KR102613939B1 - 스퍼터링 타깃의 제조 방법 및 스퍼터링 타깃 - Google Patents
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Abstract
[과제] 이상 방전이 생기기 어려운 스퍼터링 타깃을 제조한다.
[해결 수단] 비커스 경도가 100 이하인, 금속으로 구성되는 타깃재의 스퍼터면에 대하여, 서로 번수가 다른 복수의 연마재를 이용하여 작은 번수로부터 큰 번수로 순서대로 다단의 연마를 행하는, 스퍼터링 타깃의 제조 방법.
[해결 수단] 비커스 경도가 100 이하인, 금속으로 구성되는 타깃재의 스퍼터면에 대하여, 서로 번수가 다른 복수의 연마재를 이용하여 작은 번수로부터 큰 번수로 순서대로 다단의 연마를 행하는, 스퍼터링 타깃의 제조 방법.
Description
본 발명은 스퍼터링 타깃의 제조 방법 및 스퍼터링 타깃에 관한 것이다.
최근, 큰 면적을 균일하게 성막할 수 있는 방법으로서, 스퍼터링이 이용되고 있다. 스퍼터링은 액정 디스플레이, 유기 EL 디스플레이 등을 구성하는 박막이나, 광 기록 분야, 반도체 분야에 있어서의 배선막 등의 제작의 주류로 되어 있다. 스퍼터링에서는, 스퍼터링 타깃이라고 불리는, 판 형상이나 원판 형상의 형상으로 가공된 재료가 사용되고 있다.
종래에, 스퍼터링 타깃은, 박막을 형성하는 재료를 판 형상으로 하여, 백킹 플레이트라고 불리는 금속의 판에 가열하여 첩부(貼付)함으로써 제조되어 왔다. 이 공정을 본딩 공정이라고 하고, 예를 들면, 일본 공개특허 특개2011-252223(특허문헌 1)에 기재되어 있다.
그런데, 종래와 같이 가열 조건으로 본딩된 타깃재에는, 타깃재 표면에 산화층이 두껍게 형성되는 경우가 있다. 이 산화층을 제거 또는 저감하기 위한 방법으로서 연마가 생각되지만, 실제로 연마에 의해서 산화층이 제거된 타깃재는, 그 표면에 큰 요철이 생겨, 스퍼터링 중에 이상 방전이 생기는 우려가 있다는 것을 알 수 있었다.
본 발명은 상기 과제를 해결하기 위하여 이루어진 것으로서, 이상 방전이 생기기 어려운 스퍼터링 타깃을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기의 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 스퍼터링 타깃의 제조 방법은, 비커스 경도(HV)가 100 이하인, 금속으로 구성되는 타깃재의 스퍼터면에 대하여, 서로 번수(番手)(입도(粒度))가 다른 복수의 연마재를 이용하여 작은 번수로부터 큰 번수로 순서대로 다단의 연마를 행한다.
본 발명의 제조 방법에 의하면, HV가 100 이하인, 금속으로 구성되는 타깃재의 스퍼터면에 대하여, 서로 번수가 다른 복수의 연마재를 이용하여 다단의 연마를 행하는 방법에 의해서 스퍼터링 타깃을 제조함으로써, 타깃재의 스퍼터면의 표면 요철을 저감할 수 있어, 단시간에 이상 방전이 생기기 어려운 스퍼터링 타깃이 얻어진다.
또, 일 실시 형태의 스퍼터링 타깃의 제조 방법에서는, 상기 다단의 연마 중 연속하는 2개의 단계에 있어서, 나중의 단계에 있어서 사용하는 연마재의 번수는, 앞의 단계에 있어서 사용하는 연마재의 번수의 1.0배를 초과하고 2.5배 미만이다.
상기 실시 형태의 제조 방법에 의하면, 다단의 연마 중 연속하는 2개의 단계에 있어서, 나중의 단계에 있어서 사용하는 연마재의 번수가, 앞의 단계에 있어서 사용하는 연마재의 번수의 1.0배를 초과하고 2.5배 미만임으로써, 앞의 단계가 끝난 표면의 상태부터, 나중의 단계에 의해서 표면 요철을 효과적으로 저감할 수 있다. 또한, 상기 실시 형태의 제조 방법에 의하면, 앞의 단계가 끝난 표면의 상태부터, 나중의 단계에 의해서 표면 요철의 불균일(표준편차)도 효과적으로 저감할 수 있다.
또, 일 실시 형태의 스퍼터링 타깃의 제조 방법에서는, 상기 다단의 연마 중 최후의 단계에 있어서 사용하는 연마재의 번수는, 최후의 단계의 하나 전의 단계에 있어서 사용하는 연마재의 번수의 1.7배 이하이다.
상기 실시 형태의 제조 방법에 의하면, 다단의 연마 중 최후의 단계에 있어서 사용하는 연마재의 번수가, 최후의 단계의 하나 전의 단계에 있어서 사용하는 연마재의 번수의 1.7배 이하임으로써, 최후의 단계의 하나 전의 단계가 끝난 표면의 상태부터, 최후의 단계에 의해서 표면 요철을 효과적으로 저감할 수 있다. 또한, 상기 실시 형태의 제조 방법에 의하면, 최후의 단계의 하나 전의 단계가 끝난 표면의 상태부터, 최후의 단계에 의해서 표면 요철의 불균일(표준편차)도 효과적으로 저감할 수 있다.
또, 일 실시 형태의 스퍼터링 타깃의 제조 방법에서는, 상기 다단의 연마 중 최초의 단계에 있어서 사용하는 연마재의 번수는, #320보다 크다.
상기 실시 형태의 제조 방법에 의하면, 다단의 연마 중 최초의 단계에 있어서 사용하는 연마재의 번수가, #320보다 큼으로써, 본딩 작업에 의해 형성되는 타깃재 표면의 산화물층을, 타깃재 표면의 표면 요철을 현저하게 크게 하거나, 타깃재 표면을 흠집 내거나 하지 않고 제거할 수 있으므로, 나중의 단계에서 사용하는 연마재에 의해 표면 요철을 효과적으로 저감할 수 있다.
또, 일 실시 형태의 스퍼터링 타깃의 제조 방법에서는, 상기 다단의 연마 중 최후의 단계에 있어서 사용하는 연마재의 번수는, #800 이상 #1500 이하이다.
상기 실시 형태의 제조 방법에 의하면, 다단의 연마 중 최후의 단계에 있어서 사용하는 연마재의 번수는, #800 이상 #1500 이하임으로써, 타깃재 표면의 표면 요철을 저감할 수 있고, 제조되는 스퍼터링 타깃에 있어서의 이상 방전의 발생을 효과적으로 억제할 수 있다. 또한, 상기 실시 형태의 제조 방법에 의하면, 최후의 단계에 있어서 사용하는 연마재의 번수가 충분히 큼으로써, 표면 요철의 불균일(표준편차)도 효과적으로 저감할 수 있다.
또, 일 실시 형태의 스퍼터링 타깃의 제조 방법에서는, 상기 타깃재를 구성하는 상기 금속은 Al 또는 Al 합금이다.
상기 실시 형태의 제조 방법에 의하면, 표면 요철이 효과적으로 저감된, Al 또는 Al 합금으로 구성되는 타깃재를 갖는 스퍼터링 타깃이 제공된다.
또, 일 실시 형태의 스퍼터링 타깃의 제조 방법에서는, 상기 타깃재를 구성하는 상기 금속은 Cu 또는 Cu 합금이다.
상기 실시 형태의 제조 방법에 의하면, 표면 요철이 효과적으로 저감된, Cu 또는 Cu 합금으로 구성되는 타깃재를 갖는 스퍼터링 타깃이 제공된다.
또, 일 실시 형태의 스퍼터링 타깃의 제조 방법에 의해 제공되는 스퍼터링 타깃은, 금속으로 구성되는 타깃재를 갖고, 타깃재의 스퍼터면에 있어서 복수의 측정점에서 측정을 행한 산술평균 거칠기 Ra의 평균은 0.5 ㎛ 이하이고, 복수의 측정점에서 측정을 행한 산술평균 거칠기 Ra의 표준편차 σ는 0.1 ㎛ 이하이다.
상기 스퍼터링 타깃은, 타깃재의 스퍼터면에 있어서 복수의 측정점에서 측정을 행한 산술평균 거칠기 Ra의 평균이 0.5 ㎛ 이하이고, 복수의 측정점에서 측정을 행한 산술평균 거칠기 Ra의 표준편차 σ가 0.1 ㎛ 이하임으로써, 표면 요철과 그 불균일이 저감되어, 이상 방전의 발생을 효과적으로 억제할 수 있다.
본 발명에 의하면, 이상 방전이 생기기 어려운 스퍼터링 타깃이 제공된다.
도 1은 본 발명의 일 실시 형태의 스퍼터링 타깃의 상방(上方)으로부터 본 사시도이다.
도 2a는 스퍼터링 타깃의 제조 방법을 설명하는 설명도이다.
도 2b는 스퍼터링 타깃의 제조 방법을 설명하는 설명도이다.
도 3은 스퍼터면의 복수의 산술평균 거칠기 Ra를 산출하기 위하여 편의적으로 분할된 스퍼터면을 나타낸 평면 개략도이다.
도 2a는 스퍼터링 타깃의 제조 방법을 설명하는 설명도이다.
도 2b는 스퍼터링 타깃의 제조 방법을 설명하는 설명도이다.
도 3은 스퍼터면의 복수의 산술평균 거칠기 Ra를 산출하기 위하여 편의적으로 분할된 스퍼터면을 나타낸 평면 개략도이다.
본원 발명자는, 상기 과제를 감안하여, 연마에 의해서 산화층을 제거한 스퍼터링 타깃이 이상 방전을 발생시켜 버리는 원인에 대하여 고찰한 바, 타깃재의 경도가 충분히 높지 않은 경우(비커스 경도(HV)가 100 이하), 산화층을 제거하기 위하여 연마 입자가 큰 연마재(작은 번수)의 연마재에 의해 연마하면, 타깃재 표면에 이상 방전의 원인으로 되는 큰 표면 요철이 형성되어, 방대한 시간이 걸리더라도 충분히 제거할 수 없다는 것이 명백해졌다. 그리고, 이 표면 요철에 의해서, 이상 방전이 발생한다. 한편, 연마 입자가 자잘한 연마재(큰 번수)로의 산화층의 제거, 저감을 시험해 본 바, 두꺼운 산화층의 제거에 방대한 시간이 걸려 버렸다. 본 발명이 속하는 기술 분야에 있어서, 연마재에 사용되는 연마 입자의 크기는, 번수로서 사용되는 숫자에 의해서 표현되고, 번수의 숫자가 클수록 연마 입자가 작고, 번수의 숫자가 작을수록 연마 입자가 크다.
그래서, 본원 발명자는, 경도가 충분히 높지 않은 타깃재의 산화층을 제거 또는 저감하면서, 이상 방전이 생기기 어려운 스퍼터링 타깃을 제공한다는 과제를 해결할 수 있는 방법을 모색한 바, 작은 번수부터 큰 번수로 순서대로 다단의 연마를 행하는 방법을 이용함으로써 해결될 수 있다는 것을 발견하였다.
이하에, 본 발명을 도시의 실시 형태에 의해 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 형태의 스퍼터링 타깃의 상방으로부터 본 사시도이다. 도 2a 및 도 2b는 스퍼터링 타깃의 제조 방법을 설명하는 설명도이다. 도 3은 스퍼터면의 복수의 산술평균 거칠기 Ra를 산출하기 위하여 편의적으로 분할된 스퍼터면을 나타낸 평면 개략도이다.
도 1에 나타내는 바와 같이, 본 발명의 스퍼터링 타깃(1)은, 타깃재(2)와, 타깃재(2)의 하면에 접합된 백킹 플레이트(6)를 갖는다. 타깃재(2)는, 긴 판 형상으로 형성되어 있다. 스퍼터면(3)은, 짧은 변 방향과 긴 변 방향으로 구성되는 상면으로 구성된다. 타깃재(2)의 치수에 특별히 제한은 없고, 짧은 변 방향의 길이는 예를 들면, 100 ㎜∼2000 ㎜, 바람직하게는 150 ㎜∼1500 ㎜, 보다 바람직하게는 200 ㎜∼1000 ㎜이다. 또, 긴 변 방향의 길이는 예를 들면, 100 ㎜∼4000 ㎜, 바람직하게는 300 ㎜∼3500 ㎜, 보다 바람직하게는 450 ㎜∼3000 ㎜이다. 또한, 긴 변 방향의 길이와 짧은 변 방향의 길이는 동일해도 되고 달라도 된다. 백킹 플레이트(6)의 짧은 변 및 긴 변의 길이는 특별히 한정되지 않고, 타깃재(2)보다 길어도 되고, 또한, 도 1에 나타내어지는 짧은 변과 같이 동일한 길이여도 된다. 또, 타깃재(2)의 짧은 변 및 긴 변보다 약간 짧은 짧은 변과 긴 변으로 구성되는 상면을 갖는 긴 판 형상으로도 형성될 수 있다. 특히 긴 변 방향의 길이가 1000 ㎜∼3500 ㎜이고, 짧은 변 방향의 길이가 180 ㎜∼1900 ㎜인 것과 같은, 플랫 패널 디스플레이용의 사이즈가 큰 타깃재에서는, 표면 요철과 그 불균일(표준편차)을 작게 하는 것이 특히 곤란하기 때문에, 본원 발명을 적합하게 적용할 수 있다.
또한, 스퍼터링 타깃(1)은 원판 형상으로 형성되어 있어도 된다. 이 때, 타깃재(2)는 원판 형상으로 형성된다. 타깃재(2)를 원판 형상으로 형성하는 경우, 치수에 특별히 제한은 없고, 그 직경은 예를 들면, 100 ㎜∼600 ㎜여도 되고, 바람직하게는 250 ㎜∼500 ㎜이고, 보다 바람직하게는 300 ㎜∼450 ㎜이다. 또, 백킹 플레이트(6)는, 타깃재(2)의 상면보다 크거나 또는 동일하거나, 또는 약간 작은 직경을 갖는 원형의 상면을 갖는 원판 형상으로 형성될 수 있다. 또, 스퍼터면(3)은 원형을 갖는다.
또, 그 외의 실시 형태에서는, 스퍼터링 타깃은 원통형이고, 원통형의 타깃재와, 그 타깃재의 내부에 삽입되는 원통형의 백킹 튜브로 구성되거나, 또는, 원통형의 타깃재와, 그 양단에 장착되는 플랜지 또는 캡재 또는 어댑터재로 구성된다. 원통형의 타깃의 경우, 원통의 외주부가 스퍼터면으로 된다. 스퍼터링 타깃이 원통형으로 형성되는 경우, 타깃재의 치수에 특별히 제한은 없고, 그 축 방향의 길이는 예를 들면, 500 ㎜∼4000 ㎜여도 되고, 바람직하게는 1000 ㎜∼3600 ㎜이고, 보다 바람직하게는 2000 ㎜∼3000 ㎜이고, 보다 더 바람직하게는 2200 ㎜∼2700 ㎜이다. 타깃재의 내경은 70 ㎜∼250 ㎜여도 되고, 바람직하게는 100 ㎜∼200 ㎜이고, 보다 바람직하게는 110∼150 ㎜이고, 타깃재의 외경은 120 ㎜∼300 ㎜여도 되고, 바람직하게는 150 ㎜∼190 ㎜이고, 보다 바람직하게는 160 ㎜∼175 ㎜이다. 특히 축 방향의 길이 1700 ㎜∼3500 ㎜의 사이즈가 큰 플랫 패널 디스플레이용의 타깃재에서는, 표면 요철과 그 불균일(표준편차)을 작게 하기가 곤란하기 때문에, 본원 발명을 적합하게 적용할 수 있다.
스퍼터링시에 있어서, 타깃재(2)의 스퍼터면(3)에, 이온화한 불활성 가스가 충돌한다. 이온화한 불활성 가스가 충돌된 스퍼터면(3)으로부터는, 타깃재(2) 중에 포함되는 타깃 원자가 튀어나온다. 그 튀어나온 원자는, 스퍼터면(3)에 대향하여 배치되는 기판 상에 퇴적되고, 이 기판 상에 박막이 형성된다. 표면의 요철이 크면, 특히 볼록부의 선단(先端)에 있어서 스퍼터 중에 전하의 치우침이 발생하기 쉽기 때문에, 이상 방전을 일으키기 쉬워진다. 또, 표면 거칠기의 불균일이 큰 경우에는, 타깃재(2)의 스퍼터면(3)의 일부에 요철이 큰 개소가 존재하게 되기 때문에, 상기 이유에 의해, 이상 방전이 발생하기 쉬워진다. 특히, 융점이 낮은 금속에 있어서는, 이상 방전의 발생에 의해, 타깃 표면으로부터 용융한 타깃재가 튀어나와, 수 ㎛ 크기의 입자가 기판 상에 부착되는 「스플래시」가 발생하기 때문에, 보다 현저한 문제로 된다. 또, 본원의 타깃재(2)의 스퍼터면(3)은 연마된 면(연마면)이기 때문에, 블라스트 처리나 산·알칼리에 의한 에칭 처리에 의한 산화층 제거를 행한 경우에 비하여, 큰 표면 요철이 제거되어 있음과 동시에, 선단이 뾰족해진 볼록부를 갖기 쉽다. 이에 의해, 스퍼터면(3)에 미세한 요철이 남기 때문에, 고전압을 인가하였을 때나 스퍼터링 초기 단계에 있어서, 안정적인 스퍼터링을 행할 수 있다.
다음으로, 스퍼터링 타깃(1)의 제조 방법에 대하여 상세하게 설명한다. 처음에, 도 2a에 나타내는 바와 같이, 용해 주조법, 스프레이 포밍법, 분말야금법 등에 의해 제작된 금속 괴(塊)를 압연법, 단조법, 압출법 등에 의해 판 형상으로 성형된 비커스 경도(HV)가 100 이하인, 금속으로 구성되는 타깃재(2)를 준비한다. 구체적으로는, HV가 100 이하인, 금속으로 구성되는 타깃재(2)와, 당해 타깃재(2)를 고정하는 백킹 플레이트(6)를 준비한다. 타깃재(2)는 스퍼터면으로 되는 면이 평활한 것이 바람직하고, 프레이즈, 선반 등에 의한 기계 가공이나 연삭반에 의한 연삭 가공은, 타깃재(2)의 비커스 경도(HV)를 변화시키지 않고 스퍼터면으로 되는 면을 평활화할 수 있으므로 바람직하다. 비커스 경도(HV)는, 비커스 경도 시험(JIS Z 2244:2003)에 의해 확인할 수 있다.
또, 타깃재(2)를 준비하는 공정에 있어서, 소정의 치수로 가공된 비커스 경도(HV)가 100 이하인, 금속으로 구성되는 타깃재(2)를 구입한 것을 이용해도 되고, 스퍼터링 타깃(1)의 제조 공정에 있어서, 백킹 플레이트(6)와의 접합에 이상이 생겨, 제품 스펙으로부터 벗어난 스퍼터링 타깃으로부터, 백킹 플레이트를 떼어내고, 추가로 접합재를 제거한 것을 타깃재(2)로 해도 된다.
또, 타깃재(2)의 구체적인 제조 방법의 일례를 설명한다. 압연에 관하여, 예를 들면, 일본 공개특허 특개2010-132942호 공보나 WO2011/034127에 기재되고, 압출에 관하여, 예를 들면, 일본 공개특허 특개2008-156694호 공보에 기재되고, 단조에 관하여, 예를 들면, 일본 공개특허 특개2017-150015호 공보나 일본 공개특허 특개2001-240949호 공보에 기재되어 있다. 또는, 알루미늄기술편람(경금속협회 알루미늄기술편람편집위원회 편, 칼로스 출판, 신판, 1996년 11월 18일 발행)에 기재되어 있다.
다음으로, 타깃재(2)를 백킹 플레이트(6)에 고정한다. 구체적으로는, 타깃재(2)와 백킹 플레이트(6)를 접합하는 본딩을 행한다. 본딩의 온도는, 본딩 방법, 사용하는 타깃재(2) 및 백킹 플레이트(6)를 구성하는 재료의 종류에 의존하여 여러 가지일 수 있지만, 예를 들면, 고순도 Al(순도 99.99∼99.999%)로 된 타깃재(2)와, 무산소구리(순도 99.99%)로 된 백킹 플레이트(6)를 인듐, 주석 또는 그들 합금으로 이루어지는 접합재로 본딩(땜납 접합)하는 경우에는, 150℃ 이상, 300℃ 이하의 온도에서 실시되는 것이 바람직하다. 본딩 방법으로서, 핫 프레스나 열간 등방압 가압법을 이용한 확산 접합 방법을 이용할 수도 있다. 또, 타깃재(2)가 원판 형상인 경우에는, 타깃재(2)를 배치하기 위한 링부로 주로 구성된 지지 부재를 이용해도 된다. 상기 지지 부재는, 스퍼터링 장치에의 고정을 가능하게 하기 위한 플랜지부를 갖는 것이 바람직하다. 타깃재(2)는 TIG 용접(Tungsten Inert Gas welding)이나 EB 용접(Electron Beam welding)에 의해 상기 링 형상의 지지 부재에 장착할 수 있다. 이 용접 공정에 있어서도, 타깃 표면에 산화층이 두껍게 형성되는 경우가 있어, 이 산화층을 제거 또는 저감하기 위하여 연마를 실시하는 경우가 있다.
다음으로, 도 2b에 나타내는 바와 같이, 타깃재(2)의 스퍼터면(3)에 대하여, 서로 번수가 다른 복수의 연마재를 이용하여, 작은 번수로부터 큰 번수로 순서대로 다단의 연마를 행한다. 구체적으로는, 2단의 연마를 행하는 경우, 1단째의 연마에 있어서, 타깃재(2)의 긴 변 방향(화살표 A의 방향)을 따라서 연마재(4)를 연마하면서 이동시킨다. 또, 2단째의 연마에 있어서, 1단째의 연마재(4)의 번수보다 큰 번수를 갖는 연마재를 이용하여, 1단째와 마찬가지로 연마를 행한다. 또한, 3단 이상의 연마를 행하는 경우, 전단(前段)의 연마재의 번수보다 후단(後段)의 연마재의 번수를 크게 하여 연마를 행한다. 긴 변 방향을 따라서 연마할 때, 연마재(4)를 상하 운동, 좌우 운동시켜도 되고, 회전 운동시켜도 된다. 연마의 방향은, 긴 변 방향에 한정되지 않고, 그 외의 방향에서 연마를 행해도 된다.
연마재로서는 특별히 한정되지 않고, 종이나 섬유 기재(基材)에 연마 입자를 도포한 연마재를 사용할 수 있지만, 특히, 스카치 브라이트(쓰리엠재팬주식회사 제)나 켄마론(KENMARON)(산쿄이화학주식회사 제) 등의 나일론 등의 합성 섬유의 부직포에 연마 입자를 함침시킨 연마재를 이용하는 것이 바람직하다. 부직포 등의 기공률(氣孔率)이 높고, 탄성이 있는 기재의 연마재를 이용함으로써, 연마재로부터 탈리한 연마 입자에 의한 흠집의 발생을 방지할 수 있고, 또, 연마면에 대하여 어울리기 쉬워, 연마의 불균일을 억제하기 쉽다. 또, 연마 입자에 대해서도 특별히 제한은 없고, 타깃재의 재질에 대하여 충분한 연마력, 경도를 갖는 연마 입자를 선택하면 되고, 타깃재가 Al이나 Cu인 경우에는, 예를 들면, SiC나 알루미나를 사용할 수 있다. 또한, 본 발명에 있어서는, 연마재의 연마 입자의 입도 분포와 번수(입도)의 상관은 JIS R 6001에 준한다. 연마는, 흡인이나 배기 및 에어 블로우에 의해 연마 부스러기나 탈리한 연마 입자를 제거하면서 행해지는 것이 바람직하다. 이에 의해, 연마 부스러기, 탈리한 연마 입자를 연마면에 잔존시키지 않고 타깃재(2)를 연마할 수 있으므로, 깊은 흠집이나 연마면의 거칠어짐 발생을 보다 방지하여, 스퍼터면(3)의 표면 거칠기의 균일성을 보다 향상시킬 수 있다. 흡인에 의한 연마 부스러기나 탈리한 연마 입자의 제거는, 집진기 중이나 집진기 부근에서의 실시나 집진 기구를 구비한 연마기의 사용에 의해 행할 수 있다.
또한, 연마는, 수작업 외에, 연마재를 장착한 연마기를 이용하여 행할 수 있다. 연마기로서는 바람직하게는 오비탈 샌더가 사용되지만, 이것에 한정되지 않고, 미니 앵글 샌더, 디스크 그라인더, 벨트 샌더 등의 임의의 연마기를 사용할 수도 있다.
다음으로, 연마 후의 표면의 세정을 행한다. 표면의 세정은, 에어 블로우와, 알코올에 의한 닦아냄에 의해 행해지는 것이 바람직하다. 닦아냄에 이용하는 용매는 특별히 한정되지 않고, 예를 들면 에탄올, 메탄올, 이소프로필알콜, 아세톤, 헥산, 톨루엔, 크실렌, 염화메틸렌, 아세트산에틸 등의 유기용제나, 시판되고 있는 세정제 등을 이용할 수 있다. 이에 의해, 도 1에 나타내는 스퍼터링 타깃(1)을 제조한다.
또한, 본 발명의 제조 방법은, 상술한 공정 외에 임의의 공정을 포함하고 있어도 된다. 예를 들면, 본딩 공정과 연마 공정과의 사이에, 타깃재(2)와 백킹 플레이트(6)의 접합률을 확인하기 위한 초음파탐상검사(UT 검사) 공정이나 백킹 플레이트(6)의 연마 공정 등을 포함하고 있어도 된다.
상기 제조 방법에 의하면, 경도가 충분히 높지 않은(비커스 경도(HV)가 100 이하인) 타깃재(2)의 스퍼터면(3)에 대하여, 서로 번수가 다른 복수의 연마재를 이용하여 작은 번수로부터 큰 번수로 순서대로 다단의 연마를 행하기 때문에, 작은 번수에 의해 타깃재(2)의 표면의 산화층이 단시간에 제거, 저감되고, 큰 번수로 진행됨에 따라서 타깃재(2)의 표면의 표면 요철이 저감되어, 이상 방전이 생기기 어려운 스퍼터링 타깃(1)이 얻어진다.
이에 비하여, 경도가 충분히 높지 않은(비커스 경도(HV)가 100 이하인) 타깃재(2)의 연마를 1단으로 행하는 경우, 여러 가지 경도를 갖는 타깃재(2)의 각각에 대하여, 상기 효과가 얻어지는 것과 같은 번수를 찾기는 매우 곤란하다. 이 때, 번수가 너무 성긴(번수가 너무 작은) 경우, 산화층의 제거 또는 저감은 가능하지만, 타깃재(2)에 이상 방전의 원인으로 될 수 있는 표면 요철이 생겨 버린다. 이것은, 타깃재(2)가 부드럽기 때문에, 연마재의 성긴 구멍이 타깃재(2)의 표면에 전사되기 쉬워지기 때문이라고 생각된다. 또, 번수가 너무 자잘한(번수가 너무 큰) 경우, 소정의 표면 상태를 얻기 위한 연마에 매우 시간이 걸려 버린다.
다단의 연마는, 연속하는 2개의 단계에 있어서, 나중의 단계에 있어서 사용하는 연마재의 번수가, 앞의 단계에 있어서 사용하는 연마재의 번수의 1.0배(바람직하게는 1.3배)를 초과하고, 또한, 2.5배(바람직하게는 2.1배) 미만으로 되도록 행해지는 것이 바람직하다. 연속하는 2개의 단계에 있어서 이와 같은 번수가 사용됨으로써, 앞의 단계보다 구멍이 자잘하고, 또한 너무 성기지 않은 연마재가 사용되게 되어, 앞의 번수에서 생긴 흠집을 다음의 번수에서 유의미하게 작게 할 수 있기 때문에, 스퍼터면(3)의 표면 요철을 저감할 수 있다.
다단의 연마는, 최후의 단계에 있어서 사용하는 연마재의 번수가, 최후의 단계의 하나 전의 단계에 있어서 사용하는 연마재의 번수의 1.7배 이하, 바람직하게는 1.6배 이하로 되도록 행해지는 것이 바람직하다. 이와 같은 번수가 사용됨으로써, 최후의 단계의 하나 전의 단계에 있어서 사용하는 연마재에 의해서 생긴 흠집을 최후의 단계에서 유의미하게 작게 할 수 있기 때문에, 스퍼터면(3)의 표면 요철을 저감할 수 있다.
다단의 연마는, 최초의 단계에 있어서 사용하는 연마재의 번수가, 통상 #100 이상을 이용할 수 있지만, 바람직하게는 #280 이상, 보다 바람직하게는 #320 이상#1200 이하, 더 바람직하게는 #360 이상 #800 이하, 보다 더 바람직하게는 #500 이상 #700 이하로 되도록 행해지는 것이 바람직하다. 최초의 단계에 있어서 사용하는 연마재의 번수가 #320보다 큼으로써, 이어지는 단계에 있어서 개선될 수 없을 정도로 타깃재(2)의 스퍼터면(3)을 흠집나게 해 버리는 것을 방지할 수 있다.
다단의 연마는, 최후의 단계에 있어서 사용하는 연마재의 번수가, #800 이상 #1500 이하인 것이 바람직하다. 최후의 단계에 있어서 사용하는 연마재의 번수가, #800 이상 #1500 이하인 것에 의해서, 충분히 자잘한 입도의 연마재에 의해 연마 마무리가 행해져, 타깃재(2)의 스퍼터면(3)의 표면 요철을, 이상 방전의 발생이 효과적으로 저감되는 정도까지 충분히 저감할 수 있고, 스퍼터링에 있어서 이상 방전이 생기기 어려운 스퍼터링 타깃(1)을 제조할 수 있다.
또, 각 단계에서의 연마 시간은, 스퍼터면(3) 전체에 연마를 실시하기 위하여 충분하면 되고, 특별히 한정되지 않지만, 연마면이 한결같은 외견이 될 때까지 연마하는 것이 바람직하다. 타깃재(2)가 알루미늄인 경우, 예를 들면, 50 s/㎡ 이상, 바람직하게는 100 s/㎡ 이상 연마하는 것이 바람직하다.
상술한 공정에 의해서 제조된 스퍼터링 타깃(1)의 평가를 위하여, 제조된 스퍼터링 타깃(1)의 스퍼터면(3)을 편의적으로 분할한다. 분할은, 예를 들면, 타깃재(2)의 스퍼터면(3)이 직사각형인 경우, 적어도 타깃재(2)의 긴 변 방향에 있어서 타깃재(2)의 스퍼터면(3)을 복수의 영역으로 균등하게 나누도록 행해진다. 예를 들면, 도 3에 나타내는 바와 같이, 타깃재(2)의 스퍼터면(3)을 3분할한 경우에는, 빗금친 부분으로 나타내어지는 영역 S1, S2 및 S3의 면적은 실질적으로 동등해진다. 스퍼터링 타깃(1)의 평가는, 상기와 같이 분할한 각 영역의 표면의 거칠기의 척도인 산술평균 거칠기 Ra를, 예를 들면, 접촉식 표면거칠기계에 의해 측정하고, 측정된 복수의 산술평균 거칠기 Ra의 평균값 및 표준편차 σ를 산출함으로써 행해진다. 표면거칠기의 측정은, 상기 분할된 영역의 중심에서 측정을 행하는 것이 바람직하다. 본 명세서에 있어서 산술평균 거칠기 Ra는, 접촉식 표면거칠기계에 의해서 얻어지는 측정 곡선 상의 임의의 점의 높이로부터, 측정 곡선 상의 모든 점의 평균의 높이를 뺀 값(편차(Yi))의 절대값을 합계하여 평균한 값이고, 이하의 식
으로 나타내어진다.
상기 방법에 의해 제조된, 도 1에 나타내어지는 스퍼터링 타깃(1)은, 스퍼터면(3)의 복수(면 내 3∼6점 정도 측정)의 산술평균 거칠기 Ra의 평균이 0.8 ㎛ 이하이고, 바람직하게는 0.6 ㎛ 이하, 보다 바람직하게는 0.5 ㎛ 이하이다. 산술평균 거칠기 Ra의 평균의 하한값은 특별히 한정되지 않지만, 바람직하게는 0.01 ㎛ 이상, 보다 바람직하게는 0.05 ㎛ 이상, 더 바람직하게는 0.08 ㎛ 이상, 특히 바람직하게는 0.1 ㎛ 이상이다. 스퍼터면(3)의 복수의 산술평균 거칠기 Ra의 평균이 상기의 하한 이상이면, 스퍼터링 타깃(1)의 스퍼터면(3)은 미세한 기계적 가공흔(痕)(연마흔)에 의한 요철이 남아, 스퍼터링 초기 단계의 스퍼터링이 안정되기 쉽다. 또, 복수의 산술평균 거칠기 Ra의 표준편차 σ가 0.2 ㎛ 이하이고, 바람직하게는 0.15 ㎛ 이하, 보다 바람직하게는 0.1 ㎛ 이하, 더 바람직하게는 0.08 ㎛ 이하이지만, 산술평균 거칠기 Ra의 평균값과의 비(복수의 산술평균 거칠기 Ra의 표준편차 σ/복수의 산술평균 거칠기 Ra의 평균값)가 0.3 이하인 것이 더 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.2 이하, 더 바람직하게는 0.15 이하이다. 제조되는 스퍼터링 타깃(1)의 산술평균 거칠기 Ra의 평균, 표준편차 σ 및 Ra의 표준편차 σ/Ra의 평균값이 바람직한 범위(산술평균 거칠기 Ra의 평균: 0.5 ㎛ 이하, 표준편차 σ: 0.1 ㎛ 이하, Ra의 표준편차 σ/Ra의 평균값: 0.2 이하)로 하는 구체적 방법으로서는, 연속하는 2개의 단계에 있어서, 나중의 단계에 있어서 사용하는 연마재의 번수가, 앞의 단계에 있어서 사용하는 연마재의 번수의 1.0배를 초과하고, 또한, 2.5배 미만인 것과 같이 연마를 행한다. 여기서, 최초의 단계에 있어서 사용한 연마재의 번수는 #400 이상이다. 또, 최후의 단계에 있어서 사용한 연마재의 번수는 #800 이상 #1500 이하이다. 또, 최후의 단계에 있어서 사용하는 연마재의 번수가, 최후의 단계의 하나 전의 단계에 있어서 사용하는 연마재의 번수의 1.5배 이하이다. 이와 같이 하여 얻어진 스퍼터링 타깃(1)은, 백킹 플레이트나 지지 부재와 접합 후이더라도, 스퍼터면(3)의 복수의 산술평균 거칠기 Ra의 평균이 0.5 ㎛ 이하로 충분히 작기 때문에, 표면 요철이 적어, 이상 방전이 생기기 어렵다. 또, 스퍼터면(3)의 복수의 산술평균 거칠기 Ra의 표준편차 σ가 0.1 ㎛ 이하, Ra의 표준편차 σ/Ra의 평균값이 0.2 이하로 충분히 작고, 스퍼터면(3)의 표면의 상태가 균일하기 때문에, 국소적인 대전이 생기기 어려워, 이상 방전이 생기기 어렵다. 또한, 스퍼터링 초기의 하드 아크의 발생도 효과적으로 억제할 수 있다.
상기 방법에 의해 제조된, 도 1에 나타내어지는 스퍼터링 타깃(1)에 있어서, 타깃재(2)의 재료인 금속의 비커스 경도는 100 이하이면 특별히 한정되지 않고, 예를 들면, Cu(무산소구리)의 경도인 90 이하, Al-0.5 중량% Cu 합금의 경도인 30 이하, 또는 순Al의 경도인 20 이하의 경도여도 된다.
타깃재(2)의 재료는, 전술과 같은 HV를 갖는 것이라면 특별히 한정되지 않고, 예를 들면, Al, Cu 및 이들을 포함하는 금속 등을 사용할 수 있다. 본원의 효과를 나타내는 관점에서, 타깃재(2)의 비커스 경도는, 바람직하게는 95 이하, 보다 바람직하게는 60 이하, 더 바람직하게는 50 이하, 보다 더 바람직하게는 40 이하, 특히 바람직하게는 30 이하인 것이 바람직하다. 백킹 플레이트(6)에는 타깃재(2)의 경도보다 큰 경도를 갖는 금속이 사용되는 것이 바람직하고, 예를 들면, Cu, Cu 합금, Al 합금, Ti 등을 사용할 수 있다.
상기에서는 평판형의 스퍼터링 타깃에 대하여 설명하였지만, 원통형의 스퍼터링 타깃에 대해서도 마찬가지의 방법으로, 스퍼터링에 있어서 이상 방전이 생기기 어려운 스퍼터링 타깃을 제조할 수 있다. 본 발명의 일 실시 형태인 원통형의 스퍼터링 타깃의 제조 방법에 대하여 이하에 설명한다.
비커스 경도(HV)가 100 이하인, 금속으로 구성되는 원통형의 타깃재를 준비한다. 원통형의 타깃재는, 용해 주조법, 스프레이 포밍법, 분말야금법 등에 의해 제작된 금속 괴로부터 압출법 등에 의해 성형할 수 있다. 타깃재는 스퍼터면으로 되는 외주면에 왜곡이 없는 것이 바람직하고, 선반에 의한 기계 가공이나 연삭반에 의한 연삭 가공은, 타깃재의 비커스 경도(HV)를 변화시키지 않고 스퍼터면으로 되는 외주면으로부터 왜곡을 제거할 수 있으므로 바람직하다. 백킹 튜브를 이용하는 스퍼터링 타깃의 경우, 타깃재를 백킹 튜브에 본딩한다. 본딩의 온도는, 본딩 방법, 사용하는 타깃재 및 백킹 튜브를 구성하는 재료의 종류에 의존하여 여러 가지일 수 있지만, 예를 들면, 고순도 Al(순도 99.99∼99.999%)로 된 타깃재와, SUS304로 된 백킹 튜브를 인듐, 주석 또는 그들 합금으로 이루어지는 접합재에 의해 본딩(땜납 접합)하는 경우에는, 150℃ 이상 300℃ 이하의 온도에서 실시되는 것이 바람직하다.
또, 원통형의 타깃재를 준비하는 공정에 있어서, 소정의 치수로 가공된 비커스 경도(HV)가 100 이하인, 금속으로 구성되는 원통형의 타깃재를 구입한 것을 이용해도 되고, 원통형의 스퍼터링 타깃의 제조 공정에 있어서, 백킹 튜브와의 접합에 이상이 생기고, 제품 스펙으로부터 벗어난 원통형의 스퍼터링 타깃으로부터, 백킹 튜브를 떼어내고, 또한 접합재를 제거한 것을 원통형의 타깃재로 해도 된다.
또, 원통형의 타깃재의 구체적인 제조 방법의 일례를 설명한다. 압출법에 관하여, 예를 들면, 일본 공개특허 특개2013-185238호 공보나 일본 공개특허 특개2009-90367호 공보에 기재되어 있다. 또는, 알루미늄기술편람(경금속협회 알루미늄기술편람편집위원회 편, 칼로스 출판, 신판, 1996년 11월 18일 발행)에 기재되어 있다.
또, 플랜지나 캡재를 장착하는 스퍼터링 타깃의 경우, 캡이나 플랜지를 타깃재의 양단에 TIG 용접(Tungsten Inert Gas welding)이나 EB 용접(Electron Beam welding)에 의해 장착한다. 이 용접 공정에 있어서도, 타깃 표면에 산화층이 두껍게 형성되는 경우가 있어, 이 산화층을 제거 또는 저감하기 위하여 연마를 실시하는 경우가 있다.
연마 공정, 연마 후의 표면의 세정 공정, 그 외의 임의의 공정에 대해서는, 판 형상의 타깃의 경우와 마찬가지로 실시할 수 있다. 연마 공정에 있어서는, 종이나 섬유 기재에 연마 입자를 도포한 연마재를 사용하고, 판 형상의 타깃의 경우와 마찬가지로 수작업이나 연마기를 사용하여 실시할 수 있다. 타깃재의 스퍼터면에 대하여, 서로 번수가 다른 복수의 연마재를 이용하여, 작은 번수로부터 큰 번수로 순서대로 다단의 연마를 행한다. 구체적으로는, 원통형의 타깃재(2)의 축 방향을 따라서 연마재를 연마하면서 이동시킨다. 이 때, 타깃재를 회전시키면서 연마재를 이동시켜도 되고, 타깃재를 고정한 상태에서 연마재를 이동시켜도 된다. 또, 연마를 행할 때, 타깃재의 축 방향은 수평이 되어 있어도 되고, 지면(地面)에 대하여 수직이 되어 있어도 된다. 또한, 연마하기 쉬운 각도로 기울어져 있어도 된다. 또, 2단째의 연마에 있어서, 1단째의 연마재의 번수보다 큰 번수를 갖는 연마재를 이용하여, 1단째와 마찬가지로 연마를 행한다. 또한, 3단 이상의 연마를 행하는 경우, 전단의 연마재의 번수보다 후단의 연마재의 번수를 크게 하여 연마를 행한다. 긴 변 방향을 따라서 연마할 때, 연마재를 상하 운동, 좌우 운동시켜도 되고, 회전 운동시켜도 된다. 연마의 방향은, 축 방향에 한정되지 않고, 그 외의 방향에서 연마를 행해도 된다.
상술한 공정에 의해서 제조된 원통형 스퍼터링 타깃의 표면거칠기의 평가는, 판 형상의 타깃의 경우와 마찬가지로, 타깃재의 길이 방향에 있어서 스퍼터면을 편의적으로 복수의 영역으로 나누고, 상기 분할된 영역의 중심에서 측정을 행하는 것이 바람직하다. 상기 방법에 의해 제조된, 원통형 스퍼터링 타깃은, 스퍼터면의 복수(면 내 3∼6점 정도 측정)의 산술평균 거칠기 Ra의 평균이 0.8 ㎛ 이하이고, 바람직하게는 0.6 ㎛ 이하, 보다 바람직하게는 0.5 ㎛ 이하이다. 산술평균 거칠기 Ra의 평균의 하한값은 특별히 한정되지 않지만, 바람직하게는 0.01 ㎛ 이상, 보다 바람직하게는 0.05 ㎛ 이상, 더 바람직하게는 0.08 ㎛ 이상, 특히 바람직하게는 0.1 ㎛ 이상이다. 스퍼터면(3)의 복수의 산술평균 거칠기 Ra의 평균이 상기의 하한 이상이면, 스퍼터링 타깃(1)의 스퍼터면(3)은 미세한 기계적 가공흔(연마흔)에 의한 요철이 남아, 스퍼터링 초기 단계의 스퍼터링이 안정되기 쉽다. 또, 복수의 산술평균 거칠기 Ra의 표준편차 σ가 0.2 ㎛ 이하이고, 바람직하게는 0.15 ㎛ 이하, 보다 바람직하게는 0.1 ㎛ 이하, 더 바람직하게는 0.08 ㎛ 이하이고, 나아가서는 복수의 산술평균 거칠기 Ra의 표준편차 σ와 Ra의 평균값의 비(Ra의 표준편차 σ/Ra의 평균값)는 0.3 이하이고, 바람직하게는 0.2 이하, 보다 바람직하게는 0.15 이하이다. 제조되는 원통형 스퍼터링 타깃의 산술평균 거칠기 Ra의 평균 및 표준편차 σ가 바람직한 범위(산술평균 거칠기 Ra의 평균: 0.5 ㎛ 이하, 표준편차 σ: 0.1 ㎛ 이하, Ra의 표준편차 σ/Ra의 평균값: 0.2 이하)로 하는 구체적 방법으로서는, 연속하는 2개의 단계에 있어서, 나중의 단계에 있어서 사용하는 연마재의 번수가, 앞의 단계에 있어서 사용하는 연마재의 번수의 1.0배를 초과하고, 또한, 2.5배 미만인 것과 같이 연마가 행해지는 것이 바람직하다. 여기서, 최초의 단계에 있어서 사용한 연마재의 번수는 #320보다 큰 것이 바람직하다. 또, 최후의 단계에 있어서 사용한 연마재의 번수는 #800 이상 #1500 이하인 것이 바람직하다. 또, 최후의 단계에 있어서 사용하는 연마재의 번수가, 최후의 단계의 하나 전의 단계에 있어서 사용하는 연마재의 번수의 1.7배 이하인 것이 바람직하다. 이와 같이 하여 얻어진 스퍼터링 타깃(1)은, 백킹 튜브나 플랜지, 캡재와 접합 후이더라도, 스퍼터면(3)의 복수의 산술평균 거칠기 Ra의 평균이 0.5 ㎛ 이하로 충분히 작기 때문에, 표면 요철이 적어, 이상 방전이 생기기 어렵다. 또, 스퍼터면(3)의 복수의 산술평균 거칠기 Ra의 표준편차 σ가 0.1 ㎛ 이하, Ra의 표준편차 σ/Ra의 평균값이 0.2 이하로 충분히 작고, 스퍼터면(3)의 표면의 상태가 한결같기 때문에, 국소적인 대전이 생기기 어려워, 이상 방전이 생기기 어렵다.
(실시예 1∼7)
비커스 경도가 16인 순도 99.999%의 고순도 Al제의 압연판을 준비하고, 도어형 머시닝 센터에 의해 절삭 가공을 행함으로써 300 ㎜×350 ㎜×t16 ㎜의 타깃재(2)를 제작하였다. 비커스 경도에 대해서는, 타깃재(2)와 동일한 고순도 Al제의 압연판으로부터 50 ㎜×50 ㎜×t16 ㎜의 측정용 샘플을 제작하고, 주식회사시마즈제작소 제의 미소 경도계 HMV-2TADW를 사용하고, 시험력 9.807 N, 시험력 보지 시간 15 s의 조건으로 압흔을 낸 후, JIS Z2244:2003에 기초하여 측정을 행하였다. 타깃재(2)의 스퍼터면에 대해서는, 평탄한 면으로 되도록 프레이즈 가공을 실시하였다. 도 3에 나타내는 바와 같이, 스퍼터면(3)을 편의적으로 3개의 영역으로 분할하고, 각 영역의 중심에 있어서 주식회사미츠토요 제의 소형 표면거칠기계 서프 테스트 SJ-301을 사용하여 JIS B0601 2001에 기초하여 산술평균 거칠기 Ra를 측정한 바, 스퍼터면(3)의 복수의 산술평균 거칠기 Ra의 평균값은 0.32 ㎛였다. 절삭 가공 후의 타깃재(2)와, 순도 99.99%의 무산소구리로 구성되는 백킹 플레이트(6)를 200℃에서 땜납 본딩하여, 스퍼터링 타깃(1)을 형성하였다. 형성된 스퍼터링 타깃(1)에 대하여 UT 검사를 행한 후, 켄마론에 의해서 백킹 플레이트(6)를 연마하였다.
다음으로, 타깃재(2)의 스퍼터면(3)에 대하여 서로 번수가 다른 복수의 연마재를 이용하여, 작은 번수로부터 큰 번수로 순서대로 다단의 연마를 행하였다. 연마는 각종 번수(입도)의 켄마론(산쿄이화학주식회사 제)을 장착한 오비탈 샌더(SV12SG, 히타치코키주식회사 제)를 이용하여 행하고, 타깃재(2)의 스퍼터면(3)에, 요동하는 연마재를 누르면서 움직임으로써 행하였다. 이 때, 연마는 집진기 안에서 행함으로써 연마 부스러기를 제거하면서 행하였다. 각 단계에서의 연마는, 스퍼터면의 외견이 한결같아질 때까지 행하였다. 연마 후, 타깃재(2)의 스퍼터면(3)을 에어 블로우하고, 에탄올 닦기를 행하였다. 계속해서, 연마 전과 마찬가지로, 스퍼터면(3)을 편의적으로 3개의 영역으로 분할하고, 각 영역의 중심에 있어서 산술평균 거칠기 Ra의 파라미터를 측정하고, 스퍼터면(3)의 복수의 산술평균 거칠기의 평균값 및 표준편차 σ를 산출하였다. 복수의 연마에 있어서 사용한 연마재의 번수와, 산출한 복수의 산술평균 거칠기 Ra의 평균값, 표준편차 σ, Ra의 표준편차 σ/Ra의 평균값, 최대값과 최소값의 차, 및 최대값과 최소값의 차/Ra의 평균값을, 이하의 표 1에 나타냈다.
표 1에 나타내는 바와 같이, 상기 공정에 의해 얻어진 스퍼터링 타깃(1)에 대하여 다단의 연마를 행함으로써, 복수의 산술평균 거칠기 Ra의 평균값이 0.8 ㎛를 하회하는, 이상 방전이 생기기 어려운 스퍼터링 타깃(1)을 제공할 수 있었다. 1단째의 번수가 #320을 상회함으로써, 복수의 산술평균 거칠기 Ra의 평균값이 0.6 ㎛를 하회하는, 양호한 스퍼터면(3)이 제공되었다. 또, 연속하는 2개의 단계에 있어서, 나중의 단계에서 사용하는 연마재의 번수가 앞의 단계에서 사용하는 연마재의 번수의 2.5배 미만으로 함으로써, 앞의 단계에서 생긴 흠집을 나중의 단계에서 유의미하게 작게 할 수 있었기 때문에, 복수의 산술평균 거칠기 Ra의 평균값을 0.6 ㎛ 이하로 할 수 있고, 표준편차 σ를 효과적으로 저감할 수 있고, 또한, 최대값과 최소값의 차를 0.50 ㎛ 이하로 억제할 수 있었다. 또, 다단의 연마 중 최후의 단계에서 사용하는 연마재의 번수를, 최후의 단계의 하나 전의 단계에서 사용하는 연마재의 번수의 1.7배 이하로 함으로써 복수의 산술평균 거칠기 Ra의 평균값이 0.5 ㎛ 이하이고, 또한, 표준편차 σ가 0.1 ㎛ 이하(Ra의 표준편차 σ/Ra의 평균값이 0.2 이하), 또한, 최대값과 최소값의 차를 0.20 ㎛ 이하(최대값과 최소값의 차/Ra의 평균값이 0.4 이하)인 표면 요철과 그 불균일이 작은 양호한 스퍼터면(3)이 제공되었다.
(실시예 8∼9)
또한, 비커스 경도가 16인 순도 99.999%의 고순도 Al제의 압연판을 준비하고, 도어형 머시닝 센터에 의해 절삭 가공을 행함으로써 950 ㎜×1000 ㎜×t16 ㎜의 타깃재(2)를 제작하였다. 비커스 경도에 대해서는, 실시예 1∼7과 마찬가지의 방법에 의해 측정을 행하였다. 타깃재(2)의 스퍼터면에 대해서는, 평탄한 면으로 되도록 프레이즈 가공을 실시하였다. 스퍼터면(3)을 편의적으로 16의 영역으로 분할하고, 각 영역의 중심에 있어서 주식회사미츠토요 제의 소형 표면거칠기계 서프테스트 SJ-301을 사용하여 JIS B0601 2001에 기초하여 산술평균 거칠기 Ra를 측정한 바, 스퍼터면(3)의 복수의 산술평균 거칠기 Ra의 평균값은 0.35 ㎛였다. 절삭 가공 후의 타깃재(2)와, 순도 99.99%의 무산소구리로 구성되는 백킹 플레이트(6)를 200℃에서 땜납 본딩하여, 스퍼터링 타깃(1)을 형성하였다. 형성된 스퍼터링 타깃(1)에 대하여 UT 검사를 행한 후, 켄마론에 의해서 백킹 플레이트(6)를 연마하였다.
다음으로, 타깃재(2)의 스퍼터면(3)에 대하여, 실시예 1과 마찬가지의 조건으로 다단의 연마를 행하였다. 계속해서, 연마 전과 마찬가지로 스퍼터면(3)을 편의적으로 16의 영역으로 분할함으로써, 스퍼터면(3)의 복수의 산술평균 거칠기 Ra의 평균값 및 표준편차 σ를 산출하였다. 산출한 복수의 산술평균 거칠기 Ra의 평균값, 표준편차 σ, Ra의 표준편차 σ/Ra의 평균값, 최대값과 최소값의 차, 및 최대값과 최소값의 차/Ra의 평균값을 표 1에 병기하였다.
실시예 8 및 9의 결과로부터, 본 발명의 연마 방법은, 사이즈가 큰 타깃재의 연마에도 적합하다는 것이 명백하게 되었다.
(실시예 10)
비커스 경도가 88인 순도 99.99%의 무산소구리 제의 압연판을 준비하고, 도어형 머시닝 센터에 의해 절삭 가공을 행한 300 ㎜×350 ㎜×t16 ㎜의 타깃재(2)를 제작하였다. 비커스 경도에 대해서는, 타깃재(2)와 동일한 무산소구리 제의 압연판으로부터 50 ㎜×50 ㎜×t16 ㎜의 측정용 샘플을 제작하고, 주식회사아카시제작소 제의 비커스 경도계 AVK-A를 사용하고, 시험력 20 kgf, 시험력 보지 시간 15 s의 조건으로 압흔을 낸 후, JIS Z2244:2003에 기초하여 측정을 행하였다. 타깃재(2)의 스퍼터면에 대해서는, 평탄한 면으로 되도록 프레이즈 가공을 실시하였다. 스퍼터면(3)을 편의적으로 3개의 영역으로 분할하고, 각 영역의 중심에 있어서 주식회사미츠토요 제의 소형 표면거칠기계 서프테스트 SJ-301을 사용하여 JIS B0601 2001에 기초하여 산술평균 거칠기 Ra를 측정한 바, 스퍼터면(3)의 복수의 산술평균 거칠기 Ra의 평균값은 0.29 ㎛였다. 절삭 가공 후의 타깃재(2)와, 순도 99.99%의 무산소구리로 구성되는 백킹 플레이트(6)를 200℃에서 땜납 본딩하여, 스퍼터링 타깃(1)을 형성하였다. 형성된 스퍼터링 타깃(1)에 대하여 UT 검사를 행한 후, 켄마론에 의해서 백킹 플레이트(6)를 연마하였다.
다음으로, 타깃재(2)의 스퍼터면(3)에 대하여, 실시예 1과 마찬가지의 조건으로 다단의 연마를 행하였다. 계속해서, 연마 전과 마찬가지로 스퍼터면(3)을 편의적으로 3의 영역으로 분할함으로써, 스퍼터면(3)의 복수의 산술평균 거칠기 Ra의 평균값 및 표준편차 σ를 산출하였다. 산출한 복수의 산술평균 거칠기 Ra의 평균값, 표준편차 σ, Ra의 표준편차 σ/Ra의 평균값, 최대값과 최소값의 차, 및 최대값과 최소값의 차/평균값을, 이상의 표 1에 나타냈다.
상기 실시예에 있어서는, 평판형 타깃재를 형성하고, 그 평가를 행하였지만, 원통형 타깃재에 대해서도, 마찬가지의 처리를 행함으로써, 마찬가지의 결과를 얻을 수 있다.
(비교예)
비커스 경도가 16인 순도 99.999%의 고순도 Al제의 압연판을 준비하고, 도어형 머시닝 센터에 의해 절삭 가공을 행함으로써 300 ㎜×350 ㎜×t16 ㎜의 타깃재(2)를 제작하였다. 비커스 경도에 대해서는, 실시예 1∼7과 마찬가지의 방법으로 측정을 행하였다. 타깃재(2)의 스퍼터면에 대해서는, 평탄한 면으로 되도록 프레이즈 가공을 실시하였다. 스퍼터면(3)을 편의적으로 3개의 영역으로 분할하고, 각 영역의 중심에 있어서 주식회사미츠토요 제의 소형 표면거칠기계 서프테스트 SJ-301을 사용하여 JIS B0601 2001에 기초하여 산술평균 거칠기 Ra를 측정한 바, 스퍼터면(3)의 복수의 산술평균 거칠기 Ra의 평균값은 0.42 ㎛였다. 절삭 가공 후의 타깃재(2)와, 순도 99.99%의 무산소구리로 구성되는 백킹 플레이트(6)를 200℃에서 땜납 본딩하여, 스퍼터링 타깃(1)을 형성하였다. 형성된 스퍼터링 타깃(1)에 대하여 UT 검사를 행한 후, 켄마론에 의해서 백킹 플레이트(6)를 연마하였다.
다음으로, 타깃재(2)의 스퍼터면(3)에 대하여, 연마재의 번수가 #180의 조건으로 1단의 연마를 행하였다. 연마는, 스퍼터면의 외견이 균일해질 때까지 행하였다. 계속해서, 연마 전과 마찬가지로 스퍼터면(3)을 편의적으로 3개의 영역으로 분할함으로써, 스퍼터면(3)의 복수의 산술평균 거칠기 Ra의 평균값 및 표준편차 σ를 산출하였다. 산출한 복수의 산술평균 거칠기 Ra의 평균값, 표준편차 σ, Ra의 표준편차 σ/Ra의 평균값, 최대값과 최소값의 차, 및 최대값과 최소값의 차/Ra의 평균값을, 표 1에 병기하였다.
실시예 1∼10에 있어서는, 연마에 의해 산술평균 거칠기 Ra 평균값이 낮은 상태를 달성할 수 있었지만, 비교예 1에 있어서는, 연마에 의해 산술평균 거칠기 Ra 평균값이 현저하게 증가하였다. 이것은, 비교예 1에 있어서, 다단의 연마가 행해지지 않았기 때문에, 표면 요철이 효과적으로 저감되지 않았기 때문이다라고 생각된다.
1: 스퍼터링 타깃
2: 타깃재
3: 스퍼터면
4: 연마재
6: 백킹 플레이트
2: 타깃재
3: 스퍼터면
4: 연마재
6: 백킹 플레이트
Claims (8)
- 비커스 경도가 100 이하인, 금속으로 구성되는 타깃재의 스퍼터면에 대하여, 서로 번수가 다른 복수의 연마재를 이용하여 작은 번수로부터 큰 번수로 순서대로 다단의 연마를 행하고,
상기 다단의 연마 중 어느 연속하는 2개의 단계에 있어서도, 나중의 단계에 있어서 사용하는 연마재의 번수는, 앞의 단계에 있어서 사용하는 연마재의 번수의 1.0배를 초과하고 2.1배 미만이고,
상기 다단의 연마 중의 최후의 단계에 있어서 사용하는 연마재의 번수는, 최후의 단계의 하나 전의 단계에 있어서 사용하는 연마재의 번수의 1.6배 이하이며,
상기 다단의 연마 중 최초의 단계에 있어서 사용하는 연마재의 번수는, #320보다 크고,
상기 타깃재의 스퍼터면이 긴 변 방향의 길이가 450 ㎜인 긴 판 형상이거나, 또는 직경이 300 ㎜인 원판 형상이며,
상기 타깃재를 구성하는 상기 금속은 Al, Al 합금, Cu 또는 Cu 합금인, 스퍼터링 타깃의 제조 방법. - 삭제
- 제 1 항에 있어서,
상기 다단의 연마 중 최후의 단계에 있어서 사용하는 연마재의 번수는, #800 이상 #1500 이하인, 스퍼터링 타깃의 제조 방법. - 삭제
- 삭제
- 금속으로 구성되는 타깃재를 갖고, 상기 타깃재의 스퍼터면이 긴 변 방향의 길이가 450 ㎜인 긴 판 형상이거나, 또는 직경이 300 ㎜인 원판 형상이고, 상기 타깃재의 스퍼터면에 있어서 복수의 측정점에서 측정을 행한 산술평균 거칠기 Ra의 평균은 0.05 ㎛ 이상 0.5 ㎛ 이하이고, 복수의 측정점에서 측정을 행한 산술평균 거칠기 Ra의 표준편차는 0.08 ㎛ 이하이고,
복수의 측정점에서 측정을 행한 산술평균 거칠기 Ra의 표준 편차와 산술평균 거칠기 Ra의 평균값의 비인 (산술평균 거칠기 Ra의 표준 편차)/(산술평균 거칠기 Ra의 평균값)이 0.2 이하이며,
상기 타깃재를 구성하는 상기 금속은 Al, Al 합금, Cu 또는 Cu 합금인, 스퍼터링 타깃. - 제 1 항에 기재된 스퍼터링 타깃의 제조방법에 의해 제조된 스퍼터링 타깃에 있어서,
금속으로 구성되는 타깃재를 갖고, 상기 타깃재의 스퍼터면이 긴 변 방향의 길이가 450 ㎜인 긴 판 형상이거나, 또는 직경이 300 ㎜인 원판 형상이고, 상기 타깃재의 스퍼터면에 있어서 복수의 측정점에서 측정을 행한 산술평균 거칠기 Ra의 평균은 0.05 ㎛ 이상 0.5 ㎛ 이하이고, 복수의 측정점에서 측정을 행한 산술평균 거칠기 Ra의 표준편차는 0.08 ㎛ 이하이고,
복수의 측정점에서 측정을 행한 산술평균 거칠기 Ra의 표준 편차와 산술평균 거칠기 Ra의 평균값의 비인 (산술평균 거칠기 Ra의 표준 편차/산술평균 거칠기 Ra의 평균값)이 0.2 이하이며,
상기 타깃재를 구성하는 상기 금속은 Al, Al 합금, Cu 또는 Cu 합금인, 스퍼터링 타깃. - 제 1 항에 있어서,
상기 연마는, 연마재를 장착한 오비탈 샌더를 이용하여 행하는, 스퍼터링 타깃의 제조 방법.
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