WO2011129089A1 - スパッタリングターゲットの製造方法およびスパッタリングターゲット - Google Patents

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target
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manufacturing
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淳一郎 萩原
秀一 東
正三 神原
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株式会社アルバック
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/34—Sputtering
    • C23C14/3407—Cathode assembly for sputtering apparatus, e.g. Target
    • C23C14/3414—Metallurgical or chemical aspects of target preparation, e.g. casting, powder metallurgy
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D22/00—Shaping without cutting, by stamping, spinning, or deep-drawing
    • B21D22/14—Spinning
    • B21D22/16—Spinning over shaping mandrels or formers
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22F—CHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
    • C22F1/00—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
    • C22F1/04—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of aluminium or alloys based thereon

Definitions

  • the present invention relates to a sputtering target manufacturing method in which a target portion and a backing plate portion are integrally formed, and a sputtering target.
  • a sputtering target for forming a thin film has been formed of a flat metal plate having a circular or rectangular shape, and is incorporated into a sputtering apparatus in a state of being integrally bonded to a backing plate.
  • the backing plate is a metal member for connecting the sputtering target to the sputtering cathode, and has a cooling water circulation channel formed therein.
  • Brazing, electron beam welding, or the like is employed for joining the sputtering target and the backing plate.
  • joining by brazing may cause the target and backing plate to peel off due to the temperature rise of the target during sputtering, while joining by electron beam welding creates a pinhole in the backing plate. There is a possibility to make it.
  • Patent Document 1 describes a method of manufacturing a sputtering target having a target portion and a support portion that supports the target portion by deep drawing a single plate (blank) made of a metal or an alloy. Has been.
  • a sputtering target is required to have a uniform and normal recrystallized structure for sputtering film formation.
  • the backing plate is required to have enough strength to withstand the cooling water pressure.
  • blanks controlled by the crystal characteristics of the target portion are produced, and the support portion is formed by pressing the peripheral edge of the blank. As a result, plastic working can be performed only on the support portion, and thus the crystal characteristics of the target portion can be maintained well.
  • JP-A-6-158297 paragraphs [0016] and [0023], FIG. 1)
  • an object of the present invention is to provide a sputtering target having both crystal characteristics required as a target and mechanical strength required as a backing plate, and a method for producing the same.
  • a method for producing a sputtering target includes a step of forming a disk-shaped metal plate whose structure is controlled.
  • An annular support portion is formed on the peripheral portion of the metal plate by drawing and deforming the peripheral portion of the metal plate by spinning while maintaining the metal plate at a predetermined temperature or lower.
  • a sputtering target includes a disk-shaped target portion and an annular support portion.
  • the target portion is formed of a metal material whose structure is controlled and has a first hardness.
  • the support portion has a second hardness that is 1.2 times or more of the first hardness, and is formed by spinning the periphery of the target portion.
  • the manufacturing method of the sputtering target which concerns on one Embodiment of this invention includes the process of forming the disk-shaped metal plate by which structure
  • An annular support portion is formed on the peripheral portion of the metal plate by drawing and deforming the peripheral portion of the metal plate by spinning while maintaining the metal plate at a predetermined temperature or lower.
  • the disc-shaped metal plate whose structure is controlled means a metal plate whose metal structure, crystal structure, crystal orientation, and the like required as a sputtering target are controlled.
  • the metal plate forms a target portion that receives a sputtering action during film formation.
  • the said support part is integrally formed in the peripheral part of a metal plate, and functions as a backing plate into which cooling water is introduced.
  • the peripheral portion of the metal plate is spun while maintaining the metal plate at a predetermined temperature or lower when the support portion is formed.
  • the predetermined temperature is set to an appropriate temperature at which relaxation of internal stress due to the annealing effect can be suppressed, for example.
  • the sputtering target manufacturing method it is possible to form a support portion having a hardness of 1.2 times or more with respect to the hardness of the target portion. Thereby, it is possible to obtain a sputtering target having both crystal characteristics required as a target and mechanical strength required as a backing plate.
  • the predetermined temperature can be appropriately set depending on the type and composition of the metal material constituting the metal plate.
  • the predetermined temperature can be 130 ° C. By spinning the metal plate at 130 ° C. or lower, it is possible to stably form a support portion having a desired hardness or mechanical strength.
  • the method of processing the metal plate while controlling the temperature is not particularly limited.
  • the peripheral portion of the metal plate is drawn and deformed by spinning, the metal plate is cooled, and the peripheral portion of the metal plate is further The drawing is deformed by spinning. In this way, by alternately performing the processing and cooling, the support portion can be deformed into a desired shape while suppressing a temperature rise associated with the processing.
  • the cooling of the metal plate may be performed by directly cooling the metal plate or indirectly cooling the metal plate by cooling a mold that holds the metal plate.
  • the target portion is formed of a metal material whose structure is controlled and has a first hardness.
  • the support portion has a second hardness that is 1.2 times or more of the first hardness, and is formed by spinning the periphery of the target portion.
  • the above sputtering target can satisfy the crystal characteristics required as a target and the mechanical strength of a support required as a backing plate.
  • the sputtering target 10 of this embodiment is formed in a substantially shallow dish shape as a whole, and has a target portion 11 and a support portion 12.
  • the target portion 11 and the support portion 12 are made of the same metal material, and are integrally formed by drawing and deforming a metal plate.
  • the target part 11 has a disk shape and is formed of a metal material whose structure is controlled.
  • the target portion 11 is made of aluminum or an aluminum alloy.
  • the target portion 11 is made of an aluminum copper alloy (Al-0.5% Cu).
  • the metal material which forms the target part 11 is not restricted to said example, The other metal or alloy material used as a sputtering target may be used.
  • the target unit 11 is controlled in advance to a crystal structure and crystal orientation required as a sputtering target.
  • the crystal structure is typically a fine and uniform recrystallized structure, but is controlled to an optimum structure state according to the required target quality.
  • the metal plate whose structure is controlled in this way is manufactured through predetermined plastic processing such as forging and rolling and predetermined heat treatment.
  • the diameter of the target unit 11 is set to an appropriate size according to the specification.
  • the target portion 11 is formed with a diameter of 300 mm to 700 mm, but of course not limited thereto.
  • the thickness of the target portion 11 is not particularly limited, and can be set as appropriate as long as it can withstand the pressure of cooling water introduced during sputtering and does not hinder the formation of the support portion 12 and the like.
  • the target portion 11 is formed with a thickness of 20 mm to 50 mm.
  • the support part 12 is formed in an annular shape along the periphery of the target part 11.
  • the support portion 12 is formed by spinning the periphery of the target portion 11 as will be described later. Therefore, the support portion 12 is subjected to plastic working and has increased in hardness due to work hardening, and the hardness is higher than the hardness of the target portion 11.
  • the support part 12 has a hardness of 1.2 times or more of the hardness of the target part 11 by receiving a spinning process in a temperature-controlled state as will be described later.
  • the support part 12 has a function as a backing plate for connecting the target part 11 to a cathode of a sputtering apparatus (not shown).
  • a space portion 13 having a predetermined volume is formed by the support portion 12.
  • the introduction of the cooling water into the space portion 13 suppresses an excessive temperature rise of the target portion 11 during sputtering.
  • a flange portion 12 a is formed at the tip of the support portion 12 in order to improve the detachment workability of the sputtering target 10.
  • Mounting holes such as bolts are appropriately formed in the flange portion 12a.
  • an annular groove in which the seal ring is mounted may be formed on the bottom surface side of the flange portion 12a. The formation of the flange portion 12a is not essential and may be omitted.
  • the support portion 12 has a truncated cone shape whose diameter gradually increases from the target portion 11 side, but the shape is not particularly limited, and may be, for example, a cylindrical shape. Moreover, the height of the support part 12 is not specifically limited, It sets suitably according to a specification.
  • a disk-shaped metal ingot having a diameter of 200 mm and a thickness of 150 mm is produced.
  • the ingot is hot-forged at a temperature of 280 ° C. to 300 ° C. to produce a disk-shaped ingot having a diameter of 190 mm and a thickness of 150 mm.
  • the ingot is water-quenched, annealed at 280 ° C. to 300 ° C., and further cold forged to produce a disk-shaped ingot having a diameter of 450 mm and a thickness of 25 mm.
  • re-anneal at 280-300 ° C.
  • the metal plate 100 whose structure is controlled to a predetermined target characteristic as described above is drawn and deformed by the spinning device 20 shown in FIG.
  • the spinning device 20 includes a mold 21 and a motor 24 that rotates the mold 21.
  • the metal plate 100 is mounted on the spinning device 20 by being sandwiched between the mold 21 and the holder 22.
  • a drive shaft 23 of a motor 24 is coupled to the center of the mold 21, and the mold 21, the metal plate 100, and the holder 22 are integrally rotated by driving the motor 24.
  • the mold 21 is arbitrarily determined according to the shape of the sputtering target 10 to be produced.
  • the holder 22 presses the central region 101 of the metal plate 100 against the mold 21.
  • a central region 101 of the metal plate 100 sandwiched between the mold 21 and the holder 22 forms the target portion 11 of the sputtering target 10.
  • the peripheral region 102 of the metal plate 100 located outside the holder 22 is pressed toward the side peripheral surface of the mold 21 by the squeezing roller 30. Thereby, the peripheral area
  • peripheral region 102 of the metal plate 100 In the peripheral region 102 of the metal plate 100, internal stress (internal strain) accumulates and hardens due to drawing deformation. That is, the peripheral region 102 of the metal plate 100 is increased in strength by work hardening and has a higher hardness than the central region 101 of the metal plate 100.
  • the temperature of the peripheral region 102 of the metal plate 100 rises by converting the processing energy into heat energy.
  • the heat generation of the metal plate 100 promotes rearrangement of the crystal structure of the peripheral region 102 and promotes relaxation of internal stress. That is, due to the annealing effect due to heat generation of the metal plate 100, an increase in hardness due to work hardening of the peripheral region 102 is suppressed.
  • the temperature of the metal plate 100 is controlled during the spinning process of the metal plate 100, and the cooling process of the metal plate 100 is performed so that the temperature does not reach a predetermined temperature or higher. To do. Thereby, the excessive temperature rise of the peripheral area
  • the predetermined temperature can be appropriately set depending on the type and composition of the metal material constituting the metal plate.
  • the predetermined temperature can be 130 ° C.
  • the temperature management of the metal plate 100 may directly manage the temperature of the metal plate 100 or may manage the temperature of the mold 21. Further, the temperature management of the metal plate 100 may be performed not only by temperature management by temperature measurement but also by, for example, the processing time and the processing rate.
  • the cooling method of the metal plate 100 can employ natural cooling of the metal plate 100 or forced cooling such as water cooling or air cooling. Further, the metal plate 100 may be indirectly cooled by cooling the mold 21. In order to maintain the metal plate 100 at a predetermined temperature or less, the drawing of the metal plate 100 may be performed intermittently at appropriate intervals (for example, 10 to 40 minutes), or the metal plate 100 may be cooled. However, continuous processing may be used. Since the heating rate during processing varies depending on the processing speed, the processing rate of the metal plate 100, and the like, the cooling method of the metal plate 100 may be changed according to the progress of processing.
  • the drawing process of the metal plate 100 is continued until the peripheral region 102 contacts the side peripheral surface of the mold 21. Thereby, the annular support part 12 surrounding the periphery of the target part 11 is formed.
  • the flange portion 12 a of the support portion 12 is formed by pressing the peripheral edge of the metal plate 100 against the flange portion 21 a of the mold 21.
  • the sputtering target 10 is manufactured as described above.
  • the support portion 12 can be formed without slowing the curing rate.
  • the support part 12 can be formed with the hardness of 1.2 times or more of the hardness (for example, Vickers hardness (Hv) 30) of the target part 11.
  • Hv Vickers hardness
  • the hardness ratio of the support part to the target part when the drawing process was continuously performed without temperature control was 1.1, as described above. It was confirmed that when the support portion was formed while managing the metal plate at 130 ° C. or less, the hardness ratio could be 1.3 or more. It has also been confirmed that a support portion having a hardness ratio of 1.4 could be formed by performing drawing while maintaining a relatively long interval (for example, 40 minutes).
  • a spinning method is adopted for forming the support portion 12.
  • the peripheral region 102 of the metal plate 100 can be uniformly squeezed over the entire region, and the entire region of the support portion 12 can be finished to a substantially uniform hardness. Therefore, the uniformity of hardness can be improved as compared with a processing method in which deformation stress acts on the bent portion intensively as in the press processing method.
  • a highly reliable sputtering target can be manufactured.
  • die can be reduced compared with the press processing method, the reduction of the manufacturing cost of the sputtering target 10 can be aimed at.
  • the sputtering target 10 having both the target part 11 having desired crystal characteristics and the support part 12 having excellent mechanical strength.
  • a large sputtering target can be stably manufactured.

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Abstract

【課題】ターゲットとして要求される結晶特性とバッキングプレートとして要求される機械的強度を兼ね備えたスパッタリングターゲットおよびその製造方法を提供する。 【解決手段】本発明の一実施形態に係るスパッタリングターゲットの製造方法は、支持部１２の形成に際して、金属板１００を所定温度以下に維持しながら金属板１００の周縁部をスピニング加工する。上記所定温度は、例えば、焼きなまし効果による内部応力の緩和を抑制できる適宜の温度に設定される。支持部の形成にスピニング加工法を採用することで、支持部１２全域に応力を付加することができる。これにより加工硬化による支持部１２全体の強度向上を図ることができる。また、加工に伴う支持部１２の所定温度を超える温度上昇が阻止されるため、結晶組織の回復による支持部１２の硬度の低下が抑制される。

Description

スパッタリングターゲットの製造方法およびスパッタリングターゲット
　本発明は、ターゲット部分とバッキングプレート部分とが一体形成されたスパッタリングターゲットの製造方法およびスパッタリングターゲットに関する。
　従来より、薄膜形成用のスパッタリングターゲットは、円形あるいは矩形状の平坦な金属板で形成されており、バッキングプレートに一体的に接合された状態で、スパッタリング装置に組み込まれる。バッキングプレートは、スパッタリングターゲットをスパッタリングカソードへ接続するための金属部材であり、内部に冷却水の循環流路が形成されている。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には、ろう接、電子ビーム溶接等が採用されている。ところが、ろう接による接合は、スパッタ時におけるターゲットの温度上昇を原因とするターゲットとバッキングプレートとの剥離を生じさせる可能性があり、一方、電子ビーム溶接による接合は、バッキングプレートにピンホールを生じさせる可能性がある。
　そこで近年、スパッタリングターゲットとバッキングプレートとを一体的に形成する技術が提案されている。例えば下記特許文献１には、金属又は合金からなる単一の板材（ブランク）を深絞り加工することで、ターゲット部分と該ターゲット部分を支持する支持部分とを有するスパッタリングターゲットを製造する方法が記載されている。
　一般的に、スパッタリングターゲットには、スパッタ成膜のための均質かつ正常な再結晶組織等が要求される。一方、バッキングプレートには、冷却水圧に耐え得る強度が要求される。特許文献１に記載の方法は、ターゲット部分の結晶特性に制御されたブランクスを作製し、このブランクスの周縁部をプレス加工することで支持部分を形成している。これにより、支持部分に対してのみ塑性加工を施すことが可能となるため、ターゲット部分の結晶特性を良好に維持できるとしている。
特開平６－１５８２９７号公報（段落[００１６]、［００２３］、図１）
　しかしながら、特許文献１に記載の方法では、バッキングプレートとして要求される機械的強度を備えた支持部分を形成することは困難であると考えられる。すなわち、上記支持部分に関してはプレス加工による圧縮応力及び曲げ応力を受けることで加工硬化による硬度の向上が見込まれるが、例えばアルミニウム合金の場合には加工時に発生する熱で支持部分の結晶組織の回復あるいは再結晶が避けられず、所望とする硬度を得ることができないと考えられる。また、プレスによる深絞りは、ターゲット部分と支持部分との境界部に応力が集中すると考えられるため、支持部分の全域にわたって所望の強度を付与することは困難を伴う。
　以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、ターゲットとして要求される結晶特性とバッキングプレートとして要求される機械的強度を兼ね備えたスパッタリングターゲットおよびその製造方法を提供することにある。
　上記目的を達成するため、本発明の一形態に係るスパッタリングターゲットの製造方法は、組織制御された円盤状の金属板を形成する工程を含む。
　上記金属板を所定温度以下に維持しながら上記金属板の周縁部をスピニング加工によって絞り変形させることで、上記金属板の周縁部に環状の支持部が形成される。
　また、本発明の一形態に係るスパッタリングターゲットは、円板状のターゲット部と、環状の支持部とを具備する。
　上記ターゲット部は、組織制御された金属材料で形成され、第１の硬度を有する。
　上記支持部は、上記第１の硬度の１．２倍以上である第２の硬度を有し、上記ターゲット部の周囲をスピニング加工することで形成される。
本発明の一実施形態に係るスパッタリングターゲットの断面図である。 上記スパッタリングターゲットの平面図である。 上記スパッタリングターゲットの製造方法を説明するスピニング加工装置の概略側面図である。
　本発明の一実施形態に係るスパッタリングターゲットの製造方法は、組織制御された円盤状の金属板を形成する工程を含む。
　上記金属板を所定温度以下に維持しながら上記金属板の周縁部をスピニング加工によって絞り変形させることで、上記金属板の周縁部に環状の支持部が形成される。
　組織制御された円板状の金属板とは、スパッタリングターゲットとして要求される金属組織、結晶組織や結晶方位等が制御された金属板を意味する。上記金属板は、成膜時にスパッタ作用を受けるターゲット部を形成する。そして、上記支持部は、金属板の周縁部に一体的に形成され、内部に冷却水が導入されるバッキングプレートとして機能する。
　上記スパッタリングターゲットの製造方法においては、支持部の形成に際して、上記金属板を所定温度以下に維持しながら上記金属板の周縁部をスピニング加工する。上記所定温度は、例えば、焼きなまし効果による内部応力の緩和を抑制できる適宜の温度に設定される。支持部の形成にスピニング加工法を採用することで、支持部全域に応力を付加することができる。これにより加工硬化による支持部全体の強度向上を図ることができる。また、加工に伴う支持部の所定温度を超える温度上昇が阻止されるため、結晶組織の回復による支持部の硬度の低下が抑制される。
　以上のように、上記スパッタリングターゲットの製造方法によれば、上記ターゲット部の硬度に対して１．２倍以上の硬度を有する支持部を形成することができる。これにより、ターゲットとして要求される結晶特性とバッキングプレートとして要求される機械的強度を兼ね備えたスパッタリングターゲットを得ることができる。
　上記所定温度は、金属板を構成する金属材料の種類、組成等によって適宜設定することができる。例えば、金属板がアルミニウム又はアルミニウム合金で形成される場合、上記所定温度は１３０℃とすることができる。１３０℃以下で金属板をスピニング加工することで、所望とする硬度あるいは機械的強度を備えた支持部を安定して形成することができる。
　金属板を温度管理しながら加工する方法は特に限定されず、一実施形態では、上記金属板の周縁部をスピニング加工によって絞り変形させ、上記金属板を冷却し、上記金属板の周縁部を更にスピニング加工によって絞り変形させる。このように、加工と冷却を交互に行うことで、加工に伴う温度上昇を抑制しつつ所望の形状に支持部を変形させることができる。
　上記金属板の冷却は、金属板を直接冷却してもよいし、金属板を保持する金型を冷却することで金属板を間接的に冷却してもよい。
　本発明の一実施形態に係るスパッタリングターゲットは、円板状のターゲット部と、環状の支持部とを具備する。
　上記ターゲット部は、組織制御された金属材料で形成され、第１の硬度を有する。
　上記支持部は、上記第１の硬度の１．２倍以上である第２の硬度を有し、上記ターゲット部の周囲をスピニング加工することで形成される。
　上記スパッタリングターゲットによれば、ターゲットとして要求される結晶特性と、バッキングプレートとして要求される支持部の機械的強度を満たすことができる。
　以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。
　図１及び図２は、本発明の一実施形態に係るスパッタリングターゲットの断面図および平面図である。本実施形態のスパッタリングターゲット１０は、全体的に略浅皿形状に形成されており、ターゲット部１１と、支持部１２とを有する。これらターゲット部１１および支持部１２は、同一の金属材料からなり、金属板を絞り変形させることで一体的に形成される。
　ターゲット部１１は、円板形状を有し、組織制御された金属材料で形成されている。ターゲット部１１はアルミニウムまたはアルミニウム合金で形成され、本実施形態ではアルミニウム銅合金（Ａｌ－０．５％Ｃｕ）で形成されている。なお、ターゲット部１１を形成する金属材料は上記の例に限られず、スパッタリングターゲットとして用いられる他の金属あるいは合金材料が用いられてもよい。
　ターゲット部１１は、スパッタリングターゲットとして要求される結晶組織、結晶方位にあらかじめ制御されている。上記結晶組織は、典型的には、微細かつ均一な再結晶組織であるが、要求されるターゲット品質に応じて最適な組織状態に制御される。このように組織制御された金属板は、鍛造や圧延等の所定の塑性加工および所定の熱処理を経て製造される。
　ターゲット部１１の直径は、仕様に応じて適宜の大きさに設定される。本実施形態では、ターゲット部１１は、直径３００ｍｍ～７００ｍｍで形成されるが、勿論これに限られない。
　ターゲット部１１の厚みも特に限定されず、スパッタ時に導入される冷却水の圧力に耐えられ、かつ、支持部１２等の形成に支障のない範囲で適宜設定される。本実施形態では、２０ｍｍ～５０ｍｍの厚みでターゲット部１１が形成される。
　支持部１２は、ターゲット部１１の周囲に沿って環状に形成されている。支持部１２は後述するようにターゲット部１１の周囲をスピニング加工することで形成される。したがって、支持部１２は、塑性加工を受けることで加工硬化により硬度が上昇しており、その硬度はターゲット部１１の硬度よりも高い。特に、支持部１２は、後述するように温度管理された状態でスピニング加工を受けることで、ターゲット部１１の硬度の１．２倍以上の硬度を有する。
　支持部１２は、ターゲット部１１を図示しないスパッタ装置のカソードに接続するバッキングプレートとしての機能を有する。ターゲット部１１の背面側には、支持部１２によって所定容積の空間部１３が形成されている。本実施形態では、この空間部１３に冷却水が導入されることで、スパッタ時におけるターゲット部１１の過度な温度上昇が抑制される。
　本実施形態では、スパッタリングターゲット１０の着脱作業性を高めるため、支持部１２の先端にフランジ部１２ａが形成されている。フランジ部１２ａには、ボルト等の取り付け孔が適宜形成される。また、フランジ部１２ａの底面側に、シールリングが装着される環状溝が形成されてもよい。なお、フランジ部１２ａの形成は必須ではなく、省略されてもよい。
　支持部１２は、ターゲット部１１側から徐々に直径が増加する円錐台形状を有しているが、その形状は特に限定されず、例えば円柱形状であってもよい。また、支持部１２の高さも特に限定されず、仕様に応じて適宜設定される。
　次に、本実施形態のスパッタリングターゲット１０の製造方法について説明する。なお、以下に挙げる数値及び組成はあくまでも一例であり、これらの例に限定されることはない。
　まず、直径２００ｍｍ、厚み１５０ｍｍの円板状金属インゴットを作製する。次に、このインゴットを２８０℃～３００℃の温度下で熱間鍛造することで、直径１９０ｍｍ、厚み１５０ｍｍの大きさの円板状インゴットを作製する。続いて、このインゴットを水焼入れした後、２８０℃～３００℃で焼きなまし、さらに冷間鍛造することで、直径４５０ｍｍ、厚み２５ｍｍの円板状インゴットを作製する。その後、水焼入れした後、再び２８０℃～３００℃で焼きなます。以上のようにして所定のターゲット特性に組織制御された金属板１００を図３に示すスピニング加工装置２０によって絞り変形させる。
　図３（Ａ）に示すように、スピニング加工装置２０は、金型２１と、金型２１を回転させるモータ２４とを有する。金属板１００は、金型２１と保持具２２の間に挟まれることで、スピニング加工装置２０に装着される。金型２１の中心部にはモータ２４の駆動軸２３が結合されており、モータ２４の駆動により、金型２１、金属板１００及び保持具２２がそれぞれ一体的に回転する。
　金型２１は、作製されるスパッタリングターゲット１０の形状に応じて任意に定められる。保持具２２は、金属板１００の中央領域１０１を金型２１に押し付ける。金型２１と保持具２２との間に挟持された金属板１００の中央領域１０１は、スパッタリングターゲット１０のターゲット部１１を形成する。
　保持具２２の外側に位置する金属板１００の周縁領域１０２は、絞り用ローラ３０によって金型２１の側周面に向けて押し付けられる。これにより、金属板１００の周縁領域１０２は、図３（Ｂ）及び図３（Ｃ）に示すように徐々に変形する。
　金属板１００の周縁領域１０２は、絞り変形を受けることで内部応力（内部歪）が蓄積し硬化する。すなわち、金属板１００の周縁領域１０２は、加工硬化により強度が高まり、金属板１００の中央領域１０１よりも硬度が高くなる。
　一方、加工エネルギーが熱エネルギーに変換されることで、金属板１００の周縁領域１０２の温度が上昇する。金属板１００の発熱は、周縁領域１０２の結晶組織の再配列を促し、内部応力の緩和を助長する。つまり、金属板１００の発熱による焼きなまし効果によって、周縁領域１０２の加工硬化による硬度の上昇が抑制されてしまう。
　このような現象を阻止するために、本実施形態では、金属板１００のスピニング加工時において金属板１００の温度を管理し、これが所定以上の温度に達しないように金属板１００の冷却工程を実施する。これにより、金属板１００の周縁領域１０２の過度な温度上昇を回避して、周縁領域１０２の硬度の低下を防ぐことができる。
　上記所定温度は、金属板を構成する金属材料の種類、組成等によって適宜設定することができる。例えば、金属板がアルミニウム又はアルミニウム合金で形成される場合、上記所定温度は１３０℃とすることができる。加工時における金属板１００の温度を１３０℃以下に維持することで、結晶組織の回復現象を効果的に抑制でき、内部応力の緩和による硬度の低下を防止することができる。
　金属板１００の温度管理は、金属板１００の温度を直接管理してもよいし、金型２１の温度を管理してもよい。また、測温による温度管理に限らず、例えば、加工時間や加工率によって金属板１００の温度管理を行ってもよい。
　金属板１００の冷却方法は、金属板１００の自然冷却、あるいは水冷や空冷等の強制冷却が採用可能である。また、金型２１を冷却することで、間接的に金属板１００を冷却してもよい。金属板１００を所定温度以下に維持するために、金属板１００の絞り加工を適度なインターバル（例えば１０分～４０分）をおいて間欠的に実施してもよいし、金属板１００を冷却しながらの連続加工であってもよい。加工時の昇温速度は、加工速度や金属板１００の加工率等によっても変動するため、加工の進行に応じて金属板１００の冷却方法を変えてもよい。
　金属板１００の絞り加工は、周縁領域１０２が金型２１の側周面に接触するまで継続される。これにより、ターゲット部１１の周囲を囲む環状の支持部１２が形成される。支持部１２のフランジ部１２ａは、金型２１のフランジ部２１ａに金属板１００の周縁を押し当てることで形成される。
　以上のようにして、スパッタリングターゲット１０が製造される。本実施形態においては、金属板１００を温度管理しながら周縁領域１０２に絞り加工を施しているため、硬化速度を緩めずに支持部１２を形成することが可能となる。これにより、ターゲット部１１の硬度（例えばビッカース硬度（Ｈｖ）３０）の１．２倍以上の硬度で支持部１２を形成することができる。また、金属板１００の温度管理を実施することで、昇温によるターゲット部１１の結晶組織の変化を抑制でき、組織制御されたターゲット部１１の結晶状態を安定に維持することができる。
　なお、本発明者らの実験によれば、温度管理せずに絞り加工を連続して行ったときのターゲット部に対する支持部の硬度比が１．１であったのに対し、上述のように金属板を１３０℃以下に管理しながら支持部を形成した場合、上記硬度比を１．３以上とすることができたことが確認された。また、比較的長めのインターバル（例えば４０分）をおきながら絞り加工を施すことで、硬度比１．４の支持部を形成できたことも確認されている。
　また、本実施形態では、支持部１２の形成にスピニング加工法を採用している。これにより、金属板１００の周縁領域１０２をその全域にわたって一様な絞り変形を生じさせることが可能となり、支持部１２の全域をほぼ一様な硬度に仕上げることができる。したがって、プレス加工法のように折り曲げ部に集中的に変形応力が作用する加工法と比較して、硬度の均一性を高めることができる。その結果、バッキングプレートとして要求される支持部１２の機械的特性が確保されるため、信頼性の高いスパッタリングターゲットを製造することができる。また、プレス加工法と比較して、金型の製作コストを削減できるので、スパッタリングターゲット１０の生産コストの低減を図ることができる。
　以上のように、本実施形態によれば、所望の結晶特性を有するターゲット部１１と機械的強度に優れた支持部１２とを兼ね備えたスパッタリングターゲット１０を製造することができる。また、大型のスパッタリングターゲットをも安定して製造することができる。
　以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されることはなく、本発明の技術的思想に基づいて種々の変形が可能である。
　１０…スパッタリングターゲット
　１１…ターゲット部
　１２…支持部
　２０…スピニング加工装置
　２１…金型
　１００…金属板

Claims (6)

  1. 　組織制御された円盤状の金属板を形成し、
    　前記金属板を所定温度以下に維持しながら前記金属板の周縁部をスピニング加工によって絞り変形させることで、前記金属板の周縁部に環状の支持部を形成する
    　スパッタリングターゲットの製造方法。
  2. 　請求項１に記載のスパッタリングターゲットの製造方法であって、
    　前記所定温度は、１３０℃である
    　スパッタリングターゲットの製造方法。
  3. 　請求項１に記載のスパッタリングターゲットの製造方法であって、
    　前記支持部を形成する工程は、
    　前記金属板の周縁部をスピニング加工によって絞り変形させる工程と
    　前記金属板を冷却する工程と、
    　前記金属板の周縁部を更にスピニング加工によって絞り変形させる工程とを有する
    　スパッタリングターゲットの製造方法。
  4. 　請求項３に記載のスパッタリングターゲットの製造方法であって、
    　前記金属板を冷却する工程は、前記金属板を保持する金型を冷却する工程を含む
    　スパッタリングターゲットの製造方法。
  5. 　組織制御された金属材料で形成され、第１の硬度を有する円板状のターゲット部と、
    　前記第１の硬度の１．２倍以上である第２の硬度を有し、前記ターゲット部の周囲をスピニング加工することで形成された環状の支持部と
    　を具備するスパッタリングターゲット。
  6. 　請求項５に記載のスパッタリングターゲットであって、
    　前記金属材料は、アルミニウム又はアルミニウム合金である
    　スパッタリングターゲット。
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