JP7024128B1 - Sputtering target-backing plate joint, its manufacturing method and recovery method of sputtering target - Google Patents

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Abstract

【課題】本開示は、曲げ強度の低いターゲットを用いた場合や、ターゲットとバッキングプレートとの線膨張係数の差が大きく異なる場合であっても、ターゲットの破損や剥離が抑制でき、不純物の揮発による汚染が抑制でき、ターゲット材として使われる高価な材料の損失を抑制しながら、ターゲット材の剥離回収を容易にすることができるスパッタリングターゲット‐バッキングプレート接合体、その製造方法及びターゲットの回収方法を提供する。【解決手段】本発明に係るスパッタリングターゲット‐バッキングプレート接合体は、バッキングプレート1に厚さ2.0~15.0mmのターゲット2が接合されており、バッキングプレートは、プレート面3に深さ0.5~5.0mmの凹部4を有し、凹部にターゲットが嵌め込まれており、かつ、前記接合体は、ターゲットの外周側面5が、バッキングプレートの凹部内周側面6で絞められたカシメ構造を有する。【選択図】図2PROBLEM TO BE SOLVED: To suppress breakage or peeling of a target and volatilize impurities even when a target having a low bending strength is used or when the difference in linear expansion coefficient between the target and the backing plate is significantly different. Sputtering target-backing plate junction, its manufacturing method and target recovery method, which can suppress contamination due to bleaching and facilitate peeling recovery of target material while suppressing loss of expensive material used as target material. offer. SOLUTION: In the sputtering target-backing plate joint according to the present invention, a target 2 having a thickness of 2.0 to 15.0 mm is bonded to the backing plate 1, and the backing plate has a depth of 0 on a plate surface 3. .It has a recess 4 of 5 to 5.0 mm, the target is fitted in the recess, and the joint has a caulking structure in which the outer peripheral side surface 5 of the target is narrowed by the recess inner peripheral side surface 6 of the backing plate. Have. [Selection diagram] Fig. 2

Description

本開示は、HDD(ハードディスクドライブ)、半導体等の製造工程で使用されるスパッタリング装置に設置するための好適なスパッタリングターゲット‐バッキングプレート接合体、その製造方法及びスパッタリングターゲットの回収方法に関する。 The present disclosure relates to a suitable sputtering target-backing plate joint for installation in a sputtering apparatus used in a sputtering apparatus used in a manufacturing process of an HDD (hard disk drive), a semiconductor, etc., a method for manufacturing the same, and a method for recovering the sputtering target.

スパッタリングターゲットをHDD、半導体等の製造工程で使用されるスパッタリング装置に設置するために、一般的には、バッキングプレートと呼ばれる部材にスパッタリングターゲットを接合したスパッタリングターゲット‐バッキングプレート接合体が用いられる。スパッタリングターゲット‐バッキングプレート接合体において、バッキングプレートを固定することによって、バッキングプレートを介してスパッタリングターゲットがスパッタリング装置に設置されることとなる。 In order to install a sputtering target in a sputtering apparatus used in a manufacturing process of an HDD, a semiconductor, or the like, a sputtering target-backing plate junction in which a sputtering target is bonded to a member called a backing plate is generally used. In the sputtering target-backing plate joint, by fixing the backing plate, the sputtering target is installed in the sputtering apparatus via the backing plate.

バッキングプレートは、スパッタリングターゲットを支持する部材であり、またプラズマに晒される事によるスパッタリングターゲットの温度の上昇を抑制するための冷却を担う部材であることから、銅系材料、アルミニウム系材料などの熱伝導の高い材料で形成される。また、スパッタリングターゲットとバッキングプレートとは熱伝導のために密着性が維持されていなければならない。 Since the backing plate is a member that supports the sputtering target and is a member that is responsible for cooling to suppress an increase in the temperature of the sputtering target due to exposure to plasma, heat of copper-based materials, aluminum-based materials, etc. It is made of a highly conductive material. In addition, the sputtering target and the backing plate must maintain close contact for heat conduction.

スパッタリングターゲットとバッキングプレートとの接合は、一般的にボンディングと呼ばれる、インジウムやスズなどの低融点で真空における蒸気圧の低い材料をインサート材として使用する接合方法や、導電性を有する樹脂を用いて接合する方法が行われている。 The bonding between the sputtering target and the backing plate is performed by using a bonding method generally called bonding, which uses a material with a low melting point and low vapor pressure in vacuum such as indium or tin as an insert material, or a resin having conductivity. The method of joining is done.

しかし、スパッタリングターゲットの温度が、インサート材として使用しているインジウムやスズなどの融点より上昇してしまうと、インジウムやスズが揮発することにより成膜した膜に不純物として混入することがあり、高純度が要求される用途においては致命的な問題となる。 However, if the temperature of the sputtering target rises above the melting point of indium or tin used as the insert material, indium or tin may volatilize and be mixed as impurities in the film formed, which is high. This is a fatal problem in applications where purity is required.

ボンディングの問題を解決するために、インサート材となる低融点金属を使用せずにスパッタリングターゲットとバッキングプレートに向かい合わせの圧力を掛け、温度を上げた状態で時間を掛けて拡散接合を行う技術がある(例えば、特許文献1~3を参照。)。 In order to solve the bonding problem, there is a technology to apply pressure facing the sputtering target and the backing plate without using a low melting point metal as an insert material, and to perform diffusion bonding over time with the temperature raised. (See, for example, Patent Documents 1 to 3).

特許文献1では、耐力15~20kgf/mmの耐力15~20kgf/mm耐力15~20kgf/mmタンタルからなるスパッタリングターゲットに対してバッキングプレートの耐力がスパッタリングターゲットの耐力よりも同じ又は高い材料とし、スパッタリングターゲットとバッキングプレートとを拡散接合した組立体とすることにより、熱膨張と収縮によって生じるスパッタリングターゲットの反りの方向を制御していることが開示されている。 In Patent Document 1, a material having a proof stress of 15 to 20 kgf / mm 2 , a proof stress of 15 to 20 kgf / mm, a proof stress of 15 to 20 kgf / mm, and a backing plate having a proof stress equal to or higher than that of the sputtering target with respect to a sputtering target consisting of tantalum. It is disclosed that the direction of warpage of the sputtering target caused by thermal expansion and contraction is controlled by forming an assembly in which the sputtering target and the backing plate are diffusion-bonded.

特許文献2では、1000℃以上の融点を有するターゲット材と、該ターゲット材の融点よりも低い融点を有する金属または合金から選択される1種以上のインサート材と、バッキングプレートとを固相拡散接合することで100%接合率の高い密着性と高い接合強度が得られることが開示されている。 In Patent Document 2, a target material having a melting point of 1000 ° C. or higher, one or more insert materials selected from a metal or alloy having a melting point lower than the melting point of the target material, and a backing plate are solid-phase diffusion bonded. It is disclosed that a high adhesion with a 100% bonding ratio and a high bonding strength can be obtained.

特許文献3では、スパッタリングターゲットの全面を埋め込むサンドイッチ構造とした後に、熱間等静水圧圧縮(HIP)や単軸熱間圧縮(UHP)で400-600℃に加熱圧縮を施して拡散接合させ、その後、スパッタリングターゲットとバッキングプレートを削り出すことでアセンブリを作製する方法が開示されている。 In Patent Document 3, after forming a sandwich structure in which the entire surface of the sputtering target is embedded, heat compression is applied to 400-600 ° C. by hot isostatic pressure compression (HIP) or uniaxial hot compression (UHP) for diffusion bonding. Then, a method of making an assembly by carving out a sputtering target and a backing plate is disclosed.

特開2015-183258号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2015-183258 特開平06-108246号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 06-108246 特表2014-511436号公報Japanese Patent Publication No. 2014-511436

しかし、特許文献1に記載の発明のように、曲げ強度の低い材料で形成されたスパッタリングターゲットの場合、スパッタリングターゲットとバッキングプレートとの線膨張係数の差が大きく異なると、高温で拡散接合したのち冷却して熱収縮したときにスパッタリングターゲットが破損することがある。そのため、拡散接合を低温で行うこともあるが、拡散接合しないか十分な強度が得られない。 However, in the case of a sputtering target made of a material having a low bending strength as in the invention described in Patent Document 1, if the difference in linear expansion coefficient between the sputtering target and the backing plate is significantly different, diffusion bonding is performed at a high temperature. Sputtering targets can be damaged when cooled and thermally shrunk. Therefore, diffusion bonding may be performed at a low temperature, but diffusion bonding is not performed or sufficient strength cannot be obtained.

また、線膨張係数の差が大きく異なるスパッタリングターゲットとバッキングプレートとを、加熱と加圧によって拡散接合のみ行っても、スパッタリングターゲットの使用時において、温度の上昇下降を繰り返すと接合界面に疲労が蓄積して破壊し、剥離することがある。 In addition, even if only diffusion bonding is performed between a sputtering target and a backing plate, which have significantly different linear expansion coefficient differences, by heating and pressurizing, fatigue accumulates at the bonding interface when the temperature rises and falls repeatedly when the sputtering target is used. It may be destroyed and peeled off.

また、特許文献2に記載の発明では、スパッタリングターゲットの使用時において、温度がインサート材の融点まで上昇するとインサート材が溶融されてスパッタリングターゲットが剥離することもある。この様な傾向は、大型のターゲットを使用し、高純度を要求される半導体製造で発生しやすい。 Further, in the invention described in Patent Document 2, when the sputtering target is used, when the temperature rises to the melting point of the insert material, the insert material may be melted and the sputtering target may be peeled off. Such a tendency is likely to occur in semiconductor manufacturing where a large target is used and high purity is required.

また、線膨張係数の差を緩和するためにスパッタリングターゲットとバッキングプレートの中間付近の線膨張係数を持つインサート材を入れるなどの応力を緩和させる手段もあるが、ボンディングによって金属接合したときや導電性樹脂を使用して接合したときと同様に、インサート材が揮発し、不純物の混入の問題が解決されない。 In addition, there is a means to alleviate the stress such as inserting an insert material having a linear expansion coefficient near the middle between the sputtering target and the backing plate in order to alleviate the difference in the linear expansion coefficient. As with the case of joining using resin, the insert material volatilizes and the problem of contamination of impurities cannot be solved.

また、特許文献3に記載の発明では、スパッタリングターゲットとバッキングプレートは強固な拡散接合が形成されるまで行われるため、スパッタリングターゲットとバッキングプレートとの線膨張係数の差が大きく、かつ、スパッタリングターゲットの材質によっては、スパッタリングターゲットの拡散接合工程において、スパッタリングターゲットの割れが発生することがある。 Further, in the invention described in Patent Document 3, since the sputtering target and the backing plate are performed until a strong diffusion bond is formed, the difference in linear expansion coefficient between the sputtering target and the backing plate is large, and the sputtering target has a large difference. Depending on the material, cracking of the sputtering target may occur in the diffusion bonding step of the sputtering target.

そこで、本開示の目的は、曲げ強度の低いスパッタリングターゲットを用いた場合や、スパッタリングターゲットとバッキングプレートとの線膨張係数の差が大きく異なる場合であっても、スパッタリングターゲットの破損や剥離が抑制でき、また、不純物の揮発による汚染が抑制でき、さらには、ターゲット材として使われる高価な材料の損失を抑制しながら、ターゲット材の剥離回収を容易にすることができるスパッタリングターゲット‐バッキングプレート接合体、その製造方法及びスパッタリングターゲットの回収方法を提供することである。 Therefore, it is an object of the present disclosure that damage or peeling of the sputtering target can be suppressed even when a sputtering target having a low bending strength is used or when the difference in linear expansion coefficient between the sputtering target and the backing plate is significantly different. In addition, a sputtering target-backing plate junction, which can suppress contamination due to volatilization of impurities and facilitate peeling and recovery of the target material while suppressing the loss of expensive materials used as the target material. It is to provide the manufacturing method and the recovery method of a sputtering target.

本発明者らは、鋭意検討した結果、カシメと拡散接合を行うことにより、上記の課題を解決できることを見出し、本発明を完成させた。すなわち、本発明に係るスパッタリングターゲット‐バッキングプレート接合体は、バッキングプレートに厚さ2.0~15.0mmのスパッタリングターゲットが接合されたスパッタリングターゲット‐バッキングプレート接合体において、前記バッキングプレートは、プレート面に深さ0.5~5.0mmの凹部を有し、該凹部に前記スパッタリングターゲットが嵌め込まれており、嵌め込まれる該スパッタリングターゲットは板状をなしており、かつ、前記スパッタリングターゲット‐バッキングプレート接合体は、前記スパッタリングターゲットの外周側面が、前記バッキングプレートの凹部内周側面で絞められたカシメ構造を有し、前記バッキングプレートの凹部の平面の形状が円形又は正方形を含む長方形であり、前記バッキングプレートの凹部の直径又は辺の長さとスパッタリングターゲットの直径又は辺の長さとの関係が、前記バッキングプレートの前記凹部に前記スパッタリングターゲットが嵌め込まれていないそれぞれ単品の状態において、(数1)~(数5)を満たすことを特徴とする。
(数1)DTG>DBP
(数2)DBP=DTG‐ΔD×C
(数3)ΔD=DBP×ΔT×CTEBP-DTG×ΔT×CTETG
(数4)DTG-ΔD×4.0≦DBP≦DTG-ΔD×0.5
(数5)CTEBP>CTETG
ただし、DBP、DTG、ΔD、C、T、ΔT、CTEBP及びCTETGはそれぞれ次のことを意味する。
BP:室温におけるバッキングプレートの凹部の直径又は辺(mm)
TG:室温におけるスパッタリングターゲットの直径又は辺(mm)
T:バッキングプレートを熱膨張させてスパッタリングターゲットを嵌合させる温度(℃)(ただし、T>室温)
ΔT:T‐室温(℃)
CTEBP:温度Tにおけるバッキングプレートの線膨張係数(1/℃)
CTETG:温度Tにおけるスパッタリングターゲットの線膨張係数(1/℃)
C:係数(ただし、C=0.5~4.0)
ΔD:室温から温度Tまで昇温させたときのバッキングプレートとスパッタリングターゲットの熱膨張量の差(mm)
スパッタリングターゲットの外周側面とバッキングプレートの凹部内周側面とのカシメによってスパッタリングターゲットとバッキングプレートとを接合するときに、スパッタリングターゲットの割れや反りを抑制することができる。
As a result of diligent studies, the present inventors have found that the above-mentioned problems can be solved by performing diffusion bonding with caulking, and have completed the present invention. That is, the sputtering target-backing plate joint according to the present invention is a sputtering target-backing plate joint in which a sputtering target having a thickness of 2.0 to 15.0 mm is bonded to the backing plate, and the backing plate is a plate surface. Has a recess with a depth of 0.5 to 5.0 mm, the sputtering target is fitted in the recess, the sputtering target to be fitted is in the shape of a plate, and the sputtering target-backing plate joint is formed. The body has a caulking structure in which the outer peripheral side surface of the sputtering target is narrowed by the inner peripheral side surface of the recess of the backing plate, and the shape of the plane of the recess of the backing plate is a rectangle including a circle or a square, and the backing. The relationship between the diameter or side length of the recess of the plate and the diameter or side length of the sputtering target is (Equation 1) to (Equation 1) in the state where the sputtering target is not fitted in the recess of the backing plate. It is characterized by satisfying the number 5).
(Number 1) D TG > D BP
(Number 2) D BP = D TG -ΔD × C
(Equation 3) ΔD = D BP × ΔT × CTE BP −D TG × ΔT × CTE TG
(Number 4) D TG -ΔD × 4.0 ≦ D BP ≦ D TG -ΔD × 0.5
(Number 5) CTE BP > CTE TG
However, D BP , D TG , ΔD, C, T, ΔT, CTE BP and CTE TG mean the following, respectively.
DBP : Diameter or side (mm) of the recess of the backing plate at room temperature
DTG : Diameter or side (mm) of sputtering target at room temperature
T: Temperature (° C) at which the backing plate is thermally expanded to fit the sputtering target (where T> room temperature)
ΔT: T-room temperature (° C)
CTE BP : Linear expansion coefficient (1 / ° C.) of the backing plate at temperature T
CTE TG : Linear expansion coefficient (1 / ° C.) of the sputtering target at temperature T
C: Coefficient (however, C = 0.5 to 4.0)
ΔD: Difference in thermal expansion amount between the backing plate and the sputtering target when the temperature is raised from room temperature to temperature T (mm)
When the sputtering target and the backing plate are joined by caulking the outer peripheral side surface of the sputtering target and the inner peripheral side surface of the recess of the backing plate, cracking or warpage of the sputtering target can be suppressed.

本発明に係るスパッタリングターゲット‐バッキングプレート接合体では、前記スパッタリングターゲットの外周側面は凹凸部分を有し、前記バッキングプレートの凹部内周側面は凹凸部分を有し、かつ、前記外周側面の凹凸部分と前記凹部内周側面の凹凸部分とは、互いに嵌め込みあう構造となっていることが好ましい。スパッタリングターゲットの外周側面とバッキングプレートの凹部内周側面とのカシメによる接合強度を向上させることに加え、スパッタリングターゲット及びバッキングプレートの厚さ方向に対してもカシメによる接合強度を向上させることができ、その結果、スパッタリングターゲットの使用時の接合強度を保ち、熱伝導を良好に保つことができる。 In the sputtering target-backing plate joint according to the present invention, the outer peripheral side surface of the sputtering target has an uneven portion, the inner peripheral side surface of the concave portion of the backing plate has an uneven portion, and the outer peripheral side surface has an uneven portion. It is preferable that the concave-convex portion on the inner peripheral side surface of the concave portion has a structure that fits into each other. In addition to improving the bonding strength by caulking between the outer peripheral side surface of the sputtering target and the inner peripheral side surface of the recess of the backing plate, it is possible to improve the bonding strength by caulking also in the thickness direction of the sputtering target and the backing plate. As a result, the bonding strength at the time of using the sputtering target can be maintained, and the heat conduction can be kept good.

本発明に係るスパッタリングターゲット‐バッキングプレート接合体では、前記バッキングプレートの凹部は、凹部開口面が凹部底面よりも小さいことが好ましい。スパッタリングターゲットの外周側面とバッキングプレートの凹部内周側面とのカシメによる接合強度を向上させることに加え、スパッタリングターゲット及びバッキングプレートの厚さ方向に対してもカシメによる接合強度を向上させることができ、その結果、スパッタリングターゲットの使用時の接合強度を保ち、熱伝導を良好に保つことができる。 In the sputtering target-backing plate joint according to the present invention, it is preferable that the recessed portion of the backing plate has a recessed opening surface smaller than the recessed bottom surface. In addition to improving the bonding strength by caulking between the outer peripheral side surface of the sputtering target and the inner peripheral side surface of the recess of the backing plate, it is possible to improve the bonding strength by caulking also in the thickness direction of the sputtering target and the backing plate. As a result, the bonding strength at the time of using the sputtering target can be maintained, and the heat conduction can be kept good.

本発明に係るスパッタリングターゲット‐バッキングプレート接合体では前記スパッタリングターゲットの底面が、前記バッキングプレートの凹部の凹部開口面よりも大きいことが好ましい。スパッタリングターゲットの外周側面とバッキングプレートの凹部内周側面とのカシメによる接合強度を向上させることによってスパッタリングターゲットの使用時の接合強度を保ち、熱伝導を良好に保つことができる。 In the sputtering target-backing plate joint according to the present invention, it is preferable that the bottom surface of the sputtering target is larger than the concave opening surface of the concave portion of the backing plate. By improving the bonding strength between the outer peripheral side surface of the sputtering target and the inner peripheral side surface of the recess of the backing plate by caulking, the bonding strength at the time of using the sputtering target can be maintained and the heat conduction can be kept good.

本発明に係るスパッタリングターゲット‐バッキングプレート接合体では、200~500℃において、前記バッキングプレートの線膨張係数が前記スパッタリングターゲットの線膨張係数より大きいことが好ましい。加熱時においてバッキングプレートが膨張することにより、バッキングプレートの凹部にスパッタリングターゲットを充填することができるとともに、冷却時においてバッキングプレートが収縮してバッキングプレートの凹部内周側面によってスパッタリングターゲットの外周側面をカシメすることによりスパッタリングターゲット‐バッキングプレート接合体を形成することができる。 In the sputtering target-backing plate joint according to the present invention, it is preferable that the linear expansion coefficient of the backing plate is larger than the linear expansion coefficient of the sputtering target at 200 to 500 ° C. By expanding the backing plate during heating, the concave portion of the backing plate can be filled with the sputtering target, and at the time of cooling, the backing plate contracts and the outer peripheral side surface of the sputtering target is caulked by the inner peripheral side surface of the concave portion of the backing plate. By doing so, a sputtering target-backing plate joint can be formed.

本発明に係るスパッタリングターゲット‐バッキングプレート接合体では、前記スパッタリングターゲットと前記バッキングプレートの界面に2.5mm以下の中間層を有し、該中間層は、Ni、Cr、Al、Cuの少なくともいずれか一種の金属又はNi、Cr、Al、Cuの少なくともいずれか一種を含む合金からなる板材、粉末、又は該板材と該粉末の組み合わせからなることが好ましい。中間層を設けることでスパッタリングターゲットの底面とバッキングプレートの凹部底面との接合強度を向上させるとともに、密着性が向上して熱伝導を良好に保つことができる。また、バッキングプレートの凹部に中間層を設けていることから、スパッタリングターゲットで中間層は覆われるため、中間層の材質が揮発して不純物となって基板に付着することを抑制することができる。 The sputtering target-backing plate junction according to the present invention has an intermediate layer of 2.5 mm or less at the interface between the sputtering target and the backing plate, and the intermediate layer is at least one of Ni, Cr, Al, and Cu. It is preferably composed of a plate or powder made of one kind of metal or an alloy containing at least one of Ni, Cr, Al and Cu, or a combination of the plate material and the powder. By providing the intermediate layer, the bonding strength between the bottom surface of the sputtering target and the bottom surface of the recess of the backing plate can be improved, and the adhesion can be improved to maintain good heat conduction. Further, since the intermediate layer is provided in the recess of the backing plate, the intermediate layer is covered with the sputtering target, so that it is possible to prevent the material of the intermediate layer from volatilizing and becoming impurities and adhering to the substrate.

本発明に係るスパッタリングターゲット‐バッキングプレート接合体では、前記スパッタリングターゲットと前記バッキングプレートの界面に10μm以下の中間層を有し、該中間層は、Ni、Cr、Al、Cuの少なくともいずれか一種の金属又はNi、Cr、Al、Cuの少なくともいずれか一種を含む合金からなる薄膜であることが好ましい。中間層を設けることでスパッタリングターゲットの底面とバッキングプレートの凹部底面の接合強度を向上させるとともに、密着性が向上して熱伝導を良好に保つことができる。また、バッキングプレートの凹部に中間層を設けていることから、スパッタリングターゲットで中間層は覆われるため、中間層の材質が揮発して不純物となって基板に付着することを抑制することができる。 The sputtering target-backing plate junction according to the present invention has an intermediate layer of 10 μm or less at the interface between the sputtering target and the backing plate, and the intermediate layer is at least one of Ni, Cr, Al, and Cu. It is preferably a thin film made of a metal or an alloy containing at least one of Ni, Cr, Al and Cu. By providing the intermediate layer, the bonding strength between the bottom surface of the sputtering target and the bottom surface of the recess of the backing plate can be improved, and the adhesion can be improved to maintain good heat conduction. Further, since the intermediate layer is provided in the recess of the backing plate, the intermediate layer is covered with the sputtering target, so that it is possible to prevent the material of the intermediate layer from volatilizing and becoming impurities and adhering to the substrate.

本発明に係るスパッタリングターゲット‐バッキングプレート接合体では、前記スパッタリングターゲットと前記バッキングプレートの界面に1.0mm以下の中間層を有し、該中間層は、In、Znの少なくともいずれか一種の金属又はIn、Znの少なくともいずれか一種を含む合金からなる板材、粉末、又は該板材と該粉末の組み合わせからなることが好ましい。中間層を設けることでスパッタリングターゲットの底面とバッキングプレートの凹部底面の接合強度を向上させるとともに、密着性が向上して熱伝導を良好に保つことができる。また、バッキングプレートの凹部に中間層を設けていることから、スパッタリングターゲットで中間層は覆われるため、中間層の材質が揮発して不純物となって基板に付着することを抑制することができる。 The sputtering target-backing plate alloy according to the present invention has an intermediate layer of 1.0 mm or less at the interface between the sputtering target and the backing plate, and the intermediate layer is a metal of at least one of In and Zn, or It is preferably composed of a plate material or powder made of an alloy containing at least one of In and Zn, or a combination of the plate material and the powder. By providing the intermediate layer, the bonding strength between the bottom surface of the sputtering target and the bottom surface of the recess of the backing plate can be improved, and the adhesion can be improved to maintain good heat conduction. Further, since the intermediate layer is provided in the recess of the backing plate, the intermediate layer is covered with the sputtering target, so that it is possible to prevent the material of the intermediate layer from volatilizing and becoming impurities and adhering to the substrate.

本発明に係るスパッタリングターゲット‐バッキングプレート接合体では、前記スパッタリングターゲットと前記バッキングプレートの界面に2層以上の中間層を有し、該中間層は、2.5mm以下のNi、Cr、Al、Cuの少なくともいずれか一種の金属又はNi、Cr、Al、Cuの少なくともいずれか一種を含む合金からなる板材、粉末、又は該板材と該粉末の組み合わせ、10μm以下のNi、Cr、Al、Cuの少なくともいずれか一種の金属又はNi、Cr、Al、Cuの少なくともいずれか一種を含む合金からなる薄膜、または、1.0mm以下のIn、Znの少なくともいずれか一種の金属又はIn、Znの少なくともいずれか一種を含む合金からなる板材、粉末、又は該板材と該粉末の組み合わせからなることが好ましい。中間層を2層以上設けることでスパッタリングターゲットの底面とバッキングプレートの凹部底面の接合強度を向上させるとともに、密着性が向上して熱伝導を良好に保つことができる。また、バッキングプレートの凹部に中間層を設けていることから、スパッタリングターゲットで中間層は覆われるため、中間層の材質が揮発して不純物となって基板に付着することを抑制することができる。 The sputtering target-backing plate alloy according to the present invention has two or more intermediate layers at the interface between the sputtering target and the backing plate, and the intermediate layers are Ni, Cr, Al, Cu of 2.5 mm or less. A plate or powder composed of at least one of the metals or an alloy containing at least one of Ni, Cr, Al and Cu, or a combination of the plate and the powder, and at least 10 μm or less of Ni, Cr, Al and Cu. A thin film made of any one metal or an alloy containing at least one of Ni, Cr, Al, and Cu, or at least one of In and Zn of 1.0 mm or less, or at least one of In and Zn. It is preferably composed of a plate material or powder made of an alloy containing one kind, or a combination of the plate material and the powder. By providing two or more intermediate layers, the bonding strength between the bottom surface of the sputtering target and the bottom surface of the recess of the backing plate can be improved, and the adhesion can be improved to maintain good heat conduction. Further, since the intermediate layer is provided in the recess of the backing plate, the intermediate layer is covered with the sputtering target, so that it is possible to prevent the material of the intermediate layer from volatilizing and becoming impurities and adhering to the substrate.

本発明に係るスパッタリングターゲット‐バッキングプレート接合体では、前記スパッタリングターゲットの材質がAl-Sc合金、Ru、Ru合金、Ir又はIr合金であることが好ましい。1000℃以上の高融点材料でもスパッタリングターゲットの反りや割れを抑制しつつ、スパッタリングターゲットとバッキングプレートの接合強度を向上させることができる。 In the sputtering target-backing plate joint according to the present invention, it is preferable that the material of the sputtering target is an Al—Sc alloy, Ru, Ru alloy, Ir or Ir alloy. Even with a high melting point material of 1000 ° C. or higher, the bonding strength between the sputtering target and the backing plate can be improved while suppressing warpage and cracking of the sputtering target.

本発明に係るスパッタリングターゲット‐バッキングプレート接合体では、前記スパッタリングターゲットの材質がLi系酸化物、Co系酸化物、Ti系酸化物又はMg系酸化物であることが好ましい。1000℃以上の高融点材料でもスパッタリングターゲットの反りや割れを抑制しつつ、スパッタリングターゲットとバッキングプレートの接合強度を向上させることができる。 In the sputtering target-backing plate joint according to the present invention, it is preferable that the material of the sputtering target is Li-based oxide, Co-based oxide, Ti-based oxide or Mg-based oxide. Even with a high melting point material of 1000 ° C. or higher, the bonding strength between the sputtering target and the backing plate can be improved while suppressing warpage and cracking of the sputtering target.

本発明に係るスパッタリングターゲット‐バッキングプレート接合体では、前記バッキングプレートの材質がAl、Al合金、Cu、Cu合金、Fe又はFe合金であり、前記バッキングプレートの線膨張係数が30.0×10-6/℃以下であることが好ましい。バッキングプレートの熱伝導性が良いものを用いることで、加熱時においてバッキングプレートが膨張し、バッキングプレートの凹部にスパッタリングターゲットを挿入することができるとともに、冷却時においてバッキングプレートが収縮し、バッキングプレートの凹部内周側面によってスパッタリングターゲットの外周側面をカシメすることにより接合体を形成することができる。 In the sputtering target-backing plate joint according to the present invention, the material of the backing plate is Al, Al alloy, Cu, Cu alloy, Fe or Fe alloy, and the linear expansion coefficient of the backing plate is 30.0 × 10 . It is preferably 6 / ° C. or lower. By using a backing plate having good thermal conductivity, the backing plate expands during heating, the sputtering target can be inserted into the recess of the backing plate, and the backing plate contracts during cooling, so that the backing plate of the backing plate can be inserted. A bonded body can be formed by caulking the outer peripheral side surface of the sputtering target with the inner peripheral side surface of the recess.

本発明に係るスパッタリングターゲット‐バッキングプレート接合体では、前記スパッタリングターゲットの曲げ強度が500MPa以下である形態を包含する。スパッタリングターゲットとバッキングプレートの接合体は、曲げ強さが弱いスパッタリングターゲットにも適用できる。 The sputtering target-backing plate joint according to the present invention includes a form in which the bending strength of the sputtering target is 500 MPa or less. The junction of the sputtering target and the backing plate can also be applied to a sputtering target having a weak bending strength.

本発明に係るスパッタリングターゲット‐バッキングプレート接合体では、前記スパッタリングターゲットは、前記スパッタリングターゲットのーゲット面の全周囲に前記バッキングプレートの前記プレート面が露出するように該バッキングプレートに嵌め込まれていることが好ましい。
さらに本発明に係るスパッタリングターゲット‐バッキングプレート接合体では、前記スパッタリングターゲットのターゲット面が前記プレート面よりも突出している形態を包含する。
In the sputtering target-backing plate joint according to the present invention, the sputtering target is fitted in the backing plate so that the plate surface of the backing plate is exposed on the entire circumference of the target surface of the sputtering target. Is preferable.
Further, the sputtering target-backing plate joint according to the present invention includes a form in which the target surface of the sputtering target protrudes from the plate surface.

本発明に係るスパッタリングターゲット‐バッキングプレート接合体の製造方法は、板状をなしており、厚さ2.0~15.0mmのスパッタリングターゲットと、バッキングプレートとを準備する工程1と、前記バッキングプレートのプレート面に深さ0.5~5.0mmの凹部を形成する工程2と、前記バッキングプレートを加熱して前記凹部を熱膨張させる工程3と、熱膨張させた前記凹部に前記スパッタリングターゲットを嵌め込む工程4と、前記バッキングプレートを冷却して、前記スパッタリングターゲットの外周側面が、前記バッキングプレートの凹部内周側面で絞められたカシメ構造を形成する工程5と、
を有し、前記バッキングプレートの凹部の平面の形状が円形又は正方形を含む長方形であり、前記バッキングプレートの凹部の直径又は辺の長さとスパッタリングターゲットの直径又は辺の長さとの関係が、前記バッキングプレートの前記凹部に前記スパッタリングターゲットが嵌め込まれていないそれぞれ単品の状態において、(数1)~(数5)を満たすことを特徴とする。
(数1)DTG>DBP
(数2)DBP=DTG‐ΔD×C
(数3)ΔD=DBP×ΔT×CTEBP-DTG×ΔT×CTETG
(数4)DTG-ΔD×4.0≦DBP≦DTG-ΔD×0.5
(数5)CTEBP>CTETG
ただし、DBP、DTG、ΔD、C、T、ΔT、CTEBP及びCTETGはそれぞれ次のことを意味する。
BP:室温におけるバッキングプレートの凹部の直径又は辺(mm)
TG:室温におけるスパッタリングターゲットの直径又は辺(mm)
T:バッキングプレートを熱膨張させてスパッタリングターゲットを嵌合させる温度(℃)(ただし、T>室温)
ΔT:T‐室温(℃)
CTEBP:温度Tにおけるバッキングプレートの線膨張係数(1/℃)
CTETG:温度Tにおけるスパッタリングターゲットの線膨張係数(1/℃)
C:係数(ただし、C=0.5~4.0)
ΔD:室温から温度Tまで昇温させたときのバッキングプレートとスパッタリングターゲットの熱膨張量の差(mm)
バッキングプレートの凹部内周側面によってスパッタリングターゲットの外周側面をカシメすることによりスパッタリングターゲット‐バッキングプレート接合体を製造することができる。スパッタリングターゲットの外周側面とバッキングプレートの凹部内周側面とのカシメによってスパッタリングターゲットとバッキングプレートとを接合するときに、スパッタリングターゲットの割れや反りを抑制することができる。
The method for manufacturing a sputtering target-backing plate joint according to the present invention has a plate shape, and steps 1 for preparing a sputtering target having a thickness of 2.0 to 15.0 mm and a backing plate, and the backing plate. Step 2 of forming a recess having a depth of 0.5 to 5.0 mm on the plate surface of the plate, step 3 of heating the backing plate to thermally expand the recess, and step 3 of thermally expanding the recess to place the sputtering target in the recess. The step 4 of fitting, and the step 5 of cooling the backing plate to form a caulking structure in which the outer peripheral side surface of the sputtering target is narrowed by the inner peripheral side surface of the recess of the backing plate.
The shape of the plane of the concave portion of the backing plate is a rectangle including a circle or a square, and the relationship between the diameter or side length of the concave portion of the backing plate and the diameter or side length of the sputtering target is the backing. It is characterized in that (Equation 1) to (Equation 5) are satisfied in each individual state in which the sputtering target is not fitted in the recess of the plate .
(Number 1) D TG > D BP
(Number 2) D BP = D TG -ΔD × C
(Equation 3) ΔD = D BP × ΔT × CTE BP −D TG × ΔT × CTE TG
(Number 4) D TG -ΔD × 4.0 ≦ D BP ≦ D TG -ΔD × 0.5
(Number 5) CTE BP > CTE TG
However, D BP , D TG , ΔD, C, T, ΔT, CTE BP and CTE TG mean the following, respectively.
DBP : Diameter or side (mm) of the recess of the backing plate at room temperature
DTG : Diameter or side (mm) of sputtering target at room temperature
T: Temperature (° C) at which the backing plate is thermally expanded to fit the sputtering target (where T> room temperature)
ΔT: T-room temperature (° C)
CTE BP : Linear expansion coefficient (1 / ° C.) of the backing plate at temperature T
CTE TG : Linear expansion coefficient (1 / ° C.) of the sputtering target at temperature T
C: Coefficient (however, C = 0.5 to 4.0)
ΔD: Difference in thermal expansion amount between the backing plate and the sputtering target when the temperature is raised from room temperature to temperature T (mm)
A sputtering target-backing plate joint can be manufactured by caulking the outer peripheral side surface of the sputtering target with the inner peripheral side surface of the recess of the backing plate. When the sputtering target and the backing plate are joined by caulking the outer peripheral side surface of the sputtering target and the inner peripheral side surface of the recess of the backing plate, cracking or warpage of the sputtering target can be suppressed.

本発明に係るスパッタリングターゲット‐バッキングプレート接合体の製造方法では、前記工程2と前記工程3の間又は前記工程3と前記工程4の間に、中間層となる材料を前記凹部に充填又はコーティングする工程6をさらに有することが好ましい。スパッタリングターゲットの底面とバッキングプレート凹部底面の接合強度を向上させ、密着性が向上して熱伝導を良好に保つことができるスパッタリングターゲット‐バッキングプレート接合体を製造することができる。 In the method for manufacturing a sputtering target-backing plate joint according to the present invention, the recess is filled or coated with a material as an intermediate layer between the steps 2 and 3 or between the steps 3 and 4. It is preferable to further have step 6. It is possible to manufacture a sputtering target-backing plate joint body capable of improving the bonding strength between the bottom surface of the sputtering target and the bottom surface of the concave portion of the backing plate, improving the adhesion, and maintaining good heat conduction.

本発明に係るスパッタリングターゲット‐バッキングプレート接合体の製造方法では、前記工程4と前記工程5の間に、前記スパッタリングターゲットの底面と前記バッキングプレートの前記凹の底面とを拡散させるために、前記スパッタリングターゲットを押圧する工程7をさらに有することが好ましい。スパッタリングターゲットの底面とバッキングプレートの凹部底面を拡散させることにより、スパッタリングターゲットの底面とバッキングプレートの凹部底面とを全体にわたって接合させ、密着性が向上して熱伝導を効率よく行わせることができる。 In the method for manufacturing a sputtering target-backing plate joint according to the present invention, in order to diffuse the bottom surface of the sputtering target and the bottom surface of the recess of the backing plate between the steps 4 and 5. It is preferable to further include the step 7 of pressing the sputtering target. By diffusing the bottom surface of the sputtering target and the bottom surface of the concave portion of the backing plate, the bottom surface of the sputtering target and the bottom surface of the concave portion of the backing plate can be joined over the entire surface, the adhesion can be improved, and heat conduction can be efficiently performed.

本発明に係るスパッタリングターゲット‐バッキングプレート接合体の製造方法では、少なくとも前記工程3、前記工程4及び前記工程5において、ホットプレス焼結法(HP)、熱間等方加圧焼結法(HIP)、放電プラズマ焼結法(SPS)及びホットプレートによる加熱法のうち少なくとも1つの方法を用いて行うことが好ましい。スパッタリングターゲットとバッキングプレートとの接合をより確実に行い、密着性が向上して熱伝導を効率よく行うことができる。 In the method for manufacturing a sputtering target-backing plate joint according to the present invention, at least in the step 3, the step 4 and the step 5, the hot press sintering method (HP) and the hot isotropic pressure sintering method (HIP) are used. ), The discharge plasma sintering method (SPS) and the heating method using a hot plate are preferably used. The sputtering target and the backing plate can be joined more reliably, the adhesion is improved, and heat conduction can be efficiently performed.

本発明に係るスパッタリングターゲット‐バッキングプレート接合体の製造方法では、前記工程7において、ホットプレス焼結法(HP)、熱間等方加圧焼結法(HIP)及び放電プラズマ焼結法(SPS)の少なくとも1つの方法を用いて行うことが好ましい。スパッタリングターゲットの底面とバッキングプレートの凹部底面を拡散させることにより、スパッタリングターゲットの底面とバッキングプレートの凹部底面とを全体にわたって接合させ、密着性が向上して熱伝導を効率よく行わせることができる。 In the method for manufacturing a sputtering target-backing plate joint according to the present invention, in the step 7, the hot press sintering method (HP), the hot isotropic pressure sintering method (HIP), and the discharge plasma sintering method (SPS) are used. ) Is preferably used. By diffusing the bottom surface of the sputtering target and the bottom surface of the concave portion of the backing plate, the bottom surface of the sputtering target and the bottom surface of the concave portion of the backing plate can be joined over the entire surface, the adhesion can be improved, and heat conduction can be efficiently performed.

本発明に係るスパッタリングターゲット‐バッキングプレート接合体の製造方法では、前記工程7において、10Pa以下の減圧雰囲気又は酸素濃度1000ppm以下の雰囲気とし、加熱温度を100~1000℃とし、かつ、押圧を0Pa以上80MPa以下の範囲とすることが好ましい。スパッタリングターゲットの酸素含有量を抑制することができる。 In the method for manufacturing a sputtering target-backing plate joint according to the present invention, in the step 7, a reduced pressure atmosphere of 10 Pa or less or an atmosphere of an oxygen concentration of 1000 ppm or less is set, a heating temperature is 100 to 1000 ° C., and a pressing force is 0 Pa or more. The range is preferably 80 MPa or less. The oxygen content of the sputtering target can be suppressed.

本発明に係るスパッタリングターゲット‐バッキングプレート接合体の製造方法では、前記工程5の後に、押圧又は加熱と押圧の工程及び冷却の工程を1組として1回行う又は2回以上繰り返し行うことが好ましい。スパッタリングターゲットの反りを抑制しつつ、スパッタリングターゲットの底面とバッキングプレートの凹部の底面との接合強度をより向上させることができ、密着性が向上して熱伝導を効率よく行うことができる。 In the method for producing a sputtering target-backing plate joint according to the present invention, it is preferable that after the step 5, the pressing or heating and pressing steps and the cooling step are performed once as a set or repeated twice or more. While suppressing the warp of the sputtering target, the bonding strength between the bottom surface of the sputtering target and the bottom surface of the recess of the backing plate can be further improved, the adhesion can be improved, and heat conduction can be efficiently performed.

本発明に係るスパッタリングターゲットの回収方法は、本発明に係るスパッタリングターゲット‐バッキングプレート接合体を加熱して、前記バッキングプレートの前記凹部開口面が前記スパッタリングターゲットの底面よりも大きくなるまで熱膨脹させる工程Aと、前記スパッタリングターゲットを前記バッキングプレートから取り外して、前記スパッタリングターゲット‐バッキングプレート接合体から前記スパッタリングターゲットを回収する工程Bと、有することを特徴とする。 The method for recovering a sputtering target according to the present invention is a step A in which the sputtering target-backing plate joint according to the present invention is heated and thermally expanded until the concave opening surface of the backing plate becomes larger than the bottom surface of the sputtering target. It is characterized by having a step B of removing the sputtering target from the backing plate and recovering the sputtering target from the sputtering target-backing plate joint.

本開示は、曲げ強度の低いスパッタリングターゲットを用いた場合や、スパッタリングターゲットとバッキングプレートとの線膨張係数の差が大きく異なる場合であっても、スパッタリングターゲットの破損や剥離が抑制でき、また、不純物の揮発による汚染が抑制でき、さらには、ターゲット材として使われる高価な材料の損失を抑制しながら、ターゲット材の剥離回収を容易にすることができるスパッタリングターゲット‐バッキングプレート接合体、その製造方法及びスパッタリングターゲットの回収方法を提供することができる。 The present disclosure can suppress breakage and peeling of a sputtering target even when a sputtering target having a low bending strength is used or when the difference in linear expansion coefficient between the sputtering target and the backing plate is significantly different, and impurities are present. Sputtering target-backing plate junction, its manufacturing method and capable of suppressing the contamination due to volatilization of the target material and facilitating the peeling recovery of the target material while suppressing the loss of the expensive material used as the target material. A method for recovering a sputtering target can be provided.

本実施形態に係る円板状のスパッタリングターゲット‐バッキングプレート接合体の平面概略図である。It is a plan view of the disk-shaped sputtering target-backing plate joint body which concerns on this embodiment. 第1例のA‐A断面概略図である。It is sectional drawing of AA of 1st example. 本実施形態に係る長方形板状のスパッタリングターゲット‐バッキングプレート接合体の平面概略図である。It is a plan view of the rectangular plate-shaped sputtering target-backing plate joint body which concerns on this embodiment. 第2例のA‐A断面概略図である。It is sectional drawing of AA of 2nd example. 第3例のA‐A断面概略図である。FIG. 3 is a schematic cross-sectional view taken along the line AA of the third example. 第4例のA‐A断面概略図である。FIG. 3 is a schematic cross-sectional view taken along the line AA of the fourth example. 第5例のA‐A断面概略図である。It is sectional drawing of AA of 5th example. 第6例のA‐A断面概略図である。6 is a schematic cross-sectional view taken along the line AA of the sixth example. 第7例のA‐A断面概略図である。It is sectional drawing of AA of 7th example. 第8例のA‐A断面概略図である。FIG. 3 is a schematic cross-sectional view taken along the line AA of the eighth example. 本実施形態に係るスパッタリングターゲット‐バッキングプレート接合体の製造工程を説明するための第1の概略工程図である。It is 1st schematic process diagram for demonstrating the manufacturing process of the sputtering target-backing plate joint which concerns on this embodiment. 本実施形態に係るスパッタリングターゲット‐バッキングプレート接合体の製造工程を説明するための第2の概略工程図である。It is a 2nd schematic process diagram for demonstrating the manufacturing process of the sputtering target-backing plate joint which concerns on this embodiment. 本実施形態に係るスパッタリングターゲット‐バッキングプレート接合体の製造工程を説明するための第3の概略工程図である。It is a 3rd schematic process diagram for demonstrating the manufacturing process of the sputtering target-backing plate joint which concerns on this embodiment. 本実施形態に係るスパッタリングターゲット‐バッキングプレート接合体の製造工程を説明するための第4の概略工程図である。It is a 4th schematic process diagram for demonstrating the manufacturing process of the sputtering target-backing plate joint which concerns on this embodiment. 第2例の製造方法の工程の一部を示す概略工程図である。It is a schematic process diagram which shows a part of the process of the manufacturing method of 2nd example. 第3例の製造方法の工程の一部を示す概略工程図である。It is a schematic process diagram which shows a part of the process of the manufacturing method of 3rd example. 第4例の製造方法の工程の一部を示す概略工程図である。It is a schematic process diagram which shows a part of the process of the manufacturing method of 4th example. 第5例の製造方法の工程の一部を示す概略工程図である。It is a schematic process diagram which shows a part of the process of the manufacturing method of 5th example. 第6例の製造方法の工程の一部を示す概略工程図である。It is a schematic process diagram which shows a part of the process of the manufacturing method of 6th example. 実施例1におけるカシメ、拡散部位を示す画像である。It is an image which shows the caulking and the diffusion site in Example 1. FIG. 実施例2におけるカシメ、拡散部位を示す画像である。It is an image which shows the caulking and the diffusion site in Example 2. 比較例1における接合結果を示す画像である。It is an image which shows the joining result in the comparative example 1. 比較例2における接合結果を示す画像である。It is an image which shows the joining result in the comparative example 2. 比較例3における接合結果を示す画像である。It is an image which shows the joining result in the comparative example 3. 比較例4における接合結果を示す画像である。It is an image which shows the joining result in the comparative example 4.

以降、本発明について実施形態を示して詳細に説明するが本発明はこれらの記載に限定して解釈されない。本発明の効果を奏する限り、実施形態は種々の変形をしてもよい。図中、各接合体において、同一名称の部位には、形状によらず、同一の符号を付した。 Hereinafter, the present invention will be described in detail by showing embodiments, but the present invention is not construed as being limited to these descriptions. The embodiments may be modified in various ways as long as the effects of the present invention are exhibited. In the figure, in each of the joints, the parts having the same name are designated by the same reference numerals regardless of the shape.

図1及び図2を参照して、本実施形態に係るスパッタリングターゲット‐バッキングプレート接合体を説明する。本実施形態に係るスパッタリングターゲット‐バッキングプレート接合体100は、円板形状のバッキングプレート1に円板形状の厚さ2.0~15.0mmのスパッタリングターゲット2が接合されたスパッタリングターゲット‐バッキングプレート接合体において、バッキングプレート1は、プレート面3に深さ0.5~5.0mmの凹部4を有し、凹部4にスパッタリングターゲット2が嵌め込まれており、かつ、スパッタリングターゲット‐バッキングプレート接合体100は、スパッタリングターゲット2の外周側面5が、バッキングプレート1の凹部内周側面6で絞められたカシメ構造を有する。ここで、カシメ構造は、凹部内周側面6が外周側面5を押圧した状態となっている構造をいう。この構造は、少なくとも、外周側面5と凹部内周側面6との静止摩擦を生じさせ、バッキングプレート1にスパッタリングターゲット2が固定されている。例えば、本実施形態に係るスパッタリングターゲット‐バッキングプレート接合体100では、スパッタリングターゲット2の底面9が、バッキングプレート1の凹部4の凹部開口面21よりも大きいことが好ましく、カシメ構造を有することができる。凹部開口面21は、バッキングプレート1のプレート面3に接する面の延長面であって、凹部4の開口を覆う仮想面のことである。ここで、スパッタリングターゲット2の底面9とバッキングプレート1の凹部4の凹部開口面21とは、加工精度の範囲内において、相似形の関係を有することが好ましい。 The sputtering target-backing plate junction according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 1 and 2. The sputtering target-backing plate joint 100 according to the present embodiment is a sputtering target-backing plate joint in which a disk-shaped backing plate 1 is bonded to a disk-shaped sputtering target 2 having a thickness of 2.0 to 15.0 mm. In the body, the backing plate 1 has a recess 4 having a depth of 0.5 to 5.0 mm on the plate surface 3, a sputtering target 2 is fitted in the recess 4, and a sputtering target-backing plate joint 100. Has a caulking structure in which the outer peripheral side surface 5 of the sputtering target 2 is narrowed by the concave inner peripheral side surface 6 of the backing plate 1. Here, the caulking structure refers to a structure in which the inner peripheral side surface 6 of the recess presses the outer peripheral side surface 5. This structure causes at least static friction between the outer peripheral side surface 5 and the concave inner peripheral side surface 6, and the sputtering target 2 is fixed to the backing plate 1. For example, in the sputtering target-backing plate joint 100 according to the present embodiment, the bottom surface 9 of the sputtering target 2 is preferably larger than the concave opening surface 21 of the concave portion 4 of the backing plate 1, and can have a caulking structure. .. The recess opening surface 21 is an extension surface of the surface of the backing plate 1 in contact with the plate surface 3, and is a virtual surface covering the opening of the recess 4. Here, it is preferable that the bottom surface 9 of the sputtering target 2 and the concave opening surface 21 of the concave portion 4 of the backing plate 1 have a similar shape within the range of processing accuracy.

凹部4は、凹部底面7と凹部内周側面6とを有する。凹部底面7はプレート面3又はバッキングプレート1の裏面と平行な平坦面であることが好ましい。凹部4の深さが0.5mm未満であると、凹部4にスパッタリングターゲット2が嵌め込まれた状態であって、スパッタリングターゲット2の外周側面5をバッキングプレート1の凹部内周側面6でカシメによって接合したときに接合強度が不足し、スパッタリングターゲット2がバッキングプレート1から剥離しやすい。一方、凹部4の深さが5mmを超えると、スパッタリングターゲット2の外周側面5をバッキングプレート1の凹部内周側面6でカシメによって接合したときに凹部内周側面6からの押圧が強すぎて、スパッタリングターゲットに割れや反りが発生しやすい。バッキングプレート1のプレート面3及び裏面は、電荷集中が生じない範囲で凹凸又は傾斜を有していてもよいが、それぞれ平坦面でありかつ平行関係を有することが好ましい。 The recess 4 has a recess bottom surface 7 and a recess inner peripheral side surface 6. The bottom surface of the recess 7 is preferably a flat surface parallel to the plate surface 3 or the back surface of the backing plate 1. When the depth of the recess 4 is less than 0.5 mm, the sputtering target 2 is fitted in the recess 4, and the outer peripheral side surface 5 of the sputtering target 2 is joined by caulking at the recess inner peripheral side surface 6 of the backing plate 1. When the bonding strength is insufficient, the sputtering target 2 is easily peeled off from the backing plate 1. On the other hand, when the depth of the recess 4 exceeds 5 mm, the pressure from the recess inner peripheral side surface 6 is too strong when the outer peripheral side surface 5 of the sputtering target 2 is joined by caulking at the recess inner peripheral side surface 6 of the backing plate 1. Sputtering targets are prone to cracking and warping. The plate surface 3 and the back surface of the backing plate 1 may have irregularities or inclinations within a range where charge concentration does not occur, but it is preferable that they are flat surfaces and have a parallel relationship with each other.

スパッタリングターゲット2の厚さは、2.0~15.0mmである。スパッタリングターゲット2の厚さが、2.0mm未満であると、スパッタリングターゲット2の表面(スパッタ面ともいう。)がバッキングプレート1のプレート面3よりも低くなる場合があり、15.0mmを超えると、バッキングプレート1とスパッタリングターゲット2の接合強度が不足する場合がある。プレート面3とスパッタ面とは平行であることが好ましい。バッキングプレート1の厚さは、例えば、3.0~40.0mmである。 The thickness of the sputtering target 2 is 2.0 to 15.0 mm. If the thickness of the sputtering target 2 is less than 2.0 mm, the surface of the sputtering target 2 (also referred to as a sputtering surface) may be lower than the plate surface 3 of the backing plate 1, and if it exceeds 15.0 mm. , The bonding strength between the backing plate 1 and the sputtering target 2 may be insufficient. It is preferable that the plate surface 3 and the spatter surface are parallel to each other. The thickness of the backing plate 1 is, for example, 3.0 to 40.0 mm.

図1及び図2では、円板形状のバッキングプレート1に円板形状のスパッタリングターゲット2が接合されている形態を示したが、図3に示すように長方形のバッキングプレート1に長方形のスパッタリングターゲット2が接合されている形態であってもよい。B‐B断面は、図2に示したA-A断面と同様の形状を有する。また、長方形の形状には正方形の形状が包含される。 1 and 2 show a form in which a disk-shaped sputtering target 2 is joined to a disk-shaped backing plate 1, but as shown in FIG. 3, a rectangular sputtering target 2 is attached to a rectangular backing plate 1. May be in the form of being joined. The BB cross section has the same shape as the AA cross section shown in FIG. Further, the rectangular shape includes a square shape.

図4又は図5に示すように、本実施形態に係るスパッタリングターゲット‐バッキングプレート接合体200,300では、スパッタリングターゲット2の外周側面5は凹凸部分8aを有し、バッキングプレート1の凹部内周側面6は凹凸部分8bを有し、かつ、外周側面5の凹凸部分8aと凹部内周側面6の凹凸部分8bとは、互いに嵌め込みあう構造となっていることが好ましい。スパッタリングターゲット2の外周側面5とバッキングプレート1の凹部内周側面6とのカシメによる接合強度を向上させることに加え、スパッタリングターゲット2及びバッキングプレート1の厚さ方向に対してもカシメによる接合強度を向上させることができる。その結果、スパッタリングターゲット2の使用時の接合強度を保ち、熱伝導を良好に保つことができる。また、スパッタリングターゲット2の外周側面の周方向及び厚さ方向とバッキングプレートの凹部内周側面の周方向及び厚さ方向のカシメによる接合強度が十分であれば、スパッタリングターゲットの底面9とバッキングプレートの凹部底面7との接合強度は意図的に弱めることもできるため、スパッタリングターゲットの使用後において、バッキングプレートからスパッタリングターゲットの剥離、回収を容易に行うことができる。 As shown in FIG. 4 or 5, in the sputtering target-backing plate joints 200 and 300 according to the present embodiment, the outer peripheral side surface 5 of the sputtering target 2 has an uneven portion 8a, and the concave inner peripheral side surface of the backing plate 1 is provided. It is preferable that 6 has a concavo-convex portion 8b, and the concavo-convex portion 8a on the outer peripheral side surface 5 and the concavo-convex portion 8b on the inner peripheral side surface 6 of the recess have a structure in which they are fitted to each other. In addition to improving the bonding strength by caulking between the outer peripheral side surface 5 of the sputtering target 2 and the concave inner peripheral side surface 6 of the backing plate 1, the bonding strength by caulking is also increased in the thickness direction of the sputtering target 2 and the backing plate 1. Can be improved. As a result, the bonding strength at the time of using the sputtering target 2 can be maintained, and the heat conduction can be kept good. Further, if the bonding strength by caulking in the circumferential direction and the thickness direction of the outer peripheral side surface of the sputtering target 2 and the circumferential direction and the thickness direction of the inner peripheral side surface of the recess of the backing plate is sufficient, the bottom surface 9 of the sputtering target and the backing plate Since the bonding strength with the bottom surface of the recess 7 can be intentionally weakened, the sputtering target can be easily peeled off and recovered from the backing plate after the sputtering target is used.

図4に示すように外周側面5の凹凸部分8aの断面形状が、凹形状の三角形であるとき、凹部内周側面6の凹凸部分8bの断面形状は、凸形状の三角形とする。凹形状の三角形と凸形状の三角形とは表面が接面し合う関係であることが好ましい。また、図5に示すように外周側面5の凹凸部分8aの断面形状が、凹形状の四角形であるとき、凹部内周側面6の凹凸部分8bの断面形状は、凸形状の四角形とする。凹形状の四角形と凸形状の四角形とは表面が接面し合う関係であることが好ましい。上記形態のほか、凹形状の半円形と凸形状の半円形の形態、凹形状の半楕円形と凸形状の半楕円形の形態であってもよい。また、凹及び凸の関係は、スパッタリングターゲット側とバッキングプレート側において、逆の関係であってもよい。さらに、外周側面5の凹凸部分8a及び凹部内周側面6の凹凸部分8bは、それぞれの周方向の全周にわたって設けられた形態、又は、それぞれの周方向の一部分に設けられた形態のいずれであってもよい。さらに外周側面5の凹凸部分8a及び凹部内周側面6の凹凸部分8bは、凹部4の深さ方向に沿って2列以上設けてもよい。 As shown in FIG. 4, when the cross-sectional shape of the uneven portion 8a of the outer peripheral side surface 5 is a concave triangular shape, the cross-sectional shape of the uneven portion 8b of the concave inner peripheral side surface 6 is a convex triangular shape. It is preferable that the concave triangle and the convex triangle have a contact surface with each other. Further, as shown in FIG. 5, when the cross-sectional shape of the concave-convex portion 8a of the outer peripheral side surface 5 is a concave quadrangle, the cross-sectional shape of the concave-convex portion 8b of the concave inner peripheral side surface 6 is a convex quadrangle. It is preferable that the concave quadrangle and the convex quadrangle are in contact with each other on the surface. In addition to the above-mentioned forms, concave semi-circular and convex semi-circular forms, concave semi-elliptical and convex semi-elliptical forms may be used. Further, the concave and convex relationships may be opposite on the sputtering target side and the backing plate side. Further, the uneven portion 8a on the outer peripheral side surface 5 and the uneven portion 8b on the inner peripheral side surface 6 of the concave portion are either provided over the entire circumference in each circumferential direction or provided on a part of each circumferential direction. There may be. Further, the uneven portion 8a on the outer peripheral side surface 5 and the uneven portion 8b on the inner peripheral side surface 6 of the concave portion may be provided in two or more rows along the depth direction of the concave portion 4.

図6~図8に示すように、本実施形態に係るスパッタリングターゲット‐バッキングプレート接合体400,500,600では、バッキングプレート1の凹部4は、凹部開口面21が凹部底面7よりも小さいことが好ましい。スパッタリングターゲット2の外周側面5とバッキングプレート1の凹部内周側面6とのカシメによる接合強度を向上させることに加え、スパッタリングターゲット2及びバッキングプレート1の厚さ方向に対してもカシメによる接合強度を向上させることができる。その結果、スパッタリングターゲット2の使用時の接合強度を保ち、熱伝導を良好に保つことができる。また、スパッタリングターゲット2の外周側面5とバッキングプレート1の凹部内周側面6とのカシメによる接合強度が十分であれば、スパッタリングターゲット2の底面9とバッキングプレート1の凹部底面7との接合強度は意図的に弱めることもできるため、スパッタリングターゲット2の使用後において、バッキングプレート1からスパッタリングターゲット2の剥離、回収を容易に行うことができる。 As shown in FIGS. 6 to 8, in the sputtering target-backing plate joints 400, 500, 600 according to the present embodiment, the recess 4 of the backing plate 1 has the recess opening surface 21 smaller than the recess bottom surface 7. preferable. In addition to improving the bonding strength by caulking between the outer peripheral side surface 5 of the sputtering target 2 and the concave inner peripheral side surface 6 of the backing plate 1, the bonding strength by caulking is also increased in the thickness direction of the sputtering target 2 and the backing plate 1. Can be improved. As a result, the bonding strength at the time of using the sputtering target 2 can be maintained, and the heat conduction can be kept good. Further, if the bonding strength between the outer peripheral side surface 5 of the sputtering target 2 and the concave inner peripheral side surface 6 of the backing plate 1 by caulking is sufficient, the bonding strength between the bottom surface 9 of the sputtering target 2 and the recessed bottom surface 7 of the backing plate 1 is high. Since it can be intentionally weakened, the sputtering target 2 can be easily peeled off and recovered from the backing plate 1 after the sputtering target 2 is used.

図6に示すように、外周側面5の断面形状が凹形状の三角形の凹部22を有するとき、凹部内周側面6の断面形状が凸形状の三角形の凸部23を有し、凸部23によって、凹部4の凹部開口面21が凹部底面7よりも小さくなっている。凹部22と凸部23とは表面が接面し合う関係であることが好ましい。図6では、凸部23によって、凹部内周側面6の断面形状が凹部4の深さ方向に沿って、全体が傾斜している形態を示した。また、図7では、図6の変形例として、凸部23によって、凹部内周側面6の断面形状が凹部4の深さ方向に沿って、一部が傾斜している形態を示した。また、図8に示すように、外周側面5の断面形状が凹形状の四角形の凹部22を有するとき、凹部内周側面6の断面形状が凸形状の四角形の凸部23を有し、凸部23によって、凹部4の凹部開口面21が凹部底面7よりも小さくなっている。凹部22と凸部23とは表面が接面し合う関係であることが好ましい。凹部22と凸部23とは、凹部開口面21が凹部底面7よりも小さいことを満たす限りにおいて、形状を種々変形してもよい。また、凹及び凸の関係は、スパッタリングターゲット側とバッキングプレート側において、逆の関係であってもよい。さらに、凹部22と凸部23とは、それぞれの周方向の全周にわたって設けられた形態、又は、それぞれの周方向の一部分に設けられた形態のいずれであってもよい。 As shown in FIG. 6, when the cross-sectional shape of the outer peripheral side surface 5 has a concave triangular concave portion 22, the cross-sectional shape of the inner peripheral side surface 6 of the concave portion has a convex triangular convex portion 23, and the convex portion 23 The recess opening surface 21 of the recess 4 is smaller than the recess bottom surface 7. It is preferable that the concave portion 22 and the convex portion 23 are in contact with each other on the surface. FIG. 6 shows a form in which the cross-sectional shape of the inner peripheral side surface 6 of the recess is inclined as a whole along the depth direction of the recess 4 by the convex portion 23. Further, in FIG. 7, as a modification of FIG. 6, the convex portion 23 shows a form in which the cross-sectional shape of the inner peripheral side surface 6 of the concave portion is partially inclined along the depth direction of the concave portion 4. Further, as shown in FIG. 8, when the cross-sectional shape of the outer peripheral side surface 5 has a concave quadrangular concave portion 22, the cross-sectional shape of the concave inner peripheral side surface 6 has a convex quadrangular convex portion 23, and the convex portion. 23 makes the recess opening surface 21 of the recess 4 smaller than the recess bottom surface 7. It is preferable that the concave portion 22 and the convex portion 23 are in contact with each other on the surface. The concave portion 22 and the convex portion 23 may be variously deformed as long as the concave opening surface 21 is smaller than the concave bottom surface 7. Further, the concave and convex relationships may be opposite on the sputtering target side and the backing plate side. Further, the concave portion 22 and the convex portion 23 may be in either a form provided over the entire circumference in each circumferential direction or a form provided in a part of each circumferential direction.

本実施形態に係るスパッタリングターゲット‐バッキングプレート接合体は、200~500℃において、バッキングプレート1の線膨張係数がスパッタリングターゲット2の線膨張係数より大きいことが好ましい。200~500℃において、バッキングプレート1の線膨張係数がスパッタリングターゲット2の線膨張係数より小さいと、スパッタリングターゲット2の方がバッキングプレート1より加熱による膨張や冷却による収縮の範囲が大きくなり、バッキングプレート1によってスパッタリングターゲット2をカシメによって接合することが難しくなる場合がある。バッキングプレート1の線膨張係数がスパッタリングターゲット2の線膨張係数より大きいと、スパッタリングターゲット2よりバッキングプレート1の方がより膨張・収縮の幅が大きくなり、同じ温度で加熱したときにバッキングプレート1の凹部4の方がスパッタリングターゲット2より膨張し、同じ温度で冷却したときにバッキングプレート1の凹部4の方がスパッタリングターゲット2より収縮する。 In the sputtering target-backing plate joint according to the present embodiment, it is preferable that the linear expansion coefficient of the backing plate 1 is larger than the linear expansion coefficient of the sputtering target 2 at 200 to 500 ° C. When the linear expansion coefficient of the backing plate 1 is smaller than the linear expansion coefficient of the sputtering target 2 at 200 to 500 ° C., the sputtering target 2 has a larger range of expansion due to heating and contraction due to cooling than the backing plate 1, and the backing plate. 1 may make it difficult to join the sputtering target 2 by caulking. When the linear expansion coefficient of the backing plate 1 is larger than the linear expansion coefficient of the sputtering target 2, the backing plate 1 has a wider expansion / contraction width than the sputtering target 2, and the backing plate 1 is heated at the same temperature. The recess 4 expands more than the sputtering target 2, and when cooled at the same temperature, the recess 4 of the backing plate 1 shrinks more than the sputtering target 2.

図9に示すように、本実施形態に係るスパッタリングターゲット‐バッキングプレート接合体700では、スパッタリングターゲット2とバッキングプレート1の界面に2.5mm以下の中間層24を有し、中間層24は、Ni、Cr、Al、Cuの少なくともいずれか一種の金属又はNi、Cr、Al、Cuの少なくともいずれか一種を含む合金からなる板材、粉末、又は該板材と該粉末の組み合わせからなることが好ましい。中間層24によってスパッタリングターゲット2とバッキングプレート1の線膨張係数の差を緩和することで加熱による膨張や冷却による収縮の繰り返しによるスパッタリングターゲット2の破損や反りをより抑制することができる。また、中間層24を設けることでスパッタリングターゲット2の底面9とバッキングプレートの凹部底面7との接合強度を向上させるとともに、密着性が向上して熱伝導を良好に保つことができる。また、バッキングプレート1の凹部4に中間層24を設けていることから、スパッタリングターゲット2で中間層24は覆われるため、中間層24の材質が揮発して不純物となって基板に付着することを抑制することができる。中間層24についてNi、Cr、Al、Cuの元素を選択した理由は、密着性、熱伝導及び線膨張係数の観点から好適だからである。中間層24が板材である場合、板材が2.5mmより厚いとバッキングプレート1の凹部4をより深く設けなければならないため、バッキングプレート1の厚みを増やさなければならないことが発生する場合がある。中間層24が粉末層である場合、加熱によって、粉末の状態である形態、粉末が焼結した形態、又は粉末が加熱によって溶融した形態がある。なお、粉末が加熱によって溶融した形態は、中間層24が板材である形態と類似する。中間層24は、スパッタリングターゲット2の底面9とバッキングプレートの凹部底面7との間に設けることが好ましいが、これに加えてさらに、スパッタリングターゲット2の外周側面5とバッキングプレートの凹部4の凹部内周側面6との界面に設けてもよい。 As shown in FIG. 9, the sputtering target-backing plate junction 700 according to the present embodiment has an intermediate layer 24 of 2.5 mm or less at the interface between the sputtering target 2 and the backing plate 1, and the intermediate layer 24 is Ni. , Cr, Al, Cu, or at least one metal, or an alloy containing at least one of Ni, Cr, Al, Cu. By relaxing the difference in linear expansion coefficient between the sputtering target 2 and the backing plate 1 by the intermediate layer 24, it is possible to further suppress damage and warpage of the sputtering target 2 due to repeated expansion due to heating and contraction due to cooling. Further, by providing the intermediate layer 24, the bonding strength between the bottom surface 9 of the sputtering target 2 and the recessed bottom surface 7 of the backing plate can be improved, and the adhesion can be improved to maintain good heat conduction. Further, since the intermediate layer 24 is provided in the recess 4 of the backing plate 1, the intermediate layer 24 is covered with the sputtering target 2, so that the material of the intermediate layer 24 volatilizes and becomes impurities and adheres to the substrate. It can be suppressed. The reason for selecting the elements of Ni, Cr, Al, and Cu for the intermediate layer 24 is that they are suitable from the viewpoints of adhesion, heat conduction, and linear expansion coefficient. When the intermediate layer 24 is a plate material, if the plate material is thicker than 2.5 mm, the recess 4 of the backing plate 1 must be provided deeper, so that the thickness of the backing plate 1 may need to be increased. When the intermediate layer 24 is a powder layer, there are a form in which it is in a powder state by heating, a form in which the powder is sintered, and a form in which the powder is melted by heating. The form in which the powder is melted by heating is similar to the form in which the intermediate layer 24 is a plate material. The intermediate layer 24 is preferably provided between the bottom surface 9 of the sputtering target 2 and the bottom surface 7 of the recess of the backing plate, but in addition to this, the intermediate layer 24 is further inside the recess 4 of the outer peripheral side surface 5 of the sputtering target 2 and the recess 4 of the backing plate. It may be provided at the interface with the peripheral side surface 6.

図9に示した形態と同様に、本実施形態に係るスパッタリングターゲット‐バッキングプレート接合体は、スパッタリングターゲット2とバッキングプレート1の界面に10μm以下の中間層24を有し、中間層24は、Ni、Cr、Al、Cuの少なくともいずれか一種の金属又はNi、Cr、Al、Cuの少なくともいずれか一種を含む合金からなる薄膜であることが好ましい。中間層24によってスパッタリングターゲット2とバッキングプレート1の線膨張係数の差を緩和することで加熱による膨張や冷却による収縮の繰り返しによるスパッタリングターゲット2の破損や反りをより抑制することができる。中間層24の膜厚が10μmより厚くても中間層24を形成する時間を要するだけであり、中間層24としての効果は10μm以下のものとあまり効果が変わらない。また、中間層24を設けることでスパッタリングターゲット2の底面9とバッキングプレートの凹部底面7との接合強度を向上させるとともに、密着性が向上して熱伝導を良好に保つことができる。また、バッキングプレート1の凹部4に中間層24を設けていることから、スパッタリングターゲット2で中間層24は覆われるため、中間層24の材質が揮発して不純物となって基板に付着することを抑制することができる。中間層24についてNi、Cr、Al、Cuの元素を選択した理由は、密着性、熱伝導及び線膨張係数の観点から好適だからである。薄膜は、スパッタリングによる薄膜であることが好ましく、バッキングプレートの凹部底面7に成膜することが好ましい。また、厚さ10μm以下の箔でもよい。中間層24は、スパッタリングターゲット2の底面9とバッキングプレートの凹部底面7との間に設けることが好ましいが、これに加えてさらに、スパッタリングターゲット2の外周側面5とバッキングプレートの凹部4の凹部内周側面6との界面に設けてもよい。 Similar to the embodiment shown in FIG. 9, the sputtering target-backing plate junction according to the present embodiment has an intermediate layer 24 of 10 μm or less at the interface between the sputtering target 2 and the backing plate 1, and the intermediate layer 24 is Ni. , Cr, Al, Cu at least one kind of metal or an alloy containing at least one kind of Ni, Cr, Al, Cu is preferable. By relaxing the difference in linear expansion coefficient between the sputtering target 2 and the backing plate 1 by the intermediate layer 24, it is possible to further suppress damage and warpage of the sputtering target 2 due to repeated expansion due to heating and contraction due to cooling. Even if the film thickness of the intermediate layer 24 is thicker than 10 μm, it only takes time to form the intermediate layer 24, and the effect as the intermediate layer 24 is not so different from that of 10 μm or less. Further, by providing the intermediate layer 24, the bonding strength between the bottom surface 9 of the sputtering target 2 and the recessed bottom surface 7 of the backing plate can be improved, and the adhesion can be improved to maintain good heat conduction. Further, since the intermediate layer 24 is provided in the recess 4 of the backing plate 1, the intermediate layer 24 is covered with the sputtering target 2, so that the material of the intermediate layer 24 volatilizes and becomes impurities and adheres to the substrate. It can be suppressed. The reason for selecting the elements of Ni, Cr, Al, and Cu for the intermediate layer 24 is that they are suitable from the viewpoints of adhesion, heat conduction, and linear expansion coefficient. The thin film is preferably a thin film produced by sputtering, and is preferably formed on the bottom surface 7 of the recess of the backing plate. Further, a foil having a thickness of 10 μm or less may be used. The intermediate layer 24 is preferably provided between the bottom surface 9 of the sputtering target 2 and the bottom surface 7 of the recess of the backing plate, but in addition to this, the intermediate layer 24 is further inside the recess 4 of the outer peripheral side surface 5 of the sputtering target 2 and the recess 4 of the backing plate. It may be provided at the interface with the peripheral side surface 6.

図9に示した形態と同様に、本実施形態に係るスパッタリングターゲット‐バッキングプレート接合体は、スパッタリングターゲット2とバッキングプレート1の界面に1.0mm以下の中間層24を有し、中間層24は、In、Znの少なくともいずれか一種の金属又はIn、Znの少なくともいずれか一種を含む合金からなる板材、粉末、又は該板材と該粉末の組み合わせからなることが好ましい。中間層24によってスパッタリングターゲット2とバッキングプレート1の線膨張係数の差を緩和することで加熱による膨張や冷却による収縮の繰り返しによるスパッタリングターゲット2の破損や反りをより抑制することができる。また、中間層24を設けることでスパッタリングターゲット2の底面9とバッキングプレートの凹部底面7との接合強度を向上させるとともに、密着性が向上して熱伝導を良好に保つことができる。また、バッキングプレート1の凹部4に中間層24を設けていることから、スパッタリングターゲット2で中間層24は覆われるため、中間層24の材質が揮発して不純物となって基板に付着することを抑制することができる。中間層24についてIn、Znの元素を選択した理由は、密着性、熱伝導及び線膨張係数の観点から好適だからである。中間層24が板材である場合、板材が1.0mmより厚いとバッキングプレート1の凹部をより深く設けなければならないため、バッキングプレート1の厚みを増やさなければならないことが発生する場合がある。中間層24が粉末層である場合、加熱によって、粉末の状態である形態、粉末が焼結した形態、又は粉末が加熱によって溶融した形態がある。なお、粉末が加熱によって溶融した形態は、中間層24が板材である形態と類似する。中間層24は、スパッタリングターゲット2の底面9とバッキングプレートの凹部底面7との間に設けることが好ましいが、これに加えてさらに、スパッタリングターゲット2の外周側面5とバッキングプレートの凹部4の凹部内周側面6との界面に設けてもよい。 Similar to the embodiment shown in FIG. 9, the sputtering target-backing plate junction according to the present embodiment has an intermediate layer 24 of 1.0 mm or less at the interface between the sputtering target 2 and the backing plate 1, and the intermediate layer 24 has an intermediate layer 24 or less. , In, Zn, or at least one of In, Zn, or an alloy containing at least one of In, Zn, preferably a plate material, a powder, or a combination of the plate material and the powder. By relaxing the difference in linear expansion coefficient between the sputtering target 2 and the backing plate 1 by the intermediate layer 24, it is possible to further suppress damage and warpage of the sputtering target 2 due to repeated expansion due to heating and contraction due to cooling. Further, by providing the intermediate layer 24, the bonding strength between the bottom surface 9 of the sputtering target 2 and the recessed bottom surface 7 of the backing plate can be improved, and the adhesion can be improved to maintain good heat conduction. Further, since the intermediate layer 24 is provided in the recess 4 of the backing plate 1, the intermediate layer 24 is covered with the sputtering target 2, so that the material of the intermediate layer 24 volatilizes and becomes impurities and adheres to the substrate. It can be suppressed. The reason for selecting the In and Zn elements for the intermediate layer 24 is that they are suitable from the viewpoints of adhesion, heat conduction and linear expansion coefficient. When the intermediate layer 24 is a plate material, if the plate material is thicker than 1.0 mm, the recess of the backing plate 1 must be provided deeper, so that the thickness of the backing plate 1 may need to be increased. When the intermediate layer 24 is a powder layer, there are a form in which it is in a powder state by heating, a form in which the powder is sintered, and a form in which the powder is melted by heating. The form in which the powder is melted by heating is similar to the form in which the intermediate layer 24 is a plate material. The intermediate layer 24 is preferably provided between the bottom surface 9 of the sputtering target 2 and the bottom surface 7 of the recess of the backing plate, but in addition to this, the intermediate layer 24 is further inside the recess 4 of the outer peripheral side surface 5 of the sputtering target 2 and the recess 4 of the backing plate. It may be provided at the interface with the peripheral side surface 6.

図10に示すように、本実施形態に係るスパッタリングターゲット‐バッキングプレート接合体800は、スパッタリングターゲット2とバッキングプレート1の界面に2層の中間層24を有し、中間層24aは、2.5mm以下のNi、Cr、Al、Cuの少なくともいずれか一種の金属又はNi、Cr、Al、Cuの少なくともいずれか一種を含む合金からなる板材、粉末、又は該板材と該粉末の組み合わせ、10μm以下のNi、Cr、Al、Cuの少なくともいずれか一種の金属又はNi、Cr、Al、Cuの少なくともいずれか一種を含む合金からなる薄膜、または、1.0mm以下のIn、Znの少なくともいずれか一種の金属又はIn、Znの少なくともいずれか一種を含む合金からなる板材、粉末、又は該板材と該粉末の組み合わせのいずれかからなり、中間層24bは、2.5mm以下のNi、Cr、Al、Cuの少なくともいずれか一種の金属又はNi、Cr、Al、Cuの少なくともいずれか一種を含む合金からなる板材、粉末、又は該板材と該粉末の組み合わせ、10μm以下のNi、Cr、Al、Cuの少なくともいずれか一種の金属又はNi、Cr、Al、Cuの少なくともいずれか一種を含む合金からなる薄膜、または、1.0mm以下のIn、Znの少なくともいずれか一種の金属又はIn、Znの少なくともいずれか一種を含む合金からなる板材、粉末、又は該板材と該粉末の組み合わせのいずれかからなることが好ましい。中間層24によってスパッタリングターゲット2とバッキングプレート1の線膨張係数の差を緩和することで加熱による膨張や冷却による収縮の繰り返しによるスパッタリングターゲット2の破損や反りをより抑制することができる。バッキングプレート1との界面に設置された中間層24aをNi、Cr、Al、Cuの少なくともいずれか一種の金属又はNi、Cr、Al、Cuの少なくともいずれか一種を含む合金、In、Znの少なくともいずれか一種の金属又はIn、Znの少なくともいずれか一種を含む合金からなる各種形態の材料で形成する理由は、密着性、熱伝導及び線膨張係数の観点から好適だからである。また、スパッタリングターゲット2との界面に設置された中間層24bをNi、Cr、Al、Cuの少なくともいずれか一種の金属又はNi、Cr、Al、Cuの少なくともいずれか一種を含む合金、In、Znの少なくともいずれか一種の金属又はIn、Znの少なくともいずれか一種を含む合金からなる各種形態の材料で形成する理由は、密着性、熱伝導及び線膨張係数の観点から好適だからである。なお、図10では中間層が2層の形態を示したが、上記で説明した中間層の効果が得られていれば、中間層が3層以上の形態でもよい。 As shown in FIG. 10, the sputtering target-backing plate alloy 800 according to the present embodiment has two intermediate layers 24 at the interface between the sputtering target 2 and the backing plate 1, and the intermediate layer 24a is 2.5 mm. A plate or powder made of at least one of the following Ni, Cr, Al, and Cu metals or an alloy containing at least one of Ni, Cr, Al, and Cu, or a combination of the plate and the powder, 10 μm or less. A thin film made of at least one metal of Ni, Cr, Al, or Cu or an alloy containing at least one of Ni, Cr, Al, or Cu, or at least one of In and Zn of 1.0 mm or less. The intermediate layer 24b is made of any of a plate material, a powder, or a combination of the plate material and the powder, which is made of a metal or an alloy containing at least one of In and Zn, and the intermediate layer 24b is Ni, Cr, Al, Cu of 2.5 mm or less. A plate or powder composed of at least one of the metals or an alloy containing at least one of Ni, Cr, Al, and Cu, or a combination of the plate and the powder, and at least 10 μm or less of Ni, Cr, Al, and Cu. A thin film made of any one metal or an alloy containing at least one of Ni, Cr, Al, and Cu, or at least one of In and Zn of 1.0 mm or less, or at least one of In and Zn. It is preferably composed of a plate or powder made of an alloy containing one kind, or a combination of the plate material and the powder. By relaxing the difference in linear expansion coefficient between the sputtering target 2 and the backing plate 1 by the intermediate layer 24, it is possible to further suppress damage and warpage of the sputtering target 2 due to repeated expansion due to heating and contraction due to cooling. The intermediate layer 24a installed at the interface with the backing plate 1 is a metal containing at least one of Ni, Cr, Al, and Cu, or an alloy containing at least one of Ni, Cr, Al, and Cu, and at least In and Zn. The reason for forming with various forms of materials made of any one kind of metal or an alloy containing at least one kind of In and Zn is that it is suitable from the viewpoint of adhesion, heat conduction and linear expansion coefficient. Further, the intermediate layer 24b installed at the interface with the sputtering target 2 is a metal containing at least one of Ni, Cr, Al and Cu, or an alloy containing at least one of Ni, Cr, Al and Cu, In and Zn. The reason for forming with various forms of materials made of at least one of the above metals or alloys containing at least one of In and Zn is suitable from the viewpoint of adhesion, heat conduction and linear expansion coefficient. Although the intermediate layer is shown in the form of two layers in FIG. 10, the intermediate layer may be in the form of three or more layers as long as the effect of the intermediate layer described above is obtained.

本実施形態に係るスパッタリングターゲット‐バッキングプレート接合体は、スパッタリングターゲット2の材質がAl-Sc合金、RuRu合金、Ir又はIr合金を用いることができる。また、Li系酸化物、Co系酸化物、Ti系酸化物又はMg系酸化物なども用いることもできる。1000℃以上の高融点材料でもスパッタリングターゲットの反りや割れを抑制しつつ、スパッタリングターゲットとバッキングプレートの接合強度を向上させることができる。 In the sputtering target-backing plate joint according to the present embodiment, the material of the sputtering target 2 may be an Al—Sc alloy, Ru , Ru alloy, Ir or Ir alloy. Further, Li-based oxides, Co-based oxides, Ti-based oxides , Mg-based oxides and the like can also be used. Even with a high melting point material of 1000 ° C. or higher, the bonding strength between the sputtering target and the backing plate can be improved while suppressing warpage and cracking of the sputtering target.

本実施形態に係るスパッタリングターゲット‐バッキングプレート接合体は、バッキングプレート1の材質がAlAl合金、CuCu合金、Fe又はFe合金であり、線膨張係数が30.0×10-6/℃以下であることが好ましい。膨脹係数は、好ましくは28.5×10-6/℃以下であり、さらに好ましくは27.3×10-6/℃以下である。線膨張係数が30.0×10-6/℃より大きいと、バッキングプレート1の加熱による膨張や冷却による収縮が繰り返し発生することによってスパッタリングターゲットの割れや反りが発生してしまうため、線膨張係数が30.0×10-6/℃以下であることが好ましい。また、バッキングプレートの熱伝導性が良いものを用いることで、加熱時においてバッキングプレートが膨張し、バッキングプレートの凹部にスパッタリングターゲットを挿入することができるとともに、冷却時においてバッキングプレートが収縮し、バッキングプレートの凹部内周側面によってスパッタリングターゲットの外周側面をカシメすることにより接合体を形成することができる。線膨張係数の下限は、6.0×10-6/℃以上であることが好ましい。 In the sputtering target-backing plate joint according to the present embodiment, the material of the backing plate 1 is Al , Al alloy, Cu , Cu alloy, Fe or Fe alloy, and the linear expansion coefficient is 30.0 × 10 -6 / ° C. The following is preferable. The linear expansion coefficient is preferably 28.5 × 10 -6 / ° C or less, and more preferably 27.3 × 10 -6 / ° C or less. If the linear expansion coefficient is larger than 30.0 × 10 -6 / ° C, the sputtering target will crack or warp due to repeated expansion due to heating and contraction due to cooling of the backing plate 1, so that the linear expansion coefficient Is preferably 30.0 × 10 -6 / ° C. or lower. Further, by using a backing plate having good thermal conductivity, the backing plate expands during heating, the sputtering target can be inserted into the recess of the backing plate, and the backing plate contracts during cooling, so that the backing is backed. A bonded body can be formed by caulking the outer peripheral side surface of the sputtering target with the inner peripheral side surface of the concave portion of the plate. The lower limit of the linear expansion coefficient is preferably 6.0 × 10 -6 / ° C. or higher.

本実施形態に係るスパッタリングターゲット‐バッキングプレート接合体は、スパッタリングターゲット2の曲げ強度が500MPa以下であるものにも適用することができる。本実施形態は、曲げ強さが弱いスパッタリングターゲットにも適用できる。なお、曲げ強度は、例えば、JIS R 1601:2008の規格に基づいて測定される。 The sputtering target-backing plate joint according to the present embodiment can also be applied to a sputtering target 2 having a bending strength of 500 MPa or less. This embodiment can also be applied to a sputtering target having a weak bending strength. The bending strength is measured, for example, based on the JIS R 1601: 2008 standard.

本実施形態に係るスパッタリングターゲット‐バッキングプレート接合体では、バッキングプレート1の凹部4の平面の形状が円形又は正方形を含む長方形であり、バッキングプレート1の凹部4の直径又は辺の長さとスパッタリングターゲットの直径又は辺の長さとの関係が、前記バッキングプレートの前記凹部に前記スパッタリングターゲットが嵌め込まれていないそれぞれ単品の状態において、(数1)~(数5)を満たすことが好ましい。
(数1)DTG>DBP
(数2)DBP=DTG‐ΔD×C
(数3)ΔD=DBP×ΔT×CTEBP-DTG×ΔT×CTETG
(数4)DTG-ΔD×4.0≦DBP≦DTG-ΔD×0.5
(数5)CTEBP>CTETG
ただし、DBP、DTG、ΔD、C、T、ΔT、CTEBP及びCTETGはそれぞれ次のことを意味する。
BP:室温におけるバッキングプレートの凹部の直径又は辺(mm)
TG:室温におけるスパッタリングターゲットの直径又は辺(mm)
T:バッキングプレートを熱膨張させてスパッタリングターゲットを嵌合させる温度(℃)(ただし、T>室温)
ΔT:T‐室温(℃)
CTEBP:温度Tにおけるバッキングプレートの線膨張係数(1/℃)
CTETG:温度Tにおけるスパッタリングターゲットの線膨張係数(1/℃)
C:係数(ただし、C=0.5~4.0)
ΔD:室温から温度Tまで昇温させたときのバッキングプレートとスパッタリングターゲットの熱膨張量の差(mm)
ここで、バッキングプレート1の凹部4の平面の形状が長方形であるとき、スパッタリングターゲット2の長辺とバッキングプレート1の凹部4の長辺を対応させ、スパッタリングターゲット2の短辺とバッキングプレート1の凹部4の短辺とを対応させる。(数1)に示されるごとく、室温では、スパッタリングターゲット2の方がバッキングプレート1の凹部4よりも大きく、スパッタリングターゲット2をバッキングプレート1の凹部4に入れることはできない。ここで、室温は25℃とする。バッキングプレート1の凹部4を室温からバッキングプレートを熱膨張させる温度Tまで昇温させると、凹部4の直径又は辺は、(DBP×ΔT×CTEBP)で求められる長さの熱膨張をする。また、スパッタリングターゲット2を室温から温度Tまで昇温させると、スパッタリングターゲット2の直径又は辺は、(DTG×ΔT×CTETG)で求められる長さの熱膨張をする。したがって、線膨脹係数について(数5)の関係が成立するとき、バッキングプレート1の凹部4とスパッタリングターゲット2の両方を温度Tまで昇温させると、ΔDの長さ分だけ、凹部4の直径又は辺がスパッタリングターゲット2の直径又は辺よりも熱膨張する。この熱膨張によって、凹部4の直径又は辺がスパッタリングターゲット2の直径又は辺と同じ又は大きくなれば、凹部4にスパッタリングターゲット2を嵌め込むことが可能となる。そして、室温まで降温させると、(数1)に示される関係によって、カシメ構造が形成される。本実施形態では、上記で説明した(1)バッキングプレート1の凹部4とスパッタリングターゲット2の両方を温度Tまで昇温させる形態のみならず、(2)バッキングプレート1の凹部4を温度Tまで昇温させ、スパッタリングターゲット2を温度Tよりも低い温度までしか昇温させない形態、及び(3)バッキングプレート1の凹部4を温度Tまで昇温させ、スパッタリングターゲット2を昇温させない形態を包含する。(3)の形態について、同様に検討すると、バッキングプレート1の凹部4を室温からバッキングプレートを熱膨張させる温度Tまで昇温させると、凹部4の直径又は辺は、(DBP×ΔT×CTEBP)で求められる長さの熱膨張をする。また、スパッタリングターゲット2は室温のままであるから、スパッタリングターゲット2の直径又は辺は、熱膨張しない。そうすると、バッキングプレート1の凹部4だけを温度Tまで昇温することによって熱膨脹させると、(DBP×ΔT×CTEBP)で求められる長さ分だけ、凹部4の直径又は辺がスパッタリングターゲット2の直径又は辺よりも熱膨張する。(DBP×ΔT×CTEBP)で求められる長さは、(1)の形態のΔDよりも大きい。したがって、この形態においても、凹部4にスパッタリングターゲット2を嵌め込むことが可能となる。そして、室温まで降温させると、(数1)に示される関係によって、カシメ構造が形成される。(2)の形態は、(1)の形態と(3)の形態の中間の形態であるから、同様にカシメ構造が形成される。前記の(1)の形態、(2)の形態及び(3)の形態において、カシメ構造を形成可能とするには、凹部4の熱膨脹によって、凹部4の直径又は辺の長さがスパッタリングターゲット2の直径又は辺の長さを逆転しなければならない。そこで、室温における凹部4の直径又は辺の長さを、室温におけるスパッタリングターゲット2の直径又は辺の長さと比較して、どれだけ小さく設定することができるかの関係を示したのが(数2)及び(数4)である。(数2)及び(数4)においてCは係数であるが、Cが0.5~4.0の範囲内であるとき、スパッタリングターゲットの外周側面とバッキングプレートの凹部内周側面とのカシメによってスパッタリングターゲットとバッキングプレートとを接合するときに、スパッタリングターゲットの割れや反りを抑制することができ、良好な強さのカシメ構造を形成することができる。
In the sputtering target-backing plate joint according to the present embodiment, the shape of the plane of the recess 4 of the backing plate 1 is a rectangle including a circle or a square, and the diameter or side length of the recess 4 of the backing plate 1 and the length of the side of the recess 4 and the sputtering target. It is preferable that the relationship with the diameter or the length of the side satisfies (Equation 1) to (Equation 5) in the state where the sputtering target is not fitted in the recess of the backing plate .
(Number 1) D TG > D BP
(Number 2) D BP = D TG -ΔD × C
(Equation 3) ΔD = D BP × ΔT × CTE BP −D TG × ΔT × CTE TG
(Number 4) D TG -ΔD × 4.0 ≦ D BP ≦ D TG -ΔD × 0.5
(Number 5) CTE BP > CTE TG
However, D BP , D TG , ΔD, C, T, ΔT, CTE BP and CTE TG mean the following, respectively.
DBP : Diameter or side (mm) of the recess of the backing plate at room temperature
DTG : Diameter or side (mm) of sputtering target at room temperature
T: Temperature (° C) at which the backing plate is thermally expanded to fit the sputtering target (where T> room temperature)
ΔT: T-room temperature (° C)
CTE BP : Linear expansion coefficient (1 / ° C.) of the backing plate at temperature T
CTE TG : Linear expansion coefficient (1 / ° C.) of the sputtering target at temperature T
C: Coefficient (however, C = 0.5 to 4.0)
ΔD: Difference in thermal expansion amount between the backing plate and the sputtering target when the temperature is raised from room temperature to temperature T (mm)
Here, when the shape of the plane of the recess 4 of the backing plate 1 is rectangular, the long side of the sputtering target 2 and the long side of the recess 4 of the backing plate 1 are made to correspond to each other, and the short side of the sputtering target 2 and the backing plate 1 Corresponds to the short side of the recess 4. As shown in (Equation 1), at room temperature, the sputtering target 2 is larger than the recess 4 of the backing plate 1, and the sputtering target 2 cannot be inserted into the recess 4 of the backing plate 1. Here, the room temperature is 25 ° C. When the recess 4 of the backing plate 1 is heated from room temperature to the temperature T at which the backing plate is thermally expanded, the diameter or side of the recess 4 is thermally expanded to the length obtained by ( DBP × ΔT × CTE BP ) . .. Further, when the temperature of the sputtering target 2 is raised from room temperature to the temperature T, the diameter or side of the sputtering target 2 undergoes thermal expansion of the length obtained by (D TG × ΔT × CTE TG ). Therefore, when the relationship (Equation 5) with respect to the linear expansion coefficient is established, when both the recess 4 of the backing plate 1 and the sputtering target 2 are raised to the temperature T, the diameter of the recess 4 or the diameter of the recess 4 is increased by the length of ΔD. The sides thermally expand more than the diameter or sides of the sputtering target 2. If the diameter or side of the recess 4 becomes the same as or larger than the diameter or side of the sputtering target 2 due to this thermal expansion, the sputtering target 2 can be fitted into the recess 4. Then, when the temperature is lowered to room temperature, a caulking structure is formed according to the relationship shown in (Equation 1). In this embodiment, not only (1) both the recess 4 of the backing plate 1 and the sputtering target 2 are heated to the temperature T described above, but also (2) the recess 4 of the backing plate 1 is raised to the temperature T. It includes a form in which the temperature of the sputtering target 2 is raised only to a temperature lower than the temperature T, and a form in which the recess 4 of the backing plate 1 is heated to a temperature T and the temperature of the sputtering target 2 is not raised. When the form of (3) is similarly examined, when the recess 4 of the backing plate 1 is raised from room temperature to the temperature T at which the backing plate is thermally expanded, the diameter or side of the recess 4 becomes ( DBP × ΔT × CTE). Thermal expansion of the length required by BP ). Further, since the sputtering target 2 remains at room temperature, the diameter or side of the sputtering target 2 does not thermally expand. Then, when only the recess 4 of the backing plate 1 is thermally expanded by raising the temperature to the temperature T, the diameter or side of the recess 4 becomes the sputtering target 2 by the length obtained by ( DBP × ΔT × CTE BP ) . Thermal expansion over diameter or side. The length obtained by (D BP × ΔT × CTE BP ) is larger than that of ΔD in the form of (1). Therefore, even in this form, the sputtering target 2 can be fitted into the recess 4. Then, when the temperature is lowered to room temperature, a caulking structure is formed according to the relationship shown in (Equation 1). Since the form (2) is an intermediate form between the form (1) and the form (3), a caulking structure is formed in the same manner. In order to make it possible to form a caulking structure in the above-mentioned form (1), (2) and (3), the diameter or side length of the recess 4 is increased by the thermal expansion of the recess 4 by the sputtering target 2. The diameter or side length of the must be reversed. Therefore, the relationship between how small the diameter or side length of the recess 4 at room temperature can be set as compared with the diameter or side length of the sputtering target 2 at room temperature is shown (Equation 2). ) And (Equation 4). In (Equation 2) and (Equation 4), C is a coefficient, but when C is in the range of 0.5 to 4.0, it is caulked between the outer peripheral side surface of the sputtering target and the concave inner peripheral side surface of the backing plate. When joining the sputtering target and the backing plate, cracking and warpage of the sputtering target can be suppressed, and a caulking structure having good strength can be formed.

次に図11を参照しながら、図2に示したスパッタリングターゲット‐バッキングプレート接合体100の製造方法の第一例について説明する。本実施形態に係るスパッタリングターゲット‐バッキングプレート接合体100の製造方法は、厚さ2.0~15.0mmのスパッタリングターゲット2とバッキングプレート1を準備する工程1(図11では不図示。)と、バッキングプレート1のプレート面3に深さ0.5~5.0mmの凹部4を形成する工程2(図11の100aに図示。)と、バッキングプレート1を加熱して凹部4を熱膨張させる工程3(図11の100bに図示。)と、熱膨張させた凹部4にスパッタリングターゲット2を嵌め込む工程4(図11の100cに嵌め込み途中を図示。)と、バッキングプレート1を冷却して、スパッタリングターゲット2の外周側面5が、バッキングプレート1の凹部内周側面6で絞められたカシメ構造を形成する工程5(図11の100に図示。)と、を有する。このとき、工程2における凹部4の直径(円板形状のスパッタリングターゲットを嵌め込む場合)若しくは辺(平面が長方形状のスパッタリングターゲットを嵌め込む場合)の長さは、スパッタリングターゲットの直径若しくは辺の長さより少し小さめに設け、バッキングプレート1を加熱して膨張させたときに凹部4の凹部内周側面6がスパッタリングターゲット2の外周側面5よりも少し大きくなることでスパッタリングターゲット2をバッキングプレート1の凹部4に充填することができる。そして、工程5の冷却によってバッキングプレート1が収縮し、スパッタリングターゲット2の外周側面5がバッキングプレート1の凹部内周側面6によって締め付けられ、冷却時の収縮によるカシメによって接合することができる。工程3において、バッキングプレート1を加熱するが、スパッタリングターゲット2は一緒に加熱していない。なお、バッキングプレート1から熱伝導を受けてスパッタリングターゲット2が昇温することはあり得る。そして、工程5において、バッキングプレート1の冷却にともなってスパッタリングターゲット2が降温することはあり得る。バッキングプレート1の加熱は例えばホットプレートを用いることで行われる。 Next, with reference to FIG. 11, a first example of the method for manufacturing the sputtering target-backing plate junction 100 shown in FIG. 2 will be described. The method for manufacturing the sputtering target-backing plate joint 100 according to the present embodiment includes a step 1 (not shown in FIG. 11) for preparing a sputtering target 2 and a backing plate 1 having a thickness of 2.0 to 15.0 mm. Step 2 of forming a recess 4 having a depth of 0.5 to 5.0 mm on the plate surface 3 of the backing plate 1 (shown in 100a of FIG. 11) and a step of heating the backing plate 1 to thermally expand the recess 4. 3 (shown in 100b of FIG. 11), step 4 of fitting the sputtering target 2 into the thermally expanded recess 4 (shown in the middle of fitting into 100c of FIG. 11), and cooling the backing plate 1 for sputtering. The outer peripheral side surface 5 of the target 2 has a step 5 (shown in 100 of FIG. 11) of forming a caulked structure narrowed by the concave inner peripheral side surface 6 of the backing plate 1. At this time, the diameter of the recess 4 (when fitting a disk-shaped sputtering target) or the length of a side (when fitting a sputtering target having a rectangular plane) in step 2 is the diameter of the sputtering target or the length of the side. The backing plate 1 is provided slightly smaller than the above, and when the backing plate 1 is heated and expanded, the inner peripheral side surface 6 of the concave portion 4 becomes slightly larger than the outer peripheral side surface 5 of the sputtering target 2, so that the sputtering target 2 is made into the concave portion of the backing plate 1. 4 can be filled. Then, the backing plate 1 shrinks due to the cooling in the step 5, the outer peripheral side surface 5 of the sputtering target 2 is tightened by the concave inner peripheral side surface 6 of the backing plate 1, and the backing plate 1 can be joined by caulking due to the shrinkage during cooling. In step 3, the backing plate 1 is heated, but the sputtering target 2 is not heated together. It is possible that the sputtering target 2 will heat up due to heat conduction from the backing plate 1. Then, in step 5, it is possible that the temperature of the sputtering target 2 drops as the backing plate 1 is cooled. The backing plate 1 is heated, for example, by using a hot plate.

次に図12を参照しながら、図2に示したスパッタリングターゲット‐バッキングプレート接合体100の製造方法の第二例について説明する。バッキングプレート1とスパッタリングターゲット2とを両方加熱する方式である。加熱は、例えば、ホットプレス焼結法(HP)、熱間等方加圧焼結法(HIP)又は放電プラズマ焼結法(SPS)などによって行うことができる。本実施形態に係るスパッタリングターゲット‐バッキングプレート接合体100の製造方法は、厚さ2.0~15.0mmのスパッタリングターゲット2とバッキングプレート1を準備する工程1(図12では不図示。)と、バッキングプレート1のプレート面3に深さ0.5~5.0mmの凹部4を形成する工程2(図12では不図示。)と、バッキングプレート1の凹部4の上方にスパッタリングターゲット2を載せる工程2‐1(図12の101aに図示。)と、バッキングプレート1を加熱して凹部4を熱膨張させる工程3(図12の101bに図示。)と、工程3において、スパッタリングターゲット2を加熱する工程3-1(図12の101bに図示。)と、熱膨張させた凹部4にスパッタリングターゲット2を嵌め込む工程4(図12の101cに図示。)と、スパッタリングターゲット2とバッキングプレート1を冷却して、スパッタリングターゲット2の外周側面5が、バッキングプレート1の凹部内周側面6で絞められたカシメ構造を形成する工程5(図12の100に図示。)と、を有する。このとき、工程2における凹部4の直径(円板形状のスパッタリングターゲットを嵌め込む場合)若しくは辺(長方形状のスパッタリングターゲットを嵌め込む場合)の長さは、スパッタリングターゲットの直径若しくは辺の長さより少し小さめに設け、バッキングプレート1を加熱して膨張させたときに凹部4の凹部内周側面6がスパッタリングターゲット2の外周側面5よりも少し大きくなることでスパッタリングターゲット2をバッキングプレート1の凹部4に充填することができる。そして、工程5の冷却によってバッキングプレート1がスパッタリングターゲット2よりも冷却時の収縮が大きくなり、スパッタリングターゲット2の外周側面5がバッキングプレート1の凹部内周側面6によって締め付けられ、冷却時の収縮によるカシメによって接合することができる。 Next, with reference to FIG. 12, a second example of the method for manufacturing the sputtering target-backing plate junction 100 shown in FIG. 2 will be described. This is a method of heating both the backing plate 1 and the sputtering target 2. The heating can be performed by, for example, a hot press sintering method (HP), a hot isotropic pressure sintering method (HIP), a discharge plasma sintering method (SPS), or the like. The method for manufacturing the sputtering target-backing plate joint 100 according to the present embodiment includes a step 1 (not shown in FIG. 12) for preparing a sputtering target 2 and a backing plate 1 having a thickness of 2.0 to 15.0 mm. Step 2 of forming a recess 4 having a depth of 0.5 to 5.0 mm on the plate surface 3 of the backing plate 1 (not shown in FIG. 12) and a step of placing the sputtering target 2 above the recess 4 of the backing plate 1. In steps 2-1 (shown in 101a of FIG. 12), step 3 of heating the backing plate 1 to thermally expand the recess 4 (shown in 101b of FIG. 12), and step 3, the sputtering target 2 is heated. Step 3-1 (shown in 101b of FIG. 12), step 4 of fitting the sputtering target 2 into the thermally expanded recess 4 (shown in 101c of FIG. 12), and cooling the sputtering target 2 and the backing plate 1. Then, the outer peripheral side surface 5 of the sputtering target 2 has a step 5 (shown in 100 of FIG. 12) of forming a caulked structure narrowed by the concave inner peripheral side surface 6 of the backing plate 1. At this time, the diameter (when fitting the disk-shaped sputtering target) or the length of the side (when fitting the rectangular sputtering target) of the recess 4 in the step 2 is slightly smaller than the diameter or the length of the side of the sputtering target. It is provided small, and when the backing plate 1 is heated and expanded, the inner peripheral side surface 6 of the recess 4 becomes slightly larger than the outer peripheral side surface 5 of the sputtering target 2, so that the sputtering target 2 is placed in the recess 4 of the backing plate 1. Can be filled. Then, the cooling of the step 5 causes the backing plate 1 to shrink more during cooling than the sputtering target 2, and the outer peripheral side surface 5 of the sputtering target 2 is tightened by the concave inner peripheral side surface 6 of the backing plate 1, due to the shrinkage during cooling. It can be joined by caulking.

図13に示すように、本実施形態では、工程2と工程3の間又は工程3と工程4の間に、中間層24となる材料を凹部4に充填又はコーティングする工程6をさらに有していてもよい。具体的には、図13において、熱膨脹させる前のバッキングプレート1の凹部4に中間層24となる材料を充填する形態(図13の700aに図示。)、熱膨脹させたバッキングプレート1の凹部4に中間層24となる材料を充填する形態(図13の700bに図示。)がある。その後、バッキングプレート1の凹部4にスパッタリングターゲット2を嵌め込み(図13の700cに図示。)、バッキングプレート1を冷却して、スパッタリングターゲット2の外周側面5が、バッキングプレート1の凹部内周側面6で絞められたカシメ構造を形成する(図13の700に図示。)ことによって、図9に示した中間層を有するスパッタリングターゲット‐バッキングプレート接合体を製造することができる。 As shown in FIG. 13, the present embodiment further includes a step 6 of filling or coating the recess 4 with a material to be an intermediate layer 24 between steps 2 and 3 or between steps 3 and 4. You may. Specifically, in FIG. 13, the recess 4 of the backing plate 1 before thermal expansion is filled with the material to be the intermediate layer 24 (shown in 700a of FIG. 13), and the recess 4 of the thermally expanded backing plate 1 is filled. There is a form in which the material to be the intermediate layer 24 is filled (shown in 700b in FIG. 13). After that, the sputtering target 2 is fitted into the recess 4 of the backing plate 1 (shown in 700c in FIG. 13), the backing plate 1 is cooled, and the outer peripheral side surface 5 of the sputtering target 2 is the concave inner peripheral side surface 6 of the backing plate 1. By forming a crimped structure (shown in 700 in FIG. 13), a sputtering target-backing plate junction having the intermediate layer shown in FIG. 9 can be produced.

また、図14に示すように、バッキングプレート1とスパッタリングターゲット2とを両方加熱する方式では、工程2と工程2-1の間に、中間層24となる材料を凹部4に充填又はコーティングする工程6をさらに有していてもよい(図14の701aに図示。)。その後、バッキングプレート1の凹部4を熱膨脹させ(図14の701bに図示。)、スパッタリングターゲット2を加熱し(図14の701bに図示。)、バッキングプレート1の凹部4にスパッタリングターゲット2を嵌め込み(図14の701cに図示。)、スパッタリングターゲット2とバッキングプレート1を冷却して、スパッタリングターゲット2の外周側面5が、バッキングプレート1の凹部内周側面6で絞められたカシメ構造を形成する(図14の700に図示。)ことによって、図9に示した中間層を有するスパッタリングターゲット‐バッキングプレート接合体を製造することができる。 Further, as shown in FIG. 14, in the method of heating both the backing plate 1 and the sputtering target 2, the step of filling or coating the recess 4 with the material to be the intermediate layer 24 between the steps 2 and 2-1. 6 may be further included (shown in 701a of FIG. 14). After that, the recess 4 of the backing plate 1 is thermally expanded (shown in 701b of FIG. 14), the sputtering target 2 is heated (shown in 701b of FIG. 14), and the sputtering target 2 is fitted into the recess 4 of the backing plate 1 (shown in 701b of FIG. 14). (Shown in 701c of FIG. 14), the sputtering target 2 and the backing plate 1 are cooled to form a caulking structure in which the outer peripheral side surface 5 of the sputtering target 2 is narrowed by the concave inner peripheral side surface 6 of the backing plate 1 (FIG. 14). 14 by 700), a sputtering target-backing plate junction having the intermediate layer shown in FIG. 9 can be produced.

図10に示したスパッタリングターゲット‐バッキングプレート接合体800のように、中間層24を2層設ける場合には、図13又は図14において中間層24を設ける際に、2層の中間層を積層状態で設けることで、スパッタリングターゲット‐バッキングプレート接合体800を製造することができる。なお、図10では中間層が2層の形態を示したが、上記で説明した中間層の効果が得られていれば、中間層が3層以上の形態でもよい。 When two intermediate layers 24 are provided as in the sputtering target-backing plate joint 800 shown in FIG. 10, when the intermediate layer 24 is provided in FIG. 13 or FIG. 14, the two intermediate layers are laminated. The sputtering target-backing plate joint 800 can be manufactured. Although the intermediate layer is shown in the form of two layers in FIG. 10, the intermediate layer may be in the form of three or more layers as long as the effect of the intermediate layer described above is obtained.

本実施形態において、工程4と工程5の間に、スパッタリングターゲット2の底面9とバッキングプレート1の凹底面7とを拡散させるために、スパッタリングターゲット2を押圧する工程7をさらに有することが好ましい。押圧によって、面と面とが密着するとスパッタリングターゲット2とバッキングプレート1との拡散、又はスパッタリングターゲット2と中間層24との拡散及び中間層24とバッキングプレート1との拡散をさせることができ、密着性が向上して熱伝導を良好に保つことができる。さらに、スパッタリングターゲット2を押圧することによって収縮時のスパッタリングターゲットの反りの防止にも役立つ。 In the present embodiment, it is preferable to further have a step 7 of pressing the sputtering target 2 in order to diffuse the bottom surface 9 of the sputtering target 2 and the bottom surface 7 of the recess of the backing plate 1 between the steps 4 and 5. .. When the surfaces are in close contact with each other by pressing, the sputtering target 2 and the backing plate 1 can be diffused, or the sputtering target 2 and the intermediate layer 24 can be diffused, and the intermediate layer 24 and the backing plate 1 can be diffused. The property is improved and heat conduction can be kept good. Further, pressing the sputtering target 2 also helps prevent the sputtering target from warping during shrinkage.

本実施形態では、少なくとも工程3、工程4及び工程5において、ホットプレス焼結法(HP)、熱間等方加圧焼結法(HIP)、放電プラズマ焼結法(SPS)及びホットプレートによる加熱法のうち少なくとも1つの方法を用いて行うことが好ましい。加熱と冷却を行うことができる装置であれば適用することができ、ホットプレス焼結法(HP)、熱間等方加圧焼結法(HIP)、放電プラズマ焼結法(SPS)及びホットプレートによる加熱法のうち少なくとも1つの方法を用いて行う。冷却には自然放冷が含まれる。 In this embodiment, at least in step 3, step 4 and step 5, a hot press sintering method (HP), a hot isotropic pressure sintering method (HIP), a discharge plasma sintering method (SPS) and a hot plate are used. It is preferable to use at least one of the heating methods. Any device capable of heating and cooling can be applied, such as hot press sintering method (HP), hot isotropic pressure sintering method (HIP), discharge plasma sintering method (SPS) and hot. It is carried out using at least one of the heating methods using a plate. Cooling includes natural cooling.

本実施形態では、工程7において、ホットプレス焼結法(HP)、熱間等方加圧焼結法(HIP)及び放電プラズマ焼結法(SPS)の少なくとも1つの方法を用いて行うことが好ましい。加熱と押圧を同時に行うことができる装置であれば適用することができ、ホットプレス焼結法(HP),熱間等方加圧焼結法(HIP)、放電プラズマ焼結法(SPS)のいずれかを用いて行うことができる。 In the present embodiment, in step 7, at least one of a hot press sintering method (HP), a hot isotropic pressure sintering method (HIP), and a discharge plasma sintering method (SPS) can be used. preferable. It can be applied to any device that can perform heating and pressing at the same time, and can be applied to hot press sintering method (HP), hot isotropic pressure sintering method (HIP), and discharge plasma sintering method (SPS). It can be done using either.

また、本実施形態では、工程7において、10Pa以下の減圧雰囲気又は酸素濃度1000ppm以下の雰囲気とし、加熱温度を100~1000℃とし、かつ、押圧を0Pa以上80MPa以下の範囲とすることが好ましい。スパッタリングターゲットの酸素含有量を抑制することができる。 Further, in the present embodiment, in step 7, it is preferable that the atmosphere is a reduced pressure atmosphere of 10 Pa or less or an oxygen concentration of 1000 ppm or less, the heating temperature is 100 to 1000 ° C., and the pressing is in the range of 0 Pa or more and 80 MPa or less. The oxygen content of the sputtering target can be suppressed.

ホットプレート方式で、スパッタリングターゲット‐バッキングプレート接合体を製造した後、さらに、放電プラズマ焼結法(SPS)などで再度加熱と押圧を行ってもよい。 After the sputtering target-backing plate joint is manufactured by the hot plate method, heating and pressing may be performed again by a discharge plasma sintering method (SPS) or the like.

図4に示したスパッタリングターゲット‐バッキングプレート接合体200は、図15に示すようにバッキングプレート1を熱膨脹させて、スパッタリングターゲット2を嵌め込んだ後で冷却することによって製造できる。また、図5に示したスパッタリングターゲット‐バッキングプレート接合体300は、図16に示すようにバッキングプレート1を熱膨脹させて、スパッタリングターゲット2を嵌め込んだ後で冷却することによって製造できる。また、図6に示したスパッタリングターゲット‐バッキングプレート接合体400は、図17に示すようにバッキングプレート1を熱膨脹させて、スパッタリングターゲット2を嵌め込んだ後で冷却することによって製造できる。また、図7に示したスパッタリングターゲット‐バッキングプレート接合体500は、図18に示すようにバッキングプレート1を熱膨脹させて、スパッタリングターゲット2を嵌め込んだ後で冷却することによって製造できる。また、図8に示したスパッタリングターゲット‐バッキングプレート接合体600は、図19に示すようにバッキングプレート1を熱膨脹させて、スパッタリングターゲット2を嵌め込んだ後で冷却することによって製造できる。 The sputtering target-backing plate joint 200 shown in FIG. 4 can be manufactured by thermally expanding the backing plate 1 as shown in FIG. 15, fitting the sputtering target 2, and then cooling the backing plate 1. Further, the sputtering target-backing plate joint 300 shown in FIG. 5 can be manufactured by thermally expanding the backing plate 1 as shown in FIG. 16 and cooling after fitting the sputtering target 2. Further, the sputtering target-backing plate joint 400 shown in FIG. 6 can be manufactured by thermally expanding the backing plate 1 as shown in FIG. 17, fitting the sputtering target 2, and then cooling the backing plate 1. Further, the sputtering target-backing plate joint 500 shown in FIG. 7 can be manufactured by thermally expanding the backing plate 1 as shown in FIG. 18, fitting the sputtering target 2, and then cooling the backing plate 1. Further, the sputtering target-backing plate joint 600 shown in FIG. 8 can be manufactured by thermally expanding the backing plate 1 as shown in FIG. 19, fitting the sputtering target 2, and then cooling the backing plate 1.

また、本実施形態では、工程5の後に、押圧又は加熱と押圧の工程及び冷却の工程を1組として1回行う又は2回以上繰り返し行うことが好ましい。押圧又は加熱と押圧の工程及び冷却の工程を1組として1回行う又は2回以上繰り返し行うことで、スパッタリングターゲットの底面とバッキングプレートの凹部底面との接合強度をより向上させることや、密着性をより向上させて熱伝導をより効率よく行うことができる。 Further, in the present embodiment, it is preferable that after the step 5, the pressing or heating and pressing steps and the cooling step are performed once as a set or repeated twice or more. By performing the pressing or heating and pressing process and the cooling process as a set once or repeatedly twice or more, the bonding strength between the bottom surface of the sputtering target and the bottom surface of the recess of the backing plate can be further improved, and the adhesion can be further improved. Can be further improved and heat conduction can be performed more efficiently.

本実施形態に係るスパッタリングターゲット‐バッキングプレート接合体がスパッタリング装置に装着され、使用された場合であって、スパッタリングターゲットが消耗した場合について説明する。本実施形態に係るスパッタリングターゲットの回収方法は、本実施形態に係るスパッタリングターゲット‐バッキングプレート接合体を加熱して、バッキングプレート1の凹部開口面21がスパッタリングターゲット2の底面9よりも大きくなるまで熱膨脹させる工程Aと、スパッタリングターゲット2をバッキングプレート1から取り外して、スパッタリングターゲット‐バッキングプレート接合体からスパッタリングターゲットを回収する工程Bと、有する。スパッタリングターゲット2を取り外す形態には、スパッタリングターゲット2をそのまま取り外す形態と、スパッタリングターゲット2に衝撃を加えて取り外す形態が含まれる。 A case where the sputtering target-backing plate joint according to the present embodiment is attached to the sputtering apparatus and used, and the sputtering target is exhausted will be described. In the method for recovering a sputtering target according to the present embodiment, the sputtering target-backing plate joint according to the present embodiment is heated and thermally expanded until the concave opening surface 21 of the backing plate 1 becomes larger than the bottom surface 9 of the sputtering target 2. The step A is to remove the sputtering target 2 from the backing plate 1, and the step B is to recover the sputtering target from the sputtering target-backing plate joint. The form of removing the sputtering target 2 includes a form of removing the sputtering target 2 as it is and a form of removing the sputtering target 2 by applying an impact.

以下、実施例を示しながら本発明についてさらに詳細に説明するが、本発明は実施例に限定して解釈されない。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples, but the present invention is not construed as being limited to the examples.

(実施例1)
図9に相当する接合体を作製する。まず、曲げ強度が138MPaであるΦ50×7t(単位:mm)のAl-30原子%Scスパッタリングターゲット2と、Φ70×8t(単位:mm)のAl合金であるA6061のバッキングプレート1を準備した。線膨張係数は、Al-30原子%Scが13.5×10-6/℃、A6061が23.6×10-6/℃である。次に、バッキングプレート1のスパッタリングターゲット2の設置箇所に、スパッタリングターゲット2の直径より0.1mm小さく、深さ2mmの凹部4を旋盤にて加工した。次に、バッキングプレート1の凹部底面7に、0.1mm厚のNi板材を中間層24の材料として充填した。次に、バッキングプレート1の凹部4の上にAl-30原子%Scスパッタリングターゲット2を設置した。このときスパッタリングターゲット2は凹部4にははまらず、Ni板材の上方(凹部底面7から2mmの隙間を開けて)にある。次に、放電プラズマ焼結機を用いて10Pa以下の減圧雰囲気下で250℃に昇温後、スパッタリングターゲット2を、凹部開口面21が熱膨脹によって広がったバッキングプレート1の凹部4に充填した。その後、10MPaでスパッタリングターゲット2を押圧しながら、400℃まで昇温し、1時間保持して拡散接合を行った。その後、冷却してカシメ構造を形成した。その結果を図20に示す。図20に示すように、スパッタリングターゲット2の外周側面5とバッキングプレート1の凹部内周側面6はカシメにより固着し、ターゲット底面9も隙間無くNiが充填されて、熱伝導が良く拡散接合が行われ、そのとき、ターゲットの割れは発生しなかった。
(Example 1)
A bonded body corresponding to FIG. 9 is produced. First, a Φ50 × 7t (unit: mm) Al-30 atomic% Sc sputtering target 2 having a bending strength of 138 MPa and a backing plate 1 of A6061 which is an Al alloy of Φ70 × 8t (unit: mm) were prepared. The linear expansion coefficient is 13.5 × 10-6 / ° C for Al-30 atomic% Sc and 23.6 × 10-6 / ° C for A6061. Next, a recess 4 having a depth of 2 mm and 0.1 mm smaller than the diameter of the sputtering target 2 was machined at the installation location of the sputtering target 2 on the backing plate 1. Next, the bottom surface 7 of the recess of the backing plate 1 was filled with a 0.1 mm thick Ni plate material as a material for the intermediate layer 24. Next, the Al-30 atomic% Sc sputtering target 2 was placed on the recess 4 of the backing plate 1. At this time, the sputtering target 2 does not fit into the recess 4, but is above the Ni plate material (with a gap of 2 mm from the bottom surface of the recess 7). Next, after raising the temperature to 250 ° C. in a reduced pressure atmosphere of 10 Pa or less using a discharge plasma sintering machine, the sputtering target 2 was filled in the recess 4 of the backing plate 1 in which the recess opening surface 21 was expanded by thermal expansion. Then, while pressing the sputtering target 2 at 10 MPa, the temperature was raised to 400 ° C. and held for 1 hour for diffusion bonding. Then, it was cooled to form a caulking structure. The result is shown in FIG. As shown in FIG. 20, the outer peripheral side surface 5 of the sputtering target 2 and the concave inner peripheral side surface 6 of the backing plate 1 are fixed by caulking, and the target bottom surface 9 is also filled with Ni without gaps, so that heat conduction is good and diffusion bonding is performed. At that time, the target did not crack.

(実施例2)
図5に相当する接合体において、さらに中間層を設けた接合体を作製する。まず、熔解法にて作製したΦ156×9t(単位:mm)のルテニウムスパッタリングターゲット2と、Φ240×20t(単位:mm)の黄銅のバッキングプレート1を準備した。線膨張係数は、ルテニウムが6.75×10-6/℃、黄銅が21.2×10-6/℃である。次に、スパッタリングターゲット2の外周側面5に、側面の周方向に沿って環状の0.5mmの環状凹部を旋盤で形成した。これによって、スパッタリングターゲット2の外周側面5に、環状凹部の底面を基準として凸となる環状凸部が形成される。次に、バッキングプレート1のスパッタリングターゲット2の設置箇所に、スパッタリングターゲット2の直径より0.4mm小さく、深さ4mmの凹部4を旋盤にて加工する。さらにスパッタリングターゲット2の環状凸部と符合する位置のバッキングプレート1の凹部内周側面6に0.5mmの環状凹部を形成した。次に、バッキングプレート1の凹部底面7に0.1mm厚のNiの板材及び微量のIn粉末を充填した。この微量のIn粉末は、Niの板材周りの隙間に充填される。次に、バッキングプレート1の凹部4の上にスパッタリングターゲット2を設置した。次に、放電プラズマ焼結機を用いて10Pa以下の減圧雰囲気で250℃に昇温後、スパッタリングターゲット2をバッキングプレート1の凹部に充填する。充填後、10MPaでスパッタリングターゲット2を押圧しながら、さらに400℃まで昇温し、1時間保持にて拡散接合を行った後、冷却してカシメを行った。その結果を図21に示す。接合体は、スパッタリングターゲット2の外周側面5の凹凸部分とバッキングプレート1の凹部内周側面6の凹凸部分とが互いに嵌め込みあう構造を有している。図21に示すようにスパッタリングターゲット2の外周側面5とバッキングプレート1の凹部内周側面6とはカシメにより固着し、ターゲット底面9も隙間無くNi、Inが充填されて、熱伝導が良く拡散接合が行われながら、ターゲットの割れは発生しなかった。
(Example 2)
In the bonded body corresponding to FIG. 5, a bonded body further provided with an intermediate layer is produced. First, a ruthenium sputtering target 2 of Φ156 × 9t (unit: mm) prepared by a melting method and a brass backing plate 1 of Φ240 × 20t (unit: mm) were prepared. The linear expansion coefficient is 6.75 × 10-6 / ° C for ruthenium and 21.2 × 10-6 / ° C for brass. Next, an annular 0.5 mm annular recess was formed on the outer peripheral side surface 5 of the sputtering target 2 by a lathe along the circumferential direction of the side surface. As a result, an annular convex portion that is convex with respect to the bottom surface of the annular recess is formed on the outer peripheral side surface 5 of the sputtering target 2. Next, a recess 4 having a depth of 4 mm, which is 0.4 mm smaller than the diameter of the sputtering target 2, is machined at the installation location of the sputtering target 2 on the backing plate 1. Further, a 0.5 mm annular recess was formed on the inner peripheral side surface 6 of the recess of the backing plate 1 at a position corresponding to the annular protrusion of the sputtering target 2. Next, the bottom surface 7 of the recess of the backing plate 1 was filled with a 0.1 mm thick Ni plate material and a small amount of In powder. This trace amount of In powder is filled in the gap around the Ni plate material. Next, the sputtering target 2 was installed on the recess 4 of the backing plate 1. Next, the temperature is raised to 250 ° C. in a reduced pressure atmosphere of 10 Pa or less using a discharge plasma sintering machine, and then the sputtering target 2 is filled in the concave portion of the backing plate 1. After filling, the temperature was further raised to 400 ° C. while pressing the sputtering target 2 at 10 MPa, diffusion bonding was performed by holding for 1 hour, and then cooling was performed for caulking. The result is shown in FIG. The bonded body has a structure in which the uneven portion of the outer peripheral side surface 5 of the sputtering target 2 and the uneven portion of the concave inner peripheral side surface 6 of the backing plate 1 are fitted to each other. As shown in FIG. 21, the outer peripheral side surface 5 of the sputtering target 2 and the concave inner peripheral side surface 6 of the backing plate 1 are fixed by caulking, and the target bottom surface 9 is also filled with Ni and In without gaps, so that heat conduction is good and diffusion bonding is performed. However, no cracking of the target occurred.

(比較例1)
曲げ強度が138MPaであるΦ70×7t(単位:mm)のAl-30原子%Scスパッタリングターゲットと、Φ80×8t(単位:mm)のAl合金であるA6061のバッキングプレートを準備した。線膨張係数は、Al-30原子%Scが13.5×10-6/℃、A6061が23.6×10-6/℃である。次に、バッキングプレート上にAl-30原子%Scスパッタリングターゲットを設置した。次に、放電プラズマ焼結機を用いて、真空雰囲気で500℃に昇温後、10MPaでスパッタリングターゲットを押圧しながら1時間保持にて拡散接合を行った。その結果を図22に示す。接合体は、バッキングプレートに凹部4が形成されておらず、カシメ構造を有していない。図22に示すように、スパッタリングターゲットとバッキングプレートは接合されているが、線膨張係数の差が大きいため、バッキングプレートの冷却時にスパッタリングターゲットが圧縮の応力を受けて割れてしまった。
(Comparative Example 1)
A Φ70 × 7t (unit: mm) Al-30 atomic% Sc sputtering target having a bending strength of 138 MPa and a backing plate of A6061 which is a Φ80 × 8t (unit: mm) Al alloy were prepared. The linear expansion coefficient is 13.5 × 10-6 / ° C for Al-30 atomic% Sc and 23.6 × 10-6 / ° C for A6061. Next, an Al-30 atomic% Sc sputtering target was placed on the backing plate. Next, using a discharge plasma sintering machine, the temperature was raised to 500 ° C. in a vacuum atmosphere, and then diffusion bonding was performed by holding for 1 hour while pressing the sputtering target at 10 MPa. The result is shown in FIG. The joint has no recess 4 formed in the backing plate and does not have a caulking structure. As shown in FIG. 22, although the sputtering target and the backing plate are joined to each other, the difference in linear expansion coefficient is large, so that the sputtering target is cracked due to the stress of compression when the backing plate is cooled.

(比較例2)
曲げ強度が138MPaであるΦ70×7t(単位:mm)のAl-30原子%Scスパッタリングターゲットと、Φ80×8t(単位:mm)のAl合金であるアルミ青銅のバッキングプレートを準備した。線膨張係数は、Al-30原子%Scが13.5×10-6/℃、アルミ青銅が16.5×10-6/℃である。次に、バッキングプレート上にAl-30原子%Scスパッタリングターゲットを設置した。次に、放電プラズマ焼結機を用いて、真空雰囲気で500℃に昇温後、10MPaでスパッタリングターゲットを押圧しながら1時間保持にて拡散接合を行った。その結果を図23に示す。接合体は、バッキングプレートに凹部4が形成されておらず、カシメ構造を有していない。図23に示すように、比較例1よりもスパッタリングターゲットの線膨張係数とバッキングプレートの線膨張係数を近づけてみたが、スパッタリングターゲットとバッキングプレートとの線膨張係数の差があるため、スパッタリングターゲットが圧縮の応力を受けて割れるとともに、バッキングプレートへの接合が不十分であるためバッキングプレートからスパッタリングターゲットが剥離した。
(Comparative Example 2)
A Φ70 × 7t (unit: mm) Al-30 atomic% Sc sputtering target having a bending strength of 138 MPa and a backing plate of aluminum bronze which is an Al alloy of Φ80 × 8t (unit: mm) were prepared. The linear expansion coefficient is 13.5 × 10-6 / ° C for Al-30 atomic% Sc and 16.5 × 10-6 / ° C for aluminum bronze. Next, an Al-30 atomic% Sc sputtering target was placed on the backing plate. Next, using a discharge plasma sintering machine, the temperature was raised to 500 ° C. in a vacuum atmosphere, and then diffusion bonding was performed by holding for 1 hour while pressing the sputtering target at 10 MPa. The result is shown in FIG. The joint has no recess 4 formed in the backing plate and does not have a caulking structure. As shown in FIG. 23, the linear expansion coefficient of the sputtering target and the linear expansion coefficient of the backing plate were made closer to each other than in Comparative Example 1, but the sputtering target had a difference in the linear expansion coefficient between the sputtering target and the backing plate. The sputtering target peeled off from the backing plate because it cracked due to the compression stress and the bonding to the backing plate was insufficient.

(比較例3)
焼結法にてΦ194×10t(単位:mm)のルテニウムスパッタリングターゲットと、Φ240×20t(単位:mm)の無酸素銅のバッキングプレートを準備した。線膨張係数は、ルテニウムが6.75×10-6/℃、無酸素銅が16.2×10-6/℃である。次に、バッキングプレート上にルテニウムスパッタリングターゲットを設置した。次に、放電プラズマ焼結機を用いて、真空雰囲気で700℃に昇温後、10MPaでスパッタリングターゲットを押圧しながら1時間保持にて拡散接合を行った。その結果を図24に示す。接合体は、バッキングプレートに凹部4が形成されておらず、カシメ構造を有していない。図24に示すように、スパッタリングターゲットとバッキングプレートの線膨張係数の差があるため、スパッタリングターゲットが圧縮の応力を受けて割れてしまった。
(Comparative Example 3)
A ruthenium sputtering target of Φ194 × 10t (unit: mm) and a backing plate of oxygen-free copper of Φ240 × 20t (unit: mm) were prepared by a sintering method. The linear expansion coefficient is 6.75 × 10-6 / ° C for ruthenium and 16.2 × 10-6 / ° C for oxygen-free copper. Next, a ruthenium sputtering target was placed on the backing plate. Next, using a discharge plasma sintering machine, the temperature was raised to 700 ° C. in a vacuum atmosphere, and then diffusion bonding was performed by holding for 1 hour while pressing the sputtering target at 10 MPa. The result is shown in FIG. The joint has no recess 4 formed in the backing plate and does not have a caulking structure. As shown in FIG. 24, due to the difference in linear expansion coefficient between the sputtering target and the backing plate, the sputtering target was cracked due to the stress of compression.

(比較例4)
焼結法にてΦ180×5t(単位:mm)のルテニウムスパッタリングターゲットと、バッキングプレートとして用いる無酸素銅で作製したCANと呼ばれる15mm厚の容器にΦ180.1mm、深さ10mmの凹部を形成したものを準備した。線膨張係数は、ルテニウムが6.75×10-6/℃、無酸素銅が16.2×10-6/℃である。次に、CANにスパッタリングターゲットを内包した後、その上から無酸素銅で作製したΦ180×5tの蓋をスパッタリングターゲットの上に乗せ、CAN内を真空にして封止した。次に、HIP装置を用いて、500℃に昇温後、100MPaでCANを加圧して拡散接合を行った。このとき容器が全面から加圧され、容器とターゲットが拡散接合された。拡散接合後に、旋盤を用いてスパッタリングターゲットとバッキングプレートを削り出した。その結果を図25に示す。図25に示すように、拡散接合は出来ていたが、スパッタリングターゲットとバッキングプレートの線膨張係数の差があるため、スパッタリングターゲットが圧縮の応力を受けて中央部から細かな割れが外周に向けて放射状に発生して割れてしまった。
(Comparative Example 4)
A ruthenium sputtering target of Φ180 × 5t (unit: mm) and a 15mm-thick container called CAN made of oxygen-free copper used as a backing plate with a recess of Φ180.1mm and a depth of 10mm formed by the sintering method. Prepared. The linear expansion coefficient is 6.75 × 10-6 / ° C for ruthenium and 16.2 × 10-6 / ° C for oxygen-free copper. Next, after the sputtering target was encapsulated in the CAN, a Φ180 × 5t lid made of oxygen-free copper was placed on the sputtering target, and the inside of the CAN was evacuated and sealed. Next, using a HIP device, the temperature was raised to 500 ° C., and then CAN was pressurized at 100 MPa to perform diffusion bonding. At this time, the container was pressurized from the entire surface, and the container and the target were diffusion-bonded. After diffusion bonding, the sputtering target and backing plate were carved out using a lathe. The result is shown in FIG. As shown in FIG. 25, the diffusion bonding was completed, but due to the difference in the linear expansion coefficient between the sputtering target and the backing plate, the sputtering target was subjected to compressive stress and fine cracks were formed from the center toward the outer periphery. It occurred radially and cracked.

50,100,200,300,400,500,600,700,800 スパッタリングターゲット‐バッキングプレート接合体
1 バッキングプレート
2 スパッタリングターゲット
3 バッキングプレートのプレート面
4 バッキングプレートの凹部
5 スパッタリングターゲットの外周側面
6 バッキングプレートの凹部内周側面
7 バッキングプレートの凹部底面
8a,8b 凹凸部分
9 スパッタリングターゲットの底面
21 凹部開口面
22 凹部
23 凸部
24 中間層
24a バッキングプレートとの界面に設置された中間層
24b スパッタリングターゲットとの界面に設置された中間層
50,100,200,300,400,500,600,700,800 Sputtering target-backing plate joint 1 backing plate 2 sputtering target 3 backing plate plate surface 4 backing plate recess 5 sputtering target outer peripheral side surface 6 backing plate Inner peripheral side surface of the recess 7 Backing plate recess bottom 8a, 8b Concavo-convex portion 9 Sputtering target bottom surface Recess opening surface 22 Recess 23 Convex 24 Convex 24 Intermediate layer 24a Intermediate layer 24b with the sputtering target installed at the interface with the backing plate. Intermediate layer installed at the interface

Claims (23)

バッキングプレートに厚さ2.0~15.0mmのスパッタリングターゲットが接合されたスパッタリングターゲット‐バッキングプレート接合体において、
前記バッキングプレートは、プレート面に深さ0.5~5.0mmの凹部を有し、
該凹部に前記スパッタリングターゲットが嵌め込まれており、
嵌め込まれる該スパッタリングターゲットは板状をなしており、かつ、
前記スパッタリングターゲット‐バッキングプレート接合体は、前記スパッタリングターゲットの外周側面が、前記バッキングプレートの凹部内周側面で絞められたカシメ構造を有し、
前記バッキングプレートの凹部の平面の形状が円形又は正方形を含む長方形であり、前記バッキングプレートの凹部の直径又は辺の長さとスパッタリングターゲットの直径又は辺の長さとの関係が、前記バッキングプレートの前記凹部に前記スパッタリングターゲットが嵌め込まれていないそれぞれ単品の状態において、(数1)~(数5)を満たすことを特徴とするスパッタリングターゲット‐バッキングプレート接合体。
(数1)DTG>DBP
(数2)DBP=DTG‐ΔD×C
(数3)ΔD=DBP×ΔT×CTEBP-DTG×ΔT×CTETG
(数4)DTG-ΔD×4.0≦DBP≦DTG-ΔD×0.5
(数5)CTEBP>CTETG
ただし、DBP、DTG、ΔD、C、T、ΔT、CTEBP及びCTETGはそれぞれ次のことを意味する。
BP:室温におけるバッキングプレートの凹部の直径又は辺(mm)
TG:室温におけるスパッタリングターゲットの直径又は辺(mm)
T:バッキングプレートを熱膨張させてスパッタリングターゲットを嵌合させる温度(℃)(ただし、T>室温)
ΔT:T‐室温(℃)
CTEBP:温度Tにおけるバッキングプレートの線膨張係数(1/℃)
CTETG:温度Tにおけるスパッタリングターゲットの線膨張係数(1/℃)
C:係数(ただし、C=0.5~4.0)
ΔD:室温から温度Tまで昇温させたときのバッキングプレートとスパッタリングターゲットの熱膨張量の差(mm)
In a sputtering target-backing plate junction in which a sputtering target having a thickness of 2.0 to 15.0 mm is bonded to a backing plate.
The backing plate has a recess on the plate surface having a depth of 0.5 to 5.0 mm.
The sputtering target is fitted in the recess, and the sputtering target is fitted into the recess.
The sputtering target to be fitted has a plate shape and is
The sputtering target-backing plate joint has a caulking structure in which the outer peripheral side surface of the sputtering target is narrowed by the inner peripheral side surface of the recess of the backing plate.
The shape of the plane of the concave portion of the backing plate is a rectangle including a circle or a square, and the relationship between the diameter or side length of the concave portion of the backing plate and the diameter or side length of the sputtering target is the relationship between the concave portion of the backing plate and the concave portion. A sputtering target-backing plate joint that satisfies (Equation 1) to (Equation 5) in the state of each individual product in which the sputtering target is not fitted therein .
(Number 1) D TG > D BP
(Number 2) D BP = D TG -ΔD × C
(Equation 3) ΔD = D BP × ΔT × CTE BP −D TG × ΔT × CTE TG
(Number 4) D TG -ΔD × 4.0 ≦ D BP ≦ D TG -ΔD × 0.5
(Number 5) CTE BP > CTE TG
However, D BP , D TG , ΔD, C, T, ΔT, CTE BP and CTE TG mean the following, respectively.
DBP : Diameter or side (mm) of the recess of the backing plate at room temperature
DTG : Diameter or side (mm) of sputtering target at room temperature
T: Temperature (° C) at which the backing plate is thermally expanded to fit the sputtering target (where T> room temperature)
ΔT: T-room temperature (° C)
CTE BP : Linear expansion coefficient (1 / ° C.) of the backing plate at temperature T
CTE TG : Linear expansion coefficient (1 / ° C.) of the sputtering target at temperature T
C: Coefficient (however, C = 0.5 to 4.0)
ΔD: Difference in thermal expansion amount between the backing plate and the sputtering target when the temperature is raised from room temperature to temperature T (mm)
前記スパッタリングターゲットの外周側面は凹凸部分を有し、
前記バッキングプレートの凹部内周側面は凹凸部分を有し、かつ、
前記外周側面の凹凸部分と前記凹部内周側面の凹凸部分とは、互いに嵌め込みあう構造となっていることを特徴とする請求項1に記載のスパッタリングターゲット‐バッキングプレート接合体。
The outer peripheral side surface of the sputtering target has an uneven portion and has an uneven portion.
The inner peripheral side surface of the recess of the backing plate has an uneven portion, and
The sputtering target-backing plate joint according to claim 1, wherein the uneven portion on the outer peripheral side surface and the uneven portion on the inner peripheral side surface of the concave portion have a structure of being fitted to each other.
前記バッキングプレートの凹部は、凹部開口面が凹部底面よりも小さいことを特徴とする請求項1又は2に記載のスパッタリングターゲット‐バッキングプレート接合体。 The sputtering target-backing plate joint according to claim 1 or 2, wherein the recess of the backing plate has a recess opening surface smaller than that of the bottom surface of the recess. 前記スパッタリングターゲットの底面が、前記バッキングプレートの前記凹部の凹部開口面よりも大きいことを特徴とする請求項1~3のいずれか一つに記載のスパッタリングターゲット‐バッキングプレート接合体。 The sputtering target-backing plate joint according to any one of claims 1 to 3, wherein the bottom surface of the sputtering target is larger than the concave opening surface of the concave portion of the backing plate. 200~500℃において、前記バッキングプレートの線膨張係数が前記スパッタリングターゲットの線膨張係数より大きいことを特徴とする請求項1~4のいずれか一つに記載のスパッタリングターゲット‐バッキングプレート接合体。 The sputtering target-backing plate junction according to any one of claims 1 to 4, wherein the linear expansion coefficient of the backing plate is larger than the linear expansion coefficient of the sputtering target at 200 to 500 ° C. 前記スパッタリングターゲットと前記バッキングプレートの界面に2.5mm以下の中間層を有し、該中間層は、Ni、Cr、Al、Cuの少なくともいずれか一種の金属又はNi、Cr、Al、Cuの少なくともいずれか一種を含む合金からなる板材、粉末、又は該板材と該粉末の組み合わせからなることを特徴とする請求項1~5のいずれか一つに記載のスパッタリングターゲット‐バッキングプレート接合体。 An intermediate layer of 2.5 mm or less is provided at the interface between the sputtering target and the backing plate, and the intermediate layer is a metal of at least one of Ni, Cr, Al, and Cu, or at least Ni, Cr, Al, and Cu. The sputtering target-backing plate joint according to any one of claims 1 to 5, wherein the plate material is made of an alloy containing any one of them, a powder, or a combination of the plate material and the powder. 前記スパッタリングターゲットと前記バッキングプレートの界面に10μm以下の中間層を有し、該中間層は、Ni、Cr、Al、Cuの少なくともいずれか一種の金属又はNi、Cr、Al、Cuの少なくともいずれか一種を含む合金からなる薄膜であることを特徴とする請求項1~5のいずれか一つに記載のスパッタリングターゲット‐バッキングプレート接合体。 An intermediate layer of 10 μm or less is provided at the interface between the sputtering target and the backing plate, and the intermediate layer is at least one of Ni, Cr, Al, and Cu, or at least one of Ni, Cr, Al, and Cu. The sputtering target-backing plate junction according to any one of claims 1 to 5, wherein the thin film is made of an alloy containing one kind. 前記スパッタリングターゲットと前記バッキングプレートの界面に1.0mm以下の中間層を有し、該中間層は、In、Znの少なくともいずれか一種の金属又はIn、Znの少なくともいずれか一種を含む合金からなる板材、粉末、又は該板材と該粉末の組み合わせからなることを特徴とする請求項1~5のいずれか一つに記載のスパッタリングターゲット‐バッキングプレート接合体。 An intermediate layer of 1.0 mm or less is provided at the interface between the sputtering target and the backing plate, and the intermediate layer is made of a metal containing at least one of In and Zn or an alloy containing at least one of In and Zn. The sputtering target-backing plate joint according to any one of claims 1 to 5, which comprises a plate material, a powder, or a combination of the plate material and the powder. 前記スパッタリングターゲットと前記バッキングプレートの界面に2層以上の中間層を有し、該中間層は、
2.5mm以下のNi、Cr、Al、Cuの少なくともいずれか一種の金属又はNi、Cr、Al、Cuの少なくともいずれか一種を含む合金からなる板材、粉末、又は該板材と該粉末の組み合わせ、
10μm以下のNi、Cr、Al、Cuの少なくともいずれか一種の金属又はNi、Cr、Al、Cuの少なくともいずれか一種を含む合金からなる薄膜、または、
1.0mm以下のIn、Znの少なくともいずれか一種の金属又はIn、Znの少なくともいずれか一種を含む合金からなる板材、粉末、又は該板材と該粉末の組み合わせからなることを特徴とする請求項1~5のいずれか一つに記載のスパッタリングターゲット‐バッキングプレート接合体。
There are two or more intermediate layers at the interface between the sputtering target and the backing plate, and the intermediate layer is
A plate or powder consisting of at least one metal of Ni, Cr, Al or Cu of 2.5 mm or less or an alloy containing at least one of Ni, Cr, Al or Cu, or a combination of the plate material and the powder.
A thin film made of a metal containing at least one of Ni, Cr, Al, and Cu of 10 μm or less or an alloy containing at least one of Ni, Cr, Al, and Cu, or a thin film.
The claim is characterized by comprising a plate material, a powder, or a combination of the plate material and the powder, which is made of a metal containing at least one of In and Zn of 1.0 mm or less or an alloy containing at least one of In and Zn. The sputtering target-backing plate junction according to any one of 1 to 5.
前記スパッタリングターゲットの材質がAl-Sc合金、Ru、Ru合金、Ir又はIr合金であることを特徴とする請求項1~9のいずれか一つに記載のスパッタリングターゲット‐バッキングプレート接合体。 The sputtering target-backing plate joint according to any one of claims 1 to 9, wherein the material of the sputtering target is an Al—Sc alloy, Ru, Ru alloy, Ir or Ir alloy. 前記スパッタリングターゲットの材質がLi系酸化物、Co系酸化物、Ti系酸化物又はMg系酸化物であることを特徴とする請求項1~9のいずれか一つに記載のスパッタリングターゲット‐バッキングプレート接合体。 The sputtering target-backing according to any one of claims 1 to 9, wherein the material of the sputtering target is a Li-based oxide, a Co-based oxide, a Ti-based oxide, or an Mg-based oxide. Plate joint. 前記バッキングプレートの材質がAl、Al合金、Cu、Cu合金、Fe又はFe合金であり、前記バッキングプレートの線膨張係数が30.0×10-6/℃以下であることを特徴とする請求項1~11のいずれか一つに記載のスパッタリングターゲット‐バッキングプレート接合体。 The claim is characterized in that the material of the backing plate is Al, Al alloy, Cu, Cu alloy, Fe or Fe alloy, and the linear expansion coefficient of the backing plate is 30.0 × 10 -6 / ° C. or less. The sputtering target-backing plate alloy according to any one of 1 to 11. 前記スパッタリングターゲットの曲げ強度が500MPa以下であることを特徴とする請求項1~12のいずれか一つに記載のスパッタリングターゲット‐バッキングプレート接合体。 The sputtering target-backing plate joint according to any one of claims 1 to 12, wherein the bending strength of the sputtering target is 500 MPa or less. 前記スパッタリングターゲットは、前記スパッタリングターゲットのーゲット面の全周囲に前記バッキングプレートの前記プレート面が露出するように該バッキングプレートに嵌め込まれていることを特徴とする請求項1~13のいずれか一つに記載のスパッタリングターゲット‐バッキングプレート接合体。 One of claims 1 to 13, wherein the sputtering target is fitted in the backing plate so that the plate surface of the backing plate is exposed on the entire circumference of the target surface of the sputtering target. One of the sputtering target-backing plate joints. 前記スパッタリングターゲットのターゲット面が前記プレート面よりも突出していることを特徴とする請求項1~14のいずれか一つに記載のスパッタリングターゲット‐バッキングプレート接合体。 The sputtering target-backing plate joint according to any one of claims 1 to 14, wherein the target surface of the sputtering target protrudes from the plate surface. 板状をなしており、厚さ2.0~15.0mmのスパッタリングターゲットと、バッキングプレートとを準備する工程1と、
前記バッキングプレートのプレート面に深さ0.5~5.0mmの凹部を形成する工程2と、
前記バッキングプレートを加熱して前記凹部を熱膨張させる工程3と、
熱膨張させた前記凹部に前記スパッタリングターゲットを嵌め込む工程4と、
前記バッキングプレートを冷却して、前記スパッタリングターゲットの外周側面が、前記バッキングプレートの凹部内周側面で絞められたカシメ構造を形成する工程5と、
を有し、
前記バッキングプレートの凹部の平面の形状が円形又は正方形を含む長方形であり、前記バッキングプレートの凹部の直径又は辺の長さとスパッタリングターゲットの直径又は辺の長さとの関係が、前記バッキングプレートの前記凹部に前記スパッタリングターゲットが嵌め込まれていないそれぞれ単品の状態において、(数1)~(数5)を満たすことを特徴とするスパッタリングターゲット‐バッキングプレート接合体の製造方法。
(数1)DTG>DBP
(数2)DBP=DTG‐ΔD×C
(数3)ΔD=DBP×ΔT×CTEBP-DTG×ΔT×CTETG
(数4)DTG-ΔD×4.0≦DBP≦DTG-ΔD×0.5
(数5)CTEBP>CTETG
ただし、DBP、DTG、ΔD、C、T、ΔT、CTEBP及びCTETGはそれぞれ次のことを意味する。
BP:室温におけるバッキングプレートの凹部の直径又は辺(mm)
TG:室温におけるスパッタリングターゲットの直径又は辺(mm)
T:バッキングプレートを熱膨張させてスパッタリングターゲットを嵌合させる温度(℃)(ただし、T>室温)
ΔT:T‐室温(℃)
CTEBP:温度Tにおけるバッキングプレートの線膨張係数(1/℃)
CTETG:温度Tにおけるスパッタリングターゲットの線膨張係数(1/℃)
C:係数(ただし、C=0.5~4.0)
ΔD:室温から温度Tまで昇温させたときのバッキングプレートとスパッタリングターゲットの熱膨張量の差(mm)
Step 1 of preparing a sputtering target having a plate shape and a thickness of 2.0 to 15.0 mm and a backing plate.
Step 2 of forming a recess with a depth of 0.5 to 5.0 mm on the plate surface of the backing plate, and
Step 3 of heating the backing plate to thermally expand the recess,
Step 4 of fitting the sputtering target into the thermally expanded recess,
Step 5 of cooling the backing plate to form a caulking structure in which the outer peripheral side surface of the sputtering target is narrowed by the inner peripheral side surface of the recess of the backing plate.
Have,
The shape of the plane of the concave portion of the backing plate is a rectangle including a circle or a square, and the relationship between the diameter or side length of the concave portion of the backing plate and the diameter or side length of the sputtering target is the relationship between the concave portion of the backing plate and the concave portion. A method for manufacturing a sputtering target-backing plate joint, which satisfies (Equation 1) to (Equation 5) in the state of each individual product in which the sputtering target is not fitted therein .
(Number 1) D TG > D BP
(Number 2) D BP = D TG -ΔD × C
(Equation 3) ΔD = D BP × ΔT × CTE BP −D TG × ΔT × CTE TG
(Number 4) D TG -ΔD × 4.0 ≦ D BP ≦ D TG -ΔD × 0.5
(Number 5) CTE BP > CTE TG
However, D BP , D TG , ΔD, C, T, ΔT, CTE BP and CTE TG mean the following, respectively.
DBP : Diameter or side (mm) of the recess of the backing plate at room temperature
DTG : Diameter or side (mm) of sputtering target at room temperature
T: Temperature (° C) at which the backing plate is thermally expanded to fit the sputtering target (where T> room temperature)
ΔT: T-room temperature (° C)
CTE BP : Linear expansion coefficient (1 / ° C.) of the backing plate at temperature T
CTE TG : Linear expansion coefficient (1 / ° C.) of the sputtering target at temperature T
C: Coefficient (however, C = 0.5 to 4.0)
ΔD: Difference in thermal expansion amount between the backing plate and the sputtering target when the temperature is raised from room temperature to temperature T (mm)
前記工程2と前記工程3の間又は前記工程3と前記工程4の間に、中間層となる材料を前記凹部に充填又はコーティングする工程6をさらに有することを特徴とする請求項16に記載のスパッタリングターゲット‐バッキングプレート接合体の製造方法。 16. The 16th aspect of claim 16 , further comprising a step 6 of filling or coating the recesses with a material to be an intermediate layer between the steps 2 and 3 or between the steps 3 and 4. A method for manufacturing a sputtering target-backing plate joint. 前記工程4と前記工程5の間に、前記スパッタリングターゲットの底面と前記バッキングプレートの前記凹の底面とを拡散させるために、前記スパッタリングターゲットを押圧する工程7をさらに有することを特徴とする請求項16又は17に記載のスパッタリングターゲット‐バッキングプレート接合体の製造方法。 A claim comprising further step 7 of pressing the sputtering target between the steps 4 and 5 in order to diffuse the bottom surface of the sputtering target and the bottom surface of the recess of the backing plate. Item 16. The method for manufacturing a sputtering target-backing plate joint according to Item 16 . 少なくとも前記工程3、前記工程4及び前記工程5において、ホットプレス焼結法(HP)、熱間等方加圧焼結法(HIP)、放電プラズマ焼結法(SPS)及びホットプレートによる加熱法のうち少なくとも1つの方法を用いて行うことを特徴とする請求項1618のいずれか一つに記載のスパッタリングターゲット‐バッキングプレート接合体の製造方法。 At least in the step 3, the step 4, and the step 5, a hot press sintering method (HP), a hot isotropic pressure sintering method (HIP), a discharge plasma sintering method (SPS), and a heating method using a hot plate. The method for producing a sputtering target-backing plate junction according to any one of claims 16 to 18, wherein the method is performed by using at least one of the methods. さらに前記工程7において、ホットプレス焼結法(HP)、熱間等方加圧焼結法(HIP)及び放電プラズマ焼結法(SPS)の少なくとも1つの方法を用いて行うことを特徴とする請求項18に記載のスパッタリングターゲット‐バッキングプレート接合体の製造方法。 Further, the step 7 is characterized in that at least one of a hot press sintering method (HP), a hot isotropic pressure sintering method (HIP) and a discharge plasma sintering method (SPS) is used. The method for manufacturing a sputtering target-backing plate joint according to claim 18 . 前記工程7において、10Pa以下の減圧雰囲気又は酸素濃度1000ppm以下の雰囲気とし、加熱温度を100~1000℃とし、かつ、押圧を0Pa以上80MPa以下の範囲とすることを特徴とする請求項18又は20に記載のスパッタリングターゲット‐バッキングプレート接合体の製造方法。 18 . The method for manufacturing a sputtering target-backing plate joint according to the above. 前記工程5の後に、押圧又は加熱と押圧の工程及び冷却の工程を1組として1回行う又は2回以上繰り返し行うことを特徴とする請求項1621のいずれか一つに記載のスパッタリングターゲット‐バッキングプレート接合体の製造方法。 The sputtering target according to any one of claims 16 to 21 , wherein after the step 5, the pressing or heating and pressing steps and the cooling step are performed once or twice or more as a set. -A method for manufacturing a backing plate joint. 請求項1~15のいずれか一つに記載のスパッタリングターゲット‐バッキングプレート接合体を加熱して、前記バッキングプレートの前記凹部開口面が前記スパッタリングターゲットの底面よりも大きくなるまで熱膨脹させる工程Aと、
前記スパッタリングターゲットを前記バッキングプレートから取り外して、前記スパッタリングターゲット‐バッキングプレート接合体から前記スパッタリングターゲットを回収する工程Bと、有することを特徴とするスパッタリングターゲットの回収方法。
A step of heating the sputtering target-backing plate joint according to any one of claims 1 to 15 and thermally expanding the backing plate until the concave opening surface of the backing plate becomes larger than the bottom surface of the sputtering target. ,
A method for recovering a sputtering target, which comprises a step B of removing the sputtering target from the backing plate and recovering the sputtering target from the sputtering target-backing plate joint.
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