material formed in large format by the conventional joining system. It becomes.

本発明の実施の形態に係る接合用部材を備えたスパッタリングターゲット材は、図２に示したように、ターゲット材ピース１ａ、１ｂ同士の突き合わせ部がそれぞれ、ターゲット材ピース１ａ、１ｂの厚さ方向に凸状を有する噛み合わせ構造３ｃ、３ｄを備えている。それらターゲット材ピース１ａ、１ｂ同士を突き合わせた状態で、それらターゲット材ピース１ａ、１ｂの凸状の噛み合わせ構造３ｃ、３ｄの両方に対して噛み合うように形成された凹状の噛み合わせ構造９を備えた接合用部材１０が、ターゲット材ピース１ａ、１ｂの凸状を有する噛み合わせ構造３ｃ、３ｄの両方に対して噛み合うように嵌合されている。そして、その嵌合された状態で、接合用部材１０の噛み合わせ構造９とターゲット材ピース１ａ、１ｂの噛み合わせ構造３ｃ、３ｄとが嵌合して接触している面（嵌合面）をそれぞれ中心としてその近傍に摩擦攪拌接合２を裏面５側から施すことによって、接合用部材１０と共にターゲット材ピース１ａ、１ｂ同士を接合して、全体として１枚板状を成すように形成されている。   As shown in FIG. 2, the sputtering target material provided with the joining member according to the embodiment of the present invention has the butted portions of the target material pieces 1 a and 1 b in the thickness direction of the target material pieces 1 a and 1 b, respectively. Are provided with meshing structures 3c and 3d having a convex shape. A concave meshing structure 9 is provided so as to mesh with both the convex meshing structures 3c and 3d of the target material pieces 1a and 1b in a state where the target material pieces 1a and 1b are butted together. The joining member 10 is fitted so as to mesh with both the meshing structures 3c and 3d having the convex shapes of the target material pieces 1a and 1b. Then, in the fitted state, a surface (fitting surface) where the meshing structure 9 of the joining member 10 and the meshing structures 3c and 3d of the target material pieces 1a and 1b are fitted and in contact with each other. By applying the friction stir welding 2 from the back surface 5 side in the vicinity of each center, the target material pieces 1a and 1b are joined together with the joining member 10 so as to form a single plate as a whole. .

上記のようにターゲット材ピース１ａ、１ｂ同士を突き合わせた状態で、そのターゲット材ピース１ａ、１ｂの凸状を有する噛み合わせ構造３ｃ、３ｄの両方に対して噛み合うように接合用部材１０の凹状の噛み合わせ構造９を嵌合させることにより、摩擦攪拌接合２を施す工程で、回転ツール７を用いた接合作業を行うことに起因してターゲット材ピース１ａ、１ｂ同士が互いに左右に離間されるような強い外力Ｆａ、Ｆｂを受けても、ターゲット材ピース１ａの噛み合わせ構造３ｃの側面４ｃと、接合用部材１０の凹状の噛み合わせ構造９の側面４ｅとが、常に対面して係止された状態にあり、かつターゲット材ピース１ｂの噛み合わせ構造３ｄの側面４ｄと、接合用部材１０の凹状の噛み合わせ構造９の側面４ｆとが、常に対面して係止された状態にあるので、接合用部材１０があたかも鎹（かすがい）のように機能することとなり、ターゲット材ピース１ａ、１ｂ同士が左右に離間することを、裏面５側は勿論のこと表面６側についても、さらに確実に防止することができる。また、摩擦攪拌接合２を施した後、このスパッタリングターゲット材を使用する際にも、ターゲット材ピース１ａ、１ｂ同士が左右に離間することを、ターゲット材ピース１ａ、１ｂの表面６でも裏面５でも、さらに確実に防止することができる。   In the state in which the target material pieces 1a and 1b are abutted with each other as described above, the concave shape of the bonding member 10 is engaged with both the engaging structures 3c and 3d having the convex shape of the target material pieces 1a and 1b. By fitting the meshing structure 9, the target material pieces 1 a and 1 b are separated from each other on the left and right sides due to performing the joining work using the rotary tool 7 in the step of performing the friction stir welding 2. Even when a strong external force Fa, Fb is received, the side surface 4c of the meshing structure 3c of the target material piece 1a and the side surface 4e of the concave meshing structure 9 of the joining member 10 are always faced and locked. The side surface 4d of the engagement structure 3d of the target material piece 1b and the side surface 4f of the concave engagement structure 9 of the joining member 10 are always facing each other and engaged. In this state, the bonding member 10 functions as if it is a fray, and the target material pieces 1a and 1b are separated from each other in the left and right directions, as well as the back surface 5 side. The side can also be prevented more reliably. In addition, when the sputtering target material is used after the friction stir welding 2 is performed, the target material pieces 1a and 1b are separated from each other left and right, either on the front surface 6 or the back surface 5 of the target material pieces 1a and 1b. Further, it can be surely prevented.

このように、本発明の実施の形態に係るスパッタリングターゲット材によれば、摩擦攪拌接合２を施す際に、突き合わせたターゲット材ピース１ａ、１ｂ同士が左右に離間することを、表面側でも裏面側でもさらに確実に防ぐことが可能となり、その結果、ターゲット材ピース１ａ、１ｂ同士の接合不良の発生をさらに確実に低減または解消することができる。
しかも、摩擦攪拌接合法は一般に、突き合わせ部付近を溶解して接合するという他の接合方法と比べて、残留応力や変形量が小さく、その摩擦攪拌接合２が施された部分は微細な結晶粒組織となるので、従来の接合方式によって大判に形成してなるスパッタリングターゲット材よりも、格段に高い接合強度を得ることが可能となり、かつその摩擦攪拌接合２の痕跡が表れている面を支障なくスパッタリングターゲット面として用いることが可能となる。 As described above, according to the sputtering target material according to the embodiment of the present invention, when the friction stir welding 2 is performed, the abutted target material pieces 1a and 1b are separated from each other left and right. However, it becomes possible to prevent more reliably, and as a result, generation | occurrence | production of the joining defect of target material piece 1a, 1b can be reduced or eliminated further reliably.
Moreover, the friction stir welding method is generally smaller in residual stress and deformation than other joining methods in which the vicinity of the butted portion is melted and joined, and the portion subjected to the friction stir welding 2 has fine crystal grains. Since it becomes a structure, it becomes possible to obtain much higher bonding strength than a sputtering target material formed in a large size by a conventional bonding method, and the surface on which the trace of the friction stir welding 2 appears is not hindered. It can be used as a sputtering target surface.

ここで、ターゲット材ピース１ａ、１ｂとしては、銅、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金、ニッケル、ニッケル合金、銀、銀合金のうちのいずれか一種類の金属からなるものとすることが可能である。
あるいは、３Ｎ以上の無酸素銅からなるものとしてもよい。 Here, the target material pieces 1a and 1b can be made of any one kind of metal of copper, copper alloy, aluminum, aluminum alloy, nickel, nickel alloy, silver, and silver alloy. .
Alternatively, it may be made of 3N or more oxygen-free copper.

なお、本発明の実施の形態に係るスパッタリングターゲット材では、主に、摩擦攪拌接合２の痕跡が表面に露出している裏面５をスパッタリングターゲット面として用いる。但し、表面６を用いるようにすることも可能であることは言うまでもない。   In addition, in the sputtering target material which concerns on embodiment of this invention, the back surface 5 in which the trace of the friction stir welding 2 is exposed on the surface is mainly used as a sputtering target surface. However, it goes without saying that the surface 6 can also be used.

上記の実施の形態にて説明したようなスパッタリングターゲット材を、実施例として試験的に作製した。
図５は、本実施例に係るスパッタリングターゲット材と比較例に係るスパッタリングターゲット材とでの接合不良発生頻度を一覧表として纏めて示す表図、図６は、締め付け作業方法の概要を模式的に示す図、図７は、図１に示した接合構造を採用した実施例に係るスパッタリングターゲット材の主要部の仕様を示す図、図８は、図２に示した接合構造を採用した実施例に係るスパッタリングターゲット材の主要部の仕様を示す図である。 A sputtering target material as described in the above embodiment was experimentally produced as an example.
FIG. 5 is a table showing the joint failure occurrence frequencies of the sputtering target material according to the present embodiment and the sputtering target material according to the comparative example as a list, and FIG. 6 schematically shows the outline of the tightening operation method. FIG. 7 is a view showing the specifications of the main part of the sputtering target material according to the embodiment adopting the joining structure shown in FIG. 1, and FIG. 8 is an embodiment adopting the joining structure shown in FIG. It is a figure which shows the specification of the principal part of the sputtering target material which concerns.

ターゲット材ピース１ａ、１ｂとしては、純度が４Nの無酸素銅に鋳造、熱間圧延、中
間熱処理、冷間圧延を行って、厚さ１５mm×幅５００mm×長さ３０００mmの板材としたものを用いた。そしてその板材の接合部となる端面を機械加工装置によって切削加工して、上記の実施の形態で説明したような噛み合わせ構造３ａ、３ｂを形成した。
その後、再結晶による結晶粒径の均質化のための熱処理を行って、図１（ａ）に示したようなターゲット材ピース１（１ａ、１ｂ）とした。
本実施例では、図１に示した接合構造における主要部の仕様を、図７に示したように、ｔ＝１５ｍｍ、ｄ＝１０ｍｍ、ｈ＝３ｍｍ、Ｗ1＝７ｍｍ、Ｗ2＝７ｍｍとした。また、図２に示した接合構造における主要部の仕様を、図８に示したように、ｔ＝１５ｍｍ、ｄ＝１０ｍｍ、ｈ＝３ｍｍ、Ｗ3＝Ｗ4＝３ｍｍ、Ｗ5＝１８ｍｍとした。 As the target material pieces 1a and 1b, a plate material having a thickness of 15 mm × a width of 500 mm × a length of 3000 mm is obtained by casting, hot rolling, intermediate heat treatment, and cold rolling on oxygen-free copper having a purity of 4N. It was. And the end surface used as the junction part of the board | plate material was cut with the machining apparatus, and the meshing structure 3a, 3b which was demonstrated in said embodiment was formed.
Thereafter, a heat treatment for homogenizing the crystal grain size by recrystallization was performed to obtain a target material piece 1 (1a, 1b) as shown in FIG.
In this example, the specifications of the main part in the joint structure shown in FIG. 1 were t = 15 mm, d = 10 mm, h = 3 mm, W 1 = 7 mm, W 2 = 7 mm as shown in FIG. . Further, the specifications of the main part in the joint structure shown in FIG. 2 are t = 15 mm, d = 10 mm, h = 3 mm, W 3 = W 4 = 3 mm, and W 5 = 18 mm as shown in FIG. .

そして、図３、図４に示したような摩擦攪拌接合プロセスを繰り返すことにより、全６枚のターゲット材ピース１を全部接合して、全体で厚さ１５ｍｍ×幅３０００ｍｍ×長さ３０００ｍｍの（すなわち３ｍ四方の）大判なスパッタリングターゲット材を形成した。   Then, by repeating the friction stir welding process as shown in FIG. 3 and FIG. 4, all the six target material pieces 1 are joined together, and the total thickness is 15 mm × width 3000 mm × length 3000 mm (that is, A large sputtering target material (3 m square) was formed.

このような本実施例に係る大判のスパッタリングターゲット材を形成するにあたり、ターゲット材ピース１ａ、１ｂ同士の突き合わせ部を摩擦攪拌接合プロセスによって接合する作業では、図６に示したように、そのターゲット材ピース１ａ、１ｂ同士が離間しないようにボルト締め付けによって固定するようにした。すなわち、台６０の上に、嵌め合せた状態でターゲット材ピース１ａ、１ｂを載置し、押え板６１ａ、６１ｂをそれぞれ介して固定用ボルト６２ａ、６２ｂで各々締め付けて固定した。固定用ボルト６２ａ、６２ｂの締め付けにはトルクレンチ（図示省略）を使用し、所定のトルク量（単位；Ｎｍ）まで締め付けを行うことを標準作業とした。その固定強度を、図５の一覧表に纏めて示したように５段階に変化させ、その各々の場合ごとで接合を１０回ずつ試行して、その１０回のうちの接合不良の発生回数（頻度）を調べた。
固定強度の大きさは、標準作業での固定用ボルトの締め付けのトルク量を１００％とし、それを基準値として、９５％の場合、９０％の場合、８５％の場合、８０％の場合の、５段階とした。
接合不良の発生の有無の具体的な調査・判定は、摩擦攪拌接合２の表面の部分すなわち接合面の部分を研磨し、カラーチェックによって行った。 In forming such a large-sized sputtering target material according to this embodiment, in the operation of joining the butted portions of the target material pieces 1a and 1b by the friction stir welding process, as shown in FIG. The pieces 1a and 1b were fixed by bolting so as not to be separated from each other. In other words, the target material pieces 1a and 1b were placed on the base 60 in a fitted state, and were fastened and fixed by the fixing bolts 62a and 62b via the pressing plates 61a and 61b, respectively. For tightening the fixing bolts 62a and 62b, a torque wrench (not shown) was used, and tightening to a predetermined torque amount (unit: Nm) was a standard operation. The fixing strength is changed in five stages as summarized in the list of FIG. 5, and the joining is tried 10 times in each case, and the number of occurrences of the bonding failure among the 10 times ( Frequency).
The magnitude of the fixing strength is 100% for the tightening torque of the fixing bolt in the standard operation, and the standard value is 95%, 90%, 85%, 80%. There were 5 stages.
Specifically, the presence / absence of occurrence of bonding failure was investigated by color check after polishing the surface portion of the friction stir welding 2, that is, the bonding surface portion.

その結果、図５の一覧表に「実施例」として纏めて示したように、本実施例に係るスパ
ッタリングターゲット材では、固定強度を標準作業の１００％とした場合には勿論のこと、９５％、９０％、８５％とした場合、そして最低の８０％とした場合の、いずれの場合でも、接合不良は全く発生しないことが確認された。
他方、従来の接合構造および接合方法である、突き合わせ部に噛み合わせ構造３ａ、３ｂを有さない平らな突き合わせ面を有するターゲット材ピース（図示省略）を、本実施例に係るターゲット材ピース１ａ、１ｂと同じ材料から作製し、それに本実施例と同様の上記条件で摩擦攪拌接合２を施して、接合不良の発生回数を調べたところ、図５の一覧表に「比較例（従来技術）」として纏めて示したように、固定強度を標準作業の１００％とした場合には、接合不良は０すなわち全く発生しなかったが、固定強度を９５％にした場合には２回／１０回、９０％にした場合には７回／１０回、８５％にした場合には１０回／１０回（全数）、８０％にした場合には１０回／１０回（全数）、のように、固定強度を弛めて行くにつれて、接合不良の発生が急増し、特に８５％以下の場合には全数が接合不良となってしまうことが確認された。 As a result, as collectively shown as “Example” in the list of FIG. 5, in the sputtering target material according to this example, when the fixing strength is 100% of the standard work, of course, 95% , 90%, 85%, and the minimum of 80%, it was confirmed that no bonding failure occurred at all.
On the other hand, a target material piece (not shown) having a flat abutting surface that does not have the meshing structures 3a and 3b in the abutting portion, which is a conventional joining structure and joining method, is obtained by using the target material piece 1a according to the present embodiment It was produced from the same material as 1b, and was subjected to friction stir welding 2 under the same conditions as in this example, and the number of occurrences of defective bonding was examined. The table of FIG. When the fixing strength is set to 100% of the standard operation, no joint failure occurred, that is, no bonding occurred, but when the fixing strength was set to 95%, 2/10 times, Fixed at 90% for 7 times / 10 times, 85% for 10 times / 10 times (total number), 80% for 10 times / 10 times (total number) As the strength decreases, bonding failure Generation increases rapidly, all it was confirmed that becomes defective junction especially in the case of 85% or less.

以上のように、本実施例に係るスパッタリングターゲット材によれば、摩擦攪拌接合２を施す際に、突き合わせたターゲット材ピース１ａ、１ｂ同士が左右に離間することを防ぐことができ、その結果、ターゲット材ピース１ａ、１ｂ同士の接合不良の発生を低減または解消されることが確認できた。   As described above, according to the sputtering target material according to the present embodiment, when the friction stir welding 2 is performed, the abutted target material pieces 1a and 1b can be prevented from being separated from each other left and right. It was confirmed that the occurrence of poor bonding between the target material pieces 1a and 1b was reduced or eliminated.

本発明の実施の形態に係る摩擦攪拌接合によって接合される噛み合わせ構造を備えたスパッタリングターゲット材における、その噛み合わせ構造の部分付近を特に拡大して示す断面図である。It is sectional drawing which expands especially the part vicinity of the meshing structure in the sputtering target material provided with the meshing structure joined by the friction stir welding which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施の形態に係る接合用部材を備えたスパッタリングターゲット材における、その接合用部材が嵌合されて接合された部分付近を特に拡大して示す断面図である。It is sectional drawing which expands especially the part vicinity in the sputtering target material provided with the member for joining which concerns on embodiment of this invention and the member for joining was fitted and joined. 図１に示したスパッタリングターゲット材を形成する際に行われる摩擦攪拌接合プロセスの主要部を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the principal part of the friction stir welding process performed when forming the sputtering target material shown in FIG. 図３に示したプロセスにて摩擦攪拌接合が行われている状態を示す断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view showing a state where friction stir welding is performed in the process shown in FIG. 3. 本発明の実施例に係るスパッタリングターゲット材と比較例に係るスパッタリングターゲット材とでの接合不良発生頻度を一覧表として纏めて示す図である。It is a figure which shows collectively the joining defect occurrence frequency with the sputtering target material which concerns on the Example of this invention, and the sputtering target material which concerns on a comparative example as a list. 本発明の実施例に係るスパッタリングターゲット材の接合工程およびその準備工程における締め付け作業方法の概要を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the outline | summary of the fastening operation method in the joining process of the sputtering target material which concerns on the Example of this invention, and its preparatory process. 図１に示した接合構造を採用した実施例に係るスパッタリングターゲット材における、その接合構造の主要部の仕様を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the specification of the principal part of the junction structure in the sputtering target material which concerns on the Example which employ | adopted the junction structure shown in FIG. 図２に示した接合構造を採用した実施例に係るスパッタリングターゲット材における、その接合構造の主要部の仕様を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the specification of the principal part of the junction structure in the sputtering target material which concerns on the Example which employ | adopted the junction structure shown in FIG.

符号の説明Explanation of symbols

１ ターゲット材ピース
２ 摩擦攪拌接合（部）
３ 噛み合わせ構造
４ （噛み合わせ構造の）側面
５ ターゲット材ピースの裏面側
６ ターゲット材ピースの表面側
７ 回転ツール
８ 接合線
９ 噛み合わせ構造
１０ 接合用部材 1 Target material piece 2 Friction stir welding (part)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 3 Engagement structure 4 Side surface (of engagement structure) 5 Back surface side of target material piece 6 Front surface side of target material piece 7 Rotating tool 8 Joining line 9 Engagement structure 10 Joining member

Claims (5)

複数枚のターゲット材ピース同士を突き合わせて当該突き合わせ部を摩擦攪拌接合により接合して１枚板状に形成してなるスパッタリングターゲット材であって、
前記ターゲット材ピース同士の突き合わせ部が、当該ターゲット材ピースの厚さ方向に凹凸した形状で互いに噛み合うように嵌合する噛み合わせ構造を備えた
ことを特徴とするスパッタリングターゲット材。 A sputtering target material formed by abutting a plurality of target material pieces and joining the butted portions by friction stir welding to form a single plate,
A sputtering target material comprising a meshing structure in which the butted portions of the target material pieces are fitted so as to mesh with each other in a shape uneven in the thickness direction of the target material pieces. 複数枚のターゲット材ピースがそれぞれ当該ターゲット材ピースの厚さ方向に凸状の噛み合わせ構造を備えており、前記ターゲット材ピース同士を突き合わせた状態で、前記凸状の噛み合わせ構造に対して互いに噛み合う凹状を有する噛み合わせ構造を備えた接合用部材を、前記ターゲット材ピースの前記凸状を有する噛み合わせ構造に対して嵌合し、前記ターゲット材ピースと前記接合用部材との嵌合面をそれぞれ摩擦攪拌接合により接合して１枚板状に形成してなる
ことを特徴とするスパッタリングターゲット材。 Each of the plurality of target material pieces has a convex engagement structure in the thickness direction of the target material piece, and the target material pieces are in contact with each other with respect to the convex engagement structure. A joining member having a meshing structure having a meshing concave shape is fitted to a meshing structure having the convex shape of the target material piece, and a fitting surface between the target material piece and the joining member is formed. Sputtering target materials characterized by being formed into a single plate by joining by friction stir welding. 請求項１または２記載のスパッタリングターゲット材において、
前記摩擦攪拌接合の痕跡が表面に露出している面を、当該スパッタリングターゲット材におけるスパッタリングターゲット面として用いるように設定してなる
ことを特徴とするスパッタリングターゲット材。 In the sputtering target material according to claim 1 or 2,
A sputtering target material, wherein the surface on which the trace of the friction stir welding is exposed is set to be used as a sputtering target surface in the sputtering target material. 請求項１ないし３のうちいずれか１つの項に記載のスパッタリングターゲット材において、
前記ターゲット材ピースが、銅、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金、ニッケル、ニッケル合金、銀、銀合金のうちのいずれか一種類の金属からなるものである
ことを特徴とするスパッタリングターゲット材。 In the sputtering target material according to any one of claims 1 to 3,
The sputtering target material, wherein the target material piece is made of any one of metals of copper, copper alloy, aluminum, aluminum alloy, nickel, nickel alloy, silver, and silver alloy. 請求項１ないし４のうちいずれか１つの項に記載のスパッタリングターゲット材において、
前記ターゲット材ピースが、３Ｎ以上の無酸素銅からなるものである
ことを特徴とするスパッタリングターゲット材。 In the sputtering target material according to any one of claims 1 to 4,
The sputtering target material, wherein the target material piece is made of oxygen-free copper of 3N or more.
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