JP5656995B2 - Sputtering target and manufacturing method thereof - Google Patents

Sputtering target and manufacturing method thereof Download PDF

Info

Publication number
JP5656995B2
JP5656995B2 JP2012520271A JP2012520271A JP5656995B2 JP 5656995 B2 JP5656995 B2 JP 5656995B2 JP 2012520271 A JP2012520271 A JP 2012520271A JP 2012520271 A JP2012520271 A JP 2012520271A JP 5656995 B2 JP5656995 B2 JP 5656995B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
target
region
sputtering
sputtering target
erosion region
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2012520271A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPWO2011158455A1 (en
Inventor
金之 飯島
金之 飯島
隆治 伊藤
隆治 伊藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ulvac Inc
Original Assignee
Ulvac Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ulvac Inc filed Critical Ulvac Inc
Priority to JP2012520271A priority Critical patent/JP5656995B2/en
Publication of JPWO2011158455A1 publication Critical patent/JPWO2011158455A1/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5656995B2 publication Critical patent/JP5656995B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/34Sputtering
    • C23C14/3407Cathode assembly for sputtering apparatus, e.g. Target
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/34Sputtering

Description

本発明は、経済的かつリサイクルに適したスパッタリングターゲットおよびその製造方法に関する。   The present invention relates to a sputtering target that is economical and suitable for recycling, and a method for manufacturing the sputtering target.

一般に、スパッタリングターゲットは、イオンによるスパッタ作用で消耗する領域(エロージョン領域)が限られている。このため、スパッタリングターゲットの使用効率は例えば30%程度と低い。そこで、使用済みのスパッタリングターゲットを利用することで、経済的にターゲットを製造する技術が種々提案されている。例えば下記特許文献1には、使用済みのスパッタリングターゲットで形成された固体ブロックを、該固体ブロックと実質的に同一組成の粉末で覆うように充填し、熱間静水圧プレスで焼結する方法が記載されている。   In general, a sputtering target has a limited region (erosion region) that is consumed by the sputtering effect of ions. For this reason, the use efficiency of a sputtering target is as low as about 30%, for example. Thus, various techniques for economically manufacturing a target by using a used sputtering target have been proposed. For example, in Patent Document 1 below, there is a method in which a solid block formed of a used sputtering target is filled so as to be covered with a powder having substantially the same composition as the solid block, and is sintered by a hot isostatic press. Have been described.

一方、下記特許文献2には、複数の板状ターゲット構成部材を同一平面内に並べて相互に摩擦撹拌接合することで、大型のスパッタリングターゲットを製造する方法が記載されている。   On the other hand, Patent Document 2 described below describes a method of manufacturing a large sputtering target by arranging a plurality of plate-like target constituent members in the same plane and mutually friction stir welding.

特開2001−342562号公報JP 2001-342562 A 特開2005−15915号公報JP 2005-15915 A

スパッタリングターゲットは、一般に、高品質な薄膜を安定して形成するため、イオンによってスパッタされるターゲット表面に、材料組織的な高い均一性が要求される。しかしながら、特許文献1および特許文献2に記載のスパッタリングターゲットの製造方法においては、上記ターゲット表面に、固体ブロックあるいはターゲット構成部材の接合部の存在が避けられない。このため、当該接合部がスパッタ時のパーティクルや異常放電等の発生要因となり得ることが懸念され、高品質の薄膜を安定して形成することができないおそれがある。   In general, since a sputtering target generally stably forms a high-quality thin film, high uniformity in material structure is required on the target surface sputtered by ions. However, in the sputtering target manufacturing methods described in Patent Document 1 and Patent Document 2, the presence of a solid block or a joint portion of a target constituent member is inevitable on the target surface. For this reason, there is a concern that the joint portion may cause generation of particles or abnormal discharge during sputtering, and there is a possibility that a high-quality thin film cannot be stably formed.

以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、経済性に優れ、高品質の薄膜を安定して形成することが可能なスパッタリングターゲットおよびその製造方法を提供することにある。   In view of the circumstances as described above, an object of the present invention is to provide a sputtering target which is excellent in economic efficiency and can stably form a high-quality thin film and a method for producing the same.

上記目的を達成するため、本発明の一形態に係るスパッタリングターゲットは、第1のターゲット部と、第2のターゲット部とを具備する。
上記第1のターゲット部は、エロージョン領域を形成する。
上記第2のターゲット部は、上記第1のターゲット部で被覆される第1の領域と、非エロージョン領域を形成する第2の領域とを有する。上記第2のターゲット部は、上記第1のターゲット部と摩擦撹拌接合により一体化される。
In order to achieve the above object, a sputtering target according to one embodiment of the present invention includes a first target portion and a second target portion.
The first target portion forms an erosion region.
The second target portion has a first region covered with the first target portion and a second region forming a non-erosion region. The second target portion is integrated with the first target portion by friction stir welding.

本発明の一形態に係るスパッタリングターゲットの製造方法は、ターゲット表面のエロージョン領域に開口部を形成する工程を含む。
上記開口部に、スパッタされるべきターゲット材料が充填される。
上記ターゲット材料と上記ターゲットの非エロージョン領域とが、摩擦撹拌接合により一体化される。
The manufacturing method of the sputtering target which concerns on one form of this invention includes the process of forming an opening part in the erosion area | region of the target surface.
The opening is filled with a target material to be sputtered.
The target material and the non-erosion region of the target are integrated by friction stir welding.

本発明の一実施形態に係るスパッタリングターゲットの概略斜視図である。It is a schematic perspective view of the sputtering target which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係るスパッタリングターゲットの製造方法を説明する各工程の概略断面図である。It is a schematic sectional drawing of each process explaining the manufacturing method of the sputtering target which concerns on one Embodiment of this invention. スパッタリングターゲットの再生方法を説明する、使用済みスパッタリングターゲットの概略断面図である。It is a schematic sectional drawing of the used sputtering target explaining the reproduction | regeneration method of a sputtering target.

本発明の一実施形態に係るスパッタリングターゲットは、第1のターゲット部と、第2のターゲット部とを具備する。
上記第1のターゲット部は、エロージョン領域を形成する。
上記第2のターゲット部は、上記第1のターゲット部で被覆される第1の領域と、非エロージョン領域を形成する第2の領域とを有する。上記第2のターゲット部は、上記第1のターゲット部と摩擦撹拌接合により一体化される。
The sputtering target which concerns on one Embodiment of this invention comprises a 1st target part and a 2nd target part.
The first target portion forms an erosion region.
The second target portion has a first region covered with the first target portion and a second region forming a non-erosion region. The second target portion is integrated with the first target portion by friction stir welding.

上記スパッタリングターゲットにおいては、エロージョン領域に第1のターゲット部と第2のターゲット部との境界領域が存在しないため、パーティクルや異常放電の発生を抑えて安定したスパッタ成膜が可能となる。また、第1のターゲット部と第2のターゲット部とが摩擦撹拌接合により一体化されているため、両ターゲット部間の材料組織的な一体化を実現することができ、ターゲット表面の外観が損なわれることはない。さらに、エロージョン領域のみを選択的に再生することができるため、ターゲット材料の利用効率を向上させることができるとともに、第2のターゲット部を共通に使用し続けることで、スパッタリングターゲットのリサイクル効果を高めることができる。   In the above sputtering target, since the boundary region between the first target portion and the second target portion does not exist in the erosion region, it is possible to suppress the generation of particles and abnormal discharge and to perform stable sputter deposition. In addition, since the first target portion and the second target portion are integrated by friction stir welding, it is possible to realize material organization integration between both target portions, and the appearance of the target surface is impaired. It will never be. Furthermore, since only the erosion region can be selectively regenerated, the utilization efficiency of the target material can be improved, and the recycling effect of the sputtering target is enhanced by continuing to use the second target portion in common. be able to.

ここで、「エロージョン領域」は、スパッタリングターゲットの使用前および使用後を問わず、未だ平坦であって使用時に浸食される領域と、使用により実際に浸食された凹凸領域との両方を含む。   Here, the “erosion region” includes both a region that is still flat and eroded during use, and a concavo-convex region that is actually eroded by use, before and after using the sputtering target.

上記第1のターゲット部と上記第2のターゲット部とは、同種のターゲット材料で形成されてもよいし、異種のターゲット材料で形成されてもよい。
両ターゲット部が同種のターゲット材料で形成されている場合、両ターゲット部の良好な接合状態を容易に得ることができる。一方、両ターゲット部が異種のターゲット材料で形成されている場合、第1のターゲット部と比較して、成膜に寄与しない第2のターゲット部を材料的あるいはプロセス的に低コストで製作することができる。
The first target portion and the second target portion may be formed of the same target material or different target materials.
When both target parts are formed of the same kind of target material, a good bonded state of both target parts can be easily obtained. On the other hand, when both target parts are formed of different target materials, the second target part that does not contribute to film formation is manufactured at a lower cost in terms of material or process than the first target part. Can do.

両ターゲット部が同種の材料で形成される場合、第1のターゲット部は、第2のターゲット部よりも高純度の材料で形成されてもよい。
これにより、要求される高品質な薄膜形成を確保しつつ、第2のターゲット部を比較的低コストで製作することができる。
When both target parts are formed of the same kind of material, the first target part may be formed of a material having a higher purity than the second target part.
As a result, the second target portion can be manufactured at a relatively low cost while ensuring the required high-quality thin film formation.

上記第1のターゲット部は、結晶調質されていてもよい。これにより、形成される薄膜の高品質化を図ることができる。第1のターゲット部の調質は、第2のターゲット部との摩擦撹拌接合工程で同時に実現することができ、撹拌条件を最適化することで、エロージョン領域に要求される微細かつ均一な結晶組織に第1のターゲット部を調質することができる。   The first target portion may be crystal tempered. Thereby, quality improvement of the thin film formed can be achieved. The tempering of the first target portion can be realized at the same time in the friction stir welding process with the second target portion, and by optimizing the stirring conditions, the fine and uniform crystal structure required for the erosion region The first target portion can be tempered.

本発明の一実施形態に係るスパッタリングターゲットの製造方法は、ターゲット表面のエロージョン領域に開口部を形成する工程を含む。
上記開口部に、スパッタされるべきターゲット材料が充填される。
上記ターゲット材料と上記ターゲットの非エロージョン領域とが、摩擦撹拌接合により一体化される。
The manufacturing method of the sputtering target which concerns on one Embodiment of this invention includes the process of forming an opening part in the erosion area | region of the target surface.
The opening is filled with a target material to be sputtered.
The target material and the non-erosion region of the target are integrated by friction stir welding.

上記製造方法においては、ターゲットのエロージョン領域にターゲット材料を充填した後、当該ターゲット材料と上記ターゲットの非エロージョン領域とを摩擦撹拌接合により一体化することで、スパッタリングターゲットが製造される。したがって、エロージョン領域のみを選択的に再生することができるため、ターゲット材料の利用効率を向上させることができるとともに、第2のターゲット部を共通に使用し続けることで、スパッタリングターゲットのリサイクル効果を高めることができる。また、エロージョン領域に第1のターゲット部と第2のターゲット部との境界領域が存在しないため、パーティクルや異常放電の発生を抑えて安定したスパッタ成膜が可能となる。   In the manufacturing method, after filling the erosion region of the target with the target material, the target material and the non-erosion region of the target are integrated by friction stir welding to manufacture the sputtering target. Therefore, since only the erosion region can be selectively regenerated, the utilization efficiency of the target material can be improved, and the recycling effect of the sputtering target is enhanced by continuing to use the second target portion in common. be able to. In addition, since there is no boundary region between the first target portion and the second target portion in the erosion region, it is possible to suppress the generation of particles and abnormal discharge and perform stable sputter deposition.

上記開口部を形成する工程は、上記ターゲット表面のエロージョン領域を切除する工程を含んでもよい。
これにより、回収された使用済みのスパッタリングターゲットを容易に再生することができる。また、スパッタリングターゲットのリサイクルの促進を図ることができる。
The step of forming the opening may include a step of removing an erosion region on the target surface.
Thereby, the collected used sputtering target can be easily regenerated. Further, the recycling of the sputtering target can be promoted.

上記ターゲット材料と上記非エロージョン領域とを摩擦撹拌接合する工程では、上記ターゲット材料と上記非エロージョン領域との境界部を含む、上記ターゲット材料の充填領域の全域が摩擦撹拌されてもよい。
これにより、エロージョン領域内のターゲット材料の材料組織を均一化し、スパッタ時の安定放電を実現して、高品質な薄膜を形成することができる。また、撹拌条件を最適化することによって、接合時に上記ターゲット材料の結晶組織の調質を同時に行うことができる。
In the step of friction stir welding the target material and the non-erosion region, the entire filling region of the target material including the boundary between the target material and the non-erosion region may be friction stir.
Thereby, the material structure of the target material in the erosion region can be made uniform, stable discharge during sputtering can be realized, and a high-quality thin film can be formed. Further, by optimizing the stirring conditions, the crystal structure of the target material can be tempered simultaneously during bonding.

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

図1は、本発明の一実施形態に係るスパッタリングターゲットを模式的に示す外観斜視図である。本実施形態のスパッタリングターゲット10は、正方形あるいは長方形の板状に形成されているが、図示する矩形状に限られず、円形、長円形、楕円形等の他の形状で形成されてもよい。   FIG. 1 is an external perspective view schematically showing a sputtering target according to an embodiment of the present invention. The sputtering target 10 of the present embodiment is formed in a square or rectangular plate shape, but is not limited to the illustrated rectangular shape, and may be formed in other shapes such as a circle, an oval, an ellipse, and the like.

スパッタリングターゲット10は、被スパッタ面を形成する表面11aと、バッキングプレート20に接合される裏面11bとを有する。被スパッタ面11aは、図示しない真空チャンバ内において形成されるプロセスガスのプラズマ中のイオンによってスパッタされる。バッキングプレート20は、スパッタリングターゲット10を図示しないスパッタリングカソードへ接続し、真空チャンバ内に保持するための、適宜の形状を有する金属板で形成されている。バッキングプレート20の内部には冷却水の循環経路が形成されており、スパッタ作用によるスパッタリングターゲット10の発熱を抑制する。スパッタリングターゲット10およびバッキングプレート20は、ターゲット組立体として一体的に取り扱われてもよい。   The sputtering target 10 has a front surface 11 a that forms a surface to be sputtered and a back surface 11 b that is bonded to the backing plate 20. The surface 11a to be sputtered is sputtered by ions in plasma of a process gas formed in a vacuum chamber (not shown). The backing plate 20 is formed of a metal plate having an appropriate shape for connecting the sputtering target 10 to a sputtering cathode (not shown) and holding the sputtering target 10 in a vacuum chamber. A cooling water circulation path is formed inside the backing plate 20 to suppress heat generation of the sputtering target 10 due to the sputtering action. The sputtering target 10 and the backing plate 20 may be integrally handled as a target assembly.

スパッタリングターゲット10の表面11aは、エロージョン領域12と非エロージョン領域13とを有する。エロージョン領域12は、イオンによるスパッタ作用によってターゲット表面が浸食される領域を意味し、非エロージョン領域13は、エロージョン領域12と比較して浸食されにくい領域を意味する。エロージョン領域12と非エロージョン領域13とに明確な境界がない場合もあるが、ここでは、主な浸食領域をエロージョン領域という。本実施形態において「エロージョン領域」には、スパッタリングターゲットの使用前および使用後を問わず、未だ平坦であって使用時に浸食される領域と、使用により実際に浸食された凹凸領域との両方が含まれる。   The surface 11 a of the sputtering target 10 has an erosion region 12 and a non-erosion region 13. The erosion region 12 means a region where the target surface is eroded by the sputtering effect of ions, and the non-erosion region 13 means a region that is less likely to be eroded than the erosion region 12. In some cases, there is no clear boundary between the erosion region 12 and the non-erosion region 13, but here, the main erosion region is referred to as an erosion region. In this embodiment, the “erosion region” includes both a region that is still flat and is eroded during use, and a concavo-convex region that is actually eroded by use, before and after using the sputtering target. It is.

エロージョン領域12は、スパッタリング装置の仕様によって異なる形状を呈する。本実施形態では、エロージョン領域12はターゲット表面11aに環状に形成される。このような形状のエロージョン領域12は、マグネトロン型スパッタリング装置用のスパッタリングターゲットに多く見られる。この場合、エロージョン領域12の大きさ、形状等は、バッキングプレート20の裏面側に配置される、図示しないマグネットユニットの配置形態によって決まることが多い。図示の例では、スパッタリングターゲット10の中央部と周縁部とにそれぞれマグネットが配置され、これらマグネットの間に形成される磁場によって高密度なプラズマが環状に形成されることで、図示する形態のエロージョン領域12が形成される。なお、図示の例ではエロージョン領域12の外周側および内周側の各コーナー部をほぼ直角に描いているが、これに限られず、各コーナー部は丸みを帯びた湾曲形状を有していてもよい。   The erosion region 12 has a different shape depending on the specifications of the sputtering apparatus. In the present embodiment, the erosion region 12 is formed in an annular shape on the target surface 11a. The erosion region 12 having such a shape is often found in a sputtering target for a magnetron type sputtering apparatus. In this case, the size, shape, and the like of the erosion region 12 are often determined by the arrangement form of the magnet unit (not shown) arranged on the back side of the backing plate 20. In the example shown in the figure, magnets are arranged at the central part and the peripheral part of the sputtering target 10, respectively, and high-density plasma is formed in an annular shape by a magnetic field formed between these magnets, so that the erosion of the form shown in the figure. Region 12 is formed. In the illustrated example, the outer peripheral side and inner peripheral side corner portions of the erosion region 12 are drawn at substantially right angles. However, the present invention is not limited to this, and each corner portion may have a rounded curved shape. Good.

本実施形態に係るスパッタリングターゲット10においては、エロージョン領域12を形成する第1のターゲット部と非エロージョン領域13を形成する第2のターゲット部との接合体で形成される。図2(A)〜(C)は、スパッタリングターゲット10の製造方法を説明する主要な工程の概略断面図である。   The sputtering target 10 according to the present embodiment is formed of a joined body of a first target portion that forms the erosion region 12 and a second target portion that forms the non-erosion region 13. 2A to 2C are schematic cross-sectional views of main steps for explaining a method for manufacturing the sputtering target 10.

まず、図2(A)に示すように、表面に環状の開口部131が形成された第2のターゲット部130を作製する。開口部131は、第2のターゲット部130の表面のエロージョン領域に形成され、後述するように第2のターゲット部120で被覆される領域(第1の領域)を形成する。第2のターゲット部130は、金型成形により開口部131と同時に成形されてもよいし、板材の成形後、別工程で開口部131が形成されてもよい。   First, as shown in FIG. 2A, a second target portion 130 having an annular opening 131 formed on the surface is manufactured. The opening 131 is formed in an erosion region on the surface of the second target unit 130, and forms a region (first region) covered with the second target unit 120 as described later. The second target portion 130 may be formed simultaneously with the opening 131 by molding, or the opening 131 may be formed in a separate process after the plate material is formed.

開口部131は、第2のターゲット部130の厚みよりも小さい深さ寸法で形成される。図示の例では、開口部131の断面は矩形状となるように形成されるが、これに限られず、例えば底部が湾曲した曲面形状に形成されてもよい。開口部131が形成されないターゲット部130の表面領域(第2の領域)は、非エロージョン領域13を形成する。   The opening 131 is formed with a depth smaller than the thickness of the second target portion 130. In the example shown in the figure, the opening 131 is formed to have a rectangular cross section. However, the present invention is not limited to this. For example, the opening 131 may have a curved surface with a curved bottom. The surface region (second region) of the target unit 130 where the opening 131 is not formed forms the non-erosion region 13.

次に、図2(B)に示すように、開口部131の内部に、第1のターゲット部120を充填する。第1のターゲット部120は、あらかじめ開口部131の形状に対応して形成された環状のブロック体で構成され、開口部131に嵌め込まれる。第1のターゲット部120は、開口部131の深さと同等以上の厚みを有し、その表面は、必要に応じて、第2のターゲット部130の表面に整列するように平坦化される。   Next, as illustrated in FIG. 2B, the first target portion 120 is filled into the opening 131. The first target portion 120 is configured by an annular block body that is formed in advance corresponding to the shape of the opening 131, and is fitted into the opening 131. The first target portion 120 has a thickness equal to or greater than the depth of the opening 131, and the surface thereof is flattened so as to align with the surface of the second target portion 130 as necessary.

続いて、図2(C)に示すように、第1のターゲット部120と第2のターゲット部130とが接合され、一体化される。本実施形態では、接合方法として、摩擦撹拌接合(FSW:Friction Stir Welding)法が採用される。摩擦撹拌接合とは、回転ツール100と被接合材料(第1、第2のターゲット部120、130)間で発生する摩擦熱および加工熱により被接合材料を軟化、撹拌させながら、被接合材料同士を固相接合する技術をいう。回転ツール100は、各ターゲット部120、130へ侵入する回転子101を先端部に有し、当該回転子101を回転させながら図中矢印方向へ移動することで、両ターゲット部120、130を相互に接合する。   Subsequently, as shown in FIG. 2C, the first target unit 120 and the second target unit 130 are joined and integrated. In the present embodiment, a friction stir welding (FSW) method is employed as a joining method. Friction stir welding refers to the materials to be joined while softening and stirring the materials to be joined by frictional heat and processing heat generated between the rotary tool 100 and the materials to be joined (first and second target portions 120 and 130). Is a technology for solid phase bonding. The rotary tool 100 has a rotor 101 that enters each of the target portions 120 and 130 at the tip portion, and moves the target portions 120 and 130 to each other by moving in the direction of the arrow while rotating the rotor 101. To join.

回転ツール100の回転子101は、開口部131の深さ(第1のターゲット部120の厚み)よりも大きな長さ寸法を有しており、回転子101の先端部は開口部131の底部よりも更に深く侵入することが可能である。回転ツール100は、第1のターゲット部120と第2のターゲット部130の境界部近傍の非エロージョン領域と、上記境界部を含むエロージョン領域の全域とを走査するように移動させられる。これにより、図2(D)に示すように、回転ツール100によって形成された接合部Jを有するスパッタリングターゲット10が作製される。接合工程後、必要に応じて、スパッタリングターゲット10の表面11aの平坦化処理が実施されてもよい。   The rotor 101 of the rotary tool 100 has a length dimension that is greater than the depth of the opening 131 (the thickness of the first target portion 120), and the tip of the rotor 101 is located at the bottom of the opening 131. Can penetrate even deeper. The rotary tool 100 is moved so as to scan the non-erosion region near the boundary between the first target unit 120 and the second target unit 130 and the entire erosion region including the boundary. As a result, as shown in FIG. 2D, the sputtering target 10 having the joint J formed by the rotary tool 100 is manufactured. After the bonding step, a planarization process of the surface 11a of the sputtering target 10 may be performed as necessary.

以上のようにして製造されるスパッタリングターゲット10は、図2(D)に示すように、接合部J上の表面領域がエロージョン領域12とされ、接合部Jの境界領域近傍と接合部Jの非形成領域が非エロージョン領域13とされる。すなわち、接合部Jの主要領域は第1のターゲット部120によって構成され、接合部Jの境界領域近傍は両ターゲット部120、130の混合領域とされる。   In the sputtering target 10 manufactured as described above, as shown in FIG. 2D, the surface region on the joint J is an erosion region 12, and the vicinity of the boundary region of the joint J and the non-bonding of the joint J are formed. The formation region is a non-erosion region 13. That is, the main region of the joint portion J is constituted by the first target portion 120, and the vicinity of the boundary region of the joint portion J is a mixed region of both target portions 120 and 130.

本実施形態のスパッタリングターゲット10においては、エロージョン領域12に第1のターゲット部120と第2のターゲット部130との境界領域が存在しないため、使用時におけるパーティクルや異常放電の発生を抑えて安定したスパッタ成膜が可能となる。   In the sputtering target 10 of the present embodiment, since the boundary region between the first target unit 120 and the second target unit 130 does not exist in the erosion region 12, the generation of particles and abnormal discharge during use is suppressed and stabilized. Sputter deposition is possible.

また、第1のターゲット部120と第2のターゲット部130とが摩擦撹拌接合により一体化されているため、両ターゲット部120、130間の材料組織的な一体化を実現することができ、ターゲット表面の外観が損なわれることはない。   In addition, since the first target unit 120 and the second target unit 130 are integrated by friction stir welding, the material organization integration between the target units 120 and 130 can be realized. The appearance of the surface is not impaired.

さらに、エロージョン領域12のみを選択的に再生することができるため、ターゲット材料の利用効率を向上させることができる。また、第2のターゲット部130が共通に使用され続けることで、スパッタリングターゲット10のリサイクル効果を高めることができる。   Furthermore, since only the erosion region 12 can be selectively reproduced, the utilization efficiency of the target material can be improved. Moreover, the recycling effect of the sputtering target 10 can be improved by using the second target unit 130 in common.

第1のターゲット部120と第2のターゲット部130とは、同種のターゲット材料で形成されてもよいし、異種のターゲット材料で形成されてもよい。ターゲット材料としては、Al、Cu、Ag、Au、Cr、Ta、Mo、Ti、Nbなどの各種金属材料およびこれらの合金あるいは化合物などを用いることができる。特に、Al、Cu、Ag、Auなどのような軟化温度が比較的低い金属は、摩擦撹拌接合が容易であるという利点がある。   The first target portion 120 and the second target portion 130 may be formed of the same target material or different target materials. As the target material, various metal materials such as Al, Cu, Ag, Au, Cr, Ta, Mo, Ti, and Nb, and alloys or compounds thereof can be used. In particular, metals having a relatively low softening temperature, such as Al, Cu, Ag, Au, etc., have the advantage that friction stir welding is easy.

第1および第2のターゲット部120、130がそれぞれ同種のターゲット材料で形成されている場合、両ターゲット部120、130の良好な接合状態を容易に得ることができる。   When the first and second target portions 120 and 130 are each formed of the same type of target material, it is possible to easily obtain a good bonding state between the target portions 120 and 130.

この場合、第1のターゲット部120は、第2のターゲット部130よりも高純度の材料で形成されてもよい。例えば、第1のターゲット部120のターゲット材料には5N以上(99.999%以上)の純度の材料が用いられ、第2のターゲット部130のターゲット材料には4N以下の純度の材料が用いられる。これにより、要求される高品質な薄膜形成を確保しつつ、第2のターゲット部を比較的低コストで製作することができる。   In this case, the first target unit 120 may be formed of a material having a higher purity than the second target unit 130. For example, a material with a purity of 5N or more (99.999% or more) is used for the target material of the first target unit 120, and a material with a purity of 4N or less is used for the target material of the second target unit 130. . As a result, the second target portion can be manufactured at a relatively low cost while ensuring the required high-quality thin film formation.

一方、第1および第2のターゲット部120、130が異種のターゲット材料で形成されている場合、第1のターゲット部120と比較して、成膜に寄与しない第2のターゲット部130を材料的あるいはプロセス的に低コストで製作することができる。   On the other hand, when the first and second target portions 120 and 130 are formed of different target materials, the second target portion 130 that does not contribute to film formation is compared with the first target portion 120 as a material. Alternatively, it can be manufactured at a low cost in terms of process.

さらに、第1のターゲット部120と第2のターゲット部130との接合工程と同時に、第1のターゲット部120を摩擦撹拌作用によって結晶調質することができる。これにより、形成される薄膜の高品質化を図ることができる。特に本実施形態においては、第1のターゲット部120の充填領域の全域が摩擦撹拌されることにより、エロージョン領域12内のターゲット材料の材料組織を均一化し、スパッタ時の安定放電を実現して、高品質な薄膜を形成することができる。また、撹拌条件を最適化することによって、接合時に上記ターゲット材料の結晶組織の調質を同時に行うことができる。   Furthermore, simultaneously with the bonding process of the first target unit 120 and the second target unit 130, the first target unit 120 can be crystal-refined by the friction stir action. Thereby, quality improvement of the thin film formed can be achieved. In particular, in the present embodiment, the entire filling region of the first target portion 120 is frictionally agitated, so that the material structure of the target material in the erosion region 12 is made uniform, and stable discharge at the time of sputtering is realized. A high-quality thin film can be formed. Further, by optimizing the stirring conditions, the crystal structure of the target material can be tempered simultaneously during bonding.

第1のターゲット部120の調質は、第2のターゲット部との摩擦撹拌接合工程で同時に実現することができ、撹拌条件を最適化することで、エロージョン領域に要求される微細かつ均一な結晶組織に第1のターゲット部を調質することができる。例えば、回転子101の軸径を20mm、回転速度を1500rpm、移動速度を0.008m/sとすることで、Al材料の第1のターゲット部120を平均結晶粒径60μmに調質することができる。   The tempering of the first target portion 120 can be realized at the same time in the friction stir welding process with the second target portion. By optimizing the stirring conditions, fine and uniform crystals required for the erosion region are obtained. The organization can temper the first target portion. For example, by setting the shaft diameter of the rotor 101 to 20 mm, the rotation speed to 1500 rpm, and the movement speed to 0.008 m / s, the first target portion 120 made of Al material can be conditioned to an average crystal grain size of 60 μm. it can.

そして、本実施形態によれば、実質的に成膜に寄与する領域にのみ高精度に結晶制御された材料を用いてスパッタリングターゲットを製造することができる。これにより、ターゲット全体が同等の結晶状態となるように製造される従来のスパッタリングターゲットに比べて、材料コストを大幅に削減することができる。   And according to this embodiment, a sputtering target can be manufactured using the material crystal-controlled with high precision only to the area | region which contributes to film-forming substantially. Thereby, compared with the conventional sputtering target manufactured so that the whole target may become an equivalent crystal state, material cost can be reduced significantly.

また、上記スパッタリングターゲットの製造方法によれば、使用済みのスパッタリングターゲットを容易に再生することができるという利点がある。例えば、図3に使用済みスパッタリングターゲット1の一例を示す。図示するスパッタリングターゲット1は、エロージョン領域12が凸状に浸食されている。本実施形態では、このような使用済みスパッタリングターゲット1を上述のような工程を経て再生することができる。   Moreover, according to the said sputtering target manufacturing method, there exists an advantage that a used sputtering target can be reproduced | regenerated easily. For example, FIG. 3 shows an example of a used sputtering target 1. In the illustrated sputtering target 1, the erosion region 12 is eroded in a convex shape. In the present embodiment, such a used sputtering target 1 can be regenerated through the steps described above.

すなわち、図3に示すスパッタリングターゲット1のエロージョン領域を切除することで、ターゲット表面に開口部131(図2(A))が形成される。開口部131の形成には、ボール盤などを用いた機械加工、レーザ光を用いた溶断、薬液を用いた化学エッチングなどが利用可能である。なお、開口部131の形成に先立って、ターゲット表面を平坦化する目的で研削処理が実施されてもよい。   That is, by removing the erosion region of the sputtering target 1 shown in FIG. 3, an opening 131 (FIG. 2A) is formed on the target surface. For forming the opening 131, machining using a drilling machine, fusing using laser light, chemical etching using a chemical solution, or the like can be used. Prior to the formation of the opening 131, a grinding process may be performed for the purpose of flattening the target surface.

開口部131の形成後は、図2(B)および(C)を参照して説明したターゲット材の充填工程および摩擦撹拌接合工程を実施することで、図1および図2(D)に示した構成のスパッタリングターゲット10を製造することができる。   After the opening 131 is formed, the target material filling step and the friction stir welding step described with reference to FIGS. 2B and 2C are performed, as shown in FIGS. 1 and 2D. The sputtering target 10 having the configuration can be manufactured.

以上のように、本実施形態によれば、スパッタリングターゲットの再利用が容易であるため、経済性を高めることができる。また、エロージョン領域にのみ高精度に結晶制御されたターゲット材料が用いられるため、高品質な薄膜形成を確保しながら、材料コストの大幅な削減を図ることができる。   As described above, according to this embodiment, since the sputtering target can be easily reused, the economy can be improved. In addition, since a target material whose crystal is controlled with high precision is used only in the erosion region, it is possible to achieve a significant reduction in material cost while ensuring high-quality thin film formation.

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されることはなく、本発明の技術的思想に基づいて種々の変形が可能である。   The embodiment of the present invention has been described above, but the present invention is not limited to this, and various modifications can be made based on the technical idea of the present invention.

例えば以上の実施形態では、スパッタリングターゲット10とバッキングプレート20とが別部材で構成された例を説明したが、これに限られず、バッキングプレートと一体的なスパッタリングターゲットにも本発明は適用可能である。   For example, in the above embodiment, the example in which the sputtering target 10 and the backing plate 20 are configured as separate members has been described. However, the present invention is not limited to this, and the present invention can also be applied to a sputtering target integrated with the backing plate. .

また、第1のターゲット部120および第2のターゲット部130は、鋳造体で形成される例に限られず、スパッタ材料粉末の焼結体で形成されてもよい。   Moreover, the 1st target part 120 and the 2nd target part 130 are not restricted to the example formed with a casting, and may be formed with the sintered compact of sputtering material powder.

1…使用済みスパッタリングターゲット
10…スパッタリングターゲット
12…エロージョン領域
13…非エロージョン領域
20…バッキングプレート
100…回転ツール
101…回転子
120…第1のターゲット部
130…第2のターゲット部
131…開口部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Used sputtering target 10 ... Sputtering target 12 ... Erosion area | region 13 ... Non-erosion area | region 20 ... Backing plate 100 ... Rotating tool 101 ... Rotor 120 ... 1st target part 130 ... 2nd target part 131 ... Opening part

Claims (7)

エロージョン領域を形成する第1のターゲット部と、
前記第1のターゲット部で被覆される第1の領域と、非エロージョン領域を形成する第2の領域とを有し、前記第1のターゲット部と摩擦撹拌接合により一体化された第2のターゲット部と
を具備し、
前記摩擦撹拌接合によって前記第1のターゲット部と前記第2のターゲット部との境界部を含む、前記第1のターゲット部の全域が摩擦撹拌される
スパッタリングターゲット。
A first target portion forming an erosion region;
A second target having a first region covered with the first target portion and a second region forming a non-erosion region and integrated with the first target portion by friction stir welding ; and a part,
A sputtering target in which the entire region of the first target portion including the boundary portion between the first target portion and the second target portion is frictionally stirred by the friction stir welding .
請求項1に記載のスパッタリングターゲットであって、
前記第1のターゲット部は、前記摩擦撹拌接合によって結晶調質されている
スパッタリングターゲット。
The sputtering target according to claim 1,
The first target portion is crystal tempered by the friction stir welding sputtering target.
請求項2に記載のスパッタリングターゲットであって、The sputtering target according to claim 2,
前記エロージョン領域は環状であり、The erosion region is annular;
前記摩擦撹拌接合は前記環状のエロージョン領域に対して径方向に走査されるThe friction stir welding is scanned radially with respect to the annular erosion region
スパッタリングターゲット。Sputtering target.
ターゲット表面のエロージョン領域に開口部を形成し、
前記開口部に、スパッタされるべきターゲット材料を充填し、
前記ターゲット材料と前記ターゲットの非エロージョン領域とを、前記ターゲット材料と前記非エロージョン領域との境界部を含む、前記ターゲット材料の充填領域の全域を摩擦撹拌する摩擦撹拌接合により一体化する
スパッタリングターゲットの製造方法。
Forming an opening in the erosion region of the target surface,
Filling the opening with a target material to be sputtered;
The target material and the non -erosion region of the target are integrated by friction stir welding that frictionally stirs the entire filling region of the target material including the boundary between the target material and the non-erosion region . Production method.
請求項4に記載のスパッタリングターゲットの製造方法であって、It is a manufacturing method of the sputtering target of Claim 4, Comprising:
前記ターゲット材料を前記摩擦撹拌接合によって結晶調質するCrystal tempering the target material by the friction stir welding
スパッタリングターゲットの製造方法。A method for producing a sputtering target.
請求項4または5に記載のスパッタリングターゲットの製造方法であって、
前記開口部を形成する工程は、前記ターゲット表面のエロージョン領域を切除する工程を含む
スパッタリングターゲットの製造方法。
It is a manufacturing method of the sputtering target according to claim 4 or 5,
The step of forming the opening includes a step of removing an erosion region on the surface of the target.
請求項4〜6のいずれか1つに記載のスパッタリングターゲットの製造方法であって、
前記エロージョン領域は環状であり、
前記摩擦撹拌接合は前記環状のエロージョン領域に対して径方向に走査される
スパッタリングターゲットの製造方法。
It is a manufacturing method of the sputtering target as described in any one of Claims 4-6 ,
The erosion region is annular;
The method of manufacturing a sputtering target in which the friction stir welding is scanned in a radial direction with respect to the annular erosion region .
JP2012520271A 2010-06-16 2011-06-01 Sputtering target and manufacturing method thereof Active JP5656995B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012520271A JP5656995B2 (en) 2010-06-16 2011-06-01 Sputtering target and manufacturing method thereof

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010136842 2010-06-16
JP2010136842 2010-06-16
JP2012520271A JP5656995B2 (en) 2010-06-16 2011-06-01 Sputtering target and manufacturing method thereof
PCT/JP2011/003091 WO2011158455A1 (en) 2010-06-16 2011-06-01 Sputtering target and process for production thereof

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPWO2011158455A1 JPWO2011158455A1 (en) 2013-08-19
JP5656995B2 true JP5656995B2 (en) 2015-01-21

Family

ID=45347871

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2012520271A Active JP5656995B2 (en) 2010-06-16 2011-06-01 Sputtering target and manufacturing method thereof

Country Status (5)

Country Link
JP (1) JP5656995B2 (en)
KR (1) KR20130027025A (en)
CN (1) CN102933741A (en)
TW (1) TWI512127B (en)
WO (1) WO2011158455A1 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6532219B2 (en) * 2013-11-25 2019-06-19 株式会社フルヤ金属 Method of regenerating sputtering target and regenerating sputtering target

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0711432A (en) * 1993-06-23 1995-01-13 Kubota Corp Composite target for magnetron sputtering
JP2001342562A (en) * 2000-06-01 2001-12-14 Hitachi Metals Ltd Target material and manufacturing method
JP2004204253A (en) * 2002-12-24 2004-07-22 Hitachi Metals Ltd Target
JP2004307906A (en) * 2003-04-03 2004-11-04 Kobelco Kaken:Kk Sputtering target, and method for manufacturing the same
JP2005015915A (en) * 2003-06-05 2005-01-20 Showa Denko Kk Sputtering target, and its production method
JP2005508444A (en) * 2001-09-17 2005-03-31 ヘラエウス インコーポレーテッド Recycling of used sputter targets

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0565635A (en) * 1991-03-11 1993-03-19 Mitsubishi Materials Corp Method for repairing magnetron sputtering noble-metal target

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0711432A (en) * 1993-06-23 1995-01-13 Kubota Corp Composite target for magnetron sputtering
JP2001342562A (en) * 2000-06-01 2001-12-14 Hitachi Metals Ltd Target material and manufacturing method
JP2005508444A (en) * 2001-09-17 2005-03-31 ヘラエウス インコーポレーテッド Recycling of used sputter targets
JP2004204253A (en) * 2002-12-24 2004-07-22 Hitachi Metals Ltd Target
JP2004307906A (en) * 2003-04-03 2004-11-04 Kobelco Kaken:Kk Sputtering target, and method for manufacturing the same
JP2005015915A (en) * 2003-06-05 2005-01-20 Showa Denko Kk Sputtering target, and its production method

Also Published As

Publication number Publication date
KR20130027025A (en) 2013-03-14
TWI512127B (en) 2015-12-11
WO2011158455A1 (en) 2011-12-22
TW201209204A (en) 2012-03-01
JPWO2011158455A1 (en) 2013-08-19
CN102933741A (en) 2013-02-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5482020B2 (en) Cylindrical sputtering target and manufacturing method thereof
JP4708361B2 (en) Sb—Te alloy sintered compact sputtering target
JP6491859B2 (en) Sputtering target manufacturing method and sputtering target
JP6066018B2 (en) Sputtering target material and manufacturing method thereof
WO2006093125A1 (en) Metal double layer structure and method for manufacturing the same and regeneration method of sputtering target employing that method
JP7385718B2 (en) Sputtering target product and method for manufacturing recycled sputtering target products
CN109202081A (en) Copper alloy based on the forming of electron beam powdering increases the preparation method of material
JP6745415B2 (en) Sputtering target and manufacturing method thereof
JP6052137B2 (en) Target material for cylindrical sputtering target, cylindrical sputtering target and method for manufacturing the same
JP5656995B2 (en) Sputtering target and manufacturing method thereof
JP2010150610A (en) Cylindrical sputtering target
JP2015183284A (en) Cylindrical sputtering target and method of manufacturing the same
WO2017170729A1 (en) Impeller production method by fused deposition modeling using dissimilar materials, and impeller
CN103817334B (en) A kind of Al-Zn composite and solid alloy preparation method thereof
CN1768464A (en) Permanent magnet member for voice coil motor and voice coil motor
JP6532219B2 (en) Method of regenerating sputtering target and regenerating sputtering target
SG185023A1 (en) Magnetic material sputtering target provided with groove in rear face of target
JP2010248587A (en) Sputtering apparatus and sputtering method
JP6743334B2 (en) Cemented carbide scissors and manufacturing method thereof
KR20220080955A (en) Sputtering target with reinforcement region and method for manufacturing the same sputtering target
CN107686970A (en) Target and forming method thereof, target material assembly and forming method thereof
JPH09262688A (en) Surface reforming method for tool
JP2014100770A (en) Composite abrasive grain, composite abrasive grain grinding wheel and manufacturing method of composite abrasive grain grinding wheel
JP2008266676A (en) Apparatus and method for manufacturing alloy thin film

Legal Events

Date Code Title Description
A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20140520

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20140722

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20141111

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20141125

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5656995

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250