JP6815206B2 - ターゲットアッセンブリ、ターゲットアッセンブリの製造方法、ターゲットとバッキングプレートとの分離方法 - Google Patents
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Description
本発明は、スパッタリングに用いるターゲットアッセンブリの技術分野に関し、ターゲットとバッキングプレートとを分離させることが出来るターゲットアッセンブリに関する。
スパッタリング装置には、バッキングプレートにターゲットが固定されたターゲットアッセンブリが取りつけられており、ターゲットがスパッタリングされて基板表面に薄膜が形成されている。
多数枚数の基板に薄膜が形成されると、スパッタリングの合計時間が長くなり、ターゲットは消耗し、使用できない状態になるので、消耗したターゲットのターゲットアッセンブリはスパッタリング装置から取り外され、新しいターゲットアッセンブリが装着される。
ターゲットの取付方法として、ターゲットを低融点(１５６℃)のＩｎロウ材でバッキングプレートに固定する方法(Ｉｎボンディング法)があるが、ターゲットに大電力を投入し薄膜の成膜速度を高くするとターゲットが高温に昇温され、低融点のＩｎロウ材が溶融されてターゲットがバッキングプレートから剥離する虞がある。
他のターゲットの取付方法として、ターゲットとバッキングプレートとを密着させて反応性ガスを含有しない雰囲気中で加圧しながら加熱して、密着面に発生する拡散現象によって、ターゲットをバッキングプレートに固定する拡散接合法がある。
しかし、この方法で作成したターゲットアッセンブリでは、ターゲットは加熱されても剥離せず、使用済みのターゲット残滓をバッキングプレートから取り外そうとすると、ターゲットを掘削する必要がある。
削り取ったターゲットスクラップには不純物が混入している場合が多いため、ターゲットスクラップを再溶融して再生したターゲットは純度が低いという問題がある。また、ターゲット残滓を削り取る際にはバッキングプレートに傷が付くため、バッキングプレートを再使用することができなくなるという問題もある。
本発明は上記従来技術の不都合を解決するために創作されたものであり、その目的は、ターゲットとバッキングプレートとを再利用することができる技術を提供することにある。
上記課題を解決するために本発明は、バッキングプレートと、インジウム又はビスマスのいずれか一方又は両方から成るアルミ酸化防止剤が分散された水崩壊性を有する水崩壊性アルミ合金から成る接合膜と、スパッタリングされるターゲットとを有し、前記バッキングプレートの片面と前記ターゲットの片面とは、前記接合膜に接触され、前記バッキングプレートと前記ターゲットとは前記接合膜によって互いに固定されたターゲットアッセンブリである。
本発明はターゲットアッセンブリであって、前記水崩壊性アルミ合金には、前記水崩壊性アルミ合金が含有するアルミニウムを１００ｗｔ％としたときに、前記アルミ酸化防止剤が０．１ｗｔ％以上２０ｗｔ％以下の含有率で含有されたターゲットアッセンブリである。
本発明はターゲットアッセンブリであって、前記アルミ酸化防止剤は、前記接合膜中に粒径１０ｎｍ以下の粒子にされて分散されたターゲットアッセンブリである。
本発明はターゲットアッセンブリであって、前記水崩壊性アルミ合金には、前記水崩壊性アルミ合金が含有するアルミニウムを１００ｗｔ％としたときに、シリコンが０．０４ｗｔ％以上８ｗｔ％以下の含有率で含有されたターゲットアッセンブリである。
本発明はターゲットアッセンブリであって、前記水崩壊性アルミ合金には、前記水崩壊性アルミ合金が含有するアルミニウムを１００ｗｔ％としたときに、チタンが０．１３ｗｔ％以上４ｗｔ％以下の含有率で含有されたターゲットアッセンブリである。
本発明はターゲットアッセンブリであって、前記水崩壊性アルミ合金には、前記水崩壊性アルミ合金が含有するアルミニウムを１００ｗｔ％としたときに、前記アルミ酸化防止剤としてのインジウムが２．０ｗｔ％以上３．５ｗｔ％以下の含有率で含有されたターゲットアッセンブリである。
本発明はターゲットアッセンブリであって、前記水崩壊性アルミ合金には、前記水崩壊性アルミ合金が含有するアルミニウムを１００ｗｔ％としたときに、シリコンが０．２ｗｔ％以上０．５ｗｔ％以下の含有率で含有されたターゲットアッセンブリである。
本発明はターゲットアッセンブリであって、前記水崩壊性アルミ合金には、前記水崩壊性アルミ合金が含有するアルミニウムを１００ｗｔ％としたときに、チタンが０．１３ｗｔ％以上０．２５ｗｔ％以下の含有率で含有されたターゲットアッセンブリである。
本発明はターゲットアッセンブリであって、前記水崩壊性アルミ合金には、前記水崩壊性アルミ合金が含有するアルミニウムを１００ｗｔ％としたときに、前記アルミ酸化防止剤としてのビスマスが０．２ｗｔ％以上２ｗｔ％以下の含有率で含有されたターゲットアッセンブリである。
本発明はターゲットアッセンブリであって、前記水崩壊性アルミ合金には、前記水崩壊性アルミ合金が含有するアルミニウムを１００ｗｔ％としたときに、シリコンが１．５ｗｔ％以上８ｗｔ％以下の含有率で含有されたターゲットアッセンブリである。
本発明はターゲットアッセンブリであって、前記水崩壊性アルミ合金には、前記水崩壊性アルミ合金が含有するアルミニウムを１００ｗｔ％としたときに、チタンが０．２ｗｔ％以上４ｗｔ％以下の含有率で含有されたターゲットアッセンブリである。
本発明はターゲットアッセンブリであって、前記水崩壊性アルミ合金には、前記水崩壊性アルミ合金が含有するアルミニウムを１００ｗｔ％としたときに、セリウムが０．２ｗｔ％以上２ｗｔ％以下の含有率で含有されたターゲットアッセンブリである。
本発明はターゲットアッセンブリであって、前記水崩壊性アルミ合金には、前記水崩壊性アルミ合金が含有するアルミニウムを１００ｗｔ％としたときに、マグネシウムが０．２ｗｔ％以上２ｗｔ％以下の含有率で含有されたターゲットアッセンブリである。
本発明は、スパッタリングを行う第一のターゲットを取付対象物とし、バッキングプレートのプレートの片面と、前記取付対象物の片面とのうち、いずれか一方を第一の接合面とし、他方を第二の接合面としたときに、インジウム又はビスマスのいずれか一方又は両方から成るアルミ酸化防止剤を含有し、水崩壊性を有する水崩壊性アルミ合金を前記第一の接合面に溶射し、前記アルミ酸化防止剤が分散され、水崩壊性を有する第一の溶射膜を形成する第一のアルミ溶射膜形成工程と、前記第二の接合面と前記第一の溶射膜とを接触させ、又は、前記第二の接合面に前記水崩壊性アルミ合金が溶射されて形成された第二の溶射膜と前記第一の溶射膜とを接触させ、前記バッキングプレートと前記取付対象物とを押圧しながら加熱して、前記第一の接合面と前記第二の接合面との間に、前記第一の溶射膜又は前記第一の溶射膜と前記第二の溶射膜とから成る接合膜を形成し、前記接合膜によって前記バッキングプレートと前記取付対象物とを固定することで、前記バッキングプレートと前記取付対象物とを互いに固定させる固定工程と、を有し、互いに固定された前記バッキングプレートと前記取付対象物とから成る第一のターゲットアッセンブリを製造するターゲットアッセンブリの製造方法である。
本発明はターゲットアッセンブリの製造方法であって、前記水崩壊性アルミ合金には、前記水崩壊性アルミ合金が含有するアルミニウムを１００ｗｔ％としたときに、前記アルミ酸化防止剤を、０．１ｗｔ％以上２０ｗｔ％以下の含有率で含有させるターゲットアッセンブリの製造方法である。
本発明はターゲットアッセンブリの製造方法であって、前記アルミ酸化防止剤は、前記第一の溶射膜中に粒径１０ｎｍ以下の粒子で分散させるターゲットアッセンブリの製造方法である。
本発明はターゲットアッセンブリの製造方法であって、前記水崩壊性アルミ合金には、前記水崩壊性アルミ合金が含有するアルミニウムを１００ｗｔ％としたときに、シリコンを０．０４ｗｔ％以上８ｗｔ％以下の含有率で含有させるターゲットアッセンブリの製造方法である。
本発明はターゲットアッセンブリの製造方法であって、前記水崩壊性アルミ合金には、前記水崩壊性アルミ合金が含有するアルミニウムを１００ｗｔ％としたときに、チタンを０．１３ｗｔ％以上４ｗｔ％以下の含有率で含有させるターゲットアッセンブリの製造方法である。
本発明はターゲットアッセンブリの製造方法であって、前記水崩壊性アルミ合金には、前記水崩壊性アルミ合金が含有するアルミニウムを１００ｗｔ％としたときに、前記アルミ酸化防止剤としてのインジウムを２．０ｗｔ％以上３．５ｗｔ％以下の含有率で含有させるターゲットアッセンブリの製造方法である。
本発明はターゲットアッセンブリの製造方法であって、前記水崩壊性アルミ合金には、前記水崩壊性アルミ合金が含有するアルミニウムを１００ｗｔ％としたときに、シリコンを０．２ｗｔ％以上０．５ｗｔ％以下の含有率で含有させるターゲットアッセンブリの製造方法である。
本発明はターゲットアッセンブリの製造方法であって、前記水崩壊性アルミ合金には、前記水崩壊性アルミ合金が含有するアルミニウムを１００ｗｔ％としたときに、チタンを０．１３ｗｔ％以上０．２５ｗｔ％以下の含有率で含有させるターゲットアッセンブリの製造方法である。
本発明はターゲットアッセンブリの製造方法であって、前記水崩壊性アルミ合金には、前記水崩壊性アルミ合金が含有するアルミニウムを１００ｗｔ％としたときに、前記アルミ酸化防止剤としてのビスマスを０．２ｗｔ％以上２ｗｔ％以下の含有率で含有させるターゲットアッセンブリの製造方法である。
本発明はターゲットアッセンブリの製造方法であって、前記水崩壊性アルミ合金には、前記水崩壊性アルミ合金が含有するアルミニウムを１００ｗｔ％としたときに、シリコンを１．５ｗｔ％以上８ｗｔ％以下の含有率で含有させるターゲットアッセンブリの製造方法である。
本発明はターゲットアッセンブリの製造方法であって、前記水崩壊性アルミ合金には、前記水崩壊性アルミ合金が含有するアルミニウムを１００ｗｔ％としたときに、チタンを０．２ｗｔ％以上４ｗｔ％以下の含有率で含有させるターゲットアッセンブリの製造方法である。
本発明はターゲットアッセンブリの製造方法であって、前記水崩壊性アルミ合金には、前記水崩壊性アルミ合金が含有するアルミニウムを１００ｗｔ％としたときに、セリウムを０．２ｗｔ％以上２ｗｔ％以下の含有率で含有させるターゲットアッセンブリの製造方法である。
本発明はターゲットアッセンブリの製造方法であって、前記水崩壊性アルミ合金には、前記水崩壊性アルミ合金が含有するアルミニウムを１００ｗｔ％としたときに、マグネシウムを０．２ｗｔ％以上２ｗｔ％以下の含有率で含有させるターゲットアッセンブリの製造方法である。
本発明はターゲットアッセンブリの製造方法であって、前記第一のターゲットの露出するスパッタ面が一回又は複数回数スパッタリングされて前記第一のターゲットの厚みが減少された後、前記接合膜を水分に接触させ、前記接合膜を崩壊させる水接触工程と、厚みが減少された前記第一のターゲットと前記バッキングプレートとを分離させる分離工程とを有するターゲットアッセンブリの製造方法である。
本発明はターゲットアッセンブリの製造方法であって、前記第一のターゲットとは別の第二のターゲットを、前記取付対象物として前記第一のアルミ溶射膜形成工程と前記固定工程とを行い、前記第二のターゲットを前記バッキングプレートに固定して第二のターゲットアセンブリを製造するターゲットアッセンブリの製造方法である。
本発明はターゲットアッセンブリの製造方法であって、前記水接触工程では、水、温水、水蒸気のいずれか一種又は複数種が前記接合膜に接触される前記水分として用いられるターゲットアッセンブリの製造方法である。
本発明は、スパッタリングを行う第一のターゲットを取付対象物とし、バッキングプレートのプレートの片面と、前記取付対象物の片面とのうち、いずれか一方を第一の接合面とし、他方を第二の接合面としたときに、インジウム又はビスマスのいずれか一方又は両方から成るアルミ酸化防止剤を含有し、水崩壊性を有する水崩壊性アルミ合金を前記第一の接合面に溶射し、前記アルミ酸化防止剤が分散され、水崩壊性を有する第一の溶射膜を形成する第一のアルミ溶射膜形成工程と、前記第二の接合面と前記第一の溶射膜とを接触させ、又は、前記第二の接合面に前記水崩壊性アルミ合金が溶射されて形成された第二の溶射膜と前記第一の溶射膜とを接触させ、前記バッキングプレートと前記取付対象物とを押圧しながら加熱して、前記第一の接合面と前記第二の接合面との間に、前記第一の溶射膜又は前記第一の溶射膜と前記第二の溶射膜とから成る接合膜を形成し、前記接合膜によって前記バッキングプレートと前記取付対象物とを固定することで、前記バッキングプレートと前記取付対象物とを互いに固定させる固定工程と、前記接合膜を水分に接触させ、前記接合膜を崩壊させる水接触工程と、前記第一のターゲットと前記バッキングプレートとを分離させる分離工程とを有するターゲットとバッキングプレートとの分離方法である。
本発明はターゲットアッセンブリであって、前記水崩壊性アルミ合金には、前記水崩壊性アルミ合金が含有するアルミニウムを１００ｗｔ％としたときに、前記アルミ酸化防止剤が０．１ｗｔ％以上２０ｗｔ％以下の含有率で含有されたターゲットアッセンブリである。
本発明はターゲットアッセンブリであって、前記アルミ酸化防止剤は、前記接合膜中に粒径１０ｎｍ以下の粒子にされて分散されたターゲットアッセンブリである。
本発明はターゲットアッセンブリであって、前記水崩壊性アルミ合金には、前記水崩壊性アルミ合金が含有するアルミニウムを１００ｗｔ％としたときに、シリコンが０．０４ｗｔ％以上８ｗｔ％以下の含有率で含有されたターゲットアッセンブリである。
本発明はターゲットアッセンブリであって、前記水崩壊性アルミ合金には、前記水崩壊性アルミ合金が含有するアルミニウムを１００ｗｔ％としたときに、チタンが０．１３ｗｔ％以上４ｗｔ％以下の含有率で含有されたターゲットアッセンブリである。
本発明はターゲットアッセンブリであって、前記水崩壊性アルミ合金には、前記水崩壊性アルミ合金が含有するアルミニウムを１００ｗｔ％としたときに、前記アルミ酸化防止剤としてのインジウムが２．０ｗｔ％以上３．５ｗｔ％以下の含有率で含有されたターゲットアッセンブリである。
本発明はターゲットアッセンブリであって、前記水崩壊性アルミ合金には、前記水崩壊性アルミ合金が含有するアルミニウムを１００ｗｔ％としたときに、シリコンが０．２ｗｔ％以上０．５ｗｔ％以下の含有率で含有されたターゲットアッセンブリである。
本発明はターゲットアッセンブリであって、前記水崩壊性アルミ合金には、前記水崩壊性アルミ合金が含有するアルミニウムを１００ｗｔ％としたときに、チタンが０．１３ｗｔ％以上０．２５ｗｔ％以下の含有率で含有されたターゲットアッセンブリである。
本発明はターゲットアッセンブリであって、前記水崩壊性アルミ合金には、前記水崩壊性アルミ合金が含有するアルミニウムを１００ｗｔ％としたときに、前記アルミ酸化防止剤としてのビスマスが０．２ｗｔ％以上２ｗｔ％以下の含有率で含有されたターゲットアッセンブリである。
本発明はターゲットアッセンブリであって、前記水崩壊性アルミ合金には、前記水崩壊性アルミ合金が含有するアルミニウムを１００ｗｔ％としたときに、シリコンが１．５ｗｔ％以上８ｗｔ％以下の含有率で含有されたターゲットアッセンブリである。
本発明はターゲットアッセンブリであって、前記水崩壊性アルミ合金には、前記水崩壊性アルミ合金が含有するアルミニウムを１００ｗｔ％としたときに、チタンが０．２ｗｔ％以上４ｗｔ％以下の含有率で含有されたターゲットアッセンブリである。
本発明はターゲットアッセンブリであって、前記水崩壊性アルミ合金には、前記水崩壊性アルミ合金が含有するアルミニウムを１００ｗｔ％としたときに、セリウムが０．２ｗｔ％以上２ｗｔ％以下の含有率で含有されたターゲットアッセンブリである。
本発明はターゲットアッセンブリであって、前記水崩壊性アルミ合金には、前記水崩壊性アルミ合金が含有するアルミニウムを１００ｗｔ％としたときに、マグネシウムが０．２ｗｔ％以上２ｗｔ％以下の含有率で含有されたターゲットアッセンブリである。
本発明は、スパッタリングを行う第一のターゲットを取付対象物とし、バッキングプレートのプレートの片面と、前記取付対象物の片面とのうち、いずれか一方を第一の接合面とし、他方を第二の接合面としたときに、インジウム又はビスマスのいずれか一方又は両方から成るアルミ酸化防止剤を含有し、水崩壊性を有する水崩壊性アルミ合金を前記第一の接合面に溶射し、前記アルミ酸化防止剤が分散され、水崩壊性を有する第一の溶射膜を形成する第一のアルミ溶射膜形成工程と、前記第二の接合面と前記第一の溶射膜とを接触させ、又は、前記第二の接合面に前記水崩壊性アルミ合金が溶射されて形成された第二の溶射膜と前記第一の溶射膜とを接触させ、前記バッキングプレートと前記取付対象物とを押圧しながら加熱して、前記第一の接合面と前記第二の接合面との間に、前記第一の溶射膜又は前記第一の溶射膜と前記第二の溶射膜とから成る接合膜を形成し、前記接合膜によって前記バッキングプレートと前記取付対象物とを固定することで、前記バッキングプレートと前記取付対象物とを互いに固定させる固定工程と、を有し、互いに固定された前記バッキングプレートと前記取付対象物とから成る第一のターゲットアッセンブリを製造するターゲットアッセンブリの製造方法である。
本発明はターゲットアッセンブリの製造方法であって、前記水崩壊性アルミ合金には、前記水崩壊性アルミ合金が含有するアルミニウムを１００ｗｔ％としたときに、前記アルミ酸化防止剤を、０．１ｗｔ％以上２０ｗｔ％以下の含有率で含有させるターゲットアッセンブリの製造方法である。
本発明はターゲットアッセンブリの製造方法であって、前記アルミ酸化防止剤は、前記第一の溶射膜中に粒径１０ｎｍ以下の粒子で分散させるターゲットアッセンブリの製造方法である。
本発明はターゲットアッセンブリの製造方法であって、前記水崩壊性アルミ合金には、前記水崩壊性アルミ合金が含有するアルミニウムを１００ｗｔ％としたときに、シリコンを０．０４ｗｔ％以上８ｗｔ％以下の含有率で含有させるターゲットアッセンブリの製造方法である。
本発明はターゲットアッセンブリの製造方法であって、前記水崩壊性アルミ合金には、前記水崩壊性アルミ合金が含有するアルミニウムを１００ｗｔ％としたときに、チタンを０．１３ｗｔ％以上４ｗｔ％以下の含有率で含有させるターゲットアッセンブリの製造方法である。
本発明はターゲットアッセンブリの製造方法であって、前記水崩壊性アルミ合金には、前記水崩壊性アルミ合金が含有するアルミニウムを１００ｗｔ％としたときに、前記アルミ酸化防止剤としてのインジウムを２．０ｗｔ％以上３．５ｗｔ％以下の含有率で含有させるターゲットアッセンブリの製造方法である。
本発明はターゲットアッセンブリの製造方法であって、前記水崩壊性アルミ合金には、前記水崩壊性アルミ合金が含有するアルミニウムを１００ｗｔ％としたときに、シリコンを０．２ｗｔ％以上０．５ｗｔ％以下の含有率で含有させるターゲットアッセンブリの製造方法である。
本発明はターゲットアッセンブリの製造方法であって、前記水崩壊性アルミ合金には、前記水崩壊性アルミ合金が含有するアルミニウムを１００ｗｔ％としたときに、チタンを０．１３ｗｔ％以上０．２５ｗｔ％以下の含有率で含有させるターゲットアッセンブリの製造方法である。
本発明はターゲットアッセンブリの製造方法であって、前記水崩壊性アルミ合金には、前記水崩壊性アルミ合金が含有するアルミニウムを１００ｗｔ％としたときに、前記アルミ酸化防止剤としてのビスマスを０．２ｗｔ％以上２ｗｔ％以下の含有率で含有させるターゲットアッセンブリの製造方法である。
本発明はターゲットアッセンブリの製造方法であって、前記水崩壊性アルミ合金には、前記水崩壊性アルミ合金が含有するアルミニウムを１００ｗｔ％としたときに、シリコンを１．５ｗｔ％以上８ｗｔ％以下の含有率で含有させるターゲットアッセンブリの製造方法である。
本発明はターゲットアッセンブリの製造方法であって、前記水崩壊性アルミ合金には、前記水崩壊性アルミ合金が含有するアルミニウムを１００ｗｔ％としたときに、チタンを０．２ｗｔ％以上４ｗｔ％以下の含有率で含有させるターゲットアッセンブリの製造方法である。
本発明はターゲットアッセンブリの製造方法であって、前記水崩壊性アルミ合金には、前記水崩壊性アルミ合金が含有するアルミニウムを１００ｗｔ％としたときに、セリウムを０．２ｗｔ％以上２ｗｔ％以下の含有率で含有させるターゲットアッセンブリの製造方法である。
本発明はターゲットアッセンブリの製造方法であって、前記水崩壊性アルミ合金には、前記水崩壊性アルミ合金が含有するアルミニウムを１００ｗｔ％としたときに、マグネシウムを０．２ｗｔ％以上２ｗｔ％以下の含有率で含有させるターゲットアッセンブリの製造方法である。
本発明はターゲットアッセンブリの製造方法であって、前記第一のターゲットの露出するスパッタ面が一回又は複数回数スパッタリングされて前記第一のターゲットの厚みが減少された後、前記接合膜を水分に接触させ、前記接合膜を崩壊させる水接触工程と、厚みが減少された前記第一のターゲットと前記バッキングプレートとを分離させる分離工程とを有するターゲットアッセンブリの製造方法である。
本発明はターゲットアッセンブリの製造方法であって、前記第一のターゲットとは別の第二のターゲットを、前記取付対象物として前記第一のアルミ溶射膜形成工程と前記固定工程とを行い、前記第二のターゲットを前記バッキングプレートに固定して第二のターゲットアセンブリを製造するターゲットアッセンブリの製造方法である。
本発明はターゲットアッセンブリの製造方法であって、前記水接触工程では、水、温水、水蒸気のいずれか一種又は複数種が前記接合膜に接触される前記水分として用いられるターゲットアッセンブリの製造方法である。
本発明は、スパッタリングを行う第一のターゲットを取付対象物とし、バッキングプレートのプレートの片面と、前記取付対象物の片面とのうち、いずれか一方を第一の接合面とし、他方を第二の接合面としたときに、インジウム又はビスマスのいずれか一方又は両方から成るアルミ酸化防止剤を含有し、水崩壊性を有する水崩壊性アルミ合金を前記第一の接合面に溶射し、前記アルミ酸化防止剤が分散され、水崩壊性を有する第一の溶射膜を形成する第一のアルミ溶射膜形成工程と、前記第二の接合面と前記第一の溶射膜とを接触させ、又は、前記第二の接合面に前記水崩壊性アルミ合金が溶射されて形成された第二の溶射膜と前記第一の溶射膜とを接触させ、前記バッキングプレートと前記取付対象物とを押圧しながら加熱して、前記第一の接合面と前記第二の接合面との間に、前記第一の溶射膜又は前記第一の溶射膜と前記第二の溶射膜とから成る接合膜を形成し、前記接合膜によって前記バッキングプレートと前記取付対象物とを固定することで、前記バッキングプレートと前記取付対象物とを互いに固定させる固定工程と、前記接合膜を水分に接触させ、前記接合膜を崩壊させる水接触工程と、前記第一のターゲットと前記バッキングプレートとを分離させる分離工程とを有するターゲットとバッキングプレートとの分離方法である。
接合膜の耐熱性が高いので、大電力スパッタリングしてもターゲットがバッキングプレートから剥離しない。
水分で接合膜を崩壊させた後には、接合膜の残滓は残らず、また、取り外した使用済みターゲットには不純物は混入しないので、再生したターゲットの純度は高い。
また、バッキングプレートには傷が付かないので、バッキングプレートを再使用することができる。
水分で接合膜を崩壊させた後には、接合膜の残滓は残らず、また、取り外した使用済みターゲットには不純物は混入しないので、再生したターゲットの純度は高い。
また、バッキングプレートには傷が付かないので、バッキングプレートを再使用することができる。
溶射膜は種々の材料のターゲットに形成できるから、種々の材料のターゲットに適用することが出来る。
また、大気中でターゲットをバッキングプレートに固定することができるから、ターゲットアッセンブリの製造コストが低くなる。
また、大気中でターゲットをバッキングプレートに固定することができるから、ターゲットアッセンブリの製造コストが低くなる。
図１(ｅ)の符号２は、本発明の第一例のターゲットアッセンブリを示している。
このターゲットアセンブリ２は、スパッタリングに用いるターゲット１０とバッキングプレート１２とが、接合膜７によって互いに固定されて構成されている。
このターゲットアセンブリ２は、スパッタリングに用いるターゲット１０とバッキングプレート１２とが、接合膜７によって互いに固定されて構成されている。
このターゲットアセンブリ２の製造工程を説明すると、先ず、図１(ａ)はターゲット１０を示しており、このターゲット１０は、成膜物質が板状に成形されている。ターゲット１０の平面形状は、四角形又は円形が普通であり、矩形の場合は大面積の二表面と細長の四側面とを有しており、円形の場合は、大面積の二表面と円周側面とを有している。他に、環状のバッキングプレートの外周面に環状のターゲットが設けられたターゲットアッセンブリ等であっても、接合膜の少なくとも一部を水分に接触させることができるターゲットアッセンブリであれば本発明に含まれる。
ここでは板状であるものとして説明すると、このターゲット１０の二表面のうち、一面をバッキングプレート１２に固定されるターゲット接合面２１とし、その反対側の一面を、後述するスパッタリング装置内でスパッタリングされるスパッタ面２４とする。
＜溶射膜形成工程＞
図５の符号６０は、このターゲット１０を溶射処理する溶射装置である。この溶射装置６０は、装置本体６１の内部に溶射室６３が設けられている。溶射室６３の内部には、溶射材料６２が配置されており、溶射材料６２の液滴から成る溶射物７３が放出される放出口６６の前面には、ターゲット接合面２１が放出口６６に向けられたターゲット１０が配置されている。
図５の符号６０は、このターゲット１０を溶射処理する溶射装置である。この溶射装置６０は、装置本体６１の内部に溶射室６３が設けられている。溶射室６３の内部には、溶射材料６２が配置されており、溶射材料６２の液滴から成る溶射物７３が放出される放出口６６の前面には、ターゲット接合面２１が放出口６６に向けられたターゲット１０が配置されている。
溶射室６３には着火装置が配置されており、また、溶射室６３にはガス流路６４と圧縮空気流路６５とが接続されている。
ガス流路６４はガス源に接続されており、ガス源から溶射装置６０に供給された燃焼ガスと酸素とが、ガス流路６４を通って溶射室６３の内部に流入すると、着火装置によって着火され、燃焼ガスの燃焼が開始される。
ガス流路６４はガス源に接続されており、ガス源から溶射装置６０に供給された燃焼ガスと酸素とが、ガス流路６４を通って溶射室６３の内部に流入すると、着火装置によって着火され、燃焼ガスの燃焼が開始される。
溶射材料６２は棒状体であり、その先端が溶射室６３の内部に位置するようにされており、溶射材料６２の先端は、燃焼ガスのフレーム(炎)６９と接触し、又はフレーム６９に近接した場所に位置し、燃焼ガスの燃焼によって加熱されている。圧縮空気流路６５は圧縮空気源に接続されており、圧縮空気源から溶射装置６０に供給された圧縮空気は圧縮空気流路６５を流れ、溶射室６３に設けられた放出口６６から、溶射装置６０の外部に噴出される。
このとき、加熱された溶射材料６２の先端は溶融されており、圧縮空気の流速が大きいため、圧縮空気が吹き付けられると液滴となって圧縮空気によって移動され、液滴は、圧縮空気と共に、放出口６６から放出される。符号７３は、放出口６６から放出された溶射材料６２の液滴から成る溶射物を示している。
ターゲット１０のターゲット接合面２１は、溶射物７３と圧縮空気の進行方向に配置されており、溶射材料６２の溶射物７３はターゲット接合面２１に吹き付けられ、付着すると溶射材料６２から成る溶射膜５が成長する(溶射工程)。
溶射材料６２は、インジウム又はビスマスのいずれか一方又は両方から成るアルミ酸化防止剤がアルミニウムに添加されたアルミニウム合金であり、後述するように、溶射材料６２を構成するアルミニウム合金は、水分と接触すると腐食・溶解反応が発生して崩壊する水崩壊性を有することから、溶射材料６２のアルミニウム合金を水崩壊性アルミ合金と称することにする。なお、本発明では、粉末の水崩壊性アルミ合金や、線状の水崩壊性アルミ合金を溶射する溶射装置、コールドスプレー装置を用いても良い。
ターゲット接合面２１に所定膜厚の溶射膜５が形成されると、溶射工程は終了する。
ターゲット接合面２１に所定膜厚の溶射膜５が形成されると、溶射工程は終了する。
この溶射膜５(図１(ｂ))、及び後述するバッキングプレート１２に形成された溶射膜６(図２(ｂ)）は、例えば膜厚４００μｍ等、膜厚２００μｍ以上６００μｍ以下の範囲が好ましい。
インジウム又はビスマスのいずれか一方又は両方から成るアルミ酸化防止剤が分散された水崩壊性アルミ合金は、溶射法によってターゲット接合面２１に固着する溶射膜５を形成することができる。
溶射膜５は、Ａｌ粒子中に粒径１０ｎｍ以下のアルミ酸化防止剤が分散された構造を有することで、Ａｌの緻密な酸化被膜の形成が抑制され、水崩壊性を発現させる。
インジウム又はビスマスのいずれか一方又は両方から成るアルミ酸化防止剤が分散された水崩壊性アルミ合金は、溶射法によってターゲット接合面２１に固着する溶射膜５を形成することができる。
溶射膜５は、Ａｌ粒子中に粒径１０ｎｍ以下のアルミ酸化防止剤が分散された構造を有することで、Ａｌの緻密な酸化被膜の形成が抑制され、水崩壊性を発現させる。
＜固定工程＞
溶射によって形成した溶射膜５は、表面研磨によって表面が平滑化され、また、プレート接合面２２も表面研磨によって平滑化される(平滑工程)。
溶射によって形成した溶射膜５は、表面研磨によって表面が平滑化され、また、プレート接合面２２も表面研磨によって平滑化される(平滑工程)。
その平滑工程が行われた後、図１(ｃ)に示すように、ターゲット１０は、溶射膜５をプレート接合面２２に対面させて配置され、図１(ｄ)に示すように、溶射膜５の表面とプレート接合面２２とが接触されてバッキングプレート１２が台３１上に配置され、ターゲット１０は、バッキングプレート１２上に配置され、ターゲット１０のスパッタ面２４側に押圧器具３２が当接される。
台３１の内部のヒータ３８と、押圧器具３２の内部のヒータ３７とは予め通電され、昇温されており、台３１と押圧器具３２とによって、バッキングプレート１２とターゲット１０とを押圧し、溶射膜５の表面とプレート接合面２２との間に押圧力を印加しながら、バッキングプレート１２と溶射膜５とターゲット１０とを所定の加熱温度に加熱し、溶射膜５をベーキングすると、溶射膜５が接合膜７となって、ターゲット１０のターゲット接合面２１とバッキングプレート１２のプレート接合面２２とが固着され、ターゲット１０がバッキングプレート１２に固定されたターゲットアッセンブリ２が得られる。
接合方法としては、ＨＩＰ、ホットプレスなど一般的な加圧・圧着方法が使用できる。
固定工程中の加熱により、Ａｌ粒子中に分散した粒径１０ｎｍ以下のアルミ酸化防止剤の少なくとも一部およびＡｌ粒子の粒界等に存在するアルミ酸化防止剤がバッキングプレートとの接合面に析出して接合に寄与すると考えられる。但し、Ａｌ結晶粒中にアルミ酸化防止剤が分散する構造が維持されることで、水崩壊性は維持される。
固定工程中の加熱により、Ａｌ粒子中に分散した粒径１０ｎｍ以下のアルミ酸化防止剤の少なくとも一部およびＡｌ粒子の粒界等に存在するアルミ酸化防止剤がバッキングプレートとの接合面に析出して接合に寄与すると考えられる。但し、Ａｌ結晶粒中にアルミ酸化防止剤が分散する構造が維持されることで、水崩壊性は維持される。
水崩壊性アルミ合金の組成に応じ、水崩壊性と固着力とのバランスのよい温度と加熱時間が設定される。
Ａｌ-Ｉｎ系の材料、例えばＡｌ−３％Ｉｎ−０．４％Ｓｉ−０．２％Ｔｉ(Ａｌ以外の元素の数値は、Ａｌの重量１００％に対する各元素の重量の比である)の成分の水崩壊性を有する溶射膜では、２２５℃以上３００℃以下の加熱温度範囲中の温度に加熱して接合膜７を形成したときには、水崩壊性が失われないことが確認されている。
Ａｌ-Ｉｎ系の材料、例えばＡｌ−３％Ｉｎ−０．４％Ｓｉ−０．２％Ｔｉ(Ａｌ以外の元素の数値は、Ａｌの重量１００％に対する各元素の重量の比である)の成分の水崩壊性を有する溶射膜では、２２５℃以上３００℃以下の加熱温度範囲中の温度に加熱して接合膜７を形成したときには、水崩壊性が失われないことが確認されている。
また、Ａｌ-Ｂｉ系の材料、例えばＡｌ−１％Ｂｉ−３％Ｓｉ−０．６％Ｔｉ−０．２％Ｃｅ−０．５％Ｍｇの成分の水崩壊性を有する溶射膜では、４００℃以上４２５℃以下の加熱温度範囲中の温度に加熱して接合膜７を形成したときには、水崩壊性が失われないことが確認されている。
＜スパッタリング工程＞
図４の符号５０は、スパッタリング装置を示しており、ターゲットアッセンブリ２は、スパッタリング装置５０の真空槽５１の内部に配置される。
図４の符号５０は、スパッタリング装置を示しており、ターゲットアッセンブリ２は、スパッタリング装置５０の真空槽５１の内部に配置される。
真空槽５１には、真空排気装置５７とガス供給装置５８とが接続されており、真空槽５１の内部は、真空排気装置５７によって真空排気され、真空雰囲気にされている。
真空槽５１の内部のターゲット１０のスパッタ面２４と対面する位置には、基板ホルダ５３が配置され、基板ホルダ５３には基板５２が配置されている。
真空槽５１の内部のターゲット１０のスパッタ面２４と対面する位置には、基板ホルダ５３が配置され、基板ホルダ５３には基板５２が配置されている。
基板ホルダ５３に配置された基板５２の成膜面２６はスパッタ面２４に向けられており、真空雰囲気にされた真空槽５１の内部を真空排気しながら、ガス供給装置５８によって真空槽５１の内部にスパッタリングガスを供給し、真空槽５１を接地電位に接続した状態で、バッキングプレート１２にスパッタ電源５９からスパッタ電圧を印加すると、ターゲット１０のスパッタ面２４上にスパッタリングガスのプラズマが形成され、スパッタリングガスがスパッタ面２４に入射して、スパッタ面２４からスパッタリング粒子が放出される。
スパッタリング粒子は基板５２の成膜面２６に付着し、成膜面２６上に薄膜が成長する。
成膜面２６に所定膜厚の薄膜が形成されるとスパッタリングは終了し、薄膜が形成された基板５２は、出口側ゲートバルブ７９を通過して次段の装置の真空槽７７内に搬入され、前段の装置の真空槽７６の内部から、未成膜の基板５２が入口側ゲートバルブ７８を通過して、スパッタリング装置５０の真空槽５１の内部に搬入され、基板ホルダ５３に配置され、ターゲット１０のスパッタリングが開始される。
成膜面２６に所定膜厚の薄膜が形成されるとスパッタリングは終了し、薄膜が形成された基板５２は、出口側ゲートバルブ７９を通過して次段の装置の真空槽７７内に搬入され、前段の装置の真空槽７６の内部から、未成膜の基板５２が入口側ゲートバルブ７８を通過して、スパッタリング装置５０の真空槽５１の内部に搬入され、基板ホルダ５３に配置され、ターゲット１０のスパッタリングが開始される。
このように、一枚乃至複数の基板５２に薄膜が形成されると、ターゲット１０は消耗し、スパッタリング粒子が放出された部分のスパッタ面２４には、図１(ｆ)に示すように、窪み２５が形成される。同図(ｆ)の符号１１は、窪み２５が深くなり、スパッタリングができなくなった状態のターゲットを示している。
このターゲット１１を有するターゲットアッセンブリ１５は、真空槽５１の内部から取り出され、新しいターゲット１０を有するターゲットアッセンブリ２が真空槽５１の内部に配置され、基板５２に対するスパッタリングが再開される。
＜溶解工程＞
図１(ｇ)の符号３１は、水槽を示しており、水槽３１には水(ここでは湯)３２が配置されている。
図１(ｇ)の符号３１は、水槽を示しており、水槽３１には水(ここでは湯)３２が配置されている。
取り出されたターゲットアッセンブリ１５は、水３２に浸漬されると、ターゲットアセンブリ１５の接合膜７の側面は、ターゲット１１とバッキングプレート１２との間で露出されており、水３２に接触する(水接触工程)。
接合膜７は、アルミ酸化防止剤の作用によって、アルミニウムの不働態の形成が防止されており、接合膜７が腐食され、水中に溶解される。なお、水には、湯、水蒸気等が含まれる。接合膜は高温の水ほど溶解しやすい。また、水蒸気等を噴霧しても溶解させることができる。
接合膜７が水に溶解除去された後、ターゲット１１とバッキングプレート１２とを水３２から取り出すと、図１(ｈ)に示すように、ターゲット１１とバッキングプレート１２とは分離される(分離工程)。
ここで、図１(ｃ)の符号１２が分離されたバッキングプレートを示し、符号１０が、分離されたターゲット１１とは別の未使用のターゲットを示しているものとすると、図１(ａ)〜(ｄ)に従って説明した手順で、未使用のターゲット１０が、分離して再使用するバッキングプレート１２に固定され、図１(ｅ)の符号２で示されたターゲットアッセンブリ２が得られる。
分離したターゲット１１は、他の分離したターゲットとともに溶解し、又は、更に、ターゲット１１を構成する材料を補充して溶解し、新しいターゲットを製造することが出来るので、分離されたターゲット１１は、新しいターゲットの一部として再生される。
そして、再生されたターゲットは、図１(ａ)の符号１０のターゲットとして用い、分離されたバッキングプレート１２、又は、未使用のバッキングプレートに、図１(ｂ)〜(ｄ)で説明した手順に従って固定し、新しいターゲットアッセンブリ２を得ることができる。
＜第二例＞
第二例では、バッキングプレート１２に溶射膜６を形成し、ターゲット１０を固定してターゲットアッセンブリ３を得る方法が示される。
第二例では、バッキングプレート１２に溶射膜６を形成し、ターゲット１０を固定してターゲットアッセンブリ３を得る方法が示される。
図２(ａ)はバッキングプレート１２が示されている。
このバッキングプレート１２は、プレート接合面２２を有しており、プレート接合面２２に、水崩壊性アルミ合金を溶射し、同図(ｂ)に示すように、プレート接合面２２に、バッキングプレート１２に対して固着力が大きい溶射膜６を形成し、同図(ｃ)に示すように、ターゲット１０の金属が露出するターゲット接合面２１を、溶射膜６の表面に対面させ、接触させる。
このバッキングプレート１２は、プレート接合面２２を有しており、プレート接合面２２に、水崩壊性アルミ合金を溶射し、同図(ｂ)に示すように、プレート接合面２２に、バッキングプレート１２に対して固着力が大きい溶射膜６を形成し、同図(ｃ)に示すように、ターゲット１０の金属が露出するターゲット接合面２１を、溶射膜６の表面に対面させ、接触させる。
次に、同図(ｄ)に示すように、台３１と押圧器具３２及びヒータ３７、３８とを用い、ターゲット１０とバッキングプレート１２とを押圧しながら加熱すると、溶射膜６は接合膜８となってターゲット１０に接合され、ターゲット１０がバッキングプレート１２に固定された第二例のターゲットアッセンブリ３が得られる。
上記第一例においてバッキングプレート１２と溶射膜５が固着し難い材料の場合に、本第二例のようにバッキングプレート１２に溶射膜６を形成し、ターゲット１０と固着することで、ターゲットアッセンブリ３を形成することができる。
＜第三例＞
以上は、ターゲット１０とバッキングプレート１２とのうち、いずれか一方に溶射膜５又は６を形成してターゲットアッセンブリ２、３を製造したが、加熱・押圧では、溶射膜５、６に固着しにくい材料がある。
以上は、ターゲット１０とバッキングプレート１２とのうち、いずれか一方に溶射膜５又は６を形成してターゲットアッセンブリ２、３を製造したが、加熱・押圧では、溶射膜５、６に固着しにくい材料がある。
その場合は、図３(ａ)の固着しにくい材料のターゲット１０のターゲット接合面２１に溶射膜５を形成し(同図(ｂ))、また、同図(ｃ)の固着しにくい材料のバッキングプレート１２のプレート接合面２２にも溶射膜６を形成し(同図(ｄ))、同図(ｅ)に示すように、溶射膜５、６同士を対面させてターゲット１０とバッキングプレート１２と配置し、ターゲット接合面２１上の溶射膜５と、プレート接合面２２上の溶射膜６とを接触させた状態で、台３１と押圧器具３２とヒータ３７、３８とによって、ターゲット１０とバッキングプレート１２とを押圧しながら加熱し、二層の溶射膜５、６を固着して一枚の接合膜９にし、この接合膜９によってターゲット１０をバッキングプレート１２に固定すると、第三例のターゲットアッセンブリ４が得られる。要するに、加熱・押圧によって固着しにくい材料はその表面に溶射膜５又は６を形成すればよい。
溶射膜と固着し難い材料同士を接合する場合は、両方の材料に溶射膜を形成し張合わせることで、固着することができる。
溶射膜と固着し難い材料同士を接合する場合は、両方の材料に溶射膜を形成し張合わせることで、固着することができる。
第二、第三例のターゲットアッセンブリ３、４も、接合膜８，９の側面が露出されており、水分と接触すると、腐食・溶解するので、第二、第三例のターゲットアッセンブリ３、４も、第一例のバッキングプレート２と同じ工程で、ターゲット１０とバッキングプレート１２とを分離させることができる。
また、第二、第三例のターゲットアッセンブリ３、４も、第一例のターゲットアッセンブリ２と同じ工程で、使用したターゲット１０の再生と、バッキングプレート１２の再使用ができる。
なお、ターゲット１０とバッキングプレート１２のいずれか片方に溶射膜を形成する場合は、加熱・押圧によって固着し難い材料側に溶射膜を形成することで、固着することが可能になる。
また、溶射膜と固着される相手の材料に、メッキやスパッタ法により固着され易い材料の薄膜を形成することで、固着することが可能になる。
＜含有率と温度＞
本発明には、アルミニウムに、インジウム（Ｉｎ）、又はビスマス（Ｂｉ）のいずれか一方又は両方を含有するアルミ酸化防止剤を添加した水崩壊性のアルミニウム合金を用いることができる。
また、溶射膜と固着される相手の材料に、メッキやスパッタ法により固着され易い材料の薄膜を形成することで、固着することが可能になる。
＜含有率と温度＞
本発明には、アルミニウムに、インジウム（Ｉｎ）、又はビスマス（Ｂｉ）のいずれか一方又は両方を含有するアルミ酸化防止剤を添加した水崩壊性のアルミニウム合金を用いることができる。
アルミ酸化防止剤については、接合膜が水崩壊性を有する範囲の含有量でアルミニウムに添加することがよく、Ａｌ重量１００ｗｔ％に対してアルミ酸化防止剤が０．１ｗｔ％未満の場合、水崩壊性が発現し難く、２０ｗｔ％を超えると反応性が高すぎる場合、また、溶射材料の形成が難しくなる場合があるので、Ａｌ重量１００ｗｔ％に対して０．１ｗｔ％以上２０ｗｔ％以下の範囲で含有させることが好ましい。
本発明の接合膜が水崩壊性を有するようにするためには、接合膜のＡｌの結晶粒中に、粒径１０ｎｍ以下のアルミ酸化防止剤の粒子が分散されているようにすることが望ましい。なお、粒径１０ｎｍより大きい粒子が存在していたり、アルミ酸化防止剤の一部が粒界に存在していても、Ａｌの結晶粒中に、粒径１０ｎｍ以下のアルミ酸化防止剤の粒子が分散していれば、水崩壊性は発現する。
シリコンを添加すると、アルミニウム合金の水崩壊性を抑制して反応性を制御することができる。Ａｌ重量１００ｗｔ％に対するシリコンの含有量が０．０４ｗｔ％より小さいと、溶射膜と水との反応性を抑制する効果が小さく、他方、Ａｌ重量１００ｗｔ％に対するシリコンの含有量が８ｗｔ％を超えると、溶射膜と水との反応性を小さくする効果が大きくなりすぎるので、水に崩壊し難くなる。このため、シリコンの含有量は、Ａｌ重量１００ｗｔ％に対し、０．０４ｗｔ％以上８ｗｔ％以下含有させることが好ましい。なお、水崩壊性を制御する必要が無い場合や、高温の水で崩壊させる場合などは、上記の範囲外にもシリコンの添加量を選択することができる。
本発明の水崩壊性アルミ合金には、更にチタンを含有させることもできる。
アルミニウムに対して０．１３ｗｔ％未満のＴｉを添加すると、溶射膜の水崩壊性が低下し、他方、４ｗｔ％を超えてＴｉを添加すると、アルミニウム合金中におけるチタンの偏析が大きくなり、溶射膜の状態が悪化する。
アルミニウムに対して０．１３ｗｔ％未満のＴｉを添加すると、溶射膜の水崩壊性が低下し、他方、４ｗｔ％を超えてＴｉを添加すると、アルミニウム合金中におけるチタンの偏析が大きくなり、溶射膜の状態が悪化する。
従って、Ｔｉは、０．１３ｗｔ％以上４ｗｔ％以下の含有率で含有することが望ましい。
また、Ｔｉを添加するとアルミニウムの再結晶温度が高くなるので、Ａｌ重量１００ｗｔ％に対して０．１３ｗｔ％以上４ｗｔ％以下の含有率で含有させると、溶射によって溶射膜を形成する際のＩｎの析出を防止することができる。
また、Ｔｉを添加するとアルミニウムの再結晶温度が高くなるので、Ａｌ重量１００ｗｔ％に対して０．１３ｗｔ％以上４ｗｔ％以下の含有率で含有させると、溶射によって溶射膜を形成する際のＩｎの析出を防止することができる。
具体的な材料の一例として、たとえば、Ａｌ−Ｂｉ−Ｓｉ−Ｔｉ−Ｃｅ−Ｍｇが示される。
この例での溶射用水反応性Ａｌ複合材料は、Ａｌに、Ａｌ重量基準で、０．２ｗｔ％以上２ｗｔ％以下、好ましくは０．５ｗｔ％以上１．５ｗｔ％以下のＢｉ、１．５ｗｔ％以上８ｗｔ％以下、好ましくは３ｗｔ％以上５ｗｔ％以下のＳｉ、０．２ｗｔ％以上４ｗｔ％以下、好ましくは１ｗｔ％以上２ｗｔ％以下のＴｉ、０．２ｗｔ％以上２ｗｔ％以下、好ましくは０．２ｗｔ％以上０．５ｗｔ％以下のＣｅ、及び０．２ｗｔ％以上２ｗｔ％以下、好ましくは０．５ｗｔ％以上２ｗｔ％以下のＭｇを添加してなることを特徴とする。
この例での溶射用水反応性Ａｌ複合材料は、Ａｌに、Ａｌ重量基準で、０．２ｗｔ％以上２ｗｔ％以下、好ましくは０．５ｗｔ％以上１．５ｗｔ％以下のＢｉ、１．５ｗｔ％以上８ｗｔ％以下、好ましくは３ｗｔ％以上５ｗｔ％以下のＳｉ、０．２ｗｔ％以上４ｗｔ％以下、好ましくは１ｗｔ％以上２ｗｔ％以下のＴｉ、０．２ｗｔ％以上２ｗｔ％以下、好ましくは０．２ｗｔ％以上０．５ｗｔ％以下のＣｅ、及び０．２ｗｔ％以上２ｗｔ％以下、好ましくは０．５ｗｔ％以上２ｗｔ％以下のＭｇを添加してなることを特徴とする。
Ｂｉが０．２ｗｔ％未満であると水との反応性が低下する傾向があり、０．２ｗｔ％以上０．５ｗｔ％未満であれば若干水との反応性が低い傾向はあるが、０．５ｗｔ％以上であれば水との反応性は満足される傾向があり、２ｗｔ％を超えると水との反応性が高くなる傾向がある。
Ｓｉが０．７ｗｔ％未満であると水との反応性の制御効果が低下する傾向があり、５ｗｔ％を超えると、溶融材料をインゴットからワイヤーに加工する場合、インゴットからの伸線が難しくなる傾向があり、そして８ｗｔ％を超えるとワイヤーまで加工することはできない傾向がある。
Ｔｉが０．２ｗｔ％未満であると、固着工程やスパッタ工程中などに熱履歴を経た場合、Ａｌ合金溶射膜の溶解性が低下する傾向があり、Ｔｉ添加量が高いほど熱履歴を経た後のＡｌ合金溶射膜の溶解性は向上する傾向がある。なお、溶融材料をインゴットからワイヤーに加工する場合に、４ｗｔ％程度からインゴットからの伸線は困難になる傾向がある。
Ｃｅが未添加であると、熱履歴を経た後のＡｌ合金溶射膜の溶解性は劣る傾向があり、０．５ｗｔ％を超えると格別の溶解性の向上は得られなくなる。
Ｍｇが未添加であると、熱処理を経た後のＡｌ合金溶射膜は安定性が低く、大気中の水分と反応し、粉化現象が発生する。Ｍｇの添加量が０．２ｗｔ％未満であると、熱処理後の表面には若干の粉化現象が観察され、０．５ｗｔ％以上では粉化現象は発生しない。溶融材料をインゴットに加工する場合に、２ｗｔ％程度からインゴットからの伸線が困難になる傾向がある。
さらに、具体的な材料の一例として、たとえば、Ａｌ−Ｉｎ−Ｓｉ−Ｔｉが示される。
この例での溶射用水反応性Ａｌ複合材料は、Ａｌに、Ａｌ重量基準で、２．０ｗｔ％以上３．５ｗｔ％以下、好ましくは２．５ｗｔ％以上３．０ｗｔ％以下のＩｎ、０．２ｗｔ％以上０．５ｗｔ％以下のＳｉ、及び０．１３ｗｔ％以上０．２５ｗｔ％以下、好ましくは０．１５ｗｔ％以上０．２５ｗｔ％以下、さらに好ましくは０．１７ｗｔ％以上０．２３ｗｔ％以下のＴｉを添加してなる水反応性Ａｌ複合材料である。
この例での溶射用水反応性Ａｌ複合材料は、Ａｌに、Ａｌ重量基準で、２．０ｗｔ％以上３．５ｗｔ％以下、好ましくは２．５ｗｔ％以上３．０ｗｔ％以下のＩｎ、０．２ｗｔ％以上０．５ｗｔ％以下のＳｉ、及び０．１３ｗｔ％以上０．２５ｗｔ％以下、好ましくは０．１５ｗｔ％以上０．２５ｗｔ％以下、さらに好ましくは０．１７ｗｔ％以上０．２３ｗｔ％以下のＴｉを添加してなる水反応性Ａｌ複合材料である。
Ｉｎが２ｗｔ％未満であるとＡｌ合金溶射膜と水との反応性が低下する傾向があり、３．５ｗｔ％を超えるとＡｌ合金溶射膜と水との反応性が非常に高くなる傾向があり、Ａｌ合金溶射膜の取り扱いが難しくなる場合があると共に、Ｉｎ量が増すとコストが大となる。
Ｓｉが０．２ｗｔ％未満であるとＡｌ合金溶射膜と水との反応性の制御効果が低下する傾向があり、０．５ｗｔ％を超えるとＡｌ合金溶射膜と水との反応性が低下しはじめる傾向があり、さらにＳｉが０．６ｗｔ％を超えるとＡｌ合金溶射膜と水との反応性そのものが低下する傾向がある。
Ｔｉが０．１３ｗｔ％未満であると、Ａｌ中の不純物の影響を受け、熱履歴を経た後のＡｌ合金溶射膜の溶解性が低下する傾向があり、０．２５ｗｔ％を超えると、Ａｌ複合材料中でのＴｉの偏析が大きくなる傾向があり、この材料を用いて溶射する場合に、溶射状態や得られたＡｌ合金溶射膜の見た目の状態が悪化する要因となる。Ｔｉ添加量に関しては、Ｓｉ添加量やＣｕ等の不純物濃度を考慮すると、０．１５ｗｔ％以上が好ましく、０．１７ｗｔ％以上がさらに好ましく、また、Ｔｉの偏析を考慮すると０．２３ｗｔ％以下が好ましい。
なお、上記の各添加物の添加量は、バッキングプレートとターゲットの材質、ターゲットアッセンブリに要求される水崩壊性のしやすさ、固着およびスパッタ時の加熱の条件、溶解条件（水の温度）などにより決めることができ、上記の組成に限定されない。
＜接合試験＞
ＳＵＳ３０４で構成された第一の試験板の表面に水崩壊性アルミ合金(水崩壊性を有するアルミニウム合金)を溶射して溶射膜を形成し、その溶射膜を＃１２００番の研磨紙で研磨した後、試験材料(金属と合金と無機物とを含む)から成る第二の試験板を接触させ、大気中で押圧しながら加熱した。水崩壊性のアルミ合金の組成と、第一の試験板と第二の試験板の固着状態との関係を、下記表１に示す。
ＳＵＳ３０４で構成された第一の試験板の表面に水崩壊性アルミ合金(水崩壊性を有するアルミニウム合金)を溶射して溶射膜を形成し、その溶射膜を＃１２００番の研磨紙で研磨した後、試験材料(金属と合金と無機物とを含む)から成る第二の試験板を接触させ、大気中で押圧しながら加熱した。水崩壊性のアルミ合金の組成と、第一の試験板と第二の試験板の固着状態との関係を、下記表１に示す。
接合できた水崩壊性アルミ合金と試験材料の組みあわせには〇を記載し、接合出来なかった試験材料の組み合わせには×を記載した。
表１中、「サンプル１」は、Ａｌ−３％Ｉｎ−０．４％Ｓｉ−０．２％Ｔｉの成分の水崩壊性のアルミニウム合金であり、「サンプル２」は、Ａｌ−１％Ｂｉ−３％Ｓｉ−０．６％Ｔｉ−０．２％Ｃｅ−０．５％Ｍｇの成分の水崩壊性のアルミニウム合金であり、「サンプル２」の方が、接合できる試験材料の種類が多いのでアルミ酸化防止剤としてはＢｉの方が優れている。
表１中、「サンプル１」は、Ａｌ−３％Ｉｎ−０．４％Ｓｉ−０．２％Ｔｉの成分の水崩壊性のアルミニウム合金であり、「サンプル２」は、Ａｌ−１％Ｂｉ−３％Ｓｉ−０．６％Ｔｉ−０．２％Ｃｅ−０．５％Ｍｇの成分の水崩壊性のアルミニウム合金であり、「サンプル２」の方が、接合できる試験材料の種類が多いのでアルミ酸化防止剤としてはＢｉの方が優れている。
試験材料のうち、アルミニウム合金であるＡ１０７０と、Ａ５０５２、Ａ６０６１の組成は、下記表２に示しておく。
各試験材料について、「サンプル１」では、加熱温度が３００℃を超えると、接合出来ても水崩壊性が失われることが分かり、「サンプル２」では、４２５℃を超えると水崩壊性が失われる結果を得た。
なお、接合出来ない試験用金属をターゲット１０やバッキングプレート１２に用いる場合は、そのターゲット１０やバッキングプレート１２に、溶射法によって溶射膜５、６を形成すればよい。
または、接合出来ない材料側に、メッキやスパッタ法により接合されやすい材料の接合面を形成することで、接合を可能にすることができる。
または、接合出来ない材料側に、メッキやスパッタ法により接合されやすい材料の接合面を形成することで、接合を可能にすることができる。
また、ターゲット１０やバッキングプレート１２に溶射法によって溶射膜５、６を形成する場合は、ターゲット接合面２１やプレート接合面２２を表面処理し、溶射膜５、６とターゲット１０又はバッキングプレート１２との間の付着力を向上させるようにしてもよい。
２〜４……ターゲットアッセンブリ
５……溶射膜(第一の溶射膜)
６……溶射膜(第二の溶射膜)
７〜９……接合膜
１０……ターゲット(取付対象物)
１２……バッキングプレート
２１……ターゲット接合面
２２……プレート接合面
２４……スパッタ面
３２……水分(水)
５……溶射膜(第一の溶射膜)
６……溶射膜(第二の溶射膜)
７〜９……接合膜
１０……ターゲット(取付対象物)
１２……バッキングプレート
２１……ターゲット接合面
２２……プレート接合面
２４……スパッタ面
３２……水分(水)
Claims (29)
- バッキングプレートと、
インジウム又はビスマスのいずれか一方又は両方から成るアルミ酸化防止剤が分散された水崩壊性を有する水崩壊性アルミ合金から成る接合膜と、
スパッタリングされるターゲットとを有し、
前記バッキングプレートの片面と前記ターゲットの片面とは、前記接合膜に接触され、前記バッキングプレートと前記ターゲットとは前記接合膜によって互いに固定されたターゲットアッセンブリであって、
前記アルミ酸化防止剤は、前記接合膜中に粒径１０ｎｍ以下の粒子にされて分散されたターゲットアッセンブリ。 - 前記水崩壊性アルミ合金には、前記水崩壊性アルミ合金が含有するアルミニウムを１００ｗｔ％としたときに、前記アルミ酸化防止剤が０．１ｗｔ％以上２０ｗｔ％以下の含有率で含有された請求項１記載のターゲットアッセンブリ。
- 前記水崩壊性アルミ合金には、前記水崩壊性アルミ合金が含有するアルミニウムを１００ｗｔ％としたときに、シリコンが０．０４ｗｔ％以上８ｗｔ％以下の含有率で含有された請求項１又は請求項２のいずれか１項記載のターゲットアッセンブリ。
- 前記水崩壊性アルミ合金には、前記水崩壊性アルミ合金が含有するアルミニウムを１００ｗｔ％としたときに、チタンが０．１３ｗｔ％以上４ｗｔ％以下の含有率で含有された請求項１又は請求項２のいずれか１項記載のターゲットアッセンブリ。
- 前記水崩壊性アルミ合金には、前記水崩壊性アルミ合金が含有するアルミニウムを１００ｗｔ％としたときに、前記アルミ酸化防止剤としてのインジウムが２．０ｗｔ％以上３．５ｗｔ％以下の含有率で含有された請求項１記載のターゲットアッセンブリ。
- 前記水崩壊性アルミ合金には、前記水崩壊性アルミ合金が含有するアルミニウムを１００ｗｔ％としたときに、シリコンが０．２ｗｔ％以上０．５ｗｔ％以下の含有率で含有された請求項５記載のターゲットアッセンブリ。
- 前記水崩壊性アルミ合金には、前記水崩壊性アルミ合金が含有するアルミニウムを１００ｗｔ％としたときに、チタンが０．１３ｗｔ％以上０．２５ｗｔ％以下の含有率で含有された請求項５又は請求項６のいずれか１項記載のターゲットアッセンブリ。
- 前記水崩壊性アルミ合金には、前記水崩壊性アルミ合金が含有するアルミニウムを１００ｗｔ％としたときに、前記アルミ酸化防止剤としてのビスマスが０．２ｗｔ％以上２ｗｔ％以下の含有率で含有された請求項１記載のターゲットアッセンブリ。
- 前記水崩壊性アルミ合金には、前記水崩壊性アルミ合金が含有するアルミニウムを１００ｗｔ％としたときに、シリコンが１．５ｗｔ％以上８ｗｔ％以下の含有率で含有された請求項８記載のターゲットアッセンブリ。
- 前記水崩壊性アルミ合金には、前記水崩壊性アルミ合金が含有するアルミニウムを１００ｗｔ％としたときに、チタンが０．２ｗｔ％以上４ｗｔ％以下の含有率で含有された請求項８又は請求項９のいずれか１項記載のターゲットアッセンブリ。
- 前記水崩壊性アルミ合金には、前記水崩壊性アルミ合金が含有するアルミニウムを１００ｗｔ％としたときに、セリウムが０．２ｗｔ％以上２ｗｔ％以下の含有率で含有された請求項８乃至請求項１０のいずれか１項記載のターゲットアッセンブリ。
- 前記水崩壊性アルミ合金には、前記水崩壊性アルミ合金が含有するアルミニウムを１００ｗｔ％としたときに、マグネシウムが０．２ｗｔ％以上２ｗｔ％以下の含有率で含有された請求項８乃至請求項１１のいずれか１項記載のターゲットアッセンブリ。
- スパッタリングを行う第一のターゲットを取付対象物とし、
バッキングプレートのプレートの片面と、前記取付対象物の片面とのうち、いずれか一方を第一の接合面とし、他方を第二の接合面としたときに、インジウム又はビスマスのいずれか一方又は両方から成るアルミ酸化防止剤を含有し、水崩壊性を有する水崩壊性アルミ合金を前記第一の接合面に溶射し、前記アルミ酸化防止剤が分散され、水崩壊性を有する第一の溶射膜を形成する第一のアルミ溶射膜形成工程と、
前記第二の接合面と前記第一の溶射膜とを接触させ、又は、前記第二の接合面に前記水崩壊性アルミ合金が溶射されて形成された第二の溶射膜と前記第一の溶射膜とを接触させ、前記バッキングプレートと前記取付対象物とを押圧しながら加熱して、前記第一の接合面と前記第二の接合面との間に、前記第一の溶射膜又は前記第一の溶射膜と前記第二の溶射膜とから成る接合膜を形成し、前記接合膜によって前記バッキングプレートと前記取付対象物とを固定することで、前記バッキングプレートと前記取付対象物とを互いに固定させる固定工程と、
を有し、互いに固定された前記バッキングプレートと前記取付対象物とから成る第一のターゲットアッセンブリを製造するターゲットアッセンブリの製造方法。 - 前記水崩壊性アルミ合金には、前記水崩壊性アルミ合金が含有するアルミニウムを１００ｗｔ％としたときに、前記アルミ酸化防止剤を、０．１ｗｔ％以上２０ｗｔ％以下の含有率で含有させる請求項１３記載のターゲットアッセンブリの製造方法。
- 前記アルミ酸化防止剤は、前記第一の溶射膜中に粒径１０ｎｍ以下の粒子で分散させる請求項１３又は請求項１４のいずれか１項記載のターゲットアッセンブリの製造方法。
- 前記水崩壊性アルミ合金には、前記水崩壊性アルミ合金が含有するアルミニウムを１００ｗｔ％としたときに、シリコンを０．０４ｗｔ％以上８ｗｔ％以下の含有率で含有させる請求項１４又は請求項１５のいずれか１項記載のターゲットアッセンブリの製造方法。
- 前記水崩壊性アルミ合金には、前記水崩壊性アルミ合金が含有するアルミニウムを１００ｗｔ％としたときに、チタンを０．１３ｗｔ％以上４ｗｔ％以下の含有率で含有させる請求項１４又は請求項１５のいずれか１項記載のターゲットアッセンブリの製造方法。
- 前記水崩壊性アルミ合金には、前記水崩壊性アルミ合金が含有するアルミニウムを１００ｗｔ％としたときに、前記アルミ酸化防止剤としてのインジウムを２．０ｗｔ％以上３．５ｗｔ％以下の含有率で含有させる請求項１３記載のターゲットアッセンブリの製造方法。
- 前記水崩壊性アルミ合金には、前記水崩壊性アルミ合金が含有するアルミニウムを１００ｗｔ％としたときに、シリコンを０．２ｗｔ％以上０．５ｗｔ％以下の含有率で含有させる請求項１８記載のターゲットアッセンブリの製造方法。
- 前記水崩壊性アルミ合金には、前記水崩壊性アルミ合金が含有するアルミニウムを１００ｗｔ％としたときに、チタンを０．１３ｗｔ％以上０．２５ｗｔ％以下の含有率で含有させる請求項１８又は請求項１９のいずれか１項記載のターゲットアッセンブリの製造方法。
- 前記水崩壊性アルミ合金には、前記水崩壊性アルミ合金が含有するアルミニウムを１００ｗｔ％としたときに、前記アルミ酸化防止剤としてのビスマスを０．２ｗｔ％以上２ｗｔ％以下の含有率で含有させる請求項１３記載のターゲットアッセンブリの製造方法。
- 前記水崩壊性アルミ合金には、前記水崩壊性アルミ合金が含有するアルミニウムを１００ｗｔ％としたときに、シリコンを１．５ｗｔ％以上８ｗｔ％以下の含有率で含有させる請求項２１記載のターゲットアッセンブリの製造方法。
- 前記水崩壊性アルミ合金には、前記水崩壊性アルミ合金が含有するアルミニウムを１００ｗｔ％としたときに、チタンを０．２ｗｔ％以上４ｗｔ％以下の含有率で含有させる請求項２１又は請求項２２のいずれか１項記載のターゲットアッセンブリの製造方法。
- 前記水崩壊性アルミ合金には、前記水崩壊性アルミ合金が含有するアルミニウムを１００ｗｔ％としたときに、セリウムを０．２ｗｔ％以上２ｗｔ％以下の含有率で含有させる請求項２１乃至請求項２３のいずれか１項記載のターゲットアッセンブリの製造方法。
- 前記水崩壊性アルミ合金には、前記水崩壊性アルミ合金が含有するアルミニウムを１００ｗｔ％としたときに、マグネシウムを０．２ｗｔ％以上２ｗｔ％以下の含有率で含有させる請求項２１乃至請求項２４のいずれか１項記載のターゲットアッセンブリの製造方法。
- 前記第一のターゲットの露出するスパッタ面が一回又は複数回数スパッタリングされて前記第一のターゲットの厚みが減少された後、前記接合膜を水分に接触させ、前記接合膜を崩壊させる水接触工程と、
厚みが減少された前記第一のターゲットと前記バッキングプレートとを分離させる分離工程とを有する請求項１３乃至請求項２５のいずれか１項記載のターゲットアッセンブリの製造方法。 - 前記第一のターゲットとは別の第二のターゲットを、前記取付対象物として前記第一のアルミ溶射膜形成工程と前記固定工程とを行い、前記第二のターゲットを前記バッキングプレートに固定して第二のターゲットアセンブリを製造する請求項２６記載のターゲットアッセンブリの製造方法。
- 前記水接触工程では、水、温水、水蒸気のいずれか一種又は複数種が前記接合膜に接触される前記水分として用いられる請求項２６又は請求項２７のいずれか１項記載のターゲットアッセンブリの製造方法。
- スパッタリングを行う第一のターゲットを取付対象物とし、
バッキングプレートのプレートの片面と、前記取付対象物の片面とのうち、いずれか一方を第一の接合面とし、他方を第二の接合面としたときに、インジウム又はビスマスのいずれか一方又は両方から成るアルミ酸化防止剤を含有し、水崩壊性を有する水崩壊性アルミ合金を前記第一の接合面に溶射し、前記アルミ酸化防止剤が分散され、水崩壊性を有する第一の溶射膜を形成する第一のアルミ溶射膜形成工程と、
前記第二の接合面と前記第一の溶射膜とを接触させ、又は、前記第二の接合面に前記水崩壊性アルミ合金が溶射されて形成された第二の溶射膜と前記第一の溶射膜とを接触させ、前記バッキングプレートと前記取付対象物とを押圧しながら加熱して、前記第一の接合面と前記第二の接合面との間に、前記第一の溶射膜又は前記第一の溶射膜と前記第二の溶射膜とから成る接合膜を形成し、前記接合膜によって前記バッキングプレートと前記取付対象物とを固定することで、前記バッキングプレートと前記取付対象物とを互いに固定させる固定工程と、
前記接合膜を水分に接触させ、前記接合膜を崩壊させる水接触工程と、
前記第一のターゲットと前記バッキングプレートとを分離させる分離工程とを有するターゲットとバッキングプレートとの分離方法。
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