JP2011517730A - Manufacturing method of target for sputtering composite and target manufactured by the manufacturing method - Google Patents

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Abstract

複合スパッタリングターゲットは、同一又は異なる材料の使用済みスパッタリングターゲットでできる又は、表面に窪みが形成された異なる材料からなるバックプレートの中に金属又は金属含有パウダーを加熱加圧することによって製造される。窪みは同じ幾何学を有するターゲットのエロージョンパターンに相当する。窪みは、例えば機械加工によって形成できる。バックプレートは、グラファイト金型内に装着され、アセンブリを形成するためにスパッタリング材料で覆われる。詰め込み具が加えられたアセンブリは、緻密にされたスパッタリング材料のスパッタリングゾーンを有する複合スパッタリングターゲットを形成するために、真空下で適正な加圧と加温による加熱加圧を行う。
【選択図】図1
The composite sputtering target can be a used sputtering target of the same or different materials, or is manufactured by heat-pressing metal or metal-containing powder in a back plate made of different materials with depressions formed on the surface. The indentation corresponds to an erosion pattern of a target having the same geometry. The depression can be formed by machining, for example. The back plate is mounted in a graphite mold and covered with sputtering material to form an assembly. The assembly to which the stuffer has been added is heated and pressed by appropriate pressure and heating under vacuum to form a composite sputtering target having a dense sputtering zone of sputtering material.
[Selection] Figure 1

Description

本発明は、加熱加圧成型金属又は、金属バックプレート内に入れ込んだ金属含有粉によって製作された複合物スパッタリング用ターゲット部材に関する。より特には本発明は、スパッタリング処理に利用されるターゲットの領域に対する上記の材料を含むターゲートを用意するために必要とする貴金属を含有する材料のような比較的高価格な材料の量を減少させた加熱圧力複合物スパッタリング用ターゲット部材の製造方法に関する。本発明は、さらに上記方法によって、製造されたターゲットに関する。   The present invention relates to a target member for composite sputtering produced by heat-pressure molded metal or metal-containing powder placed in a metal back plate. More particularly, the present invention reduces the amount of relatively expensive materials such as noble metal-containing materials required to provide a targate comprising the above materials for the area of the target utilized in the sputtering process. The present invention relates to a method for producing a target member for sputtering a heated pressure composite. The present invention further relates to a target produced by the above method.

おそらくは、多種の材料からなる薄膜は、DCマグネトロンスパッタリングとして知られている成膜処理によって基板上に堆積されている。体表的なスパッタリング装置は、所望基板の表面上に縮合される材料の蒸気を発生させるためにソースの表面から堆積される材料を移動させる高エネルギープラズマを発生する手段を備えている。   Presumably, thin films of various materials are deposited on the substrate by a film forming process known as DC magnetron sputtering. The surface sputtering apparatus includes means for generating a high energy plasma that moves material deposited from the surface of the source to generate vapors of material that is condensed onto the surface of the desired substrate.

このような装置において、基板上の堆積される材料のソースは、スパッタリングターゲットと称されている。スパッタリングターゲットは、堆積材料が単体又は混合の場合において、堆積材料は、スパッタリングターゲットタイルと称される物体内に形成され、スパッタリングターゲットバックプレートと称する異なる材料に接合されて、全体的には、スパッタリングターゲットと称されている。   In such an apparatus, the source of material deposited on the substrate is referred to as a sputtering target. Sputtering targets can be formed in an object called a sputtering target tile and bonded to a different material called a sputtering target backplate in the case where the deposition material is a single or mixed material, and is generally sputtered. It is called a target.

スパッタリングターゲットは、使用されるスパッタリング装置、堆積材料の物理的及び電気的特性、及び堆積材料の費用次第で選択される。スパッタリングプロセスにおいて、高エネルギープラズマは、スパッタリングターゲット材料の表面を連続的に浸食し、スパッタリングターゲットの表面における「エロージョン溝」として知られる窪みを形成する。   The sputtering target is selected depending on the sputtering equipment used, the physical and electrical properties of the deposited material, and the cost of the deposited material. In the sputtering process, the high energy plasma continuously erodes the surface of the sputtering target material, forming depressions known as “erosion grooves” in the surface of the sputtering target.

このエロージョン溝は、薄膜業界においては、通常、特異な形状により「レーストラック」と言われている。結局、ターゲット材料の更なるスパッタリングを行うことで、エロージョン溝が十分な深さになると、ターゲットとしての実務能力がなくなり、スパッタリングターゲットは、「使用済み」と見なされる。   This erosion groove is usually called a “race track” in the thin film industry due to its unique shape. Eventually, when further sputtering of the target material results in a sufficient depth of the erosion groove, the practical ability of the target is lost and the sputtering target is considered “used”.

代表的なスパッタリングプロセスにおいて、ターゲット材料の20−40%は、利用されている。そして、残りのターゲット材料は、溶解又は精製により再利用されるか又は廃棄処分されるかのいずれかとなる。   In a typical sputtering process, 20-40% of the target material is utilized. The remaining target material is then either reused by dissolution or purification or discarded.

慣例上、貴金属ターゲットは、スパッタリングターゲット材料の価格上からみて、十分に利用するため、再利用されている。再利用プロセスは、スパッタリングプロセスで実行するために必要な貴金属の総量を高めている。以前から、使用済みターゲットは、新たなターゲットの製造に利用しようとする際に、再溶解及び/又は、精製に制約を受けて、自由に利用できない。長きにわたり、利用できる使用済みターゲットの残り材料を与えられているが、これらは、再利用プロセスにおける著しい材料損失となっている。   Conventionally, noble metal targets are reused because they are sufficiently used in view of the cost of the sputtering target material. The recycling process increases the total amount of noble metal required to be performed in the sputtering process. In the past, spent targets are not freely available due to restrictions on re-dissolution and / or purification when attempting to utilize for the production of new targets. For a long time, given the remaining materials of the used target available, these are significant material losses in the reuse process.

さらに、スパッタリングプロセス再利用で使用される大抵の材料は、コストダウンを実行できる。これは、Pt,Ru,Pd1,Os1,Tr1,Rh及び、Re等の貴金属又は、高価格な金属の組み合わせ、及び他の金属又は酸化金属物を含む比較的高価格な材料の事例だけに限定されるものではない。このような例では、コスト及び再利用プロセスから損失される材料の量は、スパッタリングターゲットに含まれる貴金属が製造に対して、有意義な改善を生むことを保障する。   In addition, most materials used in sputtering process reuse can perform cost reductions. This is limited to cases of relatively expensive materials including noble metals such as Pt, Ru, Pd1, Os1, Tr1, Rh and Re, or expensive metal combinations, and other metals or metal oxides Is not to be done. In such an example, the cost and the amount of material lost from the recycling process ensures that the noble metal contained in the sputtering target produces a significant improvement over manufacturing.

米国特許第5,397,050号明細書US Pat. No. 5,397,050 米国特許第5,963,778号明細書US Pat. No. 5,963,778 米国特許第7,175,802号明細書US Pat. No. 7,175,802

本発明に従えば、スパッタリングターゲット製造プロセスに含まれる貴金属に用いられる材料を含む貴金属の量を減少させる方法は、スパッタリングエロージョン溝が使い果される実際の領域に対して含まれる貴金属を制限することである。それは、スパッタリングターゲットのエロージョン溝の材料が含む貴金属の制限によって、40%より大きくすることにより、ターゲットを製造していた材料に含まれる貴金属の量を減少させることが考えられる。   In accordance with the present invention, a method for reducing the amount of noble metal, including materials used for noble metals included in a sputtering target manufacturing process, limits the noble metals contained relative to the actual area where the sputtering erosion grooves are used up. It is. It is conceivable that the amount of noble metal contained in the material from which the target was manufactured is reduced by making it larger than 40% due to the limitation of the noble metal contained in the erosion groove material of the sputtering target.

さらに、同様に、本願発明は、精製プロセスを終えた使用済みターゲットは必要ではなく、スパッタリングのために使用される貴金属の在庫の有意義な減少の結果となる(特に、生産能力において供給が不要である使用済みターゲットに拘束されて自由に使用できない材料が減少する)。   Furthermore, similarly, the present invention does not require a used target that has undergone a refining process and results in a significant reduction in the inventory of precious metals used for sputtering (especially no supply is required in production capacity). The amount of material that is bound to a used target and cannot be used freely is reduced.)

従来技術は、粉末治金プロセスによって、有利に組み合わせて製造することができる複合スパッタリングターゲット部材であった。このようなプロセスは、一例として、特許文献1において、タングステン−チタニウム合金ターゲット及びチタニウム製バックプレートの構造の複合スパッタリングターゲット部材の製造方法が開示されている。このチタニウム製バックプレートは、金属缶に納められ、次に、タングステン−チタニウムパウダーがその金属缶の中のチタニウム製バックプレートの表面上に納められる。金属管は、熱間等静圧圧縮成形(HIP)で形成された複合スパッタリングターゲットであるパウダー材とバックプレートが入っている。   The prior art has been a composite sputtering target member that can be advantageously combined and manufactured by a powder metallurgy process. As an example of such a process, Patent Document 1 discloses a method of manufacturing a composite sputtering target member having a structure of a tungsten-titanium alloy target and a titanium back plate. The titanium backplate is placed in a metal can and then tungsten-titanium powder is placed on the surface of the titanium backplate in the metal can. The metal tube contains a powder material which is a composite sputtering target formed by hot isostatic pressing (HIP) and a back plate.

しかしながら、HIPパウダーに関連するプロセスは、金属缶中に収容しているため、高額な缶詰部材や装置を使用、缶詰は勿論、製造コストとして掛かるHIP手法及び機材の結果、比較的高コストとなる。
加えて、高価格なターゲット材料は、ターゲットのスパッタリング領域が限定されない。このように、スパッタリングターゲットのこのタイプの形式で利用される高価格なターゲット材料の使用量はかなり減少させることができない。
However, since the processes related to HIP powder are housed in metal cans, expensive canned members and devices are used, and as a result of the HIP technique and equipment that are costly to manufacture, it is relatively expensive. .
In addition, the expensive target material does not limit the sputtering area of the target. Thus, the amount of expensive target material used in this type of sputtering target cannot be significantly reduced.

他の方法として、特許文献2には、粉末治金プロセスを用いた製造、及びターゲットのスパッタリング領域を高価格なスパッタリング材料の制限を試みる混合ターゲットが開示されている。しかしながら、先の発明のように、混合ターゲットを製造するために使用するプロセスは、このようなHIS手法であり、同様なコストと密接な関係を適用上について説明する。   As another method, Patent Document 2 discloses a mixed target that is manufactured using a powder metallurgy process and attempts to limit the cost of a sputtering material in the sputtering region of the target. However, as in the previous invention, the process used to manufacture the mixed target is such a HIS technique, and similar costs and close relationships will be described for application.

特許文献3によって、新たなスパッタリング材料がスパッタエロージョン溝を新たな材料で満たすことによって、使用済みスパッタリングターゲットを一新する方法が開示されている。このプロセスは、また、HIP手法を用いて達成している。この発明は、ターゲットのスパッタ領域に対する高価格なスパッタリング材料を制限できないが、リサイクルの使用済みターゲットの再利用ができる。しかしながら、所有する比較的にまだ高いコストに対して、主なスパッタリングプロセスにおいて使用されなかった高価格な材料の相当量が現存している。さらに、加圧成形した後、除去又は再利用が必要される高価格な材料のバウダー材を徹底的につけるように、使用済みターゲットを必要とするプロセスが開示されている。   Patent Document 3 discloses a method for renewing a used sputtering target by filling a sputter erosion groove with a new material by a new sputtering material. This process has also been achieved using the HIP approach. Although this invention cannot limit expensive sputtering material for the sputtering area of the target, it can recycle the used target for recycling. However, for the relatively high cost of ownership, there is a substantial amount of expensive material that has not been used in the main sputtering process. In addition, a process is disclosed that requires a used target so as to thoroughly attach a high-priced material that needs to be removed or reused after pressing.

本願発明は、ターゲット部材のスパッタ領域が制限された貴金属を含むスパッタリング材料による複合スパッタリングターゲット部材を効率よく比較的に低コストの製造方法を提供する。これは、使用済みターゲートの十分に低コストな材料のバックプレート部材に対して、スパッタリングエロージョン溝又は、表面から機械加工により空洞を作成し、スパッタリング部材を含む貴金属を埋め込むことによって実現される。この本願発明のプロセスは、埋められた使用済みターゲットのエロージョン溝にとても好適している。この実施形態において、使用済みターゲットはバックプレートとして利用され、新たに貴金属材料を埋め込むために、その形状を形成するための付加的機構は必要ではない。   The present invention provides a method for efficiently and relatively inexpensively manufacturing a composite sputtering target member made of a sputtering material containing a noble metal in which the sputtering region of the target member is limited. This is realized by creating a cavity by machining from the sputtering erosion groove or the surface of the back plate member made of a sufficiently low cost material of the used targate and embedding a noble metal including the sputtering member. This process of the present invention is very suitable for buried target erosion grooves. In this embodiment, the used target is utilized as a backplate and no additional mechanism is required to form the shape in order to newly embed the noble metal material.

さらに、本願発明の混合ターゲットは、単独使用される金属缶の代わりに不使用グラファイトダイスを利用する真空加熱加圧成型を用いて組み立て製造され、製造工程で用いられる材料粉に含まれる貴金属の量は非常に減少させている。その結果は、材料を含む貴金属で純粋に製造したターゲットよりも高価な材料が少なくとも50%以下を必要とする複合スパッタリングターゲットである。このプロセスは、スパッタリングターゲットで用いられる高価な材料の製造サイクルの再生利用部分の中に使用済みターゲット材料の除去側裏地材料からスパッタリングプロセスに貢献されることを必要とする貴金属の量を著しく減少する。この有利な点は、スパッタリングプロセスに貢献する貴金属の効率に、すばらしく且つ予期せぬ増大をもたらす結果となる。   Furthermore, the mixed target of the present invention is manufactured by assembling and manufacturing using vacuum heating and pressure molding using an unused graphite die instead of a single metal can, and the amount of noble metal contained in the material powder used in the manufacturing process Is greatly reduced. The result is a composite sputtering target that requires at least 50% or less of a material more expensive than a target purely manufactured with a noble metal containing material. This process significantly reduces the amount of noble metal that needs to be contributed to the sputtering process from the removed backing material of the used target material during the recycling portion of the expensive material manufacturing cycle used in the sputtering target. . This advantage results in a wonderful and unexpected increase in the efficiency of noble metals that contribute to the sputtering process.

本発明に従えば、スパッタリングターゲット部材を製造することに必要とするスパッタリング材料を含む貴金属の量を減少させることにより、ターゲットのスパッタリングエリアに対するスパッタリングターゲット材料を含む高価な材料を制限するスパッタリングターゲット部材を製造する方法を提供する。さらに、スパッタリングプロセスに貢献する材料の効率が増大する。   In accordance with the present invention, a sputtering target member that limits expensive materials, including sputtering target material relative to the sputtering area of the target, by reducing the amount of noble metal including sputtering material required to produce the sputtering target member. A method of manufacturing is provided. Furthermore, the efficiency of the materials that contribute to the sputtering process is increased.

従って、スパッタリングプロセスに必要な資源投資と同様に上手くゆく、スパッタリングターゲット部材の所有者のコストが減少する。本発明の方法は、比較的安価な材料のバックプレートの提供に関する。それは、スパッタリング材料を含む貴金属、と共に、使用済みスパッタリングターゲットで認められるスパッタリングエロージョンパターンに相当する表面の窪み(バックプレートに機械加工される第1の実施形態で可能)で化学的及び機械的に混合可能である。   Thus, as well as the resource investment required for the sputtering process, the cost of the sputtering target member owner is reduced. The method of the present invention relates to the provision of a relatively inexpensive material backplate. It is chemically and mechanically mixed with noble metals including sputtering material, along with surface depressions (possible in the first embodiment machined on the backplate) corresponding to the sputtering erosion pattern found on the used sputtering target. Is possible.

グラファイト金型内に配置されるバックプレートは、幾何学的(大きさ及び形状等)に適応するように加工される。スパッタリング材料を含む貴金属のパウダーでバックプレートの窪みを満たす。その時、パウダー層の上面はグラファイトが詰め込まれる。バックプレート用パウダー組み立て部材を含む金型は、その時、バックプレートの窪みの中で固めて密度(又は濃度)を高めるように真空加熱加圧成型にセットされる。   The back plate disposed in the graphite mold is processed so as to adapt to the geometry (size, shape, etc.). Fill the back plate cavity with a precious metal powder containing sputtering material. At that time, the upper surface of the powder layer is filled with graphite. The mold including the back plate powder assembly member is then set in vacuum heating and pressure molding so as to be hardened in the recess of the back plate and to increase the density (or concentration).

スパッタリングターゲット材料パウダーを含む貴金属を固めて密度を高める真空加熱加圧成型だけではなく、加熱加圧成型もまた、スパッタリング材料を含む貴金属及びバックプレートの間における親電気的及び熱伝導パスと同じように、強機械的アタッチメントを創作するスパッタリング材料を含む貴金属及びバックプレートの間の強金属結合を容易にする。加熱加圧成型後の機械的な最小量は、予めスパッタリングターゲット設計のためには、必要寸法を取得する必要があるかもしれない。   In addition to vacuum heat and pressure molding to harden the noble metal containing the sputtering target material powder and increase the density, heat and pressure molding is also the same as the electrophilic and thermal conduction path between the noble metal containing the sputtering material and the back plate. In addition, it facilitates strong metal bonding between noble metals and backplates including sputtering materials that create strong mechanical attachments. The minimum mechanical amount after hot pressing may need to be obtained in advance for the sputtering target design.

本発明の好ましい実施形態において、スパッタリングターゲット部材を含む貴金属の製造方法は、以下の構成を持つ。
1)窪みを有する表面を含むバックプレートを提供する。
2)幾何学的バックプレートが収容されて準備するように、グラファイト金型セットの空洞の中にバックプレートが設置される。
3)予め設定した深さに対して、窪みに接して空洞内がスパッタリング材料で埋め込まれて、バックプレートの表面を完全にカバーすることにより金型アセンブリが形成される。
4)スパッタリング材料の上面に接触するように、金型アセンブリにグラファイト詰め込み具(a graphite ram)が設置される。
In a preferred embodiment of the present invention, a method for producing a noble metal including a sputtering target member has the following configuration.
1) Provide a backplate that includes a surface having a depression.
2) The back plate is placed in the cavity of the graphite mold set so that the geometric back plate is received and prepared.
3) For a preset depth, the cavity is embedded with sputtering material in contact with the recess to completely cover the surface of the back plate to form the mold assembly.
4) A graphite ram is installed in the mold assembly to contact the top surface of the sputtering material.

5) 真空加熱加圧成型炉のチャンバ内に詰め込み具と金型アセンブリが配置され、スパッタリングターゲットを果たす形状を成すように、バックプレートの窪みの中にスパッタリング材料の密度を高め、強固するためには、真空内で十分な時間の期間を掛けて、十分な圧力の加圧及び十分な加熱温度が加えられる。引き続き、グラファイト詰め込み具に対する圧力を0まで落とし、加熱加圧成型炉のチャンバが周囲温度まで降温するように、冷却または放置する。そして、一旦加熱加圧成型炉が冷却したならば、周囲圧力になるように、真空圧力を昇圧または放置する。   5) In order to increase and strengthen the density of the sputtering material in the recess of the back plate so that the stuffing tool and the mold assembly are arranged in the chamber of the vacuum heating and pressure molding furnace and form a shape to serve as the sputtering target Is applied with sufficient pressure and sufficient heating temperature for a sufficient period of time in a vacuum. Subsequently, the pressure on the graphite stuffing tool is lowered to 0, and the chamber of the heating and pressing molding furnace is cooled or left to cool to the ambient temperature. Then, once the heating and pressing molding furnace is cooled, the vacuum pressure is increased or left to reach the ambient pressure.

6)取り外し、合金スパッタリングターゲットを得るためにスパッタリングターゲットに随時、機械加工により前形成を行う。さらに、本発明の有利な実施形態において、バックプレートは、スパッタリングターゲット材料から異なる材料により構成され、及び、モリブデン、ニオブ、タンタルまたは他の高融点金属または合金の1つまたはより多くの材料により構成される。   6) Remove and pre-form the sputtering target from time to time to obtain an alloy sputtering target. Furthermore, in an advantageous embodiment of the invention, the backplate is composed of a material different from the sputtering target material and composed of one or more materials of molybdenum, niobium, tantalum or other refractory metals or alloys. Is done.

窪みは、少なくとも使用済みのスパッタリングターゲットのスパッタリングエロージョンパターンに該当する。さらに好ましくは、窪みは、使用済みターゲットのエロージョンパターンに該当する(即ち、再利用するために、使用量の範囲が大きくない段階のターゲット)。さらに、スパッタリング材料は、貴金属または貴金属の混合物からなるパウダー、または貴金属パウダーの混合物であり、及び、非貴金属パウダー、非貴金属の混合物のパウダーまたは金属酸化物のパウダーに好適する。加えて、本発明の好ましい特徴として、グラファイト金型は、特有なスパッタリングターゲット部材設計が創作されるために決定される幾何学である。   The dent corresponds to at least a sputtering erosion pattern of a used sputtering target. More preferably, the depression corresponds to the erosion pattern of the used target (that is, a target at a stage where the range of the usage amount is not large for reuse). Furthermore, the sputtering material is a powder made of noble metal or a mixture of noble metals, or a mixture of noble metal powders, and is suitable for non-noble metal powders, non-noble metal mixture powders or metal oxide powders. In addition, as a preferred feature of the present invention, the graphite mold is a geometry that is determined in order to create a unique sputtering target member design.

適正なターゲット材料は、Ru、Rh、Pd、Re、Os、Ir、Ptまたは、Ru、Rh、Pd、Re、Os、Ir、Ptの混合物、またはRu、Rh、Pd、Re、Os、Ir、PtとCo、Cr、Ni、Feのような遷移金属との混合物であり、または、Ru、Rh、Pd、Re、Os、Ir、PtとCo、Cr、Ni、Feのような遷移金属との混合物であり、及び、Ti[θ]2のような酸化物又はTiO2のような酸化物を伴うRu、Rh、Pd、Re、Os、 Ir、Ptとの混合物である。   Suitable target materials are Ru, Rh, Pd, Re, Os, Ir, Pt or a mixture of Ru, Rh, Pd, Re, Os, Ir, Pt, or Ru, Rh, Pd, Re, Os, Ir, It is a mixture of Pt and transition metals such as Co, Cr, Ni, Fe, or Ru, Rh, Pd, Re, Os, Ir, Pt and transition metals such as Co, Cr, Ni, Fe. It is a mixture and a mixture with Ru, Rh, Pd, Re, Os, Ir, Pt with an oxide such as Ti [θ] 2 or an oxide such as TiO 2.

提供される好ましい実施形態において、純粋Ruパウダーは、スパッタリング材料として用いられ、純粋Moは、バックプレートのために用いられる。他の実施形態では、バックプレートは、純粋Nb金属で構成される。さらに他の実施形態として、バックプレートは、純粋Taにより構成される。   In the preferred embodiment provided, pure Ru powder is used as the sputtering material and pure Mo is used for the backplate. In other embodiments, the backplate is composed of pure Nb metal. In yet another embodiment, the back plate is made of pure Ta.

本発明は、確かなスパッタリングターゲットの従来技術と比較して、スパッタリングターゲット部材のために必要とされるスパッタリング材料を少なくとも25%、好ましくは35%、最も好ましくは45%の節約するという結果が得られる。例えば、長方形幾何学のスパッタリングターゲットに含まれる貴金属は、材料に含む貴金属を単に用いるのに準備したスパッタリングターゲットに含まれる貴金属の必要とする貴金属材料が単に50%あれば、本発明に用いるのに準備できる。   The present invention results in a saving of at least 25%, preferably 35%, and most preferably 45% of the sputtering material required for the sputtering target member as compared to the prior art of certain sputtering targets. It is done. For example, a noble metal contained in a rectangular geometry sputtering target may be used in the present invention if the noble metal material required for the noble metal contained in the sputtering target prepared to simply use the noble metal contained in the material is only 50%. Ready.

図1は、長方形または円形の幾何学のスパッタリングターゲットに含まれる貴金属の断面構成を代表する図である。FIG. 1 is a diagram representing a cross-sectional configuration of a noble metal contained in a sputtering target having a rectangular or circular geometry. 図2は、長方形幾何学のスパッタリングターゲットに含まれる貴金属を代表する上面図である。FIG. 2 is a top view representing a noble metal contained in a sputtering target having a rectangular geometry. 図3は、円形幾何学のスパッタリングターゲットに含まれる貴金属を代表する上面図である。FIG. 3 is a top view representing a noble metal contained in a sputtering target having a circular geometry. 図4は、長方形または円形の幾何学のいずれかのターゲットのスパッタリングエロージョンパターンに相当する窪みを含むバックプレートの断面構成を代表する図である。FIG. 4 is a diagram representative of a cross-sectional configuration of a backplate including depressions corresponding to the sputtering erosion pattern of a target of either rectangular or circular geometry. 図5は、本発明の第1の実施形態に係る長方形または円形の幾何学のいずれかのターゲットのスパッタリングターゲートに埋め込まれた貴金属の断面構成を代表する図である。FIG. 5 is a diagram representing a cross-sectional configuration of a noble metal embedded in a sputtering gate of a target of either rectangular or circular geometry according to the first embodiment of the present invention. 図6は、バックプレートの表面の窪みに中に集められたスパッタリング材料に対して熱加圧する従来の加熱加圧金型部材を代表する図である。FIG. 6 is a view representative of a conventional heat and pressure mold member that heat-presses a sputtering material collected in a recess on the surface of the back plate. 図7は、図6に示した加熱加圧処理後の加熱加圧金型部材を代表する図である。FIG. 7 is a view representative of the heat and pressure mold member after the heat and pressure treatment shown in FIG.

本発明は、スパッタリングプロセスに用いられる実質上唯一のスパッタリング材料をバックプレート内の窪みの中に提供したスパッタリングターゲット部材と、バックプレートとを合併させ、スパッタリングゾーンが構成される合金スパッタリングターゲットの製造方法に関する。   The present invention relates to a method for manufacturing an alloy sputtering target in which a sputtering zone is formed by combining a sputtering target member that provides substantially the only sputtering material used in the sputtering process in a recess in the back plate and the back plate. About.

第1の実施形態において、バックプレートは、スパッタリング材料として加えられる同様な材料の使用済みターゲットである。本実施形態において、使用済みターゲットは、スパッタリングプロセスの間に浸食された窪みを伴う表面を有している。この窪みは、元のターゲットの代わりになるように、プロセスに使用可能とするために、使用済みターゲットに付加材料をなじませるための適正な時間及び適温で真空下の単軸方向の加圧された新スパッタリング材料で満たされている。   In the first embodiment, the backplate is a spent target of similar material added as a sputtering material. In this embodiment, the used target has a surface with dents eroded during the sputtering process. This indentation is uniaxially pressurized under vacuum at the proper time and temperature to allow the spent material to blend into the used target so that it can be used in the process to replace the original target. Filled with new sputtering materials.

第2の実施形態において、バックプレートは、スパッタリング材料から独占的に作製されるターゲートのために、混合ターゲートの代わりに用いられることを可能に適合される科学的、温度的及び電気的特徴を与えるスパッタリング材料と接合される少ない高額材料のような異なる材料である。この実施形態において、バックプレートは、図1乃至3で説明している、長方形または円形の幾何学のスパッタリングターゲットに含まれる使用済み貴金属の外観を含んでいる。   In a second embodiment, the backplate provides scientific, thermal and electrical characteristics that are adapted to be used in place of a mixed turgate for a tergate made exclusively from sputtering material. A different material, such as a less expensive material that is joined with a sputtering material. In this embodiment, the backplate includes the appearance of the spent precious metal contained in the rectangular or circular geometry sputtering target described in FIGS.

図1は、スパッタリングターゲット10に含まれる使用済みまたは使用された貴金属の断面構成を描写し、スパッタリングエロージョン溝12の深さと形状を示している。図1に代表されるように、このエロージョン溝12は、長方形または円形の幾何学のいずれかを有するスパッタリングターゲットに含まれる貴金属に形づけられたエロージョン溝を含んでいる。図2は、長方形幾何学のスパッタリングターゲット20に含まれる貴金属の上面図を示し、スパッタリングエロージョン溝22の形状を示している。図3は、円形幾何学のスパッタリングターゲット30に含まれる貴金属の上面図を示し、スパッタリングエロージョン溝32の形状を示している。   FIG. 1 depicts a cross-sectional configuration of a used or used precious metal contained in a sputtering target 10 and shows the depth and shape of the sputtering erosion groove 12. As represented in FIG. 1, the erosion groove 12 includes an erosion groove shaped into a noble metal contained in a sputtering target having either a rectangular or circular geometry. FIG. 2 shows a top view of the noble metal contained in the sputtering target 20 having a rectangular geometry, and shows the shape of the sputtering erosion groove 22. FIG. 3 shows a top view of the noble metal contained in the sputtering target 30 having a circular geometry, and shows the shape of the sputtering erosion groove 32.

これらの図の調査から、スパッタリングプロセスで実際に使用された材料が僅か25%の使用されたターゲットにあっては、貴金属スパッタリング材料の相当量が残されている。
本発明は、スパッタリングプロセスにおいて消費される領域に対してのみ、材料を含む貴金属を宛がうことによって、スパッタリングターゲットへ追加する貴金属の量を減少させる。
From the investigation of these figures, a considerable amount of noble metal sputtering material remains if the target actually used in the sputtering process is only 25%.
The present invention reduces the amount of noble metal added to the sputtering target by addressing the noble metal containing material only to the areas consumed in the sputtering process.

本発明は、スパッタリングターゲット材料から異なる材料により構成され、及び、一実施形態としてバックプレートを用いることにより、Mo,Ta,Nbまたは他の高融点金属及びその合金のような比較的安価な金属であっても目的を成し遂げられる。その金属は、貴金属を含められる材料であり、機械的及び化学的に混合可能である。   The present invention is composed of different materials from sputtering target materials, and by using a back plate as an embodiment, with relatively inexpensive metals such as Mo, Ta, Nb or other refractory metals and their alloys. Even if there is, the purpose is achieved. The metal is a material that can include a noble metal and can be mixed mechanically and chemically.

図4は、窪み42、この例では溝を伴う上面41を有するバックプレート40の断面構成を示している。窪みは、バックプレート上の使用された又は使用済みターゲットの消耗経路(wearpath)またはエロージョン溝である。別の実施形態においては、窪み42は、バックプレートの上面に機械加工により形成された溝である。図1に示した溝は、スパッタリングエロージョン溝の幾何学に近いまたは相当する。エロージョン溝の幾何学は、窪みの形状で決定され得る。   FIG. 4 shows a cross-sectional configuration of a back plate 40 having a recess 42, in this example a top surface 41 with a groove. The depression is a wear path or erosion groove of used or used target on the back plate. In another embodiment, the recess 42 is a groove formed in the upper surface of the back plate by machining. The grooves shown in FIG. 1 are close to or correspond to the geometry of sputtering erosion grooves. The geometry of the erosion groove can be determined by the shape of the recess.

なるべく、この情報は、ターゲットの製品寿命が最大限になるように構成されたターゲットが許容される間、使用される得ることが可能なようにスパッタリング材料の容量を少なくし、スパッタリングターゲット内容量のバランスに対して窪みの形状を最大限に利用する。   Preferably, this information reduces the volume of sputtering material so that it can be used while a target configured to maximize the product life of the target is allowed, and Make the most of the shape of the dent for balance.

図5は、バックプレート材料53から構成されるスパッタリングターゲットが含む貴金属の容量の最大及び、複合スパッタリングターゲットのスパッタリング領域に限定された大部分のスパッタリングゾーンを形成するスパッタリング材料51に含まれる貴金属である複合スパッタリングターゲット50の断面構成図を示す。貴金属の量における50%より以上の節約は、本発明による成し得るスパッタリングターゲットに含まれる貴金属を実現するために必須の材料に含まれる。   FIG. 5 shows the noble metal contained in the sputtering material 51 which forms the maximum capacity of the noble metal contained in the sputtering target composed of the back plate material 53 and the majority of the sputtering zone limited to the sputtering region of the composite sputtering target. The cross-sectional block diagram of the composite sputtering target 50 is shown. A saving of more than 50% in the amount of noble metal is included in the material essential for realizing the noble metal contained in the sputtering target that can be achieved according to the present invention.

本発明の製造方法の例は、図6及び図7に示されている。図6に示すように、高融点金属または合金バックプレート60は、溝表面上でグラファイト加熱加圧金型(以下、グラファイト金型と称する)64側に配置された機械加工された溝62を含む表面を有している。その時、スパッタリング材料66の予め定めた量がバックプレート60の上部の金型の中に入れられ、アセンブリ65は、バックプレートの表面上を平らに落ち着かせるために、予め定められた時間に渡り振動させられる。   An example of the manufacturing method of the present invention is shown in FIGS. As shown in FIG. 6, the refractory metal or alloy back plate 60 includes a machined groove 62 disposed on the surface of the groove on the graphite heating and pressing mold (hereinafter referred to as a graphite mold) 64 side. It has a surface. At that time, a predetermined amount of sputtering material 66 is placed in the mold on top of the backplate 60 and the assembly 65 vibrates for a predetermined time to settle flat on the surface of the backplate. Be made.

アセンブリ65を振動させた後、グラファイト金型の詰め込み具(以下、詰め込み具(ram)と称する)67は、スパッタリング材料の表面に当接するようにグラファイト金型の空洞の中に配置される。アセンブリ65は、水圧プレス機に入れられ、バックプレートの表面の上にパウダーを固めるために指定時間の間、予め定められた圧力が加圧される。圧縮した後、アセンブリは、真空加熱加圧(図示せず)の炉のチャンバ側に配置される。。   After the assembly 65 is vibrated, a graphite mold stuffer (hereinafter referred to as a ram) 67 is placed in the graphite mold cavity to abut the surface of the sputtering material. The assembly 65 is placed in a hydraulic press and a predetermined pressure is applied for a specified time to solidify the powder on the surface of the backplate. After compression, the assembly is placed on the chamber side of the furnace for vacuum heating and pressurization (not shown). .

その炉のチャンバを通じて水圧プレス機により加圧される詰め込み具は、グラファイト金型の上面に当接するまで下げられる。炉のチャンバは、その時、密閉され、50mTorrから200mTorrの間に真空引きされる。アセンブリは、炉のチャンバ内で800度から1000度の温度範囲で加熱され、その時の圧力は、接触する水圧プレス機を介して、詰め込み具に加えられる。加えられた最初の圧力は、5トンから20トンの間である。   The stuffing tool pressed by the hydraulic press through the furnace chamber is lowered until it abuts the upper surface of the graphite mold. The furnace chamber is then sealed and evacuated between 50 mTorr and 200 mTorr. The assembly is heated in the furnace chamber at a temperature range of 800 to 1000 degrees, and the pressure at that time is applied to the stuffer via a contacting hydraulic press. The initial pressure applied is between 5 to 20 tons.

同様に、アセンブリは、1400度から1900度の範囲内で温度が昇温され、好ましくは1500度から1550度の間であり、詰め込み具への圧力は10トンから200トンの間の圧力がゆっくり加えられる。詰め込み具による圧力値は、製造されるスパッタリングターゲットに含まれる貴金属の幾何学とサイズに依存する。アセンブリ65は、温度と詰め込み具への圧力が15分から240分の間保持される、好ましくは、20分から60分の間である。   Similarly, the assembly is heated in the range of 1400 degrees to 1900 degrees, preferably between 1500 degrees and 1550 degrees, and the pressure on the stuffing tool is slowly between 10 tons and 200 tons. Added. The pressure value due to the stuffing tool depends on the geometry and size of the noble metal contained in the manufactured sputtering target. The assembly 65 is maintained at a temperature and pressure on the stuffer for 15 to 240 minutes, preferably between 20 and 60 minutes.

この時間が経過した後、温度と詰め込み具への加圧は、共に、アセンブリ65が周囲の温度及び圧力に到達するまで低下し、真空度は、一旦、炉が周囲温度に冷却されると、周囲圧力まで上昇する。
図7は、加熱加圧が完了した後の図6に示したアセンブリ70の断面構成を示す図である。図面に示すように、スパッタリング材料74は、その材料の理論上の密度(又は濃度)の95%よりも大きい密度を有し、スパッタリングゾーンに形成されたバックプレート73の機械加工された溝の中に固定される。固定されたスパッタリング材料の予備形成物からなるスパッタリングターゲットに含まれる貴金属とバックプレートは、グラファイト金型75から取り出され、さらに、詰め込み具77が取り外される。予備形成物のスパッタリング材料は、CNC機械加工、ダイヤモンド研磨機または、放電加工機(EDM)を用いて最終寸法になるように加工する。
After this time has elapsed, the temperature and pressurization on the stuffing device both decrease until assembly 65 reaches ambient temperature and pressure, and the degree of vacuum once the furnace is cooled to ambient temperature, Increase to ambient pressure.
FIG. 7 is a diagram showing a cross-sectional configuration of the assembly 70 shown in FIG. 6 after the heating and pressurization is completed. As shown in the drawings, the sputtering material 74 has a density greater than 95% of the theoretical density (or concentration) of the material and is in a machined groove of the backplate 73 formed in the sputtering zone. Fixed to. The noble metal and the back plate contained in the sputtering target made of the fixed preform of the sputtering material are taken out of the graphite mold 75, and the stuffing tool 77 is removed. The preformed sputtering material is processed to final dimensions using CNC machining, diamond polisher or electrical discharge machine (EDM).

幾つかの応用例において、材料を含む貴金属のカーボン含有量は極めて低いレベルを維持しなければならない。グラファイト金型の内側表面と、詰め込み具の底面は、材料に含む貴金属の中にグラファイト金型の部分からカーボンの拡散を防止するために、Moまたは他の高融点金属薄膜で裏打ちすることができる。   In some applications, the carbon content of the precious metal, including the material, must be maintained at a very low level. The inner surface of the graphite mold and the bottom surface of the stuffer can be lined with Mo or other refractory metal film to prevent carbon diffusion from the graphite mold part into the precious metal contained in the material. .

本発明に用いられる他の有利な点は、スパッタリングターゲットが使用済みであるということである。使用済みターゲットは、高融点金属に代用される使用済みターゲットまたは、プロセスにおける機械加工された溝に含まれる合金バックプレートに前述したプロセスを用いて新たなスパッタリングターゲットを製造するという使い道がある。そうすることにより、このプロセスを用いたスパッタリング材料に含む貴金属の量は、さらに減少でき、且つ、高融点金属または、機械加工された溝を含む合金バックプレートのコストを差し引くことができる。使用済みの複合スパッタリングターゲットを再利用したプロセスは、繰り返し実施することができる。   Another advantage used in the present invention is that the sputtering target has been used. The used target may be used to manufacture a new sputtering target using the above-described process on a used target substituted for a refractory metal or an alloy back plate included in a machined groove in the process. By doing so, the amount of noble metal contained in the sputtering material using this process can be further reduced, and the cost of refractory metals or alloy backplates containing machined grooves can be subtracted. The process of reusing a used composite sputtering target can be performed repeatedly.

その上さらに、スパッタリングターゲットに含まれる貴金属の製造に対して、本発明に用いられる他の有利な点は、極めて低く維持しなければならない材料に含まれる貴金属における酸素の含有量を実現する。加熱加圧処理の間中、金型表面がMoまたは他の高融点金属により裏打ちされているときでさえ、グラファイト金型の内が極めて減圧された雰囲気を提供する真空下にグラファイト金型が露呈しているため、元々貴金属に含まれる酸素を取り出している。   Furthermore, another advantage used in the present invention over the production of the noble metal contained in the sputtering target is to realize an oxygen content in the noble metal contained in the material that must be kept very low. During the heat and pressure treatment, the graphite mold is exposed to a vacuum that provides a very depressurized atmosphere within the graphite mold, even when the mold surface is lined with Mo or other refractory metal. Therefore, the oxygen contained in the precious metal is extracted.

この減少状態は、開始時に材料に含まれる貴金属の酸素含有量から、前述した指定値を越えて一様に指定レベルを下回るように、貴金属の酸素含有量を減少させることが可能である。この減少は、材料を含む貴金属が密封された金属缶の中で封じ込め状態で処理される加熱型静水圧プレス成形(HIP’ing)のような他のプロセスには実現できるものではない。貴金属の金属源の中でとても自由度をもたらし、開始時の酸素容量の多い貴金属を採用するために提供する。
次に述べる例は、本発明の明確な実施形態を説明し、幾つかの方法を含む本発明の考えを制限するものではない。
In this reduced state, it is possible to reduce the oxygen content of the noble metal from the oxygen content of the noble metal contained in the material at the start so as to be uniformly below the specified level, exceeding the specified value described above. This reduction is not feasible for other processes such as heated isostatic pressing (HIP'ing) where the precious metal containing material is treated in a sealed metal can. Provided to adopt a precious metal with a high degree of oxygen capacity at the beginning, providing a great degree of freedom among the precious metal sources.
The following examples illustrate specific embodiments of the present invention and do not limit the idea of the invention including several methods.

実施形態1
まず、直径2.03インチ(但し1インチは約2.54[cm]とする)で厚さ0.31インチの円形のRu複合スパッタリングターゲットを、前述した本発明を用いて、Moバックプレートに作製した。旋盤を用いて、直径2.03インチで厚さ0.25インチのMo片が、0.115インチの奥行き、上面直径が1.84インチ、底面直径が1.55(円錐台形状に形成)のMo片の直径で、中央に同心の空洞が空けられるように機械加工される。機械加工されたMo片は、グラファイト金型の中に配置され、Ruパウダー100gがMo片の空洞を満たし上面を覆うようにグラファイト金型空洞の中に注ぎ入れられる。詰め込み具は、グラファイト金型空洞の中に配置され、Ruパウダーの上面を低くしている。
Embodiment 1
First, a circular Ru composite sputtering target having a diameter of 2.03 inches (where 1 inch is about 2.54 [cm]) and a thickness of 0.31 inches is applied to a Mo back plate using the above-described present invention. Produced. Using a lathe, a Mo piece with a diameter of 2.03 inches and a thickness of 0.25 inches has a depth of 0.115 inches, a top diameter of 1.84 inches, and a bottom diameter of 1.55 (formed in a truncated cone shape). It is machined so that a concentric cavity is made in the center at the diameter of the Mo piece. The machined Mo piece is placed in a graphite mold, and 100 g of Ru powder is poured into the graphite mold cavity so as to fill the cavity of the Mo piece and cover the upper surface. The stuffing tool is placed in the graphite mold cavity to lower the upper surface of the Ru powder.

水圧プレス機の中に金型アセンブリ(グラファイト金型及び詰め込み具)が入れられ、Ruパウダーをプレ加圧として負荷数百ポンドで加圧する。その時、金型アセンブリは、真空加熱加圧機の中に配置され、200mTorrの真空度において、500psiで1525度で0.5時間のプロセスを行う。その後、加熱加圧処理されたRu/Mo混合片は、加熱加圧機から取り出されて、機械加工された表面に対して簡易な目視検査を行う。   A mold assembly (graphite mold and stuffing tool) is placed in a hydraulic press, and the Ru powder is pre-pressurized with a load of several hundred pounds. At that time, the mold assembly is placed in a vacuum heating and pressing machine and is subjected to a process of 0.5 hours at 1525 degrees at 500 psi at a vacuum degree of 200 mTorr. Thereafter, the heat-pressurized Ru / Mo mixed piece is taken out from the heat-pressing machine and subjected to a simple visual inspection on the machined surface.

目視検査では、化学的適合性を互いに示唆すると共に明確な反応無しで、加熱加圧処理の期間中に共に接着されているRuとMoを確認する。さらに、どちらの材料においてもひび割れがないことで機械的適合が確認される。また、混合部分は切断し、その混合の断面部分を検査するために、EDM装置にセットする。目視検査及び顕微鏡検査は、重要とされる反応の発生が無いこと及び、ひびと裂け目が無いことが、2つの材料の間の化学的適合性及び機械的適合性の確認を提供する。   Visual inspection confirms Ru and Mo bonded together during the heat and pressure treatment, suggesting chemical compatibility with each other and without a clear reaction. Furthermore, the mechanical fit is confirmed by the absence of cracks in either material. Also, the mixed portion is cut and set in an EDM apparatus to inspect the mixed cross-sectional portion. Visual inspection and microscopic inspection provide confirmation of chemical and mechanical compatibility between the two materials, with no significant occurrence of reactions and no cracks and tears.

混合のRu部分の密度をチェックするために、混合片の部分は、EDM装置にセットされ、Ru片は、混合部は、0.701インチ×0.537インチ×0.185インチの寸法に切り出されると共に、Moとは分離される。その密度は、片部の重さ及び物理的寸法を用いて決定される。このRu/Mo混合部から切り出されたRu片における密度は、Ruの理論上の密度の98.9%になることが見出された。
この複合スパッタリングターゲットの製造に用いられるRuの密度は、同じ幾何学の純Ruスパッタリングターゲットを製造するための202gを必要とされる密度の50%以下となる100gであった。
To check the density of the Ru part of the mix, the part of the mix piece is set in an EDM apparatus, and the Ru piece is cut into a dimension of 0.701 inch x 0.537 inch x 0.185 inch. At the same time, it is separated from Mo. Its density is determined using the weight and physical dimensions of the piece. It was found that the density in the Ru piece cut out from this Ru / Mo mixed part was 98.9% of the theoretical density of Ru.
The density of Ru used for the production of this composite sputtering target was 100 g, which is 50% or less of the density required for producing 202 g of pure Ru sputtering target having the same geometry.

実施形態2
直径2.03インチ、厚さ0.31インチの円形Ru複合スパッタリングターゲットは、開示された本発明に用いられるNbバックプレートで組み立てられている。旋盤を用いて、厚さ0.25インチ、直径2.03インチのNb片は、0.115インチの奥行き、上面直径が1.84インチ、底面直径が1.55(円錐台形状に形成)のMo片の直径で、中央に同心の空洞が空けられるように機械加工される。機械加工されたNb片は、グラファイト金型の中に配置され、Ruパウダー100gがNb片の空洞を満たし上面を覆うようにグラファイト金型空洞の中に注ぎ入れられる。詰め込み具は、グラファイト金型空洞の中に配置され、Ruパウダーの上面を低くしている。
Embodiment 2
A circular Ru composite sputtering target having a diameter of 2.03 inches and a thickness of 0.31 inches is assembled with the Nb backplate used in the disclosed invention. Using a lathe, an Nb piece with a thickness of 0.25 inches and a diameter of 2.03 inches has a depth of 0.115 inches, a top diameter of 1.84 inches, and a bottom diameter of 1.55 (formed in a truncated cone shape). It is machined so that a concentric cavity is made in the center at the diameter of the Mo piece. The machined Nb piece is placed in a graphite mold, and 100 g of Ru powder is poured into the graphite mold cavity so as to fill the cavity of the Nb piece and cover the upper surface. The stuffing tool is placed in the graphite mold cavity to lower the upper surface of the Ru powder.

その金型アセンブリは、水圧プレスの中に続いて配置され、Ruパウダーをプレ加圧として負荷数百ポンドで加圧する。その時、金型アセンブリは、真空加熱加圧機の中に配置され、200mTorrの真空度において、500psiで1525度で0.5時間のプロセスを行う。その後、加熱加圧処理されたRu/Nb混合片は、加熱加圧機から取り出されて、機械加工された表面に対して簡易な目視検査を行う。   The mold assembly is subsequently placed in a hydraulic press and pressurizes Ru powder with a pre-pressurization at a load of several hundred pounds. At that time, the mold assembly is placed in a vacuum heating and pressing machine and is subjected to a 0.5 hour process at 1525 degrees at 500 psi at a vacuum of 200 mTorr. Thereafter, the heat-pressurized Ru / Nb mixed piece is taken out from the heat-pressing machine and subjected to a simple visual inspection on the machined surface.

目視検査では、化学的適合性を互いに示唆すると共に明確な反応無しで、加熱加圧処理の期間中に共に接着されているRuとNbを確認する。さらに、どちらの材料においてもひび割れがないことで機械的適合が確認される。また、混合部分は切断し、その混合の断面部分を検査するために、EDM装置にセットする。目視検査及び顕微鏡検査は、重要とされる反応の発生が無いこと及び、ひびと裂け目が無いことが、2つの材料の間の化学的適合性及び機械的適合性の確認を提供する。   Visual inspection confirms Ru and Nb bonded together during the heat and pressure treatment, suggesting chemical compatibility with each other and without a clear reaction. Furthermore, the mechanical fit is confirmed by the absence of cracks in either material. Also, the mixed portion is cut and set in an EDM apparatus to inspect the mixed cross-sectional portion. Visual inspection and microscopic inspection provide confirmation of chemical and mechanical compatibility between the two materials, with no significant occurrence of reactions and no cracks and tears.

この複合スパッタリングターゲットの製造に用いられるRuの密度は、同じ幾何学の純Ruスパッタリングターゲットを製造するための202gを必要とされる密度の50%以下となる100gであった。   The density of Ru used for the production of this composite sputtering target was 100 g, which is 50% or less of the density required for producing 202 g of pure Ru sputtering target having the same geometry.

実施形態3
直径2.03インチ、厚さ0.31インチの円形Ru複合スパッタリングターゲットは、開示された本発明に用いられるTaバックプレートで組み立てられている。旋盤を用いて、厚さ0.25インチ、直径2.03インチのTa片は、0.115インチの奥行き、上面直径が1.84インチ、底面直径が1.55(円錐台形状に形成)のTa片の直径で、中央に同心の空洞が空けられるように機械加工される。機械加工されたTa片は、グラファイト金型の中に配置され、Ruパウダー100gがTa片の空洞を満たし上面を覆うように金型空洞の中に注ぎ入れられる。詰め込み具は、グラファイト金型空洞の中に配置され、Ruパウダーの上面を低くしている。
Embodiment 3
A circular Ru composite sputtering target having a diameter of 2.03 inches and a thickness of 0.31 inches is assembled with the Ta back plate used in the disclosed invention. Using a lathe, a Ta piece with a thickness of 0.25 inches and a diameter of 2.03 inches has a depth of 0.115 inches, a top surface diameter of 1.84 inches, and a bottom surface diameter of 1.55 (formed in a truncated cone shape). It is machined to have a concentric cavity in the center with the diameter of the Ta piece. The machined Ta piece is placed in a graphite mold, and 100 g of Ru powder is poured into the mold cavity so as to fill the cavity of the Ta piece and cover the upper surface. The stuffing tool is placed in the graphite mold cavity to lower the upper surface of the Ru powder.

その金型アセンブリは、水圧プレス機の中に続いて配置され、Ruパウダーをプレ加圧として負荷数百ポンドで加圧する。その時、金型アセンブリは、真空加熱加圧機の中に配置され、200mTorrの真空度において、500psiで1525度で0.5時間のプロセスを行う。その後、加熱加圧処理されたRu/Ta混合片は、加熱加圧機から取り出されて、機械加工された表面に対して簡易な目視検査を行う。   The mold assembly is then placed in a hydraulic press and presses Ru powder with a pre-pressurization at a load of several hundred pounds. At that time, the mold assembly is placed in a vacuum heating and pressing machine and is subjected to a process of 0.5 hours at 1525 degrees at 500 psi at a vacuum of 200 mTorr. Thereafter, the heat-pressurized Ru / Ta mixed piece is taken out from the heat-pressing machine and subjected to a simple visual inspection on the machined surface.

目視検査では、化学的適合性を互いに示唆すると共に明確な反応無しで、加熱加圧処理の期間中に共に接着されているRuとTaを確認する。さらに、どちらの材料においてもひび割れがないことで機械的適合が確認される。また、混合部分は切断し、その混合の断面部分を検査するために、EDM装置にセットする。目視検査及び顕微鏡検査は、重要とされる反応の発生が無いこと及び、ひびと裂け目が無いことが、2つの材料の間の化学的適合性及び機械的適合性の確認を提供する。
この複合スパッタリングターゲットの製造に用いられるRuの密度は、同じ幾何学の純Ruスパッタリングターゲットを製造するための202gを必要とされる密度の50%以下となる100gであった。
Visual inspection confirms Ru and Ta that are bonded together during the heat and pressure treatment, suggesting chemical compatibility with each other and without a clear reaction. Furthermore, the mechanical fit is confirmed by the absence of cracks in either material. Also, the mixed portion is cut and set in an EDM apparatus to inspect the mixed cross-sectional portion. Visual inspection and microscopic inspection provide confirmation of chemical and mechanical compatibility between the two materials, with no significant occurrence of reactions and no cracks and tears.
The density of Ru used for the production of this composite sputtering target was 100 g, which is 50% or less of the density required for producing 202 g of pure Ru sputtering target having the same geometry.

実施形態4
直径2.03インチ、厚さ0.31インチの円形Ru複合スパッタリングターゲットは、開示された本発明に用いられるTiバックプレートで組み立てられている。旋盤を用いて、厚さ0.25インチ、直径2.03インチのTi片は、0.115インチの奥行き、上面直径が1.84インチ、底面直径が1.55(円錐台形状に形成)のTi片の直径で、中央に同心の空洞が空けられるように機械加工される。機械加工されたNb片は、グラファイト金型の中に配置され、Ruパウダー100gがTi片の空洞を満たし上面を覆うようにグラファイト金型空洞の中に注ぎ入れられる。詰め込み具は、グラファイト金型空洞の中に配置され、Ruパウダーの上面を低くしている。
Embodiment 4
A circular Ru composite sputtering target having a diameter of 2.03 inches and a thickness of 0.31 inches is assembled with the Ti backplate used in the disclosed invention. Using a lathe, a Ti piece with a thickness of 0.25 inches and a diameter of 2.03 inches has a depth of 0.115 inches, a top diameter of 1.84 inches, and a bottom diameter of 1.55 (formed in a truncated cone shape). Machined to have a concentric cavity in the center with the diameter of the Ti piece. The machined Nb piece is placed in a graphite mold, and 100 g of Ru powder is poured into the graphite mold cavity so as to fill the cavity of the Ti piece and cover the upper surface. The stuffing tool is placed in the graphite mold cavity to lower the upper surface of the Ru powder.

その金型アセンブリは、水圧プレス機の中に続いて配置され、Ruパウダーをプレ加圧として負荷数百ポンドで加圧する。その時、金型アセンブリは、真空加熱加圧機の中に配置され、200mTorrの真空度において、500psiで1525度で0.5時間のプロセスを行う。その後、加熱加圧処理されたRu/Ti混合片は、加熱加圧機から取り出されて、機械加工された表面に対して簡易な目視検査を行う。   The mold assembly is then placed in a hydraulic press and presses Ru powder with a pre-pressurization at a load of several hundred pounds. At that time, the mold assembly is placed in a vacuum heating and pressing machine and is subjected to a process of 0.5 hours at 1525 degrees at 500 psi at a vacuum degree of 200 mTorr. Thereafter, the heat-pressurized Ru / Ti mixed piece is taken out from the heat-pressing machine and subjected to a simple visual inspection on the machined surface.

目視検査では、加熱加圧処理の期間中に共に接着されるRuとTaを確認する。しかしながら、これらは、化学的不適合の可能性を示唆する片の端部に沿ってTiの僅かなエロージョンと共に、2つの材料の間の反応の証拠があった。どちらの材料においてもひび割れがないことを記録され、機械的適合が確認される。混合部分は、混合の断面部分を検査するために切断し、EDM装置にセットする。目視検査及び顕微鏡検査は、RuとTi片の間のギャップに残される2つの材料の間に生じた重要な反応を明らかにする。さらに、混合のプロセスに用いた状態下で2つの材料の間で、化学的不適合が示唆される。   In the visual inspection, Ru and Ta bonded together during the heating and pressurizing process are confirmed. However, there was evidence of a reaction between the two materials, with a slight erosion of Ti along the edge of the piece suggesting a possible chemical mismatch. It is recorded that there is no crack in either material, and mechanical fit is confirmed. The mixing part is cut and inspected in the EDM apparatus to inspect the mixing cross section. Visual inspection and microscopy reveal the important reactions that have occurred between the two materials left in the gap between the Ru and Ti pieces. Furthermore, a chemical incompatibility is suggested between the two materials under the conditions used in the mixing process.

Tiがバックプレートとして用いられたならば、TiバックプレートとRuパウダーロードとの間に差し込むことができるRu及びTiの両方が化学的及び機械的に混合可能であるMo,Nb,Taまたは、その他の金属のようにバリア材として用いることができる。バリア材は、ホイルの形状にでき、パウダー層又はコーティングは、スパッタリング法、フレームスプレー法または、プラズマスプレー法または、他のコーティング技術のような方法に適用される。   If Ti is used as the backplate, both Ru and Ti that can be inserted between the Ti backplate and the Ru powder load are chemically and mechanically mixable Mo, Nb, Ta or others As a metal, it can be used as a barrier material. The barrier material can be in the form of a foil and the powder layer or coating can be applied to methods such as sputtering, flame spraying, plasma spraying, or other coating techniques.

実施形態5
リテニウム(Ru)/ニオブ(Nb)混合部分は、バックプレートの長さに沿った上面幅1.77インチ、底幅1.05インチ及び深さ0.233インチの溝を含む長さ7.07インチ、幅2.30インチ、厚さ0.400インチのNbバックプレートの中に、長さ7.07インチ、幅2.3インチ、厚さ0.5インチの加圧リテニウムバウダーを作製する。プレートは、溝を埋め、バックプレートを覆うように715gのリテニウムパウダーで満たして、グラファイト金型の中に戻される。
Embodiment 5
The Lithium (Ru) / Niobium (Nb) mixed portion has a length of 7.07 including a groove with a top width of 1.77 inches, a bottom width of 1.05 inches and a depth of 0.233 inches along the length of the backplate. Fabricate a pressured Lithium Bower 7.07 inches long, 2.3 inches wide and 0.5 inches thick in an Nb back plate that is 2.30 inches wide and 0.400 inches thick. . The plate is filled back with 715 g of Lithium powder to fill the groove and cover the back plate and returned to the graphite mold.

詰め込み具は、上記実施形態1−4において用いた真空加熱加圧機より大きい真空加熱加圧機の中に入れられる前に、プレ加圧されリテニウムバウダーと共に接触されるようにグラファイト金型の中に配置される。真空加熱加圧機内の金型は、詰め込み具から1600度の加熱と26トンの圧力が掛けられる。金型とその内容物は、室温まで冷却される前に、4時間はこの状態が保持される。高い密度は、長時間の間、温度でその部分の保持により、上記実施形態1−4よりも本実施形態と次に続く実施形態に対して成し遂げることができる。   The stuffing tool is placed in the graphite mold so that it is pre-pressurized and brought into contact with the lithium powder before being placed in a vacuum heating / pressing machine larger than the vacuum heating / pressing machine used in Embodiments 1-4 above. Be placed. The mold in the vacuum heating and pressurizing machine is heated by 1600 degrees and a pressure of 26 tons from the filling tool. The mold and its contents are held in this state for 4 hours before being cooled to room temperature. High density can be achieved for this embodiment and subsequent embodiments over Embodiments 1-4 above by holding that portion at temperature for a long time.

混合部分の溝内のリテニウムの評価は、12.41g/ccのリテニウムの理論上の密度の99%であるリテニウムの相対的な密度を示唆する。その時、大まかなエロージョン溝は、最大深さ0.200インチまで、長さに沿って混合部分のリテニウム一部分の表面の中に機械加工される。その混合部分は、溝を埋め、混合部分を覆うように400gのリテニウムパウダーで満たして、グラファイト金型の中に戻される。   Evaluation of lithium in the groove of the mixed portion suggests a relative density of lithium that is 99% of the theoretical density of 12.41 g / cc of lithium. The rough erosion groove is then machined along the length into the surface of the lithenium portion of the mixing portion to a maximum depth of 0.200 inches. The mixed portion is filled back with 400 g of lithium powder to fill the groove and cover the mixed portion and returned to the graphite mold.

金型の詰め込み具は、リテニウムバウダーと共に接触されるようにグラファイト金型の中に配置される。真空加熱加圧機の中に入れる前に金型がプレ加圧される。真空加熱加圧機内の金型は、金型詰め込み具から1600度の加熱と26トンの圧力が掛けられる。金型とその内容物は、室温まで冷却される前に、4時間はこの状態が保持される。混合部分の擬態のエロージョン溝内の加圧されたリテニウムの評価は、12.41g/ccのリテニウムの理論上の密度の99%であるリテニウムの相対的な密度を示唆する。これらの結果は、新しいリテニウム/ニオブ複合スパッタリングターゲットを製造するのに、使用済みのテニウム/ニオブ複合スパッタリングターゲットを再利用する可能性を示唆する。   The mold stuffing tool is placed in the graphite mold so that it is in contact with the lithium bower. The mold is pre-pressurized before being placed in the vacuum heating and pressing machine. The mold in the vacuum heating and pressurizing machine is heated at 1600 degrees and pressure of 26 tons from the mold filling tool. The mold and its contents are held in this state for 4 hours before being cooled to room temperature. Evaluation of pressurized lithium in the mimetic erosion groove of the mixed portion suggests a relative density of lithium that is 99% of the theoretical density of 12.41 g / cc of lithium. These results suggest the possibility of reusing the used tenium / niobium composite sputtering target to produce a new lithium / niobium composite sputtering target.

実施形態6
それぞれに各帯鋼の長さに沿って浸食された深さ約0.24インチの大まかな三角形状のターゲットエロージョン溝を伴う7.07×1.09×0.25(インチ)の計測寸法の2つの使用済みリテニウムターゲット片は、グラファイト加熱加圧金型内に配置される。
Embodiment 6
Each measuring dimension of 7.07 x 1.09 x 0.25 (inches) with a roughly triangular target erosion groove approximately 0.24 inches deep eroded along the length of each strip. Two used lithium target pieces are placed in a graphite heating and pressing mold.

リテニウムパウダー500gは、エロージョン溝を埋めて帯鋼片を完全に覆うように、グラファイト金型の中に注ぎ入れる。 Lithium powder 500 g is poured into a graphite mold so as to fill the erosion groove and completely cover the strip.

金型の詰め込み具は、リテニウムバウダーと共に接触されるようにグラファイト金型の中に配置される。真空加熱加圧機の中に入れる前に金型がプレ加圧される。真空加熱加圧機内の金型は、1600度に加熱され、金型の詰め込み具から20トンの圧力が掛けられる。
金型とその内容物は、室温まで冷却される前に、4時間はこの状態が保持される。加熱加圧された後、結果となる片密度に対する特徴があり、12.41g/ccのリテニウムX線密度に比例する密度で98%になることが見出されている。
The mold stuffing tool is placed in the graphite mold so that it is in contact with the lithium bower. The mold is pre-pressurized before being placed in the vacuum heating and pressurizing machine. The mold in the vacuum heating and pressurizing machine is heated to 1600 degrees and a pressure of 20 tons is applied from the filling tool of the mold.
The mold and its contents are held in this state for 4 hours before being cooled to room temperature. It has been found that after heating and pressing, there is a characteristic for the resulting piece density, which is 98% at a density proportional to the Lithium X-ray density of 12.41 g / cc.

顕微鏡検査に関して、使用済みターゲットと新たな材料との境界面は、広い範囲に渡る化学的エッチング無しでは確実に認めることはできない。これらの結果は、新たなリテニウムで再充填することができる使用済みリテニウムスパッタリングターゲットと、スパッタリング作業に用いることを示している。   For microscopy, the interface between the used target and the new material cannot be reliably recognized without extensive chemical etching. These results indicate that the used lithium sputtering target can be refilled with new lithium and used for the sputtering operation.

特許法に従った範囲内で最良の態様及び好ましい実施形態を陳述し、本発明の範囲内は、さらに制限することを意図するものではない。但し、所属する請求項の範囲によって制限される。EPOは、EPOよりも他の権威から発生した情報及びデータの正確さのためにどのような債務であっても受諾しない。特に、EPOは、完全であることを保障するものではなく、最新のもの又は明確な目的に合致する。WO2009117043のクレームツリー、本テキストの翻訳文。   The best mode and preferred embodiments are described within the scope of the patent law, and are not intended to be further limited within the scope of the invention. However, it is limited by the scope of the claims to which it belongs. EPO will not accept any debt due to the accuracy of information and data generated from other authorities than EPO. In particular, EPO does not guarantee completeness, but meets the latest or clear purpose. WO2009117043 claim tree, translation of this text.

10,20…スパッタリングターゲット、12,22,32…(スパッタリング)エロージョン溝、40,73…バックプレート、41…上面、42…窪み、50…複合スパッタリングターゲット、51…スパッタリング材料、53…バックプレート材料、60…合金バックプレート、60…溝、64,75…グラファイト加熱加圧金型(グラファイト金型)、65,70…アセンブリ、66,74…スパッタリング材料、67,77…詰め込み具。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10,20 ... Sputtering target, 12, 22, 32 ... (sputtering) erosion groove | channel, 40, 73 ... Backplate, 41 ... Upper surface, 42 ... Depression, 50 ... Composite sputtering target, 51 ... Sputtering material, 53 ... Backplate material , 60 ... Alloy back plate, 60 ... Groove, 64, 75 ... Graphite heating and pressing mold (graphite mold), 65, 70 ... Assembly, 66, 74 ... Sputtering material, 67, 77 ... Stuffing tool.

特許法に従った範囲内で最良の態様及び好ましい実施形態を陳述し、本発明の範囲内は、さらに制限することを意図するものではない。但し、所属する請求項の範囲によって制限される。EPOは、EPOよりも他の権威から発生した情報及びデータの正確さのためにどのような債務であっても受諾しない。特に、EPOは、完全であることを保障するものではなく、最新のもの又は明確な目的に合致する。WO2009117043のクレームツリー、本テキストの翻訳文。
上述した実施形態は、以下の発明を含んでいる。
1.(a)幾何学及び窪みを含む表面を有するバックプレートを提供する工程と、
(b)前記バックプレートの幾何学に適応させるために設計されたグラファイト金型の中に前記バックプレートを配置する工程と、
(c)金型アセンブリから前記パックプレートの頂部上の前記グラファイト金型に対してスパッタリング材料を加える工程と、
(d)前記スパッタリング材料に詰め込み具が当接するように、前記金型アセンブリの中に前記詰め込み具を配置する工程と、
(e)水圧プレス機の中に前記金型アセンブリと前記グラファイト金型が配置され、予め定められた圧力値が前記グラファイト金型の中の前記詰め込み具に加圧される工程と、
(f)真空加熱加圧の炉チャンバの中に圧縮された前記金型アセンブリと前記グラファイト詰め込み具が配置され、真空加熱加圧の前記水圧が掛けられたグラファイト詰め込み具と共に前記グラファイト金型詰め込み具が当接する工程と、
(g)前記真空加熱加圧の炉チャンバを気密に密閉し、200mTorr〜50mTorrの範囲内の真空度まで真空排気する工程と、
(h)予め定めた温度まで、前記真空加熱加圧の炉チャンバとその収納部材に加熱する工程と、前記水圧プレス機の詰め込み具を介してグラファイト詰め込み具に圧力を加える工程と、
(i)前記詰め込み具に掛かる加圧を下げ、冷却し且つ、前記真空加熱加圧の炉チャンバの真空度を上昇させる工程と、
(j)前記真空加熱加圧の炉チャンバ内から前記グラファイト金型及び前記詰め込み具を取り出し工程と、
を具備することを特徴とする複合スパッタリングターゲットの製造方法。
2.前記取り出し工程は、前記グラファイト金型からプレ形成された複合スパッタリングターゲットを取り外す工程を含むことを特徴とする前記(1)項に記載の複合スパッタリングターゲットの製造方法。
3.プレ形成された前記複合スパッタリングターゲットの表面を機械加工する工程をさらに含むことを特徴とする前記(2)項に記載の複合スパッタリングターゲットの製造方法。
4.前記機械加工をする工程は、1つ又はそれ以上のダイヤモンド研磨及び放電加工を含むことを特徴とする前記(3)項に記載の複合スパッタリングターゲットの製造方法。
5.前記バックプレートは、前記スパッタリング材料と機械的及び化学的に混合可能な高融点金属及びその合金である材料により構成されることを特徴とする前記(2)項に記載の複合スパッタリングターゲットの製造方法。
6.前記バックプレートの材料は、Mo、Ta又はNbであることを特徴とする前記(5)項に記載の複合スパッタリングターゲットの製造方法
7.前記ターゲット材料は、
Ru、Rh、Pd、Re、Os、Ir、Ptの純な単体または、Ru、Rh、Pd、Re、Os、Ir、Ptの混合物、
またはRu、Rh、Pd、Re、Os、Ir、Ptの混合物と遷移金属、
または、Ru、Rh、Pd、Re、Os、Ir、Ptの混合物と遷移金属と酸化物、
または、Ru、Rh、Pd、Re、Os、Ir、Ptの混合物と酸化物、で構成されることを特徴とする前記(1)項に記載の複合スパッタリングターゲットの製造方法。
8.前記スパッタリング材料は、貴金属、貴金属合金、他の金属との混合物、合金との混合物または、酸化物と混合物により構成されることを特徴とする前記(1)項に記載の複合スパッタリングターゲットの製造方法。
9.前記複合スパッタリングターゲット幾何学は、円形、矩形、三角形または楕円形状のいずれかからなることを特徴とする前記(1)項に記載の複合スパッタリングターゲットの製造方法。
10.前記複合スパッタリングターゲットは、マルチタイルスパッタリングターゲットデザインを必要とする一区分よりも多くで構成されることを特徴とする前記(1)項に記載の複合スパッタリングターゲットの製造方法。
11.前記製造方法において、さらに、
前記バックプレートに窪みを形成する工程を含むことを特徴とする前記(1)項に記載の複合スパッタリングターゲットの製造方法。
12.前記窪みに対して最適な形状を予測するためにエロージョンパターンを用いて、前記複合スパッタリングターゲットの幾何学に相当する幾何学を有する使用されたスパッタリングターゲットのエロージョンパターンで計算して、前記バックプレートに機械加工によって、該バックプレートの表面に最適な形状に相当する前記窪みを形成することを特徴とする前記(11)項に記載の複合スパッタリングターゲットの製造方法。
13.前記バックプレートは、使用されたスパッタリングターゲットのものであることを特徴とする前記(1)項に記載の複合スパッタリングターゲットの製造方法。
14.前記バックプレートは、前記スパッタリング材料とは異なる材料により構成されることを特徴とする前記(1)項に記載の複合スパッタリングターゲットの製造方法。
15.前記貴金属を含む材料と前記機械加工されたバックプレート部材との間に不利な反応を防止するために、前記スパッタリング材料と前記バックプレートとの間に加えられるバリア材料からなるバリア部材が用いられることを特徴とする前記(1)項に記載の複合スパッタリングターゲットの製造方法。
16.前記バリア部材は、ホイル、パウダー又はコーティングを成すNb、Ta、Moのうちの1つにより構成されることを特徴とする前記(15)項に記載の複合スパッタリングターゲットの製造方法。
17. (a)スパッタリング材料に化学的及び機械的に適合するバックプレート材料を選択する工程と、
(b)上面を含む幾何学を有するバックプレートを形成するために、使用済みスパッタリングターゲットのエロージョン溝に近似する前記バックプレート材料に溝を形成する工程と、
(c)前記バックプレートの幾何学に収容するために設計されたグラファイト金型の中に前記バックプレートを配置する工程と、
(d)グラファイト金型バックプレートを形成するために前記溝を満たし、且つ前記バックプレートの上面を覆うように前記バックプレートの上面上にスパッタリング材料のパウダーを予め定めた量を加える工程と、
(e)前記スパッタリング材料のパウダーの上面を形成する際に、前記バックプレートの上面を覆うスパッタリング材料パウダーを平坦に均すために前記グラファイト金型バックプレートを含むアセンブリを振動させる工程と、
(f)前記グラファイト金型バックプレートを含むアセンブリと前記グラファイト金型の組み立て部材を形成するために、前記スパッタリング材料のパウダーの上面と前記グラファイト金型が当接するために、前記グラファイト金型の中に上面及び底面を有するグラファイト金型の詰め込み具を配置する工程と、
(g)水圧プレス機の中に前記アセンブリを配置し、前記バックプレートの溝に中の前記スパッタリング材料のパウダーを密集させるために、予め定められた時間を加圧値で前記グラファイト金型の詰め込み具に圧力を掛ける工程と、
(h)真空加熱加圧の炉のチャンバの中に密集化された前記アセンブリを配置し、前記アセンブリは、前記グラファイト金型の詰め込み具の上面と当接するように、前記グラファイト金型の詰め込み具上に加熱加圧の水圧プレス機の詰め込み具を加工させる工程と、
(i)前記真空加熱加圧の炉のチャンバが略200mTorr〜略50mTorrの範囲の真空度になるように密閉し真空排気する工程と、
(j)固形体及び緻密な形状に変化して前記スパッタリング材料パウダーの高密度化のために適した予め定めた温度で前記真空加熱加圧の炉のチャンバ及び収容物を加熱する工程と、
(k)固形体及び緻密な形状に変化して前記スパッタリング材料パウダーの高密度化にために適した所定の圧力まで水圧プレス機を通じて前記グラファイト金型に対して加圧する工程と、
(I)スパッタリングターゲットの予備形成物を形成するために、固形体及び緻密な形状に変化して前記スパッタリング材料パウダーの高密度化にために適した所定時間の間、前記アセンブリへの加熱及び加圧を保持する工程と、
(m)前記水圧プレス機の詰め込み具に掛かる圧力を解除し、前記真空加熱加圧の炉のチャンバの真空度を開放して、冷却する工程と、
(n)前記真空加熱加圧の炉のチャンバから前記アセンブリを取り出し、前記グラファイト金型から複合物スパッタリングターゲットの予備形成物を取り出す工程と、
(o)前記複合物スパッタリングターゲットの予備形成物から複合物スパッタリングターゲットを取り出す最終工程と、
を具備することを特徴とする複合スパッタリングターゲットの製造方法。
18.前記バックプレートが機械的及び化学的に合致しているスパッタリング材料による高融点金属またはその合金である材料により構成されることを特徴とする前記(17)項に記載の複合スパッタリングターゲットの製造方法。
19.前記バックプレート材料は、Mo、TaまたはNbであることを特徴とする前記(13)項に記載の複合スパッタリングターゲットの製造方法。
20.前記スパッタリング材料は、Ru、Rh、Pd、Re、Os、Ir或いはPtの純な単体または、Ru、Rh、Pd、Re、Os、Ir及びPtの混合物または、遷移金属を伴うRu、Rh、Pd、Re、Os、Ir或いはPtの混合物または、遷移金属及び酸化物を伴うRu、Rh、Pd、Re、Os、Ir或いはPtの混合物または、Ti[θ]2を含む酸化物を伴うRu、Rh、Pd、Re、Os、Ir或いはPtにより構成されることを特徴とする前記(17)項に記載の複合スパッタリングターゲットの製造方法。
21.前記スパッタリング材料は、貴金属または、貴金属合金により構成されることを特徴とする前記(17)項に記載の複合スパッタリングターゲットの製造方法。
22.前記スパッタリング材料は、Ag或いはAuまたは、他の金属、合金或いは酸化金属を伴うAg或いはAuの合金で構成されることを特徴とする前記(21)項に記載の複合スパッタリングターゲットの製造方法。
23.前記複合スパッタリングターゲットは、円形形状、矩形形状又は三角形状であることを特徴とする前記(17)項に記載の複合スパッタリングターゲットの製造方法。
24.前記複合スパッタリングターゲットは、マルチタイルスパッタリングターゲットデザインを必要とする一区分よりも多くで構成されることを特徴とする前記(17)項に記載の複合スパッタリングターゲットの製造方法。
25.前記複合スパッタリングターゲットを製造するために、前記バックプレートとして使用済み複合スパッタリングターゲットが用いられることを特徴とする前記(17)項に記載の複合スパッタリングターゲットの製造方法。
26.前記複合スパッタリングターゲットを製造するために前記バックプレートとして使用済み複合スパッタリングターゲットを複数回用いられることを特徴とする前記(17)項に記載の複合スパッタリングターゲットの製造方法。
27.前記バックプレート材料及び前記スパッタリング材料に化学的及び機械的に適合するバリア材料または他の材料は、前記スパッタリング材料を含む貴金属と機械加工された前記バックプレートとの間に介在されることを特徴とする前記(17)項に記載の複合スパッタリングターゲットの製造方法。
28.前記使用されるホイルによって前記スパッタリング材料と前記バックプレートとの間介在されるバリア材料は、パウダー材料またはコーティング材料により構成されることを特徴とする前記(27)項に記載の複合スパッタリングターゲットの製造方法。
29.(a)窪みを備える表面を含む幾何学を有するバックプレートを提供する工程と、
(b)前記バックプレートの幾何学に適応させるために設計されたグラファイト金型の中に前記バックプレートを配置する工程と、
(c)金型アセンブリから前記パックプレートの頂部上の前記グラファイト金型に対してスパッタリング材料を加える工程と、
(d)前記スパッタリング材料に詰め込み具が当接するように、前記金型アセンブリの中に前記詰め込み具を配置する工程と、
(e)水圧プレス機の中に前記金型アセンブリと前記グラファイト金型が配置され、小型化された金型アセンブリを形成するために、予め定められた圧力値が前記グラファイト金型の中の前記詰め込み具により加圧される工程と、
(f)真空加熱加圧の炉チャンバの中に圧縮された前記金型アセンブリと前記グラファイト詰め込み具が配置され、真空加熱加圧の前記水圧が掛けられたグラファイト詰め込み具と共に前記グラファイト金型詰め込み具が当接する工程と、
(g)前記真空加熱加圧の炉チャンバを気密に密閉し、200mTorr〜50mTorrの範囲内の真空度まで真空排気する工程と、
(h)予め定めた温度まで、前記真空加熱加圧の炉チャンバとその収納部材に加熱する工程と、前記水圧プレス機の詰め込み具を介してグラファイト詰め込み具に圧力を加える工程と、
(i)前記水圧プレス機の前記詰め込み具に掛かる圧力を下げて冷却し且つ、前記真空加熱加圧の炉チャンバの真空度を上昇させる工程と、
(j)前記真空加熱加圧の炉チャンバ内から前記小型化された金型アセンブリを取り出し工程と、
(k)スパッタリングプロセスで使用済み複合スパッタリングターゲットをバックプレートとして用いて形成された新たな複合スパッタリングターゲットを前記グラファイト詰め込み具から取り出す工程と、
により、スパッタリング材料の製造効率を上げてスパッタリングターゲットが製造されることを特徴とする複合スパッタリングターゲットの製造方法。
30.前記複合スパッタリングターゲットの指定された物理的寸法を取得するために、前形成の前記複合スパッタリングターゲットの表面上に機械加工を行う工程をさらに含むことを特徴とする前記(29)項に記載の複合スパッタリングターゲットの製造方法。
31.前記機械加工工程は、1つ以上のダイヤモンド研磨機及び、電気的機械加工を含むことを特徴とする前記(30)項に記載の複合スパッタリングターゲットの製造方法。
32.前記バックプレートは、前記スパッタリング材料または、Mo、TaまたはNbである材料により構成されることを特徴とする前記(30)項に記載の複合スパッタリングターゲットの製造方法。
33.前記スパッタリング材料は、Ru、Rh、Pd1、Re、Os、Ir或いはPtの純な単体または、Ru、Rh、Pd、Re1、Os、Ir或いはPtの混合物または、遷移金属を伴うRu、Rh、Pd、Re、Os1、Ir或いはPtの混合物または、遷移金属を伴うRu、Rh、Pd、Re、Os、Ir或いはPtの混合物または、TiO2を含む酸化物又は、酸化物を伴うRu、Rh、Pd、Re、Os、Ir或いはPtにより構成されることを特徴とする前記(30)項に記載の複合スパッタリングターゲットの製造方法。
34.前記バックプレートは、Mo、TaまたはNbである材料により構成され、スパッタリングゾーンは、Ru、Rh、Pd、Re、Os、Ir或いはPtの純な単体または、Ru、Rh、Pd、Re、Os、Ir或いはPtの混合物または、遷移金属を伴うRu、Rh、Pd、Re、Os、Ir或いはPtの混合物または、遷移金属を伴うRu、Rh、Pd、Re、Os、Ir或いはPtの混合物により構成され、
前記スパッタリングゾーンは、前記バックプレートに化学的、熱的及び電気的に固体化されたスパッタリング材料が緻密された領域であり、前記スパッタリングゲットは、スパッタリングプロセスにおいて使用されるために、適切な幾何学を有することを特徴とする複合スパッタリングターゲットの製造方法。
35.前記スパッタリング材料を含む貴金属と前記機械加工されたバックプレートとの間の機械的反応を防止するために、前記スパッタリング材料と前記バックプレートとの間に、Nb、Ta又はMoからなるバリア材料を介在させることを特徴とする前記(34)項に記載の複合スパッタリングターゲットの製造方法。
36.前記スパッタリングゾーンの形状は、前記複合スパッタリングターゲットの幾何学に相当する幾何学を有する使用されたスパッタリングターゲットのエロージョンパターンを計算することにより、形成されることを特徴とする前記(34)項に記載の複合スパッタリングターゲットの製造方法。
The best mode and preferred embodiments are described within the scope of the patent law, and are not intended to be further limited within the scope of the invention. However, it is limited by the scope of the claims to which it belongs. EPO will not accept any debt due to the accuracy of information and data generated from other authorities than EPO. In particular, EPO does not guarantee completeness, but meets the latest or clear purpose. WO2009117043 claim tree, translation of this text.
The above-described embodiments include the following inventions.
1. (A) providing a backplate having a surface including geometry and depressions;
(B) placing the back plate in a graphite mold designed to accommodate the geometry of the back plate;
(C) adding a sputtering material from a mold assembly to the graphite mold on the top of the pack plate;
(D) placing the stuffer in the mold assembly such that the stuffer abuts the sputtering material;
(E) placing the mold assembly and the graphite mold in a hydraulic press and pressurizing a predetermined pressure value to the stuffing tool in the graphite mold;
(F) The compressed mold assembly and the graphite stuffing tool are arranged in a vacuum heating and pressurizing furnace chamber, and the graphite mold stuffing tool together with the graphite stuffing tool subjected to the vacuum heating and pressurizing water pressure. The step of contacting,
(G) hermetically sealing the vacuum heating and pressurizing furnace chamber and evacuating to a vacuum degree in a range of 200 mTorr to 50 mTorr;
(H) heating the vacuum heating and pressurizing furnace chamber and its storage member to a predetermined temperature, applying pressure to the graphite stuffing tool via the stuffing tool of the hydraulic press,
(I) reducing the pressure applied to the stuffing tool, cooling, and increasing the vacuum degree of the vacuum heating and pressurizing furnace chamber;
(J) a step of removing the graphite mold and the stuffing tool from the vacuum heating and pressurizing furnace chamber;
The manufacturing method of the composite sputtering target characterized by comprising.
2. The method for producing a composite sputtering target according to (1), wherein the removing step includes a step of removing a composite sputtering target pre-formed from the graphite mold.
3. The method for producing a composite sputtering target according to (2), further comprising a step of machining a surface of the composite sputtering target that has been pre-formed.
4). The method of manufacturing a composite sputtering target according to (3), wherein the machining step includes one or more diamond polishing and electric discharge machining.
5. The method for producing a composite sputtering target according to (2) above, wherein the back plate is made of a material that is a refractory metal that can be mechanically and chemically mixed with the sputtering material and an alloy thereof. .
6). 6. The method for producing a composite sputtering target as described in (5) above, wherein the material of the back plate is Mo, Ta or Nb. The target material is
Ru, Rh, Pd, Re, Os, Ir, Pt pure alone or a mixture of Ru, Rh, Pd, Re, Os, Ir, Pt,
Or a mixture of Ru, Rh, Pd, Re, Os, Ir, Pt and a transition metal,
Or a mixture of Ru, Rh, Pd, Re, Os, Ir, Pt and a transition metal and an oxide,
Or the manufacturing method of the composite sputtering target as described in said (1) item | term characterized by being comprised with the mixture and oxide of Ru, Rh, Pd, Re, Os, Ir, and Pt.
8). The said sputtering material is comprised with a noble metal, a noble metal alloy, the mixture with another metal, the mixture with an alloy, or an oxide and a mixture, The manufacturing method of the composite sputtering target as described in said (1) characterized by the above-mentioned. .
9. The method of manufacturing a composite sputtering target according to (1), wherein the composite sputtering target geometry is any one of a circle, a rectangle, a triangle, and an ellipse.
10. The method of manufacturing a composite sputtering target according to (1), wherein the composite sputtering target is configured with more than one section that requires a multi-tile sputtering target design.
11. In the manufacturing method,
The method for producing a composite sputtering target as described in (1) above, comprising a step of forming a recess in the back plate.
12 Using an erosion pattern to predict the optimal shape for the depression, the erosion pattern of the used sputtering target having a geometry corresponding to the geometry of the composite sputtering target is calculated on the back plate. The method for manufacturing a composite sputtering target according to (11), wherein the recess corresponding to an optimum shape is formed on the surface of the back plate by machining.
13. The said back plate is a thing of the used sputtering target, The manufacturing method of the composite sputtering target as described in said (1) characterized by the above-mentioned.
14 The method of manufacturing a composite sputtering target according to (1), wherein the back plate is made of a material different from the sputtering material.
15. In order to prevent an adverse reaction between the precious metal-containing material and the machined back plate member, a barrier member made of a barrier material added between the sputtering material and the back plate is used. The method for producing a composite sputtering target according to item (1), wherein:
16. The method for producing a composite sputtering target according to (15), wherein the barrier member is made of one of Nb, Ta, and Mo that forms foil, powder, or coating.
17. (A) selecting a backplate material that is chemically and mechanically compatible with the sputtering material;
(B) forming a groove in the backplate material approximating an erosion groove of a used sputtering target to form a backplate having a geometry including an upper surface;
(C) placing the back plate in a graphite mold designed to accommodate the geometry of the back plate;
(D) adding a predetermined amount of powder of sputtering material onto the top surface of the back plate so as to fill the groove and cover the top surface of the back plate to form a graphite mold back plate;
(E) vibrating the assembly including the graphite mold backplate to level the sputtering material powder covering the top surface of the back plate when forming the top surface of the sputtering material powder;
(F) In order to form an assembly including the graphite mold back plate and an assembly member of the graphite mold, the upper surface of the powder of the sputtering material and the graphite mold are in contact with each other. Placing a graphite mold stuffing tool having a top surface and a bottom surface on;
(G) The assembly is placed in a hydraulic press, and the graphite mold is packed at a predetermined pressure for a predetermined time in order to concentrate the powder of the sputtering material in the back plate groove. Applying pressure to the tool;
(H) Placing the compacted assembly in a vacuum heating and pressurizing furnace chamber, wherein the assembly is in contact with an upper surface of the graphite mold stuffing tool. A process of processing a stuffing tool of a hot-pressed hydraulic press machine on the top;
(I) a step of sealing and evacuating the vacuum heating and pressurizing furnace chamber to a degree of vacuum in a range of about 200 mTorr to about 50 mTorr;
(J) heating the chamber and the contents of the vacuum heating and pressurizing furnace at a predetermined temperature suitable for increasing the density of the sputtering material powder by changing into a solid body and a dense shape;
(K) pressurizing the graphite mold through a hydraulic press to a predetermined pressure suitable for increasing the density of the sputtering material powder by changing to a solid body and a dense shape;
(I) Heating and heating the assembly for a predetermined time suitable for densification of the sputtering material powder by changing to a solid and dense shape to form a preform of the sputtering target. Maintaining the pressure;
(M) releasing the pressure applied to the stuffing tool of the hydraulic press machine, releasing the vacuum degree of the vacuum heating and pressurizing chamber, and cooling;
(N) removing the assembly from the vacuum heat and pressure furnace chamber and removing a preform of the composite sputtering target from the graphite mold;
(O) a final step of removing the composite sputtering target from the composite sputtering target preform;
The manufacturing method of the composite sputtering target characterized by comprising.
18. The method for producing a composite sputtering target according to (17), wherein the back plate is made of a material that is a refractory metal or an alloy thereof made of a sputtering material that is mechanically and chemically matched.
19. The method of manufacturing a composite sputtering target according to (13), wherein the back plate material is Mo, Ta, or Nb.
20. The sputtering material may be a pure simple substance of Ru, Rh, Pd, Re, Os, Ir or Pt, or a mixture of Ru, Rh, Pd, Re, Os, Ir and Pt, or Ru, Rh, Pd with a transition metal. , Re, Os, Ir or Pt, or Ru, Rh, Pd, Re, Os, Ir or Pt with transition metal and oxide, or Ru, Rh with oxide containing Ti [θ] 2 , Pd, Re, Os, Ir, or Pt. The method of manufacturing a composite sputtering target as described in (17) above.
21. The said sputtering material is comprised with a noble metal or a noble metal alloy, The manufacturing method of the composite sputtering target as described in said (17) characterized by the above-mentioned.
22. The method of manufacturing a composite sputtering target according to (21), wherein the sputtering material is composed of Ag or Au, or another metal, an alloy, or an alloy of Ag or Au with a metal oxide.
23. The method of manufacturing a composite sputtering target according to (17), wherein the composite sputtering target is circular, rectangular, or triangular.
24. The method of manufacturing a composite sputtering target according to (17), wherein the composite sputtering target is configured with more than one section requiring a multi-tile sputtering target design.
25. In order to manufacture the composite sputtering target, a used composite sputtering target is used as the back plate. The method for manufacturing a composite sputtering target according to (17), wherein the composite sputtering target is used.
26. The method for producing a composite sputtering target according to (17), wherein a used composite sputtering target is used as the back plate a plurality of times in order to produce the composite sputtering target.
27. A barrier material or other material that is chemically and mechanically compatible with the backplate material and the sputtering material is interposed between the noble metal containing the sputtering material and the machined backplate. The manufacturing method of the composite sputtering target as described in said (17) term.
28. The production of the composite sputtering target according to (27), wherein the barrier material interposed between the sputtering material and the back plate by the used foil is composed of a powder material or a coating material. Method.
29. (A) providing a backplate having a geometry including a surface with a depression;
(B) placing the back plate in a graphite mold designed to accommodate the geometry of the back plate;
(C) adding a sputtering material from a mold assembly to the graphite mold on the top of the pack plate;
(D) placing the stuffer in the mold assembly such that the stuffer abuts the sputtering material;
(E) The mold assembly and the graphite mold are arranged in a hydraulic press, and a predetermined pressure value is set in the graphite mold to form a miniaturized mold assembly. A step of being pressurized by a stuffing tool;
(F) The compressed mold assembly and the graphite stuffing tool are arranged in a vacuum heating and pressurizing furnace chamber, and the graphite mold stuffing tool together with the graphite stuffing tool subjected to the vacuum heating and pressurizing water pressure. The step of contacting,
(G) hermetically sealing the vacuum heating and pressurizing furnace chamber and evacuating to a vacuum degree in a range of 200 mTorr to 50 mTorr;
(H) heating the vacuum heating and pressurizing furnace chamber and its storage member to a predetermined temperature, applying pressure to the graphite stuffing tool via the stuffing tool of the hydraulic press,
(I) lowering and cooling the pressure applied to the stuffing tool of the hydraulic press and increasing the vacuum degree of the vacuum heating and pressurizing furnace chamber;
(J) removing the miniaturized mold assembly from the vacuum heating and pressurizing furnace chamber;
(K) removing a new composite sputtering target formed using the composite sputtering target used in the sputtering process as a back plate from the graphite stuffing tool;
A sputtering target is manufactured by increasing the manufacturing efficiency of the sputtering material.
30. The composite of item (29), further comprising the step of machining on a surface of the pre-formed composite sputtering target to obtain a specified physical dimension of the composite sputtering target. A method for producing a sputtering target.
31. The method of manufacturing a composite sputtering target according to (30), wherein the machining step includes one or more diamond grinders and electrical machining.
32. The said back plate is comprised with the said sputtering material or the material which is Mo, Ta, or Nb, The manufacturing method of the composite sputtering target as described in the said (30) term | claim characterized by the above-mentioned.
33. The sputtering material is a pure simple substance of Ru, Rh, Pd1, Re, Os, Ir, or Pt, or a mixture of Ru, Rh, Pd, Re1, Os, Ir, or Pt, or Ru, Rh, Pd with a transition metal. , Re, Os1, Ir, or Pt, or Ru, Rh, Pd, a mixture of transition metals, oxides containing TiO2, or Ru, Rh, Pd with oxides, The method for producing a composite sputtering target as described in (30) above, comprising Re, Os, Ir, or Pt.
34. The back plate is made of a material that is Mo, Ta, or Nb, and the sputtering zone is made of Ru, Rh, Pd, Re, Os, Ir, or Pt pure or Ru, Rh, Pd, Re, Os, It is composed of a mixture of Ir or Pt or a mixture of Ru, Rh, Pd, Re, Os, Ir or Pt with a transition metal, or a mixture of Ru, Rh, Pd, Re, Os, Ir or Pt with a transition metal. ,
The sputtering zone is a dense area of chemically, thermally and electrically solidified sputtering material on the back plate, and the sputtering get is suitable for use in a sputtering process. A method for producing a composite sputtering target, comprising:
35. In order to prevent a mechanical reaction between the noble metal containing the sputtering material and the machined back plate, a barrier material made of Nb, Ta or Mo is interposed between the sputtering material and the back plate. A method for producing a composite sputtering target as described in (34) above, wherein
36. The shape of the sputtering zone is formed by calculating an erosion pattern of a used sputtering target having a geometry corresponding to the geometry of the composite sputtering target. Item (34) A method for producing a composite sputtering target.

Claims (36)

(a)幾何学及び窪みを含む表面を有するバックプレートを提供する工程と、
(b)前記バックプレートの幾何学に適応させるために設計されたグラファイト金型の中に前記バックプレートを配置する工程と、
(c)金型アセンブリから前記パックプレートの頂部上の前記グラファイト金型に対してスパッタリング材料を加える工程と、
(d)前記スパッタリング材料に詰め込み具が当接するように、前記金型アセンブリの中に前記詰め込み具を配置する工程と、
(e)水圧プレス機の中に前記金型アセンブリと前記グラファイト金型が配置され、予め定められた圧力値が前記グラファイト金型の中の前記詰め込み具に加圧される工程と、
(f)真空加熱加圧の炉チャンバの中に圧縮された前記金型アセンブリと前記グラファイト詰め込み具が配置され、真空加熱加圧の前記水圧が掛けられたグラファイト詰め込み具と共に前記グラファイト金型詰め込み具が当接する工程と、
(g)前記真空加熱加圧の炉チャンバを気密に密閉し、200mTorr〜50mTorrの範囲内の真空度まで真空排気する工程と、
(h)予め定めた温度まで、前記真空加熱加圧の炉チャンバとその収納部材に加熱する工程と、前記水圧プレス機の詰め込み具を介してグラファイト詰め込み具に圧力を加える工程と、
(i)前記詰め込み具に掛かる加圧を下げ、冷却し且つ、前記真空加熱加圧の炉チャンバの真空度を上昇させる工程と、
(j)前記真空加熱加圧の炉チャンバ内から前記グラファイト金型及び前記詰め込み具を取り出し工程と、
を具備することを特徴とする複合スパッタリングターゲットの製造方法。
(A) providing a backplate having a surface including geometry and depressions;
(B) placing the back plate in a graphite mold designed to accommodate the geometry of the back plate;
(C) adding a sputtering material from a mold assembly to the graphite mold on the top of the pack plate;
(D) placing the stuffer in the mold assembly such that the stuffer abuts the sputtering material;
(E) placing the mold assembly and the graphite mold in a hydraulic press and pressurizing a predetermined pressure value to the stuffing tool in the graphite mold;
(F) The compressed mold assembly and the graphite stuffing tool are arranged in a vacuum heating and pressurizing furnace chamber, and the graphite mold stuffing tool together with the graphite stuffing tool subjected to the vacuum heating and pressurizing water pressure. The step of contacting,
(G) hermetically sealing the vacuum heating and pressurizing furnace chamber and evacuating to a vacuum degree in a range of 200 mTorr to 50 mTorr;
(H) heating the vacuum heating and pressurizing furnace chamber and its storage member to a predetermined temperature, applying pressure to the graphite stuffing tool via the stuffing tool of the hydraulic press,
(I) reducing the pressure applied to the stuffing tool, cooling, and increasing the vacuum degree of the vacuum heating and pressurizing furnace chamber;
(J) a step of removing the graphite mold and the stuffing tool from the vacuum heating and pressurizing furnace chamber;
The manufacturing method of the composite sputtering target characterized by comprising.
前記取り出し工程は、前記グラファイト金型からプレ形成された複合スパッタリングターゲットを取り外す工程を含むことを特徴とする請求項1に記載の複合スパッタリングターゲットの製造方法。 The method of manufacturing a composite sputtering target according to claim 1, wherein the removing step includes a step of removing the composite sputtering target pre-formed from the graphite mold. プレ形成された前記複合スパッタリングターゲットの表面を機械加工する工程をさらに含むことを特徴とする請求項2に記載の複合スパッタリングターゲットの製造方法。 The method of manufacturing a composite sputtering target according to claim 2, further comprising a step of machining a surface of the composite sputtering target that has been pre-formed. 前記機械加工をする工程は、1つ又はそれ以上のダイヤモンド研磨及び放電加工を含むことを特徴とする請求項3に記載の複合スパッタリングターゲットの製造方法。 The method of manufacturing a composite sputtering target according to claim 3, wherein the machining step includes one or more diamond polishing and electric discharge machining. 前記バックプレートは、前記スパッタリング材料と機械的及び化学的に混合可能な高融点金属及びその合金である材料により構成されることを特徴とする請求項2に記載の複合スパッタリングターゲットの製造方法。 3. The method of manufacturing a composite sputtering target according to claim 2, wherein the back plate is made of a material that is a refractory metal that can be mechanically and chemically mixed with the sputtering material and an alloy thereof. 前記バックプレートの材料は、Mo、Ta又はNbであることを特徴とする請求項5に記載の複合スパッタリングターゲットの製造方法 6. The method of manufacturing a composite sputtering target according to claim 5, wherein the material of the back plate is Mo, Ta, or Nb. 前記ターゲット材料は、
Ru、Rh、Pd、Re、Os、Ir、Ptの純な単体または、Ru、Rh、Pd、Re、Os、Ir、Ptの混合物、
またはRu、Rh、Pd、Re、Os、Ir、Ptの混合物と遷移金属、
または、Ru、Rh、Pd、Re、Os、Ir、Ptの混合物と遷移金属と酸化物、
または、Ru、Rh、Pd、Re、Os、Ir、Ptの混合物と酸化物、で構成されることを特徴とする請求項1に記載の複合スパッタリングターゲットの製造方法。
The target material is
Ru, Rh, Pd, Re, Os, Ir, Pt pure alone or a mixture of Ru, Rh, Pd, Re, Os, Ir, Pt,
Or a mixture of Ru, Rh, Pd, Re, Os, Ir, Pt and a transition metal,
Or a mixture of Ru, Rh, Pd, Re, Os, Ir, Pt and a transition metal and an oxide,
Or it is comprised with the mixture and oxide of Ru, Rh, Pd, Re, Os, Ir, and Pt, The manufacturing method of the composite sputtering target of Claim 1 characterized by the above-mentioned.
前記スパッタリング材料は、貴金属、貴金属合金、他の金属との混合物、合金との混合物または、酸化物と混合物により構成されることを特徴とする請求項1に記載の複合スパッタリングターゲットの製造方法。 2. The method of manufacturing a composite sputtering target according to claim 1, wherein the sputtering material is composed of a noble metal, a noble metal alloy, a mixture with another metal, a mixture with an alloy, or an oxide and a mixture. 前記複合スパッタリングターゲット幾何学は、円形、矩形、三角形または楕円形状のいずれかからなることを特徴とする請求項1に記載の複合スパッタリングターゲットの製造方法。 The method of manufacturing a composite sputtering target according to claim 1, wherein the composite sputtering target geometry is any one of a circle, a rectangle, a triangle, and an ellipse. 前記複合スパッタリングターゲットは、マルチタイルスパッタリングターゲットデザインを必要とする一区分よりも多くで構成されることを特徴とする請求項1に記載の複合スパッタリングターゲットの製造方法。 The method of manufacturing a composite sputtering target according to claim 1, wherein the composite sputtering target is configured with more than one section requiring a multi-tile sputtering target design. 前記製造方法において、さらに、
前記バックプレートに窪みを形成する工程を含むことを特徴とする請求項1に記載の複合スパッタリングターゲットの製造方法。
In the manufacturing method,
The method of manufacturing a composite sputtering target according to claim 1, comprising a step of forming a recess in the back plate.
前記窪みに対して最適な形状を予測するためにエロージョンパターンを用いて、前記複合スパッタリングターゲットの幾何学に相当する幾何学を有する使用されたスパッタリングターゲットのエロージョンパターンで計算して、前記バックプレートに機械加工によって、該バックプレートの表面に最適な形状に相当する前記窪みを形成することを特徴とする請求項11に記載の複合スパッタリングターゲットの製造方法。 Using an erosion pattern to predict the optimal shape for the depression, the erosion pattern of the used sputtering target having a geometry corresponding to the geometry of the composite sputtering target is calculated on the back plate. The method of manufacturing a composite sputtering target according to claim 11, wherein the recess corresponding to an optimum shape is formed on a surface of the back plate by machining. 前記バックプレートは、使用されたスパッタリングターゲットのものであることを特徴とする請求項1に記載の複合スパッタリングターゲットの製造方法。 The method of manufacturing a composite sputtering target according to claim 1, wherein the back plate is of a used sputtering target. 前記バックプレートは、前記スパッタリング材料とは異なる材料により構成されることを特徴とする請求項1に記載の複合スパッタリングターゲットの製造方法。 The method of manufacturing a composite sputtering target according to claim 1, wherein the back plate is made of a material different from the sputtering material. 前記貴金属を含む材料と前記機械加工されたバックプレート部材との間に不利な反応を防止するために、前記スパッタリング材料と前記バックプレートとの間に加えられるバリア材料からなるバリア部材が用いられることを特徴とする請求項1に記載の複合スパッタリングターゲットの製造方法。 In order to prevent an adverse reaction between the precious metal-containing material and the machined back plate member, a barrier member made of a barrier material added between the sputtering material and the back plate is used. The manufacturing method of the composite sputtering target of Claim 1 characterized by these. 前記バリア部材は、ホイル、パウダー又はコーティングを成すNb、Ta、Moのうちの1つにより構成されることを特徴とする請求項15に記載の複合スパッタリングターゲットの製造方法。 The method of manufacturing a composite sputtering target according to claim 15, wherein the barrier member is made of one of Nb, Ta, and Mo forming foil, powder, or coating. (a)スパッタリング材料に化学的及び機械的に適合するバックプレート材料を選択する工程と、
(b)上面を含む幾何学を有するバックプレートを形成するために、使用済みスパッタリングターゲットのエロージョン溝に近似する前記バックプレート材料に溝を形成する工程と、
(c)前記バックプレートの幾何学に収容するために設計されたグラファイト金型の中に前記バックプレートを配置する工程と、
(d)グラファイト金型バックプレートを形成するために前記溝を満たし、且つ前記バックプレートの上面を覆うように前記バックプレートの上面上にスパッタリング材料のパウダーを予め定めた量を加える工程と、
(e)前記スパッタリング材料のパウダーの上面を形成する際に、前記バックプレートの上面を覆うスパッタリング材料パウダーを平坦に均すために前記グラファイト金型バックプレートを含むアセンブリを振動させる工程と、
(f)前記グラファイト金型バックプレートを含むアセンブリと前記グラファイト金型の組み立て部材を形成するために、前記スパッタリング材料のパウダーの上面と前記グラファイト金型が当接するために、前記グラファイト金型の中に上面及び底面を有するグラファイト金型の詰め込み具を配置する工程と、
(g)水圧プレス機の中に前記アセンブリを配置し、前記バックプレートの溝に中の前記スパッタリング材料のパウダーを密集させるために、予め定められた時間を加圧値で前記グラファイト金型の詰め込み具に圧力を掛ける工程と、
(h)真空加熱加圧の炉のチャンバの中に密集化された前記アセンブリを配置し、前記アセンブリは、前記グラファイト金型の詰め込み具の上面と当接するように、前記グラファイト金型の詰め込み具上に加熱加圧の水圧プレス機の詰め込み具を加工させる工程と、
(i)前記真空加熱加圧の炉のチャンバが略200mTorr〜略50mTorrの範囲の真空度になるように密閉し真空排気する工程と、
(j)固形体及び緻密な形状に変化して前記スパッタリング材料パウダーの高密度化のために適した予め定めた温度で前記真空加熱加圧の炉のチャンバ及び収容物を加熱する工程と、
(k)固形体及び緻密な形状に変化して前記スパッタリング材料パウダーの高密度化にために適した所定の圧力まで水圧プレス機を通じて前記グラファイト金型に対して加圧する工程と、
(I)スパッタリングターゲットの予備形成物を形成するために、固形体及び緻密な形状に変化して前記スパッタリング材料パウダーの高密度化にために適した所定時間の間、前記アセンブリへの加熱及び加圧を保持する工程と、
(m)前記水圧プレス機の詰め込み具に掛かる圧力を解除し、前記真空加熱加圧の炉のチャンバの真空度を開放して、冷却する工程と、
(n)前記真空加熱加圧の炉のチャンバから前記アセンブリを取り出し、前記グラファイト金型から複合物スパッタリングターゲットの予備形成物を取り出す工程と、
(o)前記複合物スパッタリングターゲットの予備形成物から複合物スパッタリングターゲットを取り出す最終工程と、
を具備することを特徴とする複合スパッタリングターゲットの製造方法。
(A) selecting a backplate material that is chemically and mechanically compatible with the sputtering material;
(B) forming a groove in the backplate material approximating an erosion groove of a used sputtering target to form a backplate having a geometry including an upper surface;
(C) placing the back plate in a graphite mold designed to accommodate the geometry of the back plate;
(D) adding a predetermined amount of powder of sputtering material onto the top surface of the back plate so as to fill the groove and cover the top surface of the back plate to form a graphite mold back plate;
(E) vibrating the assembly including the graphite mold backplate to level the sputtering material powder covering the top surface of the back plate when forming the top surface of the sputtering material powder;
(F) In order to form an assembly including the graphite mold back plate and an assembly member of the graphite mold, the upper surface of the powder of the sputtering material and the graphite mold are in contact with each other. Placing a graphite mold stuffing tool having a top surface and a bottom surface on;
(G) The assembly is placed in a hydraulic press, and the graphite mold is packed at a predetermined pressure for a predetermined time in order to concentrate the powder of the sputtering material in the back plate groove. Applying pressure to the tool;
(H) Placing the compacted assembly in a vacuum heating and pressurizing furnace chamber, wherein the assembly is in contact with an upper surface of the graphite mold stuffing tool. A process of processing a stuffing tool of a hot-pressed hydraulic press machine on the top;
(I) a step of sealing and evacuating the vacuum heating and pressurizing furnace chamber to a degree of vacuum in a range of about 200 mTorr to about 50 mTorr;
(J) heating the chamber and the contents of the vacuum heating and pressurizing furnace at a predetermined temperature suitable for increasing the density of the sputtering material powder by changing into a solid body and a dense shape;
(K) pressurizing the graphite mold through a hydraulic press to a predetermined pressure suitable for increasing the density of the sputtering material powder by changing to a solid body and a dense shape;
(I) Heating and heating the assembly for a predetermined time suitable for densification of the sputtering material powder by changing to a solid and dense shape to form a preform of the sputtering target. Maintaining the pressure;
(M) releasing the pressure applied to the stuffing tool of the hydraulic press machine, releasing the vacuum degree of the vacuum heating and pressurizing chamber, and cooling;
(N) removing the assembly from the vacuum heat and pressure furnace chamber and removing a preform of the composite sputtering target from the graphite mold;
(O) a final step of removing the composite sputtering target from the composite sputtering target preform;
The manufacturing method of the composite sputtering target characterized by comprising.
前記バックプレートが機械的及び化学的に合致しているスパッタリング材料による高融点金属またはその合金である材料により構成されることを特徴とする請求項17に記載の複合スパッタリングターゲットの製造方法。 18. The method of manufacturing a composite sputtering target according to claim 17, wherein the back plate is made of a material that is a refractory metal or an alloy thereof by a sputtering material that is mechanically and chemically matched. 前記バックプレート材料は、Mo、TaまたはNbであることを特徴とする請求項18に記載の複合スパッタリングターゲットの製造方法。 The method of manufacturing a composite sputtering target according to claim 18, wherein the back plate material is Mo, Ta, or Nb. 前記スパッタリング材料は、Ru、Rh、Pd、Re、Os、Ir或いはPtの純な単体または、Ru、 Rh、Pd、Re、Os、Ir及びPtの混合物または、遷移金属を伴うRu、Rh、Pd、Re、Os、Ir或いはPtの混合物または、遷移金属及び酸化物を伴うRu、Rh、Pd、Re、Os、Ir或いはPtの混合物または、Ti[θ]2を含む酸化物を伴うRu、Rh、Pd、Re、Os、Ir或いはPtにより構成されることを特徴とする請求項17に記載の複合スパッタリングターゲットの製造方法。 The sputtering material may be a pure simple substance of Ru, Rh, Pd, Re, Os, Ir or Pt, or a mixture of Ru, Rh, Pd, Re, Os, Ir and Pt, or Ru, Rh, Pd with a transition metal. , Re, Os, Ir or Pt, or Ru, Rh, Pd, Re, Os, Ir or Pt with transition metal and oxide, or Ru, Rh with oxide containing Ti [θ] 2 The method of manufacturing a composite sputtering target according to claim 17, comprising Pd, Re, Os, Ir, or Pt. 前記スパッタリング材料は、貴金属または、貴金属合金により構成されることを特徴とする請求項17に記載の複合スパッタリングターゲットの製造方法。 The said sputtering material is comprised with a noble metal or a noble metal alloy, The manufacturing method of the composite sputtering target of Claim 17 characterized by the above-mentioned. 前記スパッタリング材料は、Ag或いはAuまたは、他の金属、合金或いは酸化金属を伴うAg或いはAuの合金で構成されることを特徴とする請求項21に記載の複合スパッタリングターゲットの製造方法。 The method of manufacturing a composite sputtering target according to claim 21, wherein the sputtering material is composed of Ag or Au, or another metal, an alloy, or an alloy of Ag or Au with a metal oxide. 前記複合スパッタリングターゲットは、円形形状、矩形形状又は三角形状であることを特徴とする請求項17に記載の複合スパッタリングターゲットの製造方法。 The method of manufacturing a composite sputtering target according to claim 17, wherein the composite sputtering target has a circular shape, a rectangular shape, or a triangular shape. 前記複合スパッタリングターゲットは、マルチタイルスパッタリングターゲットデザインを必要とする一区分よりも多くで構成されることを特徴とする請求項17に記載の複合スパッタリングターゲットの製造方法。 The method of manufacturing a composite sputtering target according to claim 17, wherein the composite sputtering target is configured with more than one section requiring a multi-tile sputtering target design. 前記複合スパッタリングターゲットを製造するために、前記バックプレートとして使用済み複合スパッタリングターゲットが用いられることを特徴とする請求項17に記載の複合スパッタリングターゲットの製造方法。 The method of manufacturing a composite sputtering target according to claim 17, wherein a used composite sputtering target is used as the back plate in order to manufacture the composite sputtering target. 前記複合スパッタリングターゲットを製造するために前記バックプレートとして使用済み複合スパッタリングターゲットを複数回用いられることを特徴とする請求項17に記載の複合スパッタリングターゲットの製造方法。 The method of manufacturing a composite sputtering target according to claim 17, wherein a used composite sputtering target is used a plurality of times as the back plate in order to manufacture the composite sputtering target. 前記バックプレート材料及び前記スパッタリング材料に化学的及び機械的に適合するバリア材料または他の材料は、前記スパッタリング材料を含む貴金属と機械加工された前記バックプレートとの間に介在されることを特徴とする請求項17に記載の複合スパッタリングターゲットの製造方法。 A barrier material or other material that is chemically and mechanically compatible with the backplate material and the sputtering material is interposed between the noble metal containing the sputtering material and the machined backplate. The method for producing a composite sputtering target according to claim 17. 前記使用されるホイルによって前記スパッタリング材料と前記バックプレートとの間介在されるバリア材料は、パウダー材料またはコーティング材料により構成されることを特徴とする請求項27に記載の複合スパッタリングターゲットの製造方法。 28. The method of manufacturing a composite sputtering target according to claim 27, wherein the barrier material interposed between the sputtering material and the back plate by the used foil is composed of a powder material or a coating material. (a)窪みを備える表面を含む幾何学を有するバックプレートを提供する工程と、
(b)前記バックプレートの幾何学に適応させるために設計されたグラファイト金型の中に前記バックプレートを配置する工程と、
(c)金型アセンブリから前記パックプレートの頂部上の前記グラファイト金型に対してスパッタリング材料を加える工程と、
(d)前記スパッタリング材料に詰め込み具が当接するように、前記金型アセンブリの中に前記詰め込み具を配置する工程と、
(e)水圧プレス機の中に前記金型アセンブリと前記グラファイト金型が配置され、小型化された金型アセンブリを形成するために、予め定められた圧力値が前記グラファイト金型の中の前記詰め込み具により加圧される工程と、
(f)真空加熱加圧の炉チャンバの中に圧縮された前記金型アセンブリと前記グラファイト詰め込み具が配置され、真空加熱加圧の前記水圧が掛けられたグラファイト詰め込み具と共に前記グラファイト金型詰め込み具が当接する工程と、
(g)前記真空加熱加圧の炉チャンバを気密に密閉し、200mTorr〜50mTorrの範囲内の真空度まで真空排気する工程と、
(h)予め定めた温度まで、前記真空加熱加圧の炉チャンバとその収納部材に加熱する工程と、前記水圧プレス機の詰め込み具を介してグラファイト詰め込み具に圧力を加える工程と、
(i)前記水圧プレス機の前記詰め込み具に掛かる圧力を下げて冷却し且つ、前記真空加熱加圧の炉チャンバの真空度を上昇させる工程と、
(j)前記真空加熱加圧の炉チャンバ内から前記小型化された金型アセンブリを取り出し工程と、
(k)スパッタリングプロセスで使用済み複合スパッタリングターゲットをバックプレートとして用いて形成された新たな複合スパッタリングターゲットを前記グラファイト詰め込み具から取り出す工程と、
により、スパッタリング材料の製造効率を上げてスパッタリングターゲットが製造されることを特徴とする複合スパッタリングターゲットの製造方法。
(A) providing a backplate having a geometry including a surface with a depression;
(B) placing the back plate in a graphite mold designed to accommodate the geometry of the back plate;
(C) adding a sputtering material from a mold assembly to the graphite mold on the top of the pack plate;
(D) placing the stuffer in the mold assembly such that the stuffer abuts the sputtering material;
(E) The mold assembly and the graphite mold are arranged in a hydraulic press, and a predetermined pressure value is set in the graphite mold to form a miniaturized mold assembly. A step of being pressurized by a stuffing tool;
(F) The compressed mold assembly and the graphite stuffing tool are arranged in a vacuum heating and pressurizing furnace chamber, and the graphite mold stuffing tool together with the graphite stuffing tool subjected to the vacuum heating and pressurizing water pressure. The step of contacting,
(G) hermetically sealing the vacuum heating and pressurizing furnace chamber and evacuating to a vacuum degree in a range of 200 mTorr to 50 mTorr;
(H) heating the vacuum heating and pressurizing furnace chamber and its storage member to a predetermined temperature, applying pressure to the graphite stuffing tool via the stuffing tool of the hydraulic press,
(I) lowering and cooling the pressure applied to the stuffing tool of the hydraulic press and increasing the vacuum degree of the vacuum heating and pressurizing furnace chamber;
(J) removing the miniaturized mold assembly from the vacuum heating and pressurizing furnace chamber;
(K) removing a new composite sputtering target formed using the composite sputtering target used in the sputtering process as a back plate from the graphite stuffing tool;
A sputtering target is manufactured by increasing the manufacturing efficiency of the sputtering material.
前記複合スパッタリングターゲットの指定された物理的寸法を取得するために、前形成の前記複合スパッタリングターゲットの表面上に機械加工を行う工程をさらに含むことを特徴とする請求項29に記載の複合スパッタリングターゲットの製造方法。 30. The composite sputtering target of claim 29, further comprising machining on a surface of the pre-formed composite sputtering target to obtain a specified physical dimension of the composite sputtering target. Manufacturing method. 前記機械加工工程は、1つ以上のダイヤモンド研磨機及び、電気的機械加工を含むことを特徴とする請求項30に記載の複合スパッタリングターゲットの製造方法。 The method of manufacturing a composite sputtering target according to claim 30, wherein the machining step includes one or more diamond grinders and electrical machining. 前記バックプレートは、前記スパッタリング材料または、Mo、TaまたはNbである材料により構成されることを特徴とする請求項30に記載の複合スパッタリングターゲットの製造方法。 The said back plate is comprised with the said sputtering material or the material which is Mo, Ta, or Nb, The manufacturing method of the composite sputtering target of Claim 30 characterized by the above-mentioned. 前記スパッタリング材料は、Ru、Rh、Pd1、Re、Os、Ir或いはPtの純な単体または、Ru、Rh、Pd、Re1、Os、Ir或いはPtの混合物または、遷移金属を伴うRu、Rh、Pd、Re、Os1、Ir或いはPtの混合物または、遷移金属を伴うRu、Rh、Pd、Re、Os、Ir或いはPtの混合物または、TiO2を含む酸化物又は、酸化物を伴うRu、Rh、Pd、Re、Os、Ir或いはPtにより構成されることを特徴とする請求項30に記載の複合スパッタリングターゲットの製造方法。 The sputtering material is a pure simple substance of Ru, Rh, Pd1, Re, Os, Ir or Pt, or a mixture of Ru, Rh, Pd, Re1, Os, Ir or Pt, or Ru, Rh, Pd with a transition metal. , Re, Os1, Ir, or Pt, or Ru, Rh, Pd, a mixture of transition metals, oxides containing TiO2, or Ru, Rh, Pd with oxides, 31. The method of manufacturing a composite sputtering target according to claim 30, comprising Re, Os, Ir, or Pt. 前記バックプレートは、Mo、TaまたはNbである材料により構成され、スパッタリングゾーンは、Ru、Rh、Pd、Re、Os、Ir或いはPtの純な単体または、Ru、Rh、Pd、Re、Os、Ir或いはPtの混合物または、遷移金属を伴うRu、Rh、Pd、Re、Os、Ir或いはPtの混合物または、遷移金属を伴うRu、Rh、Pd、Re、Os、Ir或いはPtの混合物により構成され、
前記スパッタリングゾーンは、前記バックプレートに化学的、熱的及び電気的に固体化されたスパッタリング材料が緻密された領域であり、前記スパッタリングゲットは、スパッタリングプロセスにおいて使用されるために、適切な幾何学を有することを特徴とする複合スパッタリングターゲットの製造方法。
The back plate is made of a material that is Mo, Ta, or Nb, and the sputtering zone is made of Ru, Rh, Pd, Re, Os, Ir, or Pt pure or Ru, Rh, Pd, Re, Os, It is composed of a mixture of Ir or Pt or a mixture of Ru, Rh, Pd, Re, Os, Ir or Pt with a transition metal, or a mixture of Ru, Rh, Pd, Re, Os, Ir or Pt with a transition metal. ,
The sputtering zone is a dense area of chemically, thermally and electrically solidified sputtering material on the back plate, and the sputtering get is suitable for use in a sputtering process. A method for producing a composite sputtering target, comprising:
前記スパッタリング材料を含む貴金属と前記機械加工されたバックプレートとの間の機械的反応を防止するために、前記スパッタリング材料と前記バックプレートとの間に、Nb、Ta又はMoからなるバリア材料を介在させることを特徴とする請求項34に記載の複合スパッタリングターゲットの製造方法。 In order to prevent a mechanical reaction between the noble metal containing the sputtering material and the machined back plate, a barrier material made of Nb, Ta or Mo is interposed between the sputtering material and the back plate. The method for producing a composite sputtering target according to claim 34, wherein: 前記スパッタリングゾーンの形状は、前記複合スパッタリングターゲットの幾何学に相当する幾何学を有する使用されたスパッタリングターゲットのエロージョンパターンを計算することにより、形成されることを特徴とする請求項34に記載の複合スパッタリングターゲットの製造方法。 The composite according to claim 34, wherein the shape of the sputtering zone is formed by calculating an erosion pattern of a used sputtering target having a geometry corresponding to the geometry of the composite sputtering target. A method for producing a sputtering target.
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