JP3026225B2 - Processing method of sputtering target - Google Patents

Processing method of sputtering target

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JP3026225B2
JP3026225B2 JP2141286A JP14128690A JP3026225B2 JP 3026225 B2 JP3026225 B2 JP 3026225B2 JP 2141286 A JP2141286 A JP 2141286A JP 14128690 A JP14128690 A JP 14128690A JP 3026225 B2 JP3026225 B2 JP 3026225B2
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sputtering target
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sputtering
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道夫 長瀬
好男 伊藤
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真空冶金株式会社
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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、スパッタリング成膜に使用されるスパッタ
リングターゲットの外形面を仕上げる加工方法に関す
る。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a processing method for finishing an outer surface of a sputtering target used for sputtering film formation.

(従来の技術) 従来、スパッタリングターゲットとして、アルミニウ
ム、金、銀、コバルト、ニッケル等の金属、レアメタル
その他の材料を円板状や矩形平板状に加工したものが使
用されているが、こうした形状に材料を加工するには、
旋盤やフライス盤による切削加工が多く採用されてお
り、場合によっては砥石など複数の固定砥粒による研削
加工や複数の遊離砥粒による研摩加工で加工される。
(Prior art) Conventionally, as a sputtering target, a material obtained by processing a metal such as aluminum, gold, silver, cobalt, and nickel, a rare metal, or another material into a disk shape or a rectangular plate shape is used. To process the material,
A cutting process using a lathe or a milling machine is often used, and in some cases, the cutting process is performed by a grinding process using a plurality of fixed abrasive grains such as a grindstone or a polishing process using a plurality of free abrasive grains.

こうした加工に於ては、通常、切削等の性能を良くす
るため、加工中に冷却液を工具と被加工物との間に注
ぎ、冷却しながら加工するを一般とする。該冷却液に
は、冷却効果を得るためだけでなく、工具と被加工物と
の摩擦を低下させるため、或いは工具と被加工物との化
学的、金属的な反応を防止するために、潤滑剤や界面活
性剤が添加されており、このような冷却液を注ぎながら
切削等の加工を行なうと、その加工性は良好になるが冷
却液が被加工物に付着することになる。スパッタリング
ターゲットに付着物があると、スパッタリング成膜時に
該付着物もターゲット材と共にスパッタリングされ、不
良の膜質を有する薄膜が形成されることになるので、ス
パッタリングターゲットは切削等の加工後に十分な洗浄
処理を施している。
In such machining, generally, in order to improve the performance of cutting or the like, it is general to pour a cooling liquid between the tool and the workpiece during machining and perform machining while cooling. The coolant is lubricated not only to obtain a cooling effect, but also to reduce friction between the tool and the workpiece or to prevent a chemical or metallic reaction between the tool and the workpiece. An agent or a surfactant is added, and when processing such as cutting is performed while pouring such a cooling liquid, the workability is improved, but the cooling liquid adheres to the workpiece. If there is any deposit on the sputtering target, the deposit is also sputtered together with the target material during sputtering film formation, and a thin film having poor film quality is formed. Has been given.

また、該冷却液をスパッタリングターゲットに付着さ
せないために、冷却液を使用せずに切削等の機械加工を
施すことも行われている。
In order to prevent the cooling liquid from adhering to the sputtering target, machining such as cutting is performed without using the cooling liquid.

(発明が解決しようとする課題) 前記のように冷却液を使用せずに切削等の機械加工を
行なうと、工具及び被加工物であるターゲット材の冷却
が不十分となり、工具が早く摩耗したり工具とターゲッ
ト材とが化学的、金属的に反応し、その結果、工具の例
えば切削性能に低下を来して被加工物の表面にムシレが
生じて表面粗さが荒くなる不都合があった。
(Problems to be Solved by the Invention) When machining such as cutting is performed without using a cooling fluid as described above, the cooling of the tool and the target material, which is the workpiece, becomes insufficient, and the tool wears quickly. The tool and the target material chemically and metallically react with each other, and as a result, the cutting performance of the tool, for example, is reduced, and the surface of the workpiece is lumped, resulting in a problem that the surface roughness becomes rough. .

また、冷却液を使用し或いは使用しないで行われる前
記切削等の機械加工は、一般的には大気中で行われるの
で、大気中の湿気(水分)が被加工物の表面に吸着さ
れ、酸化物、水酸化物の膜が生じるようになる。この膜
は、スパッタリング成膜に先立ちプレスパッタリングに
より除去されるが、前記従来の加工ではその膜の厚さが
比較的厚く、その除去に時間が掛かる欠点があった。特
に、表面粗さの荒いターゲットでは、実質的なターゲッ
ト表面積が大きく、酸化物、水酸化物の量も多くなり、
その除去時間も長引くようになる。
Moreover, since the machining such as the cutting performed with or without the use of the cooling liquid is generally performed in the atmosphere, the moisture (moisture) in the atmosphere is adsorbed on the surface of the workpiece, and the oxidation is performed. Substances and hydroxide films are formed. This film is removed by pre-sputtering prior to sputtering film formation. However, the conventional processing has a disadvantage that the film is relatively thick and it takes time to remove the film. In particular, a target having a rough surface has a large actual target surface area and a large amount of oxides and hydroxides.
The removal time is prolonged.

本発明は、かかる不都合、欠点を解消し、被加工物の
表面を滑らかに加工できると共にその加工表面に速やか
に極めて薄い緻密な酸化膜を形成して加工後の時間的経
過に伴うターゲット材内部への酸化膜、水酸化膜の増加
進行を防止できるスパッタリングターゲットの加工方法
を提案することを目的とするものである。
The present invention solves such inconveniences and drawbacks, enables smooth processing of the surface of the workpiece, and quickly forms an extremely thin and dense oxide film on the processed surface to thereby form the inside of the target material with the lapse of time after processing. It is an object of the present invention to propose a method of processing a sputtering target which can prevent an increase in an oxide film and a hydroxide film from growing.

(課題を解決するための手段) 本発明では、スパッタリングターゲットを切削、研摩
等の機械加工によりその外形を加工する方法に於て、そ
の加工中に高純度のアルコール系溶剤を冷却液として使
用することにより、上記目的を達成するようにした。
(Means for Solving the Problems) In the present invention, in a method of machining the outer shape of a sputtering target by machining such as cutting and polishing, a high-purity alcohol-based solvent is used as a cooling liquid during the machining. Thereby, the above object is achieved.

前記アルコール系溶剤の冷却液として、高純度のエタ
ノール、メタノール、プロパノール、イソプロパノー
ル、ブタノール、イソブタノールのいずれかを使用する
ことが好ましい。
It is preferable to use any of high-purity ethanol, methanol, propanol, isopropanol, butanol, and isobutanol as a cooling liquid for the alcohol-based solvent.

(作 用) 例えば純アルミニウムの円板状の被加工物をフライス
盤で平面に仕上げる場合、フライスの加工部に、例えば
高純度エタノールを冷却液として注ぎながらその加工を
行う。該被加工物及びフライスには、該冷却液により冷
却と潤滑とが与えられると共に、該被加工物とフライス
の化学的、金属的な反応が防止され、所定の形状のスパ
ッタリングターゲットに仕上げられる。該被加工物の表
面は、その加工時に浴びる高純度エタノールの冷却液に
より急速に緻密な酸化膜で覆われ、その加工後の時間的
経過でターゲット材内部への酸化膜、水酸化膜の増加進
行が防止される。従って、スパッタリング成膜に先立ち
行われるプレスパッタの時間を短縮でき、スパッタされ
た酸化物等で成膜室内が汚染されることが少なくなる。
(Operation) For example, when a disc-shaped workpiece made of pure aluminum is finished to a flat surface with a milling machine, the processing is performed while pouring, for example, high-purity ethanol as a cooling liquid into a milling portion. The workpiece and the milling mill are provided with cooling and lubrication by the cooling liquid, and a chemical and metallic reaction between the workpiece and the milling mill is prevented, thereby completing a sputtering target having a predetermined shape. The surface of the workpiece is rapidly covered with a dense oxide film by a cooling liquid of high-purity ethanol that is bathed during the processing, and the oxide film and the hydroxide film increase inside the target material over time after the processing. Progression is prevented. Therefore, the time of pre-sputtering performed prior to sputtering film formation can be reduced, and contamination of the film formation chamber with sputtered oxides and the like is reduced.

(実施例) LSIの配線材としてスパッタリングターゲットに用い
られる厚さ10mmの円板状の純アルミニウム材料を、天然
ダイヤバイト(ノーズR0.2)を取り付けた旋盤により、
切り込み量0.03mm、、切削速度300mm/min(r max2000
rpm)、送り装置0.008mm/revの切削条件で、大気中で冷
却液を使用しないドライ状態で切削加工してスパッタリ
ングターゲット(試料1)を得、更に、同切削条件での
エタノールの冷却液を使用して切削加工したスパッタリ
ングターゲット(試料2)を得た。
(Example) A 10 mm-thick disk-shaped pure aluminum material used for a sputtering target as a wiring material of an LSI was turned on a lathe to which a natural diamond (nose R0.2) was attached.
Cutting depth 0.03mm, cutting speed 300mm / min (r max2000
rpm), under the cutting conditions of the feeder 0.008 mm / rev, and cutting in the dry state without using a coolant in the atmosphere to obtain a sputtering target (sample 1). Thus, a sputtering target (sample 2) was obtained by cutting.

これらの試料の他に、材料をA−1%Siに変えて同
切削条件でドライ状態で切削加工した試料3、及び同切
削条件でエタノールを使用して切削加工した試料4を作
成し、更に、材料をA−1%Si−0.1%Cuに変えて同
切削条件でドライ状態で切削加工した試料5、及び同切
削条件でエタノールを使用して切削加工した試料6を夫
々作成した。
In addition to these samples, sample 3 was prepared by changing the material to A-1% Si in a dry state under the same cutting conditions, and sample 4 was cut using ethanol under the same cutting conditions. Sample 5 was cut in a dry state under the same cutting conditions with the material changed to A-1% Si-0.1% Cu, and Sample 6 was cut using ethanol under the same cutting conditions.

これらの試料1乃至6の表面粗さを、ダイヤモンド触
針式表面粗さ計により測定したところ、表1の通りであ
った。
The surface roughness of these samples 1 to 6 was measured with a diamond stylus type surface roughness meter, and the results are as shown in Table 1.

これよりエタノールを冷却液として切削加工したスパ
ッタリングターゲットは、冷却液を使用しないで切削加
工したものよりその表面が明らかに滑らかであることが
わかる。
This shows that the surface of the sputtering target cut with ethanol as a cooling liquid is clearly smoother than that of the sputtering target cut without using a cooling liquid.

また、エタノールの冷却液を使用して切削加工された
アルミニウム材料の表面には、該冷却液を浴びて急速に
緻密な酸化膜が形成されるが、材料がA6061の場合、オ
ージェ分析で酸素量のピークが表面より1/2になるスパ
ッター時間は0.8minであった。比較のために該材料をエ
タノール50%水溶液で切削加工したものは、酸素ピーク
が表面より1/2になるスパッター時間は2.3min、また旋
盤用切削油で切削加工したものは、酸素ピークが表面よ
り1/2になるスパッター時間が2.8minで、高純度エタノ
ールで加工したスパッタリングターゲットは酸化層が大
幅に薄くなる。
Also, a dense oxide film is rapidly formed on the surface of an aluminum material cut using a cooling solution of ethanol by bathing in the cooling solution, but when the material is A6061, the oxygen content is determined by Auger analysis. The sputtering time at which the peak of became 1/2 of the surface was 0.8 min. For comparison, the material cut with a 50% aqueous solution of ethanol had a sputter time of 2.3 min at which the oxygen peak was halved from the surface, and the material cut with lathe cutting oil had an oxygen peak at the surface. Sputtering time is 2.8 min, which is halved, and the oxide layer of the sputtering target processed with high-purity ethanol is much thinner.

エタノールの冷却液を使用して純アルミニウムを切削
加工した場合、その表面の酸化膜の厚さは25.3Åであっ
た。一方、純アルミニウムをエタノール以外のアルコー
ル系溶剤の冷却液で切削加工したところ、酸化膜の厚さ
は、メタノールの場合24.9Å、1−プロパノールの場合
20.8Å、イソプロパノールの場合20.6Å、n−ブタノー
ルの場合21.0Å、2−ブタノールの場合19.5Å、イソブ
タノールの場合17.8Åであった。従ってエタノールに限
らず、これらのアルコール系溶剤を使用しても同様の薄
い酸化膜を有するスパッタリングターゲットを加工で
き、酸化膜が薄いために、スパッタリングターゲットを
使用してスパッタ成膜を行う初期のプレスパッタの時間
を短縮できると共に成膜装置の内部が酸化膜で汚染され
ることが軽減される。
When pure aluminum was cut using a cooling solution of ethanol, the thickness of the oxide film on the surface was 25.3 mm. On the other hand, when pure aluminum was cut with a cooling liquid of an alcoholic solvent other than ethanol, the thickness of the oxide film was 24.9Å in the case of methanol and 14.9 in the case of 1-propanol.
20.8 °, 20.6 ° for isopropanol, 21.0 ° for n-butanol, 19.5 ° for 2-butanol, and 17.8 ° for isobutanol. Therefore, not only ethanol but also these alcohol-based solvents can be used to process a similar sputtering target having a thin oxide film. Since the oxide film is thin, an initial preform for forming a sputter film using the sputtering target can be formed. Sputtering time can be shortened and contamination of the inside of the film forming apparatus with an oxide film can be reduced.

スパッタリングターゲットには、アルミニウムの他に
各種の金属材料が使用されるが、その場合でもアルコー
ル系溶剤の冷却液を使用して加工すれば、表面が滑らか
で酸化膜、水酸化膜の薄いスパッタリングターゲットを
製作することが出来る。
Various metal materials other than aluminum are used for the sputtering target, but even in this case, if the processing is performed using a cooling solution of an alcohol-based solvent, the sputtering target has a smooth surface and a thin oxide film and a thin hydroxide film. Can be manufactured.

(発明の効果) 以上のように本発明によるときは、スパッタリングタ
ーゲットの形状加工に高純度のアルコール系溶剤の冷却
液を使用したので、表面が滑らかで酸化膜、水酸化膜の
薄いスパッタリングターゲットを製作できる等の効果が
ある。
(Effect of the Invention) As described above, according to the present invention, since a cooling liquid of a high-purity alcoholic solvent is used for processing the shape of the sputtering target, a sputtering target with a smooth surface and a thin oxide film and a thin hydroxide film is used. There is an effect that it can be manufactured.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C23C 14/00 - 14/58 B23Q 11/10 B24B 55/02 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Field surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) C23C 14/00-14/58 B23Q 11/10 B24B 55/02

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】スパッタリングターゲットを切削、研摩等
の機械加工によりその外形を加工する方法に於て、その
加工中に高純度のアルコール系溶剤を冷却液として使用
したことを特徴とするスパッタリングターゲットの加工
方法。
1. A method of processing an outer shape of a sputtering target by machining such as cutting and polishing, wherein a high-purity alcohol-based solvent is used as a cooling liquid during the processing. Processing method.
【請求項2】前記アルコール系溶剤の冷却液として、高
純度のエタノール、メタノール、プロパノール、イソプ
ロパノール、ブタノール、イソブタノールのいずれかを
使用したことを特徴とする請求項1に記載のスパッタリ
ングターゲットの加工方法。
2. The processing of a sputtering target according to claim 1, wherein a high-purity ethanol, methanol, propanol, isopropanol, butanol or isobutanol is used as a cooling liquid for the alcohol-based solvent. Method.
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