JP6286088B2 - バッキングプレート、スパッタリングターゲットおよびそれらの製造方法 - Google Patents
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Description
流体が通過する溝を片面に有する板状の本体と、該本体の溝を覆うように該本体に配置される板状の蓋部材とを接合することを含むバッキングプレートの製造方法であって、該本体と該蓋部材とを接合して一体化した後、該本体と該蓋部材との接合面を上面として、該蓋部材の表面において測定される高さの最大値と最小値との差が0.5mm未満となるように該本体を固定し、該接合面の少なくとも一部を切削により加工することを含む、バッキングプレートの製造方法。
[2]
前記本体を力学的に固定する、上記[1]に記載の製造方法。
[3]
前記本体をバイス、クランプまたは真空チャックにより固定する、上記[1]または[2]に記載の製造方法。
[4]
前記加工がフライス加工である、上記[1]〜[3]のいずれか1項に記載の製造方法。
[5]
前記本体と前記蓋部材とを電子ビーム溶接または摩擦撹拌接合により接合する、上記[1]〜[4]のいずれか1項に記載の製造方法。
[6]
流体が通過する溝を片面に有する板状の本体と、該本体の溝を覆うように該本体に配置される板状の蓋部材とを含むバッキングプレートであって、該本体と該蓋部材とが接合により一体化されていて、該蓋部材の厚さの最大値と最小値との差が0.4mm以下である、バッキングプレート。
[7]
上記[1]に記載の製造方法により得られるバッキングプレート。
[8]
前記蓋部材の厚さの最大値と最小値との差が0.4mm以下である、上記[7]に記載のバッキングプレート。
[9]
上記[6]に記載のバッキングプレート上にターゲット材が結合されていることを特徴とするスパッタリングターゲット。
[10]
バッキングプレートにターゲット材を結合することを含むスパッタリングターゲットの製造方法であって、上記[1]〜[5]のいずれか1項に記載の製造方法によって前記バッキングプレートを製造することを特徴とするスパッタリングターゲットの製造方法。
また、図5B(上面図)、図6B(側面図)に示す通り、バッキングプレート20の台座面には、ターゲット材を配置することのできる台座部5が形成されていてもよい。
接合面の蓋部材3には、その任意の場所において、任意の寸法の孔6が形成されていてもよく、本体1に形成された溝(または流路)2との流体接続を可能としている。なお、孔6の数に特に制限はない。
図4に示す通り、本体1は、本体用の材料1’を切削、研削などの方法により加工することによって形成することができる。
なお、溝2の形状や寸法、ならびに本体1に占める割合や位置などに特に制限はない。溝2は、接合後に接合面となる蓋部材3の表面と、接合後に接合面となる本体1の表面とが面一になるような形状や寸法を有することが好ましい。
蓋部材3は、例えば図2の斜視図および図4の概略図に示す通り、本体1の溝2を覆うように(または塞ぐように)本体1に配置され得る通常2〜6mmの厚さの板状(またはパネル状)の部材である。蓋部材の本体への設置のしやすさから、図3の断面図にて示される本体の段差部2a、2bに蓋部材を載置させるように、蓋部材の幅は溝の幅よりも大きい方がよいが、蓋部材の厚さを5mm以下、特に3.5mm以下に設計した場合には、流路への加圧で変形が生じやすいため、蓋部材の幅は溝の幅+30mm以下、好ましくは+20mm以下、より好ましくは+15mm以下のサイズとすることが好ましい。また、蓋部材の厚さは適宜決定すればよいが、蓋部材の厚さが5mm以下、好ましくは3.5mm以下、より好ましくは3mm以下の場合に本発明の効果を奏しやすい。
工程(a)は、本体1と蓋部材3とを接合によって、これらを一体化することを含む。
例えば、図4に示す通り、蓋部材3が本体1の溝2を覆うように蓋部材3を本体1に配置し、好ましくは本体1の表面と蓋部材3の表面とが面一になるように、これらの部材を配置する。
工程(b)では、例えば水平な平面上に、接合体4の本体1と蓋部材3との接合面を上面(または上側)として固定する(例えば、図4に示す接合体4を参照のこと)。そして、この水平な平面上に接合体4を固定する際、好ましくは接合体4の設置する側の面(台座面となる側の面)を、できる限りこの水平な平面に近接して配置した後に固定する。そして、蓋部材3の表面において測定される高さ(すなわち、この水平な平面から、蓋部材3の表面の測定点までの距離)の最大値と最小値との差が0.5mm未満、好ましくは0.4mm〜0mm、より好ましくは0.3mm〜0mmとなるように固定し、必要に応じて蓋部材3とともに接合面の少なくとも一部、好ましくは接合面の全面を切削により水平に加工する。
後処理工程としては、例えば、以下の工程などが挙げられる。
(1)台座面の切削による加工
(2)接合面の仕上げ加工
(3)台座面の仕上げ加工
(4)穴あけ加工
(5)反り矯正
接合体4をその台座面を上側に配置して、例えば真空チャックなどで固定し、接合体4の台座面を、例えば、フライス加工、研削加工、エンドミル加工、旋盤加工などを用いてさらに加工してもよい。
接合体4をその接合面を上側に配置して、例えば真空チャックなどで固定して、接合体4の接合面を例えばフライス加工、研削加工、エンドミル加工、旋盤加工などを用いて仕上げ加工してもよい。
接合体4をその台座面を上側に配置して、例えば真空チャックなどで固定して、接合体4の台座面を、例えば、フライス加工、研削加工、エンドミル加工などを用いて仕上げ加工してもよい。
必要に応じて、バッキングプレートの本体1の溝2や台座部5が形成されていない部分には貫通孔を形成してもよい。このような貫通孔にボルト等を通すことによって、本体1をスパッタリング装置に固定することができるようになる。貫通孔の形成方法に特に制限はなく、例えばドリル等を用いて形成することができる。また、貫通孔の寸法、位置、数などに特に制限はない。
上記のバッキングプレートの後処理工程の間において、接合体4に反りが発生し得る場合もあり、その場合には、必要に応じて、例えば矯正機などを用いて、反りの大きさが2mm未満、好ましくは1mm〜0mm、より好ましくは0.5mm〜0mmになるまで、接合体4を矯正することが好ましい。
図1、2に示す形状の本体および蓋部材を用いて、図5A、6Aに示すバッキングプレート10を作製した。なお、工程(a)での接合では、シュタイガーバルト社製の電子ビーム溶接機を用いて、電子ビーム溶接により本体と蓋部材とを接合した。
ビッカース硬度 >80
引張強度 >265MPa
導電率 >101%IACS(20℃)
ビッカース硬度 >80
引張強度 >265MPa
導電率 >101%IACS(20℃)
バッキングプレートの長手方向の寸法:2500mm
バッキングプレートの幅方向の寸法:270mm
バッキングプレートの厚さ:16mm
本体の厚さ(溝部):8mm
蓋部材の厚さ:3mm
蓋部材の長手方向の寸法:2350mm
蓋部材の幅方向の寸法:175mm(全長)(=70mm(長尺直線部分の幅方向の寸法)+35mm(中間部分の幅方向の寸法)+70mm(長尺直線部分の幅方向の寸法))
流路の幅方向の寸法:165mm(全長)(=60mm(長尺直線部分の幅方向の寸法)+45mm(中間部分の幅方向の寸法)+60mm(長尺直線部分の幅方向の寸法))
流路の厚さ(または高さ):5mm
接合面で測定した高さの最大値と最小値との差が0.4mmとなるように接合体をバイスで固定し、その後、門型マシニングセンタを用いて、フライス加工を行った(工程(b))。
接合面で測定した高さの最大値と最小値との差が0.3mmとなるように接合体をバイスで固定したことを除いて、実施例1と同様にして、バッキングプレートを作製した。
摩擦撹拌接合により本体と蓋部材とを接合し、以下に示す設計目標値でバッキングプレートを作製した。各部材の材料は実施例1と同様の材料を使用した。
バッキングプレートの長手方向の寸法:2100mm
バッキングプレートの幅方向の寸法:270mm
バッキングプレートの厚さ:16mm
本体の厚さ(溝部):7.7mm
蓋部材の厚さ:3.3mm
蓋部材の長手方向の寸法:2000mm
蓋部材の幅方向の寸法:175mm(全長)(=70mm(長尺直線部分の幅方向の寸法)+35mm(中間部分の幅方向の寸法)+70mm(長尺直線部分の幅方向の寸法))
流路の幅方向の寸法:165mm(全長)(=60mm(長尺直線部分の幅方向の寸法)+45mm(中間部分の幅方向の寸法)+60mm(長尺直線部分の幅方向の寸法))
流路の厚さ(または高さ):5mm
接合面で測定した高さの最大値と最小値との差が1.0mmとなるように接合体をバイスで固定したことを除いて、実施例1と同様にして、バッキングプレートを作製した。
接合面で測定した高さの最大値と最小値との差が0.5mmとなるように接合体をバイスで固定したことを除いて、実施例1と同様にして、バッキングプレートを作製した。
実施例1と同様にして、バッキングプレートを作製し、流路につながる蓋部材に設けた穴より0.5MPaの水圧をバッキングプレート内の流路に印加し、耐圧テストを行った。加圧状態で30分間保持した後、除荷状態で蓋部材が変形しているか確認したところ、変形した箇所は見られなかった。また、耐圧テスト後に、アルバック製のHeリーク装置を用い、流路のHeリークテストを行ったが、リークレートが5.0×10−10Pa・m3/s以下であり、漏洩は見られなかった。蓋部材の厚さを均一にすることによって、加圧によっても蓋部材の塑性変形が生じない変形に強いバッキングプレートを得ることができる。
2 溝(または流路)
3 蓋部材
4 接合体
5 台座部
6 孔
10 バッキングプレート
20 バッキングプレート(台座部あり)
Claims (9)
- 流体が通過する溝を片面に有する板状の本体と、該溝を覆うように該本体に配置される板状の蓋部材とを含むバッキングプレートであって、該本体と該蓋部材とが接合により一体化されている接合面を有し、該接合面をなす該蓋部材の長手方向の略全長にわたって該溝の中央部分の上方を測定した厚さの最大値と最小値との差が0.4mm以下であり、該本体の長手方向の長さが2000mmを超える、バッキングプレート。
- 前記本体の長手方向の長さが2000mmよりも大きく4000mm以下である、請求項1に記載のバッキングプレート。
- 前記本体の長手方向の長さが2500mm以下である、請求項2に記載のバッキングプレート。
- 前記蓋部材の厚さが3.5mm以下である、請求項1〜3のいずれか1項に記載のバッキングプレート。
- 前記蓋部材の厚さが3.0mm以上3.5mm以下である、請求項4に記載のバッキングプレート。
- 前記本体の幅方向の長さが、100mm以上2000mm以下である、請求項1〜5のいずれか1項に記載のバッキングプレート。
- 前記本体の幅方向の長さが、150mm以上1500mm以下である、請求項6に記載のバッキングプレート。
- 前記接合面は、全面が切削により加工されている、請求項1〜7のいずれか1項に記載のバッキングプレート。
- 請求項1〜8のいずれか1項に記載のバッキングプレート上にターゲット材が結合されていることを特徴とするスパッタリングターゲット。
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