JP6464666B2 - Cylindrical target material and manufacturing method thereof, and cylindrical sputtering target and manufacturing method thereof - Google Patents

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Description

本発明は、円筒形セラミックス焼結体からなる円筒形ターゲット材とその製造方法に関する。また、本発明は、この円筒形ターゲット材を用いた円筒形スパッタリングターゲットとその製造方法に関する。   The present invention relates to a cylindrical target material made of a cylindrical ceramic sintered body and a method for manufacturing the same. Moreover, this invention relates to the cylindrical sputtering target using this cylindrical target material, and its manufacturing method.

従来、スパッタリングターゲットとしては、平板状のものが一般的に利用されているが、この平板状ターゲットを使用して、マグネトロンスパッタリング法によりスパッタリングを行った場合、その使用効率は20%〜30%にとどまっている。これは、マグネトロンスパッタリング法では、磁場によってプラズマを平板状ターゲットの特定箇所に集中して衝突させるため、ターゲット表面の特定箇所にエロージョンが進行する現象が起こり、その最深部がターゲット中のバッキングプレートまで達したところで、ターゲットの寿命となってしまうためである。   Conventionally, a flat plate is generally used as a sputtering target. However, when this flat plate target is used for sputtering by a magnetron sputtering method, the use efficiency is 20% to 30%. It stays. This is because in magnetron sputtering, plasma is concentrated and collides with a specific part of a flat target by a magnetic field, causing a phenomenon in which erosion proceeds to a specific part of the target surface, and the deepest part reaches the backing plate in the target. This is because the life of the target is reached.

この問題に対して、スパッタリングターゲットを円筒形とすることで、ターゲットの使用効率を上げることが提案されている。このスパッタリング法は、円筒形のバッキングチューブとその外周部に形成された円筒形のターゲット材からなる円筒形スパッタリングターゲットを用い、バッキングチューブの内側に磁場発生設備と冷却設備を設置して、円筒形スパッタリングターゲットを回転させながら、スパッタリングを行うものである。円筒形スパッタリングターゲットの使用により、ターゲット使用効率を60%〜70%にまで高めることができるとされている。   In response to this problem, it has been proposed to increase the usage efficiency of the target by making the sputtering target cylindrical. This sputtering method uses a cylindrical sputtering target consisting of a cylindrical backing tube and a cylindrical target material formed on the outer periphery thereof, and a magnetic field generating facility and a cooling facility are installed inside the backing tube to form a cylindrical shape. Sputtering is performed while rotating the sputtering target. It is said that the use efficiency of the target can be increased to 60% to 70% by using the cylindrical sputtering target.

このような円筒形スパッタリングターゲットの材料としては、円筒形状への加工が容易で機械的強度の高い金属材料が広く使用されているものの、セラミックス材料については、機械的強度が低く、脆いという特性から、いまだ普及するに至っていない。   As a material for such a cylindrical sputtering target, a metal material that can be easily processed into a cylindrical shape and has high mechanical strength is widely used. However, ceramic materials have low mechanical strength and are brittle. It has not yet spread.

現在、セラミックス製の円筒形スパッタリングターゲットの製造手段は、円筒形のバッキングチューブの外周にセラミックス粉末を溶射して付着させる溶射法や、円筒形のバッキングチューブの外周にセラミックス粉末を充填し、高温高圧の不活性雰囲気下でセラミックス粉末を焼成する、熱間静水圧プレス(HIP)法などに限られている。しかしながら、溶射法には、高密度のターゲットが得られにくいという問題があり、HIP法には、イニシャルコストやランニングコストが高く、熱膨張差による剥離、さらにはターゲットのリサイクルができないといった問題がある。   At present, ceramic cylindrical sputtering targets are manufactured by spraying ceramic powder on the outer periphery of a cylindrical backing tube or by filling ceramic powder on the outer periphery of a cylindrical backing tube. It is limited to a hot isostatic pressing (HIP) method, etc., in which ceramic powder is fired in an inert atmosphere. However, the thermal spraying method has a problem that it is difficult to obtain a high-density target, and the HIP method has a problem that the initial cost and running cost are high, peeling due to a difference in thermal expansion, and further, the target cannot be recycled. .

これに対して、特開2013−147368号公報では、冷間静水圧プレス(CIP)法によって円筒形セラミックス成形体を成形し、これを焼成することにより円筒形セラミックス焼結体を所定形状に加工した後、バッキングチューブと接合することにより、円筒形スパッタリングターゲットを製造する方法を提案している。ここで、CIP法により円筒形セラミックス成形体を得ようとする場合、軟質の上下蓋および外枠と、硬質の中枠からなる成形型の内部に、原料粉末またはこれをスラリー化し、造粒した造粒粉末を充填し、この成形型を冷間静水圧(CIP)加圧装置により加圧成形することが必要となる。   On the other hand, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2013-147368, a cylindrical ceramic molded body is formed by a cold isostatic press (CIP) method, and the cylindrical ceramic sintered body is processed into a predetermined shape by firing this. After that, a method of manufacturing a cylindrical sputtering target by joining with a backing tube has been proposed. Here, when trying to obtain a cylindrical ceramic molded body by the CIP method, the raw material powder or this was slurried and granulated inside a mold consisting of a soft upper and lower lid and outer frame and a hard inner frame. It is necessary to fill the granulated powder and press the mold using a cold isostatic pressure (CIP) press.

しかしながら、CIP成形時に、成形型の各部に、同時に水圧を作用させることは困難である。すなわち、このようなCIP法では、硬質の中枠によって支持されていない軟質の上下蓋の外周部や外枠の中央部が最初に圧力の影響を受け、この部分から原料粉末の流動が始まり、軸方向両端部および内径側に圧力が伝達されることとなる。このため、目的とする円筒形セラミックス成形体の大きさや形状またはCIP成形時の条件によっては、真円度が0.50mm以上となるような、大きな歪みが生じる場合がある。このような大きな歪みは、焼成後においても残存するため、CIP法により円筒形スパッタリングターゲットを製造する際の大きな問題となる。   However, it is difficult to simultaneously apply water pressure to each part of the mold during CIP molding. That is, in such a CIP method, the outer peripheral part of the soft upper and lower lids not supported by the hard inner frame and the center part of the outer frame are first affected by pressure, and the flow of the raw material powder starts from this part, Pressure is transmitted to both axial ends and the inner diameter side. For this reason, depending on the size and shape of the target cylindrical ceramic molded body or the conditions at the time of CIP molding, a large distortion may occur such that the roundness is 0.50 mm or more. Such a large strain remains even after firing, which is a serious problem when manufacturing a cylindrical sputtering target by the CIP method.

これに対して、特開2005−281862号公報には、焼成後の円筒形セラミックス成形体を治具に固定して、旋盤を用いて加工することにより、内外径の偏心(外径中心と内径中心のずれ)を0.2mm以下とすることができる旨が記載されている。   In contrast, JP-A-2005-281862 discloses an eccentricity of the inner and outer diameters (outer diameter center and inner diameter) by fixing a fired cylindrical ceramic molded body to a jig and processing it using a lathe. It is described that the center deviation) can be 0.2 mm or less.

しかしながら、この文献で問題としているのは、焼成工程で生じる比較的小さな歪みであり、CIP成形時に生じる、真円度が0.50mm以上となるような大きな歪みではない。また、この文献では、内外径の偏心をどのようにして抑制するかという点については、何ら具体的な説明がなされていない。   However, the problem in this document is a relatively small strain that occurs in the firing process, and not a large strain that occurs during CIP molding and has a roundness of 0.50 mm or more. In addition, in this document, no specific explanation is given on how to suppress the eccentricity of the inner and outer diameters.

したがって、特開2005−281862号公報に記載の方法では、CIP成形時に大きな歪みが生じた円筒形セラミックス焼結体を、割れや欠けなどの欠陥を発生させず、かつ、高精度に加工することは困難であると考えられる。すなわち、特開2005−281862号公報に記載の方法では、円筒形セラミックス焼結体の大きな歪みに起因して、固定治具へのチャッキング(固定)時に、均等に圧力を作用させること困難であり、局所的に大きな力が作用した部分に欠陥が発生するおそれがある。仮に、このような欠陥が発生しなかったとしても、安定したチャッキングは不可能であるため、加工精度が悪化し、得られる円筒形ターゲット材およびこれをバッキングチューブに接合した円筒形スパッタリングターゲットが偏心することは避けられない。特に、単一のバッキングチューブに、複数の円筒形ターゲット材を配置および接合する場合には、このような偏心の影響が大きくなり、隣接する円筒形ターゲット材の外周面に段差が生じたり、これらの円筒形ターゲット材の端面の間隔にばらつきが生じたりする。この結果、スパッタリング時に、円筒形スパッタリングターゲットのスムーズな回転は得られず、異常放電(アーキング)を誘発することとなる。   Therefore, according to the method described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-281862, a cylindrical ceramic sintered body that has undergone large distortion during CIP molding is processed with high accuracy without causing defects such as cracks and chips. Is considered difficult. That is, in the method described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-281862, it is difficult to apply pressure evenly during chucking (fixing) to a fixing jig due to large distortion of the cylindrical ceramic sintered body. There is a possibility that a defect may occur in a portion where a large force is applied locally. Even if such a defect does not occur, stable chucking is impossible, so that the processing accuracy is deteriorated, and the obtained cylindrical target material and the cylindrical sputtering target bonded to the backing tube are obtained. Eccentricity is inevitable. In particular, when a plurality of cylindrical target materials are arranged and joined to a single backing tube, the effect of such eccentricity becomes large, resulting in steps on the outer peripheral surface of adjacent cylindrical target materials. Variations may occur in the interval between the end faces of the cylindrical target material. As a result, a smooth rotation of the cylindrical sputtering target cannot be obtained during sputtering, and abnormal discharge (arcing) is induced.

以上より、特開2005−281862号公報を含む従来技術では、CIP成形時に大きな歪みが生じた場合に、真円度や同心度に優れる円筒形スパッタリングターゲットを得ることはできないため、その特徴である、高いターゲット使用効率を安定して実現することはきわめて困難であると考えられる。   From the above, the conventional techniques including Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-281862 are characterized by a cylindrical sputtering target that is excellent in roundness and concentricity when large distortion occurs during CIP molding. Therefore, it is considered extremely difficult to stably realize high target usage efficiency.

特開2013−147368号公報JP 2013-147368 A 特開2005−281862号公報JP 2005-281862 A

本発明は、CIP成形時に、真円度が0.50mm以上となるような大きな歪みが生じた場合であっても、このような大きな歪みを解消することができ、真円度および同心度に優れた円筒形ターゲット材およびその製造方法を提供することを目的とする。また、本発明は、この円筒形ターゲット材を用いた円筒形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を目的とする。   The present invention can eliminate such a large distortion even when a large distortion occurs such that the roundness is 0.50 mm or more during CIP molding, and the roundness and concentricity can be reduced. An object of the present invention is to provide an excellent cylindrical target material and a method for producing the same. Moreover, an object of this invention is to provide the cylindrical sputtering target using this cylindrical target material, and its manufacturing method.

本発明の円筒形ターゲット材の製造方法は、冷間静水圧プレスにより円筒形セラミックス成形体を形成する成形工程と、前記円筒形セラミックス成形体を焼成し、円筒形セラミックス焼結体を得る焼成工程と、前記円筒形セラミックス焼結体の一端面および他端面を、テーブルを有する平面研削盤により研削加工した後、該円筒形セラミックス焼結体の外周面を円筒研削盤により研削加工し、次いで、該円筒形セラミックス焼結体の内周面を内面研削盤により研削加工する加工工程とを備え、前記平面研削盤による研削加工において、前記円筒形セラミックス焼結体を、前記テーブル上に前記一端面が上側となるように載置し、該テーブルの表面から該一端面までの距離のばらつきが0.80mm以内になるように制御した上で、該テーブルに固定し、該一端面を研削加工することを特徴とする。   The method for producing a cylindrical target material of the present invention includes a forming step of forming a cylindrical ceramic formed body by cold isostatic pressing, and a firing step of firing the cylindrical ceramic formed body to obtain a cylindrical ceramic sintered body. And after grinding the one end surface and the other end surface of the cylindrical ceramic sintered body with a surface grinder having a table, the outer peripheral surface of the cylindrical ceramic sintered body is ground with a cylindrical grinder, A machining step of grinding an inner peripheral surface of the cylindrical ceramic sintered body with an internal grinder, and in the grinding with the surface grinder, the cylindrical ceramic sintered body is placed on the table on the one end surface. Is placed so that the distance between the surface of the table and the one end surface is within 0.80 mm. Fixed, characterized by grinding the end surface.

前記円筒研削盤による研削加工において、前記円筒形セラミックス焼結体を、仮止め用接着剤を介して該円筒研削盤の固定治具に固定することが好ましい。この場合、前記固定治具の表面に前記仮止め用接着剤を塗布することで接着層を形成し、該接着層に、前記円筒形セラミックス焼結体の前記他端面を当接させ、該固定治具の表面から前記一端面までの距離のばらつきが0.30mm以内になるように制御した上で、該円筒形セラミックス焼結体を該固定治具に固定し、前記外周面を研削加工することが好ましい。 In grinding by the circular cylinder Labs Kezuban, the cylindrical ceramic sintered body, it is preferably fixed to the fixing jig of the cylindrical grinding machine through a temporary bonding adhesive. In this case, the adhesive layer was formed by applying the temporary fixing adhesive surface of the fixing jig, the adhesive layer, is brought into contact with the other end face of the cylindrical ceramic sintered body, the fixed After controlling the variation of the distance from the surface of the jig to the one end surface to be within 0.30 mm, the cylindrical ceramic sintered body is fixed to the fixing jig, and the outer peripheral surface is ground. It is preferable.

前記平面研削盤による研削加工において、前記一端面を研削する際に、前記テーブルと前記他端面との間に、少なくとも1本のシクネスゲージを挿入し、該テーブルの表面から該一端面までの距離のばらつきが0.80mm以内になるように制御することが好ましい。この場合、前記一端面および前記他端面の研削量を、合計で、前記テーブルと該他端面との間に挿入した少なくとも1本のシクネスゲージの厚さうち、最大の厚さに0.10mm〜0.20mmを加えた量とすることがより好ましい。   In grinding by the surface grinder, when grinding the one end face, at least one thickness gauge is inserted between the table and the other end face, and the distance from the table surface to the one end face is set. It is preferable to control so that the variation is within 0.80 mm. In this case, the total grinding amount of the one end face and the other end face is 0.10 mm to 0 in the maximum thickness among the thicknesses of at least one thickness gauge inserted between the table and the other end face. More preferably, 20 mm is added.

本発明は、前記焼成工程後における前記円筒形セラミックス焼結体の真円度が0.50mm以上である場合に好適に適用することができる。   The present invention can be suitably applied when the roundness of the cylindrical ceramic sintered body after the firing step is 0.50 mm or more.

本発明の円筒形ターゲット材は、前記製造方法で得られ、真円度が0.30mm以下であり、かつ、同心度が0.30mm以下であることを特徴とする。   The cylindrical target material of the present invention is obtained by the above-described manufacturing method, and has a roundness of 0.30 mm or less and a concentricity of 0.30 mm or less.

本発明は、円筒形ターゲット材のサイズによって制限されることはないが、特に、外径が80mm〜200mm、内径が40mm〜190mm、肉厚が5mm〜20mm、かつ、全長が50mm〜500mmである円筒形ターゲット材に対して、好適に適用することができる。   Although the present invention is not limited by the size of the cylindrical target material, in particular, the outer diameter is 80 mm to 200 mm, the inner diameter is 40 mm to 190 mm, the wall thickness is 5 mm to 20 mm, and the total length is 50 mm to 500 mm. It can apply suitably with respect to a cylindrical target material.

本発明の円筒形スパッタリングターゲットの製造方法は、少なくとも1つの円筒形ターゲット材の中空部に、単一のバッキングチューブを同軸に配置した後、該円筒形ターゲット材と該バッキングチューブとの間隙に接合層を形成し、該円筒形ターゲット材と該バッキングチューブとを接合する、円筒形スパッタリングターゲットの製造方法であって、前記円筒形ターゲット材として、上述した円筒形ターゲット材を用いることを特徴とする。   In the method for producing a cylindrical sputtering target of the present invention, a single backing tube is coaxially arranged in a hollow portion of at least one cylindrical target material, and then joined to a gap between the cylindrical target material and the backing tube. A method of manufacturing a cylindrical sputtering target, in which a layer is formed and the cylindrical target material and the backing tube are joined, wherein the above-described cylindrical target material is used as the cylindrical target material .

また、本発明の円筒形スパッタリングターゲットは、少なくとも1つの円筒形ターゲット材と、該円筒形ターゲット材の中空部に同軸に配置される単一のバッキングチューブと、該ターゲット材と該バッキングチューブとの間の間隙に形成される接合層からなる、円筒形スパッタリングターゲットであって、前記円筒形ターゲット材が上述した円筒形ターゲット材であることを特徴とする。   The cylindrical sputtering target of the present invention includes at least one cylindrical target material, a single backing tube disposed coaxially in a hollow portion of the cylindrical target material, the target material and the backing tube. A cylindrical sputtering target comprising a bonding layer formed in a gap therebetween, wherein the cylindrical target material is the above-described cylindrical target material.

本発明によれば、CIP成形時に、真円度が0.50mm以上となるような大きな歪みが生じた場合であっても、このような大きな歪みを解消することができ、真円度および同心度に優れた円筒形ターゲット材およびその製造方法を提供することができる。また、本発明によれば、このような円筒形ターゲット材を用いた円筒形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ができる。特に、本発明によれば、単一のバッキングチューブに複数の円筒形ターゲット材を、同軸に配置および接合する場合であっても、各円筒形ターゲット材の外周面および端面を基準とすることで、その位置合わせを容易に行うことができるため、隣接する円筒形ターゲット材の外周面の段差や相対する端面間の隙間のばらつきを抑制することが可能となる。このような本発明の円筒形スパッタリングターゲットは、ターゲット使用効率が高く、かつ、スパッタリング中に円筒形ターゲット材が剥離したり、異常放電や成膜異常が生じたりすることもほとんどない。このため、本発明の工業的意義はきわめて大きい。   According to the present invention, even when a large strain is generated such that the roundness is 0.50 mm or more during CIP molding, such a large strain can be eliminated, and the roundness and concentricity can be eliminated. It is possible to provide a cylindrical target material excellent in temperature and a method for manufacturing the same. Moreover, according to this invention, the cylindrical sputtering target using such a cylindrical target material and its manufacturing method can be provided. In particular, according to the present invention, even when a plurality of cylindrical target materials are coaxially arranged and joined to a single backing tube, the outer peripheral surface and end surface of each cylindrical target material can be used as a reference. Since the alignment can be easily performed, it is possible to suppress the variation in the step between the outer peripheral surfaces of the adjacent cylindrical target materials and the gap between the opposing end surfaces. Such a cylindrical sputtering target of the present invention has high target use efficiency, and the cylindrical target material is hardly peeled off during sputtering, and abnormal discharge or film formation abnormality hardly occurs. For this reason, the industrial significance of the present invention is extremely large.

図1は、円筒形セラミックス焼結体の一端面の研削加工を説明するための概略断面図である。FIG. 1 is a schematic cross-sectional view for explaining grinding of one end face of a cylindrical ceramic sintered body. 図2は、円筒形セラミックス焼結体の他端面の研削加工を説明するための概略断面図である。FIG. 2 is a schematic cross-sectional view for explaining grinding of the other end face of the cylindrical ceramic sintered body. 図3は、円筒形セラミックス焼結体の外周面の研削加工を説明するための概略断面図である。FIG. 3 is a schematic cross-sectional view for explaining grinding of the outer peripheral surface of the cylindrical ceramic sintered body. 図4は、円筒形セラミックス焼結体の内周面の研削加工を説明するための概略断面図である。FIG. 4 is a schematic cross-sectional view for explaining grinding of the inner peripheral surface of the cylindrical ceramic sintered body.

本発明者らは、上述した問題を解決するため、円筒形セラミックス焼結体の加工方法および加工プロセスについて鋭意研究を重ねた。この結果、上述した問題の原因が、主として、CIP成形時に大きな歪みが生じた円筒形セラミックス成形体を加工する場合、そのチャッキングが不安定となることにあるとの結論を得た。すなわち、従来、加工工程において工作物をチャッキングする際、三つ爪のスクロールチャックなどの固定治具が利用されることが多いが、このようなチャッキングは、加工対象となる工作物に歪みが少なく、または、掴み代(固定治具にチャッキングする部分)が確保されていることを前提とするものである。したがって、歪みの大きい円筒形セラミックス焼結体の加工においては、固定時に圧力を均等に作用させることができず、チャックキング時または加工時に、円筒形セラミックス焼結体に割れや欠けなどの欠陥が生じることとなる。   In order to solve the above-described problems, the present inventors have made extensive studies on a processing method and a processing process of a cylindrical ceramic sintered body. As a result, it was concluded that the cause of the above-mentioned problem is that, when a cylindrical ceramic molded body in which a large strain is generated during CIP molding is processed, the chucking becomes unstable. That is, conventionally, when chucking a workpiece in a machining process, a fixing jig such as a three-jaw scroll chuck is often used, but such chucking is distorted in the workpiece to be machined. This is based on the assumption that there is little or a holding allowance (a portion chucked on the fixing jig) is secured. Therefore, in processing of a cylindrical ceramic sintered body with a large strain, pressure cannot be applied evenly during fixing, and the cylindrical ceramic sintered body has defects such as cracks and chips during chucking or processing. Will occur.

また、従来、工業規模の生産における円筒状工作物の加工では、端面、外周面および内周面を一括して加工することができる旋盤を利用することが一般的である。しかしながら、旋盤による加工(切削加工)は、切り込み量(切削加工や研削加工時に、刃物または砥石が切り込んでいる面から剥がれている工作物の厚み)が概ね50μm〜500μmと大きく、特に、スズドープ酸化インジウム(ITO)やアルミドープ酸化亜鉛(AZO)のような脆性材料からなる円筒形セラミックス焼結体を旋盤によって加工した場合、加工後の円筒形ターゲット材には微細な亀裂が多数残存することとなる。この結果、バッキングチューブとの接合時に円筒形ターゲット材が加熱された場合に、これらの亀裂が起点となって、欠陥が生じることを見出した。   Conventionally, in machining of a cylindrical workpiece in industrial scale production, it is common to use a lathe capable of collectively machining an end face, an outer peripheral face and an inner peripheral face. However, machining by lathe (cutting) has a large incision amount (the thickness of the workpiece peeled off from the surface on which the blade or the grindstone is cut at the time of cutting or grinding) as large as about 50 μm to 500 μm. When a cylindrical ceramic sintered body made of a brittle material such as indium (ITO) or aluminum-doped zinc oxide (AZO) is processed by a lathe, a large number of fine cracks remain in the processed cylindrical target material. Become. As a result, when a cylindrical target material was heated at the time of joining with a backing tube, it discovered that these cracks started as a defect.

本発明者らは、これらの点についてさらに検討を重ねた結果、CIP成形時に、真円度が0.50mm以上となるような大きな歪みが生じた場合であっても、円筒形セラミックス焼結体を加工する際の加工手段および加工順序などを適正化することにより、このような大きな歪みを解消し、真円度や同心度に優れた円筒形ターゲット材を作製することができるとの知見を得た。本発明は、この知見に基づいて完成されたものである。   As a result of further studies on these points, the present inventors have found that a cylindrical ceramic sintered body is produced even when a large strain is generated such that the roundness is 0.50 mm or more during CIP molding. The knowledge that by optimizing the processing means, processing sequence, etc. when processing the above, we can eliminate such large distortions and produce a cylindrical target material with excellent roundness and concentricity. Obtained. The present invention has been completed based on this finding.

1.円筒形ターゲットの製造方法
本発明の円筒形ターゲット材の製造方法は、冷間静水圧プレスにより円筒形セラミックス成形体を形成する成形工程と、セラミックス成形体を焼成し、円筒形セラミックス焼結体を得る焼成工程と、円筒形セラミックス焼結体の端面、外周面および内周面を研削加工する加工工程を備える。特に、本発明の製造方法においては、加工工程において、平面研削盤による端面の研削加工(端面研削)、円筒研削盤による外周面の研削加工(外周面研削)および内面研削盤による内周面の研削加工(内周面研削)を、この順序で行うことが重要となる。また、端面研削時における平面研削盤のテーブルの表面から円筒形セラミックス焼結体の一端面までの距離のばらつきを特定の範囲に制御した上で、一端面の研削加工および他端面の研削加工を行うことが重要となる。以下、工程ごとに本発明を詳細に説明するが、従来技術と同様である部分については、省略ないしは簡略化して説明する。
1. Manufacturing method of cylindrical target The manufacturing method of the cylindrical target material of the present invention includes a forming step of forming a cylindrical ceramic formed body by cold isostatic pressing, firing the ceramic formed body, And a processing step of grinding the end surface, outer peripheral surface and inner peripheral surface of the cylindrical ceramic sintered body. In particular, in the manufacturing method of the present invention, in the machining process, the end surface is ground by a surface grinder (end surface grinding), the outer surface is ground by a cylindrical grinder (outer surface grinding), and the inner surface is ground by an internal grinder. It is important to perform the grinding (inner peripheral surface grinding) in this order. In addition, after controlling the dispersion of the distance from the surface of the table of the surface grinder to the one end face of the cylindrical ceramic sintered body to a specific range during end face grinding, grinding the one end face and grinding the other end face It is important to do. Hereinafter, the present invention will be described in detail for each process, but portions that are the same as those of the prior art will be omitted or simplified.

(1)原料
本発明のターゲット材の原料は、その用途に応じて適宜選択することができ、特に制限されることはない。たとえば、インジウム(In)、スズ(Sn)、亜鉛(Zn)、アルミニウム(Al)、ニオブ(Nb)、タンタル(Ta)およびチタン(Ti)などを主成分とする酸化物粉末を使用することができる。
(1) Raw material The raw material of the target material of this invention can be suitably selected according to the use, and is not restrict | limited in particular. For example, it is possible to use an oxide powder whose main component is indium (In), tin (Sn), zinc (Zn), aluminum (Al), niobium (Nb), tantalum (Ta), titanium (Ti), and the like. it can.

(2)成形工程
成形工程は、上述した酸化物粉末に、水、バインダおよび分散剤などを加えてスラリー化し、このスラリーを噴霧乾燥することにより造粒粉末とした後、プレス成形することにより、円筒形セラミックス成形体を得る工程である。
(2) Molding step The molding step is a slurry obtained by adding water, a binder and a dispersant to the above-described oxide powder, and spray-drying the slurry to obtain a granulated powder, followed by press molding. This is a step of obtaining a cylindrical ceramic molded body.

この際、成形方法としては、金型成形法により造粒粉末を円筒形状に一次成形した後、冷間静水圧プレス(CIP)法により二次成形する方法を採用することができる。あるいは、造粒粉末をゴム型に充填し、直接、CIP法により成形する方法も採用することができる。いずれの方法を採用する場合においても、高密度の円筒形ターゲット材を得る観点から、好ましくは100MPa以上、より好ましくは200MPa以上の圧力で成形することが好ましい。圧力が100MPa未満では、高密度の円筒形ターゲット材を得ることができない。なお、圧力の上限は、特に制限されることはないが、装置の耐久性などを考慮すると、500MPa以下とすることが好ましい。   In this case, as a forming method, a method of first forming the granulated powder into a cylindrical shape by a die forming method and then performing a secondary forming by a cold isostatic pressing (CIP) method can be employed. Alternatively, a method in which the granulated powder is filled in a rubber mold and directly molded by the CIP method can be employed. In any case, from the viewpoint of obtaining a high-density cylindrical target material, the molding is preferably performed at a pressure of 100 MPa or more, more preferably 200 MPa or more. If the pressure is less than 100 MPa, a high-density cylindrical target material cannot be obtained. The upper limit of the pressure is not particularly limited, but is preferably 500 MPa or less in consideration of the durability of the apparatus.

ゴム型としては、上下蓋、中枠および外枠から構成されるものを用いることができる。ゴム型の材質としては、たとえば、上下蓋にはシリコンゴム、中枠には硬質プラスチックゴム、外枠には軟質ゴムを用いることができる。   As the rubber mold, one constituted by an upper and lower lid, an inner frame and an outer frame can be used. As the material of the rubber mold, for example, silicon rubber can be used for the upper and lower lids, hard plastic rubber can be used for the inner frame, and soft rubber can be used for the outer frame.

このような成形工程では、CIP成形時に、ゴム型の各部に水圧が作用する際にタイムラグが生じるため、成形型内で原料粉末の流動が起こり、得られる円筒形セラミックス成形体、特に、外周面や端面に歪みが生じることとなる。   In such a molding process, a time lag occurs when water pressure acts on each part of the rubber mold during CIP molding, so that the raw material powder flows in the mold and the resulting cylindrical ceramic molded body, particularly the outer peripheral surface As a result, the end face is distorted.

(3)焼成工程
焼成工程は、成形工程で得られた円筒形セラミックス成形体を、焼成炉を用いて焼成し、焼結させることにより、円筒形セラミックス焼結体を得る工程である。
(3) Firing step The firing step is a step of obtaining a cylindrical ceramic sintered body by firing and sintering the cylindrical ceramic formed body obtained in the forming step using a firing furnace.

(3−1)脱脂処理
焼成工程では、はじめに、円筒形セラミックス成形体からバインダや分散剤などの有機成分を分解および揮発させる脱脂処理を行う。具体的には、円筒形セラミックス成形体を300℃〜500℃、好ましくは350℃〜450℃で、5時間〜30時間、好ましくは10時間〜20時間加熱することにより有機成分を分解および揮発させる。加熱温度が300℃未満、または、加熱時間が5時間未満では、十分な脱脂効果を得ることができない。一方、加熱温度が500℃を超え、または、加熱時間が20時間を超えると、生産性が悪化してしまう。
(3-1) Degreasing process In a baking process, first, the degreasing process which decomposes | disassembles and volatilizes organic components, such as a binder and a dispersing agent, is performed from a cylindrical ceramic molded object. Specifically, the organic component is decomposed and volatilized by heating the cylindrical ceramic molded body at 300 ° C. to 500 ° C., preferably 350 ° C. to 450 ° C., for 5 hours to 30 hours, preferably 10 hours to 20 hours. . When the heating temperature is less than 300 ° C. or the heating time is less than 5 hours, a sufficient degreasing effect cannot be obtained. On the other hand, when the heating temperature exceeds 500 ° C. or the heating time exceeds 20 hours, productivity deteriorates.

なお、脱脂処理時は大気雰囲気で行うことが好ましい。具体的には、焼成炉内に、雰囲気ガス(空気)を5L/min〜30L/min程度で流通させた状態で脱脂処理を行うことが好ましい。このような流量で空気を流通させることにより、円筒形セラミックス成形体中の有機成分を十分に分解および揮発させつつ、炉内温度を±20℃の範囲内で制御することができるため、高密度で均一な円筒形ターゲット材を得ることが可能となる。   The degreasing treatment is preferably performed in an air atmosphere. Specifically, it is preferable to perform the degreasing process in a state where the atmosphere gas (air) is circulated at a rate of about 5 L / min to 30 L / min in the firing furnace. By circulating air at such a flow rate, the furnace temperature can be controlled within a range of ± 20 ° C. while sufficiently decomposing and volatilizing the organic components in the cylindrical ceramic molded body. A uniform cylindrical target material can be obtained.

(3−2)焼成
脱脂処理後、円筒形セラミックス成形体をさらに高温で加熱し、焼結させることが必要となる。この際、昇温速度を15℃/hr〜150℃/hr以下に制御することが好ましい。これにより、円筒形セラミックス成形体内部に存在する空孔を、効果的に外部へ放出することが可能なる。これに対して、昇温速度が15℃/hr未満では、生産性が著しく悪化する。一方、昇温速度が150℃/hrを超えると、炉内の温度分布が不均一となり、均一な円筒形ターゲット材を得ることが困難となる。なお、炉内の温度分布を均一にするとともに、円筒形セラミックス成形体内部の粒成長を均一に進行させる観点から、昇温速度は130℃/hr以下とすることがより好ましく、100℃/hr以下とすることがさらに好ましい。
(3-2) Firing After the degreasing treatment, it is necessary to heat and sinter the cylindrical ceramic molded body at a higher temperature. At this time, it is preferable to control the heating rate to 15 ° C./hr to 150 ° C./hr or less. Thereby, it is possible to effectively discharge the voids existing inside the cylindrical ceramic molded body to the outside. On the other hand, when the rate of temperature rise is less than 15 ° C./hr, the productivity is significantly deteriorated. On the other hand, when the rate of temperature rise exceeds 150 ° C./hr, the temperature distribution in the furnace becomes non-uniform, making it difficult to obtain a uniform cylindrical target material. From the viewpoint of making the temperature distribution in the furnace uniform and allowing the grain growth inside the cylindrical ceramic molded body to proceed uniformly, the temperature rising rate is more preferably 130 ° C./hr or less, and 100 ° C./hr. More preferably, it is as follows.

焼成工程において、円筒形セラミックス成形体の焼結温度は、その組成に応じて、得られる円筒形ターゲット材が十分に高密度となるように適宜選択することが必要となる。たとえば、酸化インジウムを主成分とする円筒形セラミックス成形体を焼成する場合には、焼結温度を1200℃〜1600℃とすることが好ましく、1300℃〜1600℃とすることがさらに好ましい。一方、酸化亜鉛を主成分とする円筒形セラミックス成形体を焼成する場合には、焼結温度を1200℃〜1400℃とすることが好ましく、1250℃〜1350℃とすることがさらに好ましい。   In the firing step, the sintering temperature of the cylindrical ceramic formed body needs to be appropriately selected according to the composition so that the obtained cylindrical target material has a sufficiently high density. For example, when a cylindrical ceramic molded body containing indium oxide as a main component is fired, the sintering temperature is preferably 1200 ° C to 1600 ° C, and more preferably 1300 ° C to 1600 ° C. On the other hand, when firing a cylindrical ceramic molded body containing zinc oxide as a main component, the sintering temperature is preferably 1200 ° C to 1400 ° C, and more preferably 1250 ° C to 1350 ° C.

また、上述した焼結温度での焼成時間(焼結時間)は、焼結性と生産性のバランスを考慮すると、5時間〜40時間とすることが好ましく、10時間〜30時間とすることがより好ましく、15時間〜25時間とすることがさらに好ましい。焼結時間が5時間未満では、高密度な円筒形ターゲット材を得ることが困難となる。一方、焼結時間が40時間を超えると、円筒形ターゲット材の歪みが大きくなってしまうほか、還元反応が進み、金属成分の揮発量が著しく増加することとなる。   The firing time (sintering time) at the sintering temperature described above is preferably 5 to 40 hours, preferably 10 to 30 hours, considering the balance between sinterability and productivity. More preferably, it is more preferably 15 hours to 25 hours. If the sintering time is less than 5 hours, it is difficult to obtain a high-density cylindrical target material. On the other hand, when the sintering time exceeds 40 hours, the distortion of the cylindrical target material becomes large, and the reduction reaction proceeds, so that the volatilization amount of the metal component is remarkably increased.

なお、焼成時の雰囲気は、酸化性雰囲気とすることが好ましく、純酸素雰囲気とすることがより好ましい。具体的には、焼成炉内に、酸素を5L/min〜30L/min程度で流通させた状態で焼成することが好ましい。これにより、酸素欠損の発生を抑制しつつ、炉内温度を±20℃の範囲内で制御することができるため、高密度で均一な円筒形ターゲット材を得ることが可能となる。   Note that the atmosphere during firing is preferably an oxidizing atmosphere, and more preferably a pure oxygen atmosphere. Specifically, it is preferable to perform firing in a state where oxygen is circulated at a rate of about 5 L / min to 30 L / min in the firing furnace. Thereby, since the furnace temperature can be controlled within a range of ± 20 ° C. while suppressing the generation of oxygen vacancies, it becomes possible to obtain a high-density and uniform cylindrical target material.

(3−3)円筒形セラミックス焼結体
このようにして得られた円筒形セラミックス焼結体は、基本的に、上述したCIP成形時に生じた大きな歪みが引き継がれることとなる。したがって、CIP成形時における条件や成形型の構成などによっても異なるが、円筒形セラミックス焼結体には、真円度α0が0.50mm以上、同心度β0が1.0mm以上の歪みが生じている場合が多い。
(3-3) Cylindrical Ceramic Sintered Body The cylindrical ceramic sintered body obtained in this way basically takes over the large strain generated during the above-described CIP molding. Accordingly, the cylindrical ceramic sintered body has a strain with a roundness α 0 of 0.50 mm or more and a concentricity β 0 of 1.0 mm or more, although it varies depending on conditions at the time of CIP molding and the configuration of the mold. It often happens.

ここで、円筒形セラミックス焼結体の真円度α0とは、直径法により求められる値を意味する。具体的には、円筒形セラミックス成形体の外径d0を任意の8箇所において測定し、その最大値をd0(max)および最小値をd0(min)とした場合において、下記の式(a)で求めることができる。
真円度:α0=(d0(max)−d0(min))/2 (a)
Here, the roundness α 0 of the cylindrical ceramic sintered body means a value obtained by the diameter method. Specifically, when the outer diameter d 0 of the cylindrical ceramic molded body is measured at any eight locations, and the maximum value is d 0 (max) and the minimum value is d 0 (min) , It can be obtained in (a).
Roundness: α 0 = (d 0 (max) −d 0 (min) ) / 2 (a)

また、円筒形セラミックス焼結体の同心度β0とは、その偏肉(肉厚のばらつき)を意味し、円筒形セラミックス焼結体の肉厚を任意の8箇所において測定し、その最大値をt0(max)および最小値をt0(min)とした場合において、下記の式(b)で求めることができる。
同心度:β0=t0(max)−t0(min) (b)
In addition, the concentricity β 0 of the cylindrical ceramic sintered body means the uneven thickness (thickness variation), and the thickness of the cylindrical ceramic sintered body is measured at 8 arbitrary points, and the maximum value is obtained. Is t 0 (max) and the minimum value is t 0 (min) , it can be obtained by the following equation (b).
Concentricity: β 0 = t 0 (max) −t 0 (min) (b)

(4)加工工程
加工工程は、焼成工程で得られた円筒形セラミックス焼結体の端面、外周面および内周面を加工し、CIP成形時に生じた大きな歪みを除去する工程である。
(4) Processing step The processing step is a step of processing the end face, outer peripheral surface and inner peripheral surface of the cylindrical ceramic sintered body obtained in the firing step to remove a large strain generated during CIP molding.

特に、本発明では、円筒形セラミックス焼結体を加工する際の加工手段および加工順序を適正化することにより、CIP成形時に、真円度α0が0.50mm以上、同心度β0が1.0mm以上となるような大きな歪みが生じた場合であっても、このような大きな歪みを解消し、得られる円筒形ターゲット材の真円度α1を0.30mm以下、好ましくは0.25mm以下、より好ましくは0.20mm以下とすることができる。また、同心度β1を0.30mm以下、好ましくは0.20mm以下、より好ましくは0.10mm以下とすることができる。 In particular, in the present invention, the roundness α 0 is 0.50 mm or more and the concentricity β 0 is 1 at the time of CIP molding by optimizing the processing means and processing sequence when processing the cylindrical ceramic sintered body. Even when a large strain of 0.0 mm or more occurs, such a large strain is eliminated, and the roundness α 1 of the obtained cylindrical target material is 0.30 mm or less, preferably 0.25 mm. Hereinafter, it can be more preferably 0.20 mm or less. Further, the concentricity β 1 can be set to 0.30 mm or less, preferably 0.20 mm or less, more preferably 0.10 mm or less.

ここで、円筒形ターゲット材の真円度α1とは、円筒形セラミックス焼結体の場合と同様に、円筒形ターゲット材の外径を任意の8箇所において測定し、その最大値をd1(max)、最小値をd1(min)とした場合において、下記の式(c)で求めることができる。
真円度:α1=(d1(max)−d1(min))/2 (c)
Here, the roundness α 1 of the cylindrical target material is the same as in the case of the cylindrical ceramic sintered body, and the outer diameter of the cylindrical target material is measured at any eight locations, and the maximum value is d 1. When (max) and the minimum value are d 1 (min) , they can be obtained by the following equation (c).
Roundness: α 1 = (d 1 (max) −d 1 (min) ) / 2 (c)

また、円筒形ターゲット材の同心度β1とは、円筒形セラミックス焼結体の場合と同様に、円筒形ターゲット材の肉厚を任意の8箇所において測定し、その最大値をt1(max)、最小値をt1(min)とした場合において、下記の式(d)で求めることができる。
同心度:β1=t1(max)−t1(min) (d)
The concentricity β 1 of the cylindrical target material is the same as in the case of the cylindrical ceramic sintered body. The thickness of the cylindrical target material is measured at eight arbitrary positions, and the maximum value is t 1 (max ) When the minimum value is t 1 (min) , it can be obtained by the following equation (d).
Concentricity: β 1 = t 1 (max) −t 1 (min) (d)

なお、本発明の製造方法における加工工程は、その対象となる円筒形セラミックス焼結体のサイズや、その歪み(真円度)によって制限されることなく適用することができる。しかしながら、以下では、本発明が好適に適用される、上述した成形工程および焼成工程により得られた真円度α0が0.50mm以上となるような円筒形セラミックス焼結体を加工して、外径が80mm〜200mm、内径が40mm〜190mm、肉厚が5mm〜20mm、全長が50mm〜500mmであり、真円度α1が0.30μm以下である円筒形ターゲット材を製造する場合を例に挙げて説明する。 In addition, the processing step in the manufacturing method of the present invention can be applied without being limited by the size of the cylindrical ceramic sintered body to be processed and the distortion (roundness). However, in the following, the cylindrical ceramic sintered body having a roundness α 0 obtained by the above-described forming step and firing step to which the present invention is preferably applied is 0.50 mm or more, Example of manufacturing a cylindrical target material having an outer diameter of 80 mm to 200 mm, an inner diameter of 40 mm to 190 mm, a wall thickness of 5 mm to 20 mm, a total length of 50 mm to 500 mm, and a roundness α 1 of 0.30 μm or less. Will be described.

(4−1)加工手段
本発明の製造方法では、加工手段として研削加工、具体的には、平面研削盤、円筒研削盤および内面研削盤を使用することとしている。これらの研削加工は、旋盤による切削加工と異なり、円筒形セラミックス焼結体の端面、外周面および内周面を一括して加工することはできないものの、加工時の切り込み量を1μm〜30μmの範囲に調整することができるため、生産性を確保しつつ、微細な亀裂の発生を効果的に抑制することができる。
(4-1) Processing means In the manufacturing method of the present invention, grinding, specifically, a surface grinder, a cylindrical grinder, and an internal grinder are used as the processing means. These grinding processes are different from the lathe cutting process, but the end face, outer peripheral surface and inner peripheral surface of the cylindrical ceramic sintered body cannot be processed in a lump, but the cutting depth during processing is in the range of 1 μm to 30 μm. Therefore, the occurrence of fine cracks can be effectively suppressed while ensuring productivity.

(4−2)加工順序
本発明の製造方法では、図1および図2に示すように、はじめに、円筒形セラミックス焼結体1の両端面(一端面2および他端面3)を研削し、円筒形セラミックス焼結体1の中心軸に対する一端面2および他端面3の直角度γを0.30mm以下、好ましくは0.25mm以下、より好ましくは0.20mm以下に制御するとともに、これらの端面の平行度δを0.20mm以下、好ましくは0.15mm以下に制御することが必要となる。ここで、直角度γとは、円筒形セラミックス焼結体1を、定盤上に載置したイケールに、その外周面4が定盤と平行となるように固定した状態で、ハイトゲージなどにより、円周方向の少なくとも4箇所において一端面側2および他端面側3の高さを測定し、その差の最大値を算出することにより求めることができる。また、平行度δとは、一端面2または他端面3を基準として、この基準面に対する他端面3または一端面2の平行の度合いを意味し、たとえば、ハイトゲージにより求めることができる。このように直角度γおよび平行度δを制御することにより、後述する外周面研削や内周面研削において、これらの端面を基準として、円筒形セラミックス焼結体1を固定治具10または13にチャッキングする際の位置調整を容易に行うことが可能となる。
(4-2) Processing Order In the manufacturing method of the present invention, as shown in FIGS. 1 and 2, first, both end faces (one end face 2 and the other end face 3) of the cylindrical ceramic sintered body 1 are ground to form a cylinder. The squareness γ of the one end face 2 and the other end face 3 with respect to the central axis of the shaped ceramic sintered body 1 is controlled to 0.30 mm or less, preferably 0.25 mm or less, more preferably 0.20 mm or less. It is necessary to control the parallelism δ to 0.20 mm or less, preferably 0.15 mm or less. Here, the squareness γ is a state in which the cylindrical ceramic sintered body 1 is fixed to the scale placed on the surface plate so that the outer peripheral surface 4 is parallel to the surface plate, It can be obtained by measuring the height of the one end surface side 2 and the other end surface side 3 at at least four locations in the circumferential direction and calculating the maximum value of the difference. Further, the parallelism δ means the degree of parallelism of the other end surface 3 or the one end surface 2 with respect to the reference surface with the one end surface 2 or the other end surface 3 as a reference, and can be obtained by, for example, a height gauge. By controlling the perpendicularity γ and the parallelism δ in this way, the cylindrical ceramic sintered body 1 is fixed to the fixing jig 10 or 13 with reference to these end faces in outer peripheral surface grinding and inner peripheral surface grinding described later. It is possible to easily adjust the position when chucking.

端面研削後、図3に示すように、円筒形セラミックス焼結体1の外周面4を研削し、次いで、図4に示すように、内周面5を研削する。上述したように、CIP法で成形した円筒形セラミックス焼結体1は大きな歪みが生じているが、この歪みは、外周面4側が大きく、内周面5側は比較的小さい。したがって、比較的歪みの小さい内周面5を固定治具10にチャッキングする外周面研削後、これによって得られた歪みのない外周面4を基準として、外周面4を固定治具13にチャッキングして内周面研削を行うことにより、割れや欠けなどの欠陥を生じさせずに、真円度α1や同心度β1に優れる円筒形ターゲット材を得ることができる。 After end face grinding, the outer peripheral surface 4 of the cylindrical ceramic sintered body 1 is ground as shown in FIG. 3, and then the inner peripheral surface 5 is ground as shown in FIG. As described above, the cylindrical ceramic sintered body 1 formed by the CIP method has a large strain, but this strain is large on the outer peripheral surface 4 side and relatively small on the inner peripheral surface 5 side. Therefore, after the outer peripheral surface grinding that chucks the inner peripheral surface 5 with relatively small distortion to the fixing jig 10, the outer peripheral surface 4 is chucked to the fixing jig 13 with reference to the outer peripheral surface 4 obtained without distortion. By performing the inner peripheral surface grinding by king, a cylindrical target material having excellent roundness α 1 and concentricity β 1 can be obtained without causing defects such as cracks and chips.

また、本発明の製造方法では、外周研削を円筒研削盤により、内周面研削を内面研削盤により行うこととしているが、一般的に、研削盤の構造上、内面研削盤の砥石14は、円筒研削盤の砥石11よりも外径が小さなものとならざるを得ない。このため、内面周面研削では、砥石14の回転速度を高く設定することができず、加工時間が外周面研削の2倍以上となり、生産性の向上を図ることが困難である。しかしながら、本発明では、外周面研削後に内周面研削を行うことにより、内周面研削時に、円筒形セラミックス焼結体1を固定治具13に安定してチャッキングすることができるため、内周面研削における切り込み量を、所定範囲内において大きく設定することができ、効率的な加工が可能となる。   Further, in the manufacturing method of the present invention, the outer peripheral grinding is performed by a cylindrical grinder, and the inner peripheral surface grinding is performed by an inner grinder. However, in general, due to the structure of the grinder, the grindstone 14 of the inner grinder is: The outer diameter must be smaller than the grindstone 11 of the cylindrical grinder. For this reason, in the internal peripheral surface grinding, the rotational speed of the grindstone 14 cannot be set high, and the processing time becomes twice or more that of the external peripheral surface grinding, and it is difficult to improve productivity. However, in the present invention, since the inner peripheral surface grinding is performed after the outer peripheral surface grinding, the cylindrical ceramic sintered body 1 can be stably chucked to the fixing jig 13 during the inner peripheral surface grinding. The depth of cut in circumferential grinding can be set large within a predetermined range, and efficient machining becomes possible.

(4−3)端面、外周面および内周面の研削
[端面研削]
a)固定方法
端面研削では、最初に、円筒形セラミックス焼結体1を、その中心軸Cが垂直となるように、平面研削盤のテーブル6上に載置する。ここで、CIP法で成形した円筒形セラミックス焼結体1の一端面2および他端面3は歪みが大きく、そのままの状態では、円筒形セラミックス焼結体1を安定してチャッキングすることは困難である。このため、円筒形セラミックス焼結体1を、一端面2が上側となるようにテーブル6上に載置した状態で、周方向の任意の8か所の位置において、テーブル6の表面から円筒形セラミックス焼結体1の一端面2までの距離(高さ)h0を測定し、そのばらつき(最大値と最小値の差)が0.80mm以内、好ましくは0.70mm以内、より好ましくは0.40mm以内となるように制御した上で、円筒形セラミックス焼結体1の四方に固定ブロック8を配置し、電磁チャックによりチャッキングすることが重要となる。これにより、円筒形セラミックス焼結体1をテーブル6上に安定して固定した上で研削加工することができるため、上述した範囲の直角度γおよび平行度δを容易に達成することができる。この際に使用する固定ブロック8としては、その高さが、円筒形セラミックス焼結体の高さh0の2/3〜5/6程度のものを用いることが好ましく、3/4〜4/5程度のものを用いることがより好ましい。固定ブロックの高さが(2/3)h0未満では、端面研削中に固定ブロックが外れてしまうおそれがある。一方、固定ブロックの高さが(5/6)h0を超えると、加工中に、固定ブロックと平面研削盤の砥石9とが干渉するおそれがある。
(4-3) End face, outer peripheral face and inner peripheral face grinding [End face grinding]
a) Fixing method In the end face grinding, first, the cylindrical ceramic sintered body 1 is placed on the table 6 of the surface grinder so that the central axis C is vertical. Here, the one end face 2 and the other end face 3 of the cylindrical ceramic sintered body 1 formed by the CIP method are greatly distorted, and it is difficult to stably chuck the cylindrical ceramic sintered body 1 as it is. It is. For this reason, the cylindrical ceramic sintered body 1 is placed from the surface of the table 6 at any eight positions in the circumferential direction in a state where the cylindrical ceramic sintered body 1 is placed on the table 6 so that the one end surface 2 is on the upper side. The distance (height) h 0 to the one end face 2 of the ceramic sintered body 1 is measured, and the variation (difference between the maximum value and the minimum value) is within 0.80 mm, preferably within 0.70 mm, more preferably 0. It is important that the fixed blocks 8 are arranged in the four directions of the cylindrical ceramic sintered body 1 and chucked by an electromagnetic chuck after being controlled to be within 40 mm. Thereby, since the cylindrical ceramic sintered body 1 can be ground and fixed stably on the table 6, the perpendicularity γ and the parallelism δ within the above-described ranges can be easily achieved. As the fixing block 8 used at this time, it is preferable to use a block whose height is about 2/3 to 5/6 of the height h 0 of the cylindrical ceramic sintered body. More preferably, about 5 are used. If the height of the fixed block is less than (2/3) h 0 , the fixed block may come off during end face grinding. On the other hand, if the height of the fixed block exceeds (5/6) h 0 , the fixed block and the grindstone 9 of the surface grinder may interfere during processing.

なお、h0のばらつきを0.80mm以内に抑制する手段としては、たとえば、図1に示すように、円筒形セラミックス焼結体1の他端面3とテーブル6との間に、少なくとも1本のシクネスゲージ7を挿入する方法を挙げることができる。これは、シクネスゲージ7は、その厚さが既知であるため、各測定位置におけるh0を容易に調整することができるからである。なお、シクネスゲージ7としては、一般的なもの、すなわち、リーフの厚さが0.01mm〜1mmの範囲にあるものを用いることができる。 For example, as shown in FIG. 1, at least one piece between the other end surface 3 of the cylindrical ceramic sintered body 1 and the table 6 can be used as a means for suppressing the variation in h 0 within 0.80 mm. A method of inserting the thickness gauge 7 can be mentioned. This is because the thickness gauge 7 has a known thickness and can easily adjust h 0 at each measurement position. As the thickness gauge 7, a general gauge, that is, a leaf having a thickness of 0.01 mm to 1 mm can be used.

一端面2の研削が終了した後、一旦、電磁チャックを解除し、図2に示すように、他端面3が上側となるように、円筒形セラミックス焼結体1をテーブル6上に載置し、同様にしてチャッキングする。なお、一端面2は、すでに十分な平行度δを備えているため、一端面2とテーブル6との間にシクネスゲージ7などを挿入せずとも、テーブル6から他端面3までの距離h1のばらつきを十分に抑制することができる。 After the grinding of the one end face 2, the electromagnetic chuck is once released, and the cylindrical ceramic sintered body 1 is placed on the table 6 so that the other end face 3 is on the upper side as shown in FIG. Chuck in the same way. Since the end face 2 already has a sufficient parallelism δ, the distance h 1 from the table 6 to the other end face 3 can be obtained without inserting a thickness gauge 7 or the like between the end face 2 and the table 6. Variation can be sufficiently suppressed.

このような方法によれば、工業規模の生産においても、円筒形セラミックス焼結体1をテーブル6上に、略垂直ないしは垂直に、かつ、安定してチャッキングすることができるため、一端面2および他端面3を高精度で加工することが可能となる。   According to such a method, the cylindrical ceramic sintered body 1 can be chucked on the table 6 substantially vertically or vertically and stably even in industrial scale production. And it becomes possible to process the other end surface 3 with high accuracy.

b)研削量
一端面2および他端面3の研削では、これらの端面の平行度δを確保することができる限り、その研削量が制限されることはないが、歩留りや円筒ターゲット材の生産性を考慮すると、その研削量は可能な限り少ない方が好ましい。この点、上述した方法によれば、一端面2および他端面3の研削量を、一端面2を研削する際に、他端面3とテーブル6との間に挿入したシクネスゲージ7の厚さs(mm)のうち、最大の厚さsmax(mm)に0.10mm〜0.20mm、好ましくは0.10mm〜0.15mm、より好ましくは0.10mmを加えた程度としても、これらの端面の平行度δを十分に確保することができる。
b) Amount of grinding In the grinding of the one end surface 2 and the other end surface 3, the amount of grinding is not limited as long as the parallelism δ of these end surfaces can be ensured, but the yield and productivity of the cylindrical target material are not limited. In view of this, it is preferable that the amount of grinding is as small as possible. In this regard, according to the above-described method, the grinding amount of the one end face 2 and the other end face 3 is set to the thickness s (of the thickness gauge 7 inserted between the other end face 3 and the table 6 when the one end face 2 is ground. mm), the maximum thickness s max (mm) is 0.10 mm to 0.20 mm, preferably 0.10 mm to 0.15 mm, more preferably 0.10 mm. A sufficient degree of parallelism δ can be secured.

なお、次工程の外周面研削において、円筒形セラミックス焼結体1を、仮止め用接着剤12を介して固定治具10と接合する場合、端面研削後の円筒形セラミックス焼結体1の全長が、目的とする円筒形ターゲット材の全長よりも1mm以上長くなるように、研削量を調整する必要がある。これは、外周面研削において、一端面2や他端面3に付着した仮止め用接着剤12を除去するためには、外周面研削後に、再度、一端面2や他端面3を研削することが必要となるからである。   In addition, when the cylindrical ceramic sintered body 1 is joined to the fixing jig 10 via the temporary fixing adhesive 12 in the outer peripheral surface grinding in the next step, the total length of the cylindrical ceramic sintered body 1 after end face grinding. However, it is necessary to adjust the grinding amount so as to be longer by 1 mm or more than the total length of the target cylindrical target material. In the outer peripheral surface grinding, in order to remove the temporary fixing adhesive 12 attached to the one end surface 2 or the other end surface 3, the one end surface 2 or the other end surface 3 can be ground again after the outer peripheral surface grinding. It is necessary.

c)研削方法および研削条件
端面研削の方法は、特に制限されることはないが、加工効率を考慮すると、砥石の軸方向と直角の方向に砥石を移動させながら削るプランジ加工と、砥石の軸方向に砥石を移動させながら削るトラバース加工を組み合わせて研削することが好ましい。より具体的には、粗研削をプランジ加工で行い、仕上げ研削をトラバース加工で行うことが好ましい。プランジ加工のみで端面研削を行うと、加工時間を短時間とすることができるものの、所望の寸法精度や面状態を確保することができない場合がある。一方、トラバース加工のみで端面研削を行うと、所望の寸法精度や面状態を確保することができるものの、加工に長時間を要し、生産性が悪化する場合がある。
c) Grinding Method and Grinding Conditions The end face grinding method is not particularly limited. However, in consideration of machining efficiency, the plunge machining in which the grinding wheel is moved in the direction perpendicular to the grinding wheel axial direction, and the grinding wheel axis It is preferable to perform grinding in combination with a traverse process for cutting while moving the grindstone in the direction. More specifically, it is preferable to perform rough grinding by plunge processing and finish grinding by traverse processing. If end face grinding is performed only by plunge machining, the machining time can be shortened, but the desired dimensional accuracy and surface condition may not be ensured. On the other hand, when end face grinding is performed only by traverse processing, desired dimensional accuracy and surface condition can be ensured, but processing may take a long time and productivity may deteriorate.

この場合において、一端面2および他端面3は、粗研削および仕上げ研削をそれぞれ2回以上に分けて行うことが好ましく、4回以上に分けて行うことがより好ましい。これにより、一端面2および他端面3の直角度γおよび平行度δのばらつきを抑制することが可能となる。   In this case, the one end face 2 and the other end face 3 are each preferably subjected to rough grinding and finish grinding twice or more, more preferably four times or more. Thereby, it is possible to suppress variations in the perpendicularity γ and the parallelism δ between the one end surface 2 and the other end surface 3.

また、一端面2および他端面3の研削では、粗研削および仕上げ研削のいずれにおいても、砥石9として、粒度が#80〜#240のものを用いることが好ましく、#120〜#170のものを用いることがより好ましい。   Moreover, in grinding of the one end surface 2 and the other end surface 3, it is preferable to use a grindstone 9 having a particle size of # 80 to # 240, and # 120 to # 170 in both rough grinding and finish grinding. More preferably, it is used.

このような条件の下、粗研削では、切り込み量を1μm〜30μmに調整することが好ましく、10μm〜25μmに調整することがより好ましい。切り込み量が1μm未満では、粗研削時に、円筒形セラミックス焼結体1に欠陥が発生する心配は少ないが、加工に長時間を要し、生産性が著しく低下する。一方、切り込み量が30μmを超えると、研削抵抗が大きくなるため、粗研削中に、円筒形セラミックス焼結体のチャッキング位置がずれたり、著しい場合には、チャッキングが外れたりしてしまい、割れや欠けなどの発生を抑制することが困難となる。また、砥石の目詰まりが多くなり、所望の面状態を確保するためには、頻繁にドレッシング作業を行うことが必要となり、生産性が著しく悪化することとなる。   Under such conditions, in rough grinding, the cutting depth is preferably adjusted to 1 μm to 30 μm, and more preferably adjusted to 10 μm to 25 μm. When the depth of cut is less than 1 μm, there is little fear of the occurrence of defects in the cylindrical ceramic sintered body 1 during rough grinding, but the processing takes a long time and the productivity is significantly reduced. On the other hand, if the depth of cut exceeds 30 μm, the grinding resistance increases, so during rough grinding, the chucking position of the cylindrical ceramic sintered body is shifted, or in the case of remarkable, chucking comes off, It becomes difficult to suppress the occurrence of cracks and chips. Further, clogging of the grindstone increases, and in order to ensure a desired surface state, it is necessary to frequently perform dressing work, and productivity is significantly deteriorated.

これに対して、仕上げ研削では、切り込み量を10μm以下に調整することが好ましく、6μm以下に調整することがより好ましい。切り込み量が10μmを超えると、砥石の状態にもよるが、仕上げ研削後の表面粗さが粗くなり、別途、ゼロ研削などを複数回行うことが必要となるため、生産性の悪化を招くこととなる。ここで、ゼロ研削とは、砥石を、研削面を滑らせるように移動させることにより、研削面に残存する突起部のみを研削除去する研削方法をいう。なお、仕上げ研削では、切り込み量の下限が制限されることはないが、切り込み量を1μm未満とすると、加工に長時間を要し、生産性が著しく低下するおそれがある。   On the other hand, in finish grinding, it is preferable to adjust the depth of cut to 10 μm or less, and more preferably to 6 μm or less. If the depth of cut exceeds 10 μm, it depends on the condition of the grindstone, but the surface roughness after finish grinding becomes rough, and it is necessary to perform zero grinding several times separately, resulting in deterioration of productivity. It becomes. Here, zero grinding refers to a grinding method in which only the protrusions remaining on the grinding surface are ground and removed by moving the grindstone so that the grinding surface slides. In finish grinding, the lower limit of the cutting depth is not limited. However, if the cutting depth is less than 1 μm, it takes a long time for processing, and the productivity may be significantly reduced.

また、仕上げ研削における研削量は、5μm以上とすることが好ましく、10μm以上とすることがより好ましい。研削量が5μm未満では、粗研削における切り込み量にもよるが、粗研削で生じた研削痕を除去することができない場合がある。なお、仕上げ研削では、研削量の上限が制限されることはないが、十分な生産性を確保するためには、研削量を20μm以下とすることが好ましい。   Further, the grinding amount in finish grinding is preferably 5 μm or more, and more preferably 10 μm or more. If the grinding amount is less than 5 μm, depending on the cutting amount in the rough grinding, there may be a case where the grinding marks generated by the rough grinding cannot be removed. In finish grinding, the upper limit of the grinding amount is not limited, but in order to ensure sufficient productivity, the grinding amount is preferably 20 μm or less.

[外周面研削]
a)固定方法
外周面研削において、円筒形セラミックス焼結体1は、その中心軸Cが固定治具の中心軸と一致するようにチャッキングされる。この際、内周面5側の歪みが比較的小さい場合、具体的には円筒形セラミックス焼結体の同心度β0が0.60mm未満の場合には、一般的なスクロールチャックのみで、円筒形セラミックス焼結体1をチャッキングすることも可能である。しかしながら、内周面5側の歪みが大きい場合、具体的には、円筒形セラミックス焼結体1の同心度β0が0.60mm以上の場合には、スクロールチャックによる固定では十分な固定力を確保することができない。このような場合、円筒形セラミック焼結体1を、仮止め用接着剤12を介して固定治具10に接着および固定することが好ましい。すなわち、固定治具10の表面に仮止め用接着剤12を塗布することで接着層を形成し、この接着層に円筒形セラミックス焼結体1の一端面2または他端面3を当接させ、必要に応じて押圧することにより、円筒形セラミックス焼結体1を固定治具10に固定することが好ましい。
[Outer peripheral surface grinding]
a) Fixing method In the outer peripheral surface grinding, the cylindrical ceramic sintered body 1 is chucked so that the central axis C thereof coincides with the central axis of the fixing jig. At this time, when the distortion on the inner peripheral surface 5 side is relatively small, specifically, when the concentricity β 0 of the cylindrical ceramic sintered body is less than 0.60 mm, only a general scroll chuck is used. It is also possible to chuck the shaped ceramic sintered body 1. However, when the distortion on the inner peripheral surface 5 side is large, specifically, when the concentricity β 0 of the cylindrical ceramic sintered body 1 is 0.60 mm or more, the fixing with the scroll chuck has a sufficient fixing force. It cannot be secured. In such a case, it is preferable to bond and fix the cylindrical ceramic sintered body 1 to the fixing jig 10 via the temporary fixing adhesive 12. That is, an adhesive layer is formed by applying the temporary fixing adhesive 12 to the surface of the fixing jig 10, and one end surface 2 or the other end surface 3 of the cylindrical ceramic sintered body 1 is brought into contact with the adhesive layer, It is preferable to fix the cylindrical ceramic sintered body 1 to the fixing jig 10 by pressing as necessary.

この仮止め用接着剤12としては、常温(5℃〜35℃)で固体であり、熱溶融温度が50℃以上のものであることが必要とされる。具体的には、ビニル系高分子化合物、石油系樹脂、ロジンなどの天然樹脂およびその誘導体、並びに、パラフィンワックスなどの熱可塑性樹脂や熱硬化性樹脂などを好適に用いることができる。   The temporary fixing adhesive 12 is required to be solid at room temperature (5 ° C. to 35 ° C.) and have a heat melting temperature of 50 ° C. or higher. Specifically, natural polymers such as vinyl polymer compounds, petroleum resins, rosin and derivatives thereof, thermoplastic resins such as paraffin wax, thermosetting resins, and the like can be suitably used.

この場合、真円度α1が0.30mm以下の円筒形ターゲット材を得るためには、上述した端面加工により、円筒形セラミックス焼結体1の直角度γおよび平行度δを適切な範囲に制御するとともに、円筒形セラミックス焼結体1の周方向の任意の8か所の位置において、固定治具10の表面から円筒形セラミックス焼結体1の他端面3または一端面2までの距離h2を測定し、そのばらつきが0.30mm以内、好ましくは0.20mm以内となるように調整することが必要となる。なお、本発明の製造方法によれば、上述した端面研削後の円筒形セラミックス焼結体1の一端面2および他端面3は、十分な直角度γおよび平行度δを備えているため、このような調整を容易に行うことができる。 In this case, in order to obtain a cylindrical target material having a roundness α 1 of 0.30 mm or less, the perpendicularity γ and the parallelism δ of the cylindrical ceramic sintered body 1 are set to appropriate ranges by the end face processing described above. The distance h from the surface of the fixing jig 10 to the other end surface 3 or the one end surface 2 of the cylindrical ceramic sintered body 1 at any eight positions in the circumferential direction of the cylindrical ceramic sintered body 1 is controlled. It is necessary to measure 2 and adjust the variation so that it is within 0.30 mm, preferably within 0.20 mm. Note that, according to the manufacturing method of the present invention, the one end surface 2 and the other end surface 3 of the cylindrical ceramic sintered body 1 after end face grinding described above have sufficient squareness γ and parallelism δ. Such adjustment can be easily performed.

b)研削量
外周面研削における研削量は、特に制限されることはないが、歩留りや生産性を考慮すると、できるだけ少ない方が好ましい。具体的には、外周面4の真円度α1が0.30mm以下となる最小の研削量に制御することが好ましい。
b) Grinding amount The grinding amount in the outer peripheral surface grinding is not particularly limited, but is preferably as small as possible in consideration of yield and productivity. Specifically, it is preferable to control to the minimum grinding amount at which the roundness α 1 of the outer peripheral surface 4 is 0.30 mm or less.

c)研削方法および研削条件
外周面研削の方法および条件も、特に制限されることはないが、加工効率を考慮すると、端面研削の場合と同様に、プランジ加工とトラバース加工を組み合わせて研削することが好ましい。
c) Grinding method and grinding conditions The outer circumferential surface grinding method and conditions are not particularly limited, but considering machining efficiency, grinding is performed by combining plunge machining and traverse machining as in the case of end face grinding. Is preferred.

具体的には、図3に示すように、砥石11を用いて、矢印Aの方向に所定量切り込んだ後、砥石11を矢印Bの方向に、その幅の分だけ移動し、同様に、所定量切り込む。この操作を繰り返し行い、円筒形セラミックス焼結体1の外周面4全体をプランジ加工する(粗研削)。続いて、砥石11を用いて、矢印Aの方向に所定量切り込みつつ、砥石11を矢印Bの方向に移動させ、外周面全体をトラバース加工する(仕上げ研削)。この際、粗研削および仕上げ研削をそれぞれ2回以上に分けて行うことがより好ましく、4回以上に分けて行うことがさらに好ましい。   Specifically, as shown in FIG. 3, after using the grindstone 11 to cut a predetermined amount in the direction of the arrow A, the grindstone 11 is moved in the direction of the arrow B by the width, and similarly, Cut a certain amount. This operation is repeated to plunge the entire outer peripheral surface 4 of the cylindrical ceramic sintered body 1 (rough grinding). Subsequently, the grindstone 11 is moved in the direction of the arrow B while cutting a predetermined amount in the direction of the arrow A using the grindstone 11, and the entire outer peripheral surface is traversed (finish grinding). At this time, it is more preferable to perform rough grinding and finish grinding in two or more times, and more preferably in four or more times.

なお、砥石11としては、端面研削の場合と同様に、粒度が#80〜#240のものを用いることが好ましく、#120〜#170のものを用いることがより好ましい。この際、粗研削における切り込み量を1μm〜30μmに調整することが好ましく、10μm〜25μmに調整することがより好ましい。一方、仕上げ研削による切り込み量は10μm以下に調整することが好ましく、6μm以下に調整することがより好ましい。さらに、仕上げ研削における研削量は5μm以上とすることが好ましく、10μm以上とすることがより好ましい。   In addition, as the grindstone 11, it is preferable to use the thing of # 80- # 240, and it is more preferable to use the thing of # 120- # 170 like the case of end surface grinding. At this time, it is preferable to adjust the cutting amount in rough grinding to 1 μm to 30 μm, and it is more preferable to adjust to 10 μm to 25 μm. On the other hand, the depth of cut by finish grinding is preferably adjusted to 10 μm or less, and more preferably adjusted to 6 μm or less. Furthermore, the grinding amount in finish grinding is preferably 5 μm or more, and more preferably 10 μm or more.

[内周面研削]
a)固定方法
内周面研削において、円筒形セラミックス焼結体1は、その中心軸Cが固定治具13の中心軸Cと一致するように固定される。外周面研削後では、円筒形セラミックス焼結体1の外周面4は高い真円度α1を備えているため、三つ爪のスクロールチャックなどの公知の手段であっても問題なく固定することができる。
[Inner surface grinding]
a) Fixing Method In the inner peripheral surface grinding, the cylindrical ceramic sintered body 1 is fixed so that the central axis C thereof coincides with the central axis C of the fixing jig 13. After the outer peripheral surface grinding, the outer peripheral surface 4 of the cylindrical ceramic sintered body 1 has a high roundness α 1 , so that even known means such as a three-jaw scroll chuck can be fixed without any problem. Can do.

b)研削量
外周面研削における研削量は、内周面5の歪みの程度に応じて適宜調整する必要があるが、端面研削の場合と同様に、可能な限り少ない方が好ましい。本発明の製造方法における内周面研削においては、既に外周面4の真円度α1が確保された状態で内周面研削を行うため、何ら特別な手段を用いずとも、その研削量は最小化される。
b) Amount of grinding Although the amount of grinding in the outer peripheral surface grinding needs to be adjusted as appropriate according to the degree of distortion of the inner peripheral surface 5, it is preferably as small as possible as in the case of end surface grinding. In the inner peripheral surface grinding in the manufacturing method of the present invention, since the inner peripheral surface grinding is already performed in a state where the roundness α 1 of the outer peripheral surface 4 is already secured, the amount of grinding can be reduced without using any special means. Minimized.

c)研削方法および研削条件
内周面研削の方法および条件も、特に制限されることはないが、端面研削や外周面研削と同様に、プランジ加工とトラバース加工を組み合わせて研削することが好ましい。
c) Grinding method and grinding conditions The inner circumferential surface grinding method and conditions are also not particularly limited, but it is preferable to perform a combination of plunge machining and traverse machining as in the end face grinding and outer circumferential grinding.

具体的には、図4に示すように、砥石14を用いて、矢印A´の方向に所定量切り込んだ後、砥石14を矢印B´の方向に、その幅の分だけ移動し、同様に、所定量切り込む。この操作を繰り返し行い、円筒形セラミックス焼結体1の内周面5全体をプランジ加工する(粗研削)。続いて、砥石14を用いて、矢印A´の方向に所定量切り込みつつ、砥石14を矢印B´の方向に移動させ、外周面全体をトラバース加工する(仕上げ研削)。この際、粗研削および仕上げ研削をそれぞれ2回以上に分けて行うことがより好ましく、4回以上に分けて行うことがさらに好ましい。   Specifically, as shown in FIG. 4, after using a grindstone 14 to cut a predetermined amount in the direction of arrow A ′, the grindstone 14 is moved in the direction of arrow B ′ by the width, and similarly Cut a predetermined amount. This operation is repeated to plunge the entire inner peripheral surface 5 of the cylindrical ceramic sintered body 1 (rough grinding). Subsequently, the grindstone 14 is moved in the direction of the arrow B ′ while cutting a predetermined amount in the direction of the arrow A ′ using the grindstone 14, and the entire outer peripheral surface is traversed (finish grinding). At this time, it is more preferable to perform rough grinding and finish grinding in two or more times, and more preferably in four or more times.

なお、砥石14としては、端面研削や外周面研削の場合と同様に、粒度が#80〜#240のものを用いることが好ましく、#120〜#170のものを用いることがより好ましい。この際、粗研削における切り込み量を1μm〜30μmに調整することが好ましく、10μm〜25μmに調整することがより好ましい。一方、仕上げ研削による切り込み量は10μm以下に調整することが好ましく、6μm以下に調整することがより好ましい。さらに、仕上げ研削における研削量は5μm以上とすることが好ましく、10μm以上とすることがより好ましい。   In addition, as the grindstone 14, it is preferable to use the thing of # 80- # 240, and it is more preferable to use the thing of # 120- # 170 similarly to the case of end surface grinding or outer peripheral surface grinding. At this time, it is preferable to adjust the cutting amount in rough grinding to 1 μm to 30 μm, and it is more preferable to adjust to 10 μm to 25 μm. On the other hand, the depth of cut by finish grinding is preferably adjusted to 10 μm or less, and more preferably adjusted to 6 μm or less. Furthermore, the grinding amount in finish grinding is preferably 5 μm or more, and more preferably 10 μm or more.

このような内周面研削では、上述したように、円筒形セラミックス焼結体を安定してチャッキングすることができるため、所定の範囲内において切り込み量を増加させることができ、効率的な加工が可能となる。   In such inner peripheral surface grinding, as described above, since the cylindrical ceramic sintered body can be stably chucked, the cutting amount can be increased within a predetermined range, and efficient machining can be performed. Is possible.

2.円筒形ターゲット材
本発明の円筒形ターゲット材は、上述した製造方法によって製造されるものである。したがって、本発明の円筒形ターゲット材は、上述した原料、すなわち、In、Sn、Zn、Al、Nb、TaおよびTiなどを主成分とする酸化物によって構成することができる。より具体的には、ITOやAZOのほか、タンタルドープ酸化インジウム(ITaO)やインジウムドープ酸化亜鉛(ZIO)などによって構成することができる。
2. Cylindrical target material The cylindrical target material of this invention is manufactured by the manufacturing method mentioned above. Therefore, the cylindrical target material of the present invention can be composed of the above-described raw materials, that is, oxides mainly composed of In, Sn, Zn, Al, Nb, Ta, Ti, and the like. More specifically, in addition to ITO and AZO, tantalum-doped indium oxide (ITaO), indium-doped zinc oxide (ZIO), or the like can be used.

また、本発明の円筒形ターゲット材は、上述したように歪みが少ないと評価できる。すなわち、この円筒形ターゲット材は、真円度α1が0.30mm以下、好ましくは0.25mm以下、より好ましくは0.20mm以下の範囲にあり、かつ、同心度β1が0.30mm以下、好ましくは0.20mm以下、より好ましくは0.10mm以下の範囲にあると評価することができる。 Moreover, it can be evaluated that the cylindrical target material of the present invention has little distortion as described above. That is, this cylindrical target material has a roundness α 1 of 0.30 mm or less, preferably 0.25 mm or less, more preferably 0.20 mm or less, and a concentricity β 1 of 0.30 mm or less. , Preferably 0.20 mm or less, more preferably 0.10 mm or less.

なお、本発明の円筒形ターゲット材は、接合層を形成する接合材との濡れ性を改善することを目的として、その内周面5の表面に銅やインジウムなどの下地層を形成してもよい。たとえば、接合材として、インジウムを主成分とする低融点はんだを使用する場合には、インジウムまたはインジウム合金からなる下地層を形成してもよい。   The cylindrical target material of the present invention may be formed by forming a base layer such as copper or indium on the inner peripheral surface 5 for the purpose of improving wettability with the bonding material forming the bonding layer. Good. For example, when a low melting point solder mainly composed of indium is used as the bonding material, an underlayer made of indium or an indium alloy may be formed.

3.円筒形スパッタリングターゲット
(1)円筒形スパッタリングターゲットの製造方法
本発明の円筒形スパッタリングターゲットは、上述した円筒形ターゲット材の中空部にバッキングチューブを同軸に配置した後、円筒形ターゲット材とバッキングチューブとの間隙に接合材を注入することにより接合層を形成し、円筒形ターゲット材とバッキンングチューブを接合することで製造することができる。このような円筒形スパッタリングターゲットは、偏心が少なく、スパッタリング時のアーキングの発生を大幅に抑制することができる。
3. Cylindrical Sputtering Target (1) Manufacturing Method of Cylindrical Sputtering Target The cylindrical sputtering target of the present invention includes a cylindrical target material, a backing tube, and a cylindrical tube, after the backing tube is coaxially disposed in the hollow portion of the cylindrical target material described above. It can be manufactured by forming a bonding layer by injecting a bonding material into the gap and bonding the cylindrical target material and the backing tube. Such a cylindrical sputtering target has little eccentricity and can significantly suppress the occurrence of arcing during sputtering.

また、本発明は、単一のバッキングチューブに複数の円筒形ターゲット材を同軸に配置し、接合する場合にも適用することができる。このような円筒形スパッタリングターゲットを製造する場合、これを構成する各円筒形ターゲット材の真円度α1や同心度β1が十分でないと、その位置合わせが困難となり、隣接する円筒形ターゲットの外周面に段差が生じたり、円筒形ターゲット材間の隙間にばらつきが生じやすくなったりする。これに対して、本発明によれば、各円筒形ターゲット材は優れた真円度α1および同心度β1を備えているため、この端面または外周面を基準として位置合わせをすることで、容易に、段差や隙間のばらつきが少ない円筒形スパッタリングターゲットを得ることができる。 The present invention can also be applied to a case where a plurality of cylindrical target materials are coaxially arranged and joined to a single backing tube. When manufacturing such a cylindrical sputtering target, if the roundness α 1 and the concentricity β 1 of each cylindrical target material constituting the cylindrical sputtering target are not sufficient, it is difficult to align the adjacent cylindrical targets. A step is generated on the outer peripheral surface, and a gap between the cylindrical target materials is likely to vary. On the other hand, according to the present invention, since each cylindrical target material has excellent roundness α 1 and concentricity β 1, by aligning with respect to this end surface or outer peripheral surface, It is possible to easily obtain a cylindrical sputtering target with little variation in steps and gaps.

[バッキングチューブ]
バッキングチューブは、スパッタリング時に発生した熱により、接合層が劣化および溶融しないように、十分な冷却効率を確保できる熱伝導性を備えている必要がある。また、スパッタリング時に放電可能な電気伝導性を有し、さらには、円筒形スパッタリングターゲットを支持可能な強度を備えている必要がある。
[Backing tube]
The backing tube needs to have thermal conductivity that can ensure sufficient cooling efficiency so that the bonding layer does not deteriorate and melt due to heat generated during sputtering. Moreover, it is necessary to have electrical conductivity that can be discharged at the time of sputtering and to have strength that can support a cylindrical sputtering target.

このようなバッキングチューブとしては、たとえば、オーステナイト系ステンレス製、特にSOS304製のものに加えて、銅または銅合金、チタンまたはチタン合金、モリブデンまたはモリブデン合金、アルミニウムまたはアルミニウム合金製のものなどを挙げることができる。なお、バッキングチューブとしてステンレス製のものを用いる場合には、接合材との濡れ性を改善し、円筒形スパッタリングターゲットとの接合強度を十分に確保するため、その外周面に銅やインジウムなどの下地層を形成してもよい。   Examples of such a backing tube include those made of austenitic stainless steel, particularly SOS304, copper or copper alloy, titanium or titanium alloy, molybdenum or molybdenum alloy, aluminum or aluminum alloy, and the like. Can do. When using a stainless steel backing tube, in order to improve the wettability with the bonding material and to ensure sufficient bonding strength with the cylindrical sputtering target, the outer peripheral surface is made of copper or indium. A formation may be formed.

バッキングチューブのサイズ(全長および外径)は、これと接合する円筒形ターゲット材のサイズ(全長および内径)に応じて適宜調整する必要がある。特に、バッキングチューブの外径については、このバッキングチューブと円筒形ターゲット材の線膨張率の差を考慮して選択することが重要となる。   The size (full length and outer diameter) of the backing tube needs to be appropriately adjusted according to the size (full length and inner diameter) of the cylindrical target material to be joined thereto. In particular, it is important to select the outer diameter of the backing tube in consideration of the difference in linear expansion coefficient between the backing tube and the cylindrical target material.

たとえば、円筒形ターゲット材として、20℃における線膨張率が7.2×10-6/℃であるスズドープ酸化インジウム(ITO)製のものを、バッキングチューブとして、20℃における線膨張率が17.3×10-6/℃であるSOS304製のものを使用する場合、円筒形ターゲット材とバッキングチューブを組み合わせた状態において、これらの間の間隙の幅が、好ましくは0.3mm〜3.0mm、より好ましくは0.5mm〜1.0mmとなるように、バッキングチューブの外径を設定する。間隙の幅が0.3mm未満では、溶融した接合材を注入した場合に、バッキングチューブの熱膨張により、円筒形ターゲット材が割れてしまうおそれがある。一方、間隙の幅が3.0mmを超えると、円筒形ターゲット材とバッキングチューブを同軸に配置した状態で接合することが困難となる。 For example, a cylindrical target material made of tin-doped indium oxide (ITO) having a linear expansion coefficient at 20 ° C. of 7.2 × 10 −6 / ° C. is used as a backing tube, and the linear expansion coefficient at 20 ° C. is 17. When using a product made of SOS304 of 3 × 10 −6 / ° C., in the state where the cylindrical target material and the backing tube are combined, the width of the gap between them is preferably 0.3 mm to 3.0 mm, More preferably, the outer diameter of the backing tube is set to be 0.5 mm to 1.0 mm. If the width of the gap is less than 0.3 mm, the cylindrical target material may be broken due to the thermal expansion of the backing tube when a molten bonding material is injected. On the other hand, if the width of the gap exceeds 3.0 mm, it is difficult to join the cylindrical target material and the backing tube in a coaxial arrangement.

[接合層]
接合層は、円筒形ターゲット材とバッキングチューブを組み合わせた状態で、これらの間隙に接合材を注入し、冷却および固化することにより形成することができる。
[Joint layer]
The bonding layer can be formed by injecting a bonding material into a gap between the cylindrical target material and the backing tube, and cooling and solidifying the bonding material.

接合層には、円筒形ターゲット材とバッキングチューブとを強固に接合するための接着強度、スパッタリング時に発生した熱をバッキングチューブの内側を流れる冷却液に伝達可能な熱伝導性、および、スパッタリング時に放電可能な電気伝導性を備えていることが必要とされる。このような接合層を形成することができる接合材としては、たとえば、インジウムやスズなどを主成分とする低融点はんだを用いることができる。   The bonding layer has an adhesive strength for firmly bonding the cylindrical target material and the backing tube, thermal conductivity capable of transferring heat generated during sputtering to the coolant flowing inside the backing tube, and discharge during sputtering. It is required to have the possible electrical conductivity. As a bonding material capable of forming such a bonding layer, for example, a low melting point solder mainly composed of indium, tin, or the like can be used.

(2)円筒形スパッタリングターゲット
本発明の円筒形スパッタリングターゲットは、上述した製造方法により得られ、従来技術と同様に、少なくとも1つの円筒形ターゲット材と、バッキングチューブと、接合層から構成される。特に、本発明の円筒形スパッタリングターゲットでは、円筒形ターゲット材として、上述した本発明の円筒形ターゲット材を使用しているため、優れた真円度α1および同心度β1を備えたものであると評価することができる。このため、本発明の円筒形スパッタリングターゲットは偏心がほとんどなく、マグネトロン型回転カソードスパッタリング装置に設置し、スパッタリングを行った場合には、円筒形ターゲット材の剥離や、異常放電および成膜異常を抑制することができる。したがって、本発明の円筒形スパッタリングターゲットは、円筒形スパッタリングターゲットが有する、高いターゲット使用効率を安定して実現することができる。
(2) Cylindrical sputtering target The cylindrical sputtering target of this invention is obtained by the manufacturing method mentioned above, and is comprised from an at least 1 cylindrical target material, a backing tube, and a joining layer similarly to a prior art. Particularly, in the cylindrical sputtering target of the present invention, since the cylindrical target material of the present invention described above is used as the cylindrical target material, it has excellent roundness α 1 and concentricity β 1. It can be evaluated that there is. For this reason, the cylindrical sputtering target of the present invention has almost no eccentricity, and when it is installed in a magnetron rotary cathode sputtering apparatus and sputtering is performed, peeling of the cylindrical target material, abnormal discharge, and abnormal film formation are suppressed. can do. Therefore, the cylindrical sputtering target of this invention can implement | achieve stably the high target usage efficiency which a cylindrical sputtering target has.

以下、実施例および比較例を用いて、本発明をさらに詳細に説明する。   Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples and Comparative Examples.

(実施例1)
[成形工程]
酸化インジウム粉末と酸化スズ粉末とからなる混合粉末に、水、バインダおよび分散剤を加えてスラリー化した後、噴霧乾燥することにより造粒粉末を得た。次いで、この造粒粉末を、シリコンゴム製の上蓋と、軟質ゴム製の外枠と、硬質プラスチックゴム製の中枠とからなる成形型に充填し、CIP法により294MPaの圧力を加えて、円筒形セラミックス成形体を得た。
Example 1
[Molding process]
Water, a binder, and a dispersing agent were added to a mixed powder composed of indium oxide powder and tin oxide powder to form a slurry, and then granulated powder was obtained by spray drying. Next, this granulated powder is filled into a mold comprising an upper lid made of silicon rubber, an outer frame made of soft rubber, and an inner frame made of hard plastic rubber, and a pressure of 294 MPa is applied by the CIP method to form a cylinder. A shaped ceramic compact was obtained.

[焼成工程]
この円筒形セラミックス成形体を、大気雰囲気中、500℃まで20時間以上かけて昇温することで脱脂処理した。その後、純酸素雰囲気に切り替え、1550℃まで昇温し、この温度で20時間保持することにより焼成することで、全長が201.7mm、外径が155mmm、内径が131mmである円筒形セラミックス焼結体1を得た。この円筒形セラミックス焼結体1の真円度α0および同心度β0を算出した。具体的には、円筒形セラミックス焼結体の外径dを用いて任意の8箇所で測定し、その最大値d0(max)および最小値d0(min)を求め、上述した式(a)により真円度α0を算出した。また、円筒形セラミックス焼結体の肉厚tを、マイクロメータを用いて任意の8箇所で測定し、その最大値t0(max)および最小値t0(min)を求め、上述した式(b)により同心度β0を算出した。この結果、実施例1で得られた円筒形セラミックス焼結体1の真円度α0は1.00mmであり、同心度β0は0.80mmであることが確認された。
[Baking process]
This cylindrical ceramic molded body was degreased by raising the temperature to 500 ° C. over 20 hours in an air atmosphere. After that, by switching to a pure oxygen atmosphere, raising the temperature to 1550 ° C. and holding at this temperature for 20 hours, firing is performed so that the cylindrical ceramic sintered body having a total length of 201.7 mm, an outer diameter of 155 mm, and an inner diameter of 131 mm Body 1 was obtained. The roundness α 0 and the concentricity β 0 of this cylindrical ceramic sintered body 1 were calculated. Specifically, measurement is performed at any eight locations using the outer diameter d of the cylindrical ceramic sintered body, the maximum value d 0 (max) and the minimum value d 0 (min) are obtained, and the above formula (a ) To calculate the roundness α 0 . Further, the thickness t of the cylindrical ceramic sintered body is measured at any eight locations using a micrometer, and the maximum value t 0 (max) and the minimum value t 0 (min) are obtained. The concentricity β 0 was calculated from b). As a result, it was confirmed that the roundness α 0 of the cylindrical ceramic sintered body 1 obtained in Example 1 was 1.00 mm and the concentricity β 0 was 0.80 mm.

[加工工程]
a)端面研削
上述のようにして得られた円筒形セラミックス焼結体1は歪みが大きく、スクロールキャッチのみでは安定したチャッキングが不可能であった。このため、実施例1では、円筒形セラミックス焼結体1を、一端面2が上側、他端面3が下側となるようにテーブル6上に載置し、円筒形セラミックス焼結体1の一端面の円周上8か所において、テーブル6の表面から一端面までの距離h1のばらつきが0.80mm以内となるように、他端面3とテーブル6との間に4本のシクネスゲージ7(厚さ:0.10mm〜0.60mm)を放射状に挿入するとともに、高さ100mmの固定ブロック8を円筒形セラミックス焼結体1の四方に配置することにより固定した。この際、最も厚いシクネスゲージ7の厚さsmaxは0.60mmであった。
[Processing process]
a) End Surface Grinding The cylindrical ceramic sintered body 1 obtained as described above has a large distortion, and stable chucking is impossible only with a scroll catch. For this reason, in Example 1, the cylindrical ceramic sintered body 1 is placed on the table 6 so that the one end face 2 is on the upper side and the other end face 3 is on the lower side. The four thickness gauges 7 (between the other end surface 3 and the table 6 are arranged so that the variation in the distance h 1 from the surface of the table 6 to the one end surface is within 0.80 mm at eight positions on the circumference of the end surface. (Thickness: 0.10 mm to 0.60 mm) was inserted radially, and fixed by arranging fixed blocks 8 having a height of 100 mm on the four sides of the cylindrical ceramic sintered body 1. At this time, the thickness s max of the thickest thickness gauge 7 was 0.60 mm.

この状態で、粒度が#140である砥石9を用いて一端面2を研削した。具体的には、砥石9を時計回りに回転速度1500rpmで回転させるとともに、一端面2に対して、粗研削としてのプランジ加工を4回に分けて行った後、円筒形セラミックス焼結体1の全長が201.35mmとなるまで、トラバース加工を4回に分けて行った。この際、粗研削における切り込み量を20μmに、仕上げ研削における切り込み量を5μmに調整した。また、仕上げ加工における研削量が10μm程度となるように、粗研削における研削量を調整した。一端面2の研削終了後、他端面3が上側となるように円筒形セラミックス焼結体1を載置し、同様にして固定および研削を行った。なお、端面研削による研削量は、一端面2および他端面3を合わせて、0.70mmとなるように調整した。このようにして得られた円筒形セラミックス焼結体1の直角度γおよび平行度δをハイトゲージにより測定したところ、直角度γは0.25mmであり、平行度δは0.15mmであることが確認された。   In this state, the one end face 2 was ground using a grindstone 9 having a grain size of # 140. Specifically, the grindstone 9 is rotated clockwise at a rotational speed of 1500 rpm, and the plunge processing as rough grinding is performed on the one end surface 2 in four times, and then the cylindrical ceramic sintered body 1 The traverse process was performed in four steps until the total length was 201.35 mm. At this time, the cut amount in rough grinding was adjusted to 20 μm, and the cut amount in finish grinding was adjusted to 5 μm. In addition, the amount of grinding in rough grinding was adjusted so that the amount of grinding in finishing was about 10 μm. After the end face 2 was ground, the cylindrical ceramic sintered body 1 was placed so that the other end face 3 was on the upper side, and fixed and ground in the same manner. The amount of grinding by end face grinding was adjusted to 0.70 mm by combining the one end face 2 and the other end face 3. When the perpendicularity γ and parallelism δ of the cylindrical ceramic sintered body 1 thus obtained were measured with a height gauge, the perpendicularity γ was 0.25 mm and the parallelism δ was 0.15 mm. confirmed.

b)外周面研削
端面研削終了後、熱溶融温度が120℃の仮止め用接着剤12(日化精工株式会社製、アドフィックス)を用いて、一端面2を固定治具10に接着することで、円筒形セラミックス焼結体を固定した。この際、円筒形セラミックス焼結体1の他端面3の円周上8か所において、固定治具10の表面までの距離h2を測定したが、いずれも201.0mmであることが確認された。円筒形セラミックス焼結体1が安定して固定されたことを確認した後、円筒研削盤(株式会社対向工機製、NVG)を用いて、外周面4を研削した。
b) Peripheral surface grinding After the end surface grinding, the one end surface 2 is bonded to the fixing jig 10 using a temporary fixing adhesive 12 (manufactured by Nikka Seiko Co., Ltd., Adfix) having a heat melting temperature of 120 ° C. Then, the cylindrical ceramic sintered body was fixed. At this time, the distance h 2 to the surface of the fixing jig 10 was measured at eight locations on the circumference of the other end surface 3 of the cylindrical ceramic sintered body 1. It was confirmed that both were 201.0 mm. It was. After confirming that the cylindrical ceramic sintered body 1 was stably fixed, the outer peripheral surface 4 was ground using a cylindrical grinder (manufactured by Opto-Koki Co., Ltd., NVG).

具体的には、図3に示すように、砥石11を用いて、矢印Aの方向に所定量切り込んだ後、砥石11を矢印Bの方向に幅の分だけ移動し、同様に、所定量切り込む操作を4回に分けて行い、円筒形セラミックス焼結体1の外周面4全体をプランジ加工した。続いて、砥石11を用いて、矢印Aの方向に所定量切り込みつつ、砥石11を矢印Bの方向に移動させる操作を4回に分けて行い、外周面4全体をトラバース加工した。   Specifically, as shown in FIG. 3, after using a grindstone 11 to cut a predetermined amount in the direction of arrow A, the grindstone 11 is moved in the direction of arrow B by the width, and similarly, a predetermined amount is cut. The operation was performed four times, and the entire outer peripheral surface 4 of the cylindrical ceramic sintered body 1 was plunge processed. Subsequently, using the grindstone 11, the operation of moving the grindstone 11 in the direction of the arrow B while cutting a predetermined amount in the direction of the arrow A was performed four times, and the entire outer peripheral surface 4 was traversed.

d)内周面研削
外周面研削終了後、円筒形セラミックス焼結体1を固定治具10から取り外すとともに、円筒形セラミックス焼結体1を固定治具(三つ爪のスクロールチャック)13に固定し、内面研削盤を用いて、外周面研削の場合と同様の研削方法および研削条件で内周面5を研削した。内周面研削終了後、仮止め用接着剤12を完全に除去するため、一端面2を1mmほど研削し、全長が200mm、外径が151mm、内径が135mmであり、肉厚が8mmの円筒形ターゲット材を作製した。
d) Inner peripheral surface grinding After the outer peripheral surface grinding, the cylindrical ceramic sintered body 1 is removed from the fixing jig 10 and the cylindrical ceramic sintered body 1 is fixed to the fixing jig (three-jaw scroll chuck) 13. Then, the inner peripheral surface 5 was ground by the same grinding method and grinding conditions as in the outer peripheral surface grinding using the inner surface grinding machine. After finishing the inner surface grinding, in order to completely remove the temporary fixing adhesive 12, the end surface 2 is ground by about 1 mm, a cylinder having a total length of 200 mm, an outer diameter of 151 mm, an inner diameter of 135 mm, and a wall thickness of 8 mm. A shaped target material was prepared.

[円筒形ターゲット材の評価]
このようにして得られた円筒形ターゲット材の真円度α1および同心度β1を直径法により測定した。具体的には、円筒形ターゲット材の外径を任意の8箇所で測定し、その最大値d1(max)および最小値d1(min)を求め、上述した式(c)により、真円度α1を算出した。また、円筒形ターゲット材の肉厚を、マイクロメータを用いて、任意の8箇所で測定し、その最大値t1(max)および最小値t1(min)を求め、上述した式(d)により、同心度β1を算出した。この結果、実施例1で得られた円筒形ターゲット材は、真円度α1が0.20mmであり、同心度β1が0.20mmであることが確認された。
[Evaluation of cylindrical target material]
The roundness α 1 and the concentricity β 1 of the cylindrical target material thus obtained were measured by the diameter method. Specifically, the outer diameter of the cylindrical target material is measured at any 8 locations, and the maximum value d 1 (max) and the minimum value d 1 (min) are obtained. The degree α 1 was calculated. Further, the thickness of the cylindrical target material is measured at any eight locations using a micrometer, and the maximum value t 1 (max) and the minimum value t 1 (min) are obtained. From the above, the concentricity β 1 was calculated. As a result, it was confirmed that the cylindrical target material obtained in Example 1 had a roundness α 1 of 0.20 mm and a concentricity β 1 of 0.20 mm.

(実施例2)
実施例1と同様にして、円筒形セラミックス焼結体1を作製するとともに、その真円度α0および同心度β0を測定した。この結果、実施例2で得られた円筒形セラミックス焼結体1の真円度α0は1.00mmであり、同心度β0は0.50mmであることが確認された。
(Example 2)
In the same manner as in Example 1, a cylindrical ceramic sintered body 1 was produced, and its roundness α 0 and concentricity β 0 were measured. As a result, it was confirmed that the roundness α 0 of the cylindrical ceramic sintered body 1 obtained in Example 2 was 1.00 mm and the concentricity β 0 was 0.50 mm.

また、この円筒形セラミックス焼結体1に対して、外周面研削時における固定治具9として三つ爪のスクロールチャックを使用したこと以外は実施例1と同様にして、一端面2、他端面3、外周面4および内周面5を研削し、円筒形ターゲット材を得て、その評価を行った。この結果、実施例2で得られた円筒形ターゲット材は、真円度α1が0.20mmであり、同心度β1が0.09mmであることが確認された。また、直角度γが0.20mmであり、平行度δが0.15mmであることが確認された。 In addition, the cylindrical ceramic sintered body 1 has one end surface 2 and the other end surface in the same manner as in Example 1 except that a three-jaw scroll chuck is used as the fixing jig 9 during outer peripheral surface grinding. 3, the outer peripheral surface 4 and the inner peripheral surface 5 were ground, the cylindrical target material was obtained, and the evaluation was performed. As a result, the cylindrical target material obtained in Example 2 was confirmed to have a roundness α 1 of 0.20 mm and a concentricity β 1 of 0.09 mm. Further, it was confirmed that the perpendicularity γ was 0.20 mm and the parallelism δ was 0.15 mm.

(実施例3)
実施例2と同様にして得られた円筒形セラミックス焼結体1に対して、外周面研削時に、h2のばらつきが0.30mmとなるように、円筒形セラミックス焼結体1の固定位置を調整したこと以外は実施例1と同様にして、一端面2、他端面3、外周面4および内周面5を研削し、円筒形ターゲット材を得て、その評価を行った。この結果、実施例2で得られた円筒形ターゲット材は、真円度α1が0.30mmであり、同心度β1が0.30mmであることが確認された。また、直角度γが0.30mmであり、平行度δが0.15mmであることが確認された。
(Example 3)
With respect to the cylindrical ceramic sintered body 1 obtained in the same manner as in Example 2, the fixed position of the cylindrical ceramic sintered body 1 is set so that the variation in h 2 is 0.30 mm when grinding the outer peripheral surface. Except having adjusted, it carried out similarly to Example 1, the 1 end surface 2, the other end surface 3, the outer peripheral surface 4, and the inner peripheral surface 5 were ground, the cylindrical target material was obtained, and the evaluation was performed. As a result, the cylindrical target material obtained in Example 2 was confirmed to have a roundness α 1 of 0.30 mm and a concentricity β 1 of 0.30 mm. Further, it was confirmed that the perpendicularity γ was 0.30 mm and the parallelism δ was 0.15 mm.

(比較例1)
実施例2と同様にして、円筒形セラミックス焼結体1を作製するとともに、その真円度α0および同心度β0を測定した。この結果、比較例1で得られた円筒形セラミックス焼結体1の真円度α0は1.00mmであり、同心度β0は0.50mmであることが確認された。
(Comparative Example 1)
In the same manner as in Example 2, a cylindrical ceramic sintered body 1 was produced, and its roundness α 0 and concentricity β 0 were measured. As a result, it was confirmed that the roundness α 0 of the cylindrical ceramic sintered body 1 obtained in Comparative Example 1 was 1.00 mm and the concentricity β 0 was 0.50 mm.

実施例1と同様にして端面研削を行った後、内面研削盤により内周面研削を行った。この際、三つ爪のスクロールチャックにより円筒形セラミックス焼結体1をチャッキングしようとしたが、安定したチャッキングができなかった。このため、三つ爪のスクロールチャックと円筒形セラミックス焼結体1との間に厚紙を挟み込むことにより、円筒形セラミックス焼結体1をチャッキングし、内周面研削を行った。   After performing end face grinding in the same manner as in Example 1, inner peripheral face grinding was performed by an internal grinder. At this time, an attempt was made to chuck the cylindrical ceramic sintered body 1 with a three-jaw scroll chuck, but stable chucking could not be performed. For this reason, the cylindrical ceramic sintered body 1 was chucked by sandwiching cardboard between the three-jaw scroll chuck and the cylindrical ceramic sintered body 1, and the inner peripheral surface was ground.

続いて、円筒研削盤により外周面研削を行った。この際、三つ爪のスクロールチャックにより円筒形セラミックス焼結体1をチャッキングしようとしたが、安定したチャッキングができなかった。このため、三つ爪のスクロールチャックと円筒形セラミックス焼結体1との間に厚紙を挟み込むことにより、円筒形セラミックス焼結体1をチャッキングし、外周面研削を行った。しかしながら、異音発生したため、その時点で外周面研削を中断した。この状態で、円筒形セラミックス焼結体1を観察すると、三つ爪のスクロールチャックとの接触部においてクラックが発生していることが確認された。これは、比較例1では、外周面研削よりも内周面研削を先に行ったため、外周面研削時に、円筒形セラミックス焼結体1に局所的な力が作用したためと考えられる。   Subsequently, the outer peripheral surface was ground with a cylindrical grinder. At this time, an attempt was made to chuck the cylindrical ceramic sintered body 1 with a three-jaw scroll chuck, but stable chucking could not be performed. For this reason, the cylindrical ceramic sintered body 1 was chucked by sandwiching cardboard between the three-jaw scroll chuck and the cylindrical ceramic sintered body 1, and the outer peripheral surface was ground. However, since abnormal noise was generated, the outer peripheral surface grinding was interrupted at that time. When the cylindrical ceramic sintered body 1 was observed in this state, it was confirmed that a crack was generated at the contact portion with the three-jaw scroll chuck. This is presumably because, in Comparative Example 1, the inner peripheral surface grinding was performed before the outer peripheral surface grinding, so that a local force acted on the cylindrical ceramic sintered body 1 during the outer peripheral surface grinding.

(比較例2)
実施例2と同様にして、円筒形セラミックス焼結体1を作製するとともに、その真円度α0および同心度β0を測定した。この結果、比較例1で得られた円筒形セラミックス焼結体1の真円度α0は1.00mmであり、同心度β0は0.50mmであることが確認された。
(Comparative Example 2)
In the same manner as in Example 2, a cylindrical ceramic sintered body 1 was produced, and its roundness α 0 and concentricity β 0 were measured. As a result, it was confirmed that the roundness α 0 of the cylindrical ceramic sintered body 1 obtained in Comparative Example 1 was 1.00 mm and the concentricity β 0 was 0.50 mm.

次に、仮止め用接着剤12を用いて、一端面2を固定治具10に接着することで、円筒形セラミックス焼結体1を固定し、外周面4を研削した。この際、円筒形セラミックス焼結体1の他端面3の円周上8か所において、固定治具9の表面までの距離h2を測定し、そのばらつきが0.20mm以内にとなるように調整した。外周面研削終了後、円筒形セラミックス焼結体1を固定治具10から取り外すとともに、円筒形セラミックス焼結体1を固定治具(三つ爪のスクロールチャック)13に固定し、内面研削盤を用いて、内周面5を研削した。最後に、実施例1と同様にして、円筒形セラミックス焼結体1の一端面2および他端面3を研削し、円筒形ターゲット材を得た。 Next, the cylindrical ceramic sintered body 1 was fixed by bonding the one end surface 2 to the fixing jig 10 using the temporary fixing adhesive 12, and the outer peripheral surface 4 was ground. At this time, the distance h 2 to the surface of the fixing jig 9 is measured at eight positions on the circumference of the other end surface 3 of the cylindrical ceramic sintered body 1 so that the variation is within 0.20 mm. It was adjusted. After the outer peripheral surface grinding is completed, the cylindrical ceramic sintered body 1 is removed from the fixing jig 10, and the cylindrical ceramic sintered body 1 is fixed to the fixing jig (three-jaw scroll chuck) 13. Using, the inner peripheral surface 5 was ground. Finally, in the same manner as in Example 1, one end surface 2 and the other end surface 3 of the cylindrical ceramic sintered body 1 were ground to obtain a cylindrical target material.

このようにして得られた円筒形ターゲット材は、真円度α1が0.50mmであり、同心度β1が0.60mmであることが確認された。また、直角度γが0.65mmであり、平行度δが0.15mmであることが確認された。なお、比較例2において、真円度α1および同心度β1が大きな値となった理由は、最初に端面研削を行わなかったことに起因して、外周面研削および内周面研削における研削量を適切な範囲に制御することができなかったためと考えられる。 The cylindrical target material thus obtained was confirmed to have a roundness α 1 of 0.50 mm and a concentricity β 1 of 0.60 mm. Further, it was confirmed that the perpendicularity γ was 0.65 mm and the parallelism δ was 0.15 mm. In Comparative Example 2, the reason why the roundness α 1 and the concentricity β 1 are large is that grinding in the outer peripheral surface grinding and inner peripheral surface grinding is because the end face grinding was not performed first. This is probably because the amount could not be controlled within an appropriate range.

(比較例3)
実施例2と同様にして得られた円筒形セラミックス焼結体1の一端面2、他端面3、外周面4および内周面5を旋盤により切削加工したこと以外は実施例1と同様にして、円筒形ターゲット材を得た。このようにして得られた円筒形ターゲット材の表面を目視により観察したところ、多数の欠けおよびクラックが生じていることが確認された。このため、比較例3では、円筒形ターゲット材の評価を行わなかった。
(Comparative Example 3)
Except that one end surface 2, the other end surface 3, the outer peripheral surface 4 and the inner peripheral surface 5 of the cylindrical ceramic sintered body 1 obtained in the same manner as in Example 2 were cut by a lathe, the same as in Example 1. A cylindrical target material was obtained. When the surface of the cylindrical target material thus obtained was visually observed, it was confirmed that many chips and cracks were generated. For this reason, in the comparative example 3, the cylindrical target material was not evaluated.

(比較例4)
実施例2と同様にして得られた円筒形セラミックス焼結体1に対して、端面研削時に、h1のばらつきが0.80mmとなるように、他端面3とテーブル6との間に3本のシクネスゲージ7を挿入したこと、これらのうち、最も厚いシクネスゲージ7の厚さsmaxを1.00mmとしたこと、および、一端面2および他端面3の研削量を合計で1.10mmとしたこと以外は実施例1と同様にして、一端面2、他端面3、外周面4および内周面5を研削し、円筒形ターゲット材を得て、その評価を行った。この結果、実施例2で得られた円筒形ターゲット材は、真円度α1が0.50mmであり、同心度β1が0.80mmであることが確認された。また、直角度γが0.90mmであり、平行度δが0.15mmであることが確認された。
(Comparative Example 4)
Three cylindrical ceramic sintered bodies 1 obtained in the same manner as in Example 2 are provided between the other end face 3 and the table 6 so that the variation in h 1 is 0.80 mm during end face grinding. The thickness s max of the thickest thickness gauge 7 was 1.00 mm, and the grinding amount of the one end face 2 and the other end face 3 was 1.10 mm in total. Except for the above, in the same manner as in Example 1, the one end surface 2, the other end surface 3, the outer peripheral surface 4 and the inner peripheral surface 5 were ground to obtain a cylindrical target material, which was evaluated. As a result, the cylindrical target material obtained in Example 2 was confirmed to have a roundness α 1 of 0.50 mm and a concentricity β 1 of 0.80 mm. Further, it was confirmed that the perpendicularity γ was 0.90 mm and the parallelism δ was 0.15 mm.

(比較例5)
実施例2と同様にして得られた円筒形セラミックス焼結体1に対して、外周面研削時に、h2のばらつきが0.40mmとなるように、円筒形セラミックス焼結体1の固定位置を調整したこと以外は実施例1と同様にして、一端面2、他端面3、外周面4および内周面5を研削し、円筒形ターゲット材を得て、その評価を行った。この結果、実施例2で得られた円筒形ターゲット材は、真円度α1が0.50mmであり、同心度β1が0.60mmであることが確認された。また、直角度γが0.55mmであり、平行度δが0.15mmであることが確認された。
(Comparative Example 5)
The cylindrical ceramic sintered body 1 obtained in the same manner as in Example 2 was fixed at a fixed position of the cylindrical ceramic sintered body 1 so that the variation in h 2 was 0.40 mm during outer peripheral surface grinding. Except having adjusted, it carried out similarly to Example 1, the 1 end surface 2, the other end surface 3, the outer peripheral surface 4, and the inner peripheral surface 5 were ground, the cylindrical target material was obtained, and the evaluation was performed. As a result, it was confirmed that the cylindrical target material obtained in Example 2 had a roundness α 1 of 0.50 mm and a concentricity β 1 of 0.60 mm. Further, it was confirmed that the perpendicularity γ was 0.55 mm and the parallelism δ was 0.15 mm.

Figure 0006464666
Figure 0006464666

(実施例4および比較例6)
実施例1〜3および比較例2、4および5で得られた円筒形ターゲット材をそれぞれ5つ用意し、外径150mm、全長が1100mmであるSUS304製のバッキングチューブに、金属インジウムからなる接合剤を用いて接合することにより、円筒形スパッタリングターゲットを作製した。この際、円筒形スパッタリングターゲットに割れや欠けが生じることはなかった。
(Example 4 and Comparative Example 6)
Five cylindrical target materials obtained in Examples 1 to 3 and Comparative Examples 2, 4 and 5 were prepared, respectively, and a bonding agent made of indium metal on a backing tube made of SUS304 having an outer diameter of 150 mm and an overall length of 1100 mm. The cylindrical sputtering target was produced by bonding using At this time, the cylindrical sputtering target was not cracked or chipped.

この円筒形スパッタリングターゲットを、マグネトロン型回転カソードスパッタリング装置に取り付けてスパッタリングを4時間行った。スパッタリング終了後、円筒形スパッタリングターゲットの剥離、異常放電および成膜異常の有無を目視で観察した。この結果を表2に示す。   This cylindrical sputtering target was attached to a magnetron rotary cathode sputtering apparatus, and sputtering was performed for 4 hours. After completion of sputtering, the cylindrical sputtering target was visually observed for peeling, abnormal discharge, and film formation. The results are shown in Table 2.

Figure 0006464666
Figure 0006464666

1 円筒形セラミックス焼結体
2 一端面
3 他端面
4 外周面
5 内周面
6 テーブル
7 シクネスゲージ
8 固定ブロック
9 砥石(平面研削盤)
10 固定治具(円筒研削盤)
11 砥石(円筒研削盤)
12 仮止め用接着剤
13 固定治具(内面研削盤)
14 砥石(内面研削盤)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Cylindrical ceramic sintered body 2 One end surface 3 Other end surface 4 Outer peripheral surface 5 Inner peripheral surface 6 Table 7 Cygness gauge 8 Fixed block 9 Grinding wheel (surface grinder)
10 Fixing jig (cylindrical grinding machine)
11 Grinding wheel (cylindrical grinding machine)
12 Adhesive for temporary fixing 13 Fixing jig (Internal grinding machine)
14 Grinding wheel (internal grinding machine)

Claims (12)

冷間静水圧プレスにより円筒形セラミックス成形体を形成する成形工程と、
前記円筒形セラミックス成形体を焼成し、円筒形セラミックス焼結体を得る焼成工程と、
前記円筒形セラミックス焼結体の一端面および他端面を、テーブルを有する平面研削盤により研削加工した後、該円筒形セラミックス焼結体の外周面を円筒研削盤により研削加工し、次いで、該円筒形セラミックス焼結体の内周面を内面研削盤により研削加工する加工工程と、
を備え、
前記平面研削盤による研削加工において、前記円筒形セラミックス焼結体を、前記テーブル上に前記一端面が上側となるように載置し、該テーブルの表面から該一端面までの距離のばらつきが0.80mm以内になるように制御した上で、該テーブルに固定し、該一端面を研削加工する、
円筒形ターゲット材の製造方法。
A molding process for forming a cylindrical ceramic molded body by cold isostatic pressing;
Firing the cylindrical ceramic molded body to obtain a cylindrical ceramic sintered body; and
After grinding one end surface and the other end surface of the cylindrical ceramic sintered body with a surface grinder having a table, the outer peripheral surface of the cylindrical ceramic sintered body is ground with a cylindrical grinder, and then the cylinder A machining process in which the inner peripheral surface of the ceramic sintered body is ground by an internal grinding machine;
With
In the grinding by the surface grinder, the cylindrical ceramic sintered body is placed on the table so that the one end surface is on the upper side, and the variation in the distance from the surface of the table to the one end surface is zero. After controlling to within 80 mm, fix to the table, and grind the one end surface.
Manufacturing method of cylindrical target material.
前記円筒研削盤による研削加工において、前記円筒形セラミックス焼結体を、仮止め用接着剤を介して該円筒研削盤の固定治具に固定する、請求項1に記載の円筒形ターゲット材の製造方法。   The manufacturing of the cylindrical target material according to claim 1, wherein, in the grinding process by the cylindrical grinder, the cylindrical ceramic sintered body is fixed to a fixing jig of the cylindrical grinder via a temporary fixing adhesive. Method. 前記円筒研削盤による研削加工において、前記固定治具の表面に前記仮止め用接着剤を塗布することで接着層を形成し、該接着層に、前記円筒形セラミックス焼結体の前記他端面を当接させ、該固定治具の表面から前記一端面までの距離のばらつきが0.30mm以内になるように制御した上で、該円筒形セラミックス焼結体を該固定治具に固定し、前記外周面を研削加工する、請求項2に記載の円筒形ターゲット材の製造方法。   In grinding by the cylindrical grinder, an adhesive layer is formed by applying the temporary fixing adhesive to the surface of the fixing jig, and the other end surface of the cylindrical ceramic sintered body is formed on the adhesive layer. The cylindrical ceramic sintered body is fixed to the fixing jig after controlling so that a variation in distance from the surface of the fixing jig to the one end surface is within 0.30 mm. The manufacturing method of the cylindrical target material of Claim 2 which grinds an outer peripheral surface. 前記平面研削盤による研削加工において、前記一端面を研削する際に、前記テーブルと前記他端面との間に、少なくとも1本のシクネスゲージを挿入し、該テーブルの表面から該一端面までの距離のばらつきが0.80mm以内になるように制御する、請求項1〜3のいずれかに記載の円筒形ターゲット材の製造方法。   In grinding by the surface grinder, when grinding the one end face, at least one thickness gauge is inserted between the table and the other end face, and the distance from the table surface to the one end face is set. The manufacturing method of the cylindrical target material in any one of Claims 1-3 controlled so that dispersion | variation becomes less than 0.80 mm. 前記平面研削盤による研削加工において、前記一端面および前記他端面の研削量を、合計で、前記テーブルと該他端面との間に挿入した少なくとも1本のシクネスゲージの厚さうち、最大の厚さに0.10mm〜0.20mmを加えた量とする、請求項4に記載の円筒形ターゲット材の製造方法。   In grinding by the surface grinder, the maximum amount of the thicknesses of the at least one thickness gauge inserted between the table and the other end surface is the total amount of grinding of the one end surface and the other end surface. The manufacturing method of the cylindrical target material of Claim 4 made into the quantity which added 0.10 mm-0.20 mm to. 前記焼成工程後における前記円筒形セラミックス焼結体の真円度が0.50mm以上である、請求項1〜5のいずれかに記載の円筒形ターゲット材の製造方法。   The manufacturing method of the cylindrical target material in any one of Claims 1-5 whose roundness of the said cylindrical ceramic sintered compact after the said baking process is 0.50 mm or more. 前記研削加工を、切り込み量が1μm〜30μmの粗研削と、切り込み量が10μm以下の仕上げ研削とに分けて行う、請求項1〜6のいずれかに記載の円筒形ターゲット材の製造方法。   The method for producing a cylindrical target material according to any one of claims 1 to 6, wherein the grinding process is performed by dividing into rough grinding with a cut amount of 1 µm to 30 µm and finish grinding with a cut amount of 10 µm or less. 得られる円筒形ターゲット材の真円度を0.30mm以下とし、かつ、同心度を0.30mm以下とする、請求項1〜7のいずれかに記載の円筒形ターゲット材の製造方法。   The method for producing a cylindrical target material according to any one of claims 1 to 7, wherein the roundness of the obtained cylindrical target material is 0.30 mm or less and the concentricity is 0.30 mm or less. 得られる円筒形ターゲット材の外径を80mm〜200mm、内径を40mm〜190mm、肉厚を5mm〜20mm、かつ、全長を50mm〜500mmとする、請求項8に記載の円筒形ターゲット材の製造方法。   The method for producing a cylindrical target material according to claim 8, wherein an outer diameter of the obtained cylindrical target material is 80 mm to 200 mm, an inner diameter is 40 mm to 190 mm, a thickness is 5 mm to 20 mm, and a total length is 50 mm to 500 mm. . 少なくとも1つの円筒形ターゲット材の中空部に、単一のバッキングチューブを同軸に配置した後、該円筒形ターゲット材と該バッキングチューブとの間隙に接合層を形成し、該円筒形ターゲット材と該バッキングチューブとを接合する、円筒形スパッタリングターゲットの製造方法であって、前記円筒形ターゲット材として、請求項8または9に記載の円筒形ターゲット材の製造方法により得られた円筒形ターゲット材を用いる、円筒形スパッタリングターゲットの製造方法。   After a single backing tube is coaxially disposed in the hollow portion of at least one cylindrical target material, a bonding layer is formed in a gap between the cylindrical target material and the backing tube, and the cylindrical target material and the cylindrical target material It is a manufacturing method of the cylindrical sputtering target which joins a backing tube, Comprising: As the said cylindrical target material, the cylindrical target material obtained by the manufacturing method of the cylindrical target material of Claim 8 or 9 is used. The manufacturing method of a cylindrical sputtering target. 少なくとも1つの円筒形セラミックス焼結体からなる円筒形ターゲット材と、該円筒形ターゲット材の中空部に同軸に配置される単一のバッキングチューブと、該ターゲット材と該バッキングチューブとの間の間隙に形成される接合層からなる、円筒形スパッタリングターゲットであって、
前記円筒形ターゲット材の外径が80mm〜200mmであり、内径が40mm〜190mmであり、肉厚が5mm〜20mmであり、全長が50mm〜500mmであり、真円度が0.30mm以下であり、かつ、同心度が0.30mm以下であることを特徴とする、
円筒形スパッタリングターゲット。
A cylindrical target material made of at least one cylindrical ceramic sintered body, a single backing tube disposed coaxially in a hollow portion of the cylindrical target material, and a gap between the target material and the backing tube A cylindrical sputtering target consisting of a bonding layer formed on
The cylindrical target material has an outer diameter of 80 mm to 200 mm, an inner diameter of 40 mm to 190 mm, a wall thickness of 5 mm to 20 mm, a total length of 50 mm to 500 mm, and a roundness of 0.30 mm or less. And the concentricity is 0.30 mm or less,
Cylindrical sputtering target.
前記円筒形セラミックス焼結体の一端面および他端面の直角度が0.30mm以下であり、前記一端面および他端面の平行度が0.20mm以下である、請求項11に記載の円筒形スパッタリングターゲット。
The cylindrical sputtering according to claim 11 , wherein the perpendicularity of the one end face and the other end face of the cylindrical ceramic sintered body is 0.30 mm or less, and the parallelism of the one end face and the other end face is 0.20 mm or less. target.
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