JP2019081240A - スパッタリングターゲット用削り工具、スパッタリングターゲットの加工方法およびスパッタリングターゲット製品の製造方法 - Google Patents

スパッタリングターゲット用削り工具、スパッタリングターゲットの加工方法およびスパッタリングターゲット製品の製造方法 Download PDF

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Abstract

【課題】スパッタリングターゲットの角部を傷のないR面に面取りすることができるスパッタリングターゲット用削り工具を提供する。【解決手段】スパッタリングターゲット用削り工具は、軸部と、軸部の先端に設けられた刃部とを有する。軸部の軸に沿った断面において、刃部は、軸に沿って延在する側面と、軸と交差する先端面と、側面と先端面の間に位置し後端から先端に延在するメイン凹曲面と、メイン凹曲面の先端と先端面との間に接続された第1切欠面と、メイン凹曲面の後端と側面との間に接続された第2切欠面とを有する。【選択図】図3

Description

本発明は、スパッタリングターゲット用削り工具、スパッタリングターゲットの加工方法およびスパッタリングターゲット製品の製造方法に関する。
従来、スパッタリングターゲットにおいて、スパッタリング面と側面とのなす角部を、機械加工にて、R面に面取りしている(特開2001−40471号公報:特許文献1参照)。
特開2001−40471号公報
ところで、本願発明者は、実際に、前記従来のように機械加工にてスパッタリングターゲットの角部を面取りすると、R面に傷が付くことを見出した。そして、この傷は、基板にスパッタリングする際、つまり、基板とスパッタリングターゲットとの間に高電圧を印加する際、異常放電を引き起こすおそれがある。このため、スパッタリングターゲットの角部の面取りを、精度よく行う必要がある。
そこで、本発明の課題は、スパッタリングターゲットの角部を傷のないR面に面取りすることができるスパッタリングターゲット用削り工具、スパッタリングターゲットの加工方法およびスパッタリングターゲット製品の製造方法を提供することにある。
前記課題を解決するため、本発明のスパッタリングターゲット用削り工具は、
スパッタリングターゲットのスパッタリング面と側面とのなす角部をR面に面取りするスパッタリングターゲット用削り工具であって、
軸部と、前記軸部の先端に設けられた刃部とを備え、
前記軸部の軸に沿った断面において、前記刃部は、前記軸に沿って延在する側面と、前記軸と交差する先端面と、前記側面と前記先端面の間に位置し後端から先端に延在するメイン凹曲面と、前記メイン凹曲面の先端と前記先端面との間に接続された第1切欠面と、前記メイン凹曲面の後端と前記側面との間に接続された第2切欠面とを有する。
ここで、「側面が軸に沿って延在する」とは、側面が軸と平行であり、または、側面が軸と直交しないで交差していることを含む。
本発明のスパッタリングターゲット用削り工具によれば、刃部は、軸に沿った断面において、側面と、先端面と、側面と先端面の間に位置するメイン凹曲面と、メイン凹曲面の先端と先端面との間に接続された第1切欠面と、メイン凹曲面の後端と側面との間に接続された第2切欠面とを有する。したがって、スパッタリングターゲットの角部をメイン凹曲面で切削してR面に面取りするとき、メイン凹曲面の両端は、第1、第2切欠面であるため、R面に傷が付くことを防止できる。
また、スパッタリングターゲット用削り工具の一実施形態では、前記軸部の軸に沿った断面において、前記第1切欠面は、前記メイン凹曲面の先端に接続された第1サブ凸曲面を有し、前記第2切欠面は、前記メイン凹曲面の後端に接続された第2サブ凸曲面を有する。
ここで、凹曲面および凸曲面とは、真円の円弧面に限らず楕円の円弧面も含む。
前記実施形態によれば、第1切欠面は、メイン凹曲面の先端に接続された第1サブ凸曲面を有し、第2切欠面は、メイン凹曲面の後端に接続された第2サブ凸曲面を有する。したがって、スパッタリングターゲットの角部をメイン凹曲面で切削してR面に面取りするとき、メイン凹曲面の両端は、第1、第2サブ凸曲面であるため、R面に傷が付くことを防止できる。
また、スパッタリングターゲット用削り工具の一実施形態では、前記軸に沿った断面において、前記第1切欠面は、さらに、前記第1サブ凸曲面の先端に接続された第3サブ凹曲面を有し、前記第2切欠面は、さらに、前記第2サブ凸曲面の先端に接続された第4サブ凹曲面を有する。
前記実施形態によれば、第1切欠面は、さらに、第1サブ凸曲面の先端に接続された第3サブ凹曲面を有し、第2切欠面は、さらに、第2サブ凸曲面の先端に接続された第4サブ凹曲面を有するので、R面に傷が付くことを一層確実に防止でき、かつ、スパッタリングターゲット表面とのなす角が平坦になり、異常放電を一層確実に防止できる。
また、スパッタリングターゲット用削り工具の一実施形態では、前記軸部の軸に沿った断面において、前記第1切欠面は、前記メイン凹曲面の先端に接続された第1傾斜面を有し、前記第2切欠面は、前記メイン凹曲面の後端に接続された第2傾斜面を有する。
前記実施形態によれば、第1切欠面は、メイン凹曲面の先端に接続された第1傾斜面を有し、第2切欠面は、メイン凹曲面の後端に接続された第2傾斜面を有するので、R面に傷が付くことを防止することができる。
また、スパッタリングターゲットの加工方法の一実施形態では、
スパッタリングターゲットのスパッタリング面と側面とのなす角部をR面に面取りする加工方法において、
前記スパッタリングターゲット用削り工具を前記軸部の軸回りに回転させながら、前記スパッタリングターゲットの前記角部に前記削り工具の前記刃部の外周面を接触させ、前記角部を切削することによりR面に面取りする。
前記実施形態によれば、前記スパッタリングターゲット用削り工具を用いてスパッタリングターゲットを加工するので、スパッタリングターゲットのR面に傷が付くことを防止できる。
また、スパッタリングターゲットの加工方法の一実施形態では、
円板状または円筒状のスパッタリングターゲットのスパッタリング面と側面とのなす角部をR面に面取りする加工方法において、
前記スパッタリングターゲットを回転させながら、前記スパッタリングターゲットの前記角部に前記スパッタリングターゲット用削り工具の前記刃部の外周面を接触させ、前記角部を切削することによりR面に面取りする。
前記実施形態によれば、前記スパッタリングターゲット用削り工具を用いてスパッタリングターゲットを加工するので、スパッタリングターゲットのR面に傷が付くことを防止できる。
また、スパッタリングターゲット製品の製造方法の一実施形態では、
前記加工方法を用いてスパッタリングターゲットを加工して、スパッタリングターゲット製品を製造する。
前記実施形態によれば、前記スパッタリングターゲットの加工方法を用いてスパッタリングターゲット製品を製造するので、品質の向上したスパッタリングターゲット製品を得ることができる。
また、スパッタリングターゲット製品の製造方法の一実施形態では、
前記加工方法を用いてスパッタリングターゲットを加工して、円板状または円筒状のスパッタリングターゲット製品を製造する。
前記実施形態によれば、前記スパッタリングターゲットの加工方法を用いてスパッタリングターゲット製品を製造するので、品質の向上したスパッタリングターゲット製品を得ることができる。
本発明のスパッタリングターゲット用削り工具によれば、刃部の外周面は、軸に沿った断面において、メイン凹曲面と、メイン凹曲面の先端に接続された第1切欠面と、メイン凹曲面の後端に接続された第2切欠面とを有するので、スパッタリングターゲットの角部を傷のないR面に面取りすることができる。
本発明のスパッタリングターゲットの加工方法によれば、スパッタリングターゲット用削り工具を用いてスパッタリングターゲットを加工するので、スパッタリングターゲットのR面に傷が付くことを防止できる。
本発明のスパッタリングターゲット製品の製造方法によれば、スパッタリングターゲットの加工方法を用いてスパッタリングターゲット製品を製造するので、品質の向上したスパッタリングターゲット製品を得ることができる。
本発明のスパッタリングターゲット用削り工具の第1実施形態の動作を示す斜視図である。 スパッタリングターゲット用削り工具の動作を示す断面図である。 図2の拡大断面図である。 比較例としてのスパッタリングターゲット用削り工具の動作を示す断面図である。 本発明のスパッタリングターゲット用削り工具の第2実施形態の動作を示す断面図である。 本発明のスパッタリングターゲット用削り工具の第2実施形態の他の動作を示す断面図である。 本発明のスパッタリングターゲット用削り工具の第3実施形態の動作を示す断面図である。
以下、本発明を図示の実施の形態により詳細に説明する。
(第1実施形態)
図1は、本発明のスパッタリングターゲット用削り工具の第1実施形態の動作を示す斜視図である。図2は、スパッタリングターゲット用削り工具の動作を示す断面図である。
図1と図2に示すように、スパッタリングターゲット用削り工具(以下、削り工具という)10は、スパッタリングターゲット1のスパッタリング面2と側面3とのなす角部4をR面5に面取りする。
スパッタリングターゲット1は、長尺の板状に形成されている。スパッタリング面2は、短辺方向と長辺方向で構成される上面から構成される。側面3は、短辺方向または長辺方向と厚み方向で構成される面から構成される。角部4は、スパッタリング面2と側面3とのなす辺から構成される。また、スパッタリング面2は、正方形状の上面から構成されるものであってもよい。
なお、スパッタリングターゲット1は、円板状に形成されていてもよく、このとき、スパッタリング面2は、円形の上面から構成され、側面3は、円形の上面と円形の下面との間の周面から構成される。さらに、スパッタリングターゲット1は、円筒状に形成されていてもよく、このとき、スパッタリング面2は、円筒材の外周面から構成され、側面3は、円筒材の厚み方向の面から構成される。
スパッタリング時において、スパッタリングターゲット1のスパッタリング面2に、スパッタリングによりイオン化した不活性ガスが衝突する。イオン化した不活性ガスが衝突されたスパッタリング面2からは、スパッタリングターゲット1中に含まれるターゲット原子が叩き出される。その叩き出された原子は、スパッタリング面2に対向して配置される基板上に、堆積され、この基板上に薄膜が形成される。
スパッタリングターゲット1は、例えば、アルミニウム(Al)、銅(Cu)、クロム(Cr)、鉄(Fe)、タンタル(Ta)、チタン(Ti)、ジルコニウム(Zr)、タングステン(W)、モリブデン(Mo)、ニオブ(Nb)、インジウム(In)等の金属およびそれらの合金からなる群から選択される材料から作製することができる。スパッタリングターゲット1を構成する材料は、これらに限定されるものではない。例えば、電極や配線材料用のスパッタリングターゲット1における材料としては、Alが好ましく、例えば純度が99.99%以上、より好ましくは99.999%以上のAlを使用することが特に好ましい。高純度Alは、高電気伝導性であるため、電極や配線材料用のスパッタリングターゲット1の材料として好適であり、Alの純度が高くなる程、材質上軟らかくなり傷が発生し易いため、高純度Alを材料としたスパッタリングターゲットの製造に本発明のスパッタリングターゲット用削り工具が好適に用いることができる。通常スパッタリングターゲットの厚さは、10mm以上25mm以下程度である。
削り工具10としては、例えば、エンドミル、ラジアスカッター、Rカッター等が挙げられる。削り工具10を設置する加工装置としては、スパッタリングターゲットを固定し、回転する削り工具が移動して、刃部12の外周面によりスパッタリングターゲットの角部を面取り加工するタイプと、円板状または円筒状のスパッタリングターゲットに対し、削り工具は回転せず、固定した状態でスパッタリングターゲットを回転させて、刃部12の外周面によりスパッタリングターゲットの角部を面取り加工するタイプが挙げられる。
前者のタイプの加工装置としては、例えば、フライス盤、NCフライス盤、マシニングセンタ等が挙げられ、後者のタイプの加工装置としては、例えば、旋盤、NC旋盤等が挙げられる。
フライス盤、NCフライス盤、マシニングセンタ等の加工装置に用いる削り工具10は、軸11aを有する軸部11と、軸部11の先端に設けられた刃部12とを有する。刃部12の中心軸は、軸部11の軸11aと一致する。刃部12は軸11a回りに対し、2個、3個と独立して存在しても良いし、連続的に存在しても良い。複数の刃部12が独立して存在する場合には、180°間隔で2個、120°間隔で3個、90°間隔で4個と均等な間隔で配置するほうがR面5の加工痕の間隔も均一となりやすく好ましい。また、刃部12は軸部11に一体形成されていても良いし、交換可能なチップの形で形成されても良い。刃部12の材質としては、加工時の衝撃で発生する欠けによるスパッタリングターゲットの傷つき防止や、耐久性の観点から、超硬合金であるタングステンカーバイド系材料やハイスと称される高速度鋼(炭素鋼をベースとして、タングステン、モリブデン、クロム、バナジウム、コバルト等との合金)が好適に用いられる。また、刃部には、焼き付きなどの表面不良による異常放電防止の観点から、ダイヤモンドやTiNなどのコーティング材を付してあってもよい。
削り工具10は、軸11aがスパッタリングターゲット1の厚み方向に一致するように、スパッタリングターゲット1に対して配置される。そして、加工装置により削り工具10を、軸11a回りに回転させながらスパッタリングターゲット1の長辺方向(角部4の延在方向)に移動させ、削り工具10の刃部12の外周面が、スパッタリングターゲット1の角部4を切削していく。これにより、角部4が、R面5に面取りされる。通常、形成されるR面5の幅は、0.5mm以上5mm以下であるため、メイン凹曲面20の半径も通常0.5mm以上5mm以下である。メイン凹曲面の半径は、通常スパッタリングターゲット1の厚みの0.02倍以上0.5倍以下であり、好ましくは0.05倍以上0.4倍以下、より好ましくは0.1倍以上0.3倍以下である。メイン凹曲面の半径とスパッタリングターゲット1の厚みの関係が上記範囲内にあることにより、異常放電が発生しないR面5を形成でき、またR面5が大きくなりすぎることによるバッキングプレート上へのスパッタ粒子の堆積を防止できる。
図3は、図2の拡大断面図である。図3に示すように、刃部12の外周面は、軸11aに沿った断面において、後端から先端に延在するメイン凹曲面20と、メイン凹曲面20の先端20aに接続された第1サブ凸曲面21と、メイン凹曲面20の後端20bに接続された第2サブ凸曲面22とを有する。メイン凹曲面20および第1、第2サブ凸曲面21,22は、軸11aを線対称に、左右に形成される。先端側とは、軸11aに沿った方向の刃部12側をいい、後端側とは、軸11aに沿った方向の軸部11側をいう。
刃部12の外周面は、さらに、軸11aと平行な側面30を有する。刃部12は、軸11aと交差する先端面31を有する。第1サブ凸曲面21は、メイン凹曲面20と先端面31との間に位置し、第2サブ凸曲面22は、メイン凹曲面20と側面30との間に位置する。メイン凹曲面20(の先端)と第1サブ凸曲面21との接続点(20a)と、メイン凹曲面20(の後端)と第2サブ凸曲面22との接続点(20b)とは、変曲点であり、図中分かりやすく黒丸で示す。
言い換えると、第1サブ凸曲面21は、メイン凹曲面20の先端20aと先端面31との間に接続された第1切欠面を構成する。つまり、第1切欠面は、メイン凹曲面20の延長線と先端面31の延長線とを接続して構成される角部を面取りすることにより、形成される。同様に、第2サブ凸曲面22は、メイン凹曲面20の後端20bと側面30との間に接続された第2切欠面を構成する。つまり、第2切欠面は、メイン凹曲面20の延長線と側面30の延長線とを接続して構成される角部を面取りすることにより、形成される。
メイン凹曲面20および第1、第2サブ凸曲面21,22は、円弧面である。なお、メイン凹曲面20および第1、第2サブ凸曲面21,22は、楕円の弧面であってもよく、好ましくは略真円状の円弧面、より好ましくは真円状の円弧面である。
図3の前記削り工具10の前記軸部の軸11aに沿った断面において、前記メイン凹曲面20が円弧面の場合、前記メイン凹曲面20を円弧面と見なした際のその円の中心(以後、メイン凹曲面20の中心と示すことがある。)Cと前記メイン凹曲面20の先端20aとを結ぶ第1直線と、前記メイン凹曲面20の中心Cと前記メイン凹曲面20の後端20bとを結ぶ第2直線との成す角度は、70°以上90°以下、好ましくは、80°以上90°以下、より好ましくは90°である。これにより、メイン凹曲面を大きく形成することができ、R面5に傷が入ることを防止した上で、スパッタリングターゲット1のR面5を大きく形成することができる。また、より一層R面5に傷が入ることを防止するには、前記メイン凹曲面20の先端20aは、前記メイン凹曲面20の中心Cからスパッタリングターゲット1の側面3に引いた垂線(スパッタリング面2と平行な直線)上か、より内側(メイン凹曲面20側)にあることが好ましく、前記垂線(スパッタリング面2と平行な直線)上にあることがより好ましい。さらに、前記メイン凹曲面20の後端20bは、前記メイン凹曲面20の中心Cからスパッタリングターゲット1のスパッタリング面2に引いた垂線(側面3と平行な直線)上か、より内側(メイン凹曲面20側)にあることが好ましく、前記垂線(側面3と平行な直線)上にあることがより好ましい。さらに、円弧上のR面5の中央点Rとメイン凹曲面20の中心Cとを結ぶ直線と、前記メイン凹曲面20の中心Cからスパッタリングターゲット1の側面3に引いた垂線とのなす角度が45°であるとよい。
メイン凹曲面20、第1サブ凸曲面21および第2サブ凸曲面22が円弧面の場合、メイン凹曲面20の半径は、第1サブ凸曲面21の半径r21および第2サブ凸曲面22の半径r22のそれぞれよりも大きい。第1、第2サブ凸曲面21,22の半径r21,r22は、互いに同じであるが、異なっていてもよい。R面5は、メイン凹曲面20によって、形成されるので、R面5の半径rは、メイン凹曲面20の半径と一致する。第1、第2サブ凸曲面21,22の半径r21,r22は、それぞれ、0.02mm以上であり、R面5への傷が付くことを防止する観点では、0.05mm以上であることが好ましく、より好ましくは0.1mm以上であり、通常1mm以下、好ましくは0.5mm以下である。また、第1、第2サブ凸曲面21,22の半径r21,r22は、それぞれ、R面5(メイン凹曲面20)の半径rの35%以下であり、スパッタリング面2とR面5の境界を滑らかに加工する上では、25%以下であることが好ましく、10%以下であることがより好ましい。また、R面5へ傷が付くことを防止した上で、削り工具の芯ブレや、仕上げ面性状の劣化や削り工具の異常消耗・欠損、加工装置の故障の原因となる削り工具とスパッタリングターゲットの間に継続的に生じる振動(いわゆる、びびり振動;chatter vibration)を抑制するには、好ましくは0.5%以上25%以下、より好ましくは1%以上20%以下、さらに好ましくは2%以上15%以下、特に好ましくは2.5%以上10%以下である。第1、第2サブ凸曲面21,22の半径r21,r22を上記範囲とすることで、異常放電の発生リスクが低い優れた仕上げ面性状のR面5が形成でき、削り工具や加工装置の寿命を延ばすことが可能である。
第2サブ凸曲面22の後端とスパッタリングターゲット1のスパッタリング面2との間には、隙間dが設けられている。隙間dは、第1、2サブ凸曲面21,22の半径r21,r22以下であり、通常、R面5の半径rに対し、2%以上である。例えば、R面5の半径rが3mmであるとき、隙間dは、0.1mm以上である。第1サブ凸曲面21の先端とスパッタリングターゲット1の側面3との間にも、同様の隙間が設けられている。
したがって、前記削り工具10によれば、刃部12の外周面は、軸11aに沿った断面において、メイン凹曲面20と、メイン凹曲面20の先端20aに接続された第1サブ凸曲面21と、メイン凹曲面20の後端20bに接続された第2サブ凸曲面22とを有する。したがって、スパッタリングターゲット1の角部4をメイン凹曲面20で切削してR面5に面取りするとき、メイン凹曲面20の両端は、第1、第2サブ凸曲面21,22であるため、R面5に傷が付くことを防止できる。また、メイン凹曲面20、第1サブ凸曲面21および第2サブ凸曲面22が真円の円弧面でない場合でも、メイン凹曲面20の半径、第1サブ凸曲面21と第2サブ凸曲面22の半径r21、r22やR面5の半径rを各曲面の軸11a方向の幅と見なすことで、上記半径同士の関係と同様のことがいえる。
要するに、メイン凹曲面20に連続して第1、第2サブ凸曲面21,22が形成されるため、メイン凹曲面20と第1、第2サブ凸曲面21,22との間に角部(エッジ)が形成されず、R面5の表面は滑らかとなる。仮に、メイン凹曲面20に加えて第1、第2サブ凸曲面21,22によって角部4が切削されても、第1、第2サブ凸曲面21,22にはエッジがないため、R面5の表面は滑らかとなる。
スパッタリングターゲットは、金属およびそれらの合金から作製される場合、通常硬度が高いため、高速で回転する削り工具により角部を切削し、R面を形成する際に、負荷により削り工具に芯ブレが発生しやすくなる。本願削り工具は、上記第1切欠面と上記第2切欠面とを有するので、本願削り工具でR面に面取りを行えば、R面やR面近傍のスパッタリング面や側面に傷が生じるのを防ぐことができる。
特に、R面5のスパッタリング面2側に傷が付くことを防止できるため、スパッタリング面2に対向して配置される基板にスパッタリングする際、つまり、基板とスパッタリングターゲット1との間に高電圧を印加する際、異常放電を引き起こすことを防止できる。
これに対して、図4に、比較例としての削り工具100を示す。この削り工具100の刃部112の外周面には、軸111aに沿った断面において、本発明の第1、第2サブ凸曲面21,22がなく、メイン凹曲面120のみが設けられている。つまり、メイン凹曲面120と側面130との間に第1角部(エッジ)135が形成され、メイン凹曲面120と先端面131との間に第2角部(エッジ)136が形成される。
この削り工具100を用いて、スパッタリングターゲット1にR面5を形成する際、被加工材としてのスパッタリングターゲットの位置精度や加工時の削り工具の芯ブレが僅かでも発生すると、A部分に示すように、R面5のスパッタリング面2側に第1角部135により傷が付き、B部分に示すように、R面5の側面3側に第2角部136により傷が付く。通常、傷の深さは10μm以上30μm以下程度であるが、この様な傷が、特に、R面5のスパッタリング面2側に付くと、基板とスパッタリングターゲット1との間に高電圧を印加する際、この傷から異常放電を引き起こすおそれがある。
(第2実施形態)
図5Aは、本発明のスパッタリングターゲット用削り工具の第2実施形態の動作を示す断面図である。第2実施形態は、第1実施形態とは、刃部の形状が相違する。この相違する構成を以下に説明する。なお、第2実施形態において、第1実施形態と同一の符号は、第1実施形態と同じ構成であるため、その説明を省略する。
図5Aに示すように、削り工具10Aの刃部12の外周面は、軸11aに沿った断面において、メイン凹曲面20と第1、第2サブ凸曲面21,22に加え、さらに、第1サブ凸曲面21の先端21aに接続された第3サブ凹曲面23と、第2サブ凸曲面22の後端22bに接続された第4サブ凹曲面24とを有する。第1サブ凸曲面21と第3サブ凹曲面23との接続点(21a)と、第2サブ凸曲面22と第4サブ凹曲面24との接続点(22b)とは、変曲点であり、図中分かりやすく黒丸で示す。
言い換えると、第1サブ凸曲面21および第3サブ凹曲面23は、メイン凹曲面20の先端20aと先端面31との間に接続された第1切欠面を構成する。つまり、第1切欠面は、メイン凹曲面20の延長線と先端面31の延長線とを接続して構成される角部を面取りすることにより、形成される。同様に、第2サブ凸曲面22および第4サブ凹曲面24は、メイン凹曲面20の後端20bと側面30との間に接続された第2切欠面を構成する。つまり、第2切欠面は、メイン凹曲面20の延長線と側面30の延長線とを接続して構成される角部を面取りすることにより、形成される。
メイン凹曲面20、第1、第2サブ凸曲面21,22および第3、第4サブ凹曲面23,24は、円弧面である。なお、メイン凹曲面20、第1、第2サブ凸曲面21,22は、および第3、第4サブ凹曲面23,24は楕円状の弧面であってもよく、好ましくは略真円状の円弧面、より好ましくは真円状の円弧面である。
図5Aの前記削り工具10の前記軸部の軸11aに沿った断面において、前記メイン凹曲面20が円弧面の場合、前記メイン凹曲面20を円弧面と見なした際のその円の中心(メイン凹曲面20の中心)Cと前記メイン凹曲面20の先端20aとを結ぶ第1直線と、前記メイン凹曲面20の中心Cと前記メイン凹曲面20の後端20bとを結ぶ第2直線との成す角度は、70°以上90°以下、好ましくは、80°以上90°以下、より好ましくは90°である。これにより、メイン凹曲面を大きく形成することができ、R面5に傷が入ることを防止した上で、スパッタリングターゲット1のR面5を大きく形成することができる。また、より一層R面5に傷が入ることを防止するには、前記メイン凹曲面20の先端20aは、前記メイン凹曲面20の中心Cからスパッタリングターゲット1の側面3に引いた垂線(スパッタリング面2と平行な直線)上か、より内側(メイン凹曲面20側)にあることが好ましく、前記垂線(スパッタリング面2と平行な直線)上にあることがより好ましい。さらに、前記メイン凹曲面20の後端20bは、前記メイン凹曲面20の中心Cからスパッタリングターゲット1のスパッタリング面2に引いた垂線(側面3と平行な直線)上か、より内側(メイン凹曲面20側)にあることが好ましく、前記垂線(側面3と平行な直線)上にあることがより好ましい。さらに、円弧上のR面5の中央点Rとメイン凹曲面の中心Cとを結ぶ直線と、前記メイン凹曲面20の中心からスパッタリングターゲット1の側面3に引いた垂線とのなす角度が45°であるとよい。
メイン凹曲面20、第1、第2サブ凸曲面21,22および第3、第4サブ凹曲面23,24は、円弧面である場合、第3サブ凹曲面23の半径r23および第4サブ凹曲面24の半径r24は、それぞれ、メイン凹曲面20の半径よりも小さい。第1、第2サブ凸曲面21,22の半径r21,r22および第3、第4サブ凹曲面23,24の半径r23,r24は、互いに同じであるが、異なっていてもよい。R面5は、メイン凹曲面20によって、形成されるので、R面5の半径rは、メイン凹曲面20の半径と一致する。第2サブ凸曲面22と第4サブ凹曲面24の半径の和r22+r24(同様に第1サブ凸曲面21と第3サブ凹曲面23の半径の和r21+r23)は、0.02mm以上であり、R面5への傷が付くことを防止する観点では、0.05mm以上であることが好ましく、より好ましくは0.1mm以上であり、通常1mm以下、好ましくは0.5mm以下である。また、r22+r24(同様にr21+r23)は、R面5(メイン凹曲面20)の半径rの35%以下、好ましくは25%以下であり、スパッタリング面2とR面5の境界を滑らかに加工する上では、スパッタリング面2は第3、第4サブ凹曲面23,24と交わる形状であることが好ましい。また、R面5へ傷が付くことを防止した上で、削り工具の芯ブレや、削り工具とスパッタリングターゲットの間に継続的に生じる振動(いわゆる、びびり振動;chatter vibration)を抑制するには、好ましくは0.5%以上25%以下、より好ましくは1%以上20%以下、さらに好ましくは2%以上15%以下、特に好ましくは2.5%以上10%以下である。r22+r24やr21+r23を上記範囲とすることで、異常放電の発生リスクが低い優れた仕上げ面性状のR面5が形成でき、削り工具や加工装置の寿命を延ばすことが可能である。
第4サブ凹曲面24の後端24bとスパッタリングターゲット1のスパッタリング面2との間には、隙間dが設けられている。隙間dは、サブ凸曲面とサブ凹曲面の和(r22+r24,r21+r23)以下であり、通常、R面5の半径rに対し、2%以上ある。
例えば、R面5の半径rが3mmであるとき、隙間dは、0.1mm以上である。第3サブ凹曲面23の先端23aとスパッタリングターゲット1の側面3との間にも、同様の隙間dが設けられている。
したがって、前記削り工具10Aによれば、刃部12の外周面は、さらに、第3サブ凹曲面23と第4サブ凹曲面24とを有するので、R面5に傷が付くことを一層確実に防止できる。上述の効果は、図5Aに示すように、第4サブ凹曲面24側の隙間dを、第2サブ凸曲面22の半径r22および第4サブ凹曲面24の半径r24のそれぞれよりも大きくすることで有効に発揮することができる。なお、第3サブ凹曲面23側の隙間dについても、第1サブ凸曲面21の半径r21および第3サブ凹曲面23の半径r23のそれぞれよりも大きくすることで、同様の効果を発揮する。
また、図5Bに示すように、第4サブ凹曲面24側の隙間dを、第2サブ凸曲面22の曲率半径r22および第4サブ凹曲面24の半径r24のそれぞれよりも小さくすると、R面5に傷が付くことを防止する効果以外に、スパッタリングターゲット1のR面5とスパッタリング面2とのなす角は第1実施形態で得られるものより平坦になり、スパッタリング時の異常放電の発生を一層確実に防止できる。なお、第3サブ凹曲面23側の隙間dについても、第1サブ凸曲面21の半径r21および第3サブ凹曲面23の半径r23のそれぞれよりも小さくすることで、同様の効果を発揮する。
メイン凹曲面20、第1、第2サブ凸曲面21,22および第3、第4サブ凹曲面23,24が円弧面でない場合でも、メイン凹曲面20の半径、第1、第2サブ凸曲面21,22の半径r21、r22、第3、第4サブ凹曲面23,24の半径r23、r24およびR面5の半径rを各曲面の軸11a方向の幅と見なすことで、上記半径同士の関係と同様のことがいえる。
(第3実施形態)
図6は、本発明のスパッタリングターゲット用削り工具の第3実施形態の動作を示す断面図である。第3実施形態は、第1実施形態とは、刃部の形状が相違する。この相違する構成を以下に説明する。なお、第3実施形態において、第1実施形態と同一の符号は、第1実施形態と同じ構成であるため、その説明を省略する。
図6に示すように、削り工具10Bの刃部12の外周面は、軸11aに沿った断面において、メイン凹曲面20の先端20aに接続された第1切欠面としての第1傾斜面25と、メイン凹曲面20の後端20bに接続された第2切欠面としての第2傾斜面26とを有する。第1、第2傾斜面25,26は、平坦な面である。
したがって、スパッタリングターゲット1の角部4をメイン凹曲面20で切削してR面5に面取りするとき、メイン凹曲面20の両端は、第1、第2傾斜面25,26であるため、R面5に傷が付くことを防止できる。また、第1、第2傾斜面25,26は、平坦な面であるので、R面5に傷が付くことを防止できる。
軸11aに沿った断面において、前記メイン凹曲面20が円弧面の場合、メイン凹曲面20を円弧面と見なした際のその円の中心(メイン凹曲面20の中心)Cとメイン凹曲面20の先端20aとを結ぶ第1直線L1と、メイン凹曲面20の中心Cとメイン凹曲面20の後端20bとを結ぶ第2直線L2との成す角度θは、70°以上90°以下が好ましく、80°以上90°以下がより好ましく、90°がさらに好ましい。これにより、メイン凹曲面20を大きく形成することができて、R面5に傷が入ることを防止した上で、スパッタリングターゲット1のR面5を大きく形成することができる。R面5の半径は、メイン凹曲面20の半径r20と一致する。また、より一層R面5に傷が入ることを防止するには、前記メイン凹曲面20の先端20aは、前記メイン凹曲面20の中心Cからスパッタリングターゲット1の側面3に引いた垂線(スパッタリング面2と平行な直線)上か、より内側(メイン凹曲面20側)にあることが好ましく、前記垂線(スパッタリング面2と平行な直線)上にあることがより好ましい。さらに、前記メイン凹曲面20の後端20bは、前記メイン凹曲面20の中心Cからスパッタリングターゲット1のスパッタリング面2に引いた垂線(側面3と平行な直線)上か、より内側(メイン凹曲面20側)にあることが好ましく、前記垂線(側面3と平行な直線)上にあることがより好ましい。さらに、円弧上のR面5の中央点Rとメイン凹曲面の中心Cとを結ぶ直線と、前記メイン凹曲面20の中心Cからスパッタリングターゲット1の側面3に引いた垂線とのなす角度が45°であるとよい。
第2傾斜面26の後端とスパッタリングターゲット1のスパッタリング面2との間の隙間dは、0.05mm以上であり、R面5への傷が付くことを防止する観点から、0.1mm以上であることが好ましく、通常は0.5mm以下である。第2傾斜面26とスパッタリング面2との成す角度は、1°以上であり、R面5への傷が付くことを防止する観点から、好ましくは、2°以上であり、より好ましくは3°以上、さらに好ましくは10°以上、特に好ましくは、20°以上である。また、スパッタリング時の異常放電の発生を一層確実に防止するためには、90°未満、好ましくは60°以下、より好ましくは45°以下、さらに好ましくは30°以下、特に好ましくは25°以下である。これにより、スパッタリングターゲット1のR面5とスパッタリング面2とのなす角度がより平坦になる。同様に、第1傾斜面25の先端とスパッタリングターゲット1の側面3との間の隙間dは、0.05mm以上であり、R面5への傷が付くことを防止する観点から、0.1mm以上であることが好ましく、通常は0.5mm以下である。第1傾斜面25と側面3との成す角度は、1°以上であり、R面5への傷が付くことを防止する観点から、好ましくは、2°以上であり、より好ましくは3°以上、さらに好ましくは10°以上、特に好ましくは、20°以上である。また、スパッタリング時の異常放電の発生を一層確実に防止するためには、90°未満、好ましくは60°以下、より好ましくは45°以下、さらに好ましくは30°以下、特に好ましくは25°以下である。これにより、スパッタリングターゲット1のR面5とスパッタリング面2とのなす角度がより平坦になる。従って、第1、第2傾斜面25,26をR面5に傷が付き難く、スパッタリング時に異常放電が生じにくい形状とできる。また、第2傾斜面26とスパッタリング面2との成す角度や、第1傾斜面25と側面3との成す角度を1°以上30°以下とすることにより、第2傾斜面26と側面30との交点や第1傾斜面25と先端面31との交点と、スパッタリングターゲット1との間隔が小さくなり、削り工具とスパッタリングターゲットの間に継続的に生じる振動(いわゆる、びびり振動;chatter vibration)を抑制することができるため、異常放電の発生リスクが低い優れた仕上げ面性状のR面5が形成でき、削り工具や加工装置の寿命を延ばすことが可能である。
メイン凹曲面20が円弧面の場合、メイン凹曲面20の半径は、第1、第2傾斜面25,26のそれぞれの長さよりも大きい。第1、第2傾斜面25,26の長さは、互いに同じであるが、異なっていてもよい。R面5は、メイン凹曲面20によって、形成されるので、R面5の半径rは、メイン凹曲面20の半径と一致する。第1、第2傾斜面25,26の長さは、それぞれ、0.02mm以上であり、R面5への傷が付くことを防止する観点では、0.05mm以上であることが好ましく、通常1mm以下、好ましくは0.5mm以下である。また、第1、第2傾斜面25,26の長さは、それぞれ、通常R面5(メイン凹曲面20)の半径rの35%以下であり、好ましくは0.5%以上25%以下、より好ましくは1%以上20%以下、さらに好ましくは2%以上15%以下、特に好ましくは2.5%以上10%以下である。上記範囲となるように第1、第2傾斜面25,26を形成することで、R面5へ傷が付くことを防止した上で、削り工具の芯ブレや、削り工具とスパッタリングターゲットの間に継続的に生じる振動(いわゆる、びびり振動;chatter vibration)を抑制することができるため、異常放電の発生リスクが低い優れた仕上げ面性状のR面5が形成でき、削り工具や加工装置の寿命を延ばすことが可能である。
なお、本発明は上述の実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で設計変更可能である。例えば、第1から第3実施形態のそれぞれの特徴点を様々に組み合わせてもよい。
また、第1から第3実施形態では、削り工具を、軸11aがスパッタリングターゲット1の厚み方向に一致するように、スパッタリングターゲット1に対して配置させたが、軸11aをスパッタリング面2と平行となるように配置させ、スパッタリングターゲット1の長辺方向(角部4の延在方向)に移動させ、削り工具の刃部12が、スパッタリングターゲット1の角部4を切削させてもよい。削り工具の軸11aが、スパッタリングターゲット1の厚み(スパッタリング面に垂直な)方向に一致、またはスパッタリング面2と平行である場合、面取り加工時に削り工具の芯ブレや、削り工具とスパッタリングターゲットの間に継続的に生じる振動(いわゆる、びびり振動;chatter vibration)の発生を抑えることができる。
前記実施形態では、スパッタリングターゲットを固定し、回転する削り工具が移動して、スパッタリングターゲットの角部を面取り加工するフライス盤、NCフライス盤、マシニングセンタ等の加工装置を例として説明した。
これに対して、スパッタリングターゲットが円板状または円筒状であるとき、削り工具を軸回りに回転させずに固定し、スパッタリングターゲットを回転させて、スパッタリングターゲットの角部を面取り加工する加工装置(旋盤、NC旋盤等)を用いて面取り加工を行ってもよい。旋盤、NC旋盤等の加工装置に用いる削り工具の刃部の形状は、フライス盤等の加工装置に用いるものと同様の凹曲面を持つ形状のものを用いることができる。
スパッタリングターゲットが円板状であるとき、円形のスパッタリング面の中心を通過しスパッタリング面に対して垂直となる直線を中心軸として、スパッタリングターゲットを回転させ、スパッタリングターゲットの角部に削り工具を接近、接触させることにより、面取り加工を行うことが出来る。
スパッタリングターゲットが円筒状であるとき、外周面と平行、かつ、側面の中心を通過する直線を中心軸として、スパッタリングターゲットを回転させ、スパッタリングターゲットの角部に削り工具を接近、接触させることにより、面取り加工を行うことが出来る。
円板状または円筒状のスパッタリングターゲットの面取り加工を行う際、削り工具の接近、接触の仕方は、削り工具の軸部が、スパッタリング面に対し垂直になるようにしても良いし、側面に対して垂直となるようにしてもよい。スパッタリングターゲットの形状や加工装置の種類に応じて適宜選択すればよい。面取り加工の際、上記のようにスパッタリングターゲットの角部に削り工具の軸部を接近、接触させることにより、削り工具の芯ブレや、削り工具とスパッタリングターゲットの間に継続的に生じる振動(いわゆる、びびり振動;chatter vibration)の発生を抑えることができる。
第1〜3実施形態では、凹曲面や凸曲面は、断面が、円弧面であるが、略円弧や湾曲した面であればよい。また、第1〜3実施形態では、刃部12の側面30が、軸11aと平行な場合を例としたが、側面30は、軸11aと平行でなくてもよく、面取り加工に支障をきたさない範囲で、湾曲面や延長すると軸11aと交差する断面を有していてもよい。
前記実施形態では、メイン凹曲面の一端に連続して、最大2つの曲面を直列に形成しているが、3つ以上の曲面を直列に形成するようにしてもよい。ただし、直列に形成する曲面の数量を多くすると、削り工具が大型となるため、直列に形成する曲面の数量は、最大2つが好ましい。
スパッタリングターゲットが、例えば2mから3mの長尺体であると、スパッタリングターゲットの製品毎に切削加工による加工歪等のバラツキが発生しやすい。そして、刃部の凹曲面の曲率半径を、目標のR面の曲率半径と同じ大きさとし、この刃部の凹曲面によりスパッタリングターゲットの角部を面取りすると、スパッタリングターゲットの製品毎の加工歪などのバラツキに起因して、刃部の凹曲面の両端部が、スパッタリングターゲットに食い込んで、多くの傷を発生しやすくなる。しかし、本発明によれば、スパッタリングターゲットの角部の面取り時において、刃部の凹曲面の位置が目標の加工位置からずれたとしても、R面へのキズが付くことを好適に防止しうる。
本発明のスパッタリングターゲット用の削り工具の軸11a回りに対し設置される刃物の数はフライス盤、NCフライス盤、マシニングセンタ等の加工装置に用いる削り工具の場合、2〜4個が好ましく、旋盤、NC旋盤等の加工装置に用いる削り工具の場合、1個が好ましい。適用できる加工条件としては、フライス盤、NCフライス盤、マシニングセンタ等の加工装置に用いる削り工具の場合、回転数100〜10000rpm、工具送り速度100〜3000mm/minに設定することが好ましく、旋盤、NC旋盤等の加工装置に用いる削り工具の場合、その材質に応じ適宜調整すればよいが、通常、回転数は、5〜1000rpm、工具送り速度は、1mm/回転以下とすればよい。
本発明の加工方法は、パッタリングターゲットのスパッタリング面と側面とのなす角部をR面に面取りに、上述のスパッタリングターゲット用削り工具を用いることを特徴とする。
本発明の加工方法の一実施態様として、スパッタリングターゲットのスパッタリング面と側面とのなす角部をR面に面取りする加工方法であって、上述のスパッタリングターゲット用削り工具を前記軸部の軸回りに回転させながら、前記スパッタリングターゲットの前記角部に前記削り工具の前記刃部の外周面を接触させ、前記角部を切削することによりR面に面取りする方法が挙げられる。
本発明の加工方法の一実施態様として、円板状または円筒状のスパッタリングターゲットのスパッタリング面と側面とのなす角部をR面に面取りする加工方法であって、前記スパッタリングターゲットを回転させながら、前記スパッタリングターゲットの前記角部に上記スパッタリングターゲット用削り工具の前記刃部の外周面を接触させ、前記角部を切削することによりR面に面取りする方法も挙げられる。
本発明の加工方法について、具体的な加工装置や加工条件は、上記スパッタリングターゲット用削り工具の実施態様に関して説明したとおりである。
本発明のスパッタリングターゲット製品の製造方法は、上述の加工方法によりスパッタリングターゲットを加工する工程を含む。
具体的に述べると、ターゲット材料を、例えば溶解や鋳造によって、直方体形状または円柱形状に形成した後、圧延加工や鍛造加工、押出加工などの塑性加工によって、板状または円板状、円筒状のスパッタリングターゲットを得る。その後、スパッタリングターゲットをそれぞれの形状に適した前記加工方法により加工する。このとき、スパッタリングターゲットの表面を必要に応じて仕上げ加工してもよい。その後、加工されたスパッタリングターゲットをバッキングプレートに接合して、スパッタリングターゲット製品を製造する。なお、バッキングプレートを省略して、加工されたスパッタリングターゲットのみでスパッタリングターゲット製品を製造してもよい。
バッキングプレートは、導電性の材料から構成され、金属またはその合金などからなる。金属としては、例えば、銅、アルミニウム、チタン等がある。スパッタリングターゲットとバッキングプレートの接合には、例えば、はんだが用いられる。はんだの材料としては、例えば、インジウム、スズ、亜鉛、鉛などの金属またはその合金などがある。
したがって、スパッタリングターゲット製品の製造方法では、前記加工方法を用いているので、品質の向上したスパッタリングターゲット製品を得ることができる。
1 スパッタリングターゲット
2 スパッタリング面
3 側面
4 角部
5 R面
10,10A,10B スパッタリングターゲット用削り工具
11 軸部
11a 軸
12 刃部
20 メイン凹曲面
21 第1サブ凸曲面(第1切欠面)
22 第2サブ凸曲面(第2切欠面)
23 第3サブ凹曲面(第1切欠面)
24 第4サブ凹曲面(第2切欠面)
25 第1傾斜面(第1切欠面)
26 第2傾斜面(第2切欠面)
30 側面
31 先端面
C メイン凹曲面20の中心
R R面上および円弧上のメイン凹曲面20の中央点
L1 第1直線
L2 第2直線
θ 角度
20 メイン凹曲面の半径

Claims (8)

  1. スパッタリングターゲットのスパッタリング面と側面とのなす角部をR面に面取りするスパッタリングターゲット用削り工具であって、
    軸部と、前記軸部の先端に設けられた刃部とを備え、
    前記軸部の軸に沿った断面において、前記刃部は、前記軸に沿って延在する側面と、前記軸と交差する先端面と、前記側面と前記先端面の間に位置し後端から先端に延在するメイン凹曲面と、前記メイン凹曲面の先端と前記先端面との間に接続された第1切欠面と、前記メイン凹曲面の後端と前記側面との間に接続された第2切欠面とを有する、スパッタリングターゲット用削り工具。
  2. 前記軸部の軸に沿った断面において、前記第1切欠面は、前記メイン凹曲面の先端に接続された第1サブ凸曲面を有し、前記第2切欠面は、前記メイン凹曲面の後端に接続された第2サブ凸曲面を有する、請求項1に記載のスパッタリングターゲット用削り工具。
  3. 前記軸に沿った断面において、前記第1切欠面は、さらに、前記第1サブ凸曲面の先端に接続された第3サブ凹曲面を有し、前記第2切欠面は、さらに、前記第2サブ凸曲面の先端に接続された第4サブ凹曲面を有する、請求項2に記載のスパッタリングターゲット用削り工具。
  4. 前記軸部の軸に沿った断面において、前記第1切欠面は、前記メイン凹曲面の先端に接続された第1傾斜面を有し、前記第2切欠面は、前記メイン凹曲面の後端に接続された第2傾斜面を有する、請求項1に記載のスパッタリングターゲット用削り工具。
  5. スパッタリングターゲットのスパッタリング面と側面とのなす角部をR面に面取りする加工方法において、
    請求項1から4の何れか一つに記載のスパッタリングターゲット用削り工具を前記軸部の軸回りに回転させながら、前記スパッタリングターゲットの前記角部に前記削り工具の前記刃部の外周面を接触させ、前記角部を切削することによりR面に面取りする加工方法。
  6. 円板状または円筒状のスパッタリングターゲットのスパッタリング面と側面とのなす角部をR面に面取りする加工方法において、
    前記スパッタリングターゲットを回転させながら、前記スパッタリングターゲットの前記角部に請求項1から4の何れか一つに記載のスパッタリングターゲット用削り工具の前記刃部の外周面を接触させ、前記角部を切削することによりR面に面取りする加工方法。
  7. 請求項5に記載の加工方法を用いてスパッタリングターゲットを加工して、スパッタリングターゲット製品を製造する、スパッタリングターゲット製品の製造方法。
  8. 請求項6に記載の加工方法を用いてスパッタリングターゲットを加工して、円板状または円筒状のスパッタリングターゲット製品を製造する、スパッタリングターゲット製品の製造方法。
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