JP6650141B1 - Filling type regeneration method of used film formation target - Google Patents
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Abstract
【課題】ドライコーティング技術に使用された表面に大きな凹部の消耗部分が形成された使用済み成膜用ターゲットを、粉砕や溶解することなくそのまま利用し、使用前と同様の性能の再生品の成膜用ターゲット製品を製造できる、経済性に優れた技術の開発。【解決手段】浸食により表面に消耗部分が形成されている使用済み成膜用ターゲット製品を使用し、消耗部分に、使用済み成膜用ターゲット製品と同一成分よりなる、新品のターゲット粉末、リサイクル粉末、又は新品のターゲット粉末とリサイクル粉末との混合粉末のいずれかの粉末を充填して、肉盛成形してリサイクル用ターゲットベースを得るターゲット粉末の充填工程と、前記リサイクル用ターゲットベースを加圧下において熱処理して焼結し、前記粉末と前記使用済みの成膜用ターゲット製品とを一体化する焼結工程と、を有する使用済み成膜用ターゲットの充填式再生方法。【選択図】図２An object of the present invention is to use a used film-forming target having a large consumable portion formed on a surface used in a dry coating technique without crushing or dissolving, and to produce a recycled product having the same performance as before use. Development of economical technology that can manufacture target products for membranes. A new target powder and a recycled powder are used, wherein a used part of the target material for film formation has a consumable part formed by erosion, and the consumable part has the same components as the used part of the target material for film formation. Filling any powder of a mixed powder of a new target powder and recycled powder, or filling the target powder to obtain a target base for recycle by overlay molding, and pressing the target base for recycle under pressure A sintering step of heat-treating and sintering to integrate the powder and the used film-forming target product. [Selection] Figure 2
Description
本発明は、チタン、タンタル、ニオブ又はそれらの合金等のレアメタルよりなる使用済みの成膜用ターゲットの充填式再生方法に関するものである。 The present invention relates to a method of filling and recycling a used film-forming target made of a rare metal such as titanium, tantalum, niobium, or an alloy thereof.
レアメタルとは、学術的に明確に定義された言葉ではないが、経済産業省では現在及び将来の工業需要を考慮して４７元素をレアメタルと定義している。一方、レアアース（希土類）は、レアメタルの１種であり、スカンジウム、イットリウム及びランタノイド系列の合計１７元素を指している。これらレアメタルは、使用量は少なくても工業生産活動に必要な元素として「産業のビタミン」とも呼ばれてきたが、今日ではさらにその重要性が増し、「産業の生命線」とも呼ばれるようになっている。希土類以外のレアメタルとして、Ｌｉ、Ｂｅ、Ｂ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｓｅ、Ｒｂ、Ｓｒ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｐｄ、Ｉｎ、Ｓｂ、Ｔｅ、Ｃｓ、Ｂａ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗ、Ｒｅ、Ｐｔ、Ｔｌ、Ｂｉが定義されている（非特許文献１参照）。 The term "rare metal" is not a term clearly defined academically, but the Ministry of Economy, Trade and Industry defines 47 elements as a rare metal in view of current and future industrial demand. On the other hand, rare earths (rare earths) are one kind of rare metals, indicating a total of 17 elements of scandium, yttrium, and lanthanoid series. These rare metals have been called "industrial vitamins" as elements necessary for industrial production activities, even though their usage is small, but today their importance has further increased and they have been called "industrial lifelines". I have. As rare metals other than rare earths, Li, Be, B, Ti, V, Cr, Mn, Co, Ni, Ga, Ge, Se, Rb, Sr, Zr, Nb, Mo, Pd, In, Sb, Te, Cs, Ba, Hf, Ta, W, Re, Pt, Tl, and Bi are defined (see Non-Patent Document 1).
以下、本発明においては、これら４７元素の金属をレアメタルとして定義する。これらのレアメタルは、貴重な資源であり、レアメタルのリサイクルの必要性、重要性が望まれている。これらのレアメタルの中でも、特に、チタン、タンタル、ニオブ又はそれらの合金は、ドライコーティング技術の成膜用ターゲットとして多く用いられている。 Hereinafter, in the present invention, these 47 metals are defined as rare metals. These rare metals are valuable resources, and the necessity and importance of the recycling of rare metals are desired. Among these rare metals, in particular, titanium, tantalum, niobium, or an alloy thereof is often used as a target for film formation in a dry coating technique.
ドライコーティング技術としては、ＰＶＤ（Physical Vapor Deposition、物理的吸着法）及びＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition、化学的吸着法）があり、ＰＶＤによる薄膜形成方式としては、真空スパッタリング法及びイオンプレーティング法がある。真空スパッタリングとしては、直流スパッタリング、高周波スパッタリング法がある。これらの方法では、ターゲット金属は、イオンとしてではなく、粒子として蒸発するため、ターゲット金属の蒸発レートが低く、タンタルとチタンのように、融点や蒸気圧の異なる材料を組み合わせた合金ターゲット材料では、形成される合金比が一定とならない欠点がある。 Dry coating technology includes PVD (Physical Vapor Deposition) and CVD (Chemical Vapor Deposition), and PVD thin film formation includes vacuum sputtering and ion plating. . Examples of vacuum sputtering include direct current sputtering and high frequency sputtering. In these methods, the target metal evaporates not as ions but as particles, so the target metal evaporation rate is low, and in alloy target materials combining materials with different melting points and vapor pressures, such as tantalum and titanium, There is a disadvantage that the formed alloy ratio is not constant.
一方、ＰＶＤ法の代表的手法であるイオンプレーティング法の中には、アークイオンプレーテイング法（ＡＩＰ法）がある。このＡＩＰ法は、アーク放電を利用した特殊なイオンプレーティング法である。ＡＩＰ法によれば、高蒸発レートが簡単に得られ、他の方式のイオンプレーティング法では困難とされている高融点金属の蒸発や融点や、蒸気圧の異なる材料を組み合わせた合金ターゲット材料でも、略合金成分比のままイオンとして蒸発させることが可能であるため、特に、電解用金属電極の下地層の形成に有用な方法である。 On the other hand, there is an arc ion plating method (AIP method) as an ion plating method which is a typical technique of the PVD method. The AIP method is a special ion plating method using arc discharge. According to the AIP method, a high evaporation rate can be easily obtained, and even with an alloy target material that combines materials having different evaporation and melting points or vapor pressures, which is difficult with other ion plating methods. Since it is possible to evaporate as ions with substantially the same alloy component ratio, this method is particularly useful for forming a base layer of a metal electrode for electrolysis.
レアメタルよりなる成膜用ターゲットは、上記した各種のドライコーティング技術のいずれの方法にも使用することができるので、多用されている。しかし、ドライコーティング技術に使用された成膜用ターゲットは、浸食されて大きい凹部が形成され、該凹部の表面が凸凹状や波状になったり、場合によっては孔が空くといった状態になるので、３０％〜６０％程度が消費されると新しい製品に交換されている。そのため、例えば、チタン・タンタル合金を使用して形成された成膜用ターゲット製品の場合、使用済の製品は、場合によっては製品の７０％が消費されずに残り、その中には特に高価なレアメタルであるタンタルが６０％程度残存した状態のものになる。通常、この使用済みのターゲットは、そのまま廃棄され、殆ど再利用されていない。 A film-forming target made of a rare metal is widely used because it can be used in any of the various dry coating techniques described above. However, the film-forming target used in the dry coating technique is eroded to form large recesses, and the surface of the recesses becomes uneven or wavy, and in some cases, a hole is formed. When about 60% is consumed, it is replaced with a new product. Therefore, for example, in the case of a film-forming target product formed by using a titanium-tantalum alloy, the used product may not be consumed by 70% of the product in some cases, and some of the products are particularly expensive. A state in which about 60% of tantalum, which is a rare metal, remains. Usually, this used target is discarded as it is and is hardly reused.
その理由は、使用済の成膜用ターゲットについては、簡便な再生技術がないことに原因している。即ち、レアメタルよりなる成膜用ターゲットは、焼結体の形態で使用されているため、ターゲットとして使用した後の使用済みのターゲットにおいても、堅牢な状態のままであり、堅牢な焼結体からなる使用済みターゲットを再利用可能にすることは難しく、下記に挙げるように、検討がされているものの、これらの技術を含め、従来技術においては、工業上、有用な簡便な手段を見出すことができていない。一方、前記したように、使用済の成膜用ターゲットは、高価なレアメタルを含んでおり、これを廃棄していることは資源の有効活用に欠け、産業界においての大きな損失になっていた。 The reason is that there is no simple recycling technique for a used film-forming target. That is, since the film-forming target made of a rare metal is used in the form of a sintered body, even in a used target after being used as a target, it remains in a robust state, It is difficult to make a used target reusable, and although it has been studied as described below, in the prior art including these technologies, it is possible to find industrially useful simple means. Not done. On the other hand, as described above, a used film-forming target contains an expensive rare metal, and discarding the same rarely lacks effective use of resources, resulting in a large loss in industry.
例えば、レアメタルよりなる成膜用ターゲットを再生する方法として、特許文献１では、使用済みのターゲット材を水素雰囲気中で熱処理を施した後、粉砕処理を施して微粉末とし、次いで、１００Ｐａ以下の減圧雰囲気中若しくは不活性ガス中で熱処理を施すことにより脱水素処理を行う方法を提案している。また、特許文献２及び特許文献３でも、同様に、使用済みのターゲット材を水素ガス含有雰囲気中に高温下に保持して水素脆化させ、その粉砕物を脱水素処理して得た再生粉を原料の一部又は全部として用い、これを成形、焼結するターゲット材の再生方法が提案されている。 For example, as a method for regenerating a film-forming target made of a rare metal, in Patent Document 1, after a used target material is subjected to a heat treatment in a hydrogen atmosphere, a pulverization treatment is performed to obtain a fine powder, and then a pressure of 100 Pa or less is applied. A method for performing a dehydrogenation treatment by performing a heat treatment in a reduced pressure atmosphere or an inert gas has been proposed. Similarly, in Patent Documents 2 and 3, a regenerated powder obtained by subjecting a used target material to hydrogen embrittlement by holding it at a high temperature in a hydrogen gas-containing atmosphere and dehydrogenating the pulverized product is similarly used. There has been proposed a method of regenerating a target material in which is used as a part or all of a raw material, and is formed and sintered.
しかしながら、上記で提案されている従来の方法では、脱水素処理された破砕粉を高温のまま真空環境から空気中に直接取り出していたため、空気中の酸素により酸化され、ひび割れが生じるという問題があり、これとともに引火の危険性があった。 However, in the conventional method proposed above, since the dehydrogenated crushed powder is directly taken out of the vacuum environment at a high temperature into the air, there is a problem that the crushed powder is oxidized by oxygen in the air and cracks occur. With this, there was a danger of ignition.
これに対し、特許文献４では、上記の不具合を解消するため、下記の方法を提案している。具体的には、前記脱水素処理された破砕粉を不活性ガス雰囲気中に一定時間保持することで降温させた後、大気中に取り出すことで、前記脱水素処理された破砕粉の酸化防止工程を実施し、これにより、脱水素処理された粉末の酸化を防止し、再生された成膜用ターゲットのひび割れを防止する方法が提案されている。 On the other hand, Patent Document 4 proposes the following method in order to solve the above-mentioned problem. Specifically, after the dehydrogenated crushed powder is kept in an inert gas atmosphere for a certain period of time to lower the temperature, and then taken out to the atmosphere, the oxidation preventing step of the dehydrogenated crushed powder is performed. And thereby preventing the dehydrogenated powder from being oxidized and preventing the regenerated film-forming target from cracking.
先に述べたように、レアメタルよりなる使用済みの成膜用ターゲットは、極めて貴重な資源であり、高価なものであるため、可能な限り再利用することが切望されている。しかしながら、通常の金属、プラスチック、セラミックス、木材等と異なり、レアメタルよりなる使用済み成膜用ターゲットを利用し、前記したような従来技術を利用して成膜用ターゲット製品の再生品を製造するためには、複雑かつ困難な工程により、使用済み成膜用ターゲット製品を粉砕してリサイクル粉末（以下、「リサイクル粉末」と呼ぶ）を製造しなければならず、多大なエネルギーと労力を要し、再生に多大な費用が掛かるという問題がある。さらに、このような経済的な問題だけでなく、再生品自体についても、再生品中のリサイクル粉末に由来する酸素量の増加によって、再生品の品質低下を招くことが生じるため、リサイクル粉末は、５０％以上の多くの新品の粉末と混合して使用しなければならず、リサイクル粉末の利用率を向上させることが困難であるという課題があった。 As described above, a used film-forming target made of a rare metal is an extremely valuable resource and an expensive one. Therefore, it is desired to reuse the target as much as possible. However, unlike ordinary metals, plastics, ceramics, wood, and the like, using a used deposition target made of a rare metal, and manufacturing a regenerated product of the deposition target product using the conventional technology as described above. Requires complicated and difficult processes to crush used film-forming target products to produce recycled powder (hereinafter referred to as "recycled powder"), which requires a great deal of energy and labor. There is a problem that a large cost is required for reproduction. Furthermore, not only such an economic problem, but also for the reclaimed product itself, an increase in the amount of oxygen derived from the recycle powder in the reclaimed product may cause a deterioration in the quality of the reclaimed product. There is a problem that it is necessary to mix and use the powder with many new powders of 50% or more, and it is difficult to improve the utilization rate of the recycled powder.
ここで、本発明が対象としている成膜用のターゲットに限らず、多くの分野において、再生技術を活用することにより、再生前の使用済みの製品と同じ形態の再生品を、再度製造することも行われている。しかし、その際、再生品を製造するためには、使用済みの製品を全て完全に粉砕若しくは溶解し、その上で新しい材料と混合し、該混合材料を再生品の形成材料に使用するのが一般的である。換言すれば、原形を殆どそのまま留めた形状の使用済みの製品を、粉砕や溶解をすることなくそのまま利用して再生する技術は、欠損した部材を補完する場合以外、再生技術分野において、実際に行われていない。 Here, the present invention is not limited to the target for film formation, but in many fields, by utilizing recycling technology, it is possible to re-manufacture a recycled product in the same form as a used product before recycling. Has also been done. However, in this case, in order to manufacture a recycle product, it is necessary to completely crush or dissolve all the used products, then mix them with a new material, and use the mixed material as a material for forming a recycle product. General. In other words, the technology of reusing a used product in a shape almost completely intact without refining or dissolving it, without grinding or dissolving, is actually used in the regenerative technology field, except in the case of supplementing a missing member. Not done.
本発明は、上記した現状に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、ドライコーティング技術に使用された表面に消耗部分が形成されている使用済み成膜用ターゲットを、粉砕や溶解することなくそのまま利用して、使用前と同様の成膜用ターゲット製品としての再生品を製造することができる、経済性に優れた技術を開発することにある。さらに、本発明の目的は、再生品の製造に新たに使用する原材料の量を格段に少ない量にすることができ、しかも、使用済みの材料を全く使用せずに製造された新品の成膜用ターゲット製品（以下、新品のターゲット製品と呼ぶ）と、性能面において遜色のない性能を有する有用な成膜用ターゲットの再生品を効率的に製造することができる、従来にない新たな技術を開発することにある。 The present invention has been made in view of the above situation, and an object of the present invention is to pulverize or dissolve a used film-forming target having a consumable portion formed on a surface used for dry coating technology. It is an object of the present invention to develop a technology that is economical and can be used as it is without using it to produce a recycled product as a target product for film formation similar to that before use. Furthermore, an object of the present invention is to reduce the amount of raw materials newly used in the manufacture of remanufactured products to a remarkably small amount, and to use a new film formed without using any used materials. New technology that can efficiently manufacture a target product (hereinafter referred to as a new target product) for use and a regenerated product of a useful film-forming target with performance comparable to that of a new product. To develop.
上記の目的は、下記の本発明によって達成される。即ち、本発明は、下記の発明を提供する。
［１］（１）浸食により表面に消耗部分が形成されている使用済み成膜用ターゲット製品を使用し、前記消耗部分に、前記使用済み成膜用ターゲット製品と同一成分よりなる、新品のターゲット粉末、使用済み成膜用ターゲット製品を粉砕処理したリサイクル粉末、又は前記新品のターゲット粉末と前記リサイクル粉末との混合粉末の少なくともいずれかの粉末を充填して、肉盛成形してリサイクル用ターゲットベースを得るターゲット粉末の充填工程と、
（２）前記リサイクル用ターゲットベースを加圧下において熱処理して焼結し、前記粉末と前記使用済み成膜用ターゲット製品とを一体化する焼結工程と、
を有することを特徴とする使用済み成膜用ターゲットの充填式再生方法。
The above object is achieved by the present invention described below. That is, the present invention provides the following inventions.
[1] (1) A new target using a used film-forming target product having a consumable portion formed on the surface by erosion, wherein the consumable portion has the same components as the used film-forming target product. Powder, recycled powder obtained by crushing a used film-forming target product, or at least any one of a mixed powder of the new target powder and the recycled powder, and cladding molding to form a target base for recycling. Filling step of the target powder to obtain
(2) a sintering step of heat-treating and sintering the recycling target base under pressure to integrate the powder and the used film-forming target product;
A method for reclaiming a used film-forming target by filling.
上記の本発明の好ましい形態としては、下記の発明が挙げられる。
［２］前記（２）の焼結工程における熱処理を、１０００℃以上１５００℃以下の温度で行う上記［１］に記載の使用済み成膜用ターゲットの充填式再生方法。
［３］前記（２）の焼結工程における熱処理を、１０Ｍｐａ以上５０Ｍｐａ以下の加圧下で行う上記［１］又は［２］に記載の使用済み成膜用ターゲットの充填式再生方法。
Preferred embodiments of the present invention described above include the following inventions.
[2] The method of refilling a used film-forming target according to the above [1], wherein the heat treatment in the sintering step (2) is performed at a temperature of 1000 ° C or more and 1500 ° C or less.
[3] The method for filling and recycling a used film-forming target according to the above [1] or [2], wherein the heat treatment in the sintering step (2) is performed under a pressure of 10 Mpa or more and 50 Mpa or less.
［４］さらに、前記（１）のリサイクル用ターゲットベースを得るターゲット粉末の充填工程の前に、（３）前記使用済み成膜用ターゲット製品を酸処理する酸処理工程を有する上記［１］〜［３］のいずれかに記載の使用済み成膜用ターゲットの充填式再生方法。
［５］さらに、前記（２）の焼結工程により固化処理された焼結品の表面を水準化処理する（４）水準化処理工程を有する上記［１］〜［４］のいずれかに記載の使用済み成膜用ターゲットの充填式再生方法。
[4] Further, before the step (1) of filling the target powder for obtaining the target base for recycling, the above (1) to (3), which further comprises (3) an acid treatment step of acid-treating the used film-forming target product. The method of refilling a used film-forming target according to any one of [3].
[5] The method according to any one of [1] to [4], further including (4) a leveling process for leveling the surface of the sintered product solidified by the sintering process (2). -Type regeneration method for used film-forming target.
［６］前記（１）の充填工程で、使用済み成膜用ターゲット製品の消耗部分に、前記新品のターゲット粉末を充填する上記［１］〜［５］のいずれかに記載の使用済み成膜用ターゲットの充填式再生方法。
［７］前記（１）の充填工程で、使用済み成膜用ターゲット製品の消耗部分に、前記リサイクル粉末を充填する上記［１］〜［５］のいずれかに記載の使用済み成膜用ターゲットの充填式再生方法。
［８］前記（１）の充填工程で、使用済み成膜用ターゲット製品の消耗部分に、前記新品のターゲット粉末と前記リサイクル粉末との混合粉末を充填する上記［１］〜［５］のいずれかに記載の使用済み成膜用ターゲットの充填式再生方法。
［９］前記使用済み成膜用ターゲット製品が、チタン、タンタル及びニオブよりなる群より選ばれる少なくとも一つの金属又はこれらから選ばれる２種以上の合金からなる上記［１］〜［８］のいずれかに記載の使用済み成膜用ターゲットの充填式再生方法。
[6] The used film formation according to any one of [1] to [5], wherein in the filling step of (1), a consumable portion of the used film formation target product is filled with the new target powder. Method for filling the target for use.
[7] The used film-forming target according to any of [1] to [5], wherein in the filling step of (1), a consumable portion of the used film-forming target product is filled with the recycled powder. Filling type regeneration method.
[8] In any one of the above [1] to [5], in the filling step of (1), a consumable portion of the used target product for film formation is filled with a mixed powder of the new target powder and the recycled powder. 5. A method for reclaiming a used film-forming target according to any of (1) to (3).
[9] Any of the above-mentioned [1] to [8], wherein the used film-forming target product is made of at least one metal selected from the group consisting of titanium, tantalum and niobium or two or more alloys selected from these. 5. A method for reclaiming a used film-forming target according to any of (1) to (3).
本発明の再生方法によれば、表面に浸食により大きい凹部が形成され、該凹部の表面には多少の凸凹や孔などが存在している消耗部分が形成された使用済みの成膜用ターゲット製品を、リサイクル用ターゲットベースの形成にそのまま使用することができ、しかも、上記消耗部分は、使用前の製品の３０％〜６０％程度に留まっているため、その消耗部分に、前記使用済み成膜用ターゲット製品と同一成分である新品のターゲット粉末、前記使用済み成膜用ターゲット製品と同様の成分からなる製品を粉砕して得たリサイクル粉末、又は前記新品のターゲット粉末と前記リサイクル粉末との混合粉末を充填した場合に、その使用量が少なくて済むため、再生品の製造に必要な材料費用を大幅に低減できる。具体的には、再生品を製造する場合の費用に占める再生材料の割合は、比較的大きいが、本発明の再生方法では、再生材料の大部分は、使用済み成膜用ターゲット製品であり、再生のために新たに必要となる材料は、前記した使用によって生じた消耗部分を元の状態に回復させる量で足りるので、用いる材料の費用を大幅に低減できる。即ち、前記したように、使用によって生じた、浸食による表面の消耗部分は、使用前の製品に対して、少ない場合であれば３０％〜４０％程度、多くても６０％程度であり、この消耗部分を元の状態に戻すだけの粉末材料があれば再生できる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to the reproduction | regeneration method of this invention, the big recessed part is formed on the surface by erosion, and the used film-forming target product in which the consumable part in which the surface of this recessed part has some unevenness, holes, etc. was formed. Can be used as it is for forming the target base for recycling, and the above consumable portion is only about 30% to 60% of the product before use. New target powder having the same component as the target product for use, recycled powder obtained by crushing a product having the same components as the used target product for film formation, or mixing of the new target powder with the recycled powder When the powder is filled, the amount of the powder used can be reduced, so that the material cost required for manufacturing the recycled product can be significantly reduced. Specifically, the ratio of the recycled material to the cost of manufacturing a recycled product is relatively large, but in the recycling method of the present invention, most of the recycled material is a used target product for film formation, The amount of material newly needed for regeneration is sufficient to restore the consumable part generated by the use to the original state, so that the cost of the material to be used can be greatly reduced. That is, as described above, the consumed portion of the surface due to erosion caused by use is about 30% to 40% if the amount is small, and at most about 60% with respect to the product before use. If there is enough powder material to return the consumable part to its original state, it can be regenerated.
さらに、本発明の再生方法で利用する使用済みの成膜用ターゲット製品は、表面に浸食により形成された消耗部分を有すること以外は使用前の製品と異なる点はなく、ターゲット材料としての機能を保持しているため、本発明の再生方法で、先述した、酸素量の増加の影響が懸念される前記リサイクル粉末だけを使用したとしても、得られる再生品全体に占めるリサイクル粉末の割合は低くて済むので、前記リサイクル粉末を使用したことによる性能の低下が生じることが効果的に抑制される。 Furthermore, the used film-forming target product used in the recycling method of the present invention is not different from the product before use except that it has a consumable portion formed by erosion on the surface, and has a function as a target material. Because of the holding, even in the case of using only the above-mentioned recycled powder in which the influence of an increase in the amount of oxygen is concerned in the recycling method of the present invention, the ratio of the recycled powder in the entire recycled product obtained is low. As a result, performance degradation due to the use of the recycled powder is effectively suppressed.
本発明によれば、使用済みの成膜用ターゲット製品の消耗部分を元の状態に戻すために、消耗部分に、前記リサイクル粉末又は新品のターゲット粉末又はこれらの粉末を混合した混合粉末、のいずれかの粉末を充填して、肉盛成形して得た、いずれのリサイクル用ターゲットベースにおいても、リサイクル用ターゲットベースを加圧下において熱処理して焼結するだけで、使用済みの成膜用ターゲット製品と、上記した粉末は均一に融合すると考えられ、良好な状態に一体化させることができる。そして、本発明の再生方法で製造した再生品は、前記リサイクル粉末を使用した場合においても、使用したリサイクル粉末に由来する酸素量の増加の影響による品質低下の問題を抑制することができ、使用済みの製品から調製したリサイクル粉末を全く使用せずに、全て新しい原材料で製造された新品の成膜用ターゲット製品（以下、新品のターゲット製品と呼ぶ）とほぼ同一の性能を有する、良好な品質の製品となる。 According to the present invention, in order to return the consumable portion of the used film-forming target product to the original state, the consumable portion may be any of the recycled powder, the new target powder, or a mixed powder obtained by mixing these powders. In any of the recycle target bases obtained by filling the powder and building up, the heat treatment of the recycle target base under pressure and sintering are performed, and the used target product for film formation is used. And the above-mentioned powder is considered to be uniformly fused, and can be integrated in a good state. The recycled product manufactured by the recycling method of the present invention can suppress the problem of quality deterioration due to the effect of the increase in the amount of oxygen derived from the recycled powder, even when the recycled powder is used. Good quality with almost the same performance as a new film-forming target product (hereinafter referred to as a new target product) made of all new raw materials without using any recycled powder prepared from used products Product.
上記したように、本発明の再生方法によれば、ＡＩＰ法等の実施に使用したことで生じた消耗部分を有すること以外は異なることのない、使用前の原形を殆どそのままに留めた形状の使用済みの成膜用ターゲット製品を、粉砕や溶解などの処理を行うことなく、そのまま利用することができ、良好な品質の再生品を製造することができる。本発明者らの検討によれば、成膜用ターゲットの再生品の製造に使用する、原料に用いるターゲット粉末の使用量は、極めて少ない量であるので、リサイクル粉末を用いた場合であっても、新品のターゲット製品と性能面において遜色のない性能を有する成膜用ターゲットの再生品を得ることができる。このため、本発明の再生方法は、新品のターゲット製品を製造する場合と比較し、その原材料にかかる費用を格段に低減させることができ、また、再生手段も極めて簡便であるので、安価な費用で効率的に、新品のターゲット製品と同等の性能の成膜用ターゲットの再生品を製造することが可能になる。 As described above, according to the reproduction method of the present invention, the original shape before use has almost no change except that it has a consumable part generated by using the AIP method or the like. The used film-forming target product can be used as it is without performing a process such as pulverization or dissolution, and a recycle product of good quality can be manufactured. According to the study of the present inventors, the amount of the target powder used as a raw material used in the manufacture of a regenerated product of a film-forming target is extremely small, so even when a recycled powder is used. In addition, it is possible to obtain a regenerated product of a film-forming target having performance comparable to that of a new target product. Therefore, compared with the case where a new target product is manufactured, the recycling method of the present invention can significantly reduce the cost of the raw material, and the recycling means is extremely simple, so that the cost is low. Thus, it is possible to efficiently manufacture a regenerated product of a film-forming target having the same performance as a new target product.
以下、本発明の好ましい実施の形態を挙げて、本発明を詳細に説明する。本発明者らは、高価で貴重な使用済みの成膜用ターゲット材料を利用し、効率よく、しかも性能の低下が抑制された再生品を簡便に得ることができる従来技術にない手段について鋭意検討を行った。上記検討の過程で、本発明者らは、使用済みの成膜用ターゲット製品は、使用中に浸食により大きい凹部が形成され、該凹部の表面に凸凹や孔などが存在する状態の消耗部分が形成されているものの、外形的には、原形を殆どそのままに留めた形状のものになることに着目し、この使用済みの成膜用ターゲット製品を、再生品の製造原料にそのまま有効利用することができれば極めて有用であるとの認識をもった。 Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to preferred embodiments of the present invention. Means for Solving the Problems The present inventors have intensively studied means not available in the prior art that can easily obtain a recycle product in which an expensive and precious used film-forming target material is used, and in which the performance is suppressed with a reduced performance. Was done. In the course of the above study, the present inventors have found that the used film-forming target product has a large concavity formed due to erosion during use, and a consumable part in a state where there are irregularities or holes on the surface of the concavity. Focusing on the fact that although it is formed, the outer shape will be almost the same as the original shape, this used film-forming target product will be effectively used as it is as a raw material for manufacturing recycled products I realized that it would be very useful if I could do it.
そこで、使用済みの成膜用ターゲット製品の表面に浸食により大きい凹部が形成された上記の消耗部分に、使用済みの成膜用ターゲット製品を構成するのと同一成分である新品のターゲット粉末を十分な量で充填し、消耗部分に粉末を肉盛成形してリサイクル用ターゲットベースを得、これを焼結することを試みた。その結果、上記したリサイクル用ターゲットベースを加圧下において熱処理して焼結することで、使用済みの成膜用ターゲット製品と、その消耗部分に充填した新品のターゲット粉末とが良好な状態に一体化することを見出して本発明を達成した。具体的には、焼結後、切断して観察した場合に、消耗部分の表面にあった凸凹や孔はきれに消滅しており、そこに凸凹や孔があったことは、目視観察においては勿論のこと、顕微鏡観察でも全くわからない状態に一体化できることがわかった。さらに、驚くべきことに、焼結後の焼結体の合金の状態も同様のものになり、組織的にも良好な状態に一体化されることがわかった。 Therefore, a new target powder having the same composition as that used in the used film-forming target product is sufficiently supplied to the above-mentioned consumable portion where a larger concave portion is formed by erosion on the surface of the used film-forming target product. The target base for recycling was obtained by filling the powder in an appropriate amount and building up the powder on the consumable part, and sintering it. As a result, by heat-treating and sintering the above-mentioned recycling target base under pressure, the used film-forming target product and the new target powder filled in the consumable part are integrated in a good condition. To achieve the present invention. Specifically, after sintering, when cut and observed, the irregularities and holes on the surface of the consumable part have disappeared into pieces, and the presence of irregularities and holes there As a matter of course, it was found that they could be integrated into a state that was completely unknown even by microscopic observation. Furthermore, surprisingly, it has been found that the state of the alloy of the sintered body after sintering is the same, and the sintered body is integrated into a favorable state.
さらに、上記で使用した新品のターゲット粉末に替えて、前記した使用済みのターゲット材を水素雰囲気中で熱処理を施した後、粉砕処理を施して微粉末とするなどの従来技術に記載の方法で得たリサイクル粉末を使用した場合、或いは、新品のターゲット粉末と、上記のようにして得たリサイクル粉末の混合粉末を使用した場合についても同様の検討を行った。その結果、使用済みの成膜用ターゲット製品の消耗部分に、上記したリサイクル粉末を含む粉末を肉盛成形してリサイクル用ターゲットベースを得、これを加圧下において熱処理して焼結した場合も、先に述べた新品のターゲット粉末を用いて行ったと同様に、良好な状態に一体化できることがわかった。また、上記の方法では、使用済みの成膜用ターゲット製品の表面に浸食により形成された３０％〜６０％程度の消耗部分に、リサイクル粉末或いはリサイクル粉末を含む混合粉末を充填するだけであるので、最終的な再生品に占めるリサイクル粉末の使用割合を極めて低くでき、その結果、再生品の品質の低下は殆ど生じないことを確認した。 Further, in place of the new target powder used above, after the above-mentioned used target material is subjected to a heat treatment in a hydrogen atmosphere, and then subjected to a pulverizing process to obtain a fine powder by a method described in the related art. The same examination was performed when the obtained recycled powder was used or when a mixed powder of the new target powder and the recycled powder obtained as described above was used. As a result, in the consumable part of the used film-forming target product, the powder containing the above-mentioned recycled powder is overlaid to obtain a recycling target base, which is also heat-treated under pressure and sintered. As in the case of using a new target powder as described above, it was found that the target can be integrated in a favorable state. Further, in the above method, only about 30% to 60% of the consumable portion formed by erosion on the surface of the used film forming target product is filled with the recycled powder or the mixed powder containing the recycled powder. It has been confirmed that the ratio of the recycled powder used in the final recycled product can be extremely reduced, and as a result, the quality of the recycled product hardly deteriorates.
上記した通り、本発明者らは、これまでは殆どが廃棄されていた、浸食により表面に消耗部分が形成されているが、原形を殆どそのまま留めた形状の使用済み成膜用ターゲット製品の材料を、そのままの状態で有効利用し、上記消耗部分に、前記使用済みの成膜用ターゲットと同一成分よりなる新品のターゲット粉末、該新品のターゲットの粉末とリサイクル粉末との混合粉末、又はリサイクル粉末のいずれかを充填し、加圧下において熱処理して焼結し、前記粉末と前記使用済みの成膜用ターゲット製品とを一体化することで、使用済みの成膜用ターゲット製品を簡便な方法で、再び、良好な品質の再生品として利用可能にできる技術の開発に成功した。本発明の再生方法で得られた再生品は、新品の成膜用ターゲット製品と性能面において遜色のない（同等品）有用なものになる。 As described above, the present inventors have developed a material for a used target product for a film deposition, which has been mostly discarded and has a consumable portion formed on the surface due to erosion, but has almost the original shape as it is. Is effectively used as it is, and in the consumable portion, a new target powder composed of the same components as the used film-forming target, a mixed powder of the new target powder and recycled powder, or recycled powder. Filled, heat-treated under pressure and sintered, by integrating the powder and the used film-forming target product, the used film-forming target product in a simple method Again, we succeeded in developing a technology that could be used as a good quality recycled product. The reclaimed product obtained by the reclaiming method of the present invention is useful (equivalent) in performance as good as a new target product for film formation.
以下、本発明の使用済み成膜用ターゲットの充填式再生方法について、図を用いて詳細に説明する。図１は、本発明の再生方法の一例を示すフローシートであり、図２は、その手法の概略を説明するための模式図である。また、図３は、本発明で用いる使用済み成膜用ターゲット製品（上段）と、これを用いて得た再生品（下段）の模式的な斜視図である。 Hereinafter, a method of filling and recycling a used film-forming target of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a flow sheet showing an example of the reproducing method of the present invention, and FIG. 2 is a schematic diagram for explaining the outline of the method. FIG. 3 is a schematic perspective view of a used film-forming target product (upper part) used in the present invention and a recycled product (lower part) obtained by using the target product.
（使用済み成膜用ターゲット製品）
本発明が再生を目的とする成膜用ターゲットは、ドライコーティング技術の成膜用ターゲットとして用いられている。その際に有用なレアメタルとしては、先に挙げた元素の中でも特に、チタン、タンタル、ニオブ又はそれらの合金が挙げられ、例えば、ＰＶＤ（真空スパッタリング、イオンスパッタリング、イオンプレーテイング）、ＣＶＤ（プラズマ、熱分解）等のドライコーティングをする際に、ターゲットに使用される。
(Target products for used film formation)
The film-forming target for the purpose of the present invention for regeneration is used as a film-forming target of a dry coating technique. The rare metals useful in that case include titanium, tantalum, niobium or alloys thereof, among the above-listed elements, for example, PVD (vacuum sputtering, ion sputtering, ion plating), CVD (plasma, Used as a target when performing dry coating such as thermal decomposition).
本発明の再生方法で利用される使用済み成膜用ターゲット製品は、浸食により大きい凹部が形成され、該凹部の表面に凸凹や孔などがある消耗部分が形成されたものである。図２及び図３の上段に示した通り、使用済み成膜用ターゲット製品は、表面に浸食により消耗部分が形成されているが、外形的には、使用前の原形を殆どそのまま留めた形状を有している。図３は、円板型の製品を示したが、本発明はこれに限定されるものではない。その他、平板型などの形状のものがあり、使用により、そのターゲットエロージョン部（消耗部分）が、３０％〜６０％程度消耗しているが、もとの外観形状を保った状態のものである。以下、本発明の再生方法の一例として、使用済みの成膜用ターゲット製品として、Ｔｉ−Ｔａ合金で構成された製品を使用した場合の再生工程について説明する。 The used film-forming target product used in the recycling method of the present invention has a concave portion which is larger due to erosion, and a consumable portion having irregularities and holes formed on the surface of the concave portion. As shown in the upper part of FIG. 2 and FIG. 3, the used film forming target product has a consumable portion formed by erosion on the surface. Have. FIG. 3 shows a disk-shaped product, but the present invention is not limited to this. In addition, there is a shape such as a flat plate type, and the target erosion portion (consumable portion) is consumed by about 30% to 60% by use, but the original appearance shape is maintained. . Hereinafter, as an example of the regenerating method of the present invention, a regenerating step when a product made of a Ti—Ta alloy is used as a used target product for film formation will be described.
（酸処理工程）
使用済み成膜用ターゲット製品の表面に不純物が付着している場合を考慮し、前処理工程として、酸処理により不純物を除去することが好ましい。酸処理に使用する酸は、特に限定されない。例えば、塩酸や硫酸などの無機酸の水溶液を使用する。
(Acid treatment step)
In consideration of the case where impurities are attached to the surface of the used film-forming target product, it is preferable to remove the impurities by an acid treatment as a pretreatment step. The acid used for the acid treatment is not particularly limited. For example, an aqueous solution of an inorganic acid such as hydrochloric acid or sulfuric acid is used.
（ターゲット粉末の充填工程）
次いで、使用済み成膜用ターゲット製品の表面に浸食により形成された消耗部分に、この使用済み成膜用ターゲット製品と同一成分よりなる新品のターゲット粉末、或いは、前記使用済み成膜用ターゲット製品と同一成分からなる製品を粉砕したリサイクル粉末、或いは、前記新品のターゲット粉末と前記リサイクル粉末との混合粉末を充填して、肉盛成形してリサイクル用ターゲットベースを得る。上記で充填するターゲット粉末は、５μｍ〜９０μｍ程度に粉砕されたものであることが好ましい。より好ましくは、５μｍ〜４５μｍ程度に粉砕されたものを用いる。上記した範囲よりも大きい粒径の粉体を用いた場合は、充填、焼結後の強度にバラツキが発生し、後述する焼結体の成形加工（水準化処理工程）での割れ発生に繋がる場合もあるので好ましくない。また、新品のタンタル粉末を用いた場合に、上記した範囲よりも大きい粒径のものを含む粉体を充填して得た再生品では、大きい粒径のものがターゲット表面からの蒸発粒子になりにくくなるため突起ができやすくなり、その分ターゲットの使用効率が悪くなる恐れもある。なお、リサイクル粉末については、その製造時に破砕して粒度を調整するので、このような問題は生じない。一方、上記した範囲よりも小さい粒径の粉体を用いた場合は、充填する粉末の嵩が大きくなり、充填工程に時間が掛かるので、工業上好ましくない。
(Target powder filling process)
Then, in the consumable portion formed by erosion on the surface of the used film-forming target product, a new target powder composed of the same components as the used film-forming target product, or the used film-forming target product. A recycle powder obtained by pulverizing a product composed of the same component or a mixed powder of the new target powder and the recycle powder is filled and overlaid to obtain a recycle target base. It is preferable that the target powder to be filled is ground to about 5 μm to 90 μm. More preferably, a material pulverized to about 5 μm to 45 μm is used. When a powder having a particle size larger than the above range is used, the strength after filling and sintering varies, which leads to the generation of cracks in the forming process (leveling process) of the sintered body described later. In some cases, this is not preferable. Also, in the case of using a new tantalum powder, in a regenerated product obtained by filling a powder containing a particle having a particle size larger than the above range, a particle having a large particle size becomes particles evaporated from the target surface. Since the projections are difficult to be formed, the projections are easily formed, and there is a possibility that the use efficiency of the target is reduced by that much. Such a problem does not occur because the recycled powder is crushed during production to adjust the particle size. On the other hand, when powder having a particle size smaller than the above range is used, the bulk of the powder to be filled becomes large, and the filling step takes time, which is not industrially preferable.
本発明の再生方法では、使用済みの成膜用ターゲット製品をそのまま、リサイクル用ターゲットベースの構成材料として使用する。使用済みの成膜用ターゲット製品は、図２に示したように、使用によって、３０％〜４０％程度から、多い場合でも６０％程度しか消耗していないので、外形的には、使用前の元の製品の原形を殆どそのまま留めた形状を有しており、しかも、性能的にも使用前の製品と同様の性能を維持している。このため、この使用済み成膜用ターゲット製品の消耗部分に充填するターゲット粉末は少量で足りるので、新品のターゲット粉末のみで成膜用ターゲット製品を作製する従来の製造方法の場合と比較して、再生品の製造に必要になる材料費を格段に低減することができる。 In the recycling method of the present invention, the used target product for film formation is used as it is as a constituent material of the target base for recycling. As shown in FIG. 2, the used film-forming target product is consumed from about 30% to 40% by use, and only about 60% at most in use. It has a shape that almost completely retains the original form of the original product, and also maintains the same performance as the product before use. For this reason, since a small amount of the target powder is used to fill the consumable portion of the used film-forming target product, compared to the conventional manufacturing method in which a film-forming target product is manufactured using only new target powder, Material costs required for the manufacture of recycled products can be significantly reduced.
前記したように、使用済み成膜用ターゲット製品の消耗部分に充填するターゲット粉末は、使用済み成膜用ターゲット製品と同一の成分のものであればよく、新品のターゲット粉末のみでも、使用済みの成膜用ターゲット製品を粉砕して得たリサイクル粉末であっても、新品のターゲット粉末と、リサイクル粉末との混合粉末のいずれを用いてもよい。ここで、リサイクル粉末は、使用済み成膜用ターゲット製品を粉砕処理して作製できるが、後述するように、現状、その製造方法は極めて煩雑であり、多くの時間と労力を要し、多大な費用がかかる。また、リサイクル粉末の使用量によっては、その性能に影響を与えることも懸念されるので、本発明の再生方法では、できるだけリサイクル粉末の使用量を少なくすることが好ましい。また、その後に行う焼結体の成形加工（水準化処理工程）を考慮すると、使用済み成膜用ターゲット製品の消耗部分に十分な量で充填したターゲット粉末は、ターゲット粉末の肉盛部分を天面が平らになるように粉末の盛り方を調整し、必要に応じて押圧して固めて天面が平らになるように成形し、その後に焼結することが好ましい。また、本発明者らの検討によれば、使用済み成膜用ターゲット製品の消耗部分に充填するターゲット粉末の量は、上記使用の際に浸食によって失われた消耗部分の重さに対し、少なくとも同じの重さのターゲット粉末を充填することが好ましい。本発明では、浸食によって失われた消耗部分の重さの、例えば、１．２倍〜１．８倍の重さの過剰な量のターゲット粉末を充填して肉盛成形してリサイクル用ターゲットベースを得ることが好ましい。より好ましくは、浸食によって失われた消耗部分の重さの、１．２倍〜１．４倍の重さに該当する過剰なターゲット粉末を、緻密な状態に肉盛りに充填して、リサイクル用ターゲットベースを得ることが好ましい。 As described above, the target powder to be filled in the consumable portion of the used film-forming target product may be of the same composition as the used film-forming target product, and only the new target powder may be used. Recycled powder obtained by pulverizing a film-forming target product may be used, and either a new target powder or a mixed powder of recycled powder may be used. Here, the recycled powder can be produced by pulverizing a used film-forming target product, but as described below, at present, its production method is extremely complicated, requires a lot of time and labor, and requires a great deal of time. Costly. Further, depending on the amount of the recycled powder used, there is a concern that the performance may be affected. Therefore, in the regenerating method of the present invention, it is preferable to use the recycled powder as little as possible. In consideration of the subsequent forming process (leveling process) of the sintered body, the target powder filled in a sufficient amount in the consumable portion of the used target product for film formation should cover the build-up portion of the target powder. It is preferable to adjust the manner of filling the powder so that the surface is flat, press and solidify as needed, mold the top surface to be flat, and then sinter. Further, according to the study of the present inventors, the amount of the target powder to be filled in the consumable portion of the used film-forming target product is at least with respect to the weight of the consumable portion lost by erosion during the use. It is preferable to fill a target powder of the same weight. In the present invention, the target base for recycling is filled with an excessive amount of target powder having a weight of, for example, 1.2 to 1.8 times the weight of the consumable part lost by erosion and formed by overlaying. It is preferable to obtain More preferably, the excess target powder corresponding to the weight of 1.2 to 1.4 times the weight of the consumable part lost by erosion is filled into the overlay in a dense state for recycling. Preferably, a target base is obtained.
（焼結工程）
次に、上記充填工程で、使用済み成膜用ターゲット製品の消耗部分に、ターゲット粉末を十分な量で緻密な状態となるように充填して得たリサイクル用ターゲットベースを、焼結工程で、加圧下において熱処理して焼結する。具体的には、上記のようにして得たリサイクル用ターゲットベースを焼結型内にセットし、該リサイクル用ターゲットベースを、焼結型内において加圧下、熱処理することにより焼結し、使用済みの成膜用ターゲット製品と、充填したターゲット粉末とを一体化させる。
(Sintering process)
Next, in the filling step, the consumable portion of the used film-forming target product is filled with a sufficient amount of the target powder in a dense state to obtain a recycling target base obtained by a sintering step. Heat treatment under pressure and sintering. Specifically, the recycle target base obtained as described above is set in a sintering mold, and the recycle target base is sintered by heat treatment under pressure in the sintering mold, and the used target is recycled. And the filled target powder are integrated.
前記した通り、焼結型内にセットしたリサイクル用ターゲットベースは、使用済み成膜用ターゲット製品の消耗部分に充填したターゲット粉末以外は、焼結体で構成されているものである。このため、本発明の焼結工程では、消耗部分に充填したターゲット粉末が焼結できればよい。具体的には、前記した特許第５７５４６０３号公報に記載されているのと同じ条件で焼結処理すればよい。例えば、圧力１０Ｍｐａ〜５０Ｍｐａ、より好ましくは、２５Ｍｐａ〜３５Ｍｐａの圧力で、温度１０００℃〜１５００℃、より好ましくは１１５０℃〜１４００℃の温度で、さらに好ましくは１３００℃〜１４００℃の温度で、２０分〜４０分程度処理すればよい。このような条件でリサイクル用ターゲットベースを焼結処理することで、使用済み成膜用ターゲット製品と、その消耗部分に充填したターゲット粉末との一体化が、簡便に且つ安定に行われるので、得られる焼結体を成形加工（水準化処理）することで良好な品質の再生品を製造することができる。 As described above, the recycling target base set in the sintering mold is made of a sintered body except for the target powder filled in the consumable portion of the used film forming target product. For this reason, in the sintering step of the present invention, it is sufficient that the target powder filled in the consumable portion can be sintered. Specifically, sintering may be performed under the same conditions as those described in Japanese Patent No. 5754603. For example, at a pressure of 10 Mpa to 50 Mpa, more preferably at a pressure of 25 Mpa to 35 Mpa, at a temperature of 1000 ° C to 1500 ° C, more preferably at a temperature of 1150 ° C to 1400 ° C, still more preferably at a temperature of 1300 ° C to 1400 ° C, The processing may be performed for about 40 minutes. By sintering the target base for recycling under such conditions, the integration of the used film-forming target product and the target powder filled in the consumable portion can be easily and stably performed. The reprocessed product of good quality can be manufactured by molding (leveling) the sintered body to be obtained.
上記のようにして、焼結工程で、リサイクル用ターゲットベースを一体の焼結体にすることにより、そのまま用いた使用済み成膜用ターゲット製品と、その消耗部分に充填した、使用済み成膜用ターゲット製品と同一成分よりなるターゲット粉末が融合して、使用前の成膜用ターゲット製品と同等の性能を示す再生品を製造することができる。本発明者らの検討によれば、消耗部分に充填するターゲット粉末にリサイクル粉末を使用した場合も、再生品の成膜用ターゲット製品は、リサイクル粉末に由来する酸素量の増加の影響による品質低下を招くことなく、使用前の新品の成膜用ターゲット製品と同等の性能を示すものになる。その理由は、本発明の再生方法で使用するターゲット粉末の量は、再生品全体に占める割合が少なくて済むため、リサイクル粉末を用いることによって生じる再生品の性能への影響は小さく、再生品の品質の低下が殆ど認められなかったものと考えられる。より具体的には、使用済み成膜用ターゲットの消耗部分にターゲット粉末を充填して製作したターゲットは、その機械的性質が低下しないため、最終的な再生品とするために行うターゲットの成形加工（水準化処理）時において、割れ、欠けなどの発生がなく、高い製品歩留まりで、再生品を製造できる。 As described above, in the sintering process, the recycling target base is made into an integrated sintered body, so that the used film forming target product used as it is and the used film forming target filled in the consumable portion thereof are used. A target product consisting of the same components as the target product is fused to produce a recycled product having the same performance as the target product for film formation before use. According to the study of the present inventors, even when recycled powder is used as the target powder to be filled in the consumable portion, the quality of the regenerated product film formation target product is deteriorated due to an increase in the amount of oxygen derived from the recycled powder. The performance is equivalent to that of a new film-forming target product before use without inducing. The reason is that the amount of the target powder used in the regenerating method of the present invention occupies a small proportion in the entire regenerated product, and thus the use of recycled powder has little effect on the performance of the regenerated product, and the It is probable that almost no deterioration in quality was observed. More specifically, since a target manufactured by filling a consumable portion of a used film-forming target with a target powder does not deteriorate in mechanical properties, a target forming process performed to obtain a final regenerated product At the time of (leveling processing), a regenerated product can be manufactured with a high product yield without cracking, chipping, or the like.
本発明の再生方法を構成する焼結工程に用いる焼結方法は、特に限定されないが、例えば、通常の固体圧縮焼結法の１種であるホットプレス焼結（ＨＰ）を用いることができる。また、後述する実施例では、放電プラズマ焼結（ＳＰＳ）を用いた。 The sintering method used in the sintering step constituting the regenerating method of the present invention is not particularly limited. For example, hot press sintering (HP), which is one type of ordinary solid compression sintering, can be used. In the examples described later, spark plasma sintering (SPS) was used.
（水準化処理工程）
本発明の再生方法では、表面に浸食により消耗部分が形成された使用済み成膜用ターゲット製品がそのまま使用されており、その消耗部分にのみターゲット粉末を充填するため、焼結後の焼結体の表面には多少の凹凸が形成される。このため、前記焼結工程で一体化した焼結体の表面を水準化処理して平坦なものにすることが好ましい。水準化処理の方法は特に限定されないが、例えば、バイト工具での切削加工、砥石での研削加工などの方法で行えばよい。
(Leveling process)
In the regenerating method of the present invention, a used target material for film formation having a consumable portion formed on the surface by erosion is used as it is, and only the consumable portion is filled with the target powder. Some irregularities are formed on the surface. For this reason, it is preferable to level the surface of the sintered body integrated in the sintering step to make it flat. The method of the leveling process is not particularly limited, and may be, for example, a cutting process using a cutting tool, a grinding process using a grindstone, or the like.
（リサイクル粉末の製造方法）
本発明の再生方法で使用することができるリサイクル粉末は、再生する対象の使用済みのターゲット製品と同一成分からなる製品を、従来技術の方法で粉砕して作製することで得られる。リサイクル粉末の製造法としては、例えば、先に挙げた特許第５７５４６０３号公報などに記載の方法が利用できる。先に述べたように、リサイクル粉末を製造する方法は煩雑であることに加えて、再生品に使用した場合に、リサイクル粉末に由来する酸素量の増加によって、再生品の成膜用ターゲット製品の品質低下を招くおそれがあるので、本発明の方法では、新品のターゲット粉末のみを用いた方が、製造工程の簡素化及び再生品の性能の面において好ましい。一方、地球資源の有効利用の観点からは、リサイクルしたターゲット粉末を用いることが好ましい。また、新品のターゲット粉末と、リサイクルしたターゲット粉末の混合粉末を用いることも有効である。本発明者らの検討によれば、リサイクルしたターゲット粉末のみを使用した場合、焼結処理後の再生品に割れや欠けが起こる場合もあるので、リサイクル粉末を用いる場合は、新品のターゲット粉末との混合粉末で使用することが好ましい。
(Method of manufacturing recycled powder)
The recycled powder that can be used in the regeneration method of the present invention is obtained by pulverizing a product composed of the same components as the used target product to be regenerated by a conventional method. As a method for producing recycled powder, for example, the method described in Japanese Patent No. 5754603 mentioned above can be used. As described above, in addition to the complexity of the method of producing recycled powder, when used in recycled products, the increase in the amount of oxygen derived from recycled powder increases the target product for film formation of recycled products. In the method of the present invention, it is preferable to use only a new target powder in terms of simplification of a manufacturing process and performance of a recycled product, since there is a possibility of causing deterioration in quality. On the other hand, from the viewpoint of effective use of earth resources, it is preferable to use recycled target powder. It is also effective to use a mixed powder of a new target powder and a recycled target powder. According to the study of the present inventors, when only the recycled target powder is used, the regenerated product after the sintering process may be cracked or chipped. It is preferable to use the powder mixture.
本発明で使用するリサイクル粉末は、本発明の再生方法で利用する使用済みの成膜用ターゲット製品を原料として、特許第５７５４６０３号公報に記載の製造方法によって得ることができる。リサイクル粉末の製造工程について、以下に簡単に説明する。リサイクル粉末を製造するためには、先ず、最初に、使用済み成膜用ターゲット製品を水素雰囲気において加熱処理することにより水素化する。水素化されたターゲットは、水素脆化により脆くなるため、そのまま破砕処理を行う。破砕処理によってターゲットは、数ミクロン〜１５０ミクロンの粒径に破砕される。 The recycled powder used in the present invention can be obtained by a production method described in Japanese Patent No. 5754603, using a used film-forming target product used in the recycling method of the present invention as a raw material. The manufacturing process of the recycled powder will be briefly described below. In order to produce a recycled powder, first, a used film-forming target product is hydrogenated by heat treatment in a hydrogen atmosphere. Since the hydrogenated target becomes brittle due to hydrogen embrittlement, the crushing treatment is performed as it is. The crushing process crushes the target to a particle size of several microns to 150 microns.
次いで、この破砕粉を脱水素する。脱水素して再生する経路としては２通りの方法がある。
第一の経路は、水素化した破砕粉を減圧又は真空下において熱処理することにより脱水素処理し、脱水素処理された破砕粉を作成し、必要に応じて、脱水素処理された破砕粉に新たなチタン粉及びタンタル粉と混合し、しかる後、高温高圧において焼結することにより固化処理し、焼結工程により焼結粉末を作成する。
Next, the crushed powder is dehydrogenated. There are two methods for dehydrogenation and regeneration.
The first path is to dehydrogenate the hydrogenated crushed powder by heat treatment under reduced pressure or vacuum to create dehydrogenated crushed powder, and if necessary, to dehydrogenated crushed powder. It is mixed with fresh titanium powder and tantalum powder, and then solidified by sintering at a high temperature and a high pressure to produce a sintered powder by a sintering process.
第二の経路は、水素化した破砕粉に、必要に応じて、新たなチタン及びタンタルを混合して、一旦低温での仮焼結工程により多孔質状態に固化し、その後、減圧、真空化での熱処理により脱水素する。さらに、脱水素後、再度、焼結工程により固化する。 The second route is to mix the hydrogenated crushed powder with new titanium and tantalum, if necessary, and temporarily solidify it into a porous state by a low-temperature sintering process, and then reduce the pressure and evacuation. Dehydrogenation by heat treatment in Furthermore, after dehydrogenation, it is solidified again by the sintering step.
（１）前記水素化処理は、大気圧、５００〜７００℃の水素雰囲気で行う。処理時間は処理材料の寸法により異なるが、数時間〜数日間程度行うことが好ましい。
（２）破砕処理と粒度の調整
破砕処理は、ボールミルで行う。破砕には、ジルコニアボールを使用し、例えば、粒径が９０μｍ以下になるように破砕すれば、本発明の再生方法にそのまま利用することができる。破砕は、数μｍレベルまで可能であるが、微粉に破砕すると、脱水素後、大気に触れることにより酸化しやすくなり、場合によっては発火する。そのため、数ミクロン〜１５０ミクロンの粒径の範囲に収まるように調整する。このことにより、過度の酸化を防止し、再生ターゲットの品質を向上させることができるとともに、再生粉に追加する、新たなチタン粉及びタンタル粉を少なく抑え、再生効率を向上させることができる。
(1) The hydrogenation treatment is performed in a hydrogen atmosphere at atmospheric pressure at 500 to 700 ° C. Although the processing time varies depending on the size of the processing material, it is preferably performed for several hours to several days.
(2) Crushing treatment and adjustment of particle size The crushing treatment is performed by a ball mill. For crushing, a zirconia ball is used, for example, if crushed so that the particle size becomes 90 μm or less, the zirconia ball can be used as it is in the regeneration method of the present invention. Although crushing is possible up to a level of several μm, when crushed into fine powder, after dehydrogenation, it is liable to be oxidized by contact with the atmosphere and, in some cases, ignite. Therefore, the particle size is adjusted to fall within the range of several microns to 150 microns. As a result, excessive oxidation can be prevented, the quality of the reproduction target can be improved, new titanium powder and tantalum powder added to the reproduction powder can be reduced, and the reproduction efficiency can be improved.
（３）脱水素処理
第一の経路による、脱水素処理は、凝固を防ぐため、できる限り低温で行う。脱水素処理温度としては、３００℃〜５００℃の範囲で２０時間以上行うのが望ましい。このような、温度条件で真空度が２０Ｐａ以下になるまで脱水素処理を行う。また、脱水素時の粉末積層厚さは１０ｃｍ厚さ以下とする。これ以上厚くすることにより、粉末は自重による圧力による焼結が進行し、脱水素終了後に再破砕が実用となる。
(3) Dehydrogenation treatment The dehydrogenation treatment in the first route is performed at a temperature as low as possible to prevent solidification. The dehydrogenation temperature is desirably in the range of 300 ° C. to 500 ° C. for 20 hours or more. Under such a temperature condition, the dehydrogenation treatment is performed until the degree of vacuum becomes 20 Pa or less. In addition, the thickness of the laminated powder at the time of dehydrogenation is 10 cm or less. By making the powder thicker than this, sintering of the powder due to its own weight proceeds, and re-crushing after the dehydrogenation is completed becomes practical.
第二の経路において脱水素処理を行う場合、処理温度をさらに高温にして脱水素効率を上げることが可能である。脱水素温度は、５００℃以上とし、同様に真空度が１００Ｐａ以下になるまで脱水素を行う。脱水素処理時間は、おおよそ１０時間以上とする。第二の経路においては、このように脱水素処理の処理温度を、比較的高温において行うことができ、温度が高くなると、水素ガスが抜けやすくなり、そのため、脱水素効率を向上することができ、結果として、成膜用ターゲットの再生効率を向上することができる。 When performing the dehydrogenation treatment in the second route, it is possible to increase the treatment temperature to further increase the dehydrogenation efficiency. The dehydrogenation temperature is set to 500 ° C. or higher, and dehydrogenation is similarly performed until the degree of vacuum becomes 100 Pa or lower. The dehydrogenation treatment time is set to about 10 hours or more. In the second route, the processing temperature of the dehydrogenation treatment can be performed at a relatively high temperature, and when the temperature is increased, the hydrogen gas is easily released, so that the dehydrogenation efficiency can be improved. As a result, the regeneration efficiency of the film formation target can be improved.
（４）酸化防止工程
第一の経路及び第二の経路における脱水素処理を行った後、脱水素粉末は、１００℃以下まで降温し、あるいは、アルゴン等の不活性ガス雰囲気中にて１５〜２４時間保持した後、大気中に取り出すことにより、脱水素粉末の温度が低下し、酸化によるひび割れなどの品質低下等防ぐことができる。脱水素処理された破砕粉を高温のまま真空環境から空気中に直接取り出すと、空気中の酸素により酸化され、引いては引火の危険のおそれもある。
(4) Oxidation Prevention Step After performing the dehydrogenation treatment in the first path and the second path, the dehydrogenated powder is cooled to 100 ° C. or lower, or 15 to 15 ° C. in an inert gas atmosphere such as argon. After holding for 24 hours, by taking it out to the atmosphere, the temperature of the dehydrogenated powder is lowered, and it is possible to prevent quality deterioration such as cracks due to oxidation. When the dehydrogenated crushed powder is directly taken out of the vacuum environment into the air at a high temperature, the crushed powder is oxidized by oxygen in the air, which may cause a danger of ignition.
以下に本発明の実施例を挙げて本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples of the present invention, but the present invention is not limited thereto.
＜実施例１〜３＞
浸食により表面に消耗部分が形成されている使用済みの成膜用ターゲット製品として、Ｔｉ−Ｔａ合金で構成された、図３に示したような円板型の製品を３個使用した。これらは、使用による浸食で、ターゲットエロージョン部（消耗部分）が凹み、全重量の３０％〜６０％程度が消耗されたものである。大きく凹んだ消耗部分の表面状態を観察したところ、個々の製品で異なり、均一に侵食した平滑な部分だけでなく、凸凹がある部分もみられた。
<Examples 1 to 3>
Three disc-shaped products made of a Ti-Ta alloy as shown in FIG. 3 were used as used film-forming target products having consumable portions formed on the surface by erosion. In these, the target erosion part (consumable part) is dented by erosion due to use, and about 30% to 60% of the total weight is consumed. Observation of the surface state of the consumable part which was largely recessed revealed that not only the smooth part uniformly eroded, but also a part having irregularities was different for each product.
具体的には、使用によってほぼ５５％が消耗（消耗部分の重さは７１０ｇ相当）して、重さが６００ｇとなったＴｉ−Ｔａ合金で構成された焼結体からなる使用済み成膜用ターゲット製品を３個選びそれぞれ使用した。また、充填工程で使用するターゲット粉末には、焼結体が使用済み成膜用ターゲット製品と同一成分となるように配合した粒径が９０μｍアンダーのチタン粉末とタンタル粉末を用いた。その際、実施例１では、新品のターゲット粉末を用い、実施例２では、実施例で使用する使用済み成膜用ターゲット製品と同様のＴｉ−Ｔａ合金で構成された焼結体を粉砕して製造したリサイクル粉末を用いた。実施例３では、実施例１で使用した新品のターゲット粉末と、実施例２で使用したリサイクル粉末とを、新品の粉：リサイクル粉＝７：３で混合した混合粉末を使用した。 Specifically, approximately 55% is consumed by use (the weight of the consumable portion is equivalent to 710 g), and the used film forming film is made of a sintered body made of a Ti-Ta alloy having a weight of 600 g. Three target products were selected and used. Further, as the target powder used in the filling step, a titanium powder and a tantalum powder each having a particle size of 90 μm or less, which were mixed so that the sintered body had the same components as the used target product for film formation, were used. At that time, in Example 1, a new target powder was used, and in Example 2, a sintered body made of the same Ti-Ta alloy as the used target product for film formation used in the example was pulverized. The manufactured recycled powder was used. In Example 3, a mixed powder obtained by mixing the new target powder used in Example 1 and the recycled powder used in Example 2 in a ratio of new powder: recycled powder = 7: 3 was used.
上記した３種類のターゲット粉末をそれぞれに用い、使用済みの成膜用ターゲット製品の消耗部分に９４０ｇ肉盛りになるように、且つ、天面が平らになるように緻密に充填して、実施例１〜３で用いるリサイクル用ターゲットベースをそれぞれ得た。具体的には、使用済み成膜用ターゲット製品の重さの計量値や、消耗部分の形状を加味して、ターゲット粉末の充填量や充填箇所を適宜変化させて、緻密に肉盛りになるようにして上記した量を充填した。このようにして良好な充填操作を行うことにより、次の工程でリサイクル用ターゲットベースを焼結した場合に、均一な焼結体を得ることができるので、得られる最終製品である再生品は良好な状態のものになる。なお、使用済の成膜用ターゲット製品の形状によっては、浸食による製品表面の消耗部分と製品裏面の段差形状部分の両方（上下）に粉末を充填する必要がある。 Each of the three types of target powders described above was used, and the consumable portion of the used film-forming target product was densely filled so as to build up 940 g and to make the top surface flat. Recycling target bases used in 1 to 3 were obtained, respectively. Specifically, by taking into account the measured value of the weight of the used film-forming target product and the shape of the consumable part, the filling amount and filling position of the target powder are appropriately changed so that the target powder is densely built up. And the above amount was filled. By performing a good filling operation in this manner, when the target base for recycling is sintered in the next step, a uniform sintered body can be obtained, so that the regenerated product, which is the final product obtained, is good. It is a thing of a state. In addition, depending on the shape of the used film-forming target product, it is necessary to fill both (upper and lower) the consumable portion on the product surface due to erosion and the step-shaped portion on the product back surface.
上記で、使用済みの成膜用ターゲット製品の消耗部分に、それぞれのターゲット粉末を肉盛り充填して得た３個のリサイクル用ターゲットベースは、下記の方法で焼結した。リサイクル用ターゲットベースを焼結型内にセットし、温度１３５０℃、圧力３０Ｍｐａで、３０分間、加熱加圧処理して焼結体を得た。その結果、いずれの粉末を用いた場合も、得られた焼結体を切断して焼結体の断面を観察したところ、使用済みの成膜用ターゲット製品の大きく凹んだ消耗部分の表面と、この消耗部分に充填したターゲット粉末との境界は、目視観察でも顕微鏡観察でも認められず、良好に一体化した焼結体となったことが確認された。なお、本発明者らの検討によれば、温度１１５０℃、圧力１０Ｍｐａで、２０分間の、上記した条件よりも緩和した加熱加圧処理条件でも、一体化した焼結体にできる。しかし、良好に一体化した状態をより促進させるためには、高めの温度と圧力で処理した方が効果的である。 As described above, the three target bases for recycling, which were obtained by overlaying the used parts of the used target products for film formation with the respective target powders, were sintered by the following method. The target base for recycling was set in a sintering mold, and heated and pressed at a temperature of 1350 ° C. and a pressure of 30 Mpa for 30 minutes to obtain a sintered body. As a result, when any of the powders was used, the obtained sintered body was cut and the cross-section of the sintered body was observed. No boundary between the consumable portion and the target powder filled was observed by visual observation or microscopic observation, and it was confirmed that the sintered body was well integrated. According to the study of the present inventors, an integrated sintered body can be obtained even under a heating and pressing treatment condition at a temperature of 1150 ° C. and a pressure of 10 Mpa for 20 minutes, which is more relaxed than the above-mentioned condition. However, in order to further promote a well integrated state, it is more effective to perform treatment at a higher temperature and pressure.
上記のようにして得た焼結体の表面を、次の水準化処理工程で、バイト工具を用いて切削加工して表面を平滑にして、図３の下段に示したような、実施例１〜３の円板型の成膜用ターゲット製品をそれぞれに得た。バイト工具を用いて切削加工した際に、いずれの場合も、割れ、欠けなどが発生することがないことを確認した。 In the next leveling process, the surface of the sintered body obtained as described above was cut using a cutting tool to make the surface smooth, and the surface of the sintered body in Example 1 as shown in the lower part of FIG. To 3 disk-shaped target products for film formation were obtained. In any case, it was confirmed that cracking and chipping did not occur when cutting was performed using a bite tool.
＜比較例＞
比較例として、下記のようにして熔解方式のターゲット製品を得た。具体的には、図３の上段に示したような使用済み成膜用ターゲット製品（固体）と、少なくとも該製品における使用により消耗した部分の量に該当する新品のターゲット用粉末の圧粉体を熔解してインゴットを作り、これを原材料に用いて、その後の工程を経て、ターゲット製品を再生した。この比較例の熔解方式で得られたターゲット製品について観察したところ、チタンとタンタルとの比重差が大きいため偏析を生じていることが確認できた。
<Comparative example>
As a comparative example, a melting type target product was obtained as follows. Specifically, a used target film-forming target product (solid) as shown in the upper part of FIG. 3 and a green compact of a new target powder corresponding to at least an amount of a portion consumed by use in the product are used. The ingot was melted and used as a raw material, and the target product was recycled through the subsequent steps. Observation of the target product obtained by the melting method of this comparative example confirmed that segregation had occurred due to a large difference in specific gravity between titanium and tantalum.
（評価結果）
上記で調製した実施例１〜３の各再生品と比較例の熔解方式の再生品について、性能の違いと、新たに使用する原材料の量について考察した。
＜再生品の性能＞
実施例１〜３の再生品は、いずれも原材料であるチタンとタンタルが均一であった。これに対し、比較例の熔解方式の再生品は、先に述べてように、チタンとタンタルとの偏析を生じていた。実施例１〜３の再生品と、比較例の熔解方式の再生品を、それぞれイオンプレーティング法に使用したところ、実施例１〜３の再生品は、全て新品の原材料で作製した成膜用ターゲット製品を使用した場合と同様の使用効率を示した。さらに、イオンプレーティング法に使用した際の消耗部分が、実施例１〜３の再生品は、比較例の熔解方式の再生品を使用した場合と比べて、明らかに差があり、平滑な状態であった。このことで、比較例の熔解方式で得られたターゲット製品では、チタンとタンタルとの偏析を生じ、特にタンタルの含有量が多い組成の部分と、少ない組成の部分のターゲット消耗量の差がエロージョンの凸凹を引き起こすことが確認された。そして、ターゲット使用効率も、実施例１〜３の再生品を使用した場合と比べて、比較例の熔解方式の再生品を使用した場合は、使用効率が１５〜２０％低下することを確認した。
(Evaluation results)
Regarding each of the regenerated products of Examples 1 to 3 prepared above and the reclaimed product of the melting method of the comparative example, the difference in performance and the amount of newly used raw materials were considered.
<Performance of recycled products>
The recycled products of Examples 1 to 3 all had uniform titanium and tantalum as raw materials. On the other hand, the melted reclaimed product of the comparative example had segregation of titanium and tantalum as described above. When the reclaimed products of Examples 1 to 3 and the reclaimed product of the melting method of the comparative example were used for the ion plating method, the reclaimed products of Examples 1 to 3 were all formed of new raw materials for film formation. The usage efficiency was the same as when the target product was used. Furthermore, the consumable part when used in the ion plating method has a clear difference between the regenerated products of Examples 1 to 3 and the smoothed state as compared with the case of using the reconstituted product of the melting method of the comparative example. Met. As a result, in the target product obtained by the melting method of the comparative example, segregation of titanium and tantalum occurs, and in particular, the difference in the target consumption amount between the portion having a high content of tantalum and the portion having a low content of tantalum is eroded. It has been confirmed that unevenness is caused. Also, it was confirmed that the target use efficiency was reduced by 15 to 20% when the recycled product of the melting method of the comparative example was used as compared with the case where the recycled product of Examples 1 to 3 was used. .
また、実施例１〜３の再生品では、使用前の製品の原形を殆どそのままに留めた形状の使用済みの成膜用ターゲット製品を再生に利用しているので、粉末状のターゲット材料の使用割合が少なくて済み、最終的な焼結体製品（再生品）全体に占める使用済みターゲットの材料の使用割合を高いものにできるので、実施例の再生品は、資源の有効活用の点で極めて優れたものになる。さらに、実施例２又は３の再生品ではリサイクル粉末を再生原料に利用しているが、リサイクル粉末を全く使用しなかった実施例１の再生品と比べて、再生品の作製に使用したリサイクル粉末に由来する酸素量の増加の影響による品質低下は殆ど認められず、実施例１の再生品と同様に、従来の成膜用ターゲットと比べても遜色なく利用できることが確認できた。その理由は、実施例２又は３の再生品は、再生の際にリサイクル粉末を使用するものの、いずれの場合も、最終的な焼結体製品（再生品）全体に占めるリサイクル粉末の使用量を少量に留めることができたことによると考えられる。 Further, in the recycled products of Examples 1 to 3, since the used target product for film formation having a shape in which the original shape of the product before use is almost kept as it is is used for recycling, the use of the powdery target material is not required. Since the ratio of the used target material to the final sintered product (recycled product) can be increased in the final sintered product (recycled product), the recycled product of the embodiment is extremely low in terms of effective use of resources. It will be excellent. Furthermore, in the recycled product of Example 2 or 3, the recycled powder is used as a recycled material. However, compared with the recycled product of Example 1 in which no recycled powder is used, the recycled powder used for producing the recycled product is used. Almost no deterioration in quality due to the increase in the amount of oxygen derived from the film was observed, and it was confirmed that, similarly to the regenerated product of Example 1, it could be used as well as a conventional film-forming target. The reason is that the recycled product of Example 2 or 3 uses recycled powder at the time of regeneration, but in any case, the amount of recycled powder used in the final sintered product (recycled product) is reduced. It is thought that it was possible to keep a small amount.
＜原材料の歩留まり＞
出発原料を全て新品のターゲット粉末にして作製した新品の成膜用ターゲット製品では、例えば、ターゲット粉末を約１５４０ｇ投入して焼結すると、約１３１０ｇの焼結体製品となる。この場合における、出発原料であるターゲット粉末の製品歩留まりを算出すると、８５％となる。なお、比較例の熔解方式ターゲット製品の場合、トータルの歩留まりは、約６２％であった。
<Yield of raw materials>
When a new target product for film formation is manufactured by using all the starting materials as a new target powder, for example, when about 1540 g of the target powder is supplied and sintered, about 1310 g of a sintered product is obtained. In this case, the product yield of the target powder as the starting material is calculated to be 85%. In the case of the melting type target product of the comparative example, the total yield was about 62%.
これに対し、実施例１では、重さが６００ｇの焼結体である使用済みの成膜用ターゲット製品の消耗部分（７１０ｇ相当）に、その約１．３倍量である新品のターゲット粉末のみを９４０ｇ充填し、これを投入して焼結して、約１３１０ｇの焼結体製品（再生品）を得た。この実施例１の約１３１０ｇの焼結体製品（再生品）には、約４５０ｇの使用済ターゲットが含まれるので、出発原料である新品のターゲット粉末９４０ｇは、８６０ｇとなったことになる。よって、ターゲット粉末の歩留まりは、８６０÷９４０×１００＝９１％であった。また、約１３１０ｇの焼結体製品（再生品）に占める使用済みターゲット材料の割合は、４５０÷１３１０×１００＝３４％となる。なお、実施例１の再生品は、リサイクル粉末を全く使用していないため、リサイクル粉末を使用することで懸念される、リサイクル粉末に由来する酸素量の増加の影響による成膜用ターゲット製品の品質低下の問題は全くない。 On the other hand, in Example 1, only 1.3 times the amount of the new target powder was added to the consumable portion (equivalent to 710 g) of the used film-forming target product which was a sintered body weighing 600 g. Was charged, and this was charged and sintered to obtain about 1310 g of a sintered product (recycled product). Since about 1310 g of the sintered product (recycled product) of Example 1 contains about 450 g of the used target, 940 g of a new target powder 940 g as a starting material is 860 g. Therefore, the yield of the target powder was 860/940 × 100 = 91%. Further, the ratio of the used target material to about 1310 g of the sintered product (recycled product) is 450 ÷ 1310 × 100 = 34%. Since the recycled product of Example 1 does not use recycled powder at all, the quality of the target product for film formation due to the influence of an increase in the amount of oxygen derived from recycled powder is a concern due to the use of recycled powder. There is no degradation problem at all.
実施例２の再生品は、実施例１における新品のターゲット粉末に替えて、リサイクル粉末のみを９４０ｇ使用した以外は実施例１と同様にして得た。このためターゲット粉末の製品歩留まりは、実施例１と同様９１％であった。また、実施例２の焼結体製品（再生品）ではリサイクル粉末を利用しているため、再生品全体に占める使用済みターゲット材料（リサイクル粉末を含む）の使用割合は増加し、１００％になる。一方、実施例２の約１３１０ｇの焼結体製品（再生品）におけるリサイクル粉末の使用量は８６０ｇであるので、得られる再生品の焼結体全体に占めるリサイクル粉末の割合を、８６０÷１３１０×１００＝６５％と少なくできた。このため、リサイクル粉末に由来する酸素量の増加の影響による再生品の品質低下は、殆ど見られなかった。 The recycled product of Example 2 was obtained in the same manner as in Example 1 except that 940 g of only the recycled powder was used instead of the new target powder in Example 1. Therefore, the product yield of the target powder was 91% as in Example 1. In addition, since the sintered product (recycled product) of Example 2 uses recycled powder, the ratio of the used target material (including recycled powder) used in the entire recycled product increases to 100%. . On the other hand, the amount of the recycled powder used in the sintered product (recycled product) of about 1310 g in Example 2 was 860 g. 100 = 65%. For this reason, almost no deterioration in the quality of the recycled product due to the effect of the increase in the amount of oxygen derived from the recycled powder was observed.
実施例３の再生品は、実施例１における新品のターゲット粉末に替えて、実施例１で使用した新品のターゲット粉末と、実施例２の再生品で使用したリサイクル粉末とを用い、新品の粉末とリサイクル粉末の７：３の混合粉末を使用した。その結果、焼結体製品（再生品）の製品重量約１３１０ｇには、約４５０ｇの使用済ターゲットが含まれ、また、リサイクル粉末を（１３１０−４５０）×０．３＝２５８ｇ含むものになる。このため、実施例３の再生品におけるターゲット粉末の製品歩留まりは、実施例１と同様９１％であった。また、焼結体製品（再生品）全体に占める使用済みターゲット材料（リサイクル粉末を含む）の割合は、若干増加して（４５０＋２５８）÷１３１０×１００＝５４％となる。また、充填した混合粉末におけるリサイクル粉末の使用量は、９４０×０．３＝２８２ｇとなった。このため、最終的な焼結体製品（再生品）に占める使用済みターゲット材料の割合に比較し、リサイクル粉末の使用割合は極めて少なくなるので、リサイクル粉末に由来する酸素量の増加の影響による品質低下は、殆ど見られなかった。 The recycled product of the third embodiment uses the new target powder used in the first embodiment and the recycled powder used in the recycled product of the second embodiment in place of the new target powder in the first embodiment. And a 7: 3 mixed powder of recycled powder. As a result, the product weight of about 1310 g of the sintered product (recycled product) includes about 450 g of the used target, and contains (1310−450) × 0.3 = 258 g of recycled powder. For this reason, the product yield of the target powder in the recycled product of Example 3 was 91% as in Example 1. The ratio of the used target material (including the recycled powder) to the entire sintered product (recycled product) is slightly increased to (450 + 258) ２５1310 × 100 = 54%. The amount of the recycled powder used in the filled mixed powder was 940 × 0.3 = 282 g. As a result, compared to the ratio of used target material in the final sintered product (recycled product), the ratio of recycled powder used is extremely small, so the quality due to the increase in the amount of oxygen derived from recycled powder is reduced. Little decrease was seen.
上記した通り、本発明の充填方式の再生品である成膜用ターゲット製品は、粉末の投入量が、出発原料を全てターゲット粉末として作製したターゲット製品に比べて少ないので、出発原料の歩留まりのアップ、製造コストダウンができる経済性に優れたものである。先に述べたように、再生品であるにもかかわらず、出発原料を全て新品のターゲット粉末として作製したターゲット製品と遜色のない性能の製品が得られる。 As described above, the film-forming target product, which is a reclaimed product of the filling method of the present invention, requires a smaller amount of powder input than a target product in which all starting materials are prepared as target powders, and thus increases the yield of starting materials. In addition, the manufacturing cost can be reduced and the cost is excellent. As described above, it is possible to obtain a product having performance comparable to that of a target product in which all starting materials are manufactured as new target powders, although the product is a recycled product.
Claims (3)
（１）浸食により表面に消耗部分が形成されている使用済み成膜用ターゲット製品を使用し、前記消耗部分に、前記使用済み成膜用ターゲット製品と同一成分よりなる、５〜９０μｍに粉砕された新品のターゲット粉末を充填し、肉盛成形してリサイクル用ターゲットベースを得るターゲット粉末の充填工程と、
（２）前記充填工程後に、前記リサイクル用ターゲットベースに充填された前記粉末を、放電プラズマ焼結法（ＳＰＳ）により、１０Ｍｐａ以上５０Ｍｐａ以下の加圧下において、１０００℃以上１５００℃以下の温度で、２０分以上４０分以下の時間、熱処理して焼結し、前記粉体と前記使用済み成膜用ターゲット製品とを融合させて、前記使用済み成膜用ターゲット製品と前記充填した粉体との境界が認められない状態に一体化する焼結工程（但し、スパッタリングターゲットの腐食領域にプラズマ堆積を施し、フルデンス被覆層を形成する場合を除く。）と、
（４）前記（２）の焼結工程により固化処理された焼結品の表面を水準化処理する水準化処理工程と、
を有することを特徴とする使用済み成膜用ターゲットの充填式再生方法。 Titanium, tantalum or an alloy of titanium and tantalum, which is a robust sintered body composed of any of the above, a method for regenerating a used film-forming target product having a consumable portion formed on a surface thereof,
(1) Using a used film-forming target product having a consumable portion formed on the surface by erosion, the consumable portion is pulverized to 5 to 90 μm made of the same components as the used film-forming target product. Filling the target powder with a new target powder that has been obtained and building up the target base by recycling and forming a target base for recycling;
(2) After the filling step, the powder filled in the recycling target base is subjected to a discharge plasma sintering method (SPS) under a pressure of 10 Mpa or more and 50 Mpa or less at a temperature of 1000 ° C or more and 1500 ° C or less. 20 minutes or more and 40 minutes or less, heat treatment and sintering, fusing the powder and the used film-forming target product, and combining the used film-forming target product with the filled powder A sintering step (unless plasma deposition is performed on the corroded area of the sputtering target to form a full-density coating layer) in which the boundary is not recognized , and
(4) a leveling step of leveling the surface of the sintered product solidified by the sintering step of (2);
A method for reclaiming a used film-forming target by filling.
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