WO2021177152A1 - Cylindrical sputtering target and method for producing same - Google Patents
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Definitions
- a sputtering device that performs sputtering while rotating a cylindrical sputtering target is known.
- the inner peripheral surface of the cylindrical target is joined to the outer peripheral surface of the cylindrical backing tube.
- a spacer is provided in the gap in order to keep the gap between the backing tube and the target constant.
- Patent Document 2 also describes that the thickness of the spacer inserted in the clearance between the target material and the backing tube (base material) is preferably about 80% of the clearance. It is described that by doing so, strain due to thermal expansion or the like in the joining process is alleviated and cracks and cracks are prevented from occurring.
- the present invention has been made in view of such circumstances, and in a cylindrical sputtering target using a cylindrical target made of metal or ceramics having low bending strength, the gap between the target and the backing tube is constant. It is an object of the present invention to provide a cylindrical sputtering target capable of preventing cracks from being generated in the target while holding the target, and a method for manufacturing the same.
- the cylindrical sputtering target of one aspect of the present invention (hereinafter, referred to as “cylindrical sputtering target of the present invention”) is arranged in a cylindrical target having a bending strength of 350 MPa or less and an inserted state in the target.
- a spacer is interposed in the gap between the cylindrical backing tube and a joint portion is formed in which the inner peripheral surface of the target and the outer peripheral surface of the backing tube are in a bonded state.
- the target is configured by arranging a plurality of divided targets in series. Three or more spacers are provided in the gap between the split target arranged at at least one end of the target and the backing tube along the length direction of the split target and at intervals in the circumferential direction.
- the spacer 4 it is preferable to use a material having a Vickers hardness of 60 Hv or less and a thermal conductivity of 100 W / (m ⁇ K) or more.
- a material having a Vickers hardness of 60 Hv or less and a thermal conductivity of 100 W / (m ⁇ K) or more For example, aluminum or aluminum alloy, copper or copper alloy, stainless steel, zinc, silver, gold and the like can be used. Among these, aluminum or an aluminum alloy is suitable because it has appropriate hardness and thermal conductivity.
- a sheet-like (plate-like) shape is used in addition to a linear or rod-like shape such as a wire as long as it fits within the gap g between the target 2 and the backing tube 3. be able to.
- the radial dimension d1 of the spacer 4 is relative to the radial dimension d0 of the gap g between the target 2 and the backing tube 3. It is preferably 0.6 times or more and 0.9 times or less. With this dimensional relationship, it is possible to more reliably prevent misalignment and cracks in the target 2.
- the radial dimension d1 of the spacer 4 and the radial dimension d0 of the gap g mean the radial size of the cylindrical sputtering target 1 as shown in FIG.
- the backing tube 3 and the target 2 are heated, the base treatment step using the base treatment bonding material, and the backing tube 3 is inserted into the vertically held target 2 from the lower end portion.
- the joining material filling step and the cooling step of filling the space held by the spacer 4 with the filling joining material are performed in this order.
- the steps will be described in order.
- the volume of the recess 11 of the mounting table 10 is set within the space formed between the outer peripheral surface of the backing tube 3 and the inner peripheral surface of the target 2 when the lower end of the backing tube 3 is inserted close to the bottom surface.
- the amount of the joining material 50 that is pushed up may be set to be equal to or larger than the volume of the gap g, and the joining material 50 that has risen in the space may slightly overflow to the upper end side of the target 2. In this case, it can be confirmed that the joining material 50 is filled between the target 2 and the backing tube 3 without a gap in a state where the joining material 50 overflows the dam portion 14 at the upper end of the target 2.
- the length L1 of the spacer 4 is less than 0.2 times the length L0 of the split target 2a, misalignment between the target 2 and the backing tube 3 is likely to occur, and if it exceeds 0.8 times, the difference in thermal expansion As a result, the pressing force acts in a wide range of the length of the split target 2a, so that the target 2 may be cracked. If the cross-sectional area of the spacer 4 is less than 0.0034 times the gap g, the target 2 and the backing tube 3 are likely to be misaligned, and if it exceeds 0.006 times, the target 2 is likely to be cracked.
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Abstract
The present invention is configured by spacers (4) being interposed in a gap between a backing tube (3) and a target (2) that has a bending strength of 350 MPa or less, and a bonding part (5) being formed for establishing a bonded state between the target (2) and the backing tube (3). The target (2) is constituted by a plurality of separate targets (2a) lined up in series. Three or more spacers (4) are provided along the length direction of the separate targets (2a) and with an interval in the circumferential direction, in the gap between the separate target(s) (2a) arranged at at least one end and the backing tube (3), the spacers having the length between 0.2 to 0.8 times the length of the separate targets (2a), and the total of the cross-sectional area being between 0.0034 to 0.006 times the cross-sectional area of the gap.
Description
本発明は、スパッタリング装置に用いられる円筒形スパッタリングターゲット及びその製造方法に関する。
本願は、2020年3月4日に日本に出願された特願2020-036760号及び2021年2月15日に日本に出願された特願2021-021621号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。 The present invention relates to a cylindrical sputtering target used in a sputtering apparatus and a method for manufacturing the same.
This application claims priority based on Japanese Patent Application No. 2020-036760 filed in Japan on March 4, 2020 and Japanese Patent Application No. 2021-216221 filed in Japan on February 15, 2021. Is used here.
本願は、2020年3月4日に日本に出願された特願2020-036760号及び2021年2月15日に日本に出願された特願2021-021621号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。 The present invention relates to a cylindrical sputtering target used in a sputtering apparatus and a method for manufacturing the same.
This application claims priority based on Japanese Patent Application No. 2020-036760 filed in Japan on March 4, 2020 and Japanese Patent Application No. 2021-216221 filed in Japan on February 15, 2021. Is used here.
円筒形スパッタリングターゲットを回転させながらスパッタを行うスパッタリング装置が知られている。この種のスパッタリング装置に用いられる円筒形スパッタリングターゲットは、円筒形のバッキングチューブの外周面に円筒形のターゲットの内周面が接合されている。また、一般に、バッキングチューブとターゲットとの間の隙間を一定に保持するために、隙間内にスペーサが設けられる。
A sputtering device that performs sputtering while rotating a cylindrical sputtering target is known. In the cylindrical sputtering target used in this type of sputtering apparatus, the inner peripheral surface of the cylindrical target is joined to the outer peripheral surface of the cylindrical backing tube. Further, in general, a spacer is provided in the gap in order to keep the gap between the backing tube and the target constant.
この場合、この種の円筒形スパッタリングターゲットにおいて、バッキングチューブは、機械的強度の面からSUS等の金属製のものが用いられる。一方、ターゲットとして抗折強度の低い金属製のものや、酸化物系又は非酸化物系(炭化物、窒化物等)セラミックスが用いられる場合、バッキングチューブとの熱膨張の差により、ターゲットにクラックが生じるおそれがある。
In this case, in this type of cylindrical sputtering target, the backing tube is made of metal such as SUS from the viewpoint of mechanical strength. On the other hand, when a metal having low bending strength or an oxide-based or non-oxide-based (carbide, nitride, etc.) ceramic is used as the target, the target cracks due to the difference in thermal expansion from the backing tube. May occur.
特許文献1には、バッキングチューブ(円筒形基材)の外側面に円筒形状のセラミックス焼結体からなる円筒形ターゲット材を複数接合してなる円筒形スパッタリングターゲットにおいて、円筒形ターゲット材の内側面と円筒形基材の外側面によって形成されるクリアランス内に、そのクリアランスの厚さよりも薄いスペーサを複数設けることが記載されている。スペーサとして例えば6本の銅線が用いられている。また、中心合わせの精度と作業性を両立させるためには、スペーサの厚さはクリアランスの厚さの約8割程度であることが好ましいと記載されている。
Patent Document 1 describes an inner surface of a cylindrical target material in a cylindrical sputtering target formed by joining a plurality of cylindrical target materials made of a cylindrical ceramic sintered body to an outer surface of a backing tube (cylindrical base material). It is described that a plurality of spacers thinner than the thickness of the clearance are provided in the clearance formed by the outer surface of the cylindrical base material. For example, six copper wires are used as spacers. Further, it is described that the thickness of the spacer is preferably about 80% of the thickness of the clearance in order to achieve both the accuracy of centering and workability.
特許文献2にも、ターゲット材とバッキングチューブ(基材)とのクリアランス内に挿入されるスペーサの厚みは、クリアランスの約8割程度であることが好ましいと記載されている。このようにすることにより、接合工程における熱膨張等による歪みを緩和して、クラックや割れの発生が防止されると記載されている。
Patent Document 2 also describes that the thickness of the spacer inserted in the clearance between the target material and the backing tube (base material) is preferably about 80% of the clearance. It is described that by doing so, strain due to thermal expansion or the like in the joining process is alleviated and cracks and cracks are prevented from occurring.
これら特許文献においては、スペーサの厚みを規制してターゲットのクラック発生を防止しようとしているが、さらなる改良が望まれている。
In these patent documents, the thickness of the spacer is regulated to prevent the occurrence of cracks in the target, but further improvement is desired.
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、抗折強度の低い金属製、またはセラミックス製の円筒形のターゲットを用いた円筒形スパッタリングターゲットにおいて、ターゲットとバッキングチューブとの隙間を一定に保持しつつ、ターゲットにクラックが発生することを防止することができる円筒形スパッタリングターゲット及びその製造方法を提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of such circumstances, and in a cylindrical sputtering target using a cylindrical target made of metal or ceramics having low bending strength, the gap between the target and the backing tube is constant. It is an object of the present invention to provide a cylindrical sputtering target capable of preventing cracks from being generated in the target while holding the target, and a method for manufacturing the same.
本発明の一態様の円筒形スパッタリングターゲット(以下、「本発明の円筒形スパッタリングターゲット」と称する。)は、抗折強度が350MPa以下の円筒形のターゲットと、該ターゲット内に挿入状態に配置された円筒形のバッキングチューブとの隙間にスペーサが介在するとともに、前記ターゲットの内周面と前記バッキングチューブの外周面との間を接合状態とする接合部が形成されてなり、
前記ターゲットは、複数の分割ターゲットを直列に並べて構成されており、
前記スペーサは、前記ターゲットの少なくとも一方端に配置される分割ターゲットと前記バッキングチューブとの隙間に、該分割ターゲットの長さ方向に沿い、かつ、周方向に間隔をおいて3本以上設けられており、
前記スペーサの長さは前記分割ターゲットの長さに対して0.2倍以上0.8倍以下であり、前記スペーサの横断面積の合計は、前記隙間の横断面積に対して0.0034倍以上0.006倍以下である。 The cylindrical sputtering target of one aspect of the present invention (hereinafter, referred to as “cylindrical sputtering target of the present invention”) is arranged in a cylindrical target having a bending strength of 350 MPa or less and an inserted state in the target. A spacer is interposed in the gap between the cylindrical backing tube and a joint portion is formed in which the inner peripheral surface of the target and the outer peripheral surface of the backing tube are in a bonded state.
The target is configured by arranging a plurality of divided targets in series.
Three or more spacers are provided in the gap between the split target arranged at at least one end of the target and the backing tube along the length direction of the split target and at intervals in the circumferential direction. Ori,
The length of the spacer is 0.2 times or more and 0.8 times or less with respect to the length of the divided target, and the total cross-sectional area of the spacer is 0.0034 times or more with respect to the cross-sectional area of the gap. It is 0.006 times or less.
前記ターゲットは、複数の分割ターゲットを直列に並べて構成されており、
前記スペーサは、前記ターゲットの少なくとも一方端に配置される分割ターゲットと前記バッキングチューブとの隙間に、該分割ターゲットの長さ方向に沿い、かつ、周方向に間隔をおいて3本以上設けられており、
前記スペーサの長さは前記分割ターゲットの長さに対して0.2倍以上0.8倍以下であり、前記スペーサの横断面積の合計は、前記隙間の横断面積に対して0.0034倍以上0.006倍以下である。 The cylindrical sputtering target of one aspect of the present invention (hereinafter, referred to as “cylindrical sputtering target of the present invention”) is arranged in a cylindrical target having a bending strength of 350 MPa or less and an inserted state in the target. A spacer is interposed in the gap between the cylindrical backing tube and a joint portion is formed in which the inner peripheral surface of the target and the outer peripheral surface of the backing tube are in a bonded state.
The target is configured by arranging a plurality of divided targets in series.
Three or more spacers are provided in the gap between the split target arranged at at least one end of the target and the backing tube along the length direction of the split target and at intervals in the circumferential direction. Ori,
The length of the spacer is 0.2 times or more and 0.8 times or less with respect to the length of the divided target, and the total cross-sectional area of the spacer is 0.0034 times or more with respect to the cross-sectional area of the gap. It is 0.006 times or less.
ターゲットとバッキングチューブとの隙間に、上記の寸法比率で3本以上のスペーサを介在することにより、ターゲットとバッキングチューブとの熱膨張差に起因して上記隙間が小さくなることによりターゲットが内側から押圧される場合でも、ターゲットにクラックが生じることを防止することができる。スペーサの長さが分割ターゲットの長さの0.2倍未満では、ターゲットとバッキングチューブとの芯ずれが生じ易く、0.8倍を超えると、熱膨張差により分割ターゲットの長さの広い範囲で押圧力が作用するため、ターゲットにクラックが生じるおそれがある。スペーサの横断面積の合計は隙間の横断面積の0.0034倍未満ではターゲットとバッキングチューブとの芯ずれが生じ易く、0.006倍を超えるとターゲットにクラックが生じ易い。
By interposing three or more spacers in the gap between the target and the backing tube at the above dimensional ratio, the target is pressed from the inside by reducing the gap due to the difference in thermal expansion between the target and the backing tube. Even if it is done, it is possible to prevent the target from being cracked. If the length of the spacer is less than 0.2 times the length of the split target, misalignment between the target and the backing tube is likely to occur, and if it exceeds 0.8 times, a wide range of the length of the split target due to the difference in thermal expansion. Since the pressing force acts on the target, cracks may occur in the target. If the total cross-sectional area of the spacer is less than 0.0034 times the cross-sectional area of the gap, misalignment between the target and the backing tube is likely to occur, and if it exceeds 0.006 times, cracks are likely to occur in the target.
抗折強度が350MPa以下と低い円筒形ターゲットにおいては、前述したようなバッキングチューブとの熱膨張差に基づくクラックが生じるおそれがあるので、本発明が特に有効である。
なお、スペーサの形状としては、ワイヤ等の線状が好適であるが、その横断面は必ずしも円形でなくてもよく、矩形状等も採用することができる。 The present invention is particularly effective in a cylindrical target having a low bending strength of 350 MPa or less because cracks may occur due to the difference in thermal expansion from the backing tube as described above.
As the shape of the spacer, a linear shape such as a wire is preferable, but the cross section thereof does not necessarily have to be circular, and a rectangular shape or the like can also be adopted.
なお、スペーサの形状としては、ワイヤ等の線状が好適であるが、その横断面は必ずしも円形でなくてもよく、矩形状等も採用することができる。 The present invention is particularly effective in a cylindrical target having a low bending strength of 350 MPa or less because cracks may occur due to the difference in thermal expansion from the backing tube as described above.
As the shape of the spacer, a linear shape such as a wire is preferable, but the cross section thereof does not necessarily have to be circular, and a rectangular shape or the like can also be adopted.
この円筒形スパッタリングターゲットにおいて、前記隙間の半径方向の寸法に対して前記スペーサの前記半径方向の寸法が0.6倍以上0.9倍以下であるとよい。この寸法関係とすることにより、芯ずれやターゲットのクラックの発生をさらに確実に防止できる。
In this cylindrical sputtering target, the radial dimension of the spacer is preferably 0.6 times or more and 0.9 times or less with respect to the radial dimension of the gap. With this dimensional relationship, it is possible to more reliably prevent the occurrence of misalignment and cracks in the target.
この円筒形スパッタリングターゲットにおいて、前記スペーサはアルミニウム又はアルミニウム合金からなるものとするとよい。
アルミニウム又はアルミニウム合金は硬度、熱伝導率とも適切であり、入手や加工も容易であることから、円筒形スパッタリングターゲットを安価に製造することができる。 In this cylindrical sputtering target, the spacer may be made of aluminum or an aluminum alloy.
Since aluminum or an aluminum alloy has appropriate hardness and thermal conductivity and is easily available and processed, a cylindrical sputtering target can be manufactured at low cost.
アルミニウム又はアルミニウム合金は硬度、熱伝導率とも適切であり、入手や加工も容易であることから、円筒形スパッタリングターゲットを安価に製造することができる。 In this cylindrical sputtering target, the spacer may be made of aluminum or an aluminum alloy.
Since aluminum or an aluminum alloy has appropriate hardness and thermal conductivity and is easily available and processed, a cylindrical sputtering target can be manufactured at low cost.
本発明の他態様の円筒形スパッタリングターゲットの製造方法(以下、「本発明の円筒形スパッタリングターゲットの製造方法」と称する。)は、抗折強度が350MPa以下の円筒形のターゲットを、複数の分割ターゲットを並べることにより構築するとともに、前記ターゲット内に円筒形のバッキングチューブを挿入状態に配置し、前記ターゲットの少なくとも一方端に配置される分割ターゲットと前記バッキングチューブとの隙間に、前記分割ターゲットの長さに対して0.2倍以上0.8倍以下の長さのスペーサを前記分割ターゲットの長さ方向に沿い、かつ、周方向に間隔をおいて3本以上介在させることにより、これらスペーサの合計の横断面積が前記隙間の横断面積に対して0.0034倍以上0.006倍以下とした状態とし、前記隙間内に溶融状態の接合材を充填して固化させる。
In the method for producing a cylindrical sputtering target according to another aspect of the present invention (hereinafter, referred to as "the method for producing a cylindrical sputtering target of the present invention"), a plurality of cylindrical targets having a bending strength of 350 MPa or less are divided. The split target is constructed by arranging the targets, and a cylindrical backing tube is placed in the target in an inserted state, and the split target is placed in a gap between the split target placed at at least one end of the target and the backing tube. By interposing three or more spacers having a length of 0.2 times or more and 0.8 times or less with respect to the length along the length direction of the split target and at intervals in the circumferential direction, these spacers are used. The total cross-sectional area of the above is set to 0.0034 times or more and 0.006 times or less with respect to the cross-sectional area of the gap, and the welded material in a molten state is filled in the gap and solidified.
本発明の円筒形スパッタリングターゲットによれば、ターゲットにクラックが発生することを防止し、かつ、ターゲットとバッキングチューブとの隙間を一定に保持しつつ、スパッタリング時の接合材の溶解も防止することができる。
According to the cylindrical sputtering target of the present invention, it is possible to prevent cracks from occurring in the target, maintain a constant gap between the target and the backing tube, and prevent melting of the bonding material during sputtering. can.
以下、本発明の実施形態を図面を参照しながら説明する。
一実施形態の円筒形スパッタリングターゲット1は、例えば図1及び図2に示すように、円筒形のターゲット(以下、ターゲットと称す)2内に円筒形のバッキングチューブ(以下、バッキングチューブと称す)3が挿入されている。この場合、これらターゲット2とバッキングチューブ3とは、中心軸Cが一致した状態で配置され、ターゲット2とバッキングチューブ3との間の隙間内にはスペーサ4が設けられ、このスペーサ4により保持された空間(図4参照)内に、ターゲット2の内周面とバッキングチューブ3の外周面とを接合する接合部5が形成されている。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
Thecylindrical sputtering target 1 of one embodiment is, for example, as shown in FIGS. 1 and 2, a cylindrical backing tube (hereinafter referred to as a backing tube) 3 in a cylindrical target (hereinafter referred to as a target) 2. Is inserted. In this case, the target 2 and the backing tube 3 are arranged so that the central axes C coincide with each other, and a spacer 4 is provided in the gap between the target 2 and the backing tube 3 and is held by the spacer 4. A joint portion 5 for joining the inner peripheral surface of the target 2 and the outer peripheral surface of the backing tube 3 is formed in the space (see FIG. 4).
一実施形態の円筒形スパッタリングターゲット1は、例えば図1及び図2に示すように、円筒形のターゲット(以下、ターゲットと称す)2内に円筒形のバッキングチューブ(以下、バッキングチューブと称す)3が挿入されている。この場合、これらターゲット2とバッキングチューブ3とは、中心軸Cが一致した状態で配置され、ターゲット2とバッキングチューブ3との間の隙間内にはスペーサ4が設けられ、このスペーサ4により保持された空間(図4参照)内に、ターゲット2の内周面とバッキングチューブ3の外周面とを接合する接合部5が形成されている。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
The
本実施形態のターゲット2は、抗折強度の低い金属、酸化物系又は非酸化物系(炭化物、窒化物等)セラミックス、例えばCuGa、ITO(In2O3-SnO2)、AZO(Al2O3-ZnO)、SIZ(SiO2-In2O3-ZrO2)、IGZO(InGaZnO4)、CUCUO(Cu-CuO)、Al2O3、SiO2、GaN、SiCなどにより、内径120mm~140mm、外径150mm~170mm、長さ0.4m~3.9mの筒状部材に形成されている。このターゲット2の抗折強度は350MPa以下である。抗折強度については、ターゲット2を構成する各材料により厚さ3mm×幅4mm×長さ40mmの板を作製し、JIS R1601規格に基づいて、3点曲げ強さを測定し、これを抗折強度とした。
The target 2 of the present embodiment is a metal, oxide-based or non-oxide-based (carboide, nitride, etc.) ceramic having low bending strength, for example, CuGa, ITO (In 2 O 3- SnO 2 ), AZO (Al 2). O 3- ZnO), SIZ (SiO 2-In 2 O 3 -ZrO 2 ), IGZO (InGaZnO 4 ), CUCUO (Cu-CuO), Al 2 O 3 , SiO 2 , GaN, SiC, etc., with an inner diameter of 120 mm or more. It is formed into a tubular member having a diameter of 140 mm, an outer diameter of 150 mm to 170 mm, and a length of 0.4 m to 3.9 m. The bending strength of the target 2 is 350 MPa or less. Regarding the bending strength, a plate with a thickness of 3 mm, a width of 4 mm, and a length of 40 mm was prepared from each material constituting the target 2, and the bending strength at three points was measured based on the JIS R1601 standard, and the bending strength was measured. It was made strong.
また、ターゲット2は、その外径に対して中心軸Cの軸方向の長さが大きい長尺であることから、これを長さ方向(長手方向)に複数に分割して、長さの短い複数の分割ターゲット2aを直列に並べることで構成される。図示例では3個の分割ターゲット2aによって構成されているが、求められるターゲット2の長さに応じて、さらに多くの分割ターゲット、例えば12個程度の分割ターゲット2aを並べて構成することもある。
Further, since the target 2 has a long length in the axial direction of the central axis C with respect to its outer diameter, it is divided into a plurality of targets in the length direction (longitudinal direction) to have a short length. It is configured by arranging a plurality of division targets 2a in series. In the illustrated example, it is composed of three divided targets 2a, but more divided targets, for example, about 12 divided targets 2a may be arranged side by side depending on the required length of the target 2.
バッキングチューブ3は、ターゲット2よりも長い1本の筒状に形成される。例えば、チタン、ステンレス鋼、または銅あるいは銅合金からなる外径119mm~139mm、長さ0.5m~4mの筒状部材を用いることができる。
ターゲット2内にバッキングチューブ3を挿入した状態で、ターゲット2の内周面とバッキングチューブ3の外周面との間には中心軸Cを中心とした半径方向に0.5mm~1mm(半径方向寸法d0)の隙間g(図4参照)が形成され、この隙間gには、スペーサ4が複数挿入され、このスペーサ4により保持された空間内に接合材が充填固化されることにより、接合部5が形成される。 Thebacking tube 3 is formed in a single tubular shape longer than the target 2. For example, a tubular member having an outer diameter of 119 mm to 139 mm and a length of 0.5 m to 4 m and made of titanium, stainless steel, or copper or a copper alloy can be used.
With thebacking tube 3 inserted in the target 2, between the inner peripheral surface of the target 2 and the outer peripheral surface of the backing tube 3 is 0.5 mm to 1 mm (radial dimension) in the radial direction about the central axis C. A gap g (see FIG. 4) of d0) is formed, a plurality of spacers 4 are inserted into the gap g, and the joint material is filled and solidified in the space held by the spacer 4, so that the joint portion 5 is formed. Is formed.
ターゲット2内にバッキングチューブ3を挿入した状態で、ターゲット2の内周面とバッキングチューブ3の外周面との間には中心軸Cを中心とした半径方向に0.5mm~1mm(半径方向寸法d0)の隙間g(図4参照)が形成され、この隙間gには、スペーサ4が複数挿入され、このスペーサ4により保持された空間内に接合材が充填固化されることにより、接合部5が形成される。 The
With the
スペーサ4は、ビッカース硬度が60Hv以下で、熱伝導率が100W/(m・K)以上の材料を用いるとよい。例えば、アルミニウム又はアルミニウム合金、銅又は銅合金、ステンレス鋼、亜鉛、銀、金等を用いることができる。この中でも、アルミニウム又はアルミニウム合金が硬度、熱伝導率が適切であり、好適である。また、スペーサ4の形状としては、ターゲット2とバッキングチューブ3との間の隙間g内に入るものであれば、ワイヤのような線状や棒状の他、シート状(板状)のものを用いることができる。
For the spacer 4, it is preferable to use a material having a Vickers hardness of 60 Hv or less and a thermal conductivity of 100 W / (m · K) or more. For example, aluminum or aluminum alloy, copper or copper alloy, stainless steel, zinc, silver, gold and the like can be used. Among these, aluminum or an aluminum alloy is suitable because it has appropriate hardness and thermal conductivity. Further, as the shape of the spacer 4, a sheet-like (plate-like) shape is used in addition to a linear or rod-like shape such as a wire as long as it fits within the gap g between the target 2 and the backing tube 3. be able to.
また、このスペーサ4は、直列に並べられる分割ターゲット2aのうち、両端に配置される分割ターゲット2aとバッキングチューブ3との間にのみ設けられ、中間部の分割ターゲット2aとバッキングチューブ3との間には設けられていない。バッキングチューブ3が長尺であるため、うねり等により真直度の寸法精度にばらつきが生じ易いため、両端部のみにスペーサ4を配置して、中間部分での寸法誤差を吸収できるようにしている。
Further, the spacer 4 is provided only between the split targets 2a arranged at both ends and the backing tube 3 among the split targets 2a arranged in series, and is between the split target 2a and the backing tube 3 in the intermediate portion. Is not provided in. Since the backing tube 3 is long, the dimensional accuracy of straightness tends to vary due to undulations and the like. Therefore, spacers 4 are arranged only at both ends so that dimensional errors in the intermediate portion can be absorbed.
スペーサ4の長さ(分割ターゲット2a内に配置されている長さ)L1は、その分割ターゲット2aの長さL0に対して0.2倍以上0.8倍以下である。スペーサ4の長さL1が分割ターゲット2aの長さL0の0.2倍未満では、ターゲット2とバッキングチューブ3との芯ずれが生じ易く、0.8倍を超えると、熱膨張差により分割ターゲット2aの長さL1の広い範囲で押圧力が作用するため、分割ターゲット2aにクラックが生じるおそれがある。
The length L1 of the spacer 4 (the length arranged in the split target 2a) is 0.2 times or more and 0.8 times or less with respect to the length L0 of the split target 2a. If the length L1 of the spacer 4 is less than 0.2 times the length L0 of the split target 2a, misalignment between the target 2 and the backing tube 3 is likely to occur, and if it exceeds 0.8 times, the split target is divided due to the difference in thermal expansion. Since the pressing force acts in a wide range of the length L1 of 2a, there is a possibility that a crack may occur in the split target 2a.
また、スペーサ4は、ターゲット2とバッキングチューブ3との隙間g内に周方向(この場合、バッキングチューブの外周方向、又はターゲットの内周方向)に間隔をおいて複数設けられている。図示例では4本のスペーサ4が等間隔で設けられているが、複数本(例えば、3本以上15本程度など)のスペーサ4が設けられる場合がある。これら4本のスペーサ4の横断面積の合計は、ターゲット2とバッキングチューブ3との隙間gの横断面積の0.0034倍以上0.006倍以下に設定される。スペーサ4の横断面積の合計が隙間gの横断面積の0.0034倍未満ではターゲット2とバッキングチューブ3との芯ずれが生じ易く、0.006倍を超えるとターゲット2にクラックが生じ易い。
Further, a plurality of spacers 4 are provided in the gap g between the target 2 and the backing tube 3 at intervals in the circumferential direction (in this case, the outer peripheral direction of the backing tube or the inner peripheral direction of the target). In the illustrated example, four spacers 4 are provided at equal intervals, but a plurality of spacers (for example, about 3 or more and about 15) may be provided. The total cross-sectional area of these four spacers 4 is set to 0.0034 times or more and 0.006 times or less the cross-sectional area of the gap g between the target 2 and the backing tube 3. If the total cross-sectional area of the spacer 4 is less than 0.0034 times the cross-sectional area of the gap g, the target 2 and the backing tube 3 are likely to be misaligned, and if it exceeds 0.006 times, the target 2 is likely to be cracked.
また、ターゲット2とバッキングチューブ3との隙間g内にスペーサ4を配置した挿入状態で、スペーサ4の半径方向寸法d1は、ターゲット2とバッキングチューブ3との隙間gの半径方向寸法d0に対して0.6倍以上0.9倍以下とするのが好ましい。この寸法関係とすることにより、芯ずれやターゲット2のクラックの発生をさらに確実に防止できる。このスペーサ4の半径方向寸法d1、隙間gの半径方向寸法d0とは、図2に示すように、円筒形スパッタリングターゲット1の半径方向のサイズを意味する。
Further, in the inserted state in which the spacer 4 is arranged in the gap g between the target 2 and the backing tube 3, the radial dimension d1 of the spacer 4 is relative to the radial dimension d0 of the gap g between the target 2 and the backing tube 3. It is preferably 0.6 times or more and 0.9 times or less. With this dimensional relationship, it is possible to more reliably prevent misalignment and cracks in the target 2. The radial dimension d1 of the spacer 4 and the radial dimension d0 of the gap g mean the radial size of the cylindrical sputtering target 1 as shown in FIG.
接合部5を構成する接合材は、例えばインジウム含有量が60質量%以上のインジウム合金(例えばIn-Sn合金、In-Bi合金、In-Zn合金)又は純インジウム、錫含有量が60質量%以上の錫合金又は純錫等が用いられる。この接合材は、溶融状態としておき、ターゲット2の内側にバッキングチューブ3を挿入した状態で、スペーサ4により保持されたターゲット2とバッキングチューブ3との間の空間に充填され固化される。
The bonding material constituting the bonding portion 5 is, for example, an indium alloy having an indium content of 60% by mass or more (for example, In—Sn alloy, In—Bi alloy, In—Zn alloy) or pure indium, having a tin content of 60% by mass. The above tin alloy, pure tin, etc. are used. This joining material is left in a molten state, and with the backing tube 3 inserted inside the target 2, the space between the target 2 and the backing tube 3 held by the spacer 4 is filled and solidified.
このように構成される円筒形スパッタリングターゲット1を製造する方法について説明する。
この円筒形スパッタリングターゲット1は、ターゲット2の内側にバッキングチューブ3を挿入するとともに、挿入により形成される隙間gにスペーサ4を介在させた状態とし、スペーサ4により保持された空間に接合材を充填して固化させることにより製造される。この場合、スペーサ4により保持されたターゲット2とバッキングチューブ3との空間に接合材を充填する方法として、以下の2通りの方法がある。 A method for manufacturing thecylindrical sputtering target 1 configured as described above will be described.
In thiscylindrical sputtering target 1, the backing tube 3 is inserted inside the target 2, and the spacer 4 is interposed in the gap g formed by the insertion, and the space held by the spacer 4 is filled with the bonding material. It is manufactured by solidifying it. In this case, there are the following two methods for filling the space between the target 2 held by the spacer 4 and the backing tube 3 with the bonding material.
この円筒形スパッタリングターゲット1は、ターゲット2の内側にバッキングチューブ3を挿入するとともに、挿入により形成される隙間gにスペーサ4を介在させた状態とし、スペーサ4により保持された空間に接合材を充填して固化させることにより製造される。この場合、スペーサ4により保持されたターゲット2とバッキングチューブ3との空間に接合材を充填する方法として、以下の2通りの方法がある。 A method for manufacturing the
In this
(1)ターゲット2の内側にバッキングチューブ3を挿入して、これらを垂直姿勢で同軸に配置した状態とし、スペーサ4により保持された空間の上方から溶融した接合材を充填する方法
(2)ターゲット2を垂直に載置する台に、ターゲット3の内側に配置されるように凹部を形成して、この凹部に溶融状態の接合材を溜めておき、ターゲット2の内側に、下端部を閉塞したバッキングチューブ3を挿入して、そのバッキングチューブ3の下端部により凹部内の接合材を押しながら、スペーサ4により保持された空間に下方から接合材を充填する方法 (1) A method in which thebacking tubes 3 are inserted inside the target 2 so that they are arranged coaxially in a vertical position, and the molten joint material is filled from above the space held by the spacer 4 (2) Target. A recess was formed on the table on which 2 was placed vertically so as to be arranged inside the target 3, and the bonded material in a molten state was stored in this recess, and the lower end was closed inside the target 2. A method of inserting the backing tube 3 and filling the space held by the spacer 4 from below while pushing the joint material in the recess by the lower end portion of the backing tube 3.
(2)ターゲット2を垂直に載置する台に、ターゲット3の内側に配置されるように凹部を形成して、この凹部に溶融状態の接合材を溜めておき、ターゲット2の内側に、下端部を閉塞したバッキングチューブ3を挿入して、そのバッキングチューブ3の下端部により凹部内の接合材を押しながら、スペーサ4により保持された空間に下方から接合材を充填する方法 (1) A method in which the
以下の実施形態では、(2)の方法により接合材を充填するものとして説明する。
具体的には、図3のフローチャートに示すように、バッキングチューブ3及びターゲット2の加熱工程、下地処理接合材による下地処理工程、垂直に保持したターゲット2内にバッキングチューブ3を下端部から挿入し、両者の間にスペーサ4により保持された空間を形成した状態に途中まで組み立てる一部組立工程、ターゲット2及びバッキングチューブ3の再加熱工程、途中まで組み立てたターゲット2とバッキングチューブ3との組み立てを続行しながら充填用接合材をスペーサ4により保持された空間に充填する接合材充填工程、冷却工程の順に施される。以下、工程順に説明する。 In the following embodiment, it will be described as filling the joint material by the method (2).
Specifically, as shown in the flowchart of FIG. 3, thebacking tube 3 and the target 2 are heated, the base treatment step using the base treatment bonding material, and the backing tube 3 is inserted into the vertically held target 2 from the lower end portion. , Partial assembly process of assembling halfway in a state where a space held by a spacer 4 is formed between them, reheating process of target 2 and backing tube 3, and assembly of target 2 and backing tube 3 assembled halfway. While continuing, the joining material filling step and the cooling step of filling the space held by the spacer 4 with the filling joining material are performed in this order. Hereinafter, the steps will be described in order.
具体的には、図3のフローチャートに示すように、バッキングチューブ3及びターゲット2の加熱工程、下地処理接合材による下地処理工程、垂直に保持したターゲット2内にバッキングチューブ3を下端部から挿入し、両者の間にスペーサ4により保持された空間を形成した状態に途中まで組み立てる一部組立工程、ターゲット2及びバッキングチューブ3の再加熱工程、途中まで組み立てたターゲット2とバッキングチューブ3との組み立てを続行しながら充填用接合材をスペーサ4により保持された空間に充填する接合材充填工程、冷却工程の順に施される。以下、工程順に説明する。 In the following embodiment, it will be described as filling the joint material by the method (2).
Specifically, as shown in the flowchart of FIG. 3, the
(加熱工程)
各分割ターゲット2a及びバッキングチューブ3を加熱し、これらの接合面となる各分割ターゲット2aの内周面及びバッキングチューブ3の外周面を後述の下地処理接合材の融点(又は液相線温度)以上の温度に加熱する。 (Heating process)
Each of the dividedtargets 2a and the backing tube 3 is heated, and the inner peripheral surface of each divided target 2a and the outer peripheral surface of the backing tube 3 which are the joining surfaces thereof are equal to or higher than the melting point (or liquidus temperature) of the base treatment bonding material described later. Heat to the temperature of.
各分割ターゲット2a及びバッキングチューブ3を加熱し、これらの接合面となる各分割ターゲット2aの内周面及びバッキングチューブ3の外周面を後述の下地処理接合材の融点(又は液相線温度)以上の温度に加熱する。 (Heating process)
Each of the divided
(下地処理工程)
加熱工程において、加熱状態とした各分割ターゲット2aの内周面及びバッキングチューブ3の外周面に、それぞれ溶融状態の下地処理接合材を塗布する。下地処理接合材としては、ターゲット2とバッキングチューブ3との間の空間に充填される接合材と同じ材質のものでもよいし、前述した接合材の中から、空間に充填される接合材とは異なる組み合わせとなるものを選択してもよい。
この場合、ヒータを搭載した超音波はんだコテ(図示略)で超音波振動を加えながら下地処理接合材を塗り込むことにより、分割ターゲット2aの内周面及びバッキングチューブ3の外周面における汚れや酸化膜の除去などが促進され、これらの表面に下地処理接合材をなじませる。
また、このとき、バッキングチューブ3の外周面の両端部にスペーサ4を配置し、接着テープ等により動かないように固定しておく。図示例では4本のスペーサ4が設けられている(図2参照)。このスペーサ4を固定する位置は、後の組立工程において、直列に並べられる分割ターゲット2aのうちの両端の分割ターゲット2aの端部が配置される位置である。 (Base treatment process)
In the heating step, the base-treated bonding material in the molten state is applied to the inner peripheral surface of each of the dividedtargets 2a in the heated state and the outer peripheral surface of the backing tube 3. The base-treated joint material may be the same material as the joint material filled in the space between the target 2 and the backing tube 3, and among the above-mentioned joint materials, the joint material filled in the space is You may choose different combinations.
In this case, by applying the base treatment bonding material while applying ultrasonic vibration with an ultrasonic soldering iron (not shown) equipped with a heater, dirt and oxidation on the inner peripheral surface of thesplit target 2a and the outer peripheral surface of the backing tube 3 The removal of the film is promoted, and the surface-treated bonding material is applied to these surfaces.
At this time,spacers 4 are arranged at both ends of the outer peripheral surface of the backing tube 3 and fixed with adhesive tape or the like so as not to move. In the illustrated example, four spacers 4 are provided (see FIG. 2). The position where the spacer 4 is fixed is a position where the ends of the split targets 2a at both ends of the split targets 2a arranged in series are arranged in a later assembly step.
加熱工程において、加熱状態とした各分割ターゲット2aの内周面及びバッキングチューブ3の外周面に、それぞれ溶融状態の下地処理接合材を塗布する。下地処理接合材としては、ターゲット2とバッキングチューブ3との間の空間に充填される接合材と同じ材質のものでもよいし、前述した接合材の中から、空間に充填される接合材とは異なる組み合わせとなるものを選択してもよい。
この場合、ヒータを搭載した超音波はんだコテ(図示略)で超音波振動を加えながら下地処理接合材を塗り込むことにより、分割ターゲット2aの内周面及びバッキングチューブ3の外周面における汚れや酸化膜の除去などが促進され、これらの表面に下地処理接合材をなじませる。
また、このとき、バッキングチューブ3の外周面の両端部にスペーサ4を配置し、接着テープ等により動かないように固定しておく。図示例では4本のスペーサ4が設けられている(図2参照)。このスペーサ4を固定する位置は、後の組立工程において、直列に並べられる分割ターゲット2aのうちの両端の分割ターゲット2aの端部が配置される位置である。 (Base treatment process)
In the heating step, the base-treated bonding material in the molten state is applied to the inner peripheral surface of each of the divided
In this case, by applying the base treatment bonding material while applying ultrasonic vibration with an ultrasonic soldering iron (not shown) equipped with a heater, dirt and oxidation on the inner peripheral surface of the
At this time,
(一部組立工程)
図4に示す載置台10に、分割ターゲット2aを垂直に積み重ねた状態に載置する。載置台10の表面には、ターゲット2の内径とほぼ同じ内径の凹部11が設けられ、この凹部11を囲むようにターゲット2を配置する。このとき、各分割ターゲット2a相互の中心軸を一致させておく。一方、バッキングチューブ3の下端部を栓12で塞ぎ、バッキングチューブ3内への接合材の浸入を防ぐようにしておく。
また、上下に連結される分割ターゲット2aの間、及び載置台10の上面と最下端の分割ターゲット2aとの間には、PTFE(ポリテトラフルオロエチレン)等の樹脂からなる環状パッキン13が介在され、ターゲット2の上端には、ターゲット2とバッキングチューブ3との間の空間からあふれ出た溶融状態の接合材50を受けるためのダム部14を形成しておく。 (Partial assembly process)
The division targets 2a are vertically stacked on the mounting table 10 shown in FIG. Arecess 11 having an inner diameter substantially the same as the inner diameter of the target 2 is provided on the surface of the mounting table 10, and the target 2 is arranged so as to surround the recess 11. At this time, the central axes of the divided targets 2a are aligned with each other. On the other hand, the lower end of the backing tube 3 is closed with a stopper 12 to prevent the joining material from entering the backing tube 3.
Further, anannular packing 13 made of a resin such as PTFE (polytetrafluoroethylene) is interposed between the split targets 2a connected vertically and between the upper surface of the mounting table 10 and the lowermost split target 2a. At the upper end of the target 2, a dam portion 14 for receiving the molten bonding material 50 overflowing from the space between the target 2 and the backing tube 3 is formed.
図4に示す載置台10に、分割ターゲット2aを垂直に積み重ねた状態に載置する。載置台10の表面には、ターゲット2の内径とほぼ同じ内径の凹部11が設けられ、この凹部11を囲むようにターゲット2を配置する。このとき、各分割ターゲット2a相互の中心軸を一致させておく。一方、バッキングチューブ3の下端部を栓12で塞ぎ、バッキングチューブ3内への接合材の浸入を防ぐようにしておく。
また、上下に連結される分割ターゲット2aの間、及び載置台10の上面と最下端の分割ターゲット2aとの間には、PTFE(ポリテトラフルオロエチレン)等の樹脂からなる環状パッキン13が介在され、ターゲット2の上端には、ターゲット2とバッキングチューブ3との間の空間からあふれ出た溶融状態の接合材50を受けるためのダム部14を形成しておく。 (Partial assembly process)
The division targets 2a are vertically stacked on the mounting table 10 shown in FIG. A
Further, an
そして、積み重ねられた分割ターゲット2aの上からバッキングチューブ3をターゲット2の内部に挿入し、図4に示すように、バッキングチューブ3の全体長さの8割程度まで挿入した状態とする。この挿入時、バッキングチューブ3の両端部の外周面にスペーサ4が周方向に等間隔で設けられているので、バッキングチューブ3がターゲット2の軸心C上に位置合わせされる。
Then, the backing tube 3 is inserted into the target 2 from above the stacked split targets 2a, and as shown in FIG. 4, the backing tube 3 is inserted up to about 80% of the total length of the backing tube 3. At the time of this insertion, spacers 4 are provided on the outer peripheral surfaces of both ends of the backing tube 3 at equal intervals in the circumferential direction, so that the backing tube 3 is aligned on the axis C of the target 2.
(再加熱工程)
載置台10の凹部11には接合材50を充填して溶融状態としておく。
また、図4に示すように全体長さの8割程度挿入した状態のターゲット2及びバッキングチューブ3をターゲット2の周囲に配置したヒータ(図示略)により加熱する。この加熱により、ターゲット2の内周面及びバッキングチューブ3の外周面に塗布しておいた下地処理接合材を溶融又は少なくとも半溶融状態とする。 (Reheating process)
Therecess 11 of the mounting table 10 is filled with the bonding material 50 to keep it in a molten state.
Further, as shown in FIG. 4, thetarget 2 and the backing tube 3 in a state where about 80% of the total length is inserted are heated by a heater (not shown) arranged around the target 2. By this heating, the base-treated bonding material applied to the inner peripheral surface of the target 2 and the outer peripheral surface of the backing tube 3 is melted or at least semi-melted.
載置台10の凹部11には接合材50を充填して溶融状態としておく。
また、図4に示すように全体長さの8割程度挿入した状態のターゲット2及びバッキングチューブ3をターゲット2の周囲に配置したヒータ(図示略)により加熱する。この加熱により、ターゲット2の内周面及びバッキングチューブ3の外周面に塗布しておいた下地処理接合材を溶融又は少なくとも半溶融状態とする。 (Reheating process)
The
Further, as shown in FIG. 4, the
(接合材充填工程)
次いで、図4に矢印で示すように、バッキングチューブ3の下端部を載置台10の凹部11に挿入すると、図5に示すように、溶融状態の接合材50が凹部11から押し出されるようにターゲット2の内周面とバッキングチューブ3の外周面との間の空間を上昇し、ターゲット2の内周面とバッキングチューブ3の外周面との間に接合材50が充填され、下地として塗布しておいた接合材と一体となって空間内に充填される。 (Joint material filling process)
Next, as shown by an arrow in FIG. 4, when the lower end of thebacking tube 3 is inserted into the recess 11 of the mounting table 10, the target is pushed out from the recess 11 as shown in FIG. The space between the inner peripheral surface of 2 and the outer peripheral surface of the backing tube 3 is raised, and the bonding material 50 is filled between the inner peripheral surface of the target 2 and the outer peripheral surface of the backing tube 3 and applied as a base. It is filled in the space together with the joining material.
次いで、図4に矢印で示すように、バッキングチューブ3の下端部を載置台10の凹部11に挿入すると、図5に示すように、溶融状態の接合材50が凹部11から押し出されるようにターゲット2の内周面とバッキングチューブ3の外周面との間の空間を上昇し、ターゲット2の内周面とバッキングチューブ3の外周面との間に接合材50が充填され、下地として塗布しておいた接合材と一体となって空間内に充填される。 (Joint material filling process)
Next, as shown by an arrow in FIG. 4, when the lower end of the
なお、載置台10の凹部11の容積は、バッキングチューブ3の下端が底面付近まで挿入されたときに、バッキングチューブ3の外周面とターゲット2の内周面との間に形成される空間内に押し上げられる接合材50の量が、この隙間gの容積以上となるように設定しておけばよく、空間内を上昇した接合材50がターゲット2の上端側に若干オーバーフローする程度がよい。
この場合、接合材50がターゲット2の上端のダム部14にあふれてきた状態でターゲット2とバッキングチューブ3との間に接合材50が隙間なく充填されたことが確認できる。 The volume of therecess 11 of the mounting table 10 is set within the space formed between the outer peripheral surface of the backing tube 3 and the inner peripheral surface of the target 2 when the lower end of the backing tube 3 is inserted close to the bottom surface. The amount of the joining material 50 that is pushed up may be set to be equal to or larger than the volume of the gap g, and the joining material 50 that has risen in the space may slightly overflow to the upper end side of the target 2.
In this case, it can be confirmed that the joiningmaterial 50 is filled between the target 2 and the backing tube 3 without a gap in a state where the joining material 50 overflows the dam portion 14 at the upper end of the target 2.
この場合、接合材50がターゲット2の上端のダム部14にあふれてきた状態でターゲット2とバッキングチューブ3との間に接合材50が隙間なく充填されたことが確認できる。 The volume of the
In this case, it can be confirmed that the joining
このようにしてバッキングチューブ3の下端が凹部11の底面付近まで挿入することにより、ターゲット2とバッキングチューブ3との空間に接合材50が隙間なく充填される。
なお、必ずしも限定されるものではないが、前述の再加熱工程、接合材充填工程(少なくとも充填完了までの間)は、接合材の酸化を防止するために、アルゴン、窒素等の不活性雰囲気にて実施するとよい。 By inserting the lower end of thebacking tube 3 to the vicinity of the bottom surface of the recess 11 in this way, the bonding material 50 is filled in the space between the target 2 and the backing tube 3 without a gap.
Although not necessarily limited, the above-mentioned reheating step and the joining material filling step (at least until the filling is completed) are performed in an inert atmosphere such as argon or nitrogen in order to prevent oxidation of the joining material. It is good to carry out.
なお、必ずしも限定されるものではないが、前述の再加熱工程、接合材充填工程(少なくとも充填完了までの間)は、接合材の酸化を防止するために、アルゴン、窒素等の不活性雰囲気にて実施するとよい。 By inserting the lower end of the
Although not necessarily limited, the above-mentioned reheating step and the joining material filling step (at least until the filling is completed) are performed in an inert atmosphere such as argon or nitrogen in order to prevent oxidation of the joining material. It is good to carry out.
(冷却工程)
ターゲット2とバッキングチューブ3との空間に接合材50を充填した後、これを冷却して固化させることで、これらターゲット2とバッキングチューブ3とが接合部5により一体化する。
その後、環状パッキン13やダム部14、はみ出した接合材等を除去し、清掃することにより円筒形スパッタリングターゲット1が得られる。この円筒形スパッタリングターゲット1は、バッキングチューブ3とターゲット2との間の接合部5が、スペーサ4により、周方向に均等な厚さで形成される。 (Cooling process)
After filling the space between thetarget 2 and the backing tube 3 with the bonding material 50, the target 2 and the backing tube 3 are integrated by the joint portion 5 by cooling and solidifying the bonding material 50.
After that, theannular packing 13, the dam portion 14, the protruding joint material, and the like are removed and cleaned to obtain the cylindrical sputtering target 1. In the cylindrical sputtering target 1, the joint portion 5 between the backing tube 3 and the target 2 is formed by the spacer 4 to have a uniform thickness in the circumferential direction.
ターゲット2とバッキングチューブ3との空間に接合材50を充填した後、これを冷却して固化させることで、これらターゲット2とバッキングチューブ3とが接合部5により一体化する。
その後、環状パッキン13やダム部14、はみ出した接合材等を除去し、清掃することにより円筒形スパッタリングターゲット1が得られる。この円筒形スパッタリングターゲット1は、バッキングチューブ3とターゲット2との間の接合部5が、スペーサ4により、周方向に均等な厚さで形成される。 (Cooling process)
After filling the space between the
After that, the
なお、スペーサ4は、この最終組み立て形態において、ターゲット2の両端に配置される分割ターゲット2aの先端(図5の最上部の分割ターゲット2aにおいては上端、最下部の分割ターゲット2aにおいては下端)から内部に挿入された状態で設けられる。したがって、これら分割ターゲット2aの上端又は下端から分割ターゲット2aの長さL0の0.2倍以上0.8倍の長さの範囲にスペーサ4が存在している。また、図5に示す例では、下端部のスペーサ4の端部は分割ターゲット2aの先端からはみ出すように設けられている。接合部5が形成された後に、はみ出しているスペーサ4の端部を切除する。
In this final assembly form, the spacer 4 starts from the tip of the split target 2a arranged at both ends of the target 2 (the upper end in the uppermost split target 2a in FIG. 5 and the lower end in the lowermost split target 2a). It is provided in a state of being inserted inside. Therefore, the spacer 4 exists in a range of 0.2 times or more and 0.8 times the length L0 of the divided target 2a from the upper end or the lower end of the divided target 2a. Further, in the example shown in FIG. 5, the end portion of the spacer 4 at the lower end portion is provided so as to protrude from the tip end of the split target 2a. After the joint portion 5 is formed, the end portion of the spacer 4 that protrudes is cut off.
このようにして製造される円筒形スパッタリングターゲット1は、ターゲット2とバッキングチューブ3との隙間gにスペーサ4が複数本等間隔で配置されているので、ターゲット2とバッキングチューブ3とが同軸上に配置され、回転しながらのスパッタリングを均一にすることができる。
In the cylindrical sputtering target 1 manufactured in this manner, since a plurality of spacers 4 are arranged at equal intervals in the gap g between the target 2 and the backing tube 3, the target 2 and the backing tube 3 are coaxially arranged. It is arranged so that sputtering can be made uniform while rotating.
また、そのスペーサ4が、分割ターゲット2aの長さL0に対して0.2倍以上0.8倍の長さL1を有し、スペーサ4の横断面積の合計(例えば、4本のスペーサ4の横断面積の合計)が隙間gの横断面積の0.0034倍以上0.006倍以下に設定されているので、製造時の加熱、冷却により、ターゲット2とバッキングチューブ3との熱膨張差に起因して締まり嵌め状態(隙間gが小さくなる状態)となった場合でも、ターゲット2にクラックが生じることを防止する。この場合、スペーサ4の長さL1が分割ターゲット2aの長さL0の0.2倍未満では、ターゲット2とバッキングチューブ3との芯ずれが生じ易く、0.8倍を超えると、熱膨張差により分割ターゲット2aの長さの広い範囲で押圧力が作用するため、ターゲット2にクラックが生じるおそれがある。スペーサ4の横断面積は隙間gの0.0034倍未満ではターゲット2とバッキングチューブ3との芯ずれが生じ易く、0.006倍を超えるとターゲット2にクラックが生じ易い。
Further, the spacer 4 has a length L1 that is 0.2 times or more and 0.8 times the length L0 of the split target 2a, and the total cross-sectional area of the spacer 4 (for example, of the four spacers 4). Since the total cross-sectional area) is set to 0.0034 times or more and 0.006 times or less of the cross-sectional area of the gap g, it is caused by the difference in thermal expansion between the target 2 and the backing tube 3 due to heating and cooling during manufacturing. Even when the target 2 is in a tightly fitted state (a state in which the gap g becomes small), cracks are prevented from occurring in the target 2. In this case, if the length L1 of the spacer 4 is less than 0.2 times the length L0 of the split target 2a, misalignment between the target 2 and the backing tube 3 is likely to occur, and if it exceeds 0.8 times, the difference in thermal expansion As a result, the pressing force acts in a wide range of the length of the split target 2a, so that the target 2 may be cracked. If the cross-sectional area of the spacer 4 is less than 0.0034 times the gap g, the target 2 and the backing tube 3 are likely to be misaligned, and if it exceeds 0.006 times, the target 2 is likely to be cracked.
また、スペーサ4の径(ターゲット2の半径方向に沿う寸法)d1をターゲット2とバッキングチューブ3の隙間gの半径方向の寸法d0に対して0.6倍以上0.9倍以下に設定したので、芯ずれやターゲット2のクラックの発生をさらに確実に防止できる。
Further, since the diameter d1 of the spacer 4 (dimension along the radial direction of the target 2) d1 is set to 0.6 times or more and 0.9 times or less with respect to the radial dimension d0 of the gap g between the target 2 and the backing tube 3. , It is possible to more reliably prevent the occurrence of misalignment and cracks in the target 2.
なお、前述の実施形態では、スペーサ4が4本である例を示したが、少なくとも3本以上あればよい。また、これら複数のスペーサ4を隙間g内に周方向に等間隔で設けたが、等間隔でなくてもよい。
スペーサ4を複数本設ける場合、180°対向位置の両方にスペーサ4が配置されると、熱伸縮時に、この両方のスペーサ4によってターゲット2が径方向の両側で押圧される。これを避けるため、図6に示すスパッタリングターゲット11のように、それぞれのスペーサ4がターゲット2の180°対向位置を避けた位置に配置されるようにすることにより(4本のうちの2本のスペーサ4に対して、その180°対向方向の位置をPで示した)、スペーサ4が設けられる位置の180°対向位置には、ターゲット2とバッキングチューブ3との間の空間がそのままの大きさで配置されることになるため、その空間の部分で熱伸縮差を吸収することができ、クラックの発生を有効に防止することができる。特に、スペーサ4を偶数本配置する場合に、等間隔とすると、180°対向位置に配置されるので、これを避けるように若干ずらして配置するとよい。 In the above-described embodiment, an example in which the number ofspacers 4 is four is shown, but at least three spacers may be used. Further, although these plurality of spacers 4 are provided in the gap g at equal intervals in the circumferential direction, they do not have to be at equal intervals.
When a plurality ofspacers 4 are provided, if the spacers 4 are arranged at both positions facing each other at 180 °, the target 2 is pressed on both sides in the radial direction by both of the spacers 4 during thermal expansion and contraction. In order to avoid this, as in the sputtering target 11 shown in FIG. 6, each spacer 4 is arranged at a position avoiding the 180 ° facing position of the target 2 (two of the four spacers). The position in the 180 ° facing direction with respect to the spacer 4 is indicated by P), and the space between the target 2 and the backing tube 3 remains the same size at the 180 ° facing position where the spacer 4 is provided. Since it is arranged in, the difference in thermal expansion and contraction can be absorbed in the space portion, and the occurrence of cracks can be effectively prevented. In particular, when an even number of spacers 4 are arranged, if they are evenly spaced, they are arranged at 180 ° facing positions, so it is preferable to arrange them slightly offset so as to avoid this.
スペーサ4を複数本設ける場合、180°対向位置の両方にスペーサ4が配置されると、熱伸縮時に、この両方のスペーサ4によってターゲット2が径方向の両側で押圧される。これを避けるため、図6に示すスパッタリングターゲット11のように、それぞれのスペーサ4がターゲット2の180°対向位置を避けた位置に配置されるようにすることにより(4本のうちの2本のスペーサ4に対して、その180°対向方向の位置をPで示した)、スペーサ4が設けられる位置の180°対向位置には、ターゲット2とバッキングチューブ3との間の空間がそのままの大きさで配置されることになるため、その空間の部分で熱伸縮差を吸収することができ、クラックの発生を有効に防止することができる。特に、スペーサ4を偶数本配置する場合に、等間隔とすると、180°対向位置に配置されるので、これを避けるように若干ずらして配置するとよい。 In the above-described embodiment, an example in which the number of
When a plurality of
また、前述の実施形態では、ターゲット2とバッキングチューブ3との両方に下地処理接合材を塗布したが、これらの表面が接合材50と濡れやすい状態であれば、その表面については下地処理接合材の塗布を省略してもよい。
また、スペーサ4をターゲット2の両端に配置される両分割ターゲット2aとバッキングチューブ3との間にそれぞれ配置したが、少なくとも一方端の分割ターゲット2aとバッキングチューブ3との間に配置されていればよい。
さらに、分割ターゲット2aは必ずしもすべて同じ長さでなくてもよい。その場合でも、スペーサ4が介在される端部の分割ターゲット2aの長さL0に対するスペーサ4の長さL1の比率が、0.2倍以上0.8倍以下であればよい。 Further, in the above-described embodiment, the base-treated bonding material is applied to both thetarget 2 and the backing tube 3, but if the surfaces thereof are in a state of being easily wetted with the bonding material 50, the surface of the surface is coated with the surface-treated bonding material. May be omitted.
Further, although thespacers 4 are arranged between the two split targets 2a arranged at both ends of the target 2 and the backing tube 3, if they are arranged between the split target 2a at at least one end and the backing tube 3. good.
Further, the split targets 2a do not necessarily all have the same length. Even in that case, the ratio of the length L1 of thespacer 4 to the length L0 of the split target 2a at the end portion where the spacer 4 is interposed may be 0.2 times or more and 0.8 times or less.
また、スペーサ4をターゲット2の両端に配置される両分割ターゲット2aとバッキングチューブ3との間にそれぞれ配置したが、少なくとも一方端の分割ターゲット2aとバッキングチューブ3との間に配置されていればよい。
さらに、分割ターゲット2aは必ずしもすべて同じ長さでなくてもよい。その場合でも、スペーサ4が介在される端部の分割ターゲット2aの長さL0に対するスペーサ4の長さL1の比率が、0.2倍以上0.8倍以下であればよい。 Further, in the above-described embodiment, the base-treated bonding material is applied to both the
Further, although the
Further, the split targets 2a do not necessarily all have the same length. Even in that case, the ratio of the length L1 of the
本発明の効果を確認するため、実験を行った。ターゲット、バッキングチューブ、スペーサに表1に示す各種のものを用い、実施形態で説明した方法により、円筒形スパッタリングターゲットを作製した。表中、「TG」はターゲット、「BT」はバッキングチューブを指す。また、ターゲット材質のうち、略号で示すものは、SIZ(SiO2-In2O3-ZrO2)、IGZO(InGaZnO4)、CUCUO(Cu-CuO)、ITO(In2O3-SnO2)である。これらターゲットは、いずれも抗折強度が350MPa以下である。スペーサには横断面円形の金属ワイヤを用い、周方向に等間隔で配置した。接合材にはIn-48.0mass%Sn合金を用いた。
An experiment was conducted to confirm the effect of the present invention. A cylindrical sputtering target was prepared by the method described in the embodiment using various targets, backing tubes, and spacers shown in Table 1. In the table, "TG" refers to the target and "BT" refers to the backing tube. Also, of the target material, the one shown by abbreviations, SIZ (SiO 2 -In 2 O 3 -ZrO 2), IGZO (InGaZnO 4), CUCUO (Cu-CuO), ITO (In 2 O 3 -SnO 2) Is. All of these targets have a bending strength of 350 MPa or less. A metal wire having a circular cross section was used as the spacer, and the spacers were arranged at equal intervals in the circumferential direction. An In-48.0 mass% Sn alloy was used as the bonding material.
接合後、室温まで冷却し、位置ずれの有無、ターゲットの割れの有無を評価した。
位置ずれの有無は、ターゲットの両端部において、ターゲットの外周面からバッキングチューブの外周面までの半径方向の距離について、スペーサが配置されているいずれかの箇所を基準に90°間隔で4箇所、それぞれ測定し、180°対向する2箇所における距離の差の絶対値(図2の|X1-X2|)を求めた。その距離の差(|X1-X2|)の平均値を求め、その平均値がターゲットとバッキングチューブとの隙間gの半径方向寸法d0((TG内径-BT外径)/2)の0.8倍以下であればA、0.8倍を超え1.0倍以下の場合をB、隙間gの半径方向寸法d0よりも大きい場合をCとした。隙間g以下の場合を合格とする。
割れの有無は、長さが1mm以上のクラックが認められたものを割れ「有」とし、そのクラックが認められなかったものを割れ「無」とした。
これらの結果を表1及び表2に示す。表2において、「直径/隙間」は、スペーサ直径/隙間gの半径方向寸法d0の値を、「横断面積比率」は、スペーサの横断面積の合計/隙間gの横断面積の値を、「長さ比率」は、スペーサの長さL1/分割ターゲット2aの長さL0の値を記載した。 After joining, the mixture was cooled to room temperature, and the presence or absence of misalignment and the presence or absence of cracks in the target were evaluated.
The presence or absence of misalignment is determined by the radial distance from the outer peripheral surface of the target to the outer peripheral surface of the backing tube at both ends of the target at four points at 90 ° intervals based on any of the places where the spacers are arranged. Each was measured, and the absolute value of the difference in distance between the two points facing each other by 180 ° (| X1-X2 | in FIG. 2) was obtained. The average value of the difference in distance (| X1-X2 |) is calculated, and the average value is 0.8 of the radial dimension d0 ((TG inner diameter-BT outer diameter) / 2) of the gap g between the target and the backing tube. If it is twice or less, it is A, if it is more than 0.8 times and 1.0 times or less, it is B, and if it is larger than the radial dimension d0 of the gap g, it is C. If the gap is g or less, it is considered as a pass.
Regarding the presence or absence of cracks, those in which cracks having a length of 1 mm or more were observed were rated as “presence”, and those in which no cracks were observed were rated as “absent”.
These results are shown in Tables 1 and 2. In Table 2, "diameter / gap" is the value of the radial dimension d0 of the spacer diameter / gap g, and "cross-sectional area ratio" is the value of the total cross-sectional area of the spacer / the cross-sectional area of the gap g. For the “point ratio”, the value of the length L1 of the spacer and the length L0 of thesplit target 2a is described.
位置ずれの有無は、ターゲットの両端部において、ターゲットの外周面からバッキングチューブの外周面までの半径方向の距離について、スペーサが配置されているいずれかの箇所を基準に90°間隔で4箇所、それぞれ測定し、180°対向する2箇所における距離の差の絶対値(図2の|X1-X2|)を求めた。その距離の差(|X1-X2|)の平均値を求め、その平均値がターゲットとバッキングチューブとの隙間gの半径方向寸法d0((TG内径-BT外径)/2)の0.8倍以下であればA、0.8倍を超え1.0倍以下の場合をB、隙間gの半径方向寸法d0よりも大きい場合をCとした。隙間g以下の場合を合格とする。
割れの有無は、長さが1mm以上のクラックが認められたものを割れ「有」とし、そのクラックが認められなかったものを割れ「無」とした。
これらの結果を表1及び表2に示す。表2において、「直径/隙間」は、スペーサ直径/隙間gの半径方向寸法d0の値を、「横断面積比率」は、スペーサの横断面積の合計/隙間gの横断面積の値を、「長さ比率」は、スペーサの長さL1/分割ターゲット2aの長さL0の値を記載した。 After joining, the mixture was cooled to room temperature, and the presence or absence of misalignment and the presence or absence of cracks in the target were evaluated.
The presence or absence of misalignment is determined by the radial distance from the outer peripheral surface of the target to the outer peripheral surface of the backing tube at both ends of the target at four points at 90 ° intervals based on any of the places where the spacers are arranged. Each was measured, and the absolute value of the difference in distance between the two points facing each other by 180 ° (| X1-X2 | in FIG. 2) was obtained. The average value of the difference in distance (| X1-X2 |) is calculated, and the average value is 0.8 of the radial dimension d0 ((TG inner diameter-BT outer diameter) / 2) of the gap g between the target and the backing tube. If it is twice or less, it is A, if it is more than 0.8 times and 1.0 times or less, it is B, and if it is larger than the radial dimension d0 of the gap g, it is C. If the gap is g or less, it is considered as a pass.
Regarding the presence or absence of cracks, those in which cracks having a length of 1 mm or more were observed were rated as “presence”, and those in which no cracks were observed were rated as “absent”.
These results are shown in Tables 1 and 2. In Table 2, "diameter / gap" is the value of the radial dimension d0 of the spacer diameter / gap g, and "cross-sectional area ratio" is the value of the total cross-sectional area of the spacer / the cross-sectional area of the gap g. For the “point ratio”, the value of the length L1 of the spacer and the length L0 of the
これら表1及び表2に示すように、実施例のスパッタリングターゲットは、ターゲットに割れの発生が認められず、また、大きな位置ずれも認められなかった。
As shown in Tables 1 and 2, in the sputtering targets of the examples, no cracks were observed in the targets, and no large misalignment was observed.
これに対して、比較例1,2では、スペーサの横断面積の合計が隙間の横断面積に対して0.0073倍、0.0072倍と大きかったため、ターゲットに割れが発生した。比較例3,4では、逆にその横断面積比率が0.0030倍、0.0027倍と小さかったため、位置ずれが大きくなった。比較例5は、分割ターゲットの長さに対するスペーサの長さ比率が小さかったため、位置ずれが生じた。比較例6~9は、逆にスペーサの長さ比率が大きかったため、ターゲットに割れが認められた。
On the other hand, in Comparative Examples 1 and 2, the total cross-sectional area of the spacer was 0.0073 times and 0.0072 times larger than the cross-sectional area of the gap, so that the target cracked. In Comparative Examples 3 and 4, on the contrary, the cross-sectional area ratios were as small as 0.0030 times and 0.0027 times, so that the misalignment became large. In Comparative Example 5, the ratio of the length of the spacer to the length of the split target was small, so that the position was displaced. On the contrary, in Comparative Examples 6 to 9, since the length ratio of the spacers was large, cracks were observed in the target.
これらの結果から、スペーサがターゲットとバッキングチューブとの隙間に3本以上設けられ、スペーサの長さが分割ターゲットの長さに対して0.2倍以上0.8倍以下、スペーサの横断面積の合計が、隙間の横断面積に対して0.0034倍以上0.006倍以下とすることにより、ターゲットの割れや大きな位置ずれの発生が認められず、良好なスパッタリングターゲットを製造できることがわかる。その場合、スペーサの直径d1と隙間の半径方向寸法d0との比率を0.6倍以上0.9倍以下とすると、位置ずれもさらに小さくできる。
From these results, three or more spacers are provided in the gap between the target and the backing tube, the length of the spacer is 0.2 times or more and 0.8 times or less of the length of the divided target, and the cross-sectional area of the spacer is It can be seen that when the total is 0.0034 times or more and 0.006 times or less with respect to the cross-sectional area of the gap, no cracking of the target or large misalignment is observed, and a good sputtering target can be manufactured. In that case, if the ratio of the spacer diameter d1 to the radial dimension d0 of the gap is 0.6 times or more and 0.9 times or less, the misalignment can be further reduced.
本発明の円筒形スパッタリングターゲットによれば、ターゲットにクラックが発生することを防止し、かつ、ターゲットとバッキングチューブとの隙間を一定に保持しつつ、スパッタリング時の接合材の溶解も防止することができる。
According to the cylindrical sputtering target of the present invention, it is possible to prevent cracks from occurring in the target, maintain a constant gap between the target and the backing tube, and prevent melting of the bonding material during sputtering. can.
1 円筒形スパッタリングターゲット
2 ターゲット
2a 分割ターゲット
3 バッキングチューブ
4 スペーサ
5 接合部
50 溶融状態の接合材
10 載置台
11 凹部
12 栓
13 環状パッキン
14 ダム部
C 中心軸 1Cylindrical sputtering target 2 Target 2a Divided target 3 Backing tube 4 Spacer 5 Joint part 50 Molten joint material 10 Mounting stand 11 Recession 12 Plug 13 Circular packing 14 Dam part C Central axis
2 ターゲット
2a 分割ターゲット
3 バッキングチューブ
4 スペーサ
5 接合部
50 溶融状態の接合材
10 載置台
11 凹部
12 栓
13 環状パッキン
14 ダム部
C 中心軸 1
Claims (4)
- 抗折強度が350MPa以下の円筒形のターゲットと、該ターゲット内に挿入状態に配置された円筒形のバッキングチューブとの隙間にスペーサが介在するとともに、前記ターゲットの内周面と前記バッキングチューブの外周面との間を接合状態とする接合部が形成されてなり、
前記ターゲットは、複数の分割ターゲットを直列に並べて構成されており、
前記スペーサは、前記ターゲットの少なくとも一方端に配置される分割ターゲットと前記バッキングチューブとの隙間に、該分割ターゲットの長さ方向に沿い、かつ、周方向に間隔をおいて3本以上設けられており、
前記スペーサの長さは前記分割ターゲットの長さに対して0.2倍以上0.8倍以下であり、前記スペーサの横断面積の合計は、前記隙間の横断面積に対して0.0034倍以上0.006倍以下であることを特徴とする円筒形スパッタリングターゲット。 A spacer is interposed in the gap between the cylindrical target having a bending strength of 350 MPa or less and the cylindrical backing tube arranged in the target in the inserted state, and the inner peripheral surface of the target and the outer circumference of the backing tube. A joint is formed between the surface and the surface.
The target is configured by arranging a plurality of divided targets in series.
Three or more spacers are provided in the gap between the split target arranged at at least one end of the target and the backing tube along the length direction of the split target and at intervals in the circumferential direction. Ori,
The length of the spacer is 0.2 times or more and 0.8 times or less with respect to the length of the divided target, and the total cross-sectional area of the spacer is 0.0034 times or more with respect to the cross-sectional area of the gap. A cylindrical sputtering target characterized by being 0.006 times or less. - 前記隙間の半径方向の寸法に対して前記スペーサの前記半径方向の寸法が0.6倍以上0.9倍以下であることを特徴とする請求項1に記載の円筒形スパッタリングターゲット。 The cylindrical sputtering target according to claim 1, wherein the radial dimension of the spacer is 0.6 times or more and 0.9 times or less with respect to the radial dimension of the gap.
- 前記スペーサはアルミニウム又はアルミニウム合金からなることを特徴とする請求項1又は2に記載の円筒形スパッタリングターゲット。 The cylindrical sputtering target according to claim 1 or 2, wherein the spacer is made of aluminum or an aluminum alloy.
- 抗折強度が350MPa以下の円筒形のターゲットを、複数の分割ターゲットを並べることにより構築するとともに、前記ターゲット内に円筒形のバッキングチューブを挿入状態に配置し、前記ターゲットの少なくとも一方端に配置される分割ターゲットと前記バッキングチューブとの隙間に、前記分割ターゲットの長さに対して0.2倍以上0.8倍以下の長さのスペーサを前記分割ターゲットの長さ方向に沿い、かつ、周方向に間隔をおいて3本以上介在させることにより、これらスペーサの合計の横断面積が前記隙間の横断面積に対して0.0034倍以上0.006倍以下とした状態とし、前記隙間内に溶融状態の接合材を充填して固化させることを特徴とする円筒形スパッタリングターゲットの製造方法。 A cylindrical target having a bending resistance of 350 MPa or less is constructed by arranging a plurality of divided targets, and a cylindrical backing tube is placed in the target in an inserted state and placed at at least one end of the target. In the gap between the split target and the backing tube, a spacer having a length of 0.2 times or more and 0.8 times or less the length of the split target is placed along the length direction of the split target and around the circumference. By interposing three or more spacers at intervals in the direction, the total cross-sectional area of these spacers is set to 0.0034 times or more and 0.006 times or less with respect to the cross-sectional area of the gap, and melts in the gap. A method for manufacturing a cylindrical sputtering target, which comprises filling and solidifying a state-bonded material.
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